JP4095632B2 - Interrogator - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信を利用して応答器からの応答情報を取り込む質問器に関し、特に、搬送波を変調した信号の送信に引き続いて搬送波のみを送信し、この搬送波をバックスキャッタ変調して情報を送り返す応答器からの変調信号を受信する質問器に関する。 The present invention relates to an interrogator that captures response information from a responder using wireless communication, and in particular, transmits only a carrier following transmission of a signal modulated with a carrier, and backscatter modulates the carrier to obtain information. The present invention relates to an interrogator that receives a modulated signal from a responder that sends back.
近年、無線を利用した自動認識技術として、RFID(Radio Frequency Identification)システムが知られている。RFIDシステムは、リーダ・ライタ等と呼ばれる質問器と、RFIDタグ等と呼ばれる応答器との間で無線通信を行う。質問器は、変調無線信号を使用して応答器へ情報を伝送し、情報の伝送終了後は無変調信号を送信し続ける。応答器は、質問器からの無変調信号の反射量を変化させてバックスキャッタ変調をすることにより、応答器から質問器に情報を伝送する。質問器は、バックスキャッタ変調波を受信し復調して、応答器の情報を読み取る。 In recent years, an RFID (Radio Frequency Identification) system has been known as an automatic recognition technology using radio. The RFID system performs wireless communication between an interrogator called a reader / writer or the like and a responder called an RFID tag or the like. The interrogator transmits information to the responder using the modulated radio signal, and continues to transmit the unmodulated signal after the transmission of the information. The transponder transmits information from the transponder to the interrogator by performing backscatter modulation by changing the reflection amount of the unmodulated signal from the interrogator. The interrogator receives and demodulates the backscatter modulated wave, and reads the information of the responder.
このような質問器の構成として、従来、送信側では変調器で情報を変調し、増幅器で増幅してアンテナから送信し、受信側では、アンテナから受信ミキサに入力し、受信ミキサで高周波信号からベースバンド信号を取り出し、復調器で復調を行い、情報を取り出すものが知られていた。さらに、受信ミキサと復調器を一体化した直交復調器を使用する構成が知られていた(例えば、特許文献1参照)。
ところで、RFIDシステムにおいて、質問器と応答器の通信距離を長くするためには、質問器からの送信電力を大きくする必要がある。そのためには、送信側の増幅器からの出力を大きくする必要がある。しかし、送信側からの出力が大きくなると、質問器の内部で送信側から受信側に入り込む信号の電力も大きくなる。送信側から受信側へ入り込む信号の電力が大きくなると、入り込んだ信号で受信側の低ノイズ増幅器や直交復調器が飽和してしまう。低ノイズ増幅器等が飽和してしまうと、応答器からのバックスキャッタ変調信号である微小信号を再生できなくなり、質問器は応答器からの情報を受信できなくなる。 By the way, in the RFID system, in order to increase the communication distance between the interrogator and the responder, it is necessary to increase the transmission power from the interrogator. For this purpose, it is necessary to increase the output from the amplifier on the transmission side. However, as the output from the transmission side increases, the power of the signal entering the reception side from the transmission side within the interrogator also increases. When the power of the signal entering from the transmission side to the reception side increases, the low noise amplifier and the quadrature demodulator on the reception side are saturated with the incoming signal. If the low-noise amplifier or the like is saturated, the minute signal that is the backscatter modulated signal from the responder cannot be reproduced, and the interrogator cannot receive information from the responder.
本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、送信側から受信側へ入り込む無変調信号を小さくすることにより、応答器からの情報を精度よく受信できる質問器を提供しようとするものである。 The present invention has been made based on such circumstances, and the object of the present invention is to provide an interrogator that can accurately receive information from the responder by reducing the unmodulated signal that enters the receiving side from the transmitting side. Is to provide.
