JP2007193780A - Ｒｆｉｄタグおよびそれを有するｒｆｉｄシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】製品の信頼性の向上されたＲＦＩＤタグおよびそれを有するＲＦＩＤシステムを開示する。
【解決手段】本ＲＦＩＤタグ２００は、ＲＦＩＤ読込み器１００から電波を受信するタグアンテナ２１０およびタグ駆動部２２０を備える。ＲＦＩＤ駆動部２２０は、入力される電圧に応じてキャパシタンス値を調節する集積モードコンデンサ２２９を備える。即ち、ＲＦＩＤ駆動部２２０は、集積モードコンデンサ２２９を用いて変調された搬送波の振幅の大きさを調節する。これにより、ＲＦＩＤタグ２００はタグ駆動部２２０から誘起される電流の大きさを調節する必要がなく、タグ駆動部２２０のインピーダンス調節によりタグ駆動部２２０から誘起される電圧が基準電圧以下になることを防止し、変調および復調が安定的に行われることから、製品の信頼性が向上される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ（Ｔａｇ）およびそれを有するＲＦＩＤシステムに関し、詳細には搬送波伝送時にインピーダンスを安定的に制御するＲＦＩＤタグおよびそれを有するＲＦＩＤシステムに関する。
ＲＦＩＤは、無線周波数を用いた自動認識技術であって、バーコードとマグネチックカードを取り替えることのできる非接触式ＩＣカードの代表とされる新技術である。
かかるＲＦＩＤシステムはＲＦＩＤ読込み器、ホストコンピューター、およびトランスポンダ（Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）、即ち、ＲＦＩＤタグを備える。
ＲＦＩＤ読込み器はＲＦＩＤタグに電波を送出し、ＲＦＩＤタグは電波を受信してそれに対応するデータをＲＦＩＤ読込み器へ伝送する。
ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤ読込み器から電波を送受信するアンテナおよび各ＲＦＩＤタグを識別するための識別情報のようなデータの内蔵された駆動チップを備える。ＲＦＩＤタグはＲＦＩＤ読込み器から電波を受信すると、それに対応して識別情報の含まれたデータを伝送する。
ＲＦＩＤタグは動作方式に応じて能動型および受動型に分類される。能動型ＲＦＤＩタグは、ＲＦＩＤタグを駆動する電力を提供する電源が内蔵される。一方、受動型ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグの駆動のため電源を備えず、ＲＦＩＤ読込み器から電波と共にＲＦＩＤタグを駆動するための電力が受信される。
受動型ＲＦＩＤタグは、入力電力が受信されると、搬送波を生成して搬送電力をＲＦＩＤ読込み器に送出する。なお、ＲＦＩＤタグは、搬送波に識別情報の含まれた所定のデータを乗せて電気信号に変換する変調過程を通じてＲＦＩＤ読込み器に電力の伝送を行なう。
ＲＦＩＤタグは搬送波の駆動時、駆動チップに内蔵されたトランジスタをオン／オフして駆動チップに対応する抵抗値を調節し、これを介して駆動チップのインピーダンスを調節する。ここで、ＲＦＩＤタグのインピーダンス調節はＲＦＩＤ読込み器とＲＦＩＤタグ間の反射信号の最小化のために重要である。即ち、ＲＦＩＤ読込み器とＲＦＩＤタグ間のインピーダンスマッチングが正確に行なわれなければ、ＲＦＩＤ読込み器とＲＦＩＤタグ間の反射係数が大きくなり、これによって反射信号が増加するにつれ、ＲＦＩＤ読込み器の電力損失が大きくなってしまう。
この現象を防止するために、ＲＦＩＤタグはインピーダンスマッチングのためにモジュレーショントランジスタを用いて搬送波の大きさに応じて駆動チップの抵抗値を調節する。
図１は、従来のＲＦＩＤシステムにおいて、信号の送受信に対応するＲＦＩＤタグの出力電圧が示されたグラフである。
同図に示すように、ＲＦＩＤ読込み器は入力電力（ＩＰ）を送出し、ＲＦＩＤタグは入力電力（ＩＰ）を受信する。ＲＦＩＤタグは入力電力（ＩＰ）に対応して搬送波を送出するための反射電力（ＲＰ）をＲＦＩＤ読込み器に伝送する。反射電力（ＲＰ）はＲＦＩＤタグの識別情報を示す信号波が含まれるよう変調された搬送波を有する。
