JP2011028660A - Semiconductor device, radio tag, and direction determining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触通信を行う半導体装置、無線タグ、および、そのような半導体装置の方向判定方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device that performs non-contact communication, a wireless tag, and a direction determination method for such a semiconductor device.
従来、RFID(Radio Frequency IDentification)技術を用いた通信システムが利用されている。この通信システムでは、リーダライタ装置と無線タグとが非接触で無線通信する。無線タグは、IC(Integrated Circuit)チップを有する。ICチップは、個体の識別情報を記憶するメモリや所定の演算処理機能などを備える。リーダライタ装置は、無線タグと通信することで無線タグを付与した各個体および各個体に対応付けられた各種情報を読み取る。このような通信システムを利用したシステムとして、例えば管理対象とする物品に無線タグを付与して商品在庫、部品および備品などを管理する物品管理システムがある。 Conventionally, a communication system using RFID (Radio Frequency IDentification) technology has been used. In this communication system, the reader / writer device and the wireless tag perform wireless communication without contact. The wireless tag has an IC (Integrated Circuit) chip. The IC chip includes a memory for storing individual identification information, a predetermined arithmetic processing function, and the like. The reader / writer device communicates with the wireless tag to read each individual to which the wireless tag is attached and various information associated with each individual. As a system using such a communication system, for example, there is an article management system that manages a product inventory, parts, fixtures, and the like by attaching a wireless tag to an article to be managed.
ここで、物品管理システムには、物品の表裏を区別した管理を行うものもある。このような物品管理システムにおいて、例えば、リーダライタ装置と無線タグとの交信状態により、リーダライタ装置に接続された端末装置等が無線タグの表裏判別を行う方法が考えられている。また、例えば、無線タグが自タグの表裏を判別して判別結果に応じた異なる機能を実現することが考えられている。 Here, some article management systems perform management by distinguishing the front and back of articles. In such an article management system, for example, a method is considered in which a terminal device connected to the reader / writer device determines the front and back of the wireless tag based on the communication state between the reader / writer device and the wireless tag. In addition, for example, it is considered that the wireless tag distinguishes the front and back of the own tag and realizes different functions according to the discrimination result.
以下、無線タグ側で表裏を判別する場合を考える。
上記特許文献5に記載の方法では、無線タグが自タグの表裏の判別を行うに際し、受信した電磁波によりコイルアンテナに最初に誘起された起電力の向き(正負)を検出する。このとき、リーダライタ装置は、無線タグとの通信を一時中断し、再開することで無線タグによる起電力の向きの検出を可能とする。しかし、通信の一時中断・再開という手順を経るため、表裏の判別までに時間を要することになり非効率的であった。
Hereinafter, a case where the front and back sides are discriminated on the wireless tag side will be considered.
In the method described in Patent Document 5, when the wireless tag determines the front and back of its own tag, the direction (positive / negative) of the electromotive force first induced in the coil antenna by the received electromagnetic wave is detected. At this time, the reader / writer device can detect the direction of the electromotive force by the wireless tag by temporarily interrupting and resuming communication with the wireless tag. However, since the procedure of temporarily suspending / resuming communication is required, it takes time to discriminate between the two sides, which is inefficient.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、自装置の向きを効率的に取得することができる半導体装置、無線タグおよび方向判定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide a semiconductor device, a wireless tag, and a direction determination method that can efficiently acquire the orientation of the device itself.
本発明では上記の課題を解決するために、半導体装置が提供される。この半導体装置は、方向判定部を有する。方向判定部は、入射する電磁波を遮蔽する遮蔽部の第1面側に設けられた第1のアンテナにより前記電磁波を受信して出力される第1の信号と、第1面とは異なる遮蔽部の第2面側に設けられた第2のアンテナにより遮蔽部を介した電磁波を受信して出力される第2の信号と、に基づいて自装置の向きを判定し、判定結果を出力する。 In order to solve the above problems, a semiconductor device is provided in the present invention. This semiconductor device has a direction determination unit. The direction determination unit includes a first signal that is output by receiving the electromagnetic wave by a first antenna provided on the first surface side of the shielding unit that shields the incident electromagnetic wave, and a shielding unit that is different from the first surface. The orientation of the device is determined based on the second signal output by receiving the electromagnetic wave through the shielding portion by the second antenna provided on the second surface side of the first surface, and the determination result is output.
また、上記課題を解決するために無線タグが提供される。この無線タグは、遮蔽部、第1のアンテナ、第2のアンテナおよび方向判定部を有する。遮蔽部は、入射する電磁波を遮蔽する。第1のアンテナは、遮蔽部の第1面側に設けられる。第2のアンテナは第1面とは異なる遮蔽部の第2面側に設けられる。方向判定部は、第1のアンテナにより電磁波を受信して出力される第1の信号と、第2のアンテナにより遮蔽部を介した電磁波を受信して出力される第2の信号と、に基づいて自装置の向きを判定し、判定結果を出力する。 In addition, a wireless tag is provided to solve the above problem. This wireless tag has a shielding part, a first antenna, a second antenna, and a direction determination part. The shielding unit shields incident electromagnetic waves. The first antenna is provided on the first surface side of the shielding part. The second antenna is provided on the second surface side of the shielding portion different from the first surface. The direction determination unit is based on a first signal output by receiving an electromagnetic wave through the first antenna and a second signal output by receiving an electromagnetic wave through the shielding unit by the second antenna. To determine the orientation of the device and output the determination result.
また、上記課題を解決するために、上記半導体装置と同様の処理を行う方向判定方法が提供される。 In addition, in order to solve the above-described problem, a direction determination method for performing the same processing as that of the semiconductor device is provided.
上記半導体装置、無線タグおよび方向判定方法によれば、自装置の向きを効率的に取得することができる。 According to the semiconductor device, the wireless tag, and the direction determination method, the orientation of the own device can be efficiently acquired.
