JP4609123B2 - Transponder, interrogator and wireless communication system - Google Patents
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Description
本発明は、応答器及び質問器並びに無線通信システムの技術分野に属し、より詳細には、無線通信により情報の授受を相互に行う応答器（無線タグ）及び質問器並びにそれらを含んだ無線通信システムの技術分野に属する。 The present invention belongs to a technical field of a responder, an interrogator, and a wireless communication system. More specifically, the present invention relates to a responder (wireless tag), an interrogator, and a wireless communication including the same. It belongs to the technical field of systems.
近年、無線送受信用のアンテナ及びメモリ等を含んで１ｍｍ平方以下の大きさのＩＣチップからなる、いわゆる無線タグが実用化されつつある。この無線タグについてより詳細には、当該無線タグは一般に流通する商品等に貼り付けられてその商品等と共に流通するものであり、上記メモリ内にその商品等を識別するための識別情報を記憶させ、更に上記アンテナを介して別に設けられている質問器からの質問信号を受信したとき、当該質問信号に対応し且つ上記識別情報を含む応答信号を生成して上記アンテナを介して上記質問器に送信することで、その質問器において上記商品等を識別可能にするものである。この無線タグによれば、例えば食料品の生産地からの流通経路をその食料品の購入時に確認することができたり、或いは、その食料品の生産時における添加物や農薬の使用状況等をその消費者が確認することができたりすることになる。 In recent years, a so-called wireless tag including an IC chip having a size of 1 mm square or less including an antenna and a memory for wireless transmission / reception has been put into practical use. More specifically, the wireless tag is affixed to a product that is generally distributed and distributed along with the product, etc., and identification information for identifying the product is stored in the memory. Further, when an interrogator signal is received from an interrogator provided separately via the antenna, a response signal corresponding to the interrogator signal and including the identification information is generated to the interrogator via the antenna. By transmitting, the product etc. can be identified in the interrogator. According to this wireless tag, for example, the distribution channel from the production area of the food product can be confirmed at the time of purchase of the food product, or the use status of additives and pesticides at the time of production of the food product can be confirmed. Consumers can confirm it.
一方、近年、搬送波を用いずに非常に時間幅の小さい（１ナノ秒以下）パルス波を用いて通信を行う方式であるＵＷＢ（Ultra Wide Band）方式の無線通信も実用化されつつある。この無線通信方式によれば、上述した如く非常に時間幅の小さいパルス波を用いるため、結果として使用される帯域幅が数ギガヘルツ以上になる超広帯域な無線通信が可能となり、更に搬送波を用いないことでその送信出力は１０ナノワット／メガヘルツ程度と極めて低いものとなる。このような構成を有するＵＷＢ方式は以下のような特徴・長所を有し、今後は室内通信やセキュリティセンサ、或いは高速無線ＬＡＮ（Local Aria Network）等に対する応用が期待されている。 On the other hand, in recent years, UWB (Ultra Wide Band) wireless communication, which is a method of performing communication using a pulse wave with a very small time width (1 nanosecond or less) without using a carrier wave, has been put into practical use. According to this wireless communication method, since a pulse wave with a very small time width is used as described above, it becomes possible to perform ultra-wideband wireless communication with a bandwidth used as a result of several gigahertz or more, and no carrier wave is used. As a result, the transmission output is as extremely low as about 10 nanowatts / megahertz. The UWB system having such a configuration has the following features and advantages, and is expected to be applied to indoor communications, security sensors, high-speed wireless LAN (Local Aria Network), and the like.
（１）電力スペクトル密度が極めて低いため、既存の通信システムとの与干渉・被干渉が少なく、それらとの共存の可能性を有する。 (1) Since the power spectrum density is extremely low, there is little interference and interference with existing communication systems, and there is a possibility of coexistence with them.
（２）平均電力レベルが１ミリワット以下であり、数マイル以上の伝送が可能となる。 (2) The average power level is 1 milliwatt or less, and transmission of several miles or more is possible.
（３）極めて短い（ナノ秒単位）のパルス波を利用しているため、いわゆるマルチパスに強く、高いパス分割能力を有し、更にレーダとして高精度の測距（数センチメートル単位）が可能となる。 (3) Because it uses extremely short (nanosecond unit) pulse waves, it is strong against so-called multipaths, has high path splitting capability, and enables high-precision ranging (in several centimeters) as a radar. It becomes.
（４）搬送波が不用でパルス波としての放射時間が極めて短いため、小型・低消費電力の通信システムを構築可能である。 (4) Since a carrier wave is unnecessary and the radiation time as a pulse wave is extremely short, a small-sized and low power consumption communication system can be constructed.
（５）ギガヘルツレベルの広い帯域を常に占有するため、大容量多元接続・超高速伝送（＜数百メガビット／秒）が可能である。 (5) Since it always occupies a wide band of gigahertz level, large-capacity multiple access / ultra-high-speed transmission (<several hundred megabits / second) is possible.
（６）通信と測距が同時に可能であるため、例えば車―車間通信などに応用可能である。 (6) Since communication and ranging are possible at the same time, it can be applied to, for example, vehicle-to-vehicle communication.
なお、上記ＵＷＢ方式の無線通信の一般的な構成について開示している文献としては、例えば以下のような特許文献１乃至４がある。
他方、無線通信により移動体までの距離を検出する技術としては、例えば下記特許文献５に記載された技術がある。
しかしながら、上述した従来の無線タグを含んだ識別システムによれば、商品等の他の商品等からの識別はできるものの、その構成上、無線タグから質問器までの距離を十分な精度で測定することは不可能であった。 However, according to the identification system including the above-described conventional wireless tag, although it can be distinguished from other products such as products, the distance from the wireless tag to the interrogator is measured with sufficient accuracy due to its configuration. It was impossible.
他方、上記したＵＷＢ方式の無線通信を用いたレーダでは、測距する対象物までの距離は正確に測定できるが、その対象物を他の対象物から識別することは不可能であった。 On the other hand, in the radar using the UWB wireless communication described above, the distance to the object to be measured can be accurately measured, but the object cannot be distinguished from other objects.
また、上記特許文献５に記載された技術の場合は、搬送波を用いて移動体までの距離を検出するものであるため、上記ＵＷＢ方式の無線通信の如き小型化及び低消費電力化を実現することは不可能であった。
In the case of the technique described in
そこで、本発明は上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、上記（１）乃至（６）として述べたＵＷＢ方式の無線通信が有する低消費電力化等の特長を活かしつつ、その対象物を相互に識別することが可能な無線通信システムに含まれる応答器及び質問器並びに無線通信システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to make use of the features such as low power consumption of the UWB wireless communication described in (1) to (6) above. It is another object of the present invention to provide a responder, an interrogator, and a wireless communication system that are included in a wireless communication system that can identify objects from each other.
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ＵＷＢ方式で用いられるパルス波を広帯域アンテナで受信して得られたパルス信号を用いて応答信号を生成する負荷インピーダンス部と、前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号を前記広帯域アンテナから前記負荷インピーダンス部に伝送し、且つ前負荷インピーダンス部により記生成された前記応答信号を前記負荷インピーダンス部から前記広帯域アンテナに伝送する伝送路であって、前記広帯域アンテナから前記負荷インピーダンス部までの前記伝送路の長さが他の応答器と異なる前記伝送路と、前記パルス波を受信し且つ前記応答信号を送信する前記広帯域アンテナと、を備える。
In order to solve the above-described problem, the invention according to
よって、パルス信号を広帯域アンテナから負荷インピーダンス部に伝送し、且つ応答信号を負荷インピーダンス部から広帯域アンテナに伝送する伝送路の、広帯域アンテナから負荷インピーダンス部までの長さが他の応答器と異なるように構成されているので、各応答器においてパルス波を受信して得られたパルス信号から生成される応答信号の送信タイミング、換言すれば、各応答器から送信される当該応答信号の質問器における受信タイミングが、各応答器における伝送路の長さを各応答器毎に異ならせることにより各応答器毎に異なることとなり、結果として当該送信タイミングの相違により、質問器に対して各応答器を識別させることができる。 Therefore, the length from the broadband antenna to the load impedance section of the transmission path for transmitting the pulse signal from the broadband antenna to the load impedance section and transmitting the response signal from the load impedance section to the broadband antenna is different from other responders. The transmission timing of the response signal generated from the pulse signal obtained by receiving the pulse wave in each responder, in other words, in the interrogator of the response signal transmitted from each responder The reception timing differs for each responder by changing the length of the transmission path in each responder for each responder, and as a result , each responder is connected to the interrogator by the difference in the transmission timing. identification is not can Rukoto.
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の応答器において、前記伝送路は、各前記応答器毎に特性インピーダンスの値が一定であるように構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
よって、伝送路の特性インピーダンスの値が、各応答器毎に一定であるので、応答信号の波形及び送信タイミングが変動することがなく、不要な反射成分が発生しないので、質問器に対して精度よく応答器を識別させることができる。 Therefore, the value of the characteristic impedance of the transmission path, so is constant for each transponder, without waveform and the transmission timing of the response signal varies, since the unnecessary reflected component is not generated, the accuracy with respect to the interrogator good can Rukoto is identifies the transponder.
上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の応答器において、前記伝送路の長さは、前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号及び前記負荷インピーダンス部により生成された前記応答信号の当該伝送路上における伝搬速度に対して、前記前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号のパルス幅に相当する時間を乗じた値の二分の一以上の長さであるように構成される。
In order to solve the above-described problem, according to the invention described in
よって、伝送路の長さが、当該伝送路上における各信号の伝搬速度に対して、パルス信号のパルス幅に相当する時間を乗じた値の二分の一以上の長さとされているので、応答器における広帯域アンテナ自体からパルス信号に応じて反射・放射される信号と、本来の応答信号と、を質問器に対して明確に識別させて応答器を識別させることができる。 Therefore, the length of the transmission line, to the propagation speed of each signal in the transmission path on, since there is a one-half or more of the length of the value obtained by multiplying the time corresponding to the pulse width of the pulse signal, the response the signal which is reflected and emitted in response to the pulse signal from the antenna itself in the vessel, and the original of the response signal, it is possible to identify the transponder by clearly identified to the interrogator a.
上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の応答器において、前記負荷インピーダンス部は、前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号に対するパルス反射係数を制御する反射制御手段を含むように構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
よって、広帯域アンテナにより得られたパルス信号に対するパルス反射係数を制御するので、各応答器から送信される応答信号の送信態様を送信すべき識別情報に応じて変更することができ、反射係数を制御しない場合と比べて多くの情報を送ることができる。すなわち、簡易な構成で多ビットの応答信号を生成して送信することができる。 Therefore, since the pulse reflection coefficient for the pulse signal obtained by the broadband antenna is controlled, the transmission mode of the response signal transmitted from each responder can be changed according to the identification information to be transmitted, and the reflection coefficient is controlled. More information can be sent than if not. That is, a multi-bit response signal can be generated and transmitted with a simple configuration.
上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の応答器において、前記負荷インピーダンス部は短絡と開放とを切り替える複数の切り替え部を備え、前記複数の切り替え部により前記伝送路の実効的な長さを制御する長さ制御手段を備えるように構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
よって、短絡と開放とを切り替える複数の切り替え部により伝送路の実効的な長さを制御するので、各応答器から送信される応答信号の送信態様を送信すべき識別情報に応じて変更することができ、反射係数を制御しない場合と比べて多くの情報を送ることができる。すなわち、簡易な構成で多ビットの応答信号を生成して送信することができる。 Therefore, since the effective length of the transmission path is controlled by a plurality of switching units that switch between short circuit and open, the transmission mode of the response signal transmitted from each responder is changed according to the identification information to be transmitted. Therefore, more information can be sent than when the reflection coefficient is not controlled. That is, a multi-bit response signal can be generated and transmitted with a simple configuration.