搬送波は変調過程において、信号波の振幅、即ち、信号波のデジタルデータ値に対応して振幅が変化される。すなわち、ＲＦＩＤタグの駆動チップは搬送波の振幅を電圧値を用いて調節し変更する。これによって、駆動チップのインピーダンスがデータ信号の振幅変化に対応して相違になってしまう。
これを防止するために、ＲＦＩＤタグはモジュレーショントランジスタを用いて駆動チップの抵抗値を変更する。即ち、モジュレーショントランジスタは、搬送波の振幅変化に応じてオン／オフされ駆動チップの電流を調節し、これによりＲＦＩＤタグは駆動チップの抵抗値を調節することから、駆動チップのインピーダンスが調節できる。
しかしながら、モジュレーショントランジスタがオンされて電流消耗が大きくなると、駆動チップから誘起される電圧の大きさが基準電圧（Ｖｄｄ）より低くなる場合も生じる（図１で示すＡ，Ｂ）。なお、ＲＦＩＤタグから出力される電圧、即ち、駆動チップから誘起される電圧は基準電圧（Ｖｄｄ）より高くなければならない。再度モジュレーショントランジスタがオフされると、電流消耗が急激に減少し、これによって駆動チップから出力される電圧の大きさが基準電圧（Ｖｄｄ）より高くなる。
このように、ＲＦＩＤタグはデータ信号の振幅変化に応じて駆動チップから誘起される電圧の変化が増大するので、ＲＦＩＤタグに内蔵された回路の駆動が不安定になる恐れがある。これによって、ＲＦＩＤタグの電力供給が不安定になり、変調および復調が不安定になる。このことから、ＲＦＩＤ読込み器とＲＦＩＤシステム間の正常な信号送受信が難しくなる問題がある。
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、搬送波伝送時に電圧を安定的に調節して製品の信頼性を向上させることのできるＲＦＩＤタグを提供することにある。
さらに、本発明の更なる目的は、前述したＲＦＩＤタグを備えるＲＦＩＤシステムを提供することにある。
前述した目的を実現するための１つの特徴によるＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤ読込み器から入力電力を受信し、前記入力電力に対応する反射電力を前記ＲＦＩＤ読込み器に送出するタグアンテナと、前記タグアンテナと電気的に接続し、前記入力電力に対応して前記搬送波を変調し、前記変調された搬送波を前記反射電力と共に前記タグアンテナに提供し、前記タグアンテナのインピーダンスマッチングのために前記変調された搬送波の大きさに応じてキャパシタンスを調節するタグ駆動部と、からなる。
詳細に、前記タグ駆動部は、データを保存するメモリ部と、前記入力電力に対応して前記メモリ部から前記データを検出して搬送波を変調し、前記入力電力に対応して前記変調された搬送波を有する反射電力を生成する制御部と、前記反射電力の電圧の大きさに応じてキャパシタンスを調節して前記タグ駆動部のインピーダンスを調節し、前記制御部から前記反射電力を受信して前記タグアンテナに提供する集積モードコンデンサと、を含むことができる。
前記集積モードコンデンサは、前記反射電力の電圧が閾値電圧より低ければキャパシタンス値は増加し、前記反射電力の電圧が閾値電圧より高ければキャパシタンス値は減少する。
また、前記集積モードコンデンサは、前記タグアンテナの入力パッドおよび接地パッドと接続された１つ以上のバラクター（Ｖａｒａｃｔｏｒ）を有することが好ましい。
前記バラクターは、前記反射電力の電圧が印加されるゲート部と、ソース部と、前記ソース部と接続されたドレイン部と、を含み、前記ゲート部は前記ソース部および前記ドレイン部を接続する連結ラインと電気的に接続されたことが好ましい。
一方、前記集積モードコンデンサは、前記搬送波を変調して前記データを含む信号波を前記搬送波に載せるための後方散乱（Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）に必要な最小電力より前記反射電力が大きい場合に、キャパシタンス値が変更される。
