JP2006203469A

JP2006203469A - 情報通信装置および物品識別システム

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Publication number: JP2006203469A
Application number: JP2005011963A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Yamazaki; 一志山▲崎▼
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】簡単な構成で受信信号と加算される不要信号の影響を回避することのできる、タグと通信するＲＦＩＤリーダライタなどの情報通信装置を実現する。
【解決手段】ＲＦＩＤリーダライタ１に信号調整合成部６を設ける。送信信号ｓ１から分配器６ａによって分配した信号に対し、減衰器９による減衰および移相器１０による位相調整を行う。そして、このようにして得た相殺用信号ｓ４を、合成器６ｃによってサーキュレータ５の出力信号に合成し、送信回り込み信号ｓ３を打ち消す。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤリーダライタなどの、タグに情報を書き込んだり、タグから情報を読み取ったりする情報通信装置に関するものである。

物品を識別するために、各物品にタグを取り付け、当該タグにＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)リーダライタから情報を書き込んだり、当該タグから情報を読み取ったりするシステムがある。このタグはＲＦＩＤタグと呼ばれるが、非接触ＩＤタグ、無線ＩＤタグ、非接触タグ、無線タグともいわれる。ＲＦＩＤリーダライタとタグとの通信方式には、電磁結合方式、電磁誘導方式、マイクロ波方式、光学方式などがある。電磁結合方式は電磁誘導方式に含まれると見なされる場合もある。

図５に、従来のＲＦＩＤリーダライタの一構成例を示す。このような構成は、例えば特許文献１に電磁結合方式の構成例として記載されている。同図のＲＦＩＤリーダライタ１０１は、制御部１０２、送信部１０３、受信部１０４、サーキュレータ１０５、および、アンテナ１０６を備えている。

制御部１０２はＲＦＩＤリーダライタ１０１の送受信を制御するものであり、制御回路１０２ａおよびアナログ−デジタルＩ／Ｆ１０２ｂを備えている。制御回路１０２ａは信号の各処理を行い、アナログ−デジタルＩ／Ｆ１０２ｂはアナログ信号とデジタル信号との相互の変換を行う。送信部１０３は図示しないタグへの書き込み用信号あるいは読み出し用信号から構成される送信信号ｓ１を送信するものであり、変調部（図中ＭＯＤ）１０３ａおよび送信電力増幅器（図中ＰＡ）１０３ｂを備えている。変調部１０３ａは、タグにプリアンブル信号や各種命令信号、あるいは書き込みデータ等を送信するために、アナログ−デジタルＩ／Ｆ１０２ｂから入力されるベースバンド信号によって搬送波を変調する。また、読み出し用搬送波をタグに送信する場合は当該搬送波を無変調とする。送信電力増幅器１０３ｂは、変調部１０３ａから入力される送信信号の電力増幅を行う。

受信部１０４はタグから送信される信号を受信信号ｓ２として受信するものであり、復調部（図中ＤＥＭ）１０４ａおよび増幅部（図中ＡＭＰ）１０４ｂを備えている。ここで例として、ＲＦＩＤリーダライタが電磁結合方式である場合の受信信号ｓ２について図１２（ａ）を用いて、また、ＲＦＩＤリーダライタがマイクロ波方式である場合の受信信号ｓ２について図１２（ｂ）を用いて、以下に説明する。電磁結合方式の場合には、受信信号ｓ２は、タグ側で負荷インピーダンスがデジタル信号の２値に応じて２通りに切り替えられることによりタグのアンテナと電磁結合されているアンテナ１０６の整合状態に変化を生じさせ、そのため送信部１０３よりアンテナ１０６へ送出された例えば短波である１３．５６ＭＨｚの搬送波の一部は、アンテナ１０６の整合状態の変化に応じて反射し、タグのデータで変調された信号として受信部１０４に送られることによって得られる。また、マイクロ波方式の場合には、受信信号ｓ２は、タグ側で負荷インピーダンスがデジタル信号の２値に応じて２通りに切り替えられることによりタグのアンテナの整合状態に変化を生じさせ、そのためＲＦＩＤリーダライタ１０１から放射された例えばマイクロ波である９００ＭＨｚ帯の搬送波の一部は、タグのアンテナの整合状態の変化に応じて反射し、タグのデータで変調された信号としてタグのアンテナから放射され、ＲＦＩＤリーダライタ１０１で受信されることにより得られる。なお、ここではタグを電源を内蔵しないパッシブ型としており、送信信号ｓ１と受信信号ｓ２との周波数は互いに一致している。

受信部１０４において、復調部１０４ａは受信信号ｓ２をベースバンド信号に復調する。増幅部１０４ｂは、復調部１０４ａから入力される復調信号を増幅する。増幅されたベースバンド信号はアナログ−デジタルＩ／Ｆ１０２ｂによってデジタル信号に変換され、制御回路１０２ａによって処理される。サーキュレータ１０５は、送信部１０３から出力される送信信号をアンテナ１０６へ導くとともに、アンテナ１０６から受信したタグからの信号を受信部１０４へ導く。なお、アンテナは特許文献１ではループアンテナとされているが、これに限らずどのようなタイプのアンテナでも使用可能である。

