无线通信系统和数据发射器的制造方法

无线通信系统和数据发射器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线通信系统和数据发射器。根据实施例的无线通信系统包括：第一无线电设备，使用第一无线电波传送第一数据；数据发射器，传送用于根据第二数据产生对第一无线电波的干扰的第二无线电波；以及第二无线电设备，使用在第一无线电设备和第二无线电设备之间的通信的误比特率的变化来调制从数据发射器传送的第二数据，并且调制从第一无线电设备传送的第一数据。数据发射器包括：放大器，放大对应于由第一天线接收到的第一无线电波的信号；以及反馈元件，将信号从放大器的输出节点反馈到放大器的输入节点，并且形成反馈回路。
【专利说明】无线通信系统和数据发射器

【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信系统和数据发射器，并且涉及例如可以将使用RFID(射频识 另IJ)技术的系统引入无线网络环境的无线通信系统和数据发射器。

【背景技术】
[0002] 使用RFID的系统引人注意并且开始应用于多种用途。使用RFID的系统的基本配 置包括经由无线电执行与RFID无线电标签的数据通信的RFID读取器/写入器以及控制 RFID读取器/写入器的计算机终端。RFID读取器/写入器可以读取或写入存储在无线电 标签中的数据。
[0003] 日本未审查专利申请公开No. 2012-84111和No. 2013-55611公开了一种关于无线 通信系统的技术，该无线通信系统能够降低用于将利用RFID技术的系统引入无线网络环 境的成本。


【发明内容】

[0004] 在利用RFID技术的无线通信系统中，从RFID无线电标签（数据发射器）向预定无 线电设备传送数据。数据发射器这里是例如传感器节点，并且被分布和布置为获得预定信 息。因此，当数据发射器中的电池更换的频率增加时，无线通信系统的便利性裂化。因此， 为了降低在传感器节点中的电池更换的频率，有必要降低数据发射器的功耗。同时，为了增 加数据发射器的传输功率，有必要增加安装在数据发射器上的放大器的增益。然而，本发明 人已经发现，当放大器的增益增加时数据发射器的功耗增加的问题。
[0005] 从本发明的说明书的描述和附图，其他问题和新特征将变得明显。
[0006] 根据本发明的一方面，一种无线通信系统包括：第一无线电设备，该第一无线电设 备使用第一无线电波传送第一数据；数据发射器，该数据发射器使用第二无线电波传送第 二数据；以及第二无线电设备，该第二无线电设备调制第一数据和第二数据。第二无线电设 备使用在第一无线电设备和第二无线电设备之间的通信的误比特率的变化来解调从数据 发射器传送的第二数据。数据发射器包括：放大器，该放大器放大对应于由第一天线接收到 的第一无线电波的信号；以及反馈元件，该反馈元件将信号从放大器的输出节点反馈到放 大器的输入节点，并且形成反馈回路。
[0007] 根据本发明的另一方面，一种无线通信系统包括：第一无线电设备，该第一无线电 设备使用第一无线电波传送第一数据；数据发射器，该数据发射器使用第二无线电波传送 第二数据；以及第二无线电设备，该第二无线电设备解调第一数据和第二数据。第二无线电 设备使用在第一无线电设备和第二无线电设备之间的通信的误比特率的变化来解调从数 据发射器传送的第二数据。数据发射器包括：输入放大器，该输入放大器放大对应于由第一 天线接收到的第一无线电波的信号；振荡器，对该振荡器供应来自输入放大器的输出，并且 以与第一无线电波相同的频率进行振荡；以及输出放大器，该输出放大器放大从振荡器输 出的信号。
[0008] 根据本发明的另一方面，一种数据发射器包括：放大器，该放大器放大对应于由第 一天线接收到的第一无线电波的信号；以及反馈元件，该反馈元件将信号从放大器的输出 节点反馈到放大器的输入节点，并且形成反馈回路。
[0009] 根据本发明的另一方面，一种数据发射器包括：天线，该天线接收第一无线电波， 并且传送第二无线电波；输入放大器，该输入放大器放大对应于由天线接收到的第一无线 电波的信号；输出放大器，该输出放大器放大从振荡器输出的信号；以及输入/输出切换电 路，该输入/输出切换电路在输入放大器的输入节点和天线之间的连接与在输出放大器的 输出节点和天线之间的连接之间进行切换；以及控制电路，该控制电路控制输入/输出切 换电路。当传送第二数据时，控制电路将输入放大器的输入节点连接到天线，并且在来自振 荡器的输出信号的频率与来自输入放大器的输出信号的频率匹配之后，控制电路将输出放 大器的输出节点连接到天线。
[0010] 根据上述方面，能够提供能够在降低数据发射器的功耗的同时，增加数据发射器 的传输功率的无线通信系统和数据发射器。

【专利附图】

【附图说明】
[0011] 从以下结合附图对特定实施例的描述，以上和其他方面、优点和特征将变得更加 显而易见，在附图中：
[0012] 图1是示出根据第一实施例的无线通信系统的框图；
[0013] 图2是根据第一实施例的用于解释在无线通信系统中使用的数据发射器的细节 的框图；
[0014] 图3是根据第一实施例的用于解释无线通信系统的操作的时序图；
