WO2008032356A1

WO2008032356A1 - Radio frequency identification ic tag reader and radio frequency identification ic tag system

Info

Publication number: WO2008032356A1
Application number: PCT/JP2006/317986
Authority: WO
Inventors: Mitsuo Usami
Original assignee: Hitachi, Ltd.
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2008-03-20
Also published as: CN101507130A; US20090267745A1; EP2058955A1; EP2058955A4; JPWO2008032356A1

Description

明細書

無線認識 ICタグ用リーダおよび無線認識 ICタグシステム

技術分野

[0001] 本発明は無線により認識を行う無線認識 ICタグ用リーダおよび無線認識 ICタダシステムに関し、経済的な回路を形成する技術分野に属する。

背景技術

[0002] 無線認識 ICタグは、読み取り性、セキュリティ性、小型化などで従来のバーコードよりすぐれた機能をもっている。この無線認識 ICタグは経済性の向上により、広く普及するものと考えられている。この場合、携帯端末にも無線認識 ICタグの読み取り機が搭載されることにより、どこでも簡便に無線認識 ICタグを読み取る必要が出てくる。このために無線認識 ICタグ用リーダを経済的に作成するための簡便な回路が必要とされる。

[0003] 特許文献 1 (特開 2005— 101892号）においては、ノノクスキヤッタ方式を用いて行われる通信において、反射変調信号を遅延素子により、無線認識 ICタグおよび無線認識 ICタグ用リーダの制御を簡便に行おうとする方法が示されている。

[0004] 特許文献 2 (特開 2000— 49654号）においては、あらかじめ決められた一定時間間隔で、リーダ力ものアンテナ出力電力を 2倍の強度差により 2種類のアンテナ出力電力を設定することにより無線認識 ICタグと無線認識 ICタグ用リーダの制御を簡便に行おうとする方法が示されて！/、る。

特許文献 1 :特開 2005— 101892号公報

特許文献 2 :特開 2000— 49654号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 本発明では、無線認識 ICタグ用リーダを携帯端末に搭載するために、簡便な回路を提供するものである。 UHF帯や 2. 45GHz帯は無線認識 ICタグにおいて、通信距離拡大に有効な周波数である。しかし、 13. 56MHz帯や 125kHz帯と比較して周波数が高いために、受信回路が複雑であった。そのために、回路を簡潔することが困難で、回路規模や消費電力が大きぐ携帯端末に入れるためには困難であった。簡潔な回路であればワンチップの集積回路化する場合にも有利であるが、従来の文献ではこのような効率ィ匕にっヽては示されてヽな、。

課題を解決するための手段

[0006] 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

[0007] 本発明による無線認識 ICタグ用リーダは、無線認識 ICタグ力ゝらの反射電磁波を複雑な回路によらず、容量とダイオードで処理するものとなっている。容量とダイオードの組み合わせにより、反射電磁波の電圧を積分する。反射電磁波は、無線認識 ICタダカもの信号" 0"と信号" 1"により電圧が異なる。その結果、積分値も異なるため、無線認識 ICタグ用リーダにおいて、信号" 0"と信号" 1"を識別することができる。このように、積分回路によって反射電磁波を識別する構成とすることで、無線認識 ICタグ用リーダを小さい回路規模で実現可能となる。また、積分を利用するために、微弱な信号でも識別できる。

発明の効果

[0008] 本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、素子数が少なく経済性に優れた無線認識 ICタグ用リーダおよび無線認識 ICタグシステムを実現可能となる。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]本発明の無線認識 ICタグ用リーダの回路を示す図面である。

[図 2]本発明の無線認識 ICタグ用リーダの波形を示す図面である。

[図 3]本発明の無線認識 ICタグ用リーダの波形を示す別の図面である。

[図 4]本発明の無線認識 ICタグ用リーダの回路を示す別の図面である。

[図 5]本発明の無線認識 ICタグ用リーダの回路を示す別の図面である。

[図 6]本発明の無線認識 ICタグシステムの構成例を示す図面である。

[図 7]本発明の前提として検討した無線認識 ICタグ用リーダの回路を示す図面である発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

