JP2009288832A - 無線タグ用リーダライタ - Google Patents

Abstract

【課題】 インピーダンス不整合損失による反射ノイズからなる漏れノイズの影響を受けず、受信感度に優れた無線タグ用リーダライタ装置を提供することである。
【解決手段】 本発明による無線タグ用リーダライタ装置は、アンテナ６から第１の送信信号Ｓ３１を送信したことで発生した、反射ノイズを含む漏れノイズＳ４４４をレベル検出部８で検出して、制御電圧Ｓ２１と制御電圧Ｓ２２を制御部１５で算出し、制御電圧Ｓ２２により移相部１０で第２の局部発振信号Ｓ８３の位相を調整し、制御電圧Ｓ２１により減衰部９で第２の局部発振信号Ｓ８３の出力を調整し、混合部７で受信信号Ｓ４２と合成して、反射ノイズを含む漏れノイズＳ４４４を除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線タグ用リーダライタに関し、特に、同一周波数帯の送信信号及び受信信号を、一つのアンテナで同時に送受信する無線タグ用リーダライタに関する。

無線タグ（以下、タグと表記する）は、ＲＦＩＤ (Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ)とも呼ばれ、物品に取り付けて、無線タグ用リーダライタ（以下、リーダライタと表記する）との間で無線通信を行い、物品管理等に用いられる。

タグは、個体識別が可能な情報を保持しており、リーダライタからの送信信号を受け、タグが持つ個体識別が可能な情報を送信信号の反射信号としてリーダライタに送信する。近年はＵＨＦ帯を用いた無電源のタグの開発が進められており、この場合は数ｍの双方向の通信距離を得ることが可能である。また、リーダライタから送信された情報を、内蔵するメモリに記憶することができるタグもある。

タグは、リーダライタから送信された送信信号を成す電波の一部を、タグのアンテナで反射して反射波を作り、タグが保有する情報に応じてタグのインピーダンスの値を変化させて反射波の反射量を増減させ、反射信号としてリーダライタに送信する。

タグからの反射信号をリーダライタのアンテナで受信した受信信号は、リーダライタから送信された送信信号の一部を反射したものであり、タグとリーダライタとの距離が離れ、タグが受け取るリーダライタからの送信信号が小さくなれば、タグが反射し送信する反射信号も相対的に小さくなり、リーダライタが受信する受信信号は小さくなる。従って、タグとリーダライタとの通信距離を確保する為には、リーダライタの受信感度を良くする必要がある。

一般に、リーダライタのタグへの送信信号の送信は、リーダライタの局部発振部で作られた局部発振信号を、変調部にて送信データに応じて変調して変調部出力を生成し、サーキュレータまたはカプラを介し、送信信号としてタグにアンテナから放射することで行われる。リーダライタにおけるタグからの反射信号の受信は、リーダライタのアンテナでタグからの反射信号を受信信号として受信し、サーキュレータまたはカプラを介して、受信信号を復調部に入力し、受信した受信信号とリーダライタの発振部で作った搬送波信号から復調信号を生成し、復号部で復号し、タグからの送信情報を得る。

ここで、リーダライタの受信感度を向上させるためには、リーダライタに関わるノイズを低減させる必要がある。一般に、リーダライタに関わるノイズとしては、リーダライタを構成している部品により発生するノイズ、リーダライタの送信信号が装置内部の部品や空気中を伝わり受信回路側に漏れてくる漏れノイズ、送信信号の一部がアンテナ端子部で反射され受信側に戻ってくる反射ノイズなどがあげられる。

部品の発生する主たるノイズには、リーダライタの発振器で送信信号を構成する搬送波信号を作り出す際に生じる位相ノイズがあげられる。この位相ノイズは、送信信号に含まれており、リーダライタから送信された送信信号の一部を反射するタグの反射信号にもこの位相ノイズが含まれ、タグからの反射信号をリーダライタのアンテナで受信した受信信号にもこの位相ノイズが含まれる。

上記位相ノイズの問題を解決するために、従来は、リーダライタの発振器が作り出した搬送波信号とリーダライタが受信した受信信号を合成し、この受信信号から位相ノイズを除去するという技術が開示されている。このようなリーダライタは、例えば特許文献１に示されている。

また、近年、位相ノイズの発生を極力抑えた発振器が市販されており、リーダライタの受信感度に影響を与えない優れた発信器を用いることで、容易に位相ノイズの発生を防ぐことができるようになった。

リーダライタのアンテナでは、サーキュレータまたはカプラを用いることで、信号の入力と出力に方向性を持たせ、送信信号を送信しながら、同時にタグの反射信号を受信信号として受信することを可能にしているが、送信信号がリーダライタ内部の部品や空気中を伝わり受信回路側に漏れ、受信信号に干渉する漏れノイズとなっている。

上記漏れノイズの問題に対し、リーダライタで受信した受信信号から振幅減衰量と位相調整量を得て、リーダライタの発振器が作り出した搬送波信号の振幅を減衰させ、位相を調整して打ち消し信号を生成し、打ち消し信号と受信信号を合成し、受信信号から漏れノイズを除去するという技術が開示されている。このようなリーダライタは、例えば特許文献２に示されている。

特開２００３−１７４３８８号公報 特開２００７−０７４１３１号公報

一般的に、リーダライタのアンテナにおいては、リーダライタで生成した送信信号を効率よくアンテナから送信する為に、リーダライタの内部回路とアンテナのインピーダンス整合がとられる。しかしながら、現実には数％程度のインピーダンス不整合損失があり、このインピーダンス不整合によってアンテナから送信されない信号が発生する。この信号は反射ノイズとなり、送信信号がリーダライタ内部の部品や空気中を伝わり受信回路側に漏れ、受信信号に干渉する漏れノイズの一部として受信信号と共に受信回路側に現れ、送信信号の電力が大きい場合、アンテナが受信する受信信号よりも大きくなり、リーダライタの受信感度を低下させるという問題があった。

