JP6529919B2 - Wireless transmission apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、無線送信装置及び方法に関する。 The present invention relates to a wireless transmission device and method.
無線通信の一方式として、RFID(Radio Frequency IDentification:無線電波による個体識別)方式が知られている。RFIDでは、RFIDタグと呼ばれるパッシブタイプ(電源を持たないタイプ)のIC(集積回路)チップが販売商品等に貼付され、そのRFIDタグに例えば金属印刷により形成されるアンテナが接続される。RFIDタグは、ICチップ内に、整流回路、コマンド復調回路、メモリ回路、及び変調回路などを備える。RFIDタグの読取り時には、RFIDタグリーダから、商品に貼付されたRFIDタグに対して、例えばUHF帯の無線電波(又は電磁波)が送信される。この無線電波には、無変調連続波(CW:Continuous Wave)信号によるプリアンブルに続き、コマンドビット列で変調された変調波信号が含まれ、さらにCW信号によるキャリアが続く。RFIDタグ内の整流回路は、アンテナで受信したプリアンプルの無線電波を整流することにより直流電源電流を生成する。この直流電源電流により、RFIDタグ内の復調回路、メモリ、変調回路が動作を開始する。復調回路は、プリアンプルに続いて受信した変調波信号を復調することにより、それに含まれるコマンドを解釈する。さらに、変調回路は、コマンドの解釈結果に従って、例えば続いてCW信号を受信するタイミングでメモリ回路から読み出される商品等のID情報のビット列に基づいて、受信回路のインピーダンスを変化させる。この結果、CW信号の反射波に、例えばID情報を変調したRFIDタグの応答信号が重畳され、RFIDタグリーダのアンテナで受信される。RFIDタグリーダは、この受信した応答信号を復調することにより、RFIDタグからのID情報を受信する。ここで、RFIDタグの他に、非接触ICカードも、同様の通信方式でアクセスされるため、本明細書の説明では、RFID方式に非接触ICカード方式も含むものとして説明する。 An RFID (Radio Frequency IDentification) system is known as one system of wireless communication. In RFID, a passive type (type without power supply) IC (integrated circuit) chip called RFID tag is attached to a commodity for sale etc., and an antenna formed by, for example, metal printing is connected to the RFID tag. The RFID tag includes a rectifier circuit, a command demodulation circuit, a memory circuit, a modulation circuit, and the like in an IC chip. At the time of reading the RFID tag, for example, a radio wave (or an electromagnetic wave) in the UHF band is transmitted from the RFID tag reader to the RFID tag attached to the product. The radio wave includes a preamble by a non-modulated continuous wave (CW: Continuous Wave) signal, a modulated wave signal modulated by a command bit string, and a carrier by a CW signal. The rectifier circuit in the RFID tag generates a DC power supply current by rectifying the radio wave of the preamplifier received by the antenna. The DC power supply current starts the operation of the demodulation circuit, the memory, and the modulation circuit in the RFID tag. The demodulation circuit interprets the command contained therein by demodulating the modulation wave signal received following the preamplifier. Furthermore, the modulation circuit changes the impedance of the receiving circuit based on the bit string of the ID information such as a product read from the memory circuit at the timing of receiving the CW signal, for example, according to the interpretation result of the command. As a result, for example, the response signal of the RFID tag which has modulated the ID information is superimposed on the reflected wave of the CW signal, and is received by the antenna of the RFID tag reader. The RFID tag reader receives ID information from the RFID tag by demodulating the received response signal. Here, in addition to the RFID tag, the contactless IC card is also accessed by the same communication method, and therefore, in the description of this specification, the RFID method will be described as including the contactless IC card method.
RFID方式において、RFIDタグリーダが無線電波を送信する際には、変調波又はCW(無変調連続波)信号が送信アンプで増幅された後にアンテナから送信される。この送信アンプとしては通常は、FET(Field Effect Transistor:電界効果トランジスタ)が用いられる。このFETは一般的には、送信アンプの最大出力に合わせて固定電圧のバイアス電圧によって駆動される。 In the RFID system, when an RFID tag reader transmits a radio wave, a modulated wave or CW (non-modulated continuous wave) signal is amplified by a transmission amplifier and then transmitted from an antenna. A FET (Field Effect Transistor) is usually used as the transmission amplifier. This FET is generally driven by a fixed bias voltage in accordance with the maximum output of the transmission amplifier.
