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JP2010020381A - Rfid reader device - Google Patents

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JP2010020381A
JP2010020381A JP2008177737A JP2008177737A JP2010020381A JP 2010020381 A JP2010020381 A JP 2010020381A JP 2008177737 A JP2008177737 A JP 2008177737A JP 2008177737 A JP2008177737 A JP 2008177737A JP 2010020381 A JP2010020381 A JP 2010020381A
Authority
JP
Japan
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unit
reader device
rfid reader
power
signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2008177737A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Sueoka
利夫 末岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

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Abstract

【課題】RFIDタグに問い合わせ信号を送信し、RFIDタグからの応答信号を読み取るRFIDリーダ装置に関するものであり、RFIDタグとの通信品質を維持しながら、消費電力を抑えることを目的とする。
【解決手段】RFIDリーダ装置は、問い合わせ信号の電力を増幅する電力増幅部72と、データ信号で搬送波を変調して送信する変調期間と搬送波を無変調で送信する無変調期間とで電力増幅部72の動作領域を切り替えるバイアス制御回路74とを備え、バイアス制御回路74は、変調期間では電力増幅部72の直線増幅領域に動作領域を設定し、無変調期間では電力増幅部72の非直線増幅領域に動作領域を設定する。
【選択図】図5
The present invention relates to an RFID reader device that transmits an inquiry signal to an RFID tag and reads a response signal from the RFID tag, and aims to suppress power consumption while maintaining communication quality with the RFID tag.
An RFID reader device includes a power amplifying unit for amplifying the power of an inquiry signal, a power amplifying unit with a modulation period for modulating and transmitting a carrier wave with a data signal, and a non-modulating period for transmitting the carrier wave without modulation. A bias control circuit 74 for switching the operation region of 72. The bias control circuit 74 sets the operation region in the linear amplification region of the power amplification unit 72 during the modulation period, and nonlinear amplification of the power amplification unit 72 during the non-modulation period. Set the operation area to the area.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、RFIDタグに問い合わせ信号を送信し、RFIDタグからの応答信号を読み取るRFIDリーダ装置に関する。   The present invention relates to an RFID reader device that transmits an inquiry signal to an RFID tag and reads a response signal from the RFID tag.

近年、物流、物品などの管理を効率化するために、RFID(Radio Frequency IDentification)タグが利用されている。例えば、製造工場や運送倉庫での製品管理や配送先毎の振り分けなどに使用されていた。この用途では物品に品番や送り先などのタグ情報を記憶したRFIDタグを取り付けておき、この物品をコンベアなどで搬送していた。そして、コンベアの搬送途中にRFIDリーダ装置を設け、このRFIDリーダ装置によりRFIDタグのタグ情報を読み取り物品を管理していた。   In recent years, RFID (Radio Frequency IDentification) tags have been used in order to improve the management of logistics and goods. For example, it has been used for product management at distribution factories and shipping warehouses and for distribution by delivery destination. In this application, an RFID tag storing tag information such as a product number and a destination is attached to the article, and the article is conveyed by a conveyor or the like. An RFID reader device is provided in the middle of conveying the conveyor, and the RFID reader device reads tag information of the RFID tag to manage articles.

RFIDタグは、タグアンテナ部とタグICチップとを備えている。このRFIDタグの中でも、パッシブ型と呼ばれるRFIDタグは、RFIDリーダ装置のアンテナから出力される問い合わせ信号(電波)をタグアンテナ部で受けて電力を発生させ、この電力によりタグICチップを動作させていた。   The RFID tag includes a tag antenna unit and a tag IC chip. Among these RFID tags, an RFID tag called a passive type generates power by receiving an inquiry signal (radio wave) output from the antenna of the RFID reader device at the tag antenna unit, and operates the tag IC chip with this power. It was.

RFIDリーダ装置は、RFIDタグに十分な電力を供給するために送信部に電力増幅部を設け、この電力増幅部により問い合わせ信号の出力を大きくしていた。このため、電力増幅部の消費電力は大きく、発熱も大きいので、大型のヒートシンクで熱を放熱するなどしてRFIDリーダ装置が大きなものになっていた。   In the RFID reader device, a power amplifying unit is provided in the transmitting unit in order to supply sufficient power to the RFID tag, and the output of the inquiry signal is increased by the power amplifying unit. For this reason, the power consumption of the power amplifying unit is large and the heat generation is also large, so that the RFID reader device becomes large by radiating heat with a large heat sink.

このような中で、送信部の電力増幅部を間欠動作させることにより消費電力を抑え、これにより発熱を抑える技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平11−126240号公報
Under such circumstances, a technique has been proposed in which power consumption is suppressed by intermittently operating the power amplification unit of the transmission unit, thereby suppressing heat generation (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-11-126240

従来のRFIDリーダ装置は、送信部を間欠動作させているため、送信部からの出力が停止した期間にRFIDタグの電力が不足する場合もあり、電力が不足した場合には動作が不安定になり通信品質が劣化するという課題があった。   Since the conventional RFID reader device operates the transmission unit intermittently, the RFID tag power may be insufficient during the period when the output from the transmission unit is stopped, and the operation becomes unstable when the power is insufficient. There was a problem that communication quality deteriorated.

そこで本発明は、RFIDタグとの通信品質を維持しながら、消費電力を抑えることを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to suppress power consumption while maintaining communication quality with an RFID tag.

この目的を達成するために、本発明のRFIDリーダ装置は、RFIDタグにデータ信号および搬送波を含む問い合わせ信号を送信し、RFIDタグからの応答信号を受信するRFIDリーダ装置であって、問い合わせ信号の電力を増幅する電力増幅部と、データ信号で搬送波を変調して送信する変調期間と搬送波を無変調で送信する無変調期間とで電力増幅部の動作領域を切り替える動作領域切替部とを備え、動作領域切替部は、変調期間では電力増幅部の直線増幅領域に動作領域を設定し、無変調期間では電力増幅部の非直線増幅領域に動作領域を設定することを特徴とする。このような構成により、所期の目的を達成するものである。   In order to achieve this object, an RFID reader apparatus of the present invention is an RFID reader apparatus that transmits an inquiry signal including a data signal and a carrier wave to an RFID tag and receives a response signal from the RFID tag. A power amplifying unit for amplifying power; and an operation region switching unit for switching an operation region of the power amplifying unit between a modulation period for modulating and transmitting a carrier wave with a data signal and a non-modulating period for transmitting the carrier wave without modulation, The operation region switching unit sets an operation region in the linear amplification region of the power amplification unit during the modulation period, and sets an operation region in the non-linear amplification region of the power amplification unit during the non-modulation period. With such a configuration, the intended purpose is achieved.

以上のように本発明は、問い合わせ信号の電力を増幅する電力増幅部と、データ信号で搬送波を変調して送信する変調期間と搬送波を無変調で送信する無変調期間とで電力増幅部の動作領域を切り替える動作領域切替部とを備え、動作領域切替部は、変調期間では電力増幅部の直線増幅領域に動作領域を設定し、無変調期間では電力増幅部の非直線増幅領域に動作領域を設定する。   As described above, according to the present invention, the power amplifying unit that amplifies the power of the inquiry signal, the operation of the power amplifying unit with the modulation period in which the carrier wave is modulated and transmitted with the data signal and the non-modulation period in which the carrier wave is transmitted without modulation. An operation region switching unit that switches regions, the operation region switching unit sets the operation region in the linear amplification region of the power amplification unit during the modulation period, and sets the operation region in the nonlinear amplification region of the power amplification unit during the non-modulation period. Set.

