JPH0884094A

JPH0884094A - 呼掛部の同期要求を不要にするトランスポンダ、呼掛部のシステムと方法

Info

Publication number: JPH0884094A
Application number: JP6210989A
Authority: JP
Inventors: Herbert Meier; マイヤーヘルベルト
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 1994-09-05
Filing date: 1994-09-05
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】呼掛部とトランスポンダの間の電力と通信の
転送を１個のアンテナで行って、隣接する呼掛部の送信
と干渉せずにコストと寸法を最適にする無線周波数識別
システムを提案する。【構成】呼掛部（１２）は、電力バーストを送信する
第１同調回路（２８）と、ＲＦ応答を受信する復調器
（６４）と、変調器（４８）と、通信周波数の周りの選
択された帯域幅を持つ第２同調回路（２９）と、第１同
調回路（２８）から電力バーストを送信しまた復調器
（４８）がＲＦ応答を受信するようにする制御器（１
６）を備える。前記選択された帯域幅は電力周波数と重
ならず、ＲＦ応答の変調された搬送波の帯域幅を包む。
トランスポンダ（１４）は同調回路（３４）を備え、電
力バースト中は電力周波数に同調し、またＲＦ応答中は
通信周波数に同調するように、その周波数特性を修正す
る。またトランスポンダ（１４）はＲＦ呼掛けを受信し
復調する復調器（６６）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に高速の読取り／
書込み無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムに関する。
同じ地理的領域内で、多数の呼掛部が同時にトランスポ
ンダに電力信号を送りまたはその通信周波数外の電力信
号を送る場合がある。トランスポンダは、同調周波数を
電力信号の周波数に従って変更しながら電力信号を受信
するように適応することが望ましい。

【０００２】

【従来の技術】従来この分野では、呼掛部（インタロゲ
ータ）には通信アンテナの他に電力アンテナが設けられ
ることが多かった。この電力アンテナは、内部に電源を
持たないトランスポンダに電力を供給するものである。
電力アンテナはトランスポンダに最大電力を転送するこ
とのできるＱ係数の高いアンテナでよい。トランスポン
ダへの電力転送が最適になるような別の電力アンテナを
呼掛部に設けると自由度が大きくなるので、トランスポ
ンダのアンテナは呼掛部の通信アンテナとの通信を最適
にすることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この型のシステムの例
は、ウエベル(Uebel) による米国特許番号４，５５０，
４４４およびチブルスキー(Tyburski)他による米国特許
番号４，９１２，４７１に与えられている。これらのシ
ステムでは、ＲＦ結合を電力転送連結用と通信連結用に
別個に設計することができる。このようなシステムの欠
点は、トランスポンダが電力用と通信用の異なる２回路
を持つために、当然コストが高くなり、寸法が大きくな
ることである。電力連結と通信連結を最適化するための
別の方法は、トランスポンダ内に送信用と受信用の別の
アンテナを備えることである。このようにして、電力の
転送を効率的に行うようにダウンリンク（すなわち、呼
掛部からトランスポンダへの通信連結）を設計すること
ができる。

【０００４】トランスポンダは小型で電力効率が良いこ
とが望ましいので、アップリンク（すなわち、トランス
ポンダから呼掛部への通信連結）はトランスポンダの送
信アンテナによって最適にすることができる。呼掛部の
送信機の設計では電力とコストを効率化することは余り
考えなくてよいので、ダウンリンクにおいても通信を効
率的に行うことができる。この型のシステムの例は、カ
ルデュロ(Cardullo)他による米国特許番号３，７１３，
１４８に見られる。上と同じようにこのようなシステム
の欠点は、トランスポンダが、この場合は送信用と受信
用の異なる２回路を持つために当然コストが高くなり、
寸法が大きくなるということである。

【０００５】更に別の既知の方式が、シャーマン(Shuer
mann) 他による米国特許番号５，５０５３，７７４に述
べられている。この方式では通信と電力の転送を各呼掛
部とトランスポンダにおいて一つの共振回路を用いて行
うので、コストと寸法と電力効率を最適にすることがで
きる。この従来の方式では、各呼掛部とトランスポンダ
の共振回路は通信と電力の両方の転送に用いられる。電
力の転送を最適にするために、従来の装置は同調度が高
くＱ係数が高い共振回路を用いる。

【０００６】この方式では、呼掛部とトランスポンダが
電力および／または双方向データ通信用に同じ共振回路
を用いるので、互いに近接して動作する呼掛部は同期を
とることにより、ＲＦ電力送信相すなわち電力信号が通
信信号と干渉しないようにしなければならない。双方向
に通信する呼掛部とトランスポンダの場合は、呼掛部か
らのデータ送信は同期をとることにより、ある呼掛部か
らあるトランスポンダへのデータの送信が、トランスポ
ンダから他の呼掛部への一般に振幅の小さいデータ送信
と干渉しないようにしなければならない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の望ましい実施態
様は、上に述べた問題点を解決するものである。すなわ
ち各呼掛部とトランスポンダ内の一組の回路を用いて、
呼掛部間の同期をとる必要なしに電力信号と通信信号を
送信しまた受信するものである。望ましい実施態様で
は、シャーマンによる’７７４特許と同様に、一つの共
振回路を各呼掛部と応答部に設けて、コストと寸法と電
力消費の効率を最大にするものである。

【０００８】しかし本発明の望ましい実施態様では、隣
接する呼掛部が同期をとる必要もなくなった。呼掛部が
トランスポンダに電力バーストを送る間、呼掛部とトラ
ンスポンダは周波数ｆ₁のＱ係数の高い共振回路と同調
する。次に呼掛部は、パルス幅変調（ＰＷＭ）、パルス
位置変調（ＰＰＭ）、周波数偏移方式変調（ＦＳＫ）、
または他の型の変調を用いて、トランスポンダに書込み
データの送信を開始する。ＰＰＭまたはＰＷＭでは、呼
掛部は周波数ｆ₁を用いて変調を送信する。ＦＳＫで
は、周波数ｆ₁およびｆ₄を用いる。ＰＰＭまたはＰＷ
Ｍ変調を受信する場合は、トランスポンダはその共振回
路を周波数ｆ₁に保ち、高いＱ係数と同調することが望
ましい。ＦＳＫを受信する場合は、トランスポンダはそ
の共振回路のＱ係数を低くすることによって適応するこ
とが望ましい。

