JP2008236359A - 無線認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】部屋の入退室管理や商品の在庫管理などに使用され、質問器が質問信号を送信し、応答器がそれに応答して応答信号を返信することで、質問器が応答器を検知する無線認証システムにおいて、設置工事やメンテナンスの簡略化などのために壁面内に２つのアンテナを設置し、そのアンテナが利便性の高いＬＦ帯を使用して、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまう場合でも、壁の各側の応答器をそれぞれ正確に検知する。
【解決手段】天井裏３０内に近接して設置される２つのアンテナ３４，４１の一方が前記質問信号を送信する間、他方が微弱妨害波を送信する動作を交互に行う。したがって、或る期間には（ａ）で示すように上のフロアの応答器１６Ａを検知し、他の期間には（ｂ）で示すように下のフロアの応答器１６Ｂを検知することができる。こうして、階上と階下の応答器１６Ａ，１６Ｂをそれぞれ正確に検知することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＲＦＩＤ(RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION)システムに用いられ、応答器（ＩＣタグ）が、質問器から非接触で起動されて情報を受け、自身の識別情報を返信する、バッテリを内蔵するアクティブ型の非接触ＩＣタグシステムまたはＩＣカードシステムなどとして実現される無線認証システムに関する。

前記のような無線認証システムの典型的な従来技術は、特許文献１で示されている。図７は、その従来技術による無線認証システムを説明するための図である。無線認証システムは、壁１を隔てて、一方側から他方側へ通過する物体（図７の例では、ユーザ２が部屋３の外側から内側へ入室している）を検知することで、たとえば、この図７で示すように部屋３の入退室管理に使用される場合、どのユーザが部屋３内に存在し、何時に出入りしたかなどを管理することができ、また物品管理に使用される場合、どの商品が何時出入荷したか、倉庫内にどの商品が幾つ存在するのかなどを管理することができるようになっている。

この無線認証システムは、質問器である赤外線発信器４および管理装置５に、ＩＣタグから成る応答器６を備えて構成される。赤外線発信器４は、壁１の内外に配置され、相互に異なるＩＤを重畳した赤外線を狭小な認証エリア７に向けて照射している。前記赤外線を受信した応答器６は、前記赤外線発信器４の識別情報（ＩＤ）に、自身の識別情報を含む応答信号を無線で返信する。前記応答信号はアンテナ８で受信され、管理装置５は、前記識別情報が予め登録されたものであれば、ドア９の解錠を行う。

しかしながら、上述の従来技術は、応答器６を起動させるのに赤外線を用いている。赤外線は、前述のように狭小な認証エリア７を形成するのには好都合であるが、たとえば赤外線発信器４が天井設置で、名札型の応答器６が下を向いていたりすると、反応しないようなこともあり、利便性に劣る。そこでこのような問題を解消するために、ＬＦ帯を起動に利用する従来技術が、特許文献２で提案されている。

図８は、その特許文献２の従来技術による無線認証システムを説明するための図である。この図８において、前述の図７の構成に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。この無線認証システムは、質問器１４およびそれを管理する管理装置１０に、前記ＩＣタグから成る応答器１６を備えて構成される。

図９は、前記質問器１４および応答器１６の電気的構成を示すブロック図である。質問器１４では、制御回路１１は、自身に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む質問信号を生成し、ＬＦ帯送信回路１２において、キャリア成分に重畳させ、増幅させてＬＦアンテナ１３から第１の無線通信方式（ＬＦ）にて応答器１６に向けて送信させる。これによって、応答器１６の周囲には検知エリア１７が形成され、その検知エリア１７内に入った前記ユーザ２などが所持する応答器１６では、質問器１４からの前記質問信号をＬＦアンテナ２１で受信した後に、ＬＦ帯受信回路２２が制御回路２３を起動し、該制御回路２３は、前記質問器１４の識別情報に、自身に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を生成し、ＲＦ送受信回路２４からＲＦアンテナ２５を介して、第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、質問器１４に対して返信させる。

