JP4405989B2

JP4405989B2 - Ｒｆｉｄリーダ

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Publication number: JP4405989B2
Application number: JP2006221564A
Authority: JP
Inventors: ジョン−クソン
Original assignee: LSIS Co Ltd; LS Electric Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2005-08-16
Filing date: 2006-08-15
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2026-08-15
Also published as: KR20070020719A; US7889057B2; JP2007053763A; TWI334991B; CN1916928B; CN1916928A; US20070041476A1; KR100771913B1; TW200715198A

Description

本発明はＲＦＩＤリーダに関し、特に、送受信部の構造を単純化して小型化及び電力消費の最小化を図ると共に性能を向上させたＲＦＩＤリーダに関する。

一般に、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術は、機械的に接触することなく、電磁場を利用して、ＲＦＩＤタグからＲＦＩＤリーダへのデータ伝送を可能にする。
すなわち、ＲＦＩＤは、機械的な接触を必要としないため、摩擦による損傷がなく、汚染や環境の影響が少なく、非金属材料を通過でき、また、高速認識が可能であるため、高速で動く移動体の認識が可能である。

図７は従来のＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。
図７に示すように、従来のＲＦＩＤリーダは、制御ユニット１００と、送信ユニット１１０と、受信ユニット１２０とを備える。
送信ユニット１１０は、制御ユニット１００により周波数を変化させる周波数可変ユニット１１１と、制御ユニット１００から出力された周波数制御信号と周波数可変ユニット１１１の可変周波数とを混合するミキサ１１２と、ミキサ１１２から出力された混合信号を所定のレベルに増幅する増幅ユニット１１３とを備える。

一般に、周波数可変ユニット１１１は、ＰＬＬ方式を主に用いる。
すなわち、送信ユニット１１０は、制御ユニット１００から出力された周波数制御信号を伝送周波数と直接変調させるＡＳＫ方式で変調する。
受信ユニット１２０は、低雑音増幅ユニット１２１と、ミキサ１２３、１２４と、移相器１２２と、ローパスフィルタ１２５、１２６と、増幅ユニット１２７、１２８と、ハイパスフィルタ１２９、１３０と、アナログ／デジタル変換器１３１、１３２とを備える。

低雑音増幅ユニット１２１は、ＲＦタグ（図示せず）から伝送された信号を低雑音増幅する。
移相器１２２は、送信ユニット１１０の周波数可変ユニット１１１から出力された可変周波数を９０°移相する。
ミキサ１２３は、移相器１２２で９０°移相された可変周波数と低雑音増幅ユニット１２１の出力信号とを混合したＩ信号を出力し、ミキサ１２４は、周波数可変ユニット１１１から出力された可変周波数と低雑音増幅ユニット１２１の出力信号とを混合したＱ信号を出力する。

ローパスフィルタ１２５、１２６は、ミキサ１２３、１２４からそれぞれ出力されたＩ信号とＱ信号をローパスフィルタリングし、増幅ユニット１２７、１２８は、ローパスフィルタ１２５、１２６からそれぞれ出力された信号を所定のレベルにそれぞれ増幅する。
アナログ／デジタル変換器１３１、１３２は、増幅ユニット１２７、１２８から出力された信号をデジタル信号に変換する。

制御ユニット１００は、周波数可変ユニット１１１の周波数の変化を制御すると共に、ＲＦタグに伝送する周波数制御信号を発生する。また、制御ユニット１００は、受信ユニット１２０から出力されたデジタル信号を分析し、その分析結果に基づいてＲＦタグから受信されたデータを認識する。

しかし、このような従来のＲＦＩＤリーダで生成されるデジタルデータは、固有のインパルス特性により多くの低調波を含み、周波数特性を悪化させる。
前記周波数特性の悪化は、チャネル幅や占有帯域幅に制限がある周波数環境で、ＲＦＩＤリーダの性能を低下させる問題を発生させる。

また、周波数ホッピング方式を用いるＲＦＩＤリーダは、主にＰＬＬ方式を用いて伝送信号の中心周波数を予めセットされた周波数に変化させる。
前記ＰＬＬ方式は、周波数の変化のためにセット時間を必要とする。

