(57)【要約】無線周波数識別タグのための無線周波数インターフェース回路（１１）であり、このインターフェース回路は、このインターフェース回路を前記無線周波数識別タグのアンテナと接続する少なくとも１対の入力端子（ＲＦ＋，ＲＦ−）と、前記入力端子対（ＲＦ＋，ＲＦ−）に結合された１つ以上の可変抵抗負荷（１４）と、入力側が前記入力端子対に接続され、出力側が電圧制御手段（１６）及び変調制御手段（１７）の並列接続に接続された１つ以上の整流器（１５）と、前記電圧制御手段（１６）及び前記変調制御手段（１７）からの出力信号（１９，２０）を受信する合成手段（１８）とを具え、前記合成手段は、前記各可変抵抗負荷（１４）が変調及び電圧調整回路として動作するように、前記各可変抵抗負荷（１４）を前記受信信号（１９，２０）に応じて制御する制御信号（２１）を発生するように構成され、各可変抵抗負荷（１４）が静電放電保護回路として作用するように構成されている。
2009519699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数識別タグのための無線周波数インターフェース回路であって、
前記インターフェース回路を前記無線周波数識別タグのアンテナ手段と接続する少なくとも１対の入力端子と、
前記入力端子対に結合された１つ以上の可変抵抗負荷と、
入力側が前記入力端子対に接続され、出力側が電圧制御手段及び変調制御手段の並列接続に接続された１つ以上の整流器と、
前記電圧制御手段及び前記変調制御手段からの出力信号を受信する合成手段とを具え、
前記合成手段は、前記各可変抵抗負荷が変調及び電圧調整回路として動作するように、前記各可変抵抗負荷を前記受信信号に応じて制御する制御信号を発生するように構成され、
各可変抵抗負荷が静電放電保護回路として作用するように構成されていることを特徴する無線周波数インターフェース回路。
【請求項２】
前記合成手段は、前記電圧制御手段から受信される出力信号から過電圧状態を検出し、各可変抵抗負荷を各整流器の入力電圧を制限する値に設定する制御信号を発生するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の無線周波数インターフェース回路。
【請求項３】
前記合成手段は、前記無線周波数識別タグのアンテナ手段を通してデータを送信するために前記制御信号を前記変調制御手段から受信される出力信号に従って変調して各可変抵抗負荷の抵抗値を変調するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の無線周波数インターフェース回路。
【請求項４】
約８００ＭＨｚのＵＨＦ帯域で動作するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の無線周波数インターフェース回路。
【請求項５】
前記可変抵抗負荷は、１対の入力端子（ＲＦ＋，ＲＦ−）間に結合されたＭＯＳＦＥＴであり、そのゲートに制御信号が供給されることを特徴とする請求項１記載の無線周波数インターフェース回路。
【請求項６】
前記ＭＯＳＦＥＴは静電放電電圧をクランプするように構成されていることを特徴とする請求項５記載の無線周波数インターフェース回路。
【請求項７】
請求項１−６の何れかに記載の無線周波数インターフェース回路を具える無線周波数識別タグのための集積回路。
【請求項８】
請求項１−６の何れかに記載の無線周波数インターフェース回路を具える無線周波数識別タグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数識別タグのための無線周波数インターフェース回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグは、ＲＦＩＤタグの集積回路（ＩＣ）を損傷し得る過電圧状態を避けるために、通常そのアンテナ端子上にＥＳＤ（静電放電）手段を具える。ＥＳＤ手段は２つの端子間の電圧を所定の最大電圧に制限する電圧クランプである。例えば、このような電圧クランプは、２つの端子間の電圧が所定の最大電圧を超えるときに２つの端子を短絡するダイオード構造よりなる。これにより、一端から他端へダイオード構造を経て電流が流れ、高電流又は高電圧によるＩＣの損傷が避けられる。
【０００３】
