JP2019054398A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】リミッタを備えたＲＦタグのマッチング回路のインピーダンスをより良好に調整できる無線通信システムを提供する。【解決手段】無線通信システムのリーダライタは、アンテナから所定強度の電波を放射させることによりＲＦタグと通信を行う通信手段と、アンテナから放射される電波の強度を前記通信手段による通信時の電波強度よりも低く制御して、調整処理の実行指示コマンドを送信することによりＲＦタグの制御部に、整流回路の出力電圧が最大となるようにマッチング回路のインピーダンスを調整する調整処理を行わせるＲＦタグ調整手段と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、ＲＦタグとリーダライタとを含む無線通信システムに関する。

近年、ＲＦタグの発展は目覚ましく、本来の個体識別用途以外にも無線電力伝送機能を応用してワイヤレス電子部品の実装に用いられている。このような応用においてワイヤレス電子部品にはＣＰＵやセンサなどの電気的負荷が含まれており、これら負荷の動作には、安定的に電力が供給されるよう、ＲＦタグにおいて受け取る電力をより大きくすることが好ましい。上記効果を実現するＲＦタグとして、インピーダンスが可変なマッチング回路（可変インピーダンス回路）を整流回路の前段に設けたものが知られている。

そのようなＲＦタグは、マッチング回路のインピーダンスの最適値からのずれが大きいと、環境変動により、整流回路の出力電圧（以下、電源電圧とも表記する）がＲＦタグ内の各回路の動作下限電圧以下になり易くなる。具体的には、マッチング回路のインピーダンスが最適値に調整されているため、７ｄＢの給電余裕度があるＲＦタグを考える。なお、給電余裕度とは、電源電圧（整流回路の出力電圧）が動作下限電圧まで下がる、入力電力のｄＢ単位での低下量のことである。

上記ＲＦタグへの入力電力が、環境変動（障害物の出現・アンテナへの水付着等）により、６ｄＢ低下した場合、図１Ａに示したように、電源電圧は、低下するが、動作下限電圧までは下がらない。従って、ＲＦタグは、動作し続ける。

一方、マッチング回路のインピーダンスが最適値に調整されていないが故に、ＲＦタグの給電余裕度が４ｄＢしかなかった場合には、図１Ｂに示したように、入力電力が６ｄＢ低下すると電源電圧が動作下限電圧以下となる。その結果、ＲＦタグは動作しなくなる。

このように、マッチング回路のインピーダンスの最適値からのずれが大きいと、環境変動により、電源電圧がＲＦタグ内の各回路の動作下限電圧以下となり易くなる。そのため、ＲＦタグ内のマッチング回路のインピーダンスを良好に調整できることが望まれる。

さて、ＲＦタグ内のマッチング回路のインピーダンスは、通常、整流回路の出力電圧が最大となるように調整されている（例えば、特許文献１参照）。整流回路の出力電圧をそのまま検出できる場合には、上記調整処理により、マッチング回路のインピーダンスを最適値に調整することができる。ただし、図２に示したように、各回路への過電圧の印加防止等のためのリミッタを備えたＲＦタグでは、電源電圧がリミッタにより制限される。そのため、上記調整処理では、このＲＦタグのマッチング回路のインピーダンスを最適値に調整することができなかった。

具体的には、マッチング回路としては、通常、２つのインダクタと可変容量コンデンサとを組み合わせた回路（図５Ａ参照）が採用されている。また、調整処理としては、通常、マッチング回路内の可変容量コンデンサの容量Ｃを、或る値Ｃ_０まで下げてから、電源電圧が変化しなくなるまで容量Ｃを増加させるという処理が行われている。従って、リミッタを備えたＲＦタグのマッチング回路のインピーダンスを当該調整処理にて調整した場合、図３に模式的に示してあるように、電源電圧が飽和電圧（リミッタ電圧）まで上昇した段階で、マッチング回路のインピーダンス（可変容量コンデンサの容量Ｃ）の調整が終了してしまうため、マッチング回路のインピーダンスを最適値に調整することができなかった。