【０００９】このようにしてトランスポンダは、周波数
ｆ₁とｆ₄の広い帯域幅ＦＳＫ信号を解釈することがで
きる。トランスポンダの共振回路は、ＦＳＫ周波数の中
心に適応することが望ましい。呼掛部受信機はｆ₂とｆ
₃の周りに対称的な通過帯域特性を持つことが望まし
い。フィルタの通過帯域は電力送信周波数ｆ₁の上かま
たは下にあることが望ましい。ＦＳＫシステムでは、フ
ィルタの通過帯域は更にＦＳＫ周波数ｆ₄の上または下
にあることが望ましい。呼掛部に別の受信アンテナを設
ける場合は、この受信アンテナは低Ｑ係数アンテナのま
までよい。

【００１０】

【実施例】図１は、呼掛部１２と応答部すなわちトラン
スポンダ１４を備えるトランスポンダ装置１０を示す。
呼掛部１２は、呼掛部回路の動作を制御する制御回路１
６を備えることが望ましい。制御回路１６により、変調
器４８は電力周波数ｆ₁か第２の通信すなわち「書込
み」周波数ｆ₄のどちらかを発生する。図示のＦＳＫ実
施態様では、第１周波数ｆ₁と第２周波数ｆ₄はデータ
書込みの２論理状態を表すのに用いられ、電力周波数ｆ
₁は電力信号として用いられる。

【００１１】ＦＳＫキーイングは制御回路１６によって
行われる。制御回路１６は、変調器４８を制御してスイ
ッチ５０ａを開または閉にして、コンデンサ５２ａを共
振回路２８と並列に接続することにより共振回路２８の
共振周波数を変化させる。共振回路２８は、コイルすな
わちアンテナ３０とコンデンサ３２の並列の組合せであ
ることが望ましい。または、第２のコイルすなわちアン
テナ３０ａを用いて別個に受信アンテナの役割をさせ、
アンテナ３０は送信アンテナの役割をさせてよい。更に
別の方法として、共振開路２８の他に受信アンテナと送
信アンテナのどちらかまたは両方を設けてもよい。

【００１２】変調器４８は更にプログラム可能な分割器
２５の分割比を変えて、選択可能な比（ｎ₁，ｎ₄）に
より基準搬送波を二つの選択可能な周波数（ｆ₁，
ｆ₄）の一つに分割する。制御回路１６は更にスイッチ
５０を制御して、コンデンサ５２を共振回路２８に並列
に接続することにより共振回路２８の共振周波数を変更
する。スイッチ５０を開いてスイッチ５０ａを閉じる
と、共振回路２８は周波数ｆ ₁で発信する。ある実施態
様では、ｆ₁およびｆ₄がｆ₂およびｆ₃より高くなる
ように選択する（図４を参照）。

【００１３】スイッチ５０ａを開くと、共振回路２８は
書込み周波数ｆ₄で共振する。制御回路１６によりスイ
ッチ５０を閉じると、共振回路の共振周波数はｆ₂とｆ
₃の間に下がり、呼掛部１２はトランスポンダ１４から
応答信号を受信できるようになる（読取りモード）。Ｒ
Ｆ応答を受信するには、応答時間中は電力段すなわち増
幅器２６を通常はオフにする。コンデンサ５２と５２ａ
の値は、読取りモード中のスイッチ５０ａの開または閉
により適当に選んでよい。

【００１４】または、ｆ₁およびｆ₄をｆ₂およびｆ₃
より低くなるように選んでよい。この場合はスイッチ５
０を閉じてコンデンサ５２を共振回路２８に並列に接続
し、スイッチ５０ａを開いて周波数ｆ₁を発生する。ス
イッチ５０を開くとコンデンサ５２が切り離され、共振
回路２８はｆ₂とｆ₃の間の周波数で共振する。スイッ
チ５０ａを閉じ、スイッチ５０を閉じたままにしておけ
ば、共振回路２８は書込み周波数ｆ₄で共振する。

【００１５】呼掛部１２は独立した装置でもよいし、ま
たはホスト接続１８によりホスト計算機に接続してもよ
い。制御回路１６はメモリ２０に接続することが望まし
い。メモリ２０はとりわけ、制御回路１６が実行する命
令のリストや、各トランスポンダ１４やトランスポンダ
群にアドレスするための情報を記憶する。またメモリ２
０は、制御回路１６がメモリに書き込む情報を受信す
る。この情報はトランスポンダ１４の問い合わせから得
られ、トランスポンダ１４から返されたデータとアドレ
スを含んでよい。制御回路１６の制御によって動作する
ことが望ましい更に別の構成要素はディスプレイ２２
で、呼掛けの結果や通信状態の情報をユーザに表示す
る。

【００１６】図２はＰＷＭの望ましい実施態様を示す。
この実施態様ではＦＳＫ実施態様と同様に、発生器２４
と分割器２５と電力段２６により電力周波数ｆ₁を発生
する。図示のＰＷＭ実施態様では、この技術でよく知ら
れているように、周波数ｆ₁は単一の周波数を用いて書
込みの両論理状態を表すのに用いられる。この周波数ｆ
₁はまた、「充電」相中では電力信号として用いること
が望ましい。ＰＷＭキーイングは、電力段すなわち増幅
器２６を制御する制御回路１６によって行ってよい。