前記応答信号は、質問器１４のＲＦアンテナ２０からＲＦ送受信回路１５で受信され、前記制御回路１１に入力されて、応答した応答器１６を識別する。識別した応答器１６が予め登録された識別情報を有するものであれば、制御回路１１は、前記ＲＦ送受信回路１５からＲＦアンテナ２０を介して、前記第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、認証完了した応答器１６の識別情報をＡＣＫ信号として送信する。そのＡＣＫ信号をＲＦアンテナ２５からＲＦ送受信回路２４で受信すると、制御回路２３は応答信号の送信を終了する。

また、認証を完了した際には、制御回路１１は、表示部１８とブザー１９とで認証完了を示すと同時に、ドア９の解錠を行う。また、管理装置１０は、制御回路１１の認証結果から、前述のように、どのユーザが部屋３内に存在し、何時に出入りしたかなどを管理しており、またどの商品が何時出入荷したか、倉庫内にどの商品が幾つ存在するのかなどを管理している。

このようにＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）の起電力で応答器１６を起動させて、制御回路２３が、ＲＦ送受信回路２４に、内蔵電池２６を電源として、ＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の応答信号を返信させている。このような構成で、安くて使い勝手（向きを選ばない）が良く、また前記検知エリア１７を、１．５〜２ｍの比較的狭い範囲に正確に規定することができるようになっている。さらにまた、ＵＨＦ帯のＲＦ送受信回路２４の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きいのに対して、ＬＦ帯のＬＦ帯受信回路２２が数μＡの微弱な電力で起動するので、待機状態でそのＲＦ送受信回路２４を使用しないことで、前記内蔵電池２６の電力消費を抑え、応答器１６の長寿命化が図られている。
特開２００６−７２７０６号公報 特開２００３−２１６７９号公報

上述のような質問器１４において、少なくともＬＦアンテナ１３は、天井、床面または壁面に設置される必要がある。したがって、新設の場合はまだしも、後付けの場合、さらにメンテナンスなどを考慮すると、上下の２フロアを１組として、階下フロアの天井裏３０に、上下２フロア分のアンテナを設置すると、設置工事を簡略化することができるとともに、前記メンテナンスを簡略化することができる。

しかしながら、前記ＬＦ帯を用いた電波式は、上述のように安くて使い勝手が良いものの、実際には、前記質問器１４における第１の無線通信方式（ＬＦ）のＬＦアンテナ１３は、小型のコイル状リーダアンテナから成り、図１０に示すように、前記ＬＦ帯の電波を発信すると、前記検知エリア１７として、該ＬＦアンテナ１３の放射面の前後に略対称な８の字（紡錘）形状のＬＦ帯到達エリアを形成してしまう。

このため、図１１で模式的に示すように、近接した上下フロアのＬＦアンテナ１３からの質問信号が、階上および階下のフロアに存在する応答器１６Ａ，１６Ｂに共に受信されてしまい、フロア違いのユーザを誤認識してしまうという問題がある。これは、２つのアンテナからの質問信号が時分割で相互に重ならないように送信されても同様である。特に、階下のフロアの天井２９が高いと、その階下のフロア側の送信電力を大きくしなければならず、実質的に階上フロアにおいて、ユーザ２が存在する部分は、総てその階下フロアのＬＦアンテナ１３の検知エリア１７に含まれてしまう。この点、特許文献１による赤外線式であれば、そのような問題はないものの、上述のように使い勝手が悪いという問題がある。

本発明の目的は、壁面内に近接して設置した２つのアンテナで、壁の各側に存在する応答器をそれぞれ正確に検知することができる無線認証システムを提供することである。

本発明の無線認証システムは、質問器が天井、床面または壁面に設置された２つのアンテナから質問信号を送信し、応答器がその質問信号に応答して応答信号を返信することで、前記質問器が各フロアまたは壁の各側に存在する応答器を検知する無線認証システムであって、前記質問器は、前記２つのアンテナの何れか一方から前記質問信号を送信する際に、何れか他方から前記質問信号に対する微弱妨害波を送信する動作を交互に切換えて行うことを特徴とする。

