JP2007110577A - 信号・電力受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】 充分な電力の受信および安定した高速データ転送を共に可能とする信号・電力受信機を提供する。
【解決手段】 図に示す信号・電力受信機は、データ受信用のアンテナ１と、電力受信用のアンテナ２とが個別に設けられている。データ受信用アンテナ１によって受信された信号は入力制限回路３によって信号レベルが所定レベル範囲内に制御され、データ処理回路５へ加えられる。電力受信用アンテナ２によって受信された交流電力は電源回路４によって直流電圧に変換され、各部へ供給される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主としてＲＦＩＤタグに用いられる信号・電力受信機に関する。

非接触ＩＣカードシステム等に代表されるＲＦＩＤタグ・システムは、物品に貼付され、その物品のＩＤ等が記録されたＲＦＩＤタグと、そのＩＤを認識・制御するリーダライタにより構成される。ＲＦＩＤタグはアンテナおよび受信回路からなる信号・電力受信回路と、データ処理回路と、メモリと、送信回路とを有し、アンテナ以外はＩＣによって構成されている。そして、リーダライタから電力供給を受けると同時に、そのリーダライタとの間で無線によりデータの送受信を行う。

ＲＦＩＤタグにおいては、ＩＣを充分に駆動する電力を受信するために、アンテナを受信信号に共振させ効率よく電力受信ができるように設計されている。しかしながら、ＲＦＩＤタグの受信アンテナのＱ（共振特性）を高く設計すると、図３（ａ）に示すように、感度−周波数特性が急峻となり、ＩＣに供給される電力は増加するが、その反面、アンテナの受信周波数特性が狭帯域化しデータ転送速度への制約となってしまう。逆に、ＲＦＩＤタグのアンテナのＱを低く設計すると、図３（ｂ）に示すように、受信特性が広帯域化し、データ転送速度を向上させることができるが、Ｑが低下することによりＩＣへの供給電力が低下してしまう。このように、ＲＦＩＤタグにおいては受信電力とデータ転送速度とがトレードオフの関係にあり、このため、従来は両特性を考慮して設計が行われていた。 なお、従来のＲＦＩＤタグ・システムに関する技術文献として特許文献１が知られている。
特開平６−９６３００号公報

ところで、従来のＲＦＩＤタグ・システムにおいては、２６．４８Ｋｂｐｓ〜４２４Ｋｂｐｓという比較的低い周波数がデータ送信に使用されており、この結果、上述した電力受信およびデータ受信を共に満足するアンテナを設計することが可能であった。しかしながら、近年、ＲＦＩＤタグ・システムにおいても、高速なデータ転送が要求され、従来のＲＦＩＤタグの信号・電力受信機では、充分な電力受信を行って、かつ、高速データ転送の要求を満足するのが難しいという問題があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、充分な電力の受信および高速データ転送を共に可能とする信号・電力受信機を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明に係る信号・電力受信機の一つの態様は、データ受信用のアンテナと、電力受信用のアンテナと、前記電力受信用アンテナによって受信された交流電力を直流に変換する直流電源回路と、を具備することを特徴とする。
また、本発明に係る信号・電力受信機の他の態様は、データ受信用のアンテナと、電力受信用のアンテナと、前記データ受信用アンテナによって受信された信号のレベルを所定レベル範囲内に制御する入力制限回路と、前記電力受信用アンテナによって受電された交流電力を直流に変換する電源回路とを具備することを特徴とする。

また、上記信号・電力受信機において、前記入力制限回路は、自動利得調整回路またはシャント回路によって構成されていることが好ましい
また、上記信号・電力受信機において、前記データ受信アンテナは、広帯域な周波数特性をもったアンテナによって構成されることが好ましい。

また、上記信号・電力受信機において、前記電力受信アンテナは、搬送波周波数で共振する特性をもったアンテナによって構成されることが好ましい。
また、上記信号・電力受信機において、前記データ受信アンテナおよび前記電力受信アンテナは各々アンテナコイルによって構成され、前記データ受信アンテナのアンテナコイルの巻数より前記電力受信アンテナのアンテナコイルの巻数が多いことが好ましい。

この発明によれば、データ受信用アンテナと電力受信用アンテナとをそれぞれ個別に備えているので、充分な電力の受信および安定した高速データ転送を共に達成することができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の一実施の形態による信号・電力受信機を適用したＲＦＩＤタグの構成を示すブロック図である。この図において、符号１はリーダライタ（図示略）から送信された無線変調信号を受信するデータ受信用アンテナ、２はリーダライタから送信された無線信号を受信する電力受信用アンテナである。データ受信用アンテナ1はＱが低く、広帯域の受信特性を有しており、広帯域に変調信号を受信して高速データ転送ができるように設計されている。

一方、電力受信用アンテナ２はＱが高く、狭帯域の周波数特性を有しており、搬送波周波数で共振をとるように設計され、無線搬送波信号から効率的に電力を受信できるように設計されている。図２は１３．５６ＭＨｚ帯のＲＦＩＤタグ・システムへ本発明を適用したアンテナの構成例を示す図であり、データ受信用アンテナコイル１および電力受信用アンテナコイル２を示してある。（ａ）は複数ターンの電力受信用アンテナコイル２の外側に、１ターンのデータ受信用アンテナコイル１が設けられている。また、（ｂ）は複数ターンの電力受信用アンテナコイル２の内部に１ターンのデータ受信用アンテナコイル１が設けられている。

