JP2008541288A - 改良された電圧制限回路を有するトランスポンダ - Google Patents

Abstract

本発明のトランスポンダ（400）は、アンテナ（401）と、アンテナ電圧を、トランスポンダ（400）が第１の動作モード（504）のとき第１の電圧制限値（VPEAK1）に制限するとともに、トランスポンダ（400）が第２の動作モード（505）のとき第２の電圧制限値（VPEAK2）に制限するように構成されるアンテナ電圧制限装置（404）と、を具え、第１の動作モード（504）はトランスポンダ（400）がデータを受信する動作モードであり、第２の動作モード（505）はトランスポンダ（400）がデータを送信する動作モードである。

Description

本発明は、トランスポンダに関するものであり、トランスポンダを動作する方法およびプログラム要素に関するものである。

自動識別システムの重要性は、特に、サービス業、物流分野、商業分野および工業生産分野で増加している。このように、自動識別システムは、これらおよび他の分野でますます実施されるようになり、おそらく将来バーコード・システムに取って代わるであろう。識別システムのさらなる応用例は、人および動物の識別に関連するものである。また、識別システムを用いて、食品の、特に腐りやすい食品の冷却履歴を監視および制御できる可能性があることは非常に興味深い。

特に、トランスポンダ・システムのような非接触の識別システムは高速かつ、邪魔になりうるケーブル接続のない無線データ伝送に適している。この種のシステムは、電磁波の放出および吸収を、特に高い周波数領域で使用する。トランスポンダは、ＲＦＩＤタグ（無線ＩＣタグ）またはスマートカードとして実現することができる。

従来技術のトランスポンダでは、コイル電源電圧を一定の値に制限して、リーダステーションとトランスポンダとの間の電界強度の相違を補償可能にている。適当な性能、特に最大読出距離のために、この電源電圧値は、トランスポンダの復調器が適切に動作開始する最も低い制限値に設定することができる。

高周波電磁界を介して通信するコイルを具える従来技術の非接触のＲＦＩＤタグでは、コイル電圧を、並列電圧制限回路によって一定値に制限することができる。この電圧制限値は、ＲＦＩＤタグがリード／ライト装置からコマンドまたはデータを受信するときに用いられ、同様に、負荷変調のため、すなわち、ＲＦＩＤタグがデータをリード／ライト装置に送信するときにも用いられる。

以下、図１を参照して、従来技術によるＲＦＩＤタグ100を説明する。

厳密には、図１はＲＦＩＤタグのフロントエンド回路のみを示し、ＲＦＩＤタグの他の部分は省略されている。しかし、以下では、「ＲＦＩＤタグ」という用語を、「ＲＦＩＤタグのフロントエンド回路」の短縮形として用いることがある。フロントエンド回路は、点線で示す四角で示してある。

ＲＦＩＤタグ100は、特に高周波領域において、リーダ／ライタ装置（図示せず）によって放射される電磁波を受信するように構成されているアンテナコイル101を具える。アンテナコイル101が電磁放射を吸収すると、電圧が第１のコイル接続端111と第２のコイル接続端112との間で発生する。アンテナコイル101は、コンデンサ113とともに、ＲＦＩＤタグ100が吸収することができる電磁放射の波長帯を定める。

４つの整流ダイオード102は、アンテナコイル101とアンテナ電圧制限回路104との間に設けられ、アンテナコイル101の電圧を整流するように接続される。整流ダイオード102のうちの２つは基準電位またはグラウンド電位103に接続され、その他の２つの整流ダイオード102はアンテナ電圧制限回路104の電源を形成する。

整流電圧は、現在値としてレギュレータ装置105の入力端に供給される。レギュレータ装置105は、他の入力として、基準電圧装置106から一定の基準電圧を受信し、現在値と基準電圧装置106によって供給される一定の目標値との比較に基づいて、調整信号Vregを生成する。

この調整信号Vregは、受信信号を復調するための受信復調装置107に供給されるとともに、第１のＭＯＳＦＥＴ108のゲート接続に供給される。第１のＭＯＳＦＥＴ108のソース接続はグラウンド電位103に接続され、第１のＭＯＳＦＥＴ108のドレイン接続はアンテナ電圧制限回路104の電源に接続される。レギュレータ装置105および第２のＭＯＳＦＥＴ110のドレイン接続もまた、前記電源に接続される。さらに、第２のＭＯＳＦＥＴ110のソース接続はグラウンド電位103に接続される。ここでは、ＭＯＳＦＥＴはＮチャネルタイプであると推定される点に注意されたい。Ｐチャネルタイプを用いると、ＲＦＩＤタグの構成はそれに応じて変化する。

