JP4117145B2 - データ検出システムおよびデータ検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体に付されたタグなどから非接触で無線信号を読み取り、読み取った信号に含まれるデータを検出するデータ検出システムおよびデータ検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＪＲの「Ｓｕｉｃａ」のように、ＩＣカードなどに記憶されたデータを、微弱な無線信号を介して非接触で読み出すシステムが実用化されている。
また、例えば、日経エレクトロニクス誌（２００２年２月２５日，ｐ１１２〜）は、非接触でデータの読み出し・書き込みが可能な小型の無線タグを開示する。
このようなシステムにおいては、ＩＣカード・無線タグからの無線信号を確実に受信し、この信号に含まれるデータを確実に検出することが要求される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した背景からなされたものであり、非接触のＩＣカード・無線タグが送信する微弱な無線信号から、確実にデータを検出することができるデータ検出システムおよびデータ検出装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかるデータ検出システムは、無線送信される問い合わせ信号を受信し、所定のデータを含み、前記受信した問い合わせ信号に同期する応答信号を無線送信する応答信号送信装置と、データ検出装置とを有するデータ検出システムであって、前記データ検出装置は、前記問い合わせ信号を無線送信する問い合わせ信号送信手段と、前記無線送信される応答信号を受信し、前記受信した応答信号を減衰させる受信・減衰手段と、前記無線送信される問い合わせ信号に同期する検波用信号を用いて、前記減衰された応答信号を検波して検波信号とする検波手段と、前記検波信号から、前記所定のデータを検出するデータ検出手段とを有する。
【０００５】
また、本発明にかかるデータ検出装置は、無線送信される問い合わせ信号に同期し、所定のデータを含み、無線送信される応答信号から、前記所定のデータを検出するデータ検出装置であって、前記問い合わせ信号を無線送信する問い合わせ信号送信手段と、前記無線送信される応答信号を受信し、前記受信した応答信号を減衰させる受信・減衰手段と、前記無線送信される問い合わせ信号に同期する検波用信号を用いて、前記減衰された応答信号を検波して検波信号とする検波手段と、前記検波信号から、前記所定のデータを検出するデータ検出手段とを有する。
【０００６】
好適には、前記応答信号は、所定の強度で反射された前記問い合わせ信号を含み、前記受信・減衰手段は、前記反射された問い合わせ信号を含む応答信号を受信し、前記検波信号から有意なデータが検出される減衰量を、前記受信した応答信号に対して与える。
【０００７】
好適には、前記検出された所定のデータが有意であるか否かに応じて、前記反射された問い合わせ信号を含む応答信号に対する減衰量を制御する減衰量制御手段をさらに有する。
【０００８】
好適には、前記検出された所定のデータが有意であるか否かに応じて、前記受信された応答信号または検波用信号を移相させる移相手段をさらに有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態として、非接触ＩＤタグ読み取りシステム１を説明する。
【００１０】
［非接触ＩＤタグ読み取りシステム１］
図１は、本発明にかかる非接触ＩＤタグ読み取りシステム１の構成を示す図である。
図１に示すように、非接触ＩＤタグ読み取りシステム１は、１つ以上の識別対象物１２それぞれに付されたＩＤタグ１４、円偏波アンテナ２００を含むＩＤリーダ２およびコンピュータ１０などから構成される。
非接触ＩＤタグ読み取りシステム１は、これらの構成部分により、識別対象物１２（荷物・書籍など何でもよい）の識別子（ＩＤ）など種々の情報を、ＩＤタグ１４とＩＤリーダ２の円偏波アンテナ２００とが非接触の状態で、微弱な電波信号を用いて伝送し、識別対象物１２の識別などを行う。
【００１１】
［ＩＤタグ１４］
図２は、図１に示したＩＤタグ１４の構成を示す図である。
図２に示すように、ＩＤタグ１４は、アンテナ１４０、電源回路１４２、リミッタ１４４、ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック発生回路１４６、ＩＤ発生回路１４８および変調回路１５０から構成される。
ＩＤタグ１４は、これらの構成部分により、本願と同じ出願人による特願２００１−１６７０８０号にも開示されているように、識別対象物１２に付され、ＩＤリーダ２から送信される搬送波の波長λｏ＝数ｍｍ〜数十ｃｍの問い合わせ信号に応えて、識別対象物１２（図１）のＩＤを含む応答信号を返す。
なお、ＩＤタグ１４は、アンテナ１４０を含めて短辺・数ｍｍ×長辺・数ｃｍ程度の小型で薄い、識別対象物１２に付しやすい形状とされる。
また、アンテナ１４０を除いたＩＤタグ１４の構成部分は、一辺が数ｍｍ〜０．数ｍｍ程度の半導体チップ上に形成される。