本発明は、送信情報によって変調された高周波信号及び無変調の高周波信号を出力する送信処理部と、この送信処理部から出力された高周波信号を電波として放射するとともに受信した電波を高周波信号に変換して出力するアンテナ部と、このアンテナ部から出力された高周波信号を入力し処理する受信処理部とを備え、送信処理部で処理された信号に基づき受信した電波を反射することで情報を応答する応答器からの応答情報を取り込む質問器において、入力された高周波信号を位相が90度異なる2つの信号に分岐し、分岐したそれぞれの信号の振幅を調整してから合成する移相器と、送信処理部から出力される高周波信号をアンテナ部の方向と移相器の方向に分岐させる分岐器と、送信処理部からアンテナ部を介して入力される信号と移相器からの出力信号とを入力し合成して合成信号を受信処理部に出力する合成器と、アンテナ部を介して合成器へ入力される信号の電力を検出する第1の電力検出器と、合成器から出力される合成信号の電力を検出する第2の電力検出器と、送信処理部から無変調の高周波信号が送信されているときに、前記第1の電力検出器により検出される電力と前記第2の電力検出器により検出される電力とから、前記合成器にアンテナ部を介して入力される信号と同じ振幅で位相が反転するように前記移相器の信号の振幅調整量を演算し、この演算結果にしたがって前記移相器を制御する制御手段とを設けたものである。 The present invention provides a transmission processing unit that outputs a high-frequency signal modulated by transmission information and an unmodulated high-frequency signal, and radiates the high-frequency signal output from the transmission processing unit as a radio wave and converts the received radio wave into a high-frequency signal. And an antenna unit for outputting and a reception processing unit for inputting and processing the high-frequency signal output from the antenna unit, and responding to information by reflecting the radio wave received based on the signal processed by the transmission processing unit A phase shifter that divides the input high-frequency signal into two signals having a phase difference of 90 degrees, adjusts the amplitude of each of the branched signals, and combines them . a branching device for branching a high-frequency signal output from the transmission processing unit in the direction of the direction and the phase shifter of the antenna unit, the signal which is input from the transmission processing unit via the antenna unit A combiner which inputs the output signal from the phase vessel synthesis and outputs a combined signal to the reception processing unit, a first power detector for detecting power of a signal input to the combiner via the antenna unit A second power detector for detecting the power of the combined signal output from the combiner, and the first power detector when an unmodulated high-frequency signal is transmitted from the transmission processing unit. The amplitude adjustment amount of the signal of the phase shifter so that the phase is inverted with the same amplitude as the signal input to the combiner via the antenna unit from the power and the power detected by the second power detector And a control means for controlling the phase shifter according to the calculation result .
