JP2015089035A

JP2015089035A - 通信回路

Info

Publication number: JP2015089035A
Application number: JP2013227477A
Authority: JP
Inventors: 篤史白根; Atsushi Shirane; 慎米澤; Makoto Yonezawa; 伊藤　浩之; Hiroyuki Ito; 浩之伊藤; 昇石原; Noboru Ishihara; 益　一哉; Kazuya Eki; 一哉益
Original assignee: Semiconductor Technology Academic Research Center
Current assignee: Semiconductor Technology Academic Research Center
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-07

Abstract

【課題】より消費電力が小さい通信回路を提供することを目的とする。【解決手段】通信回路１は、アンテナを介して交流信号を受信する受信回路１０と、中間周波数信号を生成する中間周波数帯発振回路２１と、送信用のデータを示すベースバンド信号を、中間周波数帯発振回路２１が生成した中間周波数信号を使用して変調する中間周波数帯変調回路２２と、アンテナを介して受信した交流信号を搬送波信号として使用して、中間周波数帯変調回路２２が変調した信号の周波数を変換する周波数変換回路２３とを有する送信回路２０と、を有することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、通信回路に関する。

ワイヤレスセンサネットワークを構築するための種々の技術が知られている。ワイヤレスセンサネットワークでは、種々のデータを検出するセンシング機能と、検出したデータを親機に送信する無線通信機能とを有するセンサノードが散在される。

図１は、従来のセンサノードの一例の回路ブロック図である。

センサノード１００は、通信回路１０１と、受信アンテナ１０２と、送信アンテナ１０３と、信号処理回路１０４と、センサ１０５と、電池１０６とを有する。通信回路１０１は、受信回路１１０と、送信回路１２０と、周波数シンセサイザ１３０とを有する。受信回路１１０は、受信用ＢＰＦ（Band-pass filter、バンドパスフィルタ）１１１と、プリアンプ１１２と、復調器１１３と、受信用ＬＰＦ（Low-pass filter、ローパスフィルタ）１１４とを有する。受信回路１１０は、受信アンテナ１０２を介して受信した受信信号から所望の周波数帯の変調信号を取得し、取得した変調信号を増幅し、増幅した変調信号を周波数変換及び復調して、変調信号に含まれるデータを取得する。送信回路１２０は、送信用ＬＰＦ１２１と、変調器１２２と、増幅器１２３と、送信用ＢＰＦ１２４とを有する。送信回路１２０は、送信用のデータから変調信号を生成し、生成した変調信号を所望の周波数帯に周波数変換し、周波数変換した変調信号を所望の電力まで増幅して送信アンテナ１０３から送信する。周波数シンセサイザ１３０は、ＰＬＬ（phase locked loop、位相同期回路）１３１を有する。周波数シンセサイザ１３０は、受信回路１１０及び送信回路１２０でそれぞれ使用される高周波信号を精度良く生成する。

信号処理回路１０４は、受信回路１１０を介して受信した信号に対応するデータに基づいて所定の処理を実行する。信号処理回路１０４は、センサ１０５が検出した情報を送信する命令を受信したときに、センサ１０５から情報を取得し、取得した情報を送信回路１２０を介して送信する。センサ１０５は、ワイヤレスセンサネットワークで検出することが求められる情報を検出する。電池１０６は、通信回路１０１、信号処理回路１０４及びセンサ１０５に電力を供給する。

ワイヤレスセンサネットワークを形成するセンサノード１００は、小型化及び設置後の維持コストの低減化が望まれている。センサノード１００の小型化は、受信アンテナ１０２、送信アンテナ１０３及び電池１０６のサイズを小さくすることにより実現されている。受信アンテナ１０２及び送信アンテナ１０３の小型化は、通信周波数を上昇させることにより実現されている。また、センサノード１００を設置した後の維持コストの低減化は、電池１０６の寿命を長くすることにより実現されている。しかしながら、電池１０６の寿命を長くために電池１０６のサイズが大きくなるおそれがある。

電池１０６のサイズを大きくすることなく、電池１０６の寿命を長くするために、エナジーハーベスティングと称される技術を使用することが知られている。エナジーハーベスティングは、光、温度差、振動、電波など様々な形態で環境中に存在するエネルギーを電力に変換して使用する技術である。エナジーハーベスティングを利用することにより、電池１０６の長寿命化、又は電池１０６が搭載されないセンサノード１００が実現される可能性がある。しかしながら、エナジーハーベスティングを利用して供給可能な電力は大きくないため、センサノード１００の更なる省電力化が望まれている。

センサノード１００を省電力化するために、通信回路１０１を省電力化することが望まれている。受信回路１１０及び送信回路１２０は、変調方式及び出力電力等を最適化することで消費電力を数十マイクロワットのオーダまで低減することが可能である。しかしながら、周波数シンセサイザ１３０は、高周波で動作する素子を多く含むため、数ミリワットのオーダより消費電力を低減することは容易ではない。例えば、非特許文献１に示される周波数シンセサイザの消費電力は４．５ｍＷ程度である。

「A 0.5-V 1.9-GHz Low-Power Phase-Locked Loop in 0.18-jtm CMOS」, Hsieh-Hung Hsieh, Chung-Ting Lu and Liang-Hung Lu, 200 Symposiu,mJ on VLS Circuits Digest of Tehncal Paper

そこで、本発明は、センサノード１００等の情報検出装置を省電力化するために、より消費電力が小さい通信回路を提供することを目的とする。

本発明に係る通信装置は、アンテナを介して交流信号を受信する受信回路と、中間周波数信号を生成する中間周波数帯発振回路と、送信用のデータを示すベースバンド信号を、中間周波数帯発振回路が生成した中間周波数信号を使用して変調する中間周波数帯変調回路と、アンテナを介して交流信号を搬送波信号として使用して、中間周波数帯変調回路が変調した信号の周波数を変換する周波数変換回路とを有する送信回路と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る通信装置は、アンテナを介して受信した交流信号を直流信号に変換する交流直流変換回路と、交流直流変換回路が変換した直流信号から得られる電荷を蓄電する蓄電素子と、蓄電素子が蓄電した電荷を放電する安定化電源回路と、蓄電素子の電圧が基準電圧よりも高いか否かを判定する充電電圧検出回路と、受信回路が交流電圧を受信し続けているか否かを判定する交流信号検出回路と、を有する電源管理回路を更に有し、充電電圧検出回路が蓄電素子の電圧が基準電圧よりも高いと判定し、且つ交流信号検出回路が、受信回路が交流電圧を受信し続けていないと判定したときに、安定化電源回路は、蓄電素子に蓄電された電荷の放電を開始することが好ましい。

また、本発明に係る通信装置では、交流直流変換回路は、ゲート及びドレインが接続された第１トランジスタと、第１トランジスタのソースにゲート及びドレインが接続された第２トランジスタと、一端が第１トランジスタのソース及び第２トランジスタのゲート及びドレインに接続され且つ他端からアンテナを介して交流信号を受信する第１キャパシタと、一端が第２トランジスタのソースに接続され且つ他端が接地された第２キャパシタとを有する複数のチャージポンプを有し、第１トランジスタ及び第２トランジスタのバックゲートは、充電中により高い電圧が印加される他のチャージポンプの第２トランジスタのソース及びゲート又はドレインに接続されていることが好ましい。

