CN1834998B - 信息处理装置及其共振频率的校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的信息处理装置，包括：天线电路；以及具有接收信号产生电路、微型计算机、发送信号产生电路、电平检测电路和D/A转换器的读取器/写入器，其中，所述接收信号产生电路连接到所述微型计算机和天线电路，并且，所述发送信号产生电路连接到所述微型计算机和天线电路，并且，所述D/A转换器连接到所述微型计算机和天线电路，并且，所述电平检测电路连接到所述微型计算机和天线电路，并且，所述天线电路具有天线、共振电容和可变电容元件。

Description

信息处理装置及其共振频率的校准方法
技术领域
本发明涉及通过诸如无线通讯等的非接触方法存储所需的信息或/和读取信息的信息处理装置。本发明具体涉及用于读取RFID(Radio Frequency Identification)用IC芯片(也称为ID芯片、IC标签、ID标签、RF标签、无线标签、电子标签、转发器(transponder))中的信息或将信息写入的读取器/写入器(也称为询问器、询问应答机、控制器)。
背景技术
随着计算机技术和图像识别技术的发展，使用诸如条形码的媒质的信息识别被广泛地应用，例如用于识别商品信息等。预测在将来要实施更大量的信息识别。另一方面，当使用条形码来读取信息时，存在如下的不便之处，即条形码读出器必须要与条形码接触、并且条形码不能存储大量的信息。因此，非接触地识别信息并增加媒质的存储容量被期待。
为了响应这样的要求，近年来开发了非接触型RFID用IC芯片(下文中称作IC芯片)以及读取器/写入器装置(下文中称作读取器/写入器)。IC芯片是将需要的信息存储在IC芯片内的存储电路中，并且使用非接触方法、通常是使用无线方法借助于读取器/写入器来读出该信息。通过读取存储在这样的IC芯片中的信息的信息处理装置的实用化来期待能够实现商品流通等的简单化、低成本化、以及高安全性的确保。
将利用图13说明使用了IC芯片的RFID系统的概要。作为现有技术，图13表示专利文件1公开的读取器/写入器的方框图。图13是由IC芯片1301、读取器/写入器1302、上位装置1303构成的。此处，上位装置1303通过读取器/写入器1302与IC芯片1301交换数据处理指令和数据处理结果，以控制个体信息的辨别。
读取器/写入器1302由接收部分1304、发送部分1305、控制部分1306、接口部分1307、天线1308和共振电容1309构成。由经接口部分1307的上位装置1303控制的控制部分1306根据数据处理指令和数据处理结果控制接收部分1304和发送部分1305。发送部分1305调制传送到IC芯片1301的数据处理指令，并从天线1308输出作为电磁波的该指令。另外，接收部分1304解调天线1308接收的电磁波，并使其作为数据处理结果输出到控制部分1306。
连接到接收部分1304和发送部分1305并且构成LC并联共振电路的天线1308和共振电容1309(下文中称作天线电路1310)在接收信号时，接收作为电信号的，由来自IC芯片1301的电磁波而在天线电路1310被感应的电动势。另外，在发送信号时，通过向天线电路1310提供感应电流以将电磁波从天线1308发送到IC芯片1301。
注意，IC芯片1301也具有由天线和共振电容构成的LC并联共振电路，从读取器/写入器1302的天线1308接收电磁波，并将电磁波发送到读取器/写入器1302的天线1308。但在此省略其详细说明。
上述天线电路1310具有由天线1308的感应系数和共振电容1309的电容值决定的固有的共振频率f0。在利用RFID系统进行个体信息的通讯时，读取器/写入器1302的天线电路1310的共振频率f0需要大致上配合于从发送部分1305输出的发送频率fc。在此，天线电路1310的共振频率f0设定为如式1所示。在式1中，L和C分别表示天线1308的感应系数L和共振电容1309的电容值C。
f0＝1/{2π(LC)1/2}           (1)
通过使上述共振频率f0和从发送部分1305输出的发送频率fe一致，可以最高效率地进行发送和接收信息。因此，天线电路1310的共振频率f0被预先设定为等于发送频率fc。
注意，作为发送接收的频率，可以使用125kHz、13.56MHz、915MHz、2.45GHz等，这些信号使用了ISO标准等。另外，在发送接收中的调制和解调系统也是被标准化了的(例如，参照专利文件2)。
【专利文件1】日本专利第2001-250096号公报
【专利文件2】日本专利第2001-250393号公报
如上所述，连接到读取器/写入器的天线电路的共振频率f0由天线的感应系数和共振电容的电容值来决定。然而，在连接到读取器/写入器的天线电路中，天线的感应系数不太受到温度的影响，但共振电容的电容值容易受到温度的影响。
用作共振电容的电容器被要求实现小型化，所以利用以铁电体为基础的大容量电容器。以钛酸钡为代表的铁电体具有1000或更大的介电常数，广泛地应用于各种电子器具，具有高通用性。然而，在使用以铁电体为基础的电容器的情况下，其电容量的温度依存性比较大，所以电容量或介质损耗的变化很大。
由此，当周围温度变化时，天线单元的共振电容的数值随之变化，如式1所示那样，导致天线电路的共振频率f0变化。由此，接收数据的IC芯片有一个接收电压电平降低的问题。
通过将晶体振荡器等用于发送部分，输入天线电路的发送频率fc对于温度的变化可以抑制在几ppm。然而，在天线电路具有上述以铁电体为基础的电容器的情况下，电容量的温度依存性比较大，共振电容可能变化几个百分点。因此，当每次周围温度变化时共振频率f0也变化，从而出现从天线电路发送的信号衰减的问题。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于将IC芯片的信息读出和写入的信息处理装置，其中，不依靠温度并定期地校正天线电路的共振频率f0，即使在周围温度变化时也恒定地输入输出从天线电路发出的信号。
