JP5218369B2 - RFID and wireless communication device - Google Patents

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Description

本発明は、RFID及び無線通信機に関する。   The present invention relates to an RFID and a wireless communication device.

図10(a)は、本発明の背景技術によるRFIDの構成を示す図である。同図に示すように、背景技術によるRFID100は、送受信回路101と外部アンテナ102とを備えて構成される。送受信回路101は、ICチップ103とフィルタ104とを有している。   FIG. 10A is a diagram showing a configuration of an RFID according to the background art of the present invention. As shown in the figure, the RFID 100 according to the background art includes a transmission / reception circuit 101 and an external antenna 102. The transmission / reception circuit 101 includes an IC chip 103 and a filter 104.

ICチップ103は送信端子Tx、受信端子Rx、及びグランド端子Gを有しており、送信端子Tx及び受信端子Rxは外部アンテナ102の一方の入力端子IN1に、グランド端子Gは外部アンテナ102の他方の入力端子IN2に接続される。フィルタ104はEMC対策のためのもので、図10(a)に示すように送信側に挿入される。   The IC chip 103 has a transmission terminal Tx, a reception terminal Rx, and a ground terminal G. The transmission terminal Tx and the reception terminal Rx are on one input terminal IN1 of the external antenna 102, and the ground terminal G is the other side of the external antenna 102. To the input terminal IN2. The filter 104 is for EMC countermeasures and is inserted on the transmission side as shown in FIG.

特開2008−306689号公報JP 2008-306869 A

ところで、送受信回路101に外部アンテナ102を接続するにあたっては、これらの間でインピーダンスを整合させる必要がある。つまり、図10(a)に示したインピーダンスZとZとを等しくする必要があるが、インピーダンスZとZとは通常全く異なる値となるため、実際のRFID100では、図10(b)に示すように、送受信回路101と外部アンテナ102の間に整合回路105が必要となる。以下、詳しく説明する。 By the way, when connecting the external antenna 102 to the transmission / reception circuit 101, it is necessary to match the impedance between them. That is, since it is necessary to equalize the impedance Z A and Z B shown in FIG. 10 (a), usually a completely different value than the impedance Z A and Z B, the actual RFID 100, FIG. 10 (b ), A matching circuit 105 is required between the transmission / reception circuit 101 and the external antenna 102. This will be described in detail below.

初めに、インピーダンスZの具体的な値を求める。インピーダンスZを求めるために、送受信回路101を図11に示す等価回路で置き換える。抵抗R10はICチップ103の内部抵抗であり、一般的には50Ω以下である。また、RFIDの動作周波数が一般に13.56MHzであることから、今回は、フィルタ104の共振周波数が約14MHzとなるように、インダクタL10のインダクタンス及びキャパシタC10の容量を、それぞれ0.33μH、390pFに設定した。 First, determine the specific value of the impedance Z A. To determine the impedance Z A, replacing the transmission and reception circuit 101 in the equivalent circuit shown in FIG. 11. The resistor R10 is an internal resistance of the IC chip 103 and is generally 50Ω or less. Since the RFID operating frequency is generally 13.56 MHz, the inductance of the inductor L10 and the capacitance of the capacitor C10 are 0.33 μH and 390 pF, respectively, so that the resonance frequency of the filter 104 is about 14 MHz. Set.

図12(a)(b)は、図11に示す等価回路を用いてインピーダンスZを計算した結果を示す図である。一例として、図12(a)はR10=5Ωの場合、図12(b)はR10=30Ωの場合をそれぞれ示している。これらの図から明らかなように、動作周波数13.56MHzでのインピーダンスZは、R10=5Ωの場合にはZ=156.6+j31.9Ω、R10=30Ωの場合にはZ=30.1−j28.1Ωとなる。 Figure 12 (a) (b) is a graph showing the results of calculating the impedance Z A by using the equivalent circuit shown in FIG. 11. As an example, FIG. 12A shows a case where R10 = 5Ω, and FIG. 12B shows a case where R10 = 30Ω. As is clear from these figures, the impedance Z A at the operating frequency of 13.56 MHz is Z A = 156.6 + j31.9Ω when R10 = 5Ω, and Z A = 30.1 when R10 = 30Ω. −j28.1Ω.

次に、インピーダンスZであるが、標準的なRFIDでは、インピーダンスZの実部がおおよそ10Ω以下と非常に小さい値になることが知られている。インピーダンスZの虚部については、実装によって大きく異なるため具体的な例を示すことが困難であるが、インピーダンスZの虚部とは大きく相違する値になることがほとんどである。 Next, the impedance Z B, the standard RFID, that the real part of the impedance Z B is very small and approximately 10Ω or less are known. The imaginary part of the impedance Z B, but it is difficult to show a specific example greatly differs depending on the implementation, it is most often a value which differs greatly from the imaginary part of the impedance Z A.

このように、インピーダンスZとインピーダンスZとは、互いに全く異なる値となる。そこで、送受信回路101と外部アンテナ102の間でインピーダンスを整合させるために、図10(b)に示す整合回路105が必要となる。 Thus, the impedance Z A and the impedance Z B are completely different values. Therefore, in order to match the impedance between the transmission / reception circuit 101 and the external antenna 102, the matching circuit 105 shown in FIG.