調整信号Vregの各値は第１のＭＯＳＦＥＴ108の特定のコンダクタンスを生じさせて、アンテナ電圧制限回路104の電源電圧、ひいては、ＲＦＩＤタグ100（図１では省略されているＲＦＩＤタグの前記「他の部分」を含む）の電源電圧を増加／減少させる。コンダクタンスが高いほど電源電圧は低い。

第２のＭＯＳＦＥＴ110は、第１のＭＯＳＦＥＴ108と並列に切り換えられる。変調ユニット109は、第２のＭＯＳＦＥＴ110のゲート接続と結合され、アンテナコイル信号を変調してデータを送信するために、第２のＭＯＳＦＥＴ110に制御信号を供給してアンテナコイル101をパルス式に特徴的に「短絡する」。この変調による電磁界の変化はリード／ライト装置によって認識されるので、送信されたデータを変調された電磁界から読み出すことができる。

図２は、アンテナ電圧、言い換えると、高周波信号の包絡線203を示す線図200である。線図200では、横軸201に時間tがプロットされる。線図200の縦軸202に沿って、電圧VLA/LBがプロットされ、LAおよびLBはそれぞれ、第１のコイル接続端111および第２のコイル接続端112を意味する。線図200は、コマンドを受信しているモードに対応する第１部分204およびバック変調（負荷変調）動作モードに対応する第２部分205を示す。

図１および図２に記載のシステムでは、アンテナ電圧制限回路104の動作電圧VPEAK1は、コマンド受信回路（復調器107）が電圧制限調整信号Vregを使用して、低い電磁界強度でも動作開始する値に固定される。このレベルがＲＦＩＤタグ100の応答に対しても同様に維持されるので、負荷変調の間、比較的小さい電圧振幅がコイル接続端に生じ、ひいてはリード／ライト装置の受信機に生ずる。その結果、リーダによるＲＦＩＤタグ100の応答の認識が比較的失敗しやすい。

本発明の目的は、トランスポンダの動作を効率的な方法で改良することにある。

上記の特定の目的を達成するために、独立請求項に係るトランスポンダ、トランスポンダを動作させる方法及びプログラム要素が提供される。

本発明の一実施例によれば、アンテナとアンテナ電圧制限装置とを具えるトランスポンダが提供され、前記アンテナ電圧制限装置は、アンテナ電圧を、前記トランスポンダが第１の動作モードのとき第１の電圧制限値に制限するとともに、前記トランスポンダが第２の動作モードのとき第２の電圧制限値に制限するように構成され、前記第１の動作モードは前記トランスポンダがデータを受信する動作モードであり、前記第２の動作モードは前記トランスポンダがデータを送信する動作モードである。

本発明の他の実施例によれば、アンテナを具えているトランスポンダを動作する方法が提供され、該方法は、アンテナ電圧を、前記トランスポンダが第１の動作モードのとき第１の電圧制限値に制限するとともに、前記トランスポンダが第２の動作モードのとき第２の電圧制限値に制限するステップを具え、前記第１の動作モードは前記トランスポンダがデータを受信する動作モードであり、前記第２の動作モードは前記トランスポンダがデータを送信する動作モードである。

本発明のさらに他の実施例によれば、アンテナを具えているトランスポンダを動作させるプログラム要素が提供され、該プログラム要素は、処理装置によって実行される際、上述した方法のステップを制御あるいは実行するように構成される。

本発明の一実施例に従うダイナミックな電圧制限は、コンピュータープログラム、すなわちソフトウェアによって、または１つ以上の特別な電子最適化回路、すなわちハードウェアによって、またはハイブリッド形、すなわちソフトウェアコンポーネントとハードウェアコンポーネントによって、制御することができる。

本発明による有利な特徴は、特に、アンテナコイル電圧制限値をダイナミックに調整することができるトランスポンダが提供されるということである。言い換えると、アンテナ電圧制限は、アンテナ電圧を、トランスポンダの異なる動作モードにおいて異なる電圧制限値に制限することによって実現することができる。選択的かつダイナミックにアンテナコイルの最大許容電圧値をそれぞれの現在の動作モードに適応させることによって、効率的かつ柔軟に電圧制限値を調整することが可能なため、それぞれの動作モードにおけるトランスポンダの性能を向上または最適化することができる。

従来技術とは対照的に、本発明によるシステムは、読み出しに用いる比較的低い値、すなわち制限値を、送信にも用いる必要がないという利点を有する。送信のための制限値は、独立に調整することができ、例えば、読み出しより高い値にすることができる。このことにより、負荷変調（すなわち、データをリーダに返送する）のための送信レンジは増加する。

いずれの場合も、この電圧制限値は、高電圧によって、あるいは、高電圧の結果としての加熱によって損傷しうるトランスポンダの構成要素に悪影響を与えるのを回避するために、上限を上回ってはならない。例えば、トランスポンダの一部となりうる集積回路の集積回路要素は、大電圧によって容易に破壊されうる。