为了解决上述问题，本发明提供一种新型的信息处理装置。
具体来说，本发明的一种信息处理装置包括：
天线电路；以及
具有接收信号产生电路、微型计算机、发送信号产生电路、电平检测电路和D/A转换器的读取器/写入器，
其中，所述接收信号产生电路连接到所述微型计算机和天线电路，
并且，所述发送信号产生电路连接到所述微型计算机和天线电路，
并且，所述D/A转换器连接到所述微型计算机和天线电路，
并且，所述电平检测电路连接到所述微型计算机和天线电路，
并且，所述天线电路具有天线、共振电容和可变电容元件。
本发明的另一种信息处理装置，包括：
天线电路；以及
具有接收信号产生电路、发送信号产生电路、电平检测电路、第一D/A转换器、第二D/A转换器、微型计算机和匹配电路的读取器/写入器，
其中，所述接收信号产生电路连接到所述微型计算机和天线电路，
并且，所述发送信号产生电路连接到所述微型计算机和天线电路，
并且，所述第一D/A转换器连接到所述微型计算机和天线电路，
并且，所述第二D/A转换器连接到所述微型计算机和匹配电路，
并且，所述电平检测电路连接到所述微型计算机和天线电路，
并且，所述天线电路具有天线、共振电容和第一可变电容元件，
并且，所述匹配电路具有第二可变电容元件。
本发明的另一种信息处理装置，包括：
天线电路，其具有天线、共振电容和可变电容元件；
接收信号产生电路，其用于解调在所述天线电路接收的电压信号并将被解调的电压信号输出到微型计算机；
发送信号产生电路，其用于调制从所述微型计算机输出的电压信号并将被调制的电压信号传送到所述天线电路；
D/A转换器，其用于输出使所述可变电容元件的容量改变的电压信号；以及
电平检测电路，其用于检测在所述被调制的电压信号和来自所述D/A转换器的所述用于改变可变电容元件的容量的电压信号被输入时的所述天线电路的输出数值，并将所述输出数值输出到所述微型计算机。
本发明的另一种信息处理装置，包括：
天线电路，其具有天线、共振电容和第一可变电容元件；
接收信号产生电路，其用于解调在所述天线电路接收的电压信号并将被解调的电压信号传送到微型计算机；
发送信号产生电路，其用于调制从所述微型计算机输出的电压信号并将被调制的电压信号传送到所述天线电路；
匹配电路，其具有第二可变电容元件；
第一D/A转换器，其用于输出使所述第一可变电容元件的容量改变的电压信号；
第二D/A转换器，其用于输出使所述第二可变电容元件的容量改变的电压信号；以及
电平检测电路，其用于检测在所述被调制的电压信号和来自所述第一D/A转换器的所述用于改变第一可变电容元件的容量的电压信号被输入时的所述天线电路的输出数值，并将所述输出数值输出到所述微型计算机。
另外，本发明的电平检测电路可以具有二极管、电容器和A/D转换器。
另外，本发明的电平检测电路可以对天线电路的输出数值进行定期检测。
另外，本发明的可变电容元件可以具有可变电容二极管、耦合电容器和电压供应电阻器。
另外，本发明的天线可以是偶极天线、平板天线、环形天线或八木天线。
通过采用本发明的第一结构，可以提供一种信息处理装置，其能够定期进行使天线电路发送的信号输出为最大的工作。由此，可以提供即使在周围温度变化而导致天线电路的共振电容量变化的情况下也能够得到最大信号的信息处理装置。另外，采用本发明的结构的信息处理装置，不仅在温度环境变化的情形中，而且在引起共振电容量变化的所有环境下也可以定期进行使天线电路发送的信号输出为最大的工作。
通过采用本发明的第二结构，除了可以获得第一结构的效果之外，还可以定期地实现天线单元和读取器/写入器之间的阻抗匹配。因此，当周围温度变化时也可以实现天线单元和读取器/写入器之间的阻抗匹配。另外，采用本发明的结构的信息处理装置，不仅在温度环境变化的情况下，而且在引起共振电容量变化的所有环境下也可以定期实现天线单元和读取器/写入器之间的阻抗匹配。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的结构的方框图，
图2是本发明的电平检测电路的电路图，
图3是本发明的电平检测电路的电路图，
图4是本发明的天线电路的电路图，
图5是可变电容元件的施加电压和电容之间的关系图，
图6是示出本发明的实施方式2的结构的方框图，
图7是本发明的匹配电路的电路图，
图8是示出本发明的实施例1的一个实例的图，
图9A和9B是示出本发明的实施例1的一个实例的图，
图10是示出本发明的实施例1的一个实例的图，
图11是示出本发明的实施例2的一个实例的图，
图12是示出本发明的实施例2的一个实例的程序框图，
图13是示出现有信息处理装置的图。
具体实施方式
以下，参考附图来描述本发明的实施形式。注意，本发明可以以多种不同形式被执行，在不脱离本发明的宗旨及范围的情况下各种变化和修改都是可能的，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，本发明不局限于下文所描述的本发明的实施方式的内容。注意，在如下所述的附图中，相同部分或具有相同功能的部分用相同的参考标记表示，并且省略对它们的重复说明。
实施方式1
图1是表示采用本发明的第一结构的信息处理装置的结构的方框图。图1所示的结构由读取器/写入器101、天线单元102、计算机103、IC芯片104构成。此处，计算机103通过连接到读取器/写入器101的天线单元102与IC芯片104交换数据处理指令和数据处理结果，以控制个体数据的辨别。