しかしながら、整合回路の挿入は部品点数の増加となるため、製造コストを押し上げる要因となる。したがって、外部アンテナを接続するための整合回路を必要としないRFIDが求められている。   However, the insertion of the matching circuit increases the number of parts, which increases the manufacturing cost. Therefore, there is a need for an RFID that does not require a matching circuit for connecting an external antenna.

したがって、本発明の目的の一つは、外部アンテナを接続するための整合回路を必要としないRFIDを提供することにある。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide an RFID that does not require a matching circuit for connecting an external antenna.

上記目的を達成するための本発明によるRFIDは、RFIDリーダと磁気結合するRFIDであって、送信端子及びグランド端子を有する集積回路と、動作周波数に略等しい共振周波数を有するフィルタとを備え、前記フィルタは、前記送信端子と前記グランド端子の間に直列接続されたインダクタ及びキャパシタを有し、前記インダクタを、前記RFIDリーダと磁気結合させることを特徴とする。   To achieve the above object, an RFID according to the present invention is an RFID magnetically coupled to an RFID reader, and includes an integrated circuit having a transmission terminal and a ground terminal, and a filter having a resonance frequency substantially equal to an operating frequency, The filter includes an inductor and a capacitor connected in series between the transmission terminal and the ground terminal, and the inductor is magnetically coupled to the RFID reader.

本発明によれば、EMC対策のためのフィルタとして働くインダクタを、アンテナとしても機能させる。つまり、RFIDが送受信回路のみで構成され、外部アンテナが存在しないので、外部アンテナを接続するための整合回路も不要となっている。   According to the present invention, the inductor that functions as a filter for EMC countermeasures is also made to function as an antenna. That is, since the RFID is composed of only the transmission / reception circuit and there is no external antenna, a matching circuit for connecting the external antenna is also unnecessary.

上記RFIDにおいて、磁性体基板上に形成された樹脂体をさらに備え、前記インダクタは、前記樹脂体内に埋め込まれた平面スパイラルコイルによって構成されることとしてもよい。また、前記フィルタはローパスフィルタであることとしてもよい。   The RFID may further include a resin body formed on a magnetic substrate, and the inductor may be constituted by a planar spiral coil embedded in the resin body. The filter may be a low pass filter.

また、上記RFIDにおいて、ブースターコイルをさらに備え、前記インダクタは、前記ブースターコイルを介して前記RFIDリーダと磁気結合することとしてもよい。こうすれば、長い通信距離を得ることが可能になる。   The RFID may further include a booster coil, and the inductor may be magnetically coupled to the RFID reader via the booster coil. In this way, a long communication distance can be obtained.

また、上記RFIDにおいて、前記フィルタは、前記キャパシタと直列に接続された抵抗素子をさらに有することとしてもよい。これによれば、比較的内部抵抗の大きな集積回路を用いる場合であっても、抵抗素子の抵抗値を適宜調節することにより、集積回路とフィルタの間でインピーダンスを整合させることが可能になる。   In the RFID, the filter may further include a resistance element connected in series with the capacitor. According to this, even when an integrated circuit having a relatively large internal resistance is used, impedance can be matched between the integrated circuit and the filter by appropriately adjusting the resistance value of the resistance element.

また、上記RFIDにおいて、前記送信端子は、第1及び第2の送信端子を含み、前記インダクタは、第1及び第2のインダクタを含み、前記第1のインダクタは、前記第1の送信端子と前記グランド端子の間に接続され前記第2のインダクタは、前記第2の送信端子と前記グランド端子の間に接続され、前記第1及び第2のインダクタを、前記RFIDリーダと磁気結合させることとしてもよい。これによれば、ディファレンシャル方式の信号を扱うRFIDについても、外部アンテナを接続するための整合回路を省略できる。   In the RFID, the transmission terminal includes first and second transmission terminals, the inductor includes first and second inductors, and the first inductor includes the first transmission terminal and the first transmission terminal. The second inductor connected between the ground terminals is connected between the second transmission terminal and the ground terminal, and the first and second inductors are magnetically coupled to the RFID reader. Also good. According to this, a matching circuit for connecting an external antenna can also be omitted for an RFID that handles a differential signal.

また、本発明による無線通信機は、上記各RFIDのいずれかを搭載することを特徴とする。   In addition, a wireless communication device according to the present invention is equipped with any one of the above RFIDs.

本発明によれば、EMC対策のためのフィルタとして働くインダクタをアンテナとしても機能させ、外部アンテナが存在しないので、外部アンテナを接続するための整合回路が不要となる。   According to the present invention, an inductor that functions as a filter for EMC countermeasures also functions as an antenna, and there is no external antenna. Therefore, a matching circuit for connecting the external antenna becomes unnecessary.