従来から提案されている位相ノイズ及び漏れノイズを除去する技術では、上記インピーダンス不整合損失に起因する反射ノイズを含む漏れノイズに対して何ら効果がなく、受信感度の改善が十分ではなかった。

本発明の解決課題は、インピーダンス不整合損失による反射ノイズを含む漏れノイズの影響を受けず、受信感度に優れた無線タグ用リーダライタを提供することである。

本発明は、同一周波数帯の送信信号及び受信信号を一つのアンテナで同時に送受信する際に、アンテナで受信した受信信号に重畳する反射ノイズを含む漏れノイズの影響を受けずに、良好な通信ができるリーダライタに関するもので、リーダライタの受信感度を低下させる原因となる受信信号に現れるノイズの内、送信信号がリーダライタ内部の部品や空気中を伝わり受信回路側に漏れてくる漏れノイズ、及びインピーダンス不整合損失によるアンテナの接続端に現れる反射ノイズを含む漏れノイズを除去するものである。

本発明は、一定周波数の連続した正弦波信号を生成する局部発振部で、基準局部発振信号を生成し、一つの入力信号を複数に分岐して出力する分岐部に基準局部発振信号を入力し、基準局部発振信号を第１の局部発振信号、第２の局部発振信号、第３の局部発振信号に分岐し、送信データで入力信号を変調して送信信号を生成する変調部に第１の局部発振信号を入力し、入力信号の位相を外部からの電圧に応じて変化させる移相部に第２の局部発振信号を入力し、入力信号を基準信号で復調して送信データを生成する復調部に第３の局部発振信号を入力する。

次いで、変調部で、第１の局部発振信号を変調せず、信号の入力及び出力に方向性を持つ複数の端子を備えた送受切替部に入力し、送受切替部から変調をしていない第１の局部発振信号を第１の送信信号としてリーダライタのアンテナに入力し、リーダライタのアンテナからタグに第１の送信信号を送信する。

これと同時に、移相部で、第２の局部発振信号の位相を変化せずに第１の移相部出力として、入力信号の出力を外部からの電圧に応じて減衰させる減衰部に入力し、減衰部で、第１の移相部出力の出力を減衰せずに第１の減衰部出力として、複数の信号を混合して合成する混合部に入力し、混合部で、第１の送信信号を送信した際にリーダライタのアンテナの接続端に現れる反射ノイズを含む漏れノイズと第１の減衰部出力を合成し、第１の混合部出力として、信号を分岐し特定成分を検出して直流電圧に変換するレベル検出部に入力し、レベル検出部で、第１の混合部出力から反射ノイズを含む漏れノイズを検出し直流電圧を得る。

引き続き、予め、レベル検出部の直流電圧との間で相関をとり、反射ノイズを含む漏れノイズの位相に対して第２の局部発振信号の位相が逆位相になる、移相部での位相変化量に対応する第１の制御電圧、及び反射ノイズを含む漏れノイズの出力に対して移相部出力が等しくなる、減衰部での減衰量に対応する第２の制御電圧を算出する制御部に、レベル検出部で得た直流電圧を入力し、制御部で、レベル検出部の直流電圧に基づき、第１の制御電圧及び第２の制御電圧を算出し、第１の制御電圧を固定値として移相部に入力し、第２の制御電圧を固定値として減衰部に入力する。

その後、移相部で、第２の局部発振信号の位相を第１の制御電圧に対応する位相変化量だけ変化し、第２の移相部出力として減衰部に入力し、減衰部で、第２の移相部出力の出力を第２の制御電圧に対応する減衰量だけ減衰し、第２の減衰部出力として混合部に入力する。

次いで、変調部に送信データを入力し、変調部で、第１の局部発振信号を送信データで変調して第２の送信信号を生成して送受切替部に入力し、送受切替部から第２の送信信号をリーダライタのアンテナに入力し、第２の送信信号をリーダライタのアンテナからタグに送信する。

その後、リーダライタのアンテナで、タグの返信信号である受信信号を受信して送受切替部に入力し、送受切替部から受信信号を混合部に入力し、混合部で、受信信号と第２の減衰部出力を合成することによって、受信信号に重畳した反射ノイズを含む漏れノイズを除去し、第２の混合部出力としてレベル検出部に入力する。

引き続き、レベル検出部で、第２の混合部出力をレベル検出部出力として復調部に入力し、復調部で、レベル検出部出力を第３の局部発振信号で復調して復調部出力として復号部に入力し、復調部出力に閾値を設け、２値化を行い、復号して受信データを得ることを実現化したものである。

本発明は、本発明者が実験により見出した、リーダライタのアンテナがタグの返信信号である受信信号を受信する前に、局部発振部が生成した基準局部発振信号である第１の局部発振信号をリーダライタのアンテナからタグに送信し、受信信号を受信した際に重畳する反射ノイズを含む漏れノイズをリーダライタのアンテナの接続端に発生させ、反射ノイズを含む漏れノイズの位相および出力をレベル検出部で検出し、局部発振部が生成した基準局部発振信号である第２の局部発振信号の位相及び出力を、反射ノイズを含む漏れノイズの位相に対して逆位相になるように位相を調整し、且つ反射ノイズを含む漏れノイズの出力に対して等しくなるように出力を調整し、タグの返信信号である受信信号と合成することで、受信信号から反射ノイズを含む漏れノイズを除去することができるという新たな知見に基づくものである。