读取器/写入器101由接收信号产生电路105、发送信号产生电路106、电平检测电路107、D/A(数字-模拟)转换器108、微型计算机109构成。微型计算机109根据计算机103的控制来与接收信号产生电路105和发送信号产生电路106发送接收关于数据处理指令和数据处理结果的电压信号。发送信号产生电路106调制传送给IC芯片104的数据处理指令的电压信号，并从天线单元102输出作为电磁波的被调制的电压信号。此外，接收信号产生电路105解调由天线单元102接收的电磁波而产生的电压信号，并向微型计算机109输出作为数据处理结果的被解调的电压信号。即，输出数据，并且对从接收信号产生电路105输出的接收数据进行处理。
另外，在发送信号产生电路中，当调制要被发送的数据处理指令的电压信号时，可以采用波幅调制，也可以利用相位调制或频调制。此外，当发送信号产生电路采用波幅调制的情形中，作为用于解调IC芯片侧所接收的电磁波的电路，可以使用包括二极管的包络检波。由于用简单的电路可以获取包络检波，所以可以提供用于读出小型IC芯片的信息处理装置。
天线单元102具有天线电路110，该天线电路110由共振电容111、可变电容元件112、天线113构成。天线电路110的共振电容111、可变电容元件112和天线113并联连接，其中每个的一个电极分别接地。注意，可变电容元件是指根据从外部输入的电压信号可以改变其电容量的元件。
另外，天线单元可以采用提供多个天线电路的结构。此外，本发明的信息处理装置可以独立地安装用来接收和用来发送的天线电路。此外，当提供多个天线电路的情况下，根据天线电路的数量可以提供多个接收信号产生电路和发送信号产生电路。
注意，在本说明书中，除非另外说明，连接是指电连接。
电平检测电路107是检测出从天线单元102输出信号的大小的电路。图2表示电平检测电路107的结构实例。电平检测电路107由二极管201、电容器202、A/D(模拟/数字)转换器203构成。从天线单元102发送给IC芯片104的输出信号输入到二极管201，然后作为半波整流波被输出。被输出的半波整流波由电容器202平滑化。该被平滑化的输出信号由A/D转换器203从模拟信号转换到数字信号，而且，该被数字信号化的输出数值输出到微型计算机109。
注意，在上述电平检测电路107中，通过组合整流电路和平滑电路来实现对天线单元102发送给IC芯片104的输出信号的直流化，但是只要是能够检测出输出信号的大小的电路，就可以利用任何电路。例如，如图3所示那样，可以采用使用扼流线圈204的电平检测电路。通过使用扼流线圈204，可以减少在进行平滑化时的电压变动。
D/A转换器108是用来将来自微型计算机的数字信号转换为模拟直流电压信号的。作为D/A转换器可以使用已知的D/A转换器。例如，在对应输入位数的多个电压供应线上安排开关元件，通过译码器选择性地驱动开关元件，以将数字信号转换为模拟直流电压的信号。当然，只要是能够将数字信号作为模拟直流电压的信号输出的电路，任何电路可以适用。
接下来，将用图4比图1更详细地描述天线单元102的天线电路110。图4所示的天线电路110是由天线113、共振电容111和可变电容元件112构成的LC并联共振电路。天线电路110的可变电容元件112由偶合电容器401、电压供应电阻402、可变电容二极管403构成。电压供应电阻402连接到D/A转换器108。
注意，在本实施方式中，电压供应电阻被用来提高电压源的电阻抗。当然，只要能够提高电压源的电阻抗，就也可以采用其他结构。另外，偶合电容器被用来阻断施加到可变电容元件部分的直流电压。当然，只要能够阻断施加到可变电容元件部分的直流电压，就可以采用其他结构。
注意，在可变电容二极管(varactor diode，varigap)中，根据施加在pn结二极管的两端上的电压大小，在该处产生的耗尽层作为电介质发挥作用，并且半导体的p型和n型区域作为导体发挥作用。就是说，可变电容二极管利用将由施加到pn结二极管的反向偏压引起的耗尽层以及p型和n型区域用作电容的效果。换言之，可变电容二极管是通过向pn结二极管施加反向偏压来改变电容量，以实现电容量的改变。图5简单地表示对可变电容二极管施加的反向偏压和电容之间的关系。可变电容二极管通过增加上述被输入的反向偏压而改变耗尽层的宽度，以可以降低其电容，而且通过减少反向偏压来改变耗尽层的宽度，以可以增加其电容。
另外，作为天线可以采用无线电法所规定的范围内并且适合于使用目的的频率。作为发送接收的信号，可以使用125kHz、13.56MHz、915MHz、2.45GHz等，这些信号使用了ISO标准等。作为天线的具体例子，可以使用偶极天线、平板天线、环形天线或八木天线等。此外，天线的形状可以选择适合于连接到IC芯片内的天线形状和极化波的形状。具体地，作为偶极天线可以采用折叠偶极天线。作为环形天线可以采用圆环天线或矩环天线。作为平板天线可以采用圆形平板天线或矩形平板天线。
另外，在采用平板天线的情况下，可以采用使用陶瓷等介电材料的天线。通过提高作为平板天线的衬底使用的介电材料的介电常数，可以实现天线的小型化。另外，平板天线具有高机械强度，因而可以反复使用。
另外，平板天线的介电材料可以使用陶瓷、有机树脂、或陶瓷和有机树脂的混合物等来形成。作为陶瓷的典型例子，可以举出氧化铝、玻璃、镁橄榄石等。此外，可以混合多个陶瓷而使用。另外，为了获取高介电常数，优选使用铁电体材料形成电介质层。作为铁电体材料的典型例子，可以举出钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)、锆酸铅(PbZrO3)、铌酸锂(LiNbO3)、锆钛酸铅(PZT)等。此外，可以混合多个铁电体材料而使用。
