JP6384193B2 - 無線タグ、無線通信回路及び劣化検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線タグ、無線通信回路及び劣化検出方法に関する。

物品や人に取り付けられた、識別情報を埋め込んだ無線タグと、リーダライタとの間で無線信号にて情報を送受信できるシステムは、様々な分野で実用化が進んでいる。なお、無線タグは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグとも呼ばれており、アンテナとアンテナに接続されるＩＣ（Integrated Circuit）チップを備えている。

無線タグは、樹脂素材などを用いて量産製造されることが多い。

特開２００９−２２４９５９号公報 特開２００５−３０８７７号公報 特表２００９−５０７３８２号

ところで、このような無線タグでは、樹脂素材の吸湿や紫外線によるアンテナの保護性能の劣化や、ユーザの取り扱いに起因したアンテナの断線やＩＣチップとアンテナ部分の接続部に生じるクラックなどが生じる可能性がある。

このような無線タグの劣化を検出するために、リーダライタの他に、無線タグからの返信強度を測定する測定器を用意して、電磁波の影響の少ない環境で測定を行うことが考えられる。共振方式で電力を受け取る無線タグの場合には、アンテナが劣化すると入力インピーダンスが変化して、共振周波数が当初の出荷時よりずれるため、それを補正するために共振周波数可変のリーダライタを用意することになる。

このように、評価環境を整えることは手間がかかり、無線タグの劣化の検出は困難であった。

発明の一観点によれば、アンテナと、前記アンテナを介して送受信機と無線通信を行い、前記送受信機から送信される電磁波により電源がオンされる無線通信回路と、を有し、前記無線通信回路は、電源オン時に電荷を充電するキャパシタを含み前記キャパシタに充電した前記電荷に基づく放電電流を、電源オフ時に前記アンテナを含む電流パスに流す回路部と、前記電源オフ時に、前記電荷に基づく電力によって動作し、前記電流パスにおけるノードの電位に基づき劣化の有無を判定するモニタ回路と、前記モニタ回路での判定結果を記憶する記憶回路部と、を有する無線タグが提供される。

また、発明の一観点によれば、アンテナを介して送受信機と無線通信を行い、前記送受信機から送信される電磁波により電源がオンされる無線通信回路が提供される。その無線通信回路は、電源オン時に電荷を充電するキャパシタを含み前記キャパシタに充電した前記電荷に基づく放電電流を、電源オフ時に前記アンテナを含む電流パスに流す回路部と、前記電源オフ時に、前記電荷に基づく電力によって動作し、前記電流パスにおけるノードの電位に基づき劣化の有無を判定するモニタ回路と、前記モニタ回路での判定結果を記憶する記憶回路部と、を備える。

また、発明の一観点によれば、アンテナと前記アンテナを介して送受信機と無線通信を行う無線通信回路とを含む無線タグの劣化を検出する劣化検出方法が提供される。その劣化検出方法において、前記送受信機は、前記無線タグに電磁波を送信して前記無線タグの電源をオンし、前記無線通信回路は、前記電源がオンのときに、キャパシタに電荷を充電し、前記送受信機は、前記電磁波の送信を停止して前記電源をオフし、前記無線通信回路は、前記キャパシタに充電した前記電荷に基づく放電電流を、前記電源がオフのときに、前記アンテナを含む電流パスに流し、前記電流パスにおけるノードの電位に基づき劣化の有無を判定し、前記無線通信回路は、前記劣化の有無の判定結果を記憶回路部に記憶し、前記無線通信回路は、前記送受信機が次に前記電源をオンしたときに、前記記憶回路部に記憶された前記判定結果を読み出し、前記読み出された判定結果を、前記アンテナを介して前記送受信機に出力する。

開示の無線タグ、無線通信回路及び劣化検出方法によれば、無線タグの劣化の検出が容易になる。

第１の実施の形態の無線タグの一例を示す図である。 第２の実施の形態の無線タグの一例を示す図である（通常動作時）。 第２の実施の形態の無線タグの一例を示す図である（モニタ動作時）。 アンテナなどが劣化していない状態での第２の実施の形態の無線タグの一例の動作を示すタイミングチャートである。 アンテナなどが劣化している状態での第２の実施の形態の無線タグの一例の動作を示すタイミングチャートである。 劣化検出方法の一例の流れを示すフローチャートである。 第２の実施の形態の無線タグの変形例を示す図である。

以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の無線タグの一例を示す図である。

無線タグ１ａは、送受信機（以下リーダライタと呼ぶ）１ｂが送信する電磁波（搬送波）を受け、その電磁波に基づき電力を発生して動作するパッシブタイプのタグである。無線タグ１ａは、アンテナ（コイル）２と、アンテナ２を介してリーダライタ１ｂと無線通信を行う無線通信回路３を有する。

アンテナ２は、接続部２ａ，２ｂで、無線通信回路３と接続されている。
無線通信回路３は、例えば、ＩＣチップであり、リーダライタ１ｂから送信される電磁波により電源がオンされる。無線通信回路３は、キャパシタＣ０、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３、整流回路４、回路部５、モニタ回路６、メイン回路７を有する。