これにより、変調期間では問い合わせ信号を直線性の良いA級の増幅領域で増幅して信号の品質を維持しつつ、無変調期間では問い合わせ信号をAB級の増幅領域で増幅して電力増幅部の効率を向上させることができるので、RFIDタグとの通信品質を維持しながら消費電力を抑え、発熱も抑えることができる。   As a result, the inquiry signal is amplified in the class A amplification region with good linearity in the modulation period to maintain the signal quality, and in the non-modulation period, the inquiry signal is amplified in the class AB amplification area to Since efficiency can be improved, power consumption can be suppressed and heat generation can be suppressed while maintaining communication quality with the RFID tag.

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態)
まず、図1から図4を参照しながら、本発明の実施の形態におけるRFIDリーダ装置が用いられるRFIDシステムの概要を説明する。
(Embodiment)
First, an outline of an RFID system in which an RFID reader device according to an embodiment of the present invention is used will be described with reference to FIGS.

図1は本発明の実施の形態におけるRFIDリーダ装置およびRFIDタグを含むRFIDシステム8の構成を示す概略図、図2は同RFIDシステム8に用いられる信号の周波数割り当て状態を示す説明図、図3は同RFIDシステム8に用いられるRFIDリーダ装置5から送信される信号の波形図、図4は同RFIDシステム8の構成を示すブロック図である。   1 is a schematic diagram showing a configuration of an RFID system 8 including an RFID reader device and an RFID tag according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a frequency allocation state of signals used in the RFID system 8, and FIG. FIG. 4 is a waveform diagram of a signal transmitted from the RFID reader device 5 used in the RFID system 8, and FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the RFID system 8.

図1は本実施の形態におけるRFIDシステム8を物品1の製造工程に用いた例を示している。この製造工程において、RFIDタグ4が取り付けられた物品1が図示しないベルトコンベアなどの搬送装置によって矢印の方向に搬送される。そして、この製造工程の全体を制御する中央制御装置2が設けられ、通信回線3を介してRFIDリーダ装置5を制御し、RFIDリーダ装置5がRFIDタグ4と交信することにより、物品1の管理番号を読み取るなどして、製造工程の管理を行う。   FIG. 1 shows an example in which the RFID system 8 according to the present embodiment is used in the manufacturing process of the article 1. In this manufacturing process, the article 1 to which the RFID tag 4 is attached is conveyed in the direction of the arrow by a conveying device such as a belt conveyor (not shown). A central control device 2 that controls the entire manufacturing process is provided, controls the RFID reader device 5 via the communication line 3, and the RFID reader device 5 communicates with the RFID tag 4 to manage the article 1. The manufacturing process is managed by reading the number.

物品1の各々にはRFIDタグ4が取り付けられており、製造工程における搬送装置の所定の位置にRFIDリーダ装置5が設置されている。RFIDリーダ装置5は、物品1に取り付けられたRFIDタグ4が交信可能な領域内に入ったときにRFIDタグ4のタグ情報を読み取る。RFIDリーダ装置5は、送信アンテナ6によってRFIDタグ4に問い合わせ信号を電波で送信し、RFIDタグ4から返信されてきた応答信号を受信アンテナ7によって受信する。図1中に破線で示した領域はそれぞれのRFIDリーダ装置5が交信可能な領域の範囲を示す。複数のRFIDリーダ装置5が近接しても受けられている場合には、それぞれの交信可能な領域どうしが重複することもある。   An RFID tag 4 is attached to each of the articles 1, and an RFID reader device 5 is installed at a predetermined position of the transport device in the manufacturing process. The RFID reader device 5 reads the tag information of the RFID tag 4 when the RFID tag 4 attached to the article 1 enters a communicable area. The RFID reader device 5 transmits an inquiry signal to the RFID tag 4 by radio waves by the transmission antenna 6, and receives a response signal returned from the RFID tag 4 by the reception antenna 7. An area indicated by a broken line in FIG. 1 indicates a range of an area in which each RFID reader device 5 can communicate. When a plurality of RFID reader devices 5 are received even if they are close to each other, areas where communication is possible may overlap each other.

このような製造工程において、物品1が所定の位置に搬送されてくると、RFIDリーダ装置5から物品1のRFIDタグ4に向けて管理番号を問い合わせる問い合わせ信号を送信する。   In such a manufacturing process, when the article 1 is conveyed to a predetermined position, an inquiry signal for inquiring a management number is transmitted from the RFID reader device 5 to the RFID tag 4 of the article 1.

RFIDタグ4は、この問い合わせ信号を受信すると、問い合わせ内容を復調し、問い合わせに対応して、例えば物品1の管理番号などの応答信号を返信する。   When receiving the inquiry signal, the RFID tag 4 demodulates the inquiry content and returns a response signal such as a management number of the article 1 in response to the inquiry.

RFIDリーダ装置5は、RFIDタグ4から返信されてきた応答信号を受信して、その物品1の管理番号を識別する。その識別した管理番号に応じて中央制御装置2で製造工程中の図示しない製造装置などを制御するなどして、物品1に対して所定の加工、組み立てなどを行う。   The RFID reader device 5 receives the response signal returned from the RFID tag 4 and identifies the management number of the article 1. In accordance with the identified management number, the central control device 2 controls a manufacturing device (not shown) in the manufacturing process and the like, and performs predetermined processing and assembly on the article 1.

図2に、RFIDリーダ装置5で交信用に用いられる周波数の使用例を示す。ここでは、952MHz〜954MHzがRFID用に割り当てられ、その中にCH1〜CH9までの9チャンネルが200kHz間隔で設定されている。複数のRFIDリーダ装置5が近接して設けられていてそれらの交信可能領域が重複するような場合には、相互に信号が混信しないように各RFIDリーダ装置5で異なったチャンネルの信号が使用される。例えば、第1のRFIDリーダ装置5ではCH1を使い、隣接する第2のRFIDリーダ装置5ではCH3を使うというように設定される。この使用するチャンネルは、例えば中央制御装置2で制御することができる。   FIG. 2 shows an example of using frequencies used for communication in the RFID reader device 5. Here, 952 MHz to 954 MHz are allocated for RFID, and 9 channels from CH1 to CH9 are set at intervals of 200 kHz. When a plurality of RFID reader devices 5 are provided close to each other and their communicable areas overlap, signals of different channels are used in each RFID reader device 5 so that signals do not interfere with each other. The For example, the first RFID reader device 5 is set to use CH1, and the adjacent second RFID reader device 5 is set to use CH3. The channel to be used can be controlled by the central control device 2, for example.

所定の搬送波として、上記のようなUHF帯(例えば952MHz〜955MHz)以外にも、マイクロ波帯(例えば2.45GHz)、HF帯(例えば13.56MHz)の周波数を利用することもできる。   In addition to the UHF band (for example, 952 MHz to 955 MHz) as described above, a frequency of a microwave band (for example, 2.45 GHz) and an HF band (for example, 13.56 MHz) can also be used as the predetermined carrier wave.