【００１７】スイッチ５０が開なので、共振回路２８の
共振周波数はｆ₁のままである。一実施態様では、ｆ₁
をｆ₂およびｆ₃より高くなるように選ぶ（図５を参
照）。このような実施態様では、スイッチ５０を閉じる
と共振回路の共振周波数はｆ₂とｆ₃の間に下がり、呼
掛部１２はトランスポンダ１４から応答信号を受信する
ことができる。この読取りモード中は電力段２６を切り
離して、応答信号と干渉する可能性を更に小さくする。

【００１８】または、ｆ₁をｆ₂およびｆ₃より低くな
るように選んでもよい。この場合は、書込みモードの間
はスイッチ５０を閉じ、コンデンサ５２を共振回路２８
に並列に接続して周波数ｆ₁を得る。読取りモードに入
ってスイッチ５０を開くと、共振回路２８の共振周波数
を増加してｆ₂とｆ₃の間になる。

【００１９】図３は、本発明の望ましい実施態様のタイ
ミング図である。このタイミング図は二つの相に分かれ
る。これらの相は、「電力」すなわち「充電」相と、
「通信」相とを含む。「充電」相はｔ₀の間続く。「充
電」相の間は、呼掛部１２は周波数ｆ₁の電力バースト
でトランスポンダ１４を充電する。

【００２０】呼掛部が電力用および通信用に一つのアン
テナ３０を用いる実施態様では短い「バーストの終わ
り」が起こり、この間は搬送波は呼掛部から送信されな
い。この短い「バーストの終わり」は、トランスポンダ
１４が「充電」相と書込みモードである「通信」相とを
区別するのに必要である。トランスポンダ１４は短い
「バーストの終わり」を検知して、呼掛部１２から信号
を受けるようにその周波数を調整する。

【００２１】例えばＦＳＫ周波数では、共振回路３４の
周波数はｆ₁とｆ₄の間になる。ＰＰＭまたはＰＷＭな
どの他の型の変調では、トランスポンダ１４はその共振
回路３４を調整する必要がない場合がある。またトラン
スポンダ１４は、抵抗器５８を共振回路３４に並行に接
続して、共振回路３４をこの時点で減衰させてよい。

【００２２】「充電」相および書込みモードである「通
信」相の後で、呼掛部１２は長めの「バーストの終わ
り」信号を送信する。長めの「バーストの終わり」信号
は、読取りモードが開始することを示す（前に書込みモ
ードに入っているかどうかにかかわらず）。この読取り
モードはその前に書込みモードがあってもなくても起こ
るもので、「バーストの終わり」の持続時間を測ってテ
ストする。トランスポンダ共振回路３４は、遅れ期間ｔ
₁が終わるまでは変化しない。この遅れ期間により、
「バーストの終わり」が検出できる。この遅れ期間ｔ₁
の持続時間は、長い「バーストの終わり」の持続時間よ
り大きい。「バーストの終わり」が終わった後、トラン
スポンダ１４はＲＦ呼掛けに応答することができる。

【００２３】図４は、書込み機能にＦＳＫを用いた実施
態様における、トランスポンダ１４と呼掛部１２の高度
に同調しまた離調した構成のパワースペクトルを示す周
波数スペクトルである（グラフのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）。グ
ラフＡは、充電機能中のトランスポンダ共振回路３４の
比較的高いＱ係数構成の通過帯域を示す。グラフＢは、
書込み機能中のトランスポンダ共振回路３４の比較的低
いＱ係数構成の通過帯域を示す。ｆ₁とｆ₄に示すイン
パルスは、書込み機能中に呼掛部１２が送るＦＳＫ周波
数を示す。図から分かるように、グラフＢは周波数ｆ₁
とｆ₄を包含する。

【００２４】グラフＣは、読取り機能中の呼掛部共振回
路２８、５２（選択的に５２ａ）の通過帯域を示す。グ
ラフＤは、フィルタ／復調器６４の得られた通過帯域を
示し、トランスポンダ応答のＦＳＫ周波数である周波数
ｆ₂およびｆ₃のインパルスを包含する。

【００２５】図５は、書込み機能にＰＷＭを用いた実施
態様における、トランスポンダ１４と呼掛部１２の高度
に同調しまた離調した構成のパワースペクトルを示す周
波数スペクトルである（グラフＡ，Ｃ，Ｄ）。グラフＡ
は、充電機能中のトランスポンダ共振回路３４の比較的
高いＱ係数構成の通過帯域を示す。ｆ₁に示すインパル
スは、ＰＷＭ書込み機能および電力機能中に呼掛部１２
が送る周波数を示す。グラフＣは、読取り機能中の呼掛
部共振回路２８、５２の通過帯域を示す。グラフＤは、
フィルタ／復調器６４の得られた通過帯域を示し、トラ
ンスポンダ応答のＰＷＭ周波数である周波数ｆ₂および
ｆ₃のインパルスを包含する。

【００２６】前に述べたように、別の実施態様では、ｆ
₁およびｆ₄がｆ₂およびｆ₃より小さくなるように選
ぶことができる。この考え方は、ＦＳＫ実施態様にもＰ
ＷＭ実施態様にも適用することができる。ここに述べる
別の実施態様は、構造がＰＷＭと極めて似たＰＰＭ実施
態様である。

【００２７】相と周波数スペクトルの名称を決めて列挙
し、またトランスポンダシステムの主な構成要素の概要
について説明したので、次に残りの構成要素および各相
中のその使用法を説明する。

【００２８】再び図１を図３および図４と共に参照し
て、望ましい実施態様の残りの構成要素、タイミング、
周波数スペクトルを説明する。「充電」相中は、呼掛部
１２内で搬送波発生器２４が動作してプログラム可能な
分割器２５に基準周波数を与える。バッファすなわち増
幅器２６は第１周波数ｆ₁を持つ分割された搬送波をプ
ログラム可能な分割器２５から受けて、この信号を呼掛
部同調回路２８に渡す。同調回路２８はｆ₁に同調する
ことが望ましいが、設計上の必要があれば共振周波数ｆ
₁の高調波または他の周波数を用いてよいことはよく知
られている。