接下来，将说明本发明的工作。首先，本发明对于在每个特定周期中，比如10分钟一次地对从天线电路发出的信号进行校正。该10分钟仅仅是示例，本发明不局限于此。校正处理通过以下步骤来进行。
首先，从发送信号产生电路106将具有发送频率fc的无调制信号输入到天线电路110。在此，无调制信号是指对来自微型计算机109的信号未通过发送信号产生电路106进行振幅调制、频率调制、相位调制而输出的信号。
然后，在无调制信号从发送信号产生电路106输入到天线电路110的状态下，通过微型计算机109改变D/A转换器108的输出电压。于是，导致接收从D/A转换器108发出的输出电压的可变电容元件112的电容值变化，从而天线电路110的共振频率f0也变化。而且，对应于可变电容元件112的电容值的变化，从天线电路110输出的信号也发生变化。
在天线电路110输出来自发送信号产生电路106的无调制信号的同时，从天线电路110输出的信号输入到电平检测电路107。
电平检测电路107在使来自天线电路110的信号整流化、平滑化后，将模拟信号转换为数字信号并输出到微型计算机109。微型计算机109根据该数字信号判断D/A转换器108的输出电压达到什么数值时，来自发送信号产生电路106的无调制信号最大地从天线电路110输出。
而且，将微型计算机109设定为：在非校正时，使根据来自D/A转换器108的输出电压而变化的从天线电路110输出的信号达到最大值。该从D/A转换器108输出到天线电路110的输出设定保持至直到下次校正。
这样，由于定期地使从天线电路110输出的信号输出达到最大值，所以，即使在因周围温度变化而天线电路的共振电容值变化时，也可以获取最大的信号。
注意，本发明的第一结构，不仅在因温度变化而引起共振电容变化的情况下，而且在引起共振电容量变化的所有环境下也可以定期进行使从天线电路发出的输出信号达到最大值的工作。
实施方式2
图6是表示采用本发明的第二结构的信息处理装置的结构的方框图。图6所示的结构由读取器/写入器601、天线单元602、计算机603、IC芯片604构成。此处，计算机603通过连接到读取器/写入器601的天线单元602与IC芯片604交换数据处理指令和数据处理结果，以控制个体信息的辨别。
读取器/写入器601由接收信号产生电路605、发送信号产生电路606、电平检测电路607、第一D/A转换器608A、第二D/A转换器608B、微型计算机609、匹配电路615构成。微型计算机609根据计算机603的控制来与接收信号产生电路605和发送信号产生电路606发送接收关于数据处理指令和数据处理结果的电压信号。发送信号产生电路606调制传送给IC芯片604的数据处理指令的电压信号，并从天线单元602输出作为电磁波的被调制的电压信号。此外，接收信号产生电路605解调由在天线单元602接收的电磁波而产生的电压信号，并向微型计算机609输出作为数据处理结果的被解调的电压信号。即，输出数据，并且对从接收信号产生电路605输出的接收数据进行处理。
在本发明的第二实施方式的图6中，不仅在天线电路，而且在匹配电路上也应用可变电容元件。匹配电路也采用LC共振，由于共振电容在温度变化时成为导致信号减弱的原因，所以和天线电路同样使用可变电容以使共振频率最优化。因此，不仅在温度环境变化的情况下，而且在引起共振电容量变化的所有环境下也可以定期实现天线单元和读取器/写入器之间的阻抗匹配。而且，本发明的信息处理电路不仅在温度环境变化的情况下，而且在其他情况下也都可以获取良好的通讯。
天线单元602具有天线电路610，该天线电路610由共振电容611、可变电容元件612、天线613构成。天线电路610的共振电容611、可变电容元件612和天线613并联连接，其中每个的一个电极分别接地。注意，可变电容元件是指根据从外部输入的电压信号可以改变其电容量的元件。另外，在天线单元102中的天线电路110的详细结构是与实施方式1中所示的图4相同。
用于在读取器/写入器601和天线单元602之间实现阻抗匹配的匹配电路615由共振容量616、可变电容元件617、线圈618A、线圈618B构成。在匹配电路615中，共振电容611和可变电容元件612并联连接，其中每个的一个电极分别接地。另外，共振电容611和可变电容元件612的另一电极连接到线圈618A和618B。
将用图7比图6更详细地描述匹配电路615。图7所示的匹配电路615由共振电容616、可变电容元件617、线圈618A、线圈618B构成。匹配电路615的可变电容元件617由耦合电容器701、电压供应电阻702、可变电容二极管703构成。电压供应电阻702连接到第二D/A转换器608B。
此外，本实施方式的图7中所示的匹配电路只是一个实例，所以匹配电路不局限于图7所示的实例。在本发明的信息处理装置中的匹配电路只要具有共振电容即可。另外，在匹配电路中可以适当地提供线圈或电容器，其用于对应于所设计的读取器/写入器和天线电路之间的电阻的阻抗成分以及电抗成分来实现阻抗匹配。
此外，可变电容二极管的详细结构是与实施方式1中所示的图6相同。
电平检测电路607用来检测从天线单元602输出信号的大小。电平检测电路607的结构实例与实施方式1中所示的图2和图3的结构相同。
D/A转换器608A和608B是用于将来自微型计算机609的数字信号转换为模拟直流电压的。作为D/A转换器可以使用已知的D/A转换器。例如，在对应输入位数的多个电压供应线上安排开关元件，通过译码器选择性地驱动开关元件，以将数字信号转换为模拟直流电压。当然，只要是能够将数字信号作为模拟数字信号输出的电路，任何电路可以适用。