ここで、前記後方散乱に必要な最小電力値は下記の数式（１）を満足する。
尚、式中、Ｐｂｓは前記後方散乱するために必要な最小電力、Ｐａは前記タグアンテナから誘起され前記タグ駆動部に入力される有効電力、ρ１は前記信号波のデジタル信号値が０であるときの反射係数、ρ２は前記信号波のデジタルデータ信号値が１であるときの反射係数である。
好ましくは、前記有効電力は前記タグアンテナの実効等方性輻射電力であり、前記後方散乱するために求められる最小電力値は約−７０ｄＢｍ程度である。
一方、前記タグアンテナのインピーダンスは前記タグ駆動部のインピーダンスの複素共役（Ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）である。
さらに、入力電力を送出するＲＦＩＤ読込み器と、前記ＲＦＩＤ読込み器から前記入力電力を受信し、搬送波の含まれた反射電力を前記ＲＦＩＤ読込み器に送出するタグアンテナと、前記タグアンテナと電気的に接続されたタグ駆動部を有するＲＦＩＤタグと、を含み、前記タグ駆動部は、データを保存するメモリ部と、前記入力電力に対応して前記メモリ部から前記データを検出して搬送波を変調し、前記入力電力に対応して前記変調された搬送波を有する反射電力を生成する制御部と、前記反射電力の電圧の大きさに応じてキャパシタンスを調節して前記タグ駆動部のインピーダンスを調節し、前記制御部から前記反射電力を受信して前記タグアンテナに提供する集積モードコンデンサと、を含むことが好ましい。
係るＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤシステムによると、キャパシタンス値を調節しタグ駆動部のインピーダンスを調節することによって、ＲＦＩＤタグはタグ駆動部のインピーダンス調節によりタグ駆動部から誘起される電圧が基準電圧以下に落ちることを防止することができる。これによって、ＲＦＩＤタグは変調および復調が安定よく行なわれ、製品の信頼度が向上される。
本発明によると、ＲＦＩＤタグは変調された搬送波の振幅の大きさに応じてキャパシタンス値を調節することができる集積モードコンデンサを備える。これにより、ＲＦＩＤタグはタグ駆動部から誘起される電圧および電流の大きさを調節する必要がなく、キャパシタンス値を調節することで搬送波の振幅の大きさを調節する。
従って、ＲＦＩＤタグは、キャパシタンス値を調節しインピーダンスを調節することができるので、タグ駆動部のインピーダンス調節によりタグ駆動部から誘起される電圧が基準電圧以下になることを防止し、変調および復調が安定的に行われるので、製品の信頼性が高められる効果がある。
さらに、ＲＦＩＤタグは、インピーダンス調節のためのトランジスタを備える必要がないため、トランジスタのオン/オフによる電力消耗を防止し、低電力ＲＦＩＤタグの具現が可能になる。
さらに、タグ駆動部は、キャパシタンス値を調節することでタグアンテナとのインピーダンスマッチングが正確に行なわれるので、ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤ読込み器間の反射信号が減少される。これにより、ＲＦＩＤシステムは電力利用の効率を向上させることができ、ＲＦＩＤ読込み器の認識範囲を拡張できる。
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
＜実施形態＞
図２は、本発明の一実施の形態に係るＲＦＩＤシステムを示す図面である。
同図によると、本発明に係るＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システム１０００は、ＲＦＩＤ読込み器１００およびＲＦＩＤタグ２００を含む。
詳細には、ＲＦＩＤ読込み器１００は、電波を送出するアンテナ１１０を備え、無線周波数を用いてＲＦＩＤタグ２００からデータを送受信する。
