JP2007074640A - 移動体識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハンディ型と呼ばれる小型で、省電力の質問器を備えた移動体識別装置を提供すること。
【解決手段】 質問器と応答器の距離が変化する場合に、質問器３１の受信入力信号の位相変化による同期検波の復調信号出力の低下を防止できる位相ダイバーシチを用い、ダイバーシチのために２系統必要であったミキサと受信部の回路のうち、１系統を削除し、残り１系統のミキサ１０に入力する受信信号を、分配器７、位相シフタ８で９０°の位相差を持たせ、位相差のある受信信号をスイッチ９で選択し、ミキサ１０に入力するか、残り１系統のミキサ１０に入力するローカル信号を位相差９０°の信号に分配した後に、スイッチ９で選択し、ミキサ１０に入力する構成にすること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動情報通信体と無線通信を行う移動体識別装置に関し、特に、ＩＣチップ及びアンテナを有するＩＣタグとリーダライタを用いた移動体識別装置に関する。

無線周波数帯域を使用し、ＩＣチップ及びアンテナを有するＩＣタグとリーダライタを用いた移動体識別装置やこれを用いたシステムは、流通、交通、医療等のさまざまな分野で実用化されている。

このようなＩＣタグを用いたシステムには、さまざまな形態があり、それぞれに異なった仕様が要求される。例えば、コンベア上を移送される製品にＩＣタグ（応答器）を配備し、コンベア側に固定したリーダライタ（質問器）のアンテナを用いてＩＣタグにデータを書き込んだり、データを読み込んだりする場合は、据え置き型で、アンテナを複数取付け可能なリーダライタが求められる。また、倉庫や棚に置かれた物品に貼り付けられたＩＣタグに対してデータの書き込みや読み込みを行う場合は、リーダライタを持ち歩きながら使用する作業者が想定され、可搬性のあるハンディ型のリーダライタが求められる。なお、可搬性のあるリーダライタは、小型化、省電力化が必須になる。

従来例の移動体識別装置の構成例を示すブロック図を図３に示す。質問器３２は、シンセサイザ１で作られる搬送波を制御部２より送られるデータ信号を元に変調器３で変調し、送信アンプ４で増幅し、サーキュレータ５、アンテナ６を通して送出する。応答器２０は、アンテナ２１で電波を受信し、応答データの応答信号をアンテナ２１から送出する。応答信号の電波は質問器３２のアンテナ６で受信し、本受信波はサーキュレータ５で送信波と分離され、分配器７ａで同位相のまま電力分配される。これらの電力分配された受信波の一方は直接ミキサ１０ａへ、他方は位相シフタ８を通ることで、９０°の位相差を持って、ミキサ１０ｂへ入力される。

なお、ミキサ１０ａ、ミキサ１０ｂへ入力するローカル信号（ＬＯ信号）は、送信アンプ４で増幅された搬送波を用い、分配器７ｂで分配してミキサ１０ａ、ミキサ１０ｂのローカル信号（ＬＯ信号）入力端子へ同位相で入力される。したがって、ミキサ１０ａ、ミキサ１０ｂは、搬送波で受信波を混合することで、同期検波を行っている。ミキサ１０ａ、ミキサ１０ｂの出力は、それぞれ受信部１１ａ、受信部１１ｂでベースバンド信号の抽出を行い、応答データを取得し、合成した後に、制御部２へ送られる。以上に示したように、受信信号を互いに９０°の位相差を持った信号に分配し、検波することで、従来例の質問器３２は、受信信号に対して位相ダイバーシチを実現している。

また、従来例には図示していないが、受信信号を同位相で分配し、ＬＯ信号として用いる局部発振信号を分配器７ａ、位相シフタ８と同様の構成を用いて９０°の位相差を設けることによっても、従来例と同様に位相ダイバーシチ効果を得ることができる。ここで、位相差を設ける手段は、位相シフタ８ではなく、例えば伝送する経路の長さを変える手段等又は分配器７ａに９０°ハイブリッドカプラを用いる等の手段で実現しても良い。

以上に示したように、質問器３２と応答器２０の距離が変化する場合は、位相ダイバーシチ回路を構成することで、質問器３２の受信入力信号の位相変化による同期検波の復調信号出力の低下を防止できる構成になり、質問器３２と応答器２０の距離の変化によらず良好な感度を得る。

また、位相による応答波の復調効率の悪化を改善した移動体識別装置が、特許文献１に開示され、通信可能距離の拡大と質問器の電力削減を図った移動体識別装置が、特許文献２に開示されている。

特開平６−３３１７３５号公報 特開２００１−９４４６３号公報

しかしながら、これらの移動体識別装置には多岐に渡る用途があり、ハンディ型と呼ばれる小型で、省電力の質問器が強く要求される。従来例の質問器の構成では、回路の構成要素が多く、実装面積が大きくなり、その消費電力も大きくなるという問題点があった。