另外，作为天线可以采用无线电法所规定的范围内并且适合于使用目的的频率。作为发送接收的信号，可以使用125kHz、13.56MHz、915MHz、2.45GHz等，这些信号使用了ISO标准等。作为天线的具体例子，可以使用偶极天线、平板天线、环形天线或八木天线等。此外，天线的形状可以选择适合于IC芯片的天线形状和极化波的形状。具体地，作为偶极天线可以采用折叠偶极天线。作为环形天线可以采用圆环天线或矩环天线。作为平板天线可以采用圆形平板天线或矩形平板天线。
另外，在平板天线的情况下，可以采用使用陶瓷等介电材料的天线。通过提高作为平板天线的衬底使用的介电材料的介电常数，可以实现天线的小型化。另外，平板天线具有高机械强度，因而可以反复使用。
另外，平板天线的介电材料可以使用陶瓷、有机树脂、或陶瓷和有机树脂的混合物等来形成。作为陶瓷的典型例子，可以举出氧化铝、玻璃、镁橄榄石等。此外，可以混合多个陶瓷而使用。另外，为了获取高介电常数，优选使用铁电体材料形成电介质层。作为铁电体材料的典型例子，可以举出钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)、锆酸铅(PbZrO3)、铌酸锂(LiNbO3)、锆钛酸铅(PZT)等。此外，可以混合多个铁电体材料而使用。
另外，在平板天线的情况下，可以采用使用陶瓷等介电材料的天线。通过提高作为平板天线的衬底使用的介电材料的介电常数，可以实现天线的小型化。
接下来，将说明本发明的工作。首先，本发明对于在每个特定周期中，比如10分钟一次地对从天线电路发出的信号进行校正。该10分钟仅仅是个实例，本发明不局限于此。校正处理通过以下步骤来进行。
首先，从发送信号产生电路606将具有发送频率fc的无调制信号输入到天线电路610。在此，无调制信号是指对来自微型计算机609的信号未通过发送信号产生电路606进行振幅调制、频率调制、相位调制而输出的信号。
然后，在无调制信号从发送信号产生电路606输入到天线电路610的状态下，通过微型计算机609改变D/A转换器608A的输出电压。于是，导致将从D/A转换器608A发出的输出电压接收的可变电容元件612的电容值变化，从而天线电路610的共振频率f0也变化。而且，对应于可变电容元件612的电容值的变化，从天线电路610输出的信号也发生变化。
在天线电路610输出来自发送信号产生电路606的无调制信号的同时，从天线电路610输出的信号输入到电平检测电路607。
电平检测电路607在使来自天线电路610的信号整流化、平滑化后，将模拟信号转换为数字信号并输出到微型计算机609。微型计算机609根据该数字信号判断D/A转换器608A的输出电压达到什么数值时，来自发送信号产生电路606的无调制信号最大地从天线电路610输出。
而且，微型计算机609被设定为：在非校正时，使根据来自D/A转换器608A的输出电压而变化的从天线电路610输出的信号达到最大值。该从D/A转换器608A输出到天线电路610的输出设定保持至直到下次校正。
在使天线电路最优化之后，执行匹配电路的最优化。首先，从发送信号产生电路606将具有发送频率fc的无调制信号输入到天线电路610。
然后，在无调制信号从发送信号产生电路606输入到天线电路610的状态下，通过微型计算机609改变D/A转换器608B的输出电压。于是，导致将从D/A转换器608B发出的输出电压接收的可变电容元件617的电容值变化，从而天线电路610的共振频率f0也变化。而且，对应于可变电容元件617的电容值的变化，从天线电路610输出的信号也发生变化。
在天线电路610输出来自发送信号产生电路606的无调制信号的同时，从天线电路610输出的信号输入到电平检测电路607。
电平检测电路607在使来自天线电路610的信号整流化、平滑化后，将模拟信号转换为数字信号并输出到微型计算机609。微型计算机609根据该数字信号判断D/A转换器608B的输出电压达到什么数值时，来自发送信号产生电路606的无调制信号最大地从天线电路610输出。
而且，微型计算机609被设定为：在非校正时，使根据来自D/A转换器608B的输出电压而变化的从天线电路610输出的信号达到最大值。该从D/A转换器608B输出到天线电路610的输出设定保持至直到下次校正。
此外，当对共振频率最优化时，可以以匹配电路、天线电路的顺序进行调整。
这样，由于定期地使信号的输出达到最大值，所以，即使在周围温度变化而天线电路和匹配电路的共振电容值变化时，也可以获取最大的信号。
注意，本发明的第二结构，除了有实施方式1中所示的本发明的第一结构的效果之外，不仅在因温度变化而引起共振电容变化的情况下，而且在引起共振电容量变化的所有环境下也可以定期实行天线单元和读取器/写入器之间的阻抗匹配。
实施例1
本实施例将说明本发明的具体实施例。本发明的信息处理装置可以应用于读出如IC卡、IC标签、纸币、护照、电子器件、包以及衣服等具有IC芯片的所有物品的信息。在此使用图8到图10描述IC卡、IC芯片和IC标签等的实例。
图8示出了在IC卡用信息处理装置中应用上述实施方式中所示的本发明的读取器/写入器的实例。IC卡用信息处理装置可以读出/写入信息，诸如存储在IC卡内藏的IC芯片中的识别个人身份的信息、当不使用现金而进行清算时的信息、或者电子货币信息等。
在图8中，参考数字801表示IC卡，802表示IC芯片、803表示读取器/写入器、804表示操作部分、805表示计算机。IC卡801内藏的IC芯片802的信息通过读取器/写入器803进行读出/写入，并在计算机805中存储。
本发明的信息处理装置，除了固定式信息处理装置或便携式信息处理装置之外，还适合于所有形状的装置中。而且，由于在多种多样的环境下(如，亚热带、沙漠、寒冷地带)或寒暖变化剧烈的地区中，定期执行使信号的输出达到最大值的工作，所以即使在周围温度变化导致天线电路的共振电容量变化时也可以获取最大的信号。结果，可以减少IC芯片的信息不能被读出等的问题。
