以下、図面を参照して、一実施形態に係わるＲＦＩＤシステムについて説明する。このＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤリーダ装置とＲＦＩＤタグを備える。 Below, an RFID system according to one embodiment will be described with reference to the drawings. This RFID system includes an RFID reader device and an RFID tag.

（ＲＦＩＤリーダ装置の構成）
図１は、一実施形態に係わるＲＦＩＤリーダ装置の構成例を示す回路ブロック図である。このＲＦＩＤリーダ装置は、制御部１、ベースバンド信号処理部２、Ｄ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ）３、直交変調器４、局部発振器５、送信アンプ６、サーキュレータ７、アンテナ８、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）９、直交検波器１０、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）１１、外部インターフェイス回路１２を備える。これらの構成により、制御系、送信系（送信部）、受信系（受信部）などをそれぞれ構成している。 (Configuration of RFID Reader Device)
1 is a circuit block diagram showing an example of the configuration of an RFID reader device according to an embodiment. This RFID reader device includes a control unit 1, a baseband signal processing unit 2, a D/A converter (D/A) 3, a quadrature modulator 4, a local oscillator 5, a transmission amplifier 6, a circulator 7, an antenna 8, a low noise amplifier (LNA) 9, a quadrature detector 10, an A/D converter (A/D) 11, and an external interface circuit 12. These components respectively constitute a control system, a transmission system (transmission unit), a reception system (reception unit), etc.

具体的には、送信系は、ベースバンド信号処理部２、Ｄ／Ａ変換器３、直交変調器４、局部発振器５、送信アンプ６、サーキュレータ７、アンテナ８で主に構成される。受信系は、アンテナ８、サーキュレータ７、ローノイズアンプ９、直交検波器１０、局部発振器５、Ａ／Ｄ変換器１１、ベースバンド信号処理部２で主に構成される。 Specifically, the transmission system is mainly composed of a baseband signal processing unit 2, a D/A converter 3, a quadrature modulator 4, a local oscillator 5, a transmission amplifier 6, a circulator 7, and an antenna 8. The reception system is mainly composed of an antenna 8, a circulator 7, a low-noise amplifier 9, a quadrature detector 10, a local oscillator 5, an A/D converter 11, and a baseband signal processing unit 2.

制御部１は、ＣＰＵやメモリ（記憶部）を備え、送信系および受信系を統括して制御する。したがって、制御部１は、送信系や受信系に含まれる。具体的には、制御部１は、例えば、外部インターフェイス回路１２を通じた指示に応じて、ＲＦＩＤタグに宛てた質問波の送信制御やＲＦＩＤタグから送信される応答波の受信制御などを行う。 The control unit 1 includes a CPU and a memory (storage unit), and controls the transmission system and the reception system. Therefore, the control unit 1 is included in the transmission system and the reception system. Specifically, the control unit 1 performs, for example, control of the transmission of a query wave addressed to an RFID tag and control of the reception of a response wave transmitted from an RFID tag in response to instructions received through the external interface circuit 12.

なお、制御部１は、後述するＤ／Ａ変換器３が出力するベースバンド信号が、周期性を有する信号（以下、周期性信号と称する）となるように、ベースバンド信号処理部２を制御するが、詳細については後述する（質問波送信処理Ｒ－Ｔ１などを参照のこと）。 The control unit 1 controls the baseband signal processing unit 2 so that the baseband signal output by the D/A converter 3 (described later) becomes a periodic signal (hereinafter referred to as a periodic signal), but details will be described later (see the interrogation wave transmission process R-T1, etc.).

ベースバンド信号処理部２は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成することができる。そして、ベースバンド信号処理部２は、制御部１からの指示に従って、制御部１から与えられる送信データに対応したデジタル・ベースバンド信号（以下、送信デジタル・ベースバンド信号と称する）を生成したり、後述する受信デジタル・ベースバンド信号を復号して受信データを取得する。 The baseband signal processing unit 2 can be configured, for example, with a DSP (Digital Signal Processor). In accordance with instructions from the control unit 1, the baseband signal processing unit 2 generates a digital baseband signal (hereinafter referred to as a transmission digital baseband signal) corresponding to the transmission data provided by the control unit 1, and decodes a reception digital baseband signal (described later) to obtain reception data.

Ｄ／Ａ変換器３は、上記送信デジタル・ベースバンド信号をアナログ・ベースバンド信号（以下、送信アナログ・ベースバンド信号と称する）に変換する。この送信アナログ・ベースバンド信号は、前述の周期性信号である。前述したように詳細については、ＲＦＩＤリーダ装置の送信動作の説明で詳述する。 The D/A converter 3 converts the transmission digital baseband signal into an analog baseband signal (hereinafter referred to as the transmission analog baseband signal). This transmission analog baseband signal is the periodic signal mentioned above. As mentioned above, details will be described in detail in the explanation of the transmission operation of the RFID reader device.

直交変調器４は、局部発振器５にて生成された搬送波を上記送信アナログ・ベースバンド信号で変調して、振幅変調波を生成する。なお、局部発振器５にて生成される搬送波の周波数は、例えば、９００ＭＨｚ帯である。この周波数は、制御部１から与えられる周波数制御信号によって制御される。 The quadrature modulator 4 modulates the carrier wave generated by the local oscillator 5 with the transmission analog baseband signal to generate an amplitude modulated wave. The frequency of the carrier wave generated by the local oscillator 5 is, for example, in the 900 MHz band. This frequency is controlled by a frequency control signal provided by the control unit 1.