キャパシタＣ０は、接続部２ａ，２ｂの間に接続されている。このキャパシタＣ０とアンテナ２とにより、並列共振回路が実現される。アンテナ２が、リーダライタ１ｂが送信する電磁波を受信したとき、電磁波により誘導される交流信号が、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を介して無線通信回路３の整流回路４に供給される。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、メイン回路７によって制御される回路である。
スイッチＳＷ１は、接続部２ａを、整流回路４または抵抗Ｒ０の何れかに接続させる。リーダライタ１ｂと無線通信回路３との間で無線通信が行われているとき（以下通常動作時という）ではスイッチＳＷ１により、接続部２ａと整流回路４とが接続される。無線タグ１ａの劣化を検出するための測定が行われるとき（以下モニタ動作時という）ではスイッチＳＷ１により、接続部２ａと抵抗Ｒ０とが接続される。

なお、モニタ動作は、リーダライタ１ｂによる電磁波の送信が停止され、電源電圧が無線タグ１ａの通常動作電圧範囲から外れたときのタイミング、すなわち、無線通信回路３の電源がオフになったタイミングで行われる。

スイッチＳＷ２は、接続部２ｂを、整流回路４またはスイッチＳＷ３の何れかに接続させる。スイッチＳＷ２により、通常動作時では、接続部２ｂと整流回路４とが接続され、モニタ動作時では接続部２ｂとスイッチＳＷ３とが接続される。

スイッチＳＷ３は、スイッチＳＷ２と電源線ＶＳＳ（例えば、接地電位となっている）との間に接続されている。スイッチＳＷ３により、通常動作時にはスイッチＳＷ２と電源線ＶＳＳとの間の接続が遮断され、モニタ動作時にはスイッチＳＷ２と電源線ＶＳＳとが接続される。

整流回路４は、例えば、ダイオードブリッジを用いた全波整流回路などであり、アンテナ２から出力される交流信号を整流して、整流信号を生成する。また、生成された整流信号は、回路部５のキャパシタＣ１により平滑化され、メイン回路７に出力される。

回路部５は、リーダライタ１ｂから送信される電磁波を受信することにより電力が発生し電源電圧が無線タグ１ａの通常動作電圧範囲に達しているとき、すなわち、無線通信回路３の電源がオンになっているときに、電荷を充電するキャパシタＣ１を含む。また、回路部５は、キャパシタＣ１に充電した電荷に基づく放電電流を、電源オフ時にアンテナ２を含む電流パスに流す。

キャパシタＣ１は、電源線ＶＤＤと電源線ＶＳＳとの間に接続されている。また、キャパシタＣ１は、整流回路４から出力される整流信号を平滑化する機能も有する。
回路部５は、さらに、抵抗Ｒ０とスイッチＳＷ４を有している。

抵抗Ｒ０は、スイッチＳＷ４とスイッチＳＷ１との間に接続されている。
スイッチＳＷ４は、一端が電源線ＶＤＤとキャパシタＣ１の一方の端子の間に接続され、他端が抵抗Ｒ０及びモニタ回路６に接続されている。スイッチＳＷ４は、通常動作時にはオフし、モニタ動作時にはオンする回路である。

電源オン時の通常動作時にスイッチＳＷ４がオフすることで、整流回路４から出力される整流信号によりキャパシタＣ１に電荷が充電される。また、電源オフ時のモニタ動作時にＳＷ４がオンすることで、キャパシタＣ１に充電された電荷は、モニタ回路６に供給され、また、抵抗Ｒ０を介してアンテナ２を含む電流パスに放電される。

放電電流が流れる電流パスについて以下説明する。
電源オフ時のモニタ動作時では、上記のように、スイッチＳＷ４がオンしキャパシタＣ１と抵抗Ｒ０とが接続され、また、スイッチＳＷ１により抵抗Ｒ０と接続部２ａとが接続される。さらに、スイッチＳＷ２により接続部２ｂとスイッチＳＷ３とが接続され、また、スイッチＳＷ３がオンすることにより、接続部２ｂが、スイッチＳＷ２，ＳＷ３を介して電源線ＶＳＳに接続される。これにより、キャパシタＣ１の電源線ＶＤＤに接続されている端子から、抵抗Ｒ０、接続部２ａ、アンテナ２、接続部２ｂを介して、電源線ＶＳＳに至る電流パスが形成される。

さらに、上記の電流パスにおいて、アンテナ２などを抵抗としてみると、電源線ＶＤＤと電源線ＶＳＳとの間に直列に接続された、抵抗Ｒ０、接続部２ａ、アンテナ２、接続部２ｂを含む抵抗分圧回路が形成されている。そのため、抵抗Ｒ０と接続部２ａ間のノードＮ１の電位Ｖ１は、電源線ＶＤＤの電圧を、電流パスにおいてキャパシタＣ１からノードＮ１までの合成抵抗と、電流パスのその他の部分（アンテナ２を含む部分）の合計抵抗値との比により分圧した値となる。これにより、例えば、アンテナ２自体の劣化や接続部２ａ，２ｂの劣化が生じると、接続部２ａ，２ｂ、アンテナ２の合計抵抗値が高くなるため、電位Ｖ１は高くなる。