この駆動方式では、最大出力時はFETの動作点が適切であるが、低出力時にはFETの動作点が必要以上に高い点となり、オーバースペックなリニアリティ領域での送信アンプの駆動となり、消費電力が大きくなってしまう。また、この駆動方式だと、送信アンプをオンした直後の突入電流も大きくなり、バッテリ駆動型のRFIDタグリーダでは致命的となりやすい。しかしながら、RFID方式では、非常に微弱な電波が送受信されるため、送信アンプの歪が問題となりやすく、送信アンプはRFIDタグとの通信時には、動作点が高いところで動作させざるを得ない。 In this driving method, the FET operating point is appropriate at the maximum output, but at low output, the FET operating point is higher than necessary, and the transmission amplifier is driven in the over-spec linearity region, resulting in power consumption. It gets bigger. In addition, with this drive method, the inrush current immediately after turning on the transmission amplifier also becomes large, which tends to be fatal in a battery-operated RFID tag reader. However, in the RFID method, since very weak radio waves are transmitted and received, distortion of the transmission amplifier tends to be a problem, and the transmission amplifier must be operated at a high operating point when communicating with the RFID tag.
このような消費電力の課題に対して従来、統計分布に基づいて送信器が動作するのに要求される送信電力レベルのレンジを複数のサブレンジに分割し、各サブレンジ毎に例えばバイアス電圧を“高”又は“低”の間で切り替えることにより、消費電力を抑える技術が知られている(例えば特許文献1に記載の技術)。 For such power consumption problems, conventionally, the range of the transmission power level required to operate the transmitter is divided into a plurality of sub-ranges based on statistical distribution, and for example, the bias voltage There is known a technology for reducing power consumption by switching between “or“ low ”(for example, the technology described in Patent Document 1).
しかし、送信電力レベルのレンジ毎に単にバイアス電圧を切り替える従来技術では、例えばRFID方式で送信オフ時、変調波送信時、及びCW送信時の各送信ステージで、バイアス電圧が各送信ステージに対応する目標バイアス電圧に切り替えられたような場合に、切替えが発生したタイミングでバイアス電圧の急激な変化により大きな突入電流が発生する可能性があり、RFIDタグリーダのバッテリの駆動時間及び寿命を短くしてしまう可能性や、装置内部の電源電圧低下を引き起こす可能性があるという課題があった。 However, in the prior art in which the bias voltage is simply switched for each range of the transmission power level, for example, the bias voltage corresponds to each transmission stage in each transmission stage at transmission off in transmission by RFID method, modulation wave transmission, and CW transmission. When switching to the target bias voltage, a sudden change in the bias voltage may cause a large inrush current at the timing of switching, which shortens the operation time and the life of the RFID tag reader battery. There is a problem that there is a possibility that the power supply voltage inside the device may be lowered.
そこで、本発明は、消費電力及び突入電流の双方を抑制することを目的とする。 Then, an object of the present invention is to suppress both power consumption and inrush current.
態様の一例では、無線電波を増幅してアンテナから送信させる送信アンプ部と、その送信アンプ部の消費電流をモニタする電流モニタ部と、無線電波の複数の送信ステージ毎に、電流モニタ部がモニタする消費電流が規定値以下となるように制御しながら、無線電波に対して設定されている送信電力に対応しその送信ステージにおいて送信アンプ部を制御すべき目標制御電圧を目標値として、送信アンプ部における何れかの制御電圧を漸次変化させて送信アンプ部を制御する送信アンプ部電圧制御部と、を備える。 In one example of the aspect, a transmission amplifier unit that amplifies radio waves and transmits them from an antenna, a current monitor unit that monitors the current consumption of the transmission amplifier units, and a current monitor unit that monitors each of a plurality of transmission stages of radio waves. The transmission amplifier with a target control voltage corresponding to the transmission power set for the radio wave and whose transmission stage is to be controlled while controlling the consumption current to be equal to or less than the specified value. And a transmission amplifier unit voltage control unit that controls the transmission amplifier unit by gradually changing any control voltage in the unit.
