(57)【要約】【課題】対象物がリーダーから遠く離れているときでも、正確に作動し続ける無線識別デバイスを提供する。【解決手段】遠隔リーダーにより識別される対象物に取り付けられるように意図されているチップに接続されるアンテナ１０を特徴として備える無線識別デバイス（ＲＦＩＤ）において、リーダーが、アンテナにより受信され、デバイスの供給電圧（ＶＤＣ）と共に識別を可能にするデータを含んでいる電磁信号を識別デバイスに送信し、アンテナが、その応答として、チップにおける、開または閉位置がデバイスにより送信されるデジタル識別データを定義するスイッチ２２を用いる逆変調（ｒｅｔｒｏｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）によりチップによって提供される信号を、リーダーに送り返すことによって識別する。チップは、アンテナの端子に、スイッチと直列に接続される可変インピーダンス３０と、供給電圧が常に、それ未満ではデバイスがもはやデジタル識別データを送信できない所定の値（Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）よりも大きいようにインピーダンス値を調整するように供給電圧を検出する手段３２を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔リーダーにより識別される対象物に取り付けられるように設計されているチップ１２に接続されるアンテナ１０を特徴として備える無線識別デバイス（ＲＦＩＤ）において、前記リーダーが、前記アンテナにより受信され、前記デバイスの供給電圧（ＶＤＣ）と共に識別を可能にするデータを含んでいる電磁信号を前記識別デバイスに送信し、前記アンテナが、その応答として、前記チップにおける、開または閉位置が前記デバイスにより送信されるデジタル識別データを定義するスイッチ２２を用いる逆変調（ｒｅｔｒｏｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）により前記チップから提供される信号を、前記リーダーに送信することによって識別する無線識別デバイスであって、
前記チップは、前記アンテナの端子に、前記スイッチと直列に接続される可変インピーダンス３０と、前記供給電圧が常に、それ未満では該デバイスがもはや前記デジタル識別データを送信できない所定の値（Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）よりも大きいように前記インピーダンス値を調整するためにこの供給電圧の検出手段３２とを特徴として備える無線識別デバイス。
【請求項２】
前記チップ１２は、端子において前記供給電圧（ＶＤＣ）を供給する蓄積容量１８を特徴として備える請求項１に記載の無線識別デバイス。
【請求項３】
前記供給電圧（ＶＤＣ）の前記検出手段はアナログ比較器４０であって、その出力４２が、前記供給電圧の値と、所定の電圧値ＶＲＥＦとの差に応じて、前記可変インピーダンス３０の値を制御する、請求項２に記載の無線識別デバイス。
【請求項４】
前記可変インピーダンスは、それぞれが、開または閉位置が前記デバイスにより送信されるデジタル識別データを定義するスイッチと直列で、所定の値を有する並列のいくつかのインピーダンスから構成されており、前記供給電圧（ＶＤＣ）の前記検出手段はデジタル比較器４４であって、その出力（Ｃ１、Ｃ２、．．．、ＣＮ）がそれぞれ、所定の値を有する前記インピーダンスと直列の前記スイッチの１つが閉じることを制御する、請求項２に記載の無線識別デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型非接触デバイス（ＲＦＩＤ）を使用する遠隔リーダーによる対象物の識別に関し、より具体的には、リーダーからの距離に拘わらず識別可能な無線識別デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非接触スマートラベル（タグ）のような携帯型デバイスは、今日では遠隔リーダーによる任意の対象物の識別に広く使用されている。
【０００３】
一般的には、無線識別デバイス（ＲＦＩＤ）としても知られているラベルは、かなり離れた距離から、非常に短い時間で、ラベルを携帯している対象物、動物、または人間を認識または識別するために使用される。そのような電子ラベルは、基本的には、考慮されている適用の一部分であるデータがメモリに格納されている、電子識別デバイスを含む集積回路と、該集積回路に接続されているアンテナから構成されている。リーダーが電磁信号を所与の周波数でラベルに送信すると、チップに含まれている情報がリーダーにより読まれる。ラベルは受動デバイスなので、リーダーは、無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)が、識別番号のようなメモリの内容をその応答として送信できるようにするための電力をデバイスに供給する。予め定義されている通信プロトコルに従ってダイアログが確立され、それにより、ある量のデータがラベルとリーダーの間で交換される。
【０００４】