[0015] 图4是示出根据第一实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的示例的框图；
[0016] 图5是示出根据第一实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的示例的框图；
[0017] 图6是示出根据第一实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的示例的框图；
[0018] 图7是不出频率调整电路的不例的电路图；
[0019] 图8是不出频率调整电路的不例的电路图；
[0020] 图9是示出根据第二实施例的无线通信系统的框图；
[0021] 图10是示出第一无线电波（单音调传输）的波形的示例的视图；
[0022] 图11是示出在第一无线电设备和第二无线电设备之间的通信的误比特率的变化 的视图；
[0023] 图12是示出第一波（频率调制）的波形的示例的视图；
[0024] 图13是示出在第一无线电设备和第二无线电设备之间的通信的误比特率的变化 的视图（比较示例）；
[0025] 图14是示出根据第三实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的框图；
[0026] 图15是用于解释使反馈回路执行全摆幅（fullswing)操作的条件的视图；
[0027] 图16A是示出匹配电路的示例的电路图；
[0028] 图16B是示出匹配电路的示例的电路图；
[0029] 图16C是示出匹配电路的示例的电路图；
[0030] 图16D是示出匹配电路的示例的电路图；
[0031] 图17是示出根据第四实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的框图；
[0032] 图18是用于解释用于在数据发射器中生成振荡现象的功率条件的视图；
[0033] 图19是用于解释用于在数据发射器中生成振荡现象的相位条件的视图；
[0034] 图20是示出在振荡频率f[GHz]和天线间距离D[cm]之间的关系的视图；
[0035] 图21是示出在振荡频率f[GHz]和相位差φ[度]之间的关系的视图；
[0036] 图22是示出根据第五实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的框图；
[0037] 图23是示出包括在图22中所示的数据发射器中的振荡器的示例的电路图；
[0038] 图24是示出包括在图22中所示的数据发射器中的振荡器的示例的电路图；
[0039] 图25是示出根据第六实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的框图；
[0040] 图26是示出根据第六实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的框图；
[0041] 图27是示出根据第七实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的框图；
[0042] 图28是示出根据第八实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的框图；
[0043] 图29是用于解释在根据第八实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的操作 的时序图；
[0044] 图30是用于解释在根据第八实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的操作 的流程图；
[0045] 图31是示出根据第九实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的框图；
[0046] 图32是用于解释在根据第九实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的操作 的时序图；
[0047] 图33是示出根据第十实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的框图；
[0048] 图34是用于解释在根据第十实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的操作 的时序图；以及
[0049] 图35是用于解释在根据第十实施例的无线通信系统中使用的数据发射器的操作 的时序图。

【具体实施方式】
[0050] 第一实施例
[0051] 此后，将参考附图解释第一实施例。图1是示出根据第一实施例的无线通信系统 的框图。如图1中所示，根据该实施例的无线通信系统包括第一无线电设备10、第二无线 电设备20、以及数据发射器30 (对应于RFID无线电标签）。第一无线电设备10使用第一 无线电波13和14来传送第一数据。数据发射器30传送第二无线电波15,用于根据要传 送的第二数据来对第一无线电波13造成干扰。第二无线电设备20接收从第一无线电设备 10传送的第一无线电波13以及从数据发射器传送的第二无线电波15。然后，第二无线电 设备20的解调器22使用在第一无线电设备和第二无线电设备之间的通信的误比特率的变 化来解调从数据发射器30传送的第二数据24,并且还解调从第一无线电设备10传送的第 一数据23。