本発明によれば、消費電力及び突入電流の双方を抑制することが可能となる。 According to the present invention, both power consumption and inrush current can be suppressed.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、例えばRFIDタグリーダ装置又はRFIDタグリーダライタ装置である無線送信装置100の実施形態のブロック図である。CPU(中央演算処理装置)101は、無線電波の送受信の信号処理を行うプロセッサである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a
まず、CPU101で生成された送信信号は、DAC102(#1)にてアナログ送信信号に変換される。送信ベースバンド処理回路104は、DAC102(#1)が出力するアナログ送信信号に対して、例えばスプリアス特性を改善する信号処理を実行する。送信ミキサ105は、送信ベースバンド処理回路104が出力するアナログ送信信号を、局部発振回路(以下、「局発部」と記載)111が出力するキャリア信号によって変調し、変調波送信信号として出力する。なお、送信ミキサ105は、アナログ送信信号が出力されないタイミングにおいては、局発部111が出力するキャリア信号をそのままCW信号として出力する。送信アンプ106は、送信ミキサ105が出力する送信信号を増幅する。送信アンプ106が出力する送信信号は、サーキュレータ107によってアンテナ108に送られ、アンテナ108から特には図示しないRFIDタグに向けて送信される。
First, the transmission signal generated by the
次に、RFIDタグからの応答信号はアンテナ108で受信された後、サーキュレータ107によって受信回路系に入力させられる。この受信信号は、受信ミキサ109によって局発部111からのキャリア信号を用いて復調される。復調された受信信号は、受信ベースバンド処理回路110においてノイズ除去等の信号処理を受けた後、ADC103(#2)にてデジタル受信信号に変換され、CPU101にて処理される。
Next, after the response signal from the RFID tag is received by the
次に、本実施形態による無線送信装置100は、送信アンプ106の消費電流のモニタ機能(電流モニタ部)を備える。このモニタ機能は例えば、送信アンプ106に供給される電源線に対して直列に挿入される低い抵抗値を有する抵抗(以下「低抵抗」と記載)112と、低抵抗112の両端子に接続される差動アンプ113を備える。差動アンプ113の出力として得られる送信アンプ106への供給電流値は、A/Dコンバータ212(#1)によってデジタル値に変換され、CPU101に入力される。
Next, the
また、本実施形態による無線送信装置100は、CPU101が順次算出するバイアス電圧のデジタル値をアナログ値に変換するDAC102(#2)と備える。DAC102(#2)が出力するアナログのバイアス電圧は、送信アンプ106を構成するFETのゲート・ソース間電圧として供給される。
In addition, the
更に、本実施形態による無線送信装置100は、CPU101に接続されるメモリ114が、目標バイアス電圧テーブル(目標制御電圧テーブル)を記憶する。図2は、メモリ114が記憶する目標バイアス電圧テーブルのデータ構成例を示す図である。図2に示されるように、目標バイアス電圧テーブルは、要求される送信電力毎に、送信時(変調波の送信ステージ)、受信時(CWの送信ステージ)、及びオフ時(送受信オフの送信ステージ)の各送信ステージに対応する目標バイアス電圧のデジタル値を保持する。目標バイアス電圧は、要求される送信電力毎及び送信時、受信時、及びオフ時の各送信ステージ毎に、この目標バイアス電圧に対応するバイアス電圧で送信アンプ106を駆動したときに、送信アンプ106の消費電流が最適となるように予め決定されるパラメータである。
Furthermore, in the
図3は、送信アンプ106のFETにおけるバイアス電圧(ゲート・ソース間電圧)とドレイン電流の関係例を示す図である。図3に例示されるように、バイアス電圧を変化させることにより送信アンプ106のFETにおけるドレイン電流、すなわち送信アンプ106の消費電流を制御することができる。特に、例えばRFIDタグからの応答信号を受信するために、無線送信装置100がCW信号を送信する送信ステージでは、変調歪を考慮する必要がないため、送信アンプ106におけるバイアス電圧を下げることができる。これにより、図3の関係例により、消費電流を抑制することが可能となる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the bias voltage (voltage between gate and source) and the drain current in the FET of the
