(57)【要約】【課題】リーダーライターに適用可能な復調回路の定格の幅を拡げる。【解決手段】リーダーライター１は、搬送波生成部２と、アンテナ６と、搬送波生成部２で生成された搬送波信号の周波数を設定する周波数設定部３と、増幅器４と、周波数設定部３を制御する搬送波制御部５と、復調回路９とを備える。復調回路９は、包絡線検波部７と、包絡線検波部７からのアナログ信号を入力して、このアナログ信号に対応するディジタル信号を出力する変換器８とを具備する。搬送波制御部５は、アンテナ６からタグ１０に電力チャージ用の搬送波信号を送信するときに、周波数設定部３により、搬送波信号の周波数を複数段階に分けて段階的に増大させることで、搬送波信号の周波数を規定の周波数まで徐々に大きくさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タグとの間でデータ通信を行うリーダーライターであって、
搬送波信号を生成する搬送波生成部と、
前記タグに対し搬送波信号を送信するとともに、前記タグからの副搬送波信号を受信するアンテナと、
前記搬送波生成部と前記アンテナとの間に設けられ、前記搬送波生成部で生成された搬送波信号の周波数を設定する周波数設定部と、
前記周波数設定部を制御する制御部と、
前記アンテナで受信された副搬送波信号を復調する復調回路と、を備え、
前記復調回路は、
前記アンテナから送信される搬送波信号及び前記アンテナで受信された副搬送波信号を受信信号として入力して、この受信信号の包絡線に対応するアナログ信号を出力する検波部と、
前記検波部からのアナログ信号を入力して、このアナログ信号に対応するディジタル信号を出力する変換器と、を具備し、
前記制御部は、前記アンテナから前記タグに電力チャージ用の搬送波信号を送信するときに、前記周波数設定部により、前記搬送波信号の周波数を、複数段階に分けて段階的に増大させることで、規定の周波数まで徐々に大きくさせるリーダーライター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タグとの間でデータ通信を行うリーダーライターに関し、特に搬送波信号の周波数を制御するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
リーダーライターには、例えば下記特許文献１に示されるように、通信対象とされるデータに応じて変調された搬送波信号をアンテナから送信するものが知られている。タグでは、この搬送波信号を受信して復調し、通信対象とされるデータを生成して保持する。また、このようなリーダーライターでは、例えば下記特許文献２に示されるように、タグからの副搬送波信号を受信して、受信した副搬送波信号から、通信対象とされるデータを復調する復調回路が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９８８７２号公報
【特許文献２】特許第３０１７７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記各特許文献に示される従来のリーダーライターでは、一般的に、搬送波信号を送信した直後に発生する突入電流に基づいて発生する電圧を考慮して、これに耐え得る定格を有する復調回路を採用していた。このため、従来のリーダーライターでは、採用可能な復調回路が限定されたり、高価なものとなったりしていた。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、リーダーライターに適用可能な復調回路の定格の幅を拡げることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面に係るリーダーライターは、タグとの間でデータ通信を行うリーダーライターであって、搬送波信号を生成する搬送波生成部と、前記タグに対し搬送波信号を送信するとともに、前記タグからの副搬送波信号を受信するアンテナと、前記搬送波生成部と前記アンテナとの間に設けられ、前記搬送波生成部で生成された搬送波信号の周波数を設定する周波数設定部と、前記周波数設定部を制御する制御部と、前記アンテナで受信された副搬送波信号を復調する復調回路と、を備え、前記復調回路は、前記アンテナから送信される搬送波信号及び前記アンテナで受信された副搬送波信号を受信信号として入力して、この受信信号の包絡線に対応するアナログ信号を出力する検波部