上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の応答器において、前記長さ制御手段は、前記伝送路の長さが、前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号及び前記負荷インピーダンス部により生成された前記応答信号の当該伝送路上における伝搬速度に対して、前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号のパルス幅に相当する時間を乗じて得られる乗算値の二分の一に当該乗算値のＮ／４倍（Ｎは０又は自然数）を加算した値の長さとなるように当該長さを制御するように構成される。
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 6 is the responder according to
よって、伝送路の長さが、当該伝送路上における各信号の伝搬速度に対してパルス信号のパルス幅に相当する時間を乗じた値の二分の一に当該乗算値のＮ／４倍を加算した値の長さとされているので、伝送路の長さを不必要に長くすることなく小型化を可能とすると同時に、質問器に対して各応答器を確実に識別させることができる。 Therefore, the length of the transmission path, adding a N / 4 times of the multiplication value to one-half of the value obtained by multiplying the time corresponding to the pulse width of the pulse signal to the propagation speed of each signal in the transmission path on since the there is a length value, the length of the transmission path at the same time allows for miniaturization without increasing unnecessarily can Rukoto reliably to identify the respective transponder with respect to the interrogator.
上記の課題を解決するために、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の応答器において、複数の前記負荷インピーダンス部と、一の前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号を当該広帯域アンテナから各前記負荷インピーダンス部に夫々伝送し、且つ各前記負荷インピーダンス部により生成された前記応答信号を各前記負荷インピーダンス部から夫々前記広帯域アンテナに伝送する複数の前記伝送路と、を備え、各前記伝送路の長さが相互に異なっているように構成される。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 7 is the responder according to
よって、一の応答器上に複数種類の長さの伝送路を備えているので、簡易な構成で多ビットの応答信号を生成して送信することができる。 Therefore, since a plurality of types of transmission lines are provided on one responder, a multi-bit response signal can be generated and transmitted with a simple configuration.
上記の課題を解決するために、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の応答器において、各前記伝送路の少なくとも一部としての機能を備える共用伝送路を更に備えて構成される。 In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 8 is the responder according to claim 7 , further comprising a shared transmission line having a function as at least a part of each of the transmission lines. The
よって、各伝送路の少なくとも一部としての機能を備える共用伝送路を更に備えるので、応答器を小型化しつつ複数種類の長さを有する伝送手段を実現することができる。 Therefore, since the shared transmission path provided with the function as at least a part of each transmission path is further provided, it is possible to realize transmission means having a plurality of types of lengths while reducing the size of the responder.
上記の課題を解決するために、請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の応答器において、前記負荷インピーダンス部は、複数の共振周波数により共振可能な共振手段を備える。 In order to solve the above-mentioned problem, according to a ninth aspect of the present invention, in the responder according to the first aspect, the load impedance unit includes a resonance unit that can resonate at a plurality of resonance frequencies.
よって、複数の共振周波数により共振可能な共振手段を負荷インピーダンス部が備えるので、比較的Ｑ値が低い共振手段を用いても多ビットの応答信号を生成することができる。 Therefore, since the load impedance unit includes resonance means that can resonate at a plurality of resonance frequencies, a multi-bit response signal can be generated even using resonance means having a relatively low Q value.
上記の課題を解決するために、請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の応答器を要素応答器として複数備える応答器であって、前記伝送路の長さ、又は前記広帯域アンテナから見た前記伝送路及び前記負荷インピーダンス部の負荷インピーダンス、の少なくともいずれか一つが各前記要素応答器毎に異なっているように構成される。
In order to solve the above problems, the invention according to
よって、相互に異なる応答信号が得られる要素応答器を複数備えているので、応答器の構成を簡略化しつつ多ビットの応答信号を生成することができる。 Therefore, since a plurality of element responders capable of obtaining different response signals are provided, a multi-bit response signal can be generated while simplifying the structure of the responder.
上記の課題を解決するために、請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の応答器であって、電波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナにより受信された前記電波を電力に変換して前記負荷インピーダンス部に供給する電力供給手段と、を更に備えて構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
よって、電波を受信して電力を得るので、電池等の外部電源を不要として応答器を更に小型化し運用コストを低減することができる。 Therefore, since electric power is received and electric power is obtained, an external power source such as a battery is not required, and the responder can be further reduced in size and operation cost can be reduced.
上記の課題を解決するために、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の応答器において、前記受信アンテナにより受信される前記電波は連続波であるように構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
よって、情報授受用のパルス信号と異なる連続波により電力を供給するので、各応答器において効率的に電力を発生させることができる。 Therefore, since electric power is supplied by a continuous wave different from the pulse signal for exchanging information, electric power can be efficiently generated in each responder.
上記の課題を解決するために、請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の応答器において、前記受信アンテナは予め設定されている同調周波数に同調する狭帯域アンテナであり、前記受信アンテナにより受信される前記電波は当該同調周波数を有する連続波であるように構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
よって、受信アンテナとして狭帯域アンテナで効率の良いアンテナを用いることができ、電波が連続波であるので、効率的に電力を取得することができる。 Therefore, an efficient antenna with a narrow band antenna can be used as the receiving antenna, and since the radio wave is a continuous wave, power can be acquired efficiently.
上記の課題を解決するために、請求項１４に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の応答器において、前記広帯域アンテナが前記受信アンテナを兼ねるように構成される。
In order to solve the above problems, the invention according to
よって、応答信号を送信する広帯域アンテナが受信アンテナを兼ねるので、小型化することができる。 Therefore, since the wide-band antenna for transmitting a response signal also serves as a receiving antenna can be miniaturized.
上記の課題を解決するために、請求項１５に記載の発明は、請求項１から１４のいずれか一項に記載された応答器に対して前記パルス波を送信し、且つ当該応答器からの前記応答信号を受信する質問器であって、前記パルス信号を生成するパルス生成手段と、前記パルス生成手段により生成された前記パルス信号に対応する前記パルス波を前記応答器に対して送信し、且つ当該パルス波に対応する前記応答器からの前記応答信号を受信する広帯域アンテナと、前記応答器において受信した前記パルス波が当該応答器に備えられた前記広帯域アンテナにより直接反射された反射波を検出する反射波検出手段と、前記応答器の前記伝送路を伝送して前記負荷インピーダンス部により生成される前記応答信号を検出する応答信号検出手段と、前記反射波の受信時刻と前記応答信号の受信時刻との時間である応答間隔を検出する応答間隔検出手段と、前記応答間隔検出手段により検出された前記応答間隔に基づいて前記応答器を識別する識別手段と、を備えて構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 15 transmits the pulse wave to the responder according to any one of
よって、応答器からの応答信号を広帯域アンテナで受信し、更に応答器の広帯域アンテナにより直接反射された反射波と、応答信号と、を夫々検出し、検出された応答間隔に基づいて応答器を識別するので、応答器の正確な識別が可能となり、搬送波を用いないことにより小型化・低消費電力化をも図ることができる。
上記の課題を解決するために、請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の質問器において、前記識別手段は、予め生成されている参照信号と、前記広帯域アンテナにより受信した前記応答信号と、前記応答間隔検出手段により検出された応答間隔と、を比較して前記応答器を識別するように構成される。
よって、識別手段が参照信号と応答信号と応答間隔とを比較して応答器を識別するので、応答器の正確な識別が可能となる。
Therefore, the response signal from the responder is received by the broadband antenna, and the reflected wave directly reflected by the broadband antenna of the responder and the response signal are detected, respectively, and the responder is detected based on the detected response interval. since identification enables accurate identification of the responder can be achieved even in size and power consumption by not using a carrier wave.
In order to solve the above-described problem, the invention according to
Therefore, the identification unit compares the reference signal, the response signal, and the response interval to identify the responder, so that the responder can be accurately identified.
上記の課題を解決するために、請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の質問器において、前記パルス生成手段は、クロック信号に対して第１の変調処理を施して第１変調クロック信号を生成する第１変調クロック信号生成手段を備え、当該第１変調クロック信号生成手段により生成された前記第１変調クロック信号を用いて前記パルス信号を生成して前記広帯域アンテナに出力し、前記識別手段は、前記クロック信号に対して前記第１の変調処理とは異なる第２の変調処理を施して第２変調クロック信号を生成する第２変調クロック信号生成手段を備え、当該第２変調クロック信号生成手段により生成された前記第２変調クロック信号を用いて前記参照信号を生成し前記応答信号との相関をとるように構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
よって、クロック信号に対応した第１の変調処理を施してパルス信号を生成して、当該クロック信号に対応した第２の変調処理に基づいて生成された参照信号と応答信号との相関をとるので、正確に応答信号の内容を検出したり、パルス信号の受信時間間隔を検出することができる。 Therefore, the first modulation processing corresponding to the clock signal is performed to generate a pulse signal, and the reference signal generated based on the second modulation processing corresponding to the clock signal is correlated with the response signal. The content of the response signal can be accurately detected, and the reception time interval of the pulse signal can be detected.
上記の課題を解決するために、請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の質問器において、前記第１の変調処理及び前記第２の変調処理は、擬似ランダム符号に基づいて前記クロック信号を遅延させる変調処理であるように構成される。
In order to solve the above-described problem, an invention according to
よって、第１の変調処理及び第２の変調処理が擬似ランダム符号に基づいてクロック信号を遅延させる変調処理であるので、各応答器からの応答信号間におけるパルス重なりの発生を防止できる。 Therefore, since the first modulation process and the second modulation process are modulation processes that delay the clock signal based on the pseudo-random code, it is possible to prevent the occurrence of pulse overlap between the response signals from the responders.
上記の課題を解決するために、請求項１９に記載の発明は、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の質問器において、前記応答器において受信した前記パルス波が前記応答器に備えられた前記広帯域アンテナにより直接反射された反射波の受信時刻と、前記パルス波の送信時刻と、の時間である送受信間隔を検出する送受信間隔検出手段と、前記送受信間隔検出手段により検出された前記送受信間隔に基づいて、質問器と前記反射波を送信してきた前記応答器との距離を認識する距離認識手段と、を備えて構成される。
In order to solve the above problems, the invention according to
よって、検出された送受信間隔に基づいて応答器との距離を認識するので、正確に当該距離を認識することができる。 Therefore, since recognizing the distance between the responder on the basis of the detected transmission and reception intervals, you are possible to recognize accurately the distance.
上記の課題を解決するために、請求項２０に記載の発明は、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の質問器において、前記応答信号の極性を判定する判定手段を更に備えて構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
よって、応答信号の極性を判定することで当該応答信号に含まれている内容を認識するので、簡易な質問器の構成で正確に応答信号の内容を認識することができる。 Therefore, since the content included in the response signal is recognized by determining the polarity of the response signal, the content of the response signal can be accurately recognized with a simple interrogator configuration.
