TW201701196A - 通訊裝置 - Google Patents

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Abstract

期望一種技術，該技術係在不會使RF標籤與通訊裝置之通訊所需的時間增加下，儘量地擴大可通訊之範圍。 通訊裝置包含：終端機，係與天線電性連接；傳送部，係與終端機電性連接，並產生預定之命令信號所重疊的第1無線信號後，從天線傳送；放大部，係與終端機電性連接，從天線接收RF標籤接受第1無線信號後產生之第2無線信號並放大；偵測部，係偵測藉放大部放大後之信號的強度；以及抑制部，係將偵測部所輸入之放大後之信號的強度抑制成不會超過預定之上限。

Description

通訊裝置
本發明係有關於一種以非接觸與RF(Radio Frequency)標籤進行通訊的通訊裝置。
自以往，在各種領域利用以非接觸交換資料的近距離無線通訊技術。典型上，被稱為RFID(Radio Frequency IDentification)之近距離無線通訊技術普及。例如，RFID系統被利用於FA(Factory Automation)領域，例如在製程之品管。更具體而言，將儲存識別資訊等之資料的RF標籤安裝於管理對象之物品或者支撐或收容該物品的物體(托板、貨櫃等)。進而，以接近被安裝RF標籤之物品或物體所移動的路徑的方式配置在與該RF標籤之間交換資料的通訊裝置(以下亦稱為「讀寫器」)。
讀寫器之天線係在配合設備或裝置，存在被設置於遠離通訊對象之RF標籤之位置的情況、及被設置於接近通訊對象之RF標籤之位置的情況。
為了在讀寫器與RF標籤之間進行穩定的通訊，讀寫器之設置裕度(至可通訊之RF標籤的距離(可通訊區域的範圍)的大小)係儘量大較佳。即，較佳為以將自RF標籤可接收的資訊的最大距離與自RF標籤可接收 的資訊的最小距離之差盡可能愈大的方式，設置天線。天線與RF標籤之距離愈遠，從RF標籤所接收之信號的電壓(以下亦稱為「接收電壓」)變成愈小，天線與RF標籤之距離愈近，來自RF標籤之接收電壓變成愈大。若將來自RF標籤之接收信號解調之電路的電壓動態範圍窄，則會受到接收電壓過低或接收電壓過高之其中一種的限制。對這種課題，提議如以下所示之解決手段。
例如，日本特開2001-177435號公報(專利文獻1)係揭示一種非接觸ID標籤系統，該非接觸ID標籤系統係因為接收放大器之放大率固定，對無法正確地讀取資料的問題點，判別弱電場、強電場後切換，而能以良好之接收靈敏度正確地接收ID資料，且可提高使用方便性。
又，日本特開2013-062605號公報(專利文獻2)揭示一種可將無感帶區域抑制成小的負載調變通訊控制裝置。更具體而言，接收錯誤監視部係確認I相信號或Q相信號所存在者的位元判定失敗時，可接收負載調變信號，但是判斷接收強度過強。在此時，暫存器設定部係藉由對暫存器改寫，降低可調式之接收放大器的增益，使在接收的信號判定之負載調變信號的振幅變小。然後，通訊再執行部係在接收放大器之增益低的狀態再執行通訊，使負載調變通訊成立。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-177435號公報
[專利文獻2]日本特開2013-062605號公報
在上述之專利文獻1及2所揭示的先前技術，預先將接收增益調整成可使可通訊之距離變成最遠，若在該接收增益之接收失敗，降低接收增益後，再進行通訊，藉此，確保讀寫器之設置裕度。在採用這種先前技術之方式的情況，因為需要變更接收增益後再進行通訊之重試處理，所以具有通訊所需之時間變長的課題。
從如以上所示的背景，期望一種技術，該技術係在不會使RF標籤與通訊裝置之通訊所需的時間增加下，儘量地擴大可通訊之範圍。
根據本發明之一形態的通訊裝置包含：終端機，係與天線電性連接；傳送部，係與終端機電性連接，並產生所預定之命令信號所重疊的第1無線信號後，從天線傳送；放大部，係與終端機電性連接，從天線接收RF標籤接受第1無線信號後產生之第2無線信號並放大；偵測部，係偵測藉放大部放大後之信號的強度；以及抑制部，係將偵測部所輸入之放大後之信號的強度抑制成不會超過預定之上限。
抑制部係抽出放大後之信號所含的交流成分，並限制振幅的上下限較佳。
抑制部係含有使連接方向彼此相異的一對二極體更 佳。
抑制部係含有第1緩衝器更佳，該第1緩衝器係在抽出交流成分之前將信號放大。
抑制部係在限制振幅的上下限後，施加直流成分，並向偵測部輸出更佳。
抑制部係含有設置於對偵測部之輸出段的第2緩衝器更佳。
抑制部係含有補償信號抑制所造成之損失的電路較佳。