以下、実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
以下、第1の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、第1の実施の形態の半導体装置を示す図である。半導体装置1は、方向判定部1aを有する。
方向判定部1aは、アンテナ2,3と接続される。方向判定部1aは、アンテナ2,3それぞれにより通信相手となる相手装置(図示せず)が送信した電磁波を受信して出力される信号を受け取る。
FIG. 1 is a diagram illustrating the semiconductor device according to the first embodiment. The semiconductor device 1 has a
The
ここで、アンテナ2,3の間には、遮蔽部4が存在している。アンテナ2は、遮蔽部4の第1面側に配置されるよう設けられる。アンテナ3は、第1面とは異なる遮蔽部4の第2面側に配置されるよう設けられる。
Here, the shielding part 4 exists between the
遮蔽部4は、入射する電磁波を遮蔽する。遮蔽部4は、入射した電磁波を反射または減衰吸収する部材である。遮蔽部4の材料としては、例えば、鉄(Fe)やニッケル(Ni)などが考えられる。 The shielding unit 4 shields incident electromagnetic waves. The shielding unit 4 is a member that reflects or attenuates and absorbs incident electromagnetic waves. As a material of the shielding part 4, for example, iron (Fe), nickel (Ni), or the like can be considered.
方向判定部1aは、アンテナ2により電磁波を受信して出力される第1の信号と、アンテナ3により遮蔽部を介した電磁波を受信して出力される第2の信号とに基づいて、自装置の向きを判定し、判定結果を出力する。具体的には、方向判定部1aは、第1の信号の信号レベルと第2の信号の信号レベルとの差を検出する。そして、方向判定部1aは、信号レベルが相対的に大きい方の信号を出力したアンテナを特定し、半導体装置1の向きを特定する。
Based on the first signal output by receiving the electromagnetic wave via the
例えば、アンテナ2を遮蔽部4の第1面側に設け、アンテナ3を遮蔽部4の第1面とは反対の第2面側に設ける。この場合、例えば、アンテナ2側から通信用の電磁波が入射すると、遮蔽部4により電磁波が遮蔽されるので、アンテナ2で受信して出力される信号の信号レベルは、アンテナ3で受信して出力される信号の信号レベルよりも大きくなる。すなわち、方向判定部1aは、遮蔽部4に対するアンテナ2の方向が電磁波の送信元である相手装置側に向いていると特定する。
For example, the
半導体装置1によれば、方向判定部1aにより、遮蔽部4の第1面側に設けられたアンテナ2により電磁波を受信して出力される第1の信号と、第1面とは異なる遮蔽部4の第2面側に設けられたアンテナ3により電磁波を受信して出力される第2の信号とに基づいて自装置の向きが判定され、判定結果が出力される。
According to the semiconductor device 1, the first signal output by receiving the electromagnetic wave from the
これにより、自装置の向きを効率的に取得することができる。例えば、半導体装置1は、受信電力の差によって向きを特定するので、通信の中断を伴うことがない。このため、向きの判定を迅速に行うことができる。 Thereby, the direction of the own apparatus can be acquired efficiently. For example, since the semiconductor device 1 specifies the direction based on the difference in received power, communication is not interrupted. For this reason, it is possible to quickly determine the orientation.
また、例えば、従来行われていたように、起電力の向きを検出して方向を判定するためには、表裏判別用の回路を電磁波の半周期分以下のクロックで動作させることになる。したがって、電磁波が高周波数となるほど、無線タグの消費電力が増大するという問題があった。消費電力が増大すると、例えば、電磁波から動作電力を得るパッシブ型の無線タグでは、通信再開直後に表裏判別用の回路を動作させるための電力を保持できる大容量のキャパシタが必要になるという問題があった。これに対し、方向判定部1aは、アンテナが出力する信号の信号レベルを比較して向きを判定するので、通信に用いる電磁波の周波数の高低に関わらず、方向判定部1aの動作クロックを所定の周波数とすればよい。このため、高周波の電磁波で向き判定を行う場合でも消費電力の増大を抑えることができる。
Further, for example, as is conventionally done, in order to detect the direction of the electromotive force and determine the direction, the front / back discrimination circuit is operated with a clock of half or less of the electromagnetic wave. Therefore, there is a problem that the power consumption of the wireless tag increases as the electromagnetic wave becomes higher in frequency. When the power consumption increases, for example, a passive wireless tag that obtains operating power from electromagnetic waves has a problem that a large-capacity capacitor that can hold power for operating the front / back discrimination circuit immediately after resuming communication is required. there were. On the other hand, since the
更に、例えば、ダイポールアンテナにより通信する無線タグの場合、表裏とは別の要因(電磁波の偏波面とアンテナとの位置関係)で起電力の向きが変わり得る。したがって、ダイポールアンテナにより通信する無線タグでは、起電力の向きを検出する方法によっては表裏の判別を行うことが困難であった。これに対し、方向判定部1aは、アンテナが出力する信号の信号レベルを測定するので、アンテナの形状(ダイポールアンテナやコイルアンテナなど)に関わらず向きの判定を行うことができる。
Furthermore, for example, in the case of a wireless tag that communicates with a dipole antenna, the direction of the electromotive force can be changed due to a factor (positional relationship between the polarization plane of electromagnetic waves and the antenna) different from the front and back sides. Therefore, it is difficult for the wireless tag that communicates with the dipole antenna to distinguish the front and back depending on the method of detecting the direction of the electromotive force. On the other hand, since the
ところで、半導体装置1は、RFID技術による通信システムに利用することができる。以下に示す第2〜第6の実施の形態では、半導体装置1をRFID技術による通信システムに適用する場合の応用例を具体的に説明する。 By the way, the semiconductor device 1 can be used in a communication system using RFID technology. In the following second to sixth embodiments, application examples when the semiconductor device 1 is applied to a communication system using RFID technology will be specifically described.