图9A和9B示出了在IC芯片用信息处理装置中应用上述实施方式所示的本发明的读取器/写入器的实例。在图9A和9B中，901表示读取器/写入器，902表示IC芯片，903表示物品，904表示包，905表示计算机。
图9A和9B示出了，将IC芯片902附着到物品903上的实例，该IC芯片在诸如超级市场的零售商店用于商品管理。本发明通过利用读取器/写入器901将在包904中的物品903上所附着的IC芯片902内藏的关于物品的个体信息读出/写入，并向计算机905查询，可以防止扒窃等的犯罪。根据在包904中的物品903上附着的IC芯片902内藏的有关物品903的个体信息，可以读出/写入信息，诸如在商店购买时的货款授受的信息。
本发明的信息处理装置，除了固定式信息处理装置或便携式信息处理装置之外，还适合于所有形状的装置中。因此，由于在多种多样的环境下(如，亚热带、沙漠、寒冷地带)或寒暖变化剧烈的地区中，定期执行使信号的输出达到最大值的工作，所以即使在周围温度变化导致天线电路的共振电容量变化时也可以获取最大的信号。结果，可以减少IC芯片的信息不能被读出等的问题。
图10示出了在IC标签用信息处理装置中应用上述实施方式中所示的本发明的读取器/写入器的实例。在图10中，1001表示读取器/写入器，1002表示IC芯片，1003表示IC标签，1004表示衣服，1005表示计算机。
图10示出了将内藏有IC芯片1002的IC标签1003附着到衣服1004上来用于商品管理的实例。本发明通过利用读取器/写入器1001将在IC标签1003中的IC芯片1002所储存的信息读出/写入，并向计算机1005查询，可以简化库存管理。
本发明的信息处理装置，除了固定式信息处理装置或便携式信息处理装置之外，还适合于所有形状的装置中。因此，由于在多种多样的环境下(如，亚热带、沙漠、寒冷地带)或寒暖变化剧烈的地区中，定期执行使信号的输出达到最大值的工作，所以即使在周围温度变化导致天线电路的共振电容量变化时也可以获取最大的信号。结果，可以减少IC芯片的信息不能被读出等的问题。
注意，本实施例仅仅描述了一些实例，本发明并不限于这些用途。
如上所述，本发明的应用范围极为广泛。即使在周围温度变化导致天线电路的共振电容量变化的情况下，本发明的信息处理装置也可以以最大的信号强度将物品的个体辨别用IC芯片的信息读出/写入。另外，本实施例可以结合上述实施方式的任一结构来实现。
实施例2
本实施例说明为了确保安全性将IC芯片安装到各种物品中，并通过设在各处的信息处理装置将安装有IC芯片的物品的信息读出/写入的情况。在此，确保安全性意味着防止偷窃或者犯罪。
本实施例将说明在室外将IC芯片安装到汽车等移动体上，并通过使用设在各处的读取器/写入器将行走中的汽车的信息读出/写入的情况。
如图11所示，将IC芯片安装到汽车上。例如，在汽车1101的汽车牌照、风挡玻璃、方向盘上可以安装IC芯片。在图11中，1102表示公路，1103表示支柱，1104表示IC芯片，1105A、1105B、1105C表示读取器/写入器。
IC芯片1104存储了基本信息，诸如生产日期、制造地点、车型以及所有者的个人信息。这样的基本信息为了防止被重写或更换，它们优选存储在不能被重写的诸如MROM的存储器中，并隐埋到物品之内部。
如图11所示，在公路1102上各处配备读取器/写入器，以便识别行走公路1102上的汽车1101的信息。当使用读取器/写入器从上方将汽车1101的IC芯片1104的信息读出/写入时，可以将读取器/写入器1105A固定在支柱1103上。另外，如图11所示，当使用读取器/写入器从下方将汽车1101的IC芯片1104的信息读出/写入时，可以将读取器/写入器1105B预先隐埋到提供在公路1102表面的交通标示等中。此外，在将行走中的汽车1101的IC芯片1104的信息读出/写入时，可以沿汽车的行走方向以均匀的间隔配备读取器/写入器1105C。
图12表示程序框图的概略。读取器/写入器读出行走中的汽车上所安装的IC芯片1104的信息，以通过利用与读取器/写入器连接的计算机的数据库查询是否是被盗窃的汽车或用于犯罪的汽车。然后，当汽车符合上述情况时，计算机可以立即联系警察以及所有者等，并向该车辆发出警告。
本发明的信息处理装置采用上述实施方式所示的读取器/写入器。在将读取器/写入器放置在室外的情况下，由于如季节和天气等各种条件导致外气温度上升或下降，因此周围温度也变化而引起天线电路的共振电容值变化。本发明由于在多种多样的环境下(如，亚热带、沙漠、寒冷地带)或寒暧变化剧烈的地区中，定期执行使信号的输出达到最大值的工作，所以即使在周围温度变化而引起天线电路的共振电容量变化时也可以获取最大的信号。结果，可以减少IC芯片的信息不能被读出等的问题。
另外，本发明的信息处理装置不需设置在整个公路上，而只要预先设置在交通量多的干线道路或到机场和港口的道路上即可。
注意，本实施例采用汽车作为移动体的实例，但是不局限于此。本实施例可以应用到走在铁路上的列车、走在人行道的人、动物、或者自行车等。当然，可以使用读取器/写入器以便获取移动体上所安装的物品的信息，然后向数据库查询。在此情况下，可以将IC芯片预先粘贴在可能被偷窃的物品上。
注意，本实施例仅仅描述了一些实例，本发明并不限于这些用途。
如上所述，本发明的应用范围极为广泛。即使在周围温度变化并天线电路的共振电容值变化的情况下，本发明的信息处理装置也可以以最大的信号强度将物品的个体辨别用IC芯片的信息读出/写入。另外，本实施例可以组合上述实施方式的任一结构来实现。
本说明书根据2005年3月16日在日本专利局受理的日本专利申请编号2005-074718而制作，所述申请内容包括在本说明书中。