【００１２】
ＩＤタグ１４において、アンテナ１４０は、長方形の導体の長手方向にスロットが形成された構成を採り、スロットアンテナとして動作する。
アンテナ１４０の導体の幅Ｄと長さＬとは、下式１を満たす値とされ、また、アンテナ１４０の幅は、下記波長λｏに対して十分に短い値（例えば、λｏ／１００〜λｏ／１０００の範囲内）とされる。
【００１３】
【数１】

【００１４】
波長λｏの信号に対するアンテナ１４０のインピーダンスは、スロットの長手方向の中心においては数百Ω程度の値を取り、スロットの両端に近い部分においては、中心においてよりも低い値を取る。
アンテナ１４０のスロットにおいて、中心から離れ、ＩＤタグ１４の半導体チップ部分の入出力インピーダンスと整合するインピーダンスを示す部分には、図２に示すように、幅が狭められた領域が形成される。
アンテナ１４０の上記半導体チップは、この幅が狭い領域に、スロットをまたぐように載置され、スロットの両側の導体と接続されて信号の入出力を行う。
つまり、アンテナ１４０の半導体チップは、アンテナ１４０に対してオフセット給電を行うように取り付けられ、信号の入出力を行う。
【００１５】
電源回路１４２は、ＩＤリーダ２（図１）から送られ、アンテナ１４０により捉えられた問い合わせ信号を整流・平滑し、ＩＤタグ１４の半導体チップ上の各構成部分に対して電源（Ｖｄｄ）として供給する。
リミッタ１４４は、電源回路１４２が生成する電源Ｖｄｄの電圧が、一定以上の値にならないように制限する。
ＩＤタグ１４の半導体チップ上の構成部分は、電源回路１４２が発生し、リミッタ１４４が電圧を制限した電源の供給を受けて動作する。
【００１６】
図３は、図１に示したＩＤリーダ２における信号波形を示す図であって、（Ａ）は問い合わせ信号を示し、（Ｂ）は検波波形を示し、（Ｃ）はＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック信号の波形を示し、（Ｄ）はアナログスイッチ２６２（図４）によりスイッチングされ、Ｃ１１，Ｃ１２により平滑化された信号の波形を示し、（Ｅ）はＬＰＦによりフィルタリングされた信号の波形を示し、（Ｆ）は絶対値回路２６８の出力信号の波形を示す。
ここで、図４を参照して後述するように、ＩＤリーダ２において、問い合わせ信号は、上記波長λｏの搬送波信号を、図３（Ａ）に示すように、ＩＤタグ１４に対する電源供給のための無変調部、および、ＩＤタグ１４の動作のために用いられるクロック部を含む方形波にてオン／オフ（ＡＳＫ変調）することにより生成され、ＩＤタグ１４に対して送信される。
ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック再生回路１４６は、アンテナ１４０から入力される問い合わせ信号に含まれる方形波（図３（Ａ））からクロック信号を再生し、ＩＤ発生回路１４８に対して出力する。
【００１７】
ＩＤ発生回路１４８は、識別対象物１２のＩＤなどのデータを記憶するＲＯＭ・ＲＡＭ（図示せず）などから構成される。
ＩＤ発生回路１４８は、クロック再生回路１４６から入力されるクロック信号に同期して、ＲＯＭ・ＲＡＭに記憶したデータを順次、読み出して、識別対象物１２のＩＤを論理値１，０で示すＩＤデータを生成し、変調回路１５０に対して出力する。
なお、図３（Ｂ），（Ｄ）、（Ｅ），（Ｆ）には、ＩＤタグ１４側が、ＩＤリーダ２からの問い合わせ信号８パルスに１回の割合で、応答信号を返す場合が例示されている。
【００１８】
例えば、ＩＤデータの論理値が１である場合に、変調回路１５０が、アンテナ１４０のインピーダンスを、整合が取れた状態から、整合が取れていない状態に変化させると、ＩＤリーダ２から送信されてきた問い合わせ信号は、ＩＤタグ１４により、より強く反射され、ＩＤリーダ２に返る信号の強度が強くなる。
反対に、例えば、ＩＤデータの論理値が０である場合に、変調回路１５０が、アンテナ１４０のインピーダンスを、整合が取れた状態のままとすると、ＩＤリーダ２に返る信号の強度は変化しない。
【００１９】
このように、変調回路１５０が、ＩＤ発生回路１４８から入力されるＩＤデータの論理値に従って、アンテナ１４０の給電点のインピーダンスを変化させると、図３（Ｂ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）にデータ成分として示すように、ＩＤリーダ２側に返される応答信号の強度が変化する。
以上説明した各構成部分の動作により、ＩＤタグ１４は、ＩＤリーダ２に対して、問い合わせ信号の強度をＩＤデータの論理値に応じて変化させて反射することにより、問い合わせ信号の搬送波信号およびクロック信号の両方に同期した応答信号を送信する。
【００２０】
［ＩＤリーダ２］
図４は、第１のＩＤリーダ２（図１）の構成を示す図である。
図４に示すように、第１のＩＤリーダ２は、円偏波アンテナ２００、サーキューレータ２０２、方向性結合器２０４、送信部２２、復調部２４および制御部２８から構成される。
送信部２２は、発信器２２０、変調器２２２、問い合わせ信号発生器２２４、送信アンプ２２６から構成される。
