JP4323537B2 - 無線タグリーダ - Google Patents

Description

この発明は、無線タグとの通信を行う無線タグリーダに関する。

ＲＦＩＤ（radio frequency identification）タグなどの無線タグおよび無線タグリーダの通信方式として、バックスキャッタ方式がある。このバックスキャッタ方式では、無線タグリーダが無線タグに対して無変調の電波を送信し、無線タグはこの電波を受信して動作用の直流電源に変換し、さらに無線タグは無線タグのアンテナのインピーダンスを変化させることにより、受信電波の反射と吸収を行う。無線タグリーダは、無線タグからの反射波を受信することにより、無線タグとのデータ通信を行う。つまり、無線タグリーダは、動作電源用の電波を送出しながら、無線タグからの電波を受信することになる。この動作は無線タグと無線タグリーダとの通信に特有のものである。

このような無線タグリーダには、他の無線タグリーダとの混信を避けるため、キャリアセンス機能が搭載される。キャリアセンス機能とは、無線タグリーダが送信する前に、一定時間、送信しようとする周波数（チャンネル）と同じ受信信号をスキャンして、他の無線タグリーダが通信していないかを調査する機能のことで、他の無線タグリーダが通信していないことが確認できれば、自局は通信を開始することができる。このキャリアセンスの実行時間および感度等は電波法で定められており、例えば日本の場合には、１Ｗまで出力可能な無線タグリーダに対して、−７４dBmのキャリアセンス感度が必要と定められている。

また、無線タグリーダの受信方式として、ダイレクトコンバージョン方式がしばしば用いられる。ダイレクトコンバージョン方式は、ローカル発振器の周波数を受信周波数とほぼ同一にして、中間周波数を用いずにベースバンド信号を生成するものとしてよく知られている。このダイレクトコンバージョン方式の無線タグリーダでも、ベースバンド信号の振幅に基づいてキャリアセンスが実行される（例えば特許文献１）。
特開２００７−２８５８３号公報

通常、無線タグリーダのキャリアセンス感度は無線タグとの通信時の受信感度よりも高い。このため、受信信号を増幅するための高周波増幅器を設け、その利得をキャリアセンス時に大きくするか、あるいは通常受信時には高周波増幅器を使用せずにキャリアセンス時のみ高周波増幅器を使用するようにして、キャリアセンス時の利得を大きくするのが一般的である。

しかしながら、この場合、キャリアセンス時に大きなレベルの信号が受信されると、その受信信号がベースバンドで飽和し易いという特性をもっている。例えば、他の無線タグリーダの送信周波数が自局とは異なるチャンネルであっても、その無線タグリーダから発せられる強い電波が自局に入力されると、受信信号がベースバンド部で飽和して歪んでしまい、そのため他局の通信速度に相当する周波数成分が自局のキャリアセンス帯域に出現し、不要にキャリアセンスしてしまうという問題が発生する。

そこで、自局の通信速度に対応する周波数成分を減衰させるフィルタ、たとえば帯域阻止フィルタを設け、受信信号から変換したベースバンド信号をその帯域阻止フィルタに通してキャリアセンスを行うことが考えられる。

ただし、この場合、帯域阻止フィルタを経たベースバンド信号のレベルが、キャリアセンスすべきチャンネル帯域において安定しなくなってしまう。このため、ある特定の周波数に対してキャリアセンスし難い状態となったり、逆にある特定の周波数に対しては感度が良くなり過ぎて微小な入力レベルや雑音に対してもキャリアセンスしてしまうという可能性がある。

この発明は、上記の事情を考慮したもので、別チャンネルの周波数で通信する他の無線タグリーダから強い電波が入力された場合でも誤りのないキャリアセンスが可能で、しかも当該通信のチャンネル帯域において安定したキャリアセンス感度を確保することができる無線タグリーダを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の無線タグリーダは、高周波信号を発する発振器と、前記発信器から発せられる高周波信号を変調する変調手段と、受信信号を前記変調手段で変調された高周波信号に基づきベースバンド信号に変換する変換手段と、当該無線タグリーダの送信前に、その送信周波数と同じ周波数成分の有無を前記ベースバンド信号から検出し、検出無しの場合に当該無線タグリーダの送信を許容するキャリアセンスを実行するキャリアセンス手段と、前記キャリアセンスの実行中、前記変調手段の変調周波数を複数の設定の中から所定時間ずつ交互に切替えて任意の一つに選択し、選択された変調信号を前記変調手段に入力する変調制御手段と、を備える。

