JP2006254079A - データ読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでかつ小型化を実現でき、安定した受信が可能なデータ読取装置を提供する。
【解決手段】データ読取装置２０は、ＩＣタグ１０へ質問波を送信する送信部２１、ＩＣタグ１０からの応答波を受信する受信部２２、制御部２３及びアンテナ２４を備える。上記送信部２１とアンテナ２４との間を接続するマイクロストリップライン２５上に約λｇ／１６の間隔で４つのポート２６ａ〜２６ｄを設け、このポート２６ａ〜２６ｄに４系統の検波器を有する受信部２２を接続する。送信部２１から出力される送信波をマイクロストリップライン２５によりアンテナ２４に送ると共にポート２６ａ〜２６ｄより受信部２２に入力して受信部２２内の４系統の検波器にバイアス波を与え、検波電圧の変化量を大きくすると共に、ＩＣタグ１０からの応答波を確実に検出できるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、送信部及び受信部で１つのアンテナを共用するデータ読取装置に関する。

従来、商品や物品等に非接触ＩＣタグ（応答器）を取り付け、データ読取装置（質問器）からＩＣタグに質問波を送信し、ＩＣタグから返送される応答波を受信してＩＣタグ固有の識別データを読取る非接触ＩＣタグシステムが実用化されている（例えば、特許文献１参照。）。

上記非接触ＩＣタグシステムは、一般に図９に示すように構成されている。図９において、１１は非接触ＩＣタグシステムのデータ読取装置で、ＩＣタグ１０へ質問波を送信するための発振器、変調器、パワーアンプを内蔵した送信部１２、ＩＣタグ１０からの応答波を検波する検波器等を備えた受信部１３、上記送信部１２と受信部１３を制御する制御部１４、上記送信部１２及び受信部１３をアンテナ１５と電気的に接続するサーキュレータ１６により構成されている。そして、上記制御部１４は、外部に設けられているホスト機器例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１７に接続される。このパーソナルコンピュータ１７は、制御部１４と通信し、送信部１２への送信開始命令を指示したり、受信部１３が受信したＩＣタグ固有のＩＤ情報の受渡しを行なう。

上記送信部１２は、制御部１４の制御に従って動作し、例えば周波数が２．４５ＧＨｚ帯の搬送波とクロック信号を変調した送信波をサーキュレータ１６を経由してアンテナ１５に出力し、このアンテナ１５からＩＣタグ１０に送信する。また、上記送信波に基づいてＩＣタグ１０から返送される応答波をアンテナ１５で受信し、サーキュレータ１６を介して受信部１３に入力する。

上記サーキュレータ１６は、送信部１２からアンテナ１５へ送られる信号が受信部１３に回り込まないように、また、アンテナ１５から受信部１３に入力される受信波が送信部１２に回り込まないように作用する。
特開平１１−２２０４２４号公報

従来では、上記のようにサーキュレータ１６を使用することにより、送信部１２から受信部１３への信号の回り込みを抑制し、送信側と受信側の信号を分離していた。
しかし、サーキュレータ１６は、非常に高価な部品であり、コストを低減する場合の障害になっている。また、サーキュレータ１６は、使用周波数帯が低くなると波長の関係でサーキュレータ部品のサイズが大きくなるので、回路部全体が大きくなってしまい、小型化が困難である。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、サーキュレータを使用することなく回路を構成でき、極めて低コストでかつ小型化を実現でき、安定した受信が可能なデータ読取装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係るデータ読取装置は、高周波信号を出力する送信部と、該送信部から出力される高周波信号を外部に送信するアンテナと、前記送信部とアンテナとの間に設けられるマイクロストリップラインと、前記マイクロストリップライン上に約λｇ／１６の間隔で設けられる４つのポートと、前記各ポートに接続されてそれぞれ前記アンテナで受信された信号を検波する４系統の検波器を備えた受信部とを具備し、前記送信部からマイクロストリップラインに出力される高周波信号を前記ポートより前記受信部に入力し、該受信部における検波器のバイアス波として使用することを特徴とする。