ラベルとリーダーの間の通信は、最低限のエネルギーなしでは確立できない。転送されるエネルギーの質と量は、動作周波数、リーダーのアンテナとラベルのアンテナの間の距離等のような、ある基準に依存する。共振回路と考えられるラベルは所与の定格周波数に同調され、それにより、ラベルがリーダーにより放射される場に位置しているときは、最適な通信がラベルとリーダーのアンテナとの間に確立される。現在、リーダーにより送信される電磁信号は、８６０−９６０ＭＨｚと２.４５ＧＨｚ周波数範囲内のＵＨＦモードである。ＵＨＦモードにおける送信は、ラベルとリーダーの間の情報交換に必要なエネルギー量は非常に小さいので、５０ｃｍから１ｍまたは数メートルのオーダーの長距離間の交換を可能にする。
【０００５】
図１は、チップ１２に接続されているアンテナ１０を含んでいる、従来の無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)の回路図を表現している。受信された電磁信号は、ダイオード１５と１６により整流される。容量１４はＵＨＦ信号へのＡＣリンクとして使用される。分極コンデンサ１８に関しては、供給電圧をチップに提供するための蓄積容量の役割を果たす。チップの他のすべての構成要素は、インピーダンス２０と等価である。
【０００６】
無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)がそのデジタル識別データをリーダーに送信するときは、電子スイッチ２２により、出力に関連付けられている速度で送信する。この「スイッチ」が閉じることは、チップ−アンテナアセンブリの不整合として作用する。このようにして、異なる量のエネルギーが吸収され、異なる量のエネルギーがリーダーに向けて反射される。逆変調（ｒｅｔｒｏｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）サブキャリア周波数もまた、このサブキャリアを、リーダーに送信されるデジタル識別データにより定義される、スイッチ２２の開または閉位置により変調することにより加えてもよい。
【０００７】
図１に示されている無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)は、大きな欠点を有している。スイッチ２２が開いていると、電圧が蓄積容量１８に供給され、それによって蓄積容量１８を充電する。しかし、スイッチ２２が閉じていると、そのスイッチの非ゼロインピーダンスが実際に存在していても、それは無視でき、アンテナ１０により受信される電力は、ほとんど完全に反射される。このエネルギーのほんのわずかな量のみが容量１８に供給される。容量１８は、データ送信のための供給電圧を提供しているので、放電する。このため我々は、電圧を、容量１８の端子における時間の関数として与える図は、図２に示されている図であると考えることができる。スイッチ２２を開くと、容量は放電し、時刻Ｔ１における最低レベルＶｍｉｎから時刻Ｔ２における最高レベルＶｍａxに変化する。そして、スイッチを閉じると、容量は再び放電して、時刻Ｔ２におけるＶｍａｘから時刻Ｔ３におけるＶｍｉｎになり、これを繰り返す。
【０００８】
無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)がリーダーから非常に遠くにあると、受信する電力は低い。同じ容量では、容量１８の端子における電圧は、チップの回路が作動し、識別データが送信されるために必要な閾値電圧Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄ未満に低下する。
【０００９】
この欠点を相殺するために、現在使用されている解決策は、遠くにある対象物を識別しなくてはならないときに容量を増大することである。しかし、我々はチップの有効面積に直面する。容量が２００ｐＦのオーダーであると仮定して、６ｆＦ／μｍ２のオーダーの単位面積当たりの大きな容量を容認すると、３３，３３０μｍ２の容量表面が必要となる、つまり、約１ｍｍ２を占める可能性のあるチップの表面積の３％を既に超えている。容量を増大することは、従って、この分野における重要な要因である微細化を考慮すると、逆効果である。この欠点は、チップのサイズが縮小するにつれ、より大きな不利な条件となってくる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、識別対象物に取り付けられて、対象物がリーダーから遠く離れているときでも、正確に作動し続ける無線識別デバイスを提供することにある。
【００１１】