特許文献１では、直交復調器の２つの出力信号をそれぞれ加算器、減算器において加算、減算することによって、従来例の復調信号と比較して２倍の出力の復調信号を得るもので、送受信されるデータの切れ目若しくはビットの中間部でのみ選択回路を動作させることで、データの誤送信を防止するものであり、ハンディ型と呼ばれる小型で、省電力の質問器が強く要求される移動体識別装置に十分適合したものではないという問題点があった。

特許文献２では、質問器からの搬送波出力を大きくできる構造にすることで、質問器と応答器との通信距離を大幅に拡大できるもので、質問器からの送信を間欠的に行うことで、搬送波の送信電力を大幅に節約するものであり、ハンディ型と呼ばれる小型の質問器が強く要求される移動体識別装置には十分適合したものではないという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたもので、その技術課題は、ハンディ型と呼ばれる小型で、省電力の質問器を備えた移動体識別装置を提供することである。

上記目的を達成するための第１の発明は、受信信号の検波を同期検波方式で行う質問器と、この質問器からの質問波を受信し、この質問波に対し特定の変調を行い、応答波として送信する応答器とから構成される移動体識別装置において、前記質問器は、受信信号に９０°の位相差を持たせる手段と互いの間で前記位相差を持つ２つの信号のどちらかを選択するスイッチを備え、前記スイッチを切替えることで、前記受信信号の位相を切替え、位相ダイバーシチを実現した移動体識別装置である。

上記目的を達成するための第２の発明は、受信信号の検波を同期検波方式で行い、前記受信信号を復調するミキサを備えた質問器と、この質問器からの質問波を受信し、この質問波に対し特定の変調を行い、応答波として送信する応答器とから構成される移動体識別装置において、前記ミキサのローカル信号（ＬＯ信号）に９０°の位相差を持たせる手段と互いの間で前記位相差を持つ２つのローカル信号（ＬＯ信号）のどちらかを選択するスイッチを備え、前記スイッチを切替えることで、前記ローカル信号（ＬＯ信号）を切替え、位相ダイバーシチを実現した移動体識別装置である。

本発明によれば、質問器と応答器の距離が変化する場合に、質問器の受信入力信号の位相変化による同期検波の復調信号出力の低下を防止できる位相ダイバーシチを用い、従来、２系統あったミキサと受信部の回路のうち、１系統を削除し、残り１系統のミキサに入力する受信信号を、分配器、位相シフタ等で９０°の位相差を持たせ、位相差のある受信信号をスイッチで選択し、前記ミキサに入力するか、残り１系統のミキサに入力するローカル信号を位相差９０°の信号に分配した後に、スイッチで選択し、前記ミキサに入力する構成にすることで、移動体識別装置に用いる質問器、応答器間の通信特性を劣化させずに、部品点数を削減し、回路規模の縮小を図れる構成にすることで、ハンディ型と呼ばれる小型で、省電力の質問器を備えた移動体識別装置の提供が可能になる。

本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置を以下に図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置の質問器の構成例１を示すブロック図である。図２は、本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置の質問器の構成例２を示すブロック図である。

本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置の質問器３０（構成例１）は、図１に示すように、シンセサイザ１、制御部２、変調器３、送信アンプ４、サーキュレータ５、送受信のアンテナ６、受信信号を電力分配する分配器７、位相を９０°シフトする位相シフタ８、受信信号を切替えるスイッチ９、ミキサ１０、受信部１１で構成される。なお、応答器２０は、アンテナ２１を介して質問器３０と通信を行う。

本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置の質問器３０（構成例１）の質問動作は、以下の通りである。図１に示すように、シンセサイザ１で生成した搬送波の信号は、変調器３により、制御部２から送られたデータ信号に応じた変調信号になる。この変調信号は、送信アンプ４で増幅され、サーキュレータ５、アンテナ６を通り、空間に放射される。空間に放射された変調信号は、応答器２０のアンテナ２１で受信し、応答器２０で所定の処理をおこない、応答信号をアンテナ２１より送出する。

構成例１の質問器３０は、応答器２０からの応答信号をアンテナ６で受信し、サーキュレータ５を通って、分配器７で電力分配される。電力分配された応答信号の一方は、そのままスイッチ９へ進み、他の一方は、位相シフタ８を通り、先の一方の信号と９０°の位相差を持ちながら、スイッチ９へ入力する。スイッチ９は、２つの応答信号を選択するスイッチであり、任意の制御の元信号と応答信号とのどちらかを選択し、ミキサ１０へ応答信号を入力する。ミキサ１０のＬＯ信号に送信アンプ４の電力の一部を用いることで、同期検波を実現している。ミキサ１０で得られた応答信号は、受信部１１で不要波成分を除去し、増幅等の処理を行い、制御部２で応答データ信号として処理される。以上は本発明の質問器における一連の信号の流れである。