この発明の無線タグリーダによれば、別チャンネルの周波数で通信する他の無線タグリーダから強い電波が入力された場合でも誤りのないキャリアセンスが可能で、しかも当該通信のチャンネル帯域において安定したキャリアセンス感度を確保することができる。

［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。通信方式としてダイレクトコンバージョン方式を採用した無線タグリーダの要部を図１に示している。

送受信用のアンテナ１に帯域通過フィルタ（バンドパスフィルタ；ＢＰＦ）２を介してサーキュレータ（方向性結合器）３が接続されている。帯域通過フィルタ２は、アンテナ１の受信信号（高周波信号）のうち、送受信用の予め定められた帯域の周波数成分を通す。この帯域通過フィルタ２を通った受信信号は、上記サーキュレータ３によって増幅・非増幅切替回路（増幅手段）４に導かれる。

増幅・非増幅切替回路４は、受信信号を信号処理部２０からの指令に応じて増幅または非増幅するもので、切替器（ＳＷ）５，６および高周波増幅器（低雑音増幅器；ＬＮＡともいう）７からなる。このうち、切替器５は、帯域通過フィルタ２からの受信信号を切替器６および高周波増幅器７のいずれか一方に供給するもので、非キャリアセンス時（通常受信時）は高周波増幅器７を経ず直接切替器６に供給し、キャリアセンス時は高周波増幅器７を経て切替器６に供給する。高周波増幅器７は、受信感度を高めるためのもので、切替器５から供給される受信信号を後述するキャリアセンス部３６のキャリアセンス感度に必要なレベルに増幅する。この高周波増幅器７で増幅された受信信号が切替器６に供給される。切替器６は、切替器５からの受信信号および高周波増幅器７からの受信信号のいずれか一方を選択的に出力するもので、非キャリアセンス時は切替器５から供給される受信信号を出力し、キャリアセンス時は高周波増幅器７から供給される受信信号を出力する。また、キャリアセンスの実行時に信号処理部２０からの指示に基づいて、受信信号を増幅するために切替器５，６を制御する切替手段を備えている。

増幅・非増幅切替回路４を経た受信信号は、周波数変換部（変換手段）１０に供給される。周波数変換部１０は、増幅・非増幅切替回路４から供給される受信信号を後述の変調器２２から供給される高周波信号に基づいてベースバンド信号に変換するもので、ミキサ１１，１５、および９０度位相シフト器１９などを有している。また、周波数変換部１０を経た受信信号は、ベースバンド部２４に供給される。ベースバンド部２４は低域通過フィルタ（ローパスフィルタ；ＬＰＦ）１２，１６、低周波増幅器１３，１７、およびアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１４，１８などを有している。

上記ミキサ１１は、増幅・非増幅切替回路４からの受信信号と後述の変調器２２の出力とを混合することにより、同相成分（Ｉ成分）のベースバンド信号ＩＡを生成する。このベースバンド信号ＩＡが、低域通過フィルタ１２を通過し、かつ低周波増幅器１３で増幅された後、アナログ・ディジタル変換器１４でディジタル変換されて信号処理部２０に供給される。

上記９０度位相シフト器１９は、後述の変調器２２から供給される高周波信号の位相を９０度変化させた信号を出力する。
上記ミキサ１５は、増幅・非増幅切替回路４からの受信信号と９０度位相シフト器１９から供給される高周波信号とを混合することにより、直交成分（Ｑ成分）のベースバンド信号ＱＡを生成する。このベースバンド信号ＱＡが、低域通過フィルタ１６を通過し、かつ低周波増幅器１７で増幅された後、アナログ・ディジタル変換器１８でディジタル変換されて信号処理部２０に供給される。

