JP2003304174A

JP2003304174A - データ検出システムおよびデータ検出装置

Info

Publication number: JP2003304174A
Application number: JP2002105165A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Sato; 智之佐藤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2003-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】データを含む微弱な無線信号から、確実にデ
ータを検出する。【解決手段】送信部２２および方向性結合器２０４
は、問い合わせ信号を発生してＩＤタグに対して送信す
る。ＩＤタグは、問い合わせ信号に対して、ＩＤリーダ
３に応答信号を返す。ＩＤリーダ３に返された応答信号
は信号発生部２６に入力され、信号発生部２６およびＩ
Ｄデータ検出回路２４６によりＩＤデータが検出され
る。制御回路２８０は、適応的に可変移相器３００を制
御し、有意なＩＤデータが検出されるように応答信号ま
たはバイアス信号を移相させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体に付されたタ
グなどから非接触で無線信号を読み取り、読み取った信
号に含まれるデータを検出するデータ検出システムおよ
びデータ検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＪＲの「Ｓｕｉｃａ」のよう
に、ＩＣカードなどに記憶されたデータを、微弱な無線
信号を介して非接触で読み出すシステムが実用化されて
いる。また、例えば、日経エレクトロニクス誌（２００
２年２月２５日，ｐ１１２〜）は、非接触でデータの読
み出し・書き込みが可能な小型の無線タグを開示する。
このようなシステムにおいては、ＩＣカード・無線タグ
からの無線信号を確実に受信し、この信号に含まれるデ
ータを確実に検出することが要求される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した背
景からなされたものであり、非接触のＩＣカード・無線
タグが送信する微弱な無線信号から、確実にデータを検
出することができるデータ検出システムおよびデータ検
出装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかるデータ検出システムは、無線送信さ
れる問い合わせ信号を受信し、所定のデータを含み、前
記受信した問い合わせ信号に同期する応答信号を無線送
信する応答信号送信装置と、データ検出装置とを有する
データ検出システムであって、前記データ検出装置は、
前記問い合わせ信号を無線送信する問い合わせ信号送信
手段と、前記無線送信される応答信号を受信し、前記無
線送信される問い合わせ信号に同期する検波用信号を用
いて、前記受信された応答信号を検波して検波信号とす
る受信・検波手段と、前記検波信号から、前記所定のデ
ータを検出するデータ検出手段と、前記検出された所定
のデータが有意であるか否かに応じて、前記受信された
応答信号または前記検波用信号を移相して、前記検波手
段に供給する移相手段とを有する。

【０００５】また、本発明にかかるデータ検出装置は、
無線送信される問い合わせ信号に同期し、所定のデータ
を含み、無線送信される応答信号から、前記所定のデー
タを検出するデータ検出装置であって、前記問い合わせ
信号を無線送信する問い合わせ信号送信手段と、前記無
線送信された応答信号を受信し、前記無線送信される問
い合わせ信号に同期する検波用信号を用いて、前記受信
された応答信号を検波して検波信号とする検波手段と、
前記検波信号から、前記所定のデータを検出するデータ
検出手段と、前記検出された所定のデータが有意である
か否かに応じて、前記受信された応答信号または前記検
波用信号を移相して、前記検波手段に供給する移相手段
とを有する。

【０００６】好適には、前記検波信号の強度は、前記検
波用信号と前記応答信号との位相関係に応じて変化し、
前記移相手段は、前記検波信号の値が大きくなるよう
に、前記受信された応答信号の位相を変化させる。

【０００７】好適には、前記検波信号の値は、検波の対
象となる信号の強度が、所定の値以上である場合に大き
くなり、前記検波用信号の強度は、前記所定の値以上で
あって、前記検波手段は、前記検波用信号と前記応答信
号とを重畳して検波する。

【０００８】好適には、前記移相手段は、前記検出され
た所定のデータが有意であるか否かを判定する判定手段
と、前記所定のデータが有意であるか否かの判定結果に
応じて、前記受信された応答信号の位相を切り替える位
相切換手段とを有する。

【０００９】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］以下、本発明の
第１の実施形態として、非接触ＩＤタグ読み取りシステ
ム１を説明する。

【００１０】［非接触ＩＤタグ読み取りシステム１］図
１は、本発明にかかる非接触ＩＤタグ読み取りシステム
１の構成を示す図である。図１に示すように、非接触Ｉ
Ｄタグ読み取りシステム１は、１つ以上の識別対象物１
２それぞれに付されたＩＤタグ１４、円偏波アンテナ２
００を含むＩＤリーダ２およびコンピュータ１０などか
ら構成される。非接触ＩＤタグ読み取りシステム１は、
これらの構成部分により、識別対象物１２（荷物・書籍
など何でもよい）の識別子（ＩＤ）など種々の情報を、
ＩＤタグ１４とＩＤリーダ２の円偏波アンテナ２００と
が非接触の状態で、微弱な電波信号を用いて伝送し、識
別対象物１２の識別などを行う。