[第2の実施の形態]
以下、第2の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図2は、物品管理システムの全体構成を示す図である。この物品管理システムは、制御装置10、リーダライタ装置20および管理対象品30を有する。管理対象品30には、無線タグ100が付与されている。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the article management system. This article management system includes a
制御装置10は、リーダライタ装置20が無線タグ100から受信した情報に基づいて管理対象品30を管理する。
リーダライタ装置20は、無線タグ100と無線通信する。
The
The reader /
管理対象品30は、制御装置10により、その向きを含めて管理される被管理品である。管理対象品30は、例えば、在庫として管理される製品、製品を生産するために必要な部品および備品などが考えられる。また、例えば、管理対象品30は、管理対象品30の向きがスコア等に反映されるようなゲームの駒やゲーム用のカードなどが考えられる。
The
無線タグ100は、リーダライタ装置20と無線通信する。リーダライタ装置20から受信した電磁波の受信電力により駆動するパッシブ型の無線タグである。リーダライタ装置20と無線タグ100とは、UHF(Ultra High Frequency)帯の電磁波で通信する。UHF帯の周波数としては、860〜960MHz帯や2.45GHz帯などが考えられる。
The
図3は、第2の実施の形態の無線タグを示す図である。無線タグ100は、インレイ110、ICチップ120、アンテナ130,140,150および遮蔽板160,170を有する。
FIG. 3 is a diagram illustrating the wireless tag according to the second embodiment. The
インレイ110は、基材上にアンテナ130,140,150およびICチップ120を接続して固定したものである。基材は、例えば、PET(PolyEthylene Terephthalate)樹脂により形成される。
The
ICチップ120は、演算装置、記憶装置および通信装置を備えた処理装置である。ICチップ120は、アンテナ130が受信した電磁波により得た電力で駆動する。また、ICチップ120は、アンテナ140,150が電磁波を受信して出力する信号により無線タグ100の方向を特定する。
The
なお、ICチップ120は、特許請求の範囲に記載した方向判定部を含むものである。これらが他の回路等とともに半導体基板上に形成されたものがICチップ120である。
アンテナ130は、リーダライタ装置20との間で電磁波を送受信してデータ通信するためのダイポールアンテナである。アンテナ130は、リーダライタ装置20が送信した電磁波を受信し、その結果得られた信号(受信信号という)をICチップ120に出力する。また、アンテナ130は、ICチップ120が出力した送信信号をリーダライタ装置20に送信する。
The
The
アンテナ140,150は、リーダライタ装置20が送信した電磁波を受信するためのダイポールアンテナである。アンテナ140,150は、リーダライタ装置20が送信した電磁波を受信し、その結果得られた信号をICチップ120に出力する。アンテナ140は、遮蔽板160の上側に設けられる。アンテナ150は、遮蔽板170の下側に設けられる。ここで、図3の紙面上側を無線タグ100の上方向(表側)、紙面下側を無線タグ100の下方向(裏側)とする(以下同様とする)。また、無線タグ100の裏側を接着面として管理対象品30の1つの側面(例えば、管理対象品30の表側)に貼り付けられているものとする。これによって、管理対象品30の向きと無線タグ100の向きとが対応付けられる。
The
そして、無線タグ100は、アンテナ140,150で電磁波を受信して得られた信号に基づき自タグの向き(リーダライタ装置20に対して表側、裏側の何れが向いているか)を特定することで、管理対象品30の向きを識別することができる。
The
遮蔽板160,170は、入射する電磁波を遮蔽する。遮蔽板160,170は、入射した電磁波を反射または減衰吸収する部材であり板状に形成されている。遮蔽板160,170の材料としては、例えば、鉄やニッケルなどが考えられる。なお、遮蔽板160,170は、第1の実施の形態の遮蔽部4に対応する。
The shielding
図4は、第2の実施の形態のICチップのハードウェア構成を示す図である。ICチップ120は、整流回路121、電源回路122、変復調回路123、制御回路124および方向判定回路125を有する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a hardware configuration of the IC chip according to the second embodiment. The
整流回路121は、アンテナ130が出力した交流の受信信号を整流して直流信号に変換し、電源回路122に出力する。
電源回路122は、整流回路121から入力された直流信号からICチップ120内の他の回路を駆動するための電力を得て、各回路へ供給する。
The
The
変復調回路123は、アンテナ130が出力した受信信号を復調して復調信号を生成し、生成した復調信号を制御回路124に出力する。また、変復調回路123は、制御回路124から取得する応答信号を変調して送信信号を生成し、生成した送信信号をアンテナ130に出力する。
The
制御回路124は、変復調回路123から取得した復調信号を復号して受信データを取得し、受信データに応じた処理を行う。制御回路124は、その処理に応じてリーダライタ装置20へ応答するための応答信号を生成し、変復調回路123に出力する。このとき、制御回路124は、方向判定回路125から取得した方向識別信号に応じた処理を実行する。このように、無線タグ100側で向きの判別を可能とすることで、無線タグ100を付与した物品の向きを考慮した高機能な情報処理システムを実現できる。例えば、表側から電磁波を受信した場合と裏側から電磁波を受信した場合とで、別個の機能を無線タグ100に実現させることが考えられる。
The
方向判定回路125は、アンテナ140,150が出力した受信信号を取得する。方向判定回路125は、各受信信号の信号レベルの差からリーダライタ装置20に対して表側が向いているか、裏側が向いているかを示す方向識別信号を生成し、生成した方向識別信号を制御回路124に出力する。
The
図5は、第2の実施の形態の方向判定回路のハードウェア構成を示す図である。方向判定回路125は、整流回路125a,125bおよび比較器125cを有する。
整流回路125a,125bは、アンテナ140,150が出力した受信信号を整流して直流信号に変換し、比較器125cに出力する。整流回路125aのプラス側出力が比較器125cのプラス側入力に接続される。整流回路125bのプラス側出力が比較器125cのマイナス側入力に接続される。整流回路125a,125bのマイナス側出力は接地される。
