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KR20190030590A - Rf 태그 - Google Patents

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KR20190030590A
KR20190030590A KR1020180094456A KR20180094456A KR20190030590A KR 20190030590 A KR20190030590 A KR 20190030590A KR 1020180094456 A KR1020180094456 A KR 1020180094456A KR 20180094456 A KR20180094456 A KR 20180094456A KR 20190030590 A KR20190030590 A KR 20190030590A
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impedance
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circuit
rectifying circuit
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사토시 야세
데츠야 노사카
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오므론 가부시키가이샤
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Abstract

리미터를 구비한 정합 회로의 임피던스를 보다 양호하게 조정할 수 있는 RF 태그를 제공한다.
RF 태그는 전력 소비량을 변경 가능한 가변 부하; 및 정류 회로의 출력 전압이 최대가 되도록 정합 회로의 임피던스를 조정하는 임피던스 조정 처리를 실행 가능한 제어부로서, 소정 조건이 충족되었을 때, 가변 부하부의 전력 소비량을 조정함으로써 정류 회로의 출력 전압을 리미터 전압 미만의 전압까지 저하시킨 후 임피던스 조정 처리를 실행하는 제어부;를 구비한다.

Description

RF 태그 {RF TAG}
본 발명은 RF 태그에 관한 것이다.
최근 RF 태그의 발전은 눈부시고, 본래의 개체 식별 용도 이외에도 무선 전력 전송 기능을 응용하여 무선 전자 부품의 실장에 이용되고 있다. 이러한 응용에 대해 무선 전자 부품에는 CPU나 센서 등의 전기적 부하가 포함되어 있고, 이러한 부하의 동작에는 안정적으로 전력이 공급되도록, RF 태그에서 받는 전력을 보다 크게 하는 것이 바람직하다. 상기 효과를 실현하는 RF 태그로서 임피던스가 가변인 정합 회로(가변 임피던스 회로)를 정류 회로의 전단에 마련한 것이 알려져 있다.
그러한 RF 태그는 정합 회로의 임피던스의 최적치로부터의 편차가 크면, 환경 변동에 의해 정류 회로의 출력 전압(이하, 전원 전압으로도 표기)이 RF 태그 내의 각 회로의 동작 하한 전압 이하가 되기 쉬워진다. 구체적으로, 정합 회로의 임피던스가 최적치로 조정되어 있으므로, 7dB의 급전 마진이 있는 RF 태그를 생각한다. 또한 급전 마진이란, 전원 전압(정류 회로의 출력 전압)이 동작 하한 전압까지 하강하는 입력 전력의 dB 단위에서의 저하량을 말한다.
상기 RF 태그로의 입력 전력이 환경 변동(안테나로의 전파의 전파(傳播)를 저해하는 장애물의 출현, 안테나로의 물부착 등)에 의해, 6dB 저하된 경우, 도 1A에 도시한 바와 같이, 전원 전압은 저하되나, 동작 하한 전압까지는 내려가지 않는다. 따라서, RF 태그는 계속 동작한다.
한편, 정합 회로의 임피던스가 최적치로 조정되어 있지 않으므로, RF 태그의 급전 마진이 4dB 밖에 없었던 경우에는, 도 1B에 도시한 바와 같이, 입력 전력이 6dB 저하되면 전원 전압이 동작 하한 전압 이하가 된다. 그 결과, RF 태그는 동작하지 않게 된다.
이와 같이, 정합 회로의 임피던스의 최적치로부터의 편차가 크면 환경 변동에 의해, 전원 전압이 RF 태그 내의 각 회로의 동작 하한 전압 이하가 되기 쉬워진다. 그 때문에, RF 태그 내의 정합 회로의 임피던스를 양호하게 조정할 수 있는 것이 바람직한다.
그런데, RF 태그 내의 정합 회로의 임피던스는, 통상 정류 회로의 출력 전압이 최대가 되도록 조정되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 정류 회로의 출력 전압을 그대로 검출할 수 있는 경우에는, 상기 조정 처리에 의해, 정합 회로의 임피던스를 최적치로 조정할 수 있다. 다만, 도 2에 도시한 바와 같이, 각 회로로의 과전압의 인가 방지 등을 위한 리미터를 구비한 RF 태그에서는 전원 전압이 리미터에 의해 제한된다. 그 때문에, 상기 조정 처리에서는 이 RF 태그의 정합 회로의 임피던스를 최적치로 조정할 수 없었다.