【００１１】［ＩＤタグ１４］図２は、図１に示したＩ
Ｄタグ１４の構成を示す図である。図２に示すように、
ＩＤタグ１４は、アンテナ１４０、電源回路１４２、リ
ミッタ１４４、ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック発生回路
１４６、ＩＤ発生回路１４８および変調回路１５０から
構成される。ＩＤタグ１４は、これらの構成部分によ
り、本願と同じ出願人による特願２００１−１６７０８
０号にも開示されているように、識別対象物１２に付さ
れ、ＩＤリーダ２から送信される搬送波の波長λｏ＝数
ｍｍ〜数十ｃｍの問い合わせ信号に応えて、識別対象物
１２（図１）のＩＤを含む応答信号を返す。なお、ＩＤ
タグ１４は、アンテナ１４０を含めて短辺・数ｍｍ×長
辺・数ｃｍ程度の小型で薄い、識別対象物１２に付しや
すい形状とされる。また、アンテナ１４０を除いたＩＤ
タグ１４の構成部分は、一辺が数ｍｍ〜０．数ｍｍ程度
の半導体チップ上に形成される。

【００１２】ＩＤタグ１４において、アンテナ１４０
は、長方形の導体の長手方向にスロットが形成された構
成を採り、スロットアンテナとして動作する。アンテナ
１４０の導体の幅Ｄと長さＬとは、下式１を満たす値と
され、また、アンテナ１４０の幅は、下記波長λｏに対
して十分に短い値（例えば、λｏ／１００〜λｏ／１０
００の範囲内）とされる。

【００１３】

【数１】

【００１４】波長λｏの信号に対するアンテナ１４０の
インピーダンスは、スロットの長手方向の中心において
は数百Ω程度の値を取り、スロットの両端に近い部分に
おいては、中心においてよりも低い値を取る。アンテナ
１４０のスロットにおいて、中心から離れ、ＩＤタグ１
４の半導体チップ部分の入出力インピーダンスと整合す
るインピーダンスを示す部分には、図２に示すように、
幅が狭められた領域が形成される。アンテナ１４０の上
記半導体チップは、この幅が狭い領域に、スロットをま
たぐように載置され、スロットの両側の導体と接続され
て信号の入出力を行う。つまり、アンテナ１４０の半導
体チップは、アンテナ１４０に対してオフセット給電を
行うように取り付けられ、信号の入出力を行う。

【００１５】電源回路１４２は、ＩＤリーダ２（図１）
から送られ、アンテナ１４０により捉えられた問い合わ
せ信号を整流・平滑し、ＩＤタグ１４の半導体チップ上
の各構成部分に対して電源（Ｖｄｄ）として供給する。
リミッタ１４４は、電源回路１４２が生成する電源Ｖｄ
ｄの電圧が、一定以上の値にならないように制限する。
ＩＤタグ１４の半導体チップ上の構成部分は、電源回路
１４２が発生し、リミッタ１４４が電圧を制限した電源
の供給を受けて動作する。

【００１６】図３は、図１に示したＩＤリーダ２におけ
る信号波形を示す図であって、（Ａ）は問い合わせ信号
を示し、（Ｂ）は検波波形を示し、（Ｃ）はＳＷ−ＯＮ
／ＯＦＦ用クロック信号の波形を示し、（Ｄ）はアナロ
グスイッチ２６２（図４）によりスイッチングされ、Ｃ
１１，Ｃ１２により平滑化された信号の波形を示し、
（Ｅ）はＬＰＦによりフィルタリングされた信号の波形
を示し、（Ｆ）は絶対値回路２６８の出力信号の波形を
示す。ここで、図４を参照して後述するように、ＩＤリ
ーダ２において、問い合わせ信号は、上記波長λｏの搬
送波信号を、図３（Ａ）に示すように、ＩＤタグ１４に
対する電源供給のための無変調部、および、ＩＤタグ１
４の動作のために用いられるクロック部を含む方形波に
てオン／オフ（ＡＳＫ変調）することにより生成され、
ＩＤタグ１４に対して送信される。ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ
用クロック再生回路１４６は、アンテナ１４０から入力
される問い合わせ信号に含まれる方形波（図３（Ａ））
からクロック信号を再生し、ＩＤ発生回路１４８に対し
て出力する。

【００１７】ＩＤ発生回路１４８は、識別対象物１２の
ＩＤなどのデータを記憶するＲＯＭ・ＲＡＭ（図示せ
ず）などから構成される。ＩＤ発生回路１４８は、クロ
ック再生回路１４６から入力されるクロック信号に同期
して、ＲＯＭ・ＲＡＭに記憶したデータを順次、読み出
して、識別対象物１２のＩＤを論理値１，０で示すＩＤ
データを生成し、変調回路１５０に対して出力する。な
お、図３（Ｂ），（Ｄ）、（Ｅ），（Ｆ）には、ＩＤタ
グ１４側が、ＩＤリーダ２からの問い合わせ信号８パル
スに１回の割合で、応答信号を返す場合が例示されてい
る。

【００１８】例えば、ＩＤデータの論理値が１である場
合に、変調回路１５０が、アンテナ１４０のインピーダ
ンスを、整合が取れた状態から、整合が取れていない状
態に変化させると、ＩＤリーダ２から送信されてきた問
い合わせ信号は、ＩＤタグ１４により、より強く反射さ
れ、ＩＤリーダ２に返る信号の強度が強くなる。反対
に、例えば、ＩＤデータの論理値が０である場合に、変
調回路１５０が、アンテナ１４０のインピーダンスを、
整合が取れた状態のままとすると、ＩＤリーダ２に返る
信号の強度は変化しない。