と、前記検波部からのアナログ信号を入力して、このアナログ信号に対応するディジタル信号を出力する変換器と、を具備し、前記制御部は、前記アンテナから前記タグに電力チャージ用の搬送波信号を送信するときに、前記周波数設定部により、前記搬送波信号の周波数を、複数段階に分けて段階的に増大させることで、規定の周波数まで徐々に大きくさせるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、リーダーライターに適用可能な復調回路の定格の幅を拡げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るリーダーライターの要部構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態のリーダーライターにおける増幅後の搬送波信号及び突入電流に基づいて発生する電圧をそれぞれ示すタイミングチャートである。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例における増幅後の搬送波信号及び突入電流に基づいて発生する電圧をそれぞれ示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態にかかるリーダーライターについて図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係るリーダーライターの要部構成を示すブロック図である。本実施形態のリーダーライター１は、パッシブ型のタグ１０との間でデータ通信を行うものである。リーダーライター１は、通信対象とするデータ、又はタグ１０の電力チャージに応じて搬送波信号を変調して、この変調された搬送波信号をタグ１０に送信する。リーダーライター１は、タグ１０から受信した副搬送波信号を復調して、通信対象とするデータを生成する。尚、リーダーライター１とタグ１０とによって、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）を用いた無線タグ通信システムが構築されている。
【００１１】
また、本実施形態のリーダーライター１は、例えばＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調を用いて、データ通信を行う。これにより、本実施形態では、在来の振幅変調などを用いたデータ通信を行う場合よりも、リーダーライター１の回路構成を簡略化することができる。
【００１２】
同様に、タグ１０でも、通信対象とするデータに応じて副搬送波信号を変調して、この変調された副搬送波信号をリーダーライター１に送信し、リーダーライター１から受信した搬送波信号を復調して、データを生成する。
【００１３】
ここでは、副搬送波信号の周波数が搬送波信号の周波数とは異なるものとするが、副搬送波信号の周波数が搬送波信号の周波数と同一であっても、つまりリーダーライター１及びタグ１０が同一周波数の搬送波信号を送受信しても構わない。
【００１４】
図１に示すように、リーダーライター１は、搬送波生成部２、周波数設定部３、増幅器４、搬送波制御部５、アンテナ６、包絡線検波部７、変換器８、及び各コンデンサＣ１、Ｃ２等を備えて構成されている。リーダーライター１では、包絡線検波部７、変換器８、及びコンデンサＣ２により、アンテナ６で受信されたタグ１０からの副搬送波信号を復調する復調回路９が構成されている。尚、変換器８は、オペアンプやコンパレータ―を適用可能である。また、増幅器４は、トランジスタ、インバーター、オペアンプ等が適用可能である。
【００１５】
搬送波生成部２には、図略の発振回路が含まれている。搬送波生成部２は、予め定められた周波数（例えば、１３．５６ＭＨ以下）の搬送波信号を生成する。
【００１６】
周波数設定部３は、搬送波制御部５から出力されてきた周波数レベル切替信号に従って、搬送波生成部２から入力した搬送波信号の周波数を複数段階に分けて増加させることで、搬送波信号の周波数を予め定められた規定の周波数に設定する。例えば、周波数設定部３は、２段階のレベルで搬送波信号の周波数レベルを変更する。周波数設定部３は、変更した後の搬送波信号を増幅器４に出力する。周波数設定部３は、搬送波制御部５から上記周波数レベル切替信号が入力される毎に、搬送波生成部２から入力した搬送波信号の周波数を、予め定められた値分だけ増大させる。周波数設定部３が設定する最大の周波数は、タグ１０との通信に用いられる規定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）である。すなわち、周波数設定部３は、搬送波生成部２から入力した搬送波信号の周波数を、複数段階に分けて段階的に増大させることで、上記規定の周波数まで徐々に大きくする。