구체적으로는, 정합 회로로서 통상 2개의 인덕터와 가변 커패시터를 조합한 회로(도 5A 참조)가 채용되었다. 또한, 조정 처리로서 통상 정합 회로 내의 가변 커패시터의 용량 C를, 어떤 값 C0까지 내린 후, 전원 전압이 변화하지 않게 될 때까지 용량 C를 증가시키는 처리가 수행되고 있다. 따라서, 리미터를 구비한 RF 태그의 정합 회로의 임피던스를 당해 조정 처리에서 조정한 경우, 도 3에 모식적으로 도시한 바와 같이, 전원 전압이 포화 전압(리미터 전압)까지 상승한 단계에서, 정합 회로의 임피던스(가변 커패시터의 용량 C)의 조정이 종료되어 버리기 때문에, 정합 회로의 임피던스를 최적치로 조정할 수 없었다.
[특허 문헌 1] 일본특허공개 1995－111470호 공보
본 발명은 상기 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 리미터를 구비한 RF 태그로서, 정합 회로의 임피던스를 보다 양호하게 조정할 수 있는 RF 태그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 리더/라이터로부터 무선 급전되는 RF 태그는 안테나로부터의 교류 신호를 정류하고, 상기 RF 태그 내의 각 부에 전원 전압으로서 공급되는 직류 전압을 출력하는 정류 회로; 상기 정류 회로의 출력 전압을 소정 전압 이하로 제한하는 리미터; 상기 안테나와 상기 정류 회로 사이에 배치된 임피던스가 가변인 정합 회로; 상기 정류 회로로부터 출력되는 전력을 소비하는 전력 소비량을 변경 가능한 가변 부하부; 및 상기 정류 회로의 출력 전압이 커지도록 상기 정합 회로의 임피던스를 조정하는 임피던스 조정 처리를 실행 가능한 제어부로서, 소정 조건이 충족되었을 때, 상기 가변 부하부의 전력 소비량을 조정함으로써 상기 정류 회로의 출력 전압을 상기 소정 전압 미만의 전압까지 저하시킨 후 상기 임피던스 조정 처리를 실행하는 제어부;를 구비한다.
즉, “상기 정류 회로의 출력 전압이 커지도록 상기 정합 회로의 임피던스를 조정하는 임피던스 조정 처리”는 정류 회로의 출력 전압을, 리미터에 의해 제한되지 않는 전압까지 저하시켜 수행하면, 임피던스의 보다 양호한 조정이 가능해지는 처리이다. 그리고, 본 발명의 RF 태그는 “상기 가변 부하부의 전력 소비량을 조정함으로써 상기 정류 회로의 출력 전압을 상기 소정 전압 미만의 전압까지 저하시킨 후 상기 임피던스 조정 처리를 실행하는” 기능을 가지고 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 리미터를 구비한 RF 태그로서, 정합 회로의 임피던스를 보다 양호하게 조정할 수 있는 RF 태그를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 RF 태그의 가변 부하부는, 임피던스 조정용(전력 소비량 조정용) 가변 부하와, RF 태그의 본래의 용도용 부하(IC, 센서 등)를 포함하는 것일 수도 있고, 임피던스 조정용(전력 소비량 조정용) 가변 부하로만 이루어진 것일 수도 있다. 또한, 본 발명에서의 “소정 조건”은 어떠한 조건이라도 무방하다. 구체적으로 “소정 조건”은, 예컨대, “전회에 임피던스 조정을 수행한 후, 소정 시간이 경과한”이라는 조건일 수도 있고, “다른 장치(리더/라이터 등)로부터 소정의 지시가 입력된”이라는 조건일 수도 있으며, “전원 전압이 리미터 전압 미만이 된”이라는 조건일 수도 있다.