第２の発明に係るデータ読取装置は、高周波信号を出力する送信部と、該送信部から出力される高周波信号を外部に送信するアンテナと、前記送信部とアンテナとの間に設けられるマイクロストリップラインと、前記マイクロストリップライン上に所定の間隔で設けられる複数のポートと、前記各ポートに接続されてそれぞれ前記アンテナで受信された信号を検波する複数系統の検波器を備えた受信部とを具備し、前記受信部は、前記検波器から出力されるベースバンド信号を増幅し、互いに反転した２つの信号を出力する差動増幅器と、前記差動増幅器から出力される２つの信号が＋入力端子と−入力端子に入力されて２値化信号を出力するコンパレータとにより構成したことを特徴とする。

本発明によれば、サーキュレータを使用することなく回路を構成でき、低コストで小型化を実現することができる。また、送信部からマイクロストリップライン上に出力される高周波信号を受信部の検波器にバイアス波として与えることにより、検波電圧の変化量を大きくすることができる。更に、マイクロストリップライン上に約λｇ／１６の間隔で４つのポートを設けて受信部に接続し、アンテナで受信した応答波を受信部における４系統の検波器で検波することにより、応答波を確実に検出することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る非接触ＩＣタグシステムの基本的な構成図である。図１において、２０は非接触ＩＣタグシステムにおけるデータ読取装置で、このデータ読取装置２０には、ＩＣタグ１０へ質問波を送信するための発振器、変調器、パワーアンプを内蔵した送信部２１、ＩＣタグ１０からの応答波を検波する検波器等を備えた受信部２２、上記送信部２１と受信部２２を制御する制御部２３、及びＩＣタグ１０へ質問波を送信し、ＩＣタグ１０からの応答波を受信するアンテナ２４が設けられる。

そして、上記送信部２１とアンテナ２４との間は、回路基板上に形成されたマイクロストリップライン２５により接続される。上記マイクロストリップライン２５上には、約λｇ／１６（λｇは搬送波周波数の基板上の波長）の間隔で、４つのポート２６ａ〜２６ｄが設けられ、このポート２６ａ〜２６ｄに受信部２２が接続される。この受信部２２は、４系統の検波器を備えた構成となっているが、その詳細については後述する。

また、上記制御部２３は、外部に設けられているホスト機器例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２７に接続される。このパーソナルコンピュータ２７は、制御部２３と通信し、送信部２１への送信開始命令を指示したり、受信部２２が受信したＩＣタグ固有のＩＤ情報の受渡し等を行なう。

上記の構成において、データ読取装置２０の送信部２１は、高周波信号例えば２．４５ＧＨｚ帯の搬送波とクロック信号をＡＳＫ変調した被変調波を質問波としてアンテナ２４から外部へ送出する。ＩＣタグ１０は、上記データ読取装置２０からの質問波を受信すると、固有のＩＤデータと２．４５ＧＨｚ帯の搬送波をＡＳＫ変調した被変調波を応答波として返送する。このＩＣタグ１０からの応答波は、アンテナ２４で受信され、マイクロストリップライン２５上のポート２６ａ〜２６ｄを介して受信部２２に入力される。

また、上記送信部２１からマイクロストリップライン２５を介してアンテナ２４に送られる送信波の一部は、ポート２６ａ〜２６ｄを介して受信部２２に入力され、受信部２２に設けられている４系統の検波器のバイアス波として使用される。

一般的に検波器が１系統のものでは受信時にデータ読取装置２０とＩＣタグ１０との通信距離の変化に対してヌルポイントが発生し、応答波のＩＤデータを正しく受信できない場合がある。このため本実施形態では、受信部２２に４系統の検波器を設けてＩ／Ｑ、Ｉ′／Ｑ′補間型の構成としている。上記Ｉ／Ｑとは互いに９０°異なる２つの信号であり、Ｉ′／Ｑ′も同様に互いに９０°異なる２つの信号である。

以下、上記送信部２１及び受信部２２を含む送受信系統の詳細な構成について図２を参照して説明する。
送信部２１は、例えば２．４５ＧＨｚ帯の搬送波を発生する発振器２１１、ＡＳＫ変調器２１２、増幅器２１３により構成され、図１の制御部２３から送られてくる質問データがＡＳＫ変調器２１２に入力される。上記送信部２１は、ＡＳＫ変調器２１２において、発振器２１１から出力される２．４５ＧＨｚ帯の搬送波を制御部２３から与えられる質問データで変調し、増幅器２１３で増幅してマイクロストリップライン２５を介してアンテナ２４へ送出する。なお、マイクロストリップライン２５とアンテナ２４との間には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２８が設けられる。このローパスフィルタ２８は、質問波の搬送周波数を通過させるように通過域が設定され、高調波の放射を抑える作用を有している。

