(57)【要約】【課題】Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌなアンテナマッチングを行った場合に、リーダライタのアンテナ駆動電流が定格値以上流れ込むことを防止し、リーダライタの回路に定格値以上の電流が流れることによるＲＦＩＤ  ＩＣの破壊、アンテナ整合回路で使用する部品の損傷を防止することを目的とし、又、間欠的、離散的なアンテナ駆動電流制御による電力不足によるＲＦタグとの通信不良の発生を防止することを目的とする。【解決手段】Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路２９を備え、電源４０とＲＦＩＤ  ＩＣ２０間に、アンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制するアンテナ駆動電流抑制回路２００が接続されたことを特徴とするデータ通信装置２。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナとＲＦＩＤ  ＩＣ間にＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備え、電源とＲＦＩＤ  ＩＣ間に、アンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制するアンテナ駆動電流抑制回路が接続されていることを特徴とするデータ通信装置。
【請求項２】
アンテナとＲＦＩＤ  ＩＣ間にＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備え、電源とＲＦＩＤ  ＩＣ間に、トランジスタ、フォトカプラ又はＦＥＴが接続され、前記トランジスタのベース、前記フォトカプラの発光素子又は前記ＦＥＴのゲートには抵抗が接続されていることを特徴とするデータ通信装置。
【請求項３】
前記アンテナ駆動電流抑制回路には、トランジスタ、フォトカプラ又はＦＥＴが接続され、前記トランジスタのベース、前記フォトカプラの発光素子又は前記ＦＥＴのゲートにはアンテナ駆動電流値を設定するための電流設定用抵抗が接続されていることを特徴とする請求項１に記載のデータ通信装置。
【請求項４】
前記データ通信装置は、ＲＦＩＤシステムにおけるリーダライタであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載のデータ通信装置。
【請求項５】
データ通信装置とＲＦタグを備えたデータ通信システムであって、前記データ通信装置は、アンテナとＲＦＩＤ  ＩＣ間にＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備え、電源とＲＦＩＤ  ＩＣ間に、アンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制するアンテナ駆動電流抑制回路が接続されていることを特徴とするデータ通信システム。
【請求項６】
データ通信装置とＲＦタグを備えたデータ通信システムであって、前記データ通信装置は、アンテナとＲＦＩＤ  ＩＣ間にＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備え、電源とＲＦＩＤ  ＩＣ間に、トランジスタ、フォトカプラ又はＦＥＴが接続され、前記トランジスタのベース、前記フォトカプラの発光素子又は前記ＦＥＴのゲートには抵抗が接続されていることを特徴とするデータ通信システム。
【請求項７】
前記アンテナ駆動電流抑制回路には、トランジスタ、フォトカプラ又はＦＥＴが接続され、前記トランジスタのベース、前記ＦＥＴのゲート又は前記フォトカプラの発光素子にはアンテナ駆動電流値を設定するための電流設定用抵抗が接続されていることを特徴とする請求項５に記載のデータ通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ通信装置及びデータ通信システムに関し、特に、誘導電磁界により非接触でデータの読み出し及び書き込みのための近距離通信のためのリーダライタ及びリーダライタとＲＦタグを備えて構成されるＲＦＩＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＩＣタグ、ＩＣカード等を含むＲＦタグとＲＦタグへのデータの書き込み及びＲＦタグからのデータの読み出しを行うリーダライタを備えて構成されるＲＦＩＤシステムが用いられ、非接触式通信により近距離のデータ通信が行われている（特許文献１）。尚、ＲＦＩＤシステムにはＲＦタグとリーダライタを制御するコンピュータが接続される。尚、ＲＦタグにはＩＣカードも含まれている。
【０００３】
リーダライタとＲＦタグ間の通信方式は、誘導電磁界を用いた電磁誘導方式と放射電磁界を用いた電波方式が用いられ、リーダライタとＲＦタグ夫々にアンテナが設置されている。そして、リーダライタの、ＲＦタグとの良好な通信及び通信距離等の通信品質を向上させるために、アンテナ整合回路を設けてアンテナマッチングが行われている。
【０００４】
このアンテナマッチングは、アンテナ整合回路をＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（非対称的）な調整をして、ＲＦタグがリーダライタに近づいた場合でも、リーダライタに予め設定した値以上のアンテナ駆動電流が流れ込まないように設計され、ＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値を超えないように、図２１に示すように、ＲＦタグとリーダライタのアンテナとの距離が短くなるとアンテナ駆動電流が増加する関係にならないように設計されているが、このような場合、リーダライタのアンテナ周辺に金属が存在すると、ＲＦタグとの通信不良が生じたり、ＲＦタグとの通信距離が短くなる等、通信品質を確保することが容易ではなかった。
【０００５】
そこで、アンテナマッチングにおいて、アンテナ整合回路をＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（対称的）な調整をして、リーダライタのアンテナ周辺に金属が存在した場合であっても、ＲＦタグとの通信不良が発生しにくく、ＲＦタグとの通信距離が短くなることを抑制して、リーダライタの通信品質を向上させることも行われている。
【０００６】