【００２９】この実施態様では、変調器４８は更に同調
回路２８の共振周波数を選択して、変調器４８がプログ
ラム可能な分割器２５を用いて選択した対応する周波数
と一致させる。変調器４８と制御回路１６が同調回路２
８の共振周波数を選択するには、スイッチ５０，５０ａ
の組合せを用いる。

【００３０】同調回路２８は、コイル３０とコンデンサ
３２の並列の組合せを備えることが望ましい。スイッチ
５０を閉じると同調回路２８に別のコンデンサ５２が並
列に接続し、共振回路２８の共振周波数はｆ₂とｆ₃の
間の周波数に下がる。増幅器２６が低インピーダンスの
同調回路（例えば直列共振回路）を駆動する場合は、同
調回路２８として直列共振回路を用いることもできる。
この同調回路２８の発振によりＲＦエネルギーを送信
し、トランスポンダ１４はこれを受ける。

【００３１】理想的には、同じくｆ₁に同調するトラン
スポンダ共振回路３４がこのエネルギーを受ける。トラ
ンスポンダ共振回路３４はコイル３６とコンデンサ３８
の並列結合を備えることが望ましい。トランスポンダ制
御回路４０は、基準接続４２と信号接続４４により共振
回路３４に接続する。制御回路４０はエネルギーを共振
回路３４から受け、受信された信号を整流し、エネルギ
ーを蓄電コンデンサ４６に蓄積する。信号を整流しまた
エネルギーを蓄積する機構は、この分野の技術者によく
知られている。これらの機能を実行する回路の例は、テ
キサスインストツルメンツ社に譲渡されたジョセフ・Ｈ
・シャーマンによる米国特許番号５，０５３，７７４に
示されているので、ここに参照文献として紹介する。

【００３２】図３に示すように、「充電」相に続いて
「通信」相がある。呼掛部１２が、短い「バーストの終
わり」の送信を終えると（この送信中はＲＦエネルギー
を送信しない）、トランスポンダ１４はこの短い「バー
ストの終わり」を検出して共振回路３４を減衰させる。
コンデンサ５６を切り離し、抵抗器５８を共振回路３４
に並列に接続することにより、トランスポンダ１４は共
振回路３４の周波数をｆ ₁とｆ₄の間の周波数に更に増
加させる。これによりトランスポンダ１４は、呼掛部１
２から書込みデータを受ける準備ができる。

【００３３】「通信」相の書込み機能中は、制御回路１
６はデータを変調器４８に送る。制御回路１６の指示に
よってＦＳＫ変調器４８はプログラム可能な周波数分割
器２５を制御して、第１周波数ｆ₁か第２周波数ｆ₄を
バッファ／増幅器２６に渡す。周波数ｆ₁およびｆ₄は
基準周波数の約数となるように選ぶ。搬送波発振器２４
は水晶発振器であることが望ましい。

【００３４】一例として、書込みデータの１極性は基準
搬送波を比ｎ₁で割ったもの（ｆ₁）であり、書込みデ
ータの他の極性は基準搬送波を比ｎ₄で割った別の周波
数（ｆ₄）で表してよい。変調器４８は、コンデンサ５
２ａを同調回路２８に並列に接続するスイッチ５０ａを
制御する。制御回路１６は、コンデンサ５２を共振回路
２８に並列に接続するスイッチ５０を制御する。

【００３５】コンデンサ５２を共振回路２８から切り離
すと、新しい、より高い共振周波数ｆ₄を持つ新しい同
調回路２９を形成する。プログラム可能な分割器２５の
制御と同期してスイッチ５０ａを開または閉にすること
により、共振回路２８または新しい共振回路２９は送信
される周波数ｆ₁またはｆ₄に最適に同調し続ける。ｆ
₁が一つの論理レベルを表しまたｆ₄が他の論理レベル
を表すように選択することにより、呼掛部１２からトラ
ンスポンダ１４へ情報を送信することができる。トラン
スポンダ１４はトランスポンダ共振回路３４によりデー
タを受信する。ダウンリンク信号は復調器６６に渡さ
れ、受信されたデータストリームはここから制御回路４
０に送られる。受信された書込みデータは、復調器６６
により一般にＦＳＫ復調される。ＦＳＫ復調の方法およ
び回路は、この技術でよく知られている。

【００３６】「充電」相および書込みモードである「通
信」相の後で、呼掛部１２は長めの「バーストの終わ
り」信号を送信する。長めの「バーストの終わり」信号
は、読取りモードが開始することを示す（前に書込みモ
ードに入っているかどうかにかかわらず）。この読取り
モードはその前に書込みモードがあってもなくても起こ
るもので、「バーストの終わり」の持続時間を測ってテ
ストする。トランスポンダ共振回路３４は、遅れ期間ｔ
₁が終わるまでは変化しない。この遅れ期間は「バース
トの終わり」と同時に始まるが、持続時間はやや長く定
義されているので、「バーストの終わり」を検出するこ
とができる。「バーストの終わり」が終わった後で、ト
ランスポンダ１４はＲＦ呼掛けに応答することができ
る。

【００３７】遅れ時間ｔ₁の間および読取りモードの
間、抵抗器５１を共振回路２８に並列に接続することに
より、呼掛部共振回路２８は減衰してよい。この接続
は、制御回路１６で制御されるスイッチ４９を、抵抗器
５１と接地との間に直列に接続することによって行って
よい。