しかし、前記セット時間は、ＲＦＩＤリーダのデータ通信を中断させる原因として作用し、ＲＦＩＤリーダのＲＦタグ認識率を低下させるという問題があった。
また、従来のＲＦＩＤリーダの送信側は１つのＰＬＬを用いた直接変調方式を用い、ＲＦＩＤリーダの受信側は前記１つのＰＬＬを用いた直接復調方式を用いる。
これにより、ＲＦＩＤリーダに受信された受信信号の周波数と前記ＰＬＬから出力された固定周波数の位相差又はドップラー効果などにより、復調された復調信号のレベルが９０°の位相差で変化する。前記位相差はＩ／Ｑ方式で復調して検出する。
しかし、前記Ｉ／Ｑ方式で復調する方法は、ＲＦＩＤリーダの受信側の二重経路にそれぞれ同一部品を備えなければならず、ＲＦＩＤリーダの構成が複雑になると共に電力消費を増加させるという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたもので、ＲＦＩＤリーダの送信側で伝送信号を変調する際、ＤＤＦＳ（Direct Digital Frequency Synthesizer）を適用して高速で周波数を合成できるようにしたＲＦＩＤリーダを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、ＲＦＩＤリーダの送信側で伝送信号を変調する際、伝送信号の上昇時間及び下降時間を調節してパルス整形を行うことにより、変調後、伝送信号の上昇及び下降時に発生する不要な周波数成分による占有帯域幅を最小化できるようにしたＲＦＩＤリーダを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ＲＦＩＤリーダの受信側でＲＦタグから伝送された伝送信号を復調する際、Ｎｏｎ−ＺｅｒｏＩＱ周波数方式、すなわち、送信側の固定周波数とＲＦタグから伝送された伝送信号の周波数を利用して復調することにより、ＲＦＩＤリーダの複雑度を最小化すると共にＲＦＩＤリーダの電力消費を低減できるようにしたＲＦＩＤリーダを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ＲＦＩＤリーダの受信側でＲＦタグから伝送された伝送信号を復調する際、前記伝送信号を直接逓倍して復調することにより、復調後の増幅度を減少させると共にＲＦＩＤリーダの受信感度を向上させたＲＦＩＤリーダを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ＲＦＩＤリーダの受信側でＲＦタグから伝送された伝送信号を復調する際、前記伝送信号のレベルをＲＭＳ（Root-Mean Square）方式で検出して復調することにより、ＲＦＩＤリーダの受信感度を向上させたＲＦＩＤリーダを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によるＲＦＩＤリーダは、所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、クロック毎に発生した周波数制御信号を順次累積して合成し、その合成された特定周波数信号と固定周波数とをそれぞれ混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する送信ユニットを含むことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明によるＲＦＩＤリーダは、所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、ＲＦタグから伝送された信号と固定周波数とを混合し、その混合された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニットを含むことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明によるＲＦＩＤリーダは、所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、クロック毎に発生した周波数制御信号を順次累積して合成し、その合成された特定周波数信号と固定周波数とをそれぞれ混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する送信ユニットと、ＲＦタグから伝送された信号と固定周波数とを混合し、その混合された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニットとを含むことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明によるＲＦＩＤリーダは、所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、クロック毎に発生した周波数制御信号をパルス整形し、そのパルス整形された特定周波数信号と可変周波数とを混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する送信ユニットを含むことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明によるＲＦＩＤリーダは、所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、ＲＦタグから伝送された信号の周波数を二乗処理する方式で混合し、その混合された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニットを含むことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明によるＲＦＩＤリーダは、所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、クロック毎に発生した周波数制御信号をパルス整形し、そのパルス整形された特定周波数信号と可変周波数とを混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する送信ユニットと、ＲＦタグから伝送された信号の周波数を二乗処理する方式で混合し、その混合された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニットとを含むことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明によるＲＦＩＤリーダは、所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、ＲＦタグから伝送された信号のレベルを検出し、そのレベルが検出された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニットを含むことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明によるＲＦＩＤリーダは、所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、クロック毎に発生した周波数制御信号をパルス整形し、そのパルス整形された特定周波数信号と可変周波数とを混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する送信ユニットと、ＲＦタグから伝送された信号のレベルを検出し、そのレベルが検出された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニットとを含むことを特徴とする。

本発明によるＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤリーダの送信側で伝送信号を変調する際、ＤＤＦＳを適用して高速で周波数を合成することにより、従来のＰＬＬ方式において周波数ホッピング時に必要としていたセット時間を最小化でき、これにより、周波数ホッピングを用いるＲＦＩＤリーダの通信速度を増加させてＲＦタグ認識率を向上させるという効果がある。

また、本発明によるＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤリーダの送信側で伝送信号を変調する際、伝送信号の上昇時間及び下降時間を調節してパルス整形を行うことにより、変調後、伝送信号の上昇及び下降時に発生する不要な周波数成分による占有帯域幅を最小化して、ＲＦＩＤリーダの性能を向上させるという効果がある。

さらに、本発明によるＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤリーダの受信側でＲＦタグから伝送された信号を復調する際、Ｎｏｎ−ＺｅｒｏＩＱ周波数方式、すなわち、送信側の固定周波数と受信信号を利用して復調することにより、ＲＦＩＤリーダの構成の複雑度を最小化すると共にＲＦＩＤリーダの電力消費を低減させるという効果がある。

さらに、本発明によるＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤリーダの受信側でＲＦタグから伝送された信号を復調する際、その伝送された信号を直接逓倍して復調することにより、復調後の増幅度を減少させると共に受信感度を向上させるという効果がある。

さらに、本発明によるＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤリーダの受信側でＲＦタグから伝送された信号を復調する際、その伝送された信号のレベルをＲＭＳ方式で検出して復調することにより、ＲＦＩＤリーダの受信感度を向上させるという効果がある。