送信アンプ６は、上記振幅変調波をＲＦ増幅する。このＲＦ増幅された信号は、ＲＦＩＤタグに対し質問波として、サーキュレータ７を介してアンテナ８より空間に放射される。
一方、アンテナ８は、後述するＲＦＩＤタグより送信される応答波（上記質問波に対する応答信号）を受信し、サーキュレータ７を介してローノイズアンプ９に出力する。 The transmission amplifier 6 RF amplifies the amplitude modulated wave, and this RF amplified signal is radiated into space from an antenna 8 via a circulator 7 as an interrogation wave for an RFID tag.
On the other hand, the antenna 8 receives a response wave (a response signal to the interrogation wave) transmitted from an RFID tag (described later), and outputs it to a low-noise amplifier 9 via a circulator 7 .

ローノイズアンプ９は、上記応答信号を低雑音増幅し、直交検波器１０に出力する。
直交検波器１０は、局部発振器５にて生成された局部発振信号を用いて、低雑音増幅された応答信号をアナログ・ベースバンド信号にダイレクトコンバージョンする。 The low-noise amplifier 9 performs low-noise amplification on the response signal and outputs the amplified signal to the quadrature detector 10 .
The quadrature detector 10 uses the local oscillation signal generated by the local oscillator 5 to directly convert the low-noise amplified response signal into an analog baseband signal.

Ａ／Ｄ変換器１１は、上記ダイレクトコンバージョンによって復調されたアナログ・ベースバンド信号をＡ／Ｄ変換して、上記受信デジタル・ベースバンド信号を得る。この受信デジタル・ベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２によってＲＦＩＤタグから送られた情報に復号され、制御部１に出力される。 The A/D converter 11 performs A/D conversion on the analog baseband signal demodulated by the direct conversion to obtain the received digital baseband signal. This received digital baseband signal is decoded by the baseband signal processing unit 2 into the information sent from the RFID tag, and is output to the control unit 1.

外部インターフェイス回路１２は、種々の機器が接続可能であり、これらの機器と制御部１との間のインターフェースとしての役割を担う。例えば、機器を通じてオペレータが入力した情報や、機器から発せられる指示信号を制御部１に与えたり、制御部１から与えられた情報を外部に出力する。 The external interface circuit 12 can be connected to various devices and acts as an interface between these devices and the control unit 1. For example, it transmits information input by an operator through the devices and instruction signals issued from the devices to the control unit 1, and outputs information received from the control unit 1 to the outside.

なお、ここでは、変調方式の一例として、直交型を例に挙げているが、これに限定されるものではない。ＲＦＩＤリーダ装置とＲＦＩＤタグの間で通信が可能なものであれば、他の変調方式であってもよい。例えば、シングル・ミキサー型を適用することも可能である。 Note that although an orthogonal type is given here as an example of a modulation method, this is not limiting. Other modulation methods may be used as long as they enable communication between the RFID reader device and the RFID tag. For example, a single mixer type may also be applied.

（ＲＦＩＤタグの構成）
図２は、一実施形態に係わるＲＦＩＤタグの構成例を示す回路ブロック図である。このＲＦＩＤタグは、アンテナ２１、検波器２２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ１）２３、ＰＬＬ回路２４、ＩＤ送出回路２９、高周波スイッチ（ＳＷ）３０、平滑回路（ＬＰＦ２）３１を備える。これらの構成により、電波整流式電源部、周期性信号検出部、バックスキャッタ送信部などをそれぞれ構成している。 (Configuration of RFID tag)
2 is a circuit block diagram showing an example of the configuration of an RFID tag according to an embodiment. This RFID tag includes an antenna 21, a detector 22, a low-pass filter (LPF1) 23, a PLL circuit 24, an ID transmission circuit 29, a high-frequency switch (SW) 30, and a smoothing circuit (LPF2) 31. These components respectively constitute a radio wave rectification power supply unit, a periodic signal detection unit, a backscatter transmission unit, etc.

具体的には、電波整流式電源部は、アンテナ２１、検波器２２、平滑回路３１で主に構成される。周期性信号検出部は、検波器２２、ローパスフィルタ２３、ＰＬＬ回路２４で主に構成される。バックスキャッタ送信部は、ＩＤ送出回路２９、高周波スイッチ３０、アンテナ２１で主に構成される。 Specifically, the radio wave rectification power supply section is mainly composed of an antenna 21, a detector 22, and a smoothing circuit 31. The periodic signal detection section is mainly composed of a detector 22, a low-pass filter 23, and a PLL circuit 24. The backscatter transmission section is mainly composed of an ID transmission circuit 29, a high-frequency switch 30, and an antenna 21.

アンテナ２１は、ＲＦＩＤリーダ装置のアンテナ８との間で無線信号をやりとりするためのものである。その構成の一例としては、例えば２つのエレメントを有するダイポールアンテナである。そして、ダイポールアンテナの各エレメントの長さは、ＲＦＩＤリーダ装置が送信する無線信号（質問波）のおおむね１／４波長に相当し、全体で１／２波長に相当する。
検波器２２は、所望の無線信号、すなわちＲＦＩＤリーダ装置から送信される質問波を検波して信号波を復調して取り出す。 The antenna 21 is for transmitting and receiving radio signals with the antenna 8 of the RFID reader device. One example of the configuration is a dipole antenna having two elements. The length of each element of the dipole antenna corresponds to approximately 1/4 wavelength of the radio signal (interrogation wave) transmitted by the RFID reader device, and the length of the dipole antenna as a whole corresponds to 1/2 wavelength.
The detector 22 detects the desired radio signal, that is, the interrogation wave transmitted from the RFID reader device, and demodulates and extracts the signal wave.