かかる手段を講じた本発明によれば、送信側から受信側へ回り込む無変調信号を小さくすることができ、応答器からの無線情報受信精度を高め得た質問器を提供することができる。 According to the present invention in which such measures are taken, it is possible to provide an interrogator that can reduce the unmodulated signal that wraps around from the transmission side to the reception side, and that can improve the accuracy of receiving wireless information from the responder.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。
[第1の実施の形態]
はじめに、本発明に係るRFIDシステムについて説明する。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, an RFID system according to the present invention will be described.
図2はRFIDシステムの概略構成図である。RFIDシステムは、1つの質問器1と複数のRFIDタグ2a,2b,2cとによって構成される。質問器1は、アンテナ3を備えている。アンテナ3は、送信時に高周波信号を電波として放射し、受信時は電波を高周波信号に変換する働きをする。アンテナ3から放射された電波は、RFIDタグ2a,2b,2cに到達し、各RFIDタグ2a,2b,2cが受信する。各RFIDタグ2a,2b,2cは、それぞれ固有の識別番号を記憶している。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the RFID system. The RFID system includes one
質問器1が問い合わせのための信号を無線送信すると、各RFIDタグ2a,2b,2cは問い合わせのための信号に対応した動作をする。例えば、問い合わせのための信号がRFIDタグ2aに対応する識別番号宛てのデータだけ含んでいる場合は、RFIDタグ2aだけ応答を返し、RFIDタグ2b,2cは応答しない。
When the
質問器1は、例えばRFIDタグ2aに問い合わせのための信号を送信するときは、伝送する信号で変調をした高周波信号をアンテナ3から放射する。伝送する信号が終了すると、搬送波のみの無変調の高周波信号を送信し続ける。RFIDタグ2aは、質問器1で変調された高周波信号を受信後、応答する情報にしたがって搬送波の反射量を変化させるバックスキャッタ変調を行い、応答情報の信号を質問器1に送り返す。質問器1は、搬送波を送信しながら、バックスキャッタ変調された信号を受信し、RFIDタグ2aからの情報を受け取る。他のRFIDタグ2b,2cに問合せ信号を送信したときも、質問器1及びRFIDタグ2b,2cは同様な動作を行う。ここに、RFIDタグ2a,2b,2cは、受信した電波を反射することで情報を応答する応答器を構成する。
For example, when the
質問器1とRFIDタグ2a,2b,2cの送受信時間について、図3を用いて説明する。横軸は時間軸であり、時間の経過とともに軸の右側に進む。質問器1からコマンド・データによって変調された電波の送信を開始すると、RFIDタグ2a,2b,2cは受信した電波から電圧を発生させ起動してコマンドを受信する。質問器1はコマンドの送信が終了すると、無変調搬送波のみの送信を行う。RFIDタグ2a,2b,2cは、受信したコマンドに従った動作をして、無変調搬送波をバックスキャッタ変調することにより応答を返す。質問器1は、バックスキャッタ変調された応答を受信して、無変調搬送波の送信を停止する。RFIDタグ2a,2b,2cは、起動電圧を発生する電波が停止されると、動作を停止する。
The transmission / reception time between the
次に、本発明の第1の実施の形態について説明する。
図1は第1の実施の形態における質問器1の要部構成を示すブロック図である。この質問器1は、制御部11,PLL(Phase Locked Loop)回路12,変調器13,送信側ミキサ14,送信側増幅器15,分岐器16,電力増幅器17,サーキュレータ18,移相器19,合成器20,低ノイズ増幅器21,受信側ミキサ22,LPF(Low Pass Filter)23及び復調器24等で構成している。
Next, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an
制御部11は、デジタルの送信データを送り出し、デジタルの受信データを受信する動作を行う。また、PLL回路12の設定を行う。制御部11は、図示しないが、パソコン等の上位機器と有線通信をする機能を有している。PLL回路12は、高周波の正弦波信号を発生する。この実施の形態では、PLL回路12で発生する高周波信号の周波数は、無変調の搬送波信号と同じ周波数である。
The
変調器13は、制御部11から送られてきたデジタルデータを変調して送信側ミキサ14に出力する。質問器1が無変調の高周波信号を送信するときは、変調器13は動作しない。送信側ミキサ14は、変調器13で作られた変調信号と、PLL回路12で作られた高周波信号とを足し合わせた信号を送信側増幅器15に出力する。したがって、質問器1から情報を送信するときは、変調信号と高周波信号とをたし合わした信号が送信側増幅器15に出力される。一方、質問器1が無変調の高周波信号を送信するときは、PLL回路12で作られた高周波信号と同じ周波数の信号が送信側増幅器15に出力される。送信側増幅器15は、送信側ミキサ14から出力された高周波信号の振幅を大きくして分岐器16に出力する。ここに、変調器13,送信側ミキサ14及び送信側増幅器15は送信処理部を構成する。