若依據本實施形態，在不會使通訊所需的時間增加下，可擴大可通訊之範圍。
1‧‧‧讀寫器
10‧‧‧處理器
20‧‧‧模組
22‧‧‧A/D變換電路
30‧‧‧傳送驅動電路
32‧‧‧終端機
40‧‧‧接收放大器
42‧‧‧共振電容器
50、50A~50E、50A#~50E#‧‧‧電壓抑制電路
51A‧‧‧輸入緩衝器
52A‧‧‧AC耦合器
53A、53B‧‧‧電壓抑制部
54A、54B‧‧‧偏壓部
55A、55B、55C、55D‧‧‧輸出緩衝器
56A‧‧‧損失修正部
60‧‧‧增益切換電路
70‧‧‧天線
501、514、531‧‧‧電晶體
502、505、510、511、515、516、522、523、526、527、529、532‧‧‧電阻
503、520、533‧‧‧節點
504、509、517、518、543‧‧‧電容器
506、507、524、525‧‧‧二極體
508‧‧‧線路
512、521、528、542‧‧‧運算放大器
第1圖係表示本發明之實施形態的讀寫器之硬體構成的模式圖。
第2圖係用以說明RFID系統之特徵的圖。
第3圖係用以說明提高在本發明之實施形態的讀寫器之通訊穩定度之處理的圖。
第4圖係表示本發明之實施形態的讀寫器之電壓抑制電路之第1電路構成例的模式圖。
第5圖係表示本發明之實施形態的讀寫器之電壓抑制電路之第2電路構成例的模式圖。
第6圖係表示本發明之實施形態的讀寫器之電壓抑制電路之第3電路構成例的模式圖。
第7圖係表示本發明之實施形態的讀寫器之電壓抑制電路之第4電路構成例的模式圖。
第8圖係表示本發明之實施形態的讀寫器之電壓抑制電路之第5電路構成例的模式圖。
第9圖係表示在本發明之實施形態的讀寫器之通訊穩定度的驗證結果之一例的圖。
關於本發明之實施形態，一面參照圖面一面詳細地說明。此外，對圖中之相同或相當的部分附加相同的符號，其說明係不重複。
以下，作為含有進行近距離無線通訊之通訊裝置的典型例，說明RFID系統。在一般的RFID系統中，因為通訊裝置係著眼於其功能，常被稱為「讀寫器」，所以在以下的說明中，亦將通訊裝置稱為「讀寫器」。但，在通訊裝置中，不是必需具備從RF標籤讀出資料的功能(讀取器功能)、及將資料寫入RF標籤的功能(寫入器功能)兩者，亦可為僅具備一方的功能者。
RF標籤亦被稱為IC(Integrated Circuit)標籤或RFID標籤，但是為了便於說明，以下使用「RF標籤」之用語。
作為近距離無線通訊的典型例，說明RFID，但是不限定為此，例如，即使是未來將RFID之技術作為基礎所改良之新的方式等，亦會被包含於本發明的技術性範圍。
<A.讀寫器的構成>
首先，說明本實施形態之讀寫器1的構成。第1圖係表示本發明之實施形態的讀寫器1之硬體構成的模式圖。
參照第1圖，讀寫器1係作為主要的元件，包含處理器10、含有A/D(Analog to Digital)變換電路22之RF模組20、傳送驅動電路30、接收放大器40、電壓抑制電路50以及增益切換電路60。
RF模組20及傳送驅動電路30產生放射至RF標籤的電磁波後，接收放大器40、電壓抑制電路50以及RF模組20的A/D變換電路22接收RF標籤所響應之電磁波並解碼。
在第1圖，作為讀寫器1之元件，表示將天線70與終端機32以電性連接的構成，但是關於天線70，亦可採用與讀寫器1分開的元件。在此情況，從讀寫器1的終端機32至應設置天線70的位置設置導線。又，關於天線70之個數及形狀，亦可因應於對象之設備或裝置的設置環境或條件等適當地設計。
在與天線70電性連接的終端機32和接地電位(GND)之間，將共振電容器42以電性連接。共振電容器42係使傳送驅動電路30之輸出阻抗與天線70匹配，因應於作為目的之傳送特性(傳送電力及頻率特性等)，適當地設計共振電容器42的電容。
處理器10係控制在讀寫器1之各種處理的運算處理部。典型上，處理器10係藉由執行未圖示之程式，實現在讀寫器1所需的處理。此外，亦可使用 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)之硬體來實現處理器10之全部或一部分的功能。亦可處理器10係具有未圖示之通訊介面，並可在與上階機器之間交換資料。
RF模組20係處理在讀寫器1與RF標籤之間收發的電磁波(RF信號)。具體而言，RF模組20係接受來自處理器10之內部命令，將與該內部命令對應之既定位元數的命令信號與來自未圖示之振盪電路的基準波重疊，而產生成為載波之源的高頻脈波(以下亦稱為「載波信號」)。