본 발명의 RF 태그에, “상기 제어부는 상기 소정 조건이 충족되었을 때, 상기 가변 부하부의 전력 소비량을 조정함으로써 상기 정류 회로의 출력 전압을 상기 소정 전압 미만의 전압까지 저하시킨 후 상기 임피던스 조정 처리를 실행하는 처리를, 당해 처리 이후의 상기 정류 회로의 출력 전압이 상기 소정 전압 미만의 전압이 될 때까지 반복하는” 구성을 채용할 수도 있다. 또한, 본 발명의 RF 태그에, “상기 가변 부하부는 저항값이 가변인 유닛이고, 상기 제어부는 상기 소정 조건이 충족되었을 때, 상기 가변 부하부의 전력 소비량을 조정함으로써, 상기 정류 회로의 출력 전압을 상기 소정 전압 미만의 전압까지 저하시킨 후 상기 임피던스 조정 처리를 실행하는 처리를, 당해 처리 이후의 상기 가변 부하부의 저항값이 소정치 이하가 될 때까지 반복하는” 구성이나, “상기 제어부는 상기 소정 조건이 충족되었을 때, 상기 가변 부하부의 전력 소비량을 조정함으로써, 상기 정류 회로의 출력 전압을 상기 소정 전압 미만의 전압까지 저하시킨 후 상기 임피던스 조정 처리를 실행하는 처리를 소정 회수, 또는 소정 시간이 경과할 때까지 반복하는” 구성을 채용할 수 있다. 이러한 구성을 채용하면, 정합 회로의 임피던스를 보다 양호하게 할 수 있는 RF 태그가 얻어진다.
본 발명에 의하면, 리미터를 구비한 RF 태그로서, 정합 회로의 임피던스를 보다 양호하게 조정할 수 있는 RF 태그를 제공할 수 있다.
도 1A는 정합 회로의 임피던스가 최적치로 조정되어 있는 RF 태그의 전원 전압의 환경 변동시의 시간 변화 패턴의 설명도이다.
도 1B는 정합 회로의 임피던스가 최적치로 조정되지 않은 RF 태그의 전원 전압의 환경 변동시의 시간 변화 패턴의 설명도이다.
도 2는 리미터를 구비한 RF 태그의 구성도이다.
도 3은 종래의 조정 처리의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 RF 태그의 구성 및 사용 형태의 설명도이다.
도 5A는 RF 태그가 구비하는 정합 회로 구성의 설명도이다.
도 5B는 정합 회로 내의 가변 커패시터 구성의 설명도이다.
도 6은 RF 태그가 구비하는 정류 회로의 블록도이다.
도 7은 RF 태그가 구비하는 임피던스 조정 제어 회로 구성의 설명도이다.
도 8은 RF 태그 내의 제어부가 실행하는 임피던스 최적화 처리의 흐름도이다.
도 9는 임피던스 최적화 처리 중에서 실행되는 임피던스 조정 처리의 흐름도이다.
도 10은 임피던스 최적화 처리의 설명도이다.
도 11은 임피던스 최적화 처리에 의해 정합 회로의 임피던스를 최적치로 조정할 수 있는 이유를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시의 형태를 설명한다.
도 4에, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 RF 태그(10)의 구성 및 사용 형태를 나타낸다.
도시된 바와 같이, RF 태그(10)는 정합 회로(11), 복조 회로(12), 정류 회로(13), 변조 회로(14), 임피던스 조정 제어 회로(15), 리미터(16), ADC(17), 제어부(18), 가변 부하(21) 및 부하(25)를 구비한다.
정합 회로(11)는 안테나(20)와 RF 태그(10) 내의 회로와의 임피던스를 정합시키기 위한 가변 임피던스 회로이다. 본 실시 형태에 따른 RF 태그(10)가 구비하는 정합 회로(11)는, 도 5A에 도시한 바와 같이, 2개의 인덕터(51, 52)와, 외부로부터의 제어 신호에 의해 용량을 변경 가능한 가변 커패시터(53)로 구성된 회로이다. 또한, 정합 회로(11)는 가변 커패시터(53)로서 서로 용량이 다른 커패시터(C1~C5)와 스위치 (SC1~SC5)를 도 5B에 도시한 바와 같이 조합한 회로를 사용한 것으로 되어 있다. 다만, 정합 회로(11)는, 외부로부터의 제어 신호에 의해 임피던스 가변인 회로이기만 하다면, 다른 회로 구성을 갖는 회로(예컨대, 인덕터의 용량을 변경 가능하게 구성된 회로)여도 무방하다.
