JP3881099B2 - チャープ信号を用いたsaw−id−tag装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はSAW素子を用いたID−TAG装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の技術1
SAW((Surface Accoustic Wave)弾性表面波)素子は、SAWの伝搬速度が電波の約10-5倍遅いことを利用して遅延線として用いられる。
【0003】
遅延時間の異なる複数のSAW遅延線を並列接続することにより、単一のRFパルスを、複数のパルスの列、すなわちRFパルス列に変換するための素子を構成することが可能である。
【0004】
具体的には、複数のSAW遅延線の入力端子と出力端子とをそれぞれ並列に接続して構成する。この並列接続された入力端子に単一のRFパルスを加えた場合、SAW遅延線の並列接続された出力端子からは、それぞれ異なる遅延時間のSAW遅延線を経由したパルスが重畳して出力される。すなわち、それぞれのSAW遅延線の遅延時間だけ遅延された各パルスが、並列接続された出力端子から出力される。このようにしてRFパルス列の生成を行うことができる。
【0005】
さて、入力端子に入力アンテナを接続し、出力端子に出力アンテナを接続すれば、外部からこの入力アンテナに向けたRFパルスを送信した場合、このRFパルス信号は入力アンテナにより受波され、並列接続された複数のSAW遅延線に入力される。その結果、それぞれのSAW遅延線の遅延時間に対応したRFパルス列が生成され、並列接続した出力端子からこのRFパルス列が出力される。そして、このRFパルス列は出力アンテナから空中に送信される。
【0006】
ここで、複数のSAW遅延線の遅延時間の組合せを複数用意すれば、この組合せに従ったRFパルス列を得ることができる。そして、この遅延時間の組合せを照合符号として利用することが提案されている。このような構成によれば、外部送信機からは単一のRFパルスのみ送信するだけで、照合すべき符号のRFパルス列を得ることができるため、SAW−ID−TAGとして利用されている。
【0007】
このような従来のSAW−ID−TAGの構成ブロック図が図3に示されている。この図に示されているように、まず、RFパルス発生器10は単一のパルスを発生する。この単一のパルスは、RFアンプ12において増幅されてから結合器14に供給される。この結合器14においては、RFアンプ12から供給されたRFパルスは、アンテナ16から、SAW−ID−TAG18に向かって放射される。
【0008】
SAW−ID−TAG18は、上述したように、複数のSAW遅延線20a、20b、20c、20dを並列に接続した構成をなしている。SAW−ID−TAG18の受信用アンテナ22から受信された上記RFパルスは、複数のSAW遅延線20a、20b、20c、20dに同時に供給される。それぞれのSAW遅延線20a、20b、20c、20dからはそれぞれの遅延時間が経過した後RFパルスがそれぞれの出力端子から出力される。全てのSAW遅延線20a、20b、20c、20dの出力端子は並列に送信用アンテナ24に接続されているため、送信用アンテナ24からは、各SAW遅延線20a、20b、20c、20dから出力される時間的にずれたRFパルスが重畳して出力される。その結果、図3に示されている送信用アンテナ24においては、4個のSAW遅延線20a、20b、20c、20dから出力されるRFパルス信号が重畳し、4個のRFパルス列が放射される。
【0009】
送信用アンテナ24から放射されるRFパルス列は、アンテナ16において受信される。受信されたRFパルス列は結合器14において、LNA(Low Noise Amplifier)に供給される。LNA26は、RFパルス列を増幅し、増幅したRFパルス列を、検波回路28に供給する。検波回路28は、受信したRFパルス列から符号を復元し、この符号を符号検出器30に供給する。符号検出器30はこの符号が所望の符号かどうか判断する。
【0010】
このように、図3のような構造とすれば、SAW−ID−TAG20自体は受動素子のみで構成されるため、SAW−ID−TAG20に関しては電池や電源等の部品、回路を必要としない。また、受信RF単一周波数のみを用いる構造であるため、ベースバンドに周波数変換して処理するためのミキサー等の周波数変換手段は必要ない。また、ミキシング時に発生する周波数スプリアスを除去するための帯域フィルタや、構成回路要素における信号の減衰を補償するための増幅器等も必要ない。したがって、きわめて簡単な構造にて、無電源で半永久的に動作するID−TAGを構成することができる。
【0011】
従来の技術2
図4には、上記図3に示された構成をより簡素化した構成例に関する構成ブロック図が示されている。この構成は、従来から存在していたものであり、図3と同様に、SAW素子を用いてID−TAGを構成したものである。
【0012】
図4に示されている従来技術において特徴的なことは、入出力アンテナが、単一の共通アンテナ40を利用していることである。さらに、図4の従来技術において特徴的なことは、上記図3において複数個用意されていたSAW遅延線が、1つのSAW遅延線42で代用されていることである。