FIG. 5 is a diagram illustrating a hardware configuration of the direction determination circuit according to the second embodiment. The
The
比較器125cは、整流回路125aからの直流信号(プラス側入力と呼ぶ)と整流回路125bからの直流信号(マイナス側入力と呼ぶ)との信号レベル差を検出する。比較器125cは、プラス側入力の信号レベルがマイナス側入力の信号レベルよりも大きい場合、Highレベルの信号を出力する。また、比較器125cは、プラス側入力の信号レベルがマイナス側入力の信号レベル以下の場合、Lowレベルの信号を出力する。比較器125cが出力する信号が方向識別信号に対応する。比較器125cは、この信号を制御回路124に出力する。
The comparator 125c detects a signal level difference between the DC signal from the
なお、本例では、アンテナ140からの信号レベルの方が大きい、すなわち、比較器125cがHighレベルの信号を出力した場合、制御回路124は、無線タグ100がリーダライタ装置20に対して表側を向けていると特定することができる。また、アンテナ150からの信号レベルの方が大きい、すなわち、比較器125cがLowレベルの信号を出力した場合、制御回路124は、無線タグ100がリーダライタ装置20に対して裏側を向けていると特定することができる。
In this example, when the signal level from the
図6は、第2の実施の形態の方向判定方法を示す図である。(A)は、無線タグ100の表側からリーダライタ装置20からの電磁波を受信する場合を例示している。(B)は、無線タグ100の裏側からリーダライタ装置20からの電磁波を受信する場合を例示している。
FIG. 6 is a diagram illustrating a direction determination method according to the second embodiment. (A) illustrates a case where electromagnetic waves from the reader /
無線タグ100の表側からリーダライタ装置20により送信された電磁波が入射する場合、アンテナ140が受信する受信信号の信号レベルは、アンテナ150が受信する受信信号の信号レベルよりも大きくなる。これは、アンテナ150の上側に設けられた遮蔽板170によりアンテナ150に入射する電磁波が減衰されるためである。アンテナ140は、その下側に遮蔽板160が設けられるので、表側から電磁波が入射する場合、遮蔽板160による電磁波の減衰は起こらない。そして、方向判定回路125は、アンテナ140の信号レベルとアンテナ150の信号レベルとの差を検出し、アンテナ140の信号レベルの方が大きいと判定する。その結果、制御回路124は、リーダライタ装置20に対して、無線タグ100が表側を向けていると特定することができる。
When an electromagnetic wave transmitted from the front side of the
また、無線タグ100の裏側からリーダライタ装置20により送信された電磁波が入射する場合、アンテナ150が受信する受信信号の信号レベルは、アンテナ140が受信する受信信号の信号レベルよりも大きくなる。これは、アンテナ140の下側に設けられた遮蔽板160によりアンテナ140に入射する電磁波が減衰されるためである。アンテナ150は、その上側に遮蔽板170が設けられるので、裏側から電磁波が入射する場合、遮蔽板170による電磁波の減衰は起こらない。そして、方向判定回路125は、アンテナ140の信号レベルとアンテナ150の信号レベルとの差を検出し、アンテナ150の信号レベルの方が大きいと判定する。その結果、制御回路124は、リーダライタ装置20に対して、無線タグ100が裏側を向けていると特定することができる。
Further, when an electromagnetic wave transmitted from the back side of the
このように、無線タグ100は、アンテナ140,150の信号レベルの差を検出することで、無線タグ100あるいは管理対象品30の向きを特定する。このため、例えば、通信の中断を伴うことがないので、向きの判定を迅速に行うことができる。また、例えば、電磁波の周波数に応じて方向判定回路125の動作クロックを高めることなく方向判定を行うことができるので、方向判定に要する消費電力の増大を抑えることができる。
In this way, the
特に、無線タグ100のようにリーダライタ装置20からの受信電力によって動作電力を得るパッシブ型の無線タグでは、方向判定処理に通信の中断を伴うと、通信中断期間中に方向判定回路へ給電する電力を蓄える大容量のキャパシタが必要となることが考えられる。これに対し、本実施の形態で示したように通信の中断を伴わずに方向判定を可能とすることで、方向判定回路へ給電するためのキャパシタに関しては考慮する必要がなくなる。
In particular, in a passive type wireless tag that obtains operating power from received power from the reader /
[第3の実施の形態]
以下、第3の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第2の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, the third embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Differences from the second embodiment will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.
第2の実施の形態では、無線タグ100の向きを判定するためにデータ通信用のアンテナ130とは別個に方向判定用のアンテナ140,150を設けた。これに対し、第3の実施の形態では、データ通信用のアンテナを2つ設けて、各アンテナからの出力を方向判定処理にも利用する。
In the second embodiment, in order to determine the orientation of the
なお、第3の実施の形態の物品管理システムの構成は、図2において示した第2の実施の形態の物品管理システムの構成と同一であるため説明を省略する。
図7は、第3の実施の形態の無線タグを示す図である。無線タグ200は、インレイ210、ICチップ220、アンテナ230,240および遮蔽板250,260を有する。ここで、インレイ210およびICチップ220は、図3で説明したインレイ110およびICチップ120に対応する。
The configuration of the article management system according to the third embodiment is the same as the configuration of the article management system according to the second embodiment shown in FIG.
