WO2018138988A1 - タグ回路 - Google Patents

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WO2018138988A1
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哲志 八瀬
哲也 野坂
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オムロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a tag circuit connected to an antenna and a load.
  • a tag circuit that operates using radio waves received by an antenna as an energy source is connected to a load (sensor, LED, IC, microcomputer, etc.) (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • a tag circuit that operates using radio waves received by an antenna as an energy source is equipped with a rectifier circuit that converts the output (AC power) of the antenna into DC power, but the rectifier circuit has various power conversion characteristics. Things exist.
  • Configuration B rectifier circuit with high conversion efficiency.
  • the rectifier circuit of the tag circuit is designed and manufactured according to the usage environment of the tag circuit (input power from the antenna and power consumption of the connected load). The current situation is.
  • the present invention has been made in view of the above-described present situation, and an object of the present invention is to provide a tag circuit having a wider power consumption range of connectable loads and a wider usable input power range.
  • a tag circuit connected to an antenna and a load includes a control unit that controls and responds to a command extracted from a radio wave received by the antenna; A rectifying unit that generates DC power supplied to the load by converting radio waves received by the antenna into DC power, and that converts the radio waves into DC power supplied to the load. And a rectifying unit capable of changing.
  • the tag circuit of the present invention includes a rectifier circuit capable of changing power conversion characteristics for converting radio waves received by an antenna into DC power supplied to a load.
  • the power consumption range of the load that can be connected to the tag circuit and the input power range from the antenna that can use the tag circuit are basically determined by the power conversion characteristics of the rectifier circuit. Therefore, the tag circuit of the present invention has a wider power consumption range of load that can be connected and a wider input power range than a conventional tag circuit using a rectifier circuit with non-variable power conversion characteristics. Function as.
  • the rectification unit of the tag circuit of the present invention various types having different specific configurations can be adopted.
  • the rectification unit selects N ( ⁇ 2) unit rectifier circuits in multi-stage connection, and further selects a multi-stage rectifier circuit that can output from a plurality of intermediate stages including the final stage, and an output of the multi-stage rectifier circuit And an output supply circuit for supplying the load to the load.
  • the rectifying unit may include N ( ⁇ 2) rectifier circuits having different power conversion characteristics, and an output supply circuit that selectively supplies outputs of the N rectifier circuits to the load. good.
  • the rectifying unit includes a charge pump composed of a diode and a capacitor, and a plurality of ON resistance reduction elements connected in series to the diodes of the charge pump, the switch and the diode being connected in series. It may be.
  • the diode constituting the charge pump may be a diode-connected transistor.
  • the tag circuit of the present invention may be realized as a circuit provided with a manual switch for changing (setting) the power conversion characteristics of the rectifying unit.
  • the tag circuit of the present invention may be realized as a circuit having a function of changing (setting) the power conversion characteristic of the rectifying unit.
  • the control unit may be provided with a function of changing the power conversion characteristics of the rectifying unit so that the DC power supplied from the rectifying unit to the load becomes the maximum power.
  • the control unit may be provided with a function of controlling the output supply circuit so that the DC power supplied to the load becomes the maximum power.
  • the control unit is connected in parallel to each diode of the charge pump so that the DC power supplied to the load becomes the maximum power. Further, a function of controlling the switches in the plurality of ON resistance reducing elements may be added.
  • the power conversion characteristic designation You may employ
  • the tag circuit of the present invention is provided with a rewritable nonvolatile memory for storing designation information for designating the power conversion characteristic of the rectifying unit, and can be operated by supplying a DC voltage from the rectifying unit.
  • a controller that changes the power conversion characteristics of the rectifier may be adopted so that the specified information stored in the nonvolatile memory has the power conversion characteristics specified.
  • the transmission of the radio wave by the reader / writer device is stopped at each start-up and then restarted.
  • the tag circuit of the present invention is provided with impedance matching between the antenna and the circuit in the tag circuit.
  • a matching circuit unit that can adjust the impedance matching characteristics may be added.
  • the control unit adjusts the impedance matching characteristic of the matching circuit unit to an impedance matching characteristic corresponding to the power conversion characteristic of the rectifier unit. The function to do can be given.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a difference depending on a configuration of a current conversion characteristic of a rectifier circuit.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a schematic configuration and usage of the tag circuit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a rectifier circuit included in the tag circuit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart of command response processing executed by the control unit included in the tag circuit according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart of the automatic characteristic adjustment process executed in the command response process of FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram of a rectifier circuit included in the tag circuit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a specific circuit example of the rectifier circuit illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of a schematic configuration of the tag circuit according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of a rectifier circuit included in the tag circuit according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a VI characteristic diagram for explaining the function of the rectifier circuit shown in FIG.
  • FIG. 11 is a flowchart of command response processing executed by the control unit included in the tag circuit according to the third embodiment.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram of a configuration example of a matching circuit capable of adjusting (changing) impedance matching characteristics.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram of a configuration example of a variable capacitor whose capacity can be changed by a control signal.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram of a configuration example of a matching circuit capable of adjusting (changing) impedance matching characteristics.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram of a configuration example of a variable capacitor whose capacity can be changed by a control signal.
  • FIG. 13 is a flowchart of command response processing executed by the control unit included in the tag circuit according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of a modification of the tag circuit according to the first and second embodiments.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram of a modification of the tag circuit according to the first and second embodiments.
  • FIG. 16A is a configuration diagram of a circuit that can be used as a component of the rectifier circuit.
  • FIG. 16B is a configuration diagram of a rectifier circuit in which the circuit shown in FIG. 16A is connected in multiple stages.
  • FIG. 17A is a configuration diagram of a circuit that can be used as a component of the rectifier circuit.
  • FIG. 17B is a configuration diagram of a rectifier circuit in which the circuit shown in FIG. 17A is connected in multiple stages.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration and usage of the tag circuit 10 according to the first embodiment of the present invention. First, the outline of the tag circuit 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the tag circuit 10 is a circuit for constructing a system in which the reader / writer device 40 can use the load 30 such as a sensor, LED, IC, and microcomputer wirelessly.
  • the tag circuit 10 is realized as either an IC chip, a circuit combining discrete components, or a circuit combining an IC chip and discrete components.
  • the reader / writer device 40 is a device in which a reader / writer (R / W) 42 to which an antenna 41 is attached is connected to a host device 43 such as a computer.
  • the tag circuit 10 is a circuit used by being connected to an antenna 20 for receiving radio waves from the reader / writer device 40 (antenna 41) and a load 30 to be used by the reader / writer device 40. It is.
  • the tag circuit 10 includes a matching circuit 11, a demodulation circuit 12, a rectifier circuit 13, a modulation circuit 14, a voltage measurement circuit 15, and a control unit 18.
  • the matching circuit 11 is a circuit for matching the impedance between the antenna 20 and the circuit in the tag circuit 10 to which the alternating current output from the antenna 20 is input.
  • the demodulation circuit 12 is a circuit that extracts a command transmitted from the reader / writer device 40 (higher-order device 43) from the radio wave received by the antenna 20 by demodulating the output of the antenna 20 input via the matching circuit 11.
  • the modulation circuit 14 is a circuit for modulating the reflected wave of the carrier wave transmitted from the reader / writer device 40.
  • the rectifier circuit 13 rectifies the AC power output from the antenna 20 that has received the radio wave, thereby causing the load 30 and the components in the tag circuit 10 (the demodulation circuit 12, the modulation circuit 14, and the control unit 18) to operate. It is a circuit that generates electric power. Although details will be described later, the rectifier circuit 13 is configured to individually output DC power Out1 for operating the load 30 and DC power Out2 for operating each circuit in the tag circuit 10. Yes. Furthermore, the rectifier circuit 13 is configured so that the power conversion characteristic for converting the AC power from the antenna 20 into the DC power Out1 can be changed from the outside.