また、受信部２２には、入力側端に４系統のローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１ａ〜３１ｄを設け、マイクロストリップライン２５上のポート２６ａ〜２６ｄに接続している。上記ローパスフィルタ３１ａ〜３１ｄには、例えば検波ダイオードを用いて構成した第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄが接続される。上記ローパスフィルタ３１ａ〜３１ｄは、第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄで発生する高調波例えば搬送波周波数ｆ１の２倍高調波と３倍高調波が外部へ放出されるのを防ぐためのものである。

上記第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄは、マイクロストリップライン２５上にλｇ／１６の間隔で設けられたポート２６ａ〜２６ｄにより取り出されたベースバンド信号を検波するが、ここで、第１、第２検波器３２ａ、３２ｂで検波された信号をＩ、Ｉ′信号（In Phase Signal：同相信号）とし、第３、第４検波器３２ｃ、３２ｄで検波された信号をＱ、Ｑ′信号（Quadrature Signal：９０°信号）とする。この場合、上記Ｉ、Ｉ′の同相信号とは、０°を仮定し、Ｉ信号とＱ信号、また、Ｉ′信号とＱ′信号とが互いに９０°異なる関係となっている。

そして、上記第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄで検波された信号をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３３ａ〜３３ｄを介して取り出し、ハイパスフィルタ３３ａ、３３ｃから出力されるＩ／Ｑ信号を差動増幅器３４ａに入力し、ハイパスフィルタ３３ｂ、３３ｄから出力されるＩ′／Ｑ′信号を差動増幅器３４ｂに入力する。上記ハイパスフィルタ３３ａ〜３３ｄは、ベースバンド信号のフィルタで、ノイズをカットする作用を有している。

上記差動増幅器３４ａ、３４ｂは、それぞれ２つの入力と２つの出力を持ち、２つの入力信号のうち、一方の信号が入力されなくても、他方の信号が入力されると、その非反転信号と反転信号を出力する。

上記差動増幅器３４ａ、３４ｂの出力信号は、更に差動増幅器３５ａ、３５ｂで増幅された後、２値化回路を構成するコンパレータ３６ａ、３６ｂに入力される。そして、コンパレータ３６ａ、３６ｂで２値化された信号が制御部２３へ送られる。

図３は、第１検波器３２ａで検波されたＩ信号と第３検波器３２ｃで検波されたＱ信号を増幅する差動増幅器３４ａ、３５ａ部分の詳細な回路構成図である。
差動増幅器３４ａは、増幅素子として例えばＮＰＮ型のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を用いて構成される。そして、第１検波器３２ａで検波されたＩ信号は、ハイパスフィルタ３３ａを介して差動増幅器３４ａの入力１として入力され、コンデンサＣ１を介してトランジスタＴｒ１のベースに入力される。

また、第３検波器３２ｃで検波されたＱ信号は、ハイパスフィルタ３３ｃを介して差動増幅器３４ａの入力２として入力され、コンデンサＣ２を介してトランジスタＴｒ２のベースに入力される。上記トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のベースには、直流電圧Ｖｃｃがそれぞれ抵抗Ｒ１、Ｒ２を介してバイアス電圧として与えられる。更に、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２には、コレクタに直流電圧Ｖｃｃがそれぞれ抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して動作電圧として与えられ、エミッタが定電流回路４０を介して接地される。そして、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のコレクタから取り出される信号が出力１、２として差動増幅器３５ａへ送られる。

差動増幅器３５ａは、上記差動増幅器３４ａと同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。差動増幅器３５ａには、差動増幅器３４ａの出力１が入力３として入力され、コンデンサＣ１を介してトランジスタＴｒ１のベースに入力される。また、差動増幅器３５ａには、差動増幅器３４ａの出力２が入力４として入力され、コンデンサＣ２を介してトランジスタＴｒ２のベースに入力される。そして、差動増幅器３５ａのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のコレクタから取り出される信号が出力３、４としてコンパレータ３６ａへ送られ、＋入力端子、−入力端子に入力される。
コンパレータ３６ａは、差動増幅器３５ａからの信号を２値化して制御部２３へ出力する。