図3に、RFIDシステム8においてRFIDリーダ装置5からRFIDタグ4に向けて送信される問い合わせ信号の一例を示す。この問い合わせ信号は、RFIDタグ4に管理番号などを問い合わせる期間Dと、RFIDタグ4から返信されてくる応答信号を受信するために待機するとともにRFIDタグ4に電力を供給するための搬送波を送る期間Sとによって構成されている。   FIG. 3 shows an example of an inquiry signal transmitted from the RFID reader device 5 to the RFID tag 4 in the RFID system 8. This inquiry signal includes a period D for inquiring the RFID tag 4 for a management number and the like, and a period for waiting for receiving a response signal returned from the RFID tag 4 and transmitting a carrier wave for supplying power to the RFID tag 4 S.

期間D(以下、「変調期間D」という)では、RFIDリーダ装置5は、データ信号で所定のチャンネルの搬送波を変調した問い合わせ信号をRFIDタグ4に向けて送信する。   In the period D (hereinafter referred to as “modulation period D”), the RFID reader device 5 transmits an inquiry signal obtained by modulating a carrier wave of a predetermined channel with a data signal toward the RFID tag 4.

待機などの期間S(以下、「無変調期間S」という)では、RFIDリーダ装置5は、変調されていない連続した無変調の搬送波をRFIDタグ4に向けて送信する。通常、変調期間Dと無変調期間Sとの時間長は後者の方が5倍程度以上と相当に長く、10msec程度に設定されている。RFIDタグ4では、この無変調期間Sに応答するデータに応じてタグアンテナ部から反射する無変調搬送波の反射状態(バックスキャッタ)を変化させることにより、応答信号をRFIDリーダ装置5に返信する。この応答信号の詳細は後述する。   In a period S such as standby (hereinafter, referred to as “non-modulation period S”), the RFID reader device 5 transmits a continuous unmodulated carrier wave that is not modulated toward the RFID tag 4. Normally, the time length of the modulation period D and the non-modulation period S is set to about 10 msec, which is considerably longer, about 5 times or more in the latter. In the RFID tag 4, the response signal is returned to the RFID reader device 5 by changing the reflection state (backscatter) of the unmodulated carrier wave reflected from the tag antenna unit according to the data responding to the unmodulated period S. Details of this response signal will be described later.

次に、図4を参照しながら、RFIDタグ4とRFIDリーダ装置5が含まれるRFIDシステム8の構成および動作について説明する。   Next, the configuration and operation of the RFID system 8 including the RFID tag 4 and the RFID reader device 5 will be described with reference to FIG.

まず、RFIDリーダ装置5がRFIDタグ4と交信を開始する状態から説明する。RFIDリーダ装置5は、RFIDタグ4に、例えば「管理番号を返答せよ」という問い合わせ信号を送信するように中央制御装置2から制御される。その制御信号は通信回線3を介してRFIDリーダ装置5のインターフェース51から制御部52に伝えられる。   First, the state in which the RFID reader device 5 starts to communicate with the RFID tag 4 will be described. The RFID reader device 5 is controlled by the central control device 2 so as to transmit an inquiry signal such as “Reply management number” to the RFID tag 4. The control signal is transmitted from the interface 51 of the RFID reader device 5 to the control unit 52 via the communication line 3.

これにより、制御部52はメモリ部53から問い合わせのために必要なデータを読み出す。この問い合わせのためのデータにより変調部54で所定のチャンネルの搬送波をASK(Amplitude Shift Keying)変調し、送信部55で増幅し、送信アンテナ6を介して、RFIDタグ4に向けて電波として送信する。   As a result, the control unit 52 reads data necessary for an inquiry from the memory unit 53. The carrier for a predetermined channel is ASK (Amplitude Shift Keying) modulated by the modulator 54 using the data for inquiry, amplified by the transmitter 55, and transmitted to the RFID tag 4 via the transmission antenna 6 as radio waves. .

次に、RFIDタグ4は、タグアンテナ部41とタグICチップ42とを有し、タグアンテナ部41で電波の問い合わせ信号を受信する。すると、まず、この受信した信号をダイオード43で整流して直流電圧(以下、「DC電圧」という)を生成する。このDC電圧をコンデンサ44に充電して動作用の電源としてタグICチップ42の各部に供給し、タグICチップ42を起動する。これによって、タグICチップ42の制御部45、復調部46、変調部47、メモリ部48が起動する。このように、パッシブ型のRFIDタグ4では電池などの電源を搭載しなくてもタグICチップ42を動作させることができる。   Next, the RFID tag 4 includes a tag antenna unit 41 and a tag IC chip 42, and the tag antenna unit 41 receives a radio wave inquiry signal. Then, the received signal is first rectified by the diode 43 to generate a DC voltage (hereinafter referred to as “DC voltage”). The DC voltage is charged in the capacitor 44 and supplied to each part of the tag IC chip 42 as an operation power source, and the tag IC chip 42 is activated. As a result, the control unit 45, demodulation unit 46, modulation unit 47, and memory unit 48 of the tag IC chip 42 are activated. As described above, the passive RFID tag 4 can operate the tag IC chip 42 without mounting a power source such as a battery.

なお、パッシブ型のRFIDタグ4はタグアンテナ部41で受信した信号から生成した電力を利用するので、その電源容量は小さい。このため、タグICチップ42では各部の消費電力が極力抑えられている。   Since the passive RFID tag 4 uses power generated from a signal received by the tag antenna unit 41, its power supply capacity is small. For this reason, the power consumption of each part is suppressed as much as possible in the tag IC chip 42.

次に、RFIDタグ4において制御部45からの指示で、復調部46が受信した電波から「管理番号を返答せよ」という問い合わせデータを復調すると、制御部45はメモリ部48から記憶保持している管理番号のタグ情報を読み出す。   Next, in response to an instruction from the control unit 45 in the RFID tag 4, when the inquiry data “Respond management number” is demodulated from the radio wave received by the demodulation unit 46, the control unit 45 stores and holds it from the memory unit 48. Read tag number of management number.

メモリ部48に記憶保持されたタグ情報、すなわち、物品1の管理番号が「管理番号A」であった場合には、制御部45はその問い合わせに対して「管理番号A」という応答データを作成し、これにより変調部47を介してスイッチ49(例えば、トランジスタなどのスイッチ素子)をオン、オフさせることにより応答信号を返信する。   If the tag information stored in the memory unit 48, that is, the management number of the article 1 is “management number A”, the control unit 45 creates response data “management number A” in response to the inquiry. Thus, a response signal is returned by turning on and off the switch 49 (for example, a switch element such as a transistor) via the modulation unit 47.

すなわち、スイッチ49がオンすればタグアンテナ部41の端子が短絡され、スイッチ49がオフされればタグアンテナ部41の端子が開放される。これによって、RFIDリーダ装置5から送信されてきた無変調搬送波の電波を反射する(バックスキャッタ)か否かを「整理番号A」という応答データに応じて制御し、その応答データの内容をRFIDリーダ装置5に返信することができる。   That is, when the switch 49 is turned on, the terminal of the tag antenna unit 41 is short-circuited, and when the switch 49 is turned off, the terminal of the tag antenna unit 41 is opened. Thus, whether or not to reflect the unmodulated carrier wave transmitted from the RFID reader device 5 (back scatter) is controlled according to the response data “reference number A”, and the content of the response data is controlled by the RFID reader. A reply can be sent to the device 5.

なお、RFIDタグ4では、タグアンテナ部41の端子を開放させたときに反射がおきないように、インピーダンスをマッチングさせるためのコンデンサ50を有している。   Note that the RFID tag 4 has a capacitor 50 for matching impedance so that no reflection occurs when the terminal of the tag antenna unit 41 is opened.