復調部２４は、分配器２４０、移相器２４２、第１および第２の信号発生部２６−１，２６−２、加算器２４４、ＩＤデータ検出回路２４６から構成される。
【００２１】
信号発生部２６−１，２６−２はそれぞれ、検波器２６０−１，２６０−２、アナログスイッチ（ＳＷ）２６２−１，２６２−２、ローパスフィルタ２６４−１，２６４−２、受信アンプ２６６−１，２６６−２、絶対値回路２６８−１，２６８−２、および、アナログスイッチ２６２−１，２６２−２の出力に接続されたコンデンサＣ１１，Ｃ２１から構成される。
制御部２８は、メモリおよびＣＰＵ（図示せず）などから構成される制御回路２８０およびＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック発生器２８２から構成される。
【００２２】
ＩＤリーダ２は、これらの構成部分により、本願と同じ出願人による特願２００２−１４６６４号にも開示されているように、近距離（例えば、ＩＤリーダ２〜ＩＤタグ１４間の距離２０〜３０ｃｍ）にあるＩＤタグ１４（図２）に対して微弱な問い合わせ信号を送信し、この問い合わせ信号に応じて返される応答信号から、ＩＤデータを検出し、コンピュータ１０に対して出力する。
【００２３】
制御回路２８０は、コンピュータ１０からの指示に従って、ＩＤリーダ２の各構成部分の動作を制御する。
また、制御回路２８０は、ＩＤリーダ２の各構成部分により検出されたＩＤデータを、コンピュータ１０に対して出力する。
【００２４】
ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック発生器２８２は、図３（Ｃ）に示したような、例えば１００ｋＨｚのＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック信号を発生し、変調器２２２および信号発生部２６−１，２６−２のアナログスイッチ２６２−１，２６２−２に対して出力する。
【００２５】
発信器２２０は、ＩＤタグ１４に対して送信する問い合わせ信号の搬送波信号（波長λｏ）を生成し、変調器２２２に対して出力する。
【００２６】
問い合わせ信号発生器２２４は、制御回路２８０の制御に従って、ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック発生器２８２が発生するＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック信号に同期し、先頭部にＩＤタグ１４に電力を供給する無変調部を含む問い合わせ信号を発生し、変調器２２２に対して出力する。
【００２７】
変調器２２２は、問い合わせ信号発生器２２４から入力される問い合わせ信号（１００ｋＨｚ）により、発信器２２０から入力される搬送波信号（波長λｏ）をオン／オフ（ＡＳＫ変調）し、送信アンプ２２６に対して出力する。
【００２８】
送信アンプ２２６は、変調器２２２から入力される問い合わせ信号によりＡＳＫ変調された搬送波信号（単に「問い合わせ信号」とも記す）を、所望の電力まで増幅し、方向性結合器２０４に対して出力する。
【００２９】
方向性結合器２０４は、例えば、送信アンプ２２６から入力される問い合わせ信号を、電力として１／１０（−１０ｄＢ）だけ、バイアス信号（図７を参照して後述）として検波器２６０−１，２６０−２に供給し、問い合わせ信号の残りの電力の分を、サーキューレータ２０２に対して出力する。
バイアス信号と問い合わせ信号とは、電力値が異なるだけなので、これらの信号の振幅および搬送波信号は同期している。
従って、問い合わせ信号、バイアス信号および応答信号の振幅および搬送波信号は、互いに同期している。
【００３０】
サーキューレータ２０２は、方向性結合器２０４から入力された問い合わせ信号を円偏波アンテナ２００に対して出力し、送信する。
また、サーキューレータ２０２は、円偏波アンテナ２００から入力された応答信号を、分配器２４０に対して出力する。
【００３１】
分配器２４０は、サーキューレータ２０２から入力された応答信号を２等分して、移相器２４２、および、信号発生部２６−１の検波器２６０−１に対して出力する。
【００３２】
移相器２４２は、分配器２４０から入力された応答信号の位相を、例えば＋９０°シフトし、信号発生部２６−２の検波器２６０−２に対して出力する。
なお、応答信号は、上述のように、問い合わせ信号の反射波であり、移相器２４２は、応答信号の搬送波信号の位相を、例えば＋９０°移相する。
【００３３】
図５は、移相器２４２の動作を模式的に示す図である。
このように、移相器２４２が応答信号の位相を９０°シフトする理由は、以下の通りである。
図５に実線の曲線で示すように、ＩＤタグ１４とＩＤリーダ２との間の距離ｄに応じて応答信号とバイアス信号との位相関係が変化するので、検波出力（図３（Ｂ），（Ｄ），（Ｅ）の波形のデータ成分）の強度もまた、距離ｄに応じて＋側または−側に変化する（但し、図３（Ｆ）に示した波形は、絶対値を求める処理がなされているので、＋側にのみ変化する）。
従って、距離ｄによっては、検波出力の強度は０になってしまうので、ＩＤデータの検出が不可能になることがある。
