(57)【要約】全般的に、本発明は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）用途で使用する効率的な増幅器に向けられている。より詳細には、本発明は、電力をほとんど必要とすることなく広い変調帯域幅を有し、ひいては高速データ通信速度を達成するような非常に効率的な増幅器を提供する。増幅器には、第１のトランジスタ、第１のトランジスタと電源とを結合させるインダクタ、および、第１のトランジスタに対し並列に接続される分路コンデンサを含む、Ｅ級増幅器の多くの構成部品が用いられる。第２のトランジスタは、第１のトランジスタに対し並列に接続される。制御装置が、第１および第２のトランジスタを選択的に制御し、広い変調帯域幅で振幅変調を達成する。
2005506747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のトランジスタ（５０）を有するＥ級増幅器（５５）と、
前記第１のトランジスタと並列である電流経路を制御する第２のトランジスタ（３９）と、
前記第１および第２のトランジスタを制御する制御装置（２４）と、
を備える装置。
【請求項２】
前記第１および第２のトランジスタが、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を有し、さらに、前記第２のトランジスタは、アースに接続されるソースと、抵抗体によって前記第１のトランジスタのドレインに接続されるドレインとを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置が前記制御装置に応答して、
第１期間中、前記第１のトランジスタを或る周波数でオンオフし、同時に前記第２のトランジスタの動作を停止させ、
第２期間中、前記第１のトランジスタの動作を停止させ、同時に前記第２のトランジスタを動作させることによって、振幅変調信号を生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記周波数が少なくとも１３．５６メガヘルツである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記Ｅ級増幅器が、電流を前記第１のトランジスタに供給するインダクタ（４０）と、前記第１のトランジスタに対し並列に接続される分路コンデンサ（５２）とを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
第１のトランジスタ（６４）と、
第１の抵抗体（５８）を介して前記第１のトランジスタを電源電圧（５４）に結合させるインダクタ（６２）と、
前記第１のトランジスタに対し並列に接続される分路コンデンサ（６８）と、
第２の抵抗体（４１）を介して前記インダクタに接続され、前記第１のトランジスタおよび前記コンデンサと並列である電流経路を制御する第２のトランジスタ（３９）と、
前記第１の抵抗体に対し並列に接続される第３のトランジスタ（６０）と、
前記第１、第２および第３のトランジスタに結合される制御装置（２４）と、
を備える増幅器。
【請求項７】
前記制御装置が前記第１および第２のトランジスタを選択的に動作させる、請求項６に記載の増幅器。
【請求項８】
前記制御装置が前記第１のトランジスタを或る周波数で動作させたり、その動作を停止させたりし、かつ前記第２のトランジスタを動作させたり、その動作を停止させたりする、請求項６に記載の増幅器。
【請求項９】
周波数が少なくとも１３．５６メガヘルツである、請求項８に記載の増幅器。
【請求項１０】
前記制御装置が前記第１のトランジスタを或る周波数で動作させたり、その動作を停止させたりし、かつ、前記第３のトランジスタを動作させたり、その動作を停止させたりする、請求項６に記載の増幅器。
【請求項１１】
周波数が少なくとも１３．５６メガヘルツである、請求項１０に記載の増幅器。
【請求項１２】
第１のトランジスタ（６４）と、第１の抵抗体（５８）を介して前記第１のトランジスタを電源電圧（５４）に結合させるインダクタ（６２）とを有するＥ級増幅器（７５）と、
前記第１の抵抗体に対し並列に接続される第２のトランジスタ（６０）と、
前記第１および第２のトランジスタに結合される制御装置（２４）と、
を備える装置。
【請求項１３】
前記制御装置が前記第１のトランジスタを或る周波数で動作させたり、その動作を停止させたりし、かつ前記第２のトランジスタを動作させたり、その動作を停止させたりする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