The
分岐器16は、送信側増幅器15から出力された高周波信号を電力増幅器17と移相器19に分岐して出力する。電力増幅器17は、PA(Power Amplifier)と呼ばれ、分岐器16を介して入力された高周波信号の振幅をさらに大きくしてサーキュレータ18に出力する。サーキュレータ18は、電力増幅器17側から入力された信号はアンテナ3側に出力し、アンテナ3側から入力された信号は合成器20側に出力する特性を有する。サーキュレータ18の特性が理想的なものであれば、電力増幅器17側から入力された高周波信号は合成器20側に伝わらない。しかし実際には、電力増幅器17側から入力された高周波信号が10〜30dB程度減衰されて合成器20側に入り込む。また、サーキュレータ18とアンテナ3との間のインピーダンス不整合による信号反射により、アンテナ3側から合成器20側に伝達される信号もある。ここに、サーキュレータ18は、アンテナ3とともにアンテナ部を構成する。
The
移相器19は、分岐器16を介して入力された高周波信号の位相をずらして合成器20に出力する。合成器20は、サーキュレータ18から出力される高周波信号と移相器19から出力される高周波信号とを足し合わせた信号を低ノイズ増幅器21に出力する。ここで、合成器20の移相器19側における入力端子での高周波信号の位相は、分岐器16からの配線の長さによって決定される。したがって移相器19は、入力された高周波信号の位相を配線の長さつまりは線路長によりずらすだけで作成することができる。
The
低ノイズ増幅器21は、LNA(Low Noise Amplifier)と呼ばれる雑音の少ない増幅器であり、合成器20から出力された高周波信号を増幅して受信側ミキサ22に出力する。受信側ミキサ22は、低ノイズ増幅器21から出力された高周波信号をPLL回路12の高周波信号と組み合わせてベースバンド信号に変換し、LPF23に出力する。LPF23は、高い周波数を通過させず、低い周波数を通過させるフィルタであり、受信側ミキサ22で出力されるベースバンド信号だけを通過させる。復調器24は、LPF23を通過したベースバンド信号を復調して、デジタルデータに変換し、制御部11に出力する。ここに、低ノイズ増幅器21,受信側ミキサ22,LPF23及び復調器24は受信処理部を構成する。
The
このように、本実施の形態の質問器1は、送信情報によって変調された高周波信号及び無変調の高周波信号を出力する送信処理部と、この送信処理部から出力された高周波信号を電波として放射するとともに受信した電波を高周波信号に変換して出力するアンテナ部と、このアンテナ部から出力された高周波信号を入力し処理する受信処理部に加えて、入力された高周波信号の位相をずらして出力する移相器19と、送信処理部から出力される高周波信号をアンテナ部の方向と移相器19の方向に分岐させる分岐器16と、アンテナ部から受信処理部側へ出力される信号と移相器19からの出力信号とを入力し合成して合成信号を受信処理部に出力する合成器20とを備えている。
As described above, the
合成器20で行われる信号の合成について、図4の波形図を用いて説明する。波形図の横軸は時間軸であり、搬送波の一周期を示している。また、縦軸は信号の振幅を示している。信号S1はサーキュレータ18から合成器20に入力される信号で、信号S2は移相器19から合成器20に入力される信号である。合成器20では、信号S1と信号S2を合成することによって信号S3が生成され出力される。前記移相器19は、前記信号S2と前記アンテナ部から入力される無変調の高周波信号成分の信号S1が合成器20において合成されるときに、前記合成器20から出力される無変調の高周波信号成分の信号S3の振幅が、前記アンテナ部から入力される無変調の高周波信号成分の信号S1の振幅より小さくなるように設定された信号S2を、前記合成器20へ入力する。
The signal synthesis performed by the
このように、サーキュレータ18から合成器20に入力される信号S1と、移相器19から合成器20に入力される信号S2とを、合成器20で合成することにより、合成器20から出力される高周波信号の搬送波成分の振幅を小さくすることができる。合成器20から出力される高周波信号の搬送波成分の振幅が小さくなると、合成器20からの出力信号を低ノイズ増幅器21で増幅しても飽和しないようになる。
In this manner, the signal S1 input from the
通常、電力増幅器17からサーキュレータ18を通過して合成器20に入力される信号は、分岐器16から移相器19を通過して合成器20に入力される信号と周波数が同じであり、位相と振幅成分が異なるだけである。一方、アンテナ3から放射された電波をRFIDタグ2a,2b,2cがバックスキャッタ変調を行ったことにより、アンテナ3で受信する変調信号には、搬送波以外の周波数が含まれている。ただし、この変調信号は、電力増幅器17から合成器20に入り込む信号に比べて非常に低いレベルである。しかし合成器20では、移相器19から入力される信号により、電力増幅器17から入り込む高周波信号の周波数成分のみが除去されるので、RFIDタグ2a,2b,2cからの変調信号は減衰しない。
Normally, the signal that is input from the
したがって本実施の形態によれば、低ノイズ増幅器21等の受信処理部の回路で変調信号に対する増幅率を大きくすることができるので、質問器1とRFIDタグ2a,2b,2cの距離が離れ、質問器1が受信するRFIDタグ2a,2b,2cからの応答信号の電力が低くなっても、送信側から受信側へ入り込む搬送波信号成分を小さくできるので、質問器1は応答信号を正しく復調することができる。その結果、RFIDタグ2a,2b,2cからの情報を精度よく受信できるようになる。