しかし、アンテナマッチングにおいて、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（対称的）な調整をした場合には、リーダライタのアンテナにＲＦタグが近づいた場合に、図２２に示すように、ＲＦタグとリーダライタのアンテナとの距離が短くなるとアンテナ駆動電流が増加する関係になり、ＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値（図では２５０ｍＡ）を超えたアンテナ駆動電流が流れ込むことによりリーダライタのＲＦＩＤ  ＩＣの破壊、アンテナ整合回路で使用する部品の損傷等の問題が発生する。又、図２３に示すように、リーダライタの周囲に金属がありリーダライタのアンテナに金属が近づいても、アンテナ駆動電流が増加する関係になり、アンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値（図では２５０ｍＡ）を超え、リーダライタのＲＦＩＤ  ＩＣの破壊、アンテナ整合回路で使用する部品の損傷等の問題が発生する。
【０００７】
そこで、リーダライタの回路において、図２４に示すように、電源とＲＦＩＤ  ＩＣ間に電圧分圧器、セレクタ、電流・電圧変換回路、アンテナ駆動電流の増減を検出判断するＣＰＵを備えた回路を接続する構成が用いられている。
【０００８】
この構成によれば、ＲＦタグが存在しない状態やリーダライタのアンテナから遠く離れた位置にＲＦタグが存在する場合には、アンテナ駆動電流は少ないので、セレクタはＶ１を選択し、リーダライタのアンテナにＲＦタグが近づくに従って、アンテナ駆動電流が増加し、アンテナ駆動電流の増加をＣＰＵで検出判断して、セレクタで電圧をＶ１からＶ２、更にはＶ２からＶ３、Ｖ３からＶ４に下げて、アンテナ駆動電流を下げることが出来、リーダライタのＲＦＩＤ  ＩＣ等の部品の破壊、損傷を防止することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２３５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、図２４に示す構成の従来のＲＦＩＤシステムでは、図２５に示すグラフ図のように、アンテナ駆動電流の制御は間欠的であり、リーダライタの電圧の設定が適切でない場合には、電圧の切り替わりのタイミング（図２５におけるＶ３からＶ４のタイミング）で、電力不足により、ＲＦタグとの通信不良が発生するという問題点があった。
【００１１】
又、このシステムでは、電圧の切り替え閾値を記憶させるためのメモリ等の記憶装置やセレクタ等多数の部品が必要であり、リーダライタの構成が複雑化するという欠点や、リーダライタが高額化するという欠点、リーダライタの生産時に記憶装置に閾値を書き込む作業が発生するために生産性が極めて悪いという欠点があった。
【００１２】
更に、電圧設定や電圧切り替え閾値の適切な値が不明確なため、当該閾値の設定は、設計者の経験と知識を頼りに決定されるので、誰もが簡単に設定出来るものではなく、設定すべきことが極めて多いので、設計、生産が極めて複雑、困難となるといった問題点があり、場合によっては電圧が急激に低下し、通信不可となる場合があるといった問題点があった。
【００１３】
そこで、本発明は、ＲＦＩＤシステムにおいて、良好な通信及び通信距離の確保等の通信品質を向上させるために、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（対称的）なアンテナマッチングを行った場合であっても、簡単で且つ安価な回路構成で、リーダライタのアンテナ駆動電流が定格値以上流れ込むことを防止し、ＲＦＩＤ  ＩＣの破壊、アンテナ整合回路で使用する部品の損傷を防止することを目的とする。
【００１４】
又、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（対称的）なアンテナマッチングを行った場合であっても、リーダライタのアンテナ駆動電流が定格値以上流れ込むことを防止すると共に、安定的にアンテナ駆動電流を供給させることで、電力不足によるＲＦタグとの通信不良の発生を防止することを目的とする。
【００１５】
又、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（対称的）なアンテナマッチングを行った場合であっても、リーダライタのアンテナ駆動電流の電流値を任意且つ容易に設定することを目的とする。又、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（対称的）なアンテナマッチングを行った場合であっても、アンテナ駆動電流が定格電流値以上流れ込むことが防止可能なリーダライタの設計、生産を容易とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
以上のような課題を解決するための手段としての本発明は、アンテナとＲＦＩＤ  ＩＣ間にＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備え、電源とＲＦＩＤ  ＩＣ間に、アンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制するアンテナ駆動電流抑制回路が接続されていることを特徴とするデータ通信装置である。尚、本発明において、ＲＦタグにはＩＣカードも含まれ、又、ＲＦタグは携帯電話機又はスマートフォン等の携帯通信端末機器に内蔵されたＲＦタグを含むものとする。
【００１７】
又、上記データ通信装置において、前記アンテナ駆動電流抑制回路には、トランジスタ、フォトカプラ又はＦＥＴが接続され、前記トランジスタのベース、前記フォトカプラの発光素子又は前記ＦＥＴのゲートにはアンテナ駆動電流値を設定するための電流設定用抵抗が接続されていることを特徴とするデータ通信装置である。
【００１８】
又、アンテナとＲＦＩＤ  ＩＣ間にＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備え、電源とＲＦＩＤ  ＩＣ間に、トランジスタ、フォトカプラ又はＦＥＴが接続され、前記トランジスタのベース、前記フォトカプラの発光素子又は前記ＦＥＴのゲートには抵抗が接続されていることを特徴とするデータ通信装置である。
【００１９】
尚、上記データ通信装置はＲＦＩＤシステムにおけるリーダライタを構成することが出来る。
【００２０】