[0052] 数据发射器30至少包括第一天线31、放大器ΑΜΡ1、反馈元件38、调制器33、以及 第二天线39。第一天线31接收从第一无线电设备10传送的第一无线电波14。放大器AMPl 放大与由第一天线31接收到的第一无线电波14相对应的信号。反馈元件38将信号从放 大器AMPl的输出节点反馈到放大器AMPl的输入节点（正反馈），并且形成反馈回路。调 制器33根据第二数据调制反馈回路中的信号。例如，调制器33接通和断开供应到放大器 AMPl的电力，以便于对反馈回路中的信号进行调制。第二天线39使用第二无线电波15传 送调制的信号。
[0053] 如上所述，在根据该实施例的无线通信系统中，使用从诸如RFID的数据发射器30 传送的第二无线电波15来改变在第一无线电设备和第二无线电设备之间的通信的误比特 率，由此将第二数据从数据发射器30传送到第二无线电设备30。而且，在根据本实施例的 无线通信系统中所包括的数据发射器30中，反馈元件38被设置为将信号从放大器AMPl的 输出节点反馈到放大器AMPl的输入节点。当以该方式形成反馈回路时，放大器AMPl进行 振荡，由此在提高放大器AMPl的增益的同时，降低数据发射器30的功耗。此后，将具体描 述根据该实施例的无线通信系统的每个元件。
[0054] 第一无线电设备10包括用于实现与第二无线电设备20的无线电通信的内部电路 (在图中未示出）以及天线11，并且使用第一无线电波13和14来传送第一数据。第一无 线电波13是被直接传送到第二无线电设备20的直达波（directwave)。而且，第一无线电 波14是由数据发射器30接收的无线电波。
[0055] 第二无线电设备20包括用于实现与第一无线电设备10的无线通信的内部电路 (在图中未示出）以及天线21。而且，第二无线电设备20中所包括的解调器22对包括在 接收到的第一无线电波13中的第一数据23和包括在第二无线电波15中的第二数据24进 行解调。
[0056] 第一无线电设备10和第二无线电设备20构成无线局域网（WLAN)。例如，第一无 线电设备10是WLAN基站（WLAN接入点），并且第二无线电设备20是WLAN接收器（WLAN 客户端）。而且，例如，第一无线电设备10和第二无线电设备20被配置为能够执行双向通 信。注意，在该实施例中，在第一无线电设备10和第二无线电设备20之间的正常数据通信 通过使用分别包括在第一无线电设备10和第二无线电设备20中的内部电路来执行。在第 一无线电设备1和第二无线电设备2之间的正常数据通信以与现有技术中的相同的方式来 执行,并且由此在此不再详细地描述。
[0057] 另外，根据该实施例的无线通信系统不限于WLAN，并且可以广泛地适用于与诸如 蓝牙（注册商标）的现有无线电标准和除了WLAN之外的移动电话兼容的设备。
[0058] 图2是用于详细地解释根据该实施例的无线通信系统中所使用的数据发射器30 的框图。如图2中所示，数据发射器30包括第一天线31、滤波器电路32、放大器AMP1、调制 器33、开关34、振荡频率调整电路35、反馈元件38、以及第二天线39。振荡频率调整电路 35包括放大器AMP2、频率比较器36、以及频率调整电路37。
[0059] 第一天线31接收从第一无线电设备10传送的第一无线电波14,并且将与由第一 天线31接收到的第一无线电波相对应的信号51 (S卩，信号51是接收信号）输出到滤波器 电路32和放大器AMP2。
[0060] 滤波器电路32被设置在放大器AMPl的输入节点上。滤波器电路32传送包括在 信号51中的预定频带中的信号，并且去除不在预定频带中的信号。例如，滤波器电路32由 带通滤波器构成。已经通过滤波器电路32去除了其不必要的频率分量的信号52被供应到 放大器AMPl。通过选择通过滤波器电路32传送的频率，能够将反馈回路中的振荡频率设定 为任何频率。
[0061] 放大器AMPl放大从滤波器电路32供应的信号52,并且将放大的信号55输出到频 率调整电路37。经由开关34向放大器AMPl供应电源54。开关34根据从调制器33输出 的控制信号53来接通和断开供应到放大器AMPl的电源54。调制器33根据要传送的第二 数据来生成控制信号53。即，能够根据第二数据来在从放大器AMPl输出放大的信号55的 状态和不从放大器AMPl输出放大器信号55的状态之间进行切换。
[0062] 例如，当要传送的第二数据是"1"时，调制器33输出用于接通开关34的控制信号 53。在该情况下，因为开关34被接通，所以电源54被供应到放大器AMP1。放大器AMPl输 出作为放大的信号52的信号55 (即，信号55对应于第二数据" 1"）。此时，从第二天线39 传送第二无线电波15。