ＲＦＩＤタグ２００は、各ＲＦＩＤタグを識別するために各ＲＦＩＤタグ別に与えられた識別子（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ：以下、「ＩＤ」と称する）の含まれた所定のデータを保存する。ＲＦＩＤタグ２００は、ＲＦＩＤ読込み器１００の認識範囲、即ち、磁場もしくは電場内に位置すると、ＲＦＩＤ読込み器１００から送出された電波を受信する。ここで、ＲＦＩＤ読込み器１００から出力される電波はＲＦＩＤ読込み器１００を駆動するための入力電力（ＩＰ）を含む。
ＲＦＩＤタグ２００は、ＲＦＩＤ読込み器１００から入力電力（ＩＰ）を受信すると、ＩＤの含まれたデータをＲＦＩＤ読込み器１００に送出する。即ち、ＲＦＩＤタグ２００は、入力電力（ＩＰ）に対応してデータの含まれた反射電力（ＲＰ）をＲＦＩＤ読込み器１００に送出する。
詳細には、ＲＦＩＤタグ２００は、ＲＦＩＤ読込み器１００から電波を送受信するタグアンテナ２１０および入力電力（ＩＰ）を用いて反射電力（ＲＰ）を生成するタグ駆動部２２０を有する。
タグアンテナ２１０は、ＲＦＩＤ読込み器１００から入力電力（ＩＰ）を受信してタグ駆動部２２０に提供し、タグ駆動部２２０から反射電力（ＲＰ）を受信してＲＦＩＤ読込み器１００に送出する。ここで、ＲＦＩＤ読込み器１００は反射電力（ＲＰ）に含まれたデータを用いてＲＦＩＤタグ２００を認証する。
タグ駆動部２２０は、タグアンテナ２１０の入力パッドおよび接地パッドに接続されてタグアンテナ２１０と電気的に接続される。この実施形態において、タグ駆動部２２０は１つ以上の素子から形成されることができる。
タグ駆動部２２０は、整流部２２１、平滑部２２３、制御部２２５、メモリ部２２７、および集積モードコンデンサ２２９を備える。
整流部２２１は、入力電力（ＩＰ）を交流電源から直流電流に切り替えて出力する。平滑部２２３は、整流部２２１と並列接続され、整流部２２１から出力された電源の交流成分を直流に切り替えて入力電圧を出力する。なお、入力電圧は制御部２２５およびメモリ部２２７などの内部素子を駆動するために使用される。
制御部２２５は、平滑部２２３から入力電圧を受信し、メモリ部２２７に保存されたデータおよび入力電力（ＩＰ）を用いて反射電力（ＲＰ）を生成する。ここで、メモリ部２２７は、ＲＦＩＤタグ２００を識別するためのＩＤおよびその他のデータが保存されている。
詳細には、制御部２２５は、入力電力（ＩＰ）に対応してメモリ２２７からＩＤを検出し、検出されたＩＤの含まれる信号波（ｓｉｇｎａｌ ｗａｖｅ）を生成する。ここで、信号波はＲＦＩＤタグ２００のＩＤおよびＩＤを除いた他のデータをさらに含むことができる。
制御部２２５は、入力電力（ＩＰ）に対応して搬送波を信号波に応じて変調し出力する。制御部２２５は、搬送波の振幅が信号波の振幅に応じて変化するように電圧を調節して変調を行う。かかる変調方式を振幅変調方式（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）という。ここで、制御部２２５は、搬送波の振幅をタグ駆動部２２０の出力電圧（Ｖｃ）、即ち、反射電力（ＲＰ）の電圧（Ｖｃ）の大きさを調節して変更し、信号波の振幅は信号波に対応するデジタル信号によって相違になる。
変調された搬送波は、反射電力（ＲＰ）に含まれ、タグアンテナ２１０を介してＲＦＩＤ読込み器１００に提供される。ＲＦＩＤ読込み器１００は、搬送波を復調してＲＦＩＤタグ２００のＩＤを読取る。これによりＲＦＩＤ読込み器１００はＲＦＩＤタグ２００を認証することができる。
このように、ＲＦＩＤタグ２００が搬送波を変調してＲＦＩＤ読込み器１００に伝送する過程のことを後方散乱（Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）という。
一方、集積モードコンデンサ２２９は、タグアンテナ２１０と並列接続される。集積モードコンデンサ２２９は出力電圧（Ｖｃ）値に対応してキャパシタンス値を調節し、これによってタグ駆動部２２０のインピーダンスを調節する。
即ち、タグ駆動部２２０のインピーダンスは、タグ駆動部２２０のキャパシタンス値、タグ駆動部２２０の電流の大きさ、および出力電圧（Ｖｃ）の大きさにより調節される。
特に、タグ駆動部２２０は搬送波を変調する過程において、電圧を調節して搬送波の振幅を調節する。従って、出力電圧（Ｖｃ）の大きさは変調された搬送波の振幅の大きさに応じて変更されることによりタグ駆動部２２０のインピーダンスが搬送波の振幅の大きさにより変動される。