本発明の第1の実施の形態によるRFIDシステムのシステム構成を示す図である。本図には、ICチップの内部抵抗が5Ωである場合を示している。1 is a diagram showing a system configuration of an RFID system according to a first embodiment of the present invention. This figure shows a case where the internal resistance of the IC chip is 5Ω. (a)は、本発明の第1の実施の形態によるコイル部品の上面図である。(b)は(a)のA−A’線断面図である。(A) is a top view of the coil component according to the first embodiment of the present invention. (B) is the sectional view on the A-A 'line of (a). (a)は、図1に示したフィルタの等価回路である。(b)は、(a)に示す等価回路を用いてインピーダンスZを計算した結果を示す図である。(A) is an equivalent circuit of the filter shown in FIG. (B) is a graph showing the results of calculating the impedance Z 2 with reference to the equivalent circuit shown in (a). ICチップの内部抵抗が30Ωである場合の、RFIDシステムのシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of an RFID system in case the internal resistance of an IC chip is 30 (ohm). (a)は、図4に示したフィルタの等価回路である。(b)は、(a)に示す等価回路を用いてインピーダンスZを計算した結果を示す図である。(A) is an equivalent circuit of the filter shown in FIG. (B) is a graph showing the results of calculating the impedance Z 4 with reference to the equivalent circuit shown in (a). 本発明の第2の実施の形態によるRFIDシステムのシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of the RFID system by the 2nd Embodiment of this invention. (a)は、本発明の第2の実施の形態によるブースターの上面図である。(b)は、(a)から下層導体パターンのみを取り出して示した図である。(A) is a top view of the booster by the 2nd Embodiment of this invention. (B) is the figure which extracted and showed only the lower layer conductor pattern from (a). (a)は図7(a)のB−B’線に対応するブースターの断面図であり、(b)は図7(a)のC−C’線に対応するブースターの断面図である。(A) is sectional drawing of the booster corresponding to the B-B 'line of Fig.7 (a), (b) is sectional drawing of the booster corresponding to the C-C'line of Fig.7 (a). 本発明の第3の実施の形態によるRFIDシステムのシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of the RFID system by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の背景技術によるRFIDの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of RFID by the background art of this invention. 本発明の背景技術によるRFIDの送受信回路の等価回路である。3 is an equivalent circuit of an RFID transceiver circuit according to the background art of the present invention. 図11に示す等価回路を用いてインピーダンスZを計算した結果を示す図である。It is a diagram illustrating the results of calculating the impedance Z A by using the equivalent circuit shown in FIG. 11.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の第1の実施の形態によるRFIDシステム1のシステム構成を示す図である。同図に示すように、RFIDシステム1は、RFID2及びRFIDリーダ3を備えている。   FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of an RFID system 1 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the RFID system 1 includes an RFID 2 and an RFID reader 3.

RFID2はICチップ21及びフィルタ22を有し、携帯電話などの無線通信機やICカードに搭載される。ICチップ21は送信端子Tx、受信端子Rx、及びグランド端子Gを有しており、送信端子Txとグランド端子Gの間にはインダクタL1及びキャパシタC1がこの順で直列接続されている。フィルタ22は、これらインダクタL1及びキャパシタC1によって構成される。受信端子Rxは、インダクタL1とキャパシタC1の接続点に接続されている。   The RFID 2 includes an IC chip 21 and a filter 22 and is mounted on a wireless communication device such as a mobile phone or an IC card. The IC chip 21 has a transmission terminal Tx, a reception terminal Rx, and a ground terminal G. Between the transmission terminal Tx and the ground terminal G, an inductor L1 and a capacitor C1 are connected in series in this order. The filter 22 includes the inductor L1 and the capacitor C1. The reception terminal Rx is connected to a connection point between the inductor L1 and the capacitor C1.

RFIDリーダ3はコイルL2を有し、RFID2内のICチップ21に記憶される情報の読み出しを行う。読み出しを行う際には、コイルL2をインダクタL1に近づける。そして、RFIDリーダ3において、読み出し命令を含むデータによって変調した信号をコイルL2に送出する。また、変調した信号の送出後には、無変調の信号を所定時間にわたって送出する。これらの信号は、コイルL2とインダクタL1の間の磁気結合を介してICチップ21に受信される。   The RFID reader 3 has a coil L2, and reads information stored in the IC chip 21 in the RFID 2. When reading is performed, the coil L2 is brought close to the inductor L1. Then, the RFID reader 3 sends a signal modulated by data including a read command to the coil L2. Further, after sending the modulated signal, an unmodulated signal is sent over a predetermined time. These signals are received by the IC chip 21 via magnetic coupling between the coil L2 and the inductor L1.

ICチップ21は、整流回路、通信回路、及びメモリを含む。整流回路は、受信端子Rxを通じてシングルエンド方式の信号を受信し、整流して直流化する。通信回路は、この直流を電源として動作するものであり、まず変調信号を解釈し、解釈結果に応じてメモリ内からデータを読み出す。そして、読み出したデータによって無変調信号の反射信号を変調し、送信端子Txを通じ、シングルエンド方式の信号として送出する。RFIDリーダ3は、コイルL2とインダクタL1の間の磁気結合を介してこの信号を受信し、復調することにより、ICチップ21内のメモリに記憶されているデータを取得する。   The IC chip 21 includes a rectifier circuit, a communication circuit, and a memory. The rectifier circuit receives a single-ended signal through the receiving terminal Rx, and rectifies the signal into a direct current. The communication circuit operates using this direct current as a power source, first interprets the modulation signal, and reads data from the memory according to the interpretation result. Then, the reflected signal of the non-modulated signal is modulated by the read data and is transmitted as a single-ended signal through the transmission terminal Tx. The RFID reader 3 receives this signal via the magnetic coupling between the coil L2 and the inductor L1 and demodulates it to obtain data stored in the memory in the IC chip 21.