ＲＦＩＤリーダライタ１０１は、上述のように、アンテナ１０６を送信用と受信用とで共用しており、送信信号ｓ１と受信信号ｓ２とをサーキュレータ１０５によって分離するようにしている。しかし、サーキュレータ１０５には内部の信号漏洩があるため、上記のようなＲＦＩＤリーダライタ１０１の構成では、サーキュレータ１０５に送信部１０３から受信部１０４へ送信信号の回り込みが発生する。以下では、この回り込みの信号を図５に示したように送信回り込み信号ｓ３とする。一般にＲＦＩＤリーダライタを用いた物品識別システムではＲＦＩＤリーダライタとタグとの交信距離が短いため、タグからの受信信号ｓ２の強度は比較的大きい。例えば、マイクロ波方式では交信距離は数ｍ程度であり、類似の出力電力と周波数帯を用いる他の無線機器、例えば数ｋｍ程度の通信距離を持つ携帯電話等と比較して自由空間基本伝送損失だけをみても数十ｄＢも電波の減衰が小さいため、他の無線機器と比較して受信信号ｓ２の強度は大きい。しかし、サーキュレータ１０５を介して受信部１０４に入力される送信回り込み信号ｓ３の強度はそれよりも十分に大きい。従って、受信信号ｓ２自体は受信部１０４の復調部１０４ａに適正な強度で入力されても、送信部１０３からの送信回り込み信号ｓ３が受信信号ｓ２に加算されると、加算信号の強度が復調部１０４ａの入力ダイナミックレンジを越え、復調部１０４ａの出力が飽和してしまうという問題がある。

この復調部１０４ａの出力が飽和する現象を、図６ないし図８を用いて説明する。

復調部１０４ａには、構成が簡単である包絡線検波を用いることが可能であるが、ダイナミックレンジの確保や複数の変調方式への対応が容易であるため、ＤＢＭ（Double Balanced Mixer）等のミキサーを用いることが多い。

ミキサーや増幅器、その他非直線的な特性を持った素子は、あるレベル以上の入力が行われると、図６のようにその出力は飽和して、理想の直線性が得られなくなる。一例として、どの入力レベルまでリニアな直線性が得られるかの指標として、「１ｄＢコンプレッションレベル」がある。この指標は、直線性が１ｄＢ低下する入力レベルを示している。通常は、この「１ｄＢコンプレッションレベル」を超えないように素子を使用することで良好な直線性を得ている。前述したＲＦＩＤリーダライタ１０１では、受信信号ｓ２が受信部１０４の復調部１０４ａにまず入力される構成であったが、ＲＦＩＤリーダライタとしては、図７のように、受信信号ｓ２がまず受信部１０４の低雑音アンプ（図中ＬＮＡ）１０４ｃに入力される構成もある。低雑音アンプ１０４においても上記飽和は問題となる。受信部１０４の初段に設けられた復調部１０４ａや低雑音アンプ１０４ｃへの入力信号は「受信信号ｓ２＋送信回り込み信号ｓ３」となる。

ここで、送信回り込み信号ｓ３のレベル＞受信信号ｓ２のレベルである場合、受信信号ｓ２のレベルが飽和しない程度のレベルであっても、送信回り込み信号ｓ３のレベルが飽和レベルであれば、本来の受信信号ｓ２も飽和領域で回路を通過することになり、回路出力レベルが低下してしまう。この様子をイメージで説明したものが、図８である。同図は、受信信号ｓ２のレベルを一定とし、送信回り込み信号ｓ３のレベルを１（極小）→２（小）→３（中）→４（大）と大きくしていった場合に、受信信号ｓ２の回路出力レベル（縦の範囲）が小さくなっていくことを表現している。この図より、送信回り込み信号ｓ３のレベルが飽和領域に達すると、全受信信号（受信信号ｓ２＋送信回り込み信号ｓ３）の回路出力レベルが直線上の値からどんどん低下していくことが分かる。従って、全受信信号に占める受信信号ｓ２の分の回路出力レベルも低下していく。このように、ＲＦＩＤリーダライタでは、上記送信回り込み信号ｓ３のレベルが大きいために、飽和が起こりやすい。

この問題を解決するための第１の手段として、図９に示すＲＦＩＤリーダライタ１１１のように、サーキュレータ１０５とアンテナ１０６との間に整合回路１０７を設け、送信信号ｓ１の受信部１０４への回り込みの影響が最小になるように調整する方法が知られている。同図の構成では、整合回路１０７による送信信号ｓ１の反射信号ｓ４を生成する。この反射信号ｓ４は送信回り込み信号ｓ３と位相が１８０度異なり、同一の振幅となるように調整されており、送信回り込み信号ｓ３と互いに打ち消し合うこととなる。従って、受信部１０４に入力される送信回り込み信号ｓ３を非常に小さくすることができる。

また、上記問題を解決するための第２の手段として、例えば特許文献２に記載された構成がある。図１０にこの構成を示す。同図は無線通信機の概略構成を示すものであり、送信波Ｔ（ｆ_１）を送信する送信機２０１と、アンテナ２０２および受信波Ｒ（ｆ_２）を受信する受信機２０３との間に自動制御サーキュレータ装置２０４が配置されている。

自動制御サーキュレータ装置２０４は，送信機２０１から信号（送信波Ｔ（ｆ_１））を入力する入力端子Ｋ１、入力端子Ｋ１から入力した信号をアンテナ２０２へ出力すると共にアンテナ２０２から信号を入力する入出力端子Ｋ２および入出力端子Ｋ２から入力した信号を受信機２０３側へ出力する出力端子Ｋ３の３つの端子を有したサーキュレータ２０５と、サーキュレータ２０５の入出力端子Ｋ２とアンテナ２０２との間に配置された電圧可変整合回路２０６と、サーキュレータ２０５の出力端子Ｋ３と受信機２０３との間に配置され、送信機・アンテナ系の送信波がサーキュレータ２０５の出力端子Ｋ３から受信機２０３側に漏れてきた漏洩信号Ｓ（ｆ_１）を分岐する方向性結合器２０７と、方向性結合器２０７で分岐した漏洩信号Ｓ（ｆ_１）の強さをモニタし，漏洩信号Ｓ（ｆ_１）の強さに応じたアナログ信号を出力するモニタ受信機２０８と、モニタ受信機２０８から出力されたアナログ信号に基づいて、サーキュレータ２０５の出力端子Ｋ３から受信機２０３側に漏れてくる漏洩信号Ｓ（ｆ_１）が常に最小となるように電圧可変整合回路２０６の整合特性の可変制御を行う整合制御回路２０９とから構成される。