上記の構成によれば、質問器がアンテナから質問信号を送信し、応答器がその質問信号に応答して応答信号を返信することで、前記質問器が前記応答器を検知する無線認証システムにおいて、前記アンテナは、天井、床面または壁面内に設置されるが、設置工事の簡略化やメンテナンスの簡略化などのために前記天井、床面または壁面内に２つのアンテナを設置し、そのアンテナが前記質問信号の検知エリアを比較的正確に設定でき、また応答器が該質問信号を受信し易いＬＦ帯などを使用して、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまう場合、階上および階下、ならびに壁の両側で前記２つのアンテナの検知エリアが重なってしまうので、前記２つのアンテナから前記質問信号を交互に送信するようにし、さらに前記質問信号を送信していない側のアンテナは、前記質問信号に対する微弱妨害波を送信するようにする。

したがって、質問信号を送信しているアンテナが臨む側には前記質問信号による検知エリアがそのまま形成され、反対側にも対称の放射パターンが形成されてしまうところ、それが前記微弱妨害波によって阻止され、検知エリアは形成されなくなる。これによって、設置工事の簡略化やメンテナンスの簡略化のために同じ天井裏や壁面内に近接して２つのアンテナを設置しても、階上または階下、或いは壁の反対側に存在する応答器を誤検知することなく、各側に存在する応答器をそれぞれ正確に検知することができる。なお、前記質問信号と微弱妨害波とを切換え（入換え）る周期は、１：１の相互に等しい期間や、たとえば２：１の不均等な期間など、前記検知エリアに存在や通過が予想される応答器の数や要求される応答性に応じて設定されればよい。

また、本発明の無線認証システムでは、前記質問器は、前記質問信号を生成する制御回路と、前記質問信号と前記微弱妨害波とを切換えて第１の無線通信方式にて送信する第１のＬＦ帯送信回路および第１のＬＦアンテナならびに第２のＬＦ帯送信回路および第２のＬＦアンテナと、前記応答器からの前記応答信号を受信し、前記制御回路へ与えるＲＦアンテナおよびＲＦ受信回路とを備えて構成され、前記応答器は、前記質問信号を受信するＬＦアンテナおよびＬＦ帯受信回路と、内蔵電池と、受信された前記質問信号で起動され、予め設定されている固有の識別情報を含む応答信号を生成する制御回路と、前記内蔵電池を電源として、前記応答信号を前記第２の無線通信方式にて質問器に対して返信するＲＦ送信回路およびＲＦアンテナとを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、質問器が、第１の無線通信方式であり、前記のようにアンテナの放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまうＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）の質問信号で応答器を起動させるのに対して、応答器側では、制御回路が、ＲＦ送信回路に、内蔵電池を電源として、第２の無線通信方式であるＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）で応答信号を返信させ、ＬＦ帯、ＵＨＦ帯併用で無線認証システムを実現する。

したがって、ＵＨＦ帯のＲＦ送信回路の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きくても、ＬＦ帯のＬＦ帯受信回路が数μＡの微弱な電力で待受けするので、待機状態でＲＦ送信回路を使用しないことで、比較的長距離の通信を実現しつつも、前記内蔵電池の電力消費を抑え、応答器の長寿命化を図ることができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムでは、前記第１のＬＦ帯送信回路は、ＬＦ帯のキャリア成分を発生する信号源と、前記制御回路からの前記質問信号を前記キャリア成分に重畳する変調器と、前記変調器からの信号と前記信号源からの信号との何れか一方を選択する第１のスイッチと、前記第１のスイッチからの出力を増幅して前記第１のＬＦアンテナに与える第１のアンプとを備えて構成され、前記第２のＬＦ帯送信回路は、前記変調器からの信号と前記信号源からの信号との何れか他方を選択する第２のスイッチと、前記第２のスイッチからの出力を増幅して前記第２のＬＦアンテナに与える第２のアンプとを備えて構成され、前記第１および第２のＬＦアンテナならびに前記第１および第２のアンプは相互に等しく構成されて、前記第１および第２のアンプはゲイン切換え可能であり、前記質問器の制御回路は、前記第１および第２のスイッチを相互に連動して切換えるとともに、前記第１のＬＦアンテナと第２のＬＦアンテナとの内、前記質問信号を送信する側のアンプを第１のゲインに設定し、前記微弱妨害波を送信する側のアンプを前記第１のゲインより低い第２のゲインに設定する動作を予め定める周期で交互に行うことを特徴とする。