周波数が少なくとも１３．５６メガヘルツである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記増幅器が、
前記第１のトランジスタに対し並列に接続される分路コンデンサ（６８）と、
前記第１のトランジスタおよびコンデンサと並列である電流経路を制御する第３のトランジスタ（３９）と、
をさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記制御装置が前記第１および第３のトランジスタを選択的に動作させる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
振幅変調信号を出力し、（ｉ）第１のトランジスタ（５０）および分路コンデンサ（５２）を電源（３４）に結合させるインダクタ（４０）を有するＥ級増幅器（５５）と、（ｉｉ）Ｅ級増幅器の前記第１のトランジスタと並列である電流経路を制御する第２のトランジスタ（３９）とを有する増幅器（２８）と、
前記第１および第２のトランジスタを制御する制御装置（２４）と、
前記振幅変調信号を受信し、無線周波（ＲＦ）通信を出力するアンテナ（１５）と、
を備える無線周波（ＲＦ）読取装置。
【請求項１８】
前記受信アンテナに結合されて、ＲＦＩＤタグからＲＦ通信を受信する受信機（３２）をさらに備える、請求項１７に記載のＲＦ読取装置。
【請求項１９】
前記制御装置が、
第１期間中、前記第１のトランジスタを或る周波数でオンオフし、同時に前記第２のトランジスタの動作を停止させ、
第２期間中、前記第１のトランジスタの動作を停止させ、同時に前記第２のトランジスタを動作させる、
請求項１７に記載のＲＦ読取装置。
【請求項２０】
周波数が少なくとも１３．５６メガヘルツである、請求項１９に記載のＲＦ読取装置。
【請求項２１】
前記インダクタへの電流を制限する抵抗体に対し並列に接続される第３のトランジスタをさらに備える、請求項１７に記載のＲＦ読取装置。
【請求項２２】
前記制御装置が前記第１のトランジスタを或る周波数で動作させたり、その動作を停止させたりし、かつ、前記第３のトランジスタを動作させたり、その動作を停止させたりする、請求項２１に記載のＲＦ読取装置。
【請求項２３】
演算装置と通信するための通信インタフェースをさらに備える、請求項１７に記載のＲＦ読取装置。
【請求項２４】
アンテナ（１５）および増幅器（２８）を備える無線周波（ＲＦ）読取装置（１２）であって、前記アンテナは前記増幅器から振幅変調信号を受信し、ＲＦ通信を出力し、さらに前記増幅器は、電源（３４）に結合される前記第１のトランジスタ（５０）と、第１のトランジスタと並列である電流経路を制御する第２のトランジスタ（３９）とを有する読取装置（１２）と、
前記ＲＦ読取装置を介してＲＦＩＤタグからデータを受信するプロセッサ（８）と、
前記プロセッサに結合されて、データを利用者に表示する表示装置（６）と、
を備えるシステム。
【請求項２５】
利用者から入力を受信するために入力装置をさらに備える、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ＲＦ読取装置、前記プロセッサおよび前記表示装置が、携帯用装置に一体化される、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ＲＦ読取装置が、前記第１および第２のトランジスタを制御するために制御装置（２４）をさらに備える、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２８】
前記制御装置が、
第１期間中、前記第１のトランジスタを或る周波数でオンオフし、同時に前記第２のトランジスタの動作を停止させ、
第２期間中、前記第１のトランジスタの動作を停止させ、同時に前記第２のトランジスタを動作させる、
請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記制御装置が前記第１のトランジスタを少なくとも１３．５６メガヘルツでオンオフする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記ＲＦ読取装置が、第１の抵抗体に対し並列に接続され、かつ、制御装置によって制御される第３のトランジスタ（６０）をさらに備える、請求項２４に記載のシステム。
【請求項３１】
