JP2004072243A

JP2004072243A - 通信装置

Info

Publication number: JP2004072243A
Application number: JP2002226129A
Authority: JP
Inventors: ▼廣▲畑　敦; Atsushi Hirohata
Original assignee: K Tech Devices Corp
Current assignee: K Tech Devices Corp
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】サーキュレータを用いなくとも同時送受信が可能な通信装置を提供する。
【解決手段】同一周波数帯の送信信号と受信信号を、一つのアンテナで同時に送受信する通信装置であって、アンテナに出力する送信信号の一部を分配しアンテナからの受信信号とを足し合わせてそれらの加算信号を得るための第１の分配手段と、第１の分配手段から出力される前記加算信号を二つの信号に分配出力する第２の分配手段とを有し、第２の分配手段から分配出力された前記加算信号の一方が、受信信号を復調するための同期検波回路の局部発振信号として使用する。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＲＦＩＤ用タグの情報読み取り装置等としての通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一つのアンテナを用いて、同一周波数で同時送受信をする（以下単に「同時送受信」という）通信装置は、送信信号と受信信号を区別して取り出すためにサーキュレータを用いている（特開平８−７９１２６号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記サーキュレータの持つ通過信号の方向性を利用して、送信信号を送信パワーアンプからアンテナへ、受信信号をアンテナから受信回路へ、一方向へ通過させ、送信信号電力を受信回路へ通過させないように構成すれば、同時送受信の構成に有利である。しかしながらサーキュレータは占有体積が大きく、装置の小型化が困難である。またサーキュレータはコスト高でもある。
【０００４】
そこで本発明が解決しようとする課題は、サーキュレータを用いなくとも同時送受信が可能な通信装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の通信装置は、同一周波数帯の送信信号と受信信号を、一つのアンテナで同時に送受信する通信装置であって、アンテナに出力する送信信号の一部を分配しアンテナからの受信信号とを足し合わせてそれらの加算信号を得るための第１の分配手段と、第１の分配手段から出力される前記加算信号を二つの信号に分配出力する第２の分配手段とを有し、第２の分配手段から分配出力された前記加算信号の一方が、受信信号を復調するための同期検波回路の局部発振信号として使用されることを特徴とする。
【０００６】
上記本発明の通信装置の構成は、サーキュレータを用いることなく上記本発明が解決しようとする課題を解決できる。以下、通信装置９の動作原理を図１を参照しながら説明する。
【０００７】
図１に示す送信パワーアンプ３から送信信号電力がアンテナ１に出力される。アンテナ１は、相手方の応答器（図１のタグ８）へ当該送信信号電力を送出する。そして前記応答器からの応答信号（例えば応答器の個別情報成分が含まれている）を通信装置のアンテナ１にて受信する。応答器８は通信装置９のアンテナ１から出力される送信電力の１部を情報変調して再輻射しているため、通信装置８においては同時送受信の状態となる。同時送受信を一つのアンテナ１で行う場合、アンテナ１には通信装置９の送信電力と応答器８からの応答信号が同時に存在する。送信信号と受信信号が同時に存在している状態の信号を加算信号ということとする。かかる加算信号が分配器４によりハイブリッドカプラ２に送られる。ハイブリッドカプラ２は加算信号を９０°の位相差の第１信号及び第２信号とする一つの手段である。当該第１信号が例えばアッテネータ６により減衰されて同期検波回路（図１では乗算器５）に適切なレベルで供され、且つ第１信号と同じ周波数である第２信号が同期検波回路の局部発振として用いられ乗算される。すると当該同期検波回路により、自己の送信電力により同期検波されるのは直流電圧となり、第１信号と第２信号との間に９０°の位相差があるときはこの直流電圧は０となる応答器からの情報変調成分がフィルタ７により復調出力されることとなる。局部発振信号として動作する適切なレベルには必ずなるとは言えないが、通常は送信信号の出力が非常に強いために、後述する不等分配器や減衰器（アッテネータ）を併用すれば蓋然性は高い。