以下、ＲＦＩＤリーダの受信側でＲＦタグから伝送された伝送信号を復調する際、前記伝送信号のレベルをＲＭＳ方式で検出して復調することにより、ＲＦＩＤリーダの受信感度を向上させた、本発明によるＲＦＩＤリーダの好ましい実施形態を添付の図面を参照して説明する。

ここで、前記ＲＦＩＤリーダは、アンテナから電波が持続的に発生する場合、固有の識別子とデータが保存されたＲＦＩＤタグがその電波範囲内に進入すると、前記ＲＦＩＤタグの識別子とデータを読み出して認識し、その認識結果によるデータをデータ処理装置に送信して必要なサービスを提供するデータ認識装置である。

図１は本発明の一実施形態によるＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態によるＲＦＩＤリーダは、クロック毎に発生した周波数制御信号を順次累積して合成し、その合成された特定周波数信号と固定周波数とをそれぞれ混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する送信ユニット２００と、ＲＦタグから伝送された信号と固定周波数とを混合し、その混合された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニット３００と、クロック毎に処理された周波数制御信号を出力すると共に所定のレベルへの周波数の固定を制御する制御ユニット４００とを含む。

送信ユニット２００は、周波数合成ユニット２１０と、固定周波数生成ユニット２２０と、変調ユニット２３０と、増幅ユニット２４０とを備える。
周波数合成ユニット２１０は、クロック毎に発生した周波数制御信号を順次累積して合成し、その累積合成結果による特定周波数信号を出力する。

周波数合成ユニット２１０は、本実施形態ではＤＤＦＳであり、前記ＤＤＦＳは、クロック毎に制御ユニット４００から発生した周波数制御信号を累積して加算するアキュムレータ（図示せず）と、前記アキュムレータから出力される信号の位相に該当するサイン値がデジタル値で予め保存されるＲＯＭ（図示せず）と、前記ＲＯＭに予め保存されたデジタル値から選択されたデジタル値をアナログ値に変換するデジタル／アナログ変換器（図示せず）とを備える。

ここで、前記デジタル／アナログ変換器は、前記ＲＯＭから選択されたデジタル値の上昇時間と下降時間を所定の段階で変更するパルス整形を行い、そのパルス整形結果によるアナログ信号を特定周波数信号として出力するように構成することもできる。
すなわち、本発明は、図７の従来技術におけるＰＬＬを直接制御する方法とは異なり、ＤＤＦＳを使用して周波数ホッピング（周波数合成）を行うことにより、従来のＰＬＬ方式において周波数ホッピング時に必要としていたセット時間を最小化でき、これにより、周波数ホッピングを用いるＲＦＩＤリーダの通信速度を増加させてＲＦタグ認識率を向上させる。

固定周波数生成ユニット２２０は、所定の制御により、所定のレベルに固定された周波数を生成して出力する。
変調ユニット２３０は、第１、第２移相器２３１、２３２と、第１、第２ミキサ２３３、２３４と、加算器２３５とを備える。
第１移相器２３１は、周波数合成ユニット２１０から出力された特定周波数信号を９０°移相してそれによるＩ信号を出力し、第２移相器２３２は、固定周波数生成ユニット２２０から出力された前記固定周波数を９０°移相する。

第１ミキサ２３３は、第１移相器２３１のＩ信号と第２移相器２３２の出力信号とを混合し、第２ミキサ２３４は、周波数合成ユニット２１０から出力された特定周波数信号のＱ信号と前記固定周波数とを混合する。
加算器２３５は、第１、第２ミキサ２３３、２３４から出力された信号を加算してそれによるＲＦ信号を出力する。
増幅ユニット２４０は、変調ユニット２３０から出力されたＲＦ信号を所定のレベルに増幅してアンテナを介して出力する。

すなわち、本発明は、周波数合成ユニット２１０で周波数合成を行い、その周波数合成された信号を固定周波数とＩ／Ｑ変調することにより、ＳＳＢ（Single Side Band）特性を有し、従来技術で用いられるＤＳＢ（Double Side Band）方式における周波数の効率性とチャネル干渉の問題を解決できる。
また、受信ユニット３００は、復調ユニット３１０と、データ抽出ユニット３２０とを備える。
復調ユニット３１０は、ＲＦタグから伝送された信号を低雑音増幅する低雑音増幅ユニット３１１と、低雑音増幅ユニット３１１から出力された信号と送信ユニット２００の固定周波数生成ユニット２２０から出力された固定周波数とを混合するミキサ３１２とからなる。

データ抽出ユニット３２０は、復調ユニット３１０から出力された復調信号をローパスフィルタリングするローパスフィルタ３２１と、ローパスフィルタ３２１から出力された信号を所定のレベルに増幅する増幅ユニット３２２と、増幅ユニット３２２から出力された増幅信号をハイパスフィルタリングするハイパスフィルタ３２３と、ハイパスフィルタ３２３から出力された信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器３２４とを備える。

