JP5536651B2 - Rfidのための自動アンテナチューナシステム - Google Patents
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Description
本出願は、2007年9月24日に出願された米国仮出願第60/994,834号に基づいており、該仮出願の利益を主張する。
RFID(無線周波数識別)の製造および使用において、技術は2つの主要なグループに分けられる。すなわち、第1のグループは、読取り器への密結合から電力を集める受動タグであり、それによって、受動タグが読取り器に情報を送信しまたは反映させることを可能にする。第2のグループは能動タグであり、能動タグは、バッテリ、コンデンサまたは他のデバイスのようにそれ自体に電力蓄積能力を有する。能動タグは、読取り器によって受信されるデータを送信するようにタグに要求する、読取り器によって生成されたRF信号によって問合せを受ける。受動タグは、典型的には数インチから1メートルまでの範囲を有する。能動タグは、数十メートルまで送信し得るが、バッテリ限界により限定された寿命を有し得る。能動タグは、バッテリまたはコンデンサの限定された貯蔵寿命により限定された寿命を有する。
本発明の自動アンテナ同調デバイスは、(1)能動RFIDトランスポンダタグのためのウェイクアップ信号と、(2)受動RFIDトランスポンダ受動タグあるいは多数のセンサ、受信器、送信器または電気デバイスもしくは電子デバイスを動作させる電力とを提供する。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
(a)パルス幅変調器と、
(b)該変調器からのソース信号の周波数の生成を制御するマイクロプロセッサと、
(c)インダクタと、
(d)増幅器から該ソース信号を受信し、該ソース信号を該インダクタに送信する複数のリレー接点およびコンデンサであって、該インダクタおよびコンデンサは共鳴信号を生成する、リレー接点およびコンデンサと、
(e)搬送波信号として該共鳴信号を送信する1つ以上のリレー接点を介して該コンデンサと通信するゲートと、
(f)該ソース信号と共に該搬送波信号をゲーティングし、結晶を用いてゲーティングのための比較信号を生成し、一連のパルスを生成する手段とを備え、該マイクロプロセッサは、
(i)該一連のパルスのカウントを決定するカウンタと、(ii)静電容量を変化させ、該一連のパルスのカウントを増加させるかまたは減少させる手段を有する、自動アンテナ同調システム。
(項目2)
上記同調システムは、施設において位置を定められたアンテナと、コンピュータまたはマイクロプロセッサとに接続され、該施設に位置を決められた、複数の間隔を空けて置かれたRFIDトランスポンダをさらに含み、該RFIDトランスポンダは、該コンピュータまたはマイクロプロセッサからの信号を受信し、そのような信号を該アンテナに送信して戻すように適合される、項目1に記載の自動アンテナ同調システム。
(項目3)
(a)パルス幅変調器と、
(b)該変調器からのソース信号の周波数の生成を制御するマイクロプロセッサと、
(c)該ソース信号を増幅する1つ以上の増幅器と、
(d)インダクタと、
(e)該増幅器から該ソース信号を受信し、該ソース信号を該インダクタに送信する複数のリレー接点およびコンデンサであって、該インダクタおよびコンデンサは共鳴信号を生成する、リレー接点およびコンデンサと、
(f)搬送波信号として該共鳴信号を送信する1つ以上のリレー接点を介して該コンデンサと通信するゲートと、
(g)該ソース信号と共に該搬送波信号をゲーティングし、結晶を用いてゲーティングのための比較信号を生成し、一連のパルスを生成する手段とを備え、該マイクロプロセッサは、
(i)該一連のパルスのカウントを決定するカウンタと、(ii)静電容量を変化させ、該一連のパルスのカウントを増加させるかまたは減少させる手段を有する、自動アンテナ同調システム。
(項目4)
無線周波数識別システム(RFID)のためのアンテナを同調させる方法は、
(a)ある周波数でパルス幅変調器からソース信号を放射するステップと、
(b)該ソース信号を増幅し、複数のコンデンサおよび1つのインダクタに送信するステップであって、各コンデンサはリレー接点を有する、ステップと、
(c)1つ以上のコンデンサを介して該インダクタから信号を送信し、搬送波信号を生成するステップと、
(d)該ソース信号と共に該搬送波信号をゲーティングし、比較信号を生成するステップと、
(e)該ソース信号と比較して、該搬送波信号が90度だけ位相が進んでいるかまたは遅れているかどうかを比較するステップと、