反射ノイズを含む漏れノイズの位相及び出力は、アンテナの接続端でのインピーダンスによって変化する。すなわち、反射ノイズを含む漏れノイズの位相及び出力は、アンテナのインピーダンスによって決定されるもので、リーダライタのアンテナにより、反射ノイズを含む漏れノイズの位相及び出力は異なる値となり、リーダライタのアンテナ毎に、反射ノイズを含む漏れノイズの位相及び出力を検出し、局部発振部で生成した基準局部発振信号である第２の局部発振信号の位相を、反射ノイズを含む漏れノイズの位相と逆相になるように移相部で調整し、局部発振部で生成した基準局部発振信号である第２の局部発振信号の出力を、漏れノイズに含まれる反射ノイズの出力と等しくなるように減衰部で調整する必要がある。

本発明は、通信処理の冒頭で、局部発振部が生成した基準局部発振信号である第１の局部発振信号をリーダライタのアンテナからタグに送信し、受信信号を受信した際に重畳する反射ノイズを含む漏れノイズをリーダライタのアンテナの接続端に発生させ、反射ノイズを含む漏れノイズの位相および出力をレベル検出部で検出し、反射ノイズを含む漏れノイズの位相に対して逆位相になるように、基準局部発振信号である第２の局部発振信号の位相を調整する位相変化量、及び反射ノイズを含む漏れノイズの出力に対して等しくなるように、基準局部発振信号である第２の局部発振信号の出力を調整する減衰量を算出して設定することで、個々のリーダライタのアンテナによって異なる位相及び出力を持った反射ノイズを含む漏れノイズを相殺することができる。

本発明によれば、局部発振部で生成した基準局部発振信号を送信データもしくは受信データで変調してなる同一周波数帯の送信信号及び受信信号を一つのアンテナで同時に送受信する無線タグ用リーダライタであって、前記基準局部発振信号を分岐部で第１の局部発振信号及び第２の局部発振信号に分岐し、前記第１の局部発振信号を前記アンテナから送信し、前記アンテナに発生する反射ノイズを含む漏れノイズの位相及び出力を検出し、前記漏れノイズの位相に対して逆位相になるように前記第２の局部発振信号の位相を変化し、且つ前記漏れノイズの出力に対して等しい大きさになるように前記第２の局部発振信号の出力を減衰し、前記アンテナで受信した受信信号と合成し、前記受信信号に重畳する前記漏れノイズを除去することを特徴とする無線タグ用リーダライタが得られる。

本発明によれば、前記第２の局部発振信号の前記位相を変化する量及び前記出力を減衰する量は、前記アンテナから前記第１の局部発振信号を送信した後で、前記アンテナに発生する漏れノイズの位相及び出力から直流電圧を生成し、前記直流電圧に基づき生成される前記漏れノイズの位相に対して逆位相になる位相変化量に対応した第１の制御電圧、及び前記漏れノイズの出力に対して等しくなる減衰量に対応した第２の制御電圧によって調整されることを特徴とする無線タグ用リーダライタが得られる。

本発明によれば、同一周波数帯の送信信号及び受信信号を一つのアンテナで同時に送受信する無線タグ用リーダライタであって、基準局部発振信号を生成する局部発振部と、前記基準局部発振信号を第１の局部発振信号、第２の局部発振信号、第３の局部発振信号に分岐し、変調部に前記第１の局部発振信号を入力し、移相部に前記第２の局部発振信号を入力し、復調部に前記第３の局部発振信号を入力する分岐部と、前記第１の局部発振信号を送信データに応じて変調して前記送信信号を生成する前記変調部と、前記送信信号を送信し且つ前記受信信号を受信する前記アンテナと、前記アンテナに前記送信信号を入力し且つ前記受信信号を混合部に入力する送受切替部と、前記第２の局部発振信号の位相を変化して出力を生成する前記移相部と、前記移相部の出力を減衰して出力を生成する減衰部と、前記減衰部の出力と前記アンテナで受信した前記受信信号を結合して出力を生成する前記混合部と、前記混合部の出力に含まれる漏れノイズを検出して直流電圧を生成し且つ前記受信信号から成る出力を生成するレベル検出部と、前記レベル検出部の出力を前記第３の局部発振信号で復調して出力を生成する前記復調部と、前記復調部の出力を復号化して受信データを生成する復号部と、前記直流電圧に応じた制御電圧を生成する制御部で構成され、前記局部発振部と前記分岐部、前記分岐部と前記変調部、前記分岐部と前記移相部、前記分岐部と前記復調部、前記変調部と前記送受切替部、前記送受切替部と前記アンテナ、前記送受切替部と前記混合部、前記混合部と前記減衰部、前記混合部と前記レベル検出部、前記レベル検出部と前記制御部、前記レベル検出部と前記復調部、前記制御部と前記減衰部、前記制御部と前記移相部、前記移相部と前記減衰部、前記復調部と前記復号部の各々を電気的に接続し、前記アンテナに発生する前記漏れノイズの位相及び出力を前記レベル検出部で検出して前記直流電圧を得て、前記制御部で前記直流電圧に基づき、前記漏れノイズの位相に対し前記第２の局部発振信号が逆位相になる前記移相部の位相変化量に対応した第１の制御電圧、及び前記漏れノイズの出力に対し前記移相部の出力が等しくなる前記減衰部の減衰量に対応した第２の制御電圧を得て、前記第２の局部発振信号の位相及び出力を調整して前記アンテナで受信した前記受信信号と合成し、前記受信信号に重畳する前記漏れノイズを除去することを特徴とする無線タグ用リーダライタが得られる。

本発明によれば、従来、受信信号から除去することができなかった反射ノイズを含む漏れノイズを除去することができ、リーダライタの受信感度が向上し、より微弱なタグからの受信信号を正確に復調することが可能なリーダライタ、すなわち、タグとの通信距離をより伸ばすことが可能なリーダライタが得られる。