平滑回路３１は、例えばローパスフィルタであって、上記信号波を直流信号に変換する。この直流信号は、後述するＰＬＬ回路２４、ＩＤ送出回路２９、高周波スイッチ３０などの当該ＲＦＩＤタグの各部の動作電流として利用される。
ローパスフィルタ２３は、上記信号波の高周波成分を濾波し、ＲＦＩＤリーダ装置で変調に用いられた周期性信号を出力する。 The smoothing circuit 31 is, for example, a low-pass filter, and converts the signal wave into a DC signal. This DC signal is used as an operating current for each part of the RFID tag, such as the PLL circuit 24, the ID transmission circuit 29, and the high-frequency switch 30, which will be described later.
The low-pass filter 23 filters out the high-frequency components of the signal wave and outputs a periodic signal used for modulation in the RFID reader device.

ＰＬＬ回路２４は、上記周期性信号の周波数がキャプチャレンジに入ることを監視する。そして、ＰＬＬ回路２４は、上記周期性信号の周波数がキャプチャレンジに入ると、内部で発振される局部発振信号の発振周波数が引き込まれてロックし、Ｌｏｃｋ信号を出力する。なお、上記キャプチャレンジは、内蔵するＶＣＯ（電圧制御発振器）の自走周波数を中心とした狭い特定の範囲に設定する。この特定の範囲は、当該ＲＦＩＤタグの製造精度や運用環境などを考慮して設定される。 The PLL circuit 24 monitors whether the frequency of the periodic signal enters the capture range. When the frequency of the periodic signal enters the capture range, the PLL circuit 24 captures and locks the oscillation frequency of the internally generated local oscillation signal, and outputs a Lock signal. The capture range is set to a narrow, specific range centered on the free-running frequency of the built-in VCO (voltage controlled oscillator). This specific range is set taking into consideration the manufacturing precision and operating environment of the RFID tag.

ＰＬＬ回路２４の具体的な構成例としては、例えば、位相比較器２５、ＶＣＯ２６、ループフィルタ２７、ロック判定回路２８を主として備える。なお、以下の説明では、ＶＣＯ２６は、分周器を含むものとして説明する。 As a specific example of the configuration of the PLL circuit 24, for example, it mainly comprises a phase comparator 25, a VCO 26, a loop filter 27, and a lock determination circuit 28. In the following explanation, the VCO 26 is described as including a frequency divider.

位相比較器２５は、上記周期性信号と、ＶＣＯ２６から与えられる、分周された局部発振信号との位相を比較し、この比較結果をループフィルタ２７に出力する。 The phase comparator 25 compares the phase of the periodic signal with the phase of the divided local oscillation signal provided by the VCO 26, and outputs the comparison result to the loop filter 27.

ＶＣＯ２６は、後述するループフィルタ２７から与えられるＶＣＯ制御信号の電圧に応じた周波数の局部発振信号を発振する。またＶＣＯ２６は、分周器を備える（図示しない）。この分周器は、上記局部発振信号を分周したのち、位相比較器２５に出力する。 The VCO 26 oscillates a local oscillation signal with a frequency corresponding to the voltage of a VCO control signal provided by the loop filter 27 described below. The VCO 26 also includes a frequency divider (not shown). This frequency divider divides the frequency of the local oscillation signal and then outputs it to the phase comparator 25.

ループフィルタ２７は、位相比較器２５の比較結果に応じた電圧値を有するＶＣＯ制御信号を生成する。そして、ループフィルタ２７は、このＶＣＯ制御信号でＶＣＯ２６の局部発振信号の周波数を制御する。
ロック判定回路２８は、上記ＶＣＯ制御信号の電圧値を観察する。そして、ロック判定回路２８は、予め設定された範囲の電圧値になると、位相比較器２５の比較結果が位相ロック状態になったと判定して上記Ｌｏｃｋ信号を出力する。 The loop filter 27 generates a VCO control signal having a voltage value according to the comparison result of the phase comparator 25. Then, the loop filter 27 controls the frequency of the local oscillation signal of the VCO 26 with this VCO control signal.
The lock determination circuit 28 monitors the voltage value of the VCO control signal, and when the voltage value falls within a preset range, the lock determination circuit 28 determines that the comparison result of the phase comparator 25 indicates a phase locked state, and outputs the Lock signal.