上記の課題を解決するために、請求項２１に記載の発明は、請求項９から１４のいずれか一項に記載された応答器に対して前記パルス信号を送信し、且つ当該応答器からの前記応答信号を受信する質問器であって、前記パルス信号を生成する生成手段と、前記パルス信号に対応する前記パルス波を前記応答器に対して送信し、且つ当該パルス信号に対応する前記応答器からの前記応答信号を受信する広帯域アンテナと、前記広帯域アンテナにより受信された前記応答信号をサンプリングして周波数解析する解析手段と、前記周波数解析の結果に基づいて各前記応答器を識別する識別手段と、を備えて構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
よって、請求項９から１４のいずれか一項に記載の応答器からの応答信号を広帯域アンテナで受信して当該応答信号をサンプリングして周波数解析した結果に基づいて応答器を識別するので、応答器の識別が可能となり、搬送波を用いないことにより小型化・低消費電力化をも図ることができる。 Therefore, since the response signal from the response device according to any one of claims 9 to 14 is received by the wideband antenna, the response signal is identified based on the result of sampling the response signal and performing frequency analysis. vessels of identification is possible, can be achieved even in size and power consumption by not using a carrier wave.
上記の課題を解決するために、請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載の質問器において、前記広帯域アンテナにより受信された前記応答信号に予め生成されている参照信号を重畳し、重畳信号を生成する重畳手段を更に備え、前記解析手段は、前記重畳手段により生成された前記重畳信号をサンプリングして周波数解析するように構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
よって、参照信号を応答信号に重畳して得られる重畳信号をサンプリングして周波数解析するので、簡易な構成により正確に応答器を識別することができる。 Therefore, since the superimposed signal obtained by superimposing the reference signal on the response signal is sampled and frequency analysis is performed, the responder can be accurately identified with a simple configuration.
上記の課題を解決するために、請求項２３に記載の発明は、請求項２２に記載の質問器において、前記参照信号は、予め生成されているクロック信号を用いて生成された参照信号であるように構成される。
In order to solve the above-described problems, in the invention described in
よって、予め生成されているクロック信号を用いて参照信号が生成されているので、各応答信号につき統一した参照信号を用いて当該応答器を識別することができる。 Therefore, since the reference signal is generated using the clock signal generated in advance, the responder can be identified using the reference signal unified for each response signal.
上記の課題を解決するために、請求項２４に記載の発明は、請求項１５から２２のいずれか一項に記載の質問器において、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の応答器に対して前記電波を送信する電波送信手段を更に備えて構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
よって、各応答器を小型化しつつ当該各応答器に対して効果的に電力を供給することができる。 Therefore, electric power can be effectively supplied to each responder while downsizing each responder.
上記の課題を解決するために、請求項２５に記載の発明は、ＵＷＢ方式のパルス波を広帯域アンテナで受信して得られたパルス信号を用いて応答信号を生成する負荷インピーダンス部と、前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号を前記広帯域アンテナから前記負荷インピーダンス部に伝送し、且つ前記負荷インピーダンス部により生成された前記応答信号を前記負荷インピーダンス部から前記広帯域アンテナに伝送する伝送路であって、前記広帯域アンテナから前記負荷インピーダンス部までの前記伝送路の長さが他の応答器と異なる前記伝送路と、前記パルス波を受信し且つ前記応答信号を送信する前記広帯域アンテナと、を備える応答器と、前記パルス信号を生成するパルス生成手段と、前記パルス生成手段により生成された前記パルス信号に対応する前記パルス波を前記応答器に対して送信し、且つ当該パルス信号に対応する前記応答器からの前記応答信号を受信する広帯域アンテナと、前記応答器において受信した前記パルス波が当該応答器に備えられた前記広帯域アンテナにより直接反射された反射波を検出する反射波検出手段と、前記応答器の前記伝送路を伝送して前記負荷インピーダンス部により生成された前記応答信号を検出する応答信号検出手段と、前記反射波の受信時刻と前記応答信号の受信時刻との時間である応答間隔を検出する応答間隔検出手段と、前記応答間隔検出手段により検出された前記応答間隔に基づいて前記応答器を識別する識別手段と、を備える前記質問器と、により構成される。 In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 25 includes a load impedance unit that generates a response signal using a pulse signal obtained by receiving a UWB pulse wave with a broadband antenna, and the broadband A transmission path for transmitting the pulse signal obtained by an antenna from the broadband antenna to the load impedance unit, and transmitting the response signal generated by the load impedance unit from the load impedance unit to the broadband antenna; A response comprising: the transmission path in which the length of the transmission path from the broadband antenna to the load impedance unit is different from that of another responder; and the broadband antenna that receives the pulse wave and transmits the response signal. Generator, pulse generation means for generating the pulse signal, and generated by the pulse generation means A broadband antenna for transmitting the pulse wave corresponding to the pulse signal to the responder and receiving the response signal from the responder corresponding to the pulse signal; and the pulse wave received by the responder The reflected wave detection means for detecting the reflected wave directly reflected by the broadband antenna provided in the responder, and the response signal generated by the load impedance unit transmitted through the transmission path of the responder A response signal detecting means for detecting; a response interval detecting means for detecting a response interval that is a time between the reception time of the reflected wave and the reception time of the response signal; and the response interval detected by the response interval detecting means. And an interrogator that identifies the responder based on the interrogator.
よって、パルス信号を広帯域アンテナから負荷インピーダンス部に伝送し、且つ応答信号を負荷インピーダンス部から広帯域アンテナに伝送する伝送路の、広帯域アンテナから負荷インピーダンス部までの長さが他の応答器と異なるように構成されているので、各応答器において質問器からのパルス波を受信して得られたパルス信号から生成される応答信号の送信タイミング、換言すれば、各応答器から送信される当該応答信号の質問器における受信タイミングが、各応答器における伝送路の長さを各応答器毎に異ならせることにより各応答器毎に異なることとなり、結果として当該受信タイミングの相違により、質問器において各応答器を識別することができる。また、広帯域アンテナを用いてパルス波を受信することで応答信号を生成するので、質問器における応答器の識別が可能となり、小型化・低消費電力化を図りつつ応答器の識別が可能となる。
上記の課題を解決するために、請求項２６に記載の発明は、請求項２５に記載の無線通信システムにおいて、前記質問器は、前記応答器において受信した前記パルス波が当該応答器に備えられた前記広帯域アンテナにより直接反射された反射波の受信時刻と、前記パルス波の送信時刻と、の時間である送受信間隔を検出する送受信間隔検出手段と、前記送受信間隔検出手段により検出された前記送受信間隔に基づいて、質問器と前記反射波を送信してきた前記応答器との距離を認識する距離認識手段と、を備える。
よって、各応答器から送信される応答信号の質問器における受信タイミングの相違により複数応答器からの応答信号を夫々分離し、送受信間隔検出手段により検出された送受信間隔により各応答器までの質問器からの距離を検出することができる。
Therefore, the length from the broadband antenna to the load impedance section of the transmission path for transmitting the pulse signal from the broadband antenna to the load impedance section and transmitting the response signal from the load impedance section to the broadband antenna is different from other responders. The transmission timing of the response signal generated from the pulse signal obtained by receiving the pulse wave from the interrogator in each responder, in other words, the response signal transmitted from each responder The reception timing in the interrogator differs for each responder by varying the length of the transmission path in each responder, and as a result, each response in the interrogator depends on the difference in the reception timing. Can be identified. In addition, since a response signal is generated by receiving a pulse wave using a broadband antenna, it is possible to identify the responder in the interrogator, and it is possible to identify the responder while reducing size and power consumption. .
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 26 is the wireless communication system according to claim 25, wherein the interrogator is provided with the pulse wave received by the responder in the responder. A transmission / reception interval detecting means for detecting a transmission / reception interval that is a time between a reception time of the reflected wave directly reflected by the broadband antenna and a transmission time of the pulse wave; and the transmission / reception detected by the transmission / reception interval detection means. Distance recognition means for recognizing the distance between the interrogator and the responder that has transmitted the reflected wave based on the interval.
Therefore, the response signals from the plurality of responders are separated by the difference in reception timing of the response signals transmitted from the responders at the interrogator, and the interrogators up to the responders are determined by the transmission / reception intervals detected by the transmission / reception interval detecting means. The distance from can be detected.
請求項１に記載の発明によれば、パルス信号を広帯域アンテナから負荷インピーダンス部に伝送し、且つ応答信号を負荷インピーダンス部から広帯域アンテナに伝送する伝送路の、広帯域アンテナから負荷インピーダンス部までの長さが他の応答器と異なるように構成されているので、各応答器においてパルス波を受信して得られたパルス信号から生成される応答信号の送信タイミング、換言すれば、各応答器から送信される当該応答信号の質問器における受信タイミングが、各応答器における伝送路の長さを各応答器毎に異ならせることにより各応答器毎に異なることとなり、結果として当該送信タイミングの相違により、質問器に対して各応答器を識別させることができる。
According to the invention described in
従って、パルス信号を用いた無線通信が有する低消費電力化等の特長を活かしつつ、質問器に対してその無線通信の対象物である応答器を相互に識別させることが可能となる。 Therefore, it is possible to allow the interrogator to identify the responders that are the objects of the wireless communication with each other while taking advantage of the low power consumption of the wireless communication using the pulse signal.
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、伝送路の特性インピーダンスの値が、各応答器毎に一定であるので、応答信号の波形及び送信タイミングが変動することがなく、不要な反射成分が発生しないので、精度よく応答器を、質問器に対して識別させることができる。
According to the invention described in
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、伝送路の長さが、当該伝送路上における各信号の伝搬速度に対して、パルス信号のパルス幅に相当する時間を乗じた値の二分の一以上の長さとされているので、応答器における広帯域アンテナ自体からパルス信号に応じて反射・放射される信号と、本来の応答信号と、を、質問器に対して明確に識別して応答器を識別させることができる。
According to the invention described in
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、広帯域アンテナにより得られたパルス信号に対するパルス反射係数を制御するので、各応答器から送信される応答信号の送信態様を送信すべき識別情報に応じて変更することができ、反射係数を制御しない場合と比べて多くの情報を送ることができる。すなわち、簡易な構成で多ビットの応答信号を生成して送信することができる。
According to the invention described in
請求項５に記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、短絡と開放とを切り替える複数の切り替え部を備え、複数の切り替え部により伝送路の実効的な長さを制御するので、各応答器から送信される応答信号の送信態様を送信すべき識別情報に応じて変更することができ、反射係数を制御しない場合と比べて多くの情報を送ることができる。すなわち、簡易な構成で多ビットの応答信号を生成して送信することができる。
According to the invention described in
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明の効果に加えて、伝送路の長さが、当該伝送路上における各信号の伝搬速度に対してパルス信号のパルス幅に相当する時間を乗じた値の二分の一に当該乗算値のＮ／４倍を加算した値の長さとされているので、伝送路の長さを不必要に長くすることなく小型化を可能とすると同時に、各応答器を、質問器に対して確実に識別させることができる。
According to the invention described in claim 6, in addition to the effect of the invention according to
請求項７に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、一の応答器上に複数種類の長さの伝送路を備えているので、簡易な構成で多ビットの応答信号を生成して送信することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, since a plurality of types of transmission paths are provided on one responder, a multi-bit configuration can be achieved with a simple configuration. The response signal can be generated and transmitted.
請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の発明の効果に加えて、各伝送路の少なくとも一部としての機能を備える共用伝送路を更に備えるので、応答器を小型化しつつ複数種類の長さを有する伝送路を実現することができる。 According to the invention of claim 8, wherein in addition to the effect of the invention according to claim 7, since further comprises a shared transmission path having a function as at least a part of each transmission path, while downsizing the transponder A transmission line having a plurality of types of lengths can be realized.
請求項９に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、複数の共振周波数により共振可能な共振手段を負荷インピーダンス部が備えるので、比較的Ｑ値が低い共振手段を用いても多ビットの応答信号を生成することができる。 According to the ninth aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the load impedance unit includes the resonance means that can resonate at a plurality of resonance frequencies, so that the resonance means having a relatively low Q value. A multi-bit response signal can also be generated using.