Claims (25)

1.一种信息处理装置，包括：
天线电路，其包括天线、共振电容和可变电容元件；
接收信号产生电路，其用于解调所述天线电路接收的电压信号并将被解调的电压信号输出到微型计算机；
发送信号产生电路，其用于调制所述微型计算机输出的电压信号并将被调制的电压信号传送到所述天线电路；
D/A转换器，其用于输出使所述可变电容元件的电容量改变的电压信号；以及
电平检测电路，其用于检测在所述被调制的电压信号和来自所述D/A转换器的所述使所述可变电容元件的电容量改变的电压信号被输入时的所述天线电路的输出数值，并用于将所述输出数值输出到所述微型计算机，
其中所述天线、所述共振电容和所述可变电容元件彼此并联连接。
2.根据权利要求1的信息处理装置，其中所述电平检测电路包括二极管、电容器和A/D转换器，并且
其中所述二极管连接到所述电容器和所述A/D转换器。
3.根据权利要求1的信息处理装置，其中所述电平检测电路包括二极管、电容器、A/D转换器和扼流线圈，并且
其中所述二极管通过所述扼流线圈连接到所述电容器和所述A/D转换器。
4.根据权利要求1的信息处理装置，其中所述可变电容元件包括可变电容二极管、耦合电容器和电压供应电阻器，
其中所述可变电容二极管的一个端子连接到所述耦合电容器的一个端子，并且
其中所述电压供应电阻器的一个端子连接到所述可变电容二极管的所述一个端子和所述耦合电容器的所述一个端子。
5.根据权利要求1的信息处理装置，其中所述天线是偶极天线、平板天线、环形天线或八木天线。
6.一种信息处理装置，包括：
天线电路，其包括天线、共振电容和第一可变电容元件；
接收信号产生电路，其用于解调所述天线电路接收的电压信号并将被解调的电压信号输出到微型计算机；
发送信号产生电路，其用于调制所述微型计算机输出的电压信号并将被调制的电压信号传送到所述天线电路；
匹配电路，其包括第二可变电容元件；
第一D/A转换器，其用于输出使所述第一可变电容元件的电容量改变的电压信号；
第二D/A转换器，其用于输出使所述第二可变电容元件的电容量改变的电压信号；以及
电平检测电路，其用于检测在所述被调制的电压信号和来自所述第一D/A转换器的使所述第一可变电容元件的电容量改变的电压信号被输入时的所述天线电路的输出数值，并用于将所述输出数值输出到所述微型计算机，
其中所述天线、所述共振电容和所述第一可变电容元件彼此并联连接。
7.根据权利要求6的信息处理装置，其中所述电平检测电路包括二极管、电容器和A/D转换器，并且
其中所述二极管连接到所述电容器和所述A/D转换器。
8.根据权利要求6的信息处理装置，其中所述电平检测电路包括二极管、电容器、A/D转换器和扼流线圈，并且
其中所述二极管通过所述扼流线圈连接到所述电容器和所述A/D转换器。
9.根据权利要求6的信息处理装置，其中所述第一和第二可变电容元件中的至少一个包括可变电容二极管、耦合电容器和电压供应电阻器，
其中所述可变电容二极管的一个端子连接到所述耦合电容器的一个端子，并且
其中所述电压供应电阻器的一个端子连接到所述可变电容二极管的所述一个端子和所述耦合电容器的所述一个端子。
10.根据权利要求6的信息处理装置，其中所述天线是偶极天线、平板天线、环形天线或八木天线。
11.一种信息处理装置的共振频率的校准方法，
所述信息处理装置包括：
包括可变电容元件和天线的天线电路；
连接到微型计算机及所述天线电路的发送信号产生电路；
连接到所述微型计算机及所述可变电容元件的D/A转换器；和
连接到所述微型计算机及所述天线电路的电平检测电路，
所述校准方法包括以下步骤：
根据从所述发送信号产生电路输出到所述天线电路的信号，从所述天线电路输出第一信号；
通过改变从D/A转换器到所述可变电容元件的输出电压，将所述天线电路输出的信号变为第二信号；
通过将从所述天线电路输出的所述第一信号和所述第二信号的电压信号经由所述电平检测电路输入到所述微型计算机，来从所述微型计算机到所述发送信号产生电路及所述D/A转换器输出信号，从而调整所述天线电路输出的信号的输出电压，
其中所述可变电容元件和所述天线彼此并联连接，并且
其中所述微型计算机对输出到所述发送信号产生电路和所述D/A转换器中的一个的信号进行调整，以使来自所述天线电路的信号输出达到最大值。
12.根据权利要求11的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述电平检测电路包括二极管、电容器和A/D转换器，并且
其中所述二极管连接到所述电容器和所述A/D转换器。
13.根据权利要求11的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述电平检测电路包括二极管、电容器、A/D转换器和扼流线圈，并且
其中所述二极管通过所述扼流线圈连接到所述电容器和所述A/D转换器。
14.根据权利要求11的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述可变电容元件包括可变电容二极管、耦合电容器和电压供应电阻器，
其中所述可变电容二极管的一个端子连接到所述耦合电容器的一个端子，并且
其中所述电压供应电阻器的一个端子连接到所述可变电容二极管的所述一个端子和所述耦合电容器的所述一个端子。
15.根据权利要求11的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述天线是偶极天线、平板天线、环形天线或八木天线。
16.一种信息处理装置的共振频率的校准方法，
所述信息处理装置包括：
包括第一可变电容元件和天线的天线电路；
连接到微型计算机及所述天线电路的发送信号产生电路；
包括第二可变电容元件的匹配电路；
