(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図２
2018121153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１４７３４５号公報
【特許文献２】米国特許第８０８１０４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
《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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
《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。
【００４８】
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。
【００４９】
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２２Ｎ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。
【００５０】
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。
【００５１】
《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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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）。
【００６０】
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。
【００６１】
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）。
【００６２】
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。
【００６３】
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）。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
《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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
《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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【符号の説明】
【００８１】
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
【図１】
2018121153.tif 000003
【図２】
2018121153.tif 000004
【図３】
2018121153.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018121153.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
2018121153.tif 000015
【図１３】
2018121153.tif 000016
【図１４】
2018121153.tif 000017
【図１５】
2018121153.tif 000018
【図１６Ａ】
2018121153.tif 000019
【図１６Ｂ】
2018121153.tif 000020
【図１７Ａ】
2018121153.tif 000021
【図１７Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月25日(2017.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、
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タグ回路。
【請求項２】
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、
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タグ回路。
【請求項３】
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、
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タグ回路。
【請求項４】
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、
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
ことを特徴とするタグ回路。
【請求項５】
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１又は２に記載のタグ回路。
【請求項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３に記載のタグ回路。
【請求項７】
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、
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
ことを特徴とするタグ回路。
【請求項８】
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、
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
ことを特徴とするタグ回路。
【請求項９】
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、
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
ことを特徴とするタグ回路。
【請求項１０】
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９のいずれか一項に記載のタグ回路。
【請求項１１】
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１０に記載のタグ回路。