請求項１０に記載の発明によれば、相互に異なる応答信号が得られる要素応答器を複数備えているので、応答器の構成を簡略化しつつ多ビットの応答信号を生成することができる。 According to the tenth aspect of the present invention, since a plurality of element responders capable of obtaining mutually different response signals are provided, it is possible to generate a multi-bit response signal while simplifying the configuration of the responder.
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１から１０のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、電波を受信して電力を得るので、電池等の外部電源を不要として応答器を更に小型化し運用コストを低減することができる。
According to the invention described in
請求項１２に記載の発明によれば、請求項１１に記載の発明の効果に加えて、情報授受用のパルス信号と異なる連続波により電力を供給するので、各応答器において効率的に電力を発生させることができる。 According to the twelfth aspect of the invention, in addition to the effect of the invention of the eleventh aspect , power is supplied by a continuous wave different from the pulse signal for exchanging information. Can be generated.
請求項１３に記載の発明によれば、請求項１１又は１２に記載の発明の効果に加えて、受信アンテナとして狭帯域アンテナで効率の良いアンテナを用いることができ、電波が連続波であるので、効率的に電力を取得することができる。
According to the invention described in
請求項１４に記載の発明によれば、請求項１１又は１２に記載の発明の効果に加えて、応答信号を送信する広帯域アンテナが受信アンテナを兼ねるので、小型化することができる。
According to the invention described in
請求項１５に記載の発明によれば、応答器からの応答信号を広帯域アンテナで受信し、更に応答器の広帯域アンテナにより直接反射された反射波と、応答信号と、を夫々検出し、検出された応答間隔に基づいて応答器を識別するので、応答器の正確な識別が可能となり、搬送波を用いないことにより小型化・低消費電力化をも図ることができる。
従って、パルス信号を用いた無線通信が有する低消費電力化等の特長を活かしつつ、その無線通信の対象物である応答器を相互に識別することが可能となる。
請求項１６に記載の発明によれば、請求項１５に記載の発明の効果に加えて、識別手段が参照信号と応答信号とを比較して応答器を識別するので、応答器の正確な識別が可能となる。
According to the invention of
Therefore, it is possible to mutually identify the responders that are the objects of the wireless communication while taking advantage of the low power consumption characteristics of the wireless communication using the pulse signal.
According to the invention described in
請求項１７に記載の発明によれば、請求項１６に記載の発明の効果に加えて、クロック信号に対応した第１の変調処理を施してパルス信号を生成して、当該クロック信号に対応した第２の変調処理に基づいて生成された参照信号と応答信号との相関をとるので、正確に応答信号の内容を検出したり、パルス信号の受信時間間隔を検出することができる。
According to the invention of
請求項１８に記載の発明によれば、請求項１７に記載の発明の効果に加えて、第１の変調処理及び第２の変調処理が擬似ランダム符号に基づいてクロック信号を遅延させる変調処理であるので、各応答器からの応答信号間におけるパルス重なりの発生を防止できる。
According to the invention described in
請求項１９に記載の発明によれば、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、検出された送受信間隔に基づいて応答器との距離を認識するので、正確に当該距離を認識することができる。
According to the invention described in
請求項２０に記載の発明によれば、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、応答信号の極性を判定することで当該応答信号に含まれている内容を認識するので、簡易な質問器の構成で正確に応答信号の内容を認識することができる。
According to the invention of
請求項２１に記載の発明によれば、請求項９から１４のいずれか一項に記載の応答器からの応答信号を広帯域アンテナで受信して当該応答信号をサンプリングして周波数解析した結果に基づいて応答器を識別するので、応答器の識別が可能となり、搬送波を用いないことにより小型化・低消費電力化をも図ることができる。 According to the twenty-first aspect of the present invention, the response signal from the responder according to any one of the ninth to fourteenth aspects is received by the broadband antenna, and the response signal is sampled and subjected to frequency analysis. since identifying responder Te enables different identification response unit can be achieved even in size and power consumption by not using a carrier wave.
従って、パルス信号を用いた無線通信が有する低消費電力化等の特長を活かしつつ、その無線通信の対象物である応答器を相互に識別することが可能となる。 Therefore, it is possible to mutually identify the responders that are the objects of the wireless communication while taking advantage of the low power consumption characteristics of the wireless communication using the pulse signal.
請求項２２に記載の発明によれば、請求項２１に記載の発明の効果に加えて、応答信号に参照信号を重畳して得られる重畳信号をサンプリングして周波数解析するので、簡易な構成により正確に応答器を識別することができる。
According to the invention described in
請求項２３に記載の発明によれば、請求項２２に記載の発明の効果に加えて、予め生成されているクロック信号を用いて参照信号が生成されているので、各応答信号につき統一した参照信号を用いて当該応答器を識別することができる。
According to the invention described in
請求項２４に記載の発明によれば、請求項１５から２２のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、各応答器を小型化しつつ当該各応答器に対して効果的に電力を供給することができる。
According to the invention described in
請求項２５に記載の発明によれば、パルス信号を広帯域アンテナから負荷インピーダンス部に伝送し、且つ応答信号を負荷インピーダンス部から広帯域アンテナに伝送する伝送路の、広帯域アンテナから負荷インピーダンス部までの長さが他の応答器と異なるように構成されているので、各応答器において質問器からのパルス波を受信して得られたパルス信号から生成される応答信号の送信タイミング、換言すれば、各応答器から送信される当該応答信号の質問器における受信タイミングが、各応答器における伝送路の長さを各応答器毎に異ならせることにより各応答器毎に異なることとなり、結果として当該受信タイミングの相違により、質問器において各応答器を識別することができる。また、広帯域アンテナを用いてパルス波を受信することで応答信号を生成するので、質問器における応答器の識別が可能となり、小型化・低消費電力化を図りつつ応答器の識別が可能となる。 According to the invention of claim 25 , the length of the transmission path for transmitting the pulse signal from the broadband antenna to the load impedance unit and transmitting the response signal from the load impedance unit to the broadband antenna from the broadband antenna to the load impedance unit. Is configured to be different from the other responders, the transmission timing of the response signal generated from the pulse signal obtained by receiving the pulse wave from the interrogator in each responder, in other words, The reception timing of the response signal transmitted from the responder in the interrogator is different for each responder by changing the length of the transmission path in each responder for each responder, and as a result, the reception timing Due to the difference, each responder can be identified in the interrogator. In addition, since a response signal is generated by receiving a pulse wave using a broadband antenna, it is possible to identify the responder in the interrogator, and it is possible to identify the responder while reducing size and power consumption. .
従って、パルス信号を用いた無線通信が有する低消費電力化等の特長を活かしつつ、応答器を識別することが可能となる。
請求項２６に記載の発明によれば、請求項２５に記載の発明の効果に加えて、各応答器から送信される応答信号の質問器における受信タイミングの相違により複数応答器からの応答信号を夫々分離し、送受信間隔検出手段により検出された送受信間隔により各応答器までの質問器からの距離を検出することができる。
従って、パルス信号を用いた無線通信が有する低消費電力化・測距可能等の特長を活かしつつ、応答器を識別してその位置を特定することが可能となる。
Therefore, while taking advantage of the features such as low power consumption in the wireless communication using the pulse signal, it is possible to identification to Rukoto the responder.
According to the invention described in claim 26, in addition to the effect of the invention described in claim 25, the response signals from the plurality of responders are obtained by the difference in reception timing of the response signals transmitted from the responders in the interrogator. The distance from the interrogator to each responder can be detected by the transmission / reception intervals detected by the transmission / reception interval detection means.
Therefore, it is possible to identify the responder and specify its position while taking advantage of the low power consumption and distance measurement that the wireless communication using the pulse signal has.
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、ＵＷＢ方式の無線通信により無線タグ同士を識別すると共に各無線タグの質問器からの距離を検出する無線通信システムに対して本発明を適用した場合の実施形態である。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Each embodiment described below is implemented when the present invention is applied to a wireless communication system that identifies wireless tags using UWB wireless communication and detects the distance from the interrogator of each wireless tag. It is a form.
（Ｉ）第１実施形態
始めに、本発明に係る第１実施形態について、図１乃至図８を用いて説明する。
(I) First Embodiment First, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
なお、図１は第１実施形態に係る無線通信システムの概要構成を示すブロック図であり、図２は第１実施形態に係る無線タグの概要構成を示すブロック図であり、図３は第１実施形態に係る質問器の概要構成を示すブロック図であり、図４は第１実施形態に係る応答器及び質問器の動作を示す波形図であり、図５は第１実施形態に係る応答器及び質問器の動作をより詳細に示す図であり、図６は第１実施形態に係る無線タグの細部構成を示す回路図であり、図７は第１実施形態に係る質問器から送信されるパルス信号の波形を例示する図であり、図８は第１実施形態に係る質問器から送信されるパルス信号及び電力信号の波形を例示する図である。 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the wireless communication system according to the first embodiment, FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the wireless tag according to the first embodiment, and FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an interrogator according to the embodiment, FIG. 4 is a waveform diagram illustrating operations of the responder and the interrogator according to the first embodiment, and FIG. 5 is a responder according to the first embodiment. FIG. 6 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the wireless tag according to the first embodiment, and FIG. 7 is transmitted from the interrogator according to the first embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating a waveform of a pulse signal, and FIG. 8 is a diagram illustrating waveforms of a pulse signal and a power signal transmitted from the interrogator according to the first embodiment.
先ず、第１実施形態に係る無線通信システム全体の構成について、図１を用いてその概要を示す。 First, the outline of the overall configuration of the wireless communication system according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
図１に示すように、第１実施形態に係る無線通信システムＳは、夫々にアンテナＡＮＴを備える質問器ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、…、ＰＣｎと、距離測定の対象となる商品等に貼り付けられている応答器としての無線タグＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３、…、ＴＧｎと、により構成されている。 As shown in FIG. 1, the wireless communication system S according to the first embodiment is attached to interrogators PC1, PC2, PC3,..., PCn each having an antenna ANT, and a product to be measured for distance. .., TGn. The wireless tags TG1, TG2, TG3,.
この構成において、各質問器ＰＣｎからは各無線タグＴＧｎに対してＵＷＢ方式に則ったパルス信号を送信する。このとき、当該パルス信号は、質問器ＰＣｎに備えられた後述の広帯域アンテナから送信され、これを各無線タグＴＧｎに備えられた後述する広帯域アンテナにより受信する。 In this configuration, each interrogator PCn transmits a pulse signal conforming to the UWB system to each wireless tag TGn. At this time, the pulse signal is transmitted from a broadband antenna described later provided in the interrogator PCn, and is received by a broadband antenna described later provided in each wireless tag TGn.
そして、各無線タグＴＧｎにより受信されたパルス信号は、各無線タグＴＧｎ内の後述する負荷インピーダンス部において反射され再度当該無線タグＴＧｎに備えられた広帯域アンテナから応答信号（上記受信したパルス信号に対応する応答信号）としてＵＷＢ方式に則って各質問器ＰＣｎに送信（返信）される。 Then, the pulse signal received by each wireless tag TGn is reflected by a load impedance unit (to be described later) in each wireless tag TGn, and is again a response signal (corresponding to the received pulse signal) from the broadband antenna provided in the wireless tag TGn. Response signal) is transmitted (returned) to each interrogator PCn according to the UWB system.