上記の構成によれば、前記第１および第２のＬＦ帯送信回路を構成する第１および第２のＬＦアンテナならびに第１および第２のアンプに相互に等しい物を使用して、それらに与える信号を第１および第２のスイッチによって前記質問信号と微弱妨害波とに切換えるとともに、前記第１および第２のアンプのゲインもそれに連動して切換えることで、第１および第２のＬＦアンテナから前記質問信号と微弱妨害波とを予め定める周期で交互に切換え（入換え）て送信できるようにする。

したがって、前記のように１台の質問器で、壁の各側に存在する応答器をそれぞれ正確に検知することができるとともに、ＬＦ帯のキャリア成分をそのまま使用して、前記微弱妨害波を簡単に作成することができる。

また、本発明の無線認証システムは、前記第１のゲインに対して、第２のゲインが１０〜２０ｄＢ低いことを特徴とする。

上記の構成によれば、第１のＬＦアンテナと第２のＬＦアンテナとの軸方向の距離にもよるが、通常の天井裏の高さや壁の厚さの場合、上記のゲイン差で、階上または階下、或いは壁の反対側との間で、そのときに検知エリアとなっていない側への質問信号の放射を抑えることができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムでは、前記２つのアンテナは、前記放射面の中心同士を軸線方向に結び、伸縮可能な連結部材によって相互に連結されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記２つのアンテナの一方を前記天井、床面または壁面に固定するだけで、他方を軸合せして保持固定することができ、また天井裏の高さなどに対応して、両者の間隔を連結部材を伸縮させることで任意に調整することができる。

したがって、設置工事を一層簡略化することができる。

本発明の無線認証システムは、以上のように、質問器がアンテナから質問信号を送信し、応答器がその質問信号に応答して応答信号を返信することで、前記質問器が前記応答器を検知する無線認証システムにおいて、前記アンテナは、天井、床面または壁面内に設置されるが、設置工事の簡略化やメンテナンスの簡略化などのために前記天井、床面または壁面に内に２つのアンテナを設置し、そのアンテナが前記質問信号の検知エリアを比較的正確に設定でき、また応答器が該質問信号を受信し易いＬＦ帯などを使用して、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまう場合、階上および階下、ならびに壁の両側で前記２つのアンテナの検知エリアが重なってしまうので、前記２つのアンテナから前記質問信号を交互に送信するようにし、さらに前記質問信号を送信していない側のアンテナは、前記質問信号に対する微弱妨害波を送信するようにする。

それゆえ、質問信号を送信しているアンテナが臨む側には前記質問信号による検知エリアがそのまま形成され、反対側にも対称の放射パターンが形成されてしまうところ、それが前記微弱妨害波によって阻止され、検知エリアは形成されなくなるので、設置工事の簡略化やメンテナンスの簡略化のために同じ天井裏や壁面内に近接して２つのアンテナを設置しても、階上または階下、或いは壁の反対側に存在する応答器を誤検知することなく、各側に存在する応答器をそれぞれ正確に検知することができる。

また、本発明の無線認証システムは、以上のように、質問器は、第１のＬＦ帯送信回路で作成した質問信号を、前記のようにアンテナの放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまう第１または第２のＬＦアンテナから第１の無線通信方式であるＬＦ帯で送信し、応答器は、ＬＦアンテナからＬＦ帯受信回路で前記質問信号を受信すると、制御回路が、ＲＦ送信回路に、内蔵電池を電源として、第２の無線通信方式であるＵＨＦ帯で応答信号を返信させ、ＬＦ帯、ＵＨＦ帯併用で無線認証システムを実現する。