更に、データ通信装置とＲＦタグを備えたデータ通信システムであって、前記データ通信装置は、アンテナとＲＦＩＤ  ＩＣ間にＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備え、電源とＲＦＩＤ  ＩＣ間に、アンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制するアンテナ駆動電流抑制回路が接続されていることを特徴とするデータ通信システムである。
【００２１】
又、上記データ通信システムにおいて、前記アンテナ駆動電流抑制回路には、トランジスタ、フォトカプラ又はＦＥＴが接続され、前記トランジスタのベース、前記ＦＥＴのゲート又は前記フォトカプラの発光素子にはアンテナ駆動電流値を設定するための電流設定用抵抗が接続されていることを特徴とするデータ通信システムである。
【００２２】
又、データ通信装置とＲＦタグを備えたデータ通信システムであって、前記データ通信装置は、アンテナとＲＦＩＤ  ＩＣ間にＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備え、電源とＲＦＩＤ  ＩＣ間に、トランジスタ、フォトカプラ又はＦＥＴが接続され、前記トランジスタのベース、前記フォトカプラの発光素子又は前記ＦＥＴのゲートには抵抗が接続されていることを特徴とするデータ通信システムである。
【発明の効果】
【００２３】
以上のような本発明によれば、ＲＦＩＤシステムにおいて、良好な通信及び通信距離の確保等の通信品質を向上させるために、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（対称的）なアンテナマッチングを行った場合であっても、簡単で且つ安価な回路構成で、リーダライタのアンテナ駆動電流が定格値以上流れ込むことを防止し、ＲＦＩＤ  ＩＣの破壊、アンテナ整合回路で使用する部品の損傷を防止することが可能となった。
【００２４】
又、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（対称的）なアンテナマッチングを行った場合であっても、リーダライタのアンテナ駆動電流が定格値以上流れ込むことを防止すると共に、安定的にアンテナ駆動電流を供給させることで、電力不足によるＲＦタグとの通信不良の発生を防止することが可能となった。
【００２５】
又、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（対称的）なアンテナマッチングを行った場合であっても、リーダライタのアンテナ駆動電流の最大電流値を任意且つ容易に設定することが可能となった。又、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（対称的）なアンテナマッチングを行った場合であっても、アンテナ駆動電流が定格電流値以上流れ込むことが防止可能なリーダライタの設計、生産を容易とすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明データ通信システムブロック図
【図２】本発明データ通信装置概念図
【図３】アンテナ駆動電流とトランジスタベースエミッタ間電圧の関係を示すグラフ
【図４】トランジスタの特性グラフ
【図５】アンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図６】アンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図７】アンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図８】本発明データ通信装置概念図
【図９】フォトカプラの特性グラフ
【図１０】入力順方向電圧ＶＦと入力順方向電流ＩＦの関係を示すグラフ
【図１１】ダーリントン出力に構成したフォトカプラ
【図１２】アンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図１３】アンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図１４】アンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図１５】本発明データ通信装置概念図
【図１６】ＭＯＳＦＥＴの特性グラフ
【図１７】アンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図１８】アンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図１９】アンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図２０】本発明と従来例のアンテナ駆動電流の変化の比較を示すグラフ図
【図２１】従来例のアンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図２２】従来例のアンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図２３】従来例のアンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【図２４】従来例のデータ通信装置概念図
【図２５】従来例のデータ通信装置におけるアンテナ駆動電流の変化を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。本発明は、図１に示すように、アンテナとＲＦＩＤ  ＩＣ間にＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備え、電源４０とＲＦＩＤ  ＩＣ２０間にアンテナ駆動電流抑制回路２００が接続されたデータ通信装置２であり、当該データ通信装置２とＲＦタグ３を備えたデータ通信システム１である。ここで、ＲＦタグにはＩＣカードが含まれ、又、ＲＦタグは携帯電話機又はスマートフォン等の携帯通信端末機器に内蔵されたＲＦタグを含むものとする。
【００２８】
データ通信システム１は、ＲＦＩＤシステムであり、データ通信装置２とＲＦタグ３を備えて構成されている。尚、データ通信システム１のデータ通信装置２には、データ通信装置２とＲＦタグ３を制御する上位機器４であるコンピュータが接続されている。
【００２９】