これに対し、図５点線の曲線で示すように、応答信号の位相を適切な量だけシフトすると、距離ｄの値にかかわらず、移相した応答信号からの検波出力（点線）および移相しない応答信号の検波出力（実線）の少なくとも一方から、常に、ＩＤデータを検出することができる。
つまり、ＩＤリーダ２は、移相しない応答信号を検波器２６０−１で検波し、移相した応答信号を検波器２６０−２で検波して、加算器２４４で加算することにより、ＩＤリーダ２〜ＩＤタグ１４の間の距離ｄの値にかかわらず、常に、ＩＤデータが検出できるように構成されている。
【００３４】
図６は、図４に示した信号発生部２６−１，２６−２の検波器２６０−１，２６０−２の構成を示す図である。
検波器２６０（検波器２６０−１，２６０−２のいずれかを特定せずに示す場合には、単に検波器２６０などと記す）は、図６に示すような回路から構成され、方向性結合器２０４から入力されるバイアス信号と、分配器２４０または移相器２４２から入力される応答信号とを加算してダイオード検波し、図３（Ｂ）に示すようにデータ成分を含む検波信号を出力する。
【００３５】
図７は、図４，図６に示した検波器２６０の検波特性を示す図である。
検波器２６０は、ダイオードの非線形特性により、図７に示したように、入力される応答信号の電力が小さいと検波出力の値が著しく小さくなり、反対に、入力される応答信号の電力が大きくなると、検波出力の値が大きくなる。
つまり、検波器２６０は、図７の左下の点線の楕円で示すように、入力電力が小さい領域では低感度になり、同じく右上の点線の楕円で示すように、入力電力が大きい領域では高感度になる。
通常、応答信号の電力は非常に小さく、何らの対策しない場合、検波器２６０の低感度な領域で検波されるので、得られる検波出力も小さい。
これに対し、応答信号に問い合わせ信号の一部を応答信号に加算して検波することにより、応答信号を、問い合わせ信号に同期したタイミングで、検波器２６０の高感度な領域で検波することができるので、大きい検波出力が得られる。
【００３６】
アナログスイッチ２６２−１，２６２−２は、それぞれ検波器２６０−１，２６０−２から入力される検波信号（図３（Ｂ））を、ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック発生器２８２から入力されるＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック信号（図３（Ｃ））に同期してスイッチングして整流し、コンデンサＣ１１，Ｃ２１により平滑化し、図３（Ｄ）に示す波形の信号として、ローパスフィルタ２６４−１，２６４−２に対して出力する。
【００３７】
ローパスフィルタ２６４−１，２６４−２は、それぞれアナログスイッチ２６２−１，２６２−２から入力される信号の低周波成分のみを通過させ、図３（Ｅ）に示す波形の信号を受信アンプ２６６−１，２６６−２に対して出力する。
【００３８】
受信アンプ２６６−１，２６６−２はそれぞれ、ローパスフィルタ２６４−１，２６４−２から入力される信号を増幅し、絶対値回路２６８−１，２６８−２に対して出力する。
【００３９】
絶対値回路２６８−１，２６８−２は、それぞれローパスフィルタ２６４−１，２６４−２の出力信号の波形において、正・負、両方のレベルを取りうるデータ成分の値の絶対値を取り、例えば正レベルの信号として加算器２４４に対して出力する。
【００４０】
加算器２４４は、受信アンプ２６６−１，２６６−２から入力される信号を加算し、ＩＤデータ検出回路２４６に対して出力する。
【００４１】
ＩＤデータ検出回路２４６は、加算器２４４から入力された信号からＩＤデータを検出し、制御回路２８０に対して出力する。
【００４２】
［全体動作］
以下、非接触ＩＤタグ読み取りシステム１（図１）の全体動作を説明する。
送信部２２（図４）が問い合わせ信号を発生すると、その一部はバイアス信号として検波器２６０−１，２６０−２に供給され、他の大部分はサーキューレータ２０２および円偏波アンテナ２００を介して、ＩＤタグ１４に対して送信される。
ＩＤタグ１４において、電源回路１４２およびリミッタ１４４（図２）は、問い合わせ信号を受けると、ＩＤタグ１４の各構成部分に対して動作電力を供給する。
【００４３】
クロック再生回路１４６は、問い合わせ信号に同期するクロック信号を再生し、ＩＤ発生回路１４８は、記憶している識別対象物１２（図１）のＩＤなどを示すＩＤデータを生成し、クロック信号に同期したタイミングで変調回路１５０に対して出力する。
変調回路１５０は、ＩＤデータの論理値に応じてアンテナ１４０のインピーダンスを変化させ、応答信号をＩＤリーダ２に対して送信する。
ＩＤリーダ２において、分配器２４０は、円偏波アンテナ２００を介して応答信号を受けると、受けた応答信号を２等分して、それぞれを検波器２６０−１および移相器２４２に対して出力する。
移相器２４２は、入力された応答信号を９０°移相し、検波器２６０−２に対して出力する。
検波器２６０−１，２６０−２はそれぞれ、入力された応答信号にバイアス信号を加算し、検波して、図３（Ｂ）に示す検波信号を出力する。
