JP2007281788A - 送受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】送信側のベースバンド回路から出る熱雑音の影響を排除してデータ復調の成功率を高め、タグとの通信距離を伸ばすことができる送受信機を得ることを目的とする。
【解決手段】ミクサ２５により変調されたベースバンド信号の変調信号であるＲＦ信号又は分配器２４により分配された局部発振信号を選択する選択スイッチ２６を設け、サーキュレータ２８がアンテナ２９を介して選択スイッチ２６により選択されたＲＦ信号又は局部発振信号をタグ３３に送信するとともに、そのタグ３３から送信された応答信号を受信する。
【選択図】図１

Description

この発明は、タグに電力を供給しながら、タグから送信される応答信号を受信する送受信機に関するものである。

タグに電力を供給しながら、タグから送信される応答信号を受信する従来の送受信機は、例えば、以下の特許文献１，２に開示されている。
図５は従来の送受信機を示す構成図であり、図６は従来の送受信機における信号波形を示す説明図である。また、図７は従来の送受信機における信号スペクトラムを示す説明図である。
従来の送受信機では、コマンドデータなどの送信データをタグ１１（電池レスタイプのタグ）に送信する場合、制御装置１がコマンドデータを出力して、ベースバンド回路２がコマンドデータをベースバンド信号に変換し、さらに、ミクサ４がベースバンド信号をＲＦ信号に変換する。
そして、アンプ５がＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号をサーキュレータ６に出力することにより、サーキュレータ６に接続されているアンテナ７から増幅後のＲＦ信号がタグ１１に向けて送信される。

一方、送受信機がタグ１１から応答信号を受信する場合、タグ１１に電力を供給（電力供給用信号を送信）するため、制御装置１が電圧一定のデータを出力して、ベースバンド回路２が電圧一定のデータをベースバンド信号に変換し、さらに、ミクサ４がベースバンド信号をＲＦ信号Ａに変換する。
そして、アンプ５がＲＦ信号Ａを増幅して、増幅後のＲＦ信号Ｂをサーキュレータ６に出力することにより、サーキュレータ６に接続されているアンテナ７から電力供給用信号として、増幅後のＲＦ信号Ｂがタグ１１に向けて送信される。
なお、サーキュレータ６は、電力供給用信号をアンテナ７に出力しているとき、アンテナ７がタグ１１から送信された応答信号（タグ１１が応答データを変調した信号）を受信すると、その応答信号を受信側回路のアンプ８に出力するが、その電力供給用信号も一緒に受信側回路のアンプ８に出力することになる。

従来の送受信機では、コマンドデータをタグ１１に送信する場合でも、電力供給用信号をタグ１１に送信する場合でも、ベースバンド回路２がベースバンド信号に変換し、ミクサ４が局部発振器３から発振された局部発振信号を用いて、そのベースバンド信号をＲＦ信号Ａに変換するようにしている。
このような構造の送受信機では、ベースバンド回路２内のＤＡ変換器２ａの熱雑音などが雑音として、ベースバンド信号に付加されるため、図６に示すように、ミクサ４がベースバンド信号をＲＦ信号Ａに変換する際、その熱雑音によってＲＦ信号Ａが僅かな振幅変調を受けることになる。
このため、タグ１１の応答信号と一緒に、僅かな振幅変調を受けているＲＦ信号Ｂ（電力供給用信号）が受信側回路に回り込むことになる（図７を参照）。

受信側回路に回り込むＲＦ信号の電力は、タグ１１の応答信号の電力よりも大きいため、受信側回路のミクサ９がタグ１１の応答信号をベースバンド信号に変換した後でも、そのＲＦ信号の振幅変調成分が、そのベースバンド信号の振幅レベルに変動を与える。
これにより、受信側回路の制御装置１がベースバンド回路１０の出力信号から応答データを復調する際、Ｈ／Ｌの判別を誤る確率が高まるため、データ復調の成功率が低下して、通信距離が低下することがある。