また、第２検波器３２ｂで検波されたＩ′信号と第４検波器３２ｄで検波されたＱ′信号を増幅する差動増幅器３４ｂ、３５ｂも、上記差動増幅器３４ａ、３５ａと同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。

次に上記実施形態の全体の動作を説明する。
データ読取装置２０の送信部２１は、例えば周波数が２．４５ＧＨｚ帯の搬送波とクロック信号をＡＳＫ変調した被変調波を質問波としてアンテナ２４からＩＣタグ１０へ送信する。

ＩＣタグ１０は、データ読取装置２０からの質問波を受信すると、固有のＩＤデータと２．４５ＧＨｚ帯の搬送波をＡＳＫ変調した被変調波を応答波としてデータ読取装置２０へ返送する。このＩＣタグ１０からの応答波は、データ読取装置２０のアンテナ２４で受信され、マイクロストリップライン２５上のポート２６ａ〜２６ｄを介して受信部２２に入力される。

データ読取装置２０は、送信部２１から出力される質問波を送信しながらＩＣタグ１０からの応答波を受信部２２で受信し、検波して応答データを取り出す動作を行なっている。このとき送信部２１から出力される搬送波電力がマイクロストリップライン２５上のポート２６ａ〜２６ｄから受信部２２の検波器３２ａ〜３２ｄに供給され、検波ダイオードに順方向バイアスを与えて検波出力の振幅が大きくなるように作用する。

図４（ａ）は検波ダイオードにバイアス波を与えない場合の検波電圧特性曲線を示し、同図（ｂ）は検波ダイオードにバイアス波（順方向バイアス）を与えた場合の検波電圧特性曲線を示している。上記図４（ａ）、（ｂ）は、横軸に検波器に入力される信号の電力Ｐ、縦軸に検波電圧Ｖを示している。

検波ダイオードにバイアス波を与えない場合は、図４（ａ）に示すように電力Ｐの変化に対し、検波電圧Ｖの変化が小さい範囲を使用することになり、検波電圧Ｖの変化量が小さくなる。図４において、Poff、Ponは応答波電力がＯＦＦとＯＮの時のレベルを示している。
検波ダイオードにバイアス波を与えた場合は、図４（ｂ）に示すように検波特性の歪みが改善される直線性のある部分で検波されることになり、検波電圧ＶのPoff−Pon間の変化量が大きくなる。

上記のように送信部２１から出力される搬送波電力を利用して受信部２２の検波器３２ａ〜３２ｄに順方向バイアスを与えることにより、検波電圧Ｖの変化量を大きくすることができる。

また、マイクロストリップライン２５上のポート２６ａ〜２６ｄは、λｇ／１６の間隔、すなわち２２．５°の間隔で設けられているので、第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄからは順次一定間隔の位相差を持つ信号が出力される。従って、第１検波器３２ａと第３検波器３２ｃからはＩ信号（In Phase Signal：同相信号）とＱ信号（Quadrature Signal：９０°信号）という互いに９０°位相がずれている信号が出力される。また、同様に第２検波器３２ｂと第４検波器３２ｄからはＩ′信号とＱ′信号という互いに９０°位相がずれている信号が出力される。

この場合、送信部２１から第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄに与えられるバイアス波の位相が固定であるのに対し、同時に入力される応答波の位相はアンテナ２４とＩＣタグ１０との通信距離Ｌに依存する。応答波は質問波のＩＣタグ１０における反射であるので、通信距離Ｌがλ／８（λは搬送波周波数の空間波長）変化した時、電波の伝搬経路長はその２倍のλ／４変化したことになる。

図５は、データ読取装置２０のアンテナ２４とＩＣタグ１０との通信距離Ｌを変化させた場合において、第１検波器３２ａと第３検波器３２ｃのＩ／Ｑ信号に対する検波電圧レベルと通信距離Ｌとの関係を示したものである。
上記検波器３２ａ、３２ｃの検波出力は、入力される応答波とバイアス波が同相の時は極大となり、逆相の時は極小となるが、９０°の位相差の場合には検波電圧のPoffとPonが略等しくなり、検波電圧の変化量が得られなくなる。図５に示すＩ信号において、Ｐ点は応答波とバイアス波の位相が９０°の関係で合成されたときで、検波電圧レベルが得られない。このポイントをヌルポイントといい、Ｌ＝λ／４の距離毎に発生する。しかし、上記Ｉ信号に対し、Ｑ信号は位相が９０°シフトされているので、上記Ｉ信号のＰ点におけるヌルポイントに対してＱ信号のＰ’点では極大の検波電圧が得られ、Ｉ信号での受信ＩＤデータの読取エラーをＱ信号で補うことができる。