データ通信装置２は、リーダライタであり、ＲＦＩＤ  ＩＣ２０に電源を供給する電源４０と、電源４０に接続され、データの送受信、書き込み及び読み出しを行うための各種電子回路が集積されたＲＦＩＤ  ＩＣ２０と、ＲＦＩＤ  ＩＣ２０に接続されたアンテナ整合回路２９と、ＲＦＩＤ  ＩＣ２０にアンテナ整合回路２９を介して接続され、データを送受信するためのアンテナ２１とを備えて構成されている。又、電源４０とＲＦＩＤ  ＩＣ２０間には、アンテナ駆動電流抑制回路２００が接続されている。アンテナ駆動電流抑制回路２００にはトランジスタ２１０、フォトカプラ２２０又は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２３０が接続されている。アンテナ駆動電流抑制回路２００はリーダライタのアンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制するための回路である。電源４０はＤＣＤＣコンバータ等の内部電源、電池等を用いることが出来るが、リーダライタ２に電源を設けずに、外部電源を用いることとしてもよい。
【００３０】
ＲＦＩＤ  ＩＣ２０は、アンテナ２１と接続されたアンテナ整合回路２９、アンテナ整合回路２９と接続された送信回路２２及び受信回路２３、送信回路２２と接続された変調回路２４、受信回路２３と接続された復調回路２５、変調回路２４、復調回路２５及び制御回路２７に接続された発振回路２６、変調回路２４、復調回路２５及び発振回路２６に接続された制御回路２７を備えて構成されている。
【００３１】
送信回路２２は、信号を増幅する増幅回路及び送信すべき周波数のみ通過させるフィルタ回路を備え、アンテナ整合回路２９を介してアンテナ２１に接続され、変調回路２４から受信したコマンド及びデータをアンテナ２１に送信する。受信回路２３は、必要な信号のみ通過させるフィルタ回路及び入力信号のみ増幅する増幅回路を備え、アンテナ２１を介してＲＦタグ３から受信したデータを受信する。変調回路２４は、ＲＦタグ３へ送信する、制御回路２７から入力されたデータを変調して送信回路２２へ送る。復調回路２５はＲＦタグ３から入力された信号を復調して、制御回路２７へ出力する。発振回路２６はＲＦタグ３との交信に必要な搬送波を作り出す。
【００３２】
制御回路２７は、上位機器４であるコンピュータとの送受信、ＲＦタグ３との送受信、その他のＲＦＩＤ  ＩＣ２０の全ての動作を制御し、復調回路２５から入力されたデータを外部へ出力し、上位機器４からの指令に従って、データの読み書きを行い、生成したデータを変調回路２４へ出力する。
【００３３】
アンテナ整合回路２９はアンテナマッチングを行うための回路であり、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ（対称的）な調整がなされたＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路である。アンテナ２１はループコイルで構成され、ＲＦタグ３のアンテナ３１から伝送されるデータを受信し、アンテナ３１にデータを送信する。
【００３４】
アンテナ駆動電流抑制回路２００には図２、図８又は図１５に示すように、トランジスタ２１０、フォトカプラ２２０又はＦＥＴ２３０が接続されている。又、アンテナ駆動電流抑制回路２００にはアンテナ駆動電流を任意の値に設定するための電流設定用抵抗２９０が接続されている。ここで、アンテナ駆動電流抑制回路２００のベース電流、ゲート電圧又は入力順方向電流は電流設定用抵抗２９０の抵抗値に対応している。従って、所定の抵抗値を備える電流設定用抵抗２９０を接続することにより、アンテナ駆動電流抑制回路２００のベース電流、ゲート電圧又は入力順方向電流を決定することが出来るので、リーダライタのアンテナ駆動電流を任意の値に設定すること、アンテナ駆動電流の最大値を自由に設定することが可能となり、アンテナ駆動電流の最大値をＲＦＩＤ  ＩＣの定格電流値以下に容易に設定することが可能となる。尚、アンテナ駆動電流抑制回路２００はアナログ回路であるが、図２４に示す構成の従来のリーダライタの電圧の切り替えのための回路はマイコンが使用されたデジタル回路である。
【００３５】
図２に示すように、アンテナ駆動電流抑制回路２００に、トランジスタ２１０が接続された構成では、エミッタが電源４０に接続され、コレクタがＲＦＩＤ  ＩＣ２０に接続されている。又、ベースには電流設定用抵抗２９０が接続されている。トランジスタ２１０はＰＮＰトランジスタを用いるが、ＮＰＮトランジスタを用いることも出来る。
【００３６】
図８に示すように、アンテナ駆動電流抑制回路２００に、フォトカプラ２２０が接続された構成では、発光素子と電源の間に電流設定用抵抗２９０が接続されている。尚、フォトカプラは、トランジスタ出力のフォトカプラを使用するが、ＲＦＩＤ  ＩＣ２０に流すアンテナ駆動電流に応じて、図１１に示すような、ダーリントン出力フォトカプラを用い、トランジスタをダーリントン接続にすることとしてもよい。
【００３７】
図１５に示すように、アンテナ駆動電流抑制回路２００に、ＦＥＴ２３０が接続された構成では、ソースが電源４０に接続され、ドレインがＲＦＩＤ  ＩＣ２０に接続されている。ゲートには電流設定用抵抗２９０が接続されている。電流設定用抵抗２９０は２箇所に接続され抵抗分圧の回路構成としている。電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）はＭＯＳ型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を用いるが、接合型電界効果トランジスタ（ジャンクションＦＥＴ）を用いることとしてもよい。
【００３８】
アンテナ駆動電流抑制回路２００を接続することにより、リーダライタのアンテナとＲＦタグとの距離が短くなるに従って、アンテナ駆動電流の上昇の変化が少なくなり、略一定の電流値を保つことが出来る。一方、従来例では図２５に示すようにアンテナ駆動電流が急激な上昇及び下降を繰り返して、著しい変化が見られ、安定しない。
【００３９】
このように、本発明によれば、リーダライタのアンテナとＲＦタグとの距離が短くなるに従って、アンテナ駆動電流の上昇は緩やかな曲線を示し、より緩やかな変化勾配を示し、更には略一定の電流値を保つ。その結果、予め設定された、ＲＦＩＤ  ＩＣの定格電流値以下の任意の値以下で略一定の電流値を保つことが出来、ＲＦＩＤ  ＩＣの破壊、アンテナ整合回路で使用する部品の損傷を防止することが可能となりと共に、電力不足によるＲＦタグとの通信不良の発生が生じない。
【００４０】