それゆえ、ＵＨＦ帯のＲＦ送信回路の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きくても、ＬＦ帯受信回路が数μＡの微弱な電力で待受けするので、待機状態でＲＦ送信回路を使用しないことで、比較的長距離の通信を実現しつつも、前記内蔵電池の電力消費を抑え、応答器の長寿命化を図ることができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記第１のＬＦ帯送信回路を、ＬＦ帯のキャリア成分を発生する信号源と、制御回路からの質問信号を前記キャリア成分に重畳する変調器と、前記変調器からの信号と前記信号源からの信号との何れか一方を選択する第１のスイッチと、前記第１のスイッチからの出力を増幅して前記第１のＬＦアンテナに与える第１のアンプとを備えて構成し、前記微弱妨害波を作成する第２のＬＦ帯送信回路を、前記変調器からの信号と前記信号源からの信号との何れか他方を選択する第２のスイッチと、前記第２のスイッチからの出力を増幅して前記第２のＬＦアンテナに与える第２のアンプとを備えて構成し、前記第１および第２のアンプに与える信号を第１および第２のスイッチによって前記質問信号と微弱妨害波とに切換えるとともに、前記第１および第２のアンプのゲインもそれに連動して切換えることで、第１および第２のＬＦアンテナから前記質問信号と微弱妨害波とを予め定める周期で交互に入換えて送信できるようにする。

それゆえ、前記のように１台の質問器で、壁の各側に存在する応答器をそれぞれ正確に検知することができるとともに、ＬＦ帯のキャリア成分をそのまま使用して、前記微弱妨害波を簡単に作成することができる。

また、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記各アンプのゲインを、質問信号に対して、微弱妨害波が１０〜２０ｄＢ低くなるようにする。

それゆえ、通常の天井裏の高さや壁の厚さの場合、上記のゲイン差で、前記階上または階下、或いは壁の反対側との間で、そのときに検知エリアとなっていない側への質問信号の放射を抑えることができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記２つのアンテナを、前記放射面の中心同士を軸線方向に結び、伸縮可能な連結部材によって相互に連結する。

それゆえ、前記アンテナと微弱妨害波アンテナとの一方を前記天井、床面または壁面に固定するだけで、他方を軸合せして保持固定することができ、また天井裏の高さなどに対応して、両者の間隔を連結部材を伸縮させることで任意に調整することができ、設置工事を簡略化することができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの電気的構成を示すブロック図である。この無線認証システムは、質問器３１に、ＩＣタグから成る１または複数（図１の例では１台）の応答器１６および前記図８で示す管理装置１０のような図示しない上位装置を備えて構成される。この無線認証システムでは、質問器３１のＬＦアンテナ３４，４１が前述の図１０で示すような放射面の前後に略対称な８の字（紡錘）形状の放射パターンを有する小型のコイル状リーダアンテナから成り、そのＬＦアンテナ３４，４１が前述の図１１で示されるように、床面２８や天井２９、または壁面内に埋込まれている。応答器１６の構成は、前述の図９と同一であり、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。

質問器３１では、制御回路３２は、自身に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む質問信号を生成し、ＬＦ帯送信回路３３において、キャリア成分に重畳させ、増幅させてＬＦアンテナ３４，４１から第１の無線通信方式（ＬＦ）にて応答器１６に向けて送信させる。これによって、応答器１６の周囲には検知エリア３５が形成され、その検知エリア３５内に入った前記ユーザ２などが所持する応答器１６では、質問器３１からの前記質問信号を、３軸のＬＦアンテナ２１で受信した後に、ＬＦ帯受信回路２２が制御回路２３を起動し、該制御回路２３は、前記質問器３１の識別情報に、自身に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を生成し、ＲＦ送受信回路２４からＲＦアンテナ２５を介して、第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、質問器３１に対して返信させる。

前記応答信号は、質問器３１のＲＦアンテナ３６からＲＦ送受信回路３７で受信され、前記制御回路３２に入力されて、応答した応答器１６を識別する。識別した応答器１６が予め登録された識別情報を有するものであれば、制御回路３２は、前記ＲＦ送受信回路３７からＲＦアンテナ３６を介して、前記第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、認証完了した応答器１６の識別情報をＡＣＫ信号として送信する。そのＡＣＫ信号をＲＦアンテナ２５からＲＦ送受信回路２４で受信すると、制御回路２３は応答信号の送信を終了する。

また、認証を完了した際には、制御回路３２は、表示部３８とブザー３９とで認証完了を示すと同時に、前述の図８で示すドア９の解錠を行う。また、管理装置１０は、制御回路３２の認証結果から、どのユーザが部屋３内に存在し、何時に出入りしたかなどを管理しており、またどの商品が何時出入荷したか、倉庫内にどの商品が幾つ存在するのかなどを管理している。

このようにＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）の起電力で応答器１６を起動させて、制御回路２３が、ＲＦ送受信回路２４に、内蔵電池２６を電源として、ＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の応答信号を返信させることで、安くて使い勝手（向きを選ばない）が良く、また前記検知エリア３５を、１．５〜２ｍの比較的狭い範囲に正確に規定することができるようになっている。また、ＵＨＦ帯のＲＦ送受信回路２４の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きいのに対して、ＬＦ帯のＬＦ帯受信回路２２が数μＡの微弱な電力で起動するので、待機状態でそのＲＦ送受信回路２４を使用しないことで、前記内蔵電池２６の電力消費を抑え、応答器２の長寿命化が図られている。以上の構成は、前述の図９で示す質問器１４と同様である。

注目すべきは、本実施の形態の無線認証システムでは、前記質問器３１には、前記ＬＦアンテナ３４とは別に前記ＬＦアンテナ３４に等しいもう１つのＬＦアンテナ４１が設けられており、そのＬＦアンテナ４１からも前記質問信号を交互に送信するとともに、それら２つのＬＦアンテナ３４，４１の内、前記質問信号を送信していない側が、前記質問信号に対する微弱妨害波を発生させることである。

図２は、その微弱妨害波の機能を説明するための図である。図２の例では、質問器３１は天井裏３０に設置され、一方のＬＦアンテナ３４は上のフロアの床面２８に設置され、他方のＬＦアンテナ４１は下のフロアの天井２９に設置され、ＬＦアンテナ３４から質問信号を送信し、ＬＦアンテナ４１から微弱妨害波を送信し、検知エリア３５を上のフロアに設定した例を示している。そして、２つのＬＦアンテナ３４，４１が、前記小型のコイル状リーダアンテナから成る場合、図２で示すように放射面が相互に略平行となるように、さらにＬＦアンテナ３４の到達エリア３５ａの内、斜線を施して示す前記検知エリア３５とは反対側に、前記ＬＦアンテナ４１の到達エリア４２が重なるように、前記ループの軸方向に離間して配置される。

前記微弱妨害波の発生は、図１で示すように、第１のＬＦ帯送信回路である前記ＬＦ帯送信回路３３が、ＬＦ帯のキャリア成分を発生する信号源４３と、前記制御回路３２からの質問信号をキャリア成分に重畳する変調器４４と、前記信号源４３からの出力と変調器４４からの出力との一方を選択するスイッチ４８と、前記スイッチ４８からの出力を増幅して前記ＬＦアンテナ３４に与えるアンプ４５とを備えて構成されており、また第２のＬＦ帯送信回路であるＬＦ帯送信回路４６が、前記信号源４３からの出力と変調器４４からの出力との他方を選択するスイッチ４９と、前記スイッチ４９からの出力を増幅して前記ＬＦアンテナ４１に与えるアンプ４７とを備えて構成されており、前記信号源４３からのＬＦ帯のキャリア成分をそのままＬＦアンテナ３４または４１から送信することで実現することができる。

ここで、前記微弱妨害波としては、前記質問信号の逆相の信号が好ましいけれど、わざわざそのように信号の位相を合わせなくても、送信パワーが空間エリアの所望の範囲の信号を破壊できるのであれば、微弱妨害波としての目的が達成されるので、上述のようにＬＦ帯のキャリア成分をそのまま使用することで、前記微弱妨害波を簡単に作成できる。このような微弱妨害波の作成方法は、ＡＳＫ，ＦＳＫ，ＰＳＫの何れの変調方式にも適用することができる。そして、前記アンプ４５，４７のゲインＧ１，ゲインＧ２が、前記スイッチ４８，４９の切換えに連動して、制御回路３２によって切換え可能となっており、ＬＦアンテナ３４，４１間の距離（天井裏３０の厚さ）ｒに応じて、質問信号を送信している側に比べて、微弱妨害波を送信している側が、１０〜２０ｄＢの範囲で低く設定される。

