JP5541461B2 - Communication device - Google Patents

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Description

本発明は、通信装置に関し、特に、基地局から送信される電磁波により携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができる有効受信エリアを容易に拡張して通過管理や位置管理を行うことができるようにした通信装置に関する。   The present invention relates to a communication device, and in particular, it is possible to easily extend a valid reception area where a portable device can be operated or triggered by electromagnetic waves transmitted from a base station to perform passage management and position management. The present invention relates to a communication device that can be used.

基地局と携帯機を備え、基地局から送信される電磁波の有効受信エリア内を携帯機が通過するとき、その通過を検知して携帯機、つまり携帯機を伴う人や物品の通過管理を行う通信装置が知られている。   When a portable device is equipped with a base station and a portable device and passes through the effective reception area of electromagnetic waves transmitted from the base station, the passage is detected and the passage management of the portable device, that is, the person or article accompanying the portable device is performed. Communication devices are known.

図16は、従来のLF帯やUHF帯の電磁波を用いて携帯機の通過管理を行う通信装置を示すブロック図である。この通信装置は、基地局1と携帯機2を備える。基地局1は、LF帯やUHF帯の電磁波を周期的に送信する。携帯機2は、基地局1から送信される電磁波の有効受信エリアA内を通過するとき、その電磁波を受信し、該電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で動作あるいはトリガ起動されて動作し、応答信号を送信する。基地局1は、携帯機2から送信される応答信号を受信して有効受信エリアA内を携帯機2が通過したことを知ることができる。つまり、基地局1は、有効受信エリアAを通過管理エリアとして携帯機2から送信される応答信号を受信することで携帯機2の通過管理を行うことができる。   FIG. 16 is a block diagram illustrating a communication device that performs passage management of a portable device using electromagnetic waves in a conventional LF band or UHF band. This communication apparatus includes a base station 1 and a portable device 2. The base station 1 periodically transmits electromagnetic waves in the LF band and the UHF band. When the portable device 2 passes through the effective reception area A of the electromagnetic wave transmitted from the base station 1, the portable device 2 receives the electromagnetic wave and is operated or triggered by an induced electromotive force or induced current due to an electromagnetic induction phenomenon of the electromagnetic wave. Operates and sends a response signal. The base station 1 receives the response signal transmitted from the portable device 2 and can know that the portable device 2 has passed through the effective reception area A. That is, the base station 1 can manage the passage of the portable device 2 by receiving the response signal transmitted from the portable device 2 with the effective reception area A as the passage management area.

携帯機2の有効受信エリアAは、基地局1(送信アンテナ)から一定距離範囲内のエリアであり、携帯機2は、有効受信エリアA内で基地局1から送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機2が動作することができる。
The effective reception area A of the portable device 2 is an area within a certain distance from the base station 1 (transmission antenna), and the portable device 2 is an electromagnetic induction phenomenon of electromagnetic waves transmitted from the base station 1 within the effective reception area A. The portable device 2 can operate with the induced electromotive force or induced current.

携帯機には、パッシブ型携帯機とアクティブ型携帯機とがある。パッシブ型携帯機は、電池を内蔵せず、基地局から送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流により生成される電力を動作エネルギとして動作し、応答信号を送信する。
アクティブ型携帯機は、電池を内蔵し、通常はスリープ状態であるが、基地局から送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流でトリガ起動されて通常動作状態となり、内蔵する電池の電力を動作エネルギとして応答信号を送信をする。
There are two types of portable devices: passive portable devices and active portable devices. The passive portable device does not include a battery, and operates by using, as operating energy, an induced electromotive force or an induced current due to an electromagnetic induction phenomenon of an electromagnetic wave transmitted from a base station, and transmits a response signal.
An active portable device has a built-in battery and is normally in a sleep state, but is triggered by an induced electromotive force or induced current due to electromagnetic induction phenomenon of electromagnetic waves transmitted from a base station, and enters a normal operation state. A response signal is transmitted using the power of the power as operating energy.

電磁誘導現象による誘導起電力や誘導電流の発生には、基地局から送信される電磁波の特に放射磁界が寄与する。すなわち、携帯機の有効受信エリアは、基地局から送信される電磁波が持つ放射磁界が有効なエリアであり、送信される電磁波の周波数(波長)と送信電力に応じた広さを有する。基地局(送信アンテナ)からの距離が電磁波の4分の1波長(λ/4)の範囲では電界より磁界が優勢であるが、電磁誘導現象による誘導起電力や誘導電流の発生には、電波法上における送信電力の制限を考慮すると、λ/1000程度の距離範囲内が有効となる。この距離範囲内が放射磁界が有効となるエリア、つまり、携帯機の有効受信エリアとなる。例えば、100kHzのLF(Low Frequency)帯の電磁波を使用する場合、基地局(送信アンテナ)から3m程度までの距離範囲内ならば基地局からの放射磁界を使用して携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができる。
例えば、基地局でLF帯を使用する場合とUHF(Ultra-Hight Frequency)帯を使用する場合の有効受信エリアAを比べるとする。LF帯は、UHF帯に比べて波長が100倍〜1000倍長いので、基地局が同一の送信電力を持つ場合、LF帯の有効受信エリアは、UHF帯の有効受信エリアよりはるかに広くなり、携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができるエリアが広いので有利であることがわかる。また、電波法上における送信電力の制限の点からも、LF帯の方がUHF帯よりも大きな送信電力を出力できるので有利である。しかし、携帯機の有効受信エリアが基地局(送信アンテナ)からλ/1000程度の距離範囲内に制限されることに変わりはない。
The generation of induced electromotive force and induced current due to the electromagnetic induction phenomenon contributes particularly to the radiated magnetic field of the electromagnetic wave transmitted from the base station. That is, the effective reception area of the portable device is an area in which the radiated magnetic field of the electromagnetic wave transmitted from the base station is effective, and has a size corresponding to the frequency (wavelength) of the transmitted electromagnetic wave and the transmission power. In the range where the distance from the base station (transmitting antenna) is a quarter wavelength (λ / 4) of electromagnetic waves, the magnetic field is dominant over the electric field, but in order to generate induced electromotive force and induced current due to electromagnetic induction phenomenon, In consideration of the limitation of transmission power in the law, the distance range of about λ / 1000 is effective. Within this distance range is an area where the radiated magnetic field is effective, that is, an effective reception area of the portable device. For example, when using electromagnetic waves in the LF (Low Frequency) band of 100 kHz, the mobile device is operated or triggered by using the radiated magnetic field from the base station if it is within a distance of about 3 m from the base station (transmitting antenna). Can be operated.
For example, it is assumed that the effective reception area A is compared when the base station uses the LF band and when the UHF (Ultra-Hight Frequency) band is used. The LF band has a wavelength 100 to 1000 times longer than the UHF band, so if the base station has the same transmission power, the effective reception area of the LF band is much wider than the effective reception area of the UHF band, It can be seen that it is advantageous because the area in which the portable device can be operated or triggered is activated. Also, from the viewpoint of limiting transmission power under the Radio Law, the LF band is advantageous because it can output larger transmission power than the UHF band. However, the effective reception area of the portable device is still limited to a distance range of about λ / 1000 from the base station (transmission antenna).

通過管理を行う通信装置においてパッシブ型携帯機を用いるにしてもアクティブ型携帯機を用いるにしても、携帯機の有効受信エリアは、基地局から送信される電磁波、特に、放射磁界による電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができる、基地局(送信アンテナ)から一定距離範囲内のエリアに限られる。すなわち、有効受信エリアは、基地局の送信アンテナ近くの狭いエリア(LF帯の放射磁界の有効受信エリアは数m程度)に限定されていた。   Regardless of whether a passive portable device or an active portable device is used in a communication device that performs passage management, the effective reception area of the portable device is an electromagnetic induction phenomenon caused by an electromagnetic wave transmitted from a base station, particularly a radiated magnetic field. It is limited to an area within a certain distance range from the base station (transmitting antenna) that can be operated by triggering or triggering the portable device with induced electromotive force or induced current. That is, the effective reception area is limited to a narrow area near the transmission antenna of the base station (the effective reception area of the LF band radiation magnetic field is about several meters).

従来、基地局から送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができる有効受信エリアを拡張するためには、基地局の送信機の出力、携帯機の受信機の受信感度、基地局の送信アンテナの送信効率、携帯機の受信アンテナの受信効率などを改善または増大するという、回路的手段の改良が図られてきた。   Conventionally, in order to expand the effective reception area in which a portable device can be operated or triggered by an induced electromotive force or induced current due to electromagnetic induction phenomenon of electromagnetic waves transmitted from a base station, the transmitter of the base station Improvements in circuit means have been made such as improving or increasing the output of the receiver, the reception sensitivity of the receiver of the portable device, the transmission efficiency of the transmission antenna of the base station, the reception efficiency of the reception antenna of the portable device.

基地局のエリアを拡げ、有効受信エリアを拡張するために、基地局側に複数の送信アンテナを配設するという手法もある。この手法を原理的に踏襲する例として、トンネル内などの特殊環境下で有効受信エリアを拡張するために使用する漏波ケーブルがある。この場合には、有効受信エリアを拡張するために、基地局の送信回路に送信アンテナを接続する代わりに、漏洩ケーブルをアンテナとして接続する。この手法では漏波ケーブルにインピーダンスマッチングさせてこれを駆動するための専用送信回路が必須となるが、原理的に見て複数の送信アンテナを配設することとなんら変わりはない。   In order to expand the base station area and expand the effective reception area, there is also a method of arranging a plurality of transmission antennas on the base station side. An example of following this method in principle is a leaky cable used to expand the effective reception area in a special environment such as in a tunnel. In this case, in order to extend the effective reception area, instead of connecting the transmission antenna to the transmission circuit of the base station, a leakage cable is connected as an antenna. In this method, a dedicated transmission circuit for matching the impedance of the leakage wave cable and driving it is essential, but in principle, there is no difference from arranging a plurality of transmission antennas.

一般に、屋内や個別の部屋、建物などで通過管理を行う通信装置では、漏波ケーブルを敷設して有効受信エリアを拡張するようにしたケースはなく、携帯機の有効受信エリアの拡張は、上記したように、専ら基地局の送信回路や送信アンテナ、携帯機の受信回路や受信アンテナといった、回路的手段の改良により図られている。
従来より、通過管理システムと類似した装置として、自動車用キーレスエントリ装置、RFIDタグ装置、ICカード装置などが実用化されているが、これらの装置ではいずれも、基地局から送信される電磁波を携帯機で直接受信して、電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができるエリアを有効受信エリアとしている。
In general, there is no case in which the effective reception area is expanded by laying a leaky cable in communication devices that perform passage management indoors, in individual rooms, buildings, etc. As described above, the improvement is made by improving circuit means such as a transmission circuit and a transmission antenna of a base station and a reception circuit and a reception antenna of a portable device.
Conventionally, keyless entry devices for automobiles, RFID tag devices, IC card devices, etc. have been put to practical use as devices similar to the passage management system, but these devices all carry electromagnetic waves transmitted from base stations. An effective reception area is an area that can be directly received by a machine and operated by triggering or triggering the portable machine with an induced electromotive force or induced current due to an electromagnetic induction phenomenon.