  • power conversion characteristics for converting AC power from the antenna 20 to DC power Out1 are input power (AC power from the antenna 20) and output power (DC power Out1). (Corresponding relationship itself, dependency of conversion efficiency on input power, etc.).
  • the voltage measurement circuit 15 is a circuit that measures the voltage of the DC power Out1 that is output from the rectifier circuit 13.
  • the control unit 18 is a unit that controls the load 30 and the modulation circuit 14 and responds to the command extracted by the demodulation circuit 12.
  • the controller 18 has a function of setting / changing the power conversion characteristics of the rectifier circuit 13.
  • FIG. 3 shows the configuration of the rectifier circuit 13.
  • V REF is an AC voltage input to the rectifier circuit 13.
  • the rectifier circuit 13 is basically a unit rectifier circuit composed of two diodes D (D 1 and D 2 etc.) and a capacitor C (C 1 and C 2 etc.). This is a diode charge pump in which 21 stages are connected in N stages. However, the rectifier circuit 13 includes switches S 1 to S N for setting the outputs of the unit rectifier circuit 21 1 to the unit rectifier circuit 21 N to Out1, respectively. The rectifier circuit 13 is configured to output of the unit rectifier circuit 21 N to output as Out2.
  • the rectifier circuit 13 functions as any of N rectifier circuits (that is, N rectifier circuits having different power conversion characteristics) having the number of connection stages from 1 to N by changing the switch to be turned on. It is a circuit that can be made to.
  • control part 18 is comprised so that the command response process of the procedure shown in FIG. 4 may be started, if the electric power required for operation
  • FIG. 4 and the following description “turning switch S y ON” means “forming a state where only switch S y is ON”.
  • the portion of the rectifier circuit 13 that outputs Out1 will be simply referred to as the rectifier circuit 13 below.
  • the control unit 18 that has started the command response process first reads the characteristic designation value x from the characteristic designation value memory (step S101).
  • the characteristic designation value is information that designates the power conversion characteristic of the rectifier circuit 13 (the portion of the rectifier circuit 13 that outputs Out1) with identification information (an integer value of 1 to N) of the switch to be turned on. It is.
  • the characteristic designated value memory is a rewritable nonvolatile memory provided in the control unit 18 for storing characteristic designated values.
  • the tag circuit 10 is shipped in a state where initial values of 1 or more and N or less are written in the characteristic designation value memory.
  • step S101 the control unit 18 turns on the switch Sx in the rectifier circuit 13 designated by the read characteristic designation value x (step S102). Thereafter, in step S103, the control unit 18 waits for a command to be received (a command is input from the demodulation circuit 12). When any command is received (step S103; YES), the control unit 18 determines whether the received command is a characteristic change instruction command, an automatic adjustment instruction command, or another command. Is determined (step S104).
  • the automatic adjustment instruction command is an instruction for instructing automatic adjustment of the specified characteristic value of the rectifier circuit 13.
  • the control unit 18 executes an automatic characteristic adjustment process in step S108.
  • the characteristic automatic adjustment processing executed by the control unit 18 is processing of the procedure shown in FIG. That is, the control unit 18 that has started this automatic characteristic adjustment process first sets “0” in the variable k (step S201). Next, the control unit adds “1” to the variable k (step S202), forms a state in which only the switch Sk is ON, and then causes the load 30 to perform a predetermined operation (step (step S202). S106) is performed.
  • the predetermined operation is determined in advance so that the power consumption amount of the load 30 until the predetermined operation is matched with the average power consumption amount of the load 30 in response to the command. It is the operation that is.
  • step S106 When the process of step S106 is completed (when the predetermined operation of the load 30 is completed), the control unit 18 stores the output power measured by the voltage measurement circuit 15 as V K (step S204). That is, the control unit 18 stores the output voltage of the rectifier circuit 13 (unit rectifier circuit 21 k in the rectifier circuit 13), which has decreased due to the operation (power consumption) of the load 30, as V K.
  • step S206 the control unit 18 determines whether or not k ⁇ N is satisfied.
  • step S206 the control unit 18 starts the processing after step S202 again.
  • the higher the power conversion efficiency of the rectifier circuit 13 (the portion of the rectifier circuit 13 that outputs Out1) is, the higher the output voltage of the rectifier circuit 13 after causing the load 30 to perform a predetermined operation. Therefore, according to the above procedure, the power conversion characteristics of the rectifier circuit 13 can be adjusted to those suitable for the current situation.
  • control unit 18 After completing the process in step S207, the control unit 18 transmits (returns) kmax to the reader / writer device 40 as a response to the automatic adjustment instruction command (step S208). Then, the control unit 18 ends the characteristic automatic adjustment processing, returns to step S103 (FIG. 4), and waits (monitors) for the command to be received.
  • the characteristic change instruction command is a command having a predetermined content including the characteristic designation value x as an operand.
  • the user of the tag circuit 10 operates the reader / writer device 40 so that the characteristic change instruction command is transmitted when an appropriate characteristic designation value is known.
  • step S104 characteristic change
  • the control unit 18 changes the characteristic designation value in the characteristic designation value memory to the characteristic designation value z included in the characteristic change instruction command. Rewriting is performed (step S105). Then, the control unit 18, and ON the switch S z in the rectifier circuit 13 (step S106). Then, the control unit 18 returns to step S103 and waits for a command to be received.
  • step S104 When the received command is neither the characteristic change instruction command nor the automatic adjustment instruction command (step S104; other), the control unit 18 performs processing according to the received command (processing for operating the load 30 or the like) in step S107. , Processing for returning information obtained by operating the load 30). Then, the control unit 18 that has finished the process of step S107 returns to step S103 and waits for a command to be received.
  • the tag circuit 10 includes the rectifier circuit 13 (see FIG. 3) that can select a power conversion characteristic from among N types of power conversion characteristics.
  • the power consumption range of a load that can be connected to a circuit such as the tag circuit 10 and the input power range from the antenna that can use the circuit are basically determined by the power conversion characteristics of the rectifier circuit. Therefore, the tag circuit 10 according to the present embodiment has a load power consumption range that can be connected and a usable input power range, compared to a conventional tag circuit in which a rectifier circuit having non-variable power conversion characteristics is used. The circuit is wider.
  • Second Embodiment >>
  • the same reference numerals as those used in the description of the tag circuit 10 of the first embodiment are used, and the configuration and operation of the tag circuit 10 according to the second embodiment are different from those of the tag circuit 10 of the first embodiment.
  • the explanation is centered.
  • the tag circuit 10 according to the Lth embodiment and the rectifier circuit 13 of the tag circuit 10 are also referred to as the Lth tag circuit 10 and the Lth rectifier circuit 13, respectively.
  • the second tag circuit 10 is a circuit obtained by replacing the rectifier circuit 13 (FIG. 3) of the first tag circuit 10 with the rectifier circuit 13 having the configuration shown in FIG.
  • the second rectifier circuit 13 a first rectifier circuit 22 1 to N rectifier circuit 22 N, respectively, N pieces of the first rectifier circuit 22 1
  • the switches S 1 to S N for setting the output of the N-th rectifier circuit 22 N to Out 1 are provided.
  • the first rectifier circuit 22 1 to the N-th rectifier circuit 22 N of the second rectifier circuit 13 may have any circuit configuration as long as they have different power conversion characteristics. Therefore, as the first rectifier circuit 22 1 to the N-th rectifier circuit 22 N , for example, diode charge pump circuits having different numbers of stages can be adopted as schematically shown in FIG.
  • the second rectifier circuit 13 having the above configuration is also a circuit that can select a power conversion characteristic from among N types of power conversion characteristics.
  • the second rectifier circuit 13 can perform the same control as the first rectifier circuit 13 (see FIGS. 4 and 5). Therefore, the tag circuit 10 according to the present embodiment also has a connectable load power consumption range and a usable input power range, compared to a conventional tag circuit using a rectifier circuit with non-variable power conversion characteristics. Functions as a wider circuit.