ここで、アナログ／デジタル変換器３２４は高価な部品であるため、本実施形態のＲＦＩＤリーダはコスト面で欠点がある。
これを解決するために、本発明の他の実施形態において、データ抽出ユニット３２０は、図２に示すように、アナログ／デジタル変換器３２４の代りにデータスライサ３２５を使用して構成する。
データスライサ３２５は、ハイパスフィルタ３２３から出力された信号のうち、所定のレベル以上、以下の信号を遮断してデジタルレベルに復旧し、受信ユニットを小型化及び低電力化する。

すなわち、本発明の他の実施形態によるＲＦＩＤリーダは、送信ユニット２００で固定周波数と特定周波数信号を発生させ、受信ユニット３００で前記特定周波数信号と固定周波数の和をアンテナを介して受信して前記固定周波数と混合して復調し、その復調により生成された低周波成分と高周波成分をフィルタリングして低周波成分をデジタルデータで残し、従来、送信信号と復調器の基準周波数の位相差により発生していた復調過程後の直流信号又はデータ信号の大きさの変化に関係なく、所定のデータサイズを維持できる。

図３は本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。
図３に示すように、本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダは、送信ユニット５００と、受信ユニット６００と、制御ユニット７００とを含む。

制御ユニット７００は、クロック毎に処理された周波数制御信号を出力すると共に、位相同期のための周波数の変化を制御する。
送信ユニット５００は、クロック毎に発生した周波数制御信号をパルス整形し、そのパルス整形された特定周波数信号と可変周波数とを混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する。

受信ユニット６００は、ＲＦタグから伝送された信号の周波数を二乗処理する方式で混合し、その混合された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する。
送信ユニット５００は、パルス整形ユニット５１０と、周波数可変ユニット５２０と、変調ユニット５３０と、増幅ユニット５４０とを備える。

パルス整形ユニット５１０は、クロック毎に発生した周波数制御信号の上昇時間と下降時間を調節してパルス整形を行い、そのパルス整形結果による特定周波数信号を出力する。
すなわち、パルス整形ユニット５１０は、制御ユニット７００から出力される周波数制御信号（デジタルデータ）の上昇と下降時に発生する不要な周波数成分による、伝送周波数との変調後に発生する占有帯域幅の問題を最小化する。

周波数可変ユニット５２０は、制御ユニット７００の制御信号により、位相が同期するように変化した周波数を生成し、変調ユニット５３０は、周波数可変ユニット５２０で変化した周波数とパルス整形ユニット５１０から出力された特定周波数信号とを混合する。
増幅ユニット５４０は、変調ユニット５３０から出力された信号を所定のレベルに増幅してアンテナを介して出力する。
変調ユニット５３０は、移相器５３３と、第１、第２ミキサ５３１、５３２と、加算器５３４とを備える。

移相器５３３は、前記変化した周波数信号を９０°移相し、第１ミキサ５３１は、パルス整形ユニット５１０から出力された特定周波数信号と移相器５３３の出力信号とを混合する。
第２ミキサ５３２は、パルス整形ユニット５１０から出力された特定周波数信号と前記変化した周波数とを混合し、加算器５３４は、第１、第２ミキサ５３１、５３２から出力された信号を加算してそれによるＲＦ信号を出力する。
すなわち、送信ユニット５００は、制御ユニット７００で生成される周波数制御信号（デジタルデータ）に含まれた多くの低調波をパルス整形して減少させると共に、従来技術でデジタルデータを直接変調した場合に発生するインパルス雑音を減少させて占有帯域幅及びチャネル幅、グラウンド雑音を最小化する。

パルス整形ユニット５１０は、レイズドコサインフィルタ（raised cosine filter）及びデジタル／アナログ変換器で構成するか、又はローパスフィルタなどを使用して構成することができる。
また、受信ユニット６００は、ＲＦタグから伝送された伝送信号の周波数を二乗処理する方式で復調する復調ユニット６１０と、復調ユニット６１０から出力された復調信号に所定の処理を行った後、その処理結果によるデータを抽出するデータ抽出ユニット６２０とを備える。
すなわち、受信ユニット６００は、図２とは異なり、送信側から固定周波数が受信されない構成を有する。

復調ユニット６１０は、ＲＦタグから伝送された信号を直接周波数逓倍する方式で復調する。

すなわち、復調ユニット６１０は、前記ＲＦタグから伝送された信号を二乗処理する方式で復調することにより、復調ユニット６１０に後続するデータ抽出ユニット６２０での増幅度を減少させる。
ここで、受信ユニット６００は、図３に示すように、ＲＦタグから伝送された信号を復調し、データを抽出する単一経路で構成することもでき、他の実施形態として、ＲＦタグから伝送された信号をＩ信号とＱ信号とに分離して復調し、データを抽出する二重経路で構成することもできる。