なお，整合制御回路２０９は，モニタ受信機２０８から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２０９ａと，Ａ／Ｄ変換器２０９ａからデジタル信号を入力し，該デジタル信号が最小となるように，電圧可変整合回路２０６に印加する制御電圧値Ｖｃ１、Ｖｃ２を可変する整合制御マイクロコンピュータ２０９ｂと、整合制御マイクロコンピュータ２０９ｂから制御電圧値Ｖｃ１、Ｖｃ２をそれぞれ入力し、アナログ信号に変換して電圧可変整合回路２０６に印加する２つのＤ／Ａ変換器２０９ｃ、２０９ｄとから構成される。

上記の構成の自動制御サーキュレータ装置２０４では、周囲環境の変化に応じて電圧可変整合回路２０６を電子的に調整しており、これにより、送信波Ｔ（ｆ_１）の受信機２０３への回り込みを最小に調整することは可能である。

また、ＲＦＩＤリーダライタでは、図１１のＲＦＩＤリーダライタ１２１のように、高周波スイッチ１０８を用いて複数のアンテナ端子を設けていることが多い。この場合、高周波スイッチをどのポジションに設定した場合でも、高周波スイッチ１０８と各アンテナ１０６との間に整合回路１０７を設けることで、全てのアンテナラインでの送信回り込み信号ｓ３を最小に調整することが可能である。
特開２００４−２０６２４５号公報（２００４年（平成１６年）７月２２日公開）特開平９−６９７９９号公報（１９９７年（平成９年）３月１１日公開）特開平９−６９８０３号公報（１９９７年（平成９年）３月１１日公開）

しかしながら、図９に示したような第１の手段においては、送信回り込み信号ｓ３の影響を最小にするための整合回路１０７の調整は非常に微妙であり、生産時に手間がかかることが問題となる。

また、図１０に示したような第２の手段においては、整合回路は使用時に自動調整されるため、生産時の調整は不要であるが、複数のアンテナ端子を設けたＲＦＩＤリーダライタの場合には、アンテナごとに対応した整合回路が必要であるため、このような整合回路を複数挿入する必要があり、回路が大規模・複雑になり不経済である。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で受信信号と加算される受信信号以外の不要信号の影響を回避することのできる、タグと通信するＲＦＩＤリーダライタなどの情報通信装置、および物品識別システムを実現することにある。

本発明の情報通信装置は、上記課題を解決するために、タグに伝送する送信信号を送信する送信部と、前記送信信号に基づく前記タグからの受信信号を受信する受信部とを備えた情報通信装置において、前記送信信号の分配信号に対して振幅および位相の調整を行って前記受信信号に合成する信号調整合成部を備えていることを特徴としている。

上記の発明によれば、信号調整合成部による分配信号の振幅および位相の調整により、受信信号に加算される不要信号を相殺する信号を生成するようにすれば、不要信号の強度を小さくすることができる。従って、受信部へ入力される信号の強度を出力の飽和しないレベルとすることができる。

これにより、例えばサーキュレータと各アンテナとの間に、調整が微妙であったり構成が複雑であったりする整合回路を設ける必要がない。特に、アンテナが複数備えられる場合には、各アンテナに対応して精密に製造された整合回路が必要であり、アンテナの個数だけ整合回路を必要としたが、本発明ではこれらを全て省略することができるので、回路構成が非常に簡単になる。

以上により、簡単な構成で受信信号と加算される不要信号の影響を回避することのできる、タグと通信する情報通信装置を実現することができるという効果を奏する。

本発明の情報通信装置は、前記信号調整合成部は、前記送信信号の分配を行う分配器と、前記分配器から出力された所定の信号に対して減衰および位相調整を行う信号調整部と、前記信号調整部から出力された信号を前記受信信号に合成する合成器とを備えていることを特徴としている。

上記の発明によれば、送信信号より強度の小さい不要信号に対して、分配器、減衰および位相調整を行う信号調整部、および合成部を用いることにより、相殺するための信号を容易に生成し、不要信号を相殺することができるという効果を奏する。

本発明の情報通信装置は、前記送信信号の送信と前記受信信号の受信とに共用されるアンテナと、前記送信信号を前記送信部から前記アンテナへ導くとともに、前記受信信号を前記アンテナから前記受信部へ導くサーキュレータとを備えていることを特徴としている。

上記の発明によれば、送信信号と受信信号とはサーキュレータにより分離されるが、サーキュレータの内部漏洩により送信部から受信部に回り込む送信回り込み信号による受信への影響を、信号調整合成部により回避することができるという効果を奏する。

本発明の情報通信装置は、前記送信信号の周波数と前記受信信号の周波数とが等しいことを特徴としている。

上記の発明によれば、送信信号の周波数と受信信号の周波数とが等しい場合には、加算信号から受信信号と送信回り込み信号とを周波数弁別することができないが、このような場合でも、信号調整合成部により、送信回り込み信号の受信への影響を回避することができるという効果を奏する。