ＲＦタグ３は、図１に示すように、データの送受信、書き込み及び読み出しを行うための各種電子回路が集積されたＩＣ３０と、ＩＣ３０に接続され、データを送受信するためのアンテナ３１とを備えて構成されている。尚、ＲＦタグはパッシブタグを用いることが出来る。尚、図示はしないが、ＲＦタグは携帯電話機又はスマートフォン等の携帯通信端末機器に内蔵されたＲＦタグで構成してもよい。
【００４１】
ＩＣ３０は、アンテナ３１に接続された整流回路３２、整流回路３２に接続された復調回路３３及び変調回路３４、復調回路３３、変調回路３４及びメモリ３６に接続された制御回路３５、制御回路３５に接続された行うメモリ３６を備えて構成されている。
【００４２】
整流回路３２は、アンテナ３１に入力した交流を直流に変換し、ＲＦタグ３のすべての回路に電源を供給する。復調回路３３は、リーダライタ２から入力された信号を復調して、制御回路３５へ出力する。変調回路３４はリーダライタ２へ送信する、制御回路３５から受信したデータを変調する。
【００４３】
制御回路３５はリーダライタ２との送受信、メモリ３６への読み書きその他のＲＦタグ３の全ての動作を制御し、復調回路３３から入力されたデータをメモリ３６へ記憶させ、メモリ３６に記憶されているプログラムに従って、データの読み書きを行い、データを変調回路３４へ出力する。メモリ３６は不揮発性メモリで構成され、データの読み書きを行い、復調回路３３から入力されたデータを記憶する。
【００４４】
アンテナ３１はループコイルで構成され、リーダライタ２のアンテナ２１から伝送される電力及びデータを受信し、アンテナ２１にデータを送信する。
【００４５】
このようなデータ通信システム１は、リーダライタ２のアンテナ２１とＲＦタグ３のアンテナ３１間における電磁誘導の原理を用いて、電磁誘導方式により通信を行い、リーダライタ２とＲＦタグ３間で非接触でデータ通信が行われている。
【００４６】
図２に示すように、アンテナ駆動電流抑制回路２００に、即ち電源４０とＲＦＩＤ  ＩＣ２０間にトランジスタ２１０が接続された構成では、ＲＦタグ３がリーダライタ２から遠く離れた位置にある場合には、アンテナ駆動電流は少ないので、コレクタエミッタ間電圧ＶＣＥは小さくなる。そして、ＲＦタグ３がリーダライタ２に近づくにしたがって、アンテナ駆動電流が増加するが、それに伴ってコレクタエミッタ間電圧ＶＣＥも大きくなる。
【００４７】
ここで、ＲＦＩＤ  ＩＣ２０のアンテナ駆動用電圧は以下の式で表すことが出来る。
ＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧＝電源電圧ＶＣＣ−コレクタエミッタ間電圧ＶＣＥ
従って、コレクタエミッタ間電圧ＶＣＥが大きくなることで、ＲＦＩＤ  ＩＣ２０のアンテナ駆動用電圧は下がり、その結果として、アンテナ駆動電流の上昇が抑制される。
【００４８】
このようにアンテナ駆動電流抑制回路２００にトランジスタ２１０が接続された構成の場合、電流設定用抵抗２９０はベース抵抗ＲＢであり、その抵抗値の設定は以下のようにして行うことが出来る。先ず、ＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値を把握し、ＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値未満の、リーダライタ２で流したい、即ち流してもよいアンテナ駆動電流の上限値を決定し、図３に示すコレクタ電流（ＣＯＬＬＥＣＴＯＲ  ＣＵＲＲＥＮＴ）とベースエミッタ間電圧（ＢＡＳＥ  ＴＯ  ＥＭＩＴＴＥＲ  ＶＯＬＴＡＧＥ）の関係を示すグラフから、トランジスタベースエミッタ間電圧ＶＢＥが決まり、次に、図４に示すトランジスタの特性グラフから、決定したアンテナ駆動電流（グラフではコレクタ電流Ｉｃ）の上限値内の特性を有するトランジスタのベース電流ＩＢを選択し、ベース抵抗ＲＢを算出する。ベース抵抗ＲＢの算出は以下の式を用いて行う。
ベース抵抗ＲＢ＝（電源電圧ＶＣＣ−トランジスタベースエミッタ間電圧ＶＢＥ）／ベース電流ＩＢ
【００４９】
例えば、アンテナ駆動電流を１５０ｍＡまで流したい場合で、電源電圧ＶＣＣを５．００Ｖとした場合、図３のグラフからＶＢＥは０．７１Ｖであり、図４に示すトランジスタの特性グラフからＩＢ＝−０．７５ｍＡを選択する。とすると、
ベース抵抗ＲＢ＝（５．００Ｖ−０．７１Ｖ）／０．０００７５Ａ＝５７２０Ω
であるので、ベース抵抗は５６００Ωとすることが出来る。
【００５０】
Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備えて、アンテナ駆動電流抑制回路２００にトランジスタ２１０が接続された構成で、上記の条件で本発明のデータ通信システム１及びデータ通信装置２を使用した場合の、データ通信装置２とＲＦタグ３間の距離による、アンテナ駆動電流の変化について図５〜図７のグラフ図に示す。尚、図６及び図７において、比較例のアンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値（図では２５０ｍＡ）を超えたＲＦＩＤ  ＩＣ破壊領域での値は、ＲＦＩＤ  ＩＣが破壊されない場合の予測値である。
【００５１】
図５から、アンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧に大きく依存すること、更に、ＲＦタグ３がリーダライタ２に近づくにしたがって、コレクタエミッタ間電圧ＶＣＥが大きくなり、それと共にＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧が下がり、その結果として、アンテナ駆動電流の上昇が抑制されていることが分かる。又、アンテナ駆動電流は連続的に、常に、高くなることが抑制される一方、データ通信装置２とＲＦタグ３間の距離が最大に離間した位置での値及び現在より離間した位置での値以下に低下することがないように抑制されていることが分かる。このようにアンテナ駆動電流が高くなることが抑制されているので、途中で電力不足による通信不良が生じることがない。尚、図５においてアンテナ駆動電流の設定値を１５０ｍＡとしてアンテナ駆動電流抑制回路２００を設計、構成したが、実施例では、１５０ｍＡを超え約１５８ｍＡとなった。これは構成上の誤差であり、アンテナ駆動電流値はＲＦＩＤ  ＩＣの定格電流値未満であり、ＲＦＩＤ  ＩＣ破壊領域（２５０ｍＡ）未満であるので問題が生じることはない。
【００５２】
