JP2006074578A - タグリーダ - Google Patents

Abstract

【課題】 受信信号に含まれている搬送波成分だけを選択的に減衰させることができるタグリーダを提供する。
【解決手段】 リーダライタ１１の受信回路１６に信号処理回路１５を設け、搬送波信号を１８０度移相させた移相信号を生成して受信信号に加算することで、リーダライタ１１の受信感度を極力低下させることなく搬送波成分を効率的に抑圧する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非接触通信タグに搬送波を送信し、その搬送波が前記非接触通信タグによって変調されることで生成される応答信号を受信して復調するタグリーダに関する。

非接触通信タグシステムは、タグリーダ（若しくはリーダライタ）側が送信する搬送波信号によってＲＦタグなどの非接触通信タグに動作電力を供給しながら、タグリーダと非接触通信タグとが無線通信を行うようになっている。近年、両者間の通信距離をより長くしたいというニーズが高くなっているため、タグリーダ側の搬送波出力の向上や、受信感度の向上などが望まれている。

例えば、タグリーダの復調回路としては、従来、回路構成が簡単である包絡線検波方式が主に採用されていたが、受信感度の向上を図るため、同期検波方式が採用されるようになってきている。ところが、タグリーダが搬送波を高いレベルで出力すると、それに伴いアンテナを介して受信する信号のレベルも上昇するため、同期検波方式を採用した場合は、同期検波回路で演算処理可能な電圧範囲に受信信号レベルを制限しなければならない。

ここで、特許文献１には、復調後のベースバンド信号を受信するアンプについて、タグからの応答信号を十分増幅できるようにゲインを上げると、質問器（タグリーダ）が質問信号を送信する場合に受信アンプが飽和することを回避するため、（応答信号の受信時以外である）質問信号の送信時にはスイッチを閉じておき、減衰器（抵抗素子）を有効にする技術が開示されている。

この従来技術を、上記の問題を解決するために適用することを想定すると、図３に示すような構成となる。タグリーダ（質問器）１の制御回路２は、送信回路３及びアンテナ４を介してタグ５に搬送波を送信する。すると、タグ５は給電されて動作し、搬送波を負荷変調することで応答する。また、タグリーダ１は、タグ５からの応答信号を常時減衰器６を介して受信するようにして、復調回路７により復調して制御回路２に出力する。即ち、搬送波信号の最大振幅の大きさが問題であるから、受信側の減衰器６は常に有効とする必要がある。
特開平１１−２９８３６６号公報

しかしながら、図３のような構成を採用すると、受信信号に含まれる搬送波成分のレベルが低下すると同時に非接触通信タグの応答信号成分も低下してしまうため（図４（ａ）参照）、その分だけ受信感度が低下することになる。尚、図４（ａ）に示す波形は、一例としてサブキャリアを用いた負荷変調方式の通信タイプに対応するものである。また、図４（ｂ）には、図４（ａ）に対応する受信信号の周波数スペクトラムを示す。従って、受信感度低下の影響により、通信距離を長くする効果を十分に得ることができないという問題があった。特に、タグリーダを小型に構成するため回路をＩＣ化する場合は、許容電圧範囲が小さくなることから、減衰率をより大きくする必要がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、受信信号に含まれている搬送波成分だけを選択的に減衰させることができるタグリーダを提供することにある。

同期検波方式を採用するタグリーダの場合、受信信号に搬送波信号を乗算するので受信信号振幅を十分に制限する必要がある。そこで、請求項１記載のタグリーダによれば、信号処理回路は、受信信号の振幅を受信回路の許容範囲内に収めるため、搬送波を移相させた移相信号を当該受信信号に加算する。斯様に構成すれば、前記移相信号と受信信号に含まれている搬送波成分とが干渉することで当該搬送波成分を減衰させて、非接触通信タグによる応答信号成分を極力減衰させないようにできる。従って、タグリーダの受信感度を極力低下させることなく搬送波成分を抑圧することができ、非接触通信タグとの通信距離をより長く設定することが可能となる。

