專利名稱：Rfid標(biāo)簽裝置、rfid讀取器/寫入器裝置以及距離測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RFID標(biāo)簽裝置、RFID讀取器/寫入器裝置以及距離測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在下述專利文獻(xiàn)1中，描述了一種目的地引導(dǎo)系統(tǒng)，其包括附加于引導(dǎo)空間中的物體或位置的目的地RFID，包括具有不同通信距離的多個天線，并響應(yīng)于來達(dá)詢問波從各天線發(fā)送含有與該天線相對應(yīng)的唯一識別信息的響應(yīng)波；和位置判斷裝置，根據(jù)針對同一目的地RFID通過多個讀取裝置識別出的識別信息的組合來判斷各目的地RFID在引導(dǎo)空間內(nèi)的位置。然而，當(dāng)使用多個天線時(shí)，系統(tǒng)的成本變得很高。
此外，在專利文獻(xiàn)1中，描述了一種目的地引導(dǎo)系統(tǒng)，其包括附加于引導(dǎo)空間中的物體或位置的目的地RFID，響應(yīng)于來達(dá)詢問波發(fā)送含有唯一識別信息的響應(yīng)波；發(fā)送/接收方向互不相同的多個讀取裝置，順序地發(fā)送具有按級不同的到達(dá)距離的多個詢問波，并根據(jù)是否接收到來自各目的地RFID的對各級中的詢問波的響應(yīng)波，通過各目的地RFID判斷從所述讀取裝置觀察的目的地RFID的存在距離范圍；以及位置判斷裝置，基于通過各讀取裝置針對同一目的地RFID判斷出的存在距離范圍的組合來判斷該目的地RFID在引導(dǎo)空間中的位置。然而，存在這樣的問題當(dāng)順序地發(fā)送具有按級不同的到達(dá)距離的多個詢問波時(shí)，需要控制部分，由此導(dǎo)致成本的增加，并且由于使用不同的詢問波多次進(jìn)行訪問因此需要很長的時(shí)間。
此外，在下述專利文獻(xiàn)2中，描述了一種系統(tǒng)，其中，檢測器對從RFID標(biāo)簽返回的射頻信號的時(shí)間、強(qiáng)度或波形進(jìn)行檢測，以確定該RFID標(biāo)簽的距離。然而，由于當(dāng)設(shè)置有多個RFID標(biāo)簽時(shí)也存在非響應(yīng)RFID標(biāo)簽的反射，因此通過該方法難以精確地測量距離。
此外，在下述專利文獻(xiàn)3中，描述了一種動作數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其包括多個讀取器，分別設(shè)置在要記錄動作數(shù)據(jù)的多個動作范圍處；多個發(fā)送應(yīng)答器，其對從各讀取器發(fā)送的信號進(jìn)行應(yīng)答；以及數(shù)據(jù)處理器，用于對從所述多個發(fā)送應(yīng)答器應(yīng)答的預(yù)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，并通過網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)積累在這些讀取器中。
日本特開2001-116583號公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本特表2002-525640號公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]日本特開2001-92885號公報(bào)如上所述，根據(jù)上述多個系統(tǒng)，存在成本高、所需時(shí)間長以及難以精確測量距離的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是低成本、高速并且/或者高精度地測量RFID標(biāo)簽裝置與RFID讀取器/寫入器裝置之間的距離。
根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供了一種RFID標(biāo)簽裝置，其包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其將通過天線接收的信號的大小從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式；和發(fā)送電路，其通過天線發(fā)送采用數(shù)字格式的信號或基于該采用數(shù)字格式的信號的信號。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種RFID讀取器/寫入器裝置，其包括用于通過天線發(fā)送信號的發(fā)送電路；和轉(zhuǎn)換電路，用于通過所述天線接收表示發(fā)送信號的大小的信號，并基于所述接收信號轉(zhuǎn)換成距離信息。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的圖；圖2是示出通信距離與接收電壓之間的關(guān)系的曲線圖；圖3是示出標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示例的圖；圖4是示出整流電路和信號提取電路的結(jié)構(gòu)示例的電路圖；