本発明の情報通信装置は、前記受信部への信号入力経路上における信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記信号調整部は、前記信号強度検出部によって検出された前記信号強度に応じて前記減衰の減衰比と前記位相調整の調整量との少なくとも一方が可変であることを特徴としている。

上記の発明によれば、信号強度検出部によって検出された信号強度に応じて、前記減衰の減衰比や前記位相調整の調整量とを常に最適な値、すなわち、振幅や位相が変化し得る不要信号を常に最も効果的に相殺することのできる値に自動的に設定することができる。従って、不要信号による受信への影響を常に最小にできるという効果を奏する。

本発明の情報通信装置は、前記信号強度検出部による前記信号強度の検出は、前記受信信号がない状態で行われることを特徴としている。

上記の発明によれば、タグからの受信信号がない状態で信号強度の検出を行うと、不要信号のみを検出することができるので、適切な前記減衰の減衰比と前記位相調整の調整量とを設定しやすいという効果を奏する。

本発明の物品識別システムは、前記情報通信装置と前記タグとを備えており、少なくとも、物品に装着された前記タグに記録された情報を前記情報通信装置によって読み取ることにより前記物品を識別することを特徴としている。

上記の発明によれば、簡単な構成でタグの情報を正確に読み取ることのできる物品識別システムを実現することができるという効果を奏する。

本発明の情報通信装置は、以上のように、信号調整合成部を備えているので、簡単な構成で受信信号と加算される不要信号の影響を回避することのできる、タグと通信する情報通信装置を実現することができるという効果を奏する。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すると以下の通りである。

図１に、本実施の形態に係る情報通信システムであるＲＦＩＤリーダライタ１の構成を示す。ＲＦＩＤリーダライタ１はマイクロ波方式でタグと情報通信を行うものであり、制御部２、送信部３、受信部４、サーキュレータ５、信号調整合成部６、高周波スイッチ７、および、アンテナ８（１）〜８（ｎ）を備えている。

制御部２はＲＦＩＤリーダライタ１の送受信を制御するものであり、制御回路２ａおよびアナログ−デジタルＩ／Ｆ２ｂを備えている。制御回路２ａは信号の各処理を行い、アナログ−デジタルＩ／Ｆ２ｂはアナログ信号とデジタル信号との相互の変換を行う。送信部３は図示しないタグへの書き込み用信号あるいは読み出し用信号から構成される送信信号ｓ１を送信するものであり、変調部（図中ＭＯＤ）３ａおよび送信電力増幅器（図中ＰＡ）３ｂを備えている。変調部３ａは、タグにプリアンブル信号や各種命令信号、あるいは書き込みデータ等を送信するために、アナログ−デジタルＩ／Ｆ２ｂから入力されるベースバンド信号によって搬送波を変調する。また、読み出し用搬送波をタグに送信する場合は当該搬送波を無変調とする。送信電力増幅器３ｂは、変調部３ａから入力される送信信号の電力増幅を行う。

受信部４はタグから送信される信号を受信信号ｓ２として受信するものであり、復調部（図中ＤＥＭ）４ａおよび増幅部（図中ＡＭＰ）４ｂを備えている。なお、ここではタグを電源を内蔵しないパッシブ型としており、送信信号ｓ１と受信信号ｓ２との周波数は互いに一致している。受信信号ｓ２はＡＳＫにより変調されている。受信部４において、復調部４ａは受信信号ｓ２をベースバンド信号に復調する。増幅部４ｂは、復調部４ａから入力される復調信号を増幅する。増幅された信号はアナログ−デジタルＩ／Ｆ２ｂによってデジタル信号に変換され、制御回路２ａによって処理される。

信号調整合成部６は、送信信号の分配信号に対して振幅および位相の調整を行うことにより、後述の送信回り込み信号ｓ３を打ち消すための信号を生成し、サーキュレータ５の受信部４側への出力信号に合成する。信号調整合成部６は、分配器６ａ、信号調整部６ｂ、および、合成器６ｃを備えている。分配器６ａは送信信号ｓ２をある分配比で２分配する。分配された信号の一方は送信に用いられ、他方は送信回り込み信号ｓ３を相殺するために用いられる。信号調整部６ｂは減衰器（図中ＡＴＴ）９および移相器１０を備えている。減衰器９は、分配器６ａから出力される上記他方の信号の減衰を行う。減衰器９としては、例えば３つの抵抗を用いたπ型やＴ型などの簡単な構成の減衰器を使用することができる。移相器１０は、減衰器９から出力される信号の位相を調整する。合成器６ｃは、移相器１０から出力される相殺用信号ｓ４をサーキュレータ５の受信部４側への出力信号に合成する。

サーキュレータ５は、送信部３から出力される送信信号ｓ１、より詳しくは分配器６ａから出力される信号をｎ個のアンテナ８（１）〜８（ｎ）のうちの選択されたものへ導くとともに、アンテナ８（１）〜８（ｎ）のうちの選択されたもので受信したタグからの信号を受信部４へ導く。アンテナ８（１）〜８（ｎ）は、それぞれ送信信号ｓ１の送信と受信信号ｓ２の受信とに共用される。なお、アンテナ８（１）〜８（ｎ）にはどのようなタイプのアンテナでも使用可能である。高周波スイッチ７は、アンテナ８（１）〜８（ｎ）のうちのいずれを使用するかを選択するスイッチであり、時分割で各アンテナをサーキュレータ５に接続する。