[0011] (実施例 1)

本発明の実施例の説明をするために、本発明での無線認識 ICタグと無線認識 IC タグ用リーダの位置付けについて述べることにする。図 6は、本発明の無線認識 ICタグシステムの構成例を示す図面である。本発明の無線認識 ICタグシステムは、送受信回路 602、アンテナ 105および制御回路 (第 1回路) 601を含む無線認識 ICタグ用リーダと、無線認識 ICタグチップ 606ならびに無線認識 ICタグアンテナ 605を含む無線認識 ICタグなどによって構成される。なお、制御回路 601は、場合によっては無線認識 ICタグ用リーダの外部に設けることも可能である。

[0012] 無線通信を行う際には、まず、制御回路 601から制御信号 112が送受信回路 602 に送られる。その制御信号線 112を受けて、送受信回路 602に接続したアンテナ 10 5から、送信電磁波 603が送信される。無線認識 ICタグチップ 606には無線認識 IC タグアンテナ 605が搭載されており、送信電磁波 603のエネルギと信号を受け取る。このエネルギは無線認識 ICタグチップ 606内にある整流回路により無線認識 ICタグチップ 606の内部電圧が上昇して動作可能状態となる。また、送信電磁波 603からの変調信号によって、無線認識 ICタグチップ 606が動作して、内部のメモリ回路が動作する。メモリの情報は 1ビットずつ反射電磁波 604によってアンテナ 105に送信される。受信した信号は送受信回路 602によって復調されて、受信信号線 113によって、制御回路 601に送られる。この受信信号は制御回路 601内で処理され、ネットワークまたはパソコン、携帯端末等と接続して、アプリケーション用ソフトに受け渡されて有効に利用される。

[0013] 図 1は本発明の無線認識 ICタグ用リーダの回路を示す図面である。高周波発生器 101は NOR回路 102に接続されている。この NOR回路には制御信号線 112も接続されている。 NOR回路 102からの出力は送信線 103として、サーキユレータ 104に入力される。サーキユレータ 104はアンテナ 105が接続されていて、アンテナ 105からの反射波受信信号は受信線 106に出力される。

[0014] 受信線 106の受信信号は第 1の容量 107に入力される。この第 1の容量 107は受信信号の振幅電圧を固定する役割を果たしている。この第 1の容量 107の出力は第 1のダイオード 108と第 2のダイオード 109に入力される。この第 1のダイオード 108は受信信号の最下位のレベルを固定する役割を果たして、る。第 2のダイオード 109はエネルギを一方向に伝達する役割をもっている。第 2のダイオード 109の出力は第 2 の容量 110に接続されて!、る。第 2の容量 110は第 2のダイオード 109からのェネルギを蓄積する役割をもって、る。第 2の容量のエネルギをタイミングよく放電する機能はスィッチとなる MOSトランジスタ 111によって実現される。 MOSトランジスタ 111は制御信号線 112によって制御される。第 2の容量 110の出力は受信信号線 113として出力される。このように、本発明の回路は 1系統で済んでおり、図 7に示すような第 1の検波回路とか第 2の検波回路といった 2系統の回路を用意する必要がない。

[0015] 図 7に周波数で検波を行う無線認識 ICタグ用リーダの回路を示す。高周波発生器 101は NOR回路 102に接続されている。この NOR回路には制御信号線 112も接続されている。 NOR回路 102からの出力は送信線 103として、サーキユレータ 104に入力される。サーキユレータ 104はアンテナ 105が接続されていて、アンテナ 105からの反射波受信信号は受信線 106に出力される。受信線 106と送信線 103の高周波信号はそれぞれ、第 1の 2分配器 701と第 2の 2分配器 702とで 2つの信号に分配される。第 1の 2分配器 701の 2本の出力信号のうち 1本は 90度位相シフト回路 709によって位相シフトされる。第 1の検波回路 703は第 1の 2分配器 701と第 2の 2分配器 702とで 2つの信号に分配された 1本の信号を用いて信号を検波する。具体的には高速ミキサー回路などが使用される。この信号の出力は第 1の増幅回路 704によって増幅されさらにバンドパスフィルタなどを利用した第 1のデータ再生回路 705によって再生され OR回路 710に入力される。