傳送驅動電路30係將RF模組20所產生之載波信號放大，再經由終端機32，向天線70供給該放大後的信號。即，傳送驅動電路30係與終端機32電性連接，並產生預定之命令信號所重疊的電磁波(第1無線信號)，並從天線70送出。藉以從天線70送出電磁波。
對RF標籤所放射之電磁波的頻率係因應於可到達距離等被適當地設定。例如，若根據由ISO/IEC(International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission)規格所規定的頻率，可使用134.2kHz、530kHz、13.56MHz、920MHz頻帶等的電磁波。
從天線70所送出之電磁波射入未圖示之RF標籤時，在RF標籤，根據所接收之電磁波產生感應電動勢，藉該感應電動勢，內部的控制電路變成活化。RF標籤內部的控制電路係將與載波信號重疊的命令信號解碼 ，再根據藉該解碼所取得之命令來執行處理，產生含有該處理結果的響應信號，最後對讀寫器1響應。
來自RF標籤的響應信號係被天線70接收後，向接收放大器40輸入。接收放大器40係以所預定之接收增益將響應信號放大，再向電壓抑制電路50供給放大後之響應信號。即，接收放大器40係與終端機32電性連接，從天線70接收並放大接受命令信號所重疊的電磁波(第1無線信號)後RF標籤所產生之響應信號(第2無線信號)。
RF模組20之A/D變換電路22係偵測藉接收放大器40放大後之信號的強度(典型為信號電壓)。即，A/D變換電路22係對來自電壓抑制電路50的響應信號(類比信號)進行量子化，而產生數位信號，RF模組20係對所產生之數位信號解碼，產生來自RF標籤的接收結果，再向處理器10輸出所產生之接收結果。
電壓抑制電路50係將A/D變換電路22所輸入之藉接收放大器40放大後之信號的強度抑制成不會超過所預定之上限。關於電壓抑制電路50之細節將後述。向RF模組20供給以電壓抑制電路50抑制信號強度後的響應信號。
增益切換電路60係接受來自處理器10的內部命令，變更規定在接收放大器40之放大程度的接收增益。典型上，接收放大器40係可切換2階段的增益(近距離模式及遠距離模式)。
藉這種各元件的動作，能以非接觸與RF標籤 進行通訊。
<B.通訊穩定度之提高>
其次，說明本實施形態之提高在讀寫器1的通訊穩定度之技術的概要。
第2圖係用以說明RFID系統之特徵的圖。在第2(A)圖，表示一般之無線電器系統的構成，在第2(B)圖，表示RFID系統的構成。
參照第2(A)圖，在無線電器彼此進行通訊的情況，具有各無線電器產生無線信號的功能。若考慮某無線電器向別的無線電器傳送某種信號，並從該別的無線電器接收響應信號的收發，在該別的無線電器，可適當地調整響應信號的信號強度。因為可進行這種主動之無線信號的收發，所以可比較容易地進行因應於無線電器間的距離之信號強度的調整。
相對地，如第2(B)圖所示之RFID系統係在讀寫器與RF標籤之間成為被動的通訊，無法以RF標籤控制來自RF標籤之響應信號的信號強度。即，來自RF標籤之響應信號的信號強度係因應於從讀寫器所傳送之詢問信號的信號強度及讀寫器與RF標籤之間的距離所預定。
為了與位於遠離讀寫器之RF標籤進行通訊，而使來自讀寫器之詢問信號的信號強度變強時，在RF標籤位於附近的情況，從RF標籤往讀寫器之響應信號的信號強度變成過強，而無法適當地執行接收處理及解碼處理。另一方面，若不使讀寫器之詢問信號的信號強度變強，讀寫器至可通訊之RF標籤為止的距離(可通訊之區 域的範圍)變窄。本實施形態之讀寫器的目的係在這種權衡的關係下，儘量地擴大可通訊之區域。
第3圖係用以說明提高在本發明之實施形態的讀寫器1之通訊穩定度之處理的圖。在第3(A)圖，表示在將接收放大器40(第1圖)之接收增益設定成低側的情況(近距離模式)，讀寫器1與RF標籤之間的距離、和從接收放大器40所輸出之接收信號的電壓(接收電壓)的特性102，在第3(B)圖，表示在將接收放大器40(第1圖)之接收增益設定成高的情況(遠距離模式)，讀寫器1與RF標籤之間的距離、和從接收放大器40所輸出之接收信號的電壓(接收電壓)的特性104。
從接收放大器40所輸出之放大後的接收信號係向RF模組20的A/D變換電路22輸入。表在A/D變換電路22不會變成飽和下可輸出數位信號之接收電壓的範圍表示成可解調之動態範圍。
如第3(A)圖所示，在將接收增益設定成低側的情況，因為接收信號之放大量相對地小，所以從讀寫器1至RF標籤為止的距離超過某程度而變遠時，來自RF標籤之響應信號的信號強度小於可解調之動態範圍(第3(A)圖之「通訊NG」的範圍)。結果，在A/D變換電路22無法進行適當的解調(A/D變換)。