非特許文献1には、LF信号を使用して携帯機を起動し、UHF信号を使用して携帯機から基地局へ応答信号を送信する入退室管理システムが記載されている。この入退室管理システムは、タグリーダ、外部アンテナおよびアクティブタグから構成される。ここで、タグリーダは、LF送受信アンテナ、LF送受信回路、UHFアンテナ、UHF受信回路、制御回路(CPU)を備え、外部アンテナは、LFアンテナおよびLF送信回路を備え、アクティブタグは、LF送受信アンテナ、LF送受信回路、UHFアンテナ、UHF送信回路、制御回路(CPU)および電池を備える。アクティブタグは、電池が消耗していなければ、タグリーダからのLF信号の起動パターンにより起動され、ID番号を含むUHF応答信号をUHF送信回路を通じてタグリーダに送信する。しかし、電池が消耗している場合、アクティブタグは、タグリーダからのLF信号により誘起される電力により動作し、LF送信回路から2値のFSK(Frequency Shift Keying)変調したLF信号をタグリーダへ送信し、タグリーダはLF受信回路でこのLF信号を受信する。   Non-Patent Document 1 describes an entrance / exit management system that activates a portable device using an LF signal and transmits a response signal from the portable device to a base station using a UHF signal. This entrance / exit management system includes a tag reader, an external antenna, and an active tag. Here, the tag reader includes an LF transmission / reception antenna, an LF transmission / reception circuit, a UHF antenna, a UHF reception circuit, a control circuit (CPU), an external antenna includes an LF antenna and an LF transmission circuit, an active tag includes an LF transmission / reception antenna, LF transceiver circuit, UHF antenna, UHF transmitter circuit, control circuit (CPU) and battery. If the battery is not depleted, the active tag is activated by the activation pattern of the LF signal from the tag reader, and transmits the UHF response signal including the ID number to the tag reader through the UHF transmission circuit. However, when the battery is depleted, the active tag operates with the electric power induced by the LF signal from the tag reader, and sends the binary FSK (Frequency Shift Keying) modulated LF signal to the tag reader. The tag reader receives this LF signal by the LF receiving circuit.

鍋嶋 秀夫 他著,"アクティブタグによるハンズフリー入退室管理システム" パナソニック電工技報(Vol.57 No.2),52-57頁Naoshima Hideo et al., "Hands-free entry / exit management system using active tags" Panasonic Electric Works Technical Report (Vol.57 No.2), pp. 52-57

上記の通過管理システムと類似した装置や入退室管理システムのように、基地局から送信される電磁波を携帯機で直接受信して、電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させる通過管理システムや位置管理システムでは、基地局から送信される電磁波の周波数を適当に選択するにしても、携帯機の有効受信エリアは、基地局の送信アンテナから放射磁界が有効となる一定距離範囲内という狭いものであるので、通過管理エリアがこのLF送信アンテナ付近に一義的に限定されるという課題がある。   Like a device similar to the above passage management system or an entrance / exit management system, an electromagnetic wave transmitted from a base station is directly received by a portable device, and the portable device is operated by an induced electromotive force or induced current due to an electromagnetic induction phenomenon, or Even if the frequency of electromagnetic waves transmitted from the base station is appropriately selected in the passage management system and the position management system that are activated by trigger activation, the effective reception area of the portable device is the radiated magnetic field from the transmission antenna of the base station. There is a problem that the passage management area is uniquely limited to the vicinity of the LF transmission antenna because it is narrow within a certain range of effective distance.

従来は、上述したように、基地局から送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができる有効受信エリアを拡張するために、基地局の送信機の出力、携帯機の受信機の受信感度、基地局の送信アンテナの送信効率、携帯機の受信アンテナの受信効率などを増大するという、回路的手段の改良が図られている。しかし、このような手段に頼る場合には、規定された管理エリアの拡張を必要とする際に、通過管理システムを構成する回路的手段を全体的に見直す必要があり、結果としてコストを増大させるという課題がある。また、有効受信エリアは、基地局の送信アンテナから放射磁界が有効となる一定距離範囲内というものであり、自由にエリアの拡張をすることができないという課題もある。   Conventionally, as described above, in order to expand the effective reception area in which the portable device can be operated or triggered by the induced electromotive force or induced current due to the electromagnetic induction phenomenon of the electromagnetic wave transmitted from the base station, Improvements have been made to the circuit means to increase the output of the transmitter of the base station, the reception sensitivity of the receiver of the portable device, the transmission efficiency of the transmission antenna of the base station, the reception efficiency of the reception antenna of the portable device, etc. . However, when relying on such means, when it is necessary to expand the prescribed management area, it is necessary to review the circuit means constituting the passage management system as a whole, resulting in an increase in cost. There is a problem. Further, the effective reception area is within a certain distance range in which the radiated magnetic field is effective from the transmission antenna of the base station, and there is a problem that the area cannot be expanded freely.

通過管理エリアおよび位置管理エリアを複数あるいは任意形状とすることは、通過管理エリアの形状に合わせた特別な送信アンテナを基地局側に設けることで実現することができる。しかし、この場合にはシステムの構成上だけでなく、各送信アンテナから電磁波を送信するタイミング制御などの動作上の複雑化を招き、さらにコスト増大を招く。基地局の送信回路に送信アンテナに代えて漏洩ケーブルを直接接続するという手法によって有効受信エリアを拡張する手法では、漏波ケーブルにインピーダンスマッチングさせてこれを駆動するための専用送信回路が必須となる上、漏洩ケーブルといった特別なケーブルを埋設する必要がある。このため、これは、実際にはトンネル内などの特殊環境下に限って採用されている手法である。   Making the passage management area and the position management area plural or arbitrarily shaped can be realized by providing a special transmission antenna in accordance with the shape of the passage management area on the base station side. However, in this case, not only the system configuration but also operation complexity such as timing control for transmitting an electromagnetic wave from each transmission antenna is caused, and the cost is further increased. In the method of extending the effective reception area by directly connecting a leaky cable instead of a transmission antenna to the transmission circuit of the base station, a dedicated transmission circuit for impedance matching to the leaky cable and driving it is essential. In addition, special cables such as leaky cables need to be buried. For this reason, this is a technique that is actually used only in a special environment such as in a tunnel.

本発明の目的は、導電性部材(具体的にはケーブルなど)を一部とする送信用磁界アンテナを用いることで、有効受信エリアを自由にかつ低コストで拡張して通過管理や位置管理を行うことができる通信装置を提供することにある。   An object of the present invention is to use a transmitting magnetic antenna partly composed of a conductive member (specifically, a cable or the like), thereby enabling the effective reception area to be freely expanded at low cost to perform passage management and position management. An object of the present invention is to provide a communication device that can perform the above.

上記課題を解決するため、本発明は、基地局と携帯機を備え、基地局から送信される電磁波を携帯機が受信して動作あるいはトリガ起動して動作し、携帯機自身がその旨を報知あるいは応答信号を基地局側へ送信することで通過管理や位置管理(通過管理と位置管理のいずれか一方あるいは双方)を行う通信装置において、基地局の送信アンテナから送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができる有効受信エリア内に、導電性部材の一部が含まれる位置関係で基地局の送信アンテナと導電性部材を配置して前記基地局の送信アンテナと導電性部材の一部を電磁結合させることにより、該導電性部材全体を携帯機に対する基地局側の送信アンテナとして機能させることを特徴としている。
ここで、さらに、前記導電性部材から送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができる有効受信エリア内に他の導電性部材の一部を配置し、該導電性部材全体も基地局側の送信アンテナとして機能させることもできる。
このように、本発明は、基地局の送信アンテナに電磁誘導結合した送信用磁界アンテナを配置することにより、携帯機に対する基地局側の有効受信エリアを拡張することを基本的特徴としている。
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a base station and a portable device. The portable device receives an electromagnetic wave transmitted from the base station and operates or triggers to operate, and the portable device itself notifies that fact. Alternatively , electromagnetic induction phenomenon of electromagnetic waves transmitted from the transmission antenna of the base station in a communication device that performs passage management and position management (either or both of passage management and position management) by transmitting a response signal to the base station side The base station transmitting antenna and the conductive member in a positional relationship in which a part of the conductive member is included in the effective reception area where the portable device can be operated or triggered by the induced electromotive force or induced current by By arranging and electromagnetically coupling a part of the transmission antenna of the base station and the conductive member, the entire conductive member functions as a transmission antenna on the base station side for the portable device. It is characterized in that.
Here, another conductive member in an effective reception area where the portable device can be operated or triggered by an induced electromotive force or induced current due to an electromagnetic induction phenomenon of electromagnetic waves transmitted from the conductive member. The entire conductive member can also function as a transmitting antenna on the base station side.
As described above, the basic feature of the present invention is that the effective reception area on the base station side with respect to the portable device is expanded by arranging the transmission magnetic field antenna that is electromagnetically coupled to the transmission antenna of the base station.

本発明によれば、本来の送信アンテナからの有効受信エリアに加えて、導電性部材を基準とする同等の有効受信エリアを構築することができるので、容易に受信有効エリアを拡張することができ、従来の漏波ケーブル方式のように、漏洩ケーブルといった特殊なケーブルを埋設し、漏波ケーブルにインピーダンスマッチングさせてこれを駆動するための専用送信回路を準備するというような必要がない。   According to the present invention, in addition to the effective reception area from the original transmission antenna, an equivalent effective reception area based on the conductive member can be constructed, so that the reception effective area can be easily expanded. Thus, unlike the conventional leaky cable system, there is no need to embed a special cable such as a leaky cable and prepare a dedicated transmission circuit for driving the impedance by matching the impedance of the leaky cable.

ここで、さらに、導電性部材から送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができる有効受信エリア内に他の導電性部材の一部を配置し、この導電性部材全体も基地局側の送信アンテナとして機能させれば、更にエリアを拡張することができる(2次エリア形成によるエリアの拡張)。   Here, in addition, other conductive members can be operated within the effective reception area where the portable device can be operated or triggered by an induced electromotive force or induced current due to electromagnetic induction phenomenon of electromagnetic waves transmitted from the conductive member. If a part is arranged and the entire conductive member functions as a transmission antenna on the base station side, the area can be further expanded (expansion of the area by forming a secondary area).

さらに、本発明で使用することができる導電性部材の配置や形状は任意であるので、有効受信エリアを自由に設定し、拡張することができる。また、これにより基地局の設置面および配置上の自由度を高めることもできる。   Furthermore, since the arrangement and shape of the conductive member that can be used in the present invention are arbitrary, the effective reception area can be freely set and expanded. This also increases the degree of freedom in installation and arrangement of the base station.

導電性部材としては、銀線、銅線、アルミニウム線、鉄線、黄銅線、ステンレス線などの比較的容易に入手できる低抵抗の線材を使用することができ、有効受信エリアは、導電性部材に回路的に結合したアッテネータで調整できる。   As the conductive member, a low resistance wire such as silver wire, copper wire, aluminum wire, iron wire, brass wire, stainless steel wire, etc., which can be obtained relatively easily can be used. It can be adjusted with a circuit-coupled attenuator.