次に、位相ダイバーシチの効果を得る動作について説明する。ある命令である「質問信号１」を構成例１の質問器３０が送信する場合に、応答器２０は、「質問信号１」に対応した応答である「応答信号１」を送出する。この場合には、構成例１の質問器３０は、「質問信号１」に対する応答信号を受信するための受信状態にあり、次の質問信号を送信できない状態にある。受信状態にある構成例１の質問器３０は、「応答信号１」をアンテナ６で受信し、サーキュレータ５、分配器７を通り、位相シフタ８を通った「位相差９０°の信号」と位相シフタ８を通らない「位相差０°の信号」になる。なお、スイッチ９が、位相シフタ８の経路側を選択する場合は、「応答信号１」の「位相差９０°の信号」が、ミキサ１０に入力され、この信号をデータとして取得する。

また、取得データが応答器２０との距離の関係に起因した位相ズレにより検波できない場合がある。この場合は、スイッチ９を位相シフタ８の経路を通らない方にして、構成例１の質問器３０は、再度「質問信号１」を送信する。応答器２０は、再び「質問信号１」に対応した応答「応答信号１」を送出する。同様に、受信状態にある質問器３０は、「応答信号１」をアンテナ６で受信し、サーキュレータ５、分配器７を通り、位相シフタ８を通った「位相差９０°の信号」と位相シフタ８を通らない「位相差０°の信号」を得る。この場合、構成例１の質問器３０のスイッチ９は、位相シフタ８を通らない経路側を選択しているので、「応答信号１」の「位相差０°の信号」が、ミキサ１０に入力され、この信号をデータとして取得する。

つまり、本発明の構成例１の質問器３０は、一つの「質問信号１」に対する応答を、スイッチ９を切替えることで、「応答信号１」の「位相差９０°の信号」と「応答信号１」の「位相差０°の信号」の両方を時系列で取り込めるので、位相ダイバーシチの効果を得ることができる。

なお、本発明の構成例１の質問器３０は、図３に示した従来例の質問器の受信回路である分配器、ミキサ、受信部を１系統削減できるので、受信回路の実装面積を約４０％削減し、部品点数を約４５％削減できる。その結果、小型化が実現する。

また、本発明の構成例１の質問器３０は、小型化のために受信回路２系統を１系統に削減できるので、受信回路の電力を約１／２に低減できる。その結果、低消費電力化が実現する。

図２に示すように、本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置の質問器３１（構成例２）は、シンセサイザ１、制御部２、変調器３、送信アンプ４、サーキュレータ５、送受信のアンテナ６、受信信号を電力分配する分配器７、位相を９０°シフトする位相シフタ８、受信信号を切替えるスイッチ９、ミキサ１０、受信部１１から構成される。主要構成要素は、構成例１と同じである。また、応答器２０は、アンテナ２１を介して質問器と通信を行う。

本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置の質問器３１（構成例２）の質問動作は、以下の通りである。図２に示すように、シンセサイザ１で生成した搬送波の信号が、変調器３により、制御部２から送られたデータ信号に応じて変調信号になる。この変調信号は、送信アンプ４で増幅され、サーキュレータ５、アンテナ６を通り、空間に放射される。空間に放射された変調信号は、応答器２０のアンテナ２１で受信する。応答器は、所定の処理をおこない、応答信号をアンテナ２１より送出する。

構成例２の質問器３１は、応答器２０からの応答信号をアンテナ６で受信し、ミキサ１０へ入力する。ミキサ１０へのＬＯ信号は、送信アンプ４の電力の一部を使用し、分配器７でさらに電力分配された後、そのままスイッチ９へ接続する経路と位相シフタ８を介して先の経路と位相差９０°でスイッチ９と接続する経路とに分けられる。スイッチ９は、２つのＬＯ信号を選択するスイッチであり、任意の制御の元とＬＯ信号のどちらかを選択してミキサ１０へＬＯ信号を入力する。

つまり、本発明の構成例１の質問器３０では、応答信号に位相差を持たせているのに対して、本発明の構成例２の質問器３１ではＬＯ信号に位相差を持たせている。このＬＯ信号の経路をスイッチ９で切替えることで、構成例１と同様に位相ダイバーシチ効果を得ている。