特開平７−１１１４７０号公報

本発明は、上記現状に鑑みなされたものであり、リミッタを備えたＲＦタグのマッチング回路のインピーダンスをより良好に調整できる無線通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無線通信システムは、第１アンテナからの交流信号を整流して直流電圧を出力する整流回路と、前記整流回路の出力電圧を所定電圧以下に制限するリミッタと、前記第１アンテナと前記整流回路との間に配置された、インピーダンスが可変なマッチング回路と、前記第１アンテナからの交流信号を復調する復調回路と、前記第１アンテナからの交流信号を変調して前記リーダライタに通知すべき情報を含む無線信号を前記第１アンテナに送信させる変調回路と、前記復調回路による前記交流信号の復調結果が入力される制御部であって、当該復調結果が所定の第１コマンドであった場合に、前記整流回路の出力電圧が大きくなるように前記マッチング回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整処理を行う制御部と、を備えるＲＦタグと、前記ＲＦタグへのワイヤレス給電を行うリーダライタであって、第２アンテナから所定強度の電波を放射させることにより前記ＲＦタグと通信を行う通信手段と、前記第２アンテナから放射される電波の強度を前記通信手段による通信時の電波強度よりも低く制御して前記第１コマンドを送信することにより前記ＲＦタグの前記制御部に前記インピーダンス調整処理を行わせるＲＦタグ調整手段と、を備えるリーダライタと、を含む。

すなわち、ＲＦタグ側で行われる“前記整流回路の出力電圧が大きくなるように前記マッチング回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整処理”は、入力電力が小さくなるほど、インピーダンスの調整結果が最適値に近づく処理である。そして、本発明の無線通信システムのリーダライタは、『第２アンテナから放射される電波の強度を前記通信手段による通信時（つまり、通常の通信時）の電波強度よりも低く制御して前記第１コマンドを送信することにより前記ＲＦタグの前記制御部に前記インピーダンス調整処理を行わせるＲＦタグ調整手段』を備えている。従って、本発明によれば、リミッタを備えたＲＦタグのマッチング回路のインピーダンスを、従来よりも良好に（インピーダンスの調整結果が従来よりも最適値に近づく形で）、調整することができる。

本発明の無線通信システムに、前記ＲＦタグの制御部は、前記復調回路による前記交流信号の復調結果が所定の第２コマンドであった場合には、前記変調回路を制御することにより前記整流回路の出力電圧を前記リーダライタに通知し、前記リーダライタの前記ＲＦタグ調整手段は、前記第２アンテナから放射される電波の強度を低下させてから前記第１コマンドを送信し、当該第１コマンドの送信により開始された前記インピーダンス調整処理の完了後の前記整流回路の出力電圧を前記第２コマンドの送信により取得するＲＦタグ調整処理を、前記所定電圧以下の出力電圧が取得されるまで繰り返す構成を採用しておいてもよい。なお、この構成を採用した本発明の無線通信システムによれば、ＲＦタグのマッチング回路のインピーダンスを最適値に調整することが可能となる。

本発明の無線通信システムに、『前記ＲＦタグの制御部は、前記復調回路による前記交流信号の復調結果が所定の第２コマンドであった場合には、前記変調回路を制御することにより前記整流回路の出力電圧を前記リーダライタに通知し、前記リーダライタの前記Ｒ
Ｆタグ調整手段は、前記第２アンテナから放射される電波の強度を低下させてから前記第１コマンドを送信し、当該第１コマンドの送信により開始された前記インピーダンス調整処理の完了後の前記整流回路の出力電圧を前記第２コマンドの送信により取得するＲＦタグ調整処理を、前記第２アンテナから放射される電波の強度が所定強度を下回るまで繰り返す』構成を採用しても良い。また、本発明の無線通信システムに、『前記ＲＦタグの制御部は、前記復調回路による前記交流信号の復調結果が所定の第２コマンドであった場合には、前記変調回路を制御することにより前記整流回路の出力電圧を前記リーダライタに通知し、前記リーダライタの前記ＲＦタグ調整手段は、前記第２アンテナから放射される電波の強度を低下させてから前記第１コマンドを送信し、当該第１コマンドの送信により開始された前記インピーダンス調整処理の完了後の前記整流回路の出力電圧を前記第２コマンドの送信により取得するＲＦタグ調整処理を、所定回数、又は所定時間が経過するまで繰り返す』構成を採用しても良い。このような構成を採用しておいても、ＲＦタグのマッチング回路のインピーダンスを従来よりも良好に調整できる無線通信システムを得ることができる。