【００４４】
アナログスイッチ２６２−１，２６２−２は、これらの検波信号をクロック信号に同期してスイッチングして整流し、Ｃ１１，Ｃ１２により平滑化して図３（Ｄ）に示す信号とする。
ローパスフィルタ２６４−１，２６４−２は、これらの信号をフィルタリングして図３（Ｅ）に示す信号とする。
受信アンプ２６６−１，２６６−２は、これらの信号を増幅して絶対値回路２６８−１，２６８−２に対して出力する。
絶対値回路２６８−１，２６８−２は、これらの信号の絶対値をとり、加算機２４４に対して出力する。
加算器２４４は、絶対値回路２６８−１，２６８−２からの信号を加算し、ＩＤデータ検出回路２４６は、加算された信号からＩＤデータを検出し、制御回路２８０に対して出力する。
制御回路２８０は、ＩＤデータ検出回路２４６から入力されたＩＤデータを、コンピュータ１０に対して出力する。
【００４５】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態を説明する。
以上、第１の実施形態として示したＩＤリーダ２（図１，図４）は、受信した応答信号を２等分し、一方を移相して検波するので、ＩＤリーダ２〜ＩＤタグ１４の間の距離ｄにかかわらず、応答信号からＩＤデータを安定に検出することができる。
しかしながら、ＩＤリーダ２においては、受信した応答信号が２等分されるので、検波器２６０−１，２６０−２それぞれに入力される応答信号のパワーも、当然、円偏波アンテナ２００が捉えた応答波の電力の１／２となり、損失が生じる。
以下に説明する第２のＩＤリーダ３は、このような点に着目して第１のＩＤリーダ２を改良したものであって、非接触ＩＤタグ読み取りシステム１（図１）において第１のＩＤリーダ２の代わりに用いられ、受信した応答信号のパワーを無駄なく用いて、より確実にＩＤデータを検出できるように構成されている。
【００４６】
図８は、第２のＩＤリーダ３の構成を示す図である。
なお、図８においては、図４に示した第１のＩＤリーダ２の構成部分と実質的に同じ第２のＩＤリーダ３の構成部分には、同様な符号が付してある。
図８に示すように、ＩＤリーダ３は、ＩＤリーダ２（図４）の復調部２４を復調部３０で置換し、制御回路２８０が、復調部３０の可変移相器３００を制御する構成を採る。
【００４７】
復調部３０は、復調部２４（図４）の分配器２４０および移相器２４２を可変移相器３００で置換し、信号発生部２６−１，２６−２を１系統の信号発生部２６だけとし、加算器２４４を削除した構成を採る。
ＩＤリーダ３は、ＩＤデータ検出回路２４６が有意なＩＤデータを識別したか否かに応じて適応的に応答信号を移相し、応答信号の損失なく、ＩＤデータの識別に用いることができるように構成されている。
【００４８】
［可変移相器３００］
図９は、図８に示した可変移相器３００の構成を示す図である。
図９に示すように、可変移相器３００は、ハイブリッド回路および可変容量ダイオードなどから構成される。
可変移相器３００は、制御回路２８０からの制御に応じて、サーキューレータ２０２から入力される応答信号を移相せずに、または、例えば９０°移相して、信号発生部２６の検波器２６０に対して出力する。
【００４９】
［制御回路２８０の制御］
ＩＤリーダ３において、制御回路２８０は、可変移相器３００が応答信号を９０°移相している状態でＩＤデータ検出回路２４６が有意なＩＤデータを検出できない場合に、応答信号を移相せずに検波器２６０に対して出力するように可変移相器３００を制御する。
また、制御回路２８０は、可変移相器３００が応答信号を移相しない状態でＩＤデータ検出回路２４６が有意なＩＤデータを検出できない場合に、応答信号を９０°移相して検波器２６０に対して出力するように可変移相器３００を制御する。
【００５０】
ＩＤデータ検出回路２４６が有意にＩＤデータを検出した場合とは、例えば、ＩＤデータ検出回路２４６が複数回、検出したＩＤデータが連続して一致した場合、ＩＤデータに誤り検出符号が付加されているときに、この符号を用いた誤り検出によって誤りが検出されない場合、および、ＩＤリーダ３にデータ成分（図３（Ｂ），（Ｄ），（Ｅ））の強度を測定可能なときに、十分に強度が大きいデータ成分からＩＤデータが識別された場合などである。
つまり、有意なＩＤデータとは、信頼性が十分に高いと認められる条件で検出されたＩＤデータを指す。
【００５１】
［ＩＤリーダ３の動作］
以下、ＩＤリーダ３を用いた非接触ＩＤタグ読み取りシステム１の全体動作を説明する。
送信部２２および方向性結合器２０４は、第１のＩＤリーダ２においてと同様に、問い合わせ信号を発生し、円偏波アンテナ２００を介してＩＤタグ１４に対して送信し、また、検波器２６０に対してバイアス信号を供給する。
ＩＤタグ１４は、ＩＤリーダ３からの問い合わせ信号に対して、上述したように、応答信号を返す。
【００５２】
ＩＤタグ１４からＩＤリーダ３に返された応答信号は、可変移相器３００を介して信号発生部２６に入力され、信号発生部２６およびＩＤデータ検出回路２４６によりＩＤデータが検出される。
制御回路２８０は、ＩＤデータ検出回路２４６が有意なＩＤデータを検出したか否かに応じて可変移相器３００を制御する。