有利なことに、第１の電圧制限値を第２の電圧制限値より低くすることができる。このように、増加した電圧振幅を利用して、リード／ライト装置がトランスポンダからはるか遠くに配置されているときでさえ、リード／ライト装置との通信が可能となる。これらの手段を用いることによって、増大した空間動作レンジを得ることができる、すなわち、トランスポンダおよびリード／ライト装置間の最大通信可能距離を、特にトランスポンダがデータをリード／ライトステーションに送信する動作モードにおいて、変調深さの増大の結果として増大することができる。さらに、信号対雑音比も同様に増加することができる。

トランスポンダが第１の動作モードと第２の動作モードとの間で変化するとき、アンテナ電圧制限装置は、アンテナ電圧を第１の電圧制限値と第２の電圧制限値との間で連続的に変化するように構成することができる。連続的に電圧制限値を変化させることによってなだらかな遷移が達成され、トランスポンダの動作が突然の遷移によって妨害されるのを防止することができる。特に、動作モードが受信モードから送信モードに変化するとき、電圧制限値は連続的に増加することができ、送信モードから受信モードへ遷移するとき、電圧制限値は滑らかに減少することができる。

アンテナ電圧制限装置は、トランスポンダが第３の動作モードのとき、アンテナ電圧を第３の電圧制限値に制限するように構成することができる。言い換えると、アンテナ電圧制限装置は、２つの動作モードを区別するだけでなく、３つ以上の動作モードを区別することも可能である。このような第３の動作モードとは、例えば、トランスポンダの低エネルギー消費のスタンバイモードである。このようなスタンバイまたはスリーピングモードでは、省エネルギーのために、アンテナ電圧を他の適性値、例えば相対的に低い値に制限することができる。

トランスポンダは、アンテナ電圧制限装置とアンテナとの間に結合され、アンテナ電圧を整流するように構成される整流装置を具えることができる。アンテナコイルが電磁放射を受信すると、その結果として交流電圧を生じる。このような交流電気信号を、例えば、ダイオード回路として実現することができる整流装置に通すことによって、交流電圧は整流され、直流電圧を形成することができる。このような直流電圧が、トランスポンダの電気部品のための電源として必要となりうる。

アンテナ電圧制限装置は、可変動作モード依存目標値と現在のアンテナ電圧とを比較することによって、アンテナ電圧を、可変動作モード依存目標値として、第１の電圧制限値または第２の電圧制限値に制限するように構成することができる。この実施例によれば、アンテナ電圧制限装置によって決定される電圧制限の目標値は、一定値に固定されず、例えば、動作モードの変化に応じて変化させることができる。トランスポンダの現在の動作モードに従うこのような可変動作モード依存目標値を、アンテナ電圧の現在値と比較される基準電圧として用いることができる。このような比較は、例えば差動段を使用して行うことができる。次に、このような差動段の出力を用いて、アンテナ電圧を動作モード依存目標値に従う所望値に調整するための調整信号を生成することができる。

特に、アンテナ電圧制限装置は、動作モード依存目標値を、分圧器を使用して生成するように構成することができる。アンテナコイルの現在の電圧を分圧器の入力端に供給することができる。分圧器は、切り換え可能なタップを有する分圧器、すなわち、分圧器に印加される制御信号によって分圧器の分圧手段を制御することができる分圧器として実現することができる。例えば、トランスポンダの変調ユニットは、送信動作モードに入り、分圧器が新しい動作モードに依存して電圧を分圧するように制御するための制御信号を供給することができる。

トランスポンダは、データを送信するためのアンテナ電圧を変調するように構成されるとともに、動作モード依存目標値の基礎としてアンテナ電圧制限装置に供給可能な制御信号を生成するように構成される変調ユニットを具えることができる。言い換えれば、この種の変調ユニットが、この変調に従って被伝送信号を符号化するために、アンテナ電圧を変調するとき、変調ユニットは、これらの変調信号をアンテナコイルに供給するだけでなく、加えて、動作モードを現在送信モードに切り換えるように分圧器に指示するために、対応する制御信号を分圧器に送信することもできる。したがって、分圧器は、この送信動作モードに従って可変の目標値の調整を開始することができる。