これにより、各質問器ＰＣｎは、当該応答信号を広帯域アンテナにより受信してその内容を検出する。そして、この検出された応答信号の内容により各質問器ＰＣｎにおいて各無線タグＴＧｎが相互に識別され、更に、受信した応答信号に含まれているパルス波の態様により各無線タグＴＧｎまでの距離が検出される。 Thereby, each interrogator PCn receives the response signal by the broadband antenna and detects the content thereof. Then, each wireless tag TGn is mutually identified by each interrogator PCn based on the content of the detected response signal, and further, the distance to each wireless tag TGn is determined by the form of the pulse wave included in the received response signal. Detected.
ここで、各無線タグＴＧｎにおいては、上記負荷インピーダンス部が有する負荷インピーダンスが、各無線タグＴＧｎ間において相互に異なる負荷インピーダンスとなるように、一の無線タグＴＧｎにおいて後述する制御部により制御されている。これにより、各無線タグＴＧｎ間で負荷インピーダンスが異なることにより上記応答信号に含まれているパルス波の極性等が各無線タグＴＧｎ間で相互に異なることになり、この結果、各質問器ＰＣｎにおいて各無線タグ自体を識別することが可能となるのである。 Here, in each wireless tag TGn, the load impedance of the load impedance unit is controlled by a control unit described later in one wireless tag TGn so that the load impedances of the wireless tags TGn are different from each other. Yes. As a result, the load impedance is different between the respective radio tags TGn, so that the polarity of the pulse wave included in the response signal is different among the respective radio tags TGn. As a result, each interrogator PCn Each wireless tag itself can be identified.
次に、各無線タグＴＧｎの構成について、図２を用いて説明する。 Next, the configuration of each wireless tag TGn will be described with reference to FIG.
図２に示すように、第１実施形態に係る各無線タグＴＧｎは、例えば薄膜金属等からなる一対の広帯域アンテナ１と、平行線路からなる伝送手段としての伝送路２と、例えば図２に例示する如くスイッチング素子等からなる生成手段としての負荷インピーダンス部３と、制御部４と、電源部５と、電力取得用の一対の狭帯域アンテナ６と、により構成されている。
As shown in FIG. 2, each wireless tag TGn according to the first embodiment includes a pair of
次に、動作を説明する。 Next, the operation will be described.
先ず、狭帯域アンテナ６は、質問器ＰＣｎ内の後述する狭帯域アンテナから送信されてくる連続波である電力信号を受信し、その電力信号により誘起された電流を受信電流として電源部５へ出力する。
First, the narrowband antenna 6 receives a power signal that is a continuous wave transmitted from a narrowband antenna (described later) in the interrogator PCn, and outputs the current induced by the power signal to the
次に、電源部５は、当該受信電流により駆動され、負荷インピーダンス部３及び伝送路２により構成される負荷インピーダンスを制御するための制御信号Ｓcを生成し、当該負荷インピーダンス部３へ出力する。
Next, the
一方、一対の広帯域アンテナ１は、ＵＷＢ方式に則った無線通信が可能な広帯域アンテナであり、伝送路２を介して夫々負荷インピーダンス部３へ電気的に接続されている。
On the other hand, the pair of
また、伝送路２は、一定の特性インピーダンスを持つ平行線路により形成されており、一対の広帯域アンテナ１と、負荷インピーダンス部３とを接続している。
The
そして、上記各質問器ＰＣｎから送信されたパルス信号が広帯域アンテナ１により受信されると、当該各広帯域アンテナ１内に受信電流が誘起され、この受信電流の一部により上記パルス信号が広帯域アンテナ１自体で直接反射され、その反射されたパルス波（当該反射されたパルス波を、以下単に反射波と称する。）が再び質問器ＰＣｎにおいて受信されることになる。
When the pulse signal transmitted from each interrogator PCn is received by the
一方、広帯域アンテナ１における直接反射に用いられなかった上記受信電流の他の部分は、伝送路２内を伝搬し、負荷インピーダンス部３において反射され、上記応答信号として再び広帯域アンテナ１に向けて伝搬していく。そして、広帯域アンテナ１に到達した当該応答信号が当該広帯域アンテナ１から放射されて質問器ＰＣｎに向けて送信される。このとき、伝送路２が一定の特性インピーダンスを有するので、伝送路の途中で不要な反射が生じない。
On the other hand, the other part of the reception current that is not used for direct reflection in the
ここで、一本の伝送路２の長さＬ0は、上記反射波と応答信号を構成するパルス波とが質問器ＰＣｎにおける受信時において重ならず、反射波を用いて質問器ＰＣｎと無線タグＴＧｎとの距離を精度良く検出できるように、
Ｌ0＝（応答信号の伝搬速度）
×（受信したパルス信号におけるパルス幅）／２
より長い長さで且つ各無線タグＴＧｎ毎に異なるように設定されている。ここで、応答信号の伝搬速度は、伝送路２をパルスが伝搬するときの伝搬速度である。
Here, the length L 0 of one
L 0 = (response signal propagation speed)
X (pulse width in received pulse signal) / 2
It has a longer length and is set to be different for each wireless tag TGn. Here, the propagation speed of the response signal is the propagation speed when the pulse propagates through the
次に、各質問器ＰＣｎの細部構成について、図３を用いて説明する。 Next, a detailed configuration of each interrogator PCn will be described with reference to FIG.
図３に示すように、第１実施形態に係る質問器ＰＣｎは、識別手段、反射波検出手段、応答波検出手段、応答波間隔検出手段、送受信間隔検出手段及び距離認識手段としての制御器１０と、遅延器１１及び１３と、クロック信号生成器１２と、パルス生成手段としてのパルス発生器１４と、無線タグＴＧｎにおける広帯域アンテナ１と同様の構成を備える広帯域アンテナ１５（パルス信号送信用）と、テンプレートパルス発生器１６と、相関器１７と、広帯域アンテナ１５と同様の構成を備える広帯域アンテナ１８（無線タグＴＧｎからの応答信号受信用）と、復号器１９と、発振器２０と、変調器２１と、増幅器２２と、例えば無線タグＴＧｎにおける狭帯域アンテナ６と同様の構成を備える狭帯域アンテナ２３と、により構成されている。このとき、上記発振器２０、変調器２１、増幅器２２及び狭帯域アンテナ２３により、連続波による構成される電波を無線タグＴＧｎの狭帯域アンテナ６に送信する電力供給部Ｂを構成している。
As shown in FIG. 3, the interrogator PCn according to the first embodiment includes a
次に、動作を説明する。 Next, the operation will be described.
先ず、上記パルス信号を無線タグＴＧｎに向けて送信する際には、クロック信号生成器１２は、予め設定された一定周波数のクロック信号Ｓclを生成して遅延器１１及び１３に夫々出力する。
First, when transmitting the pulse signal toward the wireless tag TGn, the
そして、遅延器１１は、制御器１０からの制御信号Ｓcd1に基づいて上記クロック信号Ｓclを遅延し、遅延クロック信号Ｓd1としてパルス発生器１４に出力する。ここで、遅延器１１におけるクロック信号Ｓclの遅延量は、例えばいわゆる擬似ランダム符号により各パルス信号毎にランダムな遅延が与えられる。なお、当該擬似ランダム符号としてより具体的には、例えば、いわゆるＭ系列（Maximal-length sequences）又はGold系列等が適当である。
The
次に、パルス発生器１４は、予め設定された上記ＵＷＢ方式に則ったパルス発生処理により上記遅延クロック信号Ｓd1からパルス信号Ｓoutを生成し、広帯域アンテナ１５を介して無線タグＴＧｎに向けて送信する。
Next, the
一方、各無線タグＴＧｎからの上記応答信号は、広帯域アンテナ１８において受信され、応答信号Ｓinとして相関器１７に出力される。
On the other hand, the response signal from each radio tag TGn is received by the
このとき、クロック信号生成器１２は、上記クロック信号Ｓclを遅延器１３に出力しており、当該遅延器１３は、制御器１０からの制御信号Ｓcd2に基づいて上記クロック信号Ｓclを遅延し、遅延クロック信号Ｓd2としてテンプレートパルス発生器１６に出力している。なお、上記遅延器１１における遅延量と遅延器１３における遅延量とは相互に異ならされている。
At this time, the
そして、テンプレートパルス発生器１６は、当該遅延クロック信号Ｓd2を用いて、受信した応答信号Ｓinの内容の解析に用いる後述の参照（テンプレート）信号Ｓtpを生成し、相関器１７に出力する。
Then, the
これらにより、相関器１７は、受信した応答信号Ｓinと、上記参照信号Ｓtpとを、特に遅延器１３における遅延量に応じて比較し、相互の相関度（類似度）を示す相関信号Ｓcmを生成して復号器１９へ出力する。
Accordingly, the
そして、復号器１９は、当該相関信号Ｓcmに基づいて応答信号Ｓinの内容を判読・復号し、復号信号Ｓdcとして制御器１０へ出力する。
Then, the
これにより、制御器１０は、当該復号信号Ｓdcに基づいて、受信した応答信号Ｓinを送信した無線タグＴＧｎを後述するように他の無線タグＴＧｎから識別し、更に、当該送信した無線タグＴＧｎの当該応答信号Ｓinを受信した質問器ＰＣｎからの距離を後述するように判定する。
Thereby, the
他方、電力供給部Ｂ内の発振器２０は、予め設定された上記連続波の周波数を示す発振信号Ｓfを生成して変調器２１へ出力する。
On the other hand, the
そして、変調器２１は、制御器１０からの制御信号Ｓccに基づき、発振信号Ｓfに対して予め設定された変調処理（より具体的に、例えば、各無線タグＴＧｎ用の識別番号情報等を、上記連続波を搬送波として伝送する場合における当該識別番号情報等の内容に対応した振幅変調処理等）を施し、変調信号Ｓeとして増幅器２２へ出力する。
Then, the
これにより、増幅器２２は、上記変調信号Ｓeに対して予め設定された増幅処理を施し、上記電力信号Ｓbbとして狭帯域アンテナ２３を介して各無線タグＴＧｎの狭帯域アンテナ６に向けて送信する。
As a result, the
次に、上述した各質問器ＰＣｎ及び各無線タグＴＧｎ間において授受される上記パルス信号及び応答信号の波形について、具体的に図４（Ａ）を用いて説明する。 Next, the waveforms of the pulse signal and the response signal exchanged between each interrogator PCn and each wireless tag TGn described above will be specifically described with reference to FIG.