また、本発明に係る通信装置では、安定化電源回路は、ソースが蓄電素子に接続された電源供給トランジスタと、ゲート及びドレインが蓄電素子に接続された第１トランジスタと、第１トランジスタのソースにゲート及びドレインが接続された第２トランジスタと、一端が第１トランジスタのソース及び第２トランジスタのゲート及びドレインに接続され且つ他端からアンテナを介して交流信号を受信する第１キャパシタと、一端が第２トランジスタのソースに接続され且つ他端が接地された第２キャパシタとを有する漏れ電流抑制チャージポンプと、漏れ電流抑制チャージポンプの第２トランジスタのソースと、電源供給トランジスタのゲートとの間の接続をオンオフする漏れ電流抑制スイッチと、を有し、漏れ電流抑制スイッチは、蓄電素子が充電中はオンし、蓄電素子が放電中はオフすることが好ましい。

また、本発明に係る通信装置では、交流信号検出回路は、ゲート及びドレインが接続された第１トランジスタと、第１トランジスタのソースにゲート及びドレインが接続された第２トランジスタと、一端が第１トランジスタのソース及び第２トランジスタのゲート及びドレインに接続され且つ他端からアンテナを介して交流信号を受信する第１キャパシタと、一端が第２トランジスタのソースに接続され且つ他端が接地された第２キャパシタとを有する交流信号検出チャージポンプと、交流信号検出チャージポンプの第２キャパシタの電圧がしきい値電圧より大きいか否かを判定するコンパレータと、充電電圧検出回路が蓄電素子の電圧が基準電圧よりも高いと判定したときにオンして、第２キャパシタに蓄電された電荷を放電する経路を形成する交流信号検出電荷放電スイッチと、を有することが好ましい。

本発明に係る通信装置の送信回路は、アンテナを介して受信した交流信号を搬送波信号として使用して、中間周波数帯変調回路２２が変調した信号の周波数を変換する周波数変換回路を有するので、消費電力をより小さくすることが可能になった。

従来のセンサ装置の一例の回路ブロック図である。本発明に係る通信回路の回路ブロック図である。（ａ）は送信回路の部分内部回路ブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示す送信回路の出力信号の一例を示す図ある。電源管理回路の部分内部回路ブロック図である。充電電圧検出回路の内部回路ブロック図である。（ａ）は交流信号検出回路の内部回路ブロック図であり、（ｂ）は（ａ）に示す交流信号検出回路の内部ノードのタイミングチャートを示す図である。電源管理回路の出力電圧と、内部ノードの電圧との関係を示す図である。交流信号検出回路がある場合と交流信号検出回路がない場合とにおける蓄電素子の放電開始タイミングの相違点を説明する図である。本発明に係る通信システムの回路ブロック図である。通信システムのタイミングチャートの一例を示す図である。

以下図面を参照して、本発明に係る通信回路について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。

図２は、本発明に係る通信回路の回路ブロック図である。

通信回路１は、受信アンテナ１０２から受信信号を受信する受信回路１０と、送信アンテナ１０３から送信信号を送信する送信回路２０と、電源管理回路３０とを有する。電源管理回路３０は、受信回路１０、送信回路２０、並びに不図示の信号処理回路及びセンサの電源を供給する。

受信回路１０は、包絡線検波回路１１と、比較回路１２と、送信指示回路１３と、バッファ回路１４とを有する。包絡線検波回路１１は、受信アンテナ１０２を介して受信した受信信号の包絡線を検波して、受信信号を復調する。比較回路１２は、包絡線検波回路１１が復調した受信信号の信号レベルを判定してデジタル化する。送信指示回路１３は、比較回路１２がデジタル化した受信信号に基づいて、受信信号が送信可能化信号を含むか否かを判定する。送信指示回路１３は、受信信号が送信可能化信号を含むと判定したとき、不図示の信号処理回路に送信処理を開始させるために、送信指示信号を送信する。バッファ回路１４は、比較回路１２がデジタル化した受信信号を不図示の信号処理回路に送信する。

送信回路２０は、中間周波数帯発振回路２１と、中間周波数帯変調回路２２と、周波数変換回路２３と、電力増幅回路２４とを有する。中間周波数帯発振回路２１は、水晶発振子等の発振素子を有し、送信指示回路１３から送信指示信号を受信すると、所定の周波数を有する中間周波数信号を生成し、中間周波数帯変調回路２２に出力する。一例では、中間周波数信号の周波数は、１００ＭＨｚである。

図３（ａ）は送信回路２０の部分内部回路ブロック図であり、図３（ｂ）は送信回路２０の出力信号の一例を示す図である。

中間周波数帯変調回路２２は、第１スイッチ２２１と、第２スイッチ２２２と、第３スイッチ２２３と、第４スイッチ２２４とを有する。中間周波数帯変調回路２２は、中間周波数帯発振回路２１が生成した中間周波数信号に基づいて第１スイッチ２２１、第２スイッチ２２２、第３スイッチ２２３及び第４スイッチ２２４を切り換えて信号処理回路から出力されるベースバンド信号を変調する。中間周波数帯変調回路２２は、変調したベースバンド信号を周波数変換回路２３に変調信号として出力する。

周波数変換回路２３は、電源電圧に接続されたインダクタ２３１と、インダクタ２３１に並列接続されたキャパシタ２３２と、第１トランジスタ２３３と、第２トランジスタ２３４と、第３トランジスタ２３５とを有する。第１トランジスタ２３３、第２トランジスタ２３４及び第３トランジスタ２３５はそれぞれ、ｎＭＯＳトランジスタである。第１トランジスタ２３３は、ゲートが受信アンテナ１０２に接続され、ソースが第２トランジスタ２３４及び第３トランジスタ２３５のドレインに接続され、ドレインがインダクタ２３１及びキャパシタ２３２の一端に接続される。第２トランジスタ２３４は、ゲートが第１スイッチ２２１及び第２スイッチ２２２に接続され、ソースが接地され、ドレインが第１トランジスタ２３３のソースに接続される。第３トランジスタ２３５は、ゲートが第３スイッチ２２３及び第４スイッチ２２４に接続され、ソースが接地され、ドレインが第１トランジスタ２３３のソースに接続される。周波数変換回路２３は、第１トランジスタ２３３のゲートに入力される搬送波信号によって、第２トランジスタ２３４及び第３トランジスタ２３５のゲートに入力される変調信号の周波数を変換する。周波数変換回路２３は、周波数を変換した変調信号を電力増幅回路２４に出力する。一例では、第１トランジスタ２３３のゲートに入力される搬送波信号の周波数は５．８ＧＨｚである。

電力増幅回路２４は、第１トランジスタ２４１と、第２トランジスタ２４２と、第１抵抗２４３と、第２抵抗２４４と、第１キャパシタ２４５と、第２キャパシタ２４６と、第３キャパシタ２４７と、第４キャパシタ２４８とを有する。第１トランジスタ２４１はｐＭＯＳトランジスタであり、第２トランジスタ２４２はｎＭＯＳトランジスタである。第１トランジスタ２４１及び第２トランジスタ２４２は、反転増幅素子として機能して、電力増幅回路２４で周波数が変換された変調信号を反転増幅して送信アンテナ１０３に出力する。