なお、抵抗Ｒ０の抵抗値は、アンテナ２が正常である場合、電位Ｖ１が、以下で説明するモニタ回路６の閾値Ｖｔｈを超えないように調整されている。
モニタ回路６は、電源オフ時に、キャパシタＣ１に充電されている電荷に基づく電力によって動作し、上記電流パスのノードＮ１の電位Ｖ１に基づき劣化の有無を判定する。

例えば、モニタ回路６は、モニタ動作時、電位Ｖ１を所定の閾値Ｖｔｈと比較して、電位Ｖ１が閾値Ｖｔｈを上回っている場合、劣化が生じていると判定し、検出結果としてメイン回路７に供給するアラーム信号をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに上げる。

メイン回路７は、モニタ回路６での判定結果を記憶する記憶回路部８を有している。例えば、記憶回路部８は、アラーム信号がＨｉｇｈレベルのときは、“１”を記憶し、アラーム信号がＬｏｗレベルのときは、“０”を記憶する。

なお、メイン回路７は、図示しないアナログ回路などを有し、通常動作時には、変調処理や復調処理を行う。例えば、メイン回路７は、リーダライタ１ｂから電磁波で送られてくるリード命令に応じて記憶回路部８に記憶されているデータを読み出して変調して、整流回路４を介してアンテナ２に出力する処理などを行う。

なお、以下の説明では、モニタ回路６の動作や、記憶回路部８への書き込み動作は、通常動作電圧範囲よりも低い電圧範囲で実行可能であるものとする。
以下、第１の実施の形態の無線タグ１ａの動作の一例を説明する。

（無線タグの動作例）
図１の下側には、第１の実施の形態の無線タグの一例の動作を示すタイミングチャートが示され、また、電源線ＶＤＤの電圧（電源電圧）、電位Ｖ１、アラーム信号の一例の様子が示されている。

アンテナ２が、リーダライタ１ｂから送信される電磁波の受信を開始すると、電力が生じ徐々に電源電圧が上昇する。
タイミングｔ０で、電源電圧は無線タグ１ａの動作電圧範囲に達している。これにより、無線タグ１ａは、電源オン状態になる。さらに、このとき、スイッチＳＷ４はオフ状態であるため、回路部５のキャパシタＣ１には、整流回路４から出力される整流信号により、電荷が充電される。

その後、リーダライタ１ｂが電磁波の供給を停止すると、徐々に電源電圧が降下する。
タイミングｔ１で、電源電圧は無線タグ１ａの動作電圧範囲以下になる。これにより、無線タグ１ａは、電源オフ状態（通常動作が停止されている状態）になる。ただ、このときメイン回路７によってスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が前述したような状態になり、キャパシタＣ１に充電された電荷に基づく放電電流が流れる電流パスが形成される。また、モニタ回路６は、キャパシタＣ１から供給される電力によって動作する。

図１の例では、タイミングｔ１で、電位Ｖ１が、モニタ回路６の閾値Ｖｔｈを超えている。これにより、モニタ回路６が出力するアラーム信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに立ち上がり、メイン回路７の記憶回路部８は、例えば、劣化が生じた旨を示す“１”を記憶する。

なお、リーダライタ１ｂは、記憶回路部８に記憶された値を、次に無線タグ１ａの電源をオンしたときに、読み出す。アンテナ２の劣化を簡単に判定することができる。
以上のような無線タグ１ａでは、電源オン時に充電した電荷を利用して、電源オフのタイミングでアンテナ２を含む電流パスに流して、電流パスのノードＮ１の電位Ｖ１から劣化の有無を判定することで、劣化が無線タグ１ａ自身で自己診断できるようになる。そのため、無線タグ１ａの劣化を測定するために、リーダライタの他に、無線タグ１ａからの返信強度を測定する測定器などを用意したり、電磁波の影響の少ない環境を整えたりしなくてもよくなる。つまり、無線タグ１ａの評価環境の準備が簡素化され、無線タグ１ａの劣化検出が容易になる。

さらに、無線タグ１ａは、電源オフ時のキャパシタＣ１の残留電荷を利用して、アンテナ２の劣化を検出している。そのため、アンテナ２の劣化検出により、無線タグ１ａのスタンバイ時や通常動作時の消費電流が増加することはない。また、無線タグ１ａは、電源オフ時に、アンテナ２の劣化を検出しているので、無線タグ１ａの通常動作に影響を及ぼさない。

また、リーダライタ１ｂが、無線タグ１ａの電源オフ時に記憶回路部８に記憶された劣化検出結果を、次に無線タグ１ａを使用する際に読み出すことで、アンテナ２が劣化しているか否かを判定できる。これにより、無線タグ１ａの使用のたびに、アンテナ２が劣化しているか否かが判定されるので、アンテナ２が完全に壊れる前の劣化の段階での検出が可能となる。

このような無線タグ１ａは、高い信頼性が求められる用途に対し好適な無線タグである。例えば、図書館の蔵書管理では、十年以上に渡って管理が行われるものであるため、無線タグが劣化する可能性があるが、上記の無線タグ１ａによれば、無線タグ１ａが使用不能になる前に劣化を検出でき、トラブルの発生を抑制できる。

（第２の実施の形態）
図２、図３は、第２の実施の形態の無線タグの一例を示す図である。なお、図２では、通常動作時の無線タグ１０の状態が示されており、図３では、モニタ動作時の無線タグ１０の状態が示されている。