特開２０００−０２０６５１号公報（段落番号［００３４］から［００３５］、図１） 特開２００３−１５８４６９号公報（段落番号［００１６］から［００１９］、図１）

従来の送受信機は以上のように構成されているので、タグ１１に電力を供給しながら、タグ１１から送信される応答信号を受信する際、ベースバンド回路２内のＤＡ変換器２ａの熱雑音によって振幅変調を受けているＲＦ信号が受信側回路に回り込み、そのＲＦ信号の振幅変調成分が応答データの復調におけるＨ／Ｌの判別に影響を与える。これにより、Ｈ／Ｌの判別を誤る確率が高まるため、データ復調の成功率が低下して、通信距離が低下するなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、送信側のベースバンド回路から出る熱雑音の影響を排除してデータ復調の成功率を高め、タグとの通信距離を伸ばすことができる送受信機を得ることを目的とする。

この発明に係る送受信機は、変調手段により変調されたベースバンド信号の変調信号である無線周波数信号又は局部信号発振手段により発振された局部発振信号を選択する信号選択手段を設け、送受信手段が信号選択手段により選択された無線周波数信号又は局部発振信号をタグに送信するとともに、そのタグから送信された応答信号を受信するようにしたものである。

この発明によれば、変調手段により変調されたベースバンド信号の変調信号である無線周波数信号又は局部信号発振手段により発振された局部発振信号を選択する信号選択手段を設け、送受信手段が信号選択手段により選択された無線周波数信号又は局部発振信号をタグに送信するとともに、そのタグから送信された応答信号を受信するように構成したので、送信側のベースバンド回路から出る熱雑音の影響を排除してデータ復調の成功率を高め、タグとの通信距離を伸ばすことができる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による送受信機を示す構成図であり、図において、制御装置２１は例えばコマンドデータなどの送信データをベースバンド回路２２に出力するとともに、選択対象の信号を指示する選択信号を選択スイッチ２６に出力する。
ベースバンド回路２２はＤＡ変換器２２ａを内蔵しており、制御装置２１から出力されたコマンドデータをベースバンド信号に変換する処理を実施する。なお、ベースバンド回路２２はベースバンド信号変換手段を構成している。

局部発振器２３は局部発振信号を発振する処理を実施する。
分配器２４は局部発振器２３により発振された局部発振信号を分配し、分配後の局部発振信号をミクサ２５及び選択スイッチ２６に出力する。
なお、局部発振器２３及び分配器２４から局部信号発振手段が構成されている。

ミクサ２５は分配器２４により分配された局部発振信号を用いて、ベースバンド回路２２により変換されたベースバンド信号を変調し、そのベースバンド信号の変調信号であるＲＦ信号（無線周波数信号）を選択スイッチ２６に出力する。なお、ミクサ２５は変調手段を構成している。
選択スイッチ２６は制御装置１から出力される選択信号が、ミクサ２５から出力されるＲＦ信号の選択を指示していれば、そのＲＦ信号を選択してアンプ２７に出力し、制御装置１から出力される選択信号が、分配器２４から出力される局部発振信号の選択を指示していれば、その局部発振信号を選択してアンプ２７に出力する。なお、選択スイッチ２６は信号選択手段を構成している。

アンプ２７は選択スイッチ２６により選択されたＲＦ信号又は局部発振信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号又は局部発振信号をサーキュレータ２８に出力する。
サーキュレータ２８はアンプ２７による増幅後のＲＦ信号又は局部発振信号をアンテナ２９に出力する一方、そのアンテナ２９により受信されたタグ３３の応答信号をアンプ３０に出力する。ただし、サーキュレータ２８はタグ３３の応答信号をアンプ３０に出力する際、アンプ２７による増幅後の局部発振信号もアンプ３０に出力する。
アンテナ２９はサーキュレータ２８から出力されたＲＦ信号又は局部発振信号をタグ３３に向けて送信するとともに、タグ３３から送信された応答信号を受信する。
アンプ３０はサーキュレータ２８から出力されたタグ３３の応答信号と局部発振信号の合成信号を増幅し、増幅後の合成信号をミクサ３１に出力する。
なお、アンプ２７、サーキュレータ２８、アンテナ２９及びアンプ３０から送受信手段が構成されている。

