(57)【要約】【課題】消費電流の低減を実現可能な非接触電子装置を提供する。【解決手段】例えば、基準クロックＣＬＫの発振周波数を周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１の値に比例して設定可能な回路を設ける。リーダライタから送信された通信速度を規定する信号（ＴＲｃａｌ）を受信した際、このＴＲｃａｌの１周期を例えばＴＲ＿ＯＳＣ１値がＸである基準クロックＣＬＫでカウントし、カウント結果となるＴＲｃａｌカウンタ値を得る。そして、このＴＲｃａｌカウンタ値とＸとを用いて、ＴＲｃａｌカウンタ値を予め定めた設定値Ｙにしたい場合のＴＲ＿ＯＳＣ１値を換算し、この換算値を反映したＣＬＫを用いてリーダライタに向けて返信を行う。このように通信速度に応じてＣＬＫの発振周波数を可変とする方式を用いることで、通信速度の精度をＣＬＫの周波数設定精度によって定められるため、従来よりも低い周波数のＣＬＫを用いることが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置から無線によって送信された第１信号を受信し、前記第１信号によって指定された通信速度で前記外部装置に対して返信を行う非接触電子装置であって、
前記第１信号は、前記通信速度に比例または反比例した周波数となっており、
前記非接触電子装置は、周波数設定値に比例または反比例した周波数を持つ基準クロックを生成し、前記第１信号を前記基準クロックによりカウントした値が予め定めた設定値となるような前記周波数設定値を算出し、この算出した周波数設定値を反映した基準クロックを用いて前記外部装置に対して返信を行うことを特徴とする非接触電子装置。
【請求項２】
請求項１記載の非接触電子装置において、
前記外部装置からの各種信号を受信する際には、前記周波数設定値を予め設定した固定値とし、この固定値を反映した基準クロックを用いて受信を行うことを特徴とする非接触電子装置。
【請求項３】
請求項１記載の非接触電子装置において、
前記外部装置に対して返信を行う際の前記通信速度が予め設定した通信速度よりも遅い場合には、前記周波数設定値を予め設定した固定値とし、この固定値を反映した基準クロックを用いて返信を行うことを特徴とする非接触電子装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触電子装置において、
前記非接触電子装置は、ＵＨＦ帯を使用するＲＦＩＤタグであることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項５】
外部装置から無線によって送信された第１信号を受信し、前記第１信号によって指定された通信速度で前記外部装置に対して返信を行う非接触電子装置であって、
前記第１信号は、前記通信速度に比例または反比例した周波数となっており、
前記非接触電子装置は、
周波数設定値に比例または反比例した周波数を持つ基準クロックを生成する発振部と、
前記発振部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、
前記周波数設定値に第１の値を設定した状態の基準クロックを用いて前記第１信号をカウントする第１手段と、
前記第１手段で得たカウント数と前記第１の値を用い、このカウント数を予め設定した第２の値にするための周波数設定値を換算によって算出し、この算出結果となる第３の値を前記発振部に設定する第２手段と、
前記第３の値が反映された基準クロックを用いて前記外部装置に対して返信を行う際のタイミングを生成する第３手段とを有することを特徴とする非接触電子装置。
【請求項６】
請求項５記載の非接触電子装置において、
前記第３手段は、前記第３の値が反映された基準クロックを分周することで前記外部装置に対して返信を行う際のタイミングを生成することを特徴とする非接触電子装置。
【請求項７】
請求項５記載の非接触電子装置において、
前記制御部は、さらに、前記外部装置からの各種信号を受信する際に、前記周波数設定値を予め設定したトリミング値に設定する第４手段を有することを特徴とする非接触電子装置。
【請求項８】
請求項５記載の非接触電子装置において、
前記制御部は、さらに、
前記第１手段で得たカウント数または前記第２手段で得た第３の値によって識別した前記通信速度が、予め設定した通信速度よりも早いか遅いかを判定する第５手段と、
前記第５手段で、前記通信速度が予め設定した通信速度よりも遅かった場合に、前記周波数設定値を予め設定したトリミング値とし、このトリミング値を反映した基準クロックと前記第１手段で得たカウント数とを用いて前記外部装置に対して返信を行う際のタイミングを生成する第６手段とを有することを特徴とする非接触電子装置。
【請求項９】
請求項５記載の非接触電子装置において、
前記発振部は、
前記周波数設定値に応じて可変となる電流を生成する周波数設定回路と、
前記周波数設定回路で生成した電流を容量に充電し、この容量の充電時間に応じた周波数で発振を行う発振回路とを有することを特徴とする非接触電子装置。
【請求項１０】
請求項５記載の非接触電子装置において、
前記発振部は、
定電流源と、
前記周波数設定値に応じて容量値が可変となる可変容量と、
