JPH07297768A - 低レベルｒｆスレッシュホールド検知器 - Google Patents

低レベルｒｆスレッシュホールド検知器

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JPH07297768A
JPH07297768A JP23875294A JP23875294A JPH07297768A JP H07297768 A JPH07297768 A JP H07297768A JP 23875294 A JP23875294 A JP 23875294A JP 23875294 A JP23875294 A JP 23875294A JP H07297768 A JPH07297768 A JP H07297768A
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JP
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signal
circuit
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level signal
threshold
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JP23875294A
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Alfred R Koelle
アール． コエル アルフレッド
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AMUTETSUKU CORP
Amtech Corp
Original Assignee
AMUTETSUKU CORP
Amtech Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低レベルＲＦ信号及び強度が変化するＲＦ信
号を検知し且つ検知すると、活性動作間の動作電力を保
存するために通常休止状態にある例えば自動乗物識別タ
グ等のＲＦ装置を活性化させる低電力回路を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 本発明回路によれば、ＤＣ電圧信号から検知
したＲＦ信号をチョッピングすることによってＡＣ電圧
信号である方形波を発生し、その振幅は受信したＲＦ信
号のレベルに比例する元のＤＣ信号電圧の振幅に比例し
ている。次いで、チョッピングされたＤＣ方形波を反対
極性のスレッシュホールド基準レベル信号と線形的に結
合させ、且つその結合した信号はＡＣ結合型制限用増幅
器へ入力される。増幅された信号の極性はその２つの入
力信号のうちのより大きなものの極性と同じである。位
相検知器が増幅された信号の極性を決定する。位相検知
器が検知されたＲＦ活性化信号を識別すると、ＲＦ装置
が活性化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低レベルＲＦ活性化信号
を検知する回路に関するものであって、更に詳細には、
ＲＦ活性化信号を検知すると、活性動作の間において動
作電力を保存するために通常休止状態に維持されている
例えば自動的な乗り物識別タグ等のＲＦ装置を活性させ
る即ち「目覚ませる」回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動乗り物識別（ＡＶＩ）システムは、
乗物のタグと読取器装置との間で情報を通信するために
ＲＦ信号を使用する。ＡＶＩタグは、通常、小型で且つ
廉価な電池によって駆動され且つ２つのタイプのうちの
１つとすることが可能である。即ち、「読取専用」タグ
はタグのメモリ内にあらかじめ格納した情報を読取器装
置が読み取ることを可能とし、一方「読取／書込」タグ
は、読取器からの信号に応答して、タグのメモリ内に新
しい情報を書込むことも可能とする。読取／書込タグ
は、読取専用タグよりも一層複雑であり且つトランザク
ションの積極的な部分においてより多くの電流を使用す
る。読取／書込タグによって必要とされる活性状態電流
は、通常、非常に高いものであって、タグを常にその完
全なる活性状態で駆動することは実際的ではない。従っ
て、トランザクションの間に於いては、タグを低電流の
バックグラウンド状態に維持し、且つトランザクション
のために必要な場合にのみ読取器装置からのＲＦ活性化
信号に応答してそれを活性化させることが一般的であ
る。
【０００３】読取器装置はタグが発生するコード化した
後方散乱変調信号から発生するＲＦ反射率における変化