[0063] 同时，当要传送的第二数据是"0"时，调制器33输出用于断开开关34的控制信号 53。在该情况下，因为开关34被断开，所以电源54不被供应到放大器AMP1。因此，从放大 器AMPl输出低电平信号55 (S卩，信号55对应于第二数据"0"）。此时，不从第二天线39传 送第二无线电波15。
[0064] 从数据发射器30传送的第二数据是使用包括在例如数据发射器30中的传感器 (嵌入在调制器中）收集的数据。传感器例如是用于测量人类的体温的温度传感器和用于 测量人类的血压的压力传感器。例如，要测量的对象的温度通过下述步骤来顺序地检查：将 具有内置温度传感器的数据发射器附连到要测量的对象，无线地传送要测量的对象的温度 信息，并且通过无线网络接收温度信息。注意，传感器不限于温度传感器或压力传感器，并 且只要可以获取规定的数据，就可以使用任何传感器。
[0065] 而且，从数据发射器30传送的第二数据可以是预先存储在数据发射器30中的数 据。在该情况下，数据发射器30不必包括传感器，并且可以具有包括用于存储数据的数据 存储单元的配置。而且，从数据发射器30传送的第二数据可以是通过数据发射器30从外 部获得的数据。在该情况下，数据发射器30包括输入端子，并且数据发射器30可以经由输 入端子获得外部数据。
[0066] 频率调整电路37根据控制信号56来调整从放大器AMPl输出的信号55的频率， 并且输出其频率已经被调整的信号57。该信号57经由反馈元件38作为反馈信号59被供 应到放大器AMPl的输入节点。以该方式，形成通过滤波器电路32、放大器AMP1、频率调整 电路37、和反馈元件38的反馈回路。而且，信号57的一部分作为第二无线电波15从第二 天线39进行传送。
[0067] 放大器AMP2放大信号51，以使得频率比较器36能够比较信号51的频率。频率 比较器36将从频率调整电路37输出的信号57与由放大器AMP2放大的信号58作比较，并 且根据比较的结果来控制频率调整电路37。具体地，频率比较器36控制频率调整电路37， 使得从频率调整电路37输出的信号57的频率将与由放大器AMP2放大的信号58的频率匹 配。换句话说，频率比较器36控制频率调整电路37,使得反馈回路中的振荡频率将与第一 无线电波14的频率匹配。
[0068] 注意，数据发射器30可以具有带有内置电池的配置或者包括使用由天线31接收 到的第一无线电波14来生成电力的发电机的配置。
[0069] 接下来，将使用图3中所示的时序图来解释根据该实施例的无线通信系统的操 作。如图3中所示，第一无线电设备10使用第一无线电波13和14来传送第一数据。第二 无线电设备20接收第一无线电波13,并且对包括在第一无线电波13中的第一数据23进行 解调。即，第一无线电设备10和第二无线电设备20执行数据通信。
[0070] 包括在数据发射器30中的调制器33根据要传送的第二数据来输出控制信号53。 例如，当要传送的第二数据是"0"时，调制器输出低电平（"0"）控制信号53。同时，当要 传送的第二数据是"1"时，调制器输出高电平（"1"）控制信号53。
[0071] 当控制信号53是低电平时，开关34被断开。在该情况下，因为不对放大器AMPl 供应电源54,所以不传送第二无线电波15。同时，当控制信号53是高电平时，开关34被接 通。在该情况下，因为电源54被供应到放大器AMP1，所以传送第二无线电波15。
[0072] 当不传送第二无线电波15时，第二无线电波15不用作第一无线电波13的干扰， 由此第一无线电波13的误比特率BER将是低的。此时，第二无线电设备20的解调器22将 从数据发射器传送的第二数据设定为"0"。同时，当传送第二无线电波15时，第二无线电 波15用作无线电波13的干扰，从而在第一无线电设备和第二无线电设备之间的通信的误 比特率将是高的。此时，第二无线电设备20的解调器22将从数据发射器30传送的第二数 据设定为" 1"。通过这样的操作，可以将第二数据从数据发射器30传送到第二无线电设备 20 〇
[0073] 如上所述，从第一无线电设备10的第一数据使用传送第一无线电波13来传送，该 第一无线电波13具有符合第一无线电设备1和第二无线电设备20的标准的调制元素（即， 无线电波具有符合标准的载波频率）。同时，从数据发射器30传送的第二数据使用由第二 无线电设备20接收到的无线电波（第一和第二无线电波）中的误比特率的变化（S卩，误比 特率的上升和下降）来传送。
[0074] 此时，由第二无线电设备20接收到的无线电波的误比特率的变化的周期（即，该 周期是误比特率的调制周期）比包括符合标准的载波频率的第一无线电波13的调制周期 更短。因此，能够使用解调器22来将从第一无线电设备10传送的第一数据与从数据发射 器30传送的第二数据分离。
[0075] 注意，虽然到目前为止已经解释了通过接通和断开供应到放大器AMPl的电源54 来调制第二无线电波的示例，但是调制第二无线电波的方法不限于此。例如，开关可以与反 馈回路中的预定位置串联连接，并且通过接通和断开开关，可以对第二无线电波进行调制。 即，当开关被接通时，因为反馈回路被形成，所以传送第二无线电波。同时，当开关被断开 时，因为没有形成反馈回路，所以不传送第二无线电波。而且，调制第二无线电波的方法不 限于开关键控，并且可以是用于调制第二无线电波的强度的方法（即，使用强度的高和低 的调制）。