ローカル発振器２１は、信号処理部２０の指令に応じて動作し、無線タグからの受信信号の周波数とほぼ同一の周波数の高周波信号（例えば９５３ＭHz）を発する。この高周波信号が変調器２２に供給される。変調器２２は、ローカル発振器２１から発せられる高周波信号を後述のディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器２５から供給される変調信号に応じて変調（ＡＳＫ変調）することにより、無線タグへの送信データを含みつつ無線タグの動作用電源として機能する高周波信号を出力したり、無線タグの動作用電源としてのみ機能する高周波信号を出力する。この変調器２２から出力される高周波信号が、上記ミキサ１１、９０度位相シフト器１９およびパワーアンプ２３に供給される。パワーアンプ２３は、入力される高周波信号を電力増幅する。増幅された高周波信号は、サーキュレータ３によって帯域通過フィルタ２側に導かれ、その帯域通過フィルタ２を通過してアンテナ1から送信される。

信号処理部２０は、主要な構成として、図２に示すように、ベースバンド部２４でＡ/Ｄ変換されたベースバンド信号ＩＢが供給される低域通過フィルタ（ＬＰＦ；第２フィルタ）３１、この低域通過フィルタ３１を経たベースバンド信号ＩＣが供給される帯域阻止フィルタ（ＢＥＦ；第１フィルタ）３２、ベースバンド部２４でＡ/Ｄ変換されたベースバンド信号ＱＢが供給される低域通過フィルタ（ＬＰＦ；第２フィルタ）３３、この低域通過フィルタ３３を経たベースバンド信号ＱＣが供給される帯域阻止フィルタ（ＢＥＦ；第１フィルタ）３４、上記低域通過フィルタ３１，３３を経たベースバンド信号ＩＣ，ＱＣが供給されるデータ復調部（復調手段）３５、および上記帯域阻止フィルタ３２，３４を経たベースバンド信号ＩＤ，ＱＤが供給されるキャリアセンス部（キャリアセンス手段）３６、これらデータ復調部３５の復調結果およびキャリアセンス部３６のキャリアセンス結果が供給される制御部４０、この制御部４０に接続された変調制御部（変調制御手段）５０などを備えている。帯域阻止フィルタ３２，３４はキャリアセンス実行時の専用フィルタである。

上記低域通過フィルタ３１，３３は、上記ベースバンド部２４で生成されたベースバンド信号ＩＢ，ＱＢのうち、当該無線タグリーダの通信速度（例えば４０kbps）に対応する周波数成分（例えば４０ｋＨｚ）をそれぞれ通す。

上記帯域阻止フィルタ３２，３４は、低域通過フィルタ３１，３３を経たベースバンド信号ＩＣ，ＱＣのうち、当該無線タグリーダの通信速度に対応する周波数成分をそれぞれ阻止する。

データ復調部３５は、低域通過フィルタ３１，３３を経たベースバンド信号ＩＣ，ＱＣを復調する。
キャリアセンス部３６は、当該無線タグリーダの送信前に、その送信周波数（例えば９５３ＭHz）と同じ周波数成分を帯域阻止フィルタ３２，３４を経たベースバンド信号から検出し、検出無しの場合に当該無線タグリーダの送信を許容するキャリアセンスを実行する。

変調制御部５０は、キャリアセンス用の複数の周波数の変調信号を生成し、その各変調信号をキャリアセンス部３６によるキャリアセンスの実行中に順に選択して出力するとともに、無線タグへのデータ送信に際してはその送信データに応じた変調信号を生成して出力するもので、図３に示すように、キャリアセンス時変調信号Ｍ１生成部５１ａ、キャリアセンス時変調信号Ｍ２生成部５１ｂ、送信時変調信号Ｍｄ生成部５２、および選択部５３などを有している。

