JP2006180073A - Wireless ic tag - Google Patents

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Takashi Osone
隆志 大曽根
Tadayuki Morishita
賢幸 森下
Kiyotaka Ogura
清孝 小椋
Takeshi Hikasa
猛 日笠
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Okayama Prefectural Government
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Okayama Prefectural Government
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wireless IC tag that a reader can communicate with even at a longer distance and which is low-cost and convenient and has an added collision preventing function. <P>SOLUTION: Disclosed is the wireless IC tag constituted by adding: a rectifying circuit 12 which receives and converts a radio wave for retrieval from the reader into a DC voltage V<SB>d</SB>; and the collision preventing function for a return radio wave by generating a boosted voltage V<SB>D</SB>by boosting the DC voltage V<SB>d</SB>by a boosting circuit 21, supplying the DC voltage V<SB>D</SB>to a modulating circuit 15 to expand a range of communication with the reader by increasing the intensity of the return radio wave, by controlling the timing of transmission and reception between the reader and wireless IC tag by a transmission control information ROM. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アンテナで検索用電波を受信して電力を発生し、識別用ICチップ内に記録されているタグ情報等を送信する無線ICタグ(電子値札とも称せられる)に関する。   The present invention relates to a wireless IC tag (also referred to as an electronic price tag) that receives search radio waves with an antenna, generates power, and transmits tag information and the like recorded in an identification IC chip.

現在、物品を自動的に識別区分する方法としてバーコードが広く普及している。バーコードは平行に並べられた太さの異なるバーとそれ等の間隔の組み合わせによる2進コードの情報を記録し、その情報はレーザ走査によって読み取られる。最近、物品情報を管理するための無線ICタグが注目されている。バーコードに比べたときの無線ICタグの特長は、
(1)情報量がバーコードの約13桁から、約38桁(2進コードで128ビット長データの場合)へと飛躍的に増大する。
(2)汚染に強く、耐環境性に優れる。
(3)梱包された物品のタグ情報を読み込みできる透過機能を有する。
(4)複数のタグ情報を同時に読み込みできるので、商品代金をレジで瞬時に精算できる等の高速な処理が可能である。
等の優れた性質を有する。
Currently, barcodes are widely used as a method for automatically identifying and classifying articles. The bar code records binary code information by a combination of bars of different thicknesses arranged in parallel and their intervals, and the information is read by laser scanning. Recently, wireless IC tags for managing article information have attracted attention. The features of wireless IC tags compared to barcodes are:
(1) The amount of information dramatically increases from about 13 digits of barcode to about 38 digits (in the case of 128-bit data in binary code).
(2) Resistant to contamination and excellent in environmental resistance.
(3) It has a transmission function capable of reading tag information of packed goods.
(4) Since a plurality of pieces of tag information can be read at the same time, high-speed processing such as instant payment of merchandise at a cash register is possible.
Etc. have excellent properties.

無線ICタグは、以下の4種類に大別される。
(a)リードオンリータグ:タグ情報は、識別用ICチップの製造段階で書き込まれた読み出し専用メモリ(Read Only Memory: ROM)に記憶され、ユーザはそのタグ情報を変更できない。無線ICタグがリーダとの通信可能範囲に入ると、自身のタグ情報を連続的にリーダに送信を開始する。リーダとの通信は一方向で、リーダから無線ICタグへの送信はできない。このため、リーダとの通信可能範囲に複数の無線ICタグが存在する時、リーダが複数のタグ情報を同時に読み取ろうとして混信(衝突)が生じ、タグ情報を個別に読み取ることができなくなる。しかし、この無線ICタグは、回路構成が簡単なために識別用ICチップのサイズが縮小でき、低消費電力化と低コスト化が可能で、従来のバーコードの代替も可能である。
(b)書き込み可能タグ:識別用ICチップは、EEPROMやSRAM等の電気的書き込み消去可能なメモリを内蔵し、リーダからの命令に応じてタグ情報の改変が可能である。リーダから無線ICタグへの送信機能を有するので、アンチコリジョン機能(衝突防止機能)を有することが可能で、リーダとの通信可能範囲に複数の無線ICタグが同時に存在していても、それらのタグ情報を個別に読み取ることができる。この衝突防止機能は、多数ある物品を一括処理するためには必須の機能である。
(c)暗号化機能付タグ:タグ情報のセキュリティが必要な用途向けで、識別用ICチップに暗号化処理回路を内蔵して、無線ICタグとリーダ間の認証を行う。
(d)マイクロプロセッサ付タグ:無線ICタグは、識別用ICチップにマイクロプロセッサを内蔵し、より複雑な暗号化処理機能と認証機能を有する。電子マネーや交通機関のチケット等の高度な認証機能と送信の秘匿性の要求される非接触スマートカード等に利用される。
Wireless IC tags are roughly classified into the following four types.
(A) Read-only tag: Tag information is stored in a read-only memory (ROM) written at the manufacturing stage of the identification IC chip, and the user cannot change the tag information. When the wireless IC tag enters the communicable range with the reader, it continuously starts transmitting its own tag information to the reader. Communication with the reader is one-way, and transmission from the reader to the wireless IC tag is not possible. For this reason, when there are a plurality of wireless IC tags in a communication range with the reader, interference (collision) occurs when the reader tries to read the plurality of tag information at the same time, and the tag information cannot be individually read. However, since this wireless IC tag has a simple circuit configuration, the size of the identification IC chip can be reduced, power consumption and cost can be reduced, and a conventional barcode can be substituted.
(B) Writable tag: The identification IC chip incorporates an electrically writable / erasable memory such as EEPROM or SRAM, and tag information can be modified in accordance with a command from the reader. Since it has a transmission function from the reader to the wireless IC tag, it can have an anti-collision function (collision prevention function), and even if there are multiple wireless IC tags at the same time within the communicable range with the reader, Tag information can be read individually. This anti-collision function is an essential function for batch processing of a large number of articles.
(C) Tag with encryption function: For applications that require security of tag information, an identification IC chip incorporates an encryption processing circuit to perform authentication between a wireless IC tag and a reader.
(D) Microprocessor tag: The wireless IC tag has a microprocessor incorporated in an identification IC chip and has more complicated encryption processing functions and authentication functions. It is used for contactless smart cards that require advanced authentication functions such as electronic money and transportation tickets and confidentiality of transmission.

上記の4種類の無線ICタグにおいて、最も低コストで製造でき、従来のバーコードの代替として膨大な市場規模が期待されるリードオンリータグが、近年注目されている。特許文献1、特許文献2及び非特許文献1に開示されている従来のリードオンリータグにおける無線ICタグの回路構成を図10に示す。   Of the four types of wireless IC tags described above, read-only tags that can be manufactured at the lowest cost and are expected to have an enormous market scale as an alternative to conventional barcodes have recently attracted attention. FIG. 10 shows a circuit configuration of a wireless IC tag in the conventional read-only tag disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and Non-Patent Document 1.

この無線ICタグは、リーダからの微弱な検索用電波をアンテナ101で受信し、整流回路102を用いて直流電圧Vdを発生する。この整流回路102は、必要に応じて、識別用ICチップの内部回路に供給する直流電圧Vdの上限を制限する電圧リミッタを含む。この直流電圧Vdは、アンテナで受信した検索用電波から各種電気信号を発生するクロック発生回路と、識別用ICチップの安定した動作を開始させるタイミングを制御するリセット回路を含む回路103に供給されている。また、直流電圧Vdは、タグ情報が書き込まれたタグ情報ROM回路と、そのタグ情報を読み出すカウンタやデコーダ等の周辺回路を有するROM回路104にも供給される。更に、読み出されたタグ情報をアンテナから返信用電波として発信させる変調回路105にも供給されている。すなわち、従来の無線ICタグは、識別用ICチップ内の全ての回路に単一の直流電圧Vdを供給している。   This wireless IC tag receives weak search radio waves from a reader by an antenna 101 and generates a DC voltage Vd using a rectifier circuit 102. The rectifier circuit 102 includes a voltage limiter that limits the upper limit of the DC voltage Vd supplied to the internal circuit of the identification IC chip as necessary. This DC voltage Vd is supplied to a circuit 103 including a clock generation circuit that generates various electric signals from a search radio wave received by an antenna, and a reset circuit that controls the timing for starting stable operation of the identification IC chip. Yes. The DC voltage Vd is also supplied to a tag information ROM circuit in which tag information is written and a ROM circuit 104 having peripheral circuits such as a counter and a decoder for reading the tag information. Further, it is also supplied to a modulation circuit 105 that transmits the read tag information as a return radio wave from the antenna. That is, the conventional wireless IC tag supplies a single DC voltage Vd to all circuits in the identification IC chip.