先ず、一般に、広帯域アンテナ１、１５又は１８は送受信するパルス波に対して微分特性を有しているため、上記パルス信号Ｓoutの広帯域アンテナ１５からの放射前のパルス波形（すなわち、ＵＷＢ方式に則った一個のパルス波形）が図４（Ａ）最上段に示すパルス波Ｐだったとすると、広帯域アンテナ１５から放射された直後のパルス信号におけるパルス波形は、上述した広帯域アンテナ１５が有する微分特性が故に図４（Ａ）上から二段目に示すパルス波Ｐoutの如き、上記パルス波Ｐを一回微分した波形となる。
First, since the
次に、当該パルス波Ｐoutにより構成されるパルス信号が無線タグＴＧｎ上の広帯域アンテナ１において受信された直後（すなわち、伝送路２上）におけるパルス信号のパルス波形は、やはり広帯域アンテナ１が有する微分特性が故に図４（Ａ）上から三段目に示すパルス波Ｐrvの如き、上記パルス波Ｐoutを更に一回微分した波形となる。
Next, the pulse waveform of the pulse signal immediately after the pulse signal composed of the pulse wave Pout is received by the
次に、負荷インピーダンス部３において反射されたパルス信号（すなわち、上記応答信号）が広帯域アンテナ１から放射された直後のパルス信号におけるパルス波形は、上述した広帯域アンテナ１が有する微分特性が故に図４（Ａ）上から四段目に示すパルス波Ｐtoutの如き、上記パルス波Ｐrvを一回微分した波形となる。
Next, the pulse waveform in the pulse signal immediately after the pulse signal reflected by the load impedance unit 3 (that is, the response signal) is radiated from the
そして最後に、上記パルス波Ｐtoutにより構成される応答信号が質問器ＰＣｎ上の広帯域アンテナ１８において受信された直後（すなわち、上記応答信号Ｓin）におけるパルス波形は、同様に広帯域アンテナ１８が有する微分特性が故に図４（Ａ）最下段に示すパルス波Ｐinの如き、上記パルス波Ｐtoutを更に一回微分した波形となる。
Finally, the pulse waveform immediately after the response signal composed of the pulse wave Ptout is received by the
次に、応答信号を無線タグＴＧｎから受信した後に相関器１７を中心として実行される当該応答信号の内容の判読について、具体的に図４（Ｂ）を用いて説明する。
Next, the interpretation of the content of the response signal executed mainly by the
先ず、テンプレートパルス発生器１６から出力される上記参照信号Ｓtpは、広帯域アンテナ１５から送信されるパルス信号と同一の波形を有するパルス信号を、識別並びに測距を行おうとする無線タグＴＧｎから送信されて受信された応答信号Ｓinと同一或いは相関のある波形又はそれらの位相反転波形となるように必要回数だけ微分したものであり、且つ、その識別等を行おうとする無線タグＴＧｎ内の伝送路２におけるパルス信号受信時から応答信号送信時までの時間だけ遅延させて得られる参照信号である。
First, the reference signal Stp output from the
そして、このような参照信号Ｓtp（図４のパルスＰrvの波形参照）と、実際に広帯域アンテナ１８から入力されてきた応答信号Ｓinとを相関器１７において比較する。これにより、図４（Ｂ）上に示すように応答信号Ｓinと参照信号Ｓtpとの相関（位相相関）が正のときは、応答信号Ｓinの内容を「１」と復号器１９において判定し、一方、図４（Ｂ）下に示すように応答信号Ｓinと参照信号Ｓtpとの相関が負のときは、応答信号Ｓinの内容を「０」と復号器１９において判定し、これらの判定値に対応する上記復号信号Ｓdcを制御器１０に出力する。
Then, such a reference signal Stp (refer to the waveform of the pulse Prv in FIG. 4) and the response signal Sin actually input from the
次に、第１実施形態に係る無線通信システムＳにおいて、複数の無線タグＴＧｎを相互に識別する仕組みについて、具体的に図５を用いて説明する。なお、図５（Ａ）は複数の無線タグＴＧｎにおける広帯域アンテナ１、伝送路２及び負荷インビーダンス部３の構成を示す図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示す各無線タグＴＧｎとの間において授受されるパルス信号及び応答信号等を示すタイミングチャートである。ここで、図５（Ａ）においては無線タグＴＧｎにおける制御部４、電源部５及び狭帯域アンテナ６の図示は省略している。また、図５（Ａ）に示す各無線タグＴＧ１及びＴＧ２においては負荷インピーダンス部３が制御部４により制御されるスイッチング素子のみにより構成されており、無線タグＴＧ３においては無線タグＴＧ１と同じ長さの伝送路２及びスイッチング素子に加えて負荷整合用の抵抗体３Ｒが直列に接続されて構成されている。
Next, a mechanism for mutually identifying a plurality of wireless tags TGn in the wireless communication system S according to the first embodiment will be specifically described with reference to FIG. 5A is a diagram showing the configuration of the
更に、図５（Ｂ）においては、質問器ＰＣｎの広帯域アンテナ１５から放射される直前のパルス信号Ｐの波形を示すタイミングチャートを最上段に示し、上記パルス信号Ｓoutが広帯域アンテナ１５に入力され、広帯域アンテナ１５から送信されたパルス波が無線タグＴＧ１において受信・返信され対応する応答信号Ｓinが質問器ＰＣｎの広帯域アンテナ１８において受信された直後の当該応答信号Ｓinのタイミングチャートを上から二段目に示し、上記パルス信号Ｓoutが広帯域アンテナ１５に入力され、広帯域アンテナ１５から送信されたパルス波が無線タグＴＧ２において受信・返信され対応する応答信号Ｓinが質問器ＰＣｎの広帯域アンテナ１８において受信された直後の当該応答信号Ｓinのタイミングチャートを上から三段目に示し、上記パルス信号Ｓoutが広帯域アンテナ１５に入力され、広帯域アンテナ１５から送信されたパルス波が無線タグＴＧ３において受信され対応する応答信号Ｓinが質問器ＰＣｎの広帯域アンテナ１８において受信された直後の当該応答信号Ｓinのタイミングチャートを最下段に示す。
Further, in FIG. 5B, a timing chart showing the waveform of the pulse signal P immediately before being radiated from the
上述したように、第１実施形態の無線通信システムＳに含まれる各無線タグＴＧｎは、原則として相互に異なる長さの伝送路２及び負荷インピーダンス部３を備えている。従って、質問器ＰＣｎから送信されたパルス信号が各無線タグＴＧｎにおける広帯域アンテナ１で受信され、負荷インピーダンス部３において反射され再度広帯域アンテナ１から応答信号として送信されるまでの時間が各無線タグＴＧｎ毎に異なることになる。
As described above, each wireless tag TGn included in the wireless communication system S of the first embodiment includes the
より具体的に、先ず質問器ＰＣｎから送信されるパルス信号が無線タグＴＧ１において受信され、対応する応答信号が質問器ＰＣｎにおいて受信される場合について図５（Ｂ）最上段左及び上から二段目左を用いて説明する。 More specifically, in the case where the pulse signal transmitted from the interrogator PCn is first received by the wireless tag TG1, and the corresponding response signal is received by the interrogator PCn, FIG. This will be described using the left eye.
無線タグＴＧ１における負荷インピーダンス部３内のスイッチング素子が開放（ＯＦＦ）とされている場合、質問器ＰＣｎからパルス信号Ｓoutとして図５（Ｂ）最上段左に示すパルス波Ｐ（送信前の波形を示す。以下、同様）が広帯域アンテナ１５に入力されると、最初に当該送信されたパルス波が質問器ＰＣｎにおける広帯域アンテナ１８において直接受信され、当該直接受信されたパルス波に対応する受信パルス波Ｐin1が図５（Ｂ）上から二段目左に示すように生成される。次に、広帯域アンテナ１５から送信されたパルス波が無線タグＴＧ１における広帯域アンテナ１において反射されると、これに対応して当該広帯域アンテナ１からの上記反射波が図５（Ｂ）上から二段目左に示すように質問器ＰＣｎにおいて反射波Ｐin2として受信される。この受信パルス波Ｐin1と反射波Ｐin2を受信する時間間隔は質問器ＰＣｎと無線タグＴＧ1との距離に依存し、この時間間隔にパルス波の速度を乗算すれば距離を求めることができる。次に、当該反射波Ｐin2に続いて、広帯域アンテナ１において受信されたパルス信号が負荷インピーダンス部３において反射され、応答信号として再び広帯域アンテナ１から送信されると、当該送信された応答信号が質問器ＰＣｎの広帯域アンテナ１８において受信され、対応する受信パルス波Ｐin3が図５（Ｂ）上から二段目左に示すように生成される。このとき、上記反射波Ｐin2は図４（Ａ）最下段に示すパルス波Ｐinと同様の波形を示すことになる。また、上記受信パルス波Ｐin3は、負荷インピーダンス部３が開放されているため、上記反射波Ｐin2と同様の波形のパルス波が、伝送路２の往復の時間Ｔ１だけ遅延して質問器ＰＣｎにおいて受信される。そして、図４（Ｂ）に例示する参照信号Ｓtpを用いる場合、受信パルス波Ｐin3の内容は「１」を示すことになる。
When the switching element in the
次に、質問器ＰＣｎから送信されるパルス信号が無線タグＴＧ２において受信され、対応する応答信号が質問器ＰＣｎにおいて受信される場合について図５（Ｂ）最上段左及び上から三段目左を用いて説明する。 Next, in the case where the pulse signal transmitted from the interrogator PCn is received by the wireless tag TG2, and the corresponding response signal is received by the interrogator PCn, FIG. 5B shows the top left and the third left from the top. It explains using.
無線タグＴＧ２における負荷インピーダンス部３内のスイッチング素子が開放とされている場合、質問器ＰＣｎからパルス信号Ｓoutとして図５（Ｂ）最上段左に示すパルス波Ｐが広帯域アンテナ１５に入力され送信されると、無線タグＴＧ１の場合と同様に広帯域アンテナ１８において直接受信されたパルス波に対応する受信パルス波Ｐin1が図５（Ｂ）上から三段目左に示すように生成される。次に、広帯域アンテナ１５から送信されたパルス波が無線タグＴＧ２における広帯域アンテナ１において反射されると、これに対応して当該広帯域アンテナ１からの上記反射波Ｐin2が図５（Ｂ）上から三段目左に示すように質問器ＰＣｎにおいて受信される。次に、当該反射波Ｐin2に続いて、広帯域アンテナ１において受信されたパルス信号が負荷インピーダンス部３において反射され、応答信号として再び広帯域アンテナ１から送信されると、当該送信された応答信号が質問器ＰＣｎの広帯域アンテナ１８において受信され、対応する受信パルス波Ｐin3が図５（Ｂ）上から三段目左に示すように生成される。このとき、上記受信パルス波Ｐin3は、負荷インピーダンス部３が開放されているため、上記反射波Ｐin2と同様の波形のパルス波が、無線タグＴＧ２における伝送路２（無線タグＴＧ１の伝送路２よりも長い）の往復の時間Ｔ２（＞Ｔ１）だけ当該反射波Ｐin2から遅延して質問器ＰＣｎにおいて受信される。そして、図４（Ｂ）に例示する参照信号Ｓtpを用いる場合、受信パルス波Ｐin3の内容は「１」を示すことになる。
When the switching element in the
最後に、質問器ＰＣｎから送信されるパルス信号が無線タグＴＧ３において受信され、対応する応答信号が質問器ＰＣｎにおいて受信される場合について図５（Ｂ）最上段左及び最下段左を用いて説明する。 Finally, a case where a pulse signal transmitted from the interrogator PCn is received by the wireless tag TG3 and a corresponding response signal is received by the interrogator PCn will be described with reference to FIG. 5B using the uppermost left and the lowermost left. To do.