[0076] 接下来，将使用图4至图6来解释反馈元件38的实例。反馈元件38可以使用线 71来配置，如图4中所示。即，第一天线31和第二天线39 (换句话说，在放大器AMP的输出 节点和输入节点之间）可以使用线71来连接。
[0077] 而且，反馈元件38可以使用电阻器Rl来配置，如图5中所示。即，第一天线31和 第二天线39可以使用电阻器Rl来连接。通过使由第一天线31接收到的信号的电压幅度 和反馈信号的电压幅度相加所获得的信号被供应到放大器AMPl的输入节点。因此，当在第 一无线电设备10和数据发射器30之间的距离短时，供应到放大器AMPl的输入节点的信号 的电压幅度将变大，可能损坏放大器AMPl。
[0078] 在图5中所示的示例中，使用电阻器Rl来连接第一天线31和第二天线39。因此， 能够限制供应到放大器AMPl的输入节点的信号的电压幅度，由此防止放大器AMPl被损坏。
[0079] 替代地，反馈元件38可以使用缓冲器BUFl来配置，如图6中所示。即，第一天线 31和第二天线39可以使用缓冲器BUFl来连接。例如，当第一无线电设备10和数据发射器 30之间的距离短时，由第一天线31接收到的信号的电压幅度将变小。因此，足够增益可以 不仅仅通过放大器AMPl来获得。
[0080] 在图6中所示的实例中，因为第一天线31和第二天线39使用缓冲器BUFl来连接， 所以可以使用缓冲器BUFl来放大反馈信号，以由此获得必要的电压幅度（这是增益）。
[0081] 接下来，将使用图7和图8来解释频率调整电路37的示例。图7中所示的频率调 整电路37'包括P型晶体管MPl至MP4以及N型晶体管丽1至MN4。关于P型晶体管MP1， 源极连接到电源，漏极连接到P型晶体管MP2的源极，并且控制电压VCP被供应到栅极。关 于P型晶体管MP2,源极连接到P型晶体管MPl的漏极，漏极连接到节点N1，并且由放大器 AMPl放大的信号55被供应到栅极。
[0082] 关于N型晶体管丽1，漏极连接到节点Nl，源极连接到N型晶体管丽2的漏极，信 号55被供应到栅极。关于N型晶体管丽2,漏极连接到N型晶体管丽1的源极，源极连接到 地，并且控制电压VCN被供应到栅极。
[0083] 关于P型晶体管MP3,源极连接到电源，漏极连接到P型晶体管MP4的源极，并且控 制电压VCP被供应到栅极。关于P型晶体管MP4,源极连接到P型晶体管MP3的漏极，源极 连接到节点N2,并且栅极连接到节点Nl。
[0084] 关于N型晶体管丽3,漏极连接到节点N2,源极连接到N型晶体管MM的漏极，并 且栅极连接到节点Nl。关于N型晶体管MN4,漏极连接到N型晶体管丽3的源极，源极连接 到地，并且控制电压VCN被供应到栅极。
[0085] P型晶体管MP2和N型晶体管丽1构成反相器，并且P型晶体管MP4和N型晶体管 MN3构成反相器。
[0086] 控制电压VCP和VCN是具有预定恒定电压的控制信号，并且与从频率比较器36输 出的控制信号56相对应。流过P型晶体管MPl和MP3的电流量根据控制电压VCP而变化。 具体地，控制电压VCP变得越低，流过P型晶体管MPl和MP3的电流量就越多。而且，流过N 型晶体管丽2和MM的电流量根据控制电压VCN而变化。具体地，控制电压VCN变得越高， 流过N型晶体管丽2和MM的电流量就越多。
[0087] 图7中所示的频率调整电路37'调整控制电压VCP和VCN，由此当信号55转变时 调整节点Nl和N2的上升或下降定时，由此调整频率。换句话说，在图7中所示的频率调整 电路37'中，通过根据控制电压VCP和VCN延迟信号55来调整频率。注意，节点Nl的上升 指示节点Nl的电势从低电平转变为高电平的状态。类似地，节点Nl的下降指示节点Nl的 电势从高电平转变为低电平的状态。
[0088] 例如，当信号55从高电平转变为低电平时，P型晶体管MP2被导通，并且N型晶体 管丽1被截止。节点Nl上升的定时取决于控制电压VCP。例如，当控制电压VCP低时，流过 P型晶体管MPl的电流量大，由此节点Nl的上升变早。同时，当控制电压VCP高时，流过P 型晶体管MPl的电流量小,从而节点Nl的上升将被延迟。
[0089] 同样，例如，当信号55从低电平转变为高电平时，P型晶体管MP2被截止，并且N 型晶体管丽1被导通。此时，节点Nl下降的定时取决于控制电压VCN。例如，当控制电压 VCN高时，流过N型晶体管丽2的电流量大，从而节点Nl的下降变早。同时，控制电压VCN 低时，流过N型晶体管MN2的电流的量小，从而节点Nl的下降将被延迟。
[0090] P型晶体管MP3和MP4以及N型晶体管丽3和MM的操作与以上解释的类似。如 上所述，在图7中所示的频率调整电路37'中，根据控制电压VCP和VCN来延迟信号55,由 此调整信号55的频率。
[0091] 接下来,将解释图8中所示的频率调整电路37"。频率调整电路37"包括P型晶体 管MP5和MP6、N型晶体管丽5和MN6、以及可变电容器VCl和VC2。关于P型晶体管MP5， 源极连接到电源，漏极连接到节点N3,并且信号55被供应到栅极。关于N型晶体管MN5,漏 极连接到节点N3,信号55被供应到栅极，并且源极连接到地。即，P型晶体管MP5和N型晶 体管丽5构成反相器。