図４は、ＲＦＩＤタグの典型的な無線周波数インターフェース回路を詳細に示す。ＥＳＤ手段２２は電圧クランプとして作用し、図示の回路をＲＦＩＤタグのアンテナ手段(図示せず)に接続する２つの入力端子ＲＦ＋及びＲＦ−を結合する。２つの端子ＲＦ＋及びＲＦ−間の電圧が所定のクランプ電圧を超えると、ＥＳＤ手段２２が導通して端子ＲＦ＋からＲＦ−へ又はその逆へ電流を流す。入力側で２つの端子ＲＦ＋及びＲＦ−に接続された整流器１５はＥＳＤ手段２２によって高い静電放電電圧から保護される。制限トランジスタ２３と変調トランジスタ２４が整流器１５の出力に並列に接続され、それぞれ電圧調整及び変調回路として作用する。制限トランジスタ２３は整流器１５により給電される電圧制御手段１６により制御される。変調トランジスタ２４は同様に整流器１５により給電される変調制御手段１７により制御される。この既知の回路は、このような回路に通常使用されるＥＳＤ手段は大きな寄生キャパシタンスを有する欠点を有する。他の欠点は、整流器１５を制限トランジスタ２３に高い電流を供給するように設計しなければならない点にある。
【０００４】
米国特許第５，８１５，３５５号明細書は、ＲＦＩＤタグのための変調補償クランプ回路を開示し、このクランプ回路はＲＦＩＤタグのアンテナと接続するための２つの入力端子間に接続されたシャントトランジスタを具えている。更に負荷トランジスタが、２つの端子間にシャントトランジスタと並列に接続され、タンク回路のＱをメモリから読み出されるデータに応じて変化させるために使用される。両トランジスタはＲＦＩＤタグの電気回路に電力を供給する整流器の前に配置される。しかし、両入力端子間に並列に接続されている両トランジスタが依然として大きな入力キャパシタンスを生じ、これは無線周波数性能を低下させるために望ましくない。特に、ＲＦＩＤトランスポンダによく使用されているＵＨＦ（極超短波）帯では、ＲＦＩＤリーダからの弱い信号も検出するために低い入力キャパシタンスが重要な役割を果たす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述した回路より低い入力インピーダンスを有する過電圧又はＥＳＤ保護を具えた無線周波数識別タグのための無線周波数インターフェース回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の無線周波数識別タグのための無線周波数インターフェース回路は、
前記インターフェース回路を前記無線周波数識別タグのアンテナ手段と接続する少なくとも１対の入力端子と、
前記入力端子対に結合された１つ以上の可変抵抗負荷と、
入力側が前記入力端子対に接続され、出力側が電圧制御手段及び変調制御手段の並列接続に接続された１つ以上の整流器と、
前記電圧制御手段及び変調制御手段からの出力信号を受信する合成手段とを具え、
前記合成手段は、前記各可変抵抗負荷が変調及び電圧調整回路として動作するように、前記各可変抵抗負荷を前記受信信号に依存して制御する制御信号を発生するように構成され、
各可変抵抗負荷が静電放電保護回路として作用するように構成されていることを特徴する。
【０００７】
本発明の特徴によれば、変調、電圧調整及び静電放電保護などのいくつかの機能が１つの可変抵抗負荷に合成される利点が得られる。これにより、本発明の回路は背景技術で述べた回路より低いコストで実現できる。最後に、本発明の回路は、アンテナに並列に接続された可変抵抗負荷と整流器がキャパシタンスを構成するだけなので、比較的低い入力キャパシタンスを有する。従って、本発明の回路によれば、特に８００ＭＨｚ前後のＵＨＦ帯域において高い無線周波数性能が達成できる。更に、電圧制限手段が整流器の前に配置されるので、整流器を低電流用に設計できる。これは回路の入力キャパシタンスの低減もサポートする。
【０００８】
前記合成手段は、電圧制御手段から受信される出力信号から過電圧状態を検出し、各可変抵抗負荷を各整流器の入力電圧を制限する値に設定するような制御信号を発生するように構成できる。
【０００９】
合成手段は、更に、無線周波数識別タグのアンテナ手段を通してデータを送信するために制御信号を変調制御手段から受信される出力信号に従って変調して各可変抵抗負荷の抵抗値を変調するように構成することができる。
【００１０】
高い無線周波数性能を達成するために、前記回路は約８００ＭＨｚのＵＨＦ帯域で動作するように構成できる。しかし、回路は約２．５ＧＨｚまでの周波数帯域で動作させることもできる。
【００１１】