請求項２記載のタグリーダによれば、信号処理回路は、搬送波を１８０度移相させた信号を生成して受信信号に加算するので、受信信号に含まれている搬送波成分に対して逆送となる信号を干渉させて、前記搬送波成分を効率的に減衰させることができる。
請求項３記載のタグリーダによれば、信号処理回路は、移相信号の振幅を、受信信号の電圧範囲より、受信回路の入力電圧許容範囲を減じた値に調整する。斯様に構成すれば、受信信号のうち、応答信号の復調に不要な部分だけを減衰させることができる。

請求項４記載のタグリーダによれば、信号処理回路は、送信回路より生成出力される搬送波を移相させて移相信号を生成するので、当該移相信号に所望の位相差を確実に付与することができる。

以下、本発明の一実施例について図１及び図２を参照して説明する。図１は、非接触通信タグ及びリーダライタの構成を示す機能ブロック図である。リーダライタ１１は、マイクロコンピュータで構成される制御回路１２，送信回路１３，アンテナ１４，信号処理回路１５及び受信回路１６などで構成されている。
送信回路１３は、搬送波発生部１７，変調回路１８，出力回路１９によって構成されている。搬送波発生部１７が発生した搬送波信号は変調回路１８及び受信回路１６に供給されており、その搬送波信号は、変調回路１８において制御回路１２より出力される送信データに応じて変調される。被変調信号は、出力回路１９において増幅されると、アンテナ１４より電波信号として外部に送信される。

一方、アンテナ１４を介して受信した信号は、信号処理回路１５を介して受信回路１６に与えられる。受信回路１６は、ミキサ（復調回路）２０，フィルタ２１，アンプ２２及び二値化回路２３などで構成されている。ミキサ２０は、信号処理回路１５を介して与えられる受信信号と、送信回路１３より供給される搬送波信号とを乗算することで同期検波を行い、検波復調した信号をフィルタ２１及びアンプ２２を介して二値化回路２３に出力する。二値化回路２３は、アンプ２２より与えられる復調信号に基づいて［１，０］の二値化データを生成すると、制御回路１２に出力する。尚、以上の構成は、信号処理回路１５を除けば、一般的なリーダライタと変わるところはない。

ＲＦタグ（非接触通信タグ）２４は、アンテナ２５，コンデンサ２６，整流回路２７，復調部２８，制御回路２９，メモリ３０などで構成されている。ＲＦタグ２４は、リーダライタ１１に近づくことで、当該リーダライタ１１より送信された搬送波信号をアンテナ２５を介して受信すると、整流回路２７において整流することで動作用電源を生成し、マイクロコンピュータで構成される制御回路２９及びその他の構成要素に供給する。また、搬送波信号に重畳されているリーダライタ１１からの送信データは復調部２８によって復調され、制御回路２９に出力される。制御回路２９は、動作用電源が供給されて起動すると、リーダライタ１１からの送信データを受けてメモリ３０に記憶されているデータを読み出す。

アンテナ２５に対しては、抵抗３１及びスイッチ３２の直列回路がコンデンサ２６と共に並列接続されている。そして、制御回路２９は、読み出したデータに応じてスイッチ３１を開閉制御して、搬送波信号を負荷変調するようになっている。
信号処理回路１５は、位相調整回路３３，振幅調整回路３４及び加算器３５で構成されており、位相調整回路３３は、例えば、インバータゲートとローパスフィルタとで構成されている。位相調整回路３３は、送信回路１３の搬送波発生部１７が出力する搬送波信号を、例えばインバータゲートを介すことで信号を反転させて１８０度移相し、更にローパスフィルタを介して移相信号を生成する。そして、その移相信号の振幅は、振幅調整回路３４において調整された後、加算器３５においてアンテナ２５によって受信された信号に加算され、ミキサ２０に出力される。

次に、本実施例の作用について図２も参照して説明する。リーダライタ１１の送信回路１３が搬送波信号を送信していれば、その搬送波信号は、常時信号処理回路１５を介して受信回路１６にも与えられることになる。そして、受信される搬送波信号の振幅レベルは、２０Ｖp-p（ピークトゥピーク）を超える場合もある。また、リーダライタ１１の受信回路１６をＩＣとして構成する場合、その動作電源は３Ｖ程度となるから、ミキサ２０に入力する受信信号の電圧範囲も３Ｖp-p以下に制限する必要がある。そこで、信号処理回路１５において受信信号を処理することで、上記条件を満たすように電圧範囲を制限する。