フィルタ22は、インダクタL1及びキャパシタC1によりローパスフィルタとして機能し、送信時に高周波スプリアスが発射されることを防止する。フィルタ22の共振周波数は、RFIDの動作周波数13.56MHzに略等しい共振周波数に設定される。なお、「略等しい」とは、少なくとも動作周波数の信号を通過させつつ、必要最小限の高周波スプリアスが除去できる程度であればよいことを意味している。通常は、13.56MHzより少し高い約14MHz程度に設定される。この場合、インダクタL1のインダクタンス及びキャパシタC1の容量はそれぞれ0.33μH、390pFとなる。   The filter 22 functions as a low-pass filter by the inductor L1 and the capacitor C1, and prevents high-frequency spurious from being emitted during transmission. The resonance frequency of the filter 22 is set to a resonance frequency substantially equal to the RFID operating frequency of 13.56 MHz. Note that “substantially equal” means that it is sufficient if at least a signal having an operating frequency is allowed to pass while a necessary minimum high-frequency spurious signal can be removed. Usually, it is set to about 14 MHz which is slightly higher than 13.56 MHz. In this case, the inductance of the inductor L1 and the capacitance of the capacitor C1 are 0.33 μH and 390 pF, respectively.

インダクタL1には、樹脂体上に形成された平面スパイラルコイルからなるコイル部品を用いる。図2(a)は、インダクタL1を含むコイル部品40の上面図であり、図2(b)は図2(a)のA−A’線断面図である。これらの図に示すように、コイル部品40は、フェライトなどの磁性体により構成される磁性体基板41と、その上面に形成された樹脂体42と、樹脂体42内に埋め込まれ、インダクタL1を構成する平面スパイラルコイル43とを有している。磁性体基板41は、平面スパイラルコイル43中央の空間部分にも設けられている。平面スパイラルコイル43の内周端43−1及び外周端43−2はそれぞれ、引出導体43a,43b及び図示しない基板上の配線パターンを介して、送信端子Tx及びキャパシタC1に接続される。   As the inductor L1, a coil component made of a planar spiral coil formed on a resin body is used. FIG. 2A is a top view of the coil component 40 including the inductor L1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. As shown in these drawings, the coil component 40 includes a magnetic substrate 41 made of a magnetic material such as ferrite, a resin body 42 formed on the upper surface thereof, embedded in the resin body 42, and an inductor L1. A planar spiral coil 43 is provided. The magnetic substrate 41 is also provided in the space portion in the center of the planar spiral coil 43. The inner peripheral end 43-1 and the outer peripheral end 43-2 of the planar spiral coil 43 are connected to the transmission terminal Tx and the capacitor C1 through lead conductors 43a and 43b and a wiring pattern on a substrate (not shown), respectively.

コイル部品40は、樹脂体42の上面に磁性体基板を有しない点に特徴を有する。これにより、上面にインダクタL2を近づけることで、インダクタL2と磁気結合することが可能になっている。   The coil component 40 is characterized in that it does not have a magnetic substrate on the upper surface of the resin body 42. As a result, the inductor L2 can be magnetically coupled to the inductor L2 by bringing the inductor L2 closer to the upper surface.

本実施の形態によるRFID2では、EMC対策のためのフィルタ22として働くインダクタL1がアンテナとしても機能しており、図10(a)(b)に示した外部アンテナ102に相当する構成は設けられない。外部アンテナ102が設けられていないことから、RFID2では外部アンテナ102を接続するための整合回路105も必要なくなっており、結果として、図10(b)の構成に比べて部品点数が減少している。   In the RFID 2 according to the present embodiment, the inductor L1 serving as the filter 22 for EMC countermeasures also functions as an antenna, and a configuration corresponding to the external antenna 102 shown in FIGS. 10A and 10B is not provided. . Since the external antenna 102 is not provided, the matching circuit 105 for connecting the external antenna 102 is not necessary in the RFID 2, and as a result, the number of parts is reduced as compared with the configuration of FIG. .