Therefore, according to the present embodiment, the amplification factor for the modulation signal can be increased in the circuit of the reception processing unit such as the
なお、電力増幅器17からサーキュレータ18を通過して合成器20に入力する信号と、移相器19から合成器20に入力する信号の振幅を同じにし、位相を反転して合成すると、合成器20の出力は“0”になる。しかし実際には、合成器20の出力を“0”にすることは難しく、できるだけ“0”に近づくようにして使用すればよい。
When the amplitude of the signal input from the
ところで、前述したように、合成器20の移相器19側における入力端子での高周波信号の位相は分岐器16からの配線の長さによって決定されるので、本実施の形態では、移相器19を配線の長さだけで作成している。したがって、構成が簡単であるという効果も奏し得る。
By the way, as described above, the phase of the high frequency signal at the input terminal on the
なお、本実施の形態において、移相器19は、これに限定されるものではない。移相器19の他の構成例を図5のブロック図にて示す。この移相器19は、3dBのハイブリッドカプラ31と、一対の固定減衰器32,33と、合成器34とから構成している。
In the present embodiment, the
ハイブリッドカプラ31は、4つの入出力端子を有し、1つの入出力端子に高周波信号を入力すると、入力した電力より3dB減衰した信号が2つの入出力端子に出力される。この場合において、両入出力端子から出力される信号の位相が90度ずれる特性を有している。残りの1つの入出力端子は、理想的には出力電力が無い特性を有している。INと記載されている端子には、分岐器16からの出力信号が入力される。終端に接続されている端子は、出力電力が無い端子であり、一般的には50オームの終端抵抗で終端する。
The
ハイブリッドカプラ31の0°と記載されている入出力端子は、一方の固定減衰器32に接続されており、この0°と記載されている入出力端子から出力される信号より90度位相がずれた信号が出力される90°と記載されている入出力端子は、他方の固定減衰器33に接続されている。一対の固定減衰器32,33は、それぞれ入力された高周波信号を固定の減衰量で減衰させて合成器34へ出力する機能を有している。合成器34は、一対の固定減衰器32,33から出力された高周波信号を足し合わせて合成器20に出力する。
The input / output terminal described as 0 ° of the
一方の固定減衰器32の入力信号をsinθとすると、他方の固定減衰器33の入力信号は、位相が90度ずれているので、cosθと表すことができる。この場合、一方の固定減衰器32の出力信号はA×sinθとなり、設定された減衰量により振幅Aが決まる。同様に、他方の固定減衰器33の出力信号はB×cosθとなり、設定された減衰量により振幅Bが決まる。一方の固定減衰器32の出力信号Asinθと他方の固定減衰器33の出力信号Bcosθとを合成器34で足し合わせると、その出力信号は下記[数3]で表される。
そこで、電力増幅器17からサーキュレータ18を通過して合成器20に入力される信号と搬送波成分の振幅が同じで位相が反転した信号が合成器34から出力されるように、各固定減衰器32,33の減衰量を設定することにより、本実施の形態と同様な効果を奏することができる。
Therefore, each fixed
[第2の実施の形態]
前記第1の実施の形態は、移相器19での位相のずれ量が固定であるため、電力増幅器17から受信処理部の回路へ入り込む信号が決まっているときに有効である。しかし、接続するアンテナ等により電力増幅器17から受信処理部の回路へ入り込む信号が異なる場合もある。そこで次に、そのような場合にも有効な第2の実施の形態について説明する。
[Second Embodiment]
Since the phase shift amount in the
図6は第2の実施の形態における質問器1の要部構成を示すブロック図であり、第1の実施の形態で用いた図1と共通する部分には同一符号を付している。すなわち、この第2の実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、合成器20と低ノイズ増幅器21との間に電力検出器41を介在させた点と、移相器を、分岐器16を介して入力された高周波信号の位相と振幅を変化させて合成器20に出力する移相器42とした点と、制御部43が、電力検出器41の検出出力に応じて移相器42を制御する制御手段としての機能を有した点である。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the main part of the
電力検出器41は、合成器20から入力された高周波信号の電力に応じた電圧を制御部43に出力するとともに、入力された高周波信号を低ノイズ増幅器21に伝達する。制御部43は、電力増幅器17から搬送波のみを出力しているときに、電力検出器41が検出する電力を小さくするように移相器42の制御を行う。
The