[0092] 关于P型晶体管MP6,源极连接到电源，漏极连接到节点N4,并且栅极连接到节点 N3。关于N型晶体管MN6,漏极连接到节点N4,栅极连接到节点N3,并且源极连接到地。艮P， P型晶体管MP6和N型晶体管MN6构成反相器。
[0093] 可变电容器VCl的一端连接到节点N3,同时可变电容器VCl的另一端连接到地。 可变电容器VC2的一端连接到节点N4,同时可变电容器VC2的另一端连接到地。可变电容 器VCl和VC2的电容通过控制信号CNT来进行调整。
[0094] 在图8中所示的频率调整电路37"中，当信号55根据可变电容器VCl和VC2的电 容转变时，能够调整节点Nl和N2的上升和下降定时。例如，当信号55从高电平转变为低 电平时，P型晶体管MP5被导通，并且N型晶体管丽5被截止。此时，节点N3上升的定时取 决于可变电容器VCl的电容。即，可变电容器VCl的电容越大，对可变电容器VCl进行充电 所花费的时间就越长，从而节点N3的上升将被延迟。相反，可变电容器VCl的电容越小，对 可变电容器VCl进行充电所花费的时间就越短，从而节点N3的上升将变早。
[0095] 同样，当信号55从低电平转变为高电平时，P型晶体管MP5被截止，并且N型晶体 管丽5被导通。此时，节点N3下降的定时取决于可变电容器VCl的电容。即，可变电容器 VCl的电容越大，对可变电容器VCl进行放电所花费的时间就越长，从而节点N3的下降将 被延迟。相反，可变电容器VCl的电容越小，对可变电容器VCl进行放电所花费的时间就越 短，从而节点N3的下降将变早。
[0096] P型晶体管MP6、N型晶体管MN6以及可变电容器VC2的操作与以上解释的类似。 如上所述，在图8中所示的频率调整电路37"中，根据控制信号CNT来调整可变电容器VCl 和VC2的电容，以由此调整信号55的频率。
[0097] 如在【背景技术】中解释的，在使用RFID技术的无线通信系统中，将数据从RFID无线 电标签（数据发射器）传送到预定无线电设备。这里，数据发射器是例如传感器节点，并且 被分补和布置为获得预定信息。例如，假设传感器节点被分布和布置在日常生活空间或人 类很难进入的空间中。因此，当传感器节点中的电池更换的频率增加时，无线通信系统的便 利性劣化。为了降低传感器节点中的电池更换的频率，有必要降低传感器节点的功耗。因 为无线电通信部件的功耗占用整个传感器节点的大量功耗，所以要求降低无线电通信部件 的功耗。
[0098] 同时，为了提高数据发射器的传输功率，需要增加安装在数据发射器上的放大器 的增益。然而，存在当放大器的增益增加时数据发射器的功耗增加的问题。即，为了提高放 大器的增益，存在增加构成放大器或者连接放大器的多个级的晶体管的大小的方法。然而， 在这些方法中，整个电路的功耗增加。
[0099] 因此，在根据该实施例的无线通信系统中，反馈元件38被设置在数据发射器30 中，以将信号从放大器AMPl的输出节点反馈到放大器AMPl的输入节点。通过以该方式形 成反馈回路，放大器AMPl振荡，以由此提高放大器AMPl的增益，同时降低数据发射器30的 功耗。
[0100] 从而，根据该实施例，可以提供一种无线通信系统和数据发射器，该无线通信系统 和数据发射器能够提高数据发射器的传输功率，同时降低数据发射器的功耗。
[0101] 第二实施例
[0102] 接下来，将解释第二实施例。图9是示出根据第二实施例的无线通信系统的框图。 在第一实施例中解释的无线通信系统中，当将第二数据从数据发射器30传送到第二无线 电设备20时，从第一无线电设备10传送到第二无线电设备20的第一数据是任意数据。同 时，在根据该实施例的无线通信系统中，当将第二数据从数据发射器30传送到第二无线电 设备20时，从第一无线电设备10传送到第二无线电设备20的第一数据是固定数据图案 (pattern)。因为除了上述结构之外，根据该实施例的无线通信系统的配置与在第一实施例 中解释的无线通信系统的配置相同，所以将省略重复解释。
[0103] 在根据该实施例的无线通信系统中，第一无线电设备10传送预定数据图案（固定 数据图案）作为第一数据。第二无线电设备20在计算第一无线电设备和第二无线电设备 之间的通信的误比特率中，使用预定数据图案的期望值。
[0104] 作为预定数据图案，例如，可以使用作为数据"0"的顺序传输或数据"1"的顺序传 输的单音调传输、或者交替地传送数据"〇"和数据"1"（即，0，1，0，1，0，1，(>")的数据图 案。
[0105] 而且，作为另一预定数据图案，可以使用伪随机噪声图案。作为伪随机噪声图案， 可以使用例如PN3(1，0,0, 1，1，1，0)的 7 比特序列、PN4(0, 1，0,0, 1，1，0, 1，0, 1，1，1，1，0,0 )的 15 比特序列、以及PN5(1，0,0,0, 1，1，1，1，1，0,0, 1，1，0, 1，0,0, 1，0,0,0,0, 1，0, 1，0, 1， 1，1，〇，1)的31比特序列的数据图案。而且，作为另一预定数据图案，可以使用使用曼彻斯 特编码（Manchesterencoding)的数据"0"的顺序传输或数据"1"的顺序传输。