圖5是示出解調(diào)電路的結(jié)構(gòu)示例的圖；圖6是示出接收電壓的波形示例的圖；圖7是示出數(shù)字信號處理部分的結(jié)構(gòu)示例的圖；圖8是示出A/D轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示例的電路圖；圖9是示出用于生成基準(zhǔn)電流的電路的結(jié)構(gòu)示例的電路圖；以及圖10是示出讀取器/寫入器的結(jié)構(gòu)示例的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例的圖。該距離測量系統(tǒng)具有RFID(射頻識別)讀取器/寫入器裝置101和RFID標(biāo)簽裝置102。以下，將RFID讀取器/寫入器裝置簡稱為讀取器/寫入器(R/W)，并將RFID標(biāo)簽裝置簡稱為標(biāo)簽。
標(biāo)簽102具有天線部分103和標(biāo)簽IC 104。讀取器/寫入器101與標(biāo)簽102可以通過射頻信號相互進(jìn)行通信。讀取器/寫入器101可以發(fā)送ID號碼詢問波(詢問信號)以詢查標(biāo)簽102的ID號碼(標(biāo)識符)。當(dāng)接收到該ID號碼詢問波時(shí)，標(biāo)簽102向讀取器/寫入器101發(fā)送它自己的ID號碼。標(biāo)簽102的數(shù)量可以是一個或多個。當(dāng)設(shè)置有多個標(biāo)簽102時(shí)，各標(biāo)簽102具有不同的ID號碼。讀取器/寫入器101例如可以通過指定ID號碼的最后一位數(shù)字來發(fā)送上述ID號碼詢問波。只有ID號碼具有所指定的最后一位數(shù)字的標(biāo)簽102才響應(yīng)該ID號碼詢問波，并向讀取器/寫入器101發(fā)送ID號碼。如上所述，讀取器/寫入器101可以識別出標(biāo)簽102的ID號碼。
讀取器/寫入器101與標(biāo)簽102之間的相對距離LE是變化的。存在讀取器/寫入器101的位置固定而標(biāo)簽102移動的情況。此外還存在標(biāo)簽102的位置固定而讀取器/寫入器101移動的情況。該距離測量系統(tǒng)可以測量讀取器/寫入器101與標(biāo)簽102之間的距離LE。讀取器/寫入器101可以通過指定ID號碼，經(jīng)由天線向標(biāo)簽102發(fā)送用于詢查距離的距離詢問波(距離詢問信號)。標(biāo)簽102接收該距離詢問波，然后，當(dāng)標(biāo)簽102具有指定的ID號碼時(shí)，其通過天線向讀取器/寫入器101發(fā)送通過天線接收的表示距離詢問波的大小的信號以及ID號碼。
標(biāo)簽102從讀取器/寫入器101接收到的信號的電功率(以下被稱為接收功率)具有與讀取器/寫入器101與標(biāo)簽102之間的通信距離(以下被稱為通信距離)LE相關(guān)的相互關(guān)系。標(biāo)簽102具有將接收信號的電功率大小從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式的功能，以及應(yīng)答讀取器/寫入器101的功能。由此，該距離測量系統(tǒng)可以精確地測量通信距離LE。
例如，當(dāng)使用UHF波段作為通信的載波頻率時(shí)，存在接收功率與通信距離LE的平方成反比的關(guān)系。如果通信距離是1m并且接收功率是18mW；當(dāng)通信距離是2m時(shí)，接收功率變成4.5mW；而當(dāng)通信距離是3m時(shí)，接收功率變成2mW。
圖2是示出通信距離LE與接收電壓VA之間的關(guān)系的曲線圖。橫軸表示通信距離LE，縱軸表示接收電壓VA。如圖1所示，由天線電阻Ra和開路電壓(接收電壓)VA表示天線部分103。由以下公式表示開路電壓VA。其中，PA是接收功率。電阻Ra例如是1kΩ。
VA=(2×PA×Ra)]]>即，開路電壓VA與通信距離LE成反比。由于上述特性，通過使用基于開路電壓VA提取電流的信號提取電路306(圖3)可以提取具有距離信息的電流。標(biāo)簽102可以將該電流從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，并向讀取器/寫入器101發(fā)送具有距離信息的電流的大小。讀取器/寫入器101可以接收該電流的大小，并基于該電流的大小轉(zhuǎn)換成距離信息。
標(biāo)簽102對從讀取器/寫入器101接收的信號的大小進(jìn)行檢測。該信號的大小既可以是電流大小也可以是電壓大小，并基于圖2所示的關(guān)系將該信號的大小轉(zhuǎn)換成距離信息?？梢栽谧x取器/寫入器101或標(biāo)簽102處執(zhí)行該轉(zhuǎn)換。即，標(biāo)簽102可以將該信號的大小轉(zhuǎn)換成距離信息，然后，將轉(zhuǎn)換的距離信息發(fā)送給讀取器/寫入器101。
圖3是示出圖1中的標(biāo)簽102的結(jié)構(gòu)示例的圖。標(biāo)簽102具有天線部分103、調(diào)制電路301、整流電路302、充電電容器Ca、并聯(lián)調(diào)節(jié)器(shuntregulator)303、解調(diào)電路304、數(shù)字信號處理部分305以及信號提取電路(電流監(jiān)測器)306，以從讀取器/寫入器101(圖1)所輻射的高頻信號獲得直流電源，并從同一高頻信號提取信號數(shù)據(jù)。
天線部分103接收其上疊加有預(yù)定信號數(shù)據(jù)的高頻信號，并通過天線線圈生成天線感應(yīng)電壓VA。通過讀取器/寫入器101(圖1)生成該高頻信號，并根據(jù)該信號數(shù)據(jù)執(zhí)行諸如ASK(幅移鍵控)調(diào)制的振幅調(diào)制。然后，通過天線部分103保持的預(yù)定電阻Ra為整流電路302生成輸入電壓VB。