【００１７】
増幅器４は、周波数設定部３から出力されてくる搬送波信号の振幅を増幅する。増幅器４は、搬送波制御部５からの指示信号に基づいて、オン状態またはオフ状態に切り替えられる。そして、オン状態に切り替えられたときには、増幅器４は搬送波信号の振幅を増幅して搬送波信号を出力し、オフ状態に切り替えられたときには、増幅器４は搬送波信号の振幅を増幅せずに搬送波信号を出力する。すなわち、増幅器４は、上記ＡＳＫ変調を行うように構成されたものであり、当該増幅器４は、搬送波制御部５からの指示信号に従って、搬送波信号の振幅レベル（すなわち、搬送波信号の電圧レベル）をＨレベル（Highレベル。タグ１０の電力チャージ用の電圧レベル）またはＬレベル（Lowレベル。通信対象とするデータに応じた変調を行う場合の各振幅レベルの総称）に増幅（変調）して出力する。
【００１８】
搬送波制御部５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ、ＡＳＩＣ等のプロセッサーを用いて構成されており、周波数設定部３及び増幅器４の制御を行う。具体的にいえば、搬送波制御部５は、タグ１０の電力チャージ用の搬送波信号の生成時に、上記周波数レベル切替信号を周波数設定部３に出力する。また、搬送波制御部５は、タグ１０の電力チャージ用の搬送波信号を生成するか否かに応じて、増幅器４を上記オン状態またはオフ状態とする。すなわち、搬送波制御部５は、タグ１０の電力チャージ用の搬送波信号を生成するか否かに応じて、増幅器４の増幅率を制御して、上記ＨレベルまたはＬレベルの搬送波信号を増幅器４から出力させる。尚、この搬送波制御部５は、特許請求の範囲における、制御部の一例である。
【００１９】
アンテナ６は、送受信兼用であり、タグ１０に対して増幅器４により増幅された搬送波信号を送信するとともに、タグ１０からの副搬送波信号を受信する。
【００２０】
増幅器４から出力されてアンテナ６から送信される搬送波信号及びアンテナ６で受信された副搬送波信号は、コンデンサＣ１を介して包絡線検波部７に入力される。包絡線検波部７は、倍電圧回路を用いて構成され、搬送波信号及び副搬送波信号を受信信号として入力して、この受信信号の包絡線を抽出し、この包絡線に対応するアナログ信号を出力する。
【００２１】
包絡線検波部７から出力された包絡線に対応するアナログ信号の高周波成分（包絡線の立ち上がり及び立下りに対応する信号）は、コンデンサＣ２を通じて変換器８に加えられる。変換器８の一対の入力端子には、その包絡線の立ち上がり及び立下りに対応する信号及び分圧によるＤＣオフセット電圧ｖｆが加えられ、変換器８の出力端子からは、包絡線に対応するディジタル信号が出力される。尚、この包絡線検波部７は、特許請求の範囲における、検波部の一例である。
【００２２】
タグ１０は、メモリー３１と、交信制御部３２と、アンテナ３３とを備える。
メモリー３１には、リーダーライター１からの搬送波信号を復調して得られたデータ等が記憶される。交信制御部３２は、リーダーライター１との間での交信を制御する。アンテナ３３は、リーダーライター１との間で搬送波及び副搬送波の送受信による情報送受信を行う。
【００２３】
ここで、リーダーライター１では、リーダーライター１とタグ１０の間のデータ通信の開始時に、搬送波制御部５が、増幅器４をオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、増幅器４から、Ｈレベルの振幅を有する搬送波信号がタグ１０の電力チャージ用の搬送波信号として出力される。このＨレベルの振幅を有する搬送波信号は、アンテナ６からタグ１０に対して送信される。この搬送波信号（電波）は、タグ１０のアンテナ３３で受信されて、この搬送波信号の電力によりタグ１０がプリチャージ（電力チャージ）され、タグ１０が動作可能な状態となる。
【００２４】