복조 회로(12)(도 4)는 정합 회로(11)를 통해 입력되는 안테나(20)의 출력을 복조함으로써, 안테나(20)가 수신한 전파로부터 리더/라이터(R/W)(85)(상위 장치(90))가 송신한 커맨드를 취출하는 회로이다. 변조 회로(14)는 리더/라이터(85)의 안테나(80)로부터 송신되는 반송파의 반사파에 리더/라이터(85)로 통지해야 할 정보에 따른 변조를 실시함으로써, 리더/라이터(85)로 정보를 전송하기 위한 회로이다.
정류 회로(13)는 전파를 수신한 안테나(20)가 출력하는 교류 전력을 정류함으로써, RF 태그(10) 내의 각 부(복조 회로(12), 변조 회로(14), 부하(25) 등)를 동작시키기 위한 직류 전력을 생성하는 회로이다. 이 정류 회로(13)로는, 예컨대, 도 6에 도시한 구성을 갖는 회로, 즉, 2개의 다이오드 D(D1와 D2 등)와 커패시터 C(C1와 C2 등)에 의해 구성된 단위 정류 회로(551 ~ 55N)를 N단 접속한 다이오드 차지 펌프가 사용된다. 또한 정류 회로(13)는 부하(25)용 전압과, 부하(25) 이외의 회로용 전압을 출력할 수 있는 회로일 수도 있다.
부하(25)는 리더/라이터(R/W)(85)를 통해 상위 장치(90)에 의해 이용되는 전자 회로(센서, LED, IC, 마이크로 컴퓨터 등)이다. 이 부하(25)에는, 제어부(18)가 ON/OFF를 제어할 수 있는, 노멀리 온형 제1 스위치(22)를 통해 전원 전압(VOUT)이 공급되고 있다.
가변 부하(21)는 전력 소비량을 변경 가능한 회로이다. 가변 부하(21)에는 제어부(18)가 ON/OFF를 제어할 수 있는 노멀리 오프형 제2 스위치(23)를 통해 전원 전압(VOUT)이 공급되고 있다. 또한 가변 부하(21)로는, 예컨대, 제어 신호에 의해 저항값을 변경(지정) 가능한 가변 저항 회로가 사용된다.
리미터(16)(도 4)는 정류 회로(13)의 출력 전압을 소정 전압(이하, 리미터 전압(VLIM), 포화 전압으로도 표기) 이하로 제한하는 회로이다. ADC(17)는 정류 회로(13)의 출력 전압을 디지털화하는 AD 컨버터이다.
임피던스 조정 제어 회로(15)는 정합 회로(11)의 임피던스를 지정하는 제어 신호(본 실시 형태에서는 가변 커패시터(53)(도 5B)의 용량을 지정하는 제어 신호)를 출력하는 회로이다. 본 실시 형태에 따른 RF 태그(10)에는, 도 6에 도시한 구성을 갖는 임피던스 조정 제어 회로(15)가 사용되고 있다.
이 임피던스 조정 제어 회로(15)의 전체적인 동작에 대해서는 후술하겠지만, 업 카운터(61)는 Reset 펄스가 입력되었을 때, 카운트값을 “0”클리어하고, UP 펄스가 입력되었을 때, 카운트 업하는 카운터이다. 이 업 카운터(61)의 카운터값은 정합 회로(11)의 임피던스(가변 커패시터(53)(도 4B)의 용량)를 지정하는 제어 신호로서 사용되고 있다.
비교기(62)는 전원 전압(정류 회로(13)의 출력 전압)(VOUT)과 커패시터(63)의 전압과의 비교 결과를 출력하는 회로이다. 이 비교기(62)의 출력은 CMP＿OUT 신호선에 의해 제어부(18)에 입력되고 있다. 스위치(64)는 Ctrl 신호선을 통해 제어부(18)에 의해 ON/OFF 제어되는 스위치이다.
제어부(18)는 프로세서(CPU 등)로 구성된 복조 회로(12)에 의해 취출된 커맨드에 대해 변조 회로(14) 등을 제어함으로써 응답하는 유닛이다.