本発明に係る通信装置の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of the communication apparatus which concerns on this invention. 基地局のLF送信アンテナとLF送信磁界アンテナの電磁誘導的結合の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the electromagnetic inductive coupling of LF transmission antenna and LF transmission magnetic field antenna of a base station. LF有効受信エリアが拡張される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that LF effective reception area is expanded. 導電性部材の経路を円形にした場合に形成されるドーナツ型の有効受信エリアを示す図である。It is a figure which shows the donut-shaped effective receiving area formed when the path | route of an electroconductive member is made circular. 導電性部材の経路を円形にした場合に形成されるアンパン型の有効受信エリアの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the ampang type effective receiving area formed when the path | route of an electroconductive member is made circular. 導電性部材の経路を方形にした場合に形成される口の字型の有効受信エリアを示す図である。It is a figure which shows the effective reception area of a square shape formed when the path | route of an electroconductive member is made into a square. 導電性部材の経路を方形にした場合に形成されるカステラ型の有効受信エリアを示す図である。It is a figure which shows the castera type | mold effective receiving area formed when the path | route of an electroconductive member is made into a square. 導電性部材により形成される分布定数回路の影響の説明図である。It is explanatory drawing of the influence of the distributed constant circuit formed with an electroconductive member. 本発明に係る通信装置の他の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows other embodiment of the communication apparatus which concerns on this invention. 本発明で使用できる基地局およびLF送信磁界アンテナの実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of the base station and LF transmission magnetic field antenna which can be used by this invention. 本発明で使用できる携帯機の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of the portable device which can be used by this invention. 本発明に係る通信装置における基地局と携帯機間の送信および受信のタイミングの一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the timing of transmission and reception between the base station and the portable device in the communication apparatus according to the present invention. 本発明に係る通信装置における基本的な動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the basic operation | movement in the communication apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る通信装置の一利用形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one utilization form of the communication apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る通信装置が適用された具体例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific example to which the communication apparatus which concerns on this invention was applied. 従来の通過管理を行う通信装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the communication apparatus which performs the conventional passage management.

以下、図面を参照して本発明を説明する。以下では、基地局から携帯機に送信される電磁波がLF帯の信号(LF信号)であり、携帯機から基地局に送信される電磁波がUHF帯の信号(UHF信号)であり、携帯機がアクティブ型携帯機である場合を例に挙げて説明する。   The present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, the electromagnetic wave transmitted from the base station to the portable device is an LF band signal (LF signal), the electromagnetic wave transmitted from the portable device to the base station is a UHF band signal (UHF signal), and the portable device is The case of an active portable device will be described as an example.

図1は、本発明に係る通信装置の実施形態を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a communication apparatus according to the present invention.

本実施形態の通信装置は、基地局1と携帯機2、さらに導電性部材3を備える。基地局1は、LF信号を周期的に送信し、これに応答して携帯機2から送信されるUHF応答信号を受信する。基地局1から送信されるLF信号は、携帯機2をトリガ起動するための起動パターンを含む。LF信号は、例えば、マンチェスタ符号化により符号化される。マンチェスタ符号化は、高電位から低電位への遷移で「1」が表現され、低電位から高電位への遷移で「0」が表現されるものであり、比較的簡単な回路構成で実現可能であるので、基地局1でのLF信号の符号化に好ましい。   The communication apparatus according to the present embodiment includes a base station 1, a portable device 2, and a conductive member 3. The base station 1 periodically transmits an LF signal and receives a UHF response signal transmitted from the portable device 2 in response thereto. The LF signal transmitted from the base station 1 includes an activation pattern for triggering activation of the portable device 2. The LF signal is encoded by, for example, Manchester encoding. Manchester encoding can be realized with a relatively simple circuit configuration because “1” is represented by a transition from a high potential to a low potential and “0” is represented by a transition from a low potential to a high potential. Therefore, it is preferable for encoding the LF signal in the base station 1.

携帯機2は、基地局1から送信されるLF信号を受信し、電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流でトリガ起動されて動作し、UHF応答信号を基地局1に送信する。ここでは、携帯機2がアクティブ型携帯機であると想定しているので、携帯機2は、基地局1から送信されるLF信号の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流でトリガ起動され、内蔵する電池の電力で動作する。図示のエリアAは、基地局1のLF送信アンテナから送信される電磁波をそのまま携帯機2が受信し、電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流でトリガ起動される有効受信エリア、すなわち、基地局1のLF送信アンテナから送信される電磁波が持つ放射磁界が有効なエリア(放射磁界有効エリア)であり、これは、図16に示された従来の通信装置での有効受信エリアAと同じである。有効受信エリアAは、基地局1のLF送信アンテナから送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機2が動作することができるエリアであるが、電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流の発生には、電波法上の送信電力の制限を考慮すると、基地局から送信される電磁波の波長λの1/1000程度のエリア内の放射磁界が特に有効となるので、そのエリアを有効受信エリアAと考えればよい。もちろん基地局1の送信電力を増大させれば、それに応じて有効受信エリアAは広くなる。   The portable device 2 receives the LF signal transmitted from the base station 1, operates by being triggered by an induced electromotive force or induced current due to an electromagnetic induction phenomenon, and transmits a UHF response signal to the base station 1. Here, since it is assumed that the portable device 2 is an active portable device, the portable device 2 is triggered by the induced electromotive force or induced current due to the electromagnetic induction phenomenon of the LF signal transmitted from the base station 1, Operates with the power of the built-in battery. In the illustrated area A, the portable device 2 receives the electromagnetic wave transmitted from the LF transmission antenna of the base station 1 as it is, and is an effective reception area that is triggered by an induced electromotive force or induced current due to an electromagnetic induction phenomenon, that is, a base station This is an area in which the radiated magnetic field of the electromagnetic wave transmitted from one LF transmitting antenna is effective (radiated magnetic field effective area), which is the same as the effective reception area A in the conventional communication apparatus shown in FIG. . The effective reception area A is an area where the portable device 2 can operate with induced electromotive force or induced current due to electromagnetic induction phenomenon of electromagnetic waves transmitted from the LF transmitting antenna of the base station 1, but induced induction due to electromagnetic induction phenomenon. For the generation of electric power or induced current, considering the limitation of transmission power under the Radio Law, the radiated magnetic field in the area of about 1/1000 of the wavelength λ of the electromagnetic wave transmitted from the base station is particularly effective. The area may be considered as an effective reception area A. Of course, if the transmission power of the base station 1 is increased, the effective reception area A becomes wider accordingly.

導電性部材3は、基地局1のLF送信アンテナと電磁誘導結合するように、その一部が有効受信エリアA内に含まれるが、他の部分は、有効受信エリアA外になるように配設される。導電性部材3は、基地局1のLF送信アンテナから送信される電磁波が持つ放射磁界内で電磁誘導による電磁結合を生じてLF送信用磁界アンテナとして機能すればよいので、表面部分が塗装されていても、絶縁体でコーテングされていても構わない。   A part of the conductive member 3 is included in the effective reception area A so as to be electromagnetically coupled to the LF transmission antenna of the base station 1, but the other part is arranged so as to be outside the effective reception area A. Established. Since the conductive member 3 is only required to function as an LF transmitting magnetic field antenna by generating electromagnetic coupling by electromagnetic induction in the radiated magnetic field of the electromagnetic wave transmitted from the LF transmitting antenna of the base station 1, the surface portion is coated. Alternatively, it may be coated with an insulator.

基地局1がLF信号を送信すると、電磁誘導現象により誘導起電力または誘導電流が有効受信エリアA内にある導電性部材3内に生じる。これにより、導電性部材3全体が基地局1側のLF送信用磁界アンテナとして機能する。すなわち、有効受信エリアが拡張される。図1では、拡張された有効受信エリアを網掛けで示している。以下でも同様に、拡張された有効受信エリアを網掛けで示すこととする。   When the base station 1 transmits an LF signal, an induced electromotive force or an induced current is generated in the conductive member 3 in the effective reception area A due to an electromagnetic induction phenomenon. As a result, the entire conductive member 3 functions as a magnetic field antenna for LF transmission on the base station 1 side. That is, the effective reception area is expanded. In FIG. 1, the extended effective reception area is shaded. Similarly, the extended effective reception area is indicated by shading in the following.

導電性部材3は、建築物の構造物として既に張り巡らされているものを活用してもよいし、有効受信エリアを拡張するために新たに張り巡したものでもよい。導電性部材3として活用できる建築物の構造物の例としては、鉄やアルミなどからなる金属性窓枠や出入口ドア枠、建築物の金属性基礎などがある。既に張り巡らされているものを導電性部材3として活用する場合には、導電性部材3がLF送信磁界アンテナのアンテナ線路の一部として機能するように接続、回路化して基地局1のLF送信アンテナと電磁誘導結合させる(図15に例を示す。)。導電性部材3は、LF送信用磁界アンテナの一部として機能するので、以下では、それをLF送信用磁界アンテナ3と称する。   The conductive member 3 may be one that has already been stretched as a building structure, or may be newly stretched to expand the effective reception area. Examples of building structures that can be utilized as the conductive member 3 include metallic window frames and door door frames made of iron or aluminum, and metallic foundations of buildings. When using what is already stretched as the conductive member 3, it is connected and circuited so that the conductive member 3 functions as a part of the antenna line of the LF transmission magnetic field antenna, and LF transmission of the base station 1 It is electromagnetically coupled to the antenna (an example is shown in FIG. 15). Since the conductive member 3 functions as a part of the LF transmitting magnetic field antenna, it is hereinafter referred to as the LF transmitting magnetic field antenna 3.

本実施形態では、基地局1のLF送信アンテナとLF送信用磁界アンテナ3の電磁誘導結合の効率を向上させるために、LF送信磁界アンテナ3の一部としてコイル4を使用し、このコイル4を基地局1のLF送信アンテナの直列共振回路または並列共振回路の一部であるコイルに対向させて配置している。   In this embodiment, in order to improve the efficiency of electromagnetic induction coupling between the LF transmission antenna of the base station 1 and the magnetic field antenna 3 for LF transmission, the coil 4 is used as a part of the LF transmission magnetic field antenna 3, and this coil 4 is The base station 1 is arranged so as to face a coil that is a part of a series resonance circuit or a parallel resonance circuit of the LF transmission antenna of the base station 1.