上記の構成のＲＦＩＤリーダライタ１においては、アンテナ８（１）〜８（ｎ）を送信用と受信用とで共用しており、送信信号ｓ１と受信信号ｓ２とをサーキュレータ５によって分離するようにしている。サーキュレータ５には内部の信号漏洩があるため、サーキュレータ５に送信部３から受信部４へ回り込む送信回り込み信号ｓ３が発生する。本実施の形態では、この送信回り込み信号ｓ３を、信号調整合成部６で生成した相殺用信号ｓ４で極力打ち消すようにしている。そのために、信号調整合成部６において、減衰器９の減衰比は、相殺用信号ｓ４の振幅が送信回り込み信号ｓ３の振幅に極力近くなるように設定され、移相器１０の位相調整量は、極力、相殺用信号ｓ４が送信回り込み信号ｓ３の逆相となるように設定される。

サーキュレータ５から受信部４へ向けて出力される信号は受信信号ｓ２と送信回り込み信号ｓ３との加算信号となり、送信回り込み信号ｓ３の強度が大きいとそのままでは受信部４の入力段にある復調部４ａの出力が飽和しやすい。しかし、上述のように信号調整合成部６により相殺用信号ｓ４を当該加算信号に合成してから受信部４への信号入力を行うようにすれば、送信回り込み信号ｓ３の強度は小さくなる。

これにより、受信信号ｓ２と送信回り込み信号ｓ３との加算信号は、ほぼ受信信号ｓ２のみとなるため、復調部４ａの出力が飽和しない程度の強度に減衰され、復調部４ａは入力に比例した正常な検波および出力を行うことができる。そして、ほぼ受信信号ｓ２の強度に応じた信号が復調部４ａから抽出されて、増幅部４ｂに入力される。

なお、送信回り込み信号ｓ３の強度および位相は、回路構成部品のばらつき、周囲温度、周囲湿度、および、設置環境などによりばらつくことが考えられるため、極力正常な受信が行える場合が多くなるように、送信回り込み信号ｓ３の強度および位相の平均値に合わせて減衰器９の減衰比および移相器１０の位相調整量を決定しておくのが好ましい。

また、上記ＲＦＩＤリーダライタ１はアンテナを複数備えるものであったが、アンテナが１つである場合でも、もちろん信号調整合成部６を備える効果が得られる。この場合、図１の高周波スイッチ７は不要になる。

以上のように、本実施の形態によれば、信号調整合成部６により生成した相殺用信号ｓ４で送信回り込み信号ｓ３を相殺する構成とすることにより、前述した図９ないし図１１のようにサーキュレータと各アンテナとの間に、調整が微妙であったり構成が複雑であったりする整合回路を設ける必要がない。特に、アンテナが複数備えられる場合には、各アンテナに対応して精密に製造された整合回路が必要であり、図１１のようにアンテナの個数だけ整合回路を必要としたが、本実施の形態ではこれらを全て省略することができるので、回路構成が非常に簡単になる。

また、送信回り込み信号ｓ３は送信信号ｓ１より強度が小さいので、分配器６ａ、減衰および位相調整を行う信号調整部６ｂ、および合成部６ｃを用いることにより、相殺用信号ｓ４を容易に生成し、送信回り込み信号ｓ３を相殺することができる。
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図２および図１３に基づいて説明すると以下の通りである。なお、前記実施の形態１で述べた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図２に、本実施の形態に係る情報通信システムであるＲＦＩＤリーダライタ１１の構成を示す。ＲＦＩＤリーダライタ１１はマイクロ波方式でタグと情報通信を行うものであり、実施の形態１におけるＲＦＩＤリーダライタ１（図１）の構成において、減衰器９を可変減衰器（図中可変ＡＴＴ）１５に置き換え、さらに信号強度検出部１６を追加した構成である。

信号強度検出部１６は分配器１６ａおよび受信強度検出回路１６ｂを備えている。分配器１６ａは、合成器６ｃと受信部４との間に設けられており、合成器６ｃから出力される信号をある分配比で２分配する。分配された一方の信号は受信部４側へ伝達され、他方の信号は受信強度検出回路１６ｂに入力される。受信強度検出回路１６ｂは入力された信号の強度を検出し、これにより合成器６ｃから出力された信号の強度を検出する。受信強度検出回路１６ｂによる検出結果は制御部２に入力される。

また、可変減衰器１５は減衰比が可変の減衰器である。この減衰比は制御部２から設定されるようになっており、制御部２は、前記受信強度検出回路１６ｂから入力される信号強度の検出結果に応じて当該減衰比を制御する。このような構成により、制御部２は、送信回り込み信号ｓ３が最も効果的に相殺されるように可変減衰器１５の減衰比を調整して、相殺用信号ｓ４の振幅を調整する。

上記の構成のＲＦＩＤリーダライタ１１によれば、減衰比を常に最適な値、すなわち、振幅が変化し得る送信回り込み信号ｓ３を常に最も効果的に相殺することのできる値に設定することができる。この構成では、送信回り込み信号ｓ３の振幅が、回路構成部品のばらつき、周囲温度、周囲湿度、および、設置環境などによりばらついても、これに合わせて減衰比を自動的に設定するため、送信回り込み信号ｓ３による受信への影響を常に最小にできる。

なお、可変減衰器１５の減衰比の設定は、タグからの受信信号ｓ２がない状態、例えばプリアンブル信号の送信時やタグ未検出時の送信時などに行うと、送信回り込み信号ｓ３のみを検出することができるので、適切な減衰比を設定しやすい。また、上記のような受信信号ｓ２のない状態における信号強度の検出は、従来のＲＦＩＤリーダライタの構成でも存在する期間を利用したものであるが、その他に、減衰比を調整するための期間を設け、定期的に減衰比調整用の送信信号を出力してそのときの信号強度を検出するようにしてもよい。