移相器42の一構成例を図7のブロック図で示す。移相器42は、3dBのハイブリッドカプラ51と、一対の可変減衰器52,53と、合成器54とから構成している。ハイブリッドカプラ51は、図5に示したハイブリッドカプラ31と同一機能を有するものであり、INと記載されている入出力端子に、分岐器16からの出力信号が入力される。
One structural example of the
一対の可変減衰器52,53は、いずれも入力された高周波信号を減衰させて合成器54へ出力する機能を有し、その減衰量を、制御信号CNT1,CNT2の変化に応じて変えられるものである。制御部43は、制御信号CNT1を可変減衰器52に出力することにより、可変減衰器52の減衰量を制御する。また、制御信号CNT2を可変減衰器53に出力することにより、可変減衰器53の減衰量を制御する。
Each of the pair of
合成器54は、一対の可変減衰器52,53から出力された高周波信号を足し合わせて合成器20に出力する。
The
一方の可変減衰器52の入力信号をsinθとすると、他方の可変減衰器53の入力信号は、位相が90度ずれているので、cosθと表すことができる。この場合、一方の可変減衰器52の出力信号はA×sinθとなり、制御部43により制御される減衰量によって振幅Aが決まる。同様に、他方の可変減衰器53の出力信号はB×cosθとなり、制御部43により制御される減衰量によって振幅Bが決まる。一方の可変減衰器52の出力信号Asinθと他方の可変減衰器53の出力信号Bcosθとを合成器54で足し合わせると、その出力信号は前記[数3]で表される。
If the input signal of one
このように、一方の可変減衰器52の減衰量を変化させることにより振幅Aが変化し、他方の可変減衰器53の減衰量を変化させることにより振幅Bが変化するので、移相器42に入力される高周波信号の振幅と位相を制御して出力することができる。
Since the amplitude A is changed by changing the attenuation amount of one of the
このような構成の電力検出器41,移相器42及び制御部43を備えた第2の実施の形態においては、電力増幅器17から搬送波のみを出力しているときに、制御部43は、電力検出器41が検出する電力を小さくするように移相器42の制御を行う。そうすることにより、電力増幅器17からサーキュレータ18を通過して入り込む高周波信号と移相器42から出力される高周波信号とが合成器20で足し合わされて、低ノイズ増幅器21に入力される高周波信号のうち情報を含まない高周波信号の成分である搬送波が低減されるようになる。また、搬送波だけでなく、送信側ミキサ14や送信側増幅器15等で発生する信号歪みも、合成器20で低減される。したがって、接続するアンテナ等により電力増幅器17から受信処理部の回路へ入り込む信号が異なる場合でも、低ノイズ増幅器21に入力される不要信号成分を低減することができ、受信感度を良好にできる効果を奏する。
In the second embodiment including the
なお、この第2の実施の形態において、移相器42は図7に示すものに限定されるものではなく、可変減衰器52,53を可変増幅器に置き換えても、高周波信号の振幅と位相を制御することができる。因みに、電力増幅器17の増幅率が低い場合には、移相器42に可変減衰器を使用すればよく、電力増幅器17の増幅率が高い場合には、移相器42に可変増幅器を使用すればよい。
In the second embodiment, the
また、位相が90度異なる信号を出力する3dBハイブリッドカプラ51に代えて、位相が180度異なる信号を出力する回路を使用することにより、可変位相量を変えることも可能である。
In addition, the variable phase amount can be changed by using a circuit that outputs signals having a phase difference of 180 degrees instead of the 3
また、分岐器16を送信側増幅器15と電力増幅器17の間に配置した説明を行ったが、分岐器16を電力増幅器17とサーキュレータ18の間に配置しても同様な効果を奏する。
Further, the branching
[第3の実施の形態]
次に、質問器1のアンテナ3の近傍にアンテナ特性に影響を与える物体が通過するような環境でも有効である第3の実施の形態について説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment that is effective even in an environment where an object that affects antenna characteristics passes in the vicinity of the
図9は第3の実施の形態における質問器1の要部構成を示すブロック図であり、第2の実施の形態で用いた図6と共通する部分には同一符号を付している。すなわち、この第3の実施の形態が第2の実施の形態と異なる点は、サーキュレータ18と合成器20との間に第1の電力検出器61を介在させた点と、合成器20と低ノイズ増幅器21との間に第2の電力検出器62を介在させた点と、制御部63が、第1及び第2の電力検出器61,62の検出出力に応じて移相器42を制御する機能を有した点である。また、制御部63は、移相器42の設定値と出力値とを記憶している。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the main part of the