【００１９】このように、変調回路１５０が、ＩＤ発生
回路１４８から入力されるＩＤデータの論理値に従っ
て、アンテナ１４０の給電点のインピーダンスを変化さ
せると、図３（Ｂ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）にデータ
成分として示すように、ＩＤリーダ２側に返される応答
信号の強度が変化する。以上説明した各構成部分の動作
により、ＩＤタグ１４は、ＩＤリーダ２に対して、問い
合わせ信号の強度をＩＤデータの論理値に応じて変化さ
せて反射することにより、問い合わせ信号の搬送波信号
およびクロック信号の両方に同期した応答信号を送信す
る。

【００２０】［ＩＤリーダ２］図４は、第１のＩＤリー
ダ２（図１）の構成を示す図である。図４に示すよう
に、第１のＩＤリーダ２は、円偏波アンテナ２００、サ
ーキューレータ２０２、方向性結合器２０４、送信部２
２、復調部２４および制御部２８から構成される。送信
部２２は、発信器２２０、変調器２２２、問い合わせ信
号発生器２２４、送信アンプ２２６から構成される。復
調部２４は、分配器２４０、移相器２４２、第１および
第２の信号発生部２６−１，２６−２、加算器２４４、
ＩＤデータ検出回路２４６から構成される。

【００２１】信号発生部２６−１，２６−２はそれぞ
れ、検波器２６０−１，２６０−２、アナログスイッチ
（ＳＷ）２６２−１，２６２−２、ローパスフィルタ２
６４−１，２６４−２、受信アンプ２６６−１，２６６
−２、絶対値回路２６８−１，２６８−２、および、ア
ナログスイッチ２６２−１，２６２−２の出力に接続さ
れたコンデンサＣ１１，Ｃ２１から構成される。制御部
２８は、メモリおよびＣＰＵ（図示せず）などから構成
される制御回路２８０およびＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロ
ック発生器２８２から構成される。

【００２２】ＩＤリーダ２は、これらの構成部分によ
り、本願と同じ出願人による特願２００２−１４６６４
号にも開示されているように、近距離（例えば、ＩＤリ
ーダ２〜ＩＤタグ１４間の距離２０〜３０ｃｍ）にある
ＩＤタグ１４（図２）に対して微弱な問い合わせ信号を
送信し、この問い合わせ信号に応じて返される応答信号
から、ＩＤデータを検出し、コンピュータ１０に対して
出力する。

【００２３】制御回路２８０は、コンピュータ１０から
の指示に従って、ＩＤリーダ２の各構成部分の動作を制
御する。また、制御回路２８０は、ＩＤリーダ２の各構
成部分により検出されたＩＤデータを、コンピュータ１
０に対して出力する。

【００２４】ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック発生器２８
２は、図３（Ｃ）に示したような、例えば１００ｋＨｚ
のＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック信号を発生し、変調器
２２２および信号発生部２６−１，２６−２のアナログ
スイッチ２６２−１，２６２−２に対して出力する。

【００２５】発信器２２０は、ＩＤタグ１４に対して送
信する問い合わせ信号の搬送波信号（波長λｏ）を生成
し、変調器２２２に対して出力する。

【００２６】問い合わせ信号発生器２２４は、制御回路
２８０の制御に従って、ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック
発生器２８２が発生するＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック
信号に同期し、先頭部にＩＤタグ１４に電力を供給する
無変調部を含む問い合わせ信号を発生し、変調器２２２
に対して出力する。

【００２７】変調器２２２は、問い合わせ信号発生器２
２４から入力される問い合わせ信号（１００ｋＨｚ）に
より、発信器２２０から入力される搬送波信号（波長λ
ｏ）をオン／オフ（ＡＳＫ変調）し、送信アンプ２２６
に対して出力する。

【００２８】送信アンプ２２６は、変調器２２２から入
力される問い合わせ信号によりＡＳＫ変調された搬送波
信号（単に「問い合わせ信号」とも記す）を、所望の電
力まで増幅し、方向性結合器２０４に対して出力する。

【００２９】方向性結合器２０４は、例えば、送信アン
プ２２６から入力される問い合わせ信号を、電力として
１／１０（−１０ｄＢ）だけ、バイアス信号（図７を参
照して後述）として検波器２６０−１，２６０−２に供
給し、問い合わせ信号の残りの電力の分を、サーキュー
レータ２０２に対して出力する。バイアス信号と問い合
わせ信号とは、電力値が異なるだけなので、これらの信
号の振幅および搬送波信号は同期している。従って、問
い合わせ信号、バイアス信号および応答信号の振幅およ
び搬送波信号は、互いに同期している。

【００３０】サーキューレータ２０２は、方向性結合器
２０４から入力された問い合わせ信号を円偏波アンテナ
２００に対して出力し、送信する。また、サーキューレ
ータ２０２は、円偏波アンテナ２００から入力された応
答信号を、分配器２４０に対して出力する。

【００３１】分配器２４０は、サーキューレータ２０２
から入力された応答信号を２等分して、移相器２４２、
および、信号発生部２６−１の検波器２６０−１に対し
て出力する。

【００３２】移相器２４２は、分配器２４０から入力さ
れた応答信号の位相を、例えば＋９０°シフトし、信号
発生部２６−２の検波器２６０−２に対して出力する。
なお、応答信号は、上述のように、問い合わせ信号の反
射波であり、移相器２４２は、応答信号の搬送波信号の
位相を、例えば＋９０°移相する。