前記定電流源の電流を前記可変容量に充電し、この可変容量の充電時間に応じた周波数で発振を行う発振回路とを有することを特徴とする非接触電子装置。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれか１項に記載の非接触電子装置において、
前記非接触電子装置は、ＵＨＦ帯を使用するＲＦＩＤタグであることを特徴とする非接触電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非接触電子装置に関し、特に通信速度を設定可能なＲＦＩＤタグなどの非接触電子装置に適用して有益な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電波から電力を受けて動作する非接触電子装置が増加している。このような非接触電子装置の一例として、ＲＦＩＤチップ（ＲＦＩＤタグ）が注目を受けている。ＲＦＩＤタグは、例えば、無線により人やモノを識別・管理するために使用される。一般的に、ＲＦＩＤタグは、すべてのタグに対してユニークな番号が割り振られており、リーダライタと呼ばれる装置から無線通信によりその番号を読み出すことが可能となっている。番号と実物との対応付けはリーダライタ側が行うため、ＲＦＩＤタグ自体は複雑な機能は持たない。例えば、タグに割り振られた番号を読み出す機能と、一部の製品では情報を記憶する機能およびセキュリティ機能がある程度である。
【０００３】
このようなＲＦＩＤタグは、幾つかの種類が存在しており、代表的なものとして、電磁誘導方式を用いる１３．５６ＭＨｚ帯のものや、電波方式を用いる９００ＭＨｚ帯（ＵＨＦ帯：８６０〜９６０ＭＨｚ）あるいは２．４ＧＨｚ帯（マイクロ波帯）のものが挙げられる。近年では、通信距離が長いことなどから９００ＭＨｚ帯への注目が高まっている。９００ＭＨｚ帯のＲＦＩＤタグに関する各種仕様は、規格として定められており、例えば、「ＥＰＣ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｃｌａｓｓ１  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２（略してＥＰＣ  Ｃ１Ｇ２又はＥＰＣ  Ｇｅｎ２）」と呼ばれる規格が広く知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したようなＲＦＩＤタグ（ＲＦＩＤチップ）は、機能が比較的単純であるとはいえ、例えばバーコードの代わりなどとして使用されるため非常に安価に生産できることが求められる。また、通常、電波から電力を受けて動作するパッシブ型と呼ばれるものが用いられるため、低消費電流であることも必要となる。
【０００５】
こうした中、例えば、前述したＥＰＣ  Ｇｅｎ２で規定されるＲＦＩＤタグは、９００ＭＨｚ帯の電波を用いて３ｍ程度の距離で通信を行うことができる。ここから、いくつかの技術的特徴が生じる。まず、３ｍという長い通信距離を考えると、各チップが受ける電力も通信距離と共に小さくなるため、各チップを低電流で動作させる必要性が生じる。具体的には、各チップを例えば１０μＡ程度の電流で動作させなければならない。
【０００６】
また、電波が９００ＭＨｚ帯であるため、基準クロックはチップ内部で生成する必要がある。例えば、１３．５６ＭＨｚ帯の電磁誘導方式を使用するＲＦＩＤタグ等では、電波から電力や情報のほかに、基準クロックを抽出することが可能である。しかしながら、９００ＭＨｚ帯の電波からクロックを取り出した場合、クロック抽出と分周に大きな電流を消費してしまうため好ましくない。そのため、チップの基準クロックを生成する発振回路が必要となる。
【０００７】
ここで、基準クロックに対して要求される性能について考える。この際に問題となってくるのが、ＥＰＣ  Ｇｅｎ２では、通信速度をリーダライタによって変更することが可能となっていることである。すなわち、リーダライタから通信速度を規定する信号（具体的には通信速度に比例（反比例）した周波数（周期）の信号）が送信されると、ＲＦＩＤタグは、この信号を受信および測定して、この信号で規定された通信速度を用いて返信を行う必要がある。
【０００８】
通信速度を規定する信号を測定し、その通信速度によって返信を行う際には、一般的に、ある固定の発振周波数を備えた基準クロックが用いられる。すなわち、ＲＦＩＤタグ内で固定の発振周波数を備えた基準クロックを生成し、この基準クロックで通信速度を規定する信号をカウントした数によって通信速度を認識する。そして、この固定の発振周波数を備えた基準クロックに対して当該カウント数を反映させることで返信用のクロックタイミングを生成し、これに基づいて返信を行う。なお、通信速度を規定する信号と、実際の通信速度との乖離は規格によって規定されている。
【０００９】
この固定の発振周波数を備えた基準クロックを用いる際、その周波数が遅い場合には通信速度の測定精度ならびにその測定した速度に基づく返信速度の精度が低下するため、要求される通信速度と精度により、最低限必要となる基準クロックの周波数が決定する。また、通信速度を測定した時と、実際に返信を行った時とで基準クロック周波数が違っていると、通信速度の誤差となる。これを防ぐためには、基準クロック周波数の安定性も要求される。
【００１０】