整流電路302是用于對天線部分103接收的高頻信號進(jìn)行整流以取出電源信號分量的電路，整流電路302在根據(jù)由天線部分103生成的整流電路302的輸入電壓VB進(jìn)行整流之后生成電源電壓VDD1。整流電路302的電路不受特殊限制，稍后參照圖4對其一個示例進(jìn)行描述。
充電電容器Ca對電源電壓VDD1進(jìn)行充電。并聯(lián)調(diào)節(jié)器303是電壓控制電路，其對電壓進(jìn)行不斷地監(jiān)測使得通過整流電路302對電源整流出的電源電壓VDD1保持恒定，并對短路電流進(jìn)行控制。即，通過在電壓高時(shí)增大短路電流來進(jìn)行控制，以保持恒定電壓。這主要是為了使由與距讀取器/寫入器101(圖1)的距離LE所導(dǎo)致的電源電壓的波動穩(wěn)定。然而，并聯(lián)調(diào)節(jié)器303甚至還在通過載波對信號數(shù)據(jù)進(jìn)行振幅調(diào)制并且該振幅波動時(shí)發(fā)揮作用，以使該電壓穩(wěn)定。
信號提取電路(電流監(jiān)測器)306對在整流電路302中流動的電流進(jìn)行檢測(監(jiān)測)，根據(jù)電流值生成提取信號A1，并將其輸出到解調(diào)電路304。在整流電路302中，對接收的高頻信號進(jìn)行整流，但是根據(jù)信號數(shù)據(jù)對該高頻信號進(jìn)行了振幅調(diào)制，因此，待整流的電流還隨之而波動。在信號提取電路(電流監(jiān)測器)306中，對在整流電路302中流動的電流的電流值進(jìn)行檢測，由此生成提取信號以解調(diào)信號數(shù)據(jù)。具體來說，當(dāng)通過并聯(lián)調(diào)節(jié)器303消耗短路電流來抑制整流后的電源電壓波動時(shí)，并聯(lián)調(diào)節(jié)器303按照疊加有接收的高頻信號的信號數(shù)據(jù)的“0”或“1”根據(jù)幅值變化實(shí)現(xiàn)對短路電流的控制。因此，即使在電源電壓保持恒定的情況下在整流電路302中流動的電流也隨信號數(shù)據(jù)變化。即，通過對在整流電路302中流動的電流的變化進(jìn)行檢測，可以提取信號數(shù)據(jù)。
解調(diào)電路304基于從信號提取電路(電流監(jiān)測器)306輸入的提取信號A1對信號數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，以生成數(shù)字信號。此外，解調(diào)電路304將信號A1的大小從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。這些數(shù)字信號是在數(shù)字信號處理部分305處經(jīng)過處理的信號。數(shù)字信號處理部分305在接收到ID號碼詢問波時(shí)執(zhí)行對其自己ID號碼的發(fā)送處理，并在接收到距離詢問波時(shí)執(zhí)行對接收電流A1的大小的發(fā)送處理。調(diào)制電路301根據(jù)從數(shù)字信號處理部分305發(fā)送的發(fā)送信號對天線部分103的阻抗進(jìn)行調(diào)制。從天線部分103向讀取器/寫入器101射頻發(fā)送該發(fā)送信號。
圖4是示出圖3中的整流電路302和信號提取電路306的結(jié)構(gòu)示例的電路圖。整流電路302由p溝道MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)場效應(yīng)晶體管401構(gòu)成。晶體管401構(gòu)成了其中柵端子與源端子相互連接的二極管。整流電路302執(zhí)行半波整流。信號提取電路306由p溝道MOS場效應(yīng)晶體管402構(gòu)成。在晶體管401和402中，將柵極相互連接，因此，如果所述尺寸相同則流動相同的漏電流A1。即，通過整流電路302對信號進(jìn)行整流，電流A1變成相同的電流值。順便指出，如果將晶體管402的尺寸設(shè)置為晶體管401的尺寸的百分之一，則在晶體管402中流有晶體管401的電流的百分之一的電流。信號提取電路306提取該電流A1，以將其輸出到解調(diào)電路304(圖3)。
在構(gòu)成整流電路302的晶體管401中，將與天線部分103的連接點(diǎn)連接到漏端子，將源端子連接到下一級的充電電容器Ca和并聯(lián)調(diào)節(jié)器303，并將柵端子與源端子連接起來。當(dāng)根據(jù)輸入電壓VB的變化施加給漏端子的電壓超過源端子的電壓時(shí)，該晶體管401通過在漏極與源極之間流動的電流進(jìn)行整流。在構(gòu)成信號提取電路306的晶體管402中，將漏端子連接到整流電路302與天線部分103的連接點(diǎn)，并將源端子連接到解調(diào)電路304，并將柵端子與作為整流元件的晶體管401的柵端子連接在一起。在用于進(jìn)行電流監(jiān)測的該晶體管402中，當(dāng)與輸入電壓VB的變化相對應(yīng)地，電流在整流電路302的晶體管401中流動時(shí)，漏電流A1流動。如上所述，當(dāng)電流在晶體管401中流動時(shí)，晶體管402可以根據(jù)該電流值生成提取電流信號A1。