また、ＲＦタグ調整手段が実行するＲＦタグ調整処理を、『前記第２コマンドの送信により取得される前記整流回路の出力電圧が前記所定電圧未満の電圧となるまで前記第２アンテナから放射される電波の強度を低下させてから前記第１コマンドを送信し、当該第１コマンドの送信により開始された前記インピーダンス調整処理の完了後の前記整流回路の出力電圧を前記第２コマンドの送信により取得する処理』としておいてもよい。ＲＦタグ調整処理を、そのような処理としておけば、マッチング回路のインピーダンス調整に要する時間を短縮することができる。

本発明によれば、リミッタを備えたＲＦタグのマッチング回路のインピーダンスをより良好に調整できる無線通信システムを提供することができる。

図１Ａは、マッチング回路のインピーダンスが最適値に調整されているＲＦタグの電源電圧の環境変動時における時間変化パターンの説明図である。 図１Ｂは、マッチング回路のインピーダンスが最適値に調整されていないＲＦタグの電源電圧の環境変動時における時間変化パターンの説明図である。 図２は、リミッタを備えたＲＦタグの構成図である。 図３は、従来の調整処理の問題点を説明するための図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成の説明図である。 図５Ａは、実施形態に係るＲＦタグが備えるマッチング回路の構成の説明図である。 図５Ｂは、マッチング回路内の可変容量コンデンサの構成の説明図である。 図６は、実施形態に係るＲＦタグが備える整流回路の構成の説明図である。 図７は、ＲＦタグが備えるインピーダンス調整制御回路の構成の説明図である。 図８は、ＲＦタグ内の制御部が実行する調整処理の流れ図である。 図９は、実施形態に係るリーダライタのハードウェア構成の説明図である。 図１０は、リーダライタ内の制御部が実行するＲＦタグ調整処理の流れ図である。 図１１は、ＲＦタグ調整処理の説明図である。 図１２は、ＲＦタグ調整処理によりマッチング回路のインピーダンスを最適値に調整できる理由を説明するための図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。

図４に、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成を示す。
図示してあるように、本実施形態に係る無線通信システムは、ＲＦタグ１０と、ＲＦタグ１０へのワイヤレス給電を行うリーダライタ（Ｒ／Ｗ）１００とを含むシステムである。

まず、ＲＦタグ１０の構成及び機能を説明する。
ＲＦタグ１０は、マッチング回路１１、復調回路１２、整流回路１３、変調回路１４、インピーダンス調整制御回路１５、リミッタ１６、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１７、制御部１８及び負荷２５を備える。

マッチング回路１１は、アンテナ２０とＲＦタグ１０内の回路とのインピーダンスを整合させるための可変インピーダンス回路である。本実施形態に係るＲＦタグ１０が備えるマッチング回路１１は、図５Ａに示したように、２つのインダクタ５１及び５２と、外部からの制御信号により容量を変更可能な可変容量コンデンサ５３とで構成された回路である。また、マッチング回路１１は、可変容量コンデンサ５３として、互いに容量の異なるコンデンサＣ_１〜Ｃ_５とスイッチＳ_Ｃ１〜Ｓ_Ｃ５とを図５Ｂに示したように組み合わせた回路を使用したものとなっている。ただし、マッチング回路１１は、外部からの制御信号によりインピーダンスを可変な回路であれば、他の回路構成を有する回路（例えば、インダクタの容量を変更可能なように構成された回路）であっても良い。

復調回路１２（図４）は、マッチング回路１１を介して入力されるアンテナ２０の出力を復調することにより、アンテナ２０が受信した電波からリーダライタ１００（上位装置９０）が送信したコマンドを取り出す回路である。変調回路１４は、リーダライタ１００から送信される搬送波の反射波にリーダライタ１００に通知すべき情報に応じた変調を施すことにより、リーダライタ１００に情報を伝送するための回路である。

整流回路１３は、電波を受信したアンテナ２０が出力する交流電力を整流することにより、負荷２５（センサ、ＬＥＤ、ＩＣ、マイコン等）及びＲＦタグ１０内の各部（復調回路１２、変調回路１４等）を動作させるための直流電力を生成する回路である。この整流回路１３としては、例えば、図６に示した構成を有する回路、すなわち、２つのダイオードＤ（Ｄ_１とＤ_２等）とコンデンサＣ（Ｃ_１とＣ_２等）とにより構成された単位整流回路５５をＮ段接続したダイオードチャージポンプが使用される。なお、整流回路１３は、負荷２５用の電圧と、負荷２５以外の回路用の電圧とを出力できる回路であってもよい。