この安定性は、経時変化も勿論重要だが、そのほかにチップの動作条件に対する安定性も重要である。具体的には、リーダライタがデータを送信するときに、１００％  ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）という方式を用いる。これは電波のオン／オフで通信を行うという方式である。電波がオフの時は電波が供給されないため内部電源が降下し、再び電波がオンになったときには内部電源が急上昇する。この内部電源の変化に対して安定したクロックを実現する必要がある。ただし、実使用条件で通信速度を規定する信号を受信してから返信を行うまでに温度が変化することは考えにくいので、温度に対する安定性はあまり重要視されない。
【００１１】
これらの条件を満たすことを考えると、基準クロックの周波数は３．５ＭＨｚ以上が必須となる。それ以下の周波数では、基準クロックによるサンプリング精度が粗すぎるため必要とされる送信速度（返信速度）の精度を出すことができない。最低の基準クロック周波数が３．５ＭＨｚという条件で、電圧（および温度）ばらつきを考慮に入れると、回路構成にもよるが、最大６〜８ＭＨｚ程度の発振周波数が生じる場合がある。このクロック周波数の上昇は、主に温度変化によるものである。上記の条件から、発振周波数の温度依存性を打ち消すことは困難である。発振周波数が８ＭＨｚ程度に上昇すると、ＲＦＩＤタグの消費電流も増加するため、低消費電流の実現が困難となる。
【００１２】
このようなことから、基準クロックのサンプリングを細かくすることで送信速度の精度を確保する方式には限界があり、他の手法を考える必要がある。そこで、本発明の目的の一つは、消費電流の低減を実現可能な非接触電子装置を提供することにある。なお、本発明の前記ならびにそれ以外の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施の形態による非接触電子装置は、リーダライタ等の外部装置から無線によって送信された、通信速度を規定するキャリブレーション信号等を受信して、この通信速度に基づいて外部装置に対して返信を行うものである。ここで、非接触電子装置は、周波数設定値に比例または反比例する周波数の基準クロックを生成する手段を備え、周波数設定値に例えばトリミング値を設定した基準クロックを用いてこのキャリブレーション信号をカウントする。そして、このカウント数とトリミング値を用いて、カウント数が予め定めた設定値になる場合の周波数設定値を換算し、この換算した周波数設定値を反映した基準クロックを用いて外部装置に対して返信を行う。具体的には、この換算した周波数設定値を反映した基準クロックを分周することなどで返信時のタイミングを生成する。
【００１４】
このように、リーダライタから指定された通信速度に応じて基準クロックの発振周波数自体を可変とする方式を用いることで、通信速度の設定精度を、この可変とする基準クロックの周波数設定精度によって定めることが可能となる。したがって、従来方式のように、基準クロックの発振周波数を高くすることで精度を確保する方式と比較して、低い周波数の基準クロックを用いることが可能になり、消費電力の低減が実現可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一実施の形態による非接触電子装置を用いることで、基準クロックの発振周波数の設定精度によって通信速度の高精度化を実現できるため、消費電力の低減が実現可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１７】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
本実施の形態の非接触電子装置は、外部装置との間で電波等を用いて情報の送受信を行うための無線通信機能を少なくとも備え、この非接触電子装置から外部装置に向けた無線通信速度を外部装置からの速度指令信号（キャリブレーション信号）に基づいて設定可能なものとなっている。このような非接触電子装置の代表例として、ＥＰＣ  Ｇｅｎ２で規定されるＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグが挙げられる。以降では、このＲＦＩＤタグを例として詳細な説明を行うが、必ずしもＲＦＩＤタグに限定されるものではなく、前述したような無線通信機能ならびに通信速度設定機能を備えた非接触電子装置であれば同様に適用可能である。
【００２０】
本実施の形態のＲＦＩＤタグは、その詳細については図２等で説明するが、前述した一般的な方式である、通信速度に関わらず固定の発振周波数の基準クロックを用いて返信を行うのではなく、通信速度に応じて可変な発振周波数の基準クロックを用いて返信を行うことが主要な特徴の一つとなっている。以下、このような特徴を含むＲＦＩＤタグの全体構成例から順に説明を行う。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態によるＲＦＩＤタグにおいて、その構成の一例を示すブロック図である。図１において、端子ＬＡ，ＬＢには、アンテナＡＮＴが接続される。整流回路ＲＣＴは、アンテナＡＮＴで受信した電波から電力を取り出す。ＲＦＩＤタグＴＧは、この取り出した電力を利用して各種動作を行う。基準レベル生成回路ＲＥＦは、回路の動作基準となる基準電位ＶＲＥＦと基準電流ＩＲＥＦを生成する。クランプ回路ＣＬＰは、基準レベル生成回路ＲＥＦからの基準電位ＶＲＥＦを参照して、整流回路ＲＣＴで取り出された電圧を一定の電圧に調整する。