次に、このようにしてRFIDタグ4から応答信号が返信されてくると、RFIDリーダ装置5では、受信アンテナ7で受信した応答信号を受信部56を介して復調部57に伝達し応答データを復調する。この復調した応答データにより制御部52で「管理番号A」の存在を確認する。RFIDリーダ装置5は、この「管理番号A」の情報を制御部52を介してメモリ部53に記憶する。   Next, when the response signal is returned from the RFID tag 4 in this manner, the RFID reader device 5 transmits the response signal received by the receiving antenna 7 to the demodulating unit 57 via the receiving unit 56 and returns the response data. Demodulate. Based on the demodulated response data, the control unit 52 confirms the existence of “management number A”. The RFID reader device 5 stores the information of “management number A” in the memory unit 53 via the control unit 52.

そして、メモリ部53に記憶した「管理番号A」の情報を中央制御装置2に転送する。中央制御装置2は、「管理番号A」の情報に基づいて記憶部に記憶されているデータベース(図示せず)から製品情報を検索し、物品1に対する加工、組み立てなどを管理、制御する。なお、データベースには、物品1の製造に係る諸情報が管理情報として記憶されている。   Then, the information of “management number A” stored in the memory unit 53 is transferred to the central controller 2. The central controller 2 retrieves product information from a database (not shown) stored in the storage unit based on the information of “management number A”, and manages and controls processing, assembly, and the like for the article 1. In the database, various information related to the manufacture of the article 1 is stored as management information.

また、RFIDリーダ装置5は、制御部52からRFIDタグ4に「管理番号を応答せよ」と問い合わせが行われたにもかかわらず「管理番号」を記憶したRFIDタグ4が存在しない場合には所定の応答がないので、制御部52はこの「応答なし」からRFIDタグ4が存在しないと判断する。   Further, the RFID reader device 5 is predetermined when the RFID tag 4 storing the “management number” does not exist even though the control unit 52 inquires the RFID tag 4 that “respond the management number”. Therefore, the control unit 52 determines that the RFID tag 4 does not exist from this “no response”.

また、RFIDリーダ装置5は、変調、同期を行うためのクロック信号を発生するクロック部58と、各部に電源を供給するための電源部59も備えている。電源部59は、例えば、DC電圧を発生させるバッテリーや商用電源からDC電圧を作成する電源回路などを有する。   The RFID reader device 5 also includes a clock unit 58 that generates a clock signal for performing modulation and synchronization, and a power source unit 59 for supplying power to each unit. The power supply unit 59 includes, for example, a battery that generates a DC voltage, a power supply circuit that creates a DC voltage from a commercial power supply, and the like.

なお、以上の説明では製造工程におけるRFIDシステム8を例にして説明したが、この他にも、販売店における入出庫管理、レジ精算などの各種の用途に使用することが可能である。   In the above description, the RFID system 8 in the manufacturing process has been described as an example. However, in addition to the above, the present invention can be used for various purposes such as storage management at a store and cashier settlement.

以上のようにして、RFIDリーダ装置5によりRFIDタグ4のタグ情報を読み取るRFIDシステム8が構成されるが、RFIDリーダ装置5とRFIDタグ4との交信距離を大きくしようとするとRFIDリーダ装置5から高出力の問い合わせ信号を送信しなければならず、送信部55における消費電力が問題となる。すなわち、消費電力が大きいと電源部59の消耗が激しいとともに、送信部55における発熱が多くなり、放熱のための構造を大きくしなければならないという問題が生じる。   As described above, the RFID system 8 that reads the tag information of the RFID tag 4 is configured by the RFID reader device 5. However, if the communication distance between the RFID reader device 5 and the RFID tag 4 is increased, the RFID reader device 5 A high output inquiry signal must be transmitted, and power consumption in the transmission unit 55 becomes a problem. That is, when the power consumption is large, the power supply unit 59 is consumed greatly, and heat is generated in the transmission unit 55, which causes a problem that the structure for heat dissipation must be enlarged.

そこで、本実施の形態のRFIDリーダ装置5では、RFIDタグ4との通信品質を維持しながら送信部55における消費電力を抑えている。このため、RFIDリーダ装置5は、送信部55内にある問い合わせ信号を増幅する電力増幅部の動作領域を変調期間Dと無変調期間Sとで切り替えることによって消費電力を低減するようにした。すなわち、問い合わせ信号のうち、データ信号で変調された搬送波を増幅するときには、消費電力は大きいが波形歪みを生じ難い直線増幅領域で電力増幅部を動作させ、無変調の搬送波を増幅するときには、波形歪みを生じるが効率が良くて消費電力の小さい非直線増幅領域で電力増幅部を動作させるように切り替えることにより、総合的な消費電力を削減するようにしたことを特徴とする。この電力増幅部の詳細については後述する。   Therefore, in the RFID reader device 5 of the present embodiment, power consumption in the transmission unit 55 is suppressed while maintaining communication quality with the RFID tag 4. For this reason, the RFID reader device 5 reduces the power consumption by switching the operation region of the power amplification unit that amplifies the inquiry signal in the transmission unit 55 between the modulation period D and the non-modulation period S. That is, among the inquiry signals, when a carrier wave modulated with a data signal is amplified, the power amplifier is operated in a linear amplification region that consumes a large amount of power but hardly generates waveform distortion. It is characterized in that overall power consumption is reduced by switching the power amplifying unit to operate in a non-linear amplification region where distortion occurs but efficiency is low and power consumption is low. Details of the power amplifying unit will be described later.

このように電力増幅部の動作領域を切り替えて電力低減することができるのは、送信する問い合わせ信号の特性を利用しているためである。すなわち、占有時間の長い無変調期間Sでは、増幅される問い合わせはデータ信号により変調されていない高周波の搬送波だけであるので、電力増幅部で波形歪みを生じても、発生する高調波成分をローパスフィルタあるいはバンドパスフィルタで容易に除去することができる。従って、この無変調期間Sでは電力増幅部の動作を効率の良いAB級あるいはB級に設定することができ、消費電力を低減することができる。   The reason why the power can be reduced by switching the operation region of the power amplifier in this manner is because the characteristics of the inquiry signal to be transmitted are used. That is, in the non-modulation period S with a long occupation time, the inquiry to be amplified is only a high-frequency carrier wave that is not modulated by the data signal. Therefore, even if waveform distortion occurs in the power amplifier, the generated harmonic component is low-passed. It can be easily removed with a filter or a bandpass filter. Therefore, in this non-modulation period S, the operation of the power amplifying unit can be set to efficient class AB or class B, and power consumption can be reduced.

ただし、変調期間Dでは、データ信号で搬送波が変調されるので波形歪みを生じないようにする必要があり、この変調期間Dには電力増幅部を効率は良くないが直線性の良いA級での増幅に切り替える必要がある。   However, since the carrier wave is modulated by the data signal in the modulation period D, it is necessary to prevent waveform distortion. In this modulation period D, the power amplification unit is not efficient but is of class A with good linearity. It is necessary to switch to amplification.