なお、図２の受信部４への信号入力経路上において、分配器１６ａの位置と、合成器６ｃの位置とを入れ替えた構成のＲＦＩＤリーダライタも可能である。図１３に、このような構成のＲＦＩＤリーダライタ１２を示す。この場合、信号強度検出部１６は、送信回り込み信号ｓ３、あるいは受信信号ｓ２と送信回り込み信号ｓ３との加算信号の強度を検出することになるが、これによっても送信回り込み信号ｓ３を打ち消す効果が得られる。すなわち、信号強度検出部１６は、受信部４への信号入力経路上における信号強度を検出すればよく、検出位置は任意である。ただし、分配器１６ａの位置と、合成器６ｃの位置とを図２のようにすれば、可変減衰器１５には、送信回り込み信号ｓ３を相殺用信号ｓ４で打ち消した結果がフィードバックされることになるので、より精度の高い打ち消し処理を行うことができる。

また、上記ＲＦＩＤリーダライタ１１・１２はアンテナを複数備えるものであったが、実施の形態１と同様に、アンテナが１つである場合でも、もちろん可変減衰器１５を備える効果が得られる。

また、送信回り込み信号ｓ３は送信信号ｓ１より強度が小さいので、分配器６ａ、減衰および位相調整を行う信号調整部６ｂ、および合成部６ｃを用いることにより、相殺用信号ｓ４を容易に生成し、送信回り込み信号ｓ３を相殺することができる。
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について図３および図１４に基づいて説明すると以下の通りである。なお、前記実施の形態１で述べた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３に、本実施の形態に係る情報通信システムであるＲＦＩＤリーダライタ２１の構成を示す。ＲＦＩＤリーダライタ２１はマイクロ波方式でタグと情報通信を行うものであり、実施の形態１におけるＲＦＩＤリーダライタ１（図１）の構成において、移相器１０を可変移相器２５に置き換え、さらに信号強度検出部１６を追加した構成である。

また、可変移相器２５は位相調整量が可変の移相器である。この位相調整量は制御部２から設定されるようになっており、制御部２は、前記受信強度検出回路１６ｂから入力される信号強度の検出結果に応じて当該位相調整量を制御する。このような構成により、制御部２は、送信回り込み信号ｓ３が最も効果的に相殺されるように可変移相器２５の位相調整量を調整して、相殺用信号ｓ４の位相を調整する。

上記の構成のＲＦＩＤリーダライタ２１によれば、位相調整量を常に最適な値、すなわち、位相が変化し得る送信回り込み信号ｓ３を常に最も効果的に相殺することのできる値に設定することができる。この構成では、送信回り込み信号ｓ３の位相が、回路構成部品のばらつき、周囲温度、周囲湿度、および、設置環境などによりばらついても、これに合わせて位相調整量を自動的に設定するため、送信回り込み信号ｓ３による受信への影響を常に最小にできる。

なお、可変移相器２５の位相調整量の設定は、タグからの受信信号ｓ２がない状態、例えばプリアンブル信号の送信時やタグ未検出時の送信時などに行うと、送信回り込み信号ｓ３のみを検出することができるので、適切な位相調整量を設定しやすい。また、上記のような受信信号ｓ２のない状態における信号強度の検出は、従来のＲＦＩＤリーダライタの構成でも存在する期間を利用したものであるが、その他に、位相調整量を調整するための期間を設け、定期的に位相調整量調整用の送信信号を出力してそのときの信号強度を検出するようにしてもよい。

なお、図３の受信部４への信号入力経路上において、分配器１６ａの位置と、合成器６ｃの位置とを入れ替えた構成のＲＦＩＤリーダライタも可能である。図１４に、このような構成のＲＦＩＤリーダライタ２２を示す。この場合、信号強度検出部１６は、送信回り込み信号ｓ３、あるいは受信信号ｓ２と送信回り込み信号ｓ３との加算信号の強度を検出することになるが、これによっても送信回り込み信号ｓ３を打ち消す効果が得られる。すなわち、信号強度検出部１６は、受信部４への信号入力経路上における信号強度を検出すればよく、検出位置は任意である。ただし、分配器１６ａの位置と、合成器６ｃの位置とを図３のようにすれば、可変移相器２５には、送信回り込み信号ｓ３を相殺用信号ｓ４で打ち消した結果がフィードバックされることになるので、より精度の高い打ち消し処理を行うことができる。

また、上記ＲＦＩＤリーダライタ２１・２２はアンテナを複数備えるものであったが、実施の形態１と同様に、アンテナが１つである場合でも、もちろん可変移相器２５を備える効果が得られる。

また、送信回り込み信号ｓ３は送信信号ｓ１より強度が小さいので、分配器６ａ、減衰および位相調整を行う信号調整部６ｂ、および合成部６ｃを用いることにより、相殺用信号ｓ４を容易に生成し、送信回り込み信号ｓ３を相殺することができる。
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について図４および図１５に基づいて説明すると以下の通りである。なお、前記実施の形態１で述べた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４に、本実施の形態に係る情報通信システムであるＲＦＩＤリーダライタ３１の構成を示す。ＲＦＩＤリーダライタ３１はマイクロ波方式でタグと情報通信を行うものであり、実施の形態１におけるＲＦＩＤリーダライタ１（図１）の構成において、減衰器９を可変減衰器（図中可変ＡＴＴ）１５に置き換えるとともに、移相器１０を可変移相器２５に置き換え、さらに信号強度検出部１６を追加した構成である。