【００２２】
変復調回路ＡＳＫは、リーダライタからアンテナＡＮＴを介して受信したデータを復調し、またＲＦＩＤタグＴＧからリーダライタへ送信するデータを変調する。発振部ＯＳＣ＿ＢＬＫは、ＲＥＦで生成されたＶＲＥＦおよびＩＲＥＦを用いて、安定した基準クロックＣＬＫを生成する。ＥＰＣ  Ｇｅｎ２では、９００ＭＨｚ帯の電波を用いるため、電波の周波数を基準クロックにすることは困難である。よって、ＯＳＣ＿ＢＬＫによって安定した基準クロックＣＬＫを生成し、ロジック部ＬＯＧ他で使用する。
【００２３】
ロジック部ＬＯＧは、様々な情報処理を行うブロックである。例えば、変復調回路ＡＳＫとの間で送受信される送受信データＤＡＴ＿ＳＲに対する処理や、メモリ部（ここではＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM））との間で読み書き等されるメモリデータＤＡＴ＿Ｍに対する処理などを行う。さらに、ロジック部ＬＯＧは、本実施の形態の主要な特徴の一つである通信速度の制御も行う。より具体的には、リーダライタからの指令となる通信速度を測定し、この測定結果に応じた周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１を生成し、この信号をＯＳＣ＿ＢＬＫに出力することでＯＳＣ＿ＢＬＫの発振周波数を可変制御する。メモリ部（ここではＥＥＰＲＯＭ）は、情報を格納しておくブロックである。ここには、ＥＰＣコードのほか様々なユーザ情報、各回路のトリミング値などが格納される。
【００２４】
図２は、図１のＲＦＩＤタグにおいて、その発振部およびロジック部が行う通信速度制御の動作概要を示すものであり、（ａ）は通信速度制御に伴う各種処理内容の一例を示す波形図、（ｂ）は発振部の特性例を示す図である。図２（ａ）には、変復調回路ＡＳＫによって復調された信号（ＡＳＫ復調）と、発振部ＯＳＣ＿ＢＬＫからの基準クロックＣＬＫと、ロジック部ＬＯＧでのカウント動作（ＴＲｃａｌカウンタ）と、ＬＯＧからＯＳＣ＿ＢＬＫに対して設定する周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１が示されている。
【００２５】
ＡＳＫ復調は、周期ＴＲｃａｌを備えた信号であり、この信号は、リーダライタＲＷからＲＦＩＤタグＴＧに向けて送信された通信速度を指定する信号を復調したものである。ＥＰＣ  Ｇｅｎ２では、このＴＲｃａｌの長さを変えることで、ＲＦＩＤタグＴＧに例えば４０ｋＨｚ〜６４０ｋＨｚといった任意の通信速度（返信速度）ＬＦ（Link Frequency）を指定可能となっている。また、ＴＲｃａｌとＬＦの関係は、モードによって設定可能となっており、例えばモードＡ「ＬＦ＝３／（ＴＲｃａｌ×６４）」またはモードＢ「ＬＦ＝１／（ＴＲｃａｌ×８）」を選択することができる。
【００２６】
ここでは、モードＡを選択して、ＴＲｃａｌ＝３３．３μｓ（３０ｋＨｚ）によりＬＦ＝６４０ｋＨｚ（１．５６μｓ）を設定するものとする。この場合、本実施の形態では、発振部ＯＳＣ＿ＢＬＫからの基準クロックＣＬＫが１．９２ＭＨｚ（０．５２μｓ）となるように、以下のようにして調整を行う。
【００２７】
まず、初期段階では、発振部ＯＳＣ＿ＢＬＫからの基準クロックＣＬＫは、周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１の初期設定値（例えばトリミング値）に基づいた初期設定周波数で動作しており、このＣＬＫを用いてＴＲｃａｌを測定する。このとき仮にＣＬＫが１．９２ＭＨｚの発振周波数であるならば、ＴＲｃａｌをＣＬＫでカウントしたＴＲｃａｌカウンタの値は６４を示すはずである。ここで、発振部ＯＳＣ＿ＢＬＫにおける周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１とＣＬＫの発振周波数の関係が図２（ｂ）に示すようなリニア（比例）関係にあれば、測定したＴＲｃａｌカウンタの値から、ＴＲｃａｌカウンタ値を６４（すなわちＣＬＫを１．９２ＭＨｚ）にするためのＴＲ＿ＯＳＣ１の設定値を容易に算出できる。
【００２８】
例えば、周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１の初期設定値が３２の際にＴＲｃａｌカウンタが４０を示したとすると、３２×６４／４０＝５１から、ＴＲ＿ＯＳＣ１を５１に設定すれば、ＣＬＫは１．９２ＭＨｚに設定されるはずである。ＣＬＫを１．９２ＭＨｚに設定できれば、これを３分周することで６４０ｋＨｚのＬＦを容易に得ることができ、このＬＦを用いてリーダライタに返信を行うことができる。
【００２９】