  • FIG. 8 shows a schematic configuration of the tag circuit 10 according to the third embodiment of the present invention.
  • the matching circuit 11, the demodulation circuit 12, and the modulation circuit 14 of the third tag circuit 10 are respectively the matching circuit 11, the demodulation circuit 12, and the modulation circuit 14 of the first tag circuit 10. It is the same circuit.
  • the third rectifier circuit 13 (the rectifier circuit 13 of the third tag circuit 10) is a circuit having the configuration shown in FIG. That is, the third rectifier circuit 13 has a configuration in which “N ⁇ 1” ON resistance reducing elements each having a switch and a diode connected in series are connected in parallel to each diode (D 11 , D 12, etc.) of the diode charge pump. Have. In the third rectifier circuit 13, the output Out of the final stage of the diode charge pump is a circuit used for operating the load 30 and each circuit in the third tag circuit 10.
  • the third rectifier circuit 13 having the above configuration functions as a rectifier circuit that can efficiently convert low input power into DC power when used with the number of ON switches reduced. Further, the third rectifier circuit 13 functions as a rectifier circuit that can efficiently convert high input power into DC power when used with the number of ON switches increased.
  • the description of the third tag circuit 10 is continued. Since the third rectifier circuit 13 is a circuit as described above, the third tag circuit 10 is provided with an input power measurement circuit 16 for measuring the input power to the third rectifier circuit 13. Even if this input power measuring circuit 16 measures the voltage and current of alternating current and calculates the input power from the measurement result, it converts the alternating current into direct current and converts the input power from the converted direct current voltage and current. It may be calculated.
  • the third control unit 18 When the control unit 18 of the third tag circuit 10 (hereinafter also referred to as the third control unit 18) is supplied with power required for operation from the third rectifier circuit 13, the procedure shown in FIG. The command response process is started.
  • control unit 18 that has started the command response process first reads the characteristic designation value x from the characteristic designation value memory (step S301).
  • step S302 the control unit 18, and turned ON from the switch S 2 of the third rectifier circuit 13 until the switch S x.
  • step S302 and steps S306 and S307 described later processing for turning off each switch that is turned on other than the switch that should be turned on is also performed.
  • step S303 the control unit 18 waits for a command to be received.
  • the control unit 18 determines whether the received command is a characteristic change instruction command, an automatic adjustment instruction command, or another command. Is determined (step S304).
  • step S304 characteristic change
  • the control unit 18 changes the characteristic specification value in the characteristic specification value memory to the characteristic specification value z included in the characteristic change instruction command. Rewriting is performed (step S305).
  • the control unit 18 turns on the switch S 2 -S z in the rectifier circuit 13 (step S306). Then, the control unit 18 returns to step S303 and waits for a command to be received.
  • step S304 automatic adjustment
  • the control unit 18 obtains the input power measurement result from the input power measurement circuit 16, and the characteristic associated with the measurement result.
  • the characteristic designation value in the characteristic designation value memory is rewritten to the designation value w (step S308).
  • control unit 18 performs a process of turning on the switch S 2 -S w in the rectifier circuit 13 (step S309), and then returns to step S303 and waits for a command to be received.
  • step S304 If the received command is neither a characteristic change instruction command nor an automatic adjustment instruction command (step S304; other), the control unit 18 performs processing according to the received command (processing for operating the load 30 or the like) in step S307. , Processing for returning information obtained by operating the load 30). Then, after completing the process in step S307, the control unit 18 returns to step S303 and waits for a command to be received.
  • the tag circuit 10 also includes the rectifier circuit 13 that can select a power conversion characteristic from among N types of power conversion characteristics.
  • the power consumption range of a load that can be connected to a circuit such as the tag circuit 10 and the input power range from the antenna that can use the circuit are basically determined by the power conversion characteristics of the rectifier circuit. Therefore, the tag circuit 10 according to the present embodiment also has a connectable load power consumption range and a usable input power range, compared to a conventional tag circuit using a rectifier circuit with non-variable power conversion characteristics. Functions as a wider circuit.
  • the impedance of the rectifier circuit 13 can be changed by changing the power conversion characteristics.
  • the impedance of the circuit in the tag circuit 10 (the rectifier circuit 13).
  • the combined impedance of the demodulator circuit 12 change.
  • the impedance mismatch between the antenna 20 and the circuit in the tag circuit 10 increases due to the impedance change of the circuit in the tag circuit 10
  • the energy transmission efficiency from the antenna 20 to the circuit in the tag circuit 10 decreases. End up.
  • the tag circuit 10 according to the present embodiment is a modification of the tag circuit 10 according to the third embodiment described above so that such a problem does not occur.
  • the fourth tag circuit 10 (tag circuit 10 according to the fourth embodiment) basically has the same configuration as the third tag circuit 10 (tag circuit 10 according to the third embodiment; FIG. 8). Circuit. However, the fourth tag circuit 10 uses a circuit capable of adjusting the impedance matching characteristics by a control signal from the control unit 18 as the matching circuit 11. The control unit 18 of the fourth tag circuit 10 is configured to perform a command response process different from that performed by the control unit 18 of the third tag circuit 10.
  • the specific circuit configuration of the matching circuit 11 capable of adjusting the impedance matching characteristic by the control signal from the control unit 18 is not particularly limited.
  • a circuit in which two inductors 51 and 52 and a variable capacitor 53 whose capacity can be changed by a control signal from the control unit 18 is used as the matching characteristic variable matching circuit 11. I can do it.
  • the variable capacitor 53 whose capacity can be changed by a control signal from the control unit 18 for example, capacitors C 1 to C 5 and switches S C1 to S C5 having different capacities are combined as shown in FIG. 12B. Can be used.
  • the matching characteristic variable matching circuit 11 may be a circuit configured to change the capacitance of the inductor.
  • the command response process performed by the control unit 18 of the fourth tag circuit 10 is a process of the procedure shown in FIG.
  • steps S401 to S409 of this command response processing is the same as the processing of steps S301 to S309 of the command response processing (FIG. 11) performed by the control unit 18 of the fourth tag circuit 10, respectively.
  • the impedance matching process executed in steps S411 and S412 after the processes of steps S402, S406, and S409 is such that the input power to the rectifier circuit 13 is maximized.
  • the matching characteristic variable matching circuit 11 is controlled.
  • the matching characteristic variable matching circuit 11 is a circuit having the configuration shown in FIGS. 12A and 12B, as the impedance matching process, the switches S C1 to S C5 are turned on one by one while the input power measuring circuit 16 A process of storing the measurement result of the input power to the rectifier circuit 13 and turning on the switch that has obtained the maximum input power is performed.
  • the tag circuit 10 includes the matching circuit 11 (matching characteristic variable matching circuit 11) that can adjust the impedance matching characteristic.
  • the impedance matching characteristic of the matching circuit 11 is adjusted to the one most suitable for the changed state. Therefore, according to the tag circuit 10 according to the present embodiment, it is possible to prevent an impedance mismatch between the antenna 20 and the circuit in the tag circuit 10 from increasing due to a change in the power conversion characteristics of the rectifier circuit 13. it can.
  • the tag circuit 10 according to each of the embodiments described above can be variously modified.
  • a battery (a capacitor or the like) 25 for storing power to be supplied to the load 30 may be added to the tag circuit 10 according to the first and second embodiments.
  • the tag circuit 10 according to the first and second embodiments includes a switch 26 for turning on / off the power supply from the rectifier circuit 13 to the battery 25, and a load 30 from the battery 25.
  • a switch 27 may be added to turn on / off the power supply to the device.
  • control unit 18 is configured to perform an automatic characteristic adjustment process (for example, a process for obtaining a characteristic designation value that maximizes the charging speed of the battery 25) having a different content from that described above.
  • the tag circuit 10 according to the third and fourth embodiments may be modified into one provided with a battery or the like.