對具有帶有這種結(jié)構(gòu)的整流電路302和信號提取電路306的標(biāo)簽102的操作進(jìn)行了描述。從天線部分103接收根據(jù)信號數(shù)據(jù)的“0”或“1”進(jìn)行了振幅調(diào)制的高頻信號，當(dāng)該信號數(shù)據(jù)是“0”時(shí)根據(jù)天線感應(yīng)電壓VA1將輸入電壓VB1輸入整流電路302，或者當(dāng)該信號數(shù)據(jù)是“1”時(shí)根據(jù)天線感應(yīng)電壓VA2將輸入電壓VB2輸入整流電路302。整流電路302從該輸入信號取出電源信號分量以生成電源電壓VDD1。并聯(lián)調(diào)節(jié)器303對該電源電壓VDD1進(jìn)行監(jiān)測，并對短路電流進(jìn)行控制使得電源電壓VDD1恒定。即，通過對短路電流的控制使整流電路302的隨整流電路302的輸入電壓VB1或輸入電壓VB2而變化的輸出電壓保持恒定。信號提取電路306將該電流變化檢測為提取信號，并將其輸出給解調(diào)電路304。順便指出，信號提取電路306所提取的電流信號A1不取決于構(gòu)成整流電路302的整流元件的導(dǎo)通電阻。
圖6是示出開路電壓(接收電壓)VA的波形示例的圖。通過周期為T1的載波對開路電壓為VA周期為T2的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。例如，周期T1是1ns，周期T2是25μs。該信號數(shù)據(jù)是“0”或“1”的數(shù)字信號。峰部PK例如表示“1”的信號數(shù)據(jù)，底部BT表示“0”的信號數(shù)據(jù)。
在圖2中，當(dāng)開路電壓VA是6V時(shí)，可以判斷通信距離LE為1m。累積在電容器Ca上的電源電壓VDD1例如是3V。整流電路302的電壓降例如是0.3V。電阻Ra例如是1kΩ。在此情況下，只有在電壓VB超過3.3V(＝3+0.3)時(shí)電流A1才流動。即，當(dāng)開路電壓VA超過3.3V時(shí)電流A1對應(yīng)于信號波形。當(dāng)開路電壓VA是6V時(shí)，可以由以下公式表示在電阻Ra中流動的電流A1。
A1＝(6V-3.3V)/1kΩ＝2.7mA圖5是示出圖1中的解調(diào)電路304的結(jié)構(gòu)示例的圖。峰檢測電路501對電流信號A1的峰部PK(圖6)進(jìn)行檢測。底檢測電路502對電流信號A1的底部BT(圖6)進(jìn)行檢測。中間電平檢測電路503對由峰檢測電路501檢測的峰部PK的電流值A(chǔ)2與由底檢測電路502檢測的底部BT的電流值A(chǔ)3之間的中間值(平均值)A4進(jìn)行檢測。比較器504對電流信號A1與中間值A(chǔ)4進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果輸出給數(shù)字信號處理部分305，作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號A5。例如，當(dāng)電流信號A1比中間信號A4大時(shí)，輸出“1”作為數(shù)據(jù)信號A5，當(dāng)電流信號A1比中間信號A4小時(shí)，輸出“0”作為數(shù)據(jù)信號A5。當(dāng)從數(shù)字信號處理部分305輸入了開始信號ST時(shí)，A(模擬)/D(數(shù)字)轉(zhuǎn)換電路505將峰部PK的電流值A(chǔ)2從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，并向數(shù)字信號處理部分305輸出數(shù)字信號A6。
如上所述，通過對峰部PK進(jìn)行檢測并將峰電流值A(chǔ)2轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，可以與數(shù)據(jù)內(nèi)容無關(guān)地測量接收信號(電流)的大小。由此，可以獲得精確的距離信息。順便指出，在A/D轉(zhuǎn)換電路505中，可以將底電流值A(chǔ)3而非峰電流值A(chǔ)2從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
圖7是示出圖3中的數(shù)字信號處理部分305的結(jié)構(gòu)示例的圖。將數(shù)據(jù)信號A5從解調(diào)電路304輸入邏輯電路701，該邏輯電路701根據(jù)數(shù)據(jù)信號A5的命令執(zhí)行處理。當(dāng)在該命令內(nèi)指定了ID號碼時(shí)，邏輯電路701只在所指定的ID號碼與其本身的ID號碼相同時(shí)才執(zhí)行處理。
當(dāng)邏輯電路701從讀取器/寫入器101接收到ID號碼詢問波時(shí)，其讀出存儲器704中的它自己的ID號碼，以指示發(fā)送電路705進(jìn)行發(fā)送。發(fā)送電路705輸出該ID號碼作為發(fā)送信號A7。
當(dāng)將表示接收信號的大小的信號A6原樣發(fā)送給讀取器/寫入器101時(shí)，數(shù)字信號處理部分305不需要轉(zhuǎn)換電路702。并行/串行轉(zhuǎn)換電路703例如將7位信號A6從并行信號轉(zhuǎn)換成串行信號，以將其輸出給發(fā)送電路705。當(dāng)邏輯電路701從讀取器/寫入器101接收到距離詢問波時(shí)，其指示發(fā)送電路705發(fā)送信號A6。發(fā)送電路705輸出信號A6的串行信號連同ID號碼，作為發(fā)送信號A7。