また、別の例として、ＴＲｃａｌ＝４０μｓ（２５ｋＨｚ）によりＬＦ＝５３３ｋＨｚ（１．８８μｓ）を設定する場合を想定する。この場合、本実施の形態では、発振部ＯＳＣ＿ＢＬＫからの基準クロックＣＬＫが１．６２ＭＨｚ（０．６２μｓ）となるように調整を行う。すなわち、ＴＲｃａｌカウンタの値が６４となる発振周波数である１．６２ＭＨｚに調整する。まず、発振部ＯＳＣ＿ＢＬＫからの基準クロックＣＬＫが、前述したＬＦ＝６４０ｋＨｚの場合と同様にＴＲ＿ＯＳＣ１の初期設定値「３２」に基づく初期設定周波数で動作している場合、ＴＲｃａｌ（＝４０μｓ）の測定結果となるＴＲｃａｌカウンタの値は４８を示す。したがって、３２×６４／４８＝４３から、ＴＲ＿ＯＳＣ１を４３に設定すれば、ＣＬＫは１．６２ＭＨｚに設定されるはずである。ＣＬＫを１．６２ＭＨｚに設定できれば、これを３分周することで５３３ｋＨｚのＬＦを容易に得ることができ、このＬＦを用いてリーダライタに返信を行うことができる。
【００３０】
なお、ここではモードＡを用いる場合で説明を行ったが、モードＢを用いる場合も同様の考え方で実現できる。モードＢの場合は、原則的には、基準クロックＣＬＫをＴＲｃａｌカウンタが８となるような発振周波数に設定すればよい。例えば、ＴＲ＿ＯＳＣ１の初期設定値が「３２」でこの条件でのＴＲｃａｌカウンタが「Ｘ」であった場合、３２×８／Ｘで求められるＴＲ＿ＯＳＣ１を設定し、この設定による基準クロックＣＬＫをそのまま返信動作用のクロックタイミングとして用いればよい。ただし、この条件では、ＴＲｃａｌカウンタの値が低く過ぎて、基準クロックＣＬＫの周波数設定精度が不十分となる恐れがある。この場合、例えば、基準クロックＣＬＫをＴＲｃａｌカウンタが１６となるような発振周波数に設定し、この基準クロックＣＬＫを２分周することで返信動作用のクロックタイミングを生成すればよい。このように、ＴＲｃａｌカウンタの値と分周比の組合せは必要に応じて適宜変更可能である。
【００３１】
以上のように、本実施の形態のＲＦＩＤタグは、リーダライタからの通信速度ＬＦの指定信号であるＴＲｃａｌに応じて発振周波数が異なる基準クロックＣＬＫを生成し、このＣＬＫを分周することで（場合によっては分周無しで）返信用のクロックタイミングを得る方式となっている。一方、従来技術におけるＲＦＩＤタグは、リーダライタからの通信速度ＬＦの指定信号であるＴＲｃａｌに応じて異なるカウンタ値を設定し、固定の発振周波数の基準クロックをこのカウンタ値に基づいてカウントすることで返信用のクロックタイミングを得る方式となっている。このような方式の違いにより、本実施の形態のＲＦＩＤタグを用いることで、例えば次のような効果が得られる。
【００３２】
（１）通信速度ＬＦの精度を、周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１のビット数（すなわち周波数設定の分解能）を増加させることで上げられるため、従来方式と比較して、低い消費電力で高精度化を図ることが可能となる。すなわち、従来方式では、発振周波数を上げることで精度を確保していたため、例えば３．５ＭＨｚ以上といった固定周波数の基準クロックを用いる必要があり、これに伴い消費電力が増加していた。一方、本実施の形態の方式では、本質的には周波数の大きさには依存せず、どの程度の周波数刻み幅で例えば１．９２ＭＨｚや１．６２ＭＨｚ等に合わせ込めるようにするかで精度を決められるため、従来方式よりも低い周波数を用いることができ、消費電力の低減が図れる。なお、基本的に、ビット数の増加では消費電流は増加しない。
【００３３】
（２）分周を用いて返信用のクロックタイミングを得る方式（言い換えれば、基準クロックＣＬＫが返信用クロックタイミングの逓倍となる方式）であるため、回路構成が簡素化される。すなわち、従来方式では、例えば固定の発振周波数の基準クロックでカウントし、このカウント値が任意のカウント値に達した際に信号を出力するようなクロック生成回路が必要であったが、図２の例では、これに対応する回路を３分周回路で実現できる。
【００３４】
ところで、図２で説明したような方式を用いると、仮に非常に遅い通信速度ＬＦが設定された場合に、基準クロックＣＬＫの周波数も非常に低くなり、これに伴いＣＬＫの周波数設定精度が実質的に低下し過ぎる場合が予想される。すなわち、図２（ｂ）のような発振特性に従うと、基準クロックＣＬＫの周波数が低い程、ＴＲ＿ＯＳＣ１＝Ｙに対応する周波数からＴＲ＿ＯＳＣ１＝Ｙ＋１に対応する周波数への変化率が大きくなるため、周波数設定の精度が低下する。このような場合、例えば、図３のような処理を行えばよい。図３は、図１のＲＦＩＤタグにおいて、そのロジック部が行う通信速度制御の動作例を示すフロー図である。
【００３５】
図３では、まず、ロジック部ＬＯＧが、図２で述べたようなＴＲｃａｌの測定とＴＲ＿ＯＳＣ１値の算出を行う（Ｓ３０１，Ｓ３０２）。ここで、ロジック部ＬＯＧは、このＴＲｃａｌの測定値またはＴＲ＿ＯＳＣ１の算出値が非常に小さく、予め定めた設定値よりも小さい（すなわち送信周波数（通信速度ＬＦ）が低すぎる）と判定した場合（Ｓ３０３）、従来方式を用いて通信速度ＬＦの設定を行う（Ｓ３０５）。すなわち、例えば、ＴＲ＿ＯＳＣ１にトリミング値を設定し、この状態の基準クロックＣＬＫにＳ３０１で測定したＴＲｃａｌカウンタ値を反映させて通信速度ＬＦを設定する。逆に、Ｓ３０３において、送信周波数が設定値以上であった場合は、図２に示した本実施の形態の方式を用いて通信速度ＬＦの設定を行う（Ｓ３０４）。
【００３６】