を検知する。ある読取／書込タグは、タグ論理が低電流
バックグラウンド状態に留まる間に、この後方散乱変調
信号を発生する、即ち、該タグは継続して「読取」モー
ドで機能する。「書込」機能に対しては、読取／書込タ
グは読取器から変調されたＲＦ「書込データ」信号を受
取り且つ検知および増幅によってそれをタグの論理回路
によって使用することが可能な形態へ変換させる手段を
有するものでなければならない。殆どのタグは低コスト
を目的としており、低電圧信号パルストレインを形成す
るためにＡＳＫ（振幅シフトキーイング）または「オン
／オフ」ＲＦ信号の簡単な「直接的検知」を使用してお
り、その振幅は受取ったＲＦ信号の強度に依存し、従っ
て可変の振幅である。このパルス信号はタグ回路の「論
理レベル」へ増幅されねばならず、それは、通常、タグ
において使用されている電池電圧であり、例えばリチウ
ム電池の場合３Ｖである。タグにおいて受取られる読取
器のＲＦ信号の強度に依存して、検知された信号の振幅
がミリボルトからボルトへ変化する場合があるので、こ
の機能を実現することは困難である。
【０００４】更に、タグＲＦ検知回路は、タグが不本意
に活性化されることを防止し且つ不所望のデータがタグ
へ供給されることがないことを確保するために、漂遊Ｒ
Ｆ信号を区別することが可能でなければならない。幾つ
かの既存のタグシステムでは、この問題に対処するため
にコード化したＲＦ信号を使用している。然しながら、
一般的に、タグのＲＦ検知回路内に選択性の特性を組込
むことは電力消費を増加させ且つ電池駆動をより困難な
ものとし且つ高価なものとさせる。
【０００５】ＲＦ信号を検知するための公知の手段が存
在しているが、殆どのこのような回路は電力消費が過剰
であるので、それらを電池駆動型のタグ内に組込むこと
は非現実的なものとしている。初期のアムテック社のタ
グはスレッシュホールドＲＦ検知および信号増幅のため
に高利得のバイポーラトランジスタを使用することによ
ってこの電力消費問題に対処していた。そのバイポーラ
ＮＰＮトランジスタは約５５０ｍＶで導通状態となる
が、検知されたＲＦ電圧レベルが約４５０ｍＶへ上昇す
るまでは殆ど電流を通過させることはなく、高いＲＦス
レッシュホールドレベル、例えば５５０ｍＶを有するシ
ステムに対して特に適したものとしていた。然しなが
ら、その回路は連続波（ＣＷ）及び変調ＲＦ源の両方か
らのバックブグラウンド干渉に対して影響を受け易く、
低レベルの読取器によって送信されたＲＦ信号を使用す
るシステムにおいて使用可能なものではない。
【０００６】長期間にわたってＲＦエネルギに露呈され
ることに関係した健康上の危害に関する懸念のために、
新たなタグシステムは、例えば５ｍＶ−５０ｍＶの非常
に低いＲＦスレッシュホールドレベルを必要とする設計
となっており、タグのＲＦスレッシュホールド検知回路
においてはより高い感度を必要としている。この範囲の
ＤＣ電圧のスレッシュホールド検知は経済的に行なうこ
とは困難である。何故ならば、半導体処理におけるラン
ダムな変動のために従来の差動増幅器入力電圧比較器は
最大で±１５ｍＶのオフセット電圧を有しており、その
オフセット電圧は周囲温度と共に変化する傾向があるか
らである。このオフセット電圧は、スレッシュホールド
レベルをシフトさせ且つ信頼をもって検知することが可
能なＲＦレベルに関してより低い実際的な限界を設定し
ている。オフセット電圧を取除く公知の技術が存在して
いるが、それらは実施上高価なものであり且つ変化する
温度及び供給電圧レベルにわたって一貫性をもって動作
するものではない。
【０００７】更に、タグにおいて受取られるＲＦレベル
は、５ｍＶから最大で１Ｖ又はそれ以上の範囲にわたる
ことがあり、より信号レベルにおいて過負荷及び歪みを
発生する危険性をはらんでいる。受信するＲＦ信号にお
いて変動が発生すると、読取／書込信号をタグ回路の論
理レベルへ増幅させることを一層問題のあるものとして
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した如
き従来技術の欠点を解消し、殆ど電力を消費することが
なく且つＲＦエネルギレベルにおけるバックグラウンド
ＲＦノイズ又は変動に対して影響を受けることのない低
レベルＲＦ検知回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、殆ど電力を消
費することがなく、低レベルのＲＦ信号及び強度が変化
するＲＦ信号を検知することが可能であり、且つ間欠的
な低レベルＲＦ干渉を拒否することの可能な廉価な回路
を提供している。本発明回路は、ＲＦ活性化信号を受取
り且つそれをＲＦ検知器を介して供給する。本回路は、
更に、スレッシュホールド基準レベル信号を供給する。