前記制御装置が第１のトランジスタを或る周波数で動作させたり、その動作を停止させたりし、前記第３のトランジスタを動作させたり、その動作を停止させたりする、請求項３０に記載のＲＦ読取装置。
【請求項３２】
振幅変調信号を発生させる方法であって、
Ｅ級増幅器を用いて振幅変調信号を発生させる工程と、
前記信号を発生させている間中、前記Ｅ級増幅器の動作バイアスを実質的に維持する工程と、
を有する方法。
【請求項３３】
前記動作バイアスを維持する工程が、前記Ｅ級増幅器を通過するほぼ一定の電流を維持する工程を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記振幅変調信号を発生させる工程が、
第１期間中、Ｅ級増幅器の第１のトランジスタを或る周波数でオンオフする工程と、
前記第１のトランジスタをオンオフする場合、前記第１のトランジスタに対し並列に接続される第２のトランジスタの動作を停止させる工程と、
を有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記動作バイアスを維持する工程が、第２期間中、前記第１のトランジスタの動作を停止させ、かつ、前記第２のトランジスタを動作させる工程を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
周波数が少なくとも１３．５６メガヘルツである、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線周波システム、より詳細には無線周波システムにおける増幅器の変調に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ：Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術が、輸送、製造、廃棄物管理、郵便物の追跡、航空手荷物調整、および有料道路通行料金管理を含む、ほとんど全ての業界で広く使用されるようになった。一つの普及しているＲＦＩＤ技術の用途は、物品の万引きまたは物品の不当な撤去から守る電子商品監視（ＥＡＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ）システムである。具体的に言えば、ＥＡＳシステムは、電圧印加領域（ｅｎｅｒｇｉｚｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ）を通過するＥＡＳマーカー（タグ）の存在を検出するために使用される。小売店、図書館、ビデオ店などが、ＥＡＳシステムと共にＲＦＩＤ技術を利用することによって、資産管理、組織化、および在庫の追跡に役立てる。
【０００３】
典型的なＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤタグ、ＲＦＩＤ読取装置、および演算装置を含む。ＲＦＩＤ読取装置は、エネルギーまたは情報をタグへ伝送する送信機、および、タグから自他識別およびその他の情報を受信する受信機を含む。演算装置はＲＦＩＤ読取装置によって得られる情報を処理する。一般に、タグから受信する情報は個々の適用物に特有なものであるが、しばしば、タグが取り付けられた品目に対して識別を付与する。このような品目は製造品目、車両、動物または個体、あるいは、ほとんど全ての他の有形物品であるかもしれない。また追加データが物品に付与される。タグは製造プロセス中に使用され、例えば、製造中に自動車シャーシの塗装色を表示するか、または、その他の有用な情報を表示する。
【０００４】
送信機は電圧印加領域を生成する無線周波（ＲＦ）信号を出力し、この電圧印加領域からタグは電力を受信することによって、タグが情報を伝えるＲＦ信号を戻すことを可能にする。タグは所定のプロトコルを用いて通信し、ＲＦＩＤ読取装置が情報を複数のタグから並列に、または、ほぼ同時に受信することを可能にする。演算装置は、情報をＲＦＩＤ読取装置から受信し、或る動作、例えば、データベースの更新、または警報の鳴動を実行することによって、情報管理システムとしての機能を果たす。さらに、演算装置は、送信機を介して、タグに対しデータのプログラミングを行うためのメカニズムとしての機能を果たす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