이 제어부(18)는, 도 8에 도시한 순서의 임피던스 최적화 처리를 실행 가능하도록 구성(프로그래밍)되어 있다. 또한 이 임피던스 최적화 처리의 실행 타이밍은 특별히 한정되지 않는다. 따라서, 예컨대, 전원 전압이 문턱값 이하가 되었을 때 임피던스 최적화 처리를 실행하도록 제어부(18)를 구성하더라도, 리더/라이터(85)로부터 임피던스 최적화 처리의 실행을 지시받았을 때 임피던스 최적화 처리를 실행하도록 제어부(18)를 구성할 수도 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 이 임피던스 최적화 처리를 개시한 경우, 제어부(18)는 우선 제1 스위치(22)를 OFF하고, 제2 스위치(23)를 ON 하는 처리(단계 S101)를 수행한다. 즉, 제어부(18)는 부하(25)로의 전력 공급을 정지시킴과 동시에, 가변 부하(21)로의 전력 공급을 개시시키기 위한 처리를 수행한다.
이어서, 제어부(18)는 ADC(17)를 제어함으로써, 전원 전압(VOUT)을 측정한다(단계 S102). 그 후, 제어부(18)는 전원 전압(VOUT)이 전압(VREF) 이하인지 여부를 판단한다(단계 S103). 여기서, 전압(VREF)란, 미리 설정되어 있는 리미터 전압(VLIM) 미만의 전압이다.
전원 전압(VOUT)이 전압(VREF) 이하가 아닌 경우(단계 S103；NO), 제어부(18)는 전원 전압(VOUT)이 감소하는 방향으로 가변 부하(21)의 전력 소비량을 변경하는 처리(단계 S107)를 수행한다. 또한 정류 회로(13)의 후단에는 리미터(16)가 마련되어 있다. 따라서, 단계 S107의 처리가 행해지더라도, 전원 전압(VOUT)이 감소되지 않는 경우도 있다.
단계 S107을 종료한 제어부(18)는 단계 S102 이후의 처리를 다시 실행한다. 그리고, 제어부(18)는 단계 S102, S103 및 S107의 처리를 반복한 결과로서, 전원 전압(VOUT)이 전압(VREF) 이하가 된 경우(단계 S103；YES)에는 임피던스 조정 처리(단계 S104)를 실행한다.
임피던스 조정 처리는 도 9에 도시한 순서의 처리이다.
즉, 임피던스 조정 처리를 개시한 제어부(18)는 우선 Reset 펄스를 출력한다(단계 S201). 이에 따라, 임피던스 조정 제어 회로(15)(도 7 참조) 내의 업 카운터(61)의 카운트값이 “0”으로 리셋되고, 정합 회로(11) 내의 가변 커패시터(53)(도 5A)의 용량이 최저 용량(Co)으로 조정된다.
이어서, 제어부(18)는 Ctrl 펄스를 출력한다(단계 S202). 환언하면, 제어부(18)는 스위치(64)를 ON으로 함으로써, 커패시터(63)의 전압(비교기(62)의 일 단자로의 입력 전압)을, 그 시점에서의 전원 전압(VOUT)과 일치시킨 후, 스위치(64)를 OFF로 함으로써, 커패시터(63)의 전압을 홀드한다.
그 후, 제어부(18)은 UP 펄스를 출력(단계 S203)한 후, 비교기(62)의 출력(CMP＿OUT)이 로우인지 여부를 판단한다(단계 S204).
UP 펄스가 입력되면, 업 카운터(61)의 카운트값이 카운트 업되기 때문에, 정합 회로(11) 내의 가변 커패시터(53)의 용량이 증가한다. 가변 커패시터(53)의 용량이 증가하면, 정합 회로(11)의 임피던스가 적정값이 되지 않고, 또한 리미터(16)에 의해 전원 전압이 제한되지 않은 경우에는, 전원 전압이 상승한다. 한편, 정합 회로(11)의 임피던스가 적정값이 되지 않은 경우, 및 리미터(16)에 의해 전원 전압이 제한된 경우에는, 가변 커패시터(53)의 용량이 증가하더라도, 전원 전압은 거의 변화하지 않는다. 따라서, CMP＿OUT이 로우인 경우에는, 정합 회로(11)의 임피던스의 조정이 완료되고, CMP＿OUT이 하이인 경우에는, 정합 회로(11)의 임피던스의 조정이 완료되지 않는다.
그 때문에, 제어부(18)는 비교기(62)의 출력(CMP＿OUT)이 하이인 경우(단계 S204；NO)에는, 단계 S203으로 돌아와 다시 UP 펄스를 출력한다. 그리고, 제어부(18)는 비교기(62)의 출력(CMP＿OUT)이 로우가 되었을 때(단계 S204；YES), 이 임피던스 조정 처리(도 9의 처리)를 종료한다.
도 8로 돌아와, 임피던스 최적화 처리의 설명을 계속한다.
임피던스 조정 처리(단계 S104)를 종료한 제어부(18)는 전원 전압(VOUT)을 측정(단계 S105)하고, 전원 전압(VOUT)이 리미터 전압(VLIM) 미만인지 여부를 판단한다(단계 S106). 전원 전압(VOUT)이 리미터 전압(VLIM) 미만이 아닌 경우(단계 S106；NO), 제어부(18)는 단계 S102 이후의 처리를 다시 실행한다.
그리고, 제어부(18)는 이상과 같은 처리를 반복하는 동안에, 전원 전압(VOUT)이 리미터 전압(VLIM) 미만이 되었을 때(단계 S106；YES), 제2 스위치(23)를 OFF하고, 제1 스위치(22)를 ON 하는 처리(단계 S108)를 수행한 후, 이 임피던스 최적화 처리(도 8의 처리)를 종료한다. 또한 흐름도(도 8)로의 표기는 생략되어 있지만, 전원 전압(VOUT)이 리미터 전압(VLIM) 미만이 아닌 경우, 제어부(18)는 그 시점에서의 가변 부하(21)의 전력 소비량이 상한량이 되었는지 여부를 판단한다. 그리고, 제어부(18)는 가변 부하(21)의 전력 소비량이 상한량이 아닌 경우(즉, 가변 부하(21)의 전력 소비량을 늘리는 경우)에는 단계 S107로 진행되고, 가변 부하(21)의 전력 소비량을 증가시킨다. 한편, 가변 부하(21)의 전력 소비량이 상한량인 경우, 제어부(18)는 단계 S108의 처리를 수행한 후, 이 임피던스 최적화 처리를 종료한다.
제어부(18)는 상기 순서의 임피던스 최적화 처리를 수행할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 전원 전압(VOUT)이 리미터 전압(VLIM) 미만이 되어 있는 상태에서 임피던스 최적화 처리가 개시된 경우에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 우선 부하(25)에 전력이 공급되지 않고 가변 부하(21)로 전력이 공급되는 상태가 형성되도록, 제1 스위치(22) 및 제2 스위치(23)가 제어된다. 이어서, 가변 부하(21)의 전력 소비량의 조정에 의해, 전원 전압(VOUT)이 전압(VREF)까지 저하된다. 그리고, 임피던스 조정 처리가 수행된 후, 임피던스 조정 처리 이후의 전원 전압(VOUT)이 리미터 전압(VLIM) 미만인지 여부가 판단된다.
임피던스 조정 처리 이후의 전원 전압(VOUT)이 리미터 전압(VLIM) 미만은 아닌 경우에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 다시 가변 부하(21)의 전력 소비량의 조정에 의해, 전원 전압(VOUT)이 전압(VREF)까지 저하된다. 그 후, 임피던스 조정 처리가 수행된다. 그리고, 임피던스 조정 처리 이후의 전원 전압(VOUT)이 리미터 전압(VLIM) 미만인지 여부가 판단되고, 전원 전압(VOUT)이 리미터 전압(VLIM) 미만인 경우에는, 가변 부하(21)로 전력이 공급되지 않고 부하(25)로 전력이 공급되는 원래의 상태로 돌아오도록, 제1 스위치(22) 및 제2 스위치(23)가 제어되어 임피던스 최적화 처리가 종료된다.
임피던스 조정 처리 이후의 전원 전압이 리미터 전압(VLIM) 미만이 되었다는 것은, 정합 회로(11)의 임피던스가 최적치가 되었다는 것이다. 구체적으로, 도 11에 도시한 바와 같이, 리미터(16)가 설치되지 않은 경우에 있어서의 전원 전압·용량 커브(파선)는 가변 부하(21)의 전력 소비량의 증가에 수반하여, 정점 전압이 보다 낮은 것으로 변화되어 간다. 그리고, 임피던스 조정 처리(도 8)는 전원 전압이 최대가 되는 용량으로 가변 커패시터(53)의 용량을 조정하는 처리이다. 따라서, 임피던스 조정 처리 이후의 전원 전압이 리미터 전압(VLIM) 미만이 되면, 정합 회로(11)의 임피던스가 최적치가 된다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 RF 태그(10)는 정합 회로(11)의 임피던스를 최적치로 조정하는 기능을 가지고 있다. 따라서, RF 태그(10)를 이용하면, 환경 변동에 강한 무선 통신 시스템, 즉, 환경 변동에 의해 RF 태그(10)로의 입력 전력이 감소되더라도 리더/라이터(85) 사이의 통신에 장애가 잘 발생하지 않는 무선 통신 시스템을 구축할 수 있다.
《변형 형태》　
상기한 실시 형태에 따른 RF 태그(10)는 각종 변형을 수행할 수 있는 것이다. 예컨대, RF 태그(10) 내의 전력 공급 대상(부하(25), 제어부(18), 복조 회로(12), 변조 회로(14), 임피던스 조정 제어 회로(15) 등) 중에, 전력 소비량을 비교적 세세하게 조정 가능한 유닛이 있는 경우에는, RF 태그(10)를, 가변 부하(21)를 구비하지 않고, 당해 유닛이 가변 부하(21)로서 이용되는 장치로 변형될 수 있다. 또한, RF 태그(10)를 제1 스위치(22) 및/또는 제2 스위치(23)를 구비하지 않는 장치로 변형될 수도 있다. 또한 RF 태그(10)를, 제2 스위치(23)를 구비하지 않는 장치로 변형하는 경우, 가변 부하(21)의 소비 전력을 “0”(또는 최소 소비 전력)으로 조정하는 처리가 단계 S108에서 수행되도록 할 수도 있다.
RF 태그(10)를 ADC(17) 대신에, 전원 전압(VOUT)과 전압(VREF)과의 비교 및 전원 전압(VOUT)과 리미터 전압(VLIM)이라는 비교를 수행하는 멀티 레벨 비교기로 변형할 수도 있다. 또한, RF 태그(10)를, ADC(17) 대신에, 전원 전압(VOUT)과 전압(VREF)과의 비교를 수행하는 비교기와 전원 전압(VOUT)과 리미터 전압(VLIM)과의 비교를 수행하는 비교기를 구비한 장치로 변형할 수 있다.
또한, RF 태그(10)에, 정합 회로(11)의 임피던스의 조정을 그 시점에 있어서의 임피던스로부터 개시하는 제2 임피던스 조정 처리(단계 S101의 처리가 수행되지 않는 임피던스 조정 처리)를 실행하는 기능을 부여함과 더불어, 임피던스 최적화 처리를, 2번째 이후의 단계 S105에서는 제2 임피던스 조정 처리가 수행되는 처리로 변형할 수도 있다.
임피던스 최적화 처리(도 8)를, 단계 S106의 처리가 수행되지 않는 처리, 즉, 전원 전압(VOUT)을 리미터 전압(VLIM) 미만의 전압(VREF 이하의 전압)으로 저하시킨 후, 임피던스 조정 처리가 1회만 수행되는 처리로 변형할 수도 있다. 임피던스 최적화 처리의 종료 조건을 “VOUT＜VLIM”이외의 조건, 예컨대, “임피던스 조정 처리의 실행 회수＜정해진 회수”로 변경할 수도 있고, “임피던스 최적화 처리의 실행 시간(임피던스 최적화 처리 개시 이후의 경과 시간)＜정해진 회수”로 변경할 수도 있다. 또한 임피던스 최적화 처리의 종료 조건으로서, VOUT가 이용되지 않는 조건을 사용하는 경우에는, ADC(17) 대신에, 전원 전압(VOUT)과 전압(VREF)과의 비교를 수행하는 비교기를 이용할 수 있다.
임피던스 최적화 처리의 종료 조건을 상기한 바와 같은 조건으로 변경하면, 정합 회로(11)의 임피던스가 최적치로 조정되지 않는 경우가 있을 수 있다. 다만, 임피던스 최적화 처리의 종료 조건을 상기한 바와 같은 조건으로 변형하더라도, 종래보다 양호하게(임피던스의 조정 결과가 종래보다 최적치에 가까워지는 형태로), 정합 회로(11)의 임피던스를 조정할 수 있다.