無線タグＴＧ３における負荷インピーダンス部３内のスイッチング素子が開放とされている場合、抵抗体３Ｒによる負荷整合の機能は発揮されないわけであるが、質問器ＰＣｎからパルス信号Ｓoutとして図５（Ｂ）最上段左に示すパルス波Ｐが広帯域アンテナ１５に入力され送信されると、無線タグＴＧ１又はＴＧ２の場合と同様に広帯域アンテナ１８において直接受信されたパルス波に対応する受信パルス波Ｐin1が図５（Ｂ）最下段左に示すように生成される。次に、広帯域アンテナ１５から送信されたパルス波が無線タグＴＧ３における広帯域アンテナ１において反射されると、これに対応して当該広帯域アンテナ１からの上記反射波が図５（Ｂ）最下段左に示すように質問器ＰＣｎにおいて反射波Ｐin2が受信される。次に、当該反射波Ｐin2に続いて、広帯域アンテナ１において受信されたパルス信号が負荷インピーダンス部３において反射され、応答信号として再び広帯域アンテナ１から送信されると、当該送信された応答信号が質問器ＰＣｎの広帯域アンテナ１８において受信され、対応する受信パルス波Ｐin3が図５（Ｂ）最下段左に示すように生成される。このとき、上記受信パルス波Ｐin3は、負荷インピーダンス部３が開放されており抵抗体３Ｒの存在の影響を受けないため、上記反射波Ｐin2と同様の波形のパルス波が、無線タグＴＧ３における伝送路２（無線タグＴＧ１の伝送路２と同じ長さを有する）の往復の時間Ｔ３（＝時間Ｔ１）だけ遅延して質問器ＰＣｎにおいて受信される。そして、図４（Ｂ）に例示する参照信号Ｓtpを用いる場合、受信パルス波Ｐin3の内容は「１」を示すことになる。
When the switching element in the
次に、各無線タグＴＧ１乃至ＴＧ３の負荷インピーダンス部３内のスイッチング素子が短絡（ＯＮ）とされている場合について、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を用いて説明する。
Next, the case where the switching element in the
先ず質問器ＰＣｎから送信されるパルス信号が無線タグＴＧ１において受信され、対応する応答信号が質問器ＰＣｎにおいて受信される場合について図５（Ｂ）最上段右を用いて説明する。 First, a case where a pulse signal transmitted from the interrogator PCn is received by the wireless tag TG1 and a corresponding response signal is received by the interrogator PCn will be described with reference to the upper right of FIG. 5B.
無線タグＴＧ１における負荷インピーダンス部３内のスイッチング素子が短絡とされている場合、質問器ＰＣｎからパルス信号Ｓoutとして図５（Ｂ）最上段右に示すパルス波Ｐが広帯域アンテナ１５に入力され送信されると、図５（Ｂ）左に示す場合と同様に広帯域アンテナ１８において直接受信されたパルス波Ｐに対応する受信パルス波Ｐin1が図５（Ｂ）上から二段右左に示すように生成される。次に、広帯域アンテナ１５から送信されたパルス波が無線タグＴＧ１における広帯域アンテナ１において反射されると、これに対応して当該広帯域アンテナ１からの上記反射波Ｐin2が図５（Ｂ）上から二段目右に示すように質問器ＰＣｎにおいて受信される。次に、当該反射波Ｐin2に続いて、広帯域アンテナ１において受信されたパルス信号が負荷インピーダンス部３において反射され、応答信号として再び広帯域アンテナ１から送信されると、当該送信された応答信号が質問器ＰＣｎの広帯域アンテナ１８において受信され、対応する受信パルス波Ｐin3が図５（Ｂ）上から二段目右に示すように生成される。このとき、上記反射波Ｐin2は図４（Ａ）最下段に示すパルス波Ｐinと同様の波形を示すことになる。また、上記受信パルス波Ｐin3は、負荷インピーダンス部３が短絡されているため、上記反射波Ｐin2に対して極性反転されたパルス波が、伝送路２の往復の時間Ｔ１だけ遅延して質問器ＰＣｎにおいて受信される。そして、図４（Ｂ）に例示する参照信号Ｓtpを用いる場合、受信パルス波Ｐin3の内容は「０」を示すことになる。
When the switching element in the
次に、質問器ＰＣｎから送信されるパルス信号が無線タグＴＧ２において受信され、対応する応答信号が質問器ＰＣｎにおいて受信される場合について図５（Ｂ）最上段右及び上から三段目右を用いて説明する。 Next, in the case where the pulse signal transmitted from the interrogator PCn is received by the wireless tag TG2, and the corresponding response signal is received by the interrogator PCn, FIG. It explains using.
無線タグＴＧ２における負荷インピーダンス部３内のスイッチング素子が短絡とされている場合、質問器ＰＣｎからパルス信号Ｓoutとして図５（Ｂ）最上段左に示すパルス波Ｐが広帯域アンテナ１５に入力され送信されると、無線タグＴＧ１の場合と同様に広帯域アンテナ１８において直接受信されたパルス波Ｐに対応する受信パルス波Ｐin1が図５（Ｂ）上から三段目右に示すように生成される。次に、広帯域アンテナ１５から送信されたパルス波Ｐが無線タグＴＧ２における広帯域アンテナ１において反射されると、これに対応して当該広帯域アンテナ１からの上記反射波Ｐin2が図５（Ｂ）上から三段目右に示すように質問器ＰＣｎにおいて受信される。次に、当該反射波Ｐin2に続いて、広帯域アンテナ１において受信されたパルス信号が負荷インピーダンス部３において反射され、応答信号として再び広帯域アンテナ１から送信されると、当該送信された応答信号が質問器ＰＣｎの広帯域アンテナ１８において受信され、対応する受信パルス波Ｐin3が図５（Ｂ）上から三段目右に示すように生成される。このとき、上記受信パルス波Ｐin3は、負荷インピーダンス部３が短絡されているため、上記反射波Ｐin2に対して極性反転されたパルス波が、無線タグＴＧ２における伝送路２の往復の時間Ｔ２（＞時間Ｔ１）だけ遅延して質問器ＰＣｎにおいて受信される。そして、図４（Ｂ）に例示する参照信号Ｓtpを用いる場合、受信パルス波Ｐin3の内容は「０」を示すことになる。
When the switching element in the
最後に、質問器ＰＣｎから送信されるパルス信号が無線タグＴＧ３において受信され、対応する応答信号が質問器ＰＣｎにおいて受信される場合について図５（Ｂ）最上段右及び最下段右を用いて説明する。 Finally, a case where the pulse signal transmitted from the interrogator PCn is received by the wireless tag TG3 and the corresponding response signal is received by the interrogator PCn will be described with reference to FIG. 5B using the uppermost right and the lowermost right. To do.
無線タグＴＧ３における負荷インピーダンス部３内のスイッチング素子が短絡とされている場合、抵抗体３Ｒによる負荷整合の機能は発揮されるのであるが、質問器ＰＣｎからパルス信号Ｓoutとして図５（Ｂ）最上段右に示すパルス波Ｐが広帯域アンテナ１５に入力され送信されると、無線タグＴＧ１又はＴＧ２の場合と同様に広帯域アンテナ１８において直接受信されたパルス波Ｐに対応する受信パルス波Ｐin1が図５（Ｂ）最下段右に示すように生成される。次に、広帯域アンテナ１５から送信されたパルス波が無線タグＴＧ３における広帯域アンテナ１において反射されると、これに対応して当該広帯域アンテナ１からの上記反射波Ｐin2が図５（Ｂ）最下段右に示すように質問器ＰＣｎにおいて受信される。次に、当該反射波Ｐin2に続いて、広帯域アンテナ１において受信されたパルス信号が負荷インピーダンス部３においては反射されず、応答信号としては広帯域アンテナ１から送信されないので、当該送信された応答信号は質問器ＰＣｎの広帯域アンテナ１８において受信されず、対応する受信パルス波Ｐin3は図５（Ｂ）最下段右に示すようには生成されない。すなわち、上記受信パルス波Ｐin3は、負荷インピーダンス部３が短絡されており抵抗体３Ｒが負荷整合機能を有する抵抗体として機能するため、上記パルス信号が負荷インピーダンス部３においては反射されず、結果として無線タグＴＧ３からの応答信号も送信されないので、上記無線タグＴＧ１又はＴＧ２における受信パルス波Ｐin3に相当する受信パルス波は質問器ＰＣｎにおいては受信されない。
When the switching element in the
なお、図５（Ｂ）最下段では、受信パルス波Ｐin2と同じ極性の受信パルス波Ｐin3が用いられたが、図５（Ｃ）に示すように無線タグＴＧ４を構成すれば、受信パルス波Ｐin2と逆極性の受信パルス波Ｐin3を用いることができる。更に、図５（Ｄ）に示すように無線タグＴＧ５を構成すれば、受信パルス波Ｐin2と同極性、逆極性又は反射信号なしの三値で通信を行うことができ、伝送容量を増大させることができる。 5B, the reception pulse wave Pin3 having the same polarity as the reception pulse wave Pin2 is used. However, if the wireless tag TG4 is configured as shown in FIG. 5C, the reception pulse wave Pin2 is used. A reception pulse wave Pin3 having a polarity opposite to that of the first and second signals can be used. Furthermore, if the wireless tag TG5 is configured as shown in FIG. 5D, communication can be performed with three values of the same polarity, opposite polarity or no reflected signal as the received pulse wave Pin2, and the transmission capacity is increased. Can do.
以上夫々説明したように、第１実施形態に係る無線タグＴＧ１乃至ＴＧ３によれば、夫々の伝送路２の長さ又は負荷インピーダンス部３の構成が異なっているため、結果として質問器ＰＣｎにおける受信パルス波Ｐin3の受信タイミング又は波形或いはその有無が各無線タグＴＧ１乃至ＴＧ３間で相互に異なることになり、当該質問器ＰＣｎにおいて各無線タグＴＧ１乃至ＴＧ３を相互に識別することが可能となるのである。
As described above, according to the wireless tags TG1 to TG3 according to the first embodiment, the length of each
次に、第１実施形態に係る無線タグＴＧｎの細部構成について、具体的に図６を用いて説明する。なお、図６において、図２と同様の構成部材については、同様の部材番号を付して細部の説明は省略する。 Next, the detailed configuration of the wireless tag TGn according to the first embodiment will be specifically described with reference to FIG. In FIG. 6, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same member numbers, and detailed description thereof is omitted.
図６に示すように、第１実施形態の無線タグＴＧｎにおける負荷インピーダンス部３は、図２に示すスイッチング素子として機能するダイオード３０（伝送路２に対して直列に接続されている）と、ダイオード３０の二つの端子の夫々と制御部３との間に接続された二つのコイル（或いはインダクタンス素子）３１と、により構成されている。
As shown in FIG. 6, the
この構成において、ダイオード３０は、制御部４からの制御に基づいて直流バイアスが印加されると短絡し、当該直流バイアスの印加が停止すると開放されることで、上記スイッチング素子として機能するものである。また、コイル３１は、上記直流バイアス以外の成分がダイオード３０に印加されることを防止すると共に、伝送路２を伝搬するパルス信号が制御部４へ回り込むのを防止し、直流バイアスの印加停止時に負荷インピーダンス部３が、パルス信号に対しては、開放となるようにする機能を備える。
In this configuration, the
一方、無線タグＴＧｎにおける電源部５は、整流回路３２と、整合回路３３と、により構成されており、更に整流回路３２は、コンデンサ４０及び４１と、ダイオード４２及び４３と、により構成されている。
On the other hand, the
このとき、整合回路３３は、二つのアンテナ素子により構成される狭帯域アンテナ６において受信された上記電力信号の、当該アンテナ素子間における整合を取り、当該電力信号により搬送されてきた電力を整流回路３２へ出力する。
At this time, the matching
そして、整流回路３２は、各コンデンサ４０及び４１並びにダイオード４２及び４３の機能により交流信号である電力信号を直流信号に変換し、当該直流信号により制御部４を駆動する。
The
これにより、当該制御部４の制御の下、負荷インピーダンス部３内のダイオード３０に対する直流バイアスの印加を活殺することで、当該ダイオード３０を図２に示すスイッチング素子として機能させる。そして、当該スイッチング素子の活殺により、図４（Ｂ）又は図５（Ｂ）に示したように質問器ＰＣｎにおいて受信される応答信号の内容が「１」（スイッチング素子が開放である場合）又は「０」（スイッチング素子が短絡である場合）に変化するのである。
Thereby, under the control of the
なお、上記した無線タグＴＧｎの構成において、負荷インピーダンス部３を構成するダイオード３０をＦＥＴ（Field Effect Transistor）により構成しても良い。また、整合回路３３を省略しても良いし、整合回路３３自体を狭帯域アンテナ６と一体的に形成しても良い。
In the configuration of the above-described wireless tag TGn, the
次に、上述したスイッチング素子の切り換えと質問器ＰＣｎからのパルス信号の送信とのタイミングについて、具体的に図７を用いて説明する。 Next, the timing of the switching of the switching element and the transmission of the pulse signal from the interrogator PCn will be specifically described with reference to FIG.