以下、図5〜図11を参照しながら、本実施の形態のRFIDリーダ装置5の要部について詳細に説明する。   Hereinafter, the principal part of the RFID reader device 5 of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

図5は本発明の実施の形態におけるRFIDリーダ装置5に用いられる送信部55と変調部54のブロック図、図6は同RFIDリーダ装置5に用いられる送信部55中の電力増幅部72の回路図、図7は同RFIDリーダ装置5における電力増幅部72の動作領域の切り替え状態を説明する特性図、図8は同RFIDリーダ装置5における電力増幅部72の動作領域切替のタイミングを説明する波形図である。   5 is a block diagram of the transmission unit 55 and the modulation unit 54 used in the RFID reader device 5 according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a circuit of the power amplification unit 72 in the transmission unit 55 used in the RFID reader device 5. FIG. 7 is a characteristic diagram for explaining the switching state of the operation region of the power amplification unit 72 in the RFID reader device 5, and FIG. 8 is a waveform for explaining the timing of the operation region switching of the power amplification unit 72 in the RFID reader device 5. FIG.

図9は同RFIDリーダ装置5における電力増幅部72の動作領域の違いによる出力信号の歪み状態を説明するためのものであり、図9(A)出力信号に搬送波成分と変調用のデータ信号の周波数成分とを含む場合の例を示す周波数スペクトラム図、図9(B)は、(A)の出力信号に雑音成分を含む場合の例を示す周波数スペクトラム図である。図10は同RFIDリーダ装置5における電力増幅部72の出力信号の歪み状態を説明するためのものであり、図10(A)は出力信号が単一周波数である場合の例を示す周波数スペクトラム図、図10(B)は出力信号の基本波成分と高調波成分の例を示す特性図である。図11は同RFIDリーダ装置5における高調波の発生を少なくする方法を説明するための波形図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining the distortion state of the output signal due to the difference in the operation region of the power amplifying unit 72 in the RFID reader device 5. FIG. 9A shows the carrier signal component and the modulation data signal in the output signal. FIG. 9B is a frequency spectrum diagram illustrating an example in which a noise component is included in the output signal of FIG. 9A. FIG. 10 is a diagram for explaining the distortion state of the output signal of the power amplifying unit 72 in the RFID reader device 5, and FIG. 10 (A) is a frequency spectrum diagram showing an example when the output signal has a single frequency. FIG. 10B is a characteristic diagram showing an example of the fundamental wave component and the harmonic component of the output signal. FIG. 11 is a waveform diagram for explaining a method of reducing the generation of harmonics in the RFID reader device 5.

まず、図5において、変調部54では、搬送波発生回路61で953MHz帯の所定のチャンネルの搬送波100を作成する。一方、データ信号発生回路62で制御部52からの指示に基づきRFIDタグ4に伝達すべきデータ信号、例えば「管理番号を返答せよ」というデータ信号101を作成する。変調部54は、このデータ信号を帯域制限フィルタ63で帯域制限した帯域制限信号102を生成し、この帯域制限信号102を増幅率を可変可能な増幅回路66で増幅した後、変調回路64で搬送波をASK変調して、図3に示すような問い合わせ信号103を作成する。   First, in FIG. 5, in the modulation unit 54, the carrier wave generation circuit 61 generates a carrier wave 100 of a predetermined channel in the 953 MHz band. On the other hand, the data signal generation circuit 62 generates a data signal to be transmitted to the RFID tag 4 based on an instruction from the control unit 52, for example, a data signal 101 “Reply management number”. The modulation unit 54 generates a band-limited signal 102 obtained by band-limiting this data signal using the band-limiting filter 63, amplifies the band-limited signal 102 using an amplifier circuit 66 that can change the amplification factor, and then uses the modulation circuit 64 to generate a carrier wave. Is subjected to ASK modulation to generate an inquiry signal 103 as shown in FIG.

そして、送信部55は、電力増幅部72により問い合わせ信号を増幅する。送信部55は、電力増幅部72で問い合わせ信号を増幅した後、マッチング回路79またはローパスフィルタ73で問い合わせ信号に含まれる搬送波の高調波成分を除去し、送信アンテナ6からRFIDタグ4に向けて送信する。振幅制御部65およびゲイン制御回路67については後述する。   Then, the transmission unit 55 amplifies the inquiry signal by the power amplification unit 72. The transmission unit 55 amplifies the inquiry signal by the power amplification unit 72, removes the harmonic component of the carrier wave included in the inquiry signal by the matching circuit 79 or the low-pass filter 73, and transmits the signal from the transmission antenna 6 toward the RFID tag 4. To do. The amplitude control unit 65 and the gain control circuit 67 will be described later.

図6はこの電力増幅部72の具体的な回路例を示すもので、増幅素子としてNチャンネルMOS−FET(以下、「トランジスタ」という)Qを用いている。変調部54からの問い合わせ信号を結合コンデンサCaとマッチング回路76(コンデンサCb、CcおよびコイルLa)を介して増幅用のトランジスタQのゲートに加える。なお、NチャンネルMOS−FETに代えて、バイポーラのトランジスタを用いてもよい。   FIG. 6 shows a specific circuit example of the power amplifying unit 72, and an N-channel MOS-FET (hereinafter referred to as “transistor”) Q is used as an amplifying element. The inquiry signal from the modulation unit 54 is applied to the gate of the amplifying transistor Q via the coupling capacitor Ca and the matching circuit 76 (capacitors Cb and Cc and the coil La). A bipolar transistor may be used instead of the N-channel MOS-FET.

また、動作領域切替部としてのバイアス制御回路74からの動作領域切替信号202を抵抗Raと高周波分離回路77(コンデンサCgおよび抵抗Rb)を介してトランジスタQのゲートにバイアス電圧として加える。そして、トランジスタQのドレインに高周波分離回路78(コンデンサCh、CiおよびコイルLb)を介してDC電源を供給するとともに、増幅出力をマッチング回路79(コンデンサCd、CeおよびコイルLc)、コンデンサCfを介して出力する。   Further, the operation region switching signal 202 from the bias control circuit 74 as the operation region switching unit is applied as a bias voltage to the gate of the transistor Q via the resistor Ra and the high frequency separation circuit 77 (capacitor Cg and resistor Rb). Then, DC power is supplied to the drain of the transistor Q via the high frequency separation circuit 78 (capacitors Ch, Ci and coil Lb), and the amplified output is supplied to the drain via the matching circuit 79 (capacitors Cd, Ce and coil Lc) and capacitor Cf. Output.

なお、バイポーラのトランジスタを用いる場合には、ベース電流を制御するためのバイアス電圧を制御することとなる。また、バイアス電圧の制御に相当するように、ゲートに接続される抵抗値を変化させるようにしてもよい。   Note that when a bipolar transistor is used, the bias voltage for controlling the base current is controlled. Further, the resistance value connected to the gate may be changed so as to correspond to the control of the bias voltage.

バイアス制御回路74は、図5および図7に示すように、動作領域切替信号202により、電力増幅部72の動作領域を変調期間D、無変調期間Sに応じて切り替える。すなわち、バイアス制御回路74は、電力増幅部72の動作領域を変調期間Dでは直線増幅領域s、無変調期間Sでは非直線増幅領域dに設定する。   5 and 7, the bias control circuit 74 switches the operation region of the power amplifier 72 according to the modulation period D and the non-modulation period S by the operation region switching signal 202. That is, the bias control circuit 74 sets the operation region of the power amplifier 72 to the linear amplification region s in the modulation period D and to the non-linear amplification region d in the non-modulation period S.