次に、本発明の構成例２の質問器３１における位相ダイバーシチの効果を得る動作について説明する。図２に示すように、構成例２の質問器３１が、ある命令である「質問信号１」を送信すると応答器２０は、「質問信号１」に対応した応答である「応答信号１」を送出する。この場合、質問器３１は「質問信号１」に対する応答信号を受信できる受信状態にあり、次の質問信号を送信できない状態にある。受信状態にある質問器３１は「応答信号１」をアンテナ６で受信し、サーキュレータ５を通って、ミキサ１０へ入力する。ミキサ１０のＬＯ信号は、スイッチ９が位相シフタ８の経路側を選択している場合には、ミキサ１０へは「応答信号１」と「位相差９０°のＬＯ信号」が入力され、この信号がデータとして取得される。

この場合に、取得データが応答器２０との距離の関係に起因した位相ズレにより検波できない場合がある。この場合は、スイッチ９を位相シフタ８の経路を通らない方にして、再度「質問信号１」を送信する。応答器２０は、再び「質問信号１」に対応した応答「応答信号１」を送出する。同様に、受信状態にある質問器３１は「応答信号１」をアンテナ６で受信し、サーキュレータ５を通り、ミキサ１０へ入力される。一方、ＬＯ信号は位相シフタ８を通らない「位相差０°のＬＯ信号」を選択しているので、「応答信号１」と「位相差０°のＬＯ信号」がミキサ１０に入力し、このデータが取得される。つまり、本発明の構成例２の質問器３１は、一つの「質問信号１」に対する応答を、スイッチ９で切替え、「応答信号１」の「位相差９０°のＬＯ信号」と「応答信号１」の「位相差０°のＬＯ信号」の両方を時系列で取り込んで、位相ダイバーシチの効果を得ている。

なお、本発明の構成例２の質問器３１は、図３に示した従来例の質問器の受信回路である分配器、ミキサ、受信部を１系統削減できるので、受信回路の実装面積を約４０％削減し、部品点数を約４５％削減できる。その結果、小型化が実現する。

また、本発明の構成例２の質問器３１は、小型化のために受信回路２系統を１系統に削減できるので、受信回路の電力を約１／２に低減できる。その結果、低消費電力化が実現する。

以上に示した構成例においても、位相シフトの手段は本例のみならず、位相シフタの代りに伝送線路長を用いたり、分配器を９０°ハイブリッドカプラ等を用いることで代替可能であることは明らかである。また、位相ダイバーシチの動作においては送信、受信を２回行うことによってダイバーシチ効果を得ているが、１回の送信、例えば「質問信号１」に対し、応答器が「応答信号１」、「応答信号１’」といったように同じデータを２度応答するようにして、質問器はスイッチを切替えて２度受信することでダイバーシチとすることも可能である。

以上に示したように、本発明によれば、従来から用いられている位相ダイバーシチ方式で用いられている回路に比較して、小規模な回路構成で位相ダイバーシチを実現できる。その結果、ハンディ型と呼ばれる小型で、省電力の質問器を備えた移動体識別装置の提供が可能になる。

本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置の質問器の構成例１を示すブロック図。 本発明を実施するための最良の形態に係る移動体識別装置の質問器の構成例２を示すブロック図。 従来例の移動体識別装置の構成例を示すブロック図。

符号の説明

１ シンセサイザ
２ 制御部
３ 変調器
４ 送信アンプ
５ サーキュレータ
６ アンテナ
７，７ａ，７ｂ 分配器
８ 位相シフタ
９ スイッチ
１０，１０ａ，１０ｂ ミキサ
１１，１１ａ，１１ｂ 受信部
２０ 応答器
２１ アンテナ（応答器）
３０ （本発明の）質問器（構成例１）
３１ （本発明の）質問器（構成例２）
３２ （従来例の）質問器

Claims (2)

1. 受信信号の検波を同期検波方式で行う質問器と、この質問器からの質問波を受信し、この質問波に対し特定の変調を行い、応答波として送信する応答器とから構成される移動体識別装置において、前記質問器は、受信信号に９０°の位相差を持たせる手段と互いの間で前記位相差を持つ２つの信号のどちらかを選択するスイッチを備え、前記スイッチを切替えることで、前記受信信号の位相を切替え、位相ダイバーシチを実現したことを特徴とする移動体識別装置。
2. 受信信号の検波を同期検波方式で行い、前記受信信号を復調するミキサを備えた質問器と、この質問器からの質問波を受信し、この質問波に対し特定の変調を行い、応答波として送信する応答器とから構成される移動体識別装置において、前記ミキサのローカル信号（ＬＯ信号）に９０°の位相差を持たせる手段と互いの間で前記位相差を持つ２つのローカル信号（ＬＯ信号）のどちらかを選択するスイッチを備え、前記スイッチを切替えることで、前記ローカル信号（ＬＯ信号）を切替え、位相ダイバーシチを実現したことを特徴とする移動体識別装置。

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