トランスポンダは、例えば、無線ＩＣタグとしてまたはスマートカードとして実現することができる。

ＲＦＩＤタグは、データがプログラム可能あるいは修正可能な半導体チップ（集積回路を有する）と、使用される動作周波数帯（例えば、13.56MHz、米国の902MHz〜928MHzの周波数帯、欧州の863MHz〜868MHzの周波数帯、例えば2.4GHz〜2.83GHzのその他のISMバンド（「工業・科学・医療」））に合う高周波アンテナとを具えることができる。ＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤタグの他に、リード／ライト装置と、ＲＦＩＤタグおよびリード／ライト装置間の双方向無線データ通信を可能にするシステム・アンテナとを具えることができる。さらに、入出力装置（例えば、コンピュータ）を用いて、リード／ライト装置を制御することができる。異なるタイプのＲＦＩＤシステム、すなわち、アクティブＲＦＩＤシステム（自分自身の電源装置、例えばバッテリを有する）およびパッシブＲＦＩＤシステム（電源は、コイルおよびアンテナによって吸収される電磁波に基づいて実現され、その結果アンテナ内で生じる交流はＲＦＩＤシステムに含まれる整流サブ回路によって整流され直流を生成する）が存在する。さらに、パッシブに起動し、バッテリがオンデマンド（例えば、データを送信用）に用いられるセミアクティブ（セミパッシブ）システムも存在する。

スマートカードまたはチップカードは、クレジットカード大のカード内に、あるいはＧＳＭカードのようなより小さいカード内に埋め込まれる小さい安全な暗号プロセッサである。スマートカードは通常バッテリを含まず、電源はカードリーダ/ライタ、すなわちスマートカードからデータを読み出すことによって、あるいはスマートカードにデータを書き込むことによって、スマートカードの機能を制御するためのリードおよび／またはライトデバイスによって供給される。スマートカード・デバイスは、金融、セキュリティ・アクセスおよび輸送の分野において共通して使われる。スマートカードは、クレジットカードデータ（例えば、名前、口座番号、貯めたロイヤリティポイント）のようなデータの安全な格納域手段として機能する高セキュリティ・プロセッサを含むことができる。カードがリード／ライト端末に挿入されるときのみ、これらのデータへのアクセスが可能となる。

トランスポンダは、リード／ライト装置との通信のためにISO15693またはISO14443に従って設計することができる。この標準規格は、トランスポンダと、トランスポンダからデータを読むことおよび／またはトランスポンダにデータを書き込むことを可能にする制御装置との間の無線通信のための通信プロトコルを定める。ISO15693のシステムは、13.56MHzの周波数で動作することができ、１ｍから１．５ｍかそれ以上の最大読出距離を提供することができる。ISO14443は、埋め込みチップを有するＩＤカード（近接型カード）および13.56MHzで動作することができる磁気ループアンテナ（ＲＦＩＤ）を定める。

本発明の上述した態様およびその他の態様は、以下に記載する実施例より明らかになり、これらの実施例を参照して説明される。

以下、実施例の図面を参照して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図面は概略図である。異なる図面において、類似あるいは同一要素は、同一の参照符号を付している。

以下、図３を参照して、本発明の実施例に係るトランスポンダ・システム300を説明する。トランスポンダ・システム300はトランスポンダ301およびリード／ライト装置302を具える。トランスポンダ301およびリード／ライト装置302は、無線通信で結合される。言い換えると、トランスポンダ301とリード／ライト装置302との間の通信は、高周波または無線周波数領域の電磁放射の伝送に基づく。

リード／ライト装置302は、送受信器コイル306を使用して、高周波領域の電磁波を放射するように構成される。さらに、リード／ライト装置302の送受信器コイル306は、電磁放射を受信または検出するように構成されている。トランスポンダ301がこの電磁界からエネルギーを吸収する、またはこの電磁界を特徴的な態様に変更（変調）するとき、送受信器コイル306はこのような事象を検出することができる。送受信器コイル306によって発生される電磁界の特性のこのような変更（トランスポンダ301によって実行される）は、データを表すこともできるし、またはトランスポンダ301からリード／ライト装置302に送信されるデータを符号化することもできる。

リード／ライト装置302は、送受信器コイル306を制御し、トランスポンダ301にデータを送信する、またはトランスポンダ301から送信されたデータを取り出すことができるコントロールユニット305をさらに具える。トランスポンダ301は、高周波レンジの電磁放射を受信および／または放射することができるアンテナコイル308を具える。特に、アンテナコイル308は、リード／ライト装置302の送受信器コイル306によって放射される電磁放射を受信することができる。アンテナコイル308は、通常のコイルまたはインダクタとして実現することもできるし、集積回路素子として実現することもできる。

さらに、トランスポンダ301は、トランスポンダ301が送受信器コイル306からの電磁放射信号に符号化されているデータを受信するとき、アンテナコイル308のアンテナ電圧を第１の電圧制限値に制限するように構成されているアンテナ電圧制限装置303を具える。さらに、アンテナ電圧制限装置303は、トランスポンダ301がデータをリード／ライト装置302に送信する動作モードにあるとき、アンテナコイル308のアンテナ電圧を第２の電圧制限値（第１の電圧制限値より大きい）に制限するように構成されている。