FIG. 7 illustrates a wireless tag according to the third embodiment. The wireless tag 200 includes an inlay 210, an
アンテナ230,240は、リーダライタ装置20との間で電磁波を送受信してデータ通信するためのダイポールアンテナである。アンテナ230,240は、リーダライタ装置20が送信した電磁波を受信し、その結果得られた信号(受信信号という)をICチップ220に出力する。また、アンテナ230,240は、ICチップ220が出力した送信信号をリーダライタ装置20に送信する。
The
なお、アンテナ230は、遮蔽板250の上側に設けられる。アンテナ240は、遮蔽板260の下側に設けられる。ここで、図3と同様に図7の紙面上側を無線タグ200の上方向(表側)、紙面下側を無線タグ200の下方向(裏側)とする(以下同様とする)。また、無線タグ200の裏側を接着面として管理対象品30の1つの側面(例えば、表側)に貼り付けられているものとする。
The
遮蔽板250,260は、図3で説明した遮蔽板160,170に対応する。
図8は、第3の実施の形態のICチップのハードウェア構成を示す図である。ICチップ220は、整流回路221,222、ダイオード221a,222a、電源回路223、変復調回路224,225、加算回路226、制御回路227および比較器228を有する。
The shielding plates 250 and 260 correspond to the shielding
FIG. 8 is a diagram illustrating a hardware configuration of the IC chip according to the third embodiment. The
整流回路221,222は、アンテナ230,240が出力した交流の受信信号を整流して直流信号に変換し、ダイオード221a,222aを介して電源回路223に出力する。また、整流回路221,222は、整流後の直流信号を比較器228に出力する。なお、整流回路221のプラス側出力が比較器228のプラス側入力に接続される。整流回路222のプラス側出力が比較器228のマイナス側入力に接続される。整流回路221,222のマイナス側出力は、電源回路223のマイナス側入力に接続される。
The
ダイオード221aは、整流回路222から整流回路221への電流の流れ込みを防止するためのものであり、ダイオード222aは、整流回路221から整流回路222への電流の流れ込みを防止するためのものである。電磁波の入射方向により、整流回路221と整流回路222の出力の大きさが異なるため、流れ込み防止のダイオード221a,222aが必要である。出力が大きな方の整流回路から電源回路223に電力が供給される。
The
電源回路223は、整流回路221または整流回路222から入力された直流信号からICチップ220内の他の回路を駆動するための電力を得て、各回路へ供給する。
変復調回路224,225は、アンテナ230,240が出力した受信信号を復調して復調信号を生成し、生成した復調信号を加算回路226に出力する。
The
The modulation /
加算回路226は、変復調回路224,225から入力された復調信号を加算して、制御回路227に出力する。
制御回路227は、加算回路226から取得した加算後の復調信号を復号して受信データを取得し、受信データに応じた処理を行う。制御回路227は、その処理に応じてリーダライタ装置20へ応答するための応答信号を生成し、変復調回路224,225に出力する。このとき、制御回路227は、比較器228から取得した方向識別信号に応じた処理を実行する。
The
The
比較器228は、整流回路221からの直流信号と整流回路222からの直流信号との信号レベル差を検出して、Highレベルの信号またはLowレベルの信号を出力する。この信号が方向識別信号に対応する。比較器228は、図5で説明した比較器125cに対応するものである。
The
したがって、本例では、アンテナ230からの信号レベルの方が大きい、すなわち比較器228がHighレベルの信号を出力した場合、制御回路227は、無線タグ200がリーダライタ装置20に対して表側を向けていると特定することができる。また、比較器228がLowレベルの信号を出力した場合、制御回路227は、無線タグ200がリーダライタ装置20に対して裏側を向けていると特定することができる。
Therefore, in this example, when the signal level from the
なお、整流回路221,222および比較器228を含む構成が図5で説明した方向判定回路125に対応する。ただし、整流回路221,222は、電力取得用の整流回路と兼用にしている。
The configuration including the
このように、無線タグ200は、アンテナ230,240を用いてリーダライタ装置20とデータ通信を行うと共に、信号レベルの差を検出することで無線タグ200あるいは管理対象品30の向きを特定する。
As described above, the wireless tag 200 performs data communication with the reader /
これにより、第2の実施の形態の無線タグ100と同様の効果を実現することができる。
なお、加算回路226をセレクタ回路に置き換えてもよい。その場合、制御回路227は、比較器228の出力に応じて、信号レベルの大きい方のアンテナに接続された変復調回路からの信号を選択するようセレクタ回路に制御信号を出力する。
Thereby, the effect similar to the
Note that the
また、遮蔽板を1枚として、その表側・裏側にアンテナ230,240を配置してもよい。
[第4の実施の形態]
以下、第4の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第2,3の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
Further, the
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, the fourth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Differences from the second and third embodiments will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.
第4の実施の形態では、方向判定用の信号を受信するためのアンテナをICチップ上に配置する。
なお、第4の実施の形態の物品管理システムの構成は、図2において示した第2の実施の形態の物品管理システムの構成と同一であるため説明を省略する。
In the fourth embodiment, an antenna for receiving a direction determination signal is arranged on an IC chip.
The configuration of the article management system according to the fourth embodiment is the same as the configuration of the article management system according to the second embodiment shown in FIG.
図9は、第4の実施の形態の無線タグを示す図である。無線タグ300は、インレイ310、ICチップ320、アンテナ330,340,350、遮蔽板360,370を有する。ここで、インレイ310、ICチップ320およびアンテナ330は、図3で説明した第2の実施の形態のインレイ110、ICチップ120およびアンテナ130に対応する。なお、ICチップ320とアンテナ340,350とを接続する配線は図示を省略している。
FIG. 9 is a diagram illustrating a wireless tag according to the fourth embodiment. The wireless tag 300 includes an inlay 310, an IC chip 320, antennas 330, 340, 350, and shielding plates 360, 370. Here, the inlay 310, the IC chip 320, and the antenna 330 correspond to the
アンテナ340,350は、図3で説明したアンテナ140,150に対応するものであり、リーダライタ装置20が送信した電磁波を受信するためのダイポールアンテナである。ここで、アンテナ340は、ICチップ320上に設けられた遮蔽板360の上側に設けられる。また、アンテナ350は、ICチップ320と遮蔽板370との間(遮蔽板370の下側)に設けられる。また、無線タグ300の裏側を接着面として管理対象品30の1つの側面(例えば、表側)に貼り付けられているものとする。
The antennas 340 and 350 correspond to the
遮蔽板360,370は、図3で説明した遮蔽板160,170に対応するものである。ただし、遮蔽板360,370は、ICチップ320の上側に設けられる。
なお、ICチップ320のハードウェア構成は、第2の実施の形態のICチップ120のハードウェア構成と同様にして実現することができる。すなわち、アンテナ340の信号レベルがアンテナ350の信号レベルよりも大きい場合には、無線タグ300は、リーダライタ装置20に対して自タグの表側を向けていると特定することができる。また、アンテナ350の信号レベルがアンテナ340の信号レベルよりも大きい場合には、無線タグ300は、リーダライタ装置20に対して自タグの裏側を向けていると特定することができる。
The shielding plates 360 and 370 correspond to the shielding
Note that the hardware configuration of the IC chip 320 can be realized in the same manner as the hardware configuration of the
このように、アンテナ340,350および遮蔽板360,370をICチップ320上に設ける。
これにより、第2の実施の形態の無線タグ100と同様の効果を実現することができる。また、ICチップ320上にアンテナ340,350を配置することで、インレイ310の面積を縮小して、無線タグ300全体の小型化を図ることができる。
As described above, the antennas 340 and 350 and the shielding plates 360 and 370 are provided on the IC chip 320.