キャリアセンス時変調信号Ｍ１生成部５１ａは、周波数ｆ１の矩形波状の変調信号Ｍ１を生成して出力する。キャリアセンス時変調信号Ｍ２生成部５１ｂは、周波数ｆ２（＞ｆ１）の矩形波状の変調信号Ｍ２を生成して出力する。この周波数ｆ１，ｆ２は上記帯域阻止フィルタ３２，３４の阻止周波数を間に挟んで上下に存する周波数であって、ｆ１は阻止周波数より低く、ｆ２は阻止周波数より高い。送信時変調信号生成部５２は、制御部４０から供給される送信データに応じた変調信号Ｍｄを生成して出力する。選択部５３は、上記変調信号Ｍ１，Ｍ２，Ｍｄのいずれかを制御部４０から供給される選択信号に応じて選択し、それを変調信号ＴＸＤとして出力する。すなわち、変調制御手段は、キャリアセンスの実行中、変調手段の変調周波数を複数の設定の中から任意の一つに選択し、選択された変調信号を前記変調手段に入力する制御を行っている。

この変調制御部５０から出力される変調信号ＴＸＤが、ディジタル／アナログ変換器２５を介して変調器２２に入力される。この入力により、とくにキャリアセンス時は、変調器２２の変調周波数が複数の値に順に切替わることになる。

制御部４０は、主要な機能として、次の（１）〜（４）の手段を備えている。
（１）無線タグへのデータ送信の前にキャリアセンス部３６に一定時間のキャリアセンスの実行を指令する手段。

（２）キャリアセンス部３６のキャリアセンスの結果に応じて、無線タグへのデータ送信を許容または禁止する手段。

（３）データ送信の許容時、送信データを変調制御部５０に供給する手段。

（４）無線タグからの受信に際し（非キャリアセンス時）、データ復調部３５の復調データを認識する手段。
つぎに、作用を説明する。
アンテナ１で受信される高周波信号は、帯域通過フィルタ２およびサーキュレータ３を介して増幅・非増幅切替回路４に入力される。このとき、キャリアセンスの非実行時（通常受信時）であれば、増幅・非増幅切替回路４に入力された受信信号が増幅されずに周波数変換部１０に供給される。キャリアセンスの実行時は、必要なキャリアセンス感度を得るべく、増幅・非増幅切替回路４に入力された受信信号が高周波増幅器７で増幅されて周波数変換部１０に供給される。

周波数変換部１０に供給された受信信号は、変調器２２からの高周波信号に基づいてベースバンド信号ＩＡ，ＱＡに変換される。ベースバンド部２４でデジタル信号に変換されたこのベースバンド信号ＩＢ，ＱＢが、低域通過フィルタ３１，３３を介してデータ復調部３５に入力されるとともに、低域通過フィルタ３１，３３および帯域阻止フィルタ３２，３４を介してキャリアセンス部３６に入力される。

キャリアセンス部３６は、当該無線タグリーダの送信前に、キャリアセンスを実行する。例えば、日本用に割り当てられた無線タグ用の周波数帯域のうち、５チャンネルの周波数（９５３MHz）で送信を開始しようとする場合、その送信周波数と同じ周波数成分が、低域通過フィルタ３１，３３および帯域阻止フィルタ３２，３４を経たベースバンド信号ＩＤ，ＱＤから検出される。ベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値（ＲＳＳＩ値）が設定値未満であれば、送信周波数と同じ周波数成分（キャリア）が無いと判断される。この場合、送信が許容される。ただし、ベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値が設定値以上であれば、送信周波数と同じ周波数成分（キャリア）が有ると判断される。この場合、送信が禁止される。

このキャリアセンス時、変調制御部５０において、周波数ｆ１の変調信号Ｍ１および周波数ｆ２の変調信号Ｍ２が図４に示すように所定時間（例えば２５０μsec）ずつ交互に切替え出力される。この変調信号Ｍ１，Ｍ２の切替え出力に伴い、図５に示すように、ベースバンド部２４における低周波増幅器１３，１７とアナログ・ディジタル変換器１４，１８との間のラインのベースバンド信号Ｉ，Ｑの周波数がそれぞれｆ１とｆ２とに所定時間ずつ交互に切替わる。

ここで、帯域阻止フィルタ３２，３４の働きについて説明する。例えば、日本用に割り当てられたＵＨＦ帯無線タグ用の周波数帯域のうち、５チャンネルの周波数（９５３MHz）で送信を開始しようとする場合、送信開始前に同じ５チャンネルについてキャリアセンスが実行される。このキャリアセンスの結果、キャリアが検出されなければ送信が開始されることになる。