なお、Ｓ３０５において、従来方式を用いる際には、通信速度ＬＦが低い場合を対象としているため、トリミング値を用いた発振周波数をある程度低く設定しても十分な精度を保てる。また、通信速度ＬＦの設定範囲の仕様によっては、このような本実施の形態の方式と従来方式との切り替えを行わなくてもよい場合もある。
【００３７】
図４は、リーダライタとＲＦＩＤタグの間で行われる通信処理の一部の例を示すシーケンス図である。通信を開始する際には、まず、リーダライタＲＷが電波（ＲＦ）をオンにする。このとき、ＲＦＩＤタグＴＧは、この電波を整流回路ＲＣＴで電力に変換して動作し、ロジック部ＬＯＧ等が、スタートアップシーケンスを開始し、メモリ部（ＥＥＰＲＯＭ）からトリミング値のリードなどを行う。発振部ＯＳＣ＿ＢＬＫでは、スタートアップ直後は、デフォルト周波数で動作しているが、この読み出されたトリミング値がロジック部ＬＯＧを介して設定された後は、トリミング値で定められる周波数で発振を行う。このトリミング値は、製造ばらつきの補正が反映されると共にデータ受信に都合が良い値が選ばれている。
【００３８】
次に、リーダライタＲＷは、Ｓｅｌｅｃｔ動作を行う。これは、複数のＲＦＩＤタグＴＧから、１つのＴＧを選ぶ作業である。ＥＰＣ  Ｇｅｎ２では、１度に複数のＴＧと通信ができる。そのため、通信するＴＧを選択する必要があり、ここでその動作が行われる。なお、実際には、後述するＱｕｅｒｙに対する応答となるＲＮ１６が複数存在することをＲＷが確認し、ＴＧの識別を行う。
【００３９】
続いて、リーダライタＲＷは、Ｑｕｅｒｙと呼ばれる信号を送信する。図２で示した通信速度ＬＦを規定するためのＴＲｃａｌは、このＱｕｅｒｙの一部であり、図２で説明したようなＴＲｃａｌの測定や送信設定値計算（周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１の算出）はこのときに行われる。ＴＲｃａｌは、Ｑｕｅｒｙごとに設定が可能であり、Ｑｕｅｒｙごとに送信設定値が再計算される。その後、ＲＦＩＤタグＴＧは、ＲＮ１６という値を返信するが、上で計算した送信設定値に基づいて、送信直前に周波数を変更する。この周波数変更により、期待される送信周波数で送信を行うことができる。送信が終了したら、直ちに周波数をトリミング値に戻す。
【００４０】
その後も、送信時のみ前述した送信設定値に周波数変更することで通信を行う。図４の例では、ＲＮ１６の送信以降、ＲＦＩＤタグＴＧは、トリミング値に切り替えてリーダライタＲＷからのＡＣＫを受信し、送信設定値に切り替えて「ＰＣ＋ＥＰＣ＋ＣＲＣ１６」を送信し、再びトリミング値に切り替えてリーダライタＲＷからのＱｕｅｒｙ  Ｒｅｐを受信している。ＲＮ１６は、ＲＦＩＤタグＴＧが生成する１６ビットの乱数であり、複数のＴＧを識別するのに使用される。ＡＣＫは、ＲＦＩＤタグＴＧからの通信が正常に受信できたことを確認するための信号である。ＰＣはワード数を規定する信号、ＥＰＣはＥＰＣ規格によって付与される番号、ＣＲＣ１６はエラー訂正符号である。Ｑｕｅｒｙ  Ｒｅｐは、Ｑｕｅｒｙが正しく終了し、実際の処理を開始することを示す信号である。
【００４１】
以上のように、送信時のみ送信設定値に基づく周波数を設定し、受信時はトリミング値に基づく周波数を設定することで、送受信を安定して行うことが可能となる。すなわち、図２で述べた方式を用いると、通信速度ＬＦが非常に低い値に設定された場合に基準クロックも非常に低い値となってしまうため、場合によっては、次の受信データを受信できなくなる恐れがある。受信時には送信時ほどの精度は必要ないため、図４のように受信時にトリミング値を用いれば、このような事態を確実に防止できる。なお、通信速度ＬＦの設定範囲の仕様によっては、このような切り替えを行わなくてもよい場合もある。
【００４２】
図５は、図１のＲＦＩＤタグにおいて、そのロジック部の一部および発振部の詳細な構成例を示すブロック図である。発振部ＯＳＣ＿ＢＬＫは、バイアス回路ＢＩＡＳと、周波数設定回路ＦＲＱ＿ＳＴと、発振回路ＯＳＣ１によって構成される。バイアス回路ＢＩＡＳは、基準電流ＩＲＥＦ１〜ＩＲＥＦ３を生成する。周波数設定回路ＦＲＱ＿ＳＴは、ＩＲＥＦ１およびＩＲＥＦ２と、ロジック部ＬＯＧからの周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１を受けて、ＴＲ＿ＯＳＣ１の値に応じた電圧値となる周波数設定電圧ＰＢＩＡＳを出力する。発振回路ＯＳＣ１は、ＰＢＩＡＳ、ＩＲＥＦ３および図１の基準レベル生成回路ＲＥＦからの参照電圧ＢＧＲ０４を受けて発振動作を行い、基準クロックＣＬＫを出力する。
【００４３】
ロジック部ＬＯＧは、カウンタ部ＣＵＮＴ＿ＴＲｃａｌと、送信設定値計算部ＣＡＬＣと、選択部ＳＥＬなどを含んでいる。これらは、例えば専用の回路によって実現することも、プロセッサ等を用いたプログラム処理によって実現することも可能である。カウンタ部ＣＵＮＴ＿ＴＲｃａｌは、図２で述べたように、通信速度ＬＦの設定信号ＴＲｃａｌが入力された際に、このＴＲｃａｌの周期を発振回路ＯＳＣ１からの基準クロックＣＬＫを用いてカウントする。送信設定値計算部ＣＡＬＣは、ＣＵＮＴ＿ＴＲｃａｌのカウント値を用いて、図２で述べたように通信速度ＬＦに応じたＴＲ＿ＯＳＣ１の値を算出する。
【００４４】