電力増幅器17から出力された高周波信号は、サーキュレータ18からアンテナ3側に出力されるが、サーキュレータ18とアンテナ3間のインピーダンス不整合による信号反射により、一部はアンテナ3側から第1の電力検出器61側に伝達される。この場合において、アンテナ3は近傍にある物体に影響を受けるため、近傍に影響を与える物体の有無によって、サーキュレータ18からアンテナ3に供給された高周波信号の反射量が異なる。
The high-frequency signal output from the
そこで、第1の電力検出器61は、サーキュレータ18から入力される高周波信号の電力に応じた電圧を制御部63に出力するとともに、入力された高周波信号を合成器20に伝達する。合成器20は、第1の電力検出器61から出力される高周波信号と移相器42から出力される高周波信号とを足し合わせて出力する。第2の電力検出器62は、合成器20から入力される高周波信号の電力に応じた電圧を制御部63に出力するとともに、入力された高周波信号を低ノイズ増幅器21に伝達する。
Therefore, the
第3の実施の形態における制御部63の概略制御動作を、図8の流れ図を用いて説明する。制御部63は、P1にて、応答器に対してコマンド送信を行う。コマンド送信が終了すると、P2にて、搬送波のみつまりは無変調高周波信号の送信を制御する。また、P3にて、移相器42から出力される高周波信号の位相と振幅を制御する。その後、P4にて、応答器からの応答受信を行う。応答器からの応答受信が終了すると、P5にて、搬送波の送信を停止する。
The schematic control operation of the
このように、移相器42の設定変更は、P3の搬送波のみの送信を開始してから、P4の応答器からの応答受信を開始するまでの期間に次の如く行われる。
As described above, the setting change of the
まず、第1の電力検出器61でサーキュレータ18から入力される搬送波の電力が検出され、検出電力に応じた信号が制御部63に入力されるので、制御部63は、あらかじめ記憶してある移相器42の設定値と出力値から、第1の電力検出器61の電力と移相器42の出力電力が同じになるように移相器42の設定を行う。
First, since the power of the carrier wave input from the
ここで、移相器42として、図7で示したものを使用する場合、第1の可変減衰器52と第2の可変減衰器53の減衰量を同じにして、合成器54の出力電力が第1の電力検出器61で検出した電力と同じになるように、第1及び第2の可変減衰器52、53を設定する。
Here, when the
第1の電力検出器61から合成器20に入力される信号の振幅をCとし、位相をφとし、第1の電力検出器61から合成器20に入力される信号を、C×sin(ωt+φ)とする。移相器42から合成器20に入力される信号は、振幅がCとなるように設定しており、周波数は第1の電力検出器61から合成器20に入力される信号と同じであり、位相が異なるだけであるので、C×sin[ωt+tan-1(B/A)]となり、第2の電力検出器62に入力される信号は、次の[数4]で示される式のようになる。
ここで、第2の電力検出器62に入力される信号の振幅をDとすると、[数4]で示される式の振幅を次の[数5]で示すことができる。
ここで、A=Bと設定してあるので、[数5]で示される式を変形すると、次の[数6]で示される式となる。
実際には、減衰量を設定できる分解能が有限であったり、各部品のばらつきがあるため、上述の制御を行った後に、微調整として、振幅Aと振幅Bの設定を少しずつ変化させ、第2の電力検出器62の電力検出値が最小となるようにする。
Actually, the resolution at which the attenuation amount can be set is finite or there is a variation in each part. Therefore, after performing the above-described control, as a fine adjustment, the settings of the amplitude A and the amplitude B are changed little by little. The power detection value of the
こうすることにより、搬送波のみの送信から応答信号の受信を開始するまでの短い時間に移相器42の設定を完了することができる。
By doing so, the setting of the
かくして第3の実施の形態においても、合成器20から出力される搬送波の電力を小さくすることができ、無線タグ2a,2b,2cから受信する変調された信号を減衰させることなく低ノイズ増幅器21に入力することができる。そして、良好な受信感度を得ることができる。
Thus, also in the third embodiment, the power of the carrier wave output from the
また、移相器42の制御をコマンド送信P1から応答受信P4の間に行う説明をしたが、コマンド送信P1を送信するまでにRFIDタグを起動するための搬送波のみの送信を行い、コマンド送信前の搬送波のみの送信時に移相器42の制御を行っても同様の効果を奏する。
Further, the
なお、この発明は前記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
例えば、前記送信処理部及び受信処理部の構成は本実施の形態のものに限定されるものではなく、用途等に応じて適宜変形実施可能であることはいうまでもない。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the implementation stage.