リミッタ１６（図４）は、整流回路１３の出力電圧を、所定電圧（以下、リミッタ電圧ＶＬＩＭとも、飽和電圧とも表記する）以下に制限する回路である。ＡＤＣ１７は、整流回路１３の出力電圧をデジタル化するＡＤコンバータである。

インピーダンス調整制御回路１５は、マッチング回路１１のインピーダンスを指定する制御信号（本実施形態では、可変容量コンデンサ５３（図４Ｂ）の容量を指定する制御信号）を出力する回路である。本実施形態に係るＲＦタグ１０には、図６に示した構成を有するインピーダンス調整制御回路１５が使用されている。

このインピーダンス調整制御回路１５の全体的な動作については後述するが、アップカウンタ６１は、Ｒｅｓｅｔパルスが入力されたときに、カウント値を“０”クリアし、ＵＰパルスが入力されたときに、カウントアップするカウンタである。このアップカウンタ
６１のカウンタ値は、マッチング回路１１のインピーダンス（可変容量コンデンサ５３（図４Ｂ）の容量）を指定する制御信号として使用されている。

比較器６２は、電源電圧（整流回路１３の出力電圧）ＶＯＵＴとコンデンサ６３の電圧との比較結果を出力する回路である。この比較器６２の出力は、ＣＭＰ＿ＯＵＴ信号線により制御部１８に入力されている。スイッチ６４は、Ｃｔｒｌ信号線を介して制御部１８によってＯＮ／ＯＦＦ制御されるスイッチである。

制御部１８は、プロセッサ（ＣＰＵ等）から構成された、復調回路１２により取り出されたコマンドに、変調回路１４等を制御することにより応答するユニットである。この制御部１８は、以下の機能を有している。

制御部１８は、復調回路１２により取り出されたコマンドが、所定の電源電圧確認コマンドであった場合には、変調回路１４を制御することにより、電源電圧（正確には、電源電圧のＡＤＣ１７によるデジタル化結果）をリーダライタ１００に伝送する。また、制御部１８は、復調回路１２により取り出されたコマンドが、インピーダンス調整コマンドであった場合には、図８に示した手順のインピーダンス調整処理を実行する。

すなわち、インピーダンス調整コマンドが送られてきた場合、制御部１８は、まず、Ｒｅｓｅｔパルスを出力する（ステップＳ１０１）。これにより、インピーダンス調整制御回路１５（図７参照）内のアップカウンタ６１のカウント値が“０”にリセットされ、マッチング回路１１内の可変容量コンデンサ５３（図５Ａ）の容量が最低容量Ｃ_０に調整される。

次いで、制御部１８は、Ｃｔｒｌパルスを出力する（ステップＳ１０２）。すなわち、制御部１８は、スイッチ６４をＯＮとすることにより、コンデンサ６３の電圧（比較器６２の−端子への入力電圧）を、その時点における電源電圧ＶＯＵＴと一致させてから、スイッチ６４をＯＦＦとすることにより、コンデンサ６３の電圧をホールドする。

その後、制御部１８は、ＵＰパルスを出力（ステップＳ１０３）してから、比較器６２の出力ＣＭＰ＿ＯＵＴがローであるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

ＵＰパルスが入力されると、アップカウンタ６１のカウント値がカウントアップされるため、マッチング回路１１内の可変容量コンデンサ５３の容量が増加する。可変容量コンデンサ５３の容量が増加すると、マッチング回路１１のインピーダンスが適正値とはなっておらず、且つ、リミッタ１６により電源電圧が制限されていない場合には、電源電圧が上昇する。一方、マッチング回路１１のインピーダンスが適正値となっていた場合及びリミッタ１６により電源電圧が制限されている場合には、可変容量コンデンサ５３の容量が増加しても、電源電圧は殆ど変化しない。従って、ＣＭＰ＿ＯＵＴが、ローである場合には、マッチング回路１１のインピーダンスの調整が完了していることになり、ＣＭＰ＿ＯＵＴが、ハイである場合には、マッチング回路のインピーダンスの調整が完了していないことになる。

そのため、制御部１８は、比較器６２の出力ＣＭＰ＿ＯＵＴがハイであった場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）には、ステップＳ１０３以降の処理を再び開始する。そして、制御部１８は、比較器６２の出力ＣＭＰ＿ＯＵＴがローとなったとき（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）に、このインピーダンス調整処理（図８の処理）を終了する。