図8に示すように、RFIDリーダ装置5が送信すべき問い合わせ信号201には、データ信号で変調した搬送波を送信する変調期間Dと、無変調の搬送波を送信する無変調期間Sとを有している。このうち、変調期間Dでは、変調部54で作成された信号の波形を忠実に維持して増幅しなければ問い合わせのためのデータ信号を正しくRFIDタグ4に送信することができない。すなわち、この変調期間Dの出力信号の周波数スペクトラムは図9(A)のようなものでなければならない。図9(A)に示す信号は、搬送波成分と、変調用のデータ信号の周波数成分(高調波成分を含む)とを含むものである。   As shown in FIG. 8, the inquiry signal 201 to be transmitted by the RFID reader device 5 has a modulation period D for transmitting a carrier wave modulated with a data signal and a non-modulation period S for transmitting an unmodulated carrier wave. ing. Among these, in the modulation period D, the data signal for inquiry cannot be correctly transmitted to the RFID tag 4 unless the waveform of the signal created by the modulator 54 is faithfully maintained and amplified. That is, the frequency spectrum of the output signal in the modulation period D must be as shown in FIG. The signal shown in FIG. 9A includes a carrier wave component and a frequency component (including a harmonic component) of the data signal for modulation.

もし、電力増幅部72の直線性が悪くて波形が歪むと、図9(B)に示すように、雑音成分を多く含む信号となってしまい、問い合わせのためのデータ信号を正しく伝達できなくなる。   If the linearity of the power amplifier 72 is poor and the waveform is distorted, as shown in FIG. 9B, the signal contains a lot of noise components, and the data signal for inquiry cannot be transmitted correctly.

そこで、本実施の形態のRFIDリーダ装置5は、制御部52からの制御に従って、図8に示すように、変調期間Dに高レベルになり無変調期間Sに低レベルになる動作領域切替信号202をバイアス制御回路74からトランジスタQのゲートにバイアス電圧として加える。これにより、動作領域切替信号202が高レベルの期間はトランジスタQの動作領域を図7中のdで示した直線性の良いA級の増幅領域(直線増幅領域)に設定し、入力の変調波Dinを直線性良く増幅して波形歪みを生じない状態で出力変調波Doutを出力することができる。   Therefore, the RFID reader device 5 according to the present embodiment operates according to the control from the control unit 52, as shown in FIG. 8, the operation region switching signal 202 that becomes high level during the modulation period D and low level during the non-modulation period S. Is applied as a bias voltage from the bias control circuit 74 to the gate of the transistor Q. As a result, during the period when the operation region switching signal 202 is at a high level, the operation region of the transistor Q is set to a class A amplification region (linear amplification region) having good linearity indicated by d in FIG. The output modulated wave Dout can be output in a state where Din is amplified with good linearity and waveform distortion does not occur.

一方、無変調期間Sには、低レベルの動作領域切替信号202をトランジスタQのゲートに印加する。これにより、トランジスタQのゲートバイアスを低電圧にして、その動作領域を図7中のsで示したAB級に設定し、無変調搬送波の入力信号Sinを増幅して出力信号Soutを出力する。このときは非直線増幅領域sで増幅するため、図10(A)に示すように、単一周波数の周波数スペクトラムの入力無変調搬送波Sinを増幅しても、増幅出力信号Soutは、図10(B)に示すように、基本波成分S1以外に高調波成分S2、S3・・・をも含む出力となる。しかし、この高調波成分S2、S3・・・は基本波成分S1に対して周波数が大きく離れたものであるので、ローパスフィルタ73により容易に除去することができ、基本波成分S1の無変調搬送波Soutのみを取り出して送信することができる。   On the other hand, in the non-modulation period S, the low-level operation region switching signal 202 is applied to the gate of the transistor Q. As a result, the gate bias of the transistor Q is set to a low voltage, the operation region is set to the class AB indicated by s in FIG. 7, the input signal Sin of the unmodulated carrier wave is amplified, and the output signal Sout is output. At this time, since amplification is performed in the non-linear amplification region s, as shown in FIG. 10A, even if the input unmodulated carrier wave Sin having a frequency spectrum of a single frequency is amplified, the amplified output signal Sout will be As shown in B), the output includes harmonic components S2, S3,... In addition to the fundamental component S1. However, since the harmonic components S2, S3,... Have a frequency far away from the fundamental wave component S1, they can be easily removed by the low-pass filter 73, and the unmodulated carrier wave of the fundamental wave component S1. Only Sout can be taken out and transmitted.

そして、図7から理解されるように、非直線増幅領域sは直線増幅領域dに比べてトランジスタQのバイアス電圧を低くすることによってそのドレイン電流を大幅に少なくすることができる。このドレイン電流は、変調波Dinまたは入力信号Sinが0でもバイアス電圧によって常に流れる(アイドル電流)ため、トランジスタQにおける消費電力、すなわち電力増幅部72の消費電力を大幅に低減することができる。例えば、図7に示すように、アイドル電流を0.6(A)から0.11(A)に低減することができる。これにより、全体としての消費電力を低減することができ、発熱も抑制することができるという効果が得られる。   As can be understood from FIG. 7, the drain current of the non-linear amplification region s can be greatly reduced by lowering the bias voltage of the transistor Q compared to the linear amplification region d. Since this drain current always flows by the bias voltage even when the modulation wave Din or the input signal Sin is 0 (idle current), the power consumption in the transistor Q, that is, the power consumption of the power amplifier 72 can be greatly reduced. For example, as shown in FIG. 7, the idle current can be reduced from 0.6 (A) to 0.11 (A). Thereby, the power consumption as a whole can be reduced, and the effect that heat generation can be suppressed can be obtained.

ただし、図7に示されるように、非直線増幅領域sでは直線増幅領域dよりも増幅率が小さくなるので、トランジスタQ、すなわち電力増幅部72の動作領域の切り替えによっても両方の出力信号DoutとSoutの振幅を同一に保つ制御が必要になる。   However, as shown in FIG. 7, since the amplification factor is smaller in the non-linear amplification region s than in the linear amplification region d, both the output signals Dout and the transistor Q, that is, by switching the operation region of the power amplification unit 72, Control that keeps the amplitude of Sout the same is necessary.

このため、本実施の形態におけるRFIDリーダ装置5は、変調部54に振幅制御部65を設けている。振幅制御部65は、増幅回路66とゲイン制御回路67とを有している。ゲイン制御回路67は、制御用テーブルを記憶している。ゲイン制御回路67は、入力した動作領域切替信号VBと制御用テーブルとに基づいて増幅回路66の増幅率を制御する。制御用テーブルには、電力増幅部72の動作領域毎の増幅率に基づいて出力信号の振幅を同一にするための補正情報が記録されている。   For this reason, the RFID reader device 5 in the present embodiment is provided with an amplitude control unit 65 in the modulation unit 54. The amplitude control unit 65 includes an amplification circuit 66 and a gain control circuit 67. The gain control circuit 67 stores a control table. The gain control circuit 67 controls the amplification factor of the amplifier circuit 66 based on the input operation region switching signal VB and the control table. In the control table, correction information for making the amplitude of the output signal the same based on the amplification factor for each operation region of the power amplifier 72 is recorded.