図2は、基地局1のLF送信アンテナとLF送信磁界アンテナ3の電磁誘導結合の具体例を示す図である。なお、ATT5は、アッテネータである。図2では、基地局1のLF送信アンテナの共振回路のコイルにそれと同じコイル4を対向配置することにより基地局1のLF送信アンテナとLF送信磁界アンテナ3間に磁気回路を形成し、このコイル4を含めて導電性部材による経路を形成している。このコイル間の距離、巻き数比により電磁誘導の結合効率を容易に変化させることができる。また、ATT5により誘導電流を制御して、LF有効受信エリアを調整することができる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a specific example of electromagnetic inductive coupling between the LF transmission antenna and the LF transmission magnetic field antenna 3 of the base station 1. ATT5 is an attenuator. In FIG. 2, a magnetic circuit is formed between the LF transmission antenna of the base station 1 and the LF transmission magnetic field antenna 3 by disposing the same coil 4 as the coil of the resonance circuit of the LF transmission antenna of the base station 1. A path is formed by conductive members including 4. The coupling efficiency of electromagnetic induction can be easily changed by the distance between the coils and the turn ratio. Also, the LF effective reception area can be adjusted by controlling the induced current with ATT5.

図3は、基地局1のLF送信アンテナとLF送信磁界アンテナ3の電磁誘導結合およびLF有効受信エリアが拡張される様子を示す図である。図3に示すように、基地局1のLF送信アンテナのコイルとLF送信磁界アンテナ3の一部を形成するコイル4を、例えば1cm以内に近づけ、両者を電磁誘導結合させれば、導電性部材の経路に沿って半径rのLF有効受信エリアが形成される。電磁誘導結合は、LF送信磁界アンテナ3の一部(コイル4)が基地局1から送信されるLF信号の有効受信エリアA内に存在すれば生じるが、基地局1の送信アンテナにLF送信磁界アンテナ3の一部(コイル4)をできるだけ近接させる方が効率上は好ましい。   FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the electromagnetic induction coupling and the LF effective reception area of the LF transmission antenna and the LF transmission magnetic field antenna 3 of the base station 1 are expanded. As shown in FIG. 3, if the coil of the LF transmitting antenna of the base station 1 and the coil 4 forming a part of the LF transmitting magnetic field antenna 3 are brought close to, for example, 1 cm and both are electromagnetically coupled, the conductive member A LF effective reception area having a radius r is formed along Electromagnetic inductive coupling occurs when a part of the LF transmission magnetic field antenna 3 (coil 4) exists in the effective reception area A of the LF signal transmitted from the base station 1, but the LF transmission magnetic field is applied to the transmission antenna of the base station 1. It is preferable in terms of efficiency that a part of the antenna 3 (coil 4) is as close as possible.

導電性部材を引き回す経路の形状は、方形に限られない。図4および図5は、導電性部材の経路を円形にした場合に形成されるLF有効受信エリアを示す。導電性部材の経路が円形の場合、一般的には、図4(a)〜(c)(斜視図、上面図,側面図)に示すように、中央に穴の開いているドーナツ型の有効受信エリアが形成される。図5は、導電性部材の経路長を短くした場合である。この場合には、図5(a)〜(c)(斜視図、上面図、側面図)に示すように、中央に穴の開いていないアンパン型の有効受信エリアが形成される。   The shape of the path around the conductive member is not limited to a square. 4 and 5 show the LF effective reception area formed when the path of the conductive member is circular. When the path of the conductive member is circular, in general, as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c) (perspective view, top view, side view), an effective donut shape with a hole in the center is effective. A reception area is formed. FIG. 5 shows a case where the path length of the conductive member is shortened. In this case, as shown in FIGS. 5A to 5C (a perspective view, a top view, and a side view), an ampang-type effective reception area without a hole in the center is formed.

導電性部材の経路が方形の場合でも、同様に、中央に穴の開いている口の字型の有効受信エリアや中央に穴の開いていないカステラ型の有効受信エリアが形成される。図6((a)斜視図、(b)上面図、(c)側面図)は、導電性部材の経路が方形の場合に一般的に形成される口の字型の有効受信エリアを示し、図7((a)斜視図、(b)上面図、(c)側面図)は、導電性部材の経路長を短くした場合に形成される中央に穴の開いていないカステラ型の有効受信エリアを示す。   Even in the case where the path of the conductive member is square, similarly, a mouth-shaped effective receiving area having a hole in the center and a castera-type effective receiving area having no hole in the center are formed. FIG. 6 ((a) perspective view, (b) top view, (c) side view) shows a mouth-shaped effective reception area generally formed when the path of the conductive member is square, FIG. 7 ((a) perspective view, (b) top view, (c) side view) is a castella-type effective receiving area with no hole in the center formed when the path length of the conductive member is shortened. Indicates.

さらに、図2に示すように、LF送信用磁界アンテナ3の経路にアッテネータ(ATT)を設ければ、LF送信用磁界アンテナ3内の誘導電流を絞ることができるので、結果としてLF送信用磁界アンテナ3からの磁界放射半径rを絞ることができる。このように、LF送信用磁界アンテナ3の経路にアッテネータ(ATT)を設けることにより、LF有効受信エリアの範囲rを変更できるだけでなく、LF有効受信エリアの形状を上記のアンパン型からドーナツ型へ、カステラ型から口の字型に、あるいはその逆に容易に変更することもできる。   Further, as shown in FIG. 2, if an attenuator (ATT) is provided in the path of the LF transmission magnetic field antenna 3, the induced current in the LF transmission magnetic field antenna 3 can be reduced, and as a result, the LF transmission magnetic field is obtained. The magnetic field radiation radius r from the antenna 3 can be reduced. In this way, by providing an attenuator (ATT) in the path of the magnetic field antenna 3 for LF transmission, not only can the range r of the LF effective reception area be changed, but also the shape of the LF effective reception area is changed from the above-mentioned ampang type to donut type. It can also be easily changed from a castella shape to a mouth shape or vice versa.

以下、本発明における作用効果を具体的数値を上げて説明する。   Hereinafter, the operational effects of the present invention will be described with specific numerical values raised.

直径0.9mm、長さ16m、電気抵抗5Ωの被覆鉄線により一辺4mの正方形を形成し、これをLF送信用磁界アンテナ3の経路の一部として用いれば、図7に示すように、中央に穴の空いていないカステラ型のLF有効受信エリアが形成される。
ここで、例えば、携帯機を所有する利用者が、このLF有効受信エリア内に入れば、携帯機は、LF電波を受信してトリガ起動され、IDなどのUHF応答信号を基地局側へ送信する。また、携帯機を所有する利用者が、このLF有効受信エリア外に出れば、携帯機は、LF電波を受信しないので、トリガ起動されなくなる。したがって、携帯機は、基地局へUHF応答信号を送信しない。
If a square with a side of 4m is formed from a coated iron wire with a diameter of 0.9mm, a length of 16m, and an electrical resistance of 5Ω, and this is used as part of the path of the magnetic field antenna 3 for LF transmission, as shown in FIG. An empty castella-type LF effective reception area is formed.
Here, for example, if the user who owns the portable device enters this LF effective reception area, the portable device is triggered by receiving the LF radio wave and transmits a UHF response signal such as ID to the base station side. To do. If the user who owns the portable device goes out of the LF effective reception area, the portable device does not receive the LF radio wave, and the trigger is not activated. Therefore, the portable device does not transmit a UHF response signal to the base station.

このようにして拡張されたLF有効受信エリアを活用して、携帯機を所有する人や物の所在、位置を確認することができる。   By utilizing the extended LF effective reception area in this way, it is possible to confirm the location and position of the person or object that owns the portable device.

また、図2に示すように、LF送信用磁界アンテナ3の経路にアッテネータ(ATT)を設け、LF送信用磁界アンテナ3に流れる誘導電流を絞ることで、LF送信用磁界アンテナを形成する被覆鉄線からの放射する磁界の半径rを小さくすることができる。これにより、中央に穴の開いていないカステラ型のLF有効受信エリアから中央に穴の空いた口の字型のLF有効受信エリアに変更することができる(例えば、アッテネータの抵抗値を1kΩとすることで、放射される磁界の半径rを3mから半径1mに変更することができる)。   Further, as shown in FIG. 2, an attenuator (ATT) is provided in the path of the LF transmitting magnetic field antenna 3, and the induced current flowing in the LF transmitting magnetic field antenna 3 is reduced to form a covered iron wire that forms the LF transmitting magnetic field antenna. The radius r of the magnetic field radiating from can be reduced. This makes it possible to change from a castella-type LF effective reception area with no hole in the center to a mouth-shaped LF effective reception area with a hole in the center (for example, the resistance value of the attenuator is 1 kΩ) Thus, the radius r of the radiated magnetic field can be changed from 3 m to 1 m radius).

このLF有効受信エリアの調節方法は、アッテネータで誘導電流を絞るだけであるので、基地局のLF送信回路のアンテナ部分にアッテネータを設ける場合に生じるようなLF周波数の変動やQ値の変化が発生しない。したがって、設置時に導電性部材3の長さを変えたり、形状を円形から方形に変えるなどの方法で、LF有効受信エリアの調整を行なっても、基地局1の送信回路でのインピーダンスの再マッチングが不要であるという点で優れている。   This method of adjusting the effective reception area of the LF only involves reducing the induced current with an attenuator, so fluctuations in the LF frequency and changes in the Q value occur when an attenuator is provided in the antenna part of the LF transmission circuit of the base station. do not do. Therefore, even if the LF effective reception area is adjusted by changing the length of the conductive member 3 during installation or changing the shape from circular to square, impedance rematching in the transmission circuit of the base station 1 Is superior in that it is unnecessary.

実際の配置では、導電性部材は分布定数回路を形成するので、導電性部材を用いてLF送信用磁界アンテナ3の一部回路を形成する際には、導電性部材による経路と地面間および導電性部材の経路と建物間の容量性結合を考慮する必要がある。   In an actual arrangement, the conductive member forms a distributed constant circuit. Therefore, when forming a partial circuit of the LF transmitting magnetic field antenna 3 using the conductive member, the path between the conductive member and the ground and the conductive circuit are formed. It is necessary to consider the capacitive coupling between the path of the structural member and the building.

図8は、導電性部材により形成される分布定数回路の影響の説明図である。同図(a)に示すように、導電性部材が形成する分布定数回路は、レジスタンス成分(R)とキャパシタンス成分(C)とインダクタンス成分(L)を有する。   FIG. 8 is an explanatory diagram of the influence of a distributed constant circuit formed by a conductive member. As shown in FIG. 5A, the distributed constant circuit formed by the conductive member has a resistance component (R), a capacitance component (C), and an inductance component (L).