リーダーライター１では、搬送波制御部５が、タグ１０の電力チャージ用の搬送波信号を生成するか否かに応じて、増幅器４の増幅率を制御して、増幅器４から出力される搬送波信号の振幅レベルをＨレベルまたはＬレベルに変調する。この変調された搬送波信号がアンテナ６から送信される。タグ１０では、Ｈレベルの振幅を有する搬送波信号（電波）がアンテナで受信された場合には、電力チャージを行い、Ｌレベルの振幅を有する搬送波信号（電波）がアンテナで受信された場合には、当該搬送波信号が復調され、通信対象とされるデータを示すディジタル信号が生成され、メモリー３１に記憶される。
【００２５】
すなわち、リーダーライター１では、タグ１０からのデータを受信する期間においては、搬送波制御部５が増幅器４から、例えばＬレベルの搬送波信号を出力させ、このＬレベルの搬送波信号がアンテナ６から送信される。タグ１０では、当該タグ１０側のアンテナでの搬送波信号（電波）の反射、当該アンテナの負荷制御等により、リーダーライター１に対して送信すべきデータに応じて変調された副搬送波信号が生成され、この副搬送波信号がアンテナ３３からリーダーライター１に送信される。
【００２６】
リーダーライター１では、増幅器４から出力されたＬレベルの搬送波信号及びタグ１０で変調されてアンテナ６で受信された副搬送波信号が、コンデンサＣ１を介して包絡線検波部７に入力される。包絡線検波部７は、これらの搬送波信号及び副搬送波信号を受信信号として入力し、この受信信号の包絡線を抽出して、この包絡線に対応するアナログ信号を出力する。このとき、増幅器４から出力された搬送波信号がＬレベルであり、アンテナ６で受信された副搬送波信号が変調されているので、その包絡線がアンテナ６で受信された副搬送波信号のレベル変化に対応するものとなる。そして、この包絡線に対応するアナログ信号の高周波成分、つまり副搬送波信号の包絡線の立ち上がり及び立下りに対応する信号が、コンデンサＣ２を通じて変換器８に加えられる。これにより、変換器８の出力端子からは、タグ１０からのデータを示すディジタル信号が出力される。
【００２７】
ここで、タグ１０の電力チャージ時に、増幅器４がオフ状態からオン状態に切り替えられて、アンテナ６から振幅がＨレベルの搬送波信号の送信（出力）が開始されたときには、増幅器４の出力が０から急激に立ち上がるため、増幅器４の出力の立ち上がりに対応して突入電流が発生し、この突入電流を要因として発生する電圧がコンデンサＣ２を通じて変換器８に加わる。
【００２８】
そこで、リーダーライター１では、搬送波制御部５が、アンテナ６からタグ１０に電力チャージ用の搬送波信号を送信するときに、周波数設定部３により、搬送波信号の周波数を、複数段階に分けて段階的に増大させて、規定の周波数まで徐々に大きくするようにする。本実施形態では、周波数設定部３は、搬送波生成部２からの搬送波信号の周波数を２段階で増大させて規定の周波数まで大きくする。
【００２９】
例えば、図２（Ａ）に示すように、リーダーライター１では、増幅器４をオフ状態にしている時点ｔ０から、増幅器４をオン状態にする時点ｔ１までの間においては、搬送波信号の振幅は増幅されていないため、突入電流は発生しない。
【００３０】
そして、搬送波制御部５は、上記時点ｔ１から上記周波数レベル切替信号が周波数設定部３に出力される時点ｔ２までの間においては、周波数設定部３に、周波数レベル切替信号を送り、搬送波生成部２からの搬送波信号ｈ１の周波数ｆ１（図２（Ａ））を、上記既定の周波数よりも小さい予め定められた周波数に変更させる。周波数設定部３は、当該周波数変更後の搬送波信号ｈ１を増幅器４に出力する。
【００３１】
さらに時間が経過して時間が時点ｔ２になると、この時点で搬送波制御部５は、周波数設定部３に対して更に周波数レベル切替信号を送る。この周波数レベル切替信号に従って、周波数設定部３は、搬送波信号ｈ１の周波数ｆ１を、上記既定の周波数である周波数ｆ２（図２（Ａ））に変更する。周波数設定部３は、当該周波数変更後の搬送波信号ｈ２を増幅器４に出力する。
【００３２】
ここで、周波数ｆ１は規定の周波数ｆ２よりも小さいので、搬送波信号ｈ１の周波数レベルが搬送波信号ｈ２の周波数レベルよりも低い。つまり、復調回路９では、時点ｔ１から時点ｔ２の間において、コンデンサＣ１を介して増幅器４から入力される単位時間当たりの搬送波信号の入力数が、時点ｔ２の以降での入力数よりも低減されたものとなる。このため、図２（Ｂ）に示すように、時点ｔ１での搬送波信号ｈ１の立ち上がり時に変換器８に加わる突入電流に基づいて発生する電圧ｖ１が急峻になることが回避され、当該電圧ｖ１は低く抑えられる。