【００５３】
図１０は、第２のＩＤリーダ３（図８）における制御回路２８０の制御処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。
つまり、図１０に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、上述のように、復調部３０（図８）がＩＤデータを検出し、検出したＩＤデータを制御回路２８０に対して出力する。
【００５４】
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、制御回路２８０は、有意なＩＤデータが検出されたか否かを判断する。
有意なＩＤデータが検出された場合には、制御回路２８０はＳ１１０の処理に進んで検出したＩＤデータをコンピュータ１０に対して出力し、これ以外の場合にはＳ１０４の処理に進む。
【００５５】
ステップ１０４（Ｓ１０４）において、制御回路２８０は、有意なＩＤデータが検出されず、可変移相器３００による移相を一定回数繰り返したか否かを判断する。
この処理を一定回数繰り返した場合、制御回路２８０はＳ１０８の処理に進み、これ以外の場合にはＳ１０６の処理に進む。
【００５６】
ステップ１０６（Ｓ１０６）において、制御回路２８０は、可変移相器３００を制御して、受信された応答信号を移相させる。
【００５７】
以上説明したように、ＩＤリーダ３においては、制御回路２８０が有意なＩＤデータが検出されたか否かに応じて、適応的に可変移相器３００を制御する。
従って、ＩＤリーダ２におけるような応答信号の損失は発生しない。
また、ＩＤリーダ２において２系統必要であった信号発生部２６が、ＩＤリーダ３においては１系統で済むので、装置規模を小さくすることができ、また、消費電力を抑えることができる。
【００５８】
［変形例］
なお、ＩＤリーダ３は、図８に示すように、可変移相器３００が、応答信号を移相するのではなく、バイアス信号を移相するように変形することができる。
このように、バイアス信号を移相すると、可変移相器３００が応答信号に与える減衰をなくすことができるので、ＩＤリーダ３の性能がより向上する。
【００５９】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態を説明する。
図１１は、本発明にかかる第３のＩＤリーダ４が発明されるに至った背景を説明する図である。
図１１に示すように、ＩＤタグ１４が、金属製など、電波を反射する材料で作られた識別対象物１６に付されることがある。
このように反射が大きい場合には、円偏波の電波が利用される。
円偏波アンテナ２００から放射された円偏波の電波が、識別対象物１６により１回、反射されて１回反射波として戻っても、この反射波の旋回方向は逆なので、円偏波アンテナ２００には受信されない。
しかしながら、ＩＤタグ１４および識別対象物１６〜円偏波アンテナ２００の間の距離ｄが短い場合には、円偏波アンテナ２００と識別対象物１６との間で２回、反射された２回反射波の影響、および、円偏波アンテナ２００の偏波特性の誤差が無視できなくなるので、ＩＤタグ１４からの応答信号が円偏波アンテナ２００に返るだけでなく、識別対象物１６によって反射された問い合わせ信号も、円偏波アンテナ２００で受信されてしまう。
識別対象物１６により反射された問い合わせ信号は、妨害信号として働き、ＩＤデータの正常な検出を妨げる。
【００６０】
この不具合を解消するためには、有意なＩＤデータを検出するために十分な強度の検波信号が得られ、かつ、妨害信号の影響を有効に排除することができるように減衰量を調整して、円偏波アンテナ２００が受けた妨害信号を含む応答信号を減衰すればよい。
以下に示す本発明にかかる第３のＩＤリーダ４は、このような背景からなされたものである。
【００６１】
図１２は、本発明にかかる第２の非接触ＩＤタグ読み取りシステム５の構成を示す図である。
第２の非接触ＩＤタグ読み取りシステム５においては、第１の非接触ＩＤタグ読み取りシステム１（図１）における第１のＩＤリーダ２が、第３のＩＤリーダ４に置換されており、識別の対象が、識別対象物１２から、金属などから作られ、問い合わせ信号を反射する識別対象物１６になっている。
【００６２】
図１３は、図１２に示した第３のＩＤリーダ４の構成を示す図である。
なお、図１３に示した第３のＩＤリーダ４の各構成部分の内、第１および第２のＩＤリーダ２，３（図４，図８）と同じものには、同一または対応する符号が付されている。
図１３に示すように、第３のＩＤリーダ４は、第２のＩＤリーダ３（図８）のサーキューレータ２０２〜検波器２６０の間に、可変減衰器４０を挿入した構成を採る。
ＩＤリーダ４は、これらの構成部分により、識別対象物１６により反射された問い合わせ信号（妨害信号）を含む応答信号を、ＩＤデータの検出結果に応じて、適応的に移相および減衰させることにより、常に有意なＩＤデータを検出する。
【００６３】
可変減衰器４０は、制御回路２８０の制御に従って、サーキューレータ２０２から入力される妨害信号を含む応答信号を、所定の減衰量を与えて、あるいは、何ら減衰せずに可変移相器３００に対して出力する。