[0016] 第 2の検波回路 706は第 1の 2分配器 701と第 2の 2分配器 702とで 2つの信号に分配された 1本の信号を用いて信号を検波する。第 1の検波回路 703と異なるのは 9 0度位相シフト回路 709によって位相シフトされた信号が入るところである。この回路には具体的には高速ミキサー回路などが使用される。この信号の出力は第 2の増幅回路 707によって増幅されさらにバンドパスフィルタなどを利用した第 2のデータ再生回路 708によって再生され OR回路 710に入力される。 OR回路 710の出力は受信信号線 113に信号出力される。このように、送信信号の高周波数、たとえば UHF帯の 950MHzと力、 2. 45GHz帯とかの周波数で検波しているため、無線認識 ICタグと無線認識 ICタグ用リーダの通信距離によって受信波の位相変動が発生し、それを補償するための位相シフト機能をもっていたため、回路規模が増大していた。図 1記載の構成によれば受信回路を簡潔に構成することが可能となる。

[0017] 図 2は本発明の無線認識 ICタグ用リーダの波形を示す図面である。波形 Aは図 1の制御信号線 112の信号を示してヽる。波形 Bは図 1の送信線 103の信号を示してヽる。波形 Cは図 1の受信線 106の信号を示している。波形 Dは図 1の受信信号線 113 の信号を示している。信号 Aによって、高周波発生器 101の信号が NOR回路 102によって制御されて信号 Bのような波形が出力される。同時に信号 Aによって、 MOSトランジスタ 111がオンの後にオフされて、第 2の容量 110の電荷が放電される。

[0018] 信号 Cは無線認識 ICタグ力の信号であって、信号振幅が大きなものと小さなものとに分かれる。信号振幅が大きなものは論理" 1"を示し、小さなものは論理" 0"を示している。信号 Dは信号 Cを積分した値が出力されたものである。これは第 1の容量 10 7と第 1のダイオード 108により蓄えた電荷を第 2のダイオード 109により整流し、第 2 の容量 110に電荷をためて、くことにより積分して、く。図 2に示す電圧 VIに、たる時間を、制御回路 601によって計測すれば、 "1"か" 0"を判別することができる。すなわち、図 2に示すように VIに至る時間を T1または T2とすれば、 T1が T2より小であれば T1の場合は" 1"を示し、 T2の場合は" 0"を示していることになる。 T1と T2を相対的に比較していればよいので、精度を高くすることが可能となる。比較することによつて、図 6の無線認識 ICタグチップ 606からのデータが" 0"か" 1"かを判別して図 6の無線認識 ICタグチップ 606の ID番号を図 6の送受信回路 602および制御回路 601 で判読することができる。

[0019] 以上のように、整流および積分回路を用いて検波を行うと、回路規模または消費電力などの点で経済性に優れた無線認識 ICタグ用リーダおよび無線認識 ICタグシステムを実現可能となる。また、これらの検波回路内にはアクティブな素子が含まれないことから、安定した動作が実現可能となる。更に、積分を利用するため、微弱な信号を扱うことができる。なお、このような検波回路は、図 6で示される無線認識 ICタグチップ 606の受信回路でも同じ構成をとることが可能である。

[0020] (実施例 2)

この実施例で説明する無線認識 ICタグ用リーダは、図 1と同じ回路構成を用いて、図 1の Dの受信波形の波高値を判別の手段として用いるものである。

[0021] 図 3は本発明の無線認識 ICタグ用リーダの波形を示す別の図面である。波形 Aは図 1の制御信号線 112の信号を示している。波形 Bは図 1の送信線 103の信号を示している。波形 Cは図 1の受信線 106の信号を示している。波形 Dは図 1の受信信号線 113の信号を示している。信号 Aによって、高周波発生器 101の信号が NOR回路 102によって制御されて信号 Aのような波形が出力される。同時に信号 Aによって、 MOSトランジスタ 111がオンの後にオフされて、第 2の容量 110の電荷が放電される。信号 Cは無線認識 ICタグ力の信号であって、信号振幅が大きなものと小さなものとに分かれる。信号振幅が大きなものは論理" 1"を示し、小さなものは論理" 0"を示している。信号 Dは信号 Cを積分した値が出力されたものである。