しかし、タグ駆動部２２０のインピーダンスはタグアンテナ２１０とのインピーダンスマッチングのために搬送波の振幅の大きさに問わず、常に一定した値を保たなければならない。特に、タグ駆動部２２０のインピーダンス（Ｚｃ）はタグアンテナ２１０のインピーダンス（Ｚａ）の複素共役のときにインピーダンスマッチングが正確に行なわれる。それに対する数式（２）は次のとおりである。
このように、タグ駆動部２２０はタグアンテナ２１０とのインピーダンスマッチングのために一定値のインピーダンスを維持すべきであるが、変調された搬送波の振幅が大きさに応じてタグ駆動部２３０のインピーダンス（Ｚｃ）が変更される場合が生じる。
これを防止するために集積モードコンデンサ２２９は出力電圧（Ｖｃ）に対応して自分のキャパシタンス値を調節し、これによりタグ駆動部２２０は出力電圧（Ｖｃ）の大きさに関わらず一定したインピーダンスが維持される。即ち、集積モードコンデンサ２２９は出力電圧（Ｖｃ）が増加するとキャパシタンス値が減少し、出力電圧（Ｖｃ）が減少するとキャパシタンス値が増加する。
このように、集積モードコンデンサ２２９のキャパシタンス値は出力電圧（Ｖｃ）の大きさと反比例し、集積モードコンデンサ２２９は出力電圧（Ｖｃ）の大きさの違いによるタグ駆動部２２０のインピーダンス変化を補償する。これによって、タグ駆動部２２０は変調された搬送波の振幅の大きさに問わずインピーダンス値を一定に維持できる。
前述した通りに、ＲＦＩＤタグ２００は、搬送波の振幅の大きさに応じてキャパシタンス値を調節してインピーダンスを調節することから、タグ駆動部２２０から誘起される電圧および電流の大きさをインピーダンス調節のために調節する必要がない。これにより、ＲＦＩＤタグ２００は、タグ駆動部２２０から誘起される出力電圧（Ｖｃ）が基準電圧より低くなることを防止することができ、変調および復調が安定して行われるので、製品の信頼性が向上される。
さらに、ＲＦＩＤタグ２２０はインピーダンス調節のためのトランジスタを備えずに済む。これによってトランジスタのオン／オフによる電力消耗を防止することができ、かつ低電力ＲＦＩＤタグ２００の具現が可能になる。
さらに、ＲＦＩＤタグ２００は、タグアンテナ２１０およびタグ駆動部２２０間のインピーダンスマッチングを向上させることができるので、ＲＦＩＤ読込み器１００およびＲＦＩＤタグ２００の間の反射係数を減少させることができる。これにより、ＲＦＩＤシステム１０００は電力利用の効率が向上され、ＲＦＩＤ読込み器１００の認識範囲が拡張される。
図３は図２に示された集積モードコンデンサに適用されるバラクター（Ｖａｒａｃｔｏｒ）を示す斜視図であり、図４は図３に示すバラクターダイオードを示す回路図である。
図２ないし図４に基づくと、集積モードコンデンサ２２９は少なくとも1つ以上のＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）バラクター２２９ａからなる。バラクター２２９ａは入力電圧に応じてコンデンサ値が変化する可変容量ダイオードである。
詳細には、バラクター２２９ａはベース基板（Ｂ）上に形成されたゲート部（Ｇ），ソース部（Ｓ）、およびドレイン部（Ｄ）を含んでなる。ベース基板（Ｂ）はゲート部（Ｇ）が形成された領域の隣接領域にｎ＋がドープされる。ゲート部（Ｇ）には出力電圧（Ｖｃ）が印加される。ソース部（Ｓ）及びドレイン部（Ｄ）は相互電気的に接続され、ソース部（Ｓ）およびドレイン部（Ｄ）を接続するラインはゲート部（Ｇ）と電気的に接続される。
バラクター２２９ａは、ゲート部（Ｇ）に入力される出力電圧（Ｖｃ）が閾値電圧より小さければキャパシタンス値が増大し、高ければキャパシタンス値が減少する。
図５は図２に示す集積モードコンデンサのキャパシタンスとソース部―ゲート部電圧間の関係を示すグラフである。
図４および図５に示すように、集積モードコンデンサ（ＡＶ）はソース部（Ｓ）（図４参照）およびゲート部（Ｇ）（図４参照）間の電圧（Ｖｓｇ）が大きくなるほどキャパシタンス値は次第に減少する。