接下來，對設(shè)置有轉(zhuǎn)換電路702的情況進(jìn)行描述。轉(zhuǎn)換電路702具有與圖2中的曲線圖相同的用于從電流A6轉(zhuǎn)換到通信距離LE的表或轉(zhuǎn)換公式，并執(zhí)行從電流A6到通信距離LE的轉(zhuǎn)換。并行/串行轉(zhuǎn)換電路703將通信距離LE的信號從并行信號轉(zhuǎn)換成串行信號，以將其輸出給發(fā)送電路705。當(dāng)邏輯電路701從讀取器/寫入器101接收到距離詢問波時(shí)，其指示發(fā)送電路705發(fā)送通信距離LE。發(fā)送電路705輸出通信距離LE的串行信號連同ID號碼，作為發(fā)送信號A7。
通過調(diào)制電路301對發(fā)送信號A7進(jìn)行調(diào)制，并將該發(fā)送信號A7從天線部分103射頻發(fā)送給讀取器/寫入器101。
此外，當(dāng)接收到距離詢問波(命令)時(shí)，邏輯電路701將A/D轉(zhuǎn)換的開始信號ST輸出給A/D轉(zhuǎn)換電路505。當(dāng)輸入了開始信號ST時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換電路505開始進(jìn)行從模擬格式到數(shù)字格式的轉(zhuǎn)換。
此外，A/D轉(zhuǎn)換電路505可以與開始信號ST無關(guān)地執(zhí)行從模擬格式到數(shù)字格式的轉(zhuǎn)換。將數(shù)字信號或距離信息存儲在解調(diào)電路304中。當(dāng)邏輯電路701接收到距離詢問波(命令)時(shí)，其可以執(zhí)行對上述存儲的數(shù)字信號或距離信息的發(fā)送處理。
圖8是示出圖5中的A/D轉(zhuǎn)換電路505的結(jié)構(gòu)示例的電路圖。A/D轉(zhuǎn)換電路505具有快閃式(flash type)A/D轉(zhuǎn)換器801、A/D接口802、編碼器803、寄存器804以及控制器805。
控制器805通過控制信號VDIV2、VDIV4、VDIV8、VDIV16、VDIV32以及VMUL2對選擇器821到826進(jìn)行控制。除法器811使接收電流A2變成一半并輸出該結(jié)果。選擇器821根據(jù)控制信號VDIV2選擇并輸出除法器811的接收電流A2或輸出信號。除法器812使選擇器821的輸出信號變成一半并輸出該結(jié)果。選擇器822根據(jù)控制信號VDIV4選擇并輸出選擇器821的輸出信號或除法器812的輸出信號。除法器813使選擇器822的輸出信號變成一半并輸出該結(jié)果。選擇器823根據(jù)控制信號VDIV8選擇并輸出選擇器822的輸出信號或除法器813的輸出信號。除法器814使選擇器823的輸出信號變成一半并輸出該結(jié)果。選擇器824根據(jù)控制信號VDIV16選擇并輸出選擇器823的輸出信號或除法器814的輸出信號。除法器815使選擇器824的輸出信號變成一半并輸出該結(jié)果。選擇器825根據(jù)控制信號VDIV32選擇并輸出選擇器824的輸出信號或除法器815的輸出信號。乘法器816使選擇器825的輸出信號變成2倍并輸出該結(jié)果。選擇器826根據(jù)控制信號VMUL2選擇并輸出選擇器825的輸出信號或乘法器816的輸出信號。開關(guān)827根據(jù)控制信號VT將選擇器826的輸出信號輸出給運(yùn)算電路831到838。
運(yùn)算電路831到838使選擇器826的輸出信號分別變成1倍、15/16倍、14/16倍、13/16倍、12/16倍、11/16倍、10/16倍以及9/16倍并輸出該結(jié)果。比較器841到848分別對運(yùn)算電路831到838的輸出信號與基準(zhǔn)電流IB進(jìn)行比較，以通過A/D接口802將比較結(jié)果輸出給編碼器803。
編碼器803對比較器841到848的比較結(jié)果進(jìn)行編碼，以輸出具有后4位的數(shù)字信號VY?？刂破?05根據(jù)選擇器821到826的選擇狀態(tài)將具有前3位的數(shù)字信號VE輸出給寄存器804。具有7位的數(shù)字信號A6由前3位信號VE和后4位信號VY構(gòu)成，以成為A/D轉(zhuǎn)換電路505的輸出信號。
選擇器821到826可以使接收電流A2變成2倍到1/32倍。前3位信號VE對應(yīng)于其比例系數(shù)。比較器841到848對使上述信號進(jìn)一步變成1倍到9/16倍而得到的信號與基準(zhǔn)電流IB進(jìn)行比較，并以1/16的精度進(jìn)行該比較。比較結(jié)果對應(yīng)于后4位信號VY。控制器805根據(jù)與比較器841的輸出信號相對應(yīng)的信號VDOWN和與比較器848的輸出信號相對應(yīng)的信號VUP進(jìn)行控制。A/D轉(zhuǎn)換電路505能夠通過上述結(jié)構(gòu)將模擬信號A2轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號A6。
如上所述，A/D轉(zhuǎn)換電路505通過運(yùn)算電路811到816和選擇器821到826使接收信號值變成2M倍或1/2M倍(M是自然數(shù))，基于該結(jié)果執(zhí)行與基準(zhǔn)信號值IB的比較，由此將接收信號值從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
此外，A/D轉(zhuǎn)換電路505通過運(yùn)算電路831到838使已變成2M倍或1/2M倍的信號值變成N/P倍(N和P是自然數(shù))，將該結(jié)果與基準(zhǔn)信號值IB進(jìn)行比較，由此將接收信號值從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