(f)必要に応じて、静電容量を追加するかまたは減少させ、該比較信号の1周期当りのカウントを変化させ、該搬送波信号と該ソース信号の間に90度の位相を確立するステップと
を包含する、方法。
(項目5)
静電容量を増加させ、1周期当りのパルス数を減少させるか、または静電容量を減少させ、1周期当りのパルス数を増加させるステップをさらに含む、項目4に記載の方法。
(項目6)
(a)上記同調システムと通信する施設内に上記アンテナの位置を決めるステップと、
(b)該施設内に複数のRFIDトランスポンダの位置を決めるステップと、
(c)コンピュータまたはマイクロプロセッサから該RFIDトランスポンダのうちの1つ以上に信号を送信するステップと、
(d)該1つ以上のRFIDトランスポンダから該アンテナおよび該コンピュータに信号を送信するステップと
をさらに包含する、項目4に記載の方法。
(項目7)
結晶を用いてANDゲートを介して上記比較信号をゲーティングし、1周期当りのカウントを規定する一連のパルスを生成するステップをさらに含む、項目4に記載の方法。
(項目8)
(a)ある周波数、ある位相でソース信号によってインダクタに電力を送達するステップと、
(b)該インダクタから1つ以上のコンデンサを介してゲートに共鳴信号を送信するステップと、
(c)該ゲートから搬送波信号を送信し、ANDゲートを介して該搬送波信号をゲーティングし、該ソース信号と結合させ、比較信号を生成し、該比較信号は、結晶用いてゲーティングされ、一連のパルスを生成するステップと、
(d)該ソース信号の位相を該搬送波信号の位相と比較するステップと、
(e)該ソース信号の位相と該搬送波信号の位相との間の位相差が90度より大きいかまたは少ない場合のみであるが、該インダクタからの信号に対する静電容量を追加するか、または減少させるステップと
を包含する、無線周波数識別システムのためのアンテナを同調させる方法。
(項目9)
上記アンテナからの信号をコード化し、該コード化された信号を離れた受信デバイスに送信するステップをさらに含む、項目8に記載の方法。
(項目10)
施設において製品の在庫を管理する方法であって、
(a)該施設内にアンテナおよび複数のRFIDトランスポンダの位置を決めるステップと、
(b)アンテナ同調システムを該アンテナに係合するステップであって、該同調システムはパルス幅変調器とインダクタとを含む、ステップと、
(c)該パルス幅変調器から複数のコンデンサおよび該インダクタにソース信号を送信するステップであって、各コンデンサはリレー接点を有する、ステップと、
(d)1つ以上のコンデンサを介して該インダクタから信号を送信し、搬送波信号を形成するステップと、
(e)該ソース信号と共に該搬送波信号をゲーティングし、比較信号を生成するステップと、
(f)該ソース信号と比較して、該搬送波信号が90度だけ位相が進んでいるかまたは遅れているかどうかを比較するステップと、
(g)必要に応じて、静電容量を追加するかまたは減少させ、該比較信号の1周期当りのカウントを変化させ、該搬送波信号と該ソース信号の間に90度の位相を確立するステップと
(h)コンピュータまたはマイクロプロセッサから該RFIDトランスポンダのうちの1つ以上に信号を送信するステップと、
(i)該1つ以上のRFIDトランスポンダから該アンテナおよび該コンピュータに信号を送信するステップと
を包含する、方法。
図1は、本発明の自動アンテナ同調システム121のための基本回路の概略図を例示する。Microchip Inc.のPIC16F628に類似したマイクロプロセッサ101は、パルス幅変調(PWM)出力ピンからのソース信号102の周波数を生成することを制御する。このソース信号102は、この設計に対して125kHzであるが、その電磁界において無線の周辺装置の電力を増加させるのに所望されるほとんどの任意の周波数であり得る。ソース信号102は、MOSFETドライバ103によって増幅され、次いで一対の強出力(heavy)MOSFETトランジスタ104の中に駆動される。例えば、MOSFETドライバ103は、MOSFET104の高静電容量入力が必要とするレベルまで電力を増幅する、MicrochipのModel No.TC4422としてMicrochipによって製造されるものであり得る。これらのMOSFETは、強電流および高電圧を駆動するように設計され、一連のコンデンサ106を駆動する。MOSFET104は、International RectifierのModel No.JRF9530およびIRF530としてInternational Rectifierによって製造されるものであり得る。これらのコンデンサ106は、リレー接点105によって個々に選択され、コンデンサ106およびインダクタ107を125kHzの共鳴に同調させる。