トランスポンダ301からリード／ライト装置302へデータを「送信する」とは、電磁放射がアンテナコイル308によって能動的に放射され、送信データが電磁放射に符号化されてリード／ライト装置302に送信されることを必ずしも意味するわけではない。これとは対照的に、トランスポンダ301は、アンテナコイル308がリード／ライト装置302の送受信器コイル306によって放射される電磁波の電磁界エネルギーを抽出または消費する態様を特徴的に変更(変調)することができる。このような変更は電磁界の特性の変化として検出することができるので、送受信器コイル306はこの変更からデータを取り出すことができる。

図３から分かるように、アンテナコイル308はアンテナ電圧制限回路303に結合されるだけではなく、データ処理装置304にさらに結合される。データ処理装置304は、受信した電磁放射から送信データを決定することができる。さらに、データ処理装置304は、電磁界の変調を、リード／ライト装置302へ送信されるデータを符号化する方法で、制御することができる。電磁放射は、リード／ライト装置302からの情報（例えば制御情報）を含むことができる。データ処理装置304は、この種のコマンドまたはリクエストを処理し、リクエストまたはコマンドへの応答としてリード／ライト装置302に返送される信号を生成するように構成することができる。

構成要素303、304、308は、プラスチック基板309上におよび／または内に設けることができる。さらに、構成要素303、304のいずれも集積回路として実現することができる。この種の集積回路は、半導体チップ（例えば、シリコン技術またはIII-V族半導体に基づく）として実現することができる。シリコンチップはシリコンウエハから作られる電子チップであり、モノリシック集積回路が実装される。代案として、構成要素303、304のいずれも、相互接続するかまたは配線される電子部材によって実現することもできる。さらなる代案として、構成要素303、304の機能は、適当なハードウェアコンポーネントに加えて１つ以上のソフトウェアコンポーネントを使用して実現することもできる。

以下、図４を参照して、本発明の実施例に係るＲＦＩＤタグ400を説明する。厳密には、図４、７、８はＲＦＩＤタグのフロントエンド回路のみを示し、本発明記載の実施例に重要でないＲＦＩＤタグの他の部分は省略されている。しかし、以下では、「ＲＦＩＤタグ」という用語を、「ＲＦＩＤタグのフロントエンド回路」の短縮形として用いることがある。図４、７、８では、フロントエンド回路は、点線で示す四角で示してある。

ＲＦＩＤタグ400は、高周波範囲の電磁放射を受信するためであり、特に13.56MHzの周波数の電磁放射を吸収するように構成されるアンテナコイル401を具える。アンテナコイル401と並列に、第１のキャパシタ413が結合され、ＲＦＩＤタグ400が特定の搬送波周波数、例えば、13.56MHzで共振するように、アンテナコイル401のインダクタンスLおよび第１のキャパシタ413の容量値Cを調整することができる。

整流サブ回路は、第１の整流ダイオード402a、第２の整流ダイオード402b、第３の整流ダイオード402cおよび第４の整流ダイオード402dによって形成される。整流ダイオード402a〜402dは、アンテナコイル401と第１のキャパシタ413の並列配置とアンテナ電圧制限回路404との間に接続される。第１の整流ダイオード402aは、第１のコイル接続端411（LAとも示す）とグラウンド電位403との間に接続される。第２の整流ダイオード402bは、第１のコイル接続端411とアンテナ電圧制限回路404の電源との間に接続される。第３の整流ダイオード402cは、第２のコイル接続端412（LBとも示す）とアンテナ電圧制限回路404の電源との間に接続される。第４の整流ダイオード402dは、第２のコイル接続端412とグラウンド電位403との間に接続される。整流ダイオード402a〜402dは、ダイオードモードに接続された又はダイオードモードで動作するＭＯＳＦＥＴとして実現することができる。また、整流ダイオード402a〜402dは、ＭＯＳＦＥＴスイッチとして実現することもできる。

以下に、アンテナ電圧制限回路404の構造をさらに詳細に説明する。切り換え可能なタップ、すなわち、切り換え可能な分圧機能を有する分圧器415が設けられる。アンテナコイル401に現在存在する整流電圧は、分圧器415の入力端と高速レギュレータ装置405bとに供給される。言い換えると、現在の電圧値416は、高速レギュレータ405bの入力端に供給される。

分圧器415の出力は、低速レギュレータ装置405aの入力端に結合される。低速レギュレータ装置405aの出力端に、低速レギュレータ405aにより生成された可変目標電圧値信号417が出力される。基準電圧装置406は、低速レギュレータ装置405aの入力端に結合され、基準電圧を供給する。

第２のキャパシタ414は、２つの異なる電圧制限値（図５のVPEAK1、VPEAK2参照）間の傾斜を与えるために、グラウンド電位403と低速レギュレータ405aの出力端との間に接続される。低速レギュレータ装置405aの出力が一定の電流しか引き出すことができないと仮定すると、前記出力のいかなるステップも、高速レギュレータ405bのための入力電圧の傾斜になる。