一方、Ｐ−ＭＯＳコンデンサ（ＰＶ）はソース部―ゲート部間の電圧が約−１Ｖないし約１Ｖである場合、キャパシタンス値が次第に減少するものの、ソース部―ゲート部間の電圧が約１Ｖ以上であればキャパシタンス値が再度大幅に上昇する。
図２を参照すると、集積モードコンデンサ２２９は反射電力（ＲＰ）が基準電力より大きければ、キャパシタンス値が変更される。基準電力はＲＦＩＤ読込み器１００がＲＦＩＤタグ２００を認知できる最小電力であり、後方散乱に求められる最小電力（Ｐｂｓ）である。
以下、数式に基づいて最小電力（Ｐｂｓ）を算出する過程について詳説する。
下記の数式（３）は、タグ駆動部２２０の電流（Ｉ１、Ｉ２）値、およびタグアンテナ２１０の抵抗値に基づいて最小電力（Ｐｂｓ）を算出する式である。
上記の数式（３）に基づくと、最小電力（Ｐｂｓ）は信号波振幅の大きさによるタグ駆動部２２０の電流（Ｉ１，Ｉ２）差の二乗値を８で割ったあと、タグアンテナ２１０の輻射抵抗（ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）値（Ｒｒａｄ）を乗算した値である。以下、説明の便宜のために、信号波に対応するデジタル信号値が０であるときのタグ駆動部２２０の電流値を第１電流（Ｉ１）とし、信号波に対応するデジタル信号値が１であるときのタグ駆動部２２０の電流値を第２電流（Ｉ２）とする。
最小電力（Ｐｂｓ）は、第１電流（Ｉ１）と第２電流（Ｉ２）との間の差を二乗した値を８で割った値と、タグアンテナ２１０の輻射抵抗値（Ｒｒａｄ）とを乗算した値である。
ここで、第１電流（Ｉ１）と第２電流（Ｉ２）を算出する過程は次の数式（４）のとおりである。
上記の数式（４）に基づくと、第１電流（Ｉ１）と第２電流（Ｉ２）は、入力電力（ＩＰ）によってタグアンテナ２１０に誘起された電圧（Ｖａ）を、タグアンテナ２１０のインピーダンス（Ｚａ）とタグ駆動部２２０のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）で割った値である。以下、説明の便宜のために、信号波のデジタル信号値が０であるときのタグ駆動部２２０のインピーダンスを第１インピーダンス（Ｚ１）と称し、信号波のデジタル信号値が１であるときのタグ駆動部の２２０のインピーダンスを第２インピーダンス（Ｚ２）と称する。
即ち、第１電流（Ｉ１）は、タグアンテナ２１０に誘起された電圧（Ｖａ）を、タグアンテナ２１０インピーダンス（Ｚａ）と第１インピーダンス（Ｚ１）との和で割った値である。第２電流（Ｉ２）は、タグアンテナ２１０に誘起された電圧（Ｖａ）を、タグアンテナ２１０インピーダンス（Ｚａ）と第２インピーダンス（Ｚ２）との和で割った値である。
従って、第１電流（Ｉ１）と第２電流（Ｉ２）はタグアンテナ２１０に誘起された電圧（Ｖａ）をタグアンテナ２１０の実数インピーダンス（Ｒａ）と第１および第２反射係数（ρ１、ρ２）を用いて算出することができる。ここで、第１反射係数（ρ１）は信号波に対応するデジタル信号値が０であるときの反射係数であり、第２反射係数（ρ２）は信号波に対応するデジタル信号値が１であるときの反射係数である。なお、第１および第２反射係数（ρ１、ρ２）を算出する過程については次の数式（５）のとおりである。
数式（５）に基づくと、第１および第２反射係数（ρ１、ρ２）は、タグ駆動部２２０のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）とタグアンテナ２１０のインピーダンス（Ｚａ）の複素共役値間の差を、タグ駆動部２２０のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）とタグアンテナ２１０のインピーダンス（Ｚａ）との和で割った値である。以下、説明の便宜のために信号波のデジタル信号値が０であるときのタグ駆動部２２０のインピーダンスを第１インピーダンス（Ｚ１）と称し、信号波のデジタル信号値が１であるときのタグ駆動部２２０のインピーダンスを第２インピーダンス（Ｚ２）と称する。
