(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同調コイルと、容量値が変更可能な同調コンデンサとを含み、同調周波数の高周波を受信する同調回路と、
この同調回路の出力を整流し、動作電源を得る電源部と、
この電源部からの電力供給を受け動作し、同調回路からの信号を受信する受信部と、
前記電源部からの電力供給を受け動作し、同調回路に送信信号を供給する送信部と、
温度を検出する温度センサと、
前記同調回路の同調特性のバラツキを補償するとともに、その温度特性を補償する同調コンデンサの容量値を温度に応じて記憶するメモリと、
前記同調コンデンサの容量値を調整する容量値調整手段と、
を含み、
検出した温度における同調コンデンサ最適容量値をメモリから読み出し、同調コンデンサ容量値を設定するとともに、
前記同調コンデンサは、直列接続されたコンデンサとＭＯＳスイッチの組を複数含み、前記容量値調整手段は、前記ＭＯＳスイッチのオンオフを制御して前記同調コンデンサの容量値を変更することを特徴とする高周波タグ。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波タグであって、
前記同調コンデンサは、容量固定のコンデンサと、前記直列接続されたコンデンサとＭＯＳスイッチの組からなる容量値変更可能な可変容量コンデンサとからなり、前記容量固定のコンデンサは半導体集積回路に外付けされ、前記可変容量コンデンサは半導体集積回路内に形成されていることを特徴とする高周波タグ。
【請求項３】
所定の箇所に設置したアンテナからの高周波から電力を得ると共に、このアンテナとの間で送受信を行う高周波タグを複数用意し、所定の情報交換を行うシステムであって、
前記高周波タグに、請求項１または２の高周波タグを使用することを特徴とする情報交換システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アンテナからの電波によって電力を得、送受信を行う高周波タグおよびこれを利用した情報交換システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アンテナから送信されてくる電波から電力を得て、内部に記憶している情報を送信する高周波タグ（ＲＦ−ＴＡＧ）が使用されており、スキー場のリフトや鉄道の改札などに利用されている。
【０００３】
この高周波タグは、内部に不揮発性のメモリを有し、また送受信機構を有しているが、バッテリ等の電源は有していない。そして、電力は、受信した電波（高周波）から得る。このため、バッテリを内蔵する必要がなく、長期間に渡って情報の交換が行える。また、使用したいときのみ電力を供給するので、使用頻度が少ない場合にも、エネルギーの利用効率がよい。さらに、情報のやり取りは電波によって行うため、非接触で情報のやり取りができるというメリットがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この高周波タグは、受信電波から電力を得るため、電波を効率的に受信する必要がある。すなわち、高周波タグは、同調コイルおよび同調コンデンサからなる同調回路を有しており、この同調回路は同調周波数の電波と共振する。従って、同調周波数が送信アンテナから送信されてくる電波の周波数と一致していないと、十分な電力を得ることができない。
【０００５】
このため、製造時の同調コイル、同調コンデンサの製造時におけるばらつきや温度変化によるばらつき、さらにＩＣの寄生容量の影響等によって同調周波数がずれると受信する電波のエネルギーが減少し、送受信が可能な送信アンテナとの距離（到達距離）が減少してしまうという問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高周波タグは、同調コイルと、容量値が変更可能な同調コンデンサとを含み、同調周波数の高周波を受信する同調回路と、この同調回路の出力を整流し、動作電源を得る電源部と、この電源部からの電力供給を受け動作し、同調回路からの信号を受信する受信部と、前記電源部からの電力供給を受け動作し、同調回路に送信信号を供給する送信部と、温度を検出する温度センサと、前記同調回路の同調特性のバラツキを補償するとともに、その温度特性を補償する同調コンデンサの容量値を温度に応じて記憶するメモリと、前記同調コンデンサの容量値を調整する容量値調整手段と、を含み、検出した温度における同調コンデンサ最適容量値をメモリから読み出し、同調コンデンサ容量値を設定するとともに、前記同調コンデンサは、直列接続されたコンデンサとＭＯＳスイッチの組を複数含み、前記容量値調整手段は、前記ＭＯＳスイッチのオンオフを制御して前記同調コンデンサの容量値を変更することを特徴とする。