又、図６は、アンテナ駆動電流抑制回路２００にトランジスタを接続した本発明と、トランジスタを接続しない比較例との比較グラフ図である。このように、図６から、本発明のように、アンテナ駆動電流抑制回路２００を接続しトランジスタを用いることにより、アンテナ駆動電流が高くなることを連続的に抑制することが分かる。
【００５３】
又、図７は、本発明とＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌなアンテナ整合回路を用いた従来のデータ通信装置との、金属干渉を受けているときのアンテナ駆動電流の変化の比較グラフ図である。尚、グラフはアンテナ駆動電流が一番高くなる金属とアンテナの位置関係で測定したものである。図７から、従来のＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌなアンテナ整合回路を用いたデータ通信装置では、アンテナの周囲に金属があると、アンテナの整合が崩れ、アンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣの定格電流値をこえてＲＦＩＤ  ＩＣが破壊される場合があるが、一方、本発明のデータ通信装置では、トランジスタの飽和領域を使用してアンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制しているので、外部環境、ここでは金属干渉の影響を受けにくくなっていることが分かる。
【００５４】
又、図７及び図２３から、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌなアンテナ整合回路であっても、本発明のアンテナ駆動電流抑制回路２００が接続されていない場合には、アンテナの周囲に金属があると、アンテナの整合が崩れ、アンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣの定格電流値をこえてＲＦＩＤ  ＩＣが破壊される場合があるが、一方、本発明のデータ通信装置では、トランジスタの飽和領域を使用してアンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制しているので、外部環境、ここでは金属干渉の影響を受けにくくなっていることが分かる。尚、図２３において、アンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値（図では２５０ｍＡ）を超えたＲＦＩＤ  ＩＣ破壊領域での値は、ＲＦＩＤ  ＩＣが破壊されない場合の予測値である。
【００５５】
図８に示すように、アンテナ駆動電流抑制回路２００に、即ち電源４０とＲＦＩＤ  ＩＣ２０間に、トランジスタに替えてフォトカプラ２２０が接続された構成の場合、ＲＦタグ３がリーダライタ２から遠く離れた位置にある場合には、アンテナ駆動電流は少ないので、ＶＣＥОは小さくなる。そして、ＲＦタグ３がリーダライタ２に近づくにしたがって、アンテナ駆動電流が増加するが、それに伴ってＶＣＥОも大きくなる。
【００５６】
ここで、ＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧は以下の式で表すことが出来る。
ＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧＝電源電圧ＶＣＣ−ＶＣＥО
従って、ＶＣＥОが大きくなることで、ＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧は下がり、その結果として、アンテナ駆動電流の増加が抑制される。
【００５７】
このようにアンテナ駆動電流抑制回路２００にフォトカプラ２２０が接続された構成の場合、電流設定用２９０は抵抗Ｒであり、その抵抗値の設定は以下のようにして行うことが出来る。先ず、ＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値を把握し、ＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値未満の、リーダライタ２で流したい、即ち流してもよいアンテナ駆動電流の上限値を決定し、図９に示すフォトカプラの特性グラフから、決定したアンテナ駆動電流（グラフではコレクタ電流ＩＣ）の上限値内の特性を有するフォトカプラの入力順方向電流ＩＦを選択し、図１０に示す入力順方向電圧ＶＦと入力順方向電流ＩＦの関係を示すグラフから、選択した入力順方向電流ＩＦに対応する、入力順方向電圧ＶＦを抽出して、抵抗Ｒを算出する。抵抗Ｒの算出は以下の式を用いて行う。
抵抗Ｒ＝（電源電圧ＶＣＣ−入力順方向電圧ＶＦ）／入力順方向電流ＩＦ
【００５８】
例えば、アンテナ駆動電流を１６０ｍＡまで流したい場合で、電源電圧ＶＣＣを５．００Ｖとした場合、図９に示すフォトカプラの特性グラフから、ＩＦ＝２．０ｍＡを選択すると、図１０に示す入力順方向電圧ＶＦと入力順方向電流ＩＦの関係を示すグラフから、ＶＦ＝１．２Ｖを選択する。とすると、
抵抗Ｒ＝（５．００Ｖ−１．２Ｖ）／０．００２Ａ＝１９００Ω
であるので、抵抗は２０００Ωとすることが出来る。
【００５９】
尚、フォトカプラは、図１１に示すように、ＲＦＩＤ  ＩＣに流すアンテナ駆動電流に応じて、トランジスタの出力をダーリントン出力に構成したフォトカプラ２２２とすることとしてもよい。
【００６０】
Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備えて、アンテナ駆動電流抑制回路２００にフォトカプラ２２０が接続された構成で、上記の条件で本発明のデータ通信システム１及びデータ通信装置２を使用した場合の、データ通信装置２とＲＦタグ３間の距離による、アンテナ駆動電流の変化について図１２〜図１４のグラフ図に示す。尚、図１３及び図１４において、比較例のアンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値（図では２５０ｍＡ）を超えたＲＦＩＤ  ＩＣ破壊領域での値は、ＲＦＩＤ  ＩＣが破壊されない場合の予測値である。
【００６１】
図１２から、アンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧に大きく依存すること、更に、ＲＦタグ３がリーダライタ２に近づくにしたがって、ＶＣＥОが大きくなり、それと共にＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧が下がり、その結果として、アンテナ駆動電流の上昇が抑制されていることが分かる。又、アンテナ駆動電流は連続的に、常に、高くなることが抑制される一方、データ通信装置２とＲＦタグ３間の距離が最大に離間した位置での値及び現在より離間した位置での値以下に低下することがないように抑制されていることが分かる。このようにアンテナ駆動電流が高くなることが抑制されているので、途中で電力不足による通信不良が生じることがない。