ＩＤ送出回路２９は、当該ＲＦＩＤタグに固有に設定されたＩＤ情報などを記憶するシフトレジスタを備える。そして、ＩＤ送出回路２９は、上記Ｌｏｃｋ信号が与えられるとＥｎａｂｌｅ状態となり、上記ＶＣＯ２６の出力を上記シフトレジスタを駆動させるＣｌｏｃｋ信号として用いて、上記ＩＤ情報を、例えばＦＭ０方式あるいはミラーサブキャリア方式などで符号化する。この符号化の結果は、ＩＤ信号として出力される。図３は、上記ＩＤ信号の一例を示すもので、例えば、同期信号、識別コード、誤り検出符号を備える。
高周波スイッチ３０は、上記ＩＤ信号を用いて、アンテナ２１をＯＮ／ＯＦＦ制御し、これによるバックスキャッタ変調で、ＲＦＩＤリーダ装置に宛てた応答波を送信する。 The ID transmission circuit 29 includes a shift register that stores ID information uniquely set for the RFID tag. When the Lock signal is given to the ID transmission circuit 29, the circuit goes into an Enable state, and uses the output of the VCO 26 as a Clock signal that drives the shift register to encode the ID information, for example, by the FM0 method or the mirror subcarrier method. The result of this encoding is output as an ID signal. Figure 3 shows an example of the ID signal, which includes, for example, a synchronization signal, an identification code, and an error detection code.
The high frequency switch 30 uses the ID signal to control the ON/OFF of the antenna 21, thereby transmitting a response wave addressed to the RFID reader device by backscatter modulation.

（動作の説明）
次に、上記構成のＲＦＩＤシステムの動作について説明する。
実際の運用では、１つのＲＦＩＤリーダ装置に対して、複数のＲＦＩＤタグが存在する場合が一般的である。以下の説明では、動作を簡明にするために、２つのＲＦＩＤタグＴａ、Ｔｂが存在する場合を例に挙げて説明する。 (Explanation of operation)
Next, the operation of the RFID system having the above configuration will be described.
In actual operation, it is common for a single RFID reader device to have multiple RFID tags. In the following description, in order to simplify the operation, an example will be described in which there are two RFID tags Ta and Tb.

なお、ＲＦＩＤタグＴａとＴｂは、同一の生産ラインで製造されたものであってもよいし、そうでなくてもよい。また同一の規格に基づいて製造されたものであってもよいし、そうでなくてもよい。両者が同一の製造ラインで同一の規格に基づいて製造されたものであっても、両者の受信特性を完全に一致させることは非常に困難であり、製造時期、原材料の差、製造精度、経年変化などの諸条件により、受信特性に誤差が生じうる。 The RFID tags Ta and Tb may or may not have been manufactured on the same production line. They may or may not have been manufactured based on the same standards. Even if both tags are manufactured on the same production line based on the same standards, it is extremely difficult to make the reception characteristics of both tags perfectly match, and errors in the reception characteristics may occur due to various conditions such as the time of manufacture, differences in raw materials, manufacturing precision, and changes over time.

また例えば、ＲＦＩＤリーダ装置からの搬送波の受信レベルやＲＦＩＤタグのアンテナ姿勢によってＶＣＯ２６の電源電圧などが変化する。このため、ＶＣＯ２６の自走周波数がＲＦＩＤタグ間で一致する確率は低く、さらに前述したような諸条件も加わると、さらに自走周波数が一致する確率は低いのが実際である。 In addition, for example, the power supply voltage of the VCO 26 changes depending on the reception level of the carrier wave from the RFID reader device and the antenna position of the RFID tag. For this reason, the probability that the free-running frequencies of the VCO 26 will match between RFID tags is low, and when the above-mentioned conditions are added, the probability that the free-running frequencies will match is even lower.

図４は、ＲＦＩＤリーダ装置が質問波を送信してから、２つのＲＦＩＤタグＴａ、Ｔｂが応答波を送信するまでの動作を説明するためのシーケンス図である。以下、この図を参照してＲＦＩＤシステムの動作について説明する。 Figure 4 is a sequence diagram for explaining the operation from when the RFID reader device transmits a query wave until the two RFID tags Ta and Tb transmit a response wave. The operation of the RFID system will be explained below with reference to this diagram.

（ＲＦＩＤリーダ装置による質問波の送信）
まず、ＲＦＩＤリーダ装置による質問波送信処理Ｒ－Ｔ１について説明する。質問波送信処理Ｒ－Ｔ１は、例えばＲＦＩＤリーダ装置において、外部インターフェイス回路１２を通じた送信指示を制御部１が認識することにより開始される。 (Transmission of interrogation waves by RFID reader device)
First, the interrogation wave transmission process R-T1 by the RFID reader device will be described. The interrogation wave transmission process R-T1 is started when the control unit 1 recognizes a transmission instruction via the external interface circuit 12 in the RFID reader device, for example.

質問波送信処理Ｒ－Ｔ１において、ＲＦＩＤリーダ装置は、周期性信号を用いて搬送波を振幅変調した質問波を送信する。またこの質問波を送信するにあたり、上記周期性信号の周波数が所定の範囲を掃引するように変化させる。これにより、ＲＦＩＤリーダ装置は、ＲＦＩＤタグＴａおよびＴｂに対して、上記掃引に応じて包絡線が変化する質問波を送信することになる。なお、ＲＦＩＤリーダ装置は、質問波送信処理Ｒ－Ｔ１において、質問波を送信する一方で、ＲＦＩＤタグからの応答波の到来を監視している。応答波の受信動作については、後述する。 In the query wave transmission process R-T1, the RFID reader device transmits a query wave in which a carrier wave is amplitude-modulated using a periodic signal. In transmitting this query wave, the frequency of the periodic signal is changed so as to sweep a predetermined range. As a result, the RFID reader device transmits a query wave whose envelope changes in response to the sweep to RFID tags Ta and Tb. In the query wave transmission process R-T1, while transmitting the query wave, the RFID reader device also monitors the arrival of response waves from the RFID tags. The operation of receiving the response wave will be described later.