図11に従来例の無線ICタグの識別用ICチップを簡略化した回路構成例を示す。アンテナ11で受信する検索用電波の入力電圧をVINとし、VINを入力した整流回路12で直流電圧Vdを生成する。整流回路は、発生する直流電圧Vdの上限を制限する電圧リミッタを含んでいる。直流電圧Vdをアナログ/デジタル回路13及び変調回路15に供給し、変調回路15を介して発生するタグ情報を含む返信用電波の電圧振幅をVOUTとする。ここでは、説明を簡略化するため、図10に例示したクロック発生回路、リセット回路やタグ情報ROM回路を、アナログ/デジタル回路13で代表して図示している。 FIG. 11 shows a circuit configuration example in which a conventional IC chip for identification of a wireless IC tag is simplified. The input voltage of the search radio wave received by the antenna 11 is V IN, and the DC voltage V d is generated by the rectifier circuit 12 to which V IN is input. Rectifier circuit includes a voltage limiter for limiting the upper limit of the DC voltage V d generated. The DC voltage V d is supplied to an analog / digital circuit 13 and the modulation circuit 15, the voltage amplitude of the reply wave including a tag information generated through the modulation circuit 15 to V OUT. Here, for simplification of description, the clock generation circuit, the reset circuit, and the tag information ROM circuit illustrated in FIG.

図12(a)及び(b)に、無線ICタグの識別用ICチップが内蔵する電源供給用の整流回路として用いられている非特許文献2記載の回路を示す。図12(a)は、4つのダイオードD1〜D4で構成されたブリッジ形整流回路で、入力交流電圧の振幅をVINとすれば、容量C1の両端に得られる直流電圧Vdは約(VIN/2−VT)で与えられる。ここで、VTはダイオードの順方向立ち上がりの閾値電圧である。 12A and 12B show a circuit described in Non-Patent Document 2 that is used as a power supply rectifier circuit built in an identification IC chip of a wireless IC tag. FIG. 12A shows a bridge-type rectifier circuit composed of four diodes D1 to D4. If the amplitude of the input AC voltage is V IN , the DC voltage V d obtained across the capacitor C 1 is about ( V IN / 2−V T ). Here, V T is a threshold voltage of the forward rise of the diode.

図12(b)は、チャージポンプ方式の倍電圧整流回路であり、入力電圧VINは容量C2を介してダイオードD5及びD6に印加されて、容量C3の両端に直流電圧Vdとして約(VIN−2VT)が得られる。 FIG. 12B shows a charge pump type voltage doubler rectifier circuit. The input voltage V IN is applied to the diodes D 5 and D 6 via the capacitor C 2 , and the DC voltage V d is applied across the capacitor C 3. (V IN -2V T ) is obtained.

何れの回路方式においても、ダイオードの閾値電圧VTはできるだけ低いことが望まれる。理想的なダイオードとしてVT=0Vを想定すれば、上記のブリッジ形整流回路では約VIN/2、上記の倍電圧整流回路では約VINの直流電圧Vdが得られる。したがって、以下では、直流電圧Vdは検索用電波の入力電圧VINに比例すると仮定する。 In any circuit system, it is desirable that the threshold voltage V T of the diode be as low as possible. Assuming the V T = 0V as an ideal diode, a bridge rectifier circuit described above is approximately V IN / 2, the voltage doubler rectifier circuit of the DC voltage V d of approximately V IN is obtained. Therefore, in the following, it is assumed that the DC voltage V d is proportional to the input voltage V IN of the search radio wave.

図13は、非特許文献3に開示されている無線ICタグのタグ情報をアンテナが発信する例における識別用ICチップが内蔵する整流回路と変調回路部分の回路図を示す。アンテナLに誘起された入力電圧は、図12(a)に示した4つのダイオードD1〜D4で構成されているブリッジ整流回路で整流されて容量C1に直流電圧Vdを発生する。降伏ダイオードZ1は、リーダと無線ICタグが接近した場合に検索用電波が強くなりすぎて、直流電圧Vdが識別用ICチップの安定動作電圧以上に上昇することを防止する電圧リミッタである。Vdを分周回路に供給し、この分周回路に入力されるアンテナの高周波信号fINを分周して、副搬送波のクロック周波数fを発生する。2入力NAND回路N1は、このf信号とタグ情報ROM回路から送られるタグ情報を入力して、このタグ情報で変調される副搬送波の電気信号を出力する。 FIG. 13 shows a circuit diagram of a rectifier circuit and a modulation circuit part built in an identification IC chip in an example in which an antenna transmits tag information of a wireless IC tag disclosed in Non-Patent Document 3. The input voltage induced in the antenna L is rectified by a bridge rectifier circuit composed of four diodes D 1 to D 4 shown in FIG. 12A to generate a DC voltage V d in the capacitor C 1 . Yield diode Z 1 is too strong search radio wave when the reader and the wireless IC tag approaches is the voltage limiter to prevent the rise in the DC voltage V d is more stable operating voltage identification IC chip . V d is supplied to the frequency dividing circuit, and the high frequency signal f IN of the antenna input to the frequency dividing circuit is divided to generate the clock frequency f S of the subcarrier. The 2-input NAND circuit N 1 inputs the f S signal and tag information sent from the tag information ROM circuit, and outputs an electric signal of a subcarrier modulated by the tag information.

このクロック信号をMOSFET M1のゲートに入力すれば、アンテナには副搬送波によって負荷抵抗R1がGND電位に対してオン/オフに制御され、タグ情報で変調された返信用電波がアンテナから発信される。図13に示す回路には、単一の直流電圧Vdが供給されているので、MOSFET M1のゲート電圧VGには最大で直流電圧Vd相当の電圧までしか印加されない。 If you enter the clock signal to the gate of MOSFET M 1, the antenna load resistance R 1 by a subcarrier is controlled to be on / off for the GND potential, outgoing modulated wave reply by the tag information from antenna Is done. Since the circuit shown in FIG. 13 is supplied with a single DC voltage V d , only the maximum voltage corresponding to the DC voltage V d is applied to the gate voltage V G of the MOSFET M 1 .

このMOSFET M1によってオン/オフ制御されるドレイン電流をIDとすれば、アンテナから発信される返信用電波の電圧振幅VOUTは、LC(dID/dt)に比例する。ここで、LCはアンテナLのインダクタンスで、(dID/dt)は返信用電流の時間変化分を示す。MOSFETを流れるドレイン電流IDは、K(VG−VTR2に比例する。ここで、KはMOSFETの物理定数やデバイス形状によって決まる定数、VGはゲート電圧で、VGは変調回路に印加される直流電圧Vdに等しいと仮定している。VTRはMOSFETの閾値電圧である。したがって、IDの変化する時間を一定とすれば、VOUTはID、すなわち、(VG−VTR2に比例する。簡単のために、VG=Vが、VTRに比べて十分に大きいと仮定すれば、VOUTはVd 2に比例すると考えてよい。 If the drain current controlled to be turned on / off by the MOSFET M 1 is I D , the voltage amplitude V OUT of the return radio wave transmitted from the antenna is proportional to L C (dI D / dt). Here, L C is the inductance of the antenna L, and (dI D / dt) indicates the time variation of the return current. The drain current I D flowing through the MOSFET is proportional to K (V G −V TR ) 2 . Here, K is a constant determined by the physical constant of the MOSFET and the device shape, V G is a gate voltage, and V G is assumed to be equal to the DC voltage V d applied to the modulation circuit. V TR is the threshold voltage of the MOSFET. Therefore, if the time during which I D changes is constant, V OUT is proportional to I D , that is, (V G −V TR ) 2 . For simplicity, it can be assumed that V OUT is proportional to V d 2 assuming that V G = V d is sufficiently larger than V TR .