基地局1のLF送信アンテナからの電磁誘導でLF送信用磁界アンテナ3に誘起された電磁界エネルギーは、この導電性部材の経路を経由する際に、この分布定数回路により高周波成分がグランド面に流れる。導電性部材から放射される磁界は、導電性部材が形成する分布定数回路により減衰し、それにより形成されるLF有効受信エリアの半径rも経路に沿って徐々に小さくなる。例えば、導電性部材の経路が図8(b)に示すように方形である場合、被覆鉄線からの放射される磁界の半径rは、同図(c)に示すように、経路に沿ってA>B,D>Cの関係になる。実用的で十分なLF有効受信エリアの半径rを得るには、使用する導電性部材の抵抗値と長さを例えば、20mと抵抗5Ωなどというように、適当に制約すればよい。導電性部材の周回抵抗が10KΩ程度以下ならば、導電性部材全体を送信アンテナとして機能させることができる。   The electromagnetic field energy induced in the magnetic field antenna 3 for LF transmission by electromagnetic induction from the LF transmission antenna of the base station 1 causes the high frequency component to move to the ground plane by this distributed constant circuit when passing through the path of this conductive member. Flowing. The magnetic field radiated from the conductive member is attenuated by the distributed constant circuit formed by the conductive member, and the radius r of the LF effective reception area formed thereby gradually decreases along the path. For example, when the path of the conductive member is rectangular as shown in FIG. 8B, the radius r of the magnetic field radiated from the coated iron wire is A along the path as shown in FIG. > B, D> C. In order to obtain a practical and sufficient LF effective reception area radius r, the resistance value and length of the conductive member to be used may be appropriately restricted, for example, 20 m and a resistance of 5Ω. If the circular resistance of the conductive member is about 10 KΩ or less, the entire conductive member can function as a transmitting antenna.

上記のようにして、図1に示した基地局1の有効受信エリアAが拡張されるので、携帯機2は、従来の有効受信エリアAを外れていてもLF送信用磁界アンテナ3の近くであるならば、基地局1から送信されるLF信号をLF送信用磁界アンテナ3を介して受信することができ、電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流でトリガ起動される。すなわち、有効受信エリアは、LF送信用磁界アンテナ3から半径rのエリアも含むように拡張され、携帯機2は、その有効受信エリア内であれば、基地局1から送信されるLF信号によりトリガ起動される。   As described above, since the effective reception area A of the base station 1 shown in FIG. 1 is expanded, the portable device 2 is located near the LF transmitting magnetic field antenna 3 even if it is outside the conventional effective reception area A. If there is, the LF signal transmitted from the base station 1 can be received via the LF transmitting magnetic field antenna 3 and triggered by an induced electromotive force or induced current due to an electromagnetic induction phenomenon. That is, the effective reception area is expanded to include the area of radius r from the magnetic field antenna 3 for LF transmission, and the portable device 2 is triggered by the LF signal transmitted from the base station 1 within the effective reception area. It is activated.

携帯機(アクティブ型)2は、基地局1から送信されるLF信号によりトリガ起動されると、内蔵する電池の電力で動作し、UHF応答信号を送信する。UHF応答信号は、通信だけのために基地局1に届けばよい電波であるので、携帯機2から基地局1への応答に際しては、電磁誘導による磁界の効果を必要としない。応答信号が届く距離の点からは、LF帯よりUHF帯の方が有利である。携帯機から送信されるUHF応答信号は、基地局1で受信される。   When triggered by the LF signal transmitted from the base station 1, the portable device (active type) 2 operates with the power of the built-in battery and transmits a UHF response signal. Since the UHF response signal is a radio wave that can be delivered to the base station 1 only for communication, the response from the portable device 2 to the base station 1 does not require the effect of a magnetic field due to electromagnetic induction. The UHF band is more advantageous than the LF band in terms of the distance that the response signal can reach. The UHF response signal transmitted from the portable device is received by the base station 1.

図9は、本発明に係る通信装置の他の実施形態を示すブロック図である。図9において図1と同一あるいは同等部分には同じ符号を付している。本実施形態では、LF送信用磁界アンテナ3の経路に一部を、磁気シールド材を使用して接地シールドすることで、導電部材の経路に沿って形成されるLF有効受信エリアAを部分的に絞るようにしている。このように、シールド線という比較的入手性のよい部材を使用して接地することで、LF有効受信エリアを部分的に調節することが可能となり、さらにLF有効受信エリアを自由に形成することが可能となる。   FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of the communication apparatus according to the present invention. In FIG. 9, the same or equivalent parts as in FIG. In the present embodiment, a part of the path of the LF transmitting magnetic field antenna 3 is grounded and shielded by using a magnetic shield material, so that the LF effective reception area A formed along the path of the conductive member is partially I try to squeeze it. In this way, by grounding using a member with relatively high availability such as a shielded wire, it is possible to partially adjust the LF effective reception area, and to further freely form the LF effective reception area. It becomes possible.

図10は、本発明で使用できる基地局およびLF送信磁界アンテナの実施形態を示すブロック図である。   FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of a base station and an LF transmitting magnetic field antenna that can be used in the present invention.

この実施形態の基地局およびLF送信磁界アンテナは、LF送信アンテナ21、出力調整ボリューム22、パワーアンプ23、LF送信回路24、基地局制御回路25、UHF受信回路26、UHF受信アンテナ27および電源28を備え、さらに、上記したように、LF送信用磁界アンテナ3を備える。LF送信アンテナ21、パワーアンプ23、LF送信回路24、基地局制御回路25およびUHF受信回路26は、電源28からの電力により動作する。出力調整ボリューム22は、出力調整減衰器であってもよい。   The base station and LF transmission magnetic field antenna of this embodiment are LF transmission antenna 21, output adjustment volume 22, power amplifier 23, LF transmission circuit 24, base station control circuit 25, UHF reception circuit 26, UHF reception antenna 27, and power supply 28. Further, as described above, the LF transmitting magnetic field antenna 3 is provided. The LF transmission antenna 21, the power amplifier 23, the LF transmission circuit 24, the base station control circuit 25, and the UHF reception circuit 26 operate with power from the power supply 28. The output adjustment volume 22 may be an output adjustment attenuator.

LF送信回路24は、基地局制御回路25から送出される信号をデジタル化し、さらに変調してLF信号として送出する。LF信号は、携帯機をトリガ起動させるための起動パターンを含む。LF信号は、さらに認証用信号などの通信用LF信号を含んでもよい。LF送信回路24にLF信号を暗号化する機能を持たせてもよい。LF送信回路24から送出されるLF信号は、パワーアンプ3で増幅され、さらに出力調整ボリューム22でレベル調整された後、LF送信アンテナ21から送信される。出力ボリューム22は、LF送信アンテナ21から送信される出力レベルを調整するものであるが、省略することもできる。   The LF transmission circuit 24 digitizes the signal transmitted from the base station control circuit 25, further modulates it, and transmits it as an LF signal. The LF signal includes an activation pattern for triggering the portable device. The LF signal may further include a communication LF signal such as an authentication signal. The LF transmission circuit 24 may have a function of encrypting the LF signal. The LF signal transmitted from the LF transmission circuit 24 is amplified by the power amplifier 3, further level-adjusted by the output adjustment volume 22, and then transmitted from the LF transmission antenna 21. The output volume 22 adjusts the output level transmitted from the LF transmission antenna 21, but can be omitted.

UHF受信アンテナ27とUHF受信回路26は、携帯機から送信されるUHF応答信号を受信するUHF受信手段として機能する。UHF受信回路26は、携帯機から送信されるUHF応答信号が暗号化されていれば、UHF応答信号を復号する機能も有する。UHF受信アンテナ27とUHF受信回路26で受信されたUHF応答信号は、基地局制御回路25へ送出される。   The UHF receiving antenna 27 and the UHF receiving circuit 26 function as UHF receiving means for receiving a UHF response signal transmitted from the portable device. The UHF receiving circuit 26 also has a function of decrypting the UHF response signal if the UHF response signal transmitted from the portable device is encrypted. The UHF response signal received by the UHF receiving antenna 27 and the UHF receiving circuit 26 is sent to the base station control circuit 25.

基地局制御回路25は、UHF受信アンテナ27とUHF受信回路26で受信されたUHF応答信号に従って必要な制御、例えば、入退室管理装置の場合には、室入口ドアのロック開閉の制御を行う。このために、基地局制御回路25は、外部機器との間でデータをやり取りするインタフェースを備えている。本発明を通過管理や位置管理を行うシステムに利用する場合、携帯機のID認証結果に基づくイベント情報(携帯機の入退出などの情報)を、このインタフェースからロギングデータとしてログサーバなどへ出力すればよい。   The base station control circuit 25 performs necessary control according to the UHF response signals received by the UHF reception antenna 27 and the UHF reception circuit 26, for example, in the case of an entrance / exit management device, control of opening / closing of the room entrance door. For this purpose, the base station control circuit 25 includes an interface for exchanging data with an external device. When the present invention is used in a system for performing passage management and location management, event information (information such as entry / exit of the portable device) based on the ID authentication result of the portable device is output as logging data from this interface to a log server or the like. That's fine.

また、基地局制御回路25は、LF送信回路24とUHF受信回路26が動作するタイミングを制御する。このタイミングの制御については、後で詳細に説明するが、基地局がLF信号を送信するタイミングとUHF応答信号を受信するタイミングとが重ならないようにする。この際、LF信号の回り込みの空間的伝播遅延分も考慮する。   Further, the base station control circuit 25 controls the timing at which the LF transmission circuit 24 and the UHF reception circuit 26 operate. Although this timing control will be described in detail later, the timing at which the base station transmits the LF signal and the timing at which the UHF response signal is received do not overlap. At this time, the spatial propagation delay of the LF signal wraparound is also taken into consideration.

図11は、本発明で使用できる携帯機の実施形態を示すブロック図である。   FIG. 11 is a block diagram showing an embodiment of a portable device that can be used in the present invention.

この実施形態の携帯機は、LF受信アンテナ31、LF受信回路32、携帯機制御回路33、UHF送信回路34およびUHF送信アンテナ35を備える。ここではアクティブ型携帯機を想定しているので、携帯機は、さらに電池を内蔵するが、図示を省略している。LF受信回路32、携帯機制御回路33およびUHF送信回路34は、基地局(LF送信アンテナあるいはLF送信用磁界アンテナ)から送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流でトリガ起動され、内蔵する電池の電力で応答動作する。   The portable device of this embodiment includes an LF reception antenna 31, an LF reception circuit 32, a portable device control circuit 33, a UHF transmission circuit 34, and a UHF transmission antenna 35. Here, since an active portable device is assumed, the portable device further includes a battery, but the illustration is omitted. The LF receiver circuit 32, portable device control circuit 33, and UHF transmitter circuit 34 are triggered by an induced electromotive force or induced current due to electromagnetic induction of electromagnetic waves transmitted from the base station (LF transmitting antenna or LF transmitting magnetic field antenna). Responds with the power of the built-in battery.

LF受信アンテナ31およびLF受信回路32は、基地局から送信されるLF信号を受信し、受信したLF信号を復調する機能を有する。また、LF受信回路32は、基地局から送信されるLF信号が暗号化されていれば、その信号を復号する機能を有する。   The LF reception antenna 31 and the LF reception circuit 32 have a function of receiving the LF signal transmitted from the base station and demodulating the received LF signal. In addition, the LF receiving circuit 32 has a function of decrypting an LF signal transmitted from the base station if the LF signal is encrypted.