以下、ＲＦＩＤリーダ装置内の各部の動作について説明する。
制御部１は、Ｄ／Ａ変換器３が出力する送信アナログ・ベースバンド信号が、例えば図５（ｃ）に示すような正弦波の周期性信号となるようにベースバンド信号処理部２を制御する。なお、正弦波は一例であって、周期性を有するものであれば矩形波などの他の波形であってもよく、正弦波に限定されるものではない。 The operation of each part in the RFID reader device will be described below.
The control unit 1 controls the baseband signal processing unit 2 so that the transmission analog baseband signal output from the D/A converter 3 becomes, for example, a sine wave periodic signal as shown in Fig. 5(c). Note that the sine wave is just an example, and other waveforms such as a rectangular wave may be used as long as they have periodicity, and are not limited to a sine wave.

一方、局部発振器５によって生成された搬送波は、例えば図５（ａ）に示すようなものである。この搬送波を直交変調器４が上記周期性信号を用いて変調することで、図５（ｂ）に示すような振幅変調された質問波が得られる。なお、変調度は、概ね３０％以下とすることが望ましい。 On the other hand, the carrier wave generated by the local oscillator 5 is, for example, as shown in FIG. 5(a). The quadrature modulator 4 modulates this carrier wave using the periodic signal, thereby obtaining an amplitude-modulated interrogation wave as shown in FIG. 5(b). It is desirable to set the modulation degree to approximately 30% or less.

また、制御部１は、ベースバンド信号処理部２を制御して、上記周期性信号の周波数を所定の範囲を掃引するように変化させる（以下、掃引処理と称する）。この掃引処理により、直交変調器４が出力する質問波の包絡線が変化することになる。 The control unit 1 also controls the baseband signal processing unit 2 to change the frequency of the periodic signal so as to sweep a predetermined range (hereinafter referred to as the sweep process). This sweep process changes the envelope of the query wave output by the quadrature modulator 4.

ここで、制御部１による掃引処理は、例えば図６（ａ）に示すように、時間に対してリニアに周波数が変化するように連続掃引を行ってもよいし、図６（ｂ）に示すように、時間に対して階段状に周波数が変化するように階段状掃引を行ってもよい。この階段状掃引の場合、例えば、５ｋＨｚから６ｋＨｚまでの間を２Ｈｚステップで変化させる。 The sweep process by the control unit 1 may be a continuous sweep in which the frequency changes linearly with time, as shown in FIG. 6(a), or a stepped sweep in which the frequency changes stepwise with time, as shown in FIG. 6(b). In the case of this stepped sweep, the frequency is changed in 2 Hz steps between 5 kHz and 6 kHz, for example.

また例えば、図６（ｃ）に示すように、特定の周波数を除外して掃引を行うようにしてもよい（以下、除外掃引と称する）。ここでいう特定の周波数とは、ＲＦＩＤタグから応答波が得られた周波数である。このような除外を伴う掃引は、連続掃引に限らず、階段状掃引に適用してもよい。なお、以下の説明では、除外掃引を行う場合を例に挙げて説明する。 For example, as shown in FIG. 6(c), a sweep may be performed excluding a specific frequency (hereinafter referred to as an exclusion sweep). The specific frequency here is a frequency at which a response wave is obtained from an RFID tag. Such a sweep with exclusion is not limited to a continuous sweep, and may be applied to a step-wise sweep. In the following explanation, an example of an exclusion sweep will be described.

（ＲＦＩＤタグによる質問波の受信と応答波の送信）
次に、ＲＦＩＤタグＴａ、Ｔｂによる質問波受信処理Ｔ－ＲａおよびＴ－Ｒｂと、応答波受信処理Ｔ－ＴａおよびＴ－Ｔｂについて説明する。 (Reception of interrogation waves and transmission of response waves by RFID tags)
Next, the interrogation wave reception processes T-Ra and T-Rb and the reply wave reception processes T-Ta and T-Tb by the RFID tags Ta and Tb will be described.

まず、質問波受信処理Ｔ－ＲａおよびＴ－Ｒｂは、ＲＦＩＤタグＴａおよびＴｂが、ＲＦＩＤリーダ装置から無線信号を受信することで、それぞれ開始される。具体的には、無線信号の受信により平滑回路３１から各部に駆動するための直流電流が供給されることに応動して、それぞれ受信を開始し、上記質問波の受信が行われる。 First, the interrogation wave reception processes T-Ra and T-Rb are started when the RFID tags Ta and Tb receive a radio signal from the RFID reader device. Specifically, in response to the reception of the radio signal, a direct current is supplied from the smoothing circuit 31 to drive each section, and reception of the interrogation wave is started.

この受信におけるＲＦＩＤタグＴａ、Ｔｂ内の各部の動作は以下の通りである。
ＰＬＬ回路２４は、ローパスフィルタ２３から出力される信号の周波数がキャプチャレンジに入ったか否かを監視する。なお、ループフィルタ２７およびＶＣＯ２６の感度は、ＶＣＯ２６の自走周波数を分周器で分周した周波数を中心とした約２Ｈｚ幅のキャプチャレンジを持つようにそれぞれ設定する。 The operations of the individual parts of the RFID tags Ta and Tb during this reception are as follows.
The PLL circuit 24 monitors whether the frequency of the signal output from the low-pass filter 23 falls within the capture range. The sensitivity of the loop filter 27 and the VCO 26 are each set so as to have a capture range of about 2 Hz centered on the frequency obtained by dividing the free-running frequency of the VCO 26 by a frequency divider.