５チャンネル以外のチャンネルで送信している無線タグリーダの強い電波が自局に入力された場合、ベースバンド部２４では受信信号が飽和して歪むために、ベースバンド信号Ｉ，Ｑにおいて、自局の通信速度に対応する周波数成分（変調周波数）に等しい４０ｋＨｚのところにスペクトルが現れる。このスペクトルはキャリアセンスを行うためのベースバンド帯域（例えば０〜１００ｋＨｚ）に含まれるため、誤ってキャリアセンスし易くなる。

そこで、ベースバンド部２４で変換されたベースバンド信号Ｉ，Ｑのうち、当該無線タグリーダの通信速度（４０kbps）に対応する周波数成分（４０kHz）を通す低域通過フィルタ３１，３３を設け、その低域通過フィルタ３１，３３を経たベースバンド信号ＩＣ，ＱＣを復調するとともに、低域通過フィルタ３１，３３を経たベースバンド信号ＩＣ，ＱＣのうち、当該無線タグリーダの通信速度（４０kbps）に対応する周波数成分（４０kHz）を阻止する帯域阻止フィルタ３２，３４を設け、その帯域阻止フィルタ３２，３４を経たベースバンド信号ＩＤ，ＱＤに対しキャリアセンスを実行するようにしている。これにより、別チャンネルの周波数で通信する他の無線タグリーダから強い電波が入力され、それが増幅・非増幅切替回路４で増幅された場合でも、誤ったキャリアセンスを防ぐことができる。

ただし、日本の電波法では、キャリアセンスに際し、通信を行うチャンネル帯域においてキャリアセンス感度（例えば−７４ｄＢｍ）を満足することが定められている。ＵＨＦ帯の無線タグ用に割当てられているチャンネル帯域は２００ｋＨｚであるため、５チャンネルの場合であれば、９５３ＭＨｚ±１００ｋＨｚの範囲でキャリアセンス感度を保持する必要がある。

具体的な例として、当該無線タグリーダと無線タグとの通信速度を４０kbps、信号処理部２０内の低域通過フィルタ３１，３３のカットオフ周波数を約１００ｋＨｚ、帯域阻止フィルタ３２，３４の阻止周波数を４０ｋＨｚ、ローカル発振器２１の高周波信号に対するキャリアセンス時の変調周波数を４０ｋＨｚとし、かつアンテナ１にキャリアセンスの規格値である−７４ｄＢｍの信号を入力した場合、ベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値（ＲＳＳＩ値）と周波数との関係は図６のようになる。すなわち、振幅値の最小値は９５３ＭＨｚ時の“５７”、振幅値の最大値は９５３．０２ＭＨｚ時の“１０２”であり、最小値と最大値との間で振幅値が変動していることが分かる（変動幅＝１０２−５７＝４５）。

特に、帯域阻止フィルタ３２，３４の阻止周波数が４０ｋＨｚであることから、９５３ＭＨｚ時の振幅値が小さくなっている。
すなわち、変調器２２に入力される変調周波数が４０ｋＨｚの場合、ローカル発振器２１から発せられる９５３ＭＨｚの高周波信号は４０ｋＨｚで変調される。アンテナ１で９５３ＭＨｚの高周波信号が受信されると、その受信信号と４０ｋＨｚで変調された９５３ＭＨｚの高周波信号とがミキサ１１，１５で混合され、これにより４０ｋＨｚのベースバンド信号Ｉ，Ｑが得られる。しかしながら、この４０ｋＨｚのベースバンド信号Ｉ，Ｑは帯域阻止フィルタ３２，３４によって減衰されるため、キャリアセンス部３６に供給されるベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値は非常に小さい値となる。このような理由から、９５３ＭＨｚ時の振幅値が小さくなっている。

ベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値は、理想的には、チャンネル帯域内で一定であることが望ましい。振幅値がチャンネル帯域内で一定であれば、チャンネル帯域内のどの周波数に対してもキャリアセンス感度が一定となるからである。振幅値がチャンネル帯域内で変動すると、キャリアセンス感度も同様に変動してしまう。このような場合、小さいレベルの受信信号やノイズに対し、不要にキャリアセンスしてしまう可能性がある。