なお、第１の実施の形態の無線タグ１ａと同様の要素については、同一符号を付し、その説明を一部省略する。
無線タグ１０は、パッシブタイプのタグであり、アンテナ２と、アンテナ２を介してリーダライタ１ｂと無線通信を行い、リーダライタ１ｂから送信される電磁波により電源がオンされる無線通信回路１１を有する。

無線通信回路１１は、例えば、ＩＣチップであり、キャパシタＣ０、スイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７、整流回路１２、回路部１３、モニタ回路１４、メイン回路１５、ダイオードＤ０、キャパシタＣ３を有する。

スイッチＳＷ５〜ＳＷ７は、メイン回路７によって制御される回路である。
スイッチＳＷ５は、接続部２ｂと、電源線ＶＳＳとの間に接続されている。スイッチＳＷ５は、モニタ動作時にはオンし、図３に示すように、接続部２ｂと電源線ＶＳＳとを接続する。

スイッチＳＷ６は、接続部２ａと、後述する回路部１３の抵抗Ｒ１との間に接続されている。スイッチＳＷ６は、モニタ動作時にはオンし、図３に示すように接続部２ａと抵抗Ｒ１とを接続する。

なお、スイッチＳＷ５，ＳＷ６は、後述の回路部１３とともに、第１の実施の形態の無線通信回路３における回路部５の機能を実現する。
スイッチＳＷ７は、キャパシタＣ３と電源線ＶＤＤ１の間に一端が接続されており、他端がモニタ回路１４に接続されている。スイッチＳＷ７は、モニタ動作時にはオンし、図３に示すように、電源線ＶＤＤ１、キャパシタＣ３及びモニタ回路１４を接続する。

整流回路１２は、ダイオードブリッジによる全波整流回路であり、ブリッジ状に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を有している。ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のアノードは、接続部２ａとスイッチＳＷ６に接続され、ダイオードＤ３のカソードとダイオードＤ４のアノードは、接続部２ｂとスイッチＳＷ５に接続されている。また、ダイオードＤ１，Ｄ３のアノードは、スイッチＳＷ５及び電源線ＶＳＳに接続され、ダイオードＤ２，Ｄ４のカソードは、抵抗Ｒ１とキャパシタＣ２の一方の端子（電源線ＶＤＤ２に接続されている側）及びダイオードＤ０のアノードに接続されている。

整流回路１２は、アンテナ２から出力される交流信号を全波整流して整流信号を生成する。また、生成された整流信号は、回路部１３のキャパシタＣ２とキャパシタＣ３により平滑化され、メイン回路７に出力される。

回路部１３は、抵抗Ｒ１とキャパシタＣ２を有する。
抵抗Ｒ１は、スイッチＳＷ６と、キャパシタＣ２の一方の端子（電源線ＶＤＤ２に接続されている側）と、ダイオードＤ０との間に接続されている。

キャパシタＣ２は、電源線ＶＤＤ２と、電源線ＶＳＳとの間に接続されている。
通常動作時では、図２に示されているように、スイッチＳＷ６がオフするため、整流回路１２から出力される整流信号により、キャパシタＣ２に電荷が充電される。また、モニタ動作時では、図３に示されているように、ＳＷ６がオンするため、キャパシタＣ２に充電された電荷は、抵抗Ｒ１を介してアンテナ２を含む電流パスに放電される。以下、キャパシタＣ２の電荷が放電される電流パスについて説明する。

図３に示すモニタ動作時では、上記のように、スイッチＳＷ６がオンし抵抗Ｒ１と接続部２ａが接続し、また、スイッチＳＷ５がオンし接続部２ｂと電源線ＶＳＳが接続する。すなわち、キャパシタＣ２の電源線ＶＤＤ２に接続されている端子から、抵抗Ｒ１、接続部２ｂ、アンテナ２、接続部２ｂを介して、電源線ＶＳＳに至る電流パスが形成される。

さらに、上記の電流パスにおいて、アンテナなどを抵抗としてみると、電源線ＶＤＤ２と電源線ＶＳＳとの間に直列に接続された、抵抗Ｒ１、接続部２ａ、アンテナ２、接続部２ｂを含む抵抗分圧回路が形成されている。

抵抗Ｒ１を、電流パスにおける無線通信回路１１内の抵抗と考えると、抵抗Ｒ１と接続部２ａ間のノードＮ２の電位Ｖ２は、電源線ＶＤＤ２の電圧を、接続部２ａ、アンテナ２、接続部２ｂの合計抵抗値と、抵抗Ｒ１の抵抗値の比により分圧した値となる。

例えば、アンテナ２自体の劣化や接続部２ａ，２ｂの劣化が生じると、上記の合計抵抗値が高くなるため、電位Ｖ２も高くなる。
なお、抵抗Ｒ１の抵抗値は、アンテナ２が正常な場合、電位Ｖ２が、後述するモニタ回路１４のトランジスタ１７の閾値Ｖｔｈを超えないように調整されている。

ダイオードＤ０は、アノードをキャパシタＣ２の電源線ＶＤＤ２に接続された端子に接続し、カソードを、後述するキャパシタＣ３の電源線ＶＤＤ１に接続された端子に接続している。ダイオードＤ０は、電源オフ時にキャパシタＣ３に充電された電荷が、キャパシタＣ２へ流出することを抑制する。