なお、フィルタ22とICチップ21の間には、図10(a)(b)の例と同様に、整合回路を設ける必要はない。これは、図1に示すインピーダンスZとZとで、虚部がほとんど同じ値になるからである。実部に関しては、インピーダンスZではほぼ0であり、インピーダンスZではICチップ21の内部抵抗の値そのものとなるため、ICチップ21の内部抵抗の大きさによっては整合させる必要が生ずるが、この整合は、キャパシタC1と直列に抵抗素子を挿入するだけで実現することができる。以下、インピーダンスZ及びZを具体的に示しながら、詳しく説明する。 Note that there is no need to provide a matching circuit between the filter 22 and the IC chip 21 as in the example of FIGS. This is an impedance Z 1 and Z 2 shown in FIG. 1, because the imaginary part becomes almost the same value. For the real part, is substantially the impedance Z 2 0, since the value itself of the internal resistance of the impedance Z 1 in the IC chip 21, but necessary to match occurs depending on the size of the internal resistance of the IC chip 21, this Matching can be realized simply by inserting a resistance element in series with the capacitor C1. Hereinafter, the impedances Z 1 and Z 2 will be described in detail while specifically showing them.

初めに、ICチップ21の内部抵抗が5Ωである場合について説明する。この場合、インピーダンスZは5.0−j0.0Ωとなる。 First, the case where the internal resistance of the IC chip 21 is 5Ω will be described. In this case, the impedance Z 1 is a 5.0-j0.0Ω.

図3(a)は、図1に示したフィルタ22の等価回路である。また、図3(b)は、図3(a)に示す等価回路を用いてインピーダンスZを計算した結果を示す図である。ただし、計算にあたり、インダクタL1のインダクタンス及びキャパシタC1の容量は、それぞれ0.33μH、390pFとした。 FIG. 3A is an equivalent circuit of the filter 22 shown in FIG. 3 (b) is a diagram showing the results of calculating the impedance Z 2 with reference to the equivalent circuit shown in FIG. 3 (a). However, in the calculation, the inductance of the inductor L1 and the capacitance of the capacitor C1 were set to 0.33 μH and 390 pF, respectively.

図3(b)から理解されるように、インピーダンスZの実部は常にほぼ0.0である。一方、虚部は周波数によって変化するが、RFIDの動作周波数13.56MHzでは約−2.0Ωとなる。したがって、動作周波数13.56MHzでのインピーダンスZは、Z=0.0−j2.0Ωとなる。 As understood from FIG. 3 (b), the real part of the impedance Z 2 is always approximately 0.0. On the other hand, although the imaginary part changes depending on the frequency, it becomes about −2.0Ω at the RFID operating frequency of 13.56 MHz. Therefore, the impedance Z 2 at the operating frequency of 13.56 MHz is Z 2 = 0.0−j2.0Ω.

インピーダンスZとZとを比較すると、実部虚部ともにほとんど同じ値となっている。このことから、フィルタ22とICチップ21の間に図10(b)に示したような整合回路を設ける必要がないことが理解される。 Comparing the impedance Z 1 and Z 2, which is almost equal to the real part imaginary part both. From this, it is understood that it is not necessary to provide a matching circuit as shown in FIG. 10B between the filter 22 and the IC chip 21.

次に、ICチップ21の内部抵抗が30Ωである場合について説明する。   Next, a case where the internal resistance of the IC chip 21 is 30Ω will be described.

図4は、この場合のRFIDシステムのシステム構成を示す図である。図4に示すインピーダンスZは30.0−j0.0Ωとなることから、上述したインピーダンスZ=0.0−j2.0Ωと比較すると、実部の相違が若干大きくなっている。そこで、この相違を打ち消してインピーダンスを整合させるために、図4に示すように、キャパシタC1と直列に抵抗素子を挿入する。これにより、インピーダンスZの実部を大きくすることができ、インピーダンスを整合させることが可能になる。 FIG. 4 is a diagram showing a system configuration of the RFID system in this case. Since the impedance Z 3 is made of a 30.0-j0.0Ω shown in FIG. 4, when compared with the impedance Z 2 = 0.0-j2.0Ω described above, the difference of the real part is slightly larger. Therefore, in order to cancel this difference and match the impedance, a resistance element is inserted in series with the capacitor C1 as shown in FIG. Thus, it is possible to increase the real part of the impedance Z 4, it is possible to match the impedance.

図5(a)は、図4に示したフィルタ22の等価回路である。図5(b)は、図5(a)に示す等価回路を用いてインピーダンスZを計算した結果を示す図である。ただし、計算にあたり、抵抗R1の抵抗値は30Ωとした。また、インダクタL1及びキャパシタC1については、図3(b)の場合と同じとした。 FIG. 5A is an equivalent circuit of the filter 22 shown in FIG. 5 (b) is a diagram showing the results of calculating the impedance Z 4 with reference to the equivalent circuit shown in Figure 5 (a). However, in the calculation, the resistance value of the resistor R1 was set to 30Ω. Further, the inductor L1 and the capacitor C1 are the same as those in FIG.

図5(b)から理解されるように、インピーダンスZの実部は常にほぼ30.0となる。一方、虚部は図3(b)の場合と変化なく、RFIDの動作周波数13.56MHzでは約−2.0Ωである。したがって、動作周波数13.56MHzでのインピーダンスZは、Z=30.0−j2.0Ωとなる。したがって、インピーダンスZ=30.0−j0.0Ωと比較すると、実部についてもほぼ同様の値となっており、整合が取れていることが理解される。 As understood from FIG. 5 (b), the real part of the impedance Z 4 is always substantially 30.0. On the other hand, the imaginary part is not changed from the case of FIG. 3B, and is about −2.0Ω at the RFID operating frequency of 13.56 MHz. Therefore, the impedance Z 2 at the operating frequency of 13.56 MHz is Z 2 = 30.0−j2.0Ω. Therefore, when compared with impedance Z 3 = 30.0−j0.0Ω, it is understood that the real part has almost the same value and is matched.