【００３８】第１の望ましい実施態様の周波数スペクト
ルを図４に示す。グラフＡは共振回路２８、３４の周波
数応答を示す。これらの共振回路２８、３４は高いＱを
持つので、グラフの底は極めて狭くピークは高い。グラ
フＢはスイッチ５４を閉じてスイッチ５４ａを開くこと
により新しい共振回路６０を形成した場合の、共振回路
３４への影響を示す。グラフＢはｆ₁とｆ₄の間に中心
があって底が広く、ｆ ₁とｆ₄に顕著な周波数応答を持
つ。「通信」相の間は共振回路２８、６０は緊密に結合
していないので、呼掛部１２からトランスポンダ１４へ
のエネルギーの送信は減少する。従って蓄電コンデンサ
４６は、トランスポンダ１４が動作を続けられるように
トランスポンダ回路にエネルギーを供給する。

【００３９】再び図１において、読取り機能中は呼掛部
同調回路２８はアップリンクＦＳＫ受信が可能なように
減衰される。呼掛部同調回路２８の減衰は、搬送波発生
器２４を止め、また共振回路にかかるスイッチ／抵抗器
直列４９、５１の組合せを短絡することにより行ってよ
い。搬送波発生器２４をこのように減衰することは、シ
ャーマン他による’７７４特許に記述されている。

【００４０】共振回路２８の発振が減衰すると、呼掛部
はトランスポンダ１４から信号を受信することができ
る。トランスポンダ１４内では、共振回路３４は蓄積さ
れているエネルギーがなくなるまで発振を続ける。共振
回路３４に、スイッチ７０を用いてコンデンサ７２を接
続し、またスイッチ７０ａを用いてコンデンサ７２ａを
接続することにより、トランスポンダ１４は呼掛部１２
に応答することができる。ここでトランスポンダ１４が
呼掛部１２に応答すると、共振回路３４とコンデンサ７
２ａを並列にした第１周波数ｆ₂（共振周波数ｆ₂でよ
い）と、共振回路３４とコンデンサ７２および７２ａを
並列にした第２周波数ｆ₃（共振周波数でよい）によ
り、読取りデータはアップリンク信号に表される。

【００４１】このようにして、第１周波数はディジタル
の１すなわち高ビット周波数をトランスポンダから呼掛
部に送信することを表し、第２周波数はディジタルの０
すなわち低ビット周波数の送信を表してよい。このアッ
プリンクは次に呼掛部復調器６４により復調され、制御
回路１６に供給される。制御回路１６はデータをメモリ
２０に記憶し、接続１８を経てデータをホストに送信
し、または状態情報またはデータをディスプレイ２２に
よりオペレータに表示する。

【００４２】電力送信周波数ｆ₁と書込み周波数ｆ₁お
よびｆ₄は呼掛部受信回路の通過帯域外にあるので、他
の活動中の呼掛部１２は、前記呼掛部１２がトランスポ
ンダ１４からＲＦ応答を受信するのに干渉しない。

【００４３】ある実施態様では、ダウンリンク信号を受
信して復調すると、制御回路４０はメモリ６２に書き込
む。更に別の実施態様では、呼掛部１２に別の受信回路
を設けることができる。このような実施態様ではスイッ
チ４９と５０は必要でなく、またコンデンサ５２と抵抗
器５１も必要でない。適用業務や、呼掛部１２と共に用
いられるトランスポンダ１４によって、受信回路の共振
周波数は電力バースト周波数ｆ₁の上か下に選択するこ
とができる。

【００４４】次に図２を図３および図５と共に参照し
て、ＰＷＭを書込み機能に用いるシステムについて説明
する。この実施態様はＦＳＫ実施態様と実質的に同様で
ある。図１との違いを図２に示す。詳しくいうと、この
実施態様では、制御回路１６は更に同調回路２８の共振
周波数を選択するが、ＦＳＫ実施態様では変調器４８が
この機能を行う。ただしＦＳＫ実施態様でも、制御回路
１６はこの機能を行ってもよい。

【００４５】この実施態様では書込み機能変調に単一の
周波数が用いられるので、制御回路１６が制御する必要
があるのは１個のスイッチ５０だけである。スイッチ５
０は、電力／書込み周波数ｆ₁と、読取り周波数ｆ₂お
よびｆ₃の中心を選択するのに用いられる。ＰＷＭ復調
の特徴として、ＲＦエネルギーが送信されていない時間
の長さを測定することにより、復調器６６は呼掛部１２
からの書込みデータを復調することができる。これらの
スイッチオフ相の間は、制御回路１６は増幅器２６を止
めるので、呼掛部１２からはＲＦエネルギーは出力され
ない。

【００４６】ＰＷＭ形式の一例として、高ビットを低ビ
ットより比較的に時間の長いスイッチオフ時間で表す。
例えば書込みデータの１極性を１ｍｓのスイッチオフ時
間で表し、他の極性を０．３ｍｓの時間で表す。このよ
うにして呼掛部１２からトランスポンダ１４へ情報を送
信することができる。

【００４７】次の表は実施態様と図面の概要を示す。

【表１】

【００４８】望ましい実施態様のいくつかについて上に
詳細に説明した。本発明の範囲は、ここに説明したもの
とは異なるが特許請求の範囲内にある実施態様も含むも
のである。

【００４９】例えば、ある場合に用いられている「マイ
クロコンピュータ」は、マイクロコンピュータはメモリ
を必要とするが、「マイクロプロセッサ」は必要としな
い、という意味に用いる。ここでの用法は、これらの用
語は同意語であって同じものを指す。「処理回路」また
は「制御回路」という語は、ＡＳＩＣ（適用業務向け集
積回路）、ＰＡＬ（プログラマブル・アレイロジッ
ク）、ＰＬＡ（プログラマブル・ロジックアレイ）、デ
コーダ、メモリ、非ソフトウエア方式プロセッサ、その
他の回路を含み、またディジタルコンピュータは任意の
構成またはその組合せのマイクロプロセッサおよびマイ
クロコンピュータを含む。メモリ装置は、ＳＲＡＭ（ス
タティックＲＡＭ）、ＤＲＡＭ（ダイナミックＲＡ
Ｍ）、疑似スタティックＲＡＭ、ラッチ、ＥＥＰＲＯＭ
（電気的消去可能なＰＲＯＭ），ＥＰＲＯＭ（消去可能
なＰＲＯＭ）、レジスタ、この技術で知られる任意の他
のメモリ装置を含む。含むという語は、本発明の範囲を
考慮して、網羅的ではないと解釈すべきである。