[0022] 図 3に示すように、信号 Dのサンプル時間を T3と固定して、その時点での電圧を V 2または V3とすれば、 V2が V3より大であれば V2の場合は" 1"を示し、 V3の場合は "0"を示していることになる。 V2と V3を相対的に比較していればよいので、精度を高くすることが可能となる。 2つの電圧は、制御回路 601内の差動増幅回路などを用いて高精度に比較することで、読み取り分解能を上げることが可能となる。

[0023] (実施例 3)

図 4は本発明の無線認識 ICタグ用リーダの回路を示す別の図面である。 NOR回路 102の出力はフィードバック線 401によって入力に戻されていて、自己発振機能をもつている。この NOR回路には制御信号線 112も接続されている。 NOR回路 102からの出力は送信線 103として、サーキユレータ 104に入力される。サーキユレータ 104 はアンテナ 105が接続されて、て、アンテナ 105からの反射波受信信号は受信線 10 6に出力される。受信線 106の受信信号は第 1の容量 107に入力される。この第 1の容量 107は受信信号の振幅電圧を固定する役割を果たしている。この第 1の容量 10 7の出力は第 1のダイオード 108と第 2のダイオード 109に入力される。この第 1のダイオード 108は受信信号の最下位のレベルを固定する役割を果たしている。第 2のダイオード 109はエネルギを一方向に伝達する役割をもっている。第 2のダイオード 109 の出力は第 2の容量 110に接続されて、る。第 2の容量 110は第 2のダイオード 109 力のエネルギを蓄積する役割をもって、る。第 2の容量のエネルギをタイミングよく放電する機能は MOSトランジスタ 111によって実現される。

[0024] この図 4の回路では特別な高周波発振器を必要としていない。そのために、回路規模を縮小することが可能となる。制御信号 112の信号は高周波発振器の制御と MO Sトランジスタ 111を介して、第 2の容量の制御を行っていることを共通化していて、回路を簡便にしている。これによる波形は図 2および図 3に示す波形と同じである。

[0025] (実施例 4)

図 5は本発明の無線認識 ICタグ用リーダの回路を示す別の図面である。ブルーツースによる高周波発生回路 501によって、高周波を発生させて NOR回路 102に入力している。この NOR回路には制御信号線 112も接続されている。 NOR回路 102 力もの出力は送信線 103として、サーキユレータ 104に入力される。サーキユレータ 1 04はアンテナ 105が接続されていて、アンテナ 105からの反射波受信信号は受信線 106に出力される。受信線 106の受信信号は第 1の容量 107に入力される。この第 1 の容量 107は受信信号の振幅電圧を固定する役割を果たしている。この第 1の容量 107の出力は第 1のダイオード 108と第 2のダイオード 109に入力される。この第 1のダイオード 108は受信信号の最下位のレベルを固定する役割を果たして、る。第 2のダイオード 109はエネルギを一方向に伝達する役割をもって、る。第 2のダイオード 1 09の出力は第 2の容量 110に接続されて、る。第 2の容量 110は第 2のダイオード 1 09からのエネルギを蓄積する役割をもって、る。第 2の容量のエネルギをタイミングよく放電する機能は MOSトランジスタ 111によって実現される。

[0026] ブルーツースは 2. 45GHzで動作する近距離通信方式である。この方式は携帯端末でも取り入れられていることが多い。このために、このブルーツースの発振機能を活用することは回路を共通化する簡便性ができて有効である。波形は図 2および図 3 と同じである。また、ブルーツースを利用しても、その他の回路構成は実施例 1と変わらない。高周波発振器はさまざまな回路があるが、ブルーツースを利用することにより、本来のブルーツースの機能と兼用することが可能となる特徴がある。

[0027] 以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなぐその要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは、うまでもな!/、。