低速レギュレータ405aの出力端に供給される可変目標電圧値417は、次に、高速レギュレータ装置405bの入力端に供給される。可変目標電圧値417および現在の電圧値416に基づいて、より詳細にはこれらの２つの信号の比較に基づいて、高速レギュレータ装置405bは、調整信号Vregを出力端に生成する。この信号は、リーダ／ライタ装置（図示せず）からＲＦＩＤタグ400に送信されるデータを読み出すことができる、言い換えると、ＲＦＩＤタグ400に送信される信号を復号することができる受信復調装置407に供給することができる。

さらにまた、調整信号Vregは、第１のＭＯＳＦＥＴ408のゲート接続に供給される。第１のＭＯＳＦＥＴ408のソース接続はグラウンド電位403に接続され、ＭＯＳＦＥＴ408のドレイン接続はアンテナ電圧制限回路404の電源に接続される。また、分圧器415の入力端および第２のレギュレータ405bの入力端も、前記電源に接続される。

調整信号Vregの各値は第１のＭＯＳＦＥＴ408の特定のコンダクタンスを生じさせて、アンテナ電圧制限回路404の電源電圧、ひいては、ＲＦＩＤタグ400の電源電圧を増加／減少させる。コンダクタンスが高いほど電源電圧は低い。さらに、第２のＭＯＳＦＥＴ410は、電磁界を変調するために、第１のＭＯＳＦＥＴ408と並列に切り換えられる。

従って、信号をリード／ライト装置（図示せず）に返送するために、アンテナコイル401に存在する信号を負荷変調できる変調ユニット409が設けられる。この目的のために、変調ユニット409は、第２のＭＯＳＦＥＴ410のゲート接続に結合される。第２のＭＯＳＦＥＴ410のソース接続は、グラウンド電位403に結合される。第２のＭＯＳＦＥＴ410のドレイン接続は、アンテナ電圧制限回路404の電源に結合される。ここでは、ＭＯＳＦＥＴ408、410はＮチャネルタイプであると推定される点に注意されたい。Ｐチャネルタイプを用いると、ＲＦＩＤタグはそれに応じて変化する。さらに、本発明のＲＦＩＤタグ400で用いられるトランジスタが、必ずしもＭＯＳＦＥＴタイプでなくてもよい点に注意されたい。むしろ、原理的に任意のタイプのトランジスタが可能であるが、ＭＯＳＦＥＴのタイプが集積回路に好適である。

バック変調または送信動作状態に切り換えるとき、矢印418で示されるように、この切り換えを表す信号を分圧器415に（例えば変調ユニット409によって）供給して、動作状態が今変化すること、および、電圧制限値をアンテナコイル401に許容される最大値に調整することが適当なことを、分圧器415に知らせる。この信号に応答して、分圧器415が対応して変更された信号を低速レギュレータ装置405aに供給するため、変更された可変目標電圧値417が供給される。結果として、調整信号Vregはこれに応じて変更され、送信モードのための電圧制限値は従来の受信モードのための電圧制限値と比較して増加することができる。

ＲＦＩＤタグ400は、ISO15693で定義された通信プロトコルに従って、リード／ライト装置との通信に適応させることができる。図４には示されないが、セキュリティ機能をＲＦＩＤタグ400で実現することができ、例えば、ユーザがＲＦＩＤタグ400あるいはＲＦＩＤタグ400に格納されたデータを制御するためにパスワードを要求することができる。言い換えると、ＲＦＩＤタグの制御またはアクセスのために権限を必要とすることもできる。さらに、ＲＦＩＤタグ400は、13.56MHzの周波数で、７０ｃｍ〜８０ｃｍ以上のリード／ライト装置との通信距離を有することができる。電界強度範囲Hは、40mA/m〜12A/mにすることができる。

以下、アンテナ電圧制限回路404によって実現される電圧制限を更に詳細に説明する。電圧のこの種の制限は、特に２つの理由で求められる。１つは、ＲＦＩＤタグ400またはその構成要素がＲＦＩＤタグ400を破壊しうる程の高い温度まで加熱されることを回避しなければならないということである。もう１つは、図４に示す集積回路の構成要素が非常に高い電圧値によって破壊されることを防止するために、電圧を下げなければならないということである。

次に、図５に示す線図500を参照して、ＲＦＩＤタグ400のための電圧制限値のダイナミックな調整に関して詳細に説明する。線図500では、横軸501に時間tがプロットされる。縦軸502に沿って、高周波信号の包絡線503（すなわち電圧VLA/LB）が、プロットされる。図５から分かるように、線図500の第１部分504および第２部分505に関連する、２つの異なる動作状態が図示される。