[0106] 用于传送上述预定数据图案的调制方法可以是幅度调制、频率调制或相位调制中 的任何一个。
[0107] 图10是示出第一无线电波13的波形的示例的视图。图10中所示的第一无线电 波13的波形指示单音调传输的波形（调制方法是频率调制方法）。而且，图11是示出在第 一无线电设备和第二无线电设备之间的通信的误比特率的变化的视图。在图11中，附图标 记61指示误比特率高的部分，而附图标记62指示误比特率低的部分。如图10和图11中 所示，从第一无线电设备10传送到第二无线电设备20的第一数据是固定数据图案，并且第 一数据（固定数据图案）的期望值由第二无线电设备20使用来计算在第一无线电设备和 第二无线电设备之间的通信的误比特率。以该方式，容易检测在第一无线电设备和第二无 线电设备之间的通信的误比特率的波动。因此，能够提高误比特率的S/N比率，由此提高通 信灵敏度。
[0108] 图12是示出第一无线电波13的波形的实例的视图，这是当不使用固定数据图案 时的第一无线电波13的波形的示例（调制方法是频率调制方法）。如图12中所示，当不 使用固定数据图案时，第一无线电波13的频率如由附图标记64和65指示的进行波动。图 13是示出在第一无线电设备和第二无线电设备之间的通信的误比特率的变化的视图（比 较示例）。在图13中，附图标记67指示误比特率高的部分，同时附图标记68指示误比特率 低的部分。如图13中所示，当不使用固定数据图案时，误比特率的S/N比率被降低，由此使 通信灵敏度劣化。
[0109] 如上所述，在根据该实施例的无线通信系统中，当将第二数据从数据发射器30传 送到第二无线电设备20时，从第一无线电设备10传送到第二无线电设备20的第一数据是 固定数据图案。这便于检测误比特率的波动，由此改善误比特率的S/N比率。因此，当将第 二数据从第二数据发射器30传送到第二无线电设备20时，能够提高通信灵敏度。
[0110] 第三实施例
[0111] 接下来，将解释第三实施例。图14是示出包括在根据第三实施例的无线通信系统 中的数据发射器30'的框图。根据该实施例的无线通信系统不同于与第一实施例的无线通 信系统不同之处在于，数据发射器30'包括匹配电路72作为反馈元件。因为除了上述配置 之外，根据该实施例的无线通信系统的配置与第一和第二实施例中解释的无线通信系统相 同，所以相同组件用相同附图标记表示，并且将省略重复解释。
[0112] 包括在数据发射器30'中的匹配电路72调整在从第二天线39传送的第二无线电 波15的功率（S卩，反射信号74的功率）和经由反馈回路反馈的传送信号73的功率之间的 比率。
[0113] 匹配电路72被设计为使得反射信号74的功率将变得对于传送信号73的功率来 说足够大（例如，传送信号73的功率：反射信号74的功率=1 :9)。即，仅使电压幅度在反 馈回路中进行全摆幅所需要的功率被反馈，并且剩余功率作为第二无线电波15从第二天 线39进行传送。然后，第二无线电波15的传输功率可以增加。而且，当电压幅度在反馈回 路中进行全摆幅时，放大器AMPl从放大器操作切换为开关操作，由此降低放大器AMPl的功 耗。此后，将参考图15解释使反馈回路执行全摆幅操作的条件。
[0114] 假定放大器AMPl的输出电压是Vrat，为了使反馈回路执行全摆幅操作，必须 满足Vrat =VDD。Vdd这里是电源电压。因为反馈回路是正反馈，所以可以得到以下表达 式1，其中，Ga是放大器AMPl的功率增益，Vin是输入电压，并且β是匹配电路的透射比 (transmittance)〇

【权利要求】
1. 一种无线通信系统，包括： 第一无线电设备，所述第一无线电设备使用第一无线电波来传送第一数据； 数据发射器，所述数据发射器传送第二无线电波，所述第二无线电波根据要传送的第 二数据来产生对所述第一无线电波的干扰；以及 第二无线电设备，所述第二无线电设备使用在所述第一无线电设备和所述第二无线电 设备之间的通信的误比特率的变化来解调从所述数据发射器传送的所述第二数据，并且解 调从所述第一无线电设备传送的所述第一数据，其中， 所述数据发射器包括： 第一天线，所述第一天线接收所述第一无线电波； 放大器，所述放大器放大与由所述第一天线接收到的所述第一无线电波相对应的信 号； 反馈元件，所述反馈元件将信号从所述放大器的输出节点反馈到所述放大器的输入节 点，并且形成反馈回路； 调制器，所述调制器根据所述第二数据来调制所述反馈回路中的信号；以及 第二天线，所述第二天线传送所述反馈回路中的信号作为所述第二无线电波。
2. 根据权利要求1所述的无线通信系统，其中， 所述数据发射器包括振荡频率调整电路，所述振荡频率调整电路执行调整，使得所述 反馈回路中的振荡频率与所述第一无线电波的频率匹配。
3. 根据权利要求2所述的无线通信系统，其中， 所述振荡频率调整电路包括： 频率比较器，所述频率比较器将所述第一无线电波的频率与所述反馈回路中的所述振 荡频率作比较；以及 频率调整电路，所述频率调整电路根据由所述频率比较器进行的所述比较的结果来调 整所述反馈回路中的所述振荡频率。