また、可変減衰器１５は減衰比が可変の減衰器であり、可変移相器２５は位相調整量が可変の移相器である。この減衰比および位相調整量は制御部２から設定されるようになっており、制御部２は、前記受信強度検出回路１６ｂから入力される信号強度の検出結果に応じて当該減衰比および位相調整量を制御する。このような構成により、制御部２は、送信回り込み信号ｓ３が最も効果的に相殺されるように可変減衰器１５の減衰比および可変移相器２５の位相調整量を調整して、相殺用信号ｓ４の振幅および位相を調整する。

上記の構成のＲＦＩＤリーダライタ３１によれば、減衰比および位相調整量を常に最適な値、すなわち、振幅および位相が変化し得る送信回り込み信号ｓ３を常に最も効果的に相殺することのできる値に設定することができる。この構成では、送信回り込み信号ｓ３の振幅および位相が、回路構成部品のばらつき、周囲温度、周囲湿度、および、設置環境などによりばらついても、これに合わせて減衰比および位相調整量を自動的に設定するため、送信回り込み信号ｓ３による受信への影響を常に極小にできる。

なお、可変減衰器１５の減衰比および可変移相器２５の位相調整量の設定は、タグからの受信信号ｓ２がない状態、例えばプリアンブル信号の送信時やタグ未検出時の送信時などに行うと、送信回り込み信号ｓ３のみを検出することができるので、適切な減衰比および位相調整量を設定しやすい。また、上記のような受信信号ｓ２のない状態における信号強度の検出は、従来のＲＦＩＤリーダライタの構成でも存在する期間を利用したものであるが、その他に、減衰比および位相調整量を調整するための期間を設け、定期的に減衰比調整用および位相調整量調整用の送信信号を出力してそのときの信号強度を検出するようにしてもよい。

なお、図４の受信部４への信号入力経路上において、分配器１６ａの位置と、合成器６ｃの位置とを入れ替えた構成のＲＦＩＤリーダライタも可能である。図１５に、このような構成のＲＦＩＤリーダライタ３２を示す。この場合、信号強度検出部１６は、送信回り込み信号ｓ３、あるいは受信信号ｓ２と送信回り込み信号ｓ３との加算信号の強度を検出することになるが、これによっても送信回り込み信号ｓ３を打ち消す効果が得られる。すなわち、信号強度検出部１６は、受信部４への信号入力経路上における信号強度を検出すればよく、検出位置は任意である。ただし、分配器１６ａの位置と、合成器６ｃの位置とを図４のようにすれば、可変減衰器１５および可変移相器２５には、送信回り込み信号ｓ３を相殺用信号ｓ４で打ち消した結果がフィードバックされることになるので、より精度の高い打ち消し処理を行うことができる。

また、上記ＲＦＩＤリーダライタ３１・３２はアンテナを複数備えるものであったが、実施の形態１と同様に、アンテナが１つである場合でも、もちろん可変減衰器１５および可変移相器２５を備える効果が得られる。

また、送信回り込み信号ｓ３は送信信号ｓ１より強度が小さいので、分配器６ａ、減衰および位相調整を行う信号調整部６ｂ、および合成部６ｃを用いることにより、相殺用信号ｓ４を容易に生成し、送信回り込み信号ｓ３を相殺することができる。
〔実施の形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について図１６に基づいて説明すると以下の通りである。なお、前記実施の形態１で述べた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１６に、本実施の形態に係る情報通信システムであるＲＦＩＤリーダライタ４１の構成を示す。ＲＦＩＤリーダライタ４１はマイクロ波方式でタグと情報通信を行うものであり、実施の形態１におけるＲＦＩＤリーダライタ１（図１）の構成において、送受信共用の複数のアンテナ８の代わりに一組の送信アンテナ８ａおよび受信アンテナ８ｂを備えるようにしてアンテナを送信用と受信用とに分離し、サーキュレータ５および高周波スイッチ７を取り除いた構成である。

すなわち、ＲＦＩＤリーダライタ４１は、サーキュレータ５によるアイソレーションを送信アンテナ８ａと受信アンテナ８ｂとによるアイソレーションに置き換えたものである。送信アンテナ８ａと受信アンテナ８ｂとのアイソレーションが悪いと、送信アンテナ８ａから放射された送信信号ｓ１が受信アンテナ８ｂで受信され、送信回り込み信号ｓ１１となる。よって、信号調整合成部６を挿入して相殺用信号ｓ４を生成することで送信回り込み信号ｓ１１の影響を低減できる。

以上のように、本実施の形態によれば、信号調整合成部６により生成した相殺用信号ｓ４で送信回り込み信号ｓ１１を相殺する構成とすることにより、簡単な構成で、受信部４の復調部４ａの出力が飽和することを防止することができる。

また、送信アンテナ８ａおよび受信アンテナ８ｂの組は一つであっても複数であってもよく、前述の図２ないし図４、図１３ないし図１６の各構成に対しても同様である。

以上、各実施の形態について述べた。

なお、各実施の形態ではマイクロ波方式による通信の例を挙げたが、電磁結合方式や電磁誘導方式など他の通信方式でも、受信部に入力される信号が送信回り込み信号によって過大になる場合があれば、本発明が有効となることは明らかである。