データを転送するために、送信機およびタグは、振幅変調（ＡＭ）、位相変調（ＰＭ）、周波数変調（ＦＭ）、周波数偏移変調（ＦＳＫ）、パルス位置変調（ＰＰＭ）、パルス幅変調（ＰＤＭ）、および連続波（ＣＷ）変調を含む種々の変調技術によって、搬送波を変調する。具体的に言えば、送信機は、増幅器、代表的にＡ級増幅器またはＡ／Ｂ級増幅器を利用して、変調出力信号によりアンテナを駆動する。これらの増幅器は、タグと通信するために大きな電力を必要とする。増幅器は、例えば、たった１ワットの電力を有するＲＦ信号を生成するために、１０ワットの電力を必要とする。換言すれば、従来の読取装置は、たった１ワットの出力を生成するために９ワットを超える電力を消費する。結果的に、上記読取装置は、約１０％の効率となる。このような増幅器の熱消散に対する要求および電力消費は、低価格のハンドヘルド形（ｈａｎｄ−ｈｅｌｄ）ＲＦ読取装置を必要とする用途を含む、いくつかの用途にあまり適していない。したがって、従来のハンドヘルド形読取装置は、より小さい出力電力、例えば１００ミリワットを有するが、通信範囲が限られ、同様に電力効率が悪い。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
総じて、本発明は無線周波数識別（ＲＦＩＤ）用途で使用するための効率的な増幅器に関する。具体的に言えば、本発明は、電力をほとんど必要とすることなく広い変調帯域幅を有し、ひいては高速データ通信速度を達成するような非常に効率的な増幅器を提供する。この増幅器はＥ級増幅器の多くの回路素子を組み入れるが、このような増幅器に通常内在する帯域幅およびその他の制限事項を解消する。
【０００７】
一つの実施態様において、本発明は、振幅変調ＲＦ信号を生成してＲＦＩＤタグと通信するための装置に向けられている。この装置は、第１のトランジスタを含むＥ級増幅器を利用する。第２のトランジスタが、第１のトランジスタと並列である電流経路を接続するために使用される。この電流経路の電流が、直列抵抗体またはその他の手段によって制限される。制御装置が、第１および第２のトランジスタを選択的に制御して、１００％の振幅変調を広い変調帯域幅で達成する。
【０００８】
別の実施態様において、本発明は、１０％振幅変調のような、１００％未満の振幅変調を有する振幅変調ＲＦ信号を生成するための装置に向けられている。この装置は、第１のトランジスタと、第１の抵抗体を介して第１のトランジスタを電源電圧に結合させるインダクタとを有するＥ級増幅器を具備する。第２のトランジスタが、第１のトランジスタに対し並列に接続される。制御装置が第１および第２のトランジスタに結合される。第２のトランジスタを動作させたり、その動作を停止させたりすることによって、制御装置は電源電圧を変化させ、生成されたＲＦ信号に対し振幅変調を行わせる。
【０００９】
別の実施態様において、本発明は、振幅変調信号を生成する増幅器を含む無線周波数識別（ＲＦＩＤ）読取装置に向けられている。この増幅器は、第１の抵抗体を介して第１のトランジスタおよび分路コンデンサを電源電圧に結合させるインダクタを含む。増幅器内の第２のトランジスタが、第１のトランジスタと並列である電流経路を接続するために使用される。第３のトランジスタが、第１のトランジスタに対し並列に接続される。制御装置が、第１、第２および第３のトランジスタを選択的に制御する。ＲＦＩＤ読取装置は、振幅変調信号を受信し、かつ、ＲＦ通信を出力するために、アンテナを備えている。
【００１０】
別の実施態様において、本発明は振幅変調信号を発生させる方法に向けられている。Ｅ級増幅器の第１のトランジスタが、第１期間中、或る周波数で変調される。第１のトランジスタを変調する場合、第１のトランジスタに対し並列に接続される第２のトランジスタが、動作を停止させられる。次いで、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタは、第２期間中、同時にそれぞれ動作を停止させられ、そして動作させられる。
【００１１】
本発明は多くの利点を提供する。比較的狭い変調帯域幅に制限される従来のＥ級増幅器とは違って、本願明細書に記載されるような本発明による増幅器は、実質的に高速データ転送速度を達成することが可能である。具体的に言えば、従来のＥ級増幅器の大きいインダクタンスが、それを通過する電流の迅速な振幅変調を阻害するので、従来のＥ級増幅器によって生成される無線周波（ＲＦ）エネルギーの急速な振幅変調は妨げられる。第１のトランジスタに対し並列の第２のトランジスタを利用し、かつトランジスタを選択的に動作させたり、その動作を停止させたりすることによって、本発明の増幅器の電流が、従来のＥ級増幅器のように、変調中に減衰したり回復したりせず、どちらかと言えば、電流レベルは比較的一定のままである。さらに、本発明の増幅器は、より大きい帯域幅を達成するために、通常使用される他の増幅器よりも小さい電力しか必要としない。したがって、本発明は熱消散に対する要求が少ないので、高価なヒートシンクおよび電池の必要性が低減される。したがって、増幅器は、より高い変調周波数を必要とするＲＦＩＤ規格に適合し得るような完全に持ち運びできるハンドヘルド形ＲＦＩＤ読取装置にて使用される。