次に、リーダライタ１００の構成及び機能を説明する。

図９に、リーダライタ１００のハードウェア構成を示す。図示してあるように、リーダライタ１００は、制御部１０２、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０４、記憶部１０６、計時部１０８、表示部１１０及び発振器１１２を備える。また、リーダライタ１００は、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１２１、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）１２２、ミキサ１２３，Ｚ変換回路１２４、可変ゲインパワーアンプ１２５及びＺ変換回路１２６、分離回路１２７を備える。さらに、リーダライタ１００は、ＢＰＦ（Band Pass Filter）１４１、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１４２、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１４３、ミキサ１４４及びＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１４５を備える。

通信インターフェイス１０４は、上位装置９０との間でデータを授受するためのインターフェイス回路である。この通信インターフェイス１０４は、どのような通信プロトコルにより通信を行うものであってもよい。

記憶部１０６は、制御部１０２が実行するプログラムを記憶した記憶装置である。記憶部１０６は、ＲＦタグ１０から収集されたデータ等を記憶しておくためにも使用される。計時部１０８は、現在時刻を制御部１０２に知らせるユニット（いわゆるリアルタイムクロック）である。表示部１１０は、制御部１０２からの指示に従って各種情報を表示するユニットであり、発振器１１２は、所定周波数の信号を制御部１０２に供給するユニットである。

ＰＬＬ１２２は、搬送波の元となる高周波パルス（以下、“キャリア信号”とも表記する）を出力する回路である。ＰＬＬ１２２からのキャリア信号は、ミキサ１２３およびミキサ１４４へ供給される。

ＤＡＣ１２１は、制御部１０２からのコマンド（デジタル信号）をアナログのコマンド信号に変換する回路である。ミキサ１２３は、ＤＡＣ１２１からのコマンド信号を、ＰＬＬ１２２からのキャリア信号により無線信号の周波数帯域に周波数変換（アップコンバート）する回路である。Ｚ変換回路１２４及び１２６は、インピーダンス整合処理を行うための回路である。可変ゲインパワーアンプ１２５は、Ｚ変換回路１２６及び分離回路１２７を介してアンテナ８０に供給される信号を増幅するための、ゲインが調整可能なパワーアンプである。

分離回路１２７は、Ｚ変換回路１２６からの信号をアンテナ８０に供給し、アンテナ８０からの信号をＢＰＦ１４１に供給する回路である。ＢＰＦ１４１は、受信信号中に含まれるノイズを除去するためのフィルタである。ＬＮＡ１４２は、ノイズが除去された受信信号を増幅するためのアンプであり、ＬＰＦ１４３は、ＬＮＡ１４２の出力から高周波成分が除去するためのフィルタである。ミキサ１４４は、受信信号を、ＰＬＬ１２２からのキャリア信号によりベースバンド信号の周波数帯域に周波数変換（ダウンコンバート）するための回路である。ＡＤＣ１４５は、ミキサ１４４の出力をデジタル信号に変換する回路である。

制御部１０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサとその周辺機器
とを組み合わせたユニットである。ＲＦタグ１０内のマッチング回路１１のインピーダンスを最適値に調整できるようにするために、この制御部１０２は、図１０に示した手順のＲＦタグ調整処理を実行可能なように構成（プログラミング）されている。

なお、図１０及び以下の説明において、Ｒ／Ｗ電力とは、アンテナ８０から電波として出力される電力のことであり、基準電力とは、ＲＦタグ調整処理を行っていない場合におけるＲ／Ｗ電力のことである。また、このＲＦタグ調整処理（図１０）の実行タイミングは、特に限定されない。従って、例えば、受信信号強度が既定強度以下となったときにＲ
Ｆタグ調整処理を実行するように制御部１０２を構成しておいても、上位装置９０からＲＦタグ調整処理の実行指示が入力されたときにＲＦタグ調整処理を実行するように制御部１０２を構成しておいてもよい。

図１０に示してあるように、ＲＦタグ調整処理を開始した制御部１０２は、まず、インピーダンス調整コマンドを送信（ステップＳ２０１）してから、所定時間の経過を待機する（ステップＳ２０２）。

既に説明したように、ＲＦタグ１０内の制御部１８は、インピーダンス調整コマンドを受信すると、インピーダンス調整処理（図８）を開始する。ステップＳ２０２の処理及び後述するステップＳ２０７の処理は、インピーダンス調整処理の完了を待機するための処理である。従って、各処理における“所定時間”としては、インピーダンス調整処理の完了に要する最大時間以上の時間が使用される。