  • the tag circuit 10 of each embodiment may employ a rectifier circuit 13 having a specific configuration different from that described above. Specifically, a circuit in which the circuit having the configuration shown in FIG. 16A is connected in multiple stages as shown in FIG. 16B is replaced with a circuit that is a source of the rectifier circuit 22 (FIG. 7) or the rectifier circuit 13 (addition of a switch). It may be adopted as the rectifier circuit 13) before the operation. Further, a circuit in which the circuit having the configuration shown in FIG. 17A is connected in multiple stages as shown in FIG. 17B may be adopted as the circuit that is the source of the rectifier circuit 22 or the rectifier circuit 13.
  • the matching characteristic variable matching circuit 11 (the matching circuit 11 that can adjust the impedance matching characteristic by the control signal from the control unit 18) may be employed in the tag circuit 10 according to the first and second embodiments.
  • the impedance matching process for controlling the matching characteristic variable matching circuit 11 so that the voltage measured by the voltage measurement circuit 15 is maximized is performed after the process in step S106 (FIG. 4) or in steps S203 and / or S207 (FIG.
  • the tag circuit 10 may be configured to be performed after the process of 5).
  • the tag circuit 10 according to each embodiment may be modified into one provided with a manual switch for changing (selecting) power conversion characteristics. Further, although impedance matching cannot be automatically performed, a matching circuit 11 (matching circuit 11 using a trimmer capacitor or the like) that can adjust impedance matching characteristics by mechanical operation is used for the tag circuit 10 according to each embodiment. ) May be installed.
  • the rectifier circuit 13 (FIG. 3) of the tag circuit 10 according to the first embodiment may be modified into a circuit in which the output of the unit rectifier circuit 21 other than the final stage is used as Out2.
  • the diode in the rectifier circuit 13 of the tag circuit 10 according to each embodiment may be a diode-connected transistor, or the tag circuit 10 according to each embodiment has a lower function (for example, a control unit). Naturally, it may be modified to 18) in which the automatic characteristic adjustment process 18 cannot be performed.

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Abstract

接続可能な負荷の消費電力範囲や、使用可能な入力電力範囲がより広いタグ回路を提供する。タグ回路は、アンテナにより受信された電波から取り出されたコマンドに、負荷を制御して応答する制御部と、アンテナにより受信された電波を直流電力に変換することにより、制御部に供給される直流電力と前記負荷に供給される直流電力とを生成する整流部であって、アンテナにより受信された電波を負荷に供給される直流電力に変換する電力変換特性を変更可能な整流部とを備える。

Description

タグ回路
　本発明は、アンテナと負荷とに接続されるタグ回路に関する。
　無線による制御（利用）を可能とするために、負荷（センサ、ＬＥＤ、ＩＣ、マイコン等）に、アンテナが受信した電波をエネルギー源として動作するタグ回路を接続することで行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
　アンテナが受信した電波をエネルギー源として動作するタグ回路には、アンテナの出力（交流電力）を直流電力に変換する整流回路が搭載されているが、整流回路には、電力変換特性が異なる様々なものが存在している。具体的には、図１に示したように、整流回路には、入力電力が大きなときに変換効率（＝出力電力／入力電力）が高い整流回路（構成Ａ）や、入力電力が小さなときに変換効率が高い整流回路（構成Ｂ）が存在している。
　そして、負荷の消費電力によっても整流回路の変換効率が変わるので、タグ回路の整流回路は、タグ回路の使用環境（アンテナからの入力電力や接続される負荷の消費電力）別に設計・製造されているのが現状である。
特許第５１４７３４５号公報 米国特許第８０８１０４３号明細書
　本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、接続可能な負荷の消費電力範囲や、使用可能な入力電力範囲がより広いタグ回路を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の、アンテナと負荷とに接続されるタグ回路は、前記アンテナにより受信された電波から取り出されたコマンドに、前記負荷を制御して応答する制御部と、前記アンテナにより受信された電波を直流電力に変換することにより、前記負荷に供給される直流電力を生成する整流部であって、前記電波を前記負荷に供給される直流電力に変換する電力変換特性を変更可能な整流部と、を備える。
　すなわち、本発明のタグ回路は、アンテナにより受信された電波を負荷に供給される直流電力に変換する電力変換特性を変更可能な整流回路を備えている。そして、タグ回路に接続可能な負荷の消費電力範囲や、タグ回路を使用可能な、アンテナからの入力電力範囲は、基本的には、整流回路の電力変換特性によって定まる。従って、本発明のタグ回路は、電力変換特性が非可変の整流回路が用いられている従来のタグ回路よりも、接続可能な負荷の消費電力範囲や、使用可能な入力電力範囲がより広い回路として機能する。