このような不要なキャリアセンスを防ぐため、本実施形態では、キャリアセンス時、変調制御部５０において変調信号Ｍ１と変調信号Ｍ２を所定時間（例えば２５０μsec）ずつ交互に切替え出力し、これにより、アンテナ１から入力される受信信号が９５３ＭＨｚの場合には波数がｆ１とｆ２とに所定時間ずつ交互に切替わるベースバンド信号Ｉ，Ｑを得るようにしている。

なお、キャリアセンス部３６は、ベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値を上記切替えの所定時間（例えば２５０μsec）の偶数倍の時間にわたって平均化し、その平均化した振幅値に対してキャリアセンスを行う。これにより、時間的に変動の少ない振幅値を求めることができ、瞬時的なノイズ等の影響を受けない信頼性の高いキャリアセンスが可能となる。例えば、切替えの所定時間が２５０μsecの場合、その２倍の５００μsecや４倍の１ｍsecを平均化時間として定めるのがよい。

変調周波数がｆ１（＝１１．７ｋＨｚ）単一の場合のベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値、ｆ２（＝９０．９ｋＨｚ）単一の場合のベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値、ｆ１とｆ２とに所定時間ずつ交互に切替わる場合のベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値を、それぞれ実験により確かめたのが図７である。

変調周波数がｆ１単一の場合の振幅値の変動幅、ｆ２単一の場合の振幅値の変動幅は、図６に示した４０ｋＨｚ単一の場合の振幅値の変動幅よりも大きくなるが、ｆ１とｆ２とが所定時間ずつ交互に切替わる場合の振幅値の変動幅は９５３．０９ＭＨｚ時の最小値“６７”から９５３．０４ＭＨｚ時の最大値“９０”までの“２３”であり、４０ｋＨｚ単一の場合の約半分に改善される。

このように、キャリアセンス用に帯域阻止フィルタ３２，３４を設け、さらに、キャリアセンス時の変調周波数をｆ１とｆ２とに所定時間ずつ交互に切替えることにより、別チャンネルの周波数で通信する他の無線タグリーダから強い電波が入力された場合でも誤りのない安定したキャリアセンスが可能となり、しかも、当該無線タグリーダの通信のチャンネル帯域内において安定したキャリアセンス感度を確保することができる。

［２］この発明の第２の実施形態について説明する。
変調制御部５０が、図８に示すように、キャリアセンス時変調信号Ｍ１生成部５１ａ、キャリアセンス時変調信号Ｍ２生成部５１ｂ、キャリアセンス時変調信号Ｍ３生成部５１ｃ、送信時変調信号Ｍｄ生成部５２、および選択部５３を有している。

キャリアセンス時変調信号生成部５１ａ，５１ｂは、第１の実施形態と同じく、周波数ｆ１，ｆ２の矩形波状の変調信号Ｍ１，Ｍ２を生成して出力する。キャリアセンス時変調信号Ｍ３生成部５１ｃは、周波数ｆ３の矩形波状の変調信号Ｍ３を生成して出力する。

周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の関係は、“ｆ１＜ｆ３＜ｆ２”である。ｆ１として帯域阻止フィルタ３２，３４の阻止周波数４０ｋＨｚより低い、例えば１１．７ｋＨｚが選定され、ｆ２として帯域阻止フィルタ３２，３４の阻止周波数４０ｋＨｚより高い、例えば９０．９ｋＨｚが選定され、ｆ３として帯域阻止フィルタ３２，３４の阻止周波数４０ｋＨｚと同じ値が選定されている。

選択部５３は、上記変調信号Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍｄのいずれかを制御部４０から供給される選択信号に応じて選択し、それを変調信号ＴＸＤとして出力する。

作用を説明する。
キャリアセンス時、変調制御部５０において、周波数ｆ１の変調信号Ｍ１、周波数ｆ２の変調信号Ｍ２、および周波数ｆ３の変調信号Ｍ３が所定時間（例えば２５０μsec）ずつ順に切替え出力される。この変調信号Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の切替え出力に伴い、アンテナ１から入力される受信信号が９５３ＭＨｚの場合にはベースバンド信号Ｉ，Ｑの周波数が所定時間ずつｆ１，ｆ２，ｆ３に順に切替わる。