另一方面，如第3(B)圖所示，在將接收增益設定成高側的情況，因為接收信號之放大量相對地大，所以從讀寫器1至RF標籤為止的距離超過某程度而變近時，來自RF標籤之響應信號的信號強度大於可解調之動 態範圍(第3(B)圖之「通訊NG」的範圍)。在此情況，亦在A/D變換電路22無法進行適當的解調(A/D變換)。
在第3(C)圖，係表示在本實施形態之讀寫器1，從接收放大器40所輸出之接收信號向電壓抑制電路50(第1圖)輸入後輸出之結果的圖。在此情況，基本上，接收增益係被設定成高側，來自RF標籤之響應信號係因應於讀寫器1與RF標籤之間的距離，產生與第3(B)圖之特性104相同的特性106。在此時，電壓抑制電路50抑制來自RF標籤之響應信號的信號強度大於可解調的動態範圍之範圍108(在第3(B)圖相當於「通訊NG」的範圍)的接收電壓。換言之，電壓抑制電路50係將來自RF標籤之響應信號的信號強度抑制成不會超過可解調之動態範圍。藉由實施這種電壓抑制，可擴大適當地接收來自RF標籤之響應信號的範圍(可通訊區域)。
此外，因為在電壓抑制電路50發生某程度的損失，所以相對從接收放大器40所輸出之特性106，從電壓抑制電路50輸出電壓降低某程度的特性110。結果，在讀寫器1與RF標籤之距離遠的情況，會產生低於可解調之動態範圍的範圍112。在這種情況，亦可進行補償電壓降低的損失修正。但，損失修正功能不是必需的功能，是被適當地採用的功能。
<C.通訊裝置的電路構成>
以下，說明用以實現電壓抑制功能之電壓抑制電路50的幾個構成例。一併，亦說明不僅實現電壓抑制功能，而且實現損失修正功能的構成例。
(c1：第1電路構成例)
第4圖係表示本發明之實施形態的讀寫器1之電壓抑制電路之第1電路構成例的模式圖。參照第4(A)圖，是第1電路構成例之電壓抑制電路50A包含輸入緩衝器51A、AC(Alternating Current)耦合器52A、電壓抑制部53A、偏壓部54A以及輸出緩衝器55A。
電壓抑制電路50A係抽出藉接收放大器40之放大後的信號所含的交流成分並限制振幅的上下限。在電壓抑制電路50A，從接收放大器40所輸出之接收信號係在輸出緩衝器55A的前段被施加直流成分，且藉輸出緩衝器55A進行正相放大。
輸入緩衝器51A係將從接收放大器40所輸出之接收信號放大。輸入緩衝器51A係在抽出交流成分之前將信號放大。更具體而言，輸入緩衝器51A包含在電源電壓Vd與接地電位GND之間所串接的電晶體501及電阻502。電晶體501之集極係與電源電壓Vd電性連接，射極係與接地電位GND電性連接。在電晶體501的集極與射極之間，因應於從接收放大器40往電晶體501的基極所輸入之接收信號的電流流動。在節點503，產生因應於在電晶體501的集極與射極之間流動的電流與電阻502之電阻值的電壓信號。此電壓信號係向AC耦合器52A輸入。
AC耦合器52A係從以輸入緩衝器51A放大後的接收信號除去直流成分。即，AC耦合器52A抽出接收放大器40所輸入之放大後的接收信號所含的交流成分。AC耦合器52A係包含串接之電容器504及電阻505，並作 用為旁通濾波器。即，在線路508，產生主要僅含交流成分的電壓信號。
電壓抑制部53A係對從AC耦合器52A所輸出之主要僅含交流成分的電壓信號，抑制超過所預定之上限的部分。更具體而言，電壓抑制部53A含有在線路508與接地電位GND之間使連接方向彼此相異的一對二極體506、507。若在線路508所產生之電壓信號之正側的大小超過二極體506之順向電壓的絕對值，二極體506成為導電狀態，而將線路508之正側的電壓值抑制成二極體506之順向電壓的大小。又，若在線路508所產生之電壓信號之負側的大小超過二極體507之順向電壓的絕對值，二極體507成為導電狀態，而將線路508之負側的電壓值抑制成二極體507之順向電壓的大小。即，電壓抑制部53A係正方向及負方向的截割電路。此外，作為二極體506、507，例如，亦可使用在逆向恢復特性優異的肖特基能障二極體等。
線路508係經由電容器509與偏壓部54A電性連接。藉電容器509，除去在線路508所產生之電壓信號的直流成分。
偏壓部54A係對從電壓抑制部53A所輸出之電壓信號施加作為偏置的直流成分。即，在抽出藉接收放大器40之放大後的信號所含的交流成分並限制振幅的上下限後，偏壓部54A施加直流成分，並向RF模組20的A/D變換電路22輸出。更具體而言，偏壓部54A包含在電源電壓Vd與接地電位GND之間所串接的電阻510及電阻 511。對向偏壓部54A輸入的電壓信號，施加因應於電阻510與電阻510之間之電阻值的百分比之直流成分。