本発明によるリーダライタは、同一周波数帯の送信信号及び受信信号を同時に送受信する一つのアンテナと、一定周波数の連続した正弦波信号で構成される基準局部発振信号を生成する局部発振部と、一つの基準局部発振信号を複数に分岐して出力する分岐部と、送信データを用いて第１の局部発振信号を変調して送信信号を生成する変調部と、信号の入力及び出力を行う複数の端子を備え、変調部に接続した端子から入力した送信信号をアンテナに接続した端子に出力し、同時に該アンテナに接続した端子から受信信号が入力され、入力される受信信号を変調部に接続した端子には出力せず、混合部に接続した端子にのみ出力する送受切替部と、第２の局部発振信号の位相を外部からの電圧に応じて変化させる移相部と、第２の局部発振信号の出力を外部からの電圧に応じて減衰させる減衰部と、第２の局部発振信号と受信信号を混合して合成する混合部と、受信信号から反射ノイズを含む漏れノイズを検出して直流電圧に変換するレベル検出部と、受信信号を第２の局部発振信号で復調して送信データを生成する復調部と、受信データを含む復調部出力に閾値を設け、２値化を行い、受信データを復号する復号部と、予め、反射ノイズを含む漏れノイズの位相に対して第２の局部発振信号の位相が逆位相になる、移相部での位相変化量を設定する第１の制御電圧、及び反射ノイズを含む漏れノイズの出力に対して移相部出力が等しくなる減衰部での減衰量を設定する第２の制御電圧と、レベル検出部の直流電圧との間で相関をとったデータより、レベル検出部の直流電圧に応じた第１及び第２の制御電圧を生成する制御部で構成される。

本発明によるリーダライタは、局部発振部と分岐部、分岐部と変調部、分岐部と移相部、分岐部と復調部、変調部と送受切替部、送受切替部とアンテナ、送受切替部と混合部、混合部と減衰部、混合部とレベル検出部、レベル検出部と制御部、レベル検出部と復調部、制御部と減衰部、制御部と移相部、移相部と減衰部、復調部と復号部の各々を電気的に接続する。

局部発振部は、通信に必要な帯域の周波数が生成できる発信器であれば、市販されている装置が使用できるので、適宜選択するのがよく、リーダライタの受信感度に影響を考慮すれば、位相ノイズの発生を極力抑えた発振器を用いるのが好ましい。

分岐部は、信号を分岐できる装置であれば良く、市販されている装置が使用でき、適宜選択するのが良い。

変調部、復調部及び復号部は、一般に通信に用いられる変調回路、復調回路及び復号回路が使用でき、適宜選択するのが良い。

アンテナは、例えば巻線アンテナ、エッチングアンテナ等、一般に通信に用いられるアンテナが使用でき、適宜選択するのが良い。

送受切替部は、信号の入力と出力に方向性を持たせられる装置であれば良く、サーキュレータまたはカプラ等の市販されている装置が使用でき、適宜選択するのが良い。

移相部は、一般に通信に用いられる移相回路が使用でき、適宜選択するのが良い。特に、好ましい形態を以下の図面を参照しながら説明する。

図３は、移相部の構成を示す図である。

移相部１０は、ダイオード５０２、５０３と、ストリップライン９９１、９９２、９９３と、インダクタ７０１と、コンデンサ８０２、８０３からなる。

移相部１０は、ダイオード５０２のアノード端子を接地し、ダイオード５０２のカソード端子にストリップライン９９１の一方の端子を接続し、ストリップライン９９１のもう一方の端子に、コンデンサ８０２とストリップライン９９３の一方の端子を接続し、ストリップライン９９３のもう一方の端子に、インダクタ７０１とコンデンサ８０３とストリップライン９９３の一方の端子を接続し、ストリップライン９９３のもう一方の端子に、ダイオード５０３のカソード端子を接続し、ダイオード５０３のアノード端子を接地してなる。

移相部１０は、分岐部２で分岐した第２の局部発振信号Ｓ８３をコンデンサ８０２に入力し、制御部１５で生成した第１の制御電圧Ｓ２２をインダクタ７０１に入力し、ダイオード５０２、５０３の内部容量を第１の制御電圧Ｓ２２で制御して、第２の局部発振信号Ｓ８３の位相を変化し、コンデンサ８０３を介し、第２の移相部出力Ｓ２０２として減衰部９に入力するものである。

減衰部は、一般に通信に用いられる減衰回路が使用でき、適宜選択するのが良い。特に、好ましい形態を以下の図面を参照しながら説明する。

図４は、減衰部の構成を示す図である。

減衰部９は、ダイオード５０４、５０５、５０６、５０７と、抵抗６０１、６０２、６０３、６０４と、インダクタ７０２、７０３、７０４と、コンデンサ８０４、８０５からなる。

減衰部９は、抵抗６０１の一方の端子を接地し、抵抗６０１のもう一方の端子にインダクタ７０２の一方の端子を接続し、インダクタ７０２のもう一方の端子に、ダイオード５０４のアノード端子と抵抗６０２の一方の端子を接続し、ダイオード５０４のカソード端子にコンデンサ８０４とダイオード５０５のカソード端子を接合し、ダイオード５０５のアノード端子に、インダクタ７０３の一方の端子とダイオード５０６のアノード端子を接合し、ダイオード５０６のカソード端子に、コンデンサ８０５とダイオード５０７のカソード端子を接合し、ダイオード５０７のアノード端子に、抵抗６０３の一方の端子とインダクタ７０４の一方の端子を接続し、インダクタ７０４のもう一方の端子に抵抗６０４の一方の端子を接続し、抵抗６０４のもう一方の端子を接地し、抵抗６０３のもう一方の端子に、抵抗６０２のもう一方の端子を接続してなる。