図３（ｂ）は、中間周波数帯変調回路２２が変調した変調信号の周波数が１００ＭＨｚであり且つ搬送波信号の周波数は５．８ＧＨｚである場合の出力信号の一例である。送信回路２０は、受信アンテナ１０２を介して受信した交流信号を搬送波信号として使用して、変調されたベースバンド信号の周波数を変換した送信信号を送信する。

電源管理回路３０は、交流直流変換回路３１と、蓄電素子３２と、安定化電源回路３３と、充電電圧検出回路３４と、交流信号検出回路３５と、受信回路動作指示回路３６とを有する。

図４は、電源管理回路３０の部分内部回路ブロック図である。図４において、符号Ｓ１〜Ｓ１０はノード名を示し、同一のノード名が付されている部分は電気的に接続されている。図４において「ＶｄｄｏｆＰＭＵ」で示される配線は、蓄電素子３２の電圧が印加される配線であり、安定化電源回路３３に出力されると共に電源管理回路３０の電源電圧として使用される。また、「ＶｄｄｏｆＲＸ＆ＴＸ」で示される配線は、安定化電源回路３３から受信回路１０及び送信回路２０等に出力される電圧が印加される配線である。

交流直流変換回路３１は、接地トランジスタ３１１０と、接地トランジスタ３１１０に直列接続された第１トランジスタ３１１１〜第７トランジスタ３１１７と、第１キャパシタ３１２１〜第７キャパシタ３１２７とを有する。蓄電素子３２は、蓄電キャパシタ３２０を有する。安定化電源回路３３は、第８トランジスタ３３０と、第９トランジスタ３２１と、第８キャパシタ３３２と、第９キャパシタ３３３と、漏れ電流制御第１スイッチ３３４と、漏れ電流制御第２スイッチ３３５と、電源供給トランジスタ３３６とを有する。安定化電源回路３３は、オペアンプ３３７と、第１抵抗３３８と、第２抵抗３３９とを更に有する。

接地トランジスタ３１１０及び第１トランジスタ３１１１〜第７トランジスタ３１１７はそれぞれ、ｎＭＯＳトランジスタであり、ゲートとドレインとを接続することによりダイオード接続されている。接地トランジスタ３１１０は、ゲート及びドレインが接地され、ソースが第１トランジスタ３１１１のゲート及びドレイン、並びに第１キャパシタ３１２１の一端に接続される。第１トランジスタ３１１１は、ゲート及びドレインが接地トランジスタ３１１０のソースに接続され、ソースが第２トランジスタ３１１２のゲート及びドレイン、並びに第２キャパシタ３１２２の一端に接続される。第２トランジスタ３１１２は、ゲート及びドレインが第１トランジスタ３１１１のソースに接続され、ソースが第３トランジスタ３１１３のゲート及びドレイン、並びに第３キャパシタ３１２３の一端に接続される。第３トランジスタ３１１３は、ゲート及びドレインが第２トランジスタ３１１２のソースに接続され、ソースが第４トランジスタ３１１４のゲート及びドレイン、並びに第４キャパシタ３１２４の一端に接続される。第４トランジスタ３１１４は、ゲート及びドレインが第３トランジスタ３１１３のソースに接続され、ソースが第５トランジスタ３１１５のゲート及びドレイン、並びに第５キャパシタ３１２５の一端に接続される。第５トランジスタ３１１５は、ゲート及びドレインが第４トランジスタ３１１４のソースに接続され、ソースが第６トランジスタ３１１６のゲート及びドレイン、並びに第６キャパシタ３１２６の一端に接続される。第６トランジスタ３１１６は、ゲート及びドレインが第５トランジスタ３１１５のソースに接続され、ソースが第７トランジスタ３１１７のゲート及びドレイン、並びに第７キャパシタ３１２７の一端に接続される。第７トランジスタ３１１７は、ゲート及びドレインが第６トランジスタ３１１６のソースに接続され、ソースが蓄電キャパシタ３２０の一端並びに第８トランジスタ３３０のゲート及びドレイン接続される。

接地トランジスタ３１１０のバックゲートは第３トランジスタ３１１３のソースに接続され、第１トランジスタ３１１１のバックゲートは第４トランジスタ３１１４のソースに接続される。第２トランジスタ３１１２のバックゲートは第５トランジスタ３１１５のソースに接続され、第３トランジスタ３１１３のバックゲートは第６トランジスタ３１１６のソースに接続される。第４トランジスタ３１１４のバックゲートは第７トランジスタ３１１７のソースに接続され、第５トランジスタ３１１５のバックゲートは第８トランジスタ３３０のソースに接続される。第６トランジスタ３１１６のバックゲートは第９トランジスタ３３１のソースに接続され、第７トランジスタ３１１７のバックゲートは第６トランジスタ３１１６のソースに接続される。接地トランジスタ３１１０及び第１トランジスタ３１１１〜第７トランジスタ３１１７はそれぞれ、バックゲートが他のトランジスタのゲート及びドレイン又はソースに接続されてバイアスされることによりしきい値電電圧を低くしている。より具体的には、接地トランジスタ３１１０及び第１トランジスタ３１１１〜第７トランジスタ３１１７のバックゲートは、電圧印加時にゲート、ソース及びドレインにより高い電圧が印加されるトランジスタに接続される。

第１キャパシタ３１２１は、一端が接地トランジスタ３１１０のソース並びに第１トランジスタ３１１１のゲート及びドレインに接続され、他端が受信アンテナ１０２に接続される。第２キャパシタ３１２２は、一端が第１トランジスタ３１１１のソース並びに第２トランジスタ３１１２のゲート及びドレインに接続され、他端が接地される。第３キャパシタ３１２３は、一端が第２トランジスタ３１１２のソース並びに第３トランジスタ３１１３のゲート及びドレインに接続され、他端が受信アンテナ１０２に接続される。第４キャパシタ３１２４は、一端が第３トランジスタ３１１３のソース並びに第４トランジスタ３１１４のゲート及びドレインに接続され、他端が接地される。第５キャパシタ３１２５は、一端が第４トランジスタ３１１４のソース並びに第５トランジスタ３１１５のゲート及びドレインに接続され、他端が受信アンテナ１０２に接続される。第６キャパシタ３１２６は、一端が第５トランジスタ３１１５のソース並びに第６トランジスタ３１１６のゲート及びドレインに接続され、他端が接地される。第７キャパシタ３１２７は、一端が第６トランジスタ３１１６のソース並びに第７トランジスタ３１１７のゲート及びドレインに接続され、他端が受信アンテナ１０２に接続される。

第１トランジスタ３１１１、第２トランジスタ３１１２、第１キャパシタ３１２１及び第２キャパシタ３１２２は、第１チャージポンプ３１１を形成する。第３トランジスタ３１１３、第４トランジスタ３１１４、第３キャパシタ３１２３及び第４キャパシタ３１２４は、第２チャージポンプ３１２を形成する。第５トランジスタ３１１５、第６トランジスタ３１１６、第５キャパシタ３１２５及び第６キャパシタ３１２６は、第３チャージポンプ３１３を形成する。