また、図６（ａ）〜（ｃ）は、バイアス波と応答波の合成位相に応じて検波器に入力する電力Ｐの変化量をベクトルで表したもので、（ａ）が同相合成、（ｂ）が９０°合成、（ｃ）が逆相（１８０°）合成の場合である。図６（ａ）に示すバイアス波と応答波が同相合成された時、及び図６（ｃ）に示す逆相（１８０°）合成された時は、検波器に入力する電力Ｐの変化量（最大値）が得られる。しかし、図６（ｃ）に示すようにバイアス波と応答波が９０°（又は２７０°）の位相差で合成された時は、検波器に入力する電力Ｐの変化量が得られず、その結果、検波電圧が得られない。すなわち、バイアス波と応答波が９０°と２７０°の位相差で合成された場合は検波器から検波電圧が得られないが、その他の位相差ではその位相差に応じて検波器から検波電圧を得ることができる。

上記図６に示したバイアス波と応答波の合成位相、及び検波器に入力する電力Ｐの変化量の関係を、図２に示した第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄにおいてベクトルで表すと図７（ａ）〜（ｄ）のようになる。この場合、バイアス波は第４検波器３２ｄから第１検波器３２ａの方向に進み、ＩＣタグ１０からの応答波はバイアス波とは逆に第１検波器３２ａから第４検波器３２ｄの方向に進むので、上記第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄに対するバイアス波と応答波の位相の進み方向を逆時計回りと仮定し、第４検波器３２ｄにおけるバイアス波の位相を０°とすると、λｇ／１６（２２．５°）ずつ位相がずれた時の信号の合成状態は図７（ａ）〜（ｄ）に示すようになる。また、上記バイアス波のＩＣタグ１０からの返送波が応答波であることから、図７では応答波のベクトルの大きさをバイアス波に対して小さく表している。

第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄは、上記したようにλｇ／１６（２２．５°）の間隔で配置されるので、図７（ａ）に示す第１検波器３２ａにおいてバイアス波と応答波が同相合成されるものとすると、電力Ｐの変化量は極大値となる。なお、この電力Ｐの変化量の極大値を１０とする。

図７（ｃ）に示す第３検波器３２ｃでは、バイアス波と応答波が９０°の位相差で合成されるので、電力Ｐの変化量が得られず、検波電圧は０となる。その他の第１、第２、第４検波器３２ａ、３２ｂ、３２ｄは、電力Ｐの変化量が得られる為、検波電圧が得られることになる。

図７（ｂ）に示す第２検波器３２ｂはバイアス波と応答波が４５°の位相差で合成され、図７（ｄ）に示す第４検波器３２ｄではバイアス波と応答波が１３５°の位相差で合成されて電力Ｐの変化量は７．０７となる。また、上記第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄで得られる電力Ｐの変化量は、向きが異なるため絶対値の表示にしている。

上記第１検波器３２ａと第３検波器３２ｃの電力Ｐの変化量は、図７（ａ）、（ｃ）に示したように「極大値」と「０」であるので、ｓｉｎ波で考えると、第１検波器３２ａと第３検波器３２ｃにおける位相差は９０°となり、Ｉ／Ｑの関係になっている。また、同様に第２検波器３２ｂと第４検波器３２ｄの電力Ｐの変化量においても、ｓｉｎ波で考えると位相差が９０°となり、Ｉ′／Ｑ′の関係になっている。

上記図７では、第３検波器３２ｃに入力される電力Ｐの変化量が得られない場合（ヌルポイント）を想定しているが、このとき第１検波器３２ａで電力Ｐの変化量が十分に得られる（極大になる）ので、第１検波器３２ａ、第３検波器３２ｃの検波出力を増幅する差動増幅器３４ａ、３５ａの系統ではＩ／Ｑ信号を十分に補間することが可能になる。
また、同様に第２検波器３２ｂ、第４検波器３２ｄの検波出力を増幅する差動増幅器３４ｂ、３５ｂの系統においても、Ｉ′／Ｑ′信号を十分に補間することが可能になる。