減衰部９は、移相部１０の出力信号である第２の移相部出力Ｓ２０２をコンデンサ８０４に入力し、制御部１５で生成した第２の制御電圧Ｓ２１をインダクタ７０３に入力し、抵抗６０２と抵抗６０３の間にバイアス用定電圧Ｓ６６を入力し、バイアス用定電圧Ｓ６６でダイオード５０４、５０５、５０６、５０７を駆動し、第２の制御電圧Ｓ２１でダイオード５０４、５０５、５０６、５０７の内部抵抗を制御し、減衰部９の減衰量を制御して第２の移相部出力Ｓ２０２を減衰し、コンデンサ８０５を介し、第２の減衰部出力Ｓ２０３として混合部７に入力するものである。

混合部は、信号を合成できる装置であれば良く、市販されている装置が使用でき、適宜選択するのが良い。

レベル検出部は、一般に通信に用いられるレベル検出回路が使用でき、適宜選択するのが良い。特に、好ましい形態を以下の図面を参照しながら説明する。

図２は、レベル検出部の構成を示す図である。

レベル検出部８は、ダイオード５０１とコンデンサ８０１及びオペアンプ９０１で構成されるＲＦ検出器１７と、方向性結合器１６からなる。

ＲＦ検出器１７は、オペアンプ９０１の入力端子とダイオード５０１のカソード端子を接続し、一方の端子を接地したコンデンサ８０１のもう一方の端子をオペアンプ９０１の入力端子に接続し、更に、基準電圧Ｓ５５をオペアンプ９０１に接続してなる。

レベル検出部８は、混合部７から方向性結合器１６に入力した第１の混合部出力Ｓ２０４より、方向性結合器１６で受信信号Ｓ４２からなるレベル検出部出力Ｓ２０５と、反射ノイズを含む漏れノイズＳ４４４からなる方向性結合器出力Ｓ２０９を生成し、レベル検出部出力Ｓ２０５を復調部部１１に入力し、方向性結合器出力Ｓ２０９をＲＦ検出器１７の入力端子であるダイオード５０１のアノード端子に入力し、方向性結合器出力Ｓ２０９の信号強度に比例した直流電圧Ｓ１１を生成し、制御部１５に入力するものである。

制御部は、データを記録保持する記録装置と、データ比較及びデータ演算を行う演算装置を備えたものであれば良く、市販されている装置、例えば、パーソナルコンピュータ等が使用でき、適宜選択するのが良い。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

（実施例）
図１は、本発明の実施例を示す図で、リーダライタの構成を示す図である。図６は、基準局部発振信号を示す図である。図７は、漏れノイズを説明する図で、図７（ａ）は、漏れノイズ除去前のレベル検出器で検出される漏れノイズを示す図で、図７（ｂ）は、漏れノイズ除去後のレベル検出器で検出される漏れノイズを示す図である。図８は、受信信号を説明する図であり、図８（ａ）は、タグが送信したデータを示す図で、図８（ｂ）は、タグから送信され、リーダライタで受信した受信信号を示す図で、図８（ｃ）は、復調部に入力される受信信号を示す図である。図９は、受信信号を説明する図であり、図９（ａ）は、復調部の出力を示す図で、図９（ｂ）は、復号された受信データを示す図である。

本発明によるリーダライタは、局部発振部１、分岐部２、変調部３、送受切替部５、アンテナ６、混合部７、レベル検出部８、減衰部９、移相部１０、復調部１１、復号部１４、制御部１５からなる。

本発明によるリーダライタは、局部発振部１と分岐部２、分岐部２と変調部３、分岐部２と移相部１０、分岐部２と復調部１１、変調部３と送受切替部５、送受切替部５とアンテナ６、送受切替部５と混合部７、混合部７とレベル検出部８、混合部７と減衰部９、レベル検出部８と制御部１５、レベル検出部８と復調部１１、制御部１５と減衰部９、制御部１５と移相部１０、減衰部９と移相部１０、復調部１１と復号部１４の各々を電気的に接続し、信号の伝送を可能にした。

本発明によるリーダライタは、局部発振部１で生成した、図６に示した基準局部発振信号Ｓ８０を分岐部２に入力し、分岐部２で基準局部発振信号Ｓ８０を分岐し、第３の局部発振信号Ｓ８１を復調部１１に入力し、第１の局部発振信号Ｓ８２を変調部３に入力し、第２の局部発振信号Ｓ８３を移相部１０に入力し、変調部３で第１の局部発振信号Ｓ８２を変調せず、第１の局部発振信号Ｓ８２を第１の変調部出力Ｓ２２１として送受切替部５に入力し、送受切替部５で第１の変調部出力Ｓ２２１である第１の送信信号Ｓ３１をアンテナ６に入力し、第１の送信信号Ｓ３１をアンテナ６から、図示しないタグに送信した。

次に、移相部１０で第２の局部発振信号Ｓ８３の位相を変化せず、第２の局部発振信号Ｓ８３を第１の移相部出力Ｓ２２０２として減衰部９に入力し、減衰部９で第１の移相部出力Ｓ２２０２の出力を減衰せず、第１の移相部出力Ｓ２２０２を第１の減衰部出力Ｓ２２０３として混合部７に入力し、混合部７で第１の減衰部出力Ｓ２２０３と、第１の送信信号Ｓ３１をアンテナ６から送信したことでアンテナ６の接続端に発生した反射ノイズを含む漏れノイズＳ４４４を合成して第１の混合部出力Ｓ２０４を生成し、第１の混合部出力Ｓ２０４をレベル検出部８に入力し、レベル検出部８で、図７（ａ）に示した反射ノイズを含む漏れノイズＳ４４４を検出して直流電圧Ｓ１１を生成し、直流電圧Ｓ１１を制御部１５へ入力し、制御部１５で直流電圧Ｓ１１から減衰部９の第２の制御電圧Ｓ２１と、移相部１０の第１の制御電圧Ｓ２２を生成し、第１の制御電圧Ｓ２２を移相部１０に入力し、第２の制御電圧Ｓ２１を減衰部９に入力し、移相部１０で第１の制御電圧Ｓ２２により位相変化量を設定し、減衰部９で第２の制御電圧Ｓ２１により減衰量を設定した。