上記ローパスフィルタ２３から出力される信号がＲＦＩＤリーダ装置から送信された周期性信号の場合、図７（ａ）に示すように、周期性信号の周波数が前述の掃引処理によって変化し、その過程でやがてキャプチャレンジに入ることになる。なお、このキャプチャレンジは、他のＲＦＩＤタグとの応答タイミングの差を顕著にするために、できるだけ狭く設定することが好ましい。 When the signal output from the low-pass filter 23 is a periodic signal transmitted from an RFID reader device, as shown in FIG. 7(a), the frequency of the periodic signal changes due to the above-mentioned sweep process, and in the process, it eventually enters the capture range. Note that it is preferable to set this capture range as narrow as possible in order to make the difference in response timing with other RFID tags more noticeable.

ここで、ＲＦＩＤタグＴａとＴｂが有する各ＶＣＯ自走周波数の差や受信条件の差により、ＲＦＩＤタグＴａがＲＦＩＤタグＴｂよりも先に、質問波を検出したものとする。
ＲＦＩＤタグＴａでは、上記信号がキャプチャレンジに入った、すなわち、ＲＦＩＤリーダ装置からの質問波を検出すると、質問波受信処理Ｔ－Ｒａが続けられる一方で、応答波送信処理Ｔ－Ｔａを開始する。 Here, it is assumed that due to the difference in the free-running frequencies of the VCOs of the RFID tags Ta and Tb and the difference in reception conditions, the RFID tag Ta detects the interrogation wave before the RFID tag Tb.
When the RFID tag Ta detects the above signal within the capture range, that is, when it detects the interrogation wave from the RFID reader device, it continues the interrogation wave reception process T-Ra and starts the reply wave transmission process T-Ta.

応答波送信処理Ｔ－Ｔａでは、上記信号がキャプチャレンジに入ったことにより、ＰＬＬ回路２４（ロック判定回路２８）はＬｏｃｋ信号をＩＤ送出回路２９に出力する。これによりＥｎａｂｌｅ状態となったＩＤ送出回路２９がバックスキャッタ変調により、自身のＩＤを含むＩＤ信号をＲＦＩＤリーダ装置に宛てた応答波として送信する。 In the response wave transmission process T-Ta, when the above signal enters the capture range, the PLL circuit 24 (lock determination circuit 28) outputs a lock signal to the ID transmission circuit 29. This causes the ID transmission circuit 29, which is now in the enabled state, to transmit an ID signal including its own ID as a response wave addressed to the RFID reader device by backscatter modulation.

なお、このとき、ＲＦＩＤリーダ装置からの質問波を検出していないＲＦＩＤタグＴｂは、質問波受信処理Ｔ－Ｒｂを継続している。後に、ＲＦＩＤタグＴｂが質問波を検出すると、応答波送信処理Ｔ－Ｔｂを開始する。応答波送信処理Ｔ－Ｔｂは、応答波送信処理Ｔ－Ｔａと同様の送信処理であるが、ＲＦＩＤタグＴａとＴｂが有する各ＶＣＯ自走周波数の差や受信条件の差により、応答波送信処理Ｔ－Ｔａとは異なるタイミングで開始され、そのタイミングが一致することはまれである。 At this time, RFID tag Tb that has not detected the interrogation wave from the RFID reader device continues the interrogation wave reception process T-Rb. Later, when RFID tag Tb detects the interrogation wave, it starts the reply wave transmission process T-Tb. The reply wave transmission process T-Tb is a transmission process similar to the reply wave transmission process T-Ta, but due to differences in the VCO free-running frequencies of RFID tags Ta and Tb and differences in reception conditions, it starts at a different timing than the reply wave transmission process T-Ta, and the timing rarely coincides.

（ＲＦＩＤリーダ装置による応答波の受信）
次に、ＲＦＩＤリーダ装置による応答波の受信動作について説明する。
受信信号が直交検波器１０によって直交検波される。この検波結果はＡ／Ｄ変換器１１によって受信デジタル・ベースバンド信号に変換される。この受信デジタル・ベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２にとって復号される。この復号結果から制御部１がＲＦＩＤタグＴａからの応答波（ＩＤ信号）を検出すると、制御部１が、図７（ｂ）に示すように、周期性信号の掃引をいったん停止する。なお、このとき掃引は停止しているが、送信は行っているため、ＲＦＩＤタグの動作電流は確保される。 (Reception of response wave by RFID reader device)
Next, the operation of receiving a reply wave by the RFID reader device will be described.
The received signal is subjected to quadrature detection by the quadrature detector 10. The detection result is converted to a received digital baseband signal by the A/D converter 11. This received digital baseband signal is decoded by the baseband signal processing unit 2. When the control unit 1 detects a response wave (ID signal) from the RFID tag Ta from the decoding result, the control unit 1 temporarily stops sweeping the periodic signal, as shown in Fig. 7(b). Although the sweeping is stopped at this time, transmission is still ongoing, so the operating current of the RFID tag is ensured.