　本発明のタグ回路の整流部としては、具体的な構成の異なる様々なものを採用することが出来る。例えば、整流部は、Ｎ（≧２）個の単位整流回路が多段接続され、さらに最終段を含む複数の中間段から出力可能に構成された多段整流回路と、前記多段整流回路の出力を選択的に前記負荷に供給する出力供給回路と、を含むものであっても良い。
　整流部は、電力変換特性が互いに異なるＮ（≧２）個の整流回路と、前記Ｎ個の整流回路の出力を選択的に前記負荷に供給する出力供給回路と、を含むものであっても良い。また、整流部は、ダイオードとキャパシタとにより構成されたチャージポンプと、前記チャージポンプの各ダイオードに並列接続された、スイッチとダイオードとを直列接続した複数のＯＮ抵抗低減用素子と、を含むものであっても良い。なお、チャージポンプを構成するダイオードは、ダイオード接続されたトランジスタであっても良い。
　本発明のタグ回路を、整流部の電力変換特性を変更（設定）するためのマニュアルスイッチを備えた回路として実現しても良い。
　また、本発明のタグ回路を、整流部の電力変換特性を変更（設定）する機能を制御部が有する回路として実現しても良い。例えば、制御部に、前記整流部から前記負荷に供給される直流電力が最大電力となるように、前記整流部の前記電力変換特性を変更する機能を付与しておいて良い。
　出力供給回路を含む整流部を備えたタグ回路では、制御部に、前記負荷に供給される直流電力が最大電力となるように、前記出力供給回路を制御する機能を付与しておいても良い。また、複数のＯＮ抵抗低減用素子を含む整流部を備えたタグ回路では、制御部に、前記負荷に供給される直流電力が最大電力となるように、前記チャージポンプの各ダイオードに並列接続された前記複数のＯＮ抵抗低減用素子内のスイッチを制御する機能を付与しておいても良い。
　本発明のタグ回路の制御部に、前記整流部へ入力される交流電力値に応じた電力変換特性となるように、前記整流部の前記電力変換特性を変更する機能を付与しておいても良い。
　また、本発明のタグ回路に、前記アンテナにより受信された電波から取り出されたコマンドが、前記整流部の電力変換特性の指定情報を含む電力変換特性指定コマンドであった場合、当該電力変換特性指定コマンド中の指定情報が指定する電力変換特性となるように、前記整流部の前記電力変換特性を変更する制御部を採用しておいても良い。
　さらに、本発明のタグ回路に、前記整流部の電力変換特性を指定する指定情報を記憶しておくための、書き換え可能な不揮発性メモリを備え、前記整流部からの直流電圧の供給により動作可能となったときに、前記不揮発性メモリに記憶されている前記指定情報が指定する電力変換特性となるように、前記整流部の前記電力変換特性を変更する制御部を採用しおいても良い。なお、そのような制御部を採用しておけば、不揮発性メモリに適切な指定情報を設定しておけば、起動毎に（リーダライタ装置による電波の送信が中止され、その後、再開されたときに）、整流部の電力変換特性を適切なものに変更しなくても良いタグ回路を得ることが出来る。
　アンテナとタグ回路内の回路のインピーダンス不整合によりエネルギー伝送効率が低下するのを防止するために、本発明のタグ回路に、前記アンテナと前記タグ回路内の回路との間のインピーダンス整合を取るためのマッチング回路部であって、インピーダンス整合特性を調整可能なマッチング回路部を、付加しても良い。そのようなマッチング回路部を本発明のタグ回路に付加する場合には、制御部に、前記マッチング回路部の前記インピーダンス整合特性を、前記整流部の前記電力変換特性に応じたインピーダンス整合特性に調整する機能を付与しておくことが出来る。
　本発明によれば、接続可能な負荷の消費電力範囲や、使用可能な入力電力範囲がより広いタグ回路を提供することが出来る。
図１は、整流回路の電流変換特性の構成による違いを説明するための図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るタグ回路の概略構成及び使用形態の説明図である。 図３は、第１実施形態に係るタグ回路が備える整流回路の構成図である。 図４は、第１実施形態に係るタグ回路が備える制御部が実行するコマンド応答処理の流れ図である。 図５は、図４のコマンド応答処理中で実行される特性自動調整処理の流れ図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係るタグ回路が備える整流回路のブロック図である。 図７は、図６に示した整流回路の具体的な回路例の説明図である。 図８は、本発明の第３実施形態に係るタグ回路の概略構成の説明図である。 図９は、第３実施形態に係るタグ回路が備える整流回路の構成図である。 図１０は、図９に示した整流回路の機能を説明するためのＶ－Ｉ特性図である。 図１１は、第３実施形態に係るタグ回路が備える制御部が実行するコマンド応答処理の流れ図である。 図１２Ａは、インピーダンス整合特性を調整（変更）可能なマッチング回路の構成例の説明図である。 図１２Ｂは、制御信号により容量を変更できる可変コンデンサの構成例の説明図である。 図１３は、本発明の第４実施形態に係るタグ回路が備える制御部が実行するコマンド応答処理の流れ図である。 図１４は、第１、第２実施形態に係るタグ回路の変形例の説明図である。 図１５は、第１、第２実施形態に係るタグ回路の変形例の説明図である。 図１６Ａは、整流回路の構成要素として使用できる回路の構成図である。 図１６Ｂは、図１６Ａに示した回路を多段接続した整流回路の構成図である。 図１７Ａは、整流回路の構成要素として使用できる回路の構成図である。 図１７Ｂは、図１７Ａに示した回路を多段接続した整流回路の構成図である。
　以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
《第１実施形態》
　図２に、本発明の第１実施形態に係るタグ回路１０の概略構成及び使用形態を示す。まず、この図を用いて、本実施形態に係るタグ回路１０の概要を説明する。
　本実施形態に係るタグ回路１０は、リーダライタ装置４０が、無線にて、センサ、ＬＥＤ、ＩＣ、マイコン等の負荷３０を利用できるシステムを構築するための回路である。なお、タグ回路１０は、ＩＣチップ、ディスクリート部品を組み合わせた回路、ＩＣチップとディスクリート部品を組み合わせた回路のいずれかとして実現されるものである。また、リーダライタ装置４０とは、コンピュータ等の上位装置４３に、アンテナ４１が取り付けられたリーダライタ（Ｒ／Ｗ）４２を接続した装置のことである。
　図示してあるように、タグ回路１０は、リーダライタ装置４０（アンテナ４１）からの電波を受信するためのアンテナ２０と、リーダライタ装置４０に利用させる負荷３０とに接続されて使用される回路である。また、タグ回路１０は、マッチング回路１１、復調回路１２、整流回路１３、変調回路１４、電圧測定回路１５及び制御部１８を備える。
　マッチング回路１１は、アンテナ２０と、アンテナ２０から出力される交流が入力される、タグ回路１０内の回路とのインピーダンスを整合させるための回路である。復調回路１２は、マッチング回路１１を介して入力されるアンテナ２０の出力を復調することにより、アンテナ２０が受信した電波からリーダライタ装置４０（上位装置４３）が送信したコマンドを取り出す回路である。
　変調回路１４は、リーダライタ装置４０から送信される搬送波の反射波を変調するための回路である。
　整流回路１３は、電波を受信したアンテナ２０が出力する交流電力を整流することにより、負荷３０及びタグ回路１０内の各部（復調回路１２、変調回路１４及び制御部１８）を動作させるための直流電力を生成する回路である。詳細については後述するが、整流回路１３は、負荷３０を動作させるための直流電力Ｏｕｔ１と、タグ回路１０内の各回路を動作させるための直流電力Ｏｕｔ２とを個別に出力するように構成されている。さらに、整流回路１３は、アンテナ２０からの交流電力を直流電力Ｏｕｔ１に変換する電力変換特性を外部から変更可能なようにも構成されている。なお、アンテナ２０からの交流電力を直流電力Ｏｕｔ１に変換する電力変換特性（以下、単に電力変換特性と表記する）とは、入力電力（アンテナ２０からの交流電力）と出力電力（直流電力Ｏｕｔ１）との対応関係に関する特性（当該対応関係自体、変換効率の入力電力依存性等）のことである。
　電圧測定回路１５は、整流回路１３から出力されるは、直流電力Ｏｕｔ１の電圧を測定する回路である。
　制御部１８は、復調回路１２により取り出されたコマンドに、負荷３０及び変調回路１４を制御して応答するユニットである。この制御部１８には、整流回路１３の電力変換特性を設定・変更する機能が付与されている。
　以上のことを前提に、以下、本実施形態のタグ回路１０の構成、動作をさらに具体的に説明する。