第１チャージポンプ３１１は、交流信号ＩＮ＿ＲＦが印加されることによって第１キャパシタ３１２１に充放電される電荷を第２キャパシタ３１２２に充放電する。また、第１チャージポンプ３１１は、第２キャパシタ３１２２に充放電される電荷を第３キャパシタ３１２３に充放電する。すなわち、第１キャパシタ３１２１に充電された電荷は交流信号ＩＮ＿ＲＦが上限値のときに第２キャパシタ３１２２に送出される。そして、第２キャパシタ３１２２に充電された電荷は交流信号ＩＮ＿ＲＦが下限値のときに第３キャパシタ３１２３に送出される。第２キャパシタ３１２２に充電された電荷が第３キャパシタ３１２３に送出されると、第３キャパシタ３１２３は、交流信号ＩＮ＿ＲＦから直接供給された電荷と第２キャパシタ３１２２から送出された電荷を充電する。交流直流変換回路３１では、第１チャージポンプ３１１〜第３チャージポンプ３１３を直列に接続することにより、交流信号ＩＮ＿ＲＦの振幅よりも大きい電圧値を有する直流電圧が生成される。交流直流変換回路３１が生成した直流電圧は、蓄電キャパシタに充電される。第２チャージポンプ３１２及び第３チャージポンプ３１３は、第１チャージポンプ３１１と同様な動作をする。

安定化電源回路３３の電源供給トランジスタ３３６、オペアンプ３３７、第１抵抗３３８及び第２抵抗３３９は、安定化電源部３３００を形成する。安定化電源部３３００は、オペアンプ３３７に供給された基準電圧ＲＥＦに応じた定電圧を電源供給トランジスタ３３６のドレインから出力するように動作する。

第８トランジスタ３３０及び第９トランジスタ３３１はそれぞれ、ｎＭＯＳトランジスタであり、ゲートとドレインとを接続することによりダイオード接続されている。第８トランジスタ３３０は、ゲート、ドレイン及びバックゲートが蓄電キャパシタ３２０に一端に接続され、ソースが第９トランジスタ３３１のゲート及びドレイン、並びに第８キャパシタ３３２の一端に接続される。第９トランジスタ３３１は、ゲート、ドレイン及びバックゲートが第８トランジスタ３３０のソースに接続される。第９トランジスタ３３１は、ソースが第９キャパシタ３３３の一端、漏れ電流制御第１スイッチ３３４のソース及び漏れ電流制御第２スイッチ３３５のソースに接続される。第８トランジスタ３３０、第９トランジスタ３３１、第８キャパシタ３３２及び第９キャパシタ３３３は、第４チャージポンプ３３０１を形成する。

漏れ電流制御第１スイッチ３３４及び漏れ電流制御第２スイッチ３３５はそれぞれ、ｐＭＯＳトランジスタである。漏れ電流制御第１スイッチ３３４は、ゲートが受信回路動作指示回路３６の出力に接続され、ソースが第９トランジスタ３３１のソースに接続され、ソースが電源供給トランジスタ３３６のゲートに接続される。漏れ電流制御第２スイッチ３３５は、ゲートが受信回路動作指示回路３６の出力に接続され、ソースが蓄電キャパシタ３２０の一端に接続され、ソースが第９トランジスタ３３１のソースに接続される。

漏れ電流制御第１スイッチ３３４のゲートには、受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯが受信回路動作指示回路３６から入力される。一方、漏れ電流制御第２スイッチ３３５のゲートには、受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯの反転信号である受信回路動作指示反転信号ＥＮ＿ＬＤＯＢが受信回路動作指示回路３６から入力される。漏れ電流制御第１スイッチ３３４のゲートに入力される受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯがＬレベルであり、漏れ電流制御第１スイッチ３３４がオンしているとき、漏れ電流制御第２スイッチ３３５はオフする。また、漏れ電流制御第１スイッチ３３４のゲートに入力される受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯがＨレベルであり、漏れ電流制御第１スイッチ３３４がオフしているとき、漏れ電流制御第２スイッチ３３５はオンする。

蓄電素子３２が充電中の間、受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯはＬレベルであり、漏れ電流制御第１スイッチ３３４はオンし、漏れ電流制御第２スイッチ３３５はオフする。蓄電素子３２が充電中の間、漏れ電流制御第１スイッチ３３４がオンしているので、第９トランジスタのソースの電圧が電源供給トランジスタ３３６のゲートに印加される。第９トランジスタのソースの電圧は、蓄電キャパシタ３２０の端子電圧から昇圧された電圧であるので、第９トランジスタのソースの電圧が電源供給トランジスタ３３６のゲートに印加されると電源供給トランジスタ３３６はオフする。蓄電素子３２が充電中の間、電源供給トランジスタ３３６がオフするので、蓄電素子３２に蓄電された電荷が電源供給トランジスタ３３６を介して放電されることによるリーク電流が生じるおそれはない。

蓄電素子３２の充電が終了すると、受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯはＨレベルとなり、受信回路動作指示反転信号ＥＮ＿ＬＤＯＢはＬレベルとなる。受信回路動作指示反転信号ＥＮ＿ＬＤＯＢがＬレベルになるので、漏れ電流制御第２スイッチ３３５がオンして、漏れ電流制御第１スイッチ３３４のゲート−ソース間電圧はゼロになり、漏れ電流制御第１スイッチ３３４はオフする。

図５は充電電圧検出回路３４の内部回路ブロック図である。

充電電圧検出回路３４は、分圧部３４１と、起動部３４２と、基準電圧生成部３４３と、比較部３４４と、入力部３４５と、出力部３４６とを有する。

分圧部３４１は、それぞれがｎＭＯＳトランジスタである第１分圧トランジスタ３４１１〜第７分圧トランジスタ３４１７を有する。直列接続される第１分圧トランジスタ３４１１〜第６分圧トランジスタ３４１６は、ゲートとドレインが接続される。第１分圧トランジスタ３４１１のゲート及びドレインは入力部３４５に接続され、第６分圧トランジスタ３４１６のソースは接地される。第７分圧トランジスタ３４１７は、ゲートが出力部３４６に接続され、ソースが接地され、ドレインが第４分圧トランジスタ３４１４のソース並びに第５分圧トランジスタ３４１５のゲート及びドレインに接続される。第３分圧トランジスタ３４１３のソース並びに第４分圧トランジスタ３４１４のゲート及びドレインから分圧信号ＯＵＴ＿ＶＤＩＶが出力される。