【００１２】
本発明の一つ以上の実施形態の詳細が添付図面および以下の説明にて記載されている。本発明の他の特徴、目的、および利点が、説明および添付図面から、そして特許請求の範囲から明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システム２の例を示すブロック図である。ＲＦＩＤシステム２は、無線周波信号を１６を介してタグ１４と情報を交信するＲＦＩＤステーション（「ステーション」）４を有する。具体的に言えば、ステーション４は、エネルギーをタグ１４に供給するＲＦＩＤ読取装置（「読取装置」）１２を含み、アンテナ１５を介してＲＦ通信１６を生成したり受信したりすることによって、情報をタグ１４から受信する。読取装置１２およびタグ１４は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３およびＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３規格により明示されるような、予め規定されたプロトコルによって振幅変調が行われるＲＦ通信１６を用いて交信する。
【００１４】
ステーション４は、タグ１４から受信した情報を処理するための、そして、タグプログラミング情報を読取装置１２に提供するためのワークステーションまたはその他の計算機環境を備える。ステーション４は、例えば、通信リンク１３を介して読取装置１２と通信するプロセッサ８を含む。読取装置１２は、図示されるように、ステーション４の内側に設けられるか、もしくは外側に設けられるか、または、まさにハンドヘルド形かつ携帯用の読取装置である。したがって、リンク１３は、情報を読取装置１２と交換するためのＲＳ−２３２シリアル通信リンク、無線リンク、またはその他の適切な接続手段である。
【００１５】
プロセッサ８は、種々の物品、タグ、および関連情報のコンパイルを表すデータ１１を維持する。オペレータが、入力装置１０および表示装置６を介してステーション４と情報をやりとりする。プロセッサ８はオペレータによる入力を受信し、それに応じて、データ１１を更新する。オペレータは、例えば、自他識別、または、タグ１４が取り付けられている物品を表す他の情報を提供する。データ１１は、例えば、物品に関するバーコード情報を格納するバーコード・データベースを含む。プロセッサ８は、リンク１３を介して情報を読取装置１２へ伝達し、読取装置１２は適切なＲＦ信号１６を出力して、タグ１４に対するプログラミングを行う。プロセッサ８は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性メモリ、磁気媒体などのような、任意の適切なコンピュータ読取可能な媒体にデータ１１を格納する。
【００１６】
以下に詳細に述べるように、読取装置１２は、電力をほとんど必要とすることなく、高速データ転送速度を達成するような非常に効率的な増幅器を組み入れる。具体的に言えば、増幅器はＥ級増幅器の多数の回路素子を組み入れるが、このような増幅器に内在する変調帯域幅の制限事項を解消する。したがって、ＲＦＩＤ読取装置１２は、より広い変調帯域幅を必要とするＲＦＩＤ規格に適合し得る。増幅器の効率性および軽減された電力要求によって、読取装置１２が低減されたサイズおよび重量を達成することが可能になる。この結果として、読取装置１２は、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などのような、デスクトップ・ワークステーションまたは携帯用かつハンドヘルド形の演算装置に容易に組み入れられる。
【００１７】
図２は、読取装置１２の実施形態の例を示すブロック図である。通信インタフェース２２が、リンク１３を介してプログラミング情報をステーション４から受信し、そのプログラミング情報を制御装置２４へ転送する。当該情報を伝送している間中、制御装置２４は、制御ライン２５を介して増幅器２８に命令し、１００％振幅変調のような変調方式に従って振幅変調信号２７を効率良く生成する。増幅器２８はＥ級増幅器の多数の回路素子を組み入れるが、このような増幅器に内在する変調帯域幅の制限事項を解消する。