　図３に、整流回路１３の構成を示す。なお、この図３及び以下の説明において、ＶＲＥＦとは、整流回路１３に入力される交流電圧のことである。
　図３に示してあるように、整流回路１３は、基本的には、２つのダイオードＤ（Ｄ１とＤ２等）とキャパシタＣ（Ｃ１とＣ２等）とにより構成された単位整流回路２１をＮ段接続したダイオードチャージポンプである。ただし、整流回路１３は、それぞれ、単位整流回路２１１～単位整流回路２１Ｎの出力をＯｕｔ１とするためのスイッチＳ１～ＳＮを備えている。そして、整流回路１３は、単位整流回路２１Ｎの出力をＯｕｔ２として出力するように構成されている。
　すなわち、整流回路１３は、ＯＮするスイッチを変更することにより、接続段数が１段からＮ段までのＮ個の整流回路（すなわち、電力変換特性が異なるＮ個の整流回路）のいずれとしても機能させることが出来る回路となっている。
　そして、制御部１８は、動作に必要とされる電力が整流回路１３から供給されると、図４に示した手順のコマンド応答処理を開始するように構成されている。なお、この図４及び以下の説明において、『スイッチＳｙをＯＮとする』とは、『スイッチＳｙのみがＯＮとなっている状態を形成する』ということである。また、説明の便宜上、以下では、整流回路１３のＯｕｔ１を出力する部分のことを、単に、整流回路１３と表記する。
　すなわち、整流回路１３から電力が供給されたため、このコマンド応答処理を開始した制御部１８は、まず、特性指定値用メモリから特性指定値ｘを読み出す（ステップＳ１０１）。ここで、特性指定値とは、整流回路１３（整流回路１３のＯｕｔ１を出力する部分）の電力変換特性を、ＯＮすべきスイッチの識別情報（１～Ｎの整数値）で指定する情報のことである。また、特性指定値用メモリとは、特性指定値を記憶しておくために制御部１８内に設けられている、書き換え可能な不揮発性メモリのことである。なお、タグ回路１０は、特性指定値用メモリに、１以上、Ｎ以下の初期値が書き込まれた状態で出荷される。
　ステップＳ１０１の処理を終えた制御部１８は、読み出した特性指定値ｘにて指定される整流回路１３内のスイッチＳｘをＯＮとする（ステップＳ１０２）。その後、制御部１８は、ステップＳ１０３にて、コマンドが受信される（復調回路１２からコマンドが入力される）のを待機する。そして、制御部１８は、何らかのコマンドが受信された場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）には、受信されたコマンドが、特性変更指示コマンドであるか、自動調整指示コマンドであるか、その他のコマンドであるかを判断する（ステップＳ１０４）。
　自動調整指示コマンドは、整流回路１３の特性指定値の自動調整を指示するコマンドである。受信したコマンドが自動調整指示コマンドであった場合（ステップＳ１０４；自動調整）、制御部１８は、ステップＳ１０８にて、特性自動調整処理を実行する。
　制御部１８が実行する特性自動調整処理は、図５に示した手順の処理である。すなわち、この特性自動調整処理を開始した制御部１８は、まず、変数ｋに“０”をセットする（ステップＳ２０１）。次いで、制御部は、変数ｋに“１”を加算（ステップＳ２０２）してから、スイッチＳｋのみがＯＮとなっている状態を形成した後、負荷３０に所定の動作を行わせる処理（ステップＳ１０６）を行う。ここで、所定の動作とは、それが完了するまでの負荷３０の消費電力量が、コマンドに対する応答時における負荷３０の平均的な消費電力量と一致するように、その内容が予め定められている動作のことである。
　ステップＳ１０６の処理が完了すると（負荷３０の所定の動作が完了すると）、制御部１８は、電圧測定回路１５に測定された出力電力をＶＫとして内部に記憶する（ステップＳ２０４）。すなわち、制御部１８は、負荷３０の動作（電力消費）により低下した整流回路１３（整流回路１３内の単位整流回路２１ｋ）の出力電圧をＶＫとして内部に記憶する。
　ステップＳ２０４の処理を終えた制御部１８は、ｋ＜Ｎが成立しているか否かを判断する（ステップＳ２０６）。ｋ＜Ｎが成立していていた場合（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、制御部１８は、ステップＳ２０２以降の処理を再び開始する。
　制御部１８は、ｋ＝Ｎが成立するまで、上記した処理を繰り返す。そして、制御部１８は、ｋ＝Ｎが成立した場合（ステップＳ２０５；ＮＯ）には、Ｖ１～ＶＮに基づき、最大出力電圧が得られたｋ値であるｋｍａｘを特定し、特定したｋｍａｘで特性指定値用メモリ上の特性指定値を書き換える（ステップＳ２０６）。その後、制御部１８は、スイッチＳｋmaxをＯＮとする（ステップＳ２０７）。
　すなわち、整流回路１３（整流回路１３のＯｕｔ１を出力する部分）の電力変換効率が高い程、負荷３０に所定の動作を行わせた後の整流回路１３の出力電圧は高くなる。従って、上記手順で、整流回路１３の電力変換特性を現状に適したものに調整することが出来る。
　ステップＳ２０７の処理を終えた制御部１８は、ｋmaxを自動調整指示コマンドへの応答としてリーダライタ装置４０に送信（返送）する（ステップＳ２０８）。そして、制御部１８は、特性自動調整処理を終了し、ステップＳ１０３（図４）に戻ってコマンドが受信されるのを待機（監視）する。
　特性変更指示コマンドは、特性指定値ｘをオペランドとして含む所定内容のコマンドである。タグ回路１０のユーザは、適正な特性指定値が分かっている場合等には、この特性変更指示コマンドが送信されるようにリーダライタ装置４０を操作する。
　受信したコマンドが特性変更指示コマンドであった場合（ステップＳ１０４；特性変更）、制御部１８は、特性指定値用メモリ上の特性指定値を、当該特性変更指示コマンドに含まれる特性指定値ｚに書き換える（ステップＳ１０５）。次いで、制御部１８は、整流回路１３内のスイッチＳｚをＯＮとする（ステップＳ１０６）。そして、制御部１８は、ステップＳ１０３に戻ってコマンドが受信されるのを待機する。
　受信したコマンドが、特性変更指示コマンドでも自動調整指示コマンドでもなかった場合（ステップＳ１０４；その他）、制御部１８は、ステップＳ１０７にて、受信したコマンドに応じた処理（負荷３０を動作させる処理や、負荷３０を動作させることにより得た情報を返送する処理）を実行する。そして、ステップＳ１０７の処理を終えた制御部１８は、ステップＳ１０３に戻ってコマンドが受信されるのを待機する。
　以上、説明したように、本実施形態に係るタグ回路１０は、電力変換特性を、Ｎ種の電力変換特性の中から選択できる整流回路１３（図３参照）を備えている。そして、タグ回路１０のような回路に接続可能な負荷の消費電力範囲や、当該回路を使用可能な、アンテナからの入力電力範囲は、基本的には、整流回路の電力変換特性によって定まる。従って、本実施形態に係るタグ回路１０は、電力変換特性が非可変の整流回路が用いられている従来のタグ回路よりも、接続可能な負荷の消費電力範囲や、使用可能な入力電力範囲がより広い回路となっていることになる。
　《第２実施形態》
　以下、第１実施形態のタグ回路１０の説明時に用いたものと同じ符号を用いて、第２実施形態に係るタグ回路１０の構成、動作を、第１実施形態のタグ回路１０と異なる部分を中心に説明する。また、以下の各実施形態の説明では、第Ｌ実施形態に係るタグ回路１０、当該タグ回路１０の整流回路１３のことを、それぞれ、第Ｌタグ回路１０、第Ｌ整流回路１３とも表記する。
　第２タグ回路１０は、第１タグ回路１０の整流回路１３（図３）を、図６に示した構成の整流回路１３に置換した回路である。
　すなわち、第２整流回路１３（第２実施形態に係るタグ回路１０の整流回路１３）は、第１整流回路２２１～第Ｎ整流回路２２Ｎと、それぞれ、Ｎ個の第１整流回路２２１～第Ｎ整流回路２２Ｎの出力をＯｕｔ１とするためのスイッチＳ１～ＳＮとを備える。そして、第２整流回路１３は、第１整流回路２２１～第Ｎ整流回路２２Ｎの電力変換特性が互いに異なるように、且つ、第１整流回路２２１の出力がＯｕｔ２として出力されるように構成された回路となっている。なお、第２整流回路１３の第１整流回路２２１～第Ｎ整流回路２２Ｎは、電力変換特性が互いに異なっていれば、どのような回路構成のものであっても良い。従って、第１整流回路２２１～第Ｎ整流回路２２Ｎとして、例えば、図７に模式的に示してあるように、段数が互いに異なるダイオードチャージポンプ回路を採用することが出来る。
　上記構成を有する第２整流回路１３も、電力変換特性を、Ｎ種の電力変換特性の中から選択できる回路である。また、第２整流回路１３は、第１整流回路１３と同じ制御（図４及び図５参照）が可能なものとなっている。従って、本実施形態に係るタグ回路１０も、電力変換特性が非可変の整流回路が用いられている従来のタグ回路よりも、接続可能な負荷の消費電力範囲や、使用可能な入力電力範囲がより広い回路として機能する。