送信アンプ部電圧制御部として動作するCPU101は、無線電波の複数の送信ステージ毎に、ADC103(#1)から入力する送信アンプ106への供給電流のモニタ値が規定値以下となるように制御しながら、無線電波に対して現在設定されている送信電力に対応し現在の送信ステージにおいて送信アンプ106に供給すべき目標バイアス電圧を目標値として、バイアス電圧を漸次変化させながら算出する。具体的には、CPU101は、無線電波に対して現在設定されている送信電力に対応し、かつ現在の送信ステージに対応する目標バイアス電圧のデジタル値を、メモリ114が記憶する目標バイアス電圧テーブルを参照して取得する。そして、CPU101は、上記送信アンプ106への供給電流のモニタ値が規定値以下となるように制御しながら、取得した目標バイアス電圧のデジタル値を目標値として、送信アンプ106に供給するバイアス電圧のデジタル値を漸次変化させながら算出する。このようにして算出されたバイアス電圧が、DAC102(#2)を介して、送信アンプ106に供給される。
The
このように、本実施形態では、送信ステージが移行する毎に、変化後の送信ステージに対応する目標バイアス電圧がいきなり送信アンプ106に供給されるのではなく、送信アンプ106への供給電流のモニタ値が規定値以下となるように制御されつつ、かつバイアス電圧が新たな送信ステージの目標バイアス電圧に到達するように漸次変化させられながら、送信アンプ106に供給される。これにより、送信アンプ106において突入電流が発生することを抑制しながら、送信アンプ106での消費電流を送信ステージ毎の最適値に設定することが可能となり、無線送信装置100全体の消費電流を最適化することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the target bias voltage corresponding to the changed transmission stage is not suddenly supplied to the
上述のバイアス電圧制御処理の詳細例について、図4から図6の各フローチャートを用いて説明する。 A detailed example of the bias voltage control process described above will be described using the flowcharts of FIGS. 4 to 6.
図4は、送信起動時に送信オフから変調波の送信ステージに移行するときの制御処理の例を示すフローチャートである。この制御処理は、図1のCPU101が、特には図示しない例えばROM(リードオンリーメモリ)に記憶された送信起動時の制御処理プログラムを実行する動作として実現される。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of control processing when shifting from transmission off to the transmission stage of the modulation wave at the time of start of transmission. This control process is realized as an operation in which the
図4において、CPU101はまず、これから無線電波を送信する送信電力に対応し、かつ「送信時」に対応した目標バイアス電圧を、メモリ114が記憶する目標バイアス電圧テーブルを参照することにより取得する(図4のS401)。
In FIG. 4, the
次に、CPU101は、DAC102(#2)を介して、バイアス電圧を絞りきった状態で、送信アンプ106をオンする(図4のS402)。
Next, the
次に、CPU101は、一定の待ち時間だけ待機する(図4のS403)。
その後、CPU101は、図4のS404からS407の一連の処理により、ADC103(#1)から入力する送信アンプ106への供給電流のモニタ値が規定値以下となるように制御しながら、図4のS401にて取得した目標バイアス電圧を目標値として、電圧値が漸次増加してゆくようにバイアス電圧を制御する。
Next, the
Thereafter, the
この一連の処理において、CPU101はまず、バイアス電圧値を所定値だけアップさせ、そのアップされたバイアス電圧値をDAC102(#2)を介して送信アンプ106に供給する(図4のS404)。
In this series of processes, the
次に、CPU101は、ADC103(#1)から入力する送信アンプ106への供給電流のモニタ値を取得する(図4のS405)。そして、CPU101は、そのモニタ値が規定値以下であるか否かを判定する(図4のS406)。
Next, the
S406の判定がYESならば、CPU101は、バイアス電圧値がS401で取得した目標バイアス電圧値に到達したか否かを判定する(図4のS407)。
If the determination in S406 is YES, the
S407の判定がNOならば、CPU101は、図4のS404の処理に戻り、漸次バイアス電圧値を上げてゆく。
If the determination in step S407 is NO, the
S406の判定がNOならば、CPU101は、バイアス電圧を上げすぎて突入電流が発生するおそれがあると判断し、バイアス電圧値を所定値だけダウンさせ、そのダウンされたバイアス電圧値をDAC102(#2)を介して送信アンプ106に供給する(図4のS408)。その後、CPU101は、S403の処理に戻り、一定の待ち時間だけ待機した後に、再度S404からS407の一連の処理を実行する。
If the determination in S406 is NO, the
バイアス電圧値が目標バイアス電圧値に到達してS407の判定がYESになると、CPU101は、一定の待ち時間だけ待機して送信アンプ106の送信電力が安定したら(図4のS409)、DAC102(#1)にRFIDタグへの送信信号を出力することによって、送信処理を実行する(図4のS410)。