変調周波数がｆ１（＝１１．７ｋＨｚ）単一の場合のベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値、ｆ２（＝９０．９ｋＨｚ）単一の場合のベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値、ｆ３（＝４０ｋＨｚ）単一の場合のベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値、変調周波数がｆ１，ｆ２，ｆ３に順に切替わる場合のベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値を、それぞれ実験により確かめたのが図９である。

４０ｋＨｚ単一の場合の振幅値の変動幅は大きく、ｆ１単一の場合およびｆ２単一の場合の振幅値の変動幅はその４０ｋＨｚ単一の場合よりもさらに大きくなるが、ｆ１，ｆ２，ｆ３が順に切替わる場合の振幅値の変動幅は９５３．０８ＭＨｚ時の最小値“７４”から９５３．０４ＭＨｚ時の最大値“９０”までの“１６”であり、４０ｋＨｚ単一の場合の約１／３、ｆ１，ｆ２の２周波数切替の場合の７０％に改善される。

他の構成、作用、および効果は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
［３］この発明の第３の実施形態について説明する。
変調制御部５０が、図１０に示すように、キャリアセンス時変調信号Ｍ１生成部５１ａ、キャリアセンス時変調信号Ｍ２生成部５１ｂ、送信時変調信号Ｍｄ生成部５２、選択部５３、および重畳部５４を有している。

キャリアセンス時変調信号生成部５１ａ，５１ｂは、第１の実施形態と同じく、周波数ｆ１，ｆ２の矩形波状の変調信号Ｍ１，Ｍ２を生成して出力する。ｆ１として帯域阻止フィルタ３２，３４の阻止周波数４０ｋＨｚより低い、例えば１１．７ｋＨｚが選定され、ｆ２として帯域阻止フィルタ３２，３４の阻止周波数４０ｋＨｚより高い、例えば９０．９ｋＨｚが選定される。

重畳部５４は、変調信号Ｍ１，Ｍ２を重畳して、図１１に示すように、２つの周波数ｆ１，ｆ２でレベル変化する変調信号を出力する。この変調信号が選択部５３に供給される。

選択部５３は、重畳部５４から供給される変調信号および送信時変調信号Ｍｄ生成部５２から供給される変調信号Ｍｄのいずれかを制御部４０から供給される選択信号に応じて選択し、それを変調信号ＴＸＤとして出力する。

作用を説明する。
キャリアセンス時、２つの周波数ｆ１，ｆ２でレベル変化する変調信号が変調器２２に供給され、ＡＭ変調される。この供給により、チャンネル帯域におけるベースバンド信号ＩＤ，ＱＤの振幅値の変動幅を小さく抑えることができる。これにより、チャンネル帯域内において安定したキャリアセンス感度を確保することができる。

他の構成、作用、および効果は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。
［４］変形例
上記各実施形態では、変調器２２の変調方式としてＡＳＫ変調またはＡＭ変調を例に説明したが、ＡＳＫ変調，ＡＭ変調に限らず、例えばＢＰＳＫ変調を採用してもよい。また、帯域阻止フィルタ３２，３４に代えて、周波数成分（４０kHz）を阻止する特性の低域通過フィルタを用いても、同様の効果が得られる。さらに、増幅・非増幅切替回路４における高周波増幅器７として利得が可変のものを採用し、キャリアセンスの非実行時には高周波増幅器７を低利得で動作させ、キャリアセンスの実行時には高周波増幅器７を高利得で動作させるようにしてもよい。この場合、増幅・非増幅切替回路４の切替器５，６を不要とすることができる。

キャリアセンス時変調信号生成部５１ａ，５１ｂおよび５１ｃで生成される信号は矩形波として説明をしたが、矩形波に限らずローパスフィルタなどにより帯域制限した波形としてもよい。