Thereby, the effect similar to the
[第5の実施の形態]
以下、第5の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第2〜4の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, a fifth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Differences from the above-described second to fourth embodiments will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.
第5の実施の形態では、方向判定用の信号を受信するためのアンテナ間に遮蔽板を挟み込むように設ける。
なお、第5の実施の形態の物品管理システムの構成は、図2において示した第2の実施の形態の物品管理システムの構成と同一であるため説明を省略する。
In the fifth embodiment, a shielding plate is provided between antennas for receiving a direction determination signal.
The configuration of the article management system of the fifth embodiment is the same as the configuration of the article management system of the second embodiment shown in FIG.
図10は、第5の実施の形態の無線タグを示す図である。無線タグ400は、インレイ410、ICチップ420、アンテナ430,440,450および遮蔽板460を有する。ここで、インレイ410、ICチップ420およびアンテナ430は、図3で説明した第2の実施の形態のインレイ110、ICチップ120およびアンテナ130に対応する。なお、ICチップ420とアンテナ440,450とを接続する配線は図示を省略している。
FIG. 10 illustrates a wireless tag according to the fifth embodiment. The wireless tag 400 includes an inlay 410, an
アンテナ440,450は、図3で説明したアンテナ140,150に対応するものであり、リーダライタ装置20が送信した電磁波を受信するためのダイポールアンテナである。ここで、アンテナ440は、ICチップ420上に設けられた遮蔽板460の上側に設けられる。アンテナ450は、ICチップ420と遮蔽板460の間(遮蔽板460の下側)に設けられる。また、無線タグ400の裏側を接着面として管理対象品30の1つの側面(例えば、表側)に貼り付けられているものとする。
The antennas 440 and 450 correspond to the
遮蔽板460は、図3で説明した遮蔽板160,170に対応するものである。ただし、遮蔽板460は、ICチップ420上に設けられ、その上側・下側の両方にアンテナ440,450が設けられる。
The shielding plate 460 corresponds to the shielding
なお、ICチップ420のハードウェア構成は、第2の実施の形態のICチップ120のハードウェア構成と同様にして実現することができる。すなわち、アンテナ440の信号レベルがアンテナ450の信号レベルよりも大きい場合には、無線タグ400は、リーダライタ装置20に対して自タグの表側を向けていると特定することができる。また、アンテナ450の信号レベルがアンテナ440の信号レベルよりも大きい場合には、無線タグ400は、リーダライタ装置20に対して自タグの裏側を向けていると特定することができる。
Note that the hardware configuration of the
これにより、第2の実施の形態の無線タグ100と同様の効果を実現することができる。また、遮蔽板460の両側に方向判定用の信号を受信するためのアンテナを設けるので、アンテナ440,450を設ける領域を縮小して、無線タグ400全体の小型化を図ることができる。
Thereby, the effect similar to the
なお、アンテナ440,450および遮蔽板460をICチップ420上に設ける場合を例示したが、これらをインレイ410上に設けてもよい。
[第6の実施の形態]
以下、第6の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第2〜5の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。
Although the case where the antennas 440 and 450 and the shielding plate 460 are provided on the
[Sixth Embodiment]
Hereinafter, a sixth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Differences from the above-described second to fifth embodiments will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.
第2〜5の実施の形態では、ダイポールアンテナを用いる場合を例示したが、第6の実施の形態では、コイルアンテナを用いる場合を例示する。
なお、第6の実施の形態の物品管理システムの構成は、図2において示した第2の実施の形態の物品管理システムの構成と同一であるため説明を省略する。なお、第6の実施の形態で例示する無線タグは、リーダライタ装置から受信した電磁波により、タグ側のコイルアンテナで生じた誘導起電力により駆動するパッシブ型の無線タグである。また、無線タグとリーダライタ装置とは、HF(High Frequency)帯の電磁波で通信する。HF帯の周波数としては、13.56MHz帯が考えられる。
In the second to fifth embodiments, the case where a dipole antenna is used is illustrated, but in the sixth embodiment, the case where a coil antenna is used is illustrated.
The configuration of the article management system of the sixth embodiment is the same as the configuration of the article management system of the second embodiment shown in FIG. Note that the wireless tag exemplified in the sixth embodiment is a passive wireless tag that is driven by an induced electromotive force generated in a coil antenna on the tag side by electromagnetic waves received from a reader / writer device. Further, the wireless tag and the reader / writer device communicate with each other by using an electromagnetic wave in an HF (High Frequency) band. As the frequency of the HF band, the 13.56 MHz band can be considered.