起動部３４２は、第１起動トランジスタ３４２１〜第５起動トランジスタ３４２５を有する。第１起動トランジスタ３４２１〜第３起動トランジスタ３４２３はｐＭＯＳトランジスタであり、第４起動トランジスタ３４２４及び第５起動トランジスタ３４２５はｎＭＯＳトランジスタである。直列接続される第１起動トランジスタ３４２１及び第２起動トランジスタ３４２２はそれぞれ、ゲートとドレインとが接続される。第１起動トランジスタ３４２１のソースは入力部３４５に接続され、第２起動トランジスタ３４２２のゲート及びドレインは第３起動トランジスタ３４２３のソースに接続される。第３起動トランジスタ３４２３は、ゲートが基準電圧生成部３４３の出力端子に接続され、ソースが第２起動トランジスタ３４２２のゲート及びドレインに接続される。また、第３起動トランジスタ３４２３は、ドレインが第４起動トランジスタ３４２４のドレイン及び第５起動トランジスタ３４２５のゲートに接続される。第４起動トランジスタ３４２４は、ゲートが基準電圧生成部３４３の出力端子に接続され、ソースが接地され、ドレインが第３起動トランジスタ３４２３のドレイン及び第５起動トランジスタ３４２５のゲートに接続される。第５起動トランジスタ３４２５は、ゲートが第３起動トランジスタ３４２３及び第４起動トランジスタ３４２４のドレインに接続され、ソースが接地され、ドレインが基準電圧生成部３４３の入力端子に接続される。

基準電圧生成部３４３は、第１基準トランジスタ３４３１と、第２基準トランジスタ３４３２と、第３基準トランジスタ３４３３と、第４基準トランジスタ３４３４と、基準部抵抗３４３５とを有する。第１基準トランジスタ３４３１及び第２基準トランジスタ３４３２はｐＭＯＳトランジスタであり、第３基準トランジスタ３４３３及び第４基準トランジスタ３４３４はｎＭＯＳトランジスタである。第１基準トランジスタ３４３１は、ゲートが第５起動トランジスタ３４２５のドレインに接続され、ソースが入力部３４５に接続され、ドレインが第２基準トランジスタ３４３２のゲート、基準部抵抗３４３５の一端及び比較部３４４の入力端子に接続される。第２基準トランジスタ３４３２は、ゲートが第１基準トランジスタ３４３１のドレイン及び基準部抵抗３４３５の一端に接続され、ソースが入力部３４５に接続される。第２基準トランジスタ３４３２は、ドレインが第３基準トランジスタ３４３３及び第４基準トランジスタ３４３４のゲート、第４基準トランジスタ３４３４のドレイン、並びに起動部３４２及び比較部３４４の入力端子に接続される。第３基準トランジスタ３４３３は、ゲートが第２基準トランジスタ３４３２のドレインに接続され、ソースが接地され、ドレインが第５起動トランジスタ３４２５のドレイン、第１基準トランジスタのゲート及び基準部抵抗３４３５の他端に接続される。第４基準トランジスタ３４３４は、ゲート及びそれ院が第２基準トランジスタ３４３２のドレインに接続され、ソースが接地される。

比較部３４４は、第１比較トランジスタ３４４１〜第７比較トランジスタ３４４７を有する。第１比較トランジスタ３４４１〜第４比較トランジスタ３４４４はｐＭＯＳトランジスタであり、第５比較トランジスタ３４４５〜第７比較トランジスタ３４４７はｎＭＯＳトランジスタである。第１比較トランジスタ３４４１は、ゲートが第１基準トランジスタ３４３１のドレインに接続され、ソースが入力部３４５に接続され、ドレインが第３比較トランジスタ３４４３及び第４比較トランジスタ３４４４のソースに接続される。第２比較トランジスタ３４４２は、ゲートが第１基準トランジスタ３４３１のドレインに接続され、ソースが入力部３４５に接続され、ドレインが第７比較トランジスタ３４３７のドレイン及び出力部３４６に接続される。第３比較トランジスタ３４４３は、ゲートが第３分圧トランジスタ３４１３のソース並びに第４分圧トランジスタ３４１４のゲート及びドレインに接続される。第３比較トランジスタ３４４３は、ソースが第１比較トランジスタ３４４１のドレイン及び第４比較トランジスタ３４４４のソースに接続される。第３比較トランジスタ３４４３は、ドレインが第５比較トランジスタ３４４５のゲート及びドレイン並びに第６比較トランジスタ３４４６のゲートに接続される。第４比較トランジスタ３４４４は、ゲートが第２基準トランジスタ３４３２及び第４基準トランジスタ３４３４のドレインに接続され、ソースが第１比較トランジスタ３４４１のドレイン及び第３比較トランジスタ３４４３のソースに接続される。第４比較トランジスタ３４４４は、ドレインが第６比較トランジスタ３４４６のドレイン及び第７比較トランジスタ３４４７のゲートに接続される。第５比較トランジスタ３４４５は、ゲート及びドレインが第３比較トランジスタ３４４３のドレイン及び第６比較トランジスタ３４４６のゲートに接続され、ソースが接地される。第６比較トランジスタ３４４６は、ゲートが第３比較トランジスタ３４４３のドレイン及び第５比較トランジスタ３４４５のゲート及びドレインに接続され、ソースが接地される。第６比較トランジスタ３４４６は、ドレインが第４比較トランジスタ３４４４のドレイン及び第７比較トランジスタ３４４７のゲートに接続される。第７比較トランジスタ３４４７は、ゲートが第４比較トランジスタ３４４４及び第６比較トランジスタ３４４６のドレインに接続され、ソースが接地され、ドレインが第２比較トランジスタ３４４２のドレイン及び出力部３４６に接続される。

充電電圧検出回路３４は、入力部３４５に印加される電圧が充電完了電圧まで上昇すると、出力部３４６から出力される信号が反転して入力部に印加される電圧が充電完了電圧に達したことを示す充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳとして出力する。また、充電電圧検出回路３４は、入力部３４５に印加される電圧が充電要求電圧まで下降すると、出力部３４６から出力される信号が再度反転して入力部に印加される電圧が充電が必要な充電要求電圧まで低下したことを示す充電要求信号として出力する。一例では、充電完了電圧は１．２Ｖであり、充電要求電圧は０．５５Ｖである。

図６（ａ）は、交流信号検出回路３５の内部回路ブロック図であり、図６（ｂ）は交流信号検出回路３５の内部ノードのタイミングチャートを示す図である。図６（ａ）において、「ＶｄｄｏｆＰＭＵ」で示される配線は、蓄電素子３２の電圧が印加される配線である。また、符号ＳＤ１〜ＳＤ４はノード名を示し、同一のノード名が付されている部分は電気的に接続されている。図６（ｂ）において、横軸は経過時間を示し、縦軸はノードＳＤ４の電圧を示す。

交流信号検出回路３５は、チャージポンプ部３５１と、スイッチ部３５２と、比較部３５３と、ラッチ部３５４とを有する。

チャージポンプ部３５１は、直列接続される第１昇圧トランジスタ３５１１〜第４昇圧トランジスタ３５１４と、第１昇圧キャパシタ３５１５〜第４昇圧キャパシタ３５１８とを有する。スイッチ部３５２は、第１スイッチトランジスタ３５２１と第２スイッチトランジスタ３５２２とを有する。比較部３５３は、第１比較トランジスタ３５３１〜第４比較トランジスタ３５３４を有する。ラッチ部３５４は、反転素子３５４０と、第１ＮＡＮＤ素子３５４１と、第２ＮＡＮＤ素子３５４２とを有する。