【００３３】図５は、移相器２４２の動作を模式的に示
す図である。このように、移相器２４２が応答信号の位
相を９０°シフトする理由は、以下の通りである。図５
に実線の曲線で示すように、ＩＤタグ１４とＩＤリーダ
２との間の距離ｄに応じて応答信号とバイアス信号との
位相関係が変化するので、検波出力（図３（Ｂ），
（Ｄ），（Ｅ）の波形のデータ成分）の強度もまた、距
離ｄに応じて＋側または−側に変化する（但し、図３
（Ｆ）に示した波形は、絶対値を求める処理がなされて
いるので、＋側にのみ変化する）。従って、距離ｄによ
っては、検波出力の強度は０になってしまうので、ＩＤ
データの検出が不可能になることがある。これに対し、
図５点線の曲線で示すように、応答信号の位相を適切な
量だけシフトすると、距離ｄの値にかかわらず、移相し
た応答信号からの検波出力（点線）および移相しない応
答信号の検波出力（実線）の少なくとも一方から、常
に、ＩＤデータを検出することができる。つまり、ＩＤ
リーダ２は、移相しない応答信号を検波器２６０−１で
検波し、移相した応答信号を検波器２６０−２で検波し
て、加算器２４４で加算することにより、ＩＤリーダ２
〜ＩＤタグ１４の間の距離ｄの値にかかわらず、常に、
ＩＤデータが検出できるように構成されている。

【００３４】図６は、図４に示した信号発生部２６−
１，２６−２の検波器２６０−１，２６０−２の構成を
示す図である。検波器２６０（検波器２６０−１，２６
０−２のいずれかを特定せずに示す場合には、単に検波
器２６０などと記す）は、図６に示すような回路から構
成され、方向性結合器２０４から入力されるバイアス信
号と、分配器２４０または移相器２４２から入力される
応答信号とを加算してダイオード検波し、図３（Ｂ）に
示すようにデータ成分を含む検波信号を出力する。

【００３５】図７は、図４，図６に示した検波器２６０
の検波特性を示す図である。検波器２６０は、ダイオー
ドの非線形特性により、図７に示したように、入力され
る応答信号の電力が小さいと検波出力の値が著しく小さ
くなり、反対に、入力される応答信号の電力が大きくな
ると、検波出力の値が大きくなる。つまり、検波器２６
０は、図７の左下の点線の楕円で示すように、入力電力
が小さい領域では低感度になり、同じく右上の点線の楕
円で示すように、入力電力が大きい領域では高感度にな
る。通常、応答信号の電力は非常に小さく、何らの対策
しない場合、検波器２６０の低感度な領域で検波される
ので、得られる検波出力も小さい。これに対し、応答信
号に問い合わせ信号の一部を応答信号に加算して検波す
ることにより、応答信号を、問い合わせ信号に同期した
タイミングで、検波器２６０の高感度な領域で検波する
ことができるので、大きい検波出力が得られる。

【００３６】アナログスイッチ２６２−１，２６２−２
は、それぞれ検波器２６０−１，２６０−２から入力さ
れる検波信号（図３（Ｂ））を、ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用
クロック発生器２８２から入力されるＳＷ−ＯＮ／ＯＦ
Ｆ用クロック信号（図３（Ｃ））に同期してスイッチン
グして整流し、コンデンサＣ１１，Ｃ２１により平滑化
し、図３（Ｄ）に示す波形の信号として、ローパスフィ
ルタ２６４−１，２６４−２に対して出力する。

【００３７】ローパスフィルタ２６４−１，２６４−２
は、それぞれアナログスイッチ２６２−１，２６２−２
から入力される信号の低周波成分のみを通過させ、図３
（Ｅ）に示す波形の信号を受信アンプ２６６−１，２６
６−２に対して出力する。

【００３８】受信アンプ２６６−１，２６６−２はそれ
ぞれ、ローパスフィルタ２６４−１，２６４−２から入
力される信号を増幅し、絶対値回路２６８−１，２６８
−２に対して出力する。

【００３９】絶対値回路２６８−１，２６８−２は、そ
れぞれローパスフィルタ２６４−１，２６４−２の出力
信号の波形において、正・負、両方のレベルを取りうる
データ成分の値の絶対値を取り、例えば正レベルの信号
として加算器２４４に対して出力する。

【００４０】加算器２４４は、受信アンプ２６６−１，
２６６−２から入力される信号を加算し、ＩＤデータ検
出回路２４６に対して出力する。

【００４１】ＩＤデータ検出回路２４６は、加算器２４
４から入力された信号からＩＤデータを検出し、制御回
路２８０に対して出力する。

【００４２】［全体動作］以下、非接触ＩＤタグ読み取
りシステム１（図１）の全体動作を説明する。送信部２
２（図４）が問い合わせ信号を発生すると、その一部は
バイアス信号として検波器２６０−１，２６０−２に供
給され、他の大部分はサーキューレータ２０２および円
偏波アンテナ２００を介して、ＩＤタグ１４に対して送
信される。ＩＤタグ１４において、電源回路１４２およ
びリミッタ１４４（図２）は、問い合わせ信号を受ける
と、ＩＤタグ１４の各構成部分に対して動作電力を供給
する。

【００４３】クロック再生回路１４６は、問い合わせ信
号に同期するクロック信号を再生し、ＩＤ発生回路１４
８は、記憶している識別対象物１２（図１）のＩＤなど
を示すＩＤデータを生成し、クロック信号に同期したタ
イミングで変調回路１５０に対して出力する。変調回路
１５０は、ＩＤデータの論理値に応じてアンテナ１４０
のインピーダンスを変化させ、応答信号をＩＤリーダ２
に対して送信する。ＩＤリーダ２において、分配器２４
０は、円偏波アンテナ２００を介して応答信号を受ける
と、受けた応答信号を２等分して、それぞれを検波器２
６０−１および移相器２４２に対して出力する。移相器
２４２は、入力された応答信号を９０°移相し、検波器
２６０−２に対して出力する。検波器２６０−１，２６
０−２はそれぞれ、入力された応答信号にバイアス信号
を加算し、検波して、図３（Ｂ）に示す検波信号を出力
する。