【００６２】
又、図１３は、アンテナ駆動電流抑制回路２００にフォトカプラを接続した本発明と、フォトカプラを接続しない比較例との比較グラフ図である。このように、図１３から、本発明のように、アンテナ駆動電流抑制回路２００を接続しフォトカプラを用いることにより、アンテナ駆動電流が高くなることを抑制することが分かる。
【００６３】
又、図１４は、本発明とＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌなアンテナ整合回路を用いた従来のデータ通信装置との、金属干渉を受けているときのアンテナ駆動電流の変化の比較グラフ図である。尚、グラフはアンテナ駆動電流が一番高くなる金属とアンテナの位置関係で測定したものである。図１４から、従来のＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌなアンテナ整合回路を用いたデータ通信装置では、アンテナの周囲に金属があると、アンテナの整合が崩れ、アンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣの定格電流値をこえてＲＦＩＤ  ＩＣが破壊される場合があるが、一方、本発明のデータ通信装置では、フォトカプラの飽和領域を使用してアンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制しているので、外部環境、ここでは金属干渉の影響を受けにくくなっていることが分かる。
【００６４】
又、図１４及び図２３から、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌなアンテナ整合回路であっても、本発明のアンテナ駆動電流抑制回路２００が接続されていない場合には、アンテナの周囲に金属があると、アンテナの整合が崩れ、アンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣの定格電流値をこえてＲＦＩＤ  ＩＣが破壊される場合があるが、一方、本発明のデータ通信装置では、トランジスタの飽和領域を使用してアンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制しているので、外部環境、ここでは金属干渉の影響を受けにくくなっていることが分かる。
【００６５】
図１５に示すように、アンテナ駆動電流抑制回路２００に、即ち電源４０とＲＦＩＤ  ＩＣ２０間に、トランジスタに替えてＭＯＳＦＥＴ２３０が接続された構成の場合には、ＲＦタグ３がリーダライタ２から遠く離れた位置にある場合には、アンテナ駆動電流は少ないので、ドレインソース間電圧ＶＤＳは小さくなる。そして、ＲＦタグ３がリーダライタ２に近づくにしたがって、アンテナ駆動電流が増加するが、それに伴ってドレインソース間電圧ＶＤＳも大きくなる。
【００６６】
ここで、ＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧は以下の式で表すことが出来る。
ＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧＝電源電圧ＶＣＣ−ドレインソース間電圧ＶＤＳ
従って、ドレインソース間電圧ＶＤＳが大きくなることで、ＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧は下がり、その結果として、アンテナ駆動電流の増加が抑制される。
【００６７】
このようにアンテナ駆動電流抑制回路２００にＭＯＳＦＥＴ２３０が接続された構成の場合、電流設定用抵抗２９０は抵抗ＲＡ及び抵抗ＲＢであり、その抵抗値の設定は以下のようにして行うことが出来る。先ず、ＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値を把握し、ＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値未満の、リーダライタ２で流したい、即ち流してもよいアンテナ駆動電流の上限値を決定し、図１６に示すＭＯＳＦＥＴの特性グラフから、決定したアンテナ駆動電流（グラフではドレイン電流ＩＤ）の上限値内の特性を有するＭＯＳＦＥＴのゲート電圧ＶＧＳを選択し、抵抗ＲＡ及び抵抗ＲＢを算出する。尚、抵抗ＲＡ及び抵抗ＲＢの値は以下の式が成立するような値とする。
ゲート電圧ＶＧＳ＝抵抗ＲＡ／（抵抗ＲＡ＋抵抗ＲＢ）×電源電圧ＶＣＣ
【００６８】
例えば、アンテナ駆動電流１６０ｍＡまで流したい場合で、電源電圧ＶＣＣを５．００Ｖとした場合、図１６のグラフからおおよそＶＧＳは３．５Ｖであり、ここで、抵抗ＲＡを１００００Ωとすると抵抗ＲＢは、
３．５Ｖ＝１００００／（１００００＋ＲＢ）×５．００
抵抗ＲＢ＝４２８６Ω
であるので、抵抗ＲＡは１００００Ω、抵抗ＲＢは４３００Ωとすることが出来る。
【００６９】
Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌアンテナ整合回路を備えて、アンテナ駆動電流抑制回路２００にＭＯＳＦＥＴ２３０が接続された構成で、上記の条件で本発明のデータ通信システム１及びデータ通信装置２を使用した場合の、データ通信装置２とＲＦタグ３間の距離による、アンテナ駆動電流の変化について図１７〜図１９のグラフ図に示す。尚、図１８及び図１９において、比較例のアンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣの定格入力電流の上限値（図では２５０ｍＡ）を超えたＲＦＩＤ  ＩＣ破壊領域での値は、ＲＦＩＤ  ＩＣが破壊されない場合の予測値である。
【００７０】
図１７から、アンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧に大きく依存すること、更に、ＲＦタグ３がリーダライタ２に近づくにしたがって、ドレインソース間電圧ＶＤＳが大きくなり、それと共にＲＦＩＤ  ＩＣのアンテナ駆動用電圧が下がり、その結果として、アンテナ駆動電流の上昇が抑制されていることが分かる。又、アンテナ駆動電流は連続的に、常に、高くなることが抑制される一方、データ通信装置２とＲＦタグ３間の距離が最大に離間した位置での値及び現在より離間した位置での値以下に低下することがないように抑制されていることが分かる。このようにアンテナ駆動電流が高くなることが抑制されているので、途中で電力不足による通信不良が生じることがない。