輸出緩衝器55A係被設置於對RF模組20之A/D變換電路22的輸出段之單電源放大器，以免AC耦合器52A、電壓抑制部53A以及偏壓部54A的電路動作受到A/D變換電路22之阻抗影響。更具體而言，輸出緩衝器55A含有運算放大器512。運算放大器512的輸出係直接被回授(負回授)至輸入的負側，藉此，將對運算放大器512之正側所供給的電壓信號進行正相放大。
最後，向A/D變換電路22輸入輸出緩衝器55A(運算放大器512)的輸出。
藉如以上所示的電路動作，如第3圖所示，將電壓之大小抑制成來自RF標籤之響應信號的信號強度位於可解調之動態範圍內。對A/D變換電路22所輸入之接收電壓的抑制特性係與在電壓抑制部53A之二極體506、507之順向電壓的大小相依。因此，因應於A/D變換電路22之動態範圍、接收放大器40之接收增益、傳送驅動電路30的傳送增益等，選擇具有適當之順向電壓之特性的二極體506、507。
接著，在第4(B)圖，表示追加了損失修正功能之電壓抑制電路50A#的電路構成。參照第4(B)圖，電壓抑制電路50A#係將損失修正部56A設置於第4(A)圖所示之電壓抑制電路50A的輸出段。關於損失修正部56A以外的電路構成，因為係與電壓抑制電路50相同，所以詳細之說明係不重複。
損失修正部56A係設置於電壓抑制電路50A的輸出段之補償信號抑制所產生之損失的電路，並將從輸出緩衝器55A所輸出之電壓信號放大。更具體而言，損失修正部56A含有電晶體501。電晶體501之集極係經由電阻515與電源電壓Vd電性連接，射極係經由彼此並聯之電阻516及電容器517、518，與接地電位GND電性連接。在電晶體514的集極與射極之間，因應於從運算放大器512向電晶體514的基極所輸入之電壓信號的電流流動。在節點520，產生因應於在電晶體501的集極與射極之間流動的電流及電阻515之電阻值的電壓信號。向A/D變換電路22輸入此電壓信號。電阻515之電阻值係因應於在電晶體501的集極與射極之間流動的電流所容許之最大的電流值所決定，電阻516之電阻值係被決定成可使電晶體501的放大動作變成穩定。電容器517、518的電容(合成電容)係被決定成阻抗對在電晶體501的集極與射極之間流動的電流所含之全部的交流成分足夠低。此外，在第4(B)圖，為了確保所需之電容，表示將2個電容器並聯的例子，但是亦可使用單一的電容器或更多的電容器。
藉由將這種損失修正部56A設置於輸出段，補償因組裝抑制電壓之功能所產生的損失(S/N比之降低)，即使是RF標籤被配置於遠離讀寫器1之位置的情況，亦可在讀寫器1與RF標籤之間進行穩定的通訊。
(c2：第2電路構成例)
第5圖係表示本發明之實施形態的讀寫器1之電壓抑制電路之第2電路構成例的模式圖。參照第5(A) 圖，是第2電路構成例之電壓抑制電路50B包含輸入緩衝器51A、AC耦合器52A、電壓抑制部53B、偏壓部54B以及輸出緩衝器55B。
電壓抑制電路50B係抽出藉接收放大器40之放大後的信號所含的交流成分並限制振幅的上下限。在電壓抑制電路50B，從接收放大器40所輸出之接收信號係在輸出緩衝器55B的前段被施加直流成分，且藉輸出緩衝器55B進行反相放大。
因為輸入緩衝器51A及AC耦合器52A係分別具有與第4圖所示之輸入緩衝器51A及AC耦合器52A相同的電路構成，所以不重複詳細之說明。
電壓抑制部53B係對從AC耦合器52A所輸出之主要僅含交流成分的電壓信號，抑制超過所預定之上限的部分。更具體而言，電壓抑制部53B含有運算放大器521。在運算放大器521的輸出與運算放大器521之輸入的負側之間，將電阻522及一對二極體524、525彼此並聯。二極體524與二極體525係使連接方向彼此相異。
在對運算放大器521之輸入的正側供給接地電位(GND)的情況，運算放大器521係將對輸入之負側所供給的電壓信號以因應於電阻522之電阻值對位於前段之電阻505的電阻值之比的放大率進行反相放大並輸出。此處，對運算放大器521之輸入的負側所回授的電流過大，而在電阻522之兩端所產生的電壓超過二極體524或二極體525之順向電壓時，超過該順向電壓之二極體成為導電狀態。二極體524、525之任一個成為導電狀態時， 運算放大器521的輸出與運算放大器521之輸入的負側之間的電阻值(阻抗)大幅度地減少，這意指在運算放大器521之放大率大幅度地減少。
即，對運算放大器521之輸入的正側所供給之電壓信號過大時，二極體524、525之任一個成為導電狀態，抑制在運算放大器521之更大的放大。結果，則會抑制運算放大器521之輸出的電壓值。