【００４４】アナログスイッチ２６２−１，２６２−２
は、これらの検波信号をクロック信号に同期してスイッ
チングして整流し、Ｃ１１，Ｃ１２により平滑化して図
３（Ｄ）に示す信号とする。ローパスフィルタ２６４−
１，２６４−２は、これらの信号をフィルタリングして
図３（Ｅ）に示す信号とする。受信アンプ２６６−１，
２６６−２は、これらの信号を増幅して絶対値回路２６
８−１，２６８−２に対して出力する。絶対値回路２６
８−１，２６８−２は、これらの信号の絶対値をとり、
加算機２４４に対して出力する。加算器２４４は、絶対
値回路２６８−１，２６８−２からの信号を加算し、Ｉ
Ｄデータ検出回路２４６は、加算された信号からＩＤデ
ータを検出し、制御回路２８０に対して出力する。制御
回路２８０は、ＩＤデータ検出回路２４６から入力され
たＩＤデータを、コンピュータ１０に対して出力する。

【００４５】［第２実施形態］以下、本発明の第２の実
施形態を説明する。以上、第１の実施形態として示した
ＩＤリーダ２（図１，図４）は、受信した応答信号を２
等分し、一方を移相して検波するので、ＩＤリーダ２〜
ＩＤタグ１４の間の距離ｄにかかわらず、応答信号から
ＩＤデータを安定に検出することができる。しかしなが
ら、ＩＤリーダ２においては、受信した応答信号が２等
分されるので、検波器２６０−１，２６０−２それぞれ
に入力される応答信号のパワーも、当然、円偏波アンテ
ナ２００が捉えた応答波の電力の１／２となり、損失が
生じる。以下に説明する第２のＩＤリーダ３は、このよ
うな点に着目して第１のＩＤリーダ２を改良したもので
あって、非接触ＩＤタグ読み取りシステム１（図１）に
おいて第１のＩＤリーダ２の代わりに用いられ、受信し
た応答信号のパワーを無駄なく用いて、より確実にＩＤ
データを検出できるように構成されている。

【００４６】図８は、第２のＩＤリーダ３の構成を示す
図である。なお、図８においては、図４に示した第１の
ＩＤリーダ２の構成部分と実質的に同じ第２のＩＤリー
ダ３の構成部分には、同様な符号が付してある。図８に
示すように、ＩＤリーダ３は、ＩＤリーダ２（図４）の
復調部２４を復調部３０で置換し、制御回路２８０が、
復調部３０の可変移相器３００を制御する構成を採る。

【００４７】復調部３０は、復調部２４（図４）の分配
器２４０および移相器２４２を可変移相器３００で置換
し、信号発生部２６−１，２６−２を１系統の信号発生
部２６だけとし、加算器２４４を削除した構成を採る。
ＩＤリーダ３は、ＩＤデータ検出回路２４６が有意なＩ
Ｄデータを識別したか否かに応じて適応的に応答信号を
移相し、応答信号の損失なく、ＩＤデータの識別に用い
ることができるように構成されている。

【００４８】［可変移相器３００］図９は、図８に示し
た可変移相器３００の構成を示す図である。図９に示す
ように、可変移相器３００は、ハイブリッド回路および
可変容量ダイオードなどから構成される。可変移相器３
００は、制御回路２８０からの制御に応じて、サーキュ
ーレータ２０２から入力される応答信号を移相せずに、
または、例えば９０°移相して、信号発生部２６の検波
器２６０に対して出力する。

【００４９】［制御回路２８０の制御］ＩＤリーダ３に
おいて、制御回路２８０は、可変移相器３００が応答信
号を９０°移相している状態でＩＤデータ検出回路２４
６が有意なＩＤデータを検出できない場合に、応答信号
を移相せずに検波器２６０に対して出力するように可変
移相器３００を制御する。また、制御回路２８０は、可
変移相器３００が応答信号を移相しない状態でＩＤデー
タ検出回路２４６が有意なＩＤデータを検出できない場
合に、応答信号を９０°移相して検波器２６０に対して
出力するように可変移相器３００を制御する。

【００５０】ＩＤデータ検出回路２４６が有意にＩＤデ
ータを検出した場合とは、例えば、ＩＤデータ検出回路
２４６が複数回、検出したＩＤデータが連続して一致し
た場合、ＩＤデータに誤り検出符号が付加されていると
きに、この符号を用いた誤り検出によって誤りが検出さ
れない場合、および、ＩＤリーダ３にデータ成分（図３
（Ｂ），（Ｄ），（Ｅ））の強度を測定可能なときに、
十分に強度が大きいデータ成分からＩＤデータが識別さ
れた場合などである。つまり、有意なＩＤデータとは、
信頼性が十分に高いと認められる条件で検出されたＩＤ
データを指す。