ＲＦ検知器の出力は、ＤＣ信号を「チョッピング」して
「チョップしたＤＣ」方形波とさせることによりＤＣ電
圧信号からＡＣ電圧信号へ変換され、その方形波信号の
振幅は元のＤＣ信号電圧の振幅と比例しており（尚、そ
れは受取ったＲＦ信号のレベルに比例している）、且つ
その極性はスレッシュホールド基準レベル信号の極性と
逆のものである。ＲＦ検知器の変換された出力とスレッ
シュホールド基準レベル信号とがＡＣ結合型制限用増幅
器への入力を形成する。
【００１０】ＡＣ結合型制限用増幅器によって発生され
る信号の極性は、その入力を形成する２つの信号のうち
のより大きなものの極性と同一である。従って、チョッ
ピングされ検知されたＲＦＤＣ信号がスレッシュホール
ド基準レベル信号よりも大きなものである場合には、検
知されたＲＦ信号の増幅されたものは該増幅器から表わ
れる。同様に、スレッシュホールド基準レベル信号がチ
ョッピングされ検知されたＲＦＤＣ信号よりも大きなも
のである場合には、増幅器出力はスレッシュホールド基
準レベル信号の増幅されたものである。
【００１１】次いで、その増幅された信号の極性を決定
するために位相検知器が使用される。増幅された信号の
極性が検知されたＲＦ活性化信号の極性と同一である場
合には（即ち、スレッシュホールド基準レベル信号の極
性と逆）、タグの論理回路が活性化される。好適実施例
においては、ＲＦ活性化信号の極性が所定の時間内に検
知されない限り、タグの読取／書込回路が活性化される
されることがないことを確保するために論理回路が付加
されている。
【００１２】
【実施例】図１を参照すると、読取器装置からのＲＦ信
号を受取るためにアンテナ１が使用されている。ＲＦ検
知器２は当該技術分野において公知のタイプの整流器で
あって、それはアンテナ１を介して受取ったＲＦエネル
ギをＤＣ信号へ変換させる。トランジスタ３はＮチャン
ネルエンハンスメントモード電界効果トランジスタ（Ｆ
ＥＴ）であって、それは整流されたＲＦＤＣ信号を「チ
ョッピング」して、受取ったＲＦ信号のレベルに比例す
る元のＤＣ信号電圧の振幅に比例する振幅を有する方形
波を発生させる。検知された連続波ＲＦ信号を「ＡＣ」
（実際には方形波）へチョッピングすることによって、
同一の増幅器を使用してＲＦ活性化信号及び「書込デー
タ」信号（「書込データ」信号が５０％のデューティサ
イクルを有しているものと仮定する）を増幅させること
が可能である。
【００１３】方形波発生器６によって発生される信号が
抵抗４及び５によって形成される分圧器を介して通過
し、低レベルスレッシュホールド基準電圧信号を発生す
る。このスレッシュホールド基準電圧はトランジスタ３
によって発生されたチョッピングされたＤＣ信号と同一
の周波数即ち形状を有しているが、これら２つの信号は
極性が反対である。方形波発生器は、更に、「読取」モ
ードにおいて発生されるコード化された後方散乱変調信
号を発生するために使用することが可能である。スレッ
シュホールドレベル検知は、チョッピングされた連続波
ＲＦ信号をスレッシュホールド基準電圧信号と比較する
ことによって行なわれる。この比較は、これら２つの信
号をアナログ的に加算することによって行なわれる。従
って、スレッシュホールド基準電圧信号がトランジスタ
３によって発生されるチョッピングされたＤＣ信号と直
線的に結合される場合には、これらの２つの信号のうち
のより大きなものが増幅器１０へ入る信号の符号を決定
し、その際にチョッピングされ検知された連続波ＲＦ信
号がスレッシュホールドを超えたか否かを報告する。ス
レッシュホールド振幅比較は振幅器入力の前において行
なわれるので、増幅器利得はスレッシュホールドレベル
に影響を与えることはなく、従って、精密に知られるこ
と又は制御されることは必要ではない。
【００１４】ＡＣ結合型制限用増幅器１０は任意のタイ
プのものとすることが可能であるが、図２の好適実施例
においては、ＡＣ利得を最大とさせるために、スイッチ
ング点に入力段をバイアスさせたカスケード型のＣＭＯ
Ｓインバータ対で構成されている。このＣＭＯＳインバ
ータ増幅器が使用されている理由は、それをＣＭＯＳタ
グＡＳＩＣ内に組込むことが可能であり、且つ混成信号
ＣＭＯＳＡＳＩＣにおいて動作速度が速く且つ電流消費
が低いからである。
【００１５】汎用ＡＣ増幅器として、これらの装置は特
に魅力のあるものではないが、それらは好適な制限用増
幅器を構成する。即ち、制限用増幅器とは、故意に制限
領域へ駆動させ、その場合に、例えば、正弦波信号を故
意に歪ませ且つ急峻な側部と平坦な上部及び底部を有す
る方形波とさせる増幅器である。正弦波の形状は失われ
るが、ゼロ交差のタイミングは保持される。その結果得