For example, the configurations of the transmission processing unit and the reception processing unit are not limited to those of the present embodiment, and it is needless to say that the transmission processing unit and the reception processing unit can be modified as appropriate according to the application.
この他、前記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を組合わせてもよい。 In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the respective embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be combined.
1…質問器、2a,2b,2c…RFIDタグ(応答器)、3…アンテナ、11,43,63…制御部、13…変調器、16…分岐器、18…サーキュレータ、19,42…移相器、20…合成器、24…復調器、41,61,62…電力検出器。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
入力された高周波信号を位相が90度異なる2つの信号に分岐し、分岐したそれぞれの信号の振幅を調整してから合成する移相器と、
前記送信処理部から出力される高周波信号を前記アンテナ部の方向と前記移相器の方向に分岐させる分岐器と、
前記送信処理部から前記アンテナ部を介して入力される信号と前記移相器からの出力信号とを入力し合成して合成信号を前記受信処理部に出力する合成器と、
前記アンテナ部を介して前記合成器へ入力される信号の電力を検出する第1の電力検出器と、
前記合成器から出力される合成信号の電力を検出する第2の電力検出器と、
前記送信処理部から前記無変調の高周波信号が送信されているときに、前記第1の電力検出器により検出される電力と前記第2の電力検出器により検出される電力とから、前記合成器にアンテナ部を介して入力される信号と同じ振幅で位相が反転するように前記移相器の信号の振幅調整量を演算し、この演算結果にしたがって前記移相器を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする質問器。 A transmission processing unit that outputs a high-frequency signal modulated by transmission information and an unmodulated high-frequency signal, radiates the high-frequency signal output from the transmission processing unit as a radio wave, converts the received radio wave into a high-frequency signal, and outputs the signal A responder comprising an antenna unit and a reception processing unit that inputs and processes a high-frequency signal output from the antenna unit, and responds to information by reflecting a radio wave received based on the signal processed by the transmission processing unit In the interrogator that captures response information from
A phase shifter that divides the input high-frequency signal into two signals having a phase difference of 90 degrees, adjusts the amplitude of each of the branched signals, and then synthesizes ;
A branching device that branches the high-frequency signal output from the transmission processing unit in the direction of the antenna unit and the direction of the phase shifter;
A combiner that inputs and combines a signal input from the transmission processing unit via the antenna unit and an output signal from the phase shifter and outputs a combined signal to the reception processing unit ;
A first power detector that detects power of a signal input to the combiner via the antenna unit;
A second power detector for detecting the power of the combined signal output from the combiner;
From the power detected by the first power detector and the power detected by the second power detector when the unmodulated high frequency signal is transmitted from the transmission processing unit, the combiner Control means for calculating an amplitude adjustment amount of the signal of the phase shifter so that the phase is inverted with the same amplitude as that of the signal input through the antenna unit, and controlling the phase shifter according to the calculation result ; An interrogator characterized by comprising.
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