図３は、本件発明者のシミュレーション結果を示す図であり、前記応答器１６を起動させることができる質問信号の到達エリアを白ヌキで示し、前記質問信号が充分なレベルで到達しないエリアを色付けして示している。図３（ａ）は、質問信号をＬＦアンテナ３４のみから放射している状態を示し、前記変調器４４での変調方式はＡＳＫを使用し、前記到達エリア３５ａとしては、１１４ｄＢμＶ以上を得ることができる範囲として、ＬＦアンテナ３４の中心から水平および垂直方向に半径１．５ｍまでの範囲となっている。

これに対して、図３（ｂ）は、ｒ＝５０ｃｍで、前記ＬＦアンテナ３４からの質問信号とともに、１５ｄＢだけ低いレベルで、ＬＦアンテナ４１から微弱妨害波を放射している状態を示す。この図３（ｂ）で示すように、微弱妨害波を同時に送信することで、質問信号の到達エリア３５ａを、ほぼＬＦアンテナ４１の設置フロアだけの予め設定される検知エリア３５の範囲に留められることが理解される。

このように構成することで、設置工事の簡略化やメンテナンスの簡略化などのために同じ天井裏３０や壁面内に２つのアンテナ３４，４１を設置し、そのアンテナ３４，４１が前記質問信号の検知エリアを比較的正確に設定でき、また応答器１６が該質問信号を受信し易いＬＦ帯を使用して、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまう場合でも、微弱妨害波を用いることで、階上または階下、或いは壁の反対側に存在する応答器１６Ｂを誤検知することなく、検知エリア３５内に存在する応答器１６Ａだけを正確に検知することができる。

そして、図４で示すように、２つのＬＦアンテナ３４，４１から前記質問信号と微弱妨害波とを予め定める周期で交互に切換え（入換え）て送信することで、図５で示すように、前記天井裏３０に設置した１台の質問器５１を用いて、或る期間には図５（ａ）で示すように上のフロアの応答器１６Ａを検知し、他の期間には図５（ｂ）で示すように下のフロアの応答器１６Ｂを検知することができる。こうして、１台の質問器５１で、前記階上または階下、或いは壁の反対側にも前記検知エリア３５を設定して、誤検知することなく、それぞれの検知エリア３５内に存在する応答器を正確に検知することができる。

なお、前記予め定める周期は、１：１の相互に等しい期間や、たとえば２：１の不均等な期間など、前記検知エリア３５に存在や通過が予想される応答器１６の数や要求される応答性に応じて設定されればよい。

［実施の形態２］
図６は、本発明の実施の第２の形態に係る無線認証システムにおけるＬＦアンテナ３４ａ，４１ａの構造を示す図である。本実施の形態では、各ＬＦアンテナ３４ａ，４１ａの前記ＬＦ帯の信号を放射するための構造や放射特性は前述の各ＬＦアンテナ３４，４１にそれぞれ対応しているけれども、外形上の構造が異なる。注目すべきは、本実施の形態では、ＬＦアンテナ３４ａとＬＦアンテナ４１ａとが、前記放射面の中心同士を軸線方向に結び、伸縮可能な連結部材６１によって相互に連結されていることである。

前記連結部材６１は、前記ＬＦアンテナ３４ａの中心に一端が固着されるロッド６２と、ＬＦアンテナ４１ａの中心に一端が固着され、前記ロッド６２内を望遠鏡状に伸縮可能なロッド６３と、前記ロッド６２の他端に設けられ、ロッド６３を外周面から締付けることで該ロッド６３を任意の伸縮長さで固定する締付け部材６４とを備えて構成される。そして、前記ＬＦアンテナ３４ａの外周に設けられたブラケット６５がビス６６で床面２８や天井２９などに固定され、天井裏３０の高さに合わせてロッド６３を伸縮させ、締付け部材６４で固定するだけで、これらのＬＦアンテナ３４ａ，４１ａを一体で設置することができる。このように構成することで、設置工事を簡略化することができる。