携帯機制御回路33は、LF受信回路26とUHF送信回路34が動作するタイミングを制御し、また、LF受信アンテナ31およびLF受信回路32を介して受信されたLF信号に従って携帯機内部の回路の起動や表示部の表示などの処理を行う。また、UHF送信回路34およびUHF送信アンテナ35を介して基地局に所定のコマンドやIDデータなどを含むUHF応答信号の送信を指示する。UHF送信回路34およびUHF送信アンテナ35は、この指示に従ってUHF応答信号を送信する。   The portable device control circuit 33 controls the timing at which the LF reception circuit 26 and the UHF transmission circuit 34 operate, and in accordance with the LF signal received via the LF reception antenna 31 and the LF reception circuit 32, Processing such as startup and display on the display is performed. Further, the UHF transmission circuit 34 and the UHF transmission antenna 35 are used to instruct the base station to transmit a UHF response signal including a predetermined command, ID data, and the like. The UHF transmission circuit 34 and the UHF transmission antenna 35 transmit a UHF response signal according to this instruction.

LF受信回路32とUHF送信回路34が動作するタイミング制御では、基地局と同様に、UHF応答信号を送信するタイミングとLF信号を受信するタイミングとが重ならないようにする。この際、UHF応答信号の回り込みの空間的伝播遅延分も考慮する。具体的には、携帯機制御回路33によるタイミング制御を、基地局制御回路25でのタイミング制御に対応して行う。このタイミング制御は、基地局から送信される信号が携帯機で受信されるタイミングに基づいて、例えば、カウンタを用いて制御することで実現することができる。   In the timing control in which the LF reception circuit 32 and the UHF transmission circuit 34 operate, the timing at which the UHF response signal is transmitted and the timing at which the LF signal is received are not overlapped as in the base station. At this time, the spatial propagation delay of the wraparound of the UHF response signal is also taken into consideration. Specifically, timing control by the portable device control circuit 33 is performed in correspondence with timing control by the base station control circuit 25. This timing control can be realized by controlling using a counter, for example, based on the timing at which the signal transmitted from the base station is received by the portable device.

図12は、本発明に係る通信装置における基地局と携帯機間の送信および受信のタイミングの一例を示すタイムチャートである。   FIG. 12 is a time chart showing an example of transmission and reception timings between the base station and the portable device in the communication apparatus according to the present invention.

基地局は、LF送信タイミング(TSL)と休止を繰り返す。また、休止の期間内の予め設定された期間にUHF応答受信タイミング(TRU)を設定する。LF送信タイミングでは、携帯機へ起動パターンを含むLF信号を送信し、UHF応答受信タイミングでは、携帯機からのUHF応答信号を待つ。休止は、1つの周波数を継続して占有しないようにするために設けるものである(電波法の規定に従う)。   The base station repeats LF transmission timing (TSL) and pause. Further, the UHF response reception timing (TRU) is set in a preset period within the suspension period. At the LF transmission timing, an LF signal including an activation pattern is transmitted to the portable device, and at the UHF response reception timing, a UHF response signal from the portable device is waited. The pause is provided so as not to continuously occupy one frequency (according to the Radio Law).

携帯機は、LF受信タイミング(TRL)と休止を繰り返す。また、休止の期間内の予め設定された期間にUHF応答送信タイミング(TSU)を設定する。LF受信タイミング、休止、UHF応答送信タイミングはそれぞれ、基地局でのLF送信タイミング、休止、UHF応答受信タイミングに対応する。ただし、携帯機でのLF受信タイミング、休止の期間は、基地局のLF送信タイミング、休止の期間に対し遅延補正量τ1だけ遅らせ、基地局でのUHF応答受信タイミングは、携帯機のUHF応答送信タイミングに対し遅延補正量τ3だけ遅らせる。τ1、τ3は、LF信号、UHF応答信号の回り込みの空間的伝播遅延分に相当する時間以上に設定する。   The portable device repeats LF reception timing (TRL) and pause. Also, the UHF response transmission timing (TSU) is set in a preset period within the suspension period. The LF reception timing, pause, and UHF response transmission timing correspond to the LF transmission timing, pause, and UHF response reception timing at the base station, respectively. However, the LF reception timing and pause period in the portable device are delayed by the delay correction amount τ1 with respect to the LF transmission timing and pause period of the base station, and the UHF response reception timing in the base station is the UHF response transmission of the portable device. The timing is delayed by a delay correction amount τ3. τ1 and τ3 are set to be longer than the time corresponding to the spatial propagation delay of the LF signal and UHF response signal.

また、UHF応答送信タイミングの開始時点を、LF受信タイミングの終了時点より遅延補正量τ2だけ遅らせる。遅延補正量τ2は、携帯機側でUHF応答信号がLF信号の受信から影響されるのを確実に回避するために、例えば、LF信号(データ)の1ビット相当分などの値に設定する。さらに、基地局側は、LF送信とUHF受信を連続して動作させる際にも、携帯機からのUHF応答信号がLF送信回路側に回り込んで次のLF送信が妨害されないように、基地局側のLF送信タイミングの開始時点より前に間隔(例えば、数msec〜数十msec)をあけてUHF受信タイミングを終了できるように、携帯機側のUHF送信タイミングを設定する。このことにより、基地局においては、LF送信タイミングとUHF応答受信タイミングとの間に間隔を持つので、LF信号がUHF受信回路側に回り込むことによる妨害も生じない。   Further, the start time of the UHF response transmission timing is delayed by the delay correction amount τ2 from the end time of the LF reception timing. The delay correction amount τ2 is set to, for example, a value corresponding to one bit of the LF signal (data) in order to reliably avoid the UHF response signal from being affected by the reception of the LF signal on the portable device side. Furthermore, when the base station side operates the LF transmission and the UHF reception continuously, the base station prevents the UHF response signal from the portable device from entering the LF transmission circuit side and disturbing the next LF transmission. The UHF transmission timing on the portable device side is set so that the UHF reception timing can be ended with an interval (for example, several msec to several tens msec) before the start time of the LF transmission timing on the side. As a result, in the base station, there is an interval between the LF transmission timing and the UHF response reception timing, so that the interference due to the LF signal wrapping around to the UHF reception circuit side does not occur.

携帯機は、LF受信タイミングで、基地局からLF送信タイミングで送信されるLF信号を受信してトリガ起動され、必要に応じて、UHF応答送信タイミング内にUHF応答信号を送信する。基地局は、携帯機から送信されるUHF応答信号をUHF応答受信タイミングで待つ。   The portable device receives an LF signal transmitted from the base station at the LF transmission timing at the LF reception timing, is triggered, and transmits a UHF response signal within the UHF response transmission timing as necessary. The base station waits for the UHF response signal transmitted from the portable device at the UHF response reception timing.

図12は、基地局からLF信号を2回繰り返して送信をする場合のタイムチャートを示しているが、実際には、基地局から携帯機にLF信号を送信し、該LF信号を受信してトリガ起動される携帯機からUHF応答信号を送信し、該UHF応答信号を基地局で受信するという動作を1回で終了させてもよいし、3回以上繰り返してもよい。   FIG. 12 shows a time chart in the case where the LF signal is transmitted twice from the base station. Actually, the LF signal is transmitted from the base station to the portable device, and the LF signal is received. The operation of transmitting a UHF response signal from a trigger-activated portable device and receiving the UHF response signal at the base station may be completed once or repeated three or more times.

図12に示すタイムチャートに示すように、基地局と携帯機間でのLF信号やUHF信号の送受信に際し、送受信タイミングに遅延補正量τ1、τ2、τ3を持たせることにより、基地局においては、LF送信アンテナから送信されるLF信号の電磁波が持つ放射磁界がUHF受信回路側へ回り込むことによる雑音、LF送信アンテナのアンテナループとUHF受信アンテナのアンテナループ相互間での導体パターン上に誘起する互いの電磁界によるアンテナ効果による雑音を抑制することができる。また、携帯機においては、UHF送信アンテナから送信されるUHF応答信号がLF受信回路側へ回り込むことによる雑音、LF受信アンテナのアンテナループとUHF送信アンテナのアンテナループ相互間での導体パターン上に誘起する互いの電磁界によるアンテナ効果による雑音を抑制することができる。   As shown in the time chart shown in FIG. 12, when transmitting and receiving LF signals and UHF signals between the base station and the portable device, by providing delay correction amounts τ1, τ2, and τ3 at the transmission and reception timing, Noise caused by the electromagnetic field of the LF signal transmitted from the LF transmitting antenna circulates to the UHF receiver circuit, and each other induced on the conductor pattern between the antenna loop of the LF transmitting antenna and the antenna loop of the UHF receiving antenna. Noise due to the antenna effect due to the electromagnetic field can be suppressed. Also, in mobile devices, noise caused by the UHF response signal transmitted from the UHF transmission antenna wrapping around to the LF reception circuit, induced on the conductor pattern between the antenna loop of the LF reception antenna and the antenna loop of the UHF transmission antenna It is possible to suppress noise caused by the antenna effect due to the mutual electromagnetic field.

基地局と携帯機間の通信に際してのセキュリティ性を確保するために、基地局および携帯機にその機能を持たせるのが好ましい。セキュリティ性の確保には、例えば、基地局と携帯機を個別に識別する方法とLF信号を暗号化する方法のいずれか一方あるいは両方を利用することができる。   In order to ensure security during communication between the base station and the portable device, it is preferable that the base station and the portable device have the function. To ensure security, for example, one or both of a method for individually identifying a base station and a portable device and a method for encrypting an LF signal can be used.

基地局と携帯機を個別に識別する方法では、予め基地局と携帯機それぞれに個別のIDを付与しておき、そのIDを基にグループ内での通信を可能にする。通信が可能なグループに属する基地局と複数の携帯機を識別するために、グループとなる基地局IDと複数の携帯機IDの組み合わせテーブルを基地局のメモリと携帯機のメモリにそれぞれ登録しておき、それらのIDを使用して基地局と携帯機を個別に識別する。   In the method for individually identifying a base station and a mobile device, individual IDs are assigned to the base station and the mobile device in advance, and communication within the group is enabled based on the ID. To identify a base station belonging to a group capable of communication and a plurality of portable devices, register a combination table of the base station ID and a plurality of portable device IDs in the base station memory and the portable device memory respectively. The base station and the mobile device are individually identified using those IDs.

具体的には、基地局から基地局IDを含むLF信号を送信する。携帯機は、受信したLF信号に含まれる基地局IDが自携帯機を含む通信可能なグループ内の基地局IDであれば、正常に起動して自携帯機IDを含むUHF応答信号を送信する。該当する基地局IDでない場合には、携帯機は応答しないので、不要なUHF電波を出力しない。基地局は、携帯機から送信されるUHF応答信号を受信し、それに含まれる携帯機IDが自基地局を含む通信可能なグループ内の携帯機IDであれば、正しいUHF応答信号と認識する。   Specifically, an LF signal including a base station ID is transmitted from the base station. If the base station ID included in the received LF signal is a base station ID in a communicable group including the mobile device, the mobile device starts normally and transmits a UHF response signal including the mobile device ID . If the base station ID is not applicable, the portable device does not respond and does not output unnecessary UHF radio waves. The base station receives the UHF response signal transmitted from the portable device, and recognizes that it is a correct UHF response signal if the included portable device ID is a portable device ID in a communicable group including its own base station.