　《第３実施形態》
　以下、第１実施形態のタグ回路１０の説明時に用いたものと同じ符号を用いて、本発明の第３実施形態に係るタグ回路１０の構成、動作を、第１実施形態のタグ回路１０と異なる部分を中心に説明する。
　図８に、本発明の第３実施形態に係るタグ回路１０の概略構成を示す。
　第３タグ回路１０（第３実施形態に係るタグ回路１０）のマッチング回路１１、復調回路１２、変調回路１４は、それぞれ、第１タグ回路１０のマッチング回路１１、復調回路１２、変調回路１４と同じ回路である。
　第３整流回路１３（第３タグ回路１０の整流回路１３）は、図９に示した構成を有する回路である。すなわち、第３整流回路１３は、ダイオードチャージポンプの各ダイオード（Ｄ１１、Ｄ１２等）に、スイッチとダイオードとを直列接続したＯＮ抵抗低減用素子を“Ｎ－１”個並列接続した構成を有している。そして、第３整流回路１３は、ダイオードチャージポンプの最終段の出力Ｏｕｔが、負荷３０及び第３タグ回路１０内の各回路を動作させるために使用される回路となっている。
　ここで、第３整流回路１３の機能について説明しておくことにする。
　第３整流回路１３の、ダイオードとＮ－１個のＯＮ抵抗低減用素子とが並列接続された各部分のＶ－Ｉ特性は、スイッチＳＰ２～ＳＰＮ（Ｐ＝１～Ｎ）の中のＯＮとなっているスイッチ数により、図１１に示したように変化する。すなわち、ＯＮスイッチ数（ＯＮとなっているスイッチ数）が増えるにつれ、各部分のＯＮ抵抗は小さくなる。ただし、ＯＮスイッチ数（ＯＮとなっているスイッチ数）が増えると、各部分における逆バイアス時のロスが大きくなってしまう。
　そして、低入力電力時に、逆バイアス時のロスが大きいと変換効率が悪くなるが、高入力電力時に、逆バイアス時のロスが大きくても変換効率にはさほど悪影響を与えない。従って、上記構成を有する第３整流回路１３は、ＯＮスイッチ数を減らした状態で使用すれば、低入力電力を効率良く直流電力に変換できる整流回路として機能する。また、第３整流回路１３は、ＯＮスイッチ数を増やした状態で使用すれば、高入力電力を効率良く直流電力に変換できる整流回路として機能する。
　図８に戻って、第３タグ回路１０の説明を続ける。
　第３整流回路１３が上記のような回路であるため、第３タグ回路１０には、第３整流回路１３への入力電力を測定するための入力電力測定回路１６が設けられている。この入力電力測定回路１６は、交流の電圧及び電流を測定して測定結果から入力電力を算出するものであっても、交流を直流に変換し、変換後の直流の電圧及び電流から入力電力を算出するものであっても良い。
　また、第３タグ回路１０の制御部１８（以下、第３制御部１８とも表記する）は、動作に必要とされる電力が第３整流回路１３から供給されると、図１１に示した手順のコマンド応答処理を開始するように構成されている。なお、この図１１及び以下の説明において、スイッチＳｙ（ｙ＝２～Ｎ）とは、スイッチＳy1～Ｓy2n（図９参照）のことである。
　図１１に示してあるように、このコマンド応答処理を開始した制御部１８は、まず、特性指定値用メモリから特性指定値ｘを読み出す（ステップＳ３０１）。
　次いで、制御部１８は、第３整流回路１３のスイッチＳ２からスイッチＳｘまでをＯＮとする（ステップＳ３０２）。なお、このステップＳ３０２及び後述するステップＳ３０６、Ｓ３０７の処理では、ＯＮとすべきスイッチ以外の、ＯＮとなっている各スイッチをＯＦＦする処理も行われる。
　その後、制御部１８は、ステップＳ３０３にて、コマンドが受信されるのを待機する。そして、制御部１８は、何らかのコマンドが受信された場合（ステップＳ３０３；ＹＥＳ）には、受信されたコマンドが、特性変更指示コマンドであるか、自動調整指示コマンドであるか、その他のコマンドであるかを判断する（ステップＳ３０４）。
　受信したコマンドが特性変更指示コマンドであった場合（ステップＳ３０４；特性変更）、制御部１８は、特性指定値用メモリ上の特性指定値を、当該特性変更指示コマンドに含まれる特性指定値ｚに書き換える（ステップＳ３０５）。次いで、制御部１８は、整流回路１３内のスイッチＳ２－ＳｚをＯＮとする（ステップＳ３０６）。そして、制御部１８は、ステップＳ３０３に戻ってコマンドが受信されるのを待機する。
　受信したコマンドが自動調整指示コマンドであった場合（ステップＳ３０４；自動調整）、制御部１８は、入力電力測定回路１６から入力電力の測定結果を得て、当該測定結果に対応付けられている特性指定値ｗに、特性指定値用メモリ上の特性指定値を書き換える（ステップＳ３０８）。
　そして、制御部１８は、整流回路１３内のスイッチＳ２－ＳｗをＯＮとする処理（ステップＳ３０９）を行ってから、ステップＳ３０３に戻ってコマンドが受信されるのを待機する。
　受信したコマンドが、特性変更指示コマンドでも自動調整指示コマンドでもなかった場合（ステップＳ３０４；その他）、制御部１８は、ステップＳ３０７にて、受信したコマンドに応じた処理（負荷３０を動作させる処理や、負荷３０を動作させることにより得た情報を返送する処理）を実行する。そして、ステップＳ３０７の処理を終えた制御部１８は、ステップＳ３０３に戻ってコマンドが受信されるのを待機する。
　以上、説明したように、本実施形態に係るタグ回路１０も、電力変換特性を、Ｎ種の電力変換特性の中から選択できる整流回路１３を備えている。そして、タグ回路１０のような回路に接続可能な負荷の消費電力範囲や、当該回路を使用可能な、アンテナからの入力電力範囲は、基本的には、整流回路の電力変換特性によって定まる。従って、本実施形態に係るタグ回路１０も、電力変換特性が非可変の整流回路が用いられている従来のタグ回路よりも、接続可能な負荷の消費電力範囲や、使用可能な入力電力範囲がより広い回路として機能する。
　《第４実施形態》
　以下、第３実施形態に係るタグ回路１０の説明時に用いたものと同じ符号を用いて、本発明の第４実施形態に係るタグ回路１０の構成及び動作を説明する。
　上記した各実施形態に係るタグ回路１０では、電力変換特性の変更により整流回路１３のインピーダンスが変化し得るが、整流回路１３のインピーダンスが変化すると、タグ回路１０内の回路のインピーダンス（整流回路１３と復調回路１２の合成インピーダンス）が変化する。そして、タグ回路１０内の回路のインピーダンス変化により、アンテナ２０とタグ回路１０内の回路との間のインピーダンス不整合が大きくなると、アンテナ２０からタグ回路１０内の回路へのエネルギー伝送効率が低下してしまう。
　本実施形態に係るタグ回路１０は、そのような問題が生じないように、上記した第３実施形態に係るタグ回路１０を変形したものである。
　具体的には、第４タグ回路１０（第４実施形態に係るタグ回路１０）は、基本的には、第３タグ回路１０（第３実施形態に係るタグ回路１０；図８）と同構成の回路である。ただし、第４タグ回路１０には、マッチング回路１１として、制御部１８からの制御信号によりインピーダンス整合特性を調整可能な回路が使用されている。また、第４タグ回路１０の制御部１８は、第３タグ回路１０の制御部１８が行うものとは異なるコマンド応答処理を行うように構成されている。
　制御部１８からの制御信号によりインピーダンス整合特性を調整可能なマッチング回路１１（以下、整合特性可変マッチング回路１１とも表記する）の具体的な回路構成は特に限定されない。例えば、図１２Ａに示したように、２つのインダクタ５１及び５２と、制御部１８からの制御信号により容量を変更可能な可変コンデンサ５３とを組合せた回路を、整合特性可変マッチング回路１１として使用することが出来る。なお、制御部１８からの制御信号により容量を変更可能な可変コンデンサ５３としては、例えば、互いに容量の異なるコンデンサＣ１～Ｃ５とスイッチＳＣ１～ＳＣ５とを図１２Ｂに示したように組み合わせた回路を使用することが出来る。また、整合特性可変マッチング回路１１は、インダクタの容量を変更可能なように構成された回路であっても良い。
　第４タグ回路１０の制御部１８が行うコマンド応答処理は、図１３に示した手順の処理である。
　このコマンド応答処理のステップＳ４０１～Ｓ４０９の処理は、それぞれ、第４タグ回路１０の制御部１８が行うコマンド応答処理（図１１）のステップＳ３０１～Ｓ３０９の処理と同じ処理である。
　ステップＳ４０２、Ｓ４０６、Ｓ４０９の処理（つまり、整流回路１３の電力変換特性を変更する処理）後のステップＳ４１１及びＳ４１２で実行されるインピーダンス整合処理は、整流回路１３への入力電力が最大となるように、整合特性可変マッチング回路１１を制御する処理である。整合特性可変マッチング回路１１が、図１２Ａ及び図１２Ｂに示した構成の回路である場合には、インピーダンス整合処理として、スイッチＳＣ１～ＳＣ５を１つずつＯＮしながら、入力電力測定回路１６による整流回路１３への入力電力の測定結果を記憶し、最大入力電力が得られたスイッチをＯＮする処理が行われる。