図11は、第6の実施の形態の無線タグを示す図である。無線タグ500は、インレイ510、ICチップ520、アンテナ530,540,550および遮蔽板560,570を有する。ここで、インレイ510は、図3で説明したインレイ110に対応する。
FIG. 11 is a diagram illustrating a wireless tag according to the sixth embodiment. The wireless tag 500 includes an inlay 510, an IC chip 520, antennas 530, 540, and 550 and shielding plates 560 and 570. Here, the inlay 510 corresponds to the
ICチップ520は、アンテナ530で生じた誘導起電力により駆動する。また、ICチップ520は、アンテナ540,550が電磁波を受信して出力する信号により無線タグ500の方向を特定する。 The IC chip 520 is driven by the induced electromotive force generated by the antenna 530. In addition, the IC chip 520 specifies the direction of the wireless tag 500 based on a signal output by the antennas 540 and 550 receiving electromagnetic waves.
アンテナ530は、リーダライタ装置との間で電磁波を送受信してデータ通信するためのコイルアンテナである。アンテナ530は、リーダライタ装置20からの受信信号をICチップ520に出力する。また、アンテナ530は、ICチップ520が出力した送信信号をリーダライタ装置に送信する。
The antenna 530 is a coil antenna for transmitting and receiving electromagnetic waves to and from the reader / writer device for data communication. The antenna 530 outputs a reception signal from the reader /
アンテナ540,550は、リーダライタ装置が送信した電磁波を受信するためのコイルアンテナである。アンテナ540,550は、リーダライタ装置が送信した電磁波を受信し、その結果得られた信号をICチップ520に出力する。アンテナ540は、遮蔽板560の上側に設けられる。アンテナ550は、遮蔽板570の下側に設けられる。ここで、図11の紙面上側を無線タグ500の上方向(表側)、紙面下側を無線タグ500の下方向(裏側)とする。また、無線タグ500の裏側を接着面として管理対象品30の1つの側面(例えば、管理対象品30の表側)に貼り付けられている。 The antennas 540 and 550 are coil antennas for receiving electromagnetic waves transmitted by the reader / writer device. The antennas 540 and 550 receive the electromagnetic wave transmitted by the reader / writer device and output a signal obtained as a result to the IC chip 520. The antenna 540 is provided on the upper side of the shielding plate 560. The antenna 550 is provided below the shielding plate 570. Here, the upper side of the paper in FIG. 11 is the upward direction (front side) of the wireless tag 500, and the lower side of the paper is the downward direction (back side) of the wireless tag 500. Further, the wireless tag 500 is attached to one side surface of the management target product 30 (for example, the front side of the management target product 30) with the back side of the wireless tag 500 as an adhesive surface.
なお、ICチップ520のハードウェア構成は、第2の実施の形態のICチップ120のハードウェア構成と同様にして実現することができる。すなわち、アンテナ540の信号レベルがアンテナ550の信号レベルよりも大きい場合には、無線タグ500は、リーダライタ装置に対して自タグの表側を向けていると特定することができる。また、アンテナ550の信号レベルがアンテナ540の信号レベルよりも大きい場合には、無線タグ500は、リーダライタ装置に対して自タグの裏側を向けていると特定することができる。
Note that the hardware configuration of the IC chip 520 can be realized in the same manner as the hardware configuration of the
これにより、第2の実施の形態の無線タグ100と同様の効果を実現することができる。すなわち、アンテナ540,550の信号レベルの差によって方向を特定するので、アンテナの形状によらずに方向判定を行うことができる。
Thereby, the effect similar to the
なお、無線タグ500は、無線タグ100のダイポールアンテナをコイルアンテナに置き換えたものを例示したが、これらのアンテナ530,540,550も第3〜5の実施の形態と同様の配置・構成とすることができる。
Note that the wireless tag 500 is illustrated by replacing the dipole antenna of the
また、内蔵電源を持たずリーダライタ装置からの給電により駆動するパッシブ型の無線タグを用いて説明したが、上記方向判定方法を内蔵電源を備えたアクティブ型の無線タグに適用することもできる。また、リーダライタ装置からの電磁波に応じて内蔵電源を使って応答するセミアクティブ型の無線タグにも適用することができる。 In addition, although the description has been given using the passive type wireless tag that does not have a built-in power supply and is driven by power supply from the reader / writer device, the direction determination method can be applied to an active type wireless tag that has a built-in power supply. Further, the present invention can also be applied to a semi-active wireless tag that responds using an internal power source in response to electromagnetic waves from a reader / writer device.
以上、本件の半導体装置、無線タグおよび方向判定方法を図示の実施の形態に基づいて説明したが、これらに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。更に、前述した実施の形態のうちの任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。 As described above, the semiconductor device, the wireless tag, and the direction determination method of the present case have been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to these, and the configuration of each unit is an arbitrary configuration having the same function. Can be replaced. Moreover, other arbitrary structures and processes may be added. Further, any two or more configurations (features) of the above-described embodiments may be combined.
説明した実施の形態の主な技術的特徴は、以下の付記の通りである。
(付記1) 入射する電磁波を遮蔽する遮蔽部の第1面側に設けられた第1のアンテナにより前記電磁波を受信して出力される第1の信号と、前記第1面とは異なる前記遮蔽部の第2面側に設けられた第2のアンテナにより前記遮蔽部を介した前記電磁波を受信して出力される第2の信号と、に基づいて自装置の向きを判定し、当該判定結果を出力する方向判定部を有することを特徴とする半導体装置。
The main technical features of the described embodiment are as follows.
(Supplementary Note 1) The first signal output by receiving the electromagnetic wave by the first antenna provided on the first surface side of the shielding unit that shields the incident electromagnetic wave, and the shielding different from the first surface The orientation of the device itself is determined based on the second signal output by receiving the electromagnetic wave via the shielding unit by the second antenna provided on the second surface side of the unit, and the determination result A semiconductor device comprising: a direction determining unit that outputs
(付記2) 前記方向判定部は、前記第1の信号の信号レベルと前記第2の信号の信号レベルとのレベル差を検出し、当該レベル差に応じて自装置の向きを判定することを特徴とする付記1記載の半導体装置。 (Additional remark 2) The said direction determination part detects the level difference of the signal level of the said 1st signal, and the signal level of the said 2nd signal, and determines the direction of an own apparatus according to the said level difference. The semiconductor device according to appendix 1, which is characterized.