輸出緩衝器55B係被設置於對RF模組20之A/D變換電路22的輸出段之單電源放大器，以免AC耦合器52A及電壓抑制部53B的電路動作受到A/D變換電路22之阻抗影響。更具體而言，輸出緩衝器55B包含運算放大器528及電阻523、529。在對運算放大器528之輸入的正側供給接地電位(GND)的情況，運算放大器528係將對輸入之負側所供給的電壓信號以電阻529之電阻值對位於前段之電阻523之電阻值之比的放大率進行反相放大並輸出。
在電壓抑制部53B及輸出緩衝器55B，因為分別被進行反相放大，所以從輸出緩衝器55B(運算放大器528)輸出與從接收放大器40所輸出之接收信號同相的信號。
偏壓部54B係附加在AC耦合器52A所除去的直流成分(偏置)。即，在抽出藉接收放大器40之放大後的信號所含的交流成分並限制振幅的上下限後，偏壓部54B施加直流成分，並向RF模組20的A/D變換電路22輸出。更具體而言，偏壓部54B包含在電源電壓Vd與接地電 位GND之間所串接的電阻526及電阻527。偏壓部54B係產生因應於電阻526與電阻527之間之電阻值的百分比之直流電壓，並分別輸入運算放大器521、528之輸入的正側。在運算放大器521、528，對所輸入之電壓信號加上作為偏置之來自偏壓部54B的直流成分後，分別進行反相放大。藉這種偏置之加法及反相放大，向A/D變換電路22輸出含有既定偏壓電壓的電壓信號。
藉如以上所示的電路動作，如第3圖所示，將電壓之大小抑制成來自RF標籤之響應信號的信號強度位於可解調之動態範圍內。對A/D變換電路22所輸入之接收電壓的抑制特性係與在電壓抑制部53B之運算放大器521所連接的二極體524、525之順向電壓的大小相依。因此，因應於A/D變換電路22之動態範圍、接收放大器40之接收增益、傳送驅動電路30的傳送增益等，選擇具有適當之順向電壓之特性的二極體524、525。
在第5(B)圖，表示追加了損失修正功能之電壓抑制電路50B#的電路構成。參照第5(B)圖，電壓抑制電路50B#係將損失修正部56A設置於第5(A)圖所示之電壓抑制電路50B的輸出段。關於損失修正部56A的電路構成及電路動作，因為已參照第4(B)圖詳述所以不重複詳細之說明。
藉由將這種損失修正部56A設置於輸出段，補償因組裝抑制電壓之功能所產生的損失(S/N比之降低)，即使是RF標籤被配置於遠離讀寫器1之位置的情況，亦可在讀寫器1與RF標籤之間進行穩定的通訊。
(c3：第3電路構成例)
第6圖係表示本發明之實施形態的讀寫器1之電壓抑制電路之第3電路構成例的模式圖。參照第6(A)圖，第3電路構成例之電壓抑制電路50C包含輸入緩衝器51A、AC耦合器52A、電壓抑制部53A、偏壓部54A以及輸出緩衝器55C。
電壓抑制電路50C係抽出藉接收放大器40之放大後的信號所含的交流成分並限制振幅的上下限。在電壓抑制電路50C，從接收放大器40所輸出之接收信號係藉輸出緩衝器55C進行正相放大，且在輸出緩衝器55C的前段被施加直流成分。
輸入緩衝器51A、AC耦合器52A、電壓抑制部53A以及偏壓部54A係因為分別具有與第4圖所示之輸入緩衝器51A、AC耦合器52A、電壓抑制部53A以及偏壓部54A相同的構成，所以不重複詳細的說明。
輸出緩衝器55C係被設置於對RF模組20之A/D變換電路22的輸出段之雙電源放大器，以免AC耦合器52A及電壓抑制部53A的電路動作受到A/D變換電路22之阻抗影響。更具體而言，輸出緩衝器55A含有被供給正側之電源電壓Vd及負側之電源電壓-Vd的雙方之運算放大器542。運算放大器542的輸出係直接被回授(負回授)至輸入的負側，藉此，將對運算放大器542之輸入的正側所供給的電壓信號進行正相放大。
最後，經由電容器543，向偏壓部54A輸入運算放大器542的輸出。藉電容器543，除去運算放大器542 之輸出信號所含的直流成分。
藉如以上所示的電路動作，如第3圖所示，將電壓之大小抑制成來自RF標籤之響應信號的信號強度位於可解調之動態範圍內。對A/D變換電路22所輸入之接收電壓的抑制特性係與在電壓抑制部53A之二極體506、507之順向電壓的大小相依。因此，因應於A/D變換電路22之動態範圍、接收放大器40之接收增益、傳送驅動電路30的傳送增益等，選擇具有適當之順向電壓之特性的二極體506、507。
又，在第6(A)圖所示的電壓抑制電路50C，因為以正側及負側的電源電壓驅動運算放大器542，所以可使放大率變成更大。藉此，可減少在電壓抑制電路50C所產生之損失。