一方、リーダとの通信可能範囲内に複数のリードオンリータグである無線ICタグが存在した場合、各無線ICタグからほぼ同時にタグ情報が送信されてくるため、それらの返信用電波が衝突して、リーダは正常に個別のタグ情報の読み取りできなくなる返信用電波の衝突現象が起きる。   On the other hand, when there are multiple wireless IC tags that are read-only tags within the communicable range with the reader, tag information is transmitted almost simultaneously from each wireless IC tag, so that the reply radio waves collide with each other. Therefore, the reader may experience a collision phenomenon of return radio waves that cannot normally read individual tag information.

この衝突現象を防止するための衝突防止機能を無線ICタグに組み込んだ従来例としては、特許文献3及び特許文献4が例示される。特許文献3では、無線ICタグに内蔵されるプロセッサの演算によって発生せしめた乱数によって、タグ情報を送信開始するまでの待機時間を制御する。更に、この無線ICタグはリーダとの通信機能を有し、タグ情報の読み取りが完了した無線ICタグを休眠状態にせしめて、より完全な衝突防止機能を可能としている。   As a conventional example in which a collision prevention function for preventing the collision phenomenon is incorporated in a wireless IC tag, Patent Document 3 and Patent Document 4 are exemplified. In Patent Document 3, a waiting time until tag information transmission starts is controlled by a random number generated by a calculation of a processor built in a wireless IC tag. Further, this wireless IC tag has a communication function with a reader, and a wireless IC tag that has finished reading tag information is put into a sleep state to enable a more complete collision prevention function.

特許文献4の例では、無線ICタグが内蔵するROM回路に書き込まれた第1の乱数で待機時間を制御する。リーダの通信可能範囲内に同一の第1の乱数を持つ無線ICタグが存在する場合、各無線ICタグの持つ第2の乱数に切り換えて待機時間を制御する。各無線ICタグが同一の第1の乱数と第2の乱数を持つ可能性は極めて低いので衝突防止が可能となる。   In the example of Patent Document 4, the standby time is controlled by the first random number written in the ROM circuit built in the wireless IC tag. When wireless IC tags having the same first random number exist within the communicable range of the reader, the standby time is controlled by switching to the second random number possessed by each wireless IC tag. Since it is very unlikely that each wireless IC tag has the same first random number and second random number, collision prevention can be achieved.

しかし、上記の特許文献3及び特許文献4では、リーダと無線ICタグ間の相互の通信機能を必要とするので、低コストの衝突防止機能付きのリードオンリータグの実現はできない。更に、特許文献3の場合には、プロセッサで乱数を発生させているので、識別用ICチップの回路が極めて複雑となり、低コスト化はできない。また、特許文献4の場合には、ROMに内蔵される乱数は2種類なので、その2種類のROMデータが全く同一である確率を限りなくゼロにすることは困難である。   However, in Patent Document 3 and Patent Document 4 described above, since a mutual communication function between the reader and the wireless IC tag is required, a low-cost read-only tag with a collision prevention function cannot be realized. Furthermore, in the case of Patent Document 3, since the random number is generated by the processor, the circuit of the identification IC chip becomes extremely complicated, and the cost cannot be reduced. In the case of Patent Document 4, since there are two types of random numbers built into the ROM, it is difficult to make the probability that the two types of ROM data are exactly the same zero.

特開平10-322250号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-322250 特開2002-152080号公報JP 2002-152080 A 特開平08-123918号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 08-123918 特開2004-206371号公報JP 2004-206371 A M. Usami 他, "The μ-Chip: An ultra-small 2.45 GHz RFID chip for ubiquitous recognition applications," IEICE Transactions on Electronics, vol. E86-C, no. 4, p. 521- p.528, April 2003.M. Usami et al., "The μ-Chip: An ultra-small 2.45 GHz RFID chip for ubiquitous recognition applications," IEICE Transactions on Electronics, vol. E86-C, no. 4, p. 521- p.528, April 2003 . K. Finkenzeller著、ソフト工学研究所訳、「RFIDハンドブック、非接触ICカードの原理と応用」(第2版)、p. 42及びp. 115、2004年K. Finkenzeller, Translated by Software Engineering Laboratory, "RFID Handbook, Principles and Applications of Contactless IC Cards" (2nd edition), p. 42 and p. 115, 2004 K. Finkenzeller著、ソフト工学研究所訳、「RFIDハンドブック、非接触ICカードの原理と応用」(第2版)p. 42、、2004年K. Finkenzeller, Translated by Software Engineering Laboratory, "RFID Handbook, Principles and Applications of Contactless IC Cards" (2nd Edition) p. 42, 2004

したがって、従来のリードオンリータグの課題として、以下の2項目が挙げられる。   Therefore, the following two items can be cited as problems of the conventional read-only tag.

第1に、無線ICタグのアンテナが受信した微弱な検索用電波を整流し、識別用ICチップを動作させる直流電圧を発生させる整流回路において、識別用ICチップの動作に必要な最低限の直流電圧を得るためには、ある一定以上の検索用電波強度を必要とする。また、無線ICタグからのタグ情報の返信用電波をリーダが受信可能とするためには、ある一定以上の返信用電波強度を必要とする。このため、無線ICタグとリーダの通信距離は、ある一定以下の距離を保つように制限される。しかし、無線ICタグとリーダとの通信可能範囲は、できるだけ長い方が好ましい。したがって、より低い強度の検索用電波に対しても無線ICタグが正常に動作し、より高い強度の返信用電波で無線ICタグからリーダにタグ情報を送信可能にすることにより、タグとリーダとの通信距離を長くすることが求められる。   First, the minimum direct current required for the operation of the identification IC chip in the rectification circuit that rectifies the weak search radio wave received by the antenna of the wireless IC tag and generates the direct current voltage for operating the identification IC chip. In order to obtain a voltage, the radio wave intensity for search exceeding a certain level is required. In addition, in order for the reader to be able to receive a return wave of tag information from the wireless IC tag, a return wave intensity of a certain level or more is required. For this reason, the communication distance between the wireless IC tag and the reader is limited to keep a certain distance or less. However, the communicable range between the wireless IC tag and the reader is preferably as long as possible. Therefore, the wireless IC tag operates normally even with lower-intensity search radio waves, and by enabling tag information to be transmitted from the radio IC tag to the reader with higher-intensity return radio waves, It is required to increase the communication distance.

第2に、衝突防止機能を有しないリードオンリータグは、リーダとの通信可能範囲に存在する複数のタグからのタグ情報を同時には読み取ることができないので、多数の無線ICタグからの情報を同時に一括処理できない。したがって、多くのタグ情報を同時に処理できず、無線ICタグの持つ特長が生かされずに応用範囲は極めて限定されてしまう。低コストなリードオンリータグの特長を生かし、応用範囲を拡大するためには、ある領域に多数の無線ICタグが存在しても各無線ICタグからのタグ情報を正常に読み取ることができるように制御する衝突防止機能を低コストで組み込むことが必須である。   Second, a read-only tag that does not have a collision prevention function cannot simultaneously read tag information from a plurality of tags that exist within a communication range with a reader, and therefore simultaneously receives information from a large number of wireless IC tags. Batch processing is not possible. Therefore, a lot of tag information cannot be processed at the same time, and the application range is extremely limited without taking advantage of the features of the wireless IC tag. To expand the range of applications by taking advantage of low-cost read-only tags, even if there are many wireless IC tags in a certain area, the tag information from each wireless IC tag can be read normally. It is essential to incorporate the anti-collision function to be controlled at a low cost.