本発明の意図、目的および特徴は、添付されている図面と関連している下記の記述により、更に明白となるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため、本発明の目的は無線識別デバイス（ＲＦＩＤ）に関し、遠隔リーダーにより識別される対象物に取り付けられるように設計されているチップに接続されるアンテナを特徴として備える無線識別デバイにおいて、リーダーが、アンテナにより受信され、デバイスの供給電圧と共に識別を可能にするデータを含んでいる電磁信号を識別デバイスに送信し、アンテナが、その応答として、チップにおける、開または閉位置がデバイスにより送信されるデジタル識別データを定義するスイッチを用いる逆変調によりチップから提供される信号を、リーダーに送信することによって識別する。チップは、アンテナの端子に、スイッチと直列に接続される可変インピーダンスと、供給電圧が常に、それ未満ではデバイスがもはやデジタル識別データを送信できない所定の値よりも大きいようにインピーダンス値を調整するためにこの供給電圧を検出する手段とを特徴として備える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術の無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)の回路図を表現している。
【図２】図１に示されている無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)の蓄積容量の端子における時間の関数としての電圧を示している図である。
【図３】本発明による無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)の回路図を表現している。
【図４】図３に示されている無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)の蓄積容量の端子における時間の関数としての電圧を与える図である。
【図５】図３に示されている無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)の等価回路図を表現している。
【図６】図３に示されている無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)の蓄積容量の端子における電圧を、本発明の範囲において使用される可変インピーダンスの異なる値を有する電源電圧の関数として与える図である。
【図７】本発明の第１実施形態による可変インピーダンスと、アナログ比較器によるその制御を表現しているブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態による可変インピーダンスと、デジタル比較器によるその制御を表現しているブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の背後にある主要なアイデアは簡単である。無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)がリーダーから遠く離れて位置するようになり、その作動限界に到達すると、エネルギーを浪費させてはならない。従って、高電力を必要とし、デバイスにその蓄積容量を枯渇させることを要求する急激な逆変調を加えることは避けなければならない。従って、本発明は主に、同じ距離における動作に対して、蓄積容量の放電を最小限に抑え、それによりデバイスがより低い電力で作動できるようにする緩やかな逆変調を加えることからなる。
【００１５】
緩やかな逆変調を加えるために、本発明は主に、図３に示されているように、インピーダンス３０を逆変調スイッチ２２と直列に設置することからなる。このインピーダンスは可変であり、無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)により吸収される電力レベルに依存する。電力レベルはインピーダンスに逆比例するので、このインピーダンスが低いほど、必要となる電力は大きくなる。低電力を維持して蓄積容量を枯渇させないために、蓄積容量１８の端子における電圧ＶＤＣを測定して、この電圧値に従ってインピーダンス値３０を調整するというアイデアである。
【００１６】
従って、検出手段３２は、蓄積容量の正端子における電圧点ＶＤＣに接続される。検出手段３２が電圧ＶＤＣの減少を検出すると、制御出力３４によりインピーダンス値３０を増大するように制御して、吸収される電力の低レベルを維持する。
【００１７】
図４に示されている図は、軽く逆変調された無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)の場合の、時間の関数としての電圧ＶＤＣを示している。この逆変調の間、入力電力は、それより低いと逆変調がもはや起こらなくなる電圧Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄよりも大きく維持しながら、ＶＤＣが減少するように、十分に高く留まっている。
【００１８】
このようにして、時刻Ｔ’１とＴ’２の間で、電圧ＶＤＣは、Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄ電圧よりも大きなＶｍｉｎ電圧から、Ｖｍａｘ電圧に変化する。そして、Ｔ’２とＴ’３の間で、電圧ＶＤＣは、再びＶｍａｘからＶｍｉｎへ減少する、などとなる。電圧ＶＤＣは常にＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄよりも大きく留まるので、無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)は正常に作動を続ける。
【００１９】