ステップＳ２０２の処理を終えた制御部１０２は、電源電圧確認コマンドを送信することにより、ＲＦタグから電源電圧ＶＯＵＴを取得する（ステップＳ２０３）。次いで、制御部１０２は、取得した電源電圧ＶＯＵＴが電圧ＶＲＥＦ以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。ここで、電圧ＶＲＥＦとは、予め設定されている、リミッタ電圧ＶＬＩＭ未満の電圧のことである。

電源電圧ＶＯＵＴが電圧ＶＲＥＦ以下ではなかった場合（ステップＳ２０４；ＮＯ）、制御部１０２は、Ｒ／Ｗ電力を所定量減少させるための処理（ステップＳ２０５）を行う。より具体的には、制御部１０２は、可変ゲインパワーアンプ１２５のゲインを所定量低下させる処理を行う、そして、制御部１０２は、ステップＳ２０３以降の処理を再び実行する。

制御部１０２は、電源電圧ＶＯＵＴが電圧ＶＲＥＦ以下となった場合（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）には、インピーダンス調整コマンドを送信（ステップＳ２０６）してから、所定時間の経過（インピーダンス調整処理の終了）を待機する（ステップＳ２０７）。

その後、制御部１０２は、電源電圧確認コマンドを送信することにより、ＲＦタグから電源電圧ＶＯＵＴを取得する（ステップＳ２０８）。そして、制御部１０２は、取得した電源電圧ＶＯＵＴがリミッタ電圧ＶＬＩＭ未満であるか否かを判断する（ステップＳ２０９）。

電源電圧ＶＯＵＴがリミッタ電圧ＶＬＩＭ未満ではなかった場合（ステップＳ２０９；ＮＯ）、制御部１０２は、ステップＳ２０５以降の処理を再び実行する。

そして、制御部１０２は、以上のような処理を繰り返した結果として、電源電圧ＶＯＵＴがリミッタ電圧ＶＬＩＭ未満となったとき（ステップＳ２０９；ＹＥＳ）に、Ｒ／Ｗ電力を、基準電力に戻す処理（ステップＳ２１０）を行ってから、ＲＦタグ調整処理（図１０の処理）を終了する。

制御部１０２が実行可能なＲＦタグ調整処理は、上記手順の処理となっている。従って、電源電圧がリミッタ電圧ＶＬＩＭ未満となっている状態でＲＦタグ調整処理が開始された場合には、図１１に示したように、まず、リーダライタ１００からＲＦタグ１０へインピーダンス調整コマンドが送信される。インピーダンス調整コマンドを受信すると、ＲＦタグ１０内の制御部１８は、調整処理を実行するため、電源電圧が上昇する。

調整処理が完了すると（インピーダンス調整コマンドの送信後、所定時間が経過すると
）、リーダライタ１００（制御部１０２）は、電源電圧確認コマンドの送信により電源電圧を確認しながら、Ｒ／Ｗ電力を基準電力Ｐ１から低下させていく。そして、リーダライタ１００（制御部１０２）は、Ｒ／Ｗ電力をＰ２まで低下させたときに電源電圧がＶＲＥＦ以下となった場合には、Ｒ／Ｗ電力をＰ２に維持した状態で、インピーダンス調整コマンドを再度送信する。

その後、リーダライタ１００（制御部１０２）は、電源電圧確認コマンドを送信することにより、ＲＦタグ１０から調整処理完了後の電源電圧を取得する。そして、リーダライタ１００（制御部１０２）は、電源電圧がリミッタ電圧ＶＬＩＭ未満であった場合には、Ｒ／Ｗ電力を基準電力Ｐ１に戻してＲＦタグ調整処理を終了する。

調整処理完了後の電源電圧が、リミッタ電圧ＶＬＩＭ未満となっているということは、マッチング回路１１のインピーダンスが最適値となっているということである。具体的には、図１２に示してあるように、リミッタ１６が設けられていない場合における電源電圧・容量カーブ（破線）は、Ｒ／Ｗ電力の低下に伴い、頂点電圧がより低いものへと変化していく。調整処理は、電源電圧が最大となる容量に可変容量コンデンサ５３の容量を調整する処理である。従って、調整処理完了後の電源電圧がリミッタ電圧ＶＬＩＭ未満となるようにＲＦタグ１０が制御される本実施形態に係る無線通信システムによれば、ＲＦタグ１０のマッチング回路１１のインピーダンスを最適値に調整することができる。