本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの動作を説明するための図である。 本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの機能を説明するための本件発明者のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの動作を説明するための図である。 本発明の実施の第２の形態に係る無線認証システムにおけるＬＦアンテナの構造を示す図である。 典型的な従来技術による無線認証システムを説明するための図である。 他の従来技術による無線認証システムを説明するための図である。 図８で示す従来技術の電気的構成を示すブロック図である。 ＬＦアンテナの放射パターンを説明するための図である。 図８で示す従来技術の動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 壁
２ ユーザ
３ 部屋
９ ドア
１０ 管理装置
１６，１６Ａ，１６Ｂ 応答器
２１；３４，３４ａ，；４１，４１ａ ＬＦアンテナ
２２ ＬＦ帯受信回路
２３，３２ 制御回路
２４，３７ ＲＦ送受信回路
２５，３６ ＲＦアンテナ
２８ 床面
２９ 天井
３０ 壁面
３１ 質問器
３３，４６ ＬＦ帯送信回路
３５ 検知エリア
３５ａ，４２ 到達エリア
３８ 表示部
３９ ブザー
４３ 信号源
４４ 変調器
４５，４７ アンプ
４８，４９ スイッチ
６１ 連結部材
６２，６３ ロッド
６４ 締付け部材
６５ ブラケット

Claims (5)

1. 質問器が天井、床面または壁面に設置された２つのアンテナから質問信号を送信し、応答器がその質問信号に応答して応答信号を返信することで、前記質問器が各フロアまたは壁の各側に存在する応答器を検知する無線認証システムであって、
   前記質問器は、前記２つのアンテナの何れか一方から前記質問信号を送信する際に、何れか他方から前記質問信号に対する微弱妨害波を送信する動作を交互に切換えて行うことを特徴とする無線認証システム。
2. 前記質問器は、
   前記質問信号を生成する制御回路と、
   前記質問信号と前記微弱妨害波とを切換えて第１の無線通信方式にて送信する第１のＬＦ帯送信回路および第１のＬＦアンテナならびに第２のＬＦ帯送信回路および第２のＬＦアンテナと、
   前記応答器からの前記応答信号を受信し、前記制御回路へ与えるＲＦアンテナおよびＲＦ受信回路とを備えて構成され、
   前記応答器は、
   前記質問信号を受信するＬＦアンテナおよびＬＦ帯受信回路と、
   内蔵電池と、
   受信された前記質問信号で起動され、予め設定されている固有の識別情報を含む応答信号を生成する制御回路と、
   前記内蔵電池を電源として、前記応答信号を前記第２の無線通信方式にて質問器に対して返信するＲＦ送信回路およびＲＦアンテナとを含むことを特徴とする請求項１記載の無線認証システム。
3. 前記第１のＬＦ帯送信回路は、
   ＬＦ帯のキャリア成分を発生する信号源と、
   前記制御回路からの前記質問信号を前記キャリア成分に重畳する変調器と、
   前記変調器からの信号と前記信号源からの信号との何れか一方を選択する第１のスイッチと、
   前記第１のスイッチからの出力を増幅して前記第１のＬＦアンテナに与える第１のアンプとを備えて構成され、
   前記第２のＬＦ帯送信回路は、
   前記変調器からの信号と前記信号源からの信号との何れか他方を選択する第２のスイッチと、
   前記第２のスイッチからの出力を増幅して前記第２のＬＦアンテナに与える第２のアンプとを備えて構成され、
   前記第１および第２のＬＦアンテナならびに前記第１および第２のアンプは相互に等しく構成されて、前記第１および第２のアンプはゲイン切換え可能であり、
   前記質問器の制御回路は、前記第１および第２のスイッチを相互に連動して切換えるとともに、前記第１のＬＦアンテナと第２のＬＦアンテナとの内、前記質問信号を送信する側のアンプを第１のゲインに設定し、前記微弱妨害波を送信する側のアンプを前記第１のゲインより低い第２のゲインに設定する動作を予め定める周期で交互に行うことを特徴とする請求項２記載の無線認証システム。
4. 前記第１のゲインに対して、第２のゲインが１０〜２０ｄＢ低いことを特徴とする請求項３記載の無線認証システム。
5. 前記２つのアンテナは、前記放射面の中心同士を軸線方向に結び、伸縮可能な連結部材によって相互に連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線認証システム。