上記の第1の課題における無線ICタグとリーダとの通信可能範囲を増大せしめるためには、アンテナで受信する微弱な低強度の検索用電波から、より大きな直流電圧を発生せしめ、アンテナからより強い強度でタグ情報を乗せた返信用電波を送信することが必要である。   In order to increase the communicable range between the wireless IC tag and the reader in the first problem described above, a larger DC voltage is generated from a weak low-intensity search radio wave received by the antenna, and stronger from the antenna. It is necessary to transmit a return radio wave carrying tag information with strength.

また、上記第2の課題を解決するためには、リーダとの通信機能を有しなくとも、より完全な衝突防止機能を低コストで付加する必要がある。このためには、リーダからの検索用電波を受けて無線ICタグの識別用ICチップが安定に動作するまでのリセット時間経過後に、リーダとの通信可能範囲にある複数の無線ICタグから同時にタグ情報が送信されて返信用電波の衝突が起き、結果的にリーダで読み取りができなくなることを防止するために、個々の無線ICタグ自身がタグ情報を送信する固有のタイミングを制御する簡便な機能を内蔵する必要がある。   In order to solve the second problem, it is necessary to add a more complete anti-collision function at a low cost without having a communication function with the reader. For this purpose, a tag is simultaneously received from a plurality of wireless IC tags in a communicable range with the reader after a reset time elapses until the identification IC chip of the wireless IC tag operates stably after receiving a search radio wave from the reader. A simple function to control the unique timing at which each wireless IC tag itself transmits tag information in order to prevent information from being transmitted and a return radio wave from colliding and consequently being unable to be read by a reader Need to be built in.

更に好ましい方法としては、リーダによって読み取られたタグ情報をタグに返信して、既にタグ情報が読み取られた無線ICタグを順次に休眠状態にせしめ、タグ情報が未だ読み取られていない無線ICタグから発信される返信用電波が衝突する確率を減らすタグ情報の送受信機能を低コストで無線ICタグの識別用ICチップに内蔵することである。   As a more preferable method, the tag information read by the reader is returned to the tag, the wireless IC tags whose tag information has already been read are sequentially put into a sleep state, and the tag information is not yet read from the wireless IC tag. A tag information transmission / reception function that reduces the probability of a return radio wave colliding is built into an identification IC chip of a wireless IC tag at a low cost.

本発明の目的は、無線ICタグ、特に低価格で高性能なリードオンリータグ用の無線ICタグ及びその改良された無線ICタグを提供することにある。その第1の目的は、無線ICタグとリーダとの通信可能範囲を従来例に比べて広くして、より高性能な無線ICタグを実現することである。第2の目的は、簡便な衝突防止機能を内蔵してリーダの通信可能範囲に複数の無線ICタグが同時に存在しても、それらのタグ情報を確実に読み取ることができる低コストの無線ICタグを提供することである。   An object of the present invention is to provide a wireless IC tag, particularly a wireless IC tag for a read-only tag that is low in cost and high in performance, and an improved wireless IC tag thereof. The first purpose is to realize a higher-performance wireless IC tag by widening the communicable range between the wireless IC tag and the reader as compared with the conventional example. The second purpose is a low-cost wireless IC tag that has a built-in simple collision prevention function and can reliably read the tag information even if multiple wireless IC tags are simultaneously present in the communicable range of the reader. Is to provide.

本発明では、上記第1の目的を達成するため、無線ICタグの内部に直流電圧の昇圧回路を内蔵した。また、上記第2の目的を達成するため、無線ICタグからタグ情報を送信するタイミングを調整する送出制御情報ROM回路を付加した。   In the present invention, in order to achieve the first object, a DC voltage booster circuit is built in the wireless IC tag. In order to achieve the second object, a transmission control information ROM circuit for adjusting the timing of transmitting tag information from the wireless IC tag is added.

具体的には、第1の目的を達成するため、アンテナと識別用ICチップとからなり、識別用ICチップはアンテナが受信した検索用電波を直流電圧に変換する整流回路と、返信用電波の基本信号を生成して送り出すクロック発生回路と、タグ情報が書き込まれたタグ情報ROM回路と、前記タグ情報を情報信号として送り出す制御回路と、基本信号を前記情報信号で変調した返信用電波をアンテナから発信させる変調回路とからなる無線ICタグにおいて、整流回路に対して昇圧回路を設け、この昇圧回路により直流電圧を昇圧して得られた昇圧電圧を、クロック発生回路、制御回路又は変調回路に供給する無線ICタグを開発した。   Specifically, in order to achieve the first object, the antenna is composed of an antenna and an identification IC chip. The identification IC chip includes a rectifier circuit that converts a search radio wave received by the antenna into a DC voltage, and a reply radio wave. A clock generation circuit for generating and sending out a basic signal, a tag information ROM circuit in which tag information is written, a control circuit for sending out the tag information as an information signal, and a return radio wave modulated by the information signal as an antenna In a wireless IC tag composed of a modulation circuit to be transmitted from, a booster circuit is provided for the rectifier circuit, and the boosted voltage obtained by boosting the DC voltage by the booster circuit is supplied to the clock generation circuit, the control circuit or the modulation circuit. Developed a wireless IC tag to supply.

ここで、上記整流回路は、多段の昇圧回路を設けてなり、この昇圧回路により直流電圧を昇圧して得られた異なる2以上の昇圧電圧を、クロック発生回路、制御回路又は変調回路それぞれに供給する構成にしてもよい。   Here, the rectifier circuit is provided with a multi-stage booster circuit, and supplies two or more different boosted voltages obtained by boosting the DC voltage by the booster circuit to the clock generation circuit, the control circuit, or the modulation circuit, respectively. You may make it the structure to carry out.

また、第2の目的を達成するため、アンテナと識別用ICチップとからなり、識別用ICチップはアンテナが受信した検索用電波を直流電圧に変換する整流回路と、返信用電波の基本信号を生成して送り出すクロック発生回路と、タグ情報が書き込まれたタグ情報ROM回路と、前記タグ情報を情報信号として送り出す制御回路と、基本信号を前記情報信号で変調した返信用電波をアンテナから発信させる変調回路とからなる無線ICタグにおいて、制御回路に対してタグ情報を表す情報信号の送り出し方を設定する送出制御情報が書き込まれた送出制御情報ROM回路を設けてなり、タグ情報ROM回路から変調回路へのタグ情報の情報信号の送り出し方は、前記送出制御情報ROM回路の送出制御情報に従って作動する制御回路によりランダムに変更される無線ICタグを開発した。   In order to achieve the second purpose, the antenna is composed of an antenna and an identification IC chip. The identification IC chip includes a rectifier circuit that converts a search radio wave received by the antenna into a DC voltage, and a basic signal of a reply radio wave. A clock generation circuit that generates and sends out, a tag information ROM circuit in which tag information is written, a control circuit that sends out the tag information as an information signal, and a return radio wave modulated by the information signal from the antenna A wireless IC tag composed of a modulation circuit is provided with a transmission control information ROM circuit in which transmission control information for setting how to send information signals representing tag information to the control circuit is written, and modulation is performed from the tag information ROM circuit. The method of sending the information signal of the tag information to the circuit is a wireless IC tag that is randomly changed by a control circuit that operates according to the sending control information of the sending control information ROM circuit. It was developed.