ミクサ３１は局部発振器２３により発振された局部発振信号を用いて、アンプ３０による増幅後の合成信号からタグ３３の応答信号を検波する。
ベースバンド回路３２はＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）やＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を内蔵しており、ＨＰＦやＬＰＦを用いて、ミクサ３１により検波されたタグ３３の応答信号をろ波することにより、ろ波信号であるベースバンド信号を制御装置２１に出力する。
制御装置２１はベースバンド回路３２からベースバンド信号を受けると、そのベースバンド信号をＨ／Ｌ閾値と比較して、Ｈ／Ｌ判別を実施することにより、タグ３３の応答データを復調する。
なお、ミクサ３１、ベースバンド回路３２及び制御装置２１からデータ復調手段が構成されている。
タグ３３は電池レスタイプのタグである。

図２はこの発明の実施の形態１による送受信機における信号波形を示す説明図である。また、図３はこの発明の実施の形態１による送受信機における信号スペクトラムを示す説明図である。
図４はこの発明の実施の形態１による送受信機の処理内容を示すフローチャートである。

次に動作について説明する。
送受信機は、タグ３３を起動する際、電力供給用の無変調信号としてＣＷ信号（電力一定のＲＦ信号）をタグ３３に送信する（ステップＳＴ１）。この実施の形態１では、ＣＷ信号として局部発振信号をタグ３３に送信する。
具体的には、以下の通りである。

制御装置２１は、タグ３３を起動する際、分配器２４から出力される局部発振信号の選択を指示する選択信号を選択スイッチ２６に出力する。
また、分配器２４は、局部発振器２３により発振された局部発振信号を分配し、分配後の局部発振信号をミクサ２５及び選択スイッチ２６に出力する。
選択スイッチ２６は、制御装置２１から選択信号を受けると、その選択信号が分配器２４から出力される局部発振信号の選択を指示していれば、その局部発振信号を選択してアンプ２７に出力する。

アンプ２７は、選択スイッチ２６から局部発振信号を受けると、その局部発振信号を増幅し、増幅後の局部発振信号をサーキュレータ２８に出力する。
サーキュレータ２８は、アンプ２７から増幅後の局部発振信号を受けると、増幅後の局部発振信号をアンテナ２９に出力する。
アンテナ２９は、サーキュレータ２８から出力された増幅後の局部発振信号を受けると、増幅後の局部発振信号をＣＷ信号としてタグ３３に向けて送信する。
タグ３３は、送受信機から送信されたＣＷ信号を受信すると、そのＣＷ信号から電力を取得して起動する。
これにより、タグ３３は、以後、送受信機から送信されるコマンドデータの変調信号を受信することができるようになる。

次に、送受信機は、例えば、タグ３３から所定の応答データを受信する必要がある場合、応答データの送信を要求するコマンドデータの変調信号をタグ３３に送信する（ステップＳＴ２）。
具体的には、以下の通りである。

制御装置２１は、コマンドデータをベースバンド回路２２に出力するとともに、ミクサ２５から出力されるＲＦ信号の選択を指示する選択信号を選択スイッチ２６に出力する。
ベースバンド回路２２は、制御装置２１からコマンドデータを受けると、そのコマンドデータをベースバンド信号に変換する。
また、分配器２４は、局部発振器２３により発振された局部発振信号を分配し、分配後の局部発振信号をミクサ２５及び選択スイッチ２６に出力する。