【００１８】
結合器３０が信号２７を受信し、ＲＦ通信として送信するために信号２７をアンテナ１５へ供給する。結合器３０はまた、アンテナ１５を介して受信されるような入ってくるＲＦ通信を表す信号２９を受信機３２に供給する。受信機３２は、通常、信号を復調することによって、信号２９からディジタル情報を抽出し、通信インタフェース２２を介してステーション４との通信を行うために、そのディジタル情報を制御装置２４へ転送する。
【００１９】
図３は、アンテナ１５（図２）によって送信するために１００％振幅変調信号を効率良く生成するような増幅器２８の例を示す概略図である。増幅器２８は、図３に破線５５によって輪郭が描かれるように、典型的なＥ級増幅器として構成される、いくつかの構成部品を含む。具体的に言えば、インダクタ４０が増幅器２８用の電流源として作用し、電源電圧３４に結合される。増幅トランジスタ５０が、インダクタ４０をアースに接続し、そして、インダクタ４０に接続されるドレイン、およびアースに接続されるソースを有する金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
【００２０】
制御装置２４は増幅トランジスタ５０のゲートに接続され、このトランジスタは制御信号に応答してスイッチとして動作する。具体的に言えば、正のバイアス電圧を増幅トランジスタ５０のゲートに印加することによって、電源電圧３４からインダクタ４０を通過して、大電流がアースに流れる。分路コンデンサ５２が、増幅トランジスタのオンからオフへのスイッチング遷移の間中、増幅トランジスタ５０のドレインにおける電圧を保持し、これによってスイッチング損失を回避する。抵抗体５３は、増幅器２８の負荷、すなわちアンテナ１５（図２）を表す。増幅トランジスタ５０のドレイン電圧が、オフからオンへのスイッチング遷移に先立ってゼロに戻るように、コンデンサ４２、インダクタ４８、および抵抗体５３が設計され、この場合も上記の場合と同様に、スイッチング損失を回避する。
【００２１】
これらの構成部品に加えて、増幅器２８は、抵抗体４１に結合され、かつ、増幅トランジスタ５０および分路コンデンサ５２に対し並列に接続されるバイアストランジスタ３９を含む。以下に詳細に述べるように、バイアストランジスタ３９は、増幅トランジスタ５０が開状態になっている場合、インダクタ４０からの供給電流のための第２経路を提供する。具体的に言えば、バイアストランジスタ３９のドレインが、抵抗体４１を介してインダクタ４０に結合される。バイアストランジスタ３９のソースは、直接アースに接続される。
【００２２】
制御装置２４は、トランジスタ３９および５０を選択的に動作させ、増幅器２８に、信号の包絡線が１００％振幅変調されるような出力信号を生成させる。具体的に言えば、制御装置２４は、バイアストランジスタ３９が開状態になったままになっている間に、増幅トランジスタ５０を高周波、例えば１３．５６ＭＨｚ（メガヘルツ）でオンオフする。増幅トランジスタ５０をオンオフすることによって、エネルギーがインダクタ４０内に蓄えられ、電流が増幅トランジスタ５０を通って周期的に流れる。結果として、増幅器２８は、１００％振幅の包絡線を有する出力信号を生成する。
【００２３】
増幅トランジスタ５０を或る期間オンオフした後、次いで、制御装置２４は増幅トランジスタ５０の動作を停止させ、同時にバイアストランジスタ３９を第２期間中動作させる。この期間中、電流がインダクタ４０から抵抗体４１およびバイアストランジスタ３９を介してアースに流れ、出力信号の包絡線をほぼ０％に減少させる。このように、制御装置２４はインダクタ４０を通過する電流の流れを維持し、インダクタ４０内に蓄えられるエネルギーが減少するのを防止する。
【００２４】
制御装置２４が、その後の変調サイクル中に、トランジスタ５０のスイッチングを開始する場合、インダクタ４０に蓄えられるエネルギーは維持されるので、インダクタ４０を通る電流はインダクタ４０を再度活性化することを必要とされず、したがって０％振幅から１００％振幅への立ち上り時間がより短くなる。この結果として、増幅器２８はデータ転送速度を増大させることができる。一つの実施形態においては、電源電圧３４が５ボルトを供給し、また一方で、抵抗体５３および４１が、１２オームおよび２４オームの抵抗値をそれぞれ有する。コンデンサ５２および４２が、１５０ピコファラドおよび５０ピコファラドの容量をそれぞれ有し、インダクタ４０および４８が、２５マイクロヘンリーおよび３マイクロヘンリーのインダクタンスをそれぞれ有する。さらに、バイアストランジスタ３９および増幅トランジスタ５０は金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。
