5GHz帯センサネットワークシステムのための測位可能なリアルタイム無線データ通信端末の低消費電力化の検討

摘要

Novel 5 GHz band semi-passive sensor RF-tag for low power consumption and long reading range is proposed. Tag is composed of a sensor, a wearable cavity-backed slot antenna, a resonant short stub circuit for boosting the rectified DC voltage and a pulse key detector for the wake up operation. Subcarrier multilevel phase shift keying (MPSK) is employed for continuous data communications and distance measurement. Experimental study of fabricated semi-passive RF-tags, i.e., tags for distance measurement and sensing data monitor, is presented in which 20 m range response can be achieved by the 20 dBm RF output power of reader at 5 GHz band. Current requirements of battery in these tags are 800μA (20sps) and 1200μA (10kbps), respectively, which are much smaller than conventional active RF-tags.%5GHz帯センサタグの長距離化及び低消費電力化を達成するために，タグアンテナの駆動条件，低消費電力で高い受信感度を得るためのスタブ共振昇圧回路の課題，低消費電力かつ誤動作の少ないウェイクアップ動作用のパルス符号化鍵検出回路，及びリーダ側受信復調処理のDSP化について述べている.また，5GHz帯でサブキャリア多値位相変調を用いたウェアラブル無線タグを提案し，試作・評価した結果について述べている.試作したセンサ無線タグシステムは，1秒当たり20回の連続測距システムと10kbpsで動作する連続センシングデータ転送システムであり，タグアンテナは厚み3mm程度で柔らかく衣服との一体化も可能である.また，内蔵する3Vボタン電池の連続動作時の消費電流はそれぞれのタグにおいて800μA及び1200μAであり，従来のBluetoothやZigBee 方式のアクティブセンサ無線タグと比較して消費電力を1/10以下に削減するものであった.さらに，5GHz帯の無線LAN規格で動作し20dBmのリーダ出力にて20mまでの測距及びデータ転送動作を確認している.