選択部ＳＥＬは、ＣＡＬＣで算出したＴＲ＿ＯＳＣ１の値と、メモリ部（ＥＥＰＲＯＭ）から読み出したトリミング値と、ＴＲ＿ＯＳＣ１のデフォルト値の中から一つを選択して、周波数設定回路ＦＲＱ＿ＳＴに出力する。この選択の際には、例えば、専用の回路又はプログラム処理等によって実現したステートマシーンを用い、このステートマシーンが、図４のような通信プロトコルに基づいて送信または受信のタイミングを識別し、各タイミングに応じて選択部ＳＥＬを制御する。
【００４５】
図６は、図５の発振部において、その周波数設定回路の詳細な構成例を示す回路図である。図６に示す周波数設定回路ＦＲＱ＿ＳＴは、ソースが電源電圧ＶＤＤに接続され、共通接続されたゲートおよびドレインから周波数設定電圧ＰＢＩＡＳを出力するＰＭＯＳトランジスタＭＰ１と、このＭＰ１のドレインと接地電圧ＧＮＤとの間で並列接続された複数の電流源ＩＳ０〜ＩＳ６を含んだ構成となっている。ＩＳ１〜ＩＳ６のそれぞれは、周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１によって個別にオン／オフが制御可能となっており、ＩＳ０は、常時オン状態となっている。
【００４６】
ＩＳ０〜ＩＳ６のそれぞれは、例えば、ＩＲＥＦ１に基づいてバイアスされ、ゲート幅Ｗによって電流値を設定するＮＭＯＳトランジスタと、このＮＭＯＳトランジスタに直列接続され、スイッチとして機能するＮＭＯＳトランジスタとから構成される。このスイッチとして機能するＮＭＯＳトランジスタは、そのオン／オフがＴＲ＿ＯＳＣ１によって制御され（ただしＩＳ０に対応するＮＭＯＳトランジスタは常時オン）、ＩＲＥＦ２等を用いて線形領域で動作するように構成されている。これによって、電流源ＩＳが電源電圧の変化に対して強い構成となる。
【００４７】
電流値を設定するＮＭＯＳトランジスタは、ＩＳ０，ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３，ＩＳ４，ＩＳ５，ＩＳ６に対応して、ゲート幅Ｗの比が、１，１，２，４，８，１６，３２となっている。したがって、ＩＳ１〜ＩＳ６の接続／非接続を組み合わせることで、６４段階に電流値を調整可能な可変電流源を実現でき、これに伴い６４段階のＰＢＩＡＳが設定可能となる。なお、更に周波数の設定精度を上げたい場合には、ＴＲ＿ＯＳＣ１のビットの増やし、これに伴い電流源ＩＳを追加すればよい。
【００４８】
図７は、図５の発振部において、その発振回路の詳細な構成例を示す回路図である。図８は、図７の発振回路の動作を示す説明図である。この発振回路ＯＳＣ１は、図６で生成したＰＢＩＡＳに基づいて発振を行うため、ノイズ等による電源電圧変動に対しても安定した周波数を維持できる。図７に示す発振回路ＯＳＣ１は、セットリセットフリップフロップ回路ＳＲＦＦと、比較回路ＣＭＰ＿ＢＬＫと、時定数生成回路ＴＧＥＮなどによって構成される。ＳＲＦＦは、ＣＭＰ＿ＢＬＫからのセット入力およびリセット入力を交互に受けることで基準クロックＣＬＫを出力する。ＴＧＥＮは、ＰＢＩＡＳによって定められる可変電流を容量に蓄積し、ＣＭＰ＿ＢＬＫは、この容量の電圧が一定のレベルに達した際にセット入力ならびにリセット入力を出力する。これによって、ＰＢＩＡＳによって設定される電流の大きさに比例した周波数のＣＬＫが生成される。ＰＢＩＡＳによって設定される電流は、図６で示したとおりＴＲ＿ＯＳＣ１の設定値に比例するため、ＣＬＫの発振周波数はＴＲ＿ＯＳＣ１の設定値に比例する。
【００４９】
より具体的には、図８に示すように、各回路の機能および動作は次のようになる。まず、ＰＢＩＡＳによって、ＴＧＥＮ内のＰＭＯＳトランジスタＭＰ２にはＰＢＩＡＳによって設定される大きさの電流が流れる。ＣＬＫが‘Ｈ’のとき、ＰＭＯＳトランジスタＭＰ３がオン、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１がオフとなる。したがって、ＭＰ２の電流はＭＰ３を介して容量Ｃ１に蓄えられ、Ｃ１の電圧ＲＡＭＰ１が一定の割合で上昇する。ＲＡＭＰ１の電圧が予め設定してある参照電圧ＢＧＲ０４を超えると、ＣＭＰ＿ＢＬＫが動作し、その一方の出力信号ＣＭＰ１が立ち下がる。ＣＭＰ１が立ち下がることで、ＳＲＦＦが反転し、ＣＬＫが‘Ｌ’になる。これに伴い、ＭＰ３がオフ、ＭＮ１がオンとなり、ＲＡＭＰ１は、ほぼ接地電圧ＧＮＤレベルまで立ち下がる。
【００５０】
また、ＲＡＭＰ１が立ち下がった際には、逆に、ＴＧＥＮ内のＰＭＯＳトランジスタＭＰ４がオン、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ２がオフとなり、これに伴いＭＰ２の電流が容量Ｃ２に蓄えられ、今度はＣ２の電圧ＲＡＭＰ２が一定の割合で上昇する。そして、ＲＡＭＰ１の場合と同様に、ＲＡＭＰ２がＢＧＲ０４を超えると、ＣＭＰ＿ＢＬＫが動作し、その他方の出力信号ＣＭＰ２が立ち下がる。ＣＭＰ２が立ち下がることで、ＳＲＦＦが反転し、ＣＬＫが‘Ｈ’になる。このように、ＣＭＰ１およびＣＭＰ２が交互に立ち下がることで、一定の周波数のＣＬＫが得られる。
【００５１】
図９は、図６の周波数設定回路および図７の発振回路を変形した構成例を示す回路図である。前述した図６および図７では、周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１の設定値と基準クロックＣＬＫの発振周波数が比例関係となるような構成例を示したが、図９では、ＴＲ＿ＯＳＣ１の設定値とＣＬＫの発振周期が比例関係となるような構成例を示している。