その他、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

各実施形態の要部の構成を示すブロック図。 図１における信号処理部の主要な構成を示すブロック図。 第１の実施形態における変調制御部の構成を示すブロック図。 第１の実施形態における各変調信号の波形を示す図。 第１の実施形態におけるベースバンド信号の波形を示す図。 各実施形態において変調信号が仮に１つであった場合のベースバンド信号の周波数と振幅値との関係を参考として示す図。 第１の実施形態における２周波数切替時のベースバンド信号の周波数と振幅値との関係を示す図。 第２の実施形態における変調制御部の構成を示すブロック図。 第２の実施形態における３周波数切替時のベースバンド信号の周波数と振幅値との関係を示す図。 第３の実施形態における変調制御部の構成を示すブロック図。 第３の実施形態の２周波数重畳によるベースバンド信号の周波数と振幅値との関係を示す図。

符号の説明

１…アンテナ、２…帯域通過フィルタ、３…サーキュレータ、４…増幅・非増幅切替回路（増幅手段）、５，６…切替器、７…高周波増幅器、１０…周波数変換部（変換手段）、１１，１５…ミキサ、１２，１６…低域通過フィルタ、１３，１７…低周波増幅器、１４，１８…アナログ・ディジタル変換器、１９…９０度位相シフト器、２０…信号処理部、２１…ローカル発振器、２２…変調器（変調手段）、２３…パワーアンプ、２４…ベースバンド部、２５…ディジタル・アナログ変換器、３１，３３…低域通過フィルタ（第２フィルタ）、３２，３４…帯域阻止フィルタ（第１フィルタ）、３５…データ復調部（復調手段）、３６…キャリアセンス部（キャリアセンス手段）、４０…制御部、５０…変調制御部（変調制御手段）、５１ａ…キャリアセンス時変調信号Ｍ１生成部、５１ｂ…キャリアセンス時変調信号Ｍ２生成部、５２…送信時変調信号Ｍｄ生成部、５３…選択部、５４…重畳部

Claims (5)

1. 無線タグとの通信を行う無線タグリーダにおいて、
   高周波信号を発する発振器と、
   前記発振器から発せられる高周波信号を変調する変調手段と、
   受信信号を前記変調手段で変調された高周波信号に基づきベースバンド信号に変換する変換手段と、
   当該無線タグリーダの送信前に、その送信周波数と同じ周波数成分の有無を前記ベースバンド信号から検出し、検出無しの場合に当該無線タグリーダの送信を許容するキャリアセンスを実行するキャリアセンス手段と、
   前記キャリアセンスの実行中、前記変調手段の変調周波数を複数の設定の中から所定時間ずつ交互に切替えて任意の一つに選択し、選択された変調信号を前記変調手段に入力する変調制御手段と、
   を備えていることを特徴とする無線タグリーダ。
2. 無線タグとの通信を行う無線タグリーダにおいて、
   高周波信号を発する発振器と、
   前記発振器から発せられる高周波信号を入力される変調信号に応じて変調する変調手段と、
   受信信号を前記変調手段で変調された高周波信号に基づきベースバンド信号に変換する変換手段と、
   当該無線タグリーダの送信前に、その送信周波数と同じ周波数成分の有無を前記ベースバンド信号から検出し、検出無しの場合に当該無線タグリーダの送信を許容するキャリアセンスを実行するキャリアセンス手段と、
   複数の周波数の変調信号を生成して重畳し、前記キャリアセンスの実行中、重畳した変調信号を前記変調手段に入力する変調制御手段と、
   を備えていることを特徴とする無線タグリーダ。
3. 当該無線タグリーダの通信速度に対応する周波数成分を阻止する第１フィルタを更に備え、
   前記キャリアセンス手段は、前記第１フィルタを経たベースバンド信号から送信周波数と同じ周波数成分の有無を検出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線タグリーダ。
4. 前記変調制御手段の複数の設定の周波数は、前記第１フィルタの阻止周波数の上下に存する２つの周波数であることを特徴とする請求項３記載の無線タグリーダ。
5. 前記変調制御手段の複数の設定の周波数は、前記第１フィルタの阻止周波数およびその阻止周波数の上下に存する２つの周波数の合計３つの周波数であることを特徴とする請求項３記載の無線タグリーダ。

Images