【０００７】
また、前記同調コンデンサは、容量固定のコンデンサと、前記直列接続されたコンデンサとＭＯＳスイッチの組からなる容量値変更可能な可変容量コンデンサとからなり、前記容量固定のコンデンサは半導体集積回路に外付けされ、前記可変容量コンデンサは半導体集積回路内に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る情報交換システムは、所定の箇所に設置したアンテナからの高周波から電力を得ると共に、このアンテナとの間で送受信を行う高周波タグを複数用意し、所定の情報交換を行うシステムであって、上記高周波タグに、上述のような高周波タグを使用することを特徴とする。
【０００９】
【作用】
このように、本発明によれば、同調コンデンサの容量が変更可能である。このため、この同調コンデンサの容量を変更することによって、同調周波数を送信されてくる電波に合わせることができる。したがって、製造時のばらつき等を補償して、好適な受信を行うことができる。そこで、送信されてくる電波から十分な電力を得ることができ、送信電波の到達距離を大きくすることができる。
【００１０】
そして、バラツキ及び温度特性を補償する同調コンデンサの最適容量値をメモリに記憶しておき、温度に応じて同調コンデンサの容量を制御することによって、温度が変化しても常に良好な受信が行える。
【００１１】
また、このような高周波タグを利用して、電波の利用効率がよい好適な情報交換システムが得られる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明する。図１は、実施例の全体構成を示すブロック図であり、高周波タグ１００は、アンテナを有する質問器２００との間で電波のやり取りをする。また、高周波タグ１００は、全体として樹脂モールドされており、集積回路（ＩＣ）１１０が内蔵されている。
【００１３】
そして、送受信アンテナとして機能する同調コイル１の両端は、同調コンデンサ２で接続されている。そこで、この同調コイル１及び同調コンデンサ２によって、この同調回路の共振周波数（同調周波数）が決定される。しかし、本実施例では、同調コンデンサ２に対し可変容量コンデンサ１４が並列接続されている。すなわち、この両コンデンサ２、１４で容量が可変な同調コンデンサが形成されている。従って、同調コンデンサ２と可変容量コンデンサ１４の和によって、同調回路のコンデンサ容量が決定され、同調周波数が決定される。そこで、可変容量コンデンサ１４の容量値の調整によって、同調回路の同調周波数を所望のものに調整することができる。
【００１４】
同調コイル１には整流器３が接続されており、ここで同調出力が整流される。なお、コンデンサ３ａは、平滑用のコンデンサである。そして、この整流器３の整流出力が電源４に接続されている。この電源４は、高周波タグ１００に各回路に動作用の電力を供給するものであり、整流器３から供給される直流電圧を所定の定電圧として出力する。なお、減電検出器６は、電源４の出力電圧の低下を検出し、電源電圧が各回路の動作が補償できない電圧にまで下がった場合に、動作を停止させるものである。
【００１５】
同調コイル１には検波器７が接続されており、同調コイル１において取り出された所定周波数の信号を検波し、信号を取り出す。この検波器７には、波形整形器８が接続されており、検波出力を波形整形する。すなわち、高周波タグ１００で取り扱うデータは基本的なデジタルデータであり、波形整形によって矩形のパルス信号に整形する。
【００１６】
波形整形器８にはデコーダ１１が接続されており、供給されるパルスを所定の通信プロトコルに従いデコード（復号）して、所望のデジタルデータを得る。通常、ここでシリアルパラレル変換も行う。デコーダ１１には、インターフェース１２を介しメモリ１３が接続されており、デコーダ１１からの出力によって、メモリ１３がアクセスされる。すなわち、デコーダ１１からメモリのアドレスが出力され、メモリ１３からは、特定されたアドレスに記憶されているデータが読み出される。
【００１７】
また、インターフェース１２にはエンコーダ９が接続されており、メモリ１３から読み出されたデータは、エンコーダ９によって、所定の通信プロトコルに従って符号化処理される。通常の場合、このエンコーダ９において、パラレルシリアル変換も行われる。エンコーダ９には、送信変調器５が接続されており、符号化されたデータは、ここで同調周波数の搬送波に重畳され、変調処理が行われる。送信変調器５には同調コイル１が接続されており、送信変調器５からの信号が送信される。この送信電波は、質問器２００によって受信される。