次に、移相部１０で第２の局部発振信号Ｓ８３の位相を第１の制御電圧Ｓ２２により設定した位相変化量で変化させて第２の移相部出力Ｓ２０２を生成し、第２の移相部出力Ｓ２０２を減衰部９に入力し、減衰部９で第１の移相部出力Ｓ２２０２の出力を第２の制御電圧Ｓ２１により設定した減衰量で減衰して第２の減衰部出力Ｓ２０３を生成し、第２の減衰部出力Ｓ２０３を混合部７に入力した。

次に、変調部３で第１の局部発振信号Ｓ８２を送信データＳ１０１で変調して第２の変調部出力Ｓ２０１を生成し、第２の変調部出力Ｓ２０１を送受切替部５に入力し、送受切替部５で第２の送信信号Ｓ３２を送受切替部５の出力信号である第２の送信信号Ｓ３２としてアンテナ６に入力し、アンテナ６から第２の送信信号Ｓ３２を、図示しないタグに送信した。

次に、アンテナ６で図示しないタグから、図８（ｂ）に示した受信信号Ｓ４１を受信し、受信信号Ｓ４１を送受切替部５に入力し、送受切替部５で受信信号Ｓ４１を送受切替部５の出力信号である受信信号Ｓ４２として混合部７に入力し、混合部７で受信信号Ｓ４２と、減衰部９から入力された第２の減衰部出力Ｓ２０３を合成して第２の混合部出力Ｓ２２０４を生成し、第２の混合部出力Ｓ２２０４をレベル検出部８に入力した。

次に、レベル検出部８で第２の混合部出力Ｓ２２０４から、反射ノイズを含む漏れノイズＳ４４４を検出した結果、図７（ｂ）に示した波形のように、局部発振部１に起因する通信に影響を及ぼさない程度に微弱な位相ノイズのみが検出され、反射ノイズを含む漏れノイズＳ４４４を除去できたことを確認した。

更に、レベル検出部８でレベル検出部出力Ｓ２０５を生成し、図８（ｃ）に示したレベル検出部出力Ｓ２０５を復調部１１に入力し、復調部１１でレベル検出部出力Ｓ２０５と分岐部２から入力された第３の局部発振信号Ｓ８１で復調して、図９（ａ）に示した復調部出力Ｓ２０６を生成し、復調部出力Ｓ２０６を復号部１４に入力し、復号部１４で復調部出力Ｓ２０６に閾値Ｓ９９９を設け、閾値Ｓ９９９以下をローレベルとし、閾値Ｓ９９９以上をハイレベルとして２値化を行い、復号し、図９（ｂ）に示した受信データＳ７を得た。受信データＳ７と図８（ａ）に示したタグが送信したデータが一致することを確認した。

上述の実施例より、本発明のリーダライタによれば、受信信号から反射ノイズを含む漏れノイズを除去することができ、リーダライタの受信感度が向上し、より微弱なタグからの受信信号を正確に復調することが可能なリーダライタ、すなわち、タグとの通信距離をより伸ばすことが可能なリーダライタが得られることが明確になった。

（比較例）
図５は、比較例を示す図で、従来の漏れノイズを除去する回路を備えたリーダライタの構成を示す図である。図１０は、受信信号を説明する図であり、図１０（ａ）は、タグが送信したデータを示す図で、図１０（ｂ）は、タグから送信され、リーダライタで受信した受信信号を示す図で、図１０（ｃ）は、復調部に入力される受信信号を示す図である。図１１は、受信信号を説明する図であり、図１１（ａ）は、復調部の出力を示す図で、図１１（ｂ）は、復号された受信データを示す図である。

比較例によるリーダライタは、局部発振部３０１、分岐部３０２、変調部３０３、送受切替部３０５、アンテナ３０６、混合部３０７、復調部３０１１、直交復調部３０７０、ＡＤ変換部３０８０、ＤＣ検出部３０９０、打消信号生成部３０９９、復号部３０１５からなる。

比較例によるリーダライタは、局部発振部３０１と分岐部３０２を接続し、分岐部３０２と変調部３０３、分岐部３０２と直交復調部３０７０、分岐部３０２と打消信号生成部３０９９、変調部３０３と送受切替部３０５、送受切替部３０５とアンテナ３０６、送受切替部３０５と混合部３０７、混合部３０７と直交復調部３０７０、混合部３０７と打消信号生成部３０９９、直交復調部３０７０と復調部３０１１、直交復調部３０７０とＡＤ変換部３０８０、ＡＤ変換部３０８０とＤＣ検出部３０９０、ＤＣ検出部３０９０と打消信号生成部３０９９、復調部３０１１と復号部３０１５、各々を電気的に接続し、信号の伝送を可能にした。

比較例によるリーダライタは、局部発振部３０１で生成した、図６に示した基準局部発振信号Ｓ３０８０を分岐部３０２に入力し、分岐部３０２で基準局部発振信号Ｓ３０８０を分岐し、第２の局部発振信号Ｓ３０８１を直交復調部３０７０に入力し、第１の局部発振信号Ｓ３０８２を変調部３０３に入力し、第３の局部発振信号Ｓ３０８３を打消信号生成部３０９９に入力し、変調部３０３で第１の局部発振信号Ｓ３０８２を送信データＳ３０１で変調して変調部出力Ｓ３０２を生成し、変調部出力Ｓ３０２を送受切替部３０５に入力し、送受切替部３０５で変調部出力Ｓ３０２を送信信号Ｓ３０３１としてアンテナ３０６に入力し、送信信号Ｓ３０３１をアンテナ３０６から、図示しないタグに送信した。