図３に示すモニタ動作時では、キャパシタＣ２の電荷は、上記のように電流パスを介して放電され、また、キャパシタＣ３の電荷は、後述するように、モニタ回路１４とメイン回路１５に供給される。そのため、放電されるキャパシタＣ２の電荷が、キャパシタＣ３の電荷より早く消費されてしまい、電源線ＶＤＤ２の電位が電源線ＶＤＤ１の電位より低くなる場合がある。このような場合、キャパシタＣ３の電荷が、キャパシタＣ２側に流れ出さないように、このようなダイオードＤ０が接続されている。

キャパシタＣ３は、電源線ＶＤＤ１と電源線ＶＳＳとの間に接続されている。
通常動作時では、図２に示すように、スイッチＳＷ７がオフするため、整流回路１２から出力される整流信号により、キャパシタＣ３に電荷が充電される。また、モニタ動作時では、図３に示すように、スイッチＳＷ７がオンするため、キャパシタＣ３の電荷は、モニタ回路１４とメイン回路１５に供給される。

モニタ回路１４は、上記の電流パスのノードＮ２の電位Ｖ２に基づき劣化の有無を判定する。そして、判定結果をアラーム信号としてメイン回路１５に通知する。
モニタ回路１４は、ｎチャネル型トランジスタであるトランジスタ１７、抵抗Ｒ２、インバータ回路１８、キャパシタＣ４を有する。

トランジスタ１７のゲートは、ノードＮ２に接続され、トランジスタ１７の一方の入出力端子（ソース）は、電源線ＶＳＳに接続されている。また、トランジスタ１７の他方の入出力端子（ドレイン）は、抵抗Ｒ２及びインバータ回路１８の入力端子に接続されている。

抵抗Ｒ２は、スイッチＳＷ７と、トランジスタ１７の入出力端子（ドレイン）との間に接続されている。
インバータ回路１８の入力端子は、抵抗Ｒ２とトランジスタ１７の入出力端子（ドレイン）との間に接続され、インバータ回路１８の出力端子は、メイン回路１５のロジック回路１５ｂに接続されている。また、インバータ回路１８の電力供給端子は、スイッチＳＷ７に接続され、インバータ回路１８の接地端子は、電源線ＶＳＳに接続されている。

キャパシタＣ４は、インバータ回路１８の出力端子と、電源線ＶＳＳとの間に接続されている。
モニタ動作時、図３に示すように、スイッチＳＷ７がオンするため、キャパシタＣ３の電荷は、インバータ回路１８の電力供給端子に供給され、また、抵抗Ｒ２を介して、トランジスタ１７の入出力端子（ドレイン）に供給される。さらに、トランジスタ１７のゲートは、電位Ｖ２となる。

アンテナ２や接続部２ａ，２ｂが劣化している場合、前述のように、電位Ｖ２は高くなる。そして、電位Ｖ２がトランジスタ１７の閾値Ｖｔｈを上回ると、トランジスタ１７はオン状態となり、トランジスタ１７の入出力端子（ドレイン）にキャパシタＣ３から供給された電荷は、トランジスタ１７の入出力端子（ソース）に放電される。これにより、トランジスタ１７の入出力端子（ドレイン）すなわちインバータ回路１８の入力端子の電位が下がる。さらに、インバータ回路１８の入力端子の電位が、インバータ回路１８の反転閾値に達すると、インバータ回路１８は、論理レベルがＨｉｇｈレベルとなるアラーム信号を、メイン回路１５に出力する。

一方、アンテナ２や接続部２ａ，２ｂの劣化が生じていない場合、前述のように、電位Ｖ２はトランジスタ１７の閾値Ｖｔｈに達せず、トランジスタ１７はオンしない。そのため、トランジスタ１７の入出力端子（ドレイン）すなわちインバータ回路１８の入力端子の電位は、キャパシタＣ３からの電荷の供給により高いままである。これにより、インバータ回路１８から出力されるアラーム信号は、Ｌｏｗレベルとなる。

メイン回路１５は、アナログ回路１５ａ、ロジック回路１５ｂ、不揮発メモリ１５ｃを有する。
アナログ回路１５ａは、電源線ＶＤＤ１と、電源線ＶＳＳとの間に接続されている。アナログ回路１５ａは、不揮発メモリ１５ｃから読み出したデータを、アンテナ２を介してリーダライタ１ｂに送信するための変調や、受信したデータの復調などの処理を行う制御回路である。また、アナログ回路１５ａは、ロジック回路１５ｂと接続され、ロジック回路１５ｂとの間で信号の送受信を行う。また、アナログ回路１５ａは、不揮発メモリ１５ｃと接続され、メモリ制御信号を出力して不揮発メモリ１５ｃを制御する。

電源オフ時、アナログ回路１５ａは、キャパシタＣ３から供給される電力により動作する。また、アナログ回路１５ａは、電源オフ時に電源線ＶＤＤ１の電位が下降すると、モニタ動作を実行するために、スイッチ制御信号でスイッチＳＷ５〜ＳＷ７をオンさせる。