圖9是示出圖8中的用于生成基準(zhǔn)電流IB的電路的結(jié)構(gòu)示例的電路圖?；鶞?zhǔn)電壓生成電路(BGR)901生成基準(zhǔn)電壓V1。比較器902對電壓V1與V2進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果輸出給p溝道MOS場效應(yīng)晶體管905的柵極。電壓V2是晶體管905的漏電壓。通過電阻904將晶體管905的漏極接地。將晶體管905的源極連接到電源電壓。將p溝道MOS場效應(yīng)晶體管906的柵極連接到晶體管905的柵極，并將源極連接到電源電壓。晶體管906的漏電流成為基準(zhǔn)電流IB。
通過比較器902和晶體管905的功能，電壓V2變得與電壓V1相同。電壓V1和V2例如是1.2V。電阻904例如是1.2MΩ。在電阻904中流動的電流IA是1.2V/1.2MΩ＝1μA。晶體管905和906構(gòu)成了電流鏡電路，從而使電流IA與IB變得相同。由此，基準(zhǔn)電流IB變成1μA的恒定電流。
圖10是示出圖1中的讀取器/寫入器101的結(jié)構(gòu)示例的圖。當(dāng)上述標(biāo)簽102將信號的大小發(fā)送給讀取器/寫入器101時(shí)，讀取器/寫入器101需要轉(zhuǎn)換電路1006。與此相反，當(dāng)上述標(biāo)簽102將距離信息發(fā)送給讀取器/寫入器101時(shí)，讀取器/寫入器101不需要轉(zhuǎn)換電路1006。
讀取器/寫入器101通過射頻信號向標(biāo)簽102提供電源，與標(biāo)簽102進(jìn)行射頻通信，因此，讀取器/寫入器101具有天線部分1001、雙工器1002、放大器1003、正交混合器1004、濾波器1007、解調(diào)器1008、振蕩器1009、濾波器1010、ASK調(diào)制器1011、放大器1012以及處理電路1005。以下，對其操作進(jìn)行描述。
讀取器/寫入器101通過處理電路1005使用LAN1013執(zhí)行對信息信號的接收或?qū)Χ〞r(shí)信息的發(fā)送。處理電路1005向?yàn)V波器1010輸出它自身生成的命令和從LAN1013接收的信息信號。濾波器1010向ASK調(diào)制器1011輸出來自處理電路1005的數(shù)據(jù)頻帶作為受限信號。ASK調(diào)制器1011使用來自濾波器1010的信號對來自振蕩器1009的載波信號進(jìn)行ASK(振幅調(diào)制)。此外，在放大器1012處對ASK信號進(jìn)行放大，并通過雙工器1002和天線1001將其發(fā)送給RF標(biāo)簽。
接下來，通過圖10對從讀取器中的RF標(biāo)簽對信號(表示通過改變天線的反射率而調(diào)制出的信號)的接收操作進(jìn)行如下描述。
天線1001通過雙工器1002向正交混合器1004輸出通過放大器1003放大了的接收信號(以下被稱為調(diào)制信號)。正交混合器1004通過振蕩器1009的輸出將經(jīng)放大的調(diào)制信號解調(diào)為IF信號。濾波器1007是低通濾波器(LPF)，其用于通過去除高頻分量來抑制IF信號的相鄰信道之間的干擾。
解調(diào)器1008將來自濾波器1007的信號解調(diào)為待輸出給處理電路1005的數(shù)據(jù)。處理電路1005對該解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，或者處理電路1005向LAN 1013輸出從RF標(biāo)簽讀取的數(shù)據(jù)等。
首先，對讀取器/寫入器101從標(biāo)簽102接收距離信息的情況進(jìn)行描述。在此情況下，處理電路1005可以基于解調(diào)信號立即獲得該距離信息。
接著，對讀取器/寫入器101從標(biāo)簽102接收信號的大小的情況進(jìn)行描述。處理電路1005內(nèi)的轉(zhuǎn)換電路1006與圖7中的轉(zhuǎn)換電路702相同，并將解調(diào)信號的大小轉(zhuǎn)換成距離信息。由此，處理電路1005可以獲得距離信息。
此外，存在這樣的情況將信號的大小原樣輸出給LAN，并通過連接到LAN的另一系統(tǒng)201的內(nèi)部的轉(zhuǎn)換電路2001(其與圖7中的轉(zhuǎn)換電路相同)將解調(diào)信號的大小轉(zhuǎn)換成距離信息。
如上所述，讀取器/寫入器101通過天線將信號發(fā)送給標(biāo)簽102。接著，標(biāo)簽102將通過天線從讀取器/寫入器101接收的信號的大小從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，并通過天線向讀取器/寫入器101發(fā)送采用數(shù)字格式的信號或基于該信號的信號。接著，讀取器/寫入器101通過天線從標(biāo)簽102接收所發(fā)送的信號，由此獲得距離信息。當(dāng)讀取器/寫入器101接收到上述采用數(shù)字格式的信號時(shí)，它基于所接收的信號將該信號轉(zhuǎn)換成距離信息。
如果相對于至少一個可移動標(biāo)簽102設(shè)置有固定在二維或三維中的多個讀取器/寫入器101，則可以測量所述多個讀取器/寫入器101與標(biāo)簽102之間的相應(yīng)距離。由此，讀取器/寫入器101可以通過計(jì)算求出標(biāo)簽102在二維坐標(biāo)或三維坐標(biāo)中的位置。