次に、アンテナ６で図示しないタグから、図１０（ｂ）に示した受信信号Ｓ３０４１を受信し、受信信号Ｓ３０４１を送受切替部３０５に入力し、送受切替部３０５で受信信号Ｓ３０４１を送受切替部３０５の出力信号である受信信号Ｓ３０４２として混合部３０７に入力し、混合部３０７で受信信号Ｓ３０４２を混合部出力Ｓ３０５１として直交復調部３０７０に入力し、直交復調部３０７０で、混合部出力Ｓ３０５１を分岐部３０２から入力された第２の局部発振信号Ｓ３０８１を用いて直交復調して直交復調部出力Ｓ３０６２を生成し、直交復調部出力Ｓ３０６２をＡＤ変換部３０８０に入力し、ＡＤ変換部３０８０で直交復調部出力Ｓ３０６２をアナログデジタル変換してデジタル復調出力Ｓ３０１１を生成し、デジタル復調出力Ｓ３０１１をＤＣ検出部３０９０に入力し、ＤＣ検出部３０９０でデジタル復調出力Ｓ３０１１から直流電圧Ｓ３０１２を生成し、直流電圧Ｓ３０１２を打消信号生成部３０９９に入力し、打消信号生成部３０９９で直流電圧Ｓ３０１２を用いて、分岐部３０２から入力された第３の局部発振信号Ｓ３０８３の位相と出力を調整して打消信号Ｓ３０９９を生成し、打消信号Ｓ３０９９を混合部３０７に入力した。

次に、混合部３０７で打消信号Ｓ３０９９と受信信号Ｓ３０４３を合成して、図１０（ｃ）に示した混合部出力Ｓ３０５２を生成し、混合部出力Ｓ３０５２を直交復調部３０７０に入力し、直交復調部３０７０で混合部出力Ｓ３０５２を分岐部３０２から入力された第２の局部発振信号Ｓ３０８１で直交復調して直交復調部出力Ｓ３０６１を生成し、直交復調部出力Ｓ３０６１を復調部３０１１に入力し、復調部３０１１で直交復調部出力Ｓ３０６１を復調して、図１１（ａ）に示した復調部出力Ｓ３０６３を生成し、復調部出力Ｓ３０６３を復号部３０１５に入力し、復号部３０１５で復調部出力Ｓ３０６３に閾値Ｓ９９９を設け、閾値Ｓ９９９以下をローレベルとし、閾値Ｓ９９９以上をハイレベルとして２値化を行い、復号し、図１１（ｂ）に示した受信データＳ３０７を得た。受信データＳ３０７と図１０（ａ）に示したタグが送信したデータが一致しないことを確認した。

上述の比較例より、従来の漏れノイズを除去する回路を備えたリーダライタでは、反射ノイズを含む漏れノイズの除去を施した後の信号であるところの復調部出力において、受信信号が反射ノイズを含む漏れノイズに埋もれており、受信信号から反射ノイズを含む漏れノイズを除去できておらず、復号処理を行った結果、受信データとタグが送信したデータが一致せず、正しく通信が行われないことが明確になった。尚、比較例のアンテナ、通信周波数、及びタグとの通信距離は、上述の本発明による実施例と同一のものを用いて実施したものである。

以上の比較より、従来の漏れノイズを除去する回路を備えたリーダライタでは、反射ノイズを含む漏れノイズを除去できず、本発明のリーダライタによれば、受信信号から反射ノイズを含む漏れノイズを除去することができ、リーダライタの受信感度が上がり、タグとの通信距離を改善するることができた。

以上、実施例を用いて、この発明の実施形態を説明したが、この実施例に限られるものでなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当事者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。

本発明のリーダライタを用いることにより、タグを物品に取り付けて、リーダライタとの間で無線通信を行う物品管理システムにおいて、タグとリーダライタとの通信距離を、従来より必要とする物品管理システムを構築することができる。

本発明の実施例を示す図。 レベル検出部の構成を示す図。 移相部の構成を示す図。 減衰部の構成を示す図。 比較例を示す図。 局部発振信号を示す図。 漏れノイズを説明する図。図７（ａ）は漏れノイズ除去前のレベル検出器で検出される漏れノイズを示す図、図７（ｂ）は漏れノイズ除去後のレベル検出器で検出される漏れノイズを示す図。 受信信号を説明する図。図８（ａ）はタグが送信したデータを示す図、図８（ｂ）はタグから送信されリーダライタで受信した受信信号を示す図、図８（ｃ）は復調部に入力される受信信号を示す図。 受信信号を説明する図。図９（ａ）は復調部の出力を示す図、図９（ｂ）は復号された受信データを示す図。 受信信号を説明する図。図１０（ａ）はタグが送信したデータを示す図、図１０（ｂ）はタグから送信されリーダライタで受信した受信信号を示す図、図１０（ｃ）は復調部に入力される受信信号を示す図。 受信信号を説明する図。図１１（ａ）は復調部の出力を示す図、図１１（ｂ）は復号された受信データを示す図。