可変抵抗負荷は、１対の入力端子（ＲＦ＋，ＲＦ−）間に結合されたＭＯＳＦＥＴとし、そのゲートに制御信号を供給するのが好ましい。
【００１２】
このＭＯＳＦＥＴは、典型的な静電放電電圧をクランプするように設計すべきである。例えば、刊行物「ESD protection for the deep sub micron regime- a challenge for design methodology」、H.Grossner、proceedings of 17th International Conference on VLSI Design (VLSID’04)、2004IEEE、に記載されているように、ＮＦＥＴと同様に設計することができる。
【００１３】
本発明の他の態様では、本発明は上述した無線周波数インターフェース回路を具える無線周波数識別タグのための集積回路に関する。
【００１４】
本発明の更に他の態様では、本発明は上述した無線周波数インターフェース回路を具える無線周波数識別タグに関する。
【００１５】
本発明の上述した態様及び他の態様は以下に記載する代表的な実施例と関連する説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を代表的な実施例について以下に詳細に説明する。しかし、本発明はこれらの代表的な実施例に限定されない。
【００１７】
以下の説明においては、同一もしくは類似の素子及び機能的に同一もしくは類似の素子は同じ参照番号で示す。図4の説明に対しては、本明細書の導入部を参照されたい。
【００１８】
図1は、ＲＦＩＤリーダ１と複数のＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂとを具えるＲＦＩＤシステムの概略ブロック回路図を示し、ここでは明瞭のために２つのＲＦＩＤタグのみを示す。ＲＦＩＤタグリーダ１は、ＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂがＲＦＩＤリーダ１の送受信範囲内にあれば、変調された電磁信号によりＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂと非接触式に通信する。ＲＦＩＤリーダ１は、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラのような制御手段３を具え、この制御手段３はデータバスを介してプログラム格納手段４と通信する。プログラム格納手段４は、制御手段４の基本操作のためのオペレーティングシステムＯＳと、制御手段３で処理すべきアプリケーションプログラムコードＳＷとを格納するように構成される。一例では、プログラム格納手段４はＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのような不揮発性メモリとして構成できる。別の例では、プログラム格納手段４はユーザ定義可能なＡＳＩＣ、ＰＡＬなどとして構成できる。更に、制御手段３及びプログラム格納手段４は単一チップに集積化できる。制御手段３は更にランダムアクセスメモリ５と通信する。制御手段３は、プログラムコードＳＷを処理する際、コンピュータへのリンクインターフェースとして構成できる入力／出力手段８と協働する。制御手段３は、更に、電磁信号ＳＳをＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂへ送信するためにアンテナ７に接続された無線周波数通信手段と通信する。これらの電磁信号ＳＳはＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂにデータを送信するため及びこれらのタグがパッシブタグとして構成されている場合にこれらのタグ２ａ，２ｂにエネルギーを供給するために使用できる。ＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂがＲＦＩＤリーダに対して応答信号ＲＳ１，ＲＳ２で応答する。ＲＦＩＤリーダ１とＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂとの間のデータ交換は、標準のデータ伝送プロトコル及び標準の変調方法で実行できる。例えば、ＲＦＩＤリーダ１からＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂへ送られる電磁信号ＳＳはパルス幅変調信号として構成する。ＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂからＲＦＩＤリーダ１への応答信号ＲＳ１，ＲＳ２は負荷変調信号とし、電磁信号ＳＳに含まれる搬送波信号又は副搬送波信号をＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂのアンテナに接続された負荷インピーダンスをスイッチングすることによって変調し、搬送波信号又は副搬送波信号からエネルギーの変化が引き出されるようにする。ＲＦＩＤタグでの負荷インピーダンスのスイッチングがＲＦＩＤリーダ１のアンテナ７のインピーダンスの変化、従ってＲＦＩＤリーダ１のアンテナの電圧に振幅変化を生じ、この振幅変化が無線周波数通信手段６への入力信号ＩＳを表す。入力信号ＩＳに含まれるデータを再生するために、入力信号ＩＳを無線周波数通信手段６で整流又は復調してデータストリーム信号ＤＳを生じさせる。制御手段３は、例えばデータストリーム信号ＤＳを規定のビットレベルと比較することによって、データストリーム信号ＤＳに符号化されたデータを抽出する。
【００１９】
図２は、ＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂの代表的な実施例の概略ブロック回路図を示す。各ＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂはパッシブタグとして構成され、アンテナ１０と、アナログ無線周波数インターフェース１１に接続されたディジタル制御ユニット１２と、ディジタル制御ユニット１２に接続されたメモリ１３とを具える。メモリ１３はＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリであるため、ＲＦＩＤリーダ１との通信中にメモリ１３に書き込まれたデータは、ＲＦＩＤタグ２ａ，２ｂがＲＦＩＤリーダ１の通信範囲から出て、もはやＲＦＩＤリーダ１により給電されないためにスイッチオフされるときでも、記憶されたままとなる。メモリ１３は、更にディジタル制御ユニット１２を動作させるプログラムコードと一意の識別番号も含む。アンテナ１０はＲＦＩＤタグリーダ１からの電磁信号ＳＳを受信し、これらの信号をアナログ無線周波数インターフェース１１へ供給する。一般に、アナログ無線周波数インターフェース１１は、整流器ＲＥＣＴと、受信電磁信号ＳＳからディジタル制御ユニット１２及びメモリ１３に必要な動作電圧ＶＤＤを取り出すためにキャパシタのような積分エネルギー蓄積素子を具える電圧調整器ＶＲＥＧとを具える。更に、アナログ無線周波数インターフェース１１は、電磁信号ＳＳからデータＤＩＮを抽出し、ディジタル制御ユニット１２に供給するために復調器ＤＥＭＯＤを具える。ディジタル制御ユニット１２は、受信したデータＤＩＮを処理し、出力データＤＯＵＴを生成しアナログ無線周波数インターフェース１１へ送ることによってＲＦＩＤリーダ１に応答することができる。アナログ無線周波数インターフェース１１は出力データＤＯＵＴを変調し、変調された信号を応答信号ＲＳ１，ＲＳ２としてアンテナ１０から送信する変調器ＭＯＤを具える。
【００２０】
図３は、本発明によるアナログ無線周波数インターフェース回路１１の一実施例を示す。回路１１は、図２のアンテナ１０のようなＲＦＩＤタグのアンテナ(図示せず)と接続するための２つの入力端子ＲＦ＋及びＲＦ−を具える。アンテナで受信された電磁信号は整流器１５に供給され、整流器１５が交流電流を直流電流に整流し、この直流電流が整流器の出力側と並列に接続された電圧制御手段１６及び変調制御手段１７に供給される。ＲＦＩＤタグのディジタル制御ユニット１２及びメモリ１３（図２参照）のような電子回路を給電するために必要とされる安定な規定の動作電圧ＶＤＤを達成するために、電圧調整手段１６が整流器１５の出力電圧を測定し、基準電圧と比較する。整流器の出力電圧が基準電圧から相違する場合には、電圧制御手段１６が出力信号１９を発生し、この出力信号が更なる処理のために合成手段１８に供給される。また、変調制御手段１７も、例えばディジタル制御ユニット１２から受信されるデータＤＡＴＡに応じて出力信号２０を発生する。このデータはディジタル制御ユニット１２によりメモリ１３から読み出された出力データＯＵＴとすることもできる。変調制御手段１７により発生される出力信号２０も更なる処理のために合成手段１８に供給される。