【００５２】
図９に示す発振部ＯＳＣ＿ＢＬＫ２は、図７と同様の比較回路ＣＭＰ＿ＢＬＫおよびセットリセットフリップフロップ回路ＳＲＦＦに加えて、図７の時定数生成回路ＴＧＥＮおよび図６の周波数設定回路ＦＲＱ＿ＳＴと同様の機能を纏めて担う時定数生成回路ＴＧＥＮ２を備えている。ＴＧＥＮ２では、ＰＭＯＳトランジスタＭＰ２ａに流れる電流が電流源ＩＳｒによって設定され、この電流が、ＰＭＯＳトランジスタＭＰ３ａまたはＭＰ４ａを介して複数の容量に蓄えられる。そして、このＭＰ３ａまたはＭＰ４ａに対して、複数の容量の内のどれを接続するかを周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１によって設定可能となっている。
【００５３】
図９の例では、ＭＰ３ａおよびＭＰ４ａ毎にそれぞれ４個の容量Ｃ１１ａ〜Ｃ１４ａ，Ｃ１１ｂ〜Ｃ１４ｂを備え、Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４の容量比がそれぞれ１，２，４，８となっている。そして、この４個の容量の接続／非接続が、周波数設定信号ＴＲ＿ＯＳＣ１＿０〜ＴＲ＿ＯＳＣ１＿３によって個別に設定可能となっている。なお、図９では省略しているが、この４個の容量を全て接続しない場合のデフォルトの容量を設ければ、４個の容量の接続／非接続の組合せによって１６段階に容量値を調整可能な可変容量を実現できる。
【００５４】
このような構成を用いると、接続する容量の数を増やす毎に、容量Ｃ１１ａ〜Ｃ１４ａの電圧ＲＡＭＰ１ａおよび容量Ｃ１１ｂ〜Ｃ１４ｂの電圧ＲＡＭＰ２ａの上昇時間が長くなり、これに伴い基準クロックＣＬＫの発振周波数が遅くなる。前述した図６および図７の構成例を用いた場合、調整後のＴＲ＿ＯＳＣ１＝ＴＲ＿ＯＳＣ１初期値×６４／ＴＲｃａｌカウンタとなるが、図９のような容量値を可変にする構成例を用いた場合、ＴＲ＿ＯＳＣ１＝ＴＲ＿ＯＳＣ１初期値×ＴＲｃａｌカウンタ／６４（但し図９の例では６４ではなく１６）となる。このように、６４という２ｎの数が分子にくることで、発振部の消費電流は増加する恐れがあるものの、回路をより単純化することが可能となる。また、高精度化も、容量の個数を増やせばよいため容易に実現できる。
【００５５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明による非接触電子装置は、特に、通信速度を設定可能なＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグに適用して有益な技術であり、これに限らず、ＲＦＩＤタグ全般ならびに非接触電子装置全般に対して広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施の形態によるＲＦＩＤタグにおいて、その構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１のＲＦＩＤタグにおいて、その発振部およびロジック部が行う通信速度制御の動作概要を示すものであり、（ａ）は通信速度制御に伴う各種処理内容の一例を示す波形図、（ｂ）は発振部の特性例を示す図である。
【図３】図１のＲＦＩＤタグにおいて、そのロジック部が行う通信速度制御の動作例を示すフロー図である。
【図４】リーダライタとＲＦＩＤタグの間で行われる通信処理の一部の例を示すシーケンス図である。
【図５】図１のＲＦＩＤタグにおいて、そのロジック部の一部および発振部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図６】図５の発振部において、その周波数設定回路の詳細な構成例を示す回路図である。
【図７】図５の発振部において、その発振回路の詳細な構成例を示す回路図である。
【図８】図７の発振回路の動作を示す説明図である。
【図９】図６の周波数設定回路および図７の発振回路を変形した構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５８】
ＴＧ  ＲＦＩＤタグ
ＡＮＴ  アンテナ
ＬＡ，ＬＢ  端子
ＲＣＴ  整流回路
ＣＬＰ  クランプ回路
ＡＳＫ  変復調回路
ＲＥＦ  基準レベル生成回路
ＯＳＣ＿ＢＬＫ  発振部
ＬＯＧ  ロジック部
ＣＬＫ  基準クロック
ＴＲ＿ＯＳＣ  周波数設定信号
ＤＡＴ  データ
ＶＲＥＦ  基準電位
ＩＲＥＦ  基準電流
ＢＩＡＳ  バイアス回路
ＦＲＱ＿ＳＴ  周波数設定回路
ＯＳＣ  発振回路
ＣＵＮＴ＿ＴＲｃａｌ  カウンタ部
ＣＡＬＣ  送信設定値計算部
ＳＥＬ  選択部
ＰＢＩＡＳ  周波数設定電圧
ＢＧＲ０４  参照電圧
ＩＳ  電流源
ＭＰ  ＰＭＯＳトランジスタ
ＭＮ  ＮＭＯＳトランジスタ
Ｃ  容量
ＴＧＥＮ  時定数生成回路
ＣＭＰ＿ＢＬＫ  比較回路
ＳＲＦＦ  セットリセットフリップフロップ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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