そして、上記第１検波器３２ａ及び第３検波器３２ｃで検波されたＩ／Ｑ信号は、図３に詳細を示す差動増幅器３４ａの入力１、２に入力されて増幅される。差動増幅器３４ａは、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が互いに向き合っていて定電流回路４０により電流が制限されている。このためトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の入力信号が同レベル、同位相で入力されたときは出力が入力の１／２となり、それ以外はトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の入力のどちらか振幅の大きい方の信号のみが増幅されて出力される。仮に第１検波器３２ａの出力信号が第３検波器３２ｃの出力信号より大きかった場合、トランジスタＴｒ１の入力信号が反転増幅されて出力１より出力されると共に、非反転増幅されて出力２により出力される。

また、第２検波器３２ｂ及び第４検波器３２ｄで検波されたＩ′／Ｑ′信号は、差動増幅器３４ｂに入力され、上記差動増幅器３４ａと同様にトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の入力信号が同レベル、同位相で入力されたときは出力が入力の１／２となり、それ以外はトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の入力のどちらか振幅の大きい方の信号のみが増幅されて出力される。

従って、通常では第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄのうち、第１検波器３２ａと第３検波器３２ｃの検波電圧の大きい方と、第２検波器３２ｂと第４検波器３２ｄの検波電圧の大きい方が１段目の差動増幅器３４ａ、３４ｂで選択され、２段目の差動増幅器３５ａ、３５ｂに伝送される。

そして、上記差動増幅器３５ａ、３５ｂで増幅された後、出力３、４から出力される信号がそれぞれ２値化回路を構成するコンパレータ３６ａ、３６ｂに入力される。

コンパレータ３６ａ（３６ｂ）は、−入力端子より＋入力端子のレベルが高い場合にはハイレベル（highレベル）の信号、低い場合にはローレベル（Lowレベル）信号を出力する。この場合、差動増幅器３５ａ（３５ｂ）の各出力３、４から出力される互いに反転した信号、すなわち非反転信号と反転信号がコンパレータ３６ａ（３６ｂ）に入力されるので、コンパレータ３６ａ（３６ｂ）は差動増幅器３５ａ（３５ｂ）の例えば出力３から出力される信号レベルの倍の検知能力で１／０を判別することができる。

従来の一般的な２値化回路では、図８（ａ）に示すようにコンパレータ４１の一方の入力端子例えば＋入力端子に基準電源４２を接続している。そして、上記コンパレータ４１は、基準電源４２をスレッショルドレベルｔｈ１として入力信号のレベルを判別し、“０”、“１”の２値化信号を出力する。すなわち、スレッショルドレベルｔｈ１を中心として入力信号のハイレベル（Ｈ）及びローレベル（Ｌ）を検出している。

一方、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように差動増幅器３５ａ（３５ｂ）の各出力３、４から出力される互いに反転した信号をコンパレータ３６ａ（３６ｂ）の＋入力端子と−入力端子に入力しているので、両入力信号のハイレベル（Ｈ）とローレベル（Ｌ）との差がコンパレータ３６ａ（３６ｂ）で識別される。従って、コンパレータ３６ａ（３６ｂ）は、入力信号のハイレベル（Ｈ）とローレベル（Ｌ）を識別する振幅範囲が２倍、すなわち入力信号の検出感度が従来の２倍となる。また、入力信号の振幅が１／２であっても従来のコンパレータと同じレベルの信号を出力できるので、ダイナミックレンジが広くとれることになる。

そして、上記コンパレータ３６ａ、３６ｂで２値化された信号は、制御部２３を経由してパーソナルコンピュータ２７へ送られて処理される。

上記実施形態によれば、サーキュレータを使用することなく回路を構成でき、また、送信部２１とアンテナ２４とを接続するマイクロストリップライン２５上に受信部２２へのポート２６ａ〜２６ｄを設けているので、データ読取装置２０の小型化を図ることができる。

また、マイクロストリップライン２５上にポート２６ａ〜２６ｄを設けて受信部２２に接続し、送信部２１から出力される送信波を受信部２２の第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄにバイアス波として与えているので、検波電圧の変化量を大きくすることができる。