図6は、本発明の第2の実施の形態によるRFIDシステム1のシステム構成を示す図である。同図に示すRFIDシステム1と図1に示したRFIDシステム1の相違点は、RFID2が、インダクタL1とコイルL2の間に設けられたブースター23を有している点にある。以下、この相違点を中心に説明する。   FIG. 6 is a diagram showing a system configuration of the RFID system 1 according to the second embodiment of the present invention. The difference between the RFID system 1 shown in FIG. 1 and the RFID system 1 shown in FIG. 1 is that the RFID 2 has a booster 23 provided between the inductor L1 and the coil L2. Hereinafter, this difference will be mainly described.

インダクタL1は、フィルタ用としても用いるものであるため、インダクタンス(部品サイズ)があまり大きくなく、長い通信距離は得られない。ブースター23は、RFID2の通信距離を延ばすために設置されるものである。   Since the inductor L1 is also used for a filter, the inductance (component size) is not so large and a long communication distance cannot be obtained. The booster 23 is installed to extend the communication distance of the RFID 2.

ブースター23はブースターコイルL3及びキャパシタC3を有し、ブースターコイルL3は、インダクタL1及びコイルL2の双方と磁気結合する。ブースターコイルL3とキャパシタC3とは、LC共振回路を構成する。ブースターコイルL3のインダクタンスと、キャパシタC3の容量とは、ブースター23の共振周波数がRFID2の動作周波数13.56MHzに略等しい周波数となるよう決定される。なお、ブースターコイルL3のインダクタンス(部品サイズ)は、インダクタL1のインダクタンス(部品サイズ)に比べて相当大きく、十分な通信距離を取れる程度の値に設定する。   The booster 23 has a booster coil L3 and a capacitor C3, and the booster coil L3 is magnetically coupled to both the inductor L1 and the coil L2. The booster coil L3 and the capacitor C3 constitute an LC resonance circuit. The inductance of the booster coil L3 and the capacitance of the capacitor C3 are determined such that the resonance frequency of the booster 23 is substantially equal to the operating frequency of 13.56 MHz of the RFID2. Note that the inductance (component size) of the booster coil L3 is set to a value that is considerably larger than the inductance (component size) of the inductor L1 and that allows a sufficient communication distance.

図7(a)はブースター23の上面図である。同図には、ブースター23の構成要素のうち、導体パターン(後述する上層導体パターン60及び下層導体パターン61)のみを示している。図7(b)は、図7(a)から下層導体パターン61のみを取り出して示した図である。また、図8(a)は図7(a)のB−B’線に対応するブースター23の断面図であり、図8(b)は図7(a)のC−C’線に対応するブースター23の断面図である。   FIG. 7A is a top view of the booster 23. In the figure, only the conductor patterns (upper layer conductor pattern 60 and lower layer conductor pattern 61 described later) among the components of the booster 23 are shown. FIG. 7B shows only the lower conductor pattern 61 extracted from FIG. 7A. 8A is a cross-sectional view of the booster 23 corresponding to the line BB ′ in FIG. 7A, and FIG. 8B corresponds to the line CC ′ in FIG. 3 is a cross-sectional view of a booster 23. FIG.

図7(a)及び図8(a)(b)に示した領域Dは、図2に示したコイル部品40の位置を示している。コイル部品40は、平面スパイラルコイル43(インダクタL1)の露出面をブースター23側にして、下層導体パターン61の真下(紙面奥側)に設置される。RFIDリーダ3(図6)は、ブースター23の上方(紙面手前側)に配置される。   A region D shown in FIGS. 7A and 8A and 8B shows the position of the coil component 40 shown in FIG. The coil component 40 is installed just below the lower conductor pattern 61 (back side of the paper) with the exposed surface of the planar spiral coil 43 (inductor L1) facing the booster 23. The RFID reader 3 (FIG. 6) is disposed above the booster 23 (on the front side of the page).

図8(a)(b)などに示すように、ブースター23は、上層導体パターン60、下層導体パターン61、スルーホール導体62,63、及び樹脂基板64を有している。   As shown in FIGS. 8A and 8B, the booster 23 includes an upper layer conductor pattern 60, a lower layer conductor pattern 61, through-hole conductors 62 and 63, and a resin substrate 64.