ロジック回路１５ｂも、電源線ＶＤＤ１と、電源線ＶＳＳとの間に接続されている。ロジック回路１５ｂは、アナログ回路１５ａから供給されるデジタル信号などの論理処理を行う制御回路である。また、ロジック回路１５ｂは、不揮発メモリ１５ｃに、データ、アドレス信号、ライト信号などを出力する。

電源オフ時、ロジック回路１５ｂは、キャパシタＣ３から供給される電力により動作する。ロジック回路１５ｂは、例えば、スイッチ制御信号を受け、このスイッチ制御信号がスイッチＳＷ５〜ＳＷ７をオンするタイミングで、モニタ回路１４での検出結果を書き込むアドレスの指定や、ライト信号の供給などを不揮発メモリ１５ｃに対して行う。そして、ロジック回路１５ｂは、モニタ回路１４から供給されるアラーム信号の値に基づき、例えば、“１”または“０”を不揮発メモリ１５ｃに、検出結果として書き込む。

不揮発メモリ１５ｃも、電源線ＶＤＤ１と、電源線ＶＳＳとの間に接続されている。不揮発メモリ１５ｃは、無線タグ１０で使用されるデータや、上記の劣化の検出結果などを記憶する。不揮発メモリ１５ｃは、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）やフラッシュメモリなどを用いることができる。

電源オフ時、不揮発メモリ１５ｃは、キャパシタＣ３から供給される電力により動作し、アラーム信号に応じた値（例えば、“０”または“１”）を劣化有無の判定値として記憶する。

以下、第２の実施の形態の無線タグ１０の動作の一例を説明する。まず、アンテナ２が劣化していない状態、すなわち、アンテナ２が正常な状態での無線タグ１０の動作の一例を説明する。

（無線タグの動作例１）
図４は、アンテナなどが劣化していない状態での第２の実施の形態の無線タグの一例の動作を示すタイミングチャートである。

図４では、電源線ＶＤＤ１，ＶＤＤ２の電圧（電源電圧）、メモリ制御信号、スイッチ制御信号、スイッチＳＷ５〜ＳＷ７、電位Ｖ２、アラーム信号の一例の様子が示されている。また、図４には、電源電圧において、無線タグ１０の通常動作が行われる電圧範囲Ｖａと、電源オフ時のモニタ回路１４及びメイン回路１５の動作が行われる電圧範囲Ｖｂが示されている。

アンテナ２が、リーダライタ１ｂから送信される電磁波の受信を開始すると、徐々に電源線ＶＤＤ１，ＶＤＤ２での電源電圧は上昇する。
タイミングｔ３で、電源線ＶＤＤ１、ＶＤＤ２での両電源電圧は、電圧範囲Ｖａに達している。これにより、無線タグ１０は、通常動作が行われる電源オン状態になる。このとき、例えば、不揮発メモリ１５ｃに書き込まれているデータが読み出され、アナログ回路１５ａにて変調され、整流回路１２で整流され、アンテナ２を介してリーダライタ１ｂに送信される読み出し処理や、書き込み処理などが行われる。

さらに、このとき、スイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７がオフ状態であるため、キャパシタＣ２，Ｃ３には、整流回路１２から出力される整流信号により、電荷が充電される。
また、タイミングｔ３では、電源線ＶＤＤ１での電源電圧が電圧範囲Ｖａに達することにより、アナログ回路１５ａから不揮発メモリ１５ｃに供給されるメモリ制御信号が、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに立ち上がっている。

その後、リーダライタ１ｂが電磁波の供給を停止すると、徐々に電源線ＶＤＤ１，ＶＤＤ２での電源電圧が降下する。
タイミングｔ４で、電源線ＶＤＤ１，ＶＤＤ２での電源電圧は、電圧範囲Ｖａ以下になる。これにより、無線タグ１０は、電源オフ状態（通常動作が停止されている状態）となり、キャパシタＣ３から供給される電力により、モニタ回路１４、メイン回路１５が動作するようになる。

電源線ＶＤＤ１が電圧範囲Ｖｂまで降下すると、アナログ回路１５ａは、スイッチ制御信号をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに立ち上げる。これにより、スイッチＳＷ５〜ＳＷ７がオンする。スイッチＳＷ５〜ＳＷ７がオン状態となることで、キャパシタＣ２に充電された電荷が、抵抗Ｒ１、接続部２ａ、アンテナ２、接続部２ｂを介して、電源線ＶＳＳへ放電される。

また、タイミングｔ４で、電位Ｖ２が０Ｖから立ち上がっているが、アンテナ２などが劣化していない状態である場合、モニタ回路１４のトランジスタ１７の閾値Ｖｔｈに達しない。そのため、ロジック回路１５ｂは、アラーム信号をＬｏｗレベルに維持する。これにより、不揮発メモリ１５ｃには、例えば、“０”が記憶される。

タイミングｔ５で、電源線ＶＤＤ１が電圧範囲Ｖｂ以下になる。これにより、アナログ回路１５ａが出力するスイッチ制御信号がＬｏｗレベルに立ち下がり、スイッチＳＷ５〜ＳＷ７がオフする。スイッチＳＷ５〜ＳＷ７がオフ状態となることで、キャパシタＣ３から電力が供給されなくなるため、モニタ回路１４、メイン回路１５は動作を停止する。