【０００８】
このようにして本発明の構成によれば、送信信号と受信信号とを加算信号の状態から受信信号に重畳されている応答器からの個別情報のみを復調する過程を経るため、サーキュレータを必要としない。従って本発明が解決しようとする課題を解決し得る。
【０００９】
上記本発明の通信装置において、加算信号を９０°の位相差の第１信号及び第２信号とする手段は、具体的にはブランチド・ハイブリッドカプラ（例えば図３に例示）等が好適である。但し、第１信号及び第２信号の位相差が９０°であることは、必ずしも本発明を構成する必須の要件ではない。第１信号及び第２信号の位相差が９０°でなくても上記同期検波が可能であり、本発明の通信装置たり得るためである。例えば本発明の通信装置は、ハイブリッドカプラ２に代えて図１に示す分配器４を用いることも可能である。しかしながら後述するように、同期検波回路の受信信号入力と局部発振信号に９０°の位相差を設けることは、受信信号入力と局部発振信号に含まれる圧倒的に強い自己の送信電力の位相差で生じる直流成分をキャンセルする事ができる点で非常に有利である。
【００１０】
ここで上記加算信号を９０°の位相差の第１信号及び第２信号とする手段は、ハイブリッドカプラ２に限られないことは言うまでもない。かかる手段を実現させるためには、他の手段で加算信号を分配後、分配後の一方の信号のみを伝送線路で１／４波長分遅らせることにより、また公知のＣＲＬ回路の利用によっても実現できる。但しハイブリッドカプラ２は、加算信号を分配する機能、及び加算信号を９０°の位相差の第１信号及び第２信号とする機能の双方を兼ね具えている。そのためハイブリッドカプラ２を使用することにより、回路設計が容易となる点、回路構成部品点数を低減できる点で有利である。
【００１１】
また第２の分配手段から分配出力される二つの信号の一方をアッテネータを介して同期検波回路に入力する構成については、図１に基き既に説明した。ここで当該二つの信号の双方が、アッテネータを介する構成としてもよい。上記局部発振入力レベルの適正化に資する場合があるためである。それからすると、局部発振となる信号のみがアッテネータを介するよう構成する、としてもよいことは言うまでもない。
【００１２】
また第２の分配手段を不等分配器で構成することもできる。その場合、受信入力レベルが他に比して低くなるように不等分配することが好ましい。図１における上記アッテネータ６の存在と同様の効果を得ることができ、当該アッテネータ６を不要とし得る利点があるためである。また上記局部発振入力レベルの適正化を図るために、局部発振入力レベルを調整する手段として当該不等分配器を用いることができることは言うまでもない。
【００１３】
本発明の通信装置は、例えばＩＣカードやタグ状のＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用キャリヤ等と通信して、ＩＣカード等の記憶媒体部に蓄積された情報を読み取るための通信装置に用いることができる。従ってこの場合、上記個別情報は各々のＩＣカードやタグ状のＲＦＩＤ用キャリヤ等の記憶媒体に格納されている情報の全部又は一部となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として、本発明の通信装置を、タグ状のＲＦＩＤ用キャリヤと通信して、その記憶媒体部に蓄積された情報を読み取るための通信装置の動作概要として図１、図２、図３を参照しながら説明する。当該本発明の通信装置は、同一周波数信号を一つのアンテナで同時送受信する通信装置である。
【００１５】
まず図２に示すように、質問器である本発明の通信装置が送信電力を送出する（Ｓ１）。応答器としてのＲＦＩＤタグ８は、アンテナ１０により当該送信出力を受信し（Ｓ２）、その受信した電力の一部を整流して直流電力を得る（Ｓ３）ことで応答器を動作させるための電源とする（Ｓ４）。そして次にその電源からの電力を駆動源として、受信（Ｓ２）した信号電力にＲＦＩＤタグの記憶媒体に書き込まれた情報を変調した（Ｓ５）信号を応答器側へ再輻射する（Ｓ６）。
【００１６】
次に応答器側から質問器側へと再輻射（Ｓ６）された信号が質問器側で受信（Ｓ７）された後の動作について説明する。受信（Ｓ７）された信号は抵抗器の組合せからなる分配器４により、上述した加算信号として図１に示すハイブリッドカプラ２へ分配される（Ｓ８）。かかる加算信号は更にハイブリッドカプラ２にて９０°の位相差の第１信号（Ｓ９）及び第２信号（Ｓ１０）とする各々の信号に分配される（Ｓ１１）。