第１反射係数（ρ１）は、第１インピーダンス（Ｚ１）とタグアンテナ２１０インピーダンス（Ｚａ）との複素共役値の差を、第１インピーダンス（Ｚ１）とタグアンテナ２１０インピーダンス（Ｚａ）との和で割った値である。
第２反射係数（ρ２）は、第２インピーダンス（Ｚ２）とタグアンテナ２１０インピーダンス（Ｚａ）との複素共役値の差を、第２インピーダンス（Ｚ２）とタグアンテナ２１０インピーダンス（Ｚａ）との和で割った値である。
好ましくは、タグ駆動部２２０のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）はタグアンテナ２１０とのインピーダンスマッチングのためにタグアンテナ２１０インピーダンス（Ｚａ）の複素共役値である。このように、タグ駆動部２２０のインピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）はタグアンテナ２１０とのインピーダンスマッチングのために信号波の振幅の大きさに問わず、タグアンテナ２１０インピーダンス（Ｚａ）の複素共役の値と同一に維持しなければならない。このために、集積モードコンデンサ２２９は第１および第２インピーダンス（Ｚ１、Ｚ２）が同一になるよう、信号波の振幅の大きさに応じてキャパシタンス値を調節する。
タグ駆動部２２０の駆動のための平均電力の大きさは有効電力（Ｐａ）の約５０％程度小さいか同一である。ここで、有効電力（Ｐａ）はタグアンテナ２１０からタグ駆動部２２０に提供される電力であって、タグアンテナ２１０の実効等方性輻射電力（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｒａｄｉａｔｅｄ Ｐｏｗｅｒ：ＥＩＲＰ）を示す。さらに、タグ駆動部２２０の最小電力（Ｐｂｓ）の大きさは有効電力（Ｐａ）の約２５％程度より小さいか同一である。最小電力（Ｐｂｓ）の算出過程は次の数式（６）のとおりである。
上記の数式（６）を参照すると、最小電力（Ｐｂｓ）は、第１および第２反射係数（ρ１、ρ２）間の差の絶対値を二乗した値と有効電力（Ｐａ）との乗算値を４で割った値である。
ここで、第１反射係数（ρ１）から第２反射係数（ρ２）を差引いた値が１／１０５以上を維持しなければ、ＲＦＩＤ読込み器１００においてＲＦＩＤタグ２００を認識することができない。なお、有効電力（ｐａ）は約４Ｗ程度である。
これによって、タグ駆動部２２０の最小電力（Ｐｂｓ）は約１０−１０Ｗ程度であり、これは約−７０ｄＢｍ程度である。即ち、タグ駆動部２２０から誘起される反射電力（ＲＰ）が約−７０ｄＢｍ以上であるとき、ＲＦＩＤ読込み器１００はＲＦＩＤタグ２００の認識が可能になる。これによって、集積モードコンデンサ２２９は反射電力（ＲＰ）が約−７０ｄＢｍ以上を保った状態でキャパシタンス値を変更する。
以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
従来のＲＦＩＤシステムにおいて信号送受信に対応するＲＦＩＤタグの出力電圧を示すグラフである。 本発明の一実施の形態に係るＲＦＩＤシステムを示す図面である。 図２に示す集積モードコンデンサに提供されるバラクターを示す斜視図である。 図３に示すバラクターを示す回路図である。 図２に示す集積モードコンデンサにおいてキャパシタンスとソース部―ゲート部電圧間の関係を示すグラフである。
符号の説明
１００ ＲＦＩＤ読込み器、
２００ ＲＦＩＤタグ、
１１０ タグアンテナ、
２２０ タグ駆動部、
２２１ 整流部、
２２３ 平滑部、
２２５ 制御部、
２２７ メモリ部、
２２９ 集積モードコンデンサ、
２２９ａ バラクター。

Claims (10)

  1. ＲＦＩＤ読込み器から入力電力を受信し、前記入力電力に対応する反射電力を前記ＲＦＩＤ読込み器に送出するタグアンテナと、
    前記タグアンテナと電気的に接続し、前記入力電力に対応して前記搬送波を変調し、前記変調された搬送波を前記反射電力と共に前記タグアンテナに提供し、前記タグアンテナのインピーダンスマッチングのために前記変調された搬送波の大きさに応じてキャパシタンスを調節するタグ駆動部と、