When the bias voltage value reaches the target bias voltage value and the determination in S407 is YES, the
以上説明した制御処理により、送信アンプ106がオフの状態からオンされるときに、変調波の送信ステージに対応する目標バイアス電圧がいきなり送信アンプ106に供給されるのではなく、送信アンプ106への供給電流のモニタ値が規定値以下となるように制御されつつ、かつバイアス電圧が変調波の送信ステージの目標バイアス電圧に到達するように漸次変化させられながら、送信アンプ106に供給される。これにより、送信アンプ106において突入電流が発生することを抑制しながら、送信アンプ106での消費電流を変調波の送信ステージの最適値に設定することが可能となる。
By the control process described above, when the
図5は、変調波の送信が完了した後にCWの送信ステージに移行しRFIDタグからの応答信号の受信待ちに移行するときの制御処理の例を示すフローチャートである。この制御処理は、図4の場合と同様に、図1のCPU101が、特には図示しない例えばROMに記憶された受信待ちの制御処理プログラムを実行する動作として実現される。
FIG. 5 is a flow chart showing an example of control processing when transitioning to the CW transmission stage and transitioning to reception waiting for a response signal from the RFID tag after transmission of the modulation wave is completed. Similar to the case of FIG. 4, this control process is realized as an operation in which the
図5において、CPU101はまず、現在の送信電力に対応し、かつ「受信時」に対応した目標バイアス電圧を、メモリ114が記憶する目標バイアス電圧テーブルを参照することにより取得する(図5のS501)。送信完了後にCWの送信ステージになってRFIDタグからの応答信号待ちになると、変調歪を考慮する必要がなくなるため、目標バイアス電圧としては、送信時よりも低いバイアス電圧が設定され、これにより送信アンプ106の消費電力が抑えられる。
In FIG. 5, the
S501の後、CPU101は、一定の待ち時間だけ待機する(図5のS502)。
その後、CPU101は、図5のS503からS506の一連の処理により、ADC103(#1)から入力する送信アンプ106への供給電流のモニタ値が規定値以下となるように制御しながら、図5のS501にて取得した目標バイアス電圧を目標値として、電圧値が漸次減少してゆくようにバイアス電圧を制御する。
After S501, the
Thereafter, the
この一連の処理において、CPU101はまず、バイアス電圧値を所定値だけダウンさせ、そのダウンされたバイアス電圧値をDAC102(#2)を介して送信アンプ106に供給する(図5のS503)。
In this series of processing, the
次に、CPU101は、ADC103(#1)から入力する送信アンプ106への供給電流のモニタ値を取得する(図5のS504)。そして、CPU101は、そのモニタ値が規定値以下であるか否かを判定する(図5のS505)。
Next, the
S505の判定がYESならば、CPU101は、バイアス電圧値がS501で取得した目標バイアス電圧値に到達したか否かを判定する(図5のS506)。
If the determination in S505 is YES, the
S506の判定がNOならば、CPU101は、図5のS503の処理に戻り、漸次バイアス電圧値を下げてゆく。
If the determination in S506 is NO, the
S505の判定がNOならば、CPU101は、バイアス電圧を下げすぎて突入電流が発生するおそれがあると判断し、バイアス電圧値を所定値だけアップさせ、そのアップされたバイアス電圧値をDAC102(#2)を介して送信アンプ106に供給する(図5のS507)。その後、CPU101は、S502の処理に戻り、一定の待ち時間だけ待機した後に、再度S503からS506の一連の処理を実行する。
If the determination in S505 is NO, the
バイアス電圧値が目標バイアス電圧値に到達してS506の判定がYESになると、CPU101は、一定の待ち時間だけ待機して送信アンプ106の送信電力が安定したら(図5のS508)、局発部111から送信ミキサ105を介して送信アンプ106に無変調連続波信号のみを出力することによって、RFIDタグからの応答信号の受信処理を実行する(図5のS509)。
If the bias voltage value reaches the target bias voltage value and the determination in S506 is YES, the