LF信号を暗号化する方法では、一般的なM系列カウンタを用いたローリングコード方式を採用することができる。送信するLF信号のデータ配列や有効データの配置・抽出において、グループに属する基地局と携帯機でユニークな対応関係と初期値を用い、単純なローリングコード方式とは異なる方法でLF信号の暗号化、復合化を行なうようにしてもよい。   In the method for encrypting the LF signal, a general rolling code method using an M-sequence counter can be adopted. In the arrangement and extraction of the LF signal data to be transmitted and the arrangement and extraction of valid data, the base station and mobile device belonging to the group use unique correspondences and initial values, and the LF signal is encrypted using a method different from the simple rolling code method. The decryption may be performed.

図13は、本発明に係る通信装置における基本的な動作を示すフローチャートである。ここでは、基地局と携帯機を個別に識別する方法を採用して、セキュリティ性を確保するようにしている。   FIG. 13 is a flowchart showing basic operations in the communication apparatus according to the present invention. Here, a method of individually identifying the base station and the portable device is employed to ensure security.

まず、基地局においてトリガが与えられたか否かを判定する(S11)。トリガは、基地局の電源がオンであれば、LF送信タイミング(TSL)が開始する各タイミングで与えられる。トリガが与えられなければ、トリガが与えられるまで待つ。トリガが与えられれば、LF送信タイミング(TSL)となり、基地局は、自基地局IDを含むLF信号を送信する(S12)。LF信号の送信は、LF送信タイミングの期間(TSL)中で継続して行われ、LF送信タイミングの期間(TSL)が経過すれば終了する。携帯機は、基地局から送信されたLF信号を受信してトリガ起動され、これによりLF受信回路、携帯機制御回路およびUHF送信回路が起動する(S13〜S15)。   First, it is determined whether or not a trigger is given in the base station (S11). The trigger is given at each timing when the LF transmission timing (TSL) starts if the power of the base station is on. If no trigger is given, wait until a trigger is given. If a trigger is given, LF transmission timing (TSL) is reached, and the base station transmits an LF signal including its own base station ID (S12). The transmission of the LF signal is continuously performed during the LF transmission timing period (TSL), and ends when the LF transmission timing period (TSL) elapses. The portable device receives the LF signal transmitted from the base station and is activated by a trigger, whereby the LF reception circuit, the portable device control circuit, and the UHF transmission circuit are activated (S13 to S15).

次に、携帯機は、基地局から送信されるIF信号に基づいて正当性認証を行う(S16)。ここで正当性が認証されれば、携帯機は、UHF応答信号を送信する(S17)。正当性認証は、具体的には、上述したように、グループを構成する基地局IDに基づいて行い、受信したLF信号に含まれる基地局IDが自携帯機を含む通信可能なグループ内の基地局IDであれば、正常に起動して自携帯機のIDを含むUHF応答信号を送信する。しかし、正当性が認証されなければ、ステップに戻る。   Next, the portable device performs validity authentication based on the IF signal transmitted from the base station (S16). If the validity is authenticated here, the portable device transmits a UHF response signal (S17). Specifically, as described above, the validity authentication is performed based on the base station IDs constituting the group, and the base station ID included in the received LF signal includes the base stations in the communicable group including the own mobile device. If it is a station ID, it starts normally and transmits a UHF response signal including the ID of the portable device. However, if the validity is not authenticated, the process returns to the step.

携帯機は、UHF応答送信タイミングの期間(TSU)内においてUHF応答信号を送信する(S17)。このUHF応答信号は、自携帯機IDを含む。基地局は、UHF応答受信タイミングの期間(TRU)内においてUHF応答信号を受信する(S18)。ここでは、UHF応答信号に含まれる基地局IDにより携帯機の正当性認証も行う。その後、必要に応じてステップを繰り返す。   The portable device transmits a UHF response signal within the UHF response transmission timing period (TSU) (S17). This UHF response signal includes the portable device ID. The base station receives the UHF response signal within the period (TRU) of the UHF response reception timing (S18). Here, the authenticity of the portable device is also performed using the base station ID included in the UHF response signal. Then repeat the steps as needed.

図14は、本発明に係る通信装置の一利用形態を示すブロック図である。本利用形態は、通過管理や位置管理を行なうシステムに本発明に係る通信装置を2つ利用する場合の例であり、図14に示すように、図1の通信装置を2つ準備し、各通信装置の基地局1をログサーバCに接続している。本利用形態によれば、 それぞれの基地局1から定期的にLF信号(トリガ信号)を送出することで、一方の通信装置のLF有効受信エリア(ゾーンA)と他方の通信装置のLF有効受信エリア(ゾーンB)の内外に携帯機を持つ利用者が存在するか否かを判別することができ、利用者の位置管理や通過管理を詳細に行うことができる。     FIG. 14 is a block diagram showing one usage pattern of the communication apparatus according to the present invention. This mode of use is an example in which two communication devices according to the present invention are used in a system for performing passage management and location management. As shown in FIG. 14, two communication devices of FIG. The base station 1 of the communication device is connected to the log server C. According to this mode of use, each base station 1 periodically sends out an LF signal (trigger signal), so that the LF effective reception area (zone A) of one communication device and the LF effective reception of the other communication device It is possible to determine whether or not there is a user who has a portable device inside and outside the area (zone B), and the user's location management and passage management can be performed in detail.

具体的には、携帯機を所持した利用者が、一方の通信装置のLF有効受信エリア(ゾーンA)に入れば、ゾーンAの基地局1は携帯機の応答IDを受信するので、該基地局1から判定信号が得られるが、利用者がゾーンAから出れば判定信号が得られなくなる。また、携帯機を所持した利用者が、他方の通信装置のLF有効受信エリア(ゾーンB) に入れば、ゾーンBの基地局1は携帯機の応答IDを受信するので、該基地局1から判定信号が得られるが、利用者がゾーンBから出れば判定信号が得られなくなる。これにより利用者の所在を判別できる。   Specifically, if the user who possesses the portable device enters the LF effective reception area (zone A) of one communication device, the base station 1 in zone A receives the response ID of the portable device. A determination signal is obtained from station 1, but if the user leaves zone A, the determination signal cannot be obtained. If the user who has the portable device enters the LF effective reception area (zone B) of the other communication device, the base station 1 in zone B receives the response ID of the portable device. Although a determination signal can be obtained, if the user leaves zone B, the determination signal cannot be obtained. Thereby, the location of the user can be determined.

この手法は、携帯機を所持した利用者が、自由に形成したゾーン内に居るか居ないかで判別するものであるので、従来の電波強度による所在の判別方式や複数の基地局を利用した3点測量による位置判定システムに比べ位置精度を飛躍的に向上させることができる。さらに、携帯機を所持した利用者がゾーンAからゾーンBに移動することを判別できるので、例えば、廊下の右と左にゾーンAとゾーンBを配置することで、利用者が廊下の右から左に移動したのか、左から右に移動したのかを、基地局1に接続したログサーバCのログデータだけで判定することができる。   Since this method is used to determine whether a user who has a portable device is in a freely formed zone or not, it uses a conventional method for determining location based on radio field strength and multiple base stations. The position accuracy can be dramatically improved compared to the position determination system based on three-point surveying. Furthermore, since it can be determined that the user who has the portable device moves from Zone A to Zone B, for example, by placing Zone A and Zone B on the right and left of the corridor, the user can move from the right of the corridor. Whether it has moved to the left or from the left to the right can be determined only by the log data of the log server C connected to the base station 1.

図15は、本発明に係る通信装置が適用された具体例を示すブロック図である。   FIG. 15 is a block diagram showing a specific example to which the communication apparatus according to the present invention is applied.

この具体例は、本発明に係る通信装置が、図15(a)に示す学校建築物の教室への人の入退出を管理するシステムに適用された場合の例であり、図15(b)に示すように、基地局1(LF送信アンテナ)から一定距離のエリアを携帯機の有効受信エリアAとしたとき、基地局1(LF送信アンテナ)は、有効受信エリアAが教室の金属性窓枠の一部を含むように配設される。一般に金属性窓枠には教室の前ドア枠および後ドア枠が金属性基礎により導電的に接続されている。前ドア枠および後ドア枠も金属からなり、導電性である。金属性窓枠に、LF送信アンテナの共振回路のコイルと結合するコイル4を設けることにより、効果的な電磁誘導結合を実現することができる。電磁誘導現象による誘導電流が流れる経路の周回抵抗が10KΩ程度以下であるならば、窓枠、前ドア枠、後ドア枠などの金属性部分の全体がLF送信用磁界アンテナとして機能する。このように、建築物の構造上、建物の窓枠やドア枠が金属性であり、それらが金属性基礎で導電的に接続されていれば、電磁誘導現象による誘導電流が流れる経路の周回抵抗は小さいので、それらの部材を金属で新たに接続して導電性を持たせることは不要である。なお、周回経路を形成しなくても、経路に接続された導電性部分は、その接続部とほぼ同電位と見ることができるので、この部分もLF送信用磁界アンテナ3として機能させることができる。   This specific example is an example in which the communication device according to the present invention is applied to a system for managing the entrance / exit of a person to / from a classroom of a school building shown in FIG. 15 (a). As shown in Fig. 2, when an area of a certain distance from the base station 1 (LF transmission antenna) is the effective reception area A of the portable device, the base station 1 (LF transmission antenna) It arrange | positions so that a part of frame may be included. Generally, a front door frame and a rear door frame of a classroom are conductively connected to a metallic window frame by a metallic foundation. The front door frame and the rear door frame are also made of metal and are conductive. By providing the coil 4 that is coupled to the coil of the resonance circuit of the LF transmitting antenna in the metallic window frame, effective electromagnetic induction coupling can be realized. If the circular resistance of the path through which the induced current due to the electromagnetic induction phenomenon flows is about 10 KΩ or less, the entire metallic parts such as the window frame, the front door frame, and the rear door frame function as a magnetic field antenna for LF transmission. In this way, if the building window frame or door frame is metallic in terms of the structure of the building, and they are conductively connected on a metallic foundation, the circular resistance of the path through which the induced current due to the electromagnetic induction phenomenon flows Therefore, it is not necessary to newly connect these members with metal to make them conductive. Even without forming the circuit path, the conductive part connected to the path can be viewed as almost the same potential as the connection part, so that this part can also function as the magnetic field antenna 3 for LF transmission. .

以上の構成において、基地局1の送信アンテナからの放射磁界内にある金属性窓枠の一部がこの放射磁界と電磁結合する。金属性窓枠と前ドア枠と後ドア枠は全て導電性であり、それらは導電性の金属性基礎で電気的に接続されているので、金属性窓枠、教室の前ドア枠および後ドア枠の全体が基地局1側の送信アンテナ(アレイ)として機能する。すなわち、有効受信エリアAは、教室の前ドア枠および後ドア枠の近傍のエリアを含むように拡張される。   In the above configuration, a part of the metallic window frame in the radiation magnetic field from the transmission antenna of the base station 1 is electromagnetically coupled to this radiation magnetic field. The metal window frame, front door frame and rear door frame are all conductive and they are electrically connected with conductive metal foundation, so the metal window frame, classroom front door frame and rear door The entire frame functions as a transmitting antenna (array) on the base station 1 side. That is, the effective reception area A is expanded to include areas in the vicinity of the front door frame and the rear door frame of the classroom.