ここで、上記送出制御情報ROM回路は、制御回路の作動開始後にタグ情報の情報信号を送り出し始めるまでの待機時間、タグ情報の情報信号を送り出す繰り返し回数、タグ情報の情報信号の送り出しを中断する中断時間のいずれか又は組み合わせた送出制御情報が書き込まれている構成にするとよい。また、上記識別用ICチップは、アンテナが受信した検索用電波を復調してタグ情報の情報信号を取得する復調回路と、前記タグ情報とタグ情報ROM回路に書き込まれたタグ情報とを一部又は全部で照合する照合回路とを追加してなり、制御回路は前記照合回路でタグ情報の照合が得られたときにタグ情報ROM回路に書き込まれたタグ情報の送出しを停止させる構成にするとよい。   Here, the transmission control information ROM circuit suspends the waiting time until the tag information information signal starts to be sent after the operation of the control circuit starts, the number of repetitions of sending the tag information information signal, and the sending of the tag information information signal. The transmission control information may be written with any one or a combination of interruption times. The identification IC chip also includes a demodulation circuit that demodulates a search radio wave received by an antenna to obtain an information signal of tag information, and a part of the tag information and tag information written in the tag information ROM circuit. Alternatively, the control circuit is configured to stop the transmission of the tag information written in the tag information ROM circuit when the collation of tag information is obtained by the collation circuit. Good.

上記各識別用ICチップは、大規模集積回路チップの一部として一体化されて形成されているとして、前記大規模集積回路チップを含めて無線ICタグを構成することもできる。   Since each of the identification IC chips is formed as a part of a large-scale integrated circuit chip, a wireless IC tag can be configured including the large-scale integrated circuit chip.

本発明により、無線ICタグの識別用ICチップに直流電圧の昇圧回路を内蔵して、無線ICタグとリーダとの通信可能範囲を大幅に拡大することができる効果が得られる。更に、無線ICタグの識別用ICチップに低コストで簡便な衝突防止機能を内蔵して、リーダの通信可能範囲内にある複数の無線ICタグからのタグ情報を同時に読み取りを可能にして、特にリードオンリータグの応用範囲の拡充を実現できる効果が得られる。   According to the present invention, a DC voltage booster circuit is built in the identification IC chip of the wireless IC tag, and the communication range between the wireless IC tag and the reader can be greatly expanded. Furthermore, the IC chip for identification of the wireless IC tag has a built-in low-cost and simple collision prevention function that enables simultaneous reading of tag information from a plurality of wireless IC tags within the communicable range of the reader. The effect that the application range of the read-only tag can be expanded can be obtained.

図1は本発明による昇圧回路を識別用ICチップに内蔵した無線ICタグの基本的な動作原理を示すための回路構成図である。本発明の特徴は、直流電圧をm増倍するための第1の昇圧回路21を識別用ICチップに付加することにある。この第1の昇圧回路21には、電圧リミッタ機能を付加してもよい。本例において、リーダから送信された検索用電波VINの1/nに強度低下した検索用電波VIN/nをアンテナが受信したとすれば、整流回路12で発生される直流電圧もVd/nに低下する。ここで、第1の昇圧回路21がm倍の昇圧が可能とすれば、この第1の昇圧回路21は直流電圧(m/n)Vdを出力し、アナログ/デジタル回路13及び変調回路15に供給する。上述したように、変調回路15を通じてアンテナが発信する返信用電波の強度は、変調回路に供給される直流電圧の2乗に比例するので、本例の無線ICタグは、(m/n)2OUTに増幅された返信用電波を発信することになる。 FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing the basic operation principle of a wireless IC tag in which a booster circuit according to the present invention is built in an identification IC chip. A feature of the present invention resides in that a first booster circuit 21 for multiplying a DC voltage by m is added to an identification IC chip. A voltage limiter function may be added to the first booster circuit 21. In this example, if the antenna receives the search radio wave V IN / n whose intensity is reduced to 1 / n of the search radio wave V IN transmitted from the reader, the DC voltage generated by the rectifier circuit 12 is also V d. Reduced to / n. Here, if the first booster circuit 21 can boost m times, the first booster circuit 21 outputs a DC voltage (m / n) V d , and the analog / digital circuit 13 and the modulation circuit 15. To supply. As described above, since the strength of the return radio wave transmitted from the antenna through the modulation circuit 15 is proportional to the square of the DC voltage supplied to the modulation circuit, the wireless IC tag of this example has (m / n) 2 A reply wave amplified to V OUT is transmitted.

一般に、電波は3次元空間を伝播するので、アンテナからリーダまでの距離をxとすれば、x−3に比例して検索用電波の強度は減衰する。今、検索用電波の強度の減衰比のnと、無線ICタグからの返信用電波の増幅率の(m/n)2が等しくなるようにm値を設定すれば、m=n3/2なる関係が得られる。すなわち、この条件を満足すれば、無線ICタグがリーダから受信する検索用電波の強度が1/nになっても、リーダは無線ICタグからは従前と同じ強度の返信用電波を受信できるので、通信距離はn1/3倍だけ拡大されることになる。 In general, since radio waves propagate in a three-dimensional space, if the distance from the antenna to the reader is x, the intensity of the search radio waves attenuates in proportion to x −3 . Now, if the m value is set so that n of the attenuation ratio of the intensity of the search radio wave and (m / n) 2 of the gain of the return radio wave from the wireless IC tag are equal, m = n 3/2 The following relationship is obtained. In other words, if this condition is satisfied, the reader can receive the return radio wave with the same strength from the wireless IC tag as before, even if the search radio wave received by the radio IC tag becomes 1 / n. The communication distance is increased by n 1/3 times.

上記の条件が満足される場合には、無線ICタグとリーダとの通信可能範囲の拡大割合は、例えばn=2であれば1.26、n=3であれば1.44になる。これから、第1の昇圧回路21の増倍率mを2.8にすれば通信可能範囲は約25%、増倍率mを5.2にすれば通信可能範囲は約45%改善される。   When the above condition is satisfied, the expansion ratio of the communicable range between the wireless IC tag and the reader is, for example, 1.26 if n = 2 and 1.44 if n = 3. Accordingly, if the multiplication factor m of the first booster circuit 21 is 2.8, the communicable range is improved by about 25%, and if the multiplication factor m is 5.2, the communicable range is improved by about 45%.

図2は直流電圧の昇圧回路として用いることのできる回路の一例を示す。この回路は、5段のディクソン形チャージポンプ方式のDC-DCコンバータである。入力される直流電圧Vdは、容量C4〜C8に印加されている。直流電圧Vdは、互いに逆位相のパルス電圧φ12とダイオードD7〜D11を用いて増倍され、容量C8の両端に昇圧電圧VDとして約5(Vd−VT)を発生する。VT=0Vと仮定すれば、VD=5Vdとなり、5倍に増倍された直流電圧が得られる。直列接続する段数を適切に選定すれば、更に高い昇圧電圧VDを得ることも可能である。 FIG. 2 shows an example of a circuit that can be used as a DC voltage booster circuit. This circuit is a 5-stage Dickson charge pump DC-DC converter. The input DC voltage V d is applied to the capacitors C 4 to C 8 . The DC voltage V d is multiplied by using pulse voltages φ 1 and φ 2 having opposite phases and diodes D 7 to D 11, and about 5 (V d −V T as a boost voltage V D at both ends of the capacitor C 8. ). Assuming that V T = 0V, V D = 5V d and a DC voltage multiplied by 5 is obtained. If the number of stages connected in series is appropriately selected, a higher boosted voltage V D can be obtained.