これにより、非直線増幅領域sで動作するときの入力無変調波Sinの振幅を直線増幅領域dで動作するときの入力無変調波Dinの振幅よりも大きくするように制御して、トランジスタQ、すなわち電力増幅部72、の動作領域の切り替えによっても両方の出力信号Dout、Soutの振幅を同一に保つように制御することができる。図8にゲイン制御回路67から出力される増幅率を制御するゲイン信号203を示す。増幅回路66はこのゲイン信号の電圧の高さにより増幅率を変更する。なお、ゲイン信号203を高くすると、増幅回路66の増幅率は大きくなる。一方、ゲイン信号203を低くすると、増幅回路66の増幅率は小さくなる。   Accordingly, the amplitude of the input unmodulated wave Sin when operating in the nonlinear amplification region s is controlled to be larger than the amplitude of the input unmodulated wave Din when operating in the linear amplification region d, and the transistors Q, That is, it is possible to control so that the amplitudes of both the output signals Dout and Sout are kept the same even by switching the operation region of the power amplifier 72. FIG. 8 shows a gain signal 203 for controlling the amplification factor output from the gain control circuit 67. The amplification circuit 66 changes the amplification factor according to the voltage level of the gain signal. When the gain signal 203 is increased, the amplification factor of the amplifier circuit 66 is increased. On the other hand, when the gain signal 203 is lowered, the amplification factor of the amplifier circuit 66 is reduced.

また、変調期間Dと無変調期間Sとの切り替え時にトランジスタQおよび増幅回路66、すなわち電力増幅部72の増幅率を急激に変化させると不要な波形歪み成分を発生してしまうので、図8に示すように、変調期間Dの前後の動作領域の切り替え時に動作領域切替信号202およびゲイン信号203の電圧を徐々に変化させるようにしている。   In addition, if the amplification factor of the transistor Q and the amplifier circuit 66, that is, the power amplifier 72 is changed suddenly when switching between the modulation period D and the non-modulation period S, an unnecessary waveform distortion component is generated. As shown, the voltages of the operation region switching signal 202 and the gain signal 203 are gradually changed when the operation region before and after the modulation period D is switched.

同様に、図11に示すように、搬送波100をデータ信号101で変調する場合にも不要な変調歪みを発生しないようにしている。すなわち、搬送波100をデータ信号101により変調するときに、データ信号発生回路62で作成されたデータ信号101を帯域制限フィルタ63に通して広域性分を低減させた信号を生成する。これにより、データ信号101の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを緩やかにした帯域制限信号102が生成される。この帯域制限信号102により搬送波100をASK変調することにより、立ち上がりおよび立ち下がりの滑らかな問い合わせ信号103(搬送波をデータ信号で変調した信号)を作成することができる。ここで、増幅回路66は帯域制限フィルタ63の出力を増幅するようにしているため、帯域制限信号102の増幅に必要な周波数帯域は低く、例えば数100KHz程度の帯域を有すればよい。このように、増幅回路66は容易に帯域制限信号102を増幅することができる。   Similarly, as shown in FIG. 11, even when the carrier wave 100 is modulated by the data signal 101, unnecessary modulation distortion is prevented from occurring. That is, when the carrier wave 100 is modulated by the data signal 101, the data signal 101 created by the data signal generation circuit 62 is passed through the band limiting filter 63 to generate a signal with reduced wideness. Thereby, the band limited signal 102 in which the rising edge and the falling edge of the data signal 101 are made gentle is generated. By subjecting the carrier wave 100 to ASK modulation using the band-limited signal 102, an inquiry signal 103 (a signal obtained by modulating the carrier wave with a data signal) having a smooth rise and fall can be created. Here, since the amplifying circuit 66 amplifies the output of the band limiting filter 63, the frequency band necessary for the amplification of the band limiting signal 102 is low, and for example, it may have a band of about several hundreds KHz. As described above, the amplifier circuit 66 can easily amplify the band limited signal 102.

以上のように、本実施の形態におけるRFIDリーダ装置5によれば、送信部55の電力増幅部72の動作領域d、sを変調期間Dと無変調期間Sとで切り替えるようにしたことにより、その消費電力を低減することができ、発熱を抑制することができる。   As described above, according to the RFID reader device 5 in the present embodiment, the operation regions d and s of the power amplification unit 72 of the transmission unit 55 are switched between the modulation period D and the non-modulation period S. The power consumption can be reduced and heat generation can be suppressed.

なお、電力増幅部72の動作領域を切り替える手段は、本実施の形態のものに限定されるものではなく、任意の手段を用いればよい。   The means for switching the operation region of the power amplifying unit 72 is not limited to the one in the present embodiment, and any means may be used.

また、データ信号の符号化方式として、任意のものを使用することができる。例えば、FM0方式以外にミラーサブキャリア方式などを使用することができる。   Further, any data signal encoding method can be used. For example, a mirror subcarrier system can be used in addition to the FM0 system.

また、本発明は、パッシブ型のRFIDタグを用いたRFIDシステム8だけでなく、アクティブ型のRFIDタグを使用するRFIDシステム8においても応用することができる。   Further, the present invention can be applied not only to the RFID system 8 using the passive RFID tag but also to the RFID system 8 using the active RFID tag.

また、振幅制御部65を変調部54に設け、帯域制限フィルタ63の出力を増幅する増幅回路66の増幅率を変更して制御する場合の例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、変調回路64の出力段に増幅回路を設け、この増幅回路の増幅率を制御してもよい。また、ゲイン制御回路67は、電力増幅部72の出力をモニターしておき、この電力増幅部72の出力の振幅を一定にするように増幅回路を制御するようにしてもよい。   Moreover, although the example in which the amplitude control unit 65 is provided in the modulation unit 54 and the amplification factor of the amplification circuit 66 that amplifies the output of the band limiting filter 63 is changed is described, the present invention is not limited to this. . For example, an amplifier circuit may be provided at the output stage of the modulation circuit 64 and the amplification factor of this amplifier circuit may be controlled. The gain control circuit 67 may monitor the output of the power amplifier 72 and control the amplifier so that the amplitude of the output of the power amplifier 72 is constant.

以上のように本発明は、問い合わせ信号の電力を増幅する電力増幅部と、データ信号で搬送波を変調して送信する変調期間と搬送波を無変調で送信する無変調期間とで電力増幅部の動作領域を切り替える動作領域切替部とを備え、動作領域切替部は、変調期間では電力増幅部の直線増幅領域に動作領域を設定し、無変調期間では電力増幅部の非直線増幅領域に動作領域を設定する。   As described above, according to the present invention, the power amplifying unit that amplifies the power of the inquiry signal, the operation of the power amplifying unit with the modulation period in which the carrier wave is modulated and transmitted with the data signal and the non-modulation period in which the carrier wave is transmitted without modulation. An operation region switching unit that switches regions, the operation region switching unit sets the operation region in the linear amplification region of the power amplification unit during the modulation period, and sets the operation region in the nonlinear amplification region of the power amplification unit during the non-modulation period. Set.

このため、変調期間では問い合わせ信号を直線性の良いA級の増幅領域で増幅して信号の品質を維持しつつ、無変調期間では問い合わせ信号をAB級の増幅領域で増幅して電力増幅部の効率を向上させることができるので、RFIDタグとの通信品質を維持しながら消費電力を抑え、発熱も抑えることを可能とするRFIDリーダ装置として有用なものである。   For this reason, in the modulation period, the inquiry signal is amplified in the class A amplification region having good linearity to maintain the signal quality, and in the non-modulation period, the inquiry signal is amplified in the class AB amplification region to Since the efficiency can be improved, it is useful as an RFID reader device that can reduce power consumption and heat generation while maintaining communication quality with the RFID tag.