    を含むことを特徴とするＲＦＩＤタグ。
  2. 前記タグ駆動部は、
    データを保存するメモリ部と、
    前記入力電力に対応して前記メモリ部から前記データを検出して搬送波を変調し、前記入力電力に対応して前記変調された搬送波を有する反射電力を生成する制御部と、
    前記反射電力の電圧の大きさに応じてキャパシタンスを調節して前記タグ駆動部のインピーダンスを調節し、前記制御部から前記反射電力を受信して前記タグアンテナに提供する集積モードコンデンサと、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
  3. 前記集積モードコンデンサは、前記反射電力の電圧が閾値電圧より低ければキャパシタンス値は増加し、前記反射電力の電圧が閾値電圧より高ければキャパシタンス値は減少することを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤタグ。
  4. 前記集積モードコンデンサは、前記タグアンテナの入力パッドおよび接地パッドと接続された１つ以上のバラクター（Ｖａｒａｃｔｏｒ）を有することを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤタグ。
  5. 前記バラクターは、
    前記反射電力の電圧が印加されるゲート部と、
    ソース部と、
    前記ソース部と接続されたドレイン部と、を含み、
    前記ゲート部は前記ソース部および前記ドレイン部を接続する連結ラインと電気的に接続されたことを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤタグ。
  6. 前記集積モードコンデンサは、前記搬送波を変調して前記データを含む信号波を前記搬送波に載せるための後方散乱（Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）に必要な最小電力より前記反射電力が大きい場合に、キャパシタンス値が変更されることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤタグ。
  7. 前記後方散乱に必要な最小電力値は下記の式を満足することを特徴とする請求項６に記載のＲＦＩＤタグ。
    （ここで、式中、Ｐｂｓは前記後方散乱するために必要な最小電力、Ｐａは前記タグアンテナから誘起され前記タグ駆動部に入力される有効電力、ρ１は前記信号波のデジタル信号値が０であるときの反射係数、ρ２は前記信号波のデジタルデータ信号値が１であるときの反射係数である。）
  8. 前記有効電力は前記タグアンテナの実効等方性輻射電力であり、前記後方散乱するために求められる最小電力値は約−７０ｄＢｍであることを特徴とする請求項７に記載のＲＦＩＤタグ。
  9. 前記タグアンテナのインピーダンスは前記タグ駆動部のインピーダンスの複素共役であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
  10. 入力電力を送出するＲＦＩＤ読込み器と、
    前記ＲＦＩＤ読込み器から前記入力電力を受信し、搬送波の含まれた反射電力を前記ＲＦＩＤ読込み器に送出するタグアンテナと、
    前記タグアンテナと電気的に接続されたタグ駆動部を有するＲＦＩＤタグと、を含み、
    前記タグ駆動部は、
    データを保存するメモリ部と、
    前記入力電力に対応して前記メモリ部から前記データを検出して搬送波を変調し、前記入力電力に対応して前記変調された搬送波を有する反射電力を生成する制御部と、
    前記反射電力の電圧の大きさに応じてキャパシタンスを調節して前記タグ駆動部のインピーダンスを調節し、前記制御部から前記反射電力を受信して前記タグアンテナに提供する集積モードコンデンサと、
    を含むことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
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