図1に示す例では、第1の昇圧回路21で一段だけ昇圧された昇圧電圧VDが、アナログ/デジタル回路13及び変調回路15に供給されている。図3に示す例では、第1の昇圧回路21で昇圧された昇圧電圧VDを変調回路15又はその一部にのみ印加し、その他のアナログ/デジタル回路13には、整流回路12で発生した直流電圧Vdを印加する。この回路構成では、第1の昇圧回路21から供給すべき電力を少なくできるので、第1の昇圧回路21の回路設計が容易でかつデバイス寸法等も小さく設計して、無線ICタグをより小さくできる。また、識別用ICチップの消費電力も削減される。この場合には、低い直流電圧Vdでアナログ/デジタル回路13等を動作可能なように設計上の配慮を必要とする。 In the example shown in FIG. 1, the boosted voltage V D boosted by one stage by the first booster circuit 21 is supplied to the analog / digital circuit 13 and the modulation circuit 15. In the example shown in FIG. 3, the boosted voltage V D boosted by the first booster circuit 21 is applied only to the modulation circuit 15 or a part thereof, and the other analog / digital circuit 13 is generated by the rectifier circuit 12. DC voltage Vd is applied. In this circuit configuration, since the power to be supplied from the first booster circuit 21 can be reduced, the circuit design of the first booster circuit 21 is easy and the device dimensions and the like are designed to be small, and the wireless IC tag can be further reduced. . Also, the power consumption of the identification IC chip is reduced. In this case, it requires consideration of the design at a low DC voltage V d so as to enable the analog / digital circuit 13 and the like.

図3に示す例は、変調回路15に昇圧電圧VDを印加している様子を例示している。しかし、図13に示すMOSFET M1のゲートに印加される信号電圧が昇圧電圧VDに等しければ、ドレイン電流の変化を大きくとることができることから、2入力NAND回路 N1のみに昇圧電圧VDを印加することも可能である。 The example shown in FIG. 3 illustrates a state where the boost voltage V D is applied to the modulation circuit 15. However, if the signal voltage applied to the gate of the MOSFET M 1 shown in FIG. 13 is equal to the boosted voltage V D , the drain current can be greatly changed. Therefore, only the two-input NAND circuit N 1 has the boosted voltage V D. Can also be applied.

図4に本発明の別例を示す。整流回路12からの直流電圧Vdを第1の昇圧回路21に入力して昇圧電圧VDを得る。更に、第2の昇圧回路22に前記昇圧電圧VDを入力して、更に昇圧した二段昇圧電圧VDDを得る。得られた昇圧電圧VDをアナログ/デジタル回路13に、直流電圧VDDを変調回路15に供給する。このほか、二段昇圧電圧VDDをアナログ/デジタル回路13と変調回路15に供給することも可能である。更に、図3の説明で述べたように、二段昇圧電圧VDDは変調回路15の全部に供給しても、その一部のみに供給してもよい。 FIG. 4 shows another example of the present invention. Obtaining a boosted voltage V D to input DC voltage V d from the rectifier circuit 12 to the first booster 21. Further, the boosted voltage V D is input to the second booster circuit 22 to obtain a further boosted two-stage boosted voltage V DD . The obtained boosted voltage V D is supplied to the analog / digital circuit 13 and the DC voltage V DD is supplied to the modulation circuit 15. In addition, the two-stage boosted voltage V DD can be supplied to the analog / digital circuit 13 and the modulation circuit 15. Furthermore, as described in the explanation of FIG. 3, the two-stage boosted voltage V DD may be supplied to all of the modulation circuit 15 or only to a part thereof.

図5に簡便な衝突防止機能を無線ICタグに付加するための本発明の例を示す。本発明の特徴は、アナログ/デジタル回路13に、識別用ICチップのタグ情報ROM回路に書き込まれているタグ情報を送信するタイミングを調整する送出制御情報ROM回路30が付加されていることである。   FIG. 5 shows an example of the present invention for adding a simple collision prevention function to a wireless IC tag. A feature of the present invention is that the analog / digital circuit 13 is added with a transmission control information ROM circuit 30 for adjusting the timing of transmitting tag information written in the tag information ROM circuit of the identification IC chip. .

この送出制御情報ROM回路30のタイミング制御のフローチャート図を図6に示す。本発明の無線ICタグは、リーダからの検索用電波を受信して整流回路12及び第1の昇圧回路21が識別用ICチップの安定動作に必要な直流電圧Vd及び昇圧電圧VDを発生してリセットが解除された後に、タグ情報を乗せた返信用電波の発信を開始するまでの待機時間(w×tD)、その後にタグ情報を送信するための送信時間(s×tD)、及びこの送信時間の経過後に送信を中断している中断時間(i×tD)を自動的に繰り返す。ここで、送信時間が繰り返し回数を設定することになる。 FIG. 6 shows a flowchart of timing control of the transmission control information ROM circuit 30. Wireless IC tag of the present invention, generates a DC voltage V d and the step-up voltage V D required for stable operation of the rectifier circuit 12 and the first booster 21 has identification IC chip receives the search radio wave from the reader After the reset is released, a waiting time (w × t D ) until transmission of a return radio wave carrying the tag information is started, and then a transmission time (s × t D ) for transmitting the tag information , And the interruption time (i × t D ) during which transmission is interrupted after the transmission time has elapsed. Here, the number of repetitions of the transmission time is set.

ここで、tはタグ情報を送信するために必要とする単位時間である。このtの倍数として表される整数のw, s及びiは、送出制御情報として予め識別用ICチップに書き込まれており、それらの数値は各無線ICタグ毎にランダムになるように作り込まれており、外部からは書き込み不能となっている。 Here, t D is a unit time required to transmit the tag information. The t D integers w, expressed as a multiple of, s and i are written in advance identification IC chip as the delivery control information, such numerical write made to be random for each wireless IC tag It is rare and cannot be written from the outside.

したがって、リーダの通信可能範囲内にある複数の無線ICタグが、全く同じ組み合わせのw, s及びiの値を持つ確率は極めて低い。したがって、通信可能範囲内にある無線ICタグからの返信用電波は、図6に示すタイミングで繰り返し送信されておれば、他の無線ICタグとは返信用電波の送信タイミングがずれてくるので、一時的に返信用電波が衝突を起こすことがあったとしても、いずれは必ずリーダに読み取られる。万が一にも同じw, s及びiの値を持つ無線ICタグが、リーダの通信可能範囲に存在する場合においても、リーダからの電波送信を断続的に繰り返して、無線ICタグの製造ばらつきに依存するリセット解除までの時間差を利用すれば、返信用電波の衝突を回避可能である。   Therefore, the probability that a plurality of wireless IC tags within the communicable range of the reader have the same combination of values of w, s, and i is extremely low. Therefore, if the radio wave for reply from the wireless IC tag within the communicable range is repeatedly transmitted at the timing shown in FIG. 6, the transmission timing of the radio wave for reply will be different from the other radio IC tags. Even if the return radio waves collide temporarily, they are always read by the reader. Even if a wireless IC tag with the same values of w, s, and i exists in the communicable range of the reader, radio wave transmission from the reader is repeated intermittently and depends on manufacturing variations of the wireless IC tag. If the time difference until the reset is released is used, it is possible to avoid collision of reply radio waves.

図7は、図5に示す無線ICタグの識別用ICチップに復調回路と照合回路40とを付加するとともに、送出制御情報ROM回路30に換えて、送受信送出制御情報ROM回路31に変更した、本発明による衝突防止機能の無線ICタグの別例を示す。ここで、復調回路は、リーダから送信される読み取りが完了した無線ICタグのタグ情報を受信して、デジタル信号に復調する回路である。また、照合回路は、上記の読み取りが完了した無線ICタグのタグ情報と無線ICタグの識別用ICチップが有するタグ情報との一部又は全部が一致しているか否かを照合する回路である。   FIG. 7 adds a demodulation circuit and a verification circuit 40 to the identification IC chip of the wireless IC tag shown in FIG. 5 and changes it to a transmission / reception transmission control information ROM circuit 31 instead of the transmission control information ROM circuit 30. Another example of a wireless IC tag having a collision prevention function according to the present invention is shown. Here, the demodulation circuit is a circuit that receives tag information of a wireless IC tag that has been read and is demodulated into a digital signal. The collation circuit is a circuit that collates whether or not part or all of the tag information of the wireless IC tag that has been read as described above matches the tag information of the identification IC chip of the wireless IC tag. .