ここで、携帯機を携えた人が教室の前ドアあるいは後ドアを通って入退室すると、携帯機が拡張された有効受信エリア内を通過することになる。したがって、アクティブ型携帯機は、基地局から送信されるLF信号を受信してトリガ起動され、内蔵する電池の電力で動作してUHF応答信号を基地局に送信する。基地局は、携帯機から送信されるUHF応答信号を受信することにより、教室への人の入退出を知ることができる。なお、携帯機を携えた人が窓から出入りした場合でも、携帯機は、基地局から送信されるLF信号を受信してトリガ起動されて動作し、UHF応答信号を基地局に送信するので、基地局ではそれを知ることができる。
実際の応用例としては、廊下側や窓側に設置された赤外線センサーや監視カメラなどと連携させて、携帯機を持たずに前ドア、後ドアや窓から出入りした場合に異常入退出と基地局側で判断して、警報を鳴らすなどの形で簡便に利用できる。
Here, when the person carrying the portable device enters and exits through the front door or the rear door of the classroom, the portable device passes through the expanded effective reception area. Therefore, the active portable device is triggered by receiving the LF signal transmitted from the base station, operates with the power of the built-in battery, and transmits the UHF response signal to the base station. By receiving the UHF response signal transmitted from the portable device, the base station can know the entrance / exit of the person to / from the classroom. Even if the person carrying the portable device enters and exits from the window, the portable device receives the LF signal transmitted from the base station and operates by being triggered and transmits a UHF response signal to the base station. This can be known at the base station.
As an actual application example, an abnormal entry / exit and base station when entering / exiting from the front door, rear door or window without holding a portable device in cooperation with infrared sensors or surveillance cameras installed on the corridor side or window side. Judging by the side, it can be used easily in the form of sounding an alarm.

以上実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、基地局から携帯機へ送信される信号がLF信号であり、携帯機から基地局へ送信される信号がUHF信号であるとしたが、基地局と携帯機間で送受信される信号の周波数帯は、それに限定されない。例えば、UHF帯のなかでも10MHzクラスと1GHzクラスとでは周波数が100倍異なり、電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流には、使用する周波数により差が生じる。一般に低周波側である10MHzクラスの周波数を選択すれば、1GHzクラスの周波数の場合より有効受信エリアの面で有利になるが、このような場合でも、導電性部材の配置により有効受信エリアをさらに拡張することができ、本発明は、基地局から送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機を動作させる通信装置において、有効受信エリアを拡張する場合に適用することができる。   Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the signal transmitted from the base station to the portable device is an LF signal, and the signal transmitted from the portable device to the base station is a UHF signal. The frequency band of the signal to be processed is not limited thereto. For example, in the UHF band, the frequency is 10 times different between the 10 MHz class and the 1 GHz class, and the induced electromotive force or induced current due to the electromagnetic induction phenomenon varies depending on the frequency used. In general, if a frequency of 10 MHz class on the low frequency side is selected, it becomes more advantageous in terms of effective reception area than in the case of 1 GHz class frequency, but even in such a case, the effective reception area is further increased by arrangement of conductive members. The present invention can be applied to a communication device that operates a portable device with an induced electromotive force or an induced current due to an electromagnetic induction phenomenon of an electromagnetic wave transmitted from a base station. it can.

また、携帯機は、アクティブ型携帯機に限らず、パッシブ型携帯機であってもよい。アクティブ型携帯機が内蔵する電池とは異なり、パッシブ型携帯機では、携帯機を動作させるのに十分な動作エネルギを放射磁界による電磁誘導で確保する必要があるが、基地局から送信される電磁波のみで携帯機を動作させることができる。また、本発明での携帯機の利用方法には、応答信号を基地局に送信せずとも、有効受信エリア内に携帯機があることをLEDを点灯させたり、液晶に文字表示させたり、ブザー音を鳴らすなどの方法で利用者に知らせる手段も有効である。   The portable device is not limited to an active portable device, and may be a passive portable device. Unlike batteries built into active portable devices, passive portable devices require sufficient operating energy to operate the portable device by electromagnetic induction using a radiated magnetic field. Only the portable device can be operated. Further, in the method of using the portable device in the present invention, the LED is turned on, the character is displayed on the liquid crystal, the buzzer is displayed, even if the response signal is not transmitted to the base station. It is also effective to inform the user by a method such as making a sound.

また、本発明は、人の入退出などの通過だけでなく、物品に携帯機を添えておけば、物品の通過管理にも適用できる。また、携帯機から基地局に応答信号を送信することは必ずしも必要でない。例えば、前述のように基地局から送信される電磁波を受信した携帯機が点灯、表示、警報などを発生するようにしてもよい。   Further, the present invention can be applied not only to the passage of people and the like, but also to the passage management of articles by attaching a portable device to the article. Further, it is not always necessary to transmit a response signal from the portable device to the base station. For example, as described above, a portable device that has received an electromagnetic wave transmitted from a base station may emit light, display, alarm, or the like.

さらに、赤外線センサなどの他のセンサを併用すれば、携帯機を携帯している人や物品の通過を許可し、携帯機を携帯していない人や物品の通過を許可しないなどといった通過管理システムも構成できる。これは、他のセンサの検知信号と携帯機から応答信号の両者が得られた場合、すなわち両信号のAND出力が出力された場合だけ通過を許可するようにすることで実現できる。   Furthermore, if another sensor such as an infrared sensor is used in combination, a passage management system that permits passage of people and articles carrying portable devices, and does not allow passage of people and articles not carrying portable devices. Can also be configured. This can be realized by allowing the passage only when both the detection signal of the other sensor and the response signal are obtained from the portable device, that is, when the AND output of both signals is output.

1・・・基地局、2・・・携帯機、3,3-1〜3-3・・・導電性部材、4・・・コイル、5・・・アッテネータ、21・・・LF送信アンテナ、22・・・出力調整ボリューム、23・・・パワーアンプ、24・・・LF送信回路、25・・・基地局制御回路、26・・・UHF受信回路、27・・・UHF受信アンテナ、28・・・電源、31・・・LF受信アンテナ、32・・・LF受信回路、33・・・携帯機制御回路、34・・・UHF送信回路、35・・・UHF送信アンテナ、C・・・ログサーバ 1 ... base station, 2 ... mobile device, 3,3-1 to 3-3 ... conductive member, 4 ... coil, 5 ... attenuator, 21 ... LF transmitting antenna, 22 ... Output adjustment volume, 23 ... Power amplifier, 24 ... LF transmitter circuit, 25 ... Base station control circuit, 26 ... UHF receiver circuit, 27 ... UHF receiver antenna, 28 ..Power supply, 31 ... LF reception antenna, 32 ... LF reception circuit, 33 ... portable device control circuit, 34 ... UHF transmission circuit, 35 ... UHF transmission antenna, C ... log server

Claims (9)

基地局と携帯機を備え、基地局から送信される電磁波を携帯機が受信して動作あるいはトリガ起動して動作し、携帯機自身がその旨を報知あるいは応答信号を基地局側へ送信することで通過管理や位置管理を行う通信装置において、
基地局の送信アンテナから送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができる有効受信エリア内に、導電性部材の一部が含まれる位置関係で基地局の送信アンテナと導電性部材を配置して前記基地局の送信アンテナと導電性部材の一部を電磁誘導結合させることにより、該導電性部材全体を携帯機に対する基地局側の送信アンテナとして機能させることを特徴とする通信装置。
It has a base station and a portable device, and the portable device receives an electromagnetic wave transmitted from the base station and operates or triggers to operate, and the portable device itself notifies that fact or transmits a response signal to the base station side. In the communication device that performs passage management and location management at
Part of the conductive member is included in the effective reception area where the portable device can be operated or triggered by the induced electromotive force or induced current due to the electromagnetic induction phenomenon of the electromagnetic wave transmitted from the transmitting antenna of the base station The base station transmitting antenna and the conductive member are arranged in a positional relationship and a part of the base station transmitting antenna and the conductive member are electromagnetically coupled to each other so that the entire conductive member is A communication device that functions as a transmission antenna.
基地局の送信アンテナから送信される電磁波の波長をλとしたとき、λ/1000のエリア内に導電性部材の一部が含まれる位置関係で基地局の送信アンテナと導電性部材を配置することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。   When the wavelength of the electromagnetic wave transmitted from the transmission antenna of the base station is λ, the transmission antenna and the conductive member of the base station are arranged in a positional relationship in which a part of the conductive member is included in the area of λ / 1000. The communication apparatus according to claim 1. 前記基地局の送信アンテナの共振回路を構成するコイルに対向して前記導電性部材に接続されたコイルを配置し、これにより前記基地局の送信アンテナと導電性部材の一部を電磁誘導結合させることを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。   A coil connected to the conductive member is disposed opposite to a coil constituting a resonance circuit of the transmission antenna of the base station, thereby electromagnetically coupling the transmission antenna of the base station and a part of the conductive member. The communication apparatus according to claim 1 or 2, wherein 前記導電性部材を含んで形成される送信アンテナの経路に、アッテネータが設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の通信装置。   The communication apparatus according to claim 1, wherein an attenuator is provided in a path of a transmission antenna formed including the conductive member. 前記導電性部材を含んで形成される送信アンテナの経路の一部が、磁気シールド材を使用して接地シールドされていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の通信装置。   The communication according to any one of claims 1 to 4, wherein a part of a path of a transmission antenna formed including the conductive member is grounded and shielded using a magnetic shield material. apparatus. 前記導電性部材から送信される電磁波の電磁誘導現象による誘導起電力または誘導電流で携帯機を動作あるいはトリガ起動して動作させることができる有効受信エリア内に、さらに他の導電性部材の一部を配置して該導電性部材全体も基地局側の送信アンテナとして機能させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の通信装置。   A part of another conductive member in an effective reception area where the portable device can be operated or triggered by an induced electromotive force or induced current due to an electromagnetic induction phenomenon of electromagnetic waves transmitted from the conductive member. The communication apparatus according to claim 1, wherein the entire conductive member also functions as a transmission antenna on a base station side. 前記基地局から前記携帯機にLF帯の信号が送信され、前記携帯機から前記基地局にUHF帯の信号が送信されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の通信装置。   The LF band signal is transmitted from the base station to the portable device, and the UHF band signal is transmitted from the portable device to the base station. Communication device. 前記基地局から前記携帯機にUHF帯の信号が送信され、前記携帯機から前記基地局に異なるUHF帯の信号が送信されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の通信装置。   7. The UHF band signal is transmitted from the base station to the portable device, and a different UHF band signal is transmitted from the portable device to the base station. 8. Communication equipment. 前記基地局から送信される電磁波は、マンチェスタ符号化されたデジタル信号であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つの請求項に記載の通信装置。   The communication apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the electromagnetic wave transmitted from the base station is a Manchester-encoded digital signal.
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