【００５０】実現するには、完全二重トランスポンダ装
置または半二重トランスポンダ装置が考えられる。周波
数偏移方式（ＦＳＫ）変調はデータ変調の例として用い
たものであって、パルス休止変調、振幅偏移方式（ＡＳ
Ｋ）、直交ＡＭ（ＱＡＭ）変調、４相位相偏移変調（Ｑ
ＰＳＫ）、または任意の他の変調も考えられる。時間ま
たは周波数などの異なる型の多重化を用いれば、信号間
の干渉を避けることができる。実現するには、離散要素
またはシリコン、ガリウムひ素、その他の電気材料グル
ープを用いた完全な集積回路だけでなく、光学系または
他の技術系の形式および実施態様が考えられる。本発明
の各種の実施態様は、ハードウエア、ソフトウエア、マ
イクロコード化したファームウエアを用いまたは実施す
ることができるものとする。

【００５１】例示の実施態様を用いて本発明を説明した
が、この説明は制限的な意味に解釈してはならない。例
示の実施態様の各種の変形や組合せだけでなく、本発明
の他の実施態様は、この説明を参照すればこの技術に精
通した人には明かである。従って特許請求の範囲は、こ
のような変形または実施態様を含むものである。

【００５２】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。（１）無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムであっ
て、ａ）呼掛部であって、ｉ）電力周波数の電力バーストを発生する搬送波発生
器と、ｉｉ）トランスポンダから送られる、無線の変調され
た搬送波信号であるＲＦ応答からの応答データを復調す
る復調器と、ｉｉｉ）前記復調器と電気的に通信し、前記電力周波
数と実質的に重ならずまた前記ＲＦ応答の変調された搬
送波の帯域幅を包含する、選択された帯域幅を通信周波
数の周りに持つ同調回路と、ｉｖ）前記同調回路および前記復調回路と電気的に通
信し、前記搬送波発生器から第１時間間隔中に前記電力
バーストを送るように、また前記同調回路と電気的に通
信する前記復調器が第２時間間隔中に前記ＲＦ応答を受
信するようにする制御器と、を備える呼掛部と、ｂ）トランスポンダであって、ｉ）その同調回路の共振周波数と等しい周波数を持つ
搬送波で発振する同調回路と、ｉｉ）前記同調回路と電気的に通信し、前記同調回路
が前記電力バースト中は前記電力周波数に同調し、また
前記ＲＦ応答中は前記通信周波数に同調するように前記
同調回路の周波数特性を修正し、前記電力信号によりそ
の同調用回路は前記電力周波数を持つ搬送波で発振する
ようにする同調用回路と、ｉｉｉ）前記同調回路と電気的に通信し、ＲＦ応答デ
ータによりその中の搬送波を変調して前記ＲＦ応答を形
成する変調器と、を備えるトランスポンダと、を備える
無線周波数識別システム。

【００５３】（２）前記呼掛部同調回路は他の同調用
回路を備え、前記他の同調用回路は前記同調回路の周波
数特性を修正して、前記同調回路が前記電力バースト中
は前記電力周波数に同調し、また前記ＲＦ呼掛け中は前
記通信周波数に同調するようにする、第１項記載の無線
周波数識別システム。（３）前記変調器はＰＰＭ変調器である、第１項記載
の無線周波数識別システム。

【００５４】（４）前記変調器は第１および第２デー
タ値を表すＦＳＫ周波数ｆ₂およびｆ ₃の搬送波を出力
するＦＳＫ変調器である、第１項記載の無線周波数識別
システム。（５）前記通信周波数は前記ＦＳＫ周波数の間にあ
る、第４項記載の無線周波数識別システム。（６）前記ＲＦ呼掛けにおいて書込みデータを変調す
る呼掛部変調器を更に備える、第１項記載の無線周波数
識別システム。

【００５５】（７）前記呼掛部変調器はＰＰＭ変調器
である、第６項記載の無線周波数識別システム。（８）前記呼掛部変調器はＦＳＭ変調器である、第６
項記載の無線周波数識別システム法。

【００５６】（９）前記呼掛部は、前記呼掛部変調器
と電気的に通信して前記ＲＦ呼掛けを無線で送信する送
信アンテナと、前記復調器と電気的に通信して前記トラ
ンスポンダから前記ＲＦ応答を無線で受信する受信アン
テナを更に備える、第６項記載の無線周波数識別システ
ム。（１０）前記送信アンテナおよび前記受信アンテナは
単一の一体化アンテナである、第９項記載の無線周波数
識別システム。