连接到所述微型计算机及所述第一可变电容元件的第一D/A转换器；
连接到所述微型计算机及所述第二可变电容元件的第二D/A转换器；和
连接到所述微型计算机及所述天线电路的电平检测电路，
所述校准方法包括以下步骤：
根据从所述发送信号产生电路输出到所述天线电路的信号，从所述天线电路输出第一信号；
通过改变从第一D/A转换器输出到所述第一可变电容元件的输出电压，将所述天线电路输出的信号变为第二信号；
通过将从所述天线电路输出的所述第一信号和所述第二信号的电压信号经由所述电平检测电路输入到所述微型计算机，来从所述微型计算机到所述发送信号产生电路及所述第一D/A转换器输出信号，从而调整所述天线电路输出的信号的输出电压，
根据从所述发送信号产生电路输出到所述天线电路的信号，从天线电路输出第三信号；
通过改变从所述第二D/A转换器输出到所述第二可变电容元件的输出电压，将所述天线电路输出的信号变为第四信号；
通过将从所述天线电路输出的所述第三信号和所述第四信号的电压信号经由所述电平检测电路输入到所述微型计算机，来从所述微型计算机到所述发送信号产生电路及所述第二D/A转换器输出信号，从而调整所述天线电路输出的信号的输出电压，
其中所述第一可变电容元件和所述天线彼此并联连接，并且
其中所述微型计算机对输出到所述发送信号产生电路、所述第一D/A转换器和所述第二D/A转换器中的一个的信号进行调整，以使来自所述天线电路的信号输出达到最大值。
17.根据权利要求16的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述电平检测电路包括二极管、电容器和A/D转换器，并且
其中所述二极管连接到所述电容器和所述A/D转换器。
18.根据权利要求16的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述电平检测电路包括二极管、电容器、A/D转换器和扼流线圈，并且
其中所述二极管通过所述扼流线圈连接到所述电容器和所述A/D转换器。
19.根据权利要求16的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述第一和第二可变电容元件中的至少一个包括可变电容二极管、耦合电容器和电压供应电阻器，
其中所述可变电容二极管的一个端子连接到所述耦合电容器的一个端子，并且
其中所述电压供应电阻器的一个端子连接到所述可变电容二极管的所述一个端子和所述耦合电容器的所述一个端子。
20.根据权利要求16的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述天线是偶极天线、平板天线、环形天线或八木天线。
21.一种信息处理装置的共振频率的校准方法，
所述信息处理装置包括：
包括第一可变电容元件和天线的天线电路；
连接到微型计算机及所述天线电路的发送信号产生电路；
包括第二可变电容元件的匹配电路；
连接到所述微型计算机及所述第一可变电容元件的第一D/A转换器；
连接到所述微型计算机及所述第二可变电容元件的第二D/A转换器；和
连接到所述微型计算机及所述天线电路的电平检测电路，
所述校准方法包括以下步骤：
根据从所述发送信号产生电路输出到所述天线电路的信号，从天线电路输出第一信号；
通过改变从所述第二D/A转换器输出到所述第二可变电容元件的输出电压，将从所述天线电路输出的信号变为第二信号；
通过将从所述天线电路输出的所述第一信号和所述第二信号的电压信号经由所述电平检测电路输入到所述微型计算机，来从所述微型计算机到所述发送信号产生电路及所述第二D/A转换器输出信号，从而调整所述天线电路输出的信号的输出电压，
根据从所述发送信号产生电路输出到所述天线电路的信号，从所述天线电路输出第三信号；
通过改变从所述第一D/A转换器输出到所述第一可变电容元件的输出电压，将所述天线电路输出的信号变为第四信号；
通过将从所述天线电路输出的所述第三信号和所述第四信号的电压信号经由所述电平检测电路输入到所述微型计算机，来从所述微型计算机到所述发送信号产生电路及所述第一D/A转换器输出信号，从而调整所述天线电路输出的信号的输出电压，
其中所述第一可变电容元件和所述天线彼此并联连接，并且
其中所述微型计算机对输出到所述发送信号产生电路、所述第一D/A转换器和所述第二D/A转换器中的一个的信号进行调整，以使来自所述天线电路的信号输出达到最大值。
22.根据权利要求21的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述电平检测电路包括二极管、电容器和A/D转换器，并且
其中所述二极管连接到所述电容器和所述A/D转换器。
23.根据权利要求21的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述电平检测电路包括二极管、电容器、A/D转换器和扼流线圈，并且
其中所述二极管通过所述扼流线圈连接到所述电容器和所述A/D转换器。
24.根据权利要求21的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述第一和第二可变电容元件中的至少一个包括可变电容二极管、耦合电容器和电压供应电阻器，
其中所述可变电容二极管的一个端子连接到所述耦合电容器的一个端子，并且
其中所述电压供应电阻器的一个端子连接到所述可变电容二极管的所述一个端子和所述耦合电容器的所述一个端子。
25.根据权利要求21的信息处理装置的共振频率的校准方法，其中所述天线是偶极天线、平板天线、环形天线或八木天线。
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