此外，如果相對于至少一個可移動讀取器/寫入器101設(shè)置有固定在二維或三維中的多個標(biāo)簽102，則可以測量所述多個標(biāo)簽102與讀取器/寫入器101之間的相應(yīng)距離。由此，讀取器/寫入器101可以通過計(jì)算求出讀取器/寫入器101在二維坐標(biāo)或三維坐標(biāo)中的位置。
與上述專利文獻(xiàn)1相比，在本實(shí)施例中未使用多個天線，或者不順序地發(fā)送具有按級不同的到達(dá)距離的多個詢問波，因此，可以降低成本。此外，不使用不同的詢問波多次執(zhí)行訪問，因此，可以高速地測量距離。此外，與其中讀取器/寫入器對從標(biāo)簽返回的射頻信號的時(shí)間、強(qiáng)度或波形進(jìn)行檢測由此確定該標(biāo)簽的距離的系統(tǒng)(如在上述專利文獻(xiàn)2中)相比，在本實(shí)施例中，信號的頻散很小并且信號的電功率很大，因此，抗噪聲性很高，并且可以精確地測量出距離。
此外，與讀取器/寫入器測量由標(biāo)簽所反射的返回信號的情況(如在上述專利文獻(xiàn)2中)相比，本實(shí)施例不依賴于標(biāo)簽的反射系數(shù)的頻散。此外，在本實(shí)施例中標(biāo)簽接收到的電功率比在專利文獻(xiàn)2中在被反射并進(jìn)一步衰減之后到達(dá)讀取器/寫入器處的信號要大得多，因此，抗噪聲性很高。
由于不使用多個天線，并且不發(fā)射具有按級不同的到達(dá)距離的多個詢問波，因此可以降低成本。此外，不使用不同的詢問波多次執(zhí)行訪問，因此，可以高速地測量距離。此外，與其中RFID讀取器/寫入器裝置對從RFID標(biāo)簽裝置返回的射頻信號的時(shí)間、強(qiáng)度或波形進(jìn)行檢測以確定該RFID標(biāo)簽的距離的系統(tǒng)相比，信號的頻散很小并且信號的電功率很大，因此，抗噪聲性很高，并且可以精確地測量距離。
順便指出，應(yīng)當(dāng)在所有方面將上述本實(shí)施例視為例示性的而非限制性的，因此將落在權(quán)利要求的等同物的內(nèi)涵和范圍內(nèi)的所有修改都包括在本發(fā)明中?？梢栽诓幻撾x本發(fā)明的精神或基本特征的情況下按其他具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明要求2005年8月30日提交的日本專利申請2005-250158號的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部內(nèi)容并入于此。
權(quán)利要求
1.一種射頻識別標(biāo)簽裝置，其包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其將通過天線接收的信號的大小從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式；和發(fā)送電路，其通過天線發(fā)送采用數(shù)字格式的信號或基于所述采用數(shù)字格式的信號的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，還包括整流電路，其對所述接收信號進(jìn)行整流，并且其中，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將經(jīng)整流的信號的大小從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，還包括電容器，其基于所述經(jīng)整流的信號充入電源電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，還包括并聯(lián)調(diào)節(jié)器，其對短路電流量進(jìn)行控制以使充入所述電容器中的電源電壓保持恒定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，其中，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所述接收信號的電流值從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，還包括監(jiān)測器電路，其對所述接收信號的電流進(jìn)行監(jiān)測，并且其中，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所監(jiān)測的電流值從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，還包括峰檢測電路，其對所述接收信號的峰部進(jìn)行檢測，并且，其中，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所檢測到的峰部處的信號從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，還包括底檢測電路，用于對所述接收信號的底部進(jìn)行檢測，并且，其中，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所檢測到的底部處的信號從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，其中，當(dāng)接收到特定命令時(shí)，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路開始進(jìn)行從模擬格式到數(shù)字格式的轉(zhuǎn)換。