次に、アンテナ２などが劣化している状態での、無線タグ１０の動作の一例を説明する。
（無線タグの動作例２）
図５は、アンテナなどが劣化している状態での第２の実施の形態の無線タグの一例の動作を示すタイミングチャートである。

図５では、図４に示したものと同じ信号や電圧などについての、アンテナなどが劣化している状態での様子が示されている。
タイミングｔ６での動作は、図４に示したタイミングｔ３での動作と同じである。

タイミングｔ７において、アンテナ２や接続部２ａ，２ｂが劣化している場合では、劣化していない場合よりも電位Ｖ２は高くなる。図５の例では、電位Ｖ２は、モニタ回路１４のトランジスタ１７の閾値Ｖｔｈを超えている。これにより、モニタ回路１４のインバータ回路１８から出力されるアラーム信号はＨｉｇｈレベルとなる。これにより、不揮発メモリ１５ｃには、例えば、“１”が記憶される。

タイミングｔ８で、電位Ｖ２は、モニタ回路１４のトランジスタ１７の閾値Ｖｔｈ以下になる。これにより、アラーム信号は、ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに立ち下がる。
タイミングｔ９の処理は、図４に示したタイミングｔ５の処理と同じである。

リーダライタ１ｂは、不揮発メモリ１５ｃに記憶された、劣化の有無を示す１ビットデータを、次に無線タグ１０を使用する際の電源オン時（図４、図５の例ではタイミングｔ３，ｔ６）に読み出すことで、アンテナ２の劣化の有無を検出することができる。例えば、リーダライタ１ｂは、読み出されたデータが、“０”であればアンテナ２は正常であり、“１”であればアンテナ２は劣化していると判定する。アンテナ２が劣化していると判定した場合には、リーダライタ１ｂは、例えば、表示装置に「アンテナ劣化発見、早めに取り替えてください」などと、警告を表示してもよい。

以下、リーダライタ１ｂでの動作を含めた劣化検出方法の流れをフローチャートでまとめる。
図６は、劣化検出方法の一例の流れを示すフローチャートである。

まず、リーダライタ１ｂは、電磁波を無線タグ１０に送信し、無線タグ１０の電源をオンする（ステップＳ１）。これにより無線タグ１０での通常動作が開始される。また、電源がオンすると、無線タグ１０のキャパシタＣ２，Ｃ３に電荷が充電される（ステップＳ２）。

リーダライタ１ｂは、電磁波の送信を停止し、無線タグ１０の電源をオフする（ステップＳ３）。これにより、無線タグ１０での通常動作が終了する。
しかし、無線タグ１０では、キャパシタＣ２，Ｃ３に充電されていた電荷に基づく電力により、前述した劣化判定が行われる（ステップＳ４）。

そして、劣化判定の結果が不揮発メモリ１５ｃに記憶される（ステップＳ５）。
次に、リーダライタ１ｂにより、無線タグ１０の電源がオンされ、通常動作が開始すると（ステップＳ６）、無線タグ１０は、不揮発メモリ１５ｃに記憶された判定結果のデータを読み出し、読み出された判定結果のデータをアンテナ２を介してリーダライタ１ｂに出力する（ステップＳ７）。

以上のような無線タグ１０及びそれを用いた劣化検出方法では、第１の実施の形態の無線タグ１ａと同様の効果が得られる。
さらに、無線タグ１０では、２つのキャパシタＣ２，Ｃ３を有しており、通常動作時にキャパシタＣ２に充電された電荷は、電源オフ時、電流パスへ放電され、キャパシタＣ３に充電された電荷は、モニタ回路１４及びメイン回路１５への電力供給に用いられる。これにより、電流パスへの放電電流のピーク値を確保でき、また、モニタ回路１４とメイン回路１５の動作を安定させることができる。

（変形例）
図７は、第２の実施の形態の無線タグの変形例を示す図である。なお、図２に示した無線タグ１０と同様の要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

無線タグ１０ａにおいて無線通信回路１１ａの整流回路１２ａは、図２、図３に示した無線通信回路１１の整流回路１２と異なり、キャパシタＣ５，Ｃ６、ダイオードＤ５，Ｄ６を備えた半波整流回路である。

キャパシタＣ５の一方の端子は、接続部２ａ、キャパシタＣ０の一方の端子及びスイッチＳＷ６の一端に接続されている。キャパシタＣ５の他方の端子は、ダイオードＤ５のカソード及びダイオードＤ６のアノードに接続されている。また、キャパシタＣ６の一方の端子は、ダイオードＤ６のカソード、抵抗Ｒ１及び電源線ＶＤＤ２に接続され、他方の端子は、電源線ＶＳＳに接続されている。

ダイオードＤ５のカソードは、キャパシタＣ５の他方の端子とダイオードＤ６のアノードとの間に接続されており、アノードは電源線ＶＳＳに接続されている。また、ダイオードＤ６のアノードは、キャパシタＣ５の他方の端子及びダイオードＤ５のカソードに接続されており、カソードは、キャパシタＣ６の一方の端子、抵抗Ｒ１、電源線ＶＤＤ２に接続されている。