以上説明した制御処理により、変調波の送信ステージから無変調連続波の送信ステージに移行するときに、無変調連続波の送信ステージに対応する目標バイアス電圧がいきなり送信アンプ106に供給されるのではなく、送信アンプ106への供給電流のモニタ値が規定値以下となるように制御されつつ、かつバイアス電圧が無変調連続波の送信ステージの目標バイアス電圧に到達するように漸次変化させられながら、送信アンプ106に供給される。これにより、送信アンプ106において突入電流が発生することを抑制しながら、送信アンプ106での消費電流を無変調連続波の送信ステージの最適値に設定することが可能となる。
If the target bias voltage corresponding to the unmodulated continuous wave transmission stage is suddenly supplied to the
図6は、送信オフに移行するときの制御処理の例を示すフローチャートである。この制御処理は、図4、図5の場合と同様に、図1のCPU101が、特には図示しない例えばROMに記憶された送信オフの制御処理プログラムを実行する動作として実現される。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of control processing when shifting to transmission off. This control process is implemented as an operation in which the
図6に示される制御処理は図5で前述した受信待ちの制御処理と基本的に同じであり、図5の場合と同じステップ番号の処理は、図5の場合と同じ処理を示す。すなわち、CPU101は、メモリ114が記憶する目標バイアス電圧テーブルを参照することによりオフ時用の目標バイアス電圧値を取得し(図6のS501)、一定時間待機した後(図6のS502)、図6のS503からS506の一連の処理により、ADC103(#1)から入力する送信アンプ106への供給電流のモニタ値が規定値以下となるように制御しながら、上記目標バイアス電圧を目標値として、電圧値が漸次減少してゆくようにバイアス電圧を制御する。
The control process shown in FIG. 6 is basically the same as the control process of waiting for reception described above with reference to FIG. 5, and the process with the same step number as that of FIG. 5 shows the same process as that of FIG. That is, the
バイアス電圧値が送信オフ時の目標バイアス電圧値に到達して図6のS506の判定がYESになると、CPU101は、一定の待ち時間だけ待機した後(図6のS508)、送信アンプ106をオフする処理を実行する(図6のS601)。この部分の処理のみ、図5のS509の処理と異なる。
When the bias voltage value reaches the target bias voltage value when transmission is off and the determination in S506 of FIG. 6 is YES, the
以上説明した制御処理により、送信オフに移行するときに、オフ時に対応する目標バイアス電圧がいきなり送信アンプ106に供給されるのではなく、送信アンプ106への供給電流のモニタ値が規定値以下となるように制御されつつ、かつバイアス電圧がオフ時の目標バイアス電圧に到達するように漸次変化させられながら、送信アンプ106に供給される。これにより、送信アンプ106において突入電流が発生することを抑制しながら、送信アンプ106での消費電流を送信オフ時の最適値に設定することが可能となる。
According to the control process described above, when transitioning to transmission OFF, the target bias voltage corresponding to OFF is not suddenly supplied to the
図7は、本実施形態における突入電流抑制の効果の説明図である。図7において、横軸は時間を示し、縦軸は送信アンプ106のFETのドレイン電流(消費電流)を示す。また、実線の特性701は、本実施形態によるバイアス電圧の制御方式におけるドレイン電流(消費電流)の時間変化特性を示し、破線の特性702は、単純に送信アンプ106のバイアス電圧を切り替える従来技術におけるドレイン電流(消費電流)の時間変化特性を示す。また、規定値703は、図4のS406又は図5、図6のS505で判断されるADC103(#1)から入力する送信アンプ106への供給電流のモニタ値が消費電流が多くなる値に達したか否かを判定する閾値である。図7において、従来技術に対応する特性702では、送信アンプ106がオンされる時刻t1及びオフされる時刻t2等において、バイアス電圧値の急激な変化に起因して、送信アンプ106のFETにおいて突入電流が発生していることがわかる。これに対して、本実施形態に対応する特性701では、送信アンプ106がオンされる時刻t1及びオフされる時刻t2等において、ADC103(#1)から入力する送信アンプ106への供給電流のモニタ値が規定値703を超えないように制御される結果、突入電流の発生が抑制されていることがわかる。また、本実施形態に対応する特性701では、送信時と受信時でさらにバイアス電圧が変更されることにより、受信時に対応する無変調連続波の送信ステージにおいてさらにドレイン電流(消費電流)を抑えることが可能となっている。