られる方形波は、デジタル信号処理回路への入力として
直接使用することが可能である。
【００１６】上述した如く、信号を増幅する前にスレッ
シュホールド比較が行なわれるので、増幅器の利得は検
知スレッシュホールドレベルに影響を与えることはな
い。このことは、制限型の増幅器を使用することを可能
としており、該増幅器は固定した既知の利得を有する増
幅器と比較して一層簡単であり且つ電流消費は一層少な
い。増幅器利得は、完全に制限を行ない、且つ、スレッ
シュホールド近くにおいて、チョッピングされた信号の
振幅が変化する場合に一方の位相状態から別の位相状態
へ迅速に変化する出力を供給するのに充分な大きさであ
ることが必要であるに過ぎない。
【００１７】ＡＣ結合型制限用増幅器を使用することに
よって、種々の利点が本発明に与えられている。第一
に、ＡＣ結合型制限用増幅器はＣＭＯＳ回路の形態で実
現するのに廉価であり、且つ同等の速度の差動型増幅器
段を使用するＤＣ結合型増幅器と比較して消費電力は著
しく少ない。第二に、差動増幅器と異なり、ＡＣ結合型
制限用増幅器はＤＣオフセット電圧に関する問題を有す
るものではない。第三に、制限用増幅器は、本来的に、
その出力において既知の振幅を発生し、それは利得が固
定された増幅器からの可変出力（可変入力レベルから）
よりも取扱いが著しく簡単である。第四に、増幅器の制
限特性（その増幅器は、ブロックすることなしに大きな
信号を通過させ且つその信号のベースライン交差タイミ
ング情報を保存する）は、広範な入力信号振幅を取扱う
ことを可能とする。完全なる制限動作を発生するのに充
分な大きさの全てのＡＣ入力信号に対する出力波形は一
様な振幅の方形波であり、それは後の論理と容易にイン
ターフェースし、「書込データ」信号を増幅するために
同一の増幅器を使用することを可能とする。第五に、Ａ
Ｃ結合は、タグに対してバックグラウンドの連続波ＲＦ
信号を無視することを可能とさせ、且つ該信号が読取器
の「書込データ」信号の受信と干渉することを防止する
ことを可能としている。第六に、増幅器の制限作用は、
タグが、例えば別の近くにあるタグ読取器からの「書込
データ」信号等のより低いレベルの変調干渉信号を拒否
することを可能としている。
【００１８】位相検知器１１は増幅器１０によって発生
された信号を受取り且つそれを方形波発生器６によって
発生された位相基準信号と比較する。この比較は多数の
態様で実施することが可能であるが、図３に示した好適
実施例では排他的ＯＲゲート１２を使用して、「殆どＹ
ＥＳ」又は「殆どＮＯ」（即ち、二進数の場合には殆ど
「１」又は殆ど「０」）のいずれかの信号を発生する。
該増幅器におけるフェーズシフトによって発生される１
６ｋＨｚの方形波のエッジ近くのグリッチから誤った読
取が発生する場合があるので、一連のサンプリングパル
スは１６ｋＨｚ方形波期間のほぼ中間で発生され、従っ
て、サンプリングパルスは方形波期間のエッジから可及
的に遠ざけられており、従って、信号の雑音の多い箇所
から離れた位置にある。該信号はこれらの時間において
サンプル即ち採取され且つ出力パルスが発生される。そ
の出力パルスの値は、入力ＲＦレベルがスレッシュホー
ルド基準レベルよりも高いものであったか又は低いもの
であったかを表わす。
【００１９】図３の好適実施例においては、排他的ＯＲ
ゲート１２の出力が付加的な論理回路を介して通過さ
れ、読取器からのＲＦと例えば携帯電話や移動体通信等
のその他の発生源からの連続波ＲＦとの間を、区別し、
且つＲＦバックグラウンドにおける瞬間的且つ偶発的な
信号又はランダムノイズ信号がタグ読取器から受取られ
るものとして純正な連続波ＲＦと間違うことがないこと
を確保するための本発明の能力を更に改善している。こ
の実施例においては、入力ＲＦレベルが充分な時間の間
明確にスレッシュホールドを超えるものであったか否か
についての決定を行なうために二進カウンタ１３が使用
されている。「スレッシュホールドを超える」パルスが
発生する場合には、該カウンタは１だけインクリメント
される。「スレッシュホールドより低い」パルスが発生
すると、該カウンタは０へリセットされる。二進カウン
タにおいて使用される段数が、タグ回路が活性化される
前に、「スレッシュホールドを超える」パルスが連続し
て発生せねばならない数を決定する。例えば、４段二進
カウンタが使用される場合には、そのカウンタの４段が
活性化され且つその出力が論理０から論理１へ変化する
前に、８個の連続する「スレッシュホールドを超える」
パルスが発生することを必要とする。そのカウンタの最
終段の出力が論理１であると、タグの「目覚し」シーケ
ンスがトリガされる。
【００２０】「スレッシュホールドより低い」パルスが