【００１７】
上記ハイブリッドカプラ２は、例えば図３に示すような結合度が３ｄＢの等分器として用いられる９０°ハイブリッドカプラである。同図Ａ乃至Ｂのいずれか一方から入力する上記加算信号が、同図Ｃ及びＤへ分配されて出力される。Ｃへの出力信号とＤへの出力信号には９０°の位相差がある。
【００１８】
ここで分配された一方（第１信号）はアッテネータで減衰（Ｓ１２）されて、図１に示す同期検波回路である乗算器５に入力し（Ｓ１３）、受信入力（Ｓ１４）となる。もう一方（第２信号）は乗算器５に対する局部発振（Ｓ１５）に用いられる。局部発振信号には高い信号レベルを入力し飽和状態として用いれば、局部発振信号に重畳する応答器からの情報変調成分は動作上ほぼ無視できる。
【００１９】
受信信号入力を適切なレベルとすることにより、飽和状態の局部発振信号との乗算により同期検波し、情報変調成分を復調出力として得ることができる。局部発振信号として適切なレベルで使用するには、アッテネータを用いるか上記の分配器を不等分配器としてもよい。
【００２０】
同期検波回路の受信信号入力と局部発振信号には９０°の位相差を設けることにより、受信信号入力と局部発振信号に含まれる圧倒的に強い自己の送信電力の位相差で生じる直流成分をキャンセルする事ができる。
【００２１】
このようにして乗算器５により乗算され、タグ状のＲＦＩＤ用キャリヤにて情報変調された成分のみをフィルタ７（Ｓ１６）を通して、復調出力とし、さらにこれを記憶媒体に蓄積された情報として解読することにより通信装置としての動作が完了する。以上が本発明の通信装置の動作の一例の概要である。
【００２２】
ここで第１信号と第２信号との周波数が等しいことから、第２信号を局部発振として用いることができる。これは第１信号と第２信号が同一の信号から分岐しているためである。従って、同期検波に必要な局部発振信号を別に生成する回路が必要無く、同期検波をするための周波数調整手段又は周波数安定手段を要することがない点で有利である。
【００２３】
本例ではタグ状のＲＦＩＤ用キャリヤと通信して、その記憶媒体部に蓄積された情報を読み取るための通信装置について説明した。しかし本発明の通信装置は、その用途に限定されるものではなく、音声通信などの無線通信装置などの用途にも利用できることは言うまでもない。
【００２４】
また本例では送信出力が受信入力レベルに対して圧倒的に強く、同期検波回路に対して受信入力の飽和がある。従って感度は下がるがアッテネータ６を入れて同期検波回路が飽和しないようにしている。しかし大入力によっても飽和せずに対応可能な同期検波回路を用いればアッテネータ６は不要である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、サーキュレータを用いなくとも同時送受信が可能な通信装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の通信装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の通信装置の実施の形態の一例を示す図である。
【図３】本発明の通信装置を構成する９０°ハイブリッドカプラの説明図である。

Claims

同一周波数帯の送信信号と受信信号を、一つのアンテナで同時に送受信する通信装置であって、アンテナに出力する送信信号の一部を分配しアンテナからの受信信号とを足し合わせてそれらの加算信号を得るための第１の分配手段と、第１の分配手段から出力される前記加算信号を二つの信号に分配出力する第２の分配手段とを有し、第２の分配手段から分配出力された前記加算信号の一方が、受信信号を復調するための同期検波回路の局部発振信号として使用されることを特徴とする通信装置。
第２の分配手段を不等分配器で構成することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
第２の分配手段から分配出力される二つの信号のいずれか一方、あるいは両方の信号をアッテネータを介して同期検波回路に入力することを特徴とする請求項１又は２記載の通信装置。
第２の分配手段から分配出力する二つの信号は互いに９０度の位相差を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信装置。
第２の分配手段が９０°ハイブリッドカプラであることを特徴とする請求項４記載の通信装置。