【００５７】（１１）呼掛部とトランスポンダを備
え、前記呼掛部とトランスポンダは、前記呼掛部から前
記トランスポンダへのＲＦ呼掛けと前記トランスポンダ
から前記呼掛部へのＲＦ応答により相互に無線で通信す
る無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムであって、ａ）前記呼掛部は、ｉ）ＲＦ発振器と、ｉｉ）前記ＲＦ発振器と電気的に通信し、第１分割係
数により分割器から通信周波数信号を出力し、第２分割
係数により前記分割器から電力周波数信号を出力する係
数を出すように、その発振器を選択的に分割するプログ
ラム可能な分割器と、ｉｉｉ）前記プログラム可能な分割器と電気的に通信
し、前記電力周波数の共振周波数を持ち、電力バースト
を発信する第１同調回路と、ｉｖ）前記プログラム可能な分割器と電気的に通信
し、前記通信周波数の周りにＲＦ応答を包含しかつ前記
電力周波数とは実質的に重ならない選択された帯域幅を
持つ第２同調回路と、ｖ）前記第１同調回路と電気的に通信し、前記電力バ
ーストを無線信号として前記トランスポンダに送信しま
た前記ＲＦ呼掛けをそこに送信する送信アンテナと、ｖｉ）前記第２同調回路と電気的に通信して前記ＲＦ
応答を受信する受信アンテナと、ｖｉｉ）前記第２同調回路から前記ＲＦ応答を受信し
またそこからＲＦ応答データを提供する復調器と、ｖｉｉｉ）前記プログラム可能な分割器、前記復調
器、前記同調回路と電気的に通信し、前記第１同調回路
が第１時間間隔中に前記電力バーストを送信するよう
に、また前記第２同調回路と電気的に通信する前記復調
器が前記ＲＦ応答からのＲＦ応答データを第２時間間隔
中に復調するようにし、更に前記復調器からの前記ＲＦ
応答データを受信する制御器と、を備える呼掛部と、ｂ）トランスポンダであって、ｉ）その同調回路の共振周波数と等しい周波数を持つ
搬送波で発振する同調回路と、ｉｉ）前記同調回路と電気的に通信し、前記同調回路
が前記電力バースト中に前記電力周波数に同調し、また
前記ＲＦ応答中に前記通信周波数に同調するように、前
記同調回路の周波数特性を修正し、前記電力信号により
同調用回路は前記電力周波数を持つ搬送波で発振する同
調用回路と、ｉｉｉ）前記同調回路と電気的に通信して、そこから
前記ＲＦ呼掛けを受信しまた前記ＲＦ呼掛けから呼掛け
信号を復調する復調器と、ｉｖ）前記同調回路と電気的に通信して前記搬送波の
前記ＲＦ応答データを変調する変調器と、ｖ）前記変調器、前記復調器、前記同調用回路と電気
的に通信して、前記同調用回路を制御して前記同調回路
の周波数特性を修正し、前記復調器から前記呼掛けデー
タを受信し、前記変調器に前記ＲＦ応答データを提供す
る制御器と、を備えるトランスポンダと、を備える無線
周波数識別システム。

【００５８】（１２）呼掛部とトランスポンダの間で
通信する方法であって、ａ）トランスポンダ同調回路を電力周波数に同調し、ｂ）呼掛部同調回路により前記電力周波数の電力バー
ストを前記トランスポンダに送り、前記電力バーストに
より前記同調用回路は前記電力周波数を持つ搬送波で発
振し、ｃ）前記トランスポンダ内の前記電力バーストを整流
してその動作回路に電力を供給し、ｄ）前記電力バーストが終わると、前記トランスポン
ダが通信周波数を持つように同調して前記搬送波の発振
が前記通信周波数になるようにし、更に前記同調回路の
帯域幅を、選択された幅でかつ前記電力周波数を実質的
に包含しないように選択し、ｅ）読取りモードに入り、その間前記変調器は前記搬
送波のデータを変調して実質的な部分が前記同調回路の
帯域幅内にあるような帯域幅を持つＲＦ応答を形成し、ｆ）前記変調器と電気的に通信する前記同調回路によ
り前記ＲＦ応答を発信し、ｇ）受信回路により前記ＲＦ応答を受信する、段階を
含む方法。

【００５９】（１３）前記電力バーストの終了後で、
前記読取りモードに入る前に、「バーストの終わり」信
号を送る段階を更に含む、第１２項記載の方法。（１４）読取りモードに入る前に書込みモードに入
り、その間呼掛部は前記電力バーストが終わると前記ト
ランスポンダに書込みデータを送る段階を更に含む、第
１２項記載の方法。

【００６０】（１５）前記電力バーストの終了後で、
前記書込みモードに入る前に、短い「バーストの終わ
り」信号を送る段階を更に含む、第１４項記載の方法。（１６）前記書込みモードの終了後で、前記読取りモ
ードに入る前に、長い「バーストの終わり」信号を送る
段階を更に含む、第１５項記載の方法。（１７）前記電力バーストの終了後に「バーストの終
わり」信号を送る段階を更に含む、第１２項記載の方
法。

【００６１】（１８）呼掛部にＲＦ呼掛けを送り、ま
たそこからＲＦ応答を受ける、呼掛部を用いる無線周波
数識別（ＲＦＩＤ）システムのトランスポンダであっ
て、ａ）その同調回路の応答周波数と等しい周波数を持つ
搬送波で発振する同調回路と、ｂ）前記同調回路と電気的に通信して、前記同調回路
が前記電力バースト中は電力周波数に同調し、前記ＲＦ
応答中は変調周波数に同調するように、前記同調回路の
周波数特性を修正する同調用回路と、ｃ）前記同調回路と電気的に通信して前記ＲＦ応答デ
ータでその中の搬送波を変調し、前記電力周波数と実質
的に重ならないＲＦ応答を形成する変調器と、を備える
トランスポンダ。

【００６２】（１９）ＲＦ呼掛けを送り、またトラン
スポンダからＲＦ応答を受ける呼掛部であって、ａ）電力周波数の電力バーストを発生する搬送波発生
器と、ｂ）トランスポンダからの、無線の変調された周波数
信号であるＲＦ応答からの応答データを復調する復調器
と、ｃ）前記復調器と電気的に通信し、通信周波数の周り
に選択された帯域幅を持ち、前記選択された帯域幅は前
記電力周波数と実質的に重ならずまた前記ＲＦ応答の前
記変調された搬送波の帯域幅を包含するものである、同
調回路と、ｄ）前記受信回路、前記同調回路、前記復調器と電気
的に通信して、前記搬送波発生器から第１時間間隔中に
前記電力バーストを送信するように、また前記同調回路
と電気的に通信する前記復調器が第２時間間隔中に前記
ＲＦ応答を受信するようにする制御器と、を備える呼掛
部。