このとき、応答波を送信したＲＦＩＤタグＴａでは、ＰＬＬ回路２４で位相をロックした状態にある。そして、制御部１は、応答波が得られた時の周期性信号の周波数を特定し、この周波数を特定周波数としてメモリに記録する。その後、制御部１は、復号結果から応答波の受信が終了したことを判定すると、ＲＦＩＤタグＴａ以外のＲＦＩＤタグを捜索するために、停止していた掃引を再開して、質問波送信処理Ｒ－Ｔ２を開始する。 At this time, the RFID tag Ta that transmitted the response wave is in a phase-locked state using the PLL circuit 24. The control unit 1 then identifies the frequency of the periodic signal when the response wave was obtained, and records this frequency in memory as a specific frequency. After that, when the control unit 1 determines from the decoding result that reception of the response wave has ended, it resumes the stopped sweep to search for RFID tags other than RFID tag Ta, and starts the interrogation wave transmission process R-T2.

質問波送信処理Ｒ－Ｔ２は、質問波送信処理Ｒ－Ｔ１とほぼ同一であるが、除外掃引を行う点が異なる。すなわち、制御部１がメモリに記録した特定周波数を参照し、上記特定周波数を除いて掃引を行うように、ベースバンド信号処理部２を制御する点が異なる。これにより、ＲＦＩＤリーダ装置では、例えば図６（ｃ）に示すように、特定周波数を除外して掃引を行うことになる。なお、この図では、複数の特定周波数を除外した場合を例示している。 The query wave transmission process R-T2 is almost the same as the query wave transmission process R-T1, but differs in that it performs an exclusion sweep. That is, the control unit 1 refers to a specific frequency recorded in memory, and controls the baseband signal processing unit 2 to perform a sweep excluding the specific frequency. As a result, the RFID reader device performs a sweep excluding the specific frequency, for example, as shown in Figure 6 (c). Note that this figure illustrates an example in which multiple specific frequencies are excluded.

一方、このときＲＦＩＤタグＴｂは、質問波受信処理Ｔ－Ｒｂを継続して行っている。やがて、除外掃引が開始されて、質問波を受信すると、応答波送信処理Ｔ－Ｔｂを開始し、応答波（ＩＤ信号）を送信する。なお、動作は、応答波送信処理Ｔ－Ｔａと同様であることより、各部の詳細な動作の説明は省略する。 Meanwhile, at this time, the RFID tag Tb continues to perform the interrogation wave reception process T-Rb. Eventually, the exclusion sweep begins, and when the interrogation wave is received, the response wave transmission process T-Tb begins and a response wave (ID signal) is transmitted. Note that the operation is the same as the response wave transmission process T-Ta, so a detailed explanation of the operation of each part will be omitted.

これに対して、ＲＦＩＤリーダ装置では、ＲＦＩＤタグＴｂからの応答波（ＩＤ信号）を受信すると、前述のＲＦＩＤタグＴａの場合と同様に、制御部１が掃引（除外掃引）をいったん停止し（送信は継続）、応答波が得られた時の周期性信号の周波数を特定し、この周波数を特定周波数としてメモリに記録する。その後、制御部１は、応答波の受信が終了すると、ＲＦＩＤタグＴａ、Ｔｂ以外のＲＦＩＤタグを捜索するために、停止していた掃引を再開して、質問波送信処理Ｒ－Ｔ３を開始する。
以後、同様にして、特定周波数を除外した掃引を行って、他のＲＦＩＤタグの探索を継続する。 In response to this, in the RFID reader device, when a response wave (ID signal) from the RFID tag Tb is received, the control unit 1 stops the sweep (exclusion sweep) once (transmission continues) in the same manner as in the case of the RFID tag Ta described above, identifies the frequency of the periodic signal when the response wave was obtained, and records this frequency in memory as the specific frequency. After that, when the control unit 1 finishes receiving the response wave, it resumes the stopped sweep and starts the interrogation wave transmission process R-T3 in order to search for RFID tags other than the RFID tags Ta and Tb.
Thereafter, a similar sweep is performed excluding the specific frequency to continue searching for other RFID tags.

（まとめ）
以上のように、上記構成のＲＦＩＤシステムでは、図８に示すように、ＲＦＩＤリーダ装置がＲＦＩＤタグに対して、搬送波を周期性信号で変調した質問波を送信し、これに対して、ＲＦＩＤタグは、上記質問波を復調して周期性信号を検出するとバックスキャッタ変調で応答波（ＩＤ信号）を送信する。なお、実際に運用される複数のＲＦＩＤタグの間には受信性能や受信環境に差があり、例えばＶＣＯ２６の自走周波数に差があるため、複数のＲＦＩＤタグの間で周期性信号の検出タイミング（応答波の送信タイミング）が完全に一致することは極めてまれである。 (summary)
As described above, in the RFID system configured as above, the RFID reader device transmits to the RFID tag an interrogation wave in which the carrier wave is modulated with a periodic signal, as shown in Fig. 8, and in response, the RFID tag demodulates the interrogation wave, detects the periodic signal, and transmits a response wave (ID signal) by backscatter modulation. Note that there are differences in reception performance and reception environment among multiple RFID tags actually in operation, for example, differences in the free-running frequency of the VCO 26, so it is extremely rare for the detection timing of the periodic signal (transmission timing of the response wave) to be completely consistent among multiple RFID tags.