【００２５】
図４は、増幅器２８によって生成される出力信号７２を示すグラフであり、この信号は１００％振幅変調を達成する包絡線を有する。具体的に言えば、出力信号７２は抵抗体５３（図３）の両端間の電圧を表す。出力信号７２の包絡線は、第１期間Ｔ1中、最大電圧（ＶMAX）と最小電圧（ＶMIN）との間を行き来する。第２期間Ｔ2中、出力信号７２は約０ボルトの電圧を有する。
【００２６】
図４に示すシミュレーションは、増幅トランジスタ５０およびバイアストランジスタ３９、ならびに電源電圧３４が、最初はオフであると仮定する。０．１マイクロ秒（μｓ）で、制御装置２４は、例えば５０％のデューティサイクルで、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）のような高周波で増幅トランジスタ５０をオンオフすることによって、振幅変調出力信号７２の第１サイクルを開始する。さらに、制御装置２４は、バイアストランジスタ３９をオフ状態に維持する。約４．２マイクロ秒（μｓ）で、かつ、増幅トランジスタ５０を期間Ｔ１中オンオフした後に、制御装置２４はバイアストランジスタ３９を動作させ、同時に増幅トランジスタ５０の動作を停止させる。この期間中、電流はインダクタ４０を通過し抵抗体４１およびトランジスタ３９を経由してアースに流れ、出力信号７２はほぼゼロボルトの振幅を有することになる。
【００２７】
約６．２マイクロ秒（μｓ）で、かつ、期間Ｔ２だけ遅延した後に、制御装置２４は振幅変調の第２サイクル７６を開始する。具体的に言えば、制御装置２４はバイアストランジスタ３９の動作を停止させ、増幅トランジスタ５０をオンオフし始める。このように、インダクタ４０を通過して流れる電流は常に維持されて、従来のＥ級増幅器が通常遭遇する電流の減衰を防止する。
【００２８】
結果として、出力信号７２の包絡線は、第２サイクル７６中、かつ、その後に続くサイクルでは、第１サイクル７４の場合よりも速く１００％振幅に達する。この結果、増幅器２８は、従来のＥ級増幅器よりも大きいデータ転送速度を達成することが可能である。さらに、複数のタグと同時に通信する場合、振幅変調中のより短い立ち上り時間が有利であり、具体的に言えば、種々のタグによる通信間の衝突を回避する。インダクタ４０を通過する電流にバイアスを掛けることのさらにもう一つの利点は、さもなければＲＬＣ構成部品に起因してＥ級増幅器に内在するような出力信号７２内のリンギングの減衰である。
【００２９】
図５は、読取装置１２内で使用するための増幅器８０の別の例を示す概略図である。具体的に言えば、増幅器８０は、１０％振幅変調のような、１００％未満の振幅変調を有する出力信号を生成する。前述の増幅器２８と同様に、増幅器８０は、破線７５によって輪郭が描かれるように、典型的なＥ級増幅器として構成される、いくつかの構成部品６２、６４、６６、６８、および７０を含む。
【００３０】
これらの構成部品に加えて、増幅器８０は抵抗体５８に対し並列に接続される変調トランジスタ６０を含み、このトランジスタは、インダクタ６２を電源電圧５４に接続する。具体的に言えば、変調トランジスタ６０は、抵抗体５８の両端に接続されるソースおよびドレインを有するＭＯＳＦＥＴトランジスタである。変調トランジスタ６０を動作させたり、その動作を停止させたりすることによって、制御装置２４は、インダクタ６２によって受信される電源電圧を変化させ、増幅器８０によって生成される出力信号の振幅変調を生じさせる。
【００３１】
図６は、増幅器８０によって生成される出力信号８２の包絡線の一部を示すグラフであり、ここでは、包絡線は１０％振幅変調を達成する。具体的に言えば、信号８２の包絡線は、第１最大電圧（ＶMAX1）と第２最大電圧（ＶMAX2）の２つのピーク電圧振幅の間で変調する。ＶMAX2は、例えば、ＶMAX1の約９０％である。
【００３２】
図６に示すシミュレーションは、０．０マイクロ秒（μｓ）（図示せず）で、制御装置２４は、５０％のデューティサイクルで、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）のような高周波で増幅トランジスタ６４をオンオフすることによって、第１変調サイクルを開始すると仮定する。さらに、制御装置２４は変調トランジスタ６０の動作を停止させて、抵抗体５８を通して電流を流し、電源電圧５４を抵抗体５８の両端で下降させる。この結果として、３．８マイクロ秒（μｓ）で、出力信号８２の包絡線はＶMAX2のピーク電圧を有する。