Claims (15)
- (a)パルス幅変調器と、
(b)該変調器からのソース信号の周波数の生成を制御するマイクロプロセッサと、
(c)インダクタと、
(d)増幅器から該ソース信号を受信し、該ソース信号を該インダクタに送信する複数のリレー接点およびコンデンサであって、該インダクタおよびコンデンサは共鳴信号を生成する、リレー接点およびコンデンサと、
(e)搬送波信号として該共鳴信号を送信する1つ以上のリレー接点を介して該コンデンサと通信するゲートと、
(f)該ソース信号と共に該搬送波信号をゲーティングし、結晶を用いてゲーティングのための比較信号を生成し、一連のパルスを生成する手段と
を備え、該マイクロプロセッサは、
(i)該一連のパルスのカウントを決定するカウンタと、(ii)該カウントが所定数になるまで、前記リレー接点および前記コンデンサを制御して、静電容量を変化させ、該一連のパルスのカウントを増加させるかまたは減少させる手段を有する、自動アンテナ同調システム。 - 前記同調システムは、施設において位置を定められたアンテナと、コンピュータまたはマイクロプロセッサとに接続され、該施設に位置を決められた、複数の間隔を空けて置かれたRFIDトランスポンダをさらに含み、該RFIDトランスポンダは、該コンピュータまたはマイクロプロセッサからの信号を受信し、そのような信号を該同調されたアンテナに送信して戻すように適合される、請求項1に記載の自動アンテナ同調システム。
- (a)パルス幅変調器と、
(b)該変調器からのソース信号の周波数の生成を制御するマイクロプロセッサと、
(c)該ソース信号を増幅する1つ以上の増幅器と、
(d)インダクタと、
(e)該増幅器から該ソース信号を受信し、該ソース信号を該インダクタに送信する複数のリレー接点およびコンデンサであって、該インダクタおよびコンデンサは共鳴信号を生成する、リレー接点およびコンデンサと、
(f)搬送波信号として該共鳴信号を送信する1つ以上のリレー接点を介して該コンデ
ンサと通信するゲートと、
(g)該ソース信号と共に該搬送波信号をゲーティングし、結晶を用いてゲーティングのための比較信号を生成し、一連のパルスを生成する手段と
を備え、該マイクロプロセッサは、
(i)該一連のパルスのカウントを決定するカウンタと、(ii)該カウントが所定数になるまで、前記リレー接点および前記コンデンサを制御して、静電容量を変化させ、該一連のパルスのカウントを増加させるかまたは減少させる手段を有する、自動アンテナ同調システム。 - 無線周波数識別システム(RFID)のためのアンテナを同調させる方法は、
(a)ある周波数でパルス幅変調器からソース信号を放射するステップと、
(b)該ソース信号を増幅し、複数のコンデンサおよび1つのインダクタに送信するステップであって、各コンデンサはリレー接点を有する、ステップと、
(c)1つ以上のコンデンサを介して該インダクタから信号を送信し、搬送波信号を生成するステップと、
(d)該ソース信号と共に該搬送波信号をゲーティングし、比較信号を生成するステップと、
(e)該ソース信号と比較して、該搬送波信号が90度だけ位相が進んでいるかまたは遅れているかどうかを比較するステップと、
(f)前記リレー接点および前記コンデンサを制御して、静電容量を追加するかまたは減少させ、該比較信号の1周期当りのカウントを変化させ、該搬送波信号と該ソース信号の間に90度の位相を確立するステップと
を包含する、方法。 - 前記カウントが実質的に120になるまで、静電容量を増加させ、1周期当りのパルス数を減少させるか、または静電容量を減少させ、1周期当りのパルス数を増加させるステップをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- (a)前記同調システムと通信する施設内に前記アンテナの位置を決めるステップと、
(b)該施設内に複数のRFIDトランスポンダの位置を決めるステップと、
(c)コンピュータまたはマイクロプロセッサから該RFIDトランスポンダのうちの1つ以上に信号を送信するステップと、
(d)該1つ以上のRFIDトランスポンダから該アンテナおよび該コンピュータに信号を送信するステップと、
(e)結晶を用いてANDゲートを介して前記比較信号をゲーティングして、1周期当りのカウントを規定する一連のパルスを生成するステップと、