復調ユニット６１０は、低雑音増幅ユニット６１１と、ミキサ６１２とを備える。
低雑音増幅ユニット６１１は、ＲＦタグから伝送された信号を低雑音増幅し、ミキサ６１２は、低雑音増幅ユニット６１１から出力された信号の周波数を二乗処理する方式で混合する。
データ抽出ユニット６２０は、復調ユニット６１０から出力された復調信号をローパスフィルタリングするローパスフィルタ６２１と、ローパスフィルタ６２１から出力された信号を所定のレベルに増幅する増幅ユニット６２２と、増幅ユニット６２２から出力された増幅信号をハイパスフィルタリングするハイパスフィルタ６２３と、ハイパスフィルタ６２３から出力された信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器６２４とからなる。

ここで、アナログ／デジタル変換器６２４は高価な部品であるため、本実施形態のＲＦＩＤリーダはコスト面で欠点がある。
これを解決するために、本発明のさらに他の実施形態において、データ抽出ユニット６２０は、図４に示すように、アナログ／デジタル変換器６２４の代りにデータスライサ６２５を使用して構成する。
データスライサ６２５は、ハイパスフィルタ６２３から出力された信号のうち、所定のレベル以上、以下の信号を遮断してデジタルレベルに復旧し、受信ユニットを小型化及び低電力化する。

以上のように、図３及び図４に示す本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダは、送信側に前記パルス整形ユニットを備えて、クロック毎に発生した周波数制御信号の上昇時間と下降時間を調節してパルス整形を行うことにより、制御ユニット７００から出力される周波数制御信号（デジタルデータ）の上昇と下降時に発生する不要な周波数成分による、伝送周波数との変調後に発生する占有帯域幅の問題を最小化する。
また、図３及び図４に示す本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダは、受信側の復調ユニットでＲＦタグから伝送された信号を直接周波数逓倍する方式で復調することにより、前記復調ユニットに後続するデータ抽出ユニットでの増幅度を減少させて、ＲＦＩＤリーダの受信感度を向上させる。

図５は本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。
図５に示すように、本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダは、送信ユニット５００と、受信ユニット８００と、制御ユニット７００とを含む。
制御ユニット７００は、クロック毎に処理された周波数制御信号を出力すると共に、位相同期のための周波数の変化を制御する。
送信ユニット５００は、クロック毎に発生した周波数制御信号をパルス整形し、そのパルス整形された特定周波数信号と可変周波数とを混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する。

受信ユニット８００は、ＲＦタグから伝送された信号のレベルを検出し、そのレベルが検出された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する。
送信ユニット５００は、パルス整形ユニット５１０と、周波数可変ユニット５２０と、変調ユニット５３０と、増幅ユニット５４０とを備える。
パルス整形ユニット５１０は、クロック毎に発生した周波数制御信号の上昇時間と下降時間を調節してパルス整形を行い、そのパルス整形結果による特定周波数信号を出力する。

すなわち、パルス整形ユニット５１０は、制御ユニット７００から出力される周波数制御信号（デジタルデータ）の上昇と下降時に発生する不要な周波数成分による、伝送周波数との変調後に発生する占有帯域幅の問題を最小化する。
周波数可変ユニット５２０は、制御ユニット７００の制御信号により、前記周波数制御信号と前記伝送周波数の位相が同期するように前記伝送周波数を変化させる。
変調ユニット５３０は、周波数可変ユニット５２０で変化した伝送周波数とパルス整形ユニット５１０から出力された特定周波数信号とを混合して変調する。
増幅ユニット５４０は、変調ユニット５３０から出力された信号を所定のレベルに増幅してアンテナを介して出力する。

変調ユニット５３０は、移相器５３３と、第１、第２ミキサ５３１、５３２と、加算器５３４とを備える。
移相器５３３は、前記変化した伝送周波数を９０°移相し、第１ミキサ５３１は、パルス整形ユニット５１０から出力された特定周波数信号と移相器５３３で移相された伝送周波数とを混合する。
第２ミキサ５３２は、パルス整形ユニット５１０から出力された特定周波数信号と前記変化した伝送周波数とを混合し、加算器５３４は、第１、第２ミキサ５３１、５３２から出力された信号を加算してそれによるＲＦ信号を出力する。

すなわち、送信ユニット５００は、制御ユニット７００で生成される周波数制御信号（デジタルデータ）に含まれた多くの低調波成分をパルス整形して減少させると共に、従来技術でデジタルデータを直接変調した場合に発生するインパルス雑音を減少させて占有帯域幅及びチャネル幅、グラウンド雑音を最小化する。
パルス整形ユニット５１０は、レイズドコサイン及びデジタル／アナログ変換器で構成するか、又はローパスフィルタなどを使用して構成することができる。