図8は、その衝突防止機能を実現するためのタイミング制御のフローチャート図である。本発明の無線ICタグは、リーダからの検索用電波を受信して整流回路12及び第1の昇圧回路21が無線ICタグの安定動作に必要な直流電圧Vd及び昇圧電圧VDを発生してリセットが解除された後に、タグ情報の送信を開始するまでの待機時間(w×tD)、その後にタグ情報を送信するための送信時間(s×tD)を経過した後に、待受け時間(p×tD)を設定する。この待受け時間中にリーダから送信される読み取りが完了したタグ情報を受信し、このタグ情報と無線ICタグ自身の持つタグ情報を照合して、その一部又は全部が一致した場合には、この無線ICタグのタグ情報は既にリーダによって読み取りが完了しているとしてその無線ICタグを休眠状態とし、送信を休止させる。照合回路で一致の信号が得られない場合には、その無線ICタグのタグ情報はリーダによって読み取られていないことになるので、引き続き初期状態に戻って、送信待機、タグ情報送信及び受信待受けを照合回路が休眠指令を出すまで繰り返す。 FIG. 8 is a flowchart of timing control for realizing the collision prevention function. Wireless IC tag of the present invention receives the search radio wave from the reader generates a DC voltage V d and the step-up voltage V D required rectifier circuit 12 and the first booster 21 is in the stable operation of the wireless IC tag After the reset is released, the standby time (w × t D ) until the tag information transmission is started, and after the transmission time (s × t D ) for transmitting the tag information has elapsed, the standby time Set (p × t D ). When the tag information transmitted from the reader during the standby time is received and the tag information held by the wireless IC tag itself is collated. Assuming that the reader has already read the tag information of the wireless IC tag, the wireless IC tag is put into a sleep state, and transmission is suspended. If the matching circuit does not obtain a match signal, the tag information of the wireless IC tag has not been read by the reader, so it returns to the initial state and waits for transmission, tag information transmission and reception standby. Repeat until the verification circuit issues a sleep command.

ここで、上記tの倍数として表される整数のw, s及びpは、送出制御情報として予め識別用ICチップの送受信送出制御情報ROM回路31に書き込まれており、それらの数値は各無線ICタグ毎にランダムになるように作り込まれており、外部からは書き込み不能となっている。 Here, the t D integers w, expressed as a multiple of, s and p, the transmission control information has been written in advance in the transmission and reception delivery control information ROM circuit 31 of the identification IC chip as such numerical each radio Each IC tag is designed to be random and cannot be written from the outside.

本例の場合、図8に示すタイミング制御用のフローチャートの一巡毎に休眠状態に入る無線ICタグが急増し、リーダが読み取るべき通信可能範囲にある無線ICタグの数が急激に減少する。したがって、無線ICタグから送信される返信用電波が衝突する確率も急激に小さくなるので、図6に例示した無線ICタグの場合に比べて、リーダの通信可能範囲内にある無線ICタグの全てのタグ情報を、より短時間に、より確実にリーダが収集できる。   In the case of this example, the number of wireless IC tags that enter the sleep state increases rapidly every round of the timing control flowchart shown in FIG. 8, and the number of wireless IC tags in the communicable range to be read by the reader decreases rapidly. Therefore, the probability that the return radio waves transmitted from the wireless IC tag will collide drastically decreases. Therefore, compared to the case of the wireless IC tag illustrated in FIG. 6, all the wireless IC tags within the communicable range of the reader are used. The tag information can be collected more reliably in a shorter time.

ここで、図5及び図7に例示した無線ICタグ回路における直流電圧Vd及び昇圧電圧VDの供給方式は図3に例示した方式に準じているが、図1や図4に例示したような電源供給方式を用いてもよい。 Here, the method of supplying the DC voltage V d and the boosted voltage V D in the wireless IC tag circuit illustrated in FIGS. 5 and 7 conforms to the method illustrated in FIG. 3, but as illustrated in FIGS. A simple power supply method may be used.

図9は、本発明の無線ICタグを構成する識別用IC回路50をマイクロプロセッサ等の大規模集積回路51の一部に組み込み、アンテナ接続用端子52を介して外部端子に接続可能とした例を示す。アンテナ接続用端子52に外部からアンテナを接続すれば、大規模集積回路51に組み込まれた識別用IC回路に書き込まれたタグ情報を非接触で読み取ることができるので、この大規模集積回路51の生産履歴、流通経路等の追跡調査等が可能となり、贋造防止にも役立つ。また、大規模集積回路51の場合には、そのチップ面積も大きいので、アンテナをチップ上に一体化して形成することも可能である。あるいは、アンテナ接続用の端子に相当する複数の端子に、外部から無線ICタグに書き込まれたタグ情報を読み取るための信号を印加し、その固有情報を読み取ることも可能である。   FIG. 9 shows an example in which the identification IC circuit 50 constituting the wireless IC tag of the present invention is incorporated in a part of a large-scale integrated circuit 51 such as a microprocessor and can be connected to an external terminal via an antenna connection terminal 52. Indicates. If an antenna is connected to the antenna connection terminal 52 from the outside, the tag information written in the identification IC circuit incorporated in the large-scale integrated circuit 51 can be read without contact. It is possible to follow up the production history, distribution route, etc., and to prevent forgery. In the case of the large-scale integrated circuit 51, since the chip area is large, the antenna can be formed integrally on the chip. Alternatively, it is possible to apply a signal for reading tag information written in the wireless IC tag from the outside to a plurality of terminals corresponding to antenna connection terminals and read the unique information.

本発明によれば、リーダとの通信可能範囲を拡大した無線ICタグが、低コストで実現できる。すなわち、無線ICタグに直流電圧をm倍に増倍する昇圧回路を内蔵し、従来例の1/nに減衰した検索用電波の電圧振幅に対して、n倍の返信用電波の電圧振幅を実現した。例えば、n=2〜3を実現するに必要なm値は3〜5である。この場合の通信距離はn1/3に比例して拡大すると考えれば25〜45%の通信可能範囲の拡大が実現する。 According to the present invention, a wireless IC tag having an expanded communication range with a reader can be realized at low cost. In other words, the wireless IC tag has a built-in booster circuit for multiplying the DC voltage by m times, and the voltage amplitude of the return radio wave is n times the voltage amplitude of the search radio wave attenuated to 1 / n of the conventional example. It was realized. For example, the m value necessary for realizing n = 2 to 3 is 3 to 5. If the communication distance in this case is assumed to increase in proportion to n 1/3 , an expansion of the communication range of 25 to 45% is realized.

また、簡便で低コストの衝突防止機能を、特にリードオンリータグの無線ICタグに付加することにより、リーダの通信可能範囲内にある複数の無線ICタグからのタグ情報を読み取ることを可能とし、リードオンリータグの無線ICタグの応用範囲の拡大を実現する。この衝突防止機能は、無線ICタグとリーダとの送受信を制御する3種類のタイミングが無線ICタグ毎にランダムになるように予め送出制御情報ROM回路30に書き込んでおき、そのタイミングのずれを利用して各無線ICタグからのタグ情報を読み取ることによって実現した。   In addition, by adding a simple and low-cost collision prevention function, especially to a read-only tag wireless IC tag, it is possible to read tag information from a plurality of wireless IC tags within the communicable range of the reader, Realize expansion of application range of wireless IC tag of read-only tag. This anti-collision function uses the timing deviations written in advance in the transmission control information ROM circuit 30 so that the three types of timing for controlling transmission and reception between the wireless IC tag and the reader are random for each wireless IC tag. This was realized by reading the tag information from each wireless IC tag.