在第6(B)圖，表示追加了損失修正功能之電壓抑制電路50C#的電路構成。參照第6(B)圖，電壓抑制電路50C#係將損失修正部56A設置於第6(A)圖所示之電壓抑制電路50C的輸出段。關於損失修正部56A的電路構成及電路動作，因為已參照第4(B)圖詳述，所以詳細之說明係不重複。
藉由將這種損失修正部56A設置於輸出段，補償因組裝抑制電壓之功能所產生的損失(S/N比之降低)，即使是RF標籤被配置於遠離讀寫器1之位置的情況，亦可在讀寫器1與RF標籤之間進行穩定的通訊。
(c4：第4電路構成例)
第7圖係表示本發明之實施形態的讀寫器1之 電壓抑制電路之第4電路構成例的模式圖。參照第7(A)圖，是第4電路構成例之電壓抑制電路50D包含AC耦合器52A、電壓抑制部53B、偏壓部54A以及輸出緩衝器55D。
電壓抑制電路50D係抽出藉接收放大器40之放大後的信號所含的交流成分並限制振幅的上下限。在電壓抑制電路50D，從接收放大器40所輸出之接收信號係在輸出緩衝器55D的前段被施加直流成分，且藉輸出緩衝器55D進行正相放大。此外，在電壓抑制電路50D，省略用以將從接收放大器40所輸出之接收信號放大的輸入緩衝器。
因為AC耦合器52A、電壓抑制部53A以及偏壓部54A係分別具有與第4圖所示之AC耦合器52A、電壓抑制部53A以及偏壓部54A相同的電路構成，所以不重複詳細之說明。
輸出緩衝器55D係使用射極接地之電晶體的放大器，並被設置於對RF模組20之A/D變換電路22的輸出段。輸出緩衝器55D係作成AC耦合器52A、電壓抑制部53A以及偏壓部54A的電路動作不會受到A/D變換電路22之阻抗影響。更具體而言，輸出緩衝器55D包含在電源電壓Vd與接地電位GND之間所串接之電晶體531及電阻532。電晶體501之集極係與電源電壓Vd電性連接，射極係與接地電位GND電性連接。在電晶體531的集極與射極之間，因應於從接收放大器40對電晶體531之基極所輸入的接收信號的電流流動。在節點533，產生因應於在電晶體531的集極與射極之間流動的電流與電阻532之電阻值的電 壓信號。向A/D變換電路22輸出此電壓信號。
藉如以上所示的電路動作，如第3圖所示，將電壓之大小抑制成來自RF標籤之響應信號的信號強度位於可解調之動態範圍內。對A/D變換電路22所輸入之接收電壓的抑制特性係與在電壓抑制部53A之二極體506、507之順向電壓的大小相依。因此，因應於A/D變換電路22之動態範圍、接收放大器40之接收增益、傳送驅動電路30的傳送增益等，選擇具有適當之順向電壓之特性的二極體506、507。
又，藉由採用第7(A)圖所示的電壓抑制電路50D，可更簡化電路構成，藉此，可降低製造費用。
在第7(B)圖，表示追加了損失修正功能之電壓抑制電路50D#的電路構成。參照第7(B)圖，電壓抑制電路50D#係將損失修正部56A設置於第7(A)圖所示之電壓抑制電路50D的輸出段。關於損失修正部56A的電路構成及電路動作，因為已參照第4(B)圖詳述所以不重複詳細之說明。
藉由將這種損失修正部56A設置於輸出段，補償因組裝抑制電壓之功能所產生的損失(S/N比之降低)，即使是RF標籤被配置於遠離讀寫器1之位置的情況，亦可在讀寫器1與RF標籤之間進行穩定的通訊。
(c5：第5電路構成例)
第8圖係表示本發明之實施形態的讀寫器1之電壓抑制電路之第5電路構成例的模式圖。參照第8(A)圖，第5電路構成例之電壓抑制電路50E包含AC耦合器 52A、電壓抑制部53B、偏壓部54A以及輸出緩衝器55D。
電壓抑制電路50E係抽出藉接收放大器40之放大後的信號所含的交流成分並限制振幅的上下限。在電壓抑制電路50E，從接收放大器40所輸出之接收信號係在輸出緩衝器55D的前段被施加直流成分，且藉輸出緩衝器55D進行正相放大。此外，在電壓抑制電路50E，省略用以將從接收放大器40所輸出之接收信號放大的輸入緩衝器。
第8(A)圖所示之電壓抑制電路50E係與第7(A)圖所示之電壓抑制電路50D相比，偏壓部54A與輸出緩衝器55D的連接關係成為相反。即，在第8(A)圖所示之電壓抑制電路50E，將輸出緩衝器55D配置於電壓抑制部53A的後段，並將偏壓部54A配置於其後段。關於除此以外的電路構成及電路動作，因為已參照第7(A)圖詳述，所以不重複詳細的說明。
藉如以上所示的電路動作，如第3圖所示，將電壓之大小抑制成來自RF標籤之響應信號的信號強度位於可解調之動態範圍內。對A/D變換電路22所輸入之接收電壓的抑制特性係與在電壓抑制部53A之二極體506、507之順向電壓的大小相依。因此，因應於A/D變換電路22之動態範圍、接收放大器40之接收增益、傳送驅動電路30的傳送增益等，選擇具有適當之順向電壓之特性的二極體506、507。