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，其中，當(dāng)接收到特定命令時(shí)，所述發(fā)送電路發(fā)送所述信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，其中，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路使所述接收信號值變成2M倍或1/2M倍，M是自然數(shù)，并基于所述信號值與基準(zhǔn)信號值進(jìn)行比較，由此將所述接收信號從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，其中，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路使已變成2M倍或1/2M倍的信號值變成N/P倍，N和P是自然數(shù)，將所得結(jié)果與基準(zhǔn)信號值進(jìn)行比較，由此將所述接收信號值從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，其中，所述發(fā)送電路將所述采用數(shù)字格式的信號轉(zhuǎn)換成距離信息，并通過天線發(fā)送該距離信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，其中，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所述接收信號的電流值從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，還包括監(jiān)測器電路，其對所述整流信號的電流進(jìn)行監(jiān)測，并且其中，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所監(jiān)測的電流值從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，還包括峰檢測電路，其對所監(jiān)測的電流的峰部進(jìn)行檢測，并且，其中，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所檢測到的峰部處的電流值從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的射頻識別標(biāo)簽裝置，還包括底檢測電路，其對所監(jiān)測的電流的底部進(jìn)行檢測，并且，其中，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路將所檢測到的底部處的電流值從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
18.一種射頻識別讀取器/寫入器裝置，其包括發(fā)送電路，其通過天線發(fā)送信號；和轉(zhuǎn)換電路，其通過所述天線接收表示所發(fā)送的信號的大小的信號，并基于所述接收信號轉(zhuǎn)換成距離信息。
19.一種距離測量系統(tǒng)，其包括射頻識別讀取器/寫入器裝置；和射頻識別標(biāo)簽裝置，并且其中，所述射頻識別讀取器/寫入器裝置包括第一發(fā)送電路，其通過天線向所述射頻識別標(biāo)簽裝置發(fā)送信號；和處理電路，其在進(jìn)行了該發(fā)送之后通過該天線從所述射頻識別標(biāo)簽裝置接收信號，以獲得距離信息，并且其中，所述射頻識別標(biāo)簽裝置包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其將通過天線從所述射頻識別讀取器/寫入器裝置接收的信號的大小從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式；和第二發(fā)送電路，其通過天線向所述射頻識別讀取器/寫入器裝置發(fā)送采用數(shù)字格式的信號或基于所述采用數(shù)字格式的信號的信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的距離測量系統(tǒng)，其中，所述處理電路基于所述接收信號轉(zhuǎn)換成所述距離信息。
全文摘要
RFID標(biāo)簽裝置、RFID讀取器/寫入器裝置以及距離測量系統(tǒng)。提供了一種RFID標(biāo)簽裝置，其包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其將通過天線接收的信號的大小從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式；和發(fā)送電路，其通過天線發(fā)送采用數(shù)字格式的信號或基于該采用數(shù)字格式的信號的信號。此外，提供了一種RFID讀取器/寫入器裝置，其包括通過天線發(fā)送信號的發(fā)送電路；和轉(zhuǎn)換電路，其通過天線接收表示發(fā)送信號的大小的信號，并基于所接收的信號轉(zhuǎn)換成距離信息。
文檔編號G01S13/75GK1924609SQ200610065449
公開日2007年3月7日 申請日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者山崎大輔, 安杰伊·拉德基, 后藤邦彥 申請人:富士通株式會社