【0013】
1つのSAW遅延線で、複数の遅延線と同等の働きをさせるために、図4の構成例では、SAW遅延線の1つのSAW伝搬路上に、1つのSAW変換電極46と、複数個の符号化電極44と、が設けられている。このような構造により、複数のSAWの符号化電極44からそれぞれ遅延時間の異なる信号を取り出すことができるのである。このような構造とすることにより、遅延時間の異なる複数のSAW遅延線を準備せずとも、単一のSAW遅延線により複数の符号化電極44から異なる遅延時間をもつ遅延出力が得られ、装置の小型化に貢献する。図4に示された例は、非接触で商品に付された商品コードを読みとるシステムに関するものであり、外部から照射された単一のRFパルスが、商品に付されたSAW−ID−TAG装置によって、一定の符号に対応したRFパルス列に変換されてくる。このパルス列から符号を検波することにより、符号を復元し、商品コードを商品に非接触で検出することができるものである。
【0014】
さて、図4において、共通化されたアンテナ40からのRFパルスはSAW遅延線の圧電基板上に設けられたSAW変換電極側に供給される。そして、複数の符号化電極44からそれぞれ異なった遅延時間でRFパルスが出力され、RFパルス列が生成される。このようにして得られたRFパルス列は再びアンテナ40に戻り、アンテナ40から放射される。
【0015】
また、アンテナ40において受信したRFパルスは符号化電極44側にも供給される。そして、複数の符号化電極44に分配され、それぞれ異なる遅延距離を伝搬した後SAW変換電極46に到達する。そして、それぞれの遅延時間に対応したパルスの列であるRFパルス列が生成される。生成されたRFパルス列は共通アンテナ40から送信される。
【0016】
ここで、SAW遅延線42は、入出力端子を逆接続しても同一の特性が得られる特性を有するため、上記した共通アンテナ40からの向きが異なる2経路のいずれの経路を通過しても、同一のRFパルス列が得られる。従って、2経路を通過してきた同一のRFパルス列は、何らその波形が変化されることなく、出力端子において重畳され、共通アンテナ40から放射される。従って、図3の場合と全く同様のRFパルス列を生成することができる。ここで、図4における符号化電極44は入力RFパルスに対して位相変調等を施すため、電極指を共通電極に逆接続する等して符号位相変調を施すための電極である。
【0017】
従来の技術3
図5には、従来のSAW−ID−TAGの別の構成を表す説明図が示されている。アンテナ50において受信した単一のRFパルスは、圧電基板上のSAW電極52にてSAW信号に変換される。変換されたSAW信号はSAW伝搬路上を伝搬していく。そして、SAW信号は、このSAW伝搬路上に複数個存在するSAW反射構造54により反射され、再度SAW電極52にて受波されて、RFパルスに変換される。SAW反射構造54は複数個存在しており、それぞれ反射する位置が異なるので、再度SAW電極52に到達するまでの時間が異なる。その結果、上述した従来の技術1、2と同様に、RFパルス列が生成される。このRFパルス列は、アンテナ50から放射される。ここで、SAW伝搬路上に形成されるSAW反射構造54を、SAW電極52との間の往復距離が所定の伝搬遅延と成るような位置に設けることによって、SAW−ID−TAGを実現することができる。この従来の技術3においては、上記従来の技術2における位相変調とは異なり、SAW反射構造54の所定位置における存在の有無によるon/offキーイングによる符号化が行われている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来構造のSAW−ID−TAGにおいて、SAW遅延線で、電気信号からSAWへの変換及びSAWから電気信号への変換損失は一般的に大きい。そのため、アンテナが受信したRFパルスがSAWに変換され、再びRFパルス列としてアンテナに戻る際には、SAW遅延線の挿入損失に対応する信号のレベルの低下が生じる。従って、RFパルス列を検出する際のS/Nが劣化してしまうという問題が生じていた。
【0019】
また、SAWに変換されたRFパルスは出力電極に到達する際、SAWの再励起効果により、再びSAWとなり圧電基板上を伝搬していく。そして、入力電極に到達した再励起RFパルスはアンテナより送信されるため、本来電極位置もしくは、反射構造により生成されるRFパルス列以外に、RFパルスが生じてしまう。すなわち、これは、SAWの再励起効果によって、電極から再度SAWが励振されるためである。この再励起SAWが不要なRFパルスに変換され、余分なRFパルスがアンテナから放射されてしまう。
【0020】
このように、従来の技術によれば、所望しないRFパルス列が所望のRFパルス列に追加されてしまう。そして、従来の技術においては、この追加されたパルス列は、本来のRFパルス列とは区別しにくいという問題があった。
【0021】
また、この問題をさけるために、図4に示すようにSAW変換電極46と符号化電極44との距離を、符号化電極全体の長さより長く取ることにより、SAWの再励起によるRFパルス列を本来のパルス列よりもはるかに遅延させる等の工夫がされていた。しかし、図4のような構造にすると、SAW変換電極46と符号化電極44以外の本来は不要なスペースを必要としてしまい、素子が大型化してしまうという問題が生じる。さらにまた、SAW−ID−TAGを製造する際、1枚の圧電基板ウェハから製造できるSAW−ID−TAGの数が減少するため、SAW−ID−TAGの1個当たりの製造コストが上昇してしまうという問題が生じる。さらにまた、SAW−ID−TAGに設定された符号(しばしば「刻まれた符号」という表現を用いる。図3、4に示されているように、SAW−ID−TAGが検出できる符号は、その符号化電極の構造(位置など)により定められ、符号化電極の構造は製造時に決定され、後に変更できないためである)は、このTAGにRFパルスを入力することによって不特定の第3者が容易に読み出すことができる。したがって、セキュリティ上にも問題があった。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明は、これらの問題を解決するため、SAW変換電極として、チャープ電極を利用した。チャープ電極は、その場所により変換するSAWの周波数が徐々に異なる電極である。このチャープ電極を用いれば、時間に対して周波数が変化するチャープ信号を利用することができる。利用するチャープ信号の時間変化は、チャープ電極の構造に対応している。
【0023】
チャープ電極で構成したSAW変換電極にチャープ信号を印可すると、RFパルス状のSAWを伝搬させる。RFパルス状のSAWは、複数の符号化電極によって、RFパルス列に変換される。変換後のRFパルス列はアンテナから送信される。
【0024】
もしくは、RFパルスを送信し、チャープ電極で構成したSAW変換電極によって、周波数が時間と共に変化するチャープ信号状のSAWを発生しても良い。そして、符号化電極の位置に対応する遅延時間でチャープ信号を重畳した信号をアンテナから送信する。そして、受信機が、このチャープ信号に対応するSAW素子等で構成されたマッチドフィルタを用いて、RFパルス列に変換することを手段とする。
【0025】
具体的には、本発明は、以下の構成を有する。
【0026】
第1の本発明は、周波数が時間と共に変化するチャープ信号を送信する送信手段と、前記送信手段が送信した前記チャープ信号を受信する受信アンテナ手段と、照合すべき信号のRF信号パルス列を得るID−TAG手段と、前記ID−TAG手段が出力するRFパルス列を受信し、受信した前記RFパルス列を検波復調する受信手段と、を含むSAW−ID−TAG装置において、特に、前記ID−TAG手段が以下のような事項を含むものである。
【0027】
すなわち、前記ID−TAG手段は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ前記チャープ信号をRFパルス状のSAWに変換するSAW変換電極であって、前記チャープ信号の有する周波数に対する遅延時間の傾斜と逆の周波数遅延時間傾斜を有するチャープ電極で形成されたSAW変換電極と、前記圧電基板上のSAW伝搬路上に設けられた複数の符号化電極であって、前記SAW変換電極からそれぞれ所定の距離間隔で配置された複数の符号化電極と、前記複数の符号化電極が生成するRFパルス列を送信アンテナに伝達する伝達手段と、前記伝達手段によって前記RFパルス列が供給される前記送信アンテナと、を含むことを特徴とする。
【0028】
第2の本発明は、RFパルス信号を送信する送信手段と、前記送信手段が送信した前記RFパルス信号を受信する受信アンテナ手段と、照合すべき信号のチャープ信号を得るID−TAG手段と、前記ID−TAG手段が出力するチャープ信号を受信し、RFパルス列に変換し、検波復調する受信手段と、を含むSAW−ID−TAG装置において、前記ID−TAG手段が以下のような事項を含むことを特徴とする。
【0029】
すなわち、前記ID−TAG手段は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられ前記RF信号を、時間と共に周波数が変化するチャープ状のSAWに変換するSAW変換電極であって、前記チャープ信号の有する周波数に対する遅延時間の傾斜と逆の周波数遅延時間傾斜を有するチャープ電極で形成されたSAW変換電極と、前記圧電基板上のSAW伝搬路上に設けられた複数の符号化電極であって、前記SAW変換電極からそれぞれ所定の距離間隔で配置された複数の符号化電極と、前記複数の符号化電極が生成するRFパルス列を送信アンテナに伝達する伝達手段と、前記伝達手段によって前記チャープ信号が供給される前記送信アンテナと、を含むことを特徴とする。
【0030】
そして、さらに、前記受信手段は、前記チャープ信号に対応するマッチドフィルタであって、前記ID−TAG手段の前記符号化電極の配置位置で規定される遅延時間で複数のパルス列に変換するマッチドフィルタ、を含むことを特徴とする。
【0031】
第3の本発明は、前記送信アンテナと受信アンテナとは、同一のアンテナを共用していることを特徴とするSAW−ID−TAG装置である。
【0032】
第4の本発明は、前記符号化電極は、電極指の接続極性を変更することによって、位相変調に対応する符号化電極であることを特徴とするSAW−ID−TAG装置である。
【0033】
第5の本発明は、前記符号化電極は、電極指の位置をSAW伝搬方向にシフトすることによって、位相変調に対応する符号化電極であることを特徴とするSAW−ID−TAG装置である。
【0034】
第6の本発明は、前記符号化電極は、パルス間間隔の符号化に対応するために、電極指相互の間隔が変更されている符号化電極であることを特徴とするSAW−ID−TAG装置である。
【0035】
第7の本発明は、前記符号化電極は、電気的に接続された電極指の有無によって、ON/OFFキーイングに対応する符号化電極であることを特徴とするSAW−ID−TAG装置である。
【0036】
第8の本発明は、前記SAW変換電極には、前記変換されるRFパルスにタイムサイドローブを生じないようにするために、重み付けがなされていることを特徴とするSAW−ID−TAG装置である。
【0037】
第9の本発明は、前記重み付けは所定の窓関数に基づいて行われていることを特徴とするSAW−ID−TAG装置である。
【0038】
第10の本発明は、前記所定の窓関数はハミング窓であることを特徴とするSAW−ID−TAG装置である。
【0039】
第11の本発明は、前記ID−TAG手段の通過特性が、入力する前記チャープ信号に対するマッチドフィルタ特性を有していることを特徴とするSAW−ID−TAG装置である。
【0040】
このような手段を用いることにより、チャープ信号を送信した場合には、チャープ信号の分散時間(T)と分散帯域幅(B)の積(BT)に対応する圧縮利得にて圧縮されたパルス列を送信することができる。もしくは、RFパルスを送信した場合には、SAW−ID−TAGから、戻される重畳されたチャープ信号をマッチドフィルタにてRFパルス列に変換する際、圧縮利得分のS/Nの改善をすることができる。従って、本発明によれば、一般に挿入損失の大きいSAW素子を用いるにもかかわらず、S/Nの良い受信が行えるという利点を持っている。
【0041】
さらにまた、チャープ信号を送信した場合には、SAW−ID−TAG内で、符号化電極で再びSAWに変換される再励起効果によるRFパルスの影響がない。これは、再励起のRFパルスが、チャープ電極から構成されるSAW変換電極において電気信号に変換されるが、この電気信号はチャープ信号である。そのため、再励起効果にてはRFパルス列を生じないのである。また、RFパルスを入力した場合には、チャープ電極から構成されるSAW変換電極においてこのRFパルスはチャープ信号となる。符号化電極においては、チャープ信号のまま再励起されるため、この再励起によるチャープ信号について、2倍に時間方向に引き延ばされたチャープ信号となってアンテナより送信される。これはSAW変換電極が、チャープ電極で構成されているからである。従って、この再励起による信号を受信し、マッチドフィルタを通しても、時間方向に2倍に引き延ばされた再励起のチャープ信号は従来の長さのチャープ信号に戻るだけであり、RFパルス列を生じることはない。従って、再励起の信号を本来の信号形状と異ならしめることができ、本来の信号との区別が容易になるという利点が存在する。
【0042】
また、不特定の第3者は、チャープ信号が使用されていることを知らない限り、SAW−ID−TAGに書き込まれた符号を読み出せず、また、このチャープ信号が使用されていることを知ったとしても、同一のチャープ信号を生成するのは容易なことではないため、SAW−ID−TAGに書き込まれた符号を読み出すことは依然として困難である。したがって、本発明は、セキュリティ上も優れた点がある。
【0043】
なお、本発明のチャープ信号を送信する構成や、及び、RFパルス列を送信する例のいずれの例においても、符号化電極としては、種々の構成が利用できる。例えば、位相変調信号に対する電極指配置としてもよく、またon/offキーイングに対応すべく電極指の有無により構成してもよい。また、電極指の相互の距離により符号化した符号化電極を用いても同様の効果が得られる。
【0044】
また、チャープ電極に関しては、チャープ電極の周波数変化率を場所により異ならしめることにより、チャープ電極としての周波数特性に重み付けを施し、圧縮されるRFパルスにタイムサイドローブが生じないような重み付け、例えばHamming窓関数等の重み付けを施してもよい。また、Dolph−chebyshev窓関数又はTaylor窓関数又はcos2窓関数又はcos3窓関数又はcos4窓関数等の重み付けでもよい。また、チャープ信号を送信する場合におけるSAW変換電極はこの入力チャープ信号に対するマッチドフィルタ特性を有していても良い。逆に、SAW変換電極及び各々の符号化電極間の伝送特性が、マッチドフィルタ特性であってもかまわない。
【0045】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は本発明の実施の形態を示した説明図である。以下図面に基づき、実施の形態を詳細に説明する。
【0046】
実施の形態1.
図1には、チャープ信号を送信する場合の本発明の実施の形態を表す説明図が示されている。RFパルス発生器10により生成されるRFパルスは、SAW分散型遅延線(SAW−DDL)60によって、周波数が時間と共に徐々に変化するチャープ信号に変換される。図1に示した本実施の形態1においては、SAW−DDL60を用いて、チャープ信号を生成したが、デジタル・シンセサイザ等により直接生成してもよい。
【0047】
このようにして生成されたチャープ信号は、RFアンプ12によって増幅されてから結合器14を介してアンテナ16から送信される。このチャープ信号はSAW−IN−TAGのアンテナ62において受信され、この受信した入力チャープ信号の周波数と遅延時間傾斜と逆の遅延傾斜を持つチャープ電極であるSAW変換電極64によってRFパルス(単一のRFパルスに相当するSAW)に圧縮される。このRFパルス(SAW)は、圧電基板66上を伝搬し、この圧縮されたSAWが伝搬する伝搬路上に複数配置されている符号化電極68によって、それぞれの遅延時間に対応したRFパルス列として再び電気信号を変換される。ここで、各符号化電極68の遅延時間は、各符号化電極68a、68b、68c、68dの位置、具体的にはSAW変換電極64との距離に応じて定まる。そして、変換された電気信号はアンテナ62から送信される。この経路を経路1と呼ぶ。
【0048】
経路1以外に、アンテナ62から入力されたチャープ信号が取りうる経路には以下のような経路がある。アンテナ62から入力されたチャープ信号は、各符号化電極68a、68b、68c、68dにおいてのチャープ信号の形態を維持したままSAWに変換される。複数の符号化電極68は、チャープ信号に応じてそれぞれ別の構造を有するように形成されている。それぞれの符号化電極68の伝搬距離に対応した遅延時間で重畳されたチャープ信号(SAW)が圧電基板上を伝搬し、SAW変換電極64において圧縮されたRFパルス列の電気信号に変換される。このSAW変換電極64はチャープ電極で構成されている。このように、SAW変換電極64においては重畳されたチャープ信号が圧縮されるのである。圧縮によって得られたRFパルス列は、SAWから電気信号に変換され、この電気信号がアンテナ62から送信される。この経路を本実施の形態1においては、経路2と呼ぶ。
【0049】
いずれの経路の場合も、アンテナ62に再び帰る信号は同一振幅、同位相となって、送信される。上述したように、SAW遅延線は、入出力端子を交換してもその伝達特性に差がないからである。入出力端子を交換とは、入出力関係を反対にすることを意味する。上記経路1と経路2とは、SAW遅延線に対して反対方向に信号を伝達する経路であり、入出力関係が反対になっている。
【0050】
これら2経路にてアンテナ62に再び戻る信号は同一振幅、同位相であり、重畳して振幅のみが大きくなってから送信される。このRFパルス列は、受信機側のアンテナ16で受信され、結合器14を介してLNA16に供給される。LNA16はRFパルス列を増幅し、増幅後のRFパルス列は検波回路28において検波される。検波によって得られた符号が符号検出器で再生することにより、SAW−ID−TAGに記された符号が読み取られる。
【0051】
実施の形態2.
図2には、RFパルスを送信する場合の本発明の実施の形態をあらわす説明図が示されている。RFパルス発生器10が生成したRFパルスはRFアンプ12において増幅され、結合器14を介してアンテナ16に供給される。アンテナ16は供給されたRFパルスを送信する。
【0052】
本実施の形態2にかかるSAW−ID−TAGのアンテナ70にて受信されたRF信号は以下の2つの経路を通過する。
【0053】
本実施の形態における経路1においては、アンテナ70にて受信されたRF信号は、SAW変換電極72によって圧電基板上のSAWに変換される。このSAW変換電極72は、本実施の形態においてはチャープ電極で構成されている。従って、このSAW変換電極72によって得られるSAWは、チャープ信号の形態をとる。このSAWの伝搬路上には、複数個の符号化電極74が備えられている。これらの符号化電極74a、74b、74c、74dと、SAW変換電極72との距離に応じて各符号化電極74a、74b、74c、74dがSAWを受信する時刻が異なり、これによって遅延時間が定まる。その結果、各符号化電極それぞれの遅延時間に対応してチャープ信号が受信され電気信号に変換される。このようにして、SAWは重畳された電気信号となり再びアンテナ70に戻る経路が経路1である。
【0054】
本実施の形態における経路2においては、アンテナ70にて受信されたれたRFパルス信号は複数の符号化電極74のそれぞれにおいて、RFパルスのままSAWに変換される。変換されたSAWは、複数の符号化電極74とSAW変換電極72との間の距離(SAWの伝搬距離)に応じた遅延時間を伴って、SAW変換電極においてRFパルス列として受信される。
【0055】
ここで、本実施の形態2においては、上述したように、SAW変換電極72がチャープ電極で構成されている。したがって、それぞれのRFパルスがチャープ信号に変換され、変換後の信号を重畳した信号がアンテナに戻る。このような経路を経路2と呼ぶ。
【0056】
上記経路1及び経路2を通過してきた信号は、どちらも同一振幅、同一位相であり、重畳した信号がアンテナ70から送信される。ここで、アンテナ70から送信される重畳した信号は、上記符号化電極74a、74b、74c、74dに対応した遅延時間で重畳されたチャープ信号である。この重畳されたチャープ信号はアンテナ16で受信され、結合器14を介してLNA26に供給される。LNA26は、受信した信号を増幅し、SAWマッチドフィルタ76に供給する。SAWマッチドフィルタ76は、このチャープ信号に対応するSAW素子等で構成されたマッチドフィルタであり、このマッチドフィルタ76は受信したチャープ信号をRFパルスに圧縮する。この圧縮の結果、上記符号化電極74a、74b、74c、74dの遅延時間に対応した遅延時間のRFパルス列が生成される。このRFパルス列は、検波回路において検波され復調される。復調の結果得られた信号は、符号検出器30で符号の値が読みとられる。
【0057】
このようにして、本実施の形態2においては、SAW−ID−TAGに記された符号を読み取るのである。
【0058】
なお、本実施の形態1、2におけるチャープ信号を送信する構成や、RFパルス列を送信する例のいずれの例においても、符号化電極としては、種々の構成が利用できる。例えば、位相変調信号に対する電極指配置としてもよく、またon/offキーイングに対応すべく電極指の有無により構成してもよい。また、電極指の相互の距離により符号化した符号化電極を用いても同様の効果が得られる。
【0059】
また、チャープ電極に関しては、チャープ電極の周波数変化率を場所により異ならしめることにより、チャープ電極としての周波数特性に重み付けを施し、圧縮されるRFパルスにタイムサイドローブが生じないような重み付け、例えばHamming窓関数等の重み付けを施してもよい。また、Dolph−chebyshev窓関数又はTaylor窓関数又はcos2窓関数又はcos3窓関数又はcos4窓関数等による重み付けでもよい。また、チャープ信号を送信する場合におけるSAW変換電極はこの入力チャープ信号に対するマッチドフィルタ特性を有していても良い。逆に、SAW変換電極及び各々の符号化電極間の伝送特性が、マッチドフィルタ特性であってもかまわない。
【0060】
【発明の効果】
本発明の構成によって、チャープ信号を送信した場合には、チャープ信号の分散時間(T)と分散帯域幅(B)の積(BT)に対応する圧縮利得にて圧縮されたパルス列を送信することが可能である。
【0061】
また、RFパルスを送信した場合には、SAW−ID−TAGより戻される重畳されたチャープ信号をマッチドフィルタにてRFパルス列に変換する際、圧縮利得分のS/Nの改善をすることが可能である。
【0062】
従って、一般的に挿入損失の大きいSAW素子を用いているにもかかわらず、向上したS/NでSAW−ID−TAGの符号を読み出すことが可能である利点を有する。
【0063】
また、チャープ信号を送信した場合は、SAW−ID−TAG内で、符号化電極で再びSAWに変換される再励起効果によるRFパルスは、チャープ電極より構成されるSAW変換電極にて再び電気信号に変換される際、再励起のRFパルスは再びチャープ信号に変換される。したがって、再励起効果によるRFパルス列を生じることがなく、符号の識別が容易となる。
【0064】
また、RFパルスを入力した場合は、チャープ電極から構成されるSAW変換電極にてチャープ信号(SAW)となり、符号化電極においては、チャープ信号のまま再励起される。したがって、この再励起によるチャープ信号について、チャープ電極で構成されるSAW変換電極において、2倍に時間方向に引き延ばされたチャープ信号となる。この引き延ばされた信号がアンテナから送信されるため、この再励起による信号を受信し、マッチドフィルタを通しても、時間方向に2倍に引き延ばされた再励起のためのチャープ信号は従来の長さのチャープ信号に戻るのみで、RFパルス列を生じることはない。従って、再励起の信号は本来の信号形状と異なり、本来の信号との区別を容易にする利点を有する。この利点は、従来の技術では実現できなかった新たな効果である。
【0065】
加えて、この構造によるSAW−ID−TAGは入力にRFパルスを加えても、RFパルス列を生じることはなく、重畳されたチャープ信号が送信される。
【0066】
また、パルス列を送信するためにはSAW変換電極を構成するチャープ電極に対応するチャープ信号を必要とするため、第3者が符号を読み出すことは極めて困難である。従って、簡易な手段で符号の秘密を維持することが可能である。第3者は、発生信号を生成することも困難であり、結局本発明によればセキュリティに優れた特性を有する。
【0067】
ここで、チャープ信号を送信する構成や、及び、RFパルス列を送信する例のいずれの例においても、符号化電極としては、種々の構成が利用可能である。例えば、位相変調信号に対する電極指配置としてもよく、またon/offキーイングに対応すべく電極指の有無により構成してもよい。また、電極指の相互の距離により符号化した符号化電極を用いても同様の効果が得られる。
【0068】
また、チャープ電極に関しては、チャープ電極の周波数変化率を場所により異ならしめることにより、チャープ電極としての周波数特性に重み付けを施し、圧縮されるRFパルスにタイムサイドローブが生じないような重み付け、例えばHamming窓関数等の重み付けを施してもよい。また、チャープ信号を送信する場合におけるSAW変換電極はこの入力チャープ信号に対するマッチドフィルタ特性を有していても良い。逆に、SAW変換電極及び各々の符号化電極間の伝送特性が、マッチドフィルタ特性であってもかまわない。
【0069】
具体的には、本発明は、次のような効果を奏する。
【0070】
第1、第2の本発明によれば、圧縮利得分のS/N比の改善を達成でき、符号の読み出しを高精度に行うことが可能である。
【0071】
第3の本発明によれば、送受信アンテナを共用したので、より簡易な構成でSAW−ID−TAGを構成することが可能である。
【0072】
第4の本発明によれば、電極指の接続極性を変更することによって、位相変調に対応したので、SAW素子の面積を広げずに位相変調された信号の符号を検出することが可能である。
【0073】
第5の本発明によれば、電極指の位置をシフトさせて位相変調に対応したので、簡易な構成で位相変調された信号の符号を検出することが可能である。
【0074】
第6の本発明によれば、電極指相互の間隔をシフトさせたので、パルス間隔による符号化に対応することが可能である。
【0075】
第7の本発明によれば、電極指の有無によって符号化に対応したので、ON/OFFキーイングに対応することが可能である。
【0076】
第8の本発明によれば、重み付けがなされているので、タイムサイドロープを効果的に防止することができる。
【0077】
第9の本発明によれば、窓関数で重み付けがなされているので、タイムサイドロープをより効果的に防止することができる。
【0078】
第10の本発明によれば、ハミング窓やその他種々の窓関数で重み付けがなされているので、簡易な重み付けでタイムサイドロープをより効果的に防止することができる。
【0079】
第11の本発明によれば、ID−TAGの通過特性がマッチドフィルタのフィルタ特性を有しているので、より簡易な構成で簡易な構成でSAW−ID−TAGを構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の好適な実施の形態1におけるチャープ信号を送信する場合のSAW−ID−TAGの構成を表す説明図である。
【図2】 本発明の好適な実施の形態2におけるRFパルスを送信する場合のSAW−ID−TAGの構成を表す説明図である。
【図3】 従来のSAWを利用したSAW−ID−TAGの構成を表す説明図である。
【図4】 従来の入出力アンテナを共用したSAW−ID−TAGの構成を表す説明図である。
【図5】 従来の反射器を利用したSAW−ID−TAGの構成を表す説明図である。
【符号の説明】
10 RFパルス発生器、12 RFアンプ、14 結合器、16 アンテナ、18 SAW−ID−TAG、20 SAW遅延線、22 受信用アンテナ、24 送信用アンテナ、26 LNA、28 検波回路、30 符号検出器、40 共通アンテナ、42 SAW遅延線、44 符号化電極、46 SAW変換電極、50 アンテナ、52 SAW電極、54 SAW反射構造、60 SAW分散型遅延線、62 アンテナ、64 SAW変換電極、66 圧電基板、68 符号化電極、70 アンテナ、72 SAW変換電極、74 符号化電極、76 マッチドフィルタ。
Claims (11)
- 周波数が時間と共に変化するチャープ信号を送信する送信手段と、
前記送信手段が送信した前記チャープ信号を受信する受信アンテナ手段と、
照合すべき信号のRF信号パルス列を得るID−TAG手段と、
前記ID−TAG手段が出力するRFパルス列を受信し、受信した前記RFパルス列を検波復調する受信手段と、
を含むSAW−ID−TAG装置において、
前記ID−TAG手段は、
圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられ前記チャープ信号をRFパルス状のSAWに変換するSAW変換電極であって、前記チャープ信号の有する周波数に対する遅延時間の傾斜と逆の周波数遅延時間傾斜を有するチャープ電極で形成されたSAW変換電極と、
前記圧電基板上のSAW伝搬路上に設けられた複数の符号化電極であって、前記SAW変換電極からそれぞれ所定の距離間隔で配置された複数の符号化電極と、
前記複数の符号化電極が生成するRFパルス列を送信アンテナに伝達する伝達手段と、
前記伝達手段によって前記RFパルス列が供給される前記送信アンテナと、
を含むことを特徴とするSAW−ID−TAG装置。 - RFパルス信号を送信する送信手段と、
前記送信手段が送信した前記RFパルス信号を受信する受信アンテナ手段と、
照合すべき信号のチャープ信号を得るID−TAG手段と、
前記ID−TAG手段が出力するチャープ信号を受信し、RFパルス列に変換し、検波復調する受信手段と、
を含むSAW−ID−TAG装置において、
前記ID−TAG手段は、
圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられ前記RF信号を、時間と共に周波数が変化するチャープ状のSAWに変換するSAW変換電極であって、前記チャープ信号の有する周波数に対する遅延時間の傾斜と逆の周波数遅延時間傾斜を有するチャープ電極で形成されたSAW変換電極と、
前記圧電基板上のSAW伝搬路上に設けられた複数の符号化電極であって、前記SAW変換電極からそれぞれ所定の距離間隔で配置された複数の符号化電極と、
前記複数の符号化電極が生成するRFパルス列を送信アンテナに伝達する伝達手段と、
前記伝達手段によって前記チャープ信号が供給される前記送信アンテナと、
を含み、
前記受信手段は、
前記チャープ信号に対応するマッチドフィルタであって、前記ID−TAG手段の前記符号化電極の配置位置で規定される遅延時間で複数のパルス列に変換するマッチドフィルタ、
を含むことを特徴とするSAW−ID−TAG装置。 - 請求項1又は2記載のSAW−ID−TAG装置において、
前記送信アンテナと受信アンテナとは、同一のアンテナを共用していることを特徴とするSAW−ID−TAG装置。 - 請求項1又は2記載のSAW−ID−TAG装置において、
前記符号化電極は、電極指の接続極性を変更することによって、位相変調に対応する符号化電極であることを特徴とするSAW−ID−TAG装置。 - 請求項1又は2記載のSAW−ID−TAG装置において、
前記符号化電極は、電極指の位置をSAW伝搬方向にシフトすることによって、位相変調に対応する符号化電極であることを特徴とするSAW−ID−TAG装置。 - 請求項1又は2記載のSAW−ID−TAG装置において、
前記符号化電極は、パルス間間隔の符号化に対応するために、電極指相互の間隔が変更されている符号化電極であることを特徴とするSAW−ID−TAG装置。 - 請求項1又は2記載のSAW−ID−TAG装置において、
前記符号化電極は、電気的に接続された電極指の有無によって、ON/OFFキーイングに対応する符号化電極であることを特徴とするSAW−ID−TAG装置。 - 請求項1記載のSAW−ID−TAG装置において、
前記SAW変換電極には、前記変換されるRFパルスにタイムサイドローブを生じないようにするために、重み付けがなされていることを特徴とするSAW−ID−TAG装置。 - 請求項8記載のSAW−ID−TAG装置において、
前記重み付けは所定の窓関数に基づいて行われていることを特徴とするSAW−ID−TAG装置。 - 請求項9記載のSAW−ID−TAG装置において、
前記所定の窓関数はハミング窓又は、Dolph−chebyshev窓関数又はTaylor窓関数又はcos2窓関数又はcos3窓関数又はcos4窓関数であることを特徴とするSAW−ID−TAG装置。 - 請求項1記載のSAW−ID−TAG装置において、
前記ID−TAG手段の通過特性が、入力する前記チャープ信号に対するマッチドフィルタ特性を有していることを特徴とするSAW−ID−TAG装置。
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