4. 根据权利要求1所述的无线通信系统，其中， 所述调制器根据所述第二数据通过接通和断开供应到所述放大器的电力来调制所述 反馈回路中的信号。
5. 根据权利要求1所述的无线通信系统，其中， 所述调制器根据所述第二数据通过接通和断开串联连接到所述反馈回路的开关来调 制所述反馈回路中的信号。
6. 根据权利要求1所述的无线通信系统，其中， 所述数据发射器包括所述放大器的所述输入节点上的滤波器电路，并且 所述滤波器电路传送具有在与由所述第一天线接收到的所述第一无线电波相对应的 信号中所包括的预定频带的信号，并且去除具有除了所述预定频带之外的频带的信号。
7. 根据权利要求1所述的无线通信系统，其中， 所述反馈元件包括电阻器，并且 使用所述电阻器来连接所述放大器的所述输出节点和所述输入节点。
8. 根据权利要求1所述的无线通信系统，其中， 所述反馈元件包括缓冲器，并且 使用所述缓冲器来连接所述放大器的所述输出节点和所述输入节点。
9. 根据权利要求1所述的无线通信系统，其中， 所述反馈元件包括匹配电路，并且 所述匹配电路调整在从所述第二天线传送的所述第二无线电波的功率和经由所述反 馈回路反馈的信号的功率之间的比率。
10. 根据权利要求1所述的无线通信系统，其中， 使用所述第一天线和所述第二天线来配置所述反馈元件，并且 通过将第三无线电波从所述第二天线传送到所述第一天线来形成所述反馈回路。
11. 根据权利要求10所述的无线通信系统，其中，所述第一天线和所述第二天线被配 置成使得所述第一天线的定向方向和所述第二天线的定向方向重叠。
12. 根据权利要求1所述的无线通信系统，其中， 所述第一无线电设备传送预定数据图案作为所述第一数据，并且 所述第二无线电设备使用所述预定数据图案的期望值，以用于计算在所述第一无线电 设备和所述第二无线电设备之间的通信的误比特率。
13. 根据权利要求12所述的无线通信系统，其中， 所述预定数据图案是下述中的任何一个：作为数据"〇"的顺序传输或数据"1"的顺序 传输的单音调传输、交替地传送数据"〇"和数据"1"的数据图案、伪随机噪声图案、使用曼 彻斯特编码的数据"〇"的顺序传输、以及所述曼彻斯特编码的数据" 1 "的顺序传输。
14. 一种无线通信系统，包括： 第一无线电设备，所述第一无线电设备使用第一无线电波来传送第一数据； 数据发射器，所述数据发射器传送第二无线电波，所述第二无线电波根据要传送的第 二数据来产生对所述第一无线电波的干扰；以及 第二无线电设备，所述第二无线电设备使用在所述第一无线电设备和所述第二无线电 设备之间的通信的误比特率的变化来解调从所述数据发射器传送的所述第二数据，并且解 调从所述第一无线电设备传送的所述第一数据，其中， 所述数据发射器包括： 第一天线，所述第一天线接收所述第一无线电波； 输入放大器，所述输入放大器放大与由所述第一天线接收到的所述第一无线电波相对 应的信号； 振荡器，对所述振荡器供应来自所述输入放大器的输出，并且以与所述第一无线电波 相同的频率进行振荡； 输出放大器，所述输出放大器放大从所述振荡器输出的信号；以及 调制器，所述调制器根据所述第二数据来调制从所述输出放大器输出的信号；以及 第二天线，所述第二天线传送所调制的信号作为所述第二无线电波。
15. 根据权利要求14所述的无线通信系统，进一步包括反馈元件，所述反馈元件将信 号从所述第二天线侧反馈到所述第一天线侧，并且形成反馈回路。
16. 根据权利要求15所述的无线通信系统，其中， 使用所述第一天线和所述第二天线来配置所述反馈元件，并且 通过将第三无线电波从所述第二天线传送到所述第一天线来形成所述反馈回路。
17. 根据权利要求14所述的无线通信系统，其中， 所述调制器根据所述第二数据通过接通和断开供应到所述输出放大器的电力来调制 从所述输出放大器输出的信号。
18. 根据权利要求14所述的无线通信系统，其中， 所述第一无线电设备传送预定数据图案作为所述第一数据，并且 所述第二无线电设备使用所述预定数据图案的期望值，以用于计算在所述第一无线电 设备和所述第二无线电设备之间的通信的误比特率。
19. 一种数据发射器，包括： 第一天线，所述第一天线接收在无线网络中使用的第一无线电波； 放大器，所述放大器放大与由所述第一天线接收到的所述第一无线电波相对应的信 号； 反馈元件，所述反馈元件将信号从所述放大器的输出节点反馈到所述放大器的输入节 点，并且形成反馈回路； 调制器，所述调制器根据要传送的传输数据来调制所述反馈回路中的信号；以及 第二天线，所述第二天线传送所述反馈回路中的信号作为第二无线电波，所述第二无 线电波产生对所述第一无线电波的干扰。
20. 根据权利要求14所述的无线通信系统，其中， 所述调制器根据所述第二数据通过接通和断开供应到所述输入放大器、所述振荡器和 所述输出放大器的电力来调制从所述第二天线传送的所述第二无线电波。
【文档编号】H04B1/04GK104426559SQ201410426315
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】池田秀寿, 水野正之, 石崎晴也 申请人:瑞萨电子株式会社