【００７１】
又、図１８は、アンテナ駆動電流抑制回路２００にＭＯＳＦＥＴを接続した本発明と、ＭＯＳＦＥＴを接続しない比較例との比較グラフ図である。このように、図１８から、本発明のように、アンテナ駆動電流抑制回路２００を接続しＭＯＳＦＥＴを用いることにより、アンテナ駆動電流が高くなることを抑制することが分かる。
【００７２】
又、図１９は、本発明とＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌなアンテナ整合回路を用いた従来のデータ通信装置との、金属干渉を受けているときのアンテナ駆動電流の変化の比較グラフ図である。尚、グラフはアンテナ駆動電流が一番高くなる金属とアンテナの位置関係で測定したものである。図１９から、従来のＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌなアンテナ整合回路を用いたデータ通信装置では、アンテナの周囲に金属があると、アンテナの整合が崩れ、アンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣの定格電流値をこえてＲＦＩＤ  ＩＣが破壊される場合があるが、一方、本発明のデータ通信装置では、ＭＯＳＦＥＴの飽和領域を使用してアンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制しているので、外部環境、ここでは金属干渉の影響を受けにくくなっていることが分かる。
【００７３】
又、図１９及び図２３から、Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌなアンテナ整合回路であっても、本発明のアンテナ駆動電流抑制回路２００が接続されていない場合には、アンテナの周囲に金属があると、アンテナの整合が崩れ、アンテナ駆動電流がＲＦＩＤ  ＩＣの定格電流値をこえてＲＦＩＤ  ＩＣが破壊される場合があるが、一方、本発明のデータ通信装置では、ＭＯＳＦＥＴの飽和領域を使用してアンテナ駆動電流値が高くなることを連続的に抑制しているので、外部環境、ここでは金属干渉の影響を受けにくくなっていることが分かる。
【００７４】
図２０は、本発明と図２４及び図２５に示す従来例との、ＲＦタグとリーダライタ間の距離の変化に伴うアンテナ駆動電流の変化を模式的に示したグラフ図である。図２０に示すように、本発明と従来例のいずれもが、アンテナ駆動電流をＲＦＩＤ  ＩＣの定格電流の上限値以下に抑制することが出来るが、従来例では、間欠的、離散的な電流制御であり、電流の値が高低を繰り返して直線的に上下動し、リーダライタとＲＦタグ３間の距離が最大に離間した位置での値及び現在より離間した位置での値以下に低下することにより、途中で電力不足による通信不良が生じてしまうが、本発明は連続的に電流制御を行っているので、電流の値は緩やかに上昇した後に一定となり、データ通信装置２とＲＦタグ３間の距離が最大に離間した位置での値及び現在より離間した位置での値以下に低下することがなく、途中で電力不足による通信不良が生じることがない。
【００７５】
又、リーダライタ２は、アンテナ駆動電流抑制回路２００に、即ち電源４０とＲＦＩＤ  ＩＣ２０間にトランジスタ、フォトカプラ又はＦＥＴ及び抵抗を接続することにより、このような作用を奏する構成とすることが出来るので、回路規模を小さくすることが出来、安価に製品化することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のような本発明によれば、簡単な構成で、リーダライタのアンテナ駆動電流が定格値以上流れ込むことを防止し、リーダライタの回路に定格以上の電流が流れることによるＲＦＩＤ  ＩＣの破壊、アンテナ整合回路で使用する部品の損傷を防止することが可能となったので、又、ＲＦＩＤシステムにおいて、良好な通信及び通信距離の確保等の通信品質を向上させることが可能となったので、ＲＦＩＤ、その他の通信システムに極めて有用であり、利用することが出来る。
【符号の説明】
【００７７】
１        データ通信システム
２        データ通信装置
２０      ＲＦＩＤ  ＩＣ
２１      アンテナ
２９      アンテナ整合回路
２００    アンテナ駆動電流抑制回路
２１０    トランジスタ
２２０    フォトカプラ
２３０    ＦＥＴ
２９０    電流設定用抵抗
３        ＲＦタグ
３０      ＩＣ
３１      アンテナ
４        上位機器
４０      電源
【図１】
2019114997.tif 000003
【図２】
2019114997.tif 000004
【図３】
2019114997.tif 000005
【図４】
2019114997.tif 000006
【図５】
2019114997.tif 000007
【図６】
2019114997.tif 000008
【図７】
2019114997.tif 000009
【図８】
2019114997.tif 000010
【図９】
2019114997.tif 000011
【図１０】
2019114997.tif 000012
【図１１】
2019114997.tif 000013
【図１２】
2019114997.tif 000014
【図１３】
2019114997.tif 000015
【図１４】
2019114997.tif 000016
【図１５】
2019114997.tif 000017
【図１６】
2019114997.tif 000018
【図１７】
2019114997.tif 000019
【図１８】
2019114997.tif 000020
【図１９】
2019114997.tif 000021
【図２０】
2019114997.tif 000022
【図２１】
2019114997.tif 000023
【図２２】
2019114997.tif 000024
【図２３】
2019114997.tif 000025
【図２４】
2019114997.tif 000026
【図２５】
2019114997.tif 000027