又，藉由採用第8(A)圖所示的電壓抑制電路50E，可更簡化電路構成，藉此，可降低製造費用。
在第8(B)圖，表示追加了損失修正功能之電壓抑制電路50E#的電路構成。參照第8(B)圖，電壓抑制電路50E#係將損失修正部56A設置於第8(A)圖所示之電壓抑制電路50E的輸出段。關於損失修正部56A的電路構成及電路動作，因為已參照第第4(B)圖詳述所以不重複詳細之說明。
藉由將這種損失修正部56A設置於輸出段，補償因組裝抑制電壓之功能所產生的損失(S/N比之降低)，即使是RF標籤被配置於遠離讀寫器1之位置的情況，亦可在讀寫器1與RF標籤之間進行穩定的通訊。
<D.驗證結果>
本發明者們驗證了含有如上述所示之電壓抑制電路的讀寫器之通訊穩定度的提高效果。以下，表示其驗證結果之一例。
第9圖係表示在本發明之實施形態的讀寫器1之通訊穩定度的驗證結果之一例的圖。在第9圖，表示對(A)：不含有電壓抑制電路50的構成(接收放大器40的輸出向RF模組20直接輸入的構成)、(B)：第4(A)圖所示之含有電壓抑制電路50A的構成、(C)：第4(B)圖所示之含有電壓抑制電路50A#的構成之3種，依序改變讀寫器1與RF標籤之間的距離，並調查可否通訊的結果。
比較第9(A)圖之結果與第9(B)圖之結果時，得知即使RF標籤被配置於接近讀寫器1之位置的情況，亦藉由抑制接收信號的電壓(接收電壓)，可位於可解調之動態範圍內。藉此，得知一面大致維持可通訊區域之遠 距離側的範圍，一面可擴大近距離側的範圍。
進而，如第9(C)圖所示，藉由採用具有損失修正功能的電壓抑制電路，可將可通訊區域之遠距離側的範圍維持至與電壓抑制電路不存在的電路構成大致相同的範圍。
依此方式，藉由採用本實施形態之電壓抑制電路，可擴大可通訊區域，因此，驗證了可提高通訊穩定度。
<E.其他的實施形態>
在第4圖~第8圖，舉例表示使用電路元件的電路圖，但是作為組裝此電路的形態，可採用任意的構成。例如，亦可將其全部或一部分IC化，亦可藉形成於基板上之導線圖案來組裝。又，為了說明電壓抑制電路，分開地記載接收放大器與電壓抑制電路，但是亦可將電壓抑制電路組裝於接收放大器之電路內。
藉增益切換電路60將接收放大器40(第1圖)之接收增益設定成任意值，上述之電壓抑制電路50亦作用。但，因為從接收放大器40所輸出之接收電壓的範圍根據接收增益的變化而變化，所以亦可因應於此範圍的變化，切換抑制特性(受限制之振幅的上下限值)。
<F.優點>
如以上所示，在本實施形態之讀寫器1，藉由將RF模組20的A/D變換電路22(偵測部)所輸入之藉接收放大器40之放大後的信號強度抑制成不會超過所預定之上限，即使讀寫器1與RF標籤之間的距離接近，亦可使接 收電壓位於可解調之動態範圍內。藉此，可擴大讀寫器之設置裕度(至可通訊之RF標籤為止之距離(可通訊區域的範圍)的大小)，而可提高通訊穩定度。
又，若依據本實施形態，因為不必因應於讀寫器與RF標籤之間的距離來切換接收增益，所以不會使通訊所需的時間增加，並可擴大可通訊的範圍。
應認為這次所揭示之實施形態係在全部的事項上是舉例表示，不是限制性的。本發明的範圍係不是上述的說明，而根據申請專利範圍所表示，圖謀包含與申請專利範圍同等之意義及在範圍內之全部的變更。

Claims (7)

  1. 一種通訊裝置，其具備：終端機，係與天線電性連接；傳送部，係與該終端機電性連接，並產生預定之命令信號所重疊的第1無線信號後，從該天線傳送；放大部，係與該終端機電性連接，從該天線接收RF標籤接受該第1無線信號後產生之第2無線信號並放大；偵測部，係偵測藉該放大部放大後之信號的強度；以及抑制部，係將該偵測部所輸入之放大後之信號的強度抑制成不會超過預定之上限。
  2. 如請求項1之通訊裝置，其中該抑制部係抽出該放大後之信號所含的交流成分，並限制振幅的上下限。
  3. 如請求項2之通訊裝置，其中該抑制部係含有使連接方向彼此相異的一對二極體。
  4. 如請求項2或3之通訊裝置，其中該抑制部係含有第1緩衝器，該第1緩衝器係在抽出交流成分之前將信號放大。
  5. 如請求項2或3之通訊裝置，其中該抑制部係在限制振幅的上下限後，施加直流成分，並向該偵測部輸出。
  6. 如請求項2或3之通訊裝置，其中該抑制部係含有設置於對該偵測部之輸出段的第2緩衝器。
  7. 如請求項2或3之通訊裝置，其中該抑制部係含有補償信號抑制所造成之損失的電路。
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