第１部分504は、ＲＦＩＤタグ400がリード／ライト装置からのデータを含む電磁波を受信する動作状態に関連する。このコマンド受信モードでは、アンテナコイル401の電圧は、VPEAK1の比較的低い電圧制限値に制限される。

これとは対照的に、第２部分505に関連する第２の動作モードにおいて、ＲＦＩＤタグ400は送信モードにある、すなわちデータをリード／ライト装置に負荷変調によって送信する。図５の第２部分505に示すくぼみは、変調パターンに含まれる送信すべき情報を表す。この送信モードでは、アンテナコイル401の電圧は、VPEAK2の比較的高い電圧制限値に制限される。

図５からさらに分かるように、傾斜506、すなわち、第１部分504に従う動作モードから第２部分505に従う動作モードへのなだらかな遷移が図示されている。時間t1で示される傾斜部分は、この立上り傾斜の時間が、例えば、100μsとすることができることを示す。一方、第２部分505に従う動作モードから第１部分504に従う動作モードへの遷移のための時間t2で示される傾斜は、300μsとすることができる。

バック変調（すなわちリード／ライト装置に向かう方向）の間、最適化された高電圧振幅を得るために、データバック変調を開始する前に、コイル電圧制限値の閾値は、低い値VPEAK1から高い値VPEAK2まで（十分に遅い増加速度で）連続的に増加するように調整される。VPEAK2は、特定の技術の枠内で許容される最大値（例えば、VPEAK1の２倍）とすることができる。バック変調モードの間、電圧制限値は、基本的にVPEAK2で一定のままとすることができる。その後、すなわち、受信モードに戻るために、コイル電圧制限値の閾値は、連続的に減少して、通常レベル（すなわち、受信動作モードに最適化されているVPEAK1）とすることができる。

このように、バック変調の間、高周波電磁界強度がすでに弱い（特に中ぐらいの）ときでも（例えば、ＲＦＩＤタグ400がリード／ライト装置のアンテナからまだかなり離れて位置するときでも）、最大可能コイル電圧振幅を（供給された高周波エネルギーに依存して）利用可能である（すなわち、特にリード／ライト装置の受信装置が十分に大きい信号対雑音比を達成するために非常に強いバック変調信号を必要とするとき）。

ＲＦＩＤタグ400を、図４の機能構成あるいはブロック構成に基づいて説明した。各ブロックは、何通りかの実現が可能である。しかし、以下に、ＲＦＩＤタグ400の実現のための１つの特定の実施例を示す。以下、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、図４に係るブロック構成を実現している詳細な回路図の第１部分600および第２部分650をさらに詳細に説明する。

図６Ａを参照すると、システムクロックを回復するためのクロック回復接続602が設けられる。さらに、クロック回復接続602に接続している回路を大きなＥＳＤ電圧から保護することができる保護デバイス601が示される。さらにまた、周波数応答補償キャパシタ603が示される。参照符号604は、ＲＦＩＤタグの残存回路のための電源電圧を表す。

ここで、図６Ｂを参照すると、接続605および分圧器415の間に設けられるレベルシフタ651が示される。切り換え信号418を、接続605に供給することができる。さらに、第２のキャパシタ414の値と相まって、接続607に供給される電流信号は、動作モードを変えるとき、電圧制限値の滑らかな上昇または下降をサポートすることができる。最後に、電磁界を負荷変調するために、第２のＭＯＳＦＥＴ410を制御する信号は接続606に供給される。

アンテナ電圧制限の実現を、図４から図６Ｂを参照して、特定の回路の実現に対して記載してきたが、電圧制限のダイナミックな調整を実現する代替例は多数可能である。

図７を参照して、本発明の実施例に係るＲＦＩＤタグ700を説明する。ＲＦＩＤタグ700は、電圧制限値のダイナミックな調整を実現する代替例である。

ＲＦＩＤタグ700の場合、基準電圧装置406に制御信号418が供給される。図１とは対照的に、基準電圧装置406は、どの動作状態が現在実行されるか（信号418から得られる）に依存して、異なる値の基準電圧を供給するように構成される。この実施例によれば、図１に類似する構成が存在し、図１の記載の明確な参照がなされる。しかし、図１とは対照的に、基準電圧装置406によって供給される目標値は一定でなく可変であり、この変化を信号418によって制御することができる。基準電圧装置406は、ＲＦＩＤタグ700が受信モードで動作するとき、基準電圧の第１の値を供給するように構成され、ＲＦＩＤタグ700が送信モードで動作するとき、基準電圧の第２の値を供給するように構成されることができる。現在のモードあるいはモードの変化は、信号418によって示すことができる。

図７の実施例は高速レギュレータ405bのみを具え、低速レギュレータ405a（図４のような）を具えない。従って、アンテナ電圧の比較的突然の遷移が発生する場合がある。しかし、対応するリード／ライト装置を、コイル電圧の突然の変化から生じる妨害信号がリード／ライト装置によって無視または抑制されるように構成することができる。