可変減衰器４０が応答信号に与える減衰量は、上述のように、妨害信号の強度に応じて、識別対象物１６から円偏波アンテナ２００に返る妨害信号がＩＤデータの検出に与える悪影響が最小になり、有意なＩＤデータが検出されるように調整される。
【００６４】
可変減衰器４０が応答信号に減衰を与えるか否か、可変移相器３００が応答信号を移相するか否かで、移相・減衰には４つの組み合わせ（移相なし・減衰あり、移相なし・減衰あり、移相あり・減衰あり、移相あり・減衰なし）がある。
制御回路２８０は、これらの組み合わせのいずれかを応答信号に与えるように可変減衰器４０および可変移相器３００を制御して、応答信号を適応的に移相・減衰させ、常に有意なＩＤデータの検出を可能とする。
【００６５】
［ＩＤリーダ４の動作］
以下、ＩＤリーダ３を用いた非接触ＩＤタグ読み取りシステム１の全体動作を説明する。
送信部２２および方向性結合器２０４は、第１および第２のＩＤリーダ２，３においてと同様に、問い合わせ信号を発生し、円偏波アンテナ２００を介してＩＤタグ１４に対して送信し、また、検波器２６０に対してバイアス信号を供給する。
識別対象物１６（図１２）に付されたＩＤタグ１４は、ＩＤリーダ３からの問い合わせ信号に対して、上述したように、妨害信号を含む応答信号を返す。
【００６６】
ＩＤタグ１４からＩＤリーダ４に返された応答信号は、可変減衰器４０および可変移相器３００を介して信号発生部２６に入力され、信号発生部２６およびＩＤデータ検出回路２４６によりＩＤデータが検出される。
制御回路２８０は、ＩＤデータ検出回路２４６が有意なＩＤデータを検出したか否かに応じて、図１４を参照して以下に説明するように可変移相器３００を制御する。
【００６７】
図１４は、第３のＩＤリーダ４（図１２，図１３）における制御回路２８０の制御処理（Ｓ１２）を示すフローチャートである。
なお、図１４に示した第３のＩＤリーダ４の処理の内、第２のＩＤリーダ３の処理（図１０）と同じものには、同一の符号が付してある。
つまり、図１０に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、上述のように、復調部３０（図１３）がＩＤデータを検出し、検出したＩＤデータを制御回路２８０に対して出力する。
【００６８】
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、制御回路２８０は、有意なＩＤデータが検出されたか否かを判断する。
有意なＩＤデータが検出された場合には、制御回路２８０はＳ１１０の処理に進んで、検出したＩＤデータをコンピュータ１０に対して出力し、これ以外の場合にはＳ１２０の処理に進む。
【００６９】
ステップ１２０（Ｓ１２０）において、制御回路２８０は、上述した可変減衰器４０による減衰と、可変移相器３００による移相との４つの組み合わせの全てが試されたか否かを判断する。
応答信号に対して、全ての組み合わせで減衰・移相が行われた場合には、制御回路２８０はＳ１０８の処理に進み、これ以外の場合にはＳ１２２の処理に進む。
【００７０】
ステップ１２２（Ｓ１２２）において、制御回路２８０は、可変減衰器４０および可変移相器３００を制御して、上述した移相・減衰の４つの組み合わせの内、Ｓ１２の処理においてまだ試されていないいずれかにより、受信された応答信号を移相・減衰させ、Ｓ１００の処理に戻る。
【００７１】
ステップ１０８（Ｓ１０８）において、制御回路２８０は、有意なＩＤデータが検出できなかったと判断し、その旨をコンピュータ１０に通知する。
【００７２】
［変形例］
例えば、識別対象物１６の形状、および、識別対象物１６（ＩＤタグ１４）〜非接触ＩＤタグ読み取りシステム５の円偏波アンテナ２００の間の距離ｄが固定的であるような場合には、円偏波アンテナ２００に、常に同じ強度の妨害信号が入力される。
このような場合には、第３のＩＤリーダ４において、妨害信号および応答信号の強度に対して最適な減衰量を与える固定減衰器を、可変減衰器４０の代わりに用いて、常に一定量の減衰を応答信号に与えることにより、常に有意なＩＤデータを検出することができる。
【００７３】
また、識別対象物１６（ＩＤタグ１４）〜非接触ＩＤタグ読み取りシステム５の円偏波アンテナ２００の間の距離ｄが固定的であるようなときには、距離ｄを適切に選ぶことにより、常に応答信号に対する移相なしの状態で、あるいは、常に応答信号を移相した状態で、有意なＩＤデータを検出することができる。
応答信号に対して、常に一定量の移相を行う場合には、第３のＩＤリーダ４において、可変移相器３００に対する制御回路２８０の制御は不要である。
また、応答信号に対して移相を行なわない場合には、第３のＩＤリーダ４において、可変移相器３００を省略することが可能である。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるデータ検出システムおよびデータ検出装置によれば、非接触のＩＣカード・無線タグが送信する微弱な無線信号から、確実にデータを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる非接触ＩＤタグ読み取りシステムの構成を示す図である。