また、受信ユニット８００は、ＲＦタグから伝送された伝送信号の周波数をＲＭＳ方式で処理し、その処理された値を復調信号として検出する復調ユニット８１０と、復調ユニット８１０から出力された復調信号に所定の処理を行った後、その処理結果によるデータを抽出するデータ抽出ユニット８２０とを備える。
すなわち、受信ユニット８００は、図２とは異なり、送信側から周波数信号が受信されない構成を有し、復調ユニット８１０でＲＭＳ処理により受信信号を復調することにより、送信側の電力変化による干渉を除去してＲＦＩＤリーダの性能を向上させる。

復調ユニット８１０は、低雑音増幅ユニット８１１と、レベル検出ユニット８１２とを備える。
低雑音増幅ユニット８１１は、ＲＦタグから伝送された信号を低雑音増幅し、レベル検出ユニット８１２は、低雑音増幅ユニット８１１から出力された信号の周波数を二乗処理して積分し、その積分された信号の平均値を復調信号として検出する。

データ抽出ユニット８２０は、復調ユニット８１０から出力された復調信号をローパスフィルタリングするローパスフィルタ８２１と、ローパスフィルタ８２１から出力された信号を所定のレベルに増幅する増幅ユニット８２２と、増幅ユニット８２２から出力された増幅信号をハイパスフィルタリングするハイパスフィルタ８２３と、ハイパスフィルタ８２３から出力された信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器８２４とからなる。

ここで、アナログ／デジタル変換器８２４は高価な部品であるため、本実施形態のＲＦＩＤリーダはコスト面で欠点がある。
これを解決するために、本発明のさらに他の実施形態において、データ抽出ユニット８２０は、図６に示すように、アナログ／デジタル変換器８２４の代りにデータスライサ８２５を使用して構成する。

データスライサ８２５は、ハイパスフィルタ８２３から出力される信号のうち、所定のレベル以上、以下の信号を遮断してデジタルレベルに復旧し、受信ユニットを小型化及び低電力化する。

以上のように、図５及び図６に示す本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダは、送信側に前記パルス整形ユニットを備えて、クロック毎に発生した周波数制御信号の上昇時間と下降時間を調節してパルス整形を行うことにより、制御ユニット７００から出力される周波数制御信号（デジタルデータ）の上昇と下降時に発生する不要な周波数成分による、伝送周波数との変調後に発生する占有帯域幅の問題を最小化する。

また、図５及び図６に示す本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダは、受信側の復調ユニット８１０でＲＦタグから伝送された信号を二乗処理して積分し、その積分された信号の平均値を復調信号として検出することにより、送信側の電力変化による影響を減少させて、ＲＦＩＤリーダの性能及び受信感度を向上させる。

本発明の一実施形態によるＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。本発明の他の実施形態によるＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。本発明のさらに他の実施形態によるＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。従来のＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。

符号の説明

２００送信ユニット
２１０周波数合成ユニット
２２０固定周波数生成ユニット
２３０変調ユニット
２３１、２３２移相器
２３３、２３４、３１２ミキサ
２３５加算器
２４０、３２２増幅ユニット
３００受信ユニット
３１０復調ユニット
３１１低雑音増幅ユニット
３２０データ抽出ユニット
３２１ローパスフィルタ
３２３ハイパスフィルタ
３２４アナログ／デジタル変換器