【００１８】
なお、コントローラ１０は、エンコーダ９、デコーダ１１の動作タイミング等を制御するためのものである。
【００１９】
例えば、質問器２００は、所定の同調周波数の搬送波に信号を重畳して質問を発している。高周波タグ１００がこの質問器２００の十分近くに位置すると、高周波タグ１００は、質問器２００からの電波を電源として、その電源４から所定の電力を出力し、内部の各回路が動作を開始する。これによって、質問器２００からの質問に応じた内容がメモリ１３から読み出され、質問器２００に伝達される。例えば、スキー場のリフトの改札であれば、リフト券の種類、有効期限等のデータが質問器２００に返され、質問器２００は得られた返答に応じてゲート開閉等を制御する。
【００２０】
ここで、本実施例の高周波タグ１００は、上述のように、可変容量コンデンサ１４を有している。そして、この可変容量コンデンサ１４には、デコーダ１１を介しコントローラ１０が接続されており、コントローラ１０が、可変容量コンデンサ１４の容量を決定する。
【００２１】
また、コントローラ１０には、温度検出部１７を介し、温度センサ１８が接続されており、高周波タグ１００の周辺温度を検出できるようになっている。そして、デコーダ１１には、インターフェース１５を介しメモリ１６が接続されている。そこで、コントローラ１０は、検出した温度に基づいて、メモリ１６の所定のアドレスを読み出し、得られたデータに基づいて、可変容量コンデンサ１４の容量値を決定する。なお、端子１９は検波器７の検波レベルを出力するための端子である。
【００２２】
次に、メモリ１６に記憶される内容について、図２に基づいて説明する。図に示すように、高周波タグ１００は、質問器２００の近辺に置かれると共に、高周波タグ１００の端子１９にはコントローラ３００が接続されている。また、このコントローラ３００には、高周波タグ１００の周囲温度を制御する温度制御器４００が接続されると共に、質問器２００も接続されている。
【００２３】
まず、コントローラ３００は、温度制御器４００により、温度を所定に維持し、質問器２００から所定周波数の電波を送信する。高周波タグ１００は、これを受信し、検波レベルを端子１９を介しコントローラ３００に入力する。コントローラ３００は質問器２００からの信号によって、可変容量コンデンサ１４の容量値を順次変更する。これは、送信されたデータがコントローラ１０により認識され、コントローラ１０が可変容量コンデンサ１４の容量値を変更することによって行う。そして、可変容量コンデンサ１４の容量値が順次変更された際の検波レベルがコントローラ３００によって認識される。
【００２４】
また、温度制御器４００によって、周囲温度を変更し、このような処理を繰り返す。検波レベルが高いほど、同調回路が質問器２００からの電波に同調されていることを意味しており、このような試験によって、可変容量コンデンサ１４の各温度における最適容量値が求められる。
【００２５】
ここで、このようにして求められた可変容量コンデンサ１４の最適容量値は、高周波タグ１００の製造時におけるばらつき等も補償するものである。すなわち、１つ１つの高周波タグ１００について、上述のような試験を行う最適容量値を求めれば、これは試験した高周波タグにとって最適な受信を行うための容量値であり、製造時の部品のばらつきに起因する同調不良も解消される。
【００２６】
例えば、図３に、周囲温度、その温度の時の温度センサ１８の出力、対応するメモリアドレス、最適の可変容量設定を示す。このようなデータがメモリ１６に記憶される。ここで、高周波タグＡ、Ｂでは、それぞれ最適容量設定が異なるものになっている。これによって製造時のばらつきに起因する不具合が解消できる。そして、温度センサ１８の出力に応じて、コントローラ１０がメモリ１６から対応する容量設定値を読み出し、可変容量コンデンサ１４の容量値を設定することで、その高周波タグ１００の同調周波数が質問器２００から電波に同調することになり、電波の到達距離を大きくして好適な送受信が行える。
【００２７】