このような無線タグ１０ａであっても、無線タグ１０と同様の効果が得られる。
以上、実施の形態に基づき、本発明の無線タグ、無線通信回路及び劣化検出方法の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。

１ａ 無線タグ
１ｂ 送受信機（リーダライタ）
２ アンテナ
２ａ，２ｂ 接続部
３ 無線通信回路
４ 整流回路
５ 回路部
６ モニタ回路
７ メイン回路
８ 記憶回路部
Ｃ０，Ｃ１ キャパシタ
Ｎ１ ノード
Ｒ０ 抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチ
ＶＤＤ，ＶＳＳ 電源線

Claims (9)

1. アンテナと、
   前記アンテナを介して送受信機と無線通信を行い、前記送受信機から送信される電磁波により電源がオンされる無線通信回路と、を有し、
   前記無線通信回路は、
   電源オン時に電荷を充電するキャパシタを含み前記キャパシタに充電した前記電荷に基づく放電電流を、電源オフ時に前記アンテナを含む電流パスに流す回路部と、
   前記電源オフ時に、前記電荷に基づく電力によって動作し、前記電流パスにおけるノードの電位に基づき劣化の有無を判定するモニタ回路と、
   前記モニタ回路での判定結果を記憶する記憶回路部と、
   を有することを特徴とする無線タグ。
2. 前記キャパシタは、第１のキャパシタと第２のキャパシタとを含み、前記電源オン時に前記第１のキャパシタに充電された第１の電荷に基づき、前記放電電流が前記電源オフ時に前記電流パスに流れ、前記電源オン時に前記第２のキャパシタに充電された第２の電荷に基づく前記電力によって、前記電源オフ時に、前記モニタ回路が動作する、ことを特徴とする請求項１に記載の無線タグ。
3. 前記第２のキャパシタに充電された前記第２の電荷の、前記第１のキャパシタへの流出を抑制するダイオードが、前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタの間に接続されている、ことを特徴とする請求項２に記載の無線タグ。
4. 前記無線通信回路は、
   前記アンテナと前記第１のキャパシタの間に設けられた第１のスイッチと、
   前記モニタ回路と前記第２のキャパシタの間に設けられた第２のスイッチと、
   前記電源オフ時に、前記第１の電荷に基づく前記放電電流が前記電流パスに流れるように、前記第１のスイッチをオンさせ、前記第２の電荷に基づく前記電力によって前記モニタ回路が動作するように、前記第２のスイッチをオンさせる制御回路を有することを特徴とする請求項２または３に記載の無線タグ。
5. アンテナを介して送受信機と無線通信を行い、前記送受信機から送信される電磁波により電源がオンされる無線通信回路であって、
   電源オン時に電荷を充電するキャパシタを含み前記キャパシタに充電した前記電荷に基づく放電電流を、電源オフ時に前記アンテナを含む電流パスに流す回路部と、
   前記電源オフ時に、前記電荷に基づく電力によって動作し、前記電流パスにおけるノードの電位に基づき劣化の有無を判定するモニタ回路と、
   前記モニタ回路での判定結果を記憶する記憶回路部と、
   を有することを特徴とする無線通信回路。
6. 前記キャパシタは、第１のキャパシタと第２のキャパシタとを含み、前記電源オン時に前記第１のキャパシタに充電された第１の電荷に基づき、前記放電電流が前記電源オフ時に前記電流パスに流れ、前記電源オン時に前記第２のキャパシタに充電された第２の電荷に基づく前記電力によって、前記電源オフ時に、前記モニタ回路が動作する、ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信回路。
7. 前記第２のキャパシタに充電された前記第２の電荷の、前記第１のキャパシタへの流出を抑制するダイオードが、前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタの間に接続されている、ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信回路。
8. 前記アンテナと前記第１のキャパシタの間に設けられた第１のスイッチと、
   前記モニタ回路と前記第２のキャパシタの間に設けられた第２のスイッチと、
   前記電源オフ時に、前記第１の電荷に基づく前記放電電流が前記電流パスに流れるように、前記第１のスイッチをオンさせ、前記第２の電荷に基づく前記電力によって前記モニタ回路が動作するように、前記第２のスイッチをオンさせる制御回路と、を有することを特徴とする請求項６または７に記載の無線通信回路。
9. アンテナと前記アンテナを介して送受信機と無線通信を行う無線通信回路とを含む無線タグの劣化を検出する劣化検出方法であって、
   前記送受信機は、前記無線タグに電磁波を送信して前記無線タグの電源をオンし、
   前記無線通信回路は、前記電源がオンのときに、キャパシタに電荷を充電し、
   前記送受信機は、前記電磁波の送信を停止して前記電源をオフし、
   前記無線通信回路は、前記キャパシタに充電した前記電荷に基づく放電電流を、前記電源がオフのときに、前記アンテナを含む電流パスに流し、前記電流パスにおけるノードの電位に基づき劣化の有無を判定し、
   前記無線通信回路は、前記劣化の有無の判定結果を記憶回路部に記憶し、
   前記無線通信回路は、前記送受信機が次に前記電源をオンしたときに、前記記憶回路部に記憶された前記判定結果を読み出し、前記読み出された判定結果を、前記アンテナを介して前記送受信機に出力する、
   ことを特徴とする劣化検出方法。

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