Claims

所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、
クロック毎に発生した周波数制御信号を順次累積して合成し、その合成された特定周波数信号と固定周波数とをそれぞれ混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する送信ユニットを含むことを特徴とするＲＦＩＤリーダ。
前記送信ユニットが、
クロック毎に発生した周波数制御信号を順次累積して合成し、その合成結果による特定周波数信号を出力する周波数合成ユニットと、
所定の制御により、所定のレベルに固定された周波数を生成して出力する固定周波数生成ユニットと、
前記周波数合成ユニットから出力された特定周波数信号と前記固定周波数生成ユニットから出力された固定周波数とを混合して変調し、その変調結果によるＲＦ信号を出力する変調ユニットと、
前記変調ユニットから出力されたＲＦ信号を所定のレベルに増幅してアンテナを介して放射する増幅ユニットと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記周波数合成ユニットがＤＤＦＳ（Direct Digital Frequency Synthesizer）であることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記ＤＤＦＳが、
クロック毎に発生した周波数制御信号を累積して加算するアキュムレータと、
前記アキュムレータから出力された信号の位相に該当するサイン値がデジタル値で予め保存されるＲＯＭと、
前記ＲＯＭから選択されたデジタル値をアナログ値に出力するデジタル／アナログ変換器と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤリーダ。
クロック毎に処理された周波数制御信号を出力すると共に所定のレベルへの周波数の固定を制御する制御ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記変調ユニットが、
前記特定周波数信号を９０°移相してそれによるＩ信号を出力する第１移相器と、
前記固定周波数を９０°移相する第２移相器と、
前記第１移相器のＩ信号と前記第２移相器の出力信号とを混合する第１ミキサと、
前記特定周波数信号のＱ信号と前記固定周波数とを混合する第２ミキサと、
前記第１、第２ミキサから出力された信号を加算してそれによるＲＦ信号を出力する加算器と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記デジタル／アナログ変換器が、前記ＲＯＭから選択されたデジタル値の上昇時間と下降時間を所定の段階で変更するパルス整形を行い、そのパルス整形結果によるアナログ信号を特定周波数信号として出力することを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤリーダ。
所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、
クロック毎に発生した周波数制御信号を順次累積して合成し、その合成された特定周波数信号と固定周波数とをそれぞれ混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する送信ユニットと、
前記ＲＦタグから伝送された信号と固定周波数とを混合し、その混合された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニットと、
を含むことを特徴とするＲＦＩＤリーダ。
前記送信ユニットが、
クロック毎に発生した周波数制御信号を順次累積して合成し、その合成結果による特定周波数信号を出力する周波数合成ユニットと、
所定の制御により、所定のレベルに固定された周波数を生成する固定周波数生成ユニットと、
前記周波数合成ユニットから出力された特定周波数信号と前記固定周波数生成ユニットから出力された固定周波数とを混合して変調し、その変調結果によるＲＦ信号を出力する変調ユニットと、
前記変調ユニットから出力されたＲＦ信号を所定のレベルに増幅してアンテナを介して放射する増幅ユニットと、
を備えることを特徴とする請求項８に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記受信ユニットが、
前記ＲＦタグから伝送された信号と固定周波数とを混合して復調する復調ユニットと、
前記復調ユニットから出力された復調信号に所定の処理を行った後、その処理結果によるデータを抽出するデータ抽出ユニットと、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のＲＦＩＤリーダ。
所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、
クロック毎に発生した周波数制御信号をパルス整形し、そのパルス整形された特定周波数信号と可変周波数とを混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する送信ユニットと、
クロック毎に処理された周波数制御信号を出力すると共に、前記特定周波数信号と前記可変周波数の位相同期のために、前記可変周波数の変化を制御する制御ユニットと、
を含むことを特徴とするＲＦＩＤリーダ。
前記送信ユニットが、
クロック毎に発生した周波数制御信号の上昇時間と下降時間を調節してパルス整形を行い、そのパルス整形結果による特定周波数信号を出力するパルス整形ユニットと、
所定の制御により、前記特定周波数信号と前記可変周波数の位相が同期するように、前記可変周波数の周波数を変化させる周波数可変ユニットと、
前記周波数可変ユニットから出力された可変周波数と前記パルス整形ユニットから出力された特定周波数信号とを混合して変調する変調ユニットと、
前記変調ユニットから出力された信号を所定のレベルに増幅してアンテナを介して出力する増幅ユニットと、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記変調ユニットが、
前記可変周波数を９０°移相する移相器と、
前記パルス整形ユニットから出力された特定周波数信号と前記移相器の出力信号とを混合する第１ミキサと、
前記パルス整形ユニットから出力された特定周波数信号と前記可変周波数とを混合する第２ミキサと、
前記第１、第２ミキサから出力された信号を加算してそれによるＲＦ信号を出力する加算器と、
を備えることを特徴とする請求項１２に記載のＲＦＩＤリーダ。
所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、
前記ＲＦタグから伝送された信号の周波数を二乗処理する方式で混合し、その混合された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニットを含むことを特徴とするＲＦＩＤリーダ。
前記受信ユニットが、
前記ＲＦタグから伝送された信号の周波数を二乗処理する方式で混合する復調ユニットと、
前記復調ユニットから出力された混合信号に所定の処理を行った後、その処理結果によるデータを抽出するデータ抽出ユニットと、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記復調ユニットが、
前記ＲＦタグから伝送された信号を低雑音増幅する低雑音増幅ユニットと、
前記低雑音増幅ユニットから出力された信号の周波数を二乗処理する方式で混合するミキサと、
からなることを特徴とする請求項１５に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記データ抽出ユニットが、
前記復調ユニットから出力された復調信号をローパスフィルタリングするローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力された信号を所定のレベルに増幅する増幅ユニットと、