ミクサ２５は、ベースバンド回路２２からベースバンド信号を受けると、分配器２４により分配された局部発振信号を用いて、そのベースバンド信号を変調し、そのベースバンド信号の変調信号であるＲＦ信号を選択スイッチ２６に出力する。
選択スイッチ２６は、制御装置２１から選択信号を受けると、その選択信号がミクサ２５から出力されるＲＦ信号の選択を指示していれば、そのＲＦ信号を選択してアンプ２７に出力する。

アンプ２７は、選択スイッチ２６からＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号をサーキュレータ２８に出力する。
サーキュレータ２８は、アンプ２７から増幅後のＲＦ信号を受けると、増幅後のＲＦ信号をアンテナ２９に出力する。
アンテナ２９は、サーキュレータ２８から出力された増幅後のＲＦ信号を受けると、増幅後のＲＦ信号をタグ３３に向けて送信する。
タグ３３は、送受信機から送信されたＲＦ信号を受信すると、そのＲＦ信号からコマンドデータを復調する。
タグ３３は、上記の通り、コマンドデータが応答データの送信を要求するコマンドであれば、応答データの送信準備を行う。

次に、送受信機は、タグ３３が応答データの送信処理を行うことができるようにするために、電力供給用の無変調信号としてＣＷ信号（電力一定のＲＦ信号）をタグ３３に送信する（ステップＳＴ３）。
具体的には、以下の通りである。

制御装置２１は、分配器２４から出力される局部発振信号の選択を指示する選択信号を選択スイッチ２６に出力する。
また、分配器２４は、局部発振器２３により発振された局部発振信号を分配し、分配後の局部発振信号をミクサ２５及び選択スイッチ２６に出力する。
選択スイッチ２６は、制御装置２１から選択信号を受けると、その選択信号が分配器２４から出力される局部発振信号の選択を指示していれば、その局部発振信号を選択してアンプ２７に出力する。

アンプ２７は、選択スイッチ２６から局部発振信号を受けると、その局部発振信号を増幅し、増幅後の局部発振信号をサーキュレータ２８に出力する。
サーキュレータ２８は、アンプ２７から増幅後の局部発振信号を受けると、増幅後の局部発振信号をアンテナ２９に出力する。
アンテナ２９は、サーキュレータ２８から出力された増幅後の局部発振信号を受けると、増幅後の局部発振信号をＣＷ信号としてタグ３３に向けて送信する。
タグ３３は、送受信機から送信されたＣＷ信号を受信すると、そのＣＷ信号から電力を取得して、コマンドデータに対する応答データを変調し、その変調信号である応答信号を送受信機に向けて送信する。

アンテナ２９は、上記の通り、ＣＷ信号をタグ３３に向けて送信しながら、タグ３３から送信される応答信号を受信し、その応答信号をサーキュレータ２８に出力する。
サーキュレータ２８は、アンテナ２９からタグ３３の応答信号を受けると、タグ３３の応答信号をアンプ３０に出力する。
このとき、サーキュレータ２８は、アンプ２７から引き続き増幅後の局部発振信号を受けているので、増幅後の局部発振信号もタグ３３の応答信号と一緒にアンプ３０に出力する。
ただし、アンプ２７から増幅後の局部発振信号が出力されているときは、選択スイッチ２６がミクサ２５から出力されるＲＦ信号を選択していないため、ベースバンド回路２２のＤＡ変換器２２ａから出る熱雑音の影響が受信側回路（アンプ３０、ミクサ３１、ベースバンド回路３２、制御装置２１）に及ぶことはない（図３を参照）。

アンプ３０は、サーキュレータ２８から出力されたタグ３３の応答信号と局部発振信号の合成信号を増幅し、増幅後の合成信号をミクサ３１に出力する。
ミクサ３１は、アンプ３０から増幅後の合成信号を受けると、局部発振器２３により発振された局部発振信号を用いて、増幅後の合成信号からタグ３３の応答信号を検波する。