(f)該カウントが実質的に120になるまで、静電容量を増加させ、1周期当りのパルス数を減少させるか、または静電容量を減少させ、1周期当りのパルス数を増加させるステップと
をさらに包含する、請求項4に記載の方法。 - (a)ある周波数、ある位相でソース信号によってインダクタに電力を送達するステップと、
(b)該インダクタから1つ以上のコンデンサを介してゲートに共鳴信号を送信するステップと、
(c)該ゲートから搬送波信号を送信し、ANDゲートを介して該搬送波信号をゲーティングし、該ソース信号と結合させ、比較信号を生成し、該比較信号は、結晶用いてゲーティングされ、一連のパルスを生成するステップと、
(d)該ソース信号の位相を該搬送波信号の位相と比較するステップと、
(e)該ソース信号の位相と該搬送波信号の位相との間の位相差が90度より大きいか
または少ない場合のみであるが、該インダクタからの信号に対する静電容量を追加するか、または減少させるステップと、
(f)該カウントが所定数になるまで、前記リレー接点および前記コンデンサを制御して、静電容量を増加させ、1周期当りのパルス数を減少させるか、または静電容量を減少させ、1周期当りのパルス数を増加させるステップと
を包含する、無線周波数識別システムのためのアンテナを同調させる方法。 - 前記アンテナからの信号をコード化し、該コード化された信号を離れた受信デバイスに送信するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 施設において製品の在庫を管理する方法であって、
(a)該施設内にアンテナおよび複数のRFIDトランスポンダの位置を決めるステップと、
(b)アンテナ同調システムを該アンテナに係合するステップであって、該同調システムはパルス幅変調器とインダクタとを含む、ステップと、
(c)該パルス幅変調器から複数のコンデンサおよび該インダクタにソース信号を送信するステップであって、各コンデンサはリレー接点を有する、ステップと、
(d)1つ以上のコンデンサを介して該インダクタから信号を送信し、搬送波信号を形成するステップと、
(e)該ソース信号と共に該搬送波信号をゲーティングし、比較信号を生成するステップと、
(f)該ソース信号と比較して、該搬送波信号が90度だけ位相が進んでいるかまたは遅れているかどうかを比較するステップと、
(g)前記リレー接点および前記コンデンサを制御して、静電容量を追加するかまたは減少させ、該比較信号の1周期当りのカウントを変化させ、該搬送波信号と該ソース信号の間に90度の位相を確立するステップと
(h)コンピュータまたはマイクロプロセッサから該RFIDトランスポンダのうちの1つ以上に信号を送信するステップと、
(i)該1つ以上のRFIDトランスポンダから該アンテナおよび該コンピュータに信号を送信するステップと
を包含する、方法。 - 前記複数のRFIDトランスポンダのうちの少なくともいくつかは受動的であり、前記アンテナから該受動的なRFIDトランスポンダに電力を送達することによって、該受動的なRFIDトランスポンダに電力供給するステップをさらに包含する、請求項9に記載の方法。
- 前記複数のRFIDトランスポンダのうちの少なくともいくつかは、オンおよびオフにする能力を有して能動的であり、オフであるRFIDトランスポンダをオンにするために、前記アンテナから信号を送達するステップをさらに包含する、請求項9に記載の方法。
- 前記複数のRFIDトランスポンダのうちの少なくともいくつかは受動的であり、前記アンテナから該受動的なRFIDトランスポンダに電力を送達することによって、該受動的なRFIDトランスポンダに電力供給するステップをさらに包含する、請求項6に記載の方法。
- 前記複数のRFIDトランスポンダのうちの少なくともいくつかは、オンおよびオフにする能力を有して能動的であり、オフであるRFIDトランスポンダをオンにするために、前記アンテナから信号を送達するステップをさらに包含する、請求項6に記載の方法。
- 前記複数のRFIDトランスポンダのうちの少なくともいくつかは受動的であり、前記アンテナは、該受動的なRFIDトランスポンダに電力を送達する、請求項1に記載の自動同調システム。
- 前記複数のRFIDトランスポンダのうちの少なくともいくつかは、オンおよびオフにすることが可能であり、前記アンテナからの信号は、オフであるRFIDトランスポンダをオンにする、請求項1に記載の自動同調システム。
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