【００３３】
また、時点ｔ２での搬送波信号ｈ２の立ち上がり幅は、搬送波信号ｈ１のレベルと搬送波信号ｈ２のレベルとの差分に対応するものとなって小さく抑えられるため、時点ｔ２での搬送波信号ｈ２の立ち上がり時にも変換器８に加わる、突入電流に基づいて発生する電圧ｖ２が低く抑えられる。更に、時点ｔ１から時点ｔ２までの間に突入電流に基づいて発生する電圧ｖ１が低下するので、時点ｔ２で突入電流に基づいて発生する電圧ｖ２がその低下した突入電流に基づいて発生する電圧ｖ１に重畳しても、重畳してなる突入電流に基づいて発生する電圧が変換器８の定格電圧ｖｄを超えないようにすることが可能になる。すなわち、増幅器４をＨレベルとして搬送波信号の電圧レベルを大きくしても、このように段階的に周波数を上げていくことで、突入電流に基づいて発生する電圧が、変換器８の定格電圧ｖｄを超えるのを防ぐことが可能になる。
【００３４】
このように、本実施形態のリーダーライター１では、搬送波信号を出力する際に復調回路９内で発生する、突入電流に基づいて発生する電圧の最高値を抑制することができるので、当該復調回路９内に、突入電流に基づいて発生する電圧を抑制するために抑制部品（コンデンサや抵抗等）を別途設けたり、定格電圧ｖｄの大きい高価な変換器を使用したりする必要がなく、復調回路９の回路構成を簡略化しつつ、そのコストを低減して安価な復調回路９を構成することが可能になる。すなわち、本実施形態によれば、リーダーライター１に適用可能な復調回路９の定格の幅を拡げることができる。
【００３５】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例としての一般的なリーダーライターにおける増幅後の搬送波信号及び突入電流に基づいて発生する電圧をそれぞれ示すタイミングチャートである。図３（Ａ）に示すように、上記のような周波数設定部３を有しない一般的なリーダーライターでは、既定の周波数ｆ２の搬送波信号が搬送波生成部から増幅器に直接的に出力されて、復調回路に入力されるので、増幅器をオン状態とした時点ｔ１においては、突入電流に基づいて発生する電圧ｖ３が急峻なものとなるため、変換器８の定格電圧ｖｄとして、当該急峻に値が上昇した突入電流に基づく電圧に耐え得る定格が求められる。これに対して、上記実施形態によれば、タグ１０に電力チャージ用の搬送波信号を送信する際における、増幅器４による搬送波信号の振幅増幅時には、周波数を２段階に分けて固定の周波数まで増加させるので、突入電流が発生してもその値は比較例よりも低減されるため、復調回路９として適用可能な変換器８の定格の幅が拡がる。
【００３６】
なお、本実施形態では、周波数設定部３が搬送波信号の周波数を２段階で大きくしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、増幅器に出力される搬送波信号の周波数を規定の周波数まで徐々に大きくさせるものであれば何等限定されない。
【００３７】
また、上記の説明では、搬送波制御部（制御部）が周波数設定部と増幅器とを制御する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば互いに異なる２つの制御部を設けて、これら２つの制御部を用いて、周波数設定部と増幅器とを互いに独立して制御する構成でもよい。
【００３８】
また、上記の説明では、ＡＳＫ変調を用いたデータ通信を行う構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば増幅器での増幅率をＨレベル及びＬレベル以外の３段階以上に変化させて、搬送波信号を変調する在来の振幅変調を用いたデータ通信を行う構成でもよい。
【００３９】
また、図１乃至図３を用いて説明した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００４０】
１      リーダーライター
２      搬送波生成部
３      周波数設定部
４      増幅器
５      搬送波制御部（制御部）
６      アンテナ
７      包絡線検波部（検波部）
８      変換器
９      復調回路
１０    タグ
【図１】
2018098650.tif 000003
【図２】
2018098650.tif 000004
【図３】
2018098650.tif 000005