本発明の特定の実施例によれば、コイル電圧を直接タッピングし、２つの基準電圧の間でトグル切り換えすることができる。この場合、切り換え可能な分圧器は省略することができる。

図８を参照して、本発明の実施例に係るＲＦＩＤタグ800を説明する。ＲＦＩＤタグ800は、電圧制限値のダイナミックな調整を実現する他の代替例である。

ＲＦＩＤタグ800は、ＲＦＩＤタグ400と特に２つの点において異なる。第１に、切り換え可能な分圧器415はなくてもよいので省略される。第２に、制御信号418は基準電圧装置406に供給され、この基準電圧装置406は、ＲＦＩＤタグ800の現在の動作モードに基づいて、低速レギュレータ装置405aに基準電圧の異なる値、例えば受信モードでは低い値および送信モードでは高い値を供給する。

「具えている」という用語は、他の要素またはステップを除外するものではなく、単数形で述べた要素は、複数の要素を除外するものではない。また、異なる実施例に関して記載されている要素を結合することもできる。

従来技術に係るＲＦＩＤタグを示す。 図１のＲＦＩＤタグの異なる動作モードを示す図である。 本発明の実施例に係るトランスポンダ・システムを示す。 本発明の実施例に係るＲＦＩＤタグを示す。 図４のＲＦＩＤタグの異なる動作モードを示す図である。 図４のＲＦＩＤタグを実現するための一実施例として、回路図の第１部分を示す。 図４のＲＦＩＤタグを実現するための一実施例として、回路図の第２部分を示す。 本発明の他の実施例に係るＲＦＩＤタグを示す。 本発明の他の実施例に係るＲＦＩＤタグを示す。

Claims (10)

1. トランスポンダであって、
   アンテナと、
   アンテナ電圧を、前記トランスポンダが第１の動作モードのとき第１の電圧制限値に制限するとともに、前記トランスポンダが第２の動作モードのとき第２の電圧制限値に制限するように構成されたアンテナ電圧制限装置と、を具え、
   前記第１の動作モードは前記トランスポンダがデータを受信する動作モードであり、前記第２の動作モードは前記トランスポンダがデータを送信する動作モードである、
   ことを特徴とするトランスポンダ。
2. 前記第１の電圧制限値が、前記第２の電圧制限値より低いことを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。
3. 前記トランスポンダが前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとの間で変化するとき、前記アンテナ電圧制限装置は、前記第１の電圧制限値と前記第２の電圧制限値との間で、前記アンテナ電圧を連続的に変化するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。
4. 前記トランスポンダが第３の動作モードのとき、前記アンテナ電圧制限装置は前記アンテナ電圧を第３の電圧制限値に制限するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。
5. 前記アンテナ電圧制限装置は、前記アンテナ電圧を、可変動作モード依存目標値と現在のアンテナ電圧とを比較することによって、前記可変動作モード依存目標値によって決定される第１の電圧制限値あるいは第２の電圧制限値に制限するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。
6. 前記アンテナ電圧制限装置は、切り換え可能なタップを有する分圧器を使用して、前記動作モード依存目標値を生成するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のトランスポンダ。
7. データを送信するための前記アンテナ電圧を変調するように構成されているとともに、前記アンテナ電圧制限装置に前記動作モード依存目標値の基準として供給し得る制御信号を生成するように構成されている変調ユニットを具えることを特徴とする請求項５に記載のトランスポンダ。
8. リード／ライト装置との通信のためにISO15693またはISO14443に準拠して設計されることを特徴とする請求項１に記載のトランスポンダ。
9. アンテナを具えているトランスポンダの動作方法であって、
   アンテナ電圧を、前記トランスポンダが第１の動作モードのとき第１の電圧制限値に制限するとともに、前記トランスポンダが第２の動作モードのとき第２の電圧制限値に制限するステップを具え、
   前記第１の動作モードは前記トランスポンダがデータを受信する動作モードであり、前記第２の動作モードは前記トランスポンダがデータを送信する動作モードである、
   ことを特徴とするトランスポンダの動作方法。
10. アンテナを具えているトランスポンダを動作させるプログラム要素であって、
    前記プログラム要素は、処理装置によって実行される際、アンテナ電圧を、前記トランスポンダが第１の動作モードのとき第１の電圧制限値に制限するとともに、前記トランスポンダが第２の動作モードのとき第２の電圧制限値に制限するステップを制御あるいは実行するように構成され、
    前記第１の動作モードは前記トランスポンダがデータを受信する動作モードであり、前記第２の動作モードは前記トランスポンダがデータを送信する動作モードである、
    ことを特徴とするプログラム要素。

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