前記増幅ユニットから出力された増幅信号をハイパスフィルタリングするハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタから出力された信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
からなることを特徴とする請求項１６に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記データ抽出ユニットが、
前記復調ユニットから出力された復調信号をローパスフィルタリングするローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力された信号を所定のレベルに増幅する増幅ユニットと、
前記増幅ユニットから出力された増幅信号をハイパスフィルタリングするハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタから出力された信号のうち、所定のレベル以上、以下の信号を遮断してデジタル処理するデータスライサと、
からなることを特徴とする請求項１６に記載のＲＦＩＤリーダ。
所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、
クロック毎に発生した周波数制御信号をパルス整形し、そのパルス整形された特定周波数信号と可変周波数とを混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する送信ユニットと、
前記ＲＦタグから伝送された信号の周波数を二乗処理する方式で混合し、その混合された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニットと、
を含むことを特徴とするＲＦＩＤリーダ。
前記送信ユニットが、
クロック毎に発生した周波数制御信号の上昇時間と下降時間を調節してパルス整形を行い、そのパルス整形結果による特定周波数信号を出力するパルス整形ユニットと、
所定の制御により、前記特定周波数信号と前記可変周波数の位相が同期するように、前記可変周波数の周波数を変化させる周波数可変ユニットと、
前記周波数可変ユニットから出力された可変周波数と前記パルス整形ユニットから出力された特定周波数信号とを混合して変調する変調ユニットと、
前記変調ユニットから出力された信号を所定のレベルに増幅してアンテナを介して出力する増幅ユニットと、
を含むことを特徴とする請求項１９に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記変調ユニットが、
前記可変周波数を９０°移相する移相器と、
前記パルス整形ユニットから出力された特定周波数信号と前記移相器の出力信号とを混合する第１ミキサと、
前記パルス整形ユニットから出力された特定周波数信号と前記可変周波数とを混合する第２ミキサと、
前記第１、第２ミキサから出力された信号を加算してそれによるＲＦ信号を出力する加算器と、
を備えることを特徴とする請求項２０に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記受信ユニットが、
前記ＲＦタグから伝送された信号の周波数を二乗処理する方式で混合する復調ユニットと、
前記復調ユニットから出力された混合信号に所定の処理を行った後、その処理結果によるデータを抽出するデータ抽出ユニットと、
を含むことを特徴とする請求項２１に記載のＲＦＩＤリーダ。
所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、
前記ＲＦタグから伝送された信号のレベルを検出し、そのレベルが検出された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニットを含み、
前記受信ユニットが、
前記ＲＦタグから伝送された信号の周波数をＲＭＳ（Root-Mean Square）方式で処理し、その処理された値を復調信号として検出する復調ユニットと、
前記復調ユニットから出力された復調信号に所定の処理を行った後、その処理結果によるデータを抽出するデータ抽出ユニットと、
を含むことを特徴とする記載のＲＦＩＤリーダ。
前記復調ユニットが、
前記ＲＦタグから伝送された信号を低雑音増幅する低雑音増幅ユニットと、
前記低雑音増幅ユニットから出力された信号の周波数を二乗処理した後、その二乗処理された信号を積分し、前記積分された信号の平均値を復調信号として検出するレベル検出ユニットと、
を含むことを特徴とする請求項２３に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記データ抽出ユニットが、
前記復調ユニットから出力された復調信号をローパスフィルタリングするローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力された信号を所定のレベルに増幅する増幅ユニットと、
前記増幅ユニットから出力された増幅信号をハイパスフィルタリングするハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタから出力された信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
からなることを特徴とする請求項２３に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記データ抽出ユニットが、
前記復調ユニットから出力された復調信号をローパスフィルタリングするローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタから出力された信号を所定のレベルに増幅する増幅ユニットと、
前記増幅ユニットから出力された増幅信号をハイパスフィルタリングするハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタから出力された信号のうち、所定のレベル以上、以下の信号を遮断してデジタル処理するデータスライサと、
からなることを特徴とする請求項２４に記載のＲＦＩＤリーダ。
所定の周波数帯域を利用して無線方式でＲＦタグから各種データを読み出すＲＦＩＤリーダにおいて、
クロック毎に発生した周波数制御信号をパルス整形し、そのパルス整形された特定周波数信号と可変周波数とを混合し、その混合結果によるＲＦ信号を出力する送信ユニットと、
前記ＲＦタグから伝送された信号のレベルを検出し、そのレベルが検出された信号を処理した後、その処理結果によるデータを抽出する受信ユニットと、
を含むことを特徴とするＲＦＩＤリーダ。
前記送信ユニットが、
クロック毎に発生した周波数制御信号の上昇時間と下降時間を調節してパルス整形を行い、そのパルス整形結果による特定周波数信号を出力するパルス整形ユニットと、
所定の制御により、前記特定周波数信号と前記可変周波数の位相が同期するように、前記可変周波数の周波数を変化させる周波数可変ユニットと、
前記周波数可変ユニットから出力された可変周波数と前記パルス整形ユニットから出力された特定周波数信号とを混合して変調する変調ユニットと、
前記変調ユニットから出力された信号を所定のレベルに増幅してアンテナを介して出力する増幅ユニットと、
を含むことを特徴とする請求項２７に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記受信ユニットが、
前記ＲＦタグから伝送された信号の周波数をＲＭＳ処理し、その処理された値を復調信号として検出する復調ユニットと、
前記復調ユニットから出力された復調信号に所定の処理を行った後、その処理結果によるデータを抽出するデータ抽出ユニットと、
を含むことを特徴とする請求項２７に記載のＲＦＩＤリーダ。
前記復調ユニットが、
前記ＲＦタグから伝送された信号を低雑音増幅する低雑音増幅ユニットと、
前記低雑音増幅ユニットから出力された信号の周波数を二乗処理した後、その二乗処理された信号を積分し、前記積分された信号の平均値を復調信号として検出するレベル検出ユニットと、
からなることを特徴とする請求項２９に記載のＲＦＩＤリーダ。