第１昇圧トランジスタ３５１１〜第４昇圧トランジスタ３５１４は、ｎＭＯＳトランジスタであり、ゲートとドレインとを接続することによりダイオード接続されている。第１昇圧トランジスタ３５１１は、ゲート及びドレインが接地され、ソースが第２昇圧トランジスタ３５１２のゲート及びドレイン、並びに第１昇圧キャパシタ３５１５の一端に接続される。第２昇圧トランジスタ３５１２は、ゲート及びドレインが第１昇圧トランジスタ３５１１のソースに接続され、ソースが第３昇圧トランジスタ３５１３のゲート及びドレイン、並びに第２昇圧キャパシタ３５１６の一端に接続される。第３昇圧トランジスタ３５１３は、ゲート及びドレインが第２昇圧トランジスタ３５１２のソースに接続され、ソースが第３昇圧トランジスタ３５１３のゲート及びドレイン、並びに第３昇圧キャパシタ３５１７の一端に接続される。第４昇圧トランジスタ３５１４は、ゲート及びドレインが第３昇圧トランジスタ３５１３のソースに接続される。第４昇圧トランジスタ３５１４は、ソースが第４キャパシタ３１２４の一端、第１スイッチトランジスタ３５２１のソース並びに第２比較トランジスタ３５３２及び第３比較トランジスタ３５３３のゲートに接続される。第１昇圧トランジスタ３５１１のバックゲートは第２昇圧トランジスタ３５１２のソースに接続され、第２昇圧トランジスタ３５１２のバックゲートは第３昇圧トランジスタ３５１３のソースに接続される。第３昇圧トランジスタ３５１３のバックゲートは第４昇圧トランジスタ３５１４のソースに接続され、第４昇圧トランジスタ３５１４のバックゲートは第３昇圧トランジスタ３５１３のソースに接続される。

第１昇圧キャパシタ３５１５は、一端が第１昇圧トランジスタ３５１１のソース並びに第２昇圧トランジスタ３５１２のゲート及びドレインに接続され、他端が受信アンテナ１０２に接続される。第２昇圧キャパシタ３５１６は、一端が第２昇圧トランジスタ３５１２のソース並びに第３昇圧トランジスタ３５１３のゲート及びドレインに接続され、他端が接地される。第３昇圧キャパシタ３５１７は、一端が第３昇圧トランジスタ３５１３のソース並びに第４昇圧トランジスタ３５１４のゲート及びドレインに接続され、他端が受信アンテナ１０２に接続される。第４昇圧キャパシタ３５１８は、一端が第４昇圧トランジスタ３５１４のソース、第１スイッチトランジスタ３５２１のソース、並びに第２比較トランジスタ３５３２及び第３比較トランジスタ３５３３のゲートに接続され、他端が接地される。

第１スイッチトランジスタ３５２１及び第２スイッチトランジスタ３５２２は、ｎＭＯＳトランジスタである。第１スイッチトランジスタ３５２１は、ゲートが電源電圧に接続され、ソースが第２スイッチトランジスタ３５２２のドレインに接続される。第１スイッチトランジスタ３５２１は、ドレインが第４昇圧トランジスタ３５１４のソース、第４昇圧キャパシタ３５１８の一端、並びに第２比較トランジスタ３５３２及び第３比較トランジスタ３５３３のゲートに接続される。第２スイッチトランジスタ３５２２は、ゲートが充電電圧検出回路３４の出力端子に接続され、ソースが接地され、ドレインが第１スイッチトランジスタ３５２１のソースに接続される。

第１比較トランジスタ３５３１及び第２比較トランジスタ３５３２はｐＭＯＳトランジスタであり、第３比較トランジスタ３５３３及び第４比較トランジスタ３５３４はｎＭＯＳトランジスタである。第１比較トランジスタ３５３１は、ゲート及びドレインが第２比較トランジスタ３５３２のソースに接続され、ソースが電源電圧に接続される。第２比較トランジスタ３５３２は、ゲートが第４昇圧トランジスタ３５１４のソース、第４昇圧キャパシタ３５１８の一端、第１スイッチトランジスタ３５２１のドレイン、及び第３比較トランジスタ３５３３のゲートに接続される。第２比較トランジスタ３５３２は、ソースが第１比較トランジスタ３５３１のゲート及びドレインに接続され、ドレインが第３比較トランジスタ３５３３のドレイン及び反転素子３５４０の入力端子に接続される。第３比較トランジスタ３５３３は、ゲートが第４昇圧トランジスタ３５１４のソース、第４昇圧キャパシタ３５１８の一端、第１スイッチトランジスタ３５２１のドレイン、及び第２比較トランジスタ３５３２のゲートに接続される。第３比較トランジスタ３５３３は、ソースが第４比較トランジスタ３５３４のドレインに接続され、ドレインが第２比較トランジスタ３５３２のドレイン及び反転素子３５４０の入力端子に接続される。第４比較トランジスタ３５３４は、ゲートが電源電圧に接続され、ソースが接地され、ドレインが第３比較トランジスタ３５３３のソースに接続される。

反転素子３５４０の入力端子は第２比較トランジスタ３５３２及び第３比較トランジスタ３５３３のドレインに接続され、反転素子３５４０の出力端子は第１ＮＡＮＤ素子３５４１の第１入力端子に接続される。第１ＮＡＮＤ素子３５４１は、第１入力端子が反転素子３５４０の出力端子に接続され、第２入力端子が第２ＮＡＮＤ素子３５４２の出力端子に接続され、出力端子が第２ＮＡＮＤ素子３５４２の第１入力端子に接続される。第２ＮＡＮＤ素子３５４２は、第１入力端子が第１ＮＡＮＤ素子３５４１の出力端子に接続され、第２入力端子が充電電圧検出回路３４の出力端子に接続され、出力端子が第１ＮＡＮＤ素子３５４１の第１入力端子に接続される。

第１ＮＡＮＤ素子３５４１と第２ＮＡＮＤ素子３５４２とはセットリセットフリップフロップを形成する。表１に第１ＮＡＮＤ素子３５４１と第２ＮＡＮＤ素子３５４２とにより形成されるセットリセットフリップフロップの真理値表を示す。

表１において、セット入力信号（／Ｓ）は第１ＮＡＮＤ素子３５４１の第１入力端子への入力信号を示し、リセット入力信号（／Ｒ）は第２ＮＡＮＤ素子３５４１の第２入力端子への入力信号を示す。交流検出信号ＥＮ＿ＳＤは、第１ＮＡＮＤ素子３５４１の出力端子からの出力信号を示す。

受信回路１０が交流信号ＩＮ＿ＲＦの受信を開始すると、チャージポンプ部３５１の端部である第４昇圧キャパシタ３５１８のノードＳＤ４の電圧は、交流信号ＩＮ＿ＲＦを受信する時間に応じて上昇する。充電電圧検出回路３４が蓄電素子３２の電圧が充電完了電圧に達したと判定するまで第２スイッチトランジスタ３５２２はオフされているので、第２スイッチトランジスタ３５２２を介して流れるリーク電流が抑制される。充電電圧検出回路３４が蓄電素子３２の電圧が充電完了電圧に達したと判定して充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳを出力したときに、第２スイッチトランジスタ３５２２はオンする。第２スイッチトランジスタ３５２２がオンすると、第２スイッチトランジスタ３５２２を介してリーク電流が流れ始めるため、第４昇圧トランジスタ３５１４のソースのノードＳＤ４の電圧の上昇速度が遅くなる。受信回路１０が交流信号ＩＮ＿ＲＦを受信しなくなると、チャージポンプ部３５１に電荷が供給されなくなるため、第４昇圧キャパシタ３５１８に充電されていた電荷は全て放電されて第４昇圧キャパシタ３５１８のノードＳＤ４の電圧はゼロになる。第４昇圧キャパシタ３５１８のノードＳＤ４の電圧はゼロになると、比較部３５３及び反転素子３５４０の出力信号が反転して、交流信号検出回路３５の交流検出信号ＥＮ＿ＳＤがＨレベルになる。