【００２１】
一例では、受信出力信号１９及び２０を加算するように設計された加算回路で合成手段１８を実現できる。別の例では、受信出力信号１９及び２０を所定のアルゴリズムに従って処理するように設計されたもっと複雑な回路で合成手段１８を実現してもよい。合成手段１８は２つの端子ＲＦ＋及びＲＦ−を結合する可変抵抗負荷を制御する制御信号２１を発生する。可変抵抗負荷は、図３に示すＭＯＳＦＥＴ１４のようなトランジスタにより実現できる。ＭＯＳＦＥＴ１４で実現される可変抵抗負荷と合成手段１８との組み合わせは、変調、電圧調整及び静電放電保護回路として機能する。これらの機能を達成するために、合成手段１８はＭＯＳＦＥＴ１４を制御信号２１により以下に説明するように制御する。
【００２２】
例えば静電放電電圧のために過電圧が端子ＲＦ＋及びＲＦ−に発生すると、端子ＲＦ＋及びＲＦ−間のＭＯＳＦＥＴ１４の可変抵抗負荷の導電率が過電圧のために減少し、静電放電電圧により発生した電流が端子ＲＦ＋からＲＦ−に又はその逆にＭＯＳＦＥＴ１４の可変抵抗負荷を経て流れる。この場合には、ＭＯＳＦＥＴ１４は端子ＲＦ＋及びＲＦ−上の過電圧をクランプする静電放電保護回路として機能する。
【００２３】
合成手段１８の他の機能は、電圧制御手段１６と相まって行われる電圧調整及び制限である。電圧制御手段１６は、例えばＲＦＩＤタグのアンテナを介して受信される電磁信号の強い電界強度のために整流器１５の出力電圧が基準電圧から外れることを検出すると、この整流器の出力電圧の偏差を表す出力信号１９を発生し合成手段１８に供給する。合成手段１８は、端子ＲＦ＋及びＲＦ−間のＭＯＳＦＥＴ１４の可変抵抗負荷を、整流器１５の出力電圧が基準電圧に近似するように調整することによって整流器１５の入力電圧を調整する。このように、整流器１５の入力電圧をＭＯＳＦＥＴ１４の可変抵抗負荷により制御することによって整流器の入力電圧の変動を調整することができる。この場合には、合成手段１８の制御の下でＭＯＳＦＥＴ１４は電圧調整及び制限回路として機能する。
【００２４】
最後に、合成手段１８はＭＯＳＦＥＴ１４と相まって変調回路として機能する。変調制御手段１７はデータを含むＤＡＴＡ信号を受信する。このＤＡＴＡ信号は、ディジタル制御ユニット１２によりメモリ１３から読み出すことができ、ＲＦＩＤタグの無線周波数インターフェースを介して転送する必要がある。このデータは負荷変調信号として送出され、このために電磁信号に含まれる搬送波信号又は副搬送波信号をＲＦＩＤタグのアンテナに接続された負荷インピーダンスを構成するＭＯＳＦＥＴ１４をスイッチングすることによって変調する。ＭＯＳＦＥＴ１４はＤＡＴＡ信号に含まれるデータに対応して合成手段１８により発生される制御信号２１の制御の下でスイッチングされる。従って、搬送波信号又は副搬送波信号から変化するエネルギーが引き出される。ＭＯＳＦＥＴ１４のスイッチングはＲＦＩＤリーダのアンテナのインピーダンスの変化を生じさせ、従ってＲＦＩＤリーダのアンテナの電圧に振幅変化を生じさせる。この変化する電圧振幅はＲＦＩＤリーダの無線周波数通信手段への入力信号を表す。
【００２５】
本発明は、入力キャパシタンスをＲＦＩＤタグのための既知の無線周波数インターフェース回路に比較して著しく低減する利点を有する。更に、数個のデバイス、即ち可変抵抗負荷と合成手段の組み合わせが数個の機能、即ち変調、電圧調整及び静電放電保護を達成するため、本発明による回路に必要とされるシリコン面積は既知の回路の集積化に必要とされるシリコン面積より小さくなる。最後に、電力低減を生じる可変抵抗負荷が整流器の前に配置されるために、請求器を小電流に設計できる。従って、整流器を集積回路の小さいデバイスで実現でき、デバイスと基板との間の寄生効果、特に寄生容量を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ＲＦＩＤシステムの概略ブロック回路図を示す。
【図２】ＲＦＩＤタグの概略ブロック回路図を示す。
【図３】本発明によるＲＦＩＤタグのための無線周波数インターフェース回路の第１の実施例を示す。
【図４】従来のＲＦＩＤタグのための無線周波数インターフェース回路を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2009519699.tif 000007
2009519699.tif 000008