ベースバンド回路３２は、内蔵しているＨＰＦやＬＰＦを用いて、ミクサ３１により検波されたタグ３３の応答信号をろ波することにより、ろ波信号であるベースバンド信号を制御装置２１に出力する。
制御装置２１は、ベースバンド回路３２からベースバンド信号を受けると、図２に示すように、そのベースバンド信号をＨ／Ｌ閾値と比較して、Ｈ／Ｌ判別を実施することにより、タグ３３の応答データを復調する。
即ち、制御装置２１は、ベースバンド信号がＨ／Ｌ閾値より大きければ、Ｈレベルのデータを復調し、ベースバンド信号がＨ／Ｌ閾値より小さければ、Ｌレベルのデータを復調する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ミクサ２５により変調されたベースバンド信号の変調信号であるＲＦ信号又は分配器２４により分配された局部発振信号を選択する選択スイッチ２６を設け、サーキュレータ２８がアンテナ２９を介して選択スイッチ２６により選択されたＲＦ信号又は局部発振信号をタグ３３に送信するとともに、そのタグ３３から送信された応答信号を受信するように構成したので、ベースバンド回路２２のＤＡ変換器２２ａから出る熱雑音の影響を排除してデータ復調の成功率を高め、タグ３３との通信距離を伸ばすことができる効果を奏する。

この発明の実施の形態１による送受信機を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による送受信機における信号波形を示す説明図である。 この発明の実施の形態１による送受信機における信号スペクトラムを示す説明図である。 この発明の実施の形態１による送受信機の処理内容を示すフローチャートである。 従来の送受信機を示す構成図である。 従来の送受信機における信号波形を示す説明図である。 従来の送受信機における信号スペクトラムを示す説明図である。

符号の説明

１ 制御装置、２ ベースバンド回路、２ａ ＤＡ変換器、３ 局部発振器、４ ミクサ、５ アンプ、６ サーキュレータ、７ アンテナ、８ アンプ、９ ミクサ、１０ ベースバンド回路、１１ タグ、２１ 制御装置（データ復調手段）、２２ ベースバンド回路（ベースバンド信号変換手段）、２２ａ ＤＡ変換器、２３ 局部発振器（局部信号発振手段）、２４ 分配器（局部信号発振手段）、２５ ミクサ（変調手段）、２６ 選択スイッチ（信号選択手段）、２７ アンプ（送受信手段）、２８ サーキュレータ（送受信手段）、２９ アンテナ（送受信手段）、３０ アンプ（送受信手段）、３１ ミクサ（データ復調手段）、３２ ベースバンド回路（データ復調手段）、３３ タグ。

Claims (3)

1. 送信データをベースバンド信号に変換するベースバンド信号変換手段と、
   局部発振信号を発振する局部信号発振手段と、
   上記局部信号発振手段により発振された局部発振信号を用いて上記ベースバンド信号変換手段により変換されたベースバンド信号を変調し、上記ベースバンド信号の変調信号である無線周波数信号を出力する変調手段と、
   上記変調手段から出力された無線周波数信号又は上記局部信号発振手段により発振された局部発振信号を選択する信号選択手段と、
   上記信号選択手段により選択された無線周波数信号又は局部発振信号をタグに送信するとともに、上記タグから送信された応答信号を受信する送受信手段と、
   上記送受信手段により受信された応答信号から応答データを復調するデータ復調手段とを備えた送受信機。
2. 信号選択手段は、タグに電力を供給して上記タグを起動する際、または、上記タグから送信される応答信号を受信する際に、局部信号発振手段により発振された局部発振信号を選択することを特徴とする請求項１記載の送受信機。
3. 送受信手段は、信号選択手段により選択された局部発振信号をタグに送信しながら、上記タグから送信された応答信号を受信することを特徴とする請求項１または請求項２記載の送受信機。

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