なお、データ受信用アンテナコイル１は電力受信用アンテナコイル２の内側でも外側でもよく、また、別の場所に設置されていてもよい。また、電力受信用アンテナコイル２の大きさは内部回路へ供給する電力を考慮して決定し、データ受信用アンテナコイル１の大きさは通信速度によって要求される周波数帯域幅によって決めればよい。

３は入力制限回路であり、ＡＧＣ回路（自動利得調整回路）またはシャント回路によって構成され、規定以上のレベルの入力信号がデータ受信用アンテナコイル１によって受信された時、その信号レベルを規定レベル内に抑えてデータ処理回路５へ出力する。４は電源回路であり、電力受信用アンテナ２によって受信された交流電圧を直流に変換し、さらに安定化してデータ処理回路５へ出力する。上述したデータ受信用アンテナ１、電力受信用アンテナ２、入力制限回路３、電源回路４がこの発明の実施形態による信号・電力受信機を構成している。

データ処理回路５はクロック再生回路６と、復調回路７と、ロジック制御部８とから構成されている。クロック再生回路６は入力制限回路３の出力信号からクロック信号を抽出し、復調回路７へ出力する。復調回路７は、入力制限回路３の出力信号およびクロック再生回路６から出力されるクロック信号に基づいて、リーダライタから送信されたデータを復調し、ロジック制御部８へ出力する。ロジック制御部８は復調回路７から出力されるデータをクロック再生回路６から出力されるクロック信号に基づいて読み込み、読み込んだデータを解読し、解読結果に従って所定のデータ処理を行う。例えば、内部のメモリに記憶されているＩＤを読み出し、変調回路９へ出力する。変調回路９は、ロジック制御部８の出力データに基づいて電力受信用アンテナ２の負荷を変動させ、該データをリーダライタへ送信する。

このように、上述した回路構成は、データ受信用アンテナと電力受信用アンテナとをそれぞれ個別に備えている。この結果、従来は無線搬送波信号の受信効率と受信周波数特性の帯域幅とのトレードオフを考慮した設計が必要であったが、この回路構成によれば、それぞれのアンテナの周波数特性を独立して設計することができ電力受信用アンテナは内部回路へ供給する電力が充分受信できるように共振をとる設計とし、データ受信用アンテナは広帯域な受信特性を実現するような設計をすることができる。また、上記の回路によれば、入力制限回路３を備えており、リーダライタとＲＦＩＤタグとの間の距離にかかわらず、データを安定的に復元することが可能である。従来の回路によれば、入力制限回路を設けると、データを安定的に復元することが可能となるが、受信電力をも制限してしまうこととなり、内部回路を駆動する電力が不足してしまう問題があった。

以上のように、上記の実施形態によれは、内部回路へ充分な電力を供給でき、しかも、高速データを安定的に復元することができるＲＦＩＤタグ・システムを構成することが可能となる。
なお、この発明は、上述したＲＦＩＤタグ・システムだけでなく、例えば、アクティブマトリックスの電子ペーパを無線で駆動するシステム等にも利用可能である。

この発明は、ＲＦＩＤタグ・システム等、電力および高速データを無線で送受信するシステムに用いて好適である。

この発明の一実施形態による信号・電力受信回路を適用したＲＦＩＤタグの構成を示すブロック図である。 同実施形態におけるデータ受信用アンテナコイル１および電力受信用アンテナコイル２の構成例を示す図である。 アンテナの特性例を示す図である。

符号の説明

１…データ受信用アンテナ
２…電力受信用アンテナ
３…入力制限回路
４…電源回路
５…データ処理回路
６…クロック再生回路
７…復調回路
８…ロジック制御部
９…変調回路

Claims (6)

1. データ受信用のアンテナと、
   電力受信用のアンテナと、
   前記電力受信用アンテナによって受信された交流電力を直流に変換する直流電源回路と、
   を具備することを特徴とする信号・電力受信機。
2. データ受信用のアンテナと、
   電力受信用のアンテナと、
   前記データ受信用アンテナによって受信された信号のレベルを所定レベル範囲内に制御する入力制限回路と、
   前記電力受信用アンテナによって受信された交流電力を直流に変換する直流電源回路と、
   を具備することを特徴とする信号・電力受信機。
3. 前記入力制限回路は、自動利得調整回路またはシャント回路によって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の信号・電力受信機。
4. 前記データ受信アンテナは、広帯域な周波数特性をもったアンテナによって構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の信号・電力受信機。
5. 前記電力受信アンテナは、搬送波周波数で共振する特性をもったアンテナによって構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の信号・電力受信機。
6. 前記データ受信アンテナおよび前記電力受信アンテナは各々アンテナコイルによって構成され、前記データ受信アンテナのアンテナコイルの巻数より前記電力受信アンテナのアンテナコイルの巻数が多いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の信号・電力受信機。
   
   

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