【００３３】
約４．８マイクロ秒（μｓ）で、かつ、或る期間だけ増幅トランジスタ６４をオンオフした後に、制御装置２４は変調トランジスタ６０を動作させて、抵抗体５８をバイパスとして電流を流し、信号８２の包絡線をＶMAX2からＶMAX1へ増大させる。このように、制御装置２４は出力信号８２に対する振幅変調を行う。一つの実施形態において、１０％振幅変調は、供給抵抗体５８を２オームの抵抗値を有するように選定することによって達成される。また一方で、増幅器８０の種々の構成部品が、他の所望の変調方式を達成するように選定され得る。
【００３４】
図７は、複数の変調方式をサポートする代表的な増幅器９０の概略図である。この特別な実施形態は、図３および図５に示す増幅器からの回路素子を組み合わせて、１００％および１０％変調をサポートする。同様の回路素子は、同一の参照番号を付して表す。
【００３５】
増幅器９０は、第１トランジスタ６４、第１の抵抗体５８を介して第１のトランジスタを電源電圧５４に結合させるインダクタ６２、第１のトランジスタに対し並列に接続される分路コンデンサ６８、第２の抵抗体４１によってインダクタに接続される第２のトランジスタ３９（第２のトランジスタは、第１のトランジスタおよびコンデンサと並列である電流経路を制御する）、第１の抵抗体に対し並列に接続される第３のトランジスタ６０、および、第１、第２および第３のトランジスタに結合される制御装置２４を有する。
【００３６】
振幅変調ＲＦ信号を生成して、ＲＦＩＤタグと通信する実施形態を含む、本発明の種々の実施形態が説明された。本発明に係る装置は従来のＥ級増幅器の構成部品の多くを利用する。とりわけ、前述の実施形態を単一のＲＦＩＤ読取装置に組み入れることによって、利点が達成される。読取装置は、図７に示すように、例えば、前述の実施形態を組み入れることによって、１００％および１０％振幅変調のような、複数の変調方式を容易にサポートする。したがって、読取装置は実施形態を容易に選択的に使用して、種々のタイプのタグをサポートするということもあり得る。さらに、読取装置は、変調トランジスタを用いて振幅変調を達成する一方で、バイアストランジスタも使用する。これは、１００％未満の振幅変調の変調方式で立ち上り時間を短くするのに有利である。これらの実施形態および他の実施形態は特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムの例を示すブロック図である。
【図２】ＲＦＩＤ読取装置の例を示すブロック図である。
【図３】ＲＦＩＤ読取装置内で使用するための増幅器の例を示す概略図である。
【図４】代表的な振幅変調信号を示すグラフである。
【図５】ＲＦＩＤ読取装置内で使用するための増幅器の別の例を示す概略図である。
【図６】別の振幅変調信号を示すグラフである。
【図７】本発明による代表的な増幅器を示す概略図である。
【国際公開パンフレット】
2005506747.tif 000003
2005506747.tif 000004
2005506747.tif 000005
2005506747.tif 000006
2005506747.tif 000007
2005506747.tif 000008
2005506747.tif 000009
2005506747.tif 000010
2005506747.tif 000011
2005506747.tif 000012
2005506747.tif 000013
2005506747.tif 000014
2005506747.tif 000015
2005506747.tif 000016
2005506747.tif 000017
2005506747.tif 000018
2005506747.tif 000019
2005506747.tif 000020
2005506747.tif 000021
2005506747.tif 000022
2005506747.tif 000023
2005506747.tif 000024
2005506747.tif 000025
【国際調査報告】
2005506747.tif 000026
2005506747.tif 000027
2005506747.tif 000028