FIG. 7 is an explanatory view of the effect of the rush current suppression in the present embodiment. In FIG. 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents drain current (consumption current) of the FET of the
上述の実施形態は、送信アンプ106のFETはn(NPN)型を想定したものであり、バイアス電圧を増加させるとドレイン電流(消費電流)が増加する特性を有している。これにより、送信アンプ106のFETとしてp(PNP)型を想定した場合には、バイアス電圧を変化させる方向は逆になり、負のバイアス電圧を減少させる方向に制御を行えばよい。
The above embodiment assumes that the FET of the
以上説明した実施形態は、送信アンプ106を制御すべき目標制御電圧が、送信アンプ106に供給すべきバイアス電圧の目標値である目標バイアス電圧であり、送信アンプ部電圧制御部として動作するCPU101は、目標バイアス電圧を目標値としてバイアス電圧を漸次変化させながらDAC102(#2)を介して送信アンプ106のバイアス端子に供給した。これに対して、目標制御電圧を、目標バイアス電圧ではなく、目標電源電圧又は目標ドレイン電圧としてもよい。この場合、送信アンプ部電圧制御部として動作するCPU101は、目標電源電圧又は目標ドレイン電圧を目標値として電源電圧又はドレイン電圧を直接漸次変化させながら送信アンプ106の電源又はドレイン端子に供給するようにしてもよい。
In the embodiment described above, the target control voltage for controlling the
図8は、目標制御電圧を目標電源電圧とし、CPU101が、電源801を制御するようにした場合の無線装置100′の他の実施形態のブロック図である。図8において、図1の無線装置100の場合と同じ参照番号を付した部分は、図1の場合と同じ動作をするものとする。
FIG. 8 is a block diagram of another embodiment of the wireless device 100 'when the target control voltage is the target power supply voltage and the
前述した図1では、CPU101は、目標バイアス電圧を目標値としてバイアス電圧を漸次変化させながら、そのバイアス電圧をDAC102(#2)を介して送信アンプ106のバイアス端子に供給した。これに対して、図8では、CPU101は、目標電源電圧を目標値として電源801における電源電圧VDDを直接漸次変化させるように制御してよい。
In FIG. 1 described above, the
このとき、CPU101は、メモリ114に、目標制御電圧テーブルとして、図2で説明した目標バイアス電圧テーブルの代わりに、要求される送信電力毎に、送信時(変調波の送信ステージ)、受信時(CWの送信ステージ)、及びオフ時(送受信オフの送信ステージ)の各送信ステージに対応する目標電源電圧電圧のデジタル値を保持する目標電源電圧テーブルを保持するようにしてよい。目標電源電圧は、要求される送信電力毎及び送信時、受信時、及びオフ時の各送信ステージ毎に、この目標電源電圧に対応する電源電圧で電源801が送信アンプ106を駆動したときに、送信アンプ106の消費電流が最適となるように予め決定されるパラメータである。
At this time, in place of the target bias voltage table described with reference to FIG. 2 as the target control voltage table in the
CPU101は、無線電波に対して現在設定されている送信電力に対応し、かつ現在の送信ステージに対応する目標電源電圧のデジタル値を、メモリ114が記憶する目標電源電圧テーブルを参照して取得する。そして、CPU101は、低抵抗112、差動アンプ113、及びADC103(#1)を介して取得した、上記送信アンプ106への供給電流のモニタ値が規定値以下となるように制御しながら、取得した目標電源電圧のデジタル値を目標値として、電源電圧VDDのデジタル値を漸次変化させながら算出し、電源801に設定する。
The
以上説明しようにして、本実施形態では、送信アンプ106において突入電流が発生することを抑制しながら、送信アンプ106での消費電流を送信ステージ毎の最適値に設定することが可能となり、無線送信装置100全体の消費電流を最適化することが可能となり、特にバッテリ駆動型の無線送信装置の運用時間を延長させることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, it is possible to set the consumption current in the
以上の実施形態では、RFID方式を例として説明したが、その他の非接触ID方式に対しても、同様の実施をすることが可能である。 In the above embodiment, the RFID method has been described as an example, but the same implementation can be made for other non-contact ID methods.