《変形形態》
上記した実施形態に係る無線通信システムは、各種の変形を行えるものである。例えば、ＲＦタグ調整処理（図１０）を、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理が行われず、ＶＯＵＴがＶＬＩＭ未満ではなかった場合（ステップＳ２０９；ＮＯ）に、Ｒ／Ｗ電力を所定量減少させるための処理が行われてから、ステップＳ２０６以降の処理が行われる処理に変形してもよい。また、ＲＦタグ調整処理のステップＳ２０９の判断を、Ｒ／Ｗ電力が既定電力を下回っている（アンテナ８０から放射される電波の強度が所定強度を下回っている）か否か、ステップＳ２０９の実行回数が所定回数となっているか否か、ＲＦタグ調整処理の開始後、所定時間が経過しているか否かの判断に変更しても良い。ＲＦタグ調整処理のステップＳ２０９にて、ＶＯＵＴ＜ＶＬＩＭの判断に加えて、上記判断のいずれか又は全てが行われるようにしておいても良い。

また、無線通信システムを、ＲＦタグ１０が、電源電圧がリミッタにより制限されているか否かを示す情報をリーダライタ１００に通知する機能を有し、リーダライタ１００（制御部１０２）が、ＲＦタグ１０から通知された当該情報に基づき、マッチング回路１１のインピーダンス調整が完了したか否かを判断するシステムに変形してもよい。なお、無線通信システムのそのようなシステムへの変形は、例えば、以下のようにすることにより実現できる。（１）リミッタ１６として、電源電圧を制限しているか否かを示す情報を出力可能なものを用いて、当該情報が制御部１８に入力されるようにする。（２）ＲＦタグ調整処理を、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理の代わりに、Ｒ／Ｗ電力を所定電力まで低下させる処理が行われ、ステップＳ２０８にて上記情報が取得され、ステップＳ２０９にて、取得された当該情報に基づきインピーダンスの調整が完了したか否かが判断され、インピーダンスの調整が完了していなかった場合（ステップＳ２０９；ＮＯ）には、Ｒ／Ｗ電力を所定量減少させるための処理が行われてからステップＳ２０６以降の処理が行われる処理に変形する。

また、ＲＦタグ１０に、マッチング回路１１のインピーダンスの調整をその時点におけるインピーダンスから開始する第２調整処理（ステップＳ１０１の処理が行われない調整処理）を実行する機能を付与しておくと共に、ＲＦ制御処理を、ステップＳ２０６にて第２調整処理の実行を指示するコマンドが送信される処理に変形しても良い。

また、無線通信システムのリーダライタ１００を、ＲＦタグ調整処理の代わりに、Ｒ／Ｗ電力を基準電力よりも下げてインピーダンス調整コマンドを送信する処理を行う装置に変形してもよい。リーダライタ１００を、そのような装置に変形すると、マッチング回路１１のインピーダンスを最適値に調整できない場合が生じ得る。ただし、リーダライタ１００を、そのような装置に変形しても、単にインピーダンス調整コマンドを送信することで制御部１８にマッチング回路１１のインピーダンスを調整させる場合よりも、マッチング回路１１のインピーダンスを良好に（インピーダンスの調整結果が従来よりも最適値に近づく形で）、調整することができる。

また、上記したインピーダンス調整処理は、可変容量コンデンサ５３（図５Ａ）の容量を単調増加させる線形探索により、マッチング回路１１のインピーダンスが最適値となる可変容量コンデンサ５３の容量（以下、最適容量と表記する）を探索する処理であったが、インピーダンス調整処理は、可変容量コンデンサ５３の容量を単調減少させる線形探索で、可変容量コンデンサ５３の最適容量を探索する処理であってもよい。また、インピーダンス調整処理は、二分探索、木探索等の他の探索アルゴリズムで可変容量コンデンサ５３の最適容量を探索する処理であってもよい。マッチング回路１１が、インダクタの容量変更によりインピーダンスを調整可能な回路であるＲＦタグ１０におけるインピーダンス調整処理としても、同様に、様々な探索アルゴリズムを用いた処理を採用することができる。