【００５１】［ＩＤリーダ３の動作］以下、ＩＤリーダ
３を用いた非接触ＩＤタグ読み取りシステム１の全体動
作を説明する。送信部２２および方向性結合器２０４
は、第１のＩＤリーダ２においてと同様に、問い合わせ
信号を発生し、円偏波アンテナ２００を介してＩＤタグ
１４に対して送信し、また、検波器２６０に対してバイ
アス信号を供給する。ＩＤタグ１４は、ＩＤリーダ３か
らの問い合わせ信号に対して、上述したように、応答信
号を返す。

【００５２】ＩＤタグ１４からＩＤリーダ３に返された
応答信号は、可変移相器３００を介して信号発生部２６
に入力され、信号発生部２６およびＩＤデータ検出回路
２４６によりＩＤデータが検出される。制御回路２８０
は、ＩＤデータ検出回路２４６が有意なＩＤデータを検
出したか否かに応じて可変移相器３００を制御する。

【００５３】図１０は、第２のＩＤリーダ３（図８）に
おける制御回路２８０の制御処理（Ｓ１０）を示すフロ
ーチャートである。つまり、図１０に示すように、ステ
ップ１００（Ｓ１００）において、上述のように、復調
部３０（図８）がＩＤデータを検出し、検出したＩＤデ
ータを制御回路２８０に対して出力する。

【００５４】ステップ１０２（Ｓ１０２）において、制
御回路２８０は、有意なＩＤデータが検出されたか否か
を判断する。有意なＩＤデータが検出された場合には、
制御回路２８０はＳ１１０の処理に進んで検出したＩＤ
データをコンピュータ１０に対して出力し、これ以外の
場合にはＳ１０４の処理に進む。

【００５５】ステップ１０４（Ｓ１０４）において、制
御回路２８０は、有意なＩＤデータが検出されず、可変
移相器３００による移相を一定回数繰り返したか否かを
判断する。この処理を一定回数繰り返した場合、制御回
路２８０はＳ１０８の処理に進み、これ以外の場合には
Ｓ１０６の処理に進む。

【００５６】ステップ１０６（Ｓ１０６）において、制
御回路２８０は、可変移相器３００を制御して、受信さ
れた応答信号を移相させる。

【００５７】以上説明したように、ＩＤリーダ３におい
ては、制御回路２８０が有意なＩＤデータが検出された
か否かに応じて、適応的に可変移相器３００を制御す
る。従って、ＩＤリーダ２におけるような応答信号の損
失は発生しない。また、ＩＤリーダ２において２系統必
要であった信号発生部２６が、ＩＤリーダ３においては
１系統で済むので、装置規模を小さくすることができ、
また、消費電力を抑えることができる。

【００５８】［変形例］なお、ＩＤリーダ３は、図８に
点線で示すように、可変移相器３００が、応答信号を移
相するのではなく、バイアス信号を移相するように変形
することができる。このように、バイアス信号を移相す
ると、可変移相器３００が応答信号に与える減衰をなく
すことができるので、ＩＤリーダ３の性能がより向上す
る。

【００５９】［第３実施形態］以下、本発明の第３の実
施形態を説明する。図１１は、本発明にかかる第３のＩ
Ｄリーダ４が発明されるに至った背景を説明する図であ
る。図１１に示すように、ＩＤタグ１４が、金属製な
ど、電波を反射する材料で作られた識別対象物１６に付
されることがある。このように反射が大きい場合には、
円偏波の電波が利用される。円偏波アンテナ２００から
放射された円偏波の電波が、識別対象物１６により１
回、反射されて１回反射波として戻っても、この反射波
の旋回方向は逆なので、円偏波アンテナ２００には受信
されない。しかしながら、ＩＤタグ１４および識別対象
物１６〜円偏波アンテナ２００の間の距離ｄが短い場合
には、円偏波アンテナ２００と識別対象物１６との間で
２回、反射された２回反射波の影響、および、円偏波ア
ンテナ２００の偏波特性の誤差が無視できなくなるの
で、ＩＤタグ１４からの応答信号が円偏波アンテナ２０
０に返るだけでなく、識別対象物１６によって反射され
た問い合わせ信号も、円偏波アンテナ２００で受信され
てしまう。識別対象物１６により反射された問い合わせ
信号は、妨害信号として働き、ＩＤデータの正常な検出
を妨げる。

【００６０】この不具合を解消するためには、有意なＩ
Ｄデータを検出するために十分な強度の検波信号が得ら
れ、かつ、妨害信号の影響を有効に排除することができ
るように減衰量を調整して、円偏波アンテナ２００が受
けた妨害信号を含む応答信号を減衰すればよい。以下に
示す本発明にかかる第３のＩＤリーダ４は、このような
背景からなされたものである。

【００６１】図１２は、本発明にかかる第２の非接触Ｉ
Ｄタグ読み取りシステム５の構成を示す図である。第２
の非接触ＩＤタグ読み取りシステム５においては、第１
の非接触ＩＤタグ読み取りシステム１（図１）における
第１のＩＤリーダ２が、第３のＩＤリーダ４に置換され
ており、識別の対象が、識別対象物１２から、金属など
から作られ、問い合わせ信号を反射する識別対象物１６
になっている。

【００６２】図１３は、図１２に示した第３のＩＤリー
ダ４の構成を示す図である。なお、図１３に示した第３
のＩＤリーダ４の各構成部分の内、第１および第２のＩ
Ｄリーダ２，３（図４，図８）と同じものには、同一ま
たは対応する符号が付されている。図１３に示すよう
に、第３のＩＤリーダ４は、第２のＩＤリーダ３（図
８）のサーキューレータ２０２〜検波器２６０の間に、
可変減衰器４０を挿入した構成を採る。ＩＤリーダ４
は、これらの構成部分により、識別対象物１６により反
射された問い合わせ信号（妨害信号）を含む応答信号
を、ＩＤデータの検出結果に応じて、適応的に移相およ
び減衰させることにより、常に有意なＩＤデータを検出
する。