発生すると該カウンタはリセットされるので、ノイズＲ
Ｆパルスの偶発的な結合が連続波ＲＦレベルであると取
り違えられ且つ偶発的にタグを活性化状態へトリガする
ことの蓋然性は非常に少ない。入力ＲＦレベルがスレッ
シュホールド基準電圧レベルよりも低い場合には、比較
回路の出力はランダムではなく「スレッシュホールドよ
り低い」パルスの連続するストリームであり、それは断
続的にカウンタを「リセット」させる。この干渉ＲＦ信
号を拒否することの能力は、従来技術と比較して改良さ
れている点である。この場合には付加される回路及び電
流の消費はＡＳＩＣにおいて殆ど取るに足らないもので
ある。
【００２１】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に基づいて構成された回路
を示した概略図。
【図２】 本発明の好適実施例に基づいて構成されたＡ
Ｃ結合型制限用増幅器を示した概略図。
【図３】 本発明の別の実施例に基づいて構成された回
路を示した概略図。
【符号の説明】
１ アンテナ ２ ＲＦ検知器 ３ トランジスタ ４，５ 抵抗 ６ 方形波発生器 １０ ＡＣ結合型制限用増幅器 １１ 位相検知器 １２ 排他的ＯＲゲート １３ 二進カウンタ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＲＦ活性化信号を検知するとＲＦ装置を
    選択的に活性化させる回路において、 検知されるべき活性化信号を受取る手段、 前記受取る手段に動作接続されたＲＦ検知器、 スレッシュホールド基準レベル信号を供給する手段、 前記ＲＦ検知器に動作接続されており、ＤＣ電圧信号か
    らのＲＦ検知器の出力を前記スレッシュホールド基準レ
    ベル信号の極性と反対の極性をもった方形波信号へ変換
    する変換手段、 前記スレッシュホールド基準レベル信号供給手段からの
    信号と前記変換手段の出力を結合したものを入力として
    有するＡＣ結合型制限用増幅器、 前記増幅器の出力の位相を検知し且つそれを前記スレッ
    シュホールド基準レベル信号の位相と比較し且つ前記増
    幅器出力の位相が前記スレッシュホールド基準レベル信
    号の位相と逆のものである場合に前記ＲＦ装置を活性化
    させる手段、を有することを特徴とする回路。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記スレッシュホー
    ルド基準レベル信号を供給する手段が方形波発生器であ
    ることを特徴とする回路。
  3. 【請求項３】 請求項１において、前記スレッシュホー
    ルド基準レベル信号を供給する手段が複数個の方形波周
    波数を与えることを特徴とする回路。
  4. 【請求項４】 請求項３において、前記スレッシュホー
    ルド基準レベル信号を供給する手段が、更に、後方散乱
    変調信号を供給することを特徴とする回路。
  5. 【請求項５】 請求項１において、前記変換手段が、前
    記スレッシュホールド基準レベル信号を供給する手段へ
    動作接続されたＮチャンネルエンハンスメントモード電
    界効果トランジスタであることを特徴とする回路。
  6. 【請求項６】 請求項１において、前記ＡＣ結合型制限
    用増幅器が、カスケード型ＣＭＯＳインバータ対から構
    成されており且つ前記増幅器の入力段がスイッチング点
    へバイアスされていることを特徴とする回路。
  7. 【請求項７】 請求項１において、前記位相検知手段が
    排他的ＯＲゲートであることを特徴とする回路。
  8. 【請求項８】 請求項１において、前記位相検知手段へ
    動作接続されており前記活性化信号をその他の間欠的な
    ＲＦエネルギから区別する区別手段が設けられているこ
    とを特徴とする回路。
  9. 【請求項９】 請求項８において、前記区別手段が前記
    位相検知手段の出力を入力として受取る二進カウンタで
    あることを特徴とする回路。
JP23875294A 1993-10-01 1994-10-03 低レベルｒｆスレッシュホールド検知器 Pending JPH07297768A (ja)

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US130630 1980-03-17
US08/130,630 US5479160A (en) 1993-10-01 1993-10-01 Low level RF threshold detector

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