本発明による無線ICタグの基本回路構成図である。1 is a basic circuit configuration diagram of a wireless IC tag according to the present invention. FIG. 直流電圧の昇圧回路の一例である。It is an example of a DC voltage booster circuit. 本発明による無線ICタグの実施例の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the Example of the radio | wireless IC tag by this invention. 本発明による無線ICタグの別の実施例の回路構成図である。It is a circuit block diagram of another Example of the radio | wireless IC tag by this invention. 本発明による衝突防止機能付無線ICタグの実施例の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the Example of the radio | wireless IC tag with a collision prevention function by this invention. 本発明による衝突防止機能を実現するためのフローチャート図である。It is a flowchart figure for implement | achieving the collision prevention function by this invention. 本発明による衝突防止機能付無線ICタグの別の実施例の回路構成図である。It is a circuit block diagram of another Example of the radio | wireless IC tag with a collision prevention function by this invention. 本発明による衝突防止機能を実現するための別の実施例のフローチャート図である。It is a flowchart figure of another Example for implement | achieving the collision prevention function by this invention. 本発明による無線ICタグを内蔵した大規模集積回路である。1 is a large-scale integrated circuit incorporating a wireless IC tag according to the present invention. 従来のリードオンリータグの無線ICタグの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the conventional radio | wireless IC tag of a read-only tag. 従来のリードオンリータグの無線ICタグの簡略化した回路構成図である。It is the circuit block diagram which simplified the radio | wireless IC tag of the conventional read-only tag. 従来の整流回路例として、(a)ブリッジ形整流回路と(b)倍電圧整流回路とである。Examples of conventional rectifier circuits are (a) a bridge type rectifier circuit and (b) a voltage doubler rectifier circuit. 従来の整流回路と変調回路部分の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional rectifier circuit and a modulation circuit part.

符号の説明Explanation of symbols

11, 101 アンテナ
12, 102 整流回路
13 アナログ/デジタル回路
15, 105 変調回路
21 第1の昇圧回路
22 第2の昇圧回路
30 送出制御情報ROM回路
31 送受信送出制御情報ROM回路
40 復調回路と照合回路
50 識別用IC回路
51 大規模集積回路
52 アンテナ接続用端子
103 クロック発生回路とリセット回路とを含む回路
104 ROM回路
105 変調回路
11, 101 Antenna
12, 102 Rectifier circuit
13 Analog / digital circuits
15, 105 Modulation circuit
21 First booster circuit
22 Second booster circuit
30 Transmission control information ROM circuit
31 Transmission / reception transmission control information ROM circuit
40 Demodulation circuit and verification circuit
50 IC circuit for identification
51 Large scale integrated circuits
52 Antenna connection terminal
103 Circuit including clock generation circuit and reset circuit
104 ROM circuit
105 Modulation circuit

Claims (6)

アンテナと識別用ICチップとからなり、識別用ICチップはアンテナが受信した検索用電波を直流電圧に変換する整流回路と、返信用電波の基本信号を生成して送り出すクロック発生回路と、タグ情報が書き込まれたタグ情報ROM回路と、前記タグ情報を情報信号として送り出す制御回路と、基本信号を前記情報信号で変調した返信用電波をアンテナから発信させる変調回路とからなる無線ICタグにおいて、
整流回路に対して昇圧回路を設けてなり、該昇圧回路により直流電圧を昇圧して得られた昇圧電圧を、クロック発生回路、制御回路又は変調回路に供給することを特徴とする無線ICタグ。
The identification IC chip includes an antenna and an identification IC chip. The identification IC chip converts a search radio wave received by the antenna into a DC voltage, a clock generation circuit that generates and sends a basic signal of a reply radio wave, and tag information In a wireless IC tag consisting of a tag information ROM circuit in which is written, a control circuit that sends out the tag information as an information signal, and a modulation circuit that emits a return radio wave modulated by the information signal from an antenna,
A wireless IC tag comprising a booster circuit for a rectifier circuit and supplying a boosted voltage obtained by boosting a DC voltage by the booster circuit to a clock generation circuit, a control circuit, or a modulation circuit.
整流回路は、多段の昇圧回路を設けてなり、該昇圧回路により直流電圧を昇圧して得られた異なる2以上の昇圧電圧を、クロック発生回路、制御回路又は変調回路それぞれに供給する請求項1記載の無線ICタグ。 The rectifier circuit includes a multi-stage booster circuit, and supplies two or more different boosted voltages obtained by boosting a DC voltage by the booster circuit to each of the clock generation circuit, the control circuit, and the modulation circuit. The wireless IC tag described. アンテナと識別用ICチップとからなり、識別用ICチップはアンテナが受信した検索用電波を直流電圧に変換する整流回路と、返信用電波の基本信号を生成して送り出すクロック発生回路と、タグ情報が書き込まれたタグ情報ROM回路と、前記タグ情報を情報信号として送り出す制御回路と、基本信号を前記情報信号で変調した返信用電波をアンテナから発信させる変調回路とからなる無線ICタグにおいて、
制御回路に対してタグ情報を表す情報信号の送り出し方を設定する送出制御情報が書き込まれた送出制御情報ROM回路を設けてなり、タグ情報ROM回路から変調回路へのタグ情報の情報信号の送り出し方は、前記送出制御情報ROM回路の送出制御情報に従って作動する制御回路によりランダムに変更されることを特徴とする無線ICタグ。
The identification IC chip includes an antenna and an identification IC chip. The identification IC chip converts a search radio wave received by the antenna into a DC voltage, a clock generation circuit that generates and sends a basic signal of a reply radio wave, and tag information In a wireless IC tag consisting of a tag information ROM circuit in which is written, a control circuit that sends out the tag information as an information signal, and a modulation circuit that emits a return radio wave modulated by the information signal from an antenna,
A transmission control information ROM circuit in which transmission control information for setting a method of sending information signals representing tag information to the control circuit is written is provided, and tag information information signals are sent from the tag information ROM circuit to the modulation circuit. The wireless IC tag is randomly changed by a control circuit that operates according to the transmission control information of the transmission control information ROM circuit.
送出制御情報ROM回路は、制御回路の作動開始後にタグ情報の情報信号を送り出し始めるまでの待機時間、タグ情報の情報信号を送り出す繰り返し回数、タグ情報の情報信号を送り出しを中断する中断時間のいずれか又は組み合わせた送出制御情報が書き込まれている請求項3に記載の無線ICタグ。 The transmission control information ROM circuit is any of the waiting time until the tag information information signal starts to be sent after the operation of the control circuit starts, the number of repetitions of sending the tag information information signal, and the interruption time for interrupting the tag information information signal sending. The wireless IC tag according to claim 3, wherein transmission control information combined with or in combination is written. 識別用ICチップは、アンテナが受信した検索用電波を復調してタグ情報の情報信号を取得する復調回路と、前記タグ情報とタグ情報ROM回路に書き込まれたタグ情報とを一部又は全部で照合する照合回路とを追加してなり、制御回路は前記照合回路でタグ情報の照合が得られたときにタグ情報ROM回路に書き込まれたタグ情報の送出しを停止させる請求項3記載の無線ICタグ。 The identification IC chip includes a demodulation circuit that demodulates a search radio wave received by an antenna to acquire an information signal of tag information, and a part or all of the tag information and tag information written in the tag information ROM circuit. 4. The wireless communication device according to claim 3, further comprising: a collation circuit for collation, wherein the control circuit stops sending the tag information written in the tag information ROM circuit when collation of the tag information is obtained by the collation circuit. IC tag. 識別用ICチップは、大規模集積回路チップの一部として一体化されて形成されている請求項1〜5に記載の無線ICタグ。 The wireless IC tag according to claim 1, wherein the identification IC chip is integrally formed as a part of a large-scale integrated circuit chip.
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