したがって、上記構成のＲＦＩＤシステムによれば、ＲＦＩＤリーダ装置がＲＦＩＤタグへコマンドを送信したり、ＲＦＩＤタグが上記コマンドを解釈しなくても、複数のＲＦＩＤタグが互いに異なるタイミングで応答波をＲＦＩＤリーダ装置に送信することができる。すなわち、ＲＦＩＤタグを例えばプリントエレクトロニクス技術を採用してＣＰＵを搭載しない比較的簡易な回路で構成しても、複数のＲＦＩＤタグの応答波が衝突することを抑制したシステム運用が可能である。 Therefore, with the RFID system configured as above, multiple RFID tags can transmit response waves to the RFID reader device at different times, without the RFID reader device transmitting commands to the RFID tag or the RFID tag interpreting the commands. In other words, even if the RFID tag is configured with a relatively simple circuit that does not include a CPU, for example by using printed electronics technology, it is possible to operate the system in a way that prevents collisions between response waves from multiple RFID tags.

また上記構成のＲＦＩＤシステムでは、ＲＦＩＤリーダ装置がＲＦＩＤタグの検出のために周期性信号の周波数を掃引して質問波を送信し、そして応答波の受信を開始した場合には、いったん掃引を停止する。そして、ＲＦＩＤリーダ装置は、応答波の受信が終了すると、応答波が得られた上記周波数を除外した掃引によって質問波を送信するようにしている。このように応答波が得られた周波数を除外した質問波の送信を行うので、すでに応答波を送信したＲＦＩＤタグを除外した探索が行え、まだ応答波を送信していないＲＦＩＤタグを効率的に探索することができる。 In addition, in the RFID system configured as above, the RFID reader device sweeps the frequency of the periodic signal to detect RFID tags, transmits interrogation waves, and when it starts receiving a response wave, stops the sweep. Then, when the RFID reader device finishes receiving the response wave, it transmits an interrogation wave by sweeping that excludes the frequency at which the response wave was obtained. Since the RFID reader device transmits an interrogation wave that excludes the frequency at which the response wave was obtained, a search can be performed that excludes RFID tags that have already transmitted a response wave, and RFID tags that have not yet transmitted a response wave can be efficiently searched for.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.

また、例えば、上記実施の形態では、応答波を受信し、その後、質問波の送信を再開した場合に、特定の周波数を除外して掃引を行うようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、応答波を受信し、その後、質問波の送信を再開した場合に、特定の周波数を含む所定の帯域を除外して掃引を行うようにしてもよい。
なお、以下に本願の出願当初の特許請求の範囲の記載を付記する。
［Ｃ１］
搬送波を周期性信号で変調した質問波を送信する送信部と、
質問波の復調信号から特定の周波数範囲の信号を検出した場合にバックスキャッタ変調で応答するＲＦＩＤタグからの応答波を受信する受信部と、
を具備するＲＦＩＤリーダ装置。
［Ｃ２］
送信部は、周期性信号の周波数を段階的または連続的に掃引しながら質問波を送信する、請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ装置。
［Ｃ３］
送信部は、受信部が応答波の受信を開始した場合に周期性信号の周波数の掃引を停止し、その後、受信部が応答波の受信が終了した場合に掃引を再開する、請求項２に記載のＲＦＩＤリーダ装置。
［Ｃ４］
周期性信号の掃引を停止した周波数を記憶する記憶部をさらに備え、
送信部は、掃引を再開した場合に、記憶部が記憶する周波数を除外して掃引を行う、請求項２または請求項３に記載のＲＦＩＤリーダ装置。
［Ｃ５］
搬送波を周期性信号で変調した質問波をＲＦＩＤリーダ装置から受信した場合に、応答波を送信するＲＦＩＤタグであって、
受信信号を復調する検波部と、
この検波部が復調した信号から特定の周波数範囲の信号を検出する検出部と、
この検出部が信号を検出した場合に、質問波をバックスキャッタ変調して応答波を送信する送信部と
を具備するＲＦＩＤタグ。 In addition, for example, in the above embodiment, when a reply wave is received and transmission of a query wave is resumed, a sweep is performed excluding a specific frequency, but this is not limited to the above. For example, when a reply wave is received and transmission of a query wave is resumed, a sweep may be performed excluding a predetermined band including a specific frequency.
In addition, the claims as originally filed of this application are set forth below.
[C1]
a transmitter for transmitting an interrogation wave obtained by modulating a carrier wave with a periodic signal;
a receiver for receiving a response wave from an RFID tag which responds by backscatter modulation when a signal in a specific frequency range is detected from a demodulated signal of the interrogation wave;
An RFID reader device comprising:
[C2]
2. The RFID reader device according to claim 1, wherein the transmission section transmits the interrogation wave while sweeping the frequency of the periodic signal stepwise or continuously.
[C3]
3. The RFID reader device according to claim 2, wherein the transmission unit stops sweeping the frequency of the periodic signal when the reception unit starts receiving the reply wave, and thereafter resumes sweeping when the reception unit finishes receiving the reply wave.
[C4]
A storage unit that stores the frequency at which the sweep of the periodic signal is stopped,
4. The RFID reader device according to claim 2, wherein when the transmission unit resumes the sweep, the transmission unit performs the sweep excluding the frequency stored in the storage unit.
[C5]
An RFID tag that transmits a response wave when receiving a query wave, which is a carrier wave modulated with a periodic signal, from an RFID reader device,
A detection unit that demodulates a received signal;
a detection unit that detects a signal in a specific frequency range from the signal demodulated by the detection unit;
A transmitter that backscatter-modulates the interrogation wave and transmits a response wave when the detector detects a signal.
An RFID tag comprising: