JP4060854B2 - 移動体識別装置の質問器 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応答器と共に移動体識別装置を構成する質問器に係り、特にその送受信系の回路構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体識別装置（以下「ＲＦＩＤ」と略称する）は、質問器と複数の応答器（無線タグ）とで無線通信システムを構成するもので、その規格が我が国では電波産業界規格として制定されている。
【０００３】
図８にＲＦＩＤシステムの構成例を示す。応答器（Transponder）１２は、内部回路を動かすための直流電源電力（PS）を、質問器（Interrogator）１の送信回路（Tx）５より送信アンテナ３、アンテナ１３を経由して送られてきたマイクロ波などの高周波電力（電波）を検波回路（DET）１４で整流して取り出す。同時に、高周波電力に含まれるクロック信号（情報）を抽出し、同クロック信号と上記直流電力を論理回路（LOGIC）１５及び記憶回路（MEM）１６に供給して、同回路を動作させる。
【０００４】
クロック信号を受けて論理動作を開始した論理回路１５は、記憶回路１６から該当するデータを読み取り、検波回路１４に送る。検波回路１４は、記憶回路１６からのデータを変調信号として使い、アンテナ１３で受信している高周波電力に対して振幅変調などの変調を施す。変調を受けた高周波電力はアンテナ１３から発射され、その電波が質問器１に返送される。
【０００５】
質問器１に戻された電波は、受信アンテナ２によって受信され、受信回路（Rx）４においてデータが抽出される。このようにして、応答器１２が記憶しているデータの質問器１への送出が行なわれる。
【０００６】
なお、論理回路１５による記憶回路１６からのデータの読み取りは、質問器１から情報としてクロック信号のほかに読み取りを指示するコマンド信号が送られ、論理回路１５がこのコマンド信号を読むことによって行なわれる場合がある。
【０００７】
また、質問器１から応答器１２の記憶回路１６へのデータの書き込みが行なわれる場合についても同様の手順で行なわれる。このときは、情報としてクロック信号のほかに読み取り／書き込みを指示するコマンド信号が応答器１２に送信される。このようなシステムでは通常、質問器１は、通信路７によって接続された上位制御器（CONT）６の制御管理のもとに運用される。
【０００８】
ここで、質問器１が応答器１２に電波を介して電力を与え、かつデータの読み出しを行なうために、質問器１から発射される電波は、規格により、近接型や遠隔型のＲＦＩＤシステムでは３００ｍＷの電波出力が許可され、密着型や近接型では１０ｍＷの電波出力が許可されている。
【０００９】
このようなＲＦＩＤシステムにおいて、３００ｍＷという大電力の高周波出力が要求される場合には、質問器回路全体の消費電力は２Ｗ近くにまで達する。通信時間のみの稼働に限定して稼働時間を制限する使用方法を採用しても、大きな電源電力が必要となることは言うまでもない。また、携帯型の質問器においては、そのような電力を賄う容量の電池が必要となるため、電池が大型になり、質問器の小形化、軽量化、低価格化が妨げられる。更に、密着型の小電力質問器の場合でも、電池電源を用意するため、重量大で高価格になることが避けられない。
【発明の開示】
本発明の目的は、小形化、軽量化、低価格化を実現させた携帯型の質問器を提供することにある。
【００１０】
ところで、ＲＦＩＤシステムでは、質問器は、短い時間の間（一例として最大４００ｍＳ）に応答器への送信及び応答器からのデータ読み取りを終了する。一方、携帯電話や一般の携帯型通信機器等の携帯無線端末では、送信モード時にこの程度の短い時間の変形が送信の電波に起こっても差し支えない。また、携帯電話の送信出力は８００ｍＷ程度が標準になっている。
【００１１】
本発明は、以上の観点に着目して成されたものである。即ち、上記目的を達成するための本発明の質問器は、無線携帯端末の送信モード時に、携帯無線端末の無線周波送信信号に対して、応答器に送るべき情報によって振幅変調をかけ、その振幅変調を施された信号の電波を携帯無線端末のアンテナから発射して応答器に送出し、応答器から返送される電波を携帯無線端末のアンテナで受信し、受信した信号からデータを読み取ることを特徴とする。このとき、質問器は、内部回路を稼働させるための電力源を内部に持たず、質問器を内装する無線携帯端末の駆動電力源に依存する。本発明により、応答器に送信する電波の信号源、内部回路の電源のいずれも無線携帯端末からの供給によって賄うことが可能になり、質問器の小形化、軽量化、低価格化を実現することができる。
【００１２】
また、本発明の別の質問器は、無線携帯端末のアンテナから発射された送信モード時の無線周波送信信号を質問器のアンテナで受信し、受信信号を整流して電源電力を得ると共に、同受信信号に対して応答器に送るべき情報によって振幅変調をかけ、その振幅変調を施された信号の電波を質問器の別のアンテナから発射して応答器に送出し、応答器から返送される電波を同別のアンテナで受信し、受信した信号からデータを読み取ることを特徴とする。本発明により、応答器に送信する電波の信号源、内部回路の電力源のいずれも無線携帯端末からの供給によって賄うことが可能になり、質問器の小形化、軽量化、低価格化を実現することができる。
【００１３】
また、本発明の更に別の質問器は、無線携帯端末のアンテナから発射された送信モード時の無線周波送信信号を質問器のアンテナで受信し、受信信号を整流して電源電力を得、更に、質問器に発振器を設け、同発振器が生成する信号に対して応答器に送るべき情報によって振幅変調をかけ、その振幅変調を施された信号の電波を質問器の別のアンテナから発射して応答器に送出し、応答器から返送される電波を同別のアンテナで受信し、受信した信号からデータを読み取ることを特徴とする。本発明により、応答器の内部回路の電源を無線携帯端末からの供給によって賄うことが可能になり、質問器の小形化、軽量化、低価格化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る質問器を図面に示した幾つかの発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。なお、図１〜図６における同一の符号は、同一物又は類似物を表示するものとする。
【００１５】
図１に本発明の第１の実施形態の回路構成を示す。図１において、１９は、ＲＦＩＤシステムの応答器へ送る情報Stを生成し、応答器からのデータSrを入力する、ＲＦＩＤシステムの質問器のデータ処理・制御回路（DP・CONT）、２２は、質問器が結合する携帯電話である。
【００１６】
携帯電話２２は、無線周波送信信号Rtを生成し、無線周波受信信号Rrを入力する送受信回路（Tranceiver）３５、無線周波送信信号Rtを電力増幅する電力増幅器（ＰＡ）２８、電力増幅された無線周波送信信号Rtに含まれる不要の信号を除去するための帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）２５、アンテナ２３へ送る無線周波送信信号Rt及びアンテナ２３から受信する無線周波受信信号Rrを切り替える送受切り替えスイッチ２４を備えている。
【００１７】
本実施形態では、送受信回路３５と電力増幅器２８の間に情報Stで無線周波送信信号Rtに対して振幅変調を施すＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調回路２１が接続され、電力増幅器２８と帯域通過型フィルタ２５の間に電力増幅された無線周波送信信号Rtの一部を取り出すカプラ（結合回路）（CPLR）２０とサーキュレータ１７が直列に接続される。更に、カプラ２０からの無線周波送信信号Rtを搬送波として用いてサーキュレータ１７からの信号に対して同期検波を行なうミクサ１８が配置される。
【００１８】
更に、サーキュレータ１７と帯域通過型フィルタ２５の間に接続端子２６が、カプラ２０と電力増幅器２８の間に接続端子２７が、電力増幅器２８とＡＳＫ変調回路２１の間に接続端子２９が、ＡＳＫ変調回路２１と送受信回路３５の間に接続端子３０がそれぞれ設けられる。
【００１９】
サーキュレータ１７は、電力増幅器２８からの無線周波送信信号Rtを帯域通過型フィルタ２５に伝えて送受切り替えスイッチ２４に送る。送受切り替えスイッチ２４に送られた無線周波送信信号Rtは、アンテナ２３から電波となって発射される。
【００２０】
電波となって発射される無線周波送信信号Rt、即ち携帯電話２２が送信モードのときに送信する信号は、ＡＳＫ変調回路２１において質問器の情報Stによって振幅変調が施されているので、質問器の情報Stを応答器に伝えることができる。同時に、アンテナ２３から発射される電波は、応答器を駆動させる電力源となる電波出力を併せ持つことができる。
【００２１】
応答器が近くにある場合、応答器から返送された電波がアンテナ２３で受信され、受信信号がサーキュレータ１７からミクサ１８へ導かれる。ミクサ１８によって受信信号に同期検波が施され、応答器から送られたデータSrがミクサ１８から出力する。ミクサ１８から出力したデータSrは、データ処理・制御回路１９に送られる。
【００２２】
以上、携帯電話２２に対して接続端子２６及び接続端子２７を介してカプラ２０、サーキュレータ１７及びミクサ１８を接続し、接続端子２９及び接続端子３０にＡＳＫ変調回路２１を接続することにより、携帯電話２２は、送信モードのときにＲＦＩＤシステムの質問器の機能を実現することができる。言い換えると、送受信回路３５の無線周波送信信号Rtを生成する部分、電力増幅器２８、帯域通過型フィルタ２５、送受切り替えスイッチ２４及びアンテナ２３の携帯電話２２の諸回路は、質問器の送受信系として、質問器と共用する回路になる。
【００２３】
なお、送受信回路３５は、操作・表示部（KEY・DISP）３３を持つベースバンド回路（B・B）３４に接続される。操作・表示部３３も質問器と共用で用いられ、データ処理・制御回路１９と接続端子３１，３２を介して接続される。
【００２４】
また、ミクサ１８、ＡＳＫ変調回路２１及びデータ処理・制御回路１９には、携帯電話２２の電源（図示せず）から直流電力が供給される。
【００２５】
ところで、一般の質問器において、消費電力が最も大きいのは電力増幅器である。本実施形態においては、この電力増幅器が携帯電話２２と共用になるので、携帯電話２２の質問器への電力供給を軽い負担とすることができ、携帯電話２２への質問器の内装を容易に実現することができる。
【００２６】
図２に本発明の第２の実施形態の回路構成を示す。図２において、３６は、携帯電話２２の送受信回路３５が持っている利得制御系（G・C）である。本実施形態では、ＡＳＫ変調回路２１を用いず、利得制御系３６が直接に電力増幅器２８に接続される。
【００２７】
利得制御系３６は、制御信号によって利得を変えることができるものである。その制御信号として、本実施形態では、データ処理・制御回路１９が生成する情報Stが用いられ、情報Stが接続端子３７を経て利得制御系３６に与えられる。
【００２８】
このような接続により、無線周波送信信号Rtは情報Stによって振幅変調を施され、第１の実施形態の場合と同じように、情報Stを応答器に伝送することができる。本実施形態では、ＡＳＫ変調回路２１を用いない分、構成が簡単になる。
【００２９】
図３に本発明の第３の実施形態の回路構成を示す。図３において、３８は、サーキュレータ１７、ミクサ１８、データ処理・制御回路１９、カプラ２０、電力増幅器２８及びＡＳＫ変調回路２１を同一回路基板上に配置して一体化した質問器回路モジュールである。回路モジュール３８は、接続端子３９、接続端子４０、接続端子３１及び接続端子３２を介して携帯電話２２と接続される。その他の構成は、図１に示したのと同様である。
【００３０】
本実施形態では、一体化によって回路モジュール３８を構成することにより、質問器の携帯電話２２への内装を容易にすると共に、全体を小型にすることができ、更に製造コストを低減することができる。なお、一体化は、ＩＣ（Integrated Circuit）化によっても可能であり、同一ＩＣ基板上に上記各回路を配置することにより、一層の小型化を実現することができる。
【００３１】
図４に本発明の第４の実施形態の回路構成を示す。図４において、５０は、サーキュレータ１７、ミクサ１８、データ処理・制御回路１９及びカプラ２０を同一回路基板上に配置して一体化した質問器回路モジュールである。回路モジュール５０は、接続端子５１、接続端子５３、接続端子３１及び接続端子３２を介して携帯電話２２と接続される。その他の構成は、図２に示したのと同様である。
【００３２】
本実施形態では、一体化によって回路モジュール５０を構成することにより、質問器の携帯電話２２への内装を容易にすると共に、全体を小型にすることができ、更に製造コストを低減することができる。なお、一体化は、ＩＣ（Integrated Circuit）化によっても可能であり、一層の小型化を実現することができる。
【００３３】
図５に本発明の第５の実施形態の回路構成を示す。本実施形態は、質問器の電源電力及び応答器に送信する質問器の無線周波送信信号を、アンテナ２３の近くに配置した別のアンテナで受信した無線周波送信信号Rtを利用して得るようにしたものである。
【００３４】
図５において、４１は本実施形態の質問器、４５は上記の別のアンテナ、４３は、アンテナ４５で受信した信号を二方向に分ける分配器、４４は、分配器４３からの一方の信号を整流して電源電力（PS）を出力する整流回路、４２は、振幅変調器２１が出力する質問器４１の無線周波送信信号Itに含まれる不要の信号を取り除く帯域通過型フィルタ、４６は、カプラ２０及びサーキュレータ１７を経た無線周波送信信号Itを放射する質問器アンテナである。無線周波送信信号Itは、分配器４３からの他方の信号に対して、振幅変調器２１において情報Stによって振幅変調を施すことによって得る。また、整流回路４４からの電源電力は、質問器４１の全回路に供給され、これら回路を駆動する。
【００３５】
質問器アンテナ４６から放射される電波によって、応答器との間で通信が行なわれる。アンテナ４６で受信した応答器からの信号即ち無線周波受信信号Irは、サーキュレータ１７を経てミクサ１８に与えられる。ミクサ１８は、カプラ２０において取り出した無線周波送信信号Itを用いて無線周波受信信号Irを同期検波し、応答器から送られたデータSrを出力する。データSrは、データ処理・制御回路１９において処理される。
【００３６】
処理結果は、必要があれば接続端子３１、接続端子３２を介して携帯電話２２の操作・表示部３３に送られ、表示される。なお、表示した情報を、携帯電話２２の機能を使って、携帯電話２２の繋がっているネットワークや別の携帯電話などに送り、データの識別、蓄積、比較などの処理を行なうことができる。
【００３７】
図６に本発明の第６の実施形態の回路構成を示す。本実施形態は、質問器の電源電力を、第４の実施形態と同様に、アンテナ２３の近くに配置したアンテナ４５で受信した無線周波送信信号Rtを利用して得るようにするが、応答器に送信する質問器の無線周波送信信号Itは、その搬送波を質問器に備えた局部発振器から得るようにしたものである。
【００３８】
図６において、４７は本実施形態の質問器、４９は無線周波信号を生成する局部発振回路である。局部発振回路４９が生成する信号を搬送波とし、これに対して振幅変調器２１において情報Stによって振幅変調を施すことによって無線周波送信信号Itを得る。なお、局部発振回路４９の生成する無線周波信号の周波数は、携帯電話２２の無線周波送信信号Rtの周波数と概略同一に設定することが可能であるが、必ずしも同一とする必要はなく、無線周波送信信号Rtの周波数よりも高く設定しても良い。高く設定することにより、アンテナの小型化、回路の小型ＩＣ化が可能になる。
【００３９】
また、アンテナ４５で受信した無線周波送信信号Rtは、そのまま整流回路４８に与えられる。整流回路４８からの電源電力は、質問器４７の局部発振回路４９を含む全回路に供給され、これら回路を駆動する。
【００４０】
その他の回路動作は、第４の実施形態の場合と同じであるので、説明を省略する。なお、データ処理・制御回路１９において、ミクサ１８から取り出したデータSrの誤り検出などの操作を行うことは問題なく可能である。
【００４１】
図７に、第５の実施形態の質問器４１及び第６の実施形態の質問器４７並びに同実施形態の携帯電話２２の一部概略構造を示す。図７において、５４は携帯電話２２、５５はアンテナ２３、５６は質問器４１，４７、５７はアンテナ４５、５８はアンテナ４６の、それぞれ概略構造の例である。
【００４２】
図７の（ａ）にアンテナ５７，５８を明示した質問器５６の概観を示し、図７の（ｂ）に図７の（ａ）に示した質問器５６を携帯電話５４に当て嵌めたときの携帯電話５４の概観を示し、図７の（ｃ）に携帯電話５４のアンテナ５５と質問器５６のアンテナ５７が近接して配置された場合の構造の例を示す。
【００４３】
アタッチメント式の質問器５６は、第５又は第６の実施形態の質問器回路を内部に含んでいて、アンテナ５５を含む携帯電話５４の上部にキャップのようにかぶせて用いられる。携帯電話５４の棒状に収納したコイル状のアンテナ５５が、コイル状アンテナを埋め込んだ円筒の構造のアンテナ５７の内側に密接して挿入されるようになっている。
【００４４】
アンテナ５８は応答器と通信を行なうためのアンテナになる。応答器は、アンテナ５８から放射される電波の高周波電力から電源電力を得るが、携帯電話５４のアンテナ５５から放射される電波の高周波電力からも電源電力を得ることができ、質問器と応答器の間の通信距離を延長することが可能になる。
【００４５】
質問器５６で得られた応答器からのデータ或いは質問器５６から応答器に与える情報は、携帯電話５４の有線、無線、赤外線などのインターフェースを介して外部とやり取りすることが可能である。図７には携帯電話５４での例を示したが、携帯電話５４を他の携帯型の通信機器に代えても同様の構成が可能である。
【００４６】
以上の第１〜第６の実施形態で述べてきた質問器の回路構成は携帯電話２２を対象にしたものであるが、これらの回路構成を一般の携帯型通信機器或いは据え置き型の通信機器を対象にすることが可能であり、質問器の小型化、低価格化に同様の効果を得ることができる。
【００４７】
本発明によれば、携帯電話、携帯型通信機器、据え置き型通信機器に本発明の回路構成を取り入れることにより、質問器の回路規模を小にすることができ、低価格であることは勿論のこと小型化、軽量化も可能なＲＦＩＤシステムの質問器を構築することができる。また、上記通信機器の高出力の電波が利用可能になるので、質問器と応答器の距離を広げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明は、複数の応答器共にＲＦＩＤシステムを構成する質問器に有用であり、特に持ち運びが便利で良好な操作性が求められる低価格の質問器に適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】 本発明に係る質問器の第１の実施形態を説明するための構成図。
【図２】 本発明に係る質問器の第２の実施形態を説明するための構成図。
【図３】 本発明に係る質問器の第３の実施形態を説明するための構成図。
【図４】 本発明に係る質問器の第４の実施形態を説明するための構成図。
【図５】 本発明に係る質問器の第５の実施形態を説明するための構成図。
【図６】 本発明に係る質問器の第６の実施形態を説明するための構成図。
【図７】 携帯電話を使用した質問器のアンテナ配置の例を説明するための図。
【図８】 従来のＲＦＩＤシステムの一般的な例を説明するための構成図。
【符号の説明】
【００５０】
１８…ミクサ、２１…ＡＳＫ変調回路、２２…携帯電話、２３…アンテナ、２８…電力増幅器、３５…送受信回路。
【０００１】
本発明は、応答器と共に移動体識別装置を構成する質問器に係り、特にその送受信系の回路構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体識別装置（以下「ＲＦＩＤ」と略称する）は、質問器と複数の応答器（無線タグ）とで無線通信システムを構成するもので、その規格が我が国では電波産業界規格として制定されている。
【０００３】
図８にＲＦＩＤシステムの構成例を示す。応答器（Transponder）１２は、内部回路を動かすための直流電源電力（PS）を、質問器（Interrogator）１の送信回路（Tx）５より送信アンテナ３、アンテナ１３を経由して送られてきたマイクロ波などの高周波電力（電波）を検波回路（DET）１４で整流して取り出す。同時に、高周波電力に含まれるクロック信号（情報）を抽出し、同クロック信号と上記直流電力を論理回路（LOGIC）１５及び記憶回路（MEM）１６に供給して、同回路を動作させる。
【０００４】
クロック信号を受けて論理動作を開始した論理回路１５は、記憶回路１６から該当するデータを読み取り、検波回路１４に送る。検波回路１４は、記憶回路１６からのデータを変調信号として使い、アンテナ１３で受信している高周波電力に対して振幅変調などの変調を施す。変調を受けた高周波電力はアンテナ１３から発射され、その電波が質問器１に返送される。
【０００５】
質問器１に戻された電波は、受信アンテナ２によって受信され、受信回路（Rx）４においてデータが抽出される。このようにして、応答器１２が記憶しているデータの質問器１への送出が行なわれる。
【０００６】
なお、論理回路１５による記憶回路１６からのデータの読み取りは、質問器１から情報としてクロック信号のほかに読み取りを指示するコマンド信号が送られ、論理回路１５がこのコマンド信号を読むことによって行なわれる場合がある。
【０００７】
また、質問器１から応答器１２の記憶回路１６へのデータの書き込みが行なわれる場合についても同様の手順で行なわれる。このときは、情報としてクロック信号のほかに読み取り／書き込みを指示するコマンド信号が応答器１２に送信される。このようなシステムでは通常、質問器１は、通信路７によって接続された上位制御器（CONT）６の制御管理のもとに運用される。
【０００８】
ここで、質問器１が応答器１２に電波を介して電力を与え、かつデータの読み出しを行なうために、質問器１から発射される電波は、規格により、近接型や遠隔型のＲＦＩＤシステムでは３００ｍＷの電波出力が許可され、密着型や近接型では１０ｍＷの電波出力が許可されている。
【０００９】
このようなＲＦＩＤシステムにおいて、３００ｍＷという大電力の高周波出力が要求される場合には、質問器回路全体の消費電力は２Ｗ近くにまで達する。通信時間のみの稼働に限定して稼働時間を制限する使用方法を採用しても、大きな電源電力が必要となることは言うまでもない。また、携帯型の質問器においては、そのような電力を賄う容量の電池が必要となるため、電池が大型になり、質問器の小形化、軽量化、低価格化が妨げられる。更に、密着型の小電力質問器の場合でも、電池電源を用意するため、重量大で高価格になることが避けられない。
【発明の開示】
本発明の目的は、小形化、軽量化、低価格化を実現させた携帯型の質問器を提供することにある。
【００１０】
ところで、ＲＦＩＤシステムでは、質問器は、短い時間の間（一例として最大４００ｍＳ）に応答器への送信及び応答器からのデータ読み取りを終了する。一方、携帯電話や一般の携帯型通信機器等の携帯無線端末では、送信モード時にこの程度の短い時間の変形が送信の電波に起こっても差し支えない。また、携帯電話の送信出力は８００ｍＷ程度が標準になっている。
【００１１】
本発明は、以上の観点に着目して成されたものである。即ち、上記目的を達成するための本発明の質問器は、無線携帯端末の送信モード時に、携帯無線端末の無線周波送信信号に対して、応答器に送るべき情報によって振幅変調をかけ、その振幅変調を施された信号の電波を携帯無線端末のアンテナから発射して応答器に送出し、応答器から返送される電波を携帯無線端末のアンテナで受信し、受信した信号からデータを読み取ることを特徴とする。このとき、質問器は、内部回路を稼働させるための電力源を内部に持たず、質問器を内装する無線携帯端末の駆動電力源に依存する。本発明により、応答器に送信する電波の信号源、内部回路の電源のいずれも無線携帯端末からの供給によって賄うことが可能になり、質問器の小形化、軽量化、低価格化を実現することができる。
【００１２】
また、本発明の別の質問器は、無線携帯端末のアンテナから発射された送信モード時の無線周波送信信号を質問器のアンテナで受信し、受信信号を整流して電源電力を得ると共に、同受信信号に対して応答器に送るべき情報によって振幅変調をかけ、その振幅変調を施された信号の電波を質問器の別のアンテナから発射して応答器に送出し、応答器から返送される電波を同別のアンテナで受信し、受信した信号からデータを読み取ることを特徴とする。本発明により、応答器に送信する電波の信号源、内部回路の電力源のいずれも無線携帯端末からの供給によって賄うことが可能になり、質問器の小形化、軽量化、低価格化を実現することができる。
【００１３】
また、本発明の更に別の質問器は、無線携帯端末のアンテナから発射された送信モード時の無線周波送信信号を質問器のアンテナで受信し、受信信号を整流して電源電力を得、更に、質問器に発振器を設け、同発振器が生成する信号に対して応答器に送るべき情報によって振幅変調をかけ、その振幅変調を施された信号の電波を質問器の別のアンテナから発射して応答器に送出し、応答器から返送される電波を同別のアンテナで受信し、受信した信号からデータを読み取ることを特徴とする。本発明により、応答器の内部回路の電源を無線携帯端末からの供給によって賄うことが可能になり、質問器の小形化、軽量化、低価格化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る質問器を図面に示した幾つかの発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。なお、図１〜図６における同一の符号は、同一物又は類似物を表示するものとする。
【００１５】
図１に本発明の第１の実施形態の回路構成を示す。図１において、１９は、ＲＦＩＤシステムの応答器へ送る情報Stを生成し、応答器からのデータSrを入力する、ＲＦＩＤシステムの質問器のデータ処理・制御回路（DP・CONT）、２２は、質問器が結合する携帯電話である。
【００１６】
携帯電話２２は、無線周波送信信号Rtを生成し、無線周波受信信号Rrを入力する送受信回路（Tranceiver）３５、無線周波送信信号Rtを電力増幅する電力増幅器（ＰＡ）２８、電力増幅された無線周波送信信号Rtに含まれる不要の信号を除去するための帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）２５、アンテナ２３へ送る無線周波送信信号Rt及びアンテナ２３から受信する無線周波受信信号Rrを切り替える送受切り替えスイッチ２４を備えている。
【００１７】
本実施形態では、送受信回路３５と電力増幅器２８の間に情報Stで無線周波送信信号Rtに対して振幅変調を施すＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調回路２１が接続され、電力増幅器２８と帯域通過型フィルタ２５の間に電力増幅された無線周波送信信号Rtの一部を取り出すカプラ（結合回路）（CPLR）２０とサーキュレータ１７が直列に接続される。更に、カプラ２０からの無線周波送信信号Rtを搬送波として用いてサーキュレータ１７からの信号に対して同期検波を行なうミクサ１８が配置される。
【００１８】
更に、サーキュレータ１７と帯域通過型フィルタ２５の間に接続端子２６が、カプラ２０と電力増幅器２８の間に接続端子２７が、電力増幅器２８とＡＳＫ変調回路２１の間に接続端子２９が、ＡＳＫ変調回路２１と送受信回路３５の間に接続端子３０がそれぞれ設けられる。
【００１９】
サーキュレータ１７は、電力増幅器２８からの無線周波送信信号Rtを帯域通過型フィルタ２５に伝えて送受切り替えスイッチ２４に送る。送受切り替えスイッチ２４に送られた無線周波送信信号Rtは、アンテナ２３から電波となって発射される。
【００２０】
電波となって発射される無線周波送信信号Rt、即ち携帯電話２２が送信モードのときに送信する信号は、ＡＳＫ変調回路２１において質問器の情報Stによって振幅変調が施されているので、質問器の情報Stを応答器に伝えることができる。同時に、アンテナ２３から発射される電波は、応答器を駆動させる電力源となる電波出力を併せ持つことができる。
【００２１】
応答器が近くにある場合、応答器から返送された電波がアンテナ２３で受信され、受信信号がサーキュレータ１７からミクサ１８へ導かれる。ミクサ１８によって受信信号に同期検波が施され、応答器から送られたデータSrがミクサ１８から出力する。ミクサ１８から出力したデータSrは、データ処理・制御回路１９に送られる。
【００２２】
以上、携帯電話２２に対して接続端子２６及び接続端子２７を介してカプラ２０、サーキュレータ１７及びミクサ１８を接続し、接続端子２９及び接続端子３０にＡＳＫ変調回路２１を接続することにより、携帯電話２２は、送信モードのときにＲＦＩＤシステムの質問器の機能を実現することができる。言い換えると、送受信回路３５の無線周波送信信号Rtを生成する部分、電力増幅器２８、帯域通過型フィルタ２５、送受切り替えスイッチ２４及びアンテナ２３の携帯電話２２の諸回路は、質問器の送受信系として、質問器と共用する回路になる。
【００２３】
なお、送受信回路３５は、操作・表示部（KEY・DISP）３３を持つベースバンド回路（B・B）３４に接続される。操作・表示部３３も質問器と共用で用いられ、データ処理・制御回路１９と接続端子３１，３２を介して接続される。
【００２４】
また、ミクサ１８、ＡＳＫ変調回路２１及びデータ処理・制御回路１９には、携帯電話２２の電源（図示せず）から直流電力が供給される。
【００２５】
ところで、一般の質問器において、消費電力が最も大きいのは電力増幅器である。本実施形態においては、この電力増幅器が携帯電話２２と共用になるので、携帯電話２２の質問器への電力供給を軽い負担とすることができ、携帯電話２２への質問器の内装を容易に実現することができる。
【００２６】
図２に本発明の第２の実施形態の回路構成を示す。図２において、３６は、携帯電話２２の送受信回路３５が持っている利得制御系（G・C）である。本実施形態では、ＡＳＫ変調回路２１を用いず、利得制御系３６が直接に電力増幅器２８に接続される。
【００２７】
利得制御系３６は、制御信号によって利得を変えることができるものである。その制御信号として、本実施形態では、データ処理・制御回路１９が生成する情報Stが用いられ、情報Stが接続端子３７を経て利得制御系３６に与えられる。
【００２８】
このような接続により、無線周波送信信号Rtは情報Stによって振幅変調を施され、第１の実施形態の場合と同じように、情報Stを応答器に伝送することができる。本実施形態では、ＡＳＫ変調回路２１を用いない分、構成が簡単になる。
【００２９】
図３に本発明の第３の実施形態の回路構成を示す。図３において、３８は、サーキュレータ１７、ミクサ１８、データ処理・制御回路１９、カプラ２０、電力増幅器２８及びＡＳＫ変調回路２１を同一回路基板上に配置して一体化した質問器回路モジュールである。回路モジュール３８は、接続端子３９、接続端子４０、接続端子３１及び接続端子３２を介して携帯電話２２と接続される。その他の構成は、図１に示したのと同様である。
【００３０】
本実施形態では、一体化によって回路モジュール３８を構成することにより、質問器の携帯電話２２への内装を容易にすると共に、全体を小型にすることができ、更に製造コストを低減することができる。なお、一体化は、ＩＣ（Integrated Circuit）化によっても可能であり、同一ＩＣ基板上に上記各回路を配置することにより、一層の小型化を実現することができる。
【００３１】
図４に本発明の第４の実施形態の回路構成を示す。図４において、５０は、サーキュレータ１７、ミクサ１８、データ処理・制御回路１９及びカプラ２０を同一回路基板上に配置して一体化した質問器回路モジュールである。回路モジュール５０は、接続端子５１、接続端子５３、接続端子３１及び接続端子３２を介して携帯電話２２と接続される。その他の構成は、図２に示したのと同様である。
【００３２】
本実施形態では、一体化によって回路モジュール５０を構成することにより、質問器の携帯電話２２への内装を容易にすると共に、全体を小型にすることができ、更に製造コストを低減することができる。なお、一体化は、ＩＣ（Integrated Circuit）化によっても可能であり、一層の小型化を実現することができる。
【００３３】
図５に本発明の第５の実施形態の回路構成を示す。本実施形態は、質問器の電源電力及び応答器に送信する質問器の無線周波送信信号を、アンテナ２３の近くに配置した別のアンテナで受信した無線周波送信信号Rtを利用して得るようにしたものである。
【００３４】
図５において、４１は本実施形態の質問器、４５は上記の別のアンテナ、４３は、アンテナ４５で受信した信号を二方向に分ける分配器、４４は、分配器４３からの一方の信号を整流して電源電力（PS）を出力する整流回路、４２は、振幅変調器２１が出力する質問器４１の無線周波送信信号Itに含まれる不要の信号を取り除く帯域通過型フィルタ、４６は、カプラ２０及びサーキュレータ１７を経た無線周波送信信号Itを放射する質問器アンテナである。無線周波送信信号Itは、分配器４３からの他方の信号に対して、振幅変調器２１において情報Stによって振幅変調を施すことによって得る。また、整流回路４４からの電源電力は、質問器４１の全回路に供給され、これら回路を駆動する。
【００３５】
質問器アンテナ４６から放射される電波によって、応答器との間で通信が行なわれる。アンテナ４６で受信した応答器からの信号即ち無線周波受信信号Irは、サーキュレータ１７を経てミクサ１８に与えられる。ミクサ１８は、カプラ２０において取り出した無線周波送信信号Itを用いて無線周波受信信号Irを同期検波し、応答器から送られたデータSrを出力する。データSrは、データ処理・制御回路１９において処理される。
【００３６】
処理結果は、必要があれば接続端子３１、接続端子３２を介して携帯電話２２の操作・表示部３３に送られ、表示される。なお、表示した情報を、携帯電話２２の機能を使って、携帯電話２２の繋がっているネットワークや別の携帯電話などに送り、データの識別、蓄積、比較などの処理を行なうことができる。
【００３７】
図６に本発明の第６の実施形態の回路構成を示す。本実施形態は、質問器の電源電力を、第４の実施形態と同様に、アンテナ２３の近くに配置したアンテナ４５で受信した無線周波送信信号Rtを利用して得るようにするが、応答器に送信する質問器の無線周波送信信号Itは、その搬送波を質問器に備えた局部発振器から得るようにしたものである。
【００３８】
図６において、４７は本実施形態の質問器、４９は無線周波信号を生成する局部発振回路である。局部発振回路４９が生成する信号を搬送波とし、これに対して振幅変調器２１において情報Stによって振幅変調を施すことによって無線周波送信信号Itを得る。なお、局部発振回路４９の生成する無線周波信号の周波数は、携帯電話２２の無線周波送信信号Rtの周波数と概略同一に設定することが可能であるが、必ずしも同一とする必要はなく、無線周波送信信号Rtの周波数よりも高く設定しても良い。高く設定することにより、アンテナの小型化、回路の小型ＩＣ化が可能になる。
【００３９】
また、アンテナ４５で受信した無線周波送信信号Rtは、そのまま整流回路４８に与えられる。整流回路４８からの電源電力は、質問器４７の局部発振回路４９を含む全回路に供給され、これら回路を駆動する。
【００４０】
その他の回路動作は、第４の実施形態の場合と同じであるので、説明を省略する。なお、データ処理・制御回路１９において、ミクサ１８から取り出したデータSrの誤り検出などの操作を行うことは問題なく可能である。
【００４１】
図７に、第５の実施形態の質問器４１及び第６の実施形態の質問器４７並びに同実施形態の携帯電話２２の一部概略構造を示す。図７において、５４は携帯電話２２、５５はアンテナ２３、５６は質問器４１，４７、５７はアンテナ４５、５８はアンテナ４６の、それぞれ概略構造の例である。
【００４２】
図７の（ａ）にアンテナ５７，５８を明示した質問器５６の概観を示し、図７の（ｂ）に図７の（ａ）に示した質問器５６を携帯電話５４に当て嵌めたときの携帯電話５４の概観を示し、図７の（ｃ）に携帯電話５４のアンテナ５５と質問器５６のアンテナ５７が近接して配置された場合の構造の例を示す。
【００４３】
アタッチメント式の質問器５６は、第５又は第６の実施形態の質問器回路を内部に含んでいて、アンテナ５５を含む携帯電話５４の上部にキャップのようにかぶせて用いられる。携帯電話５４の棒状に収納したコイル状のアンテナ５５が、コイル状アンテナを埋め込んだ円筒の構造のアンテナ５７の内側に密接して挿入されるようになっている。
【００４４】
アンテナ５８は応答器と通信を行なうためのアンテナになる。応答器は、アンテナ５８から放射される電波の高周波電力から電源電力を得るが、携帯電話５４のアンテナ５５から放射される電波の高周波電力からも電源電力を得ることができ、質問器と応答器の間の通信距離を延長することが可能になる。
【００４５】
質問器５６で得られた応答器からのデータ或いは質問器５６から応答器に与える情報は、携帯電話５４の有線、無線、赤外線などのインターフェースを介して外部とやり取りすることが可能である。図７には携帯電話５４での例を示したが、携帯電話５４を他の携帯型の通信機器に代えても同様の構成が可能である。
【００４６】
以上の第１〜第６の実施形態で述べてきた質問器の回路構成は携帯電話２２を対象にしたものであるが、これらの回路構成を一般の携帯型通信機器或いは据え置き型の通信機器を対象にすることが可能であり、質問器の小型化、低価格化に同様の効果を得ることができる。
【００４７】
本発明によれば、携帯電話、携帯型通信機器、据え置き型通信機器に本発明の回路構成を取り入れることにより、質問器の回路規模を小にすることができ、低価格であることは勿論のこと小型化、軽量化も可能なＲＦＩＤシステムの質問器を構築することができる。また、上記通信機器の高出力の電波が利用可能になるので、質問器と応答器の距離を広げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明は、複数の応答器共にＲＦＩＤシステムを構成する質問器に有用であり、特に持ち運びが便利で良好な操作性が求められる低価格の質問器に適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】 本発明に係る質問器の第１の実施形態を説明するための構成図。
【図２】 本発明に係る質問器の第２の実施形態を説明するための構成図。
【図３】 本発明に係る質問器の第３の実施形態を説明するための構成図。
【図４】 本発明に係る質問器の第４の実施形態を説明するための構成図。
【図５】 本発明に係る質問器の第５の実施形態を説明するための構成図。
【図６】 本発明に係る質問器の第６の実施形態を説明するための構成図。
【図７】 携帯電話を使用した質問器のアンテナ配置の例を説明するための図。
【図８】 従来のＲＦＩＤシステムの一般的な例を説明するための構成図。
【符号の説明】
【００５０】
１８…ミクサ、２１…ＡＳＫ変調回路、２２…携帯電話、２３…アンテナ、２８…電力増幅器、３５…送受信回路。
Claims (20)
- 携帯無線端末が有する、
無線周波数信号を生成する送受信回路と、
該無線周波数送信信号を電力増幅する電力増幅器と、
該電力増幅器が出力する該無線周波送信信号の電波を発射するアンテナとを共用する質問器であって、
応答器に送信する情報を用いて該無線周波送信信号に振幅変調を施す回路と、
上記変調された無線周波送信信号を受信した上記応答器から上記アンテナを介して返送された無線周波受信信号に対して、上記電力増幅された無線周波送信信号の一部を搬送波として用いて同期検波を行ない、該応答器からのデータを出力するミクサとを有し、
該応答器とともに移動体識別装置を構成することを特徴とする質問器。 - 上記振幅変調を施す回路が上記電力増幅器の入力段に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の質問器。
- 該電力増幅器が出力する上記無線周波送信信号に結合して、該無線周波送信信号の上記一部を取り出すカプラと、
該カプラと上記アンテナの間に配置され、該アンテナが出力する上記無線周波受信信号を、該アンテナに送る該無線周波送信信号から分離して取り出し、取り出した該無線周波受信信号を同期検波を行なう上記ミクサに供給するサーキュレータとを更に備えていることを特徴とする請求項２に記載の質問器。 - 上記振幅変調を施す回路がＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調回路であることを特徴とする請求項３に記載の質問器。
- 上記振幅変調を行なう回路は、制御信号によって利得が制御される利得制御系であり、該制御信号が上記応答器に送信する情報であることを特徴とする請求項３に記載の質問器。
- 少なくとも、上記ＡＳＫ変調回路、上記電力増幅器、上記カプラ、上記サーキュレータ及び上記ミクサが同一基板上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の質問器。
- 少なくとも、上記ＡＳＫ変調回路、上記電力増幅器、上記カプラ、上記サーキュレータ及び上記ミクサが同一ＩＣ基板上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の質問器。
- 少なくとも、上記カプラ、上記サーキュレータ及び上記ミクサが同一基板上に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の質問器。
- 少なくとも、上記カプラ、上記サーキュレータ及び上記ミクサが同一ＩＣ基板上に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の質問器。
- 携帯無線端末が有する、第１の無線周波送信信号の電波を発射する第１のアンテナを共用する質問器であって、
該第１のアンテナから発射された電波を受信して該第１の無線周波送信信号を出力する第２のアンテナと、
第２のアンテナが出力する該第１の無線周波送信信号を分配する分配器と、
該分配器が出力する一方の該第１の無線周波送信信号を整流して電源電力を出力する整流回路と、
応答器に送信する情報を用いて該分配器が出力する他方の該第１の無線周波送信信号に振幅変調を施し、振幅変調された信号を第２の無線周波送信信号として出力するＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調回路と、
該ＡＳＫ変調回路が出力する該第２の無線周波送信信号の電波を発射する第３アンテナと、
該第２の無線周波送信信号の電波を受信した応答器から該第３のアンテナを介して返送された無線周波受信信号に対して、該第２の無線周波送信信号の一部を搬送波として用いて同期検波を行ない、該応答器からのデータを出力するミクサとを有し、
該応答器とともに移動体識別装置を構成することを特徴とする質問器。 - 上記ＡＳＫ変調回路が出力する上記第２の無線周波送信信号に結合して、該第２の無線周波送信信号の上記一部を取り出すカプラと、
該カプラと上記第３のアンテナの間に配置され、該第３アンテナが出力する上記無線周波受信信号を、該第３のアンテナに送る該第２の無線周波送信信号から分離して取り出し、取り出した該無線周波受信信号を同期検波を行なう上記ミクサに供給するサーキュレータとを更に備えていることを特徴とする請求項１０に記載の質問器。 - 少なくとも、上記第２のアンテナ、上記第３のアンテナ、上記分配器、上記整流回路、上記ＡＳＫ変調回路、上記ミクサ、上記カプラ、及び上記サーキュレータが単一の構造物として一体化されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の質問器。
- 上記応答器に送信する情報及び上記ミクサが出力する該応答器のデータが、上記携帯無線端末が処理するデータとして該携帯無線端末に供給されていることを特徴とする請求項１１に記載の質問器。
- 前記第２のアンテナは、コイル状アンテナを埋め込んだ円筒の構造をなし、前記第１のアンテナが円筒型の該第２のアンテナの内側に密接して挿入可能なように該第２のアンテナの内径が定められていることを特徴とする請求項１０に記載の質問器。
- 携帯無線端末が有する、第１の無線周波送信信号の電波を発射する第１のアンテナを共用する質問器であって、
該第１のアンテナから発射された電波を受信して該第１の無線周波送信信号を出力する第２のアンテナと、
第２のアンテナが出力する該第１の無線周波送信信号を整流して電源電力を出力する整流回路と、
特定の周波数の信号を生成する発振回路と、
応答器に送信する情報を用いて該発振回路が出力する該特定の周波数の信号に振幅変調を施し、振幅変調を施された信号を第２の無線周波送信信号として出力するＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調回路と、
該ＡＳＫ変調回路が出力する該第２の無線周波送信信号の電波を発射する第３アンテナと、
該第２の無線周波送信信号の電波を受信した応答器から該第３のアンテナを介して返送された無線周波受信信号に対して、該第２の無線周波送信信号の一部を搬送波として用いて同期検波を行ない、該応答器からのデータを出力するミクサとを有し、
該応答器とともに移動体識別装置を構成することを特徴とする質問器。 - 上記ＡＳＫ変調回路が出力する上記第２の無線周波送信信号に結合して、該第２の無線周波送信信号の上記一部を取り出すカプラと、
該カプラと上記第３のアンテナの間に配置され、該第３アンテナが出力する上記無線周波受信信号を、該第３のアンテナに送る該第２の無線周波送信信号から分離して取り出し、取り出した該無線周波受信信号を同期検波を行なう上記ミクサに供給するサーキュレータとを更に備えていることを特徴とする請求項１５に記載の質問器。 - 少なくとも、上記第２のアンテナ、上記第３のアンテナ、上記整流回路、上記発振器、上記ＡＳＫ変調回路、上記ミクサ、上記カプラ、及び上記サーキュレータが単一の構造物として一体化されていることを特徴とする請求項１６に記載の質問器。
- 上記応答器に送信する情報及び上記ミクサが出力する該応答器のデータが、上記携帯無線端末が処理するデータとして該携帯無線端末に供給されていることを特徴とする請求項１６に記載の質問器。
- 上記発振器が生成する上記信号の特定の周波数が、上記携帯無線端末の上記第１の無線周波送信信号の周波数と概略同一か又はそれよりも高いことを特徴とする請求項１５に記載の質問器。
- 前記第２のアンテナは、コイル状アンテナを埋め込んだ円筒の構造をなし、前記第１のアンテナが円筒型の該第２のアンテナの内側に密接して挿入可能なように該第２のアンテナの内径が定められていることを特徴とする請求項１５に記載の質問器。
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