上層導体パターン60は、樹脂基板64の上面に形成された導体パターンであり、図7(a)に示すように平面スパイラル構造を有している。一方、下層導体パターン61は、樹脂基板64の下面に形成された導体パターンである。上層導体パターン60の内周端60aは、図8(a)(b)に示すように、樹脂基板64に設けられたスルーホール導体62を介して、下層導体パターン61の一方端部61aと電気的に接続される。同様に、上層導体パターン60の外周端60bは、図8(a)に示すように、樹脂基板64に設けられたスルーホール導体63を介して、下層導体パターン61の他方端部61bと電気的に接続される。   The upper conductor pattern 60 is a conductor pattern formed on the upper surface of the resin substrate 64, and has a planar spiral structure as shown in FIG. On the other hand, the lower conductor pattern 61 is a conductor pattern formed on the lower surface of the resin substrate 64. As shown in FIGS. 8A and 8B, the inner peripheral end 60a of the upper layer conductor pattern 60 is electrically connected to one end portion 61a of the lower layer conductor pattern 61 through a through-hole conductor 62 provided in the resin substrate 64. Connected. Similarly, the outer peripheral end 60b of the upper layer conductor pattern 60 is electrically connected to the other end 61b of the lower layer conductor pattern 61 through a through-hole conductor 63 provided in the resin substrate 64, as shown in FIG. Connected to.

以上のようなブースター23を用いることで、RFID2のインダクタL1において発生する磁界は、ブースター23によって増幅されてRFIDリーダ3のコイルL2に到達する。また、RFIDリーダ3のコイルL2において発生する磁界は、インダクタL1に比べて大きなインダクタンスを有するブースターコイルL3を介してインダクタL1に到達する。したがって、第2の実施の形態によるRFIDシステム1によれば、インダクタL1のインダクタンス(部品サイズ)が小さくても、十分な通信距離を得ることが可能になる。   By using the booster 23 as described above, the magnetic field generated in the inductor L1 of the RFID 2 is amplified by the booster 23 and reaches the coil L2 of the RFID reader 3. Further, the magnetic field generated in the coil L2 of the RFID reader 3 reaches the inductor L1 via the booster coil L3 having a larger inductance than the inductor L1. Therefore, according to the RFID system 1 according to the second embodiment, a sufficient communication distance can be obtained even when the inductance (component size) of the inductor L1 is small.

図9は、本発明の第3の実施の形態によるRFIDシステム1のシステム構成を示す図である。同図に示すRFIDシステム1と図6に示したRFIDシステム1の相違点は、シングルエンド方式のICチップ21に代えてディファレンシャル方式のICチップ24を用いる点にある。この変更に伴い、EMC対策のフィルタ22についてもディファレンシャル方式対応のフィルタ25に置き換えている。以下、これらの相違点を中心に説明する。   FIG. 9 is a diagram showing a system configuration of the RFID system 1 according to the third embodiment of the present invention. The difference between the RFID system 1 shown in the figure and the RFID system 1 shown in FIG. 6 is that a differential IC chip 24 is used instead of the single-end IC chip 21. Along with this change, the EMC countermeasure filter 22 is also replaced with a differential type filter 25. Hereinafter, these differences will be mainly described.

ICチップ24は、送信端子Tx1(第1の送信端子)、送信端子Tx2(第2の送信端子)、受信端子Rx、及びグランド端子Gを有している。また、フィルタ25は、インダクタL4(第1のインダクタ)、インダクタL5(第2のインダクタ)、及びキャパシタC4を有している。   The IC chip 24 has a transmission terminal Tx1 (first transmission terminal), a transmission terminal Tx2 (second transmission terminal), a reception terminal Rx, and a ground terminal G. The filter 25 includes an inductor L4 (first inductor), an inductor L5 (second inductor), and a capacitor C4.

インダクタL4及びキャパシタC4は、送信端子Tx1とグランド端子Gの間にこの順で直列接続され、ローパスフィルタを構成する。また、インダクタL5は、送信端子Tx2とインダクタL4及びキャパシタC4の接続点との間に接続され、キャパシタC4とともにローパスフィルタを構成する。受信端子Rxも、インダクタL4及びキャパシタC4の接続点に接続されている。   The inductor L4 and the capacitor C4 are connected in series between the transmission terminal Tx1 and the ground terminal G in this order, and constitute a low-pass filter. The inductor L5 is connected between the transmission terminal Tx2 and a connection point between the inductor L4 and the capacitor C4, and constitutes a low-pass filter together with the capacitor C4. The reception terminal Rx is also connected to the connection point of the inductor L4 and the capacitor C4.

インダクタL4,L5はそれぞれ、上述したコイル部品40(図2)によって構成される。したがって、これらのコイル部品40を並べ、上面にブースターコイルL3を近づけることで、インダクタL4,L5とブースターコイルL3とを磁気結合させることが可能になっている。   The inductors L4 and L5 are each configured by the coil component 40 (FIG. 2) described above. Therefore, by arranging these coil components 40 and bringing the booster coil L3 closer to the upper surface, the inductors L4 and L5 and the booster coil L3 can be magnetically coupled.