図２は、図４相当図である。図２（ａ）に示すように、信号処理回路１５は、搬送波信号と逆相の移相信号を生成して受信信号に加算するので、信号処理回路１５より出力される電圧波形は、受信信号電圧波形の包絡線に影響を及ぼすことなく、搬送波成分だけを減衰させた波形となる。また、受信信号の電圧振幅をＶR，受信回路１６の受信可能電圧範囲をＶTとすると、移相信号振幅電圧ＶSは、以下の関係を満たすように調整する。
ＶS≦（ＶR−ＶT）
例えばＶR＝２０Ｖp-p，ＶT＝３Ｖp-pであれば、振幅電圧ＶSは、
ＶS≦（２０−３）＝１７（Ｖp-p）
となるように振幅調整回路３４において調整すれば良い。

ここで、負荷変調によって波形振幅を変化させるような通信方式の場合、ＲＦタグ２４によって変調された応答信号成分は、受信信号波形の包絡線部分に含まれている。そして、図３に示すように受信信号を減衰器６によって一律に減衰させると、図４に示すように、受信信号に含まれる応答信号成分のレベルも低下するようにその包絡線が変化することになる。これに対して、本実施例の構成では、信号処理回路１５によって受信信号に含まれている搬送波成分だけを選択的に減衰させるので、図２（ａ）に示すように受信信号波形の包絡線は変化せず、図２（ｂ）に示すように応答信号の周波数成分レベルはそのまま維持されている。

以上のように本実施例によれば、リーダライタ１１の受信回路１６に信号処理回路１５を設け、搬送波信号を１８０度移相させた移相信号を生成して受信信号に加算するようにした。従って、リーダライタ１１の受信感度を低下させることなく搬送波成分を効率的に抑圧することができ、ＲＦタグ２４との通信距離をより長く設定することが可能となる。そして、受信回路１６にミキサ２０を備えて同期検波を行うようにしたので、本発明を有効に適用して受信感度を向上させることができる。

また、信号処理回路１５は、振幅調整回路３５において、移相信号の振幅を受信信号の電圧範囲より、受信回１６の入力電圧許容範囲を減じた値に調整するので、受信信号のうち、応答信号の復調に不要な部分だけを減衰させることができる。加えて、信号処理回路１５は、送信回路１３より生成出力される搬送波信号を移相させて移相信号を生成するので、当該移相信号に所望の位相差を確実に付与することができる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例に限定されるものではなく、以下のような変形が可能である。
変調方式は振幅変調に限ることなく、位相変調であっても良い。
移相信号は、搬送波信号を１８０度移送するものに限らず、移相量は適宜設定すれば良い。
また、移相信号は、受信回路によって受信した信号に含まれている搬送波成分に基づいて作成しても良い。
リーダライタに限ることなく、データの読取り機能だけを備えたタグリーダに適用しても良い。

本発明の一実施例であり、ＲＦタグ及びリーダライタの電気的構成を示す機能ブロック図 （ａ）は信号処理回路の入力端子と出力端子とにおける信号波形を示す図、（ｂ）は（ａ）に対応した信号波形の周波数スペクトラムを示す図 従来技術を示す図１相当図 図２相当図

符号の説明

図面中、１１はリーダライタ（タグリーダ）、１３は送信回路、１５は信号処理回路、１６は受信回路、２０はミキサ、２４はＲＦタグ（非接触通信タグ）を示す。

Claims (4)

1. 非接触通信タグに搬送波を送信し、前記搬送波が前記非接触通信タグによって変調されることで生成される応答信号を受信して同期検波方式で復調するタグリーダにおいて、
   当該受信信号の振幅を受信回路の許容範囲内に収めるため、前記搬送波を移相させた移相信号を当該受信信号に加算する信号処理回路を備えたことを特徴とするタグリーダ。
2. 前記信号処理回路は、前記搬送波を１８０度移相させた信号を生成して前記受信信号に加算することを特徴とする請求項１記載のタグリーダ。
3. 前記信号処理回路は、前記移相信号の振幅を、前記受信信号の電圧範囲より、前記受信回路の入力電圧許容範囲を減じた値に調整することを特徴とする請求項１又は２記載のタグリーダ。
4. 前記信号処理回路は、送信回路より生成出力される搬送波を移相させて前記移相信号を生成することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のタグリーダ。
   
   

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