100 無線送信装置
101 CPU
102 DAC(デジタル−アナログ変換器)
103 ADC(アナログ−デジタル変換器)
104 送信ベースバンド処理回路
105 送信ミキサ
106 送信アンプ
107 サーキュレータ
108 アンテナ
109 受信ミキサ
110 受信ベースバンド処理回路
111 局発部
112 低抵抗
113 差動アンプ
114 メモリ
801 電源
100
102 DAC (Digital to Analog Converter)
103 ADC (Analog to Digital Converter)
Claims (13)
当該送信アンプ部の消費電流をモニタする電流モニタ部と、
前記無線電波の複数の送信ステージ毎に、前記電流モニタ部がモニタする消費電流が規定値以下となるように制御しながら、前記無線電波に対して設定されている送信電力に対応し当該送信ステージにおいて前記送信アンプ部を制御すべき目標制御電圧を目標値として、前記送信アンプ部における何れかの制御電圧を漸次変化させて前記送信アンプ部を制御する送信アンプ部電圧制御部と、
を備えることを特徴とする無線送信装置。 A transmission amplifier unit that amplifies radio waves and transmits them from an antenna;
A current monitor unit that monitors the current consumption of the transmission amplifier unit;
The transmission stage corresponding to the transmission power set for the radio wave while controlling the consumption current monitored by the current monitor unit to be less than or equal to a prescribed value for each of the plurality of transmission stages of the radio wave A transmission amplifier unit voltage control unit that controls the transmission amplifier unit by gradually changing any control voltage in the transmission amplifier unit with a target control voltage for controlling the transmission amplifier unit as a target value;
A wireless transmission device comprising:
前記送信アンプ部電圧制御部は、前記目標バイアス電圧を目標値として前記バイアス電圧を漸次変化させながら前記送信アンプ部のバイアス端子に供給する、
請求項1に記載の無線送信装置。 The target control voltage is a target bias voltage that is a target value of a bias voltage to be supplied to the transmission amplifier unit,
The transmission amplifier unit voltage control unit supplies the target bias voltage as a target value to the bias terminal of the transmission amplifier unit while gradually changing the bias voltage.
The wireless transmission device according to claim 1.
前記送信アンプ部電圧制御部は、前記目標電源電圧を目標値として前記電源電圧を漸次変化させながら前記送信アンプ部に供給する、
請求項1に記載の無線送信装置。 The target control voltage is a target power supply voltage that is a target value of the power supply voltage to be supplied to the transmission amplifier unit,
The transmission amplifier unit voltage control unit supplies the target power supply voltage as a target value to the transmission amplifier unit while gradually changing the power supply voltage.
The wireless transmission device according to claim 1.
前記送信アンプ部電圧制御部は、前記目標ドレイン電圧を目標値として前記ドレイン電圧を漸次変化させながら前記送信アンプ部のドレイン端子に供給する、
請求項1に記載の無線送信装置。 The target control voltage is a target drain voltage that is a target value of the drain voltage to be supplied to the transmission amplifier unit,
The transmission amplifier unit voltage control unit supplies the target drain voltage as a target value to the drain terminal of the transmission amplifier unit while gradually changing the drain voltage.
The wireless transmission device according to claim 1.
当該送信アンプ部の消費電流をモニタし、
前記無線電波の複数の送信ステージ毎に、前記モニタした消費電流が規定値以下となるように制御しながら、前記無線電波に対して設定されている送信電力に対応し当該送信ステージにおいて前記送信アンプ部を制御すべき目標制御電圧を目標値として、前記送信アンプ部における何れかの制御電圧を漸次変化させて前記送信アンプ部を制御する、
ことを特徴とする無線送信方法。 In a wireless transmission method in a wireless transmission apparatus comprising a transmission amplifier unit for amplifying a wireless radio wave and transmitting it from an antenna,
Monitor the current consumption of the transmission amplifier
The transmission amplifier corresponds to the transmission power set for the radio wave while controlling the consumed current monitored for each of the plurality of transmission stages of the radio wave to be equal to or less than a specified value. Control the transmission amplifier unit by gradually changing any control voltage in the transmission amplifier unit with a target control voltage for controlling the unit as a target value;
A wireless transmission method characterized in that.
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