【００６３】可変減衰器４０は、制御回路２８０の制御
に従って、サーキューレータ２０２から入力される妨害
信号を含む応答信号を、所定の減衰量を与えて、あるい
は、何ら減衰せずに可変移相器３００に対して出力す
る。可変減衰器４０が応答信号に与える減衰量は、上述
のように、妨害信号の強度に応じて、識別対象物１６か
ら円偏波アンテナ２００に返る妨害信号がＩＤデータの
検出に与える悪影響が最小になり、有意なＩＤデータが
検出されるように調整される。

【００６４】可変減衰器４０が応答信号に減衰を与える
か否か、可変移相器３００が応答信号を移相するか否か
で、移相・減衰には４つの組み合わせ（移相なし・減衰
あり、移相なし・減衰あり、移相あり・減衰あり、移相
あり・減衰なし）がある。制御回路２８０は、これらの
組み合わせのいずれかを応答信号に与えるように可変減
衰器４０および可変移相器３００を制御して、応答信号
を適応的に移相・減衰させ、常に有意なＩＤデータの検
出を可能とする。

【００６５】［ＩＤリーダ４の動作］以下、ＩＤリーダ
３を用いた非接触ＩＤタグ読み取りシステム１の全体動
作を説明する。送信部２２および方向性結合器２０４
は、第１および第２のＩＤリーダ２，３においてと同様
に、問い合わせ信号を発生し、円偏波アンテナ２００を
介してＩＤタグ１４に対して送信し、また、検波器２６
０に対してバイアス信号を供給する。識別対象物１６
（図１２）に付されたＩＤタグ１４は、ＩＤリーダ３か
らの問い合わせ信号に対して、上述したように、妨害信
号を含む応答信号を返す。

【００６６】ＩＤタグ１４からＩＤリーダ４に返された
応答信号は、可変減衰器４０および可変移相器３００を
介して信号発生部２６に入力され、信号発生部２６およ
びＩＤデータ検出回路２４６によりＩＤデータが検出さ
れる。制御回路２８０は、ＩＤデータ検出回路２４６が
有意なＩＤデータを検出したか否かに応じて、図１４を
参照して以下に説明するように可変移相器３００を制御
する。

【００６７】図１４は、第３のＩＤリーダ４（図１２，
図１３）における制御回路２８０の制御処理（Ｓ１２）
を示すフローチャートである。なお、図１４に示した第
３のＩＤリーダ４の処理の内、第２のＩＤリーダ３の処
理（図１０）と同じものには、同一の符号が付してあ
る。つまり、図１０に示すように、ステップ１００（Ｓ
１００）において、上述のように、復調部３０（図１
３）がＩＤデータを検出し、検出したＩＤデータを制御
回路２８０に対して出力する。

【００６８】ステップ１０２（Ｓ１０２）において、制
御回路２８０は、有意なＩＤデータが検出されたか否か
を判断する。有意なＩＤデータが検出された場合には、
制御回路２８０はＳ１１０の処理に進んで、検出したＩ
Ｄデータをコンピュータ１０に対して出力し、これ以外
の場合にはＳ１２０の処理に進む。

【００６９】ステップ１２０（Ｓ１２０）において、制
御回路２８０は、上述した可変減衰器４０による減衰
と、可変移相器３００による移相との４つの組み合わせ
の全てが試されたか否かを判断する。応答信号に対し
て、全ての組み合わせで減衰・移相が行われた場合に
は、制御回路２８０はＳ１０８の処理に進み、これ以外
の場合にはＳ１２２の処理に進む。

【００７０】ステップ１２２（Ｓ１２２）において、制
御回路２８０は、可変減衰器４０および可変移相器３０
０を制御して、上述した移相・減衰の４つの組み合わせ
の内、Ｓ１２の処理においてまだ試されていないいずれ
かにより、受信された応答信号を移相・減衰させ、Ｓ１
００の処理に戻る。

【００７１】ステップ１０８（Ｓ１０８）において、制
御回路２８０は、有意なＩＤデータが検出できなかった
と判断し、その旨をコンピュータ１０に通知する。

【００７２】［変形例］例えば、識別対象物１６の形
状、および、識別対象物１６（ＩＤタグ１４）〜非接触
ＩＤタグ読み取りシステム５の円偏波アンテナ２００の
間の距離ｄが固定的であるような場合には、円偏波アン
テナ２００に、常に同じ強度の妨害信号が入力される。
このような場合には、第３のＩＤリーダ４において、妨
害信号および応答信号の強度に対して最適な減衰量を与
える固定減衰器を、可変減衰器４０の代わりに用いて、
常に一定量の減衰を応答信号に与えることにより、常に
有意なＩＤデータを検出することができる。