表２は、交流信号ＩＮ＿ＲＦ及び充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳと、第１ＮＡＮＤ素子３５４１と第２ＮＡＮＤ素子３５４２とにより形成されるセットリセットフリップフロップの真理値表との関係を示す表である。

交流信号検出回路３５の交流検出信号ＥＮ＿ＳＤがＨレベルになり、第２スイッチトランジスタ３５２２がオンすると、第１ＮＡＮＤ素子３５４１の第１入力端子に入力されるセット入力信号（／Ｓ）はＬレベルになり、交流検出信号ＥＮ＿ＳＤはＨレベルになる。交流検出信号ＥＮ＿ＳＤがＨレベルになると、交流信号ＩＮ＿ＲＦが入力されているか否かにかかわらず充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳがＨレベルである限り、交流検出信号ＥＮ＿ＳＤはＨレベルを維持する。

受信回路動作指示回路３６は、充電電圧検出回路３４から充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳが入力され、且つ交流信号検出回路３５から交流検出信号ＥＮ＿ＳＤが入力され、受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯを安定化電源回路３３等に出力する。受信回路動作指示回路３６は、充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳ及び交流検出信号ＥＮ＿ＳＤの双方がＨレベルのとき、出力する受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯをＨレベルにする。受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯがＨレベルになると、安定化電源回路３３は、蓄電素子３２に充電された電荷の放電を開始する。また、受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯは、不図示の信号処理回路に出力される。受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯがＨレベルになると、信号処理回路は、受信回路１０を受信可能な状態にする。

図７は、蓄電キャパシタ３２０の電圧と、安定化電源回路の出力電圧と、充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳと、交流検出信号ＥＮ＿ＳＤとの関係を示す図である。図７において、充電完了電圧は１．２Ｖであり、充電要求電圧は０．５５Ｖである。

蓄電キャパシタ３２０が蓄電されて蓄電キャパシタ３２０の電圧が充電完了電圧である１．２Ｖに達すると、充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳは立ち上がる。充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳは、交流信号検出回路３５が交流信号ＩＮ＿ＲＦを受信している間は上昇し続ける。交流信号検出回路３５が交流信号ＩＮ＿ＲＦを受信しなくなると、交流検出信号ＥＮ＿ＳＤは立ち上がる。充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳ及び交流検出信号ＥＮ＿ＳＤは、蓄電キャパシタ３２０の電圧の低下に応じて下降して、蓄電キャパシタ３２０の電圧が０．５５Ｖまで下降したとき、立ち下がる。

図８は、交流信号検出回路３５がある場合と交流信号検出回路３５がない場合とにおける蓄電素子３２の放電開始タイミングの相違点を説明する図である。図８において、「ＳＤなし」は、交流信号検出回路３５及び受信回路動作指示回路３６が配置されずに充電電圧検出回路３４から出力される充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳにのみ基づいて安定化電源回路３３が放電を開始する場合を示す。また、「ＳＤあり」は、交流信号検出回路３５及び受信回路動作指示回路３６が配置されて充電完了信号ＥＮ＿ＨＹＳ及び交流検出信号ＥＮ＿ＳＤに基づいて安定化電源回路３３が放電を開始する場合を示す。また、図８において、「充電」期間は、蓄電素子３２が交流信号ＩＮ＿ＲＦを受信して充電している期間を示し、「データ送信」期間は、蓄電素子３２への充電が完了した後に、受信回路１０が指示信号などの信号を受信している期間を示す。

「ＳＤなし」では、安定化電源回路３３は、交流信号ＩＮ＿ＲＦを受信して蓄電素子３２が充電中にもかかわらず蓄電素子３２からの放電を開始している。一方、「ＳＤあり」では、安定化電源回路３３は、交流信号ＩＮ＿ＲＦを受信している間は、蓄電素子３２からの放電を開始しない。なお、交流信号ＩＮ＿ＲＦの受信が一度終了すると、受信回路動作指示回路３６が受信回路動作指示信号ＥＮ＿ＬＤＯをＨレベルに維持するので、蓄電素子３２の電圧が充電要求電圧まで低下するまで、安定化電源回路３３が放電を停止しない。

図９は、本発明に係る通信システムの回路ブロック図である。

通信システム５０は、親機５１と、複数のセンサノード５２ａ〜５２ｎとを有する。センサノード５２は、通信回路１と、信号処理回路６０と、センサ６１と、受信アンテナ１０２と、送信アンテナ１０３とを有する。

親機５１は、複数のセンサノード５２ａ〜５２ｎそれぞれに、交流信号ＩＮ＿ＲＦ及び制御信号を送信する。複数のセンサノード５２ａ〜５２ｎは、受信した交流信号ＩＮ＿ＲＦを、蓄電素子３２の充電及び送信回路２０の搬送波として使用する。親機５１が送信する制御信号は、センサノード選択情報と、センサノード指示情報とを含む。センサノード選択情報は選択するセンサノードを示すノード番号を含む情報であり、センサノード指示情報はセンサノードに対する指示に関する情報である。一例では、センサノード指示情報は、センサ６１が検出した情報を送信する指示である検出情報送信指示を含む。

信号処理回路６０は、親機から受信した制御信号に基づく処理を実行する。信号処理回路６０は、親機５１から送信される制御信号に含まれるセンサノード選択情報が含むノード番号が記憶されたノード番号と一致しているか否かを判定する。送信されたノード番号が記憶されたノード番号と一致していない場合、信号処理回路６０は、制御信号に含まれるセンサノード指示情報の内容にかかわらず待機する。送信されたノード番号が記憶されたノード番号と一致した場合、信号処理回路６０は、制御信号に含まれるセンサノード指示情報に基づく処理を実行する。例えば、センサノード指示情報に検出情報送信指示が含まれる場合、信号処理回路６０は、センサ６１が検出した検出情報を親機５１に送信する処理を実行する。

図１０は、通信システム５０のタイミングチャートの一例を示す図である。図１０において、「Ｂａｓｅ」は親機５１が送信する信号を示し、「＃００」〜「＃０２」はそれぞれ、第１のセンサノード５２ａ〜第３のセンサノード５２ｃの蓄電素子３２の電圧を示す。（Ａ）〜（Ｇ）はそれぞれ、親機５１及び第１のセンサノード５２ａ〜第３のセンサノード５２ｃのモードを示す。