符号の説明

１、３０１ 局部発振部
２、３０２ 分岐部
３、３０３ 変調部
４、３０４ 高周波増幅部
５、３０５ 送受切替部
６、３０６ アンテナ
７、３０７ 混合部
８ レベル検出部
９ 減衰部
１０ 移相部
１１、３０１１ 復調部
１４、３０１５ 復号部
１５ 制御部
１６ 方向性結合器
１７ ＲＦ検出器
５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、５０７ ダイオード
６０１、６０２、６０３、６０４ 抵抗
７０１、７０２、７０３、７０４ インダクタ
８０１、８０２、８０３、８０４、８０５ コンデンサ
９０１ オペアンプ
９９１、９９２、９９３ ストリップライン
３０７０ 直交復調部
３０８０ ＡＤ変換部
３０９０ ＤＣ検出部
３０９９ 打消信号生成部
Ｓ７、Ｓ３０７ 受信データ
Ｓ１１、Ｓ３０１２ 直流電圧
Ｓ２１、Ｓ２２ 制御電圧
Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３０３１、Ｓ３０３３、Ｓ３０３２ 送信信号
Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ３０４１、Ｓ３０４２ 受信信号
Ｓ５５ 基準電圧
Ｓ６６ バイアス用定電圧
Ｓ８０、Ｓ８１、Ｓ８２、Ｓ８３、Ｓ３０８０、Ｓ３０８１、Ｓ３０８２、
Ｓ３０８３ 局部発振信号
Ｓ１０１、Ｓ３０１ 送信データ
Ｓ２０１、Ｓ２２１ 、Ｓ３０２ 変調部出力
Ｓ２０２、Ｓ２２０２ 移相部出力
Ｓ２０３、Ｓ２２０３ 減衰部出力
Ｓ２０４、Ｓ２２０４、Ｓ３０５１、Ｓ３０５２ 混合部出力
Ｓ２０５ レベル検出部出力
Ｓ２０６、Ｓ３０６３ 復調部出力
Ｓ２０９ 方向性結合器出力
Ｓ４４４ 漏れノイズ
Ｓ９９９ 閾値
Ｓ３０１１ デジタル復調出力
Ｓ３０６１、Ｓ３０６２ 直交復調部出力
Ｓ３０９９ 打消信号

Claims (3)

1. 局部発振部で生成した基準局部発振信号を送信データもしくは受信データで変調してなる同一周波数帯の送信信号及び受信信号を一つのアンテナで同時に送受信する無線タグ用リーダライタであって、前記基準局部発振信号を分岐部で少なくとも第１の局部発振信号及び第２の局部発振信号に分岐し、前記第１の局部発振信号を前記アンテナから送信し、前記アンテナに発生する反射ノイズを含む漏れノイズの位相及び出力を検出し、前記漏れノイズの位相に対して逆位相になるように前記第２の局部発振信号の位相を変化し、且つ前記漏れノイズの出力に対して等しい大きさになるように前記第２の局部発振信号の出力を減衰し、前記アンテナで受信した前記受信信号と合成し、前記受信信号に重畳する前記漏れノイズを除去することを特徴とする無線タグ用リーダライタ。
2. 前記第２の局部発振信号の前記位相を変化する量及び前記出力を減衰する量は、前記アンテナから前記第１の局部発振信号を送信した後で、前記アンテナに発生する漏れノイズの位相及び出力から直流電圧を生成し、前記直流電圧に基づき生成される前記漏れノイズの位相に対して逆位相になる位相変化量に対応した第１の制御電圧、及び前記漏れノイズの出力に対して等しくなる減衰量に対応した第２の制御電圧によって調整されることを特徴とする請求項１記載の無線タグ用リーダライタ。
3. 同一周波数帯の送信信号及び受信信号を一つのアンテナで同時に送受信する無線タグ用リーダライタであって、基準局部発振信号を生成する局部発振部と、前記基準局部発振信号を第１の局部発振信号、第２の局部発振信号、第３の局部発振信号に分岐し、変調部に前記第１の局部発振信号を入力し、移相部に前記第２の局部発振信号を入力し、復調部に前記第３の局部発振信号を入力する、分岐部と、前記第１の局部発振信号を送信データに応じて変調して前記送信信号を生成する前記変調部と、前記送信信号を送信し且つ前記受信信号を受信する前記アンテナと、前記アンテナに前記送信信号を入力し且つ前記受信信号を混合部に入力する送受切替部と、前記第２の局部発振信号の位相を変化して出力を生成する前記移相部と、前記移相部の出力を減衰して出力を生成する減衰部と、前記減衰部の出力と前記アンテナで受信した前記受信信号を結合して出力を生成する前記混合部と、前記混合部の出力に含まれる漏れノイズを検出して直流電圧を生成し且つ前記受信信号から成る出力を生成するレベル検出部と、前記レベル検出部の出力を前記第３の局部発振信号で復調して出力を生成する前記復調部と、前記復調部の出力を復号化して受信データを生成する復号部と、前記直流電圧に応じた制御電圧を生成する制御部で構成され、前記局部発振部と前記分岐部、前記分岐部と前記変調部、前記分岐部と前記移相部、前記分岐部と前記復調部、前記変調部と前記送受切替部、前記送受切替部と前記アンテナ、前記送受切替部と前記混合部、前記混合部と前記減衰部、前記混合部と前記レベル検出部、前記レベル検出部と前記制御部、前記レベル検出部と前記復調部、前記制御部と前記減衰部、前記制御部と前記移相部、前記移相部と前記減衰部、前記復調部と前記復号部の各々を電気的に接続し、前記アンテナに発生する前記漏れノイズの位相及び出力を前記レベル検出部で検出して前記直流電圧を得て、前記制御部で前記直流電圧に基づき、前記漏れノイズの位相に対し前記第２の局部発振信号が逆位相になる前記移相部の位相変化量に対応した第１の制御電圧、及び前記漏れノイズの出力に対し前記移相部の出力が等しくなる前記減衰部の減衰量に対応した第２の制御電圧を得て、前記第２の局部発振信号の位相及び出力を調整して前記アンテナで受信した前記受信信号と合成し、前記受信信号に重畳する前記漏れノイズを除去することを特徴とする無線タグ用リーダライタ。

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