【００７３】また、識別対象物１６（ＩＤタグ１４）〜
非接触ＩＤタグ読み取りシステム５の円偏波アンテナ２
００の間の距離ｄが固定的であるようなときには、距離
ｄを適切に選ぶことにより、常に応答信号に対する移相
なしの状態で、あるいは、常に応答信号を移相した状態
で、有意なＩＤデータを検出することができる。応答信
号に対して、常に一定量の移相を行う場合には、第３の
ＩＤリーダ４において、可変移相器３００に対する制御
回路２８０の制御は不要である。また、応答信号に対し
て移相を行なわない場合には、第３のＩＤリーダ４にお
いて、可変移相器３００を省略することが可能である。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるデ
ータ検出システムおよびデータ検出装置によれば、非接
触のＩＣカード・無線タグが送信する微弱な無線信号か
ら、確実にデータを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる非接触ＩＤタグ読み取りシステ
ムの構成を示す図である。

【図２】図１に示したＩＤタグの構成を示す図である。

【図３】図１に示したＩＤリーダにおける信号波形を示
す図であって、（Ａ）は問い合わせ信号を示し、（Ｂ）
は検波波形を示し、（Ｃ）はＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロ
ック信号の波形を示し、（Ｄ）はアナログスイッチ（図
４）によりスイッチングされ、Ｃ１１，Ｃ１２により平
滑化された信号の波形を示し、（Ｅ）はＬＰＦによりフ
ィルタリングされた信号の波形を示し、（Ｆ）は絶対値
回路の出力信号の波形を示す。

【図４】第１のＩＤリーダ（図１）の構成を示す図であ
る。

【図５】移相器の動作を模式的に示す図である。

【図６】図４に示した信号発生部の検波器の構成を示す
図である。

【図７】図４，図６に示した検波器の検波特性を示す図
である。

【図８】第２のＩＤリーダの構成を示す図である。

【図９】図８に示した可変移相器の構成を示す図であ
る。

【図１０】第２のＩＤリーダ（図８）における制御回路
の制御処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。

【図１１】本発明にかかる第３のＩＤリーダが発明され
るに至った背景を説明する図である。

【図１２】本発明にかかる第２の非接触ＩＤタグ読み取
りシステムの構成を示す図である。

【図１３】図１２に示した第３のＩＤリーダの構成を示
す図である。

【図１４】第３のＩＤリーダ（図１２，図１３）におけ
る制御回路の制御処理（Ｓ１２）を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１，５・・・非接触ＩＤタグ読み取りシステム１０・・・コンピュータ２，３，４・・・ＩＤリーダ２００・・・円偏波アンテナ２０２・・・サーキューレータ２０４・・・方向性結合器２２・・・送信部２２０・・・発信器２２２・・・変調器２２４・・・問い合わせ信号発生器２２６・・・送信アンプ２４，３０・・・復調部２４０・・・分配器２４２・・・移相器２４４・・・加算器２４６・・・ＩＤデータ検出回路２４８・・・絶対値回路３００・・・可変移相器２６・・・信号発生部２６０・・・検波器２６２・・・アナログスイッチ２６４・・・ローパスフィルタ２６６・・・受信アンプ２２８・・・制御部２８０・・・制御回路２８２・・・ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック発生器４０・・・可変減衰器１２・・・識別対象物１４・・・ＩＤタグ１４０・・・アンテナ１４２・・・電源回路１４４・・・リミッタ１４６・・・クロック再生回路１４８・・・ＩＤ発生回路１５０・・・変調回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無線送信される問い合わせ信号を受信し、
所定のデータを含み、前記受信した問い合わせ信号に同
期する応答信号を無線送信する応答信号送信装置と、データ検出装置とを有するデータ検出システムであっ
て、前記データ検出装置は、前記問い合わせ信号を無線送信する問い合わせ信号送信
手段と、前記無線送信される応答信号を受信し、前記無線送信さ
れる問い合わせ信号に同期する検波用信号を用いて、前
記受信された応答信号を検波して検波信号とする受信・
検波手段と、前記検波信号から、前記所定のデータを検出するデータ
検出手段と、前記検出された所定のデータが有意であるか否かに応じ
て、前記受信された応答信号または前記検波用信号を移
相して、前記検波手段に供給する移相手段とを有するデ
ータ検出システム。
【請求項２】無線送信される問い合わせ信号に同期し、
所定のデータを含み、無線送信される応答信号から、前
記所定のデータを検出するデータ検出装置であって、前記問い合わせ信号を無線送信する問い合わせ信号送信
手段と、前記無線送信された応答信号を受信し、前記無線送信さ
れる問い合わせ信号に同期する検波用信号を用いて、前
記受信された応答信号を検波して検波信号とする検波手
段と、前記検波信号から、前記所定のデータを検出するデータ
検出手段と、前記検出された所定のデータが有意であるか否かに応じ
て、前記受信された応答信号または前記検波用信号を移
相して、前記検波手段に供給する移相手段とを有するデ
ータ検出装置。
【請求項３】前記検波信号の強度は、前記検波用信号と
前記応答信号との位相関係に応じて変化し、前記移相手段は、前記検波信号の値が大きくなるよう
に、前記受信された応答信号の位相を変化させる請求項
２に記載のデータ検出装置。
【請求項４】前記検波信号の値は、検波の対象となる信
号の強度が、所定の値以上である場合に大きくなり、前記検波用信号の強度は、前記所定の値以上であって、前記検波手段は、前記検波用信号と前記応答信号とを重
畳して検波する請求項２または３に記載のデータ検出装
置。
【請求項５】前記移相手段は、前記検出された所定のデータが有意であるか否かを判定
する判定手段と、前記所定のデータが有意であるか否かの判定結果に応じ
て、前記受信された応答信号の位相を切り替える位相切
換手段とを有する請求項２〜４のいずれかに記載のデー
タ検出装置。