ICチップ24が整流回路、通信回路、及びメモリを含む点は、ICチップ21と同様である。ICチップ24は、RFIDリーダ3の指示に従ってメモリから読み出したデータによって無変調信号の反射信号を変調し、送信端子Tx1,Tx2を通じ、ディファレンシャル方式の信号として送出する。RFIDリーダ3は、コイルL4,L5とインダクタL3の間の磁気結合、及びインダクタL3とコイルL2の間の磁気結合を介してこの信号を受信し、復調することにより、ICチップ21内のメモリに記憶されているデータを取得する。   The IC chip 24 is the same as the IC chip 21 in that it includes a rectifier circuit, a communication circuit, and a memory. The IC chip 24 modulates the reflection signal of the non-modulated signal with the data read from the memory according to the instruction of the RFID reader 3, and sends it as a differential signal through the transmission terminals Tx1 and Tx2. The RFID reader 3 receives this signal via the magnetic coupling between the coils L4 and L5 and the inductor L3, and the magnetic coupling between the inductor L3 and the coil L2, and demodulates the signal to the memory in the IC chip 21. Get stored data.

本実施の形態によるRFID2でも、EMC対策のためのフィルタ25として働くインダクタL4,L5がアンテナとしても機能しており、図10(a)(b)に示した外部アンテナ102に相当する構成は設けられない。したがって、部品点数の削減が実現している。   In the RFID 2 according to the present embodiment, the inductors L4 and L5 functioning as the filter 25 for EMC countermeasures also function as an antenna, and a configuration corresponding to the external antenna 102 shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b) is provided. I can't. Therefore, the number of parts is reduced.

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, and this invention can be implemented in various aspects in the range which does not deviate from the summary. Of course.

例えば、上記実施の形態ではRFIDの動作周波数が13.56MHzであるとして説明したが、本発明は、その他の周波数を動作周波数を用いるRFIDについても適用可能である。その場合、各インダクタのインダクタンス及び各キャパシタの容量が適宜変更されることは勿論である。   For example, although the above embodiment has been described on the assumption that the operating frequency of RFID is 13.56 MHz, the present invention can also be applied to RFID using other operating frequencies. In that case, of course, the inductance of each inductor and the capacitance of each capacitor are appropriately changed.

また、上記実施の形態ではICチップを用いたが、ICチップに代えてTFT(Thin Film Transistor)を含む回路(TFT回路)など他の種類の集積回路を用いてもよい。   In the above embodiment, an IC chip is used, but other types of integrated circuits such as a circuit (TFT circuit) including a TFT (Thin Film Transistor) may be used instead of the IC chip.

1 RFIDシステム
2 RFID
3 RFIDリーダ
21,24 ICチップ
22,25 フィルタ
23 ブースター
40 コイル部品
41 磁性体基板
42 樹脂体
43 平面スパイラルコイル
43a,43b 引出導体
60 上層導体パターン
61 下層導体パターン
62,63 スルーホール導体
64 樹脂基板
1 RFID system 2 RFID
3 RFID reader 21, 24 IC chip 22, 25 Filter 23 Booster 40 Coil component 41 Magnetic substrate 42 Resin body 43 Planar spiral coil 43a, 43b Lead conductor 60 Upper layer conductor pattern 61 Lower layer conductor pattern 62, 63 Through hole conductor 64 Resin substrate

Claims (4)

RFIDリーダと磁気結合するRFIDであって、
送信端子及びグランド端子を有する集積回路と、
動作周波数に略等しい共振周波数を有するフィルタとを備え、
前記フィルタは、前記送信端子と前記グランド端子の間に直列接続されたインダクタ及びキャパシタを有し
前記送信端子は、第1及び第2の送信端子を含み、
前記インダクタは、第1及び第2のインダクタを含み、
前記第1のインダクタは、前記第1の送信端子と前記グランド端子の間に接続され、
前記第2のインダクタは、前記第2の送信端子と前記グランド端子の間に接続され、
前記第1及び第2のインダクタを、前記RFIDリーダと磁気結合させることを特徴とするRFID。
An RFID that is magnetically coupled to an RFID reader,
An integrated circuit having a transmission terminal and a ground terminal;
A filter having a resonance frequency substantially equal to the operating frequency,
The filter includes an inductor and a capacitor connected in series between the transmission terminal and the ground terminal ,
The transmission terminal includes first and second transmission terminals,
The inductor includes first and second inductors,
The first inductor is connected between the first transmission terminal and the ground terminal;
The second inductor is connected between the second transmission terminal and the ground terminal,
Wherein the first and second inductors, RFID, characterized in Rukoto by the RFID reader and the magnetic coupling.
磁性体基板上に形成された樹脂体をさらに備え、
前記第1及び第2のインダクタはそれぞれ、前記樹脂体内に埋め込まれた平面スパイラルコイルによって構成されることを特徴とする請求項1に記載のRFID。
A resin body formed on the magnetic substrate;
2. The RFID according to claim 1, wherein each of the first and second inductors includes a planar spiral coil embedded in the resin body.
ブースターコイルをさらに備え、
前記第1及び第2のインダクタは、前記ブースターコイルを介して前記RFIDリーダと磁気結合することを特徴とする請求項1又は2に記載のRFID。
Further equipped with a booster coil,
3. The RFID according to claim 1, wherein the first and second inductors are magnetically coupled to the RFID reader via the booster coil.
請求項1乃至のいずれか一項に記載のRFIDを搭載することを特徴とする無線通信機。 A wireless communication device comprising the RFID according to any one of claims 1 to 3 .
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