まず、モード（Ａ）において、親機５１は交流信号ＣＷを送信する。第１〜第３のセンサノード５２はそれぞれ、交流信号ＣＷを受信する間、蓄電素子を充電する。次いでモード（Ｂ）において、親機５１は、制御信号ＯＯＫを送信する。モード（Ｂ）において送信される制御信号は、第１のセンサノード５２ａを選択するセンサノード選択情報と、検出情報送信指示とを含む。次いでモード（Ｃ）において、第１のセンサノード５２ａの信号処理回路６０は、センサ６１が検出した情報を取得する処理を実行する。次いでモード（Ｄ）において、親機５１は交流信号ＣＷを送信する。第１のセンサノード５２ａの信号処理回路６０は、センサ６１が検出した情報を示す検出信号を送信回路２０に出力する。送信回路２０は、信号処理回路６０から入力された検出信号と親機５１から送信された交流信号ＣＷを搬送波信号として使用して送信信号を生成して、生成した送信信号を親機５１に送信する。次いで（Ｅ）において、第１のセンサノード５２ａの充電電圧検出回路３４が第１のセンサノード５２ａの蓄電素子３２の電圧が充電要求電圧まで低下したことを検知して、蓄電素子３２の充電を開始する。次いで、（Ｆ）において、親機５１は、制御信号ＯＯＫを送信する。モード（Ｆ）において送信される制御信号は、第２のセンサノード５２ｂを選択するセンサノード選択情報と、検出情報送信指示とを含む。次いでモード（Ｇ）において、第２のセンサノード５２ｂの信号処理回路６０は、センサ６１が検出した情報を取得する処理を実行する。

通信回路１では、送信回路２０は、アンテナを介して交流信号を搬送波信号として使用して、中間周波数帯変調回路２２が変調した信号の周波数を変換する周波数変換回路を有するので、消費電流が大きい周波数シンセサイザを搭載しなくてもよい。

また、通信回路１では、充電電圧検出回路３４が蓄電素子の電圧が基準電圧よりも高いと判定し、且つ交流信号検出回路３５が、受信回路１０が交流電圧を受信し続けていないと判定したときに、安定化電源回路３３は、蓄電素子に蓄電された電荷の放電を開始する。安定化電源回路３３は、受信回路１０が交流電圧を受信し続けていて送信回路２０が送信を開始していないときは放電しないので、送信回路２０が送信を開始する前に無駄に電力を消費するおそれはない。

また、通信回路１では、交流直流変換回路３１の第１チャージポンプ３１１〜第３チャージポンプ３１３をに含まれるトランジスタはそれぞれ、バックゲートが充電中により高い電圧が印加されるノードに接続されるので、しきい値電圧を下げることができる。

また、通信回路１では、蓄電素子３２が充電されている間は、安定化電源回路３３の漏れ電流制御第１スイッチ３３４がオンしているので、電源供給トランジスタ３３６のゲートにはソースよりも高い電圧が印加されている。電源供給トランジスタ３３６のゲートにはソースよりも高い電圧が印加されているので、蓄電素子３２が充電されている間に電源供給トランジスタ３３６を介して流れるリーク電流を抑制することができる。

また、通信回路１では、交流信号検出回路３５の第２スイッチトランジスタ３５２２は、充電電圧検出回路３４が蓄電素子３２の電圧が充電完了電圧まで上昇したと判定するまでオフしている。このため、通信回路１では、交流信号検出回路３５のチャージポンプ部３５１からスイッチ部３５２を介して流れるリーク電流を抑制することができる。

１通信回路
１０受信回路
２０送信回路
３０電源管理回路
３１交流直流変換回路
３２蓄電素子
３３安定化電源回路
３４充電電圧検出回路
３５交流信号検出回路

Claims

アンテナを介して交流信号を受信する受信回路と、
中間周波数信号を生成する中間周波数帯発振回路と、送信用のデータを示すベースバンド信号を、前記中間周波数帯発振回路が生成した中間周波数信号を使用して変調する中間周波数帯変調回路と、アンテナを介して受信した交流信号を搬送波信号として使用して、前記中間周波数帯変調回路が変調した信号の周波数を変換する周波数変換回路とを有する送信回路と、
を有することを特徴とする通信回路。
アンテナを介して受信した交流信号を直流信号に変換する交流直流変換回路と、
前記交流直流変換回路が変換した直流信号から得られる電荷を蓄電する蓄電素子と、
前記蓄電素子が蓄電した電荷を放電する安定化電源回路と、
前記蓄電素子の電圧が基準電圧よりも高いか否かを判定する充電電圧検出回路と、
前記受信回路が交流電圧を受信し続けているか否かを判定する交流信号検出回路と、を有する電源管理回路を更に有し、
前記充電電圧検出回路が前記蓄電素子の電圧が基準電圧よりも高いと判定し、且つ前記交流信号検出回路が、前記受信回路が交流電圧を受信し続けていないと判定したときに、前記安定化電源回路は、前記蓄電素子に蓄電された電荷の放電を開始する、請求項１に記載の通信回路。
前記交流直流変換回路は、ゲート及びドレインが接続された第１トランジスタと、前記第１トランジスタのソースにゲート及びドレインが接続された第２トランジスタと、一端が前記第１トランジスタのソース及び前記第２トランジスタのゲート及びドレインに接続され且つ他端からアンテナを介して交流信号を受信する第１キャパシタと、一端が前記第２トランジスタのソースに接続され且つ他端が接地された第２キャパシタとを有する複数のチャージポンプを有し、
前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタのバックゲートは、充電中により高い電圧が印加される他のチャージポンプの第２トランジスタのソース及びゲート又はドレインに接続されている、請求項２に記載の通信回路。
前記安定化電源回路は、
ソースが前記蓄電素子に接続された電源供給トランジスタと、
ゲート及びドレインが前記蓄電素子に接続された第１トランジスタと、前記第１トランジスタのソースにゲート及びドレインが接続された第２トランジスタと、一端が前記第１トランジスタのソース及び前記第２トランジスタのゲート及びドレインに接続され且つ他端からアンテナを介して交流信号を受信する第１キャパシタと、一端が前記第２トランジスタのソースに接続され且つ他端が接地された第２キャパシタとを有する漏れ電流抑制チャージポンプと、
前記漏れ電流抑制チャージポンプの第２トランジスタのソースと、電源供給トランジスタのゲートとの間の接続をオンオフする漏れ電流抑制スイッチと、を有し、
前記漏れ電流抑制スイッチは、前記蓄電素子が充電中はオンし、前記蓄電素子が放電中はオフする、請求項２又は３に記載の通信回路。
前記交流信号検出回路は、
ゲート及びドレインが接続された第１トランジスタと、前記第１トランジスタのソースにゲート及びドレインが接続された第２トランジスタと、一端が前記第１トランジスタのソース及び前記第２トランジスタのゲート及びドレインに接続され且つ他端からアンテナを介して交流信号を受信する第１キャパシタと、一端が前記第２トランジスタのソースに接続され且つ他端が接地された第２キャパシタとを有する交流信号検出チャージポンプと、
前記交流信号検出チャージポンプの第２キャパシタの電圧がしきい値電圧より大きいか否かを判定するコンパレータと、
前記充電電圧検出回路が前記蓄電素子の電圧が基準電圧よりも高いと判定したときにオンして、前記第２キャパシタに蓄電された電荷を放電する経路を形成する交流信号検出電荷放電スイッチと、を有する、請求項２〜４の何れか一項に記載の通信回路。