本発明の実施の形態におけるRFIDリーダ装置およびRFIDタグを含むRFIDシステムの構成を示す概略図1 is a schematic diagram showing a configuration of an RFID system including an RFID reader device and an RFID tag according to an embodiment of the present invention. 同RFIDシステムに用いられる信号の周波数割り当て状態を示す説明図Explanatory drawing which shows the frequency allocation state of the signal used for the RFID system 同RFIDシステムに用いられるRFIDリーダ装置から送信される信号の波形図Waveform diagram of signal transmitted from RFID reader device used in the RFID system 同RFIDシステムの構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the RFID system 本発明の実施の形態におけるRFIDリーダ装置に用いられる送信部と変調部のブロック図Block diagram of a transmitter and a modulator used in the RFID reader device according to the embodiment of the present invention 同RFIDリーダ装置に用いられる送信部中の電力増幅部の詳細な回路図Detailed circuit diagram of the power amplifier in the transmitter used in the RFID reader device 同RFIDリーダ装置における電力増幅部の動作領域の切り替え状態を説明する特性図A characteristic diagram for explaining the switching state of the operation region of the power amplification unit in the RFID reader device 同RFIDリーダ装置における電力増幅部の動作領域の切替タイミングを説明する波形図Waveform diagram for explaining the switching timing of the operation region of the power amplification unit in the RFID reader device (A)は同RFIDリーダ装置における電力増幅部の出力信号に搬送波成分と変調用のデータ信号の周波数成分とを含む場合の例を示す周波数スペクトラム図、(B)は(A)の出力信号に雑音成分を含む場合の例を示す周波数スペクトラム図(A) is a frequency spectrum diagram showing an example in which the output signal of the power amplifier in the RFID reader device includes a carrier wave component and a frequency component of a data signal for modulation, and (B) is an output signal of (A). Frequency spectrum diagram showing an example of including noise components (A)は同RFIDリーダ装置における電力増幅部の出力信号が単一周波数である場合の例を示す周波数スペクトラム図、(B)は同RFIDリーダ装置における電力増幅部の出力信号の基本波成分と高調波成分の例を示す特性図(A) is a frequency spectrum diagram showing an example when the output signal of the power amplification unit in the RFID reader device has a single frequency, and (B) is a fundamental wave component of the output signal of the power amplification unit in the RFID reader device. Characteristic diagram showing examples of harmonic components 同RFIDリーダ装置における高調波の発生を少なくする方法を説明するための波形図Waveform diagram for explaining a method of reducing the generation of harmonics in the RFID reader device

符号の説明Explanation of symbols

1 物品
2 中央制御装置
3 通信回線
4 RFIDタグ
5 RFIDリーダ装置
6 送信アンテナ
7 受信アンテナ
8 RFIDシステム
41 タグアンテナ部
42 タグICチップ
43 ダイオード
44,50,Ca〜Cg コンデンサ
45,52 制御部
46,57 復調部
47,54 変調部
48,53 メモリ部
49 スイッチ
51 インターフェース
55 送信部
56 受信部
58 クロック部
59 電源部
61 搬送波発生回路
62 データ信号発生回路
63 帯域制限フィルタ(第1のフィルタ)
64 変調回路
65 振幅制御部
66 増幅回路
67 ゲイン制御回路
72 電力増幅部
73 ローパスフィルタ(第2のフィルタ)
74 バイアス制御回路
76 マッチング回路
79 マッチング回路(第2のフィルタ)
77,78 高周波分離回路
La〜Lc コイル
Q NチャンネルMOS−FET(トランジスタ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Goods 2 Central control apparatus 3 Communication line 4 RFID tag 5 RFID reader apparatus 6 Transmission antenna 7 Reception antenna 8 RFID system 41 Tag antenna part 42 Tag IC chip 43 Diode 44,50, Ca-Cg capacitor 45,52 Control part 46, 57 demodulation unit 47, 54 modulation unit 48, 53 memory unit 49 switch 51 interface 55 transmission unit 56 reception unit 58 clock unit 59 power supply unit 61 carrier wave generation circuit 62 data signal generation circuit 63 band limiting filter (first filter)
64 modulation circuit 65 amplitude control unit 66 amplification circuit 67 gain control circuit 72 power amplification unit 73 low-pass filter (second filter)
74 Bias control circuit 76 Matching circuit 79 Matching circuit (second filter)
77, 78 High frequency separation circuit La to Lc Coil Q N channel MOS-FET (transistor)

Claims (6)

RFIDタグにデータ信号および搬送波を含む問い合わせ信号を送信し、前記RFIDタグからの応答信号を受信するRFIDリーダ装置であって、
前記問い合わせ信号の電力を増幅する電力増幅部と、
前記データ信号で前記搬送波を変調して送信する変調期間と前記搬送波を無変調で送信する無変調期間とで前記電力増幅部の動作領域を切り替える動作領域切替部とを備え、
前記動作領域切替部は、前記変調期間では前記電力増幅部の直線増幅領域に前記動作領域を設定し、前記無変調期間では前記電力増幅部の非直線増幅領域に前記動作領域を設定することを特徴とするRFIDリーダ装置。
An RFID reader device that transmits an inquiry signal including a data signal and a carrier wave to an RFID tag and receives a response signal from the RFID tag,
A power amplifying unit for amplifying the power of the inquiry signal;
An operation region switching unit that switches an operation region of the power amplification unit between a modulation period for modulating and transmitting the carrier wave with the data signal and a non-modulation period for transmitting the carrier wave without modulation;
The operation region switching unit sets the operation region in the linear amplification region of the power amplification unit in the modulation period, and sets the operation region in the non-linear amplification region of the power amplification unit in the non-modulation period. A featured RFID reader device.
前記動作領域切替部は、前記電力増幅部のバイアス電圧を変えて前記動作領域を切り替えることを特徴とする請求項1に記載のRFIDリーダ装置。 The RFID reader device according to claim 1, wherein the operation region switching unit switches the operation region by changing a bias voltage of the power amplification unit. 前記データ信号の帯域を制限する第1のフィルタを設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のRFIDリーダ装置。 3. The RFID reader device according to claim 1, further comprising a first filter that limits a band of the data signal. 前記電力増幅部の出力の帯域を制限する第2のフィルタを設けたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のRFIDリーダ装置。 The RFID reader device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second filter that limits an output band of the power amplification unit. 前記電力増幅部の出力の振幅を一定にする振幅制御部を設けたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のRFIDリーダ装置。 The RFID reader device according to any one of claims 1 to 4, further comprising an amplitude control unit configured to make an output amplitude of the power amplification unit constant. 前記振幅制御部は、前記電力増幅部の前記直線増幅領域または前記非直線増幅領域の増幅率に応じて前記第2のフィルタの出力を増幅する増幅部の増幅率を制御することを特徴とする請求項5に記載のRFIDリーダ装置。 The amplitude control unit controls an amplification factor of an amplification unit that amplifies an output of the second filter according to an amplification factor of the linear amplification region or the non-linear amplification region of the power amplification unit. The RFID reader device according to claim 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024235103A1 (en) * 2023-05-16 2024-11-21 维沃移动通信有限公司 Backscatter transmission method, response device, and reader

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