また、各実施の形態で述べたＲＦＩＤリーダライタは、タグの情報の読み取りのみを行うものであってもよく、タグの情報の読み取りおよびタグへの情報の書き込みの両方を行うものであってもよい。すなわち、少なくともタグの情報の読み取りが可能なものであればよい。

また、各実施の形態では、送信信号ｓ１と受信信号ｓ２とが同一の周波数である例を挙げたが、電源を内蔵したアクティブ型のタグのように、送信信号ｓ１と受信信号ｓ２とが異なる周波数となる場合でも本発明は有効となる。前記実施の形態では送信回り込み信号ｓ３・ｓ１１を相殺用信号ｓ４で打ち消すため、打ち消しがほぼ完全に行われていれば受信部４へ入力される信号はほぼ受信信号ｓ２のみとなるため、前記の構成で特に上記周波数の相違は問題とはならないが、打ち消しの結果、送信回り込み信号ｓ３・ｓ１１がある程度残っていても、受信部内でフィルタなどにより周波数の弁別を行えば、送信回り込み信号ｓ３・ｓ１１の残りの部分は除去できる。また、送信信号ｓ１の周波数と受信信号ｓ２の周波数とが等しい場合には、加算信号から受信信号ｓ２と送信回り込み信号ｓ３・ｓ１１とを周波数弁別することができないが、このような場合でも、信号調整合成部６により、送信回り込み信号ｓ３・ｓ１１の受信への影響を回避することができることから、本発明は、送信信号ｓ１の周波数と受信信号ｓ２の周波数とが等しい場合に大きな威力を発揮する。

また、本実施の形態で述べたＲＦＩＤリーダライタとタグとを組み合わせ、ＲＦＩＤリーダライタによって各物品に取り付けたタグに情報を書き込んだり、当該タグから情報を読み取ったりする物品識別システムを構成することができる。これにより、当該物品識別システムは、簡単な構成で情報の正確な読み取りを行うことができるものとなる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、ＲＦＩＤリーダライタおよびそれを用いた物品識別システムに好適に使用することができる。

本発明の第１の実施形態を示すものであり、ＲＦＩＤリーダライタの構成を示す回路ブロック図である。本発明の第２の実施形態を示すものであり、ＲＦＩＤリーダライタの構成を示す回路ブロック図である。本発明の第３の実施形態を示すものであり、ＲＦＩＤリーダライタの構成を示す回路ブロック図である。本発明の第４の実施形態を示すものであり、ＲＦＩＤリーダライタの構成を示す回路ブロック図である。従来技術を示すものであり、第１のＲＦＩＤリーダライタの構成を示す回路ブロック図である。出力の飽和を説明するためのグラフである。受信部の他の構成を示す回路ブロック図である。出力の飽和に伴って出力範囲が小さくなることを説明するためのグラフである。従来技術を示すものであり、第２のＲＦＩＤリーダライタの構成を示す回路ブロック図である。従来技術を示すものであり、第３のＲＦＩＤリーダライタの構成を示す回路ブロック図である。従来技術を示すものであり、第４のＲＦＩＤリーダライタの構成を示す回路ブロック図である。（ａ）は電磁結合方式のＲＦＩＤリーダライタの受信信号を説明する回路ブロック図であり、（ｂ）はマイクロ波方式のＲＦＩＤリーダライタの受信信号を説明する回路ブロック図である。図２の変形例の構成を示す回路ブロック図である。図３の変形例の構成を示す回路ブロック図である。図４の変形例の構成を示す回路ブロック図である。本発明の第５の実施形態を示すものであり、ＲＦＩＤリーダライタの構成を示す回路ブロック図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１、４１
ＲＦＩＤリーダライタ（情報通信装置）
３送信部
４受信部
５サーキュレータ
６信号調整合成部
６ａ分配器
６ｂ信号調整部
６ｃ合成器
８（１）〜８（ｎ）
アンテナ
９信号強度検出部
ｓ１送信信号
ｓ２受信信号
ｓ３送信回り込み信号
ｓ１１送信回り込み信号

Claims

タグに伝送する送信信号を送信する送信部と、前記送信信号に基づく前記タグからの受信信号を受信する受信部とを備えた情報通信装置において、
前記送信信号の分配信号に対して振幅および位相の調整を行って前記受信信号に合成する信号調整合成部を備えていることを特徴とする情報通信装置。
前記信号調整合成部は、
前記送信信号の分配を行う分配器と、前記分配器から出力された所定の信号に対して減衰および位相調整を行う信号調整部と、前記信号調整部から出力された信号を前記受信信号に合成する合成器とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の情報通信装置。
前記送信信号の送信と前記受信信号の受信とに共用されるアンテナと、
前記送信信号を前記送信部から前記アンテナへ導くとともに、前記受信信号を前記アンテナから前記受信部へ導くサーキュレータとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の情報通信装置。
前記送信信号の周波数と前記受信信号の周波数とが等しいことを特徴とする請求項３に記載の情報通信装置。
前記受信部への信号入力経路上における信号強度を検出する信号強度検出部を備え、
前記信号調整部は、前記信号強度検出部によって検出された前記信号強度に応じて前記減衰の減衰比と前記位相調整の調整量との少なくとも一方が可変であることを特徴とする請求項２に記載の情報通信装置。
前記信号強度検出部による前記信号強度の検出は、前記受信信号がない状態で行われることを特徴とする請求項５に記載の情報通信装置。
請求項１ないし６のいずれかに記載の情報通信装置と前記タグとを備えており、少なくとも、物品に装着された前記タグに記録された情報を前記情報通信装置によって読み取ることにより前記物品を識別することを特徴とする物品識別システム。