【図２】図１に示したＩＤタグの構成を示す図である。
【図３】図１に示したＩＤリーダにおける信号波形を示す図であって、（Ａ）は問い合わせ信号を示し、（Ｂ）は検波波形を示し、（Ｃ）はＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック信号の波形を示し、（Ｄ）はアナログスイッチ（図４）によりスイッチングされ、Ｃ１１，Ｃ１２により平滑化された信号の波形を示し、（Ｅ）はＬＰＦによりフィルタリングされた信号の波形を示し、（Ｆ）は絶対値回路の出力信号の波形を示す。
【図４】第１のＩＤリーダ（図１）の構成を示す図である。
【図５】移相器の動作を模式的に示す図である。
【図６】図４に示した信号発生部の検波器の構成を示す図である。
【図７】図４，図６に示した検波器の検波特性を示す図である。
【図８】第２のＩＤリーダの構成を示す図である。
【図９】図８に示した可変移相器の構成を示す図である。
【図１０】第２のＩＤリーダ（図８）における制御回路の制御処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。
【図１１】本発明にかかる第３のＩＤリーダが発明されるに至った背景を説明する図である。
【図１２】本発明にかかる第２の非接触ＩＤタグ読み取りシステムの構成を示す図である。
【図１３】図１２に示した第３のＩＤリーダの構成を示す図である。
【図１４】第３のＩＤリーダ（図１２，図１３）における制御回路の制御処理（Ｓ１２）を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，５・・・非接触ＩＤタグ読み取りシステム
１０・・・コンピュータ
２，３，４・・・ＩＤリーダ
２００・・・円偏波アンテナ
２０２・・・サーキューレータ
２０４・・・方向性結合器
２２・・・送信部
２２０・・・発信器
２２２・・・変調器
２２４・・・問い合わせ信号発生器
２２６・・・送信アンプ
２４，３０・・・復調部
２４０・・・分配器
２４２・・・移相器
２４４・・・加算器
２４６・・・ＩＤデータ検出回路
２４８・・・絶対値回路
３００・・・可変移相器
２６・・・信号発生部
２６０・・・検波器
２６２・・・アナログスイッチ
２６４・・・ローパスフィルタ
２６６・・・受信アンプ２
２８・・・制御部
２８０・・・制御回路
２８２・・・ＳＷ−ＯＮ／ＯＦＦ用クロック発生器
４０・・・可変減衰器
１２・・・識別対象物
１４・・・ＩＤタグ
１４０・・・アンテナ
１４２・・・電源回路
１４４・・・リミッタ
１４６・・・クロック再生回路
１４８・・・ＩＤ発生回路
１５０・・・変調回路

Claims (3)

1. 無線送信される問い合わせ信号を受信し、所定のデータを含み、前記受信した問い合わせ信号に同期する応答信号を無線送信する識別対象物に付された応答信号送信装置と、データ検出装置とを有するデータ検出システムであって、
   前記データ検出装置は、前記問い合わせ信号を無線送信する問い合わせ信号送信手段と、
   前記識別対象物から反射した問い合わせ信号と前記応答信号とを受信し、前記識別対象物から反射された問い合わせ信号と前記受信した応答信号を減衰させる受信・可変減衰手段と、
   前記検出された所定のデータが有意であるか否かに応じて、前記識別対象物から反射された問い合わせ信号と応答信号に対する減衰量を制御する減衰量制御手段と、
   前記無線送信される問い合わせ信号に同期する検波用信号を用いて、前記減衰された応答信号を検波して検波信号とする検波手段と、
   前記検波信号から、前記所定のデータを検出するデータ検出手段と
   を有するデータ検出システム。
2. 無線送信される問い合わせ信号を受信し、識別対象物に付された応答信号送信装置から返され、所定のデータを含み、前記受信した問い合わせ信号に同期する応答信号から、前記所定のデータを検出するデータ検出装置であって、
   前記問い合わせ信号を無線送信する問い合わせ信号送信手段と、
   前記識別対象物から反射された問い合わせ信号と前記応答信号とを受信し、前記識別対象物から反射された問い合わせ信号と前記受信した応答信号を減衰させる受信・可変減衰手段と、
   前記検出された所定のデータが有意であるか否かに応じて、前記識別対象物から反射された問い合わせ信号と応答信号に対する減衰量を制御する減衰量制御手段と、
   前記無線送信される問い合わせ信号に同期する検波用信号を用いて、前記減衰された応答信号を検波して検波信号とする検波手段と、
   前記検波信号から、前記所定のデータを検出するデータ検出手段と
   を有するデータ検出装置。
3. 前記検出された所定のデータが有意であるか否かに応じて、前記識別対象物から反射された問い合わせ信号と、前記応答信号または検波用信号とを移相させる移相手段を
   さらに有する請求項２に記載のデータ検出装置。

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