デバイスの等価図を表現している図５を参照すると、アンテナ１０は、値Ｚｓを有するインピーダンス３６と直列であり、一方では、スイッチ２２と直列の、値Ｚｖを有する可変インピーダンス３０と並列で、他方では、値Ｚｔを有するチップ回路のインピーダンス２０と並列である電圧源Ｖｓｏｕｒｃｅとして作動する。
【００２０】
逆変調が起こると、つまり、スイッチ２２が閉じられると、電圧Ｖｓｏｕｒｃｅは、並列のインピーダンスＺｖとＺｔに等価なインピーダンスＺｅと直列な、値Ｚｓを有するインピーダンス３６に電力を供給する。
【００２１】
Ｚｅの値は、
Ｚｅ＝Ｚｖ・Ｚｔ／（Ｚｖ＋Ｚｔ）である。
【００２２】
従ってＺｅの値は可変インピーダンスＺｖの関数として増大し、Ｚｖの値が無限大に発散すると、Ｚｔの値に収束する。
【００２３】
結果としての電圧ＶＤＣの値は、
ＶＤＣ＝Ｖｓ・Ｚｅ／（Ｚｅ＋Ｚｓ）に等しい。
【００２４】
例として、２つのインピーダンスＺｔとＺｓに対して５０Ωの値を考えることができる。この場合、Ｚｅの値は、Ｚｖが無限大に発散するときに、５０Ωに収束する。
【００２５】
電圧ＶＤＣの値を、電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの関数として表現している図６を参照すると、Ｚｖの値が高いほど、ＶＤＣの適宜な値がより容易に得られるということが分かる。結果として、５０ΩというＺｖの低い値では、Ｚｅは２５Ωに等しく、そのため、それ未満ではデバイスがもはや作動しない１.５ボルトの閾値電圧よりも電圧ＶＤＣが大きくなるように、明確に４ボルトよりも高い電圧値Ｖｓｏｕｒｃｅが必要となる。この相対的に高い電源電圧は、無線識別デバイス（ＲＦＩＤ)がリーダーから遠く離れているときは得ることができない。
【００２６】
１５０Ωに等しいＺｖの値では、ＶＤＣの値は、Ｖｓｏｕｒｃｅ電圧が、より容易に得られる３.５ボルトに等しいときに１.５ボルトを超えることが分かる。４５０Ωに等しいＺｖの値では、電圧ＶＤＣは、電圧Ｖｓｏｕｒｃｅが３.１７ボルトより大きくなると同時に１.５ボルトよりも大きくなることが分かる。最後に、Ｚｖの値がどんどん大きくなって無限大に発散すると、電圧ＶＤＣは、３ボルトより大きい任意のＶｓｏｕｒｃｅ値に対して１.５ボルトよりも大きくなる。従って、本発明なしでは、スイッチ２２に直列なインピーダンスＺｖの存在なしでは、スイッチ単独のインピーダンスは非常に小さく、４Ωのオーダーであり、電圧ＶＤＣは、約１.５ボルトの閾値よりもはるかに小さい値を取るということに留意されたい。
【００２７】
電圧ＶＤＣに対する検出手段は、２つの方法に従って製造できる。図７に示されている第１実施形態においては、アナログ比較器４０は、蓄積容量１８からの電圧ＶＤＣを、入力信号として受信する。比較器４０は、この値と所定の値ＶＲＥＦとの比較を行う。ＶＤＣとＶＲＥＦの間の差を考慮して、比較器４０は、その出力４２に対する制御信号を送信して、上記に説明したように、可変インピーダンス３０の値を調整する。比較器への入力として使用される値ＶＤＣは、例えば、電圧ＶＤＣにより電力が供給される直列の２つのインピーダンスの接続点のような、別の点において測定される電圧ＶＤＣに直接依存する任意の別の値であってもよいということは留意されなければならない。
【００２８】
図８に示されている第２実施形態によれば、デジタル比較器４４がアナログ比較器４０の代わりに使用され、可変インピーダンスは、並列の所定の値を有するいくつかのインピーダンスと置き換えられている。値ＶＤＣ（または、上記のようにＶＤＣに直接関連する別の値）と、所定の値ＶＲＥＦの差を考慮に入れて、比較器４２は出力として、制御信号Ｃ１、Ｃ２、・・・ＣＮを送信する。各出力線は、インピーダンスの１つと直列なスイッチが閉じることを制御する。このようにして、インピーダンスＺ１と直列なスイッチ４６は制御出力Ｃ１により制御され、インピーダンスＺ２と直列なスイッチ４８は制御出力Ｃ２により制御され、インピーダンスＺＮと直列なスイッチ５０は制御出力ＣＮにより制御される。出力Ｃ２がアクティブであると仮定すると、スイッチ４８は閉じられ、上記から分かるように、インピーダンスＺ２はインピーダンスＺｖとして使用される。インピーダンス値Ｚ１、Ｚ２、．．．ＺＮは、デバイスとリーダーの距離に拘わらず、適宜な電圧値を得るためには、常に賢明に選択されなければならないということは留意されたい。
【符号の説明】
【００２９】
１０  アンテナ
１２  チップ
１４  容量
１５  ダイオード
１６  ダイオード
１８  蓄積容量
２０  インピーダンス
２２  逆変調スイッチ
３０  可変インピーダンス
３２  検出手段
３６  インピーダンス
４０  アナログ比較器
４２  出力
４４  デジタル比較器
４６  スイッチ
４８  スイッチ
５０  スイッチ
ＶＤＣ  電圧
Ｚ１〜ＺＮ  インピーダンス値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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2009545022.tif 000012
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