상기한 임피던스 조정 처리는, 가변 커패시터(53)(도 5A)의 용량을 단조 증가시키는 선형 탐색에 의해, 정합 회로(11)의 임피던스가 최적치가 되는 가변 커패시터(53)의 용량(이하, 최적 용량으로 표기)을 탐색하는 처리였지만, 임피던스 조정 처리는, 가변 커패시터(53)의 용량을 단조 감소시키는 선형 탐색으로 가변 커패시터(53)의 최적 용량을 탐색하는 처리일 수도 있다. 또한, 임피던스 조정 처리는, 2분 탐색, 트리 탐색 등의 다른 탐색 알고리즘으로 가변 커패시터(53)의 최적 용량을 탐색하는 처리일 수도 있다. 정합 회로(11)가 인덕터의 용량 변경에 의해 임피던스를 조정할 수 있는 회로인 RF 태그(10)에 있어서의 임피던스 조정 처리로 하더라도, 마찬가지로 다양한 탐색 알고리즘을 이용한 처리를 채용할 수 있다.
RF 태그(10)에 전원 전압(VOUT)이 리미터 전압(VLIM) 미만의 정해진 전압 이하가 되는 것을 감시하고, 전원 전압(VOUT)이 정해진 전압 이하가 되었을 때, 임피던스 조정 처리를 수행하는 기능을 부여할 수도 있다. 또한 RF 태그(10)를, 당해 기능을 갖는 임피던스 최적화 처리를 수행하지 않는 장치로 변형할 수도 있다.
10　　　RF 태그
11　　　정합 회로
12　　　복조 회로
13　　　정류 회로
14　　　변조 회로
15　　　임피던스 조정 제어 회로
16　　　리미터
17　　　ADC
18　　　제어부
20, 80　　　안테나
21　　　가변 부하
25　　　부하
51, 52　　　인덕터
53　　　가변 커패시터
55　　　단위 정류 회로
61　　　업 카운터
62　　　비교기
63　　　커패시터
64　　　스위치
85　　　리더/라이터
90　　　상위 장치

Claims (4)

  1. 리더/라이터로부터 무선 급전되는 RF 태그로서,
    안테나로부터의 교류 신호를 정류하고, 상기 RF 태그 내의 각 부에 전원 전압으로서 공급되는 직류 전압을 출력하는 정류 회로;
    상기 정류 회로의 출력 전압을 소정 전압 이하로 제한하는 리미터;
    상기 안테나와 상기 정류 회로 사이에 배치된 임피던스가 가변인 정합 회로;
    상기 정류 회로로부터 출력되는 전력을 소비하는 전력 소비량을 변경 가능한 가변 부하부; 및
    상기 정류 회로의 출력 전압이 커지도록 상기 정합 회로의 임피던스를 조정하는 임피던스 조정 처리를 실행 가능한 제어부로서, 소정 조건이 충족되었을 때, 상기 가변 부하부의 전력 소비량을 조정함으로써 상기 정류 회로의 출력 전압을 상기 소정 전압 미만의 전압까지 저하시킨 후 상기 임피던스 조정 처리를 실행하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 소정 조건이 충족되었을 때, 상기 가변 부하부의 전력 소비량을 조정함으로써 상기 정류 회로의 출력 전압을 상기 소정 전압 미만의 전압까지 저하시킨 후 상기 임피던스 조정 처리를 실행하는 처리를, 당해 처리 이후의 상기 정류 회로의 출력 전압이 상기 소정 전압 미만의 전압이 될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변 부하부가, 저항값이 가변인 유닛이고,
    상기 제어부는 상기 소정 조건이 충족되었을 때, 상기 가변 부하부의 전력 소비량을 조정함으로써 상기 정류 회로의 출력 전압을 상기 소정 전압 미만의 전압까지 저하시킨 후 상기 임피던스 조정 처리를 실행하는 처리를, 당해 처리 이후의 상기 가변 부하부의 상기 저항값이 소정치 이하가 될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 소정 조건이 충족되었을 때, 상기 가변 부하부의 전력 소비량을 조정함으로써 상기 정류 회로의 출력 전압을 상기 소정 전압 미만의 전압까지 저하시킨 후 상기 임피던스 조정 처리를 실행하는 처리를, 소정 회수, 또는 소정 시간이 경과할 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
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