　以上、説明したように、本実施形態に係るタグ回路１０は、インピーダンス整合特性を調整可能なマッチング回路１１（整合特性可変マッチング回路１１）を備える。そして、本実施形態に係るタグ回路１０では、整流回路１３の電力変換特性の変更時に、変更後の状態に最も適したものに当該マッチング回路１１のインピーダンス整合特性が調整される。従って、本実施形態に係るタグ回路１０によれば、整流回路１３の電力変換特性の変更により、アンテナ２０とタグ回路１０内の回路との間のインピーダンス不整合が大きくなることを抑止することができる。
　《変形形態》
　上記した各実施形態に係るタグ回路１０は、各種の変形を行えるものである。例えば、図１４に示したように、第１、第２実施形態に係るタグ回路１０に、負荷３０に供給する電力を蓄えておくためのバッテリ（キャパシタ等）２５を追加しても良い。さらに、図１５に示したように、第１、第２実施形態に係るタグ回路１０に、整流回路１３からバッテリ２５への電力供給をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ２６と、バッテリ２５から負荷３０への電力供給をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ２７を追加しておいて良い。なお、図１５に示した構成を採用する場合、通常、負荷を動作させない場合に、スイッチ２６がＯＮとされ、スイッチ２７がＯＦＦとされる。そして、負荷を動作させる場合に、スイッチ２６がＯＦＦとされ、スイッチ２７がＯＮとされる。従って、制御部１８を、上記したものとは内容の異なる特性自動調整処理（例えば、バッテリ２５の充電速度が最も速くなる特性指定値を求める処理）を行うように構成しておくことが好ましい。
　また、第３、第４実施形態に係るタグ回路１０を、バッテリ等を備えたものに変形しても良い。各実施形態のタグ回路１０に、上記したものとは具体的な構成の異なる整流回路１３を採用しても良い。具体的には、図１６Ａに示した構成の回路を、図１６Ｂに示してあるように多段接続した回路を、整流回路２２（図７）や、整流回路１３の元となる回路（スイッチを追加する前の整流回路１３）として採用しても良い。また、図１７Ａに示した構成の回路を、図１７Ｂに示してあるように多段接続した回路を、整流回路２２や、整流回路１３の元となる回路として採用しても良い。
　第１、第２実施形態に係るタグ回路１０に、整合特性可変マッチング回路１１（制御部１８からの制御信号によりインピーダンス整合特性を調整可能なマッチング回路１１）を採用しても良い。この場合、電圧測定回路１５による測定電圧が最大となるように整合特性可変マッチング回路１１を制御するインピーダンス整合処理が、ステップＳ１０６（図４）の処理後や、ステップＳ２０３及び／又はＳ２０７の（図５）の処理後に行われるようにタグ回路１０を構成しておけば良い。
　各実施形態に係るタグ回路１０を、電力変換特性を変更（選択）するためのマニュアルスイッチを備えたものに変形しても良い。また、自動的にインピーダンス整合を取ることは出来なくなるが、各実施形態に係るタグ回路１０に、機械的操作によってインピーダンス整合特性が調整可能なマッチング回路１１（トリマコンデンサ等が用いられたマッチング回路１１）を搭載しても良い。
　第１実施形態に係るタグ回路１０の整流回路１３（図３）を、最終段以外の単位整流回路２１の出力がＯｕｔ２として使用される回路に変形しても良い。各実施形態に係るタグ回路１０の整流回路１３内のダイオードが、ダイオード接続されたトランジスタであっても良いことや、各実施形態に係るタグ回路１０を、より低機能なもの（例えば、制御部１８が特性自動調整処理を行えないもの）に変形しても良いことは当然のことである。
　１０　タグ回路
　１１　マッチング回路
　１２　復調回路
　１３、２２　整流回路
　１４　変調回路
　１５　電圧測定回路
　１６　入力電力測定回路
　１８　制御部
　２０、４１　アンテナ
　２１　単位整流回路
　３０　負荷
　２６、２７　スイッチ
　４０　リーダライタ装置
　４２　リーダライタ
　４３　上位装置

Claims (12)

  1. 　アンテナと負荷とに接続されるタグ回路において、
    　前記アンテナにより受信された電波から取り出されたコマンドに、前記負荷を制御して応答する制御部と、
    　前記アンテナにより受信された電波を直流電力に変換することにより、前記負荷に供給される直流電力を生成する整流部であって、前記電波を前記負荷に供給される直流電力に変換する電力変換特性を変更可能な整流部と、
    　を備えることを特徴とするタグ回路。
  2. 　前記整流部は、
    　Ｎ（≧２）個の単位整流回路が多段接続され、
    　さらに最終段を含む複数の中間段から出力可能に構成された多段整流回路と、
    　前記多段整流回路の出力を選択的に前記負荷に供給する出力供給回路と、
    　を含むことを特徴とする請求項１に記載のタグ回路。
  3. 　前記整流部は、
    　電力変換特性が互いに異なるＮ（≧２）個の整流回路と、
    　前記Ｎ個の整流回路の出力を選択的に前記負荷に供給する出力供給回路と、
    　を含むことを特徴とする請求項１に記載のタグ回路。
  4. 　前記整流部は、
    　ダイオードとキャパシタとにより構成されたチャージポンプと、
    　前記チャージポンプの各ダイオードに並列接続された、スイッチとダイオードとを直列接続した複数のＯＮ抵抗低減用素子と、
    　を含むことを特徴とする請求項１に記載のタグ回路。
  5. 　前記制御部は、前記整流部から前記負荷に供給される直流電力が最大電力となるように、前記整流部の前記電力変換特性を変更する機能を有する
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のタグ回路。
  6. 　前記制御部は、前記負荷に供給される直流電力が最大電力となるように、前記出力供給回路を制御する機能を有する
    　ことを特徴とする請求項２又は３に記載のタグ回路。
  7. 　前記制御部は、前記負荷に供給される直流電力が最大電力となるように、前記チャージポンプの各ダイオードに並列接続された前記複数のＯＮ抵抗低減用素子内のスイッチを制御する機能を有する
    　ことを特徴とする請求項４に記載のタグ回路。
  8. 　前記制御部は、前記整流部へ入力される交流電力値に応じた電力変換特性となるように、前記整流部の前記電力変換特性を変更する機能を有する
    　ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のタグ回路。
  9. 　前記制御部は、前記アンテナにより受信された電波から取り出されたコマンドが、前記整流部の電力変換特性の指定情報を含む電力変換特性指定コマンドであった場合、当該電力変換特性指定コマンド中の指定情報が指定する電力変換特性となるように、前記整流部の前記電力変換特性を変更する
    　ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のタグ回路。
  10. 　前記制御部は、
    　前記整流部の電力変換特性を指定する指定情報を記憶しておくための、書き換え可能な不揮発性メモリを備え、
    　前記整流部からの直流電圧の供給により動作可能となったときに、前記不揮発性メモリに記憶されている前記指定情報が指定する電力変換特性となるように、前記整流部の前記電力変換特性を変更する
    　ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のタグ回路。
  11. 　前記アンテナと前記タグ回路内の回路との間のインピーダンス整合を取るためのマッチング回路部であって、インピーダンス整合特性を調整可能なマッチング回路部を、さらに備える
    　ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のタグ回路。
  12. 　前記制御部は、
    　前記マッチング回路部の前記インピーダンス整合特性を、前記整流部の前記電力変換特性に応じたインピーダンス整合特性に調整する機能を有する
    　ことを特徴とする請求項１１に記載のタグ回路。
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