また、マイクロストリップライン２５上にλｇ／１６（＝２２．５°）の間隔で４つのポート２６ａ〜２６ｄを設けて受信部２２に接続し、ＩＣタグ１０からの応答波を第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄで検波して復調しているので、１つの検波器に入力される電力Ｐの変化が得られない状態、すなわち判別不能な状態になったとしても、他の検波器によりＩＣタグ１０からの応答波を確実に検出することができる。

また、２段の差動増幅器３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂを設けることにより、ＩＣタグ１０からの応答波の受信レベルが低くても、応答データの波形レベルを大きくすることができ、ダイナミックレンジを広くすることができる。
更に、差動増幅器３５ａ、３５ｂから出力される非反転信号と反転信号をコンパレータ３６ａ、３６ｂの−入力端子、＋入力端子に入力することにより、入力信号のレベル差が大きくなり、コンパレータ３６ａ、３６ｂにおける信号検知能力を向上することができる。

なお、上記実施形態では、マイクロストリップライン２５上にポート２６ａ〜２６ｄを約λｇ／１６の間隔で設けた場合について説明したが、その他、ポート２６ａ〜２６ｄを約λｇ／８の間隔で設けてもＩＣタグ１０からの応答波を受信することが可能である。すなわち、ポート２６ａ〜２６ｄに接続される第１〜第４検波器３２ａ〜３２ｄの１つにヌルポイントが発生しても、他の検波器のどれか１つでも検波電圧が得られれば受信可能である。

また、上記実施形態では、非接触ＩＣタグシステムのデータ読取装置に実施した場合について説明したが、その他の無線通信においても実施し得るものである。

また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

本発明の一実施形態に係る非接触ＩＣタグシステムの基本的な構成図である。 同実施形態において、データ読取装置の送信部及び受信部含む送受信系統の詳細な構成を示す図である。 同実施形態において、受信部における差動増幅器部分の詳細な構成例を示す図である。 （ａ）は検波器にバイアス波を与えない場合の検波電圧特性曲線を示す図、（ｂ）は検波器にバイアス波を与えた場合の検波電圧特性曲線を示す図である。 検波器のＩ／Ｑ信号に対する検波電圧レベルと通信距離Ｌとの関係を示す図である。 バイアス波と応答波の合成位相に応じて検波器に入力する電力Ｐの変化量をベクトルで表した図である。 図６に示したバイアス波と応答波の合成位相及び検波器に入力する電力Ｐの変化量の関係を受信部の第１〜第４検波器においてベクトルで表した図である。 ２値化回路の動作を説明するための図である。 従来の非接触ＩＣタグシステムの構成例を示す図である。

符号の説明

２０…データ読取装置、２１…送信部、２２…受信部、２３…制御部、２４…アンテナ、２５…マイクロストリップライン、２６ａ〜２６ｄ…ポート、２７…パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、２８、３１ａ〜３１ｄ…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、３２ａ〜３２ｄ…第１〜第４検波器、３３ａ〜３３ｄ…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ…差動増幅器、３５…コンパレータ、４０…定電流回路、２１１…発振器、２１２…ＡＳＫ変調器、２１３…増幅器。

Claims (2)

1. 高周波信号を出力する送信部と、該送信部から出力される高周波信号を外部に送信するアンテナと、前記送信部とアンテナとの間に設けられるマイクロストリップラインと、前記マイクロストリップライン上に約λｇ／１６の間隔で設けられる４つのポートと、前記各ポートに接続されてそれぞれ前記アンテナで受信された信号を検波する４系統の検波器を備えた受信部とを具備し、
   前記送信部からマイクロストリップラインに出力される高周波信号を前記ポートより前記受信部に入力し、該受信部における検波器のバイアス波として使用することを特徴とするデータ読取装置。
2. 高周波信号を出力する送信部と、該送信部から出力される高周波信号を外部に送信するアンテナと、前記送信部とアンテナとの間に設けられるマイクロストリップラインと、前記マイクロストリップライン上に所定の間隔で設けられる複数のポートと、前記各ポートに接続されてそれぞれ前記アンテナで受信された信号を検波する複数系統の検波器を備えた受信部とを具備し、
   前記受信部は、前記検波器から出力されるベースバンド信号を増幅し、互いに反転した２つの信号を出力する差動増幅器と、前記差動増幅器から出力される２つの信号が＋入力端子と−入力端子に入力されて２値化信号を出力するコンパレータとにより構成したことを特徴とするデータ読取装置。

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