１０ ＲＦタグ
１１ マッチング回路
１２ 復調回路
１３ 整流回路
１４ 変調回路
１５ インピーダンス調整制御回路
１６ リミッタ
１７、１４５ ＡＤＣ
１８、１０２ 制御部
２０、８０ アンテナ
２５ 負荷
５１、５２ インダクタ
５３ 可変容量コンデンサ
５５ 単位整流回路
６１ アップカウンタ
６２ 比較器
６３ コンデンサ
６４ スイッチ
９０ 上位装置
１００ リーダライタ
１０４ 通信インターフェイス
１０６ 記憶部
１０８ 計時部
１１０ 表示部
１１２ 発振器
１２１ ＤＡＣ
１２２ ＰＬＬ
１２３、１４４ ミキサ
１２４、１２６ Ｚ変換回路
１２５ 可変ゲインパワーアンプ
１２７ 分離回路
１４１ ＢＰＦ
１４２ ＬＮＡ
１４３ ＬＰＦ

Claims (5)

1. ＲＦタグと、前記ＲＦタグへのワイヤレス給電を行うリーダライタとを含む無線通信システムであって、
   前記ＲＦタグは、
   第１アンテナからの交流信号を整流して直流電圧を出力する整流回路と、
   前記整流回路の出力電圧を所定電圧以下に制限するリミッタと、
   前記第１アンテナと前記整流回路との間に配置された、インピーダンスが可変なマッチング回路と、
   前記第１アンテナからの交流信号を復調する復調回路と、
   前記第１アンテナからの交流信号を変調して前記リーダライタに通知すべき情報を含む無線信号を前記第１アンテナに送信させる変調回路と、
   前記復調回路による前記交流信号の復調結果が入力される制御部であって、当該復調結果が所定の第１コマンドであった場合に、前記整流回路の出力電圧が大きくなるように前記マッチング回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整処理を行う制御部と、
   を備え、
   前記リーダライタは、
   第２アンテナから所定強度の電波を放射させることにより前記ＲＦタグと通信を行う通信手段と、
   前記第２アンテナから放射される電波の強度を前記通信手段による通信時の電波強度よりも低く制御して前記第１コマンドを送信することにより前記ＲＦタグの前記制御部に前記インピーダンス調整処理を行わせるＲＦタグ調整手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記ＲＦタグの前記制御部は、前記復調回路による前記交流信号の復調結果が所定の第２コマンドであった場合には、前記変調回路を制御することにより前記整流回路の出力電圧を前記リーダライタに通知し、
   前記リーダライタの前記ＲＦタグ調整手段は、前記第２アンテナから放射される電波の強度を低下させてから前記第１コマンドを送信し、当該第１コマンドの送信により開始された前記インピーダンス調整処理の完了後の前記整流回路の出力電圧を前記第２コマンドの送信により取得するＲＦタグ調整処理を、前記所定電圧以下の出力電圧が取得されるまで繰り返す、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記ＲＦタグの前記制御部は、前記復調回路による前記交流信号の復調結果が所定の第２コマンドであった場合には、前記変調回路を制御することにより前記整流回路の出力電圧を前記リーダライタに通知し、
   前記リーダライタの前記ＲＦタグ調整手段は、前記第２アンテナから放射される電波の強度を低下させてから前記第１コマンドを送信し、当該第１コマンドの送信により開始された前記インピーダンス調整処理の完了後の前記整流回路の出力電圧を前記第２コマンドの送信により取得するＲＦタグ調整処理を、前記第２アンテナから放射される電波の強度が所定強度を下回るまで繰り返す、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記ＲＦタグの前記制御部は、前記復調回路による前記交流信号の復調結果が所定の第２コマンドであった場合には、前記変調回路を制御することにより前記整流回路の出力電圧を前記リーダライタに通知し、
   前記リーダライタの前記ＲＦタグ調整手段は、前記第２アンテナから放射される電波の強度を低下させてから前記第１コマンドを送信し、当該第１コマンドの送信により開始さ
   れた前記インピーダンス調整処理の完了後の前記整流回路の出力電圧を前記第２コマンドの送信により取得するＲＦタグ調整処理を、所定回数、又は所定時間が経過するまで繰り返す、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記ＲＦタグ調整処理が、前記第２コマンドの送信により取得される前記整流回路の出力電圧が前記所定電圧未満の電圧となるまで前記第２アンテナから放射される電波の強度を低下させてから前記第１コマンドを送信し、当該第１コマンドの送信により開始された前記インピーダンス調整処理の完了後の前記整流回路の出力電圧を前記第２コマンドの送信により取得する処理である、
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の無線通信システム。

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