図７に示すように、質問器ＰＣｎにおいて生成されるパルス信号Ｓoutを構成する単一パルスのパルス波Ｐは、時間軸上において予め設定されている一定長さのタイムスロットＴＳ内で一つのみ質問器ＰＣｎから送信される。このとき、一のタイムスロットＴＳ内におけるいずれのタイミングでパルス波Ｐを送信するかは、例えば、上記擬似ランダム符号（より具体的には、例えば、いわゆるＭ系列又はGold系列等が適当である）により一つのタイムスロットＴＳ内でランダム化されたタイミングにてパルス波Ｐが送信される。このため、上述した遅延器１１においてクロック信号Ｓclを擬似ランダム符号により遅延させているのである。なお、パルス波Ｐを質問器ＰＣｎから送信する間隔は、当該間隔が各無線タグＴＧｎの伝送路２のうち最も長い伝送路２の長さを、無線タグＴＧｎにおいて受信されたパルス信号及び上記応答信号が伝送路２を伝搬する際の伝搬速度で除して得られる時間よりも長く設定される。
As shown in FIG. 7, only one pulse wave P of a single pulse constituting the pulse signal Sout generated in the interrogator PCn is present in a time slot TS having a predetermined length on the time axis. Sent from the interrogator PCn. At this time, the timing at which the pulse wave P is transmitted in one time slot TS is, for example, the pseudo-random code (more specifically, for example, a so-called M sequence or Gold sequence is appropriate). Thus, the pulse wave P is transmitted at a randomized timing within one time slot TS. For this reason, the clock signal Scl is delayed by the pseudo-random code in the
一方、無線タグＴＧｎにおける上記スイッチング素子の活殺は、例えば質問器ＰＣｎにおけるタイムスロットＴＳの開始タイミングに併せて行われる。図７に示す例では、五つのタイムスロットＴＳ毎にスイッチング素子の活殺が定義されている。このため、各質問器ＰＣｎにおけるタイムスロットＴＳの切り換えタイミングの基準となる上記クロック信号Ｓclと、上記スイッチング素子の活殺の基準となるクロック信号とは同期している必要がある。 On the other hand, the activation of the switching element in the wireless tag TGn is performed at the start timing of the time slot TS in the interrogator PCn, for example. In the example shown in FIG. 7, the killing of the switching element is defined for every five time slots TS. For this reason, the clock signal Scl that serves as a reference for switching timing of the time slot TS in each interrogator PCn and the clock signal that serves as a reference for activating the switching element must be synchronized.
この構成に、例えば図７に示す例ではスイッチング素子が一回切り換わると少なくとも五つのパルス波Ｐに対応するパルス信号が無線タグＴＧｎに送信されることになり、これを受信した無線タグＴＧｎにおいて対応する応答信号を五回送信することで、無線通信システムＳ以外の外部からの雑音混入があった場合等においても確実に各無線タグＴＧｎを識別することができることになる。 In this configuration, for example, in the example shown in FIG. 7, when the switching element is switched once, a pulse signal corresponding to at least five pulse waves P is transmitted to the wireless tag TGn. By transmitting the corresponding response signal five times, each wireless tag TGn can be reliably identified even when external noise other than the wireless communication system S is mixed.
このとき、擬似ランダム符号に応じた相関を求めることにより、相関とは無関係なノイズや他の信号成分を除去でき、高感度な検出が可能となる。これにより、質問器ＰＣｎと無線タグＴＧｎとの通信距離を伸ばすことができる。 At this time, by obtaining the correlation according to the pseudo-random code, noise and other signal components unrelated to the correlation can be removed, and highly sensitive detection becomes possible. Thereby, the communication distance between the interrogator PCn and the wireless tag TGn can be extended.
また、図７に示すように無線タグＴＧｎにおけるスイッチング素子を切り換えれば、連続したタイミングで合計４ビットの情報を質問器ＰＣｎに無線タグＴＧｎから夫々のビット毎に応答信号として送信することができることになる。なお、図７に示す場合、質問器ＰＣｎにおいて受信される応答信号の内容は、五つのタイムスロットＴＳ毎の間隔で順に「１」、「０」、「０」、「１」と変化することになる。 Also, as shown in FIG. 7, if the switching elements in the wireless tag TGn are switched, information of a total of 4 bits can be transmitted as a response signal for each bit from the wireless tag TGn to the interrogator PCn at successive timings. become. In the case shown in FIG. 7, the content of the response signal received by the interrogator PCn is changed to “1”, “0”, “0”, “1” in order at intervals of five time slots TS. become.
もちろん、スイッチング素子の切り換えの一周期内に擬似ランダム符号が二回以上繰り返すようにタイムスロットＴＳの長さと数を設定すれば、スイッチング素子の切り換え周期内に必ず一周期以上の擬似ランダム符号が検出できるので、タイムスロットＴＳとスイッチング素子の活殺の同期を取る必要がなくなる。 Of course, if the length and number of time slots TS are set so that the pseudo-random code repeats twice or more within one switching period of the switching element, one or more pseudo-random codes are always detected within the switching period of the switching element. Therefore, it is not necessary to synchronize the time slot TS and the switching element.
次に、質問器ＰＣｎにおける広帯域アンテナ１５からの上記パルス信号の送信と、狭帯域アンテナ２３からの電力信号の送信との関係について、具体的に図８を用いて説明する。
Next, the relationship between the transmission of the pulse signal from the
第１実施形態に係る質問器ＰＣｎからは、上記パルス信号に対応するパルス波Ｐoutと電力信号Ｓbbとが時分割的に送信され、電力信号送信時には電力信号Ｓbbを無線タグＴＧｎの狭帯域アンテナ６で受信することにより当該無線タグＴＧｎが充電されることになり、更にパルス波Ｐoutの送信に続く時間では上記応答信号の質問器ＰＣｎにおける受信が実行される。 From the interrogator PCn according to the first embodiment, the pulse wave Pout corresponding to the pulse signal and the power signal Sbb are transmitted in a time-sharing manner. When transmitting the power signal, the power signal Sbb is transmitted to the narrowband antenna 6 of the radio tag TGn. The wireless tag TGn is charged as a result of the reception of the response signal, and the response signal is received by the interrogator PCn during the time following the transmission of the pulse wave Pout.
すなわち、図８に示すように、電力信号Ｓbbを狭帯域アンテナ２３から送信すべき電力信号タイムスロットＣＴが終了する（すなわち、無線タグＴＧｎの充電に十分なだけの電力が供給される）と、続いて上記パルス波Ｐoutを広帯域アンテナ１５から送信するパルス信号タイムスロットＰＴが開始される。そして、パルス信号タイムスロットＰＴが終了すると、次に、当該パルス信号タイムスロットＰＴと電力信号タイムスロットＣＴとの分離をするためのＵＷＢ方式に則ったブランクタイムスロットＢＴが開始される。このとき、当該ブランクスロットＢＴを利用して上述した応答信号の質問器ＰＣｎにおける受信が実行される。そして更に、ブランクタイムスロットＢＴが終了すると、次の電力信号タイムスロットＣＴが開始されるのである。
That is, as shown in FIG. 8, when the power signal time slot CT to transmit the power signal Sbb from the
このように、電力信号Ｓbbの送信とパルス波Ｐoutの送信を交互に行うことで、無線タグＴＧｎにおいて必要な充電を行いつつパルス波ＰoutをタイムスロットＴＳ内で送信することができる。 Thus, by alternately transmitting the power signal Sbb and the pulse wave Pout, the pulse wave Pout can be transmitted in the time slot TS while performing the necessary charging in the wireless tag TGn.
なお、上述した質問器ＰＣｎの構成においては、電力信号Ｓbbとパルス波Ｐoutが全く異なるものであるため、電力信号Ｓbbはいわゆる周波数ホッピング技術を用いて送信してもよい。この場合に、電力信号Ｓbbである連続波を振幅変調することで、無線タグＴＧｎに対して無線タグＴＧｎを特定するＩＤ等の識別情報等の情報を送信するように構成することもできる。 In the configuration of the interrogator PCn described above, since the power signal Sbb and the pulse wave Pout are completely different, the power signal Sbb may be transmitted using a so-called frequency hopping technique. In this case, information such as identification information such as an ID for identifying the wireless tag TGn may be transmitted to the wireless tag TGn by amplitude-modulating the continuous wave that is the power signal Sbb.
また、質問器ＰＣｎ相互間で情報の授受を無線電波を用いて行う場合のその無線電波を電力信号Ｓbbとする無線タグＴＧｎに受信させるように構成することもできる。 Further, when the information is exchanged between the interrogators PCn using the radio wave, the radio tag TGn using the radio wave as the power signal Sbb can be received.
以上夫々説明したように、第１実施形態の無線通信システムＳの動作によれば、各無線タグＴＧｎにおいて、夫々に予め設定された長さを有する伝送路２により広帯域アンテナ１と負荷インピーダンス部３とが接続されているので、パルス信号から生成される応答信号の送信態様（応答信号の波形及び送信タイミング）がその長さや負荷インピーダンスに依存して変化することになり、結果として当該応答信号の波形に基づいてその無線タグＴＧｎを識別しつつ、当該送信タイミングに基づいてその無線タグＴＧｎまでの距離を検出することができる。また、広帯域アンテナ１を用いてパルス信号を受信することで応答信号を生成するので、搬送波を用いることなく無線タグＴＧｎの識別及び距離検出が可能となり、小型化・低消費電力化を図りつつ無線タグＴＧｎの識別及び距離検出が可能となる。
As described above, according to the operation of the wireless communication system S of the first embodiment, in each wireless tag TGn, the
また、各無線タグＴＧ１及びＴＧ２に異なる長さの伝送路２により広帯域アンテナ１と負荷インピーダンス部３とが接続されているので、各無線タグＴＧｎにおいて受信したパルス信号から生成される応答信号の送信態様、換言すれば、各無線タグＴＧｎから送信される当該応答信号の質問器ＰＣｎにおける受信態様（各応答信号の信号波形及び質問器における受信タイミング）が、各無線タグＴＧｎにおける伝送路２の長さを各無線タグＴＧｎ毎に異ならせることにより各無線タグＴＧｎ毎に異なることとなり、結果として当該信号波形の相違により各無線タグＴＧｎを識別しつつ当該受信タイミングの相違により各無線タグＴＧｎまでの質問器ＰＣｎからの距離を検出することができる。
Further, since the
更に、伝送路２が有する長さにおいて特性インピーダンスが一定であるので、応答信号の波形及び送信タイミングが変動することがなく、伝送路２の途中からの不要反射を生じないため無線タグＴＧｎを識別し、また無線