産業上の利用可能性

[0028] 本発明の無線認識 ICタグ用リーダは、特に、携帯電話機や PDA (Personal Digital Assistant)等と、つた小型化が要求されるモノィル機器に適用して有益な技術であり、これに限らず、様々な無線通信機器に対して広く適用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 無線認識 ICタグからの反射電磁波を受信する無線認識 ICタグ用リーダであって、前記反射電磁波を積分する受信回路と、

前記受信回路によって積分された信号に基づいて前記反射電磁波の強度を判別する第 1回路とを備えることを特徴とする無線認識 ICタグ用リーダ。

[2] 請求項 1記載の無線認識 ICタグ用リーダにぉ、て、

前記第 1回路は、前記反射電磁波の強度を、前後の相対的強度比較によって判別することを特徴とする無線認識 ICタグ用リーダ。

[3] 請求項 1記載の無線認識 ICタグ用リーダにぉ、て、

前記無線認識 ICタグ用リーダは、前記無線認識 ICタグに向けて送信電磁波を送信する際のトリガとなる第 1信号を備え、

前記受信回路での積分値は、前記第 1信号に同期してリセットされることを特徴とする無線認識 ICタグ用リーダ。

[4] 請求項 1記載の無線認識 ICタグ用リーダにぉ、て、

前記無線認識 ICタグ用リーダは、ブルーツース通信を行うためのブルーツース回路を備え、前記ブルーツース回路の発振機能を兼用で用いることで前記無線認識 I Cタグに向けて送信する送信電磁波を生成することを特徴とする無線認識 ICタグ用リーダ。

[5] 請求項 1記載の無線認識 ICタグ用リーダにぉ、て、

前記無線認識 ICタグ用リーダは、携帯電話機に備わっていることを特徴とする無線認識 ICタグ用リーダ。

[6] 送信電磁波を生成する高周波発生器と、

前記高周波発生器で生成された送信電磁波を第 1信号に同期して出力する第 2回路と、

前記第 2回路で出力された送信電磁波を無線認識 ICタグに向けて送信し、前記無線認識 ICタグからの反射電磁波を受信するアンテナと、

前記アンテナで受信された反射電磁波を整流するダイオードと、

前記ダイオードで整流された信号の積分値を蓄えるコンデンサと、前記第 1信号に同期して前記コンデンサを放電するスィッチとを具備し、前記コンデンサが蓄えた積分値が判別されることで、前記無線認識 ICタグからの情報が取得されることを特徴とする無線認識 ICタグ用リーダ。

[7] 請求項 6記載の無線認識 ICタグ用リーダにぉ、て、

前記第 2回路は、前記高周波発生器の出力と前記第 1信号とが入力される NOR回路であることを特徴とする無線認識 ICタグ用リーダ。

[8] 請求項 6記載の無線認識 ICタグ用リーダにぉ、て、

前記高周波発生器と前記第 2回路は、出力の帰還信号と前記第 1信号とが入力される NOR回路によって実現されることを特徴とする無線認識 ICタグ用リーダ。

[9] 無線認識 ICタグおよび無線認識 ICタグ用リーダを含み、前記無線認識 ICタグ用リーダが前記無線認識 ICタグに向けて送信電磁波を送信し、前記無線認識 ICタグからの反射電磁波を前記無線認識 ICタグ用リーダが受信する無線認識 ICタグシステムであって、

前記無線認識 ICタグ用リーダは、

前記反射電磁波を積分する受信回路と、

前記受信回路によって積分された信号に基づいて前記反射電磁波の強度を判別する第 1回路とを備えることを特徴とする無線認識 ICタグシステム。

[10] 請求項 9記載の無線認識 ICタグシステムにおヽて、

前記第 1回路は、前記反射電磁波の強度を、前後の相対的強度比較によって判別することを特徴とする無線認識 ICタグシステム。

[11] 請求項 9記載の無線認識 ICタグシステムにおヽて、

前記無線認識 ICタグ用リーダは、前記無線認識 ICタグに向けて電磁波を送信する際のトリガとなる第 1信号を備え、

前記受信回路での積分値は、前記第 1信号に同期してリセットされることを特徴とする無線認識 ICタグシステム。