ここで、図４に、可変容量コンデンサ１４の構成の一例を示す。この例では、コンデンサＣと、ＭＯＳスイッチＱの直列接続されたものが３つ並列接続されている。そして、コントローラＣＯＮがＭＯＳスイッチのオンオフを制御する。すなわち、上記図３における可変容量設定が「１」の場合には、ＭＯＳスイッチＱの１つだけをオンする。これによって、同調コンデンサ２に並列接続される可変容量コンデンサ１４の容量値はＣになる。また、可変容量設定が「３」であれば、ＭＯＳスイッチＱを３つオンする。これによって、同調コンデンサ２に並列接続される可変容量コンデンサ１４の容量値は３Ｃになる。このようにして、コントローラ１０からの信号によって、可変容量コンデンサ１４の容量値を制御することができる。なお、コンデンサＣの容量をそれぞれ「１」「２」「４」に設定しておけばＭＯＳスイッチＱのオンオフ制御によって、容量を０〜７に設定することができる。また、可変容量コンデンサ１４は、容量を変更できるものであれば、バリキャップ等でも良い。スイッチＱの一端を端子として出し、外付けコンデンサによって値を設定してもよい。
【００２８】
次に、図５に、温度センサ１８および温度検出部１９の構成例を示す。この例では、ダイオードＴＣが温度センサ１８であり、定電流源ＣＳおよびＡ／Ｄ変換器が温度検出部１７を構成する。定電流源ＣＳの下にダイオードＴＣが配置されており、このダイオードＴＣは、温度に応じて電圧値が変化するため、その上側電位は温度によって変化する。そこで、ダイオードＴＣの上側電位をＡ／Ｄ変換器によってデジタルデータに変換して出力することによって温度についてのデジタルデータを得ることができる。このデータが、図５における温度センサ出力である。ダイオードＴＣにかえてサーミスタを使用してもよい。
【００２９】
このようにして、本実施例によれば、１つの１つの高周波タグ１００を試験して、内蔵する可変容量コンデンサ１４の最適な容量値を温度毎に調べる。そして、その試験結果についてのデータを内部のメモリ１６に記憶する。そして、実際の使用時においては、温度センサ１８によって検出した温度に基づいて、可変容量コンデンサ１４の容量を設定する。従って、温度が変化しても同調回路におけるコンデンサ容量を所定のものにでき、同調周波数を所望のものに維持することができる。そこで、質問器２００からの電波の好適な受信が行え、十分な電力を質問器２００からの電波で得て、所望の動作を行うことができる。このため、質問器２００からの電波の到達距離を大きくすることができ、高周波タグを利用した効果的なシステムを提供することができる。なお、メモリ１６には温度とは関係なく、製造時のばらつきを補償するためのデータを書き込んでおいても良い。さらに、一定温度による製造ばらつき補正データと、標準的な温度特性を書き込んでおいてもよい。
【００３０】
ここで、メモリ１３、１６は、不揮発性のメモリでなければならず、ＥＥＰＲＯＭ等が好適である。また、メモリ１３、１６およびインターフェース１２、１５は別部材として記載したが、通常の場合はそれぞれ１つの部材で構成される。また、図１に、一点鎖線示したように、同調コイル１、同調コンデンサ２が外付けであり、これら以外の部材は１つのＩＣ１１０内に組み込まれる。
【００３１】
さらに、上述の例では、端子１９を設け、ここから検波レベルを出力したが、この端子１９は省略し、質問器２００からの質問に対する返答として、検波レベルを同調コイル１から出力してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、同調コンデンサの容量が変更可能であるため、この同調コンデンサの容量を変更することによって、同調周波数を送信されてくる電波に合わせることができる。そこで、製造時のばらつき等を補償して、好適な受信を行うことができ、送信されてくる電波から十分な電力を得ることができ、送信電波の到達距離を大きくすることができる。
【００３３】
また、温度に応じた最適容量値をメモリに記憶しておき、温度に応じて同調コンデンサの容量を制御することによって、温度が変化しても常に良好な受信が行える。
【００３４】
また、このような高周波タグを利用して、電波の利用効率がよい好適な情報交換システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の全体構成を示すブロック図である。
【図２】容量値設定のためのシステムを示すブロック図である。
【図３】メモリ１６の記憶内容を示す説明図である。
【図４】可変容量コンデンサ１４の構成例を示す図である。
【図５】温度測定のための構成を示す図である。
【符号の説明】
１  同調コイル
２  同調コンデンサ
１４  可変容量コンデンサ
１２、１５  インターフェース
１３、１６  メモリ
１７  温度検出部
１８  温度センサ
【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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