(付記3) 前記方向判定部は、前記レベル差に基づいて前記第2の信号の信号レベルよりも前記第1の信号の信号レベルの方が大きいと検出すると、前記電磁波の送信元である通信装置に対して、自装置が前記遮蔽部の前記第1面側を向けていると特定する、
ことを特徴とする付記2記載の半導体装置。
(Supplementary Note 3) When the direction determination unit detects that the signal level of the first signal is higher than the signal level of the second signal based on the level difference, the communication that is the transmission source of the electromagnetic wave Specifying that the device is facing the first surface side of the shielding unit with respect to the device,
The semiconductor device according to
(付記4) 入射する電磁波を遮蔽する遮蔽部と、
前記遮蔽部の第1面側に設けられた第1のアンテナと、
前記第1面とは異なる前記遮蔽部の第2面側に設けられた第2のアンテナと、
前記第1のアンテナにより前記電磁波を受信して出力される第1の信号と、前記第2のアンテナにより前記遮蔽部を介した前記電磁波を受信して出力される第2の信号と、に基づいて自装置の向きを判定し、当該判定結果を出力する方向判定部と、
を有することを特徴とする無線タグ。
(Appendix 4) A shielding part that shields incident electromagnetic waves;
A first antenna provided on the first surface side of the shielding portion;
A second antenna provided on the second surface side of the shielding portion different from the first surface;
Based on a first signal that is output by receiving the electromagnetic wave by the first antenna, and a second signal that is output by receiving the electromagnetic wave through the shielding portion by the second antenna. A direction determination unit that determines the direction of the device and outputs the determination result;
A wireless tag comprising:
(付記5) 前記遮蔽部、前記第1のアンテナおよび前記第2のアンテナは、前記方向判定部を配設したインレイに配設されたことを特徴とする付記4記載の無線タグ。
(付記6) 前記遮蔽部、前記第1のアンテナおよび前記第2のアンテナは、前記方向判定部が形成された半導体基板に配設されたことを特徴とする付記4記載の無線タグ。
(Supplementary note 5) The wireless tag according to supplementary note 4, wherein the shielding portion, the first antenna, and the second antenna are disposed on an inlay in which the direction determination portion is disposed.
(Supplementary note 6) The wireless tag according to supplementary note 4, wherein the shielding portion, the first antenna, and the second antenna are arranged on a semiconductor substrate on which the direction determination portion is formed.
(付記7) 半導体装置の方向判定方法であって、
方向判定部が、入射する電磁波を遮蔽する遮蔽部の第1面側に設けられた第1のアンテナにより前記電磁波を受信して出力される第1の信号と、前記第1面とは異なる前記遮蔽部の第2面側に設けられた第2のアンテナにより前記遮蔽部を介した前記電磁波を受信して出力される第2の信号とに基づいて自装置の向きを判定し、当該判定結果を出力する、
ことを特徴とする方向判定方法。
(Appendix 7) A method for determining the direction of a semiconductor device,
The direction determination unit is different from the first surface from the first signal received and output by the first antenna provided on the first surface side of the shielding unit that shields the incident electromagnetic wave. Based on the second signal output by receiving the electromagnetic wave via the shielding unit by the second antenna provided on the second surface side of the shielding unit, the orientation of the device is determined, and the determination result Output,
A direction determination method characterized by the above.
1 半導体装置
1a 方向判定部
2,3,130,140,150,230,240,330,340,350,430,440,450,530,540,550 アンテナ
4 遮蔽部
10 制御装置
20 リーダライタ装置
30 管理対象品
100,200,300,400,500 無線タグ
110,210,310,410,510 インレイ
120,220,320,420,520 ICチップ
121,125a,125b,221,222 整流回路
122,223 電源回路
123,224,225 変復調回路
124,227 制御回路
125 方向判定回路
125c,228 比較器
160,170,250,260,360,370,460,560,570 遮蔽板
221a,222a ダイオード
226 加算回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記遮蔽部の第1面側に設けられた第1のアンテナと、
前記第1面とは異なる前記遮蔽部の第2面側に設けられた第2のアンテナと、
前記第1のアンテナにより前記電磁波を受信して出力される第1の信号と、前記第2のアンテナにより前記遮蔽部を介した前記電磁波を受信して出力される第2の信号と、に基づいて自装置の向きを判定し、当該判定結果を出力する方向判定部と、
を有することを特徴とする無線タグ。 A shielding part for shielding incident electromagnetic waves;
A first antenna provided on the first surface side of the shielding portion;
A second antenna provided on the second surface side of the shielding portion different from the first surface;
Based on a first signal that is output by receiving the electromagnetic wave by the first antenna, and a second signal that is output by receiving the electromagnetic wave through the shielding portion by the second antenna. A direction determination unit that determines the direction of the device and outputs the determination result;
A wireless tag comprising:
方向判定部が、入射する電磁波を遮蔽する遮蔽部の第1面側に設けられた第1のアンテナにより前記電磁波を受信して出力される第1の信号と、前記第1面とは異なる前記遮蔽部の第2面側に設けられた第2のアンテナにより前記遮蔽部を介した前記電磁波を受信して出力される第2の信号とに基づいて自装置の向きを判定し、当該判定結果を出力する、
ことを特徴とする方向判定方法。 A method for determining the direction of a semiconductor device,
The direction determination unit is different from the first surface from the first signal received and output by the first antenna provided on the first surface side of the shielding unit that shields the incident electromagnetic wave. Based on the second signal output by receiving the electromagnetic wave via the shielding unit by the second antenna provided on the second surface side of the shielding unit, the orientation of the device is determined, and the determination result Output,
A direction determination method characterized by the above.
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- 2009-07-29 JP JP2009176023A patent/JP2011028660A/en active Pending
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