【００６３】（２０）呼掛部（１２）とトランスポン
ダ（１４）を備える無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システ
ムである。前記呼掛部は、電力バーストをトランスポン
ダ（１４）に送るための電力周波数の第１同調回路（２
８）と、無線の変調されたＲＦ応答をトランスポンダ
（１４）から受信するフィルタ／復調器（６４）を備え
る。前記呼掛部（１２）は、変調器（４８）と電気的に
通信しかつ通信周波数の周りの選択された帯域幅を備え
る第２同調回路（２９）を更に備える。前記選択された
帯域幅は電力周波数と実質的に重ならず、ＲＦ応答の変
調された搬送波の帯域幅を包含する。また前記呼掛部
は、フィルタ／復調器（６４）と同調回路（２８、２
９）と電気的に通信し、かつ第１同調回路（２８）から
第１時間間隔中に電力バーストを送信するように、また
前記第２同調回路（２９）と電気的に通信する復調器
（４８）が第２時間間隔中に前記ＲＦ応答を受信するよ
うにする制御器（１６）を備える。前記トランスポンダ
は同調回路（３４）と、同調回路（３４）と電気的に通
信する同調用回路（５４、５６）を備え、電力バースト
中は電力周波数に同調し、ＲＦ応答中は通信周波数に同
調するように、同調回路（３４）の周波数特性を修正す
る。またトランスポンダ（１４）は同調回路（３４）と
電気的に通信してそこからＲＦ呼掛けを受信しまた前記
ＲＦ呼掛けからデータを復調する復調器（６６）を備え
る。

【００６４】関連特許の相互参照次の共同譲渡の特許申請を参照されたい。特許番号／申請番号申請日ＴＩ分類番号５，０５３，７７４２／１３／９１ＴＩ−１２７９７Ａ０７／９８１，６３５１１／２５／９２ＴＩ−１６６８８０８／０４８，５４１４／１４／９３ＴＩ−１６９８０

【図面の簡単な説明】

【図１】望ましいＦＳＫシステムの実施態様のブロック
回路図。

【図２】望ましいＰＷＭシステムの実施態様のブロック
回路図。

【図３】望ましい実施態様のタイミング図。

【図４】第１の望ましいＦＳＫ実施態様のパワースペク
トルを示す周波数スペクトル。

【図５】第１の望ましいＰＷＭ実施態様のパワースペク
トルを示す周波数スペクトル。

【符号の説明】

１０トランスポンダ装置１２呼掛部１４トランスポンダ１６制御回路１８ホスト接続２０メモリ２２ディスプレイ２４搬送波発生器２５分割器２６増幅器２８共振回路２９共振回路３０，３０ａアンテナ３２コンデンサ３４共振回路３６アンテナ３８コンデンサ４０制御回路４２基準接続４４信号接続４６蓄電コンデンサ４８変調器４９スイッチ５０，５０ａスイッチ５１抵抗器５２，５２ａコンデンサ５４，５４ａスイッチ５６コンデンサ５８抵抗器６０共振回路６２メモリ６４復調器６６復調器７０，７０ａスイッチ７２，７２ａコンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムで
あって、ａ）呼掛部であって、ｉ）電力周波数の電力バーストを発生する搬送波発生
器と、ｉｉ）トランスポンダから送られる、無線の変調され
た搬送波信号であるＲＦ応答からの応答データを復調す
る復調器と、ｉｉｉ）前記復調器と電気的に通信し、前記電力周波
数と実質的に重ならずまた前記ＲＦ応答の変調された搬
送波の帯域幅を包含する、選択された帯域幅を通信周波
数の周りに持つ同調回路と、ｉｖ）前記同調回路および前記復調回路と電気的に通
信し、前記搬送波発生器から第１時間間隔中に前記電力
バーストを送るように、また前記同調回路と電気的に通
信する前記復調器が第２時間間隔中に前記ＲＦ応答を受
信するようにする制御器と、を備える呼掛部と、ｂ）トランスポンダであって、ｉ）その同調回路の共振周波数と等しい周波数を持つ
搬送波で発振する同調回路と、ｉｉ）前記同調回路と電気的に通信し、前記同調回路
が前記電力バースト中は前記電力周波数に同調し、また
前記ＲＦ応答中は前記通信周波数に同調するように前記
同調回路の周波数特性を修正し、前記電力信号によりそ
の同調用回路は前記電力周波数を持つ搬送波で発振する
ようにする同調用回路と、ｉｉｉ）前記同調回路と電気的に通信し、ＲＦ応答デ
ータによりその中の搬送波を変調して前記ＲＦ応答を形
成する変調器と、を備えるトランスポンダと、を備える
無線周波数識別システム。
【請求項２】呼掛部とトランスポンダの間で通信する
方法であって、ａ）トランスポンダ同調回路を電力周波数に同調し、ｂ）呼掛部同調回路により前記電力周波数の電力バー
ストを前記トランスポンダに送り、前記電力バーストに
より前記同調用回路は前記電力周波数を持つ搬送波で発
振し、ｃ）前記トランスポンダ内の前記電力バーストを整流
してその動作回路に電力を供給し、ｄ）前記電力バーストが終わると、前記トランスポン
ダが通信周波数を持つように同調して前記搬送波の発振
が前記通信周波数になるようにし、更に前記同調回路の
帯域幅を、選択された幅でかつ前記電力周波数を実質的
に包含しないように選択し、ｅ）読取りモードに入り、その間前記変調器は前記搬
送波のデータを変調して実質的な部分が前記同調回路の
帯域幅内にあるような帯域幅を持つＲＦ応答を形成し、ｆ）前記変調器と電気的に通信する前記同調回路によ
り前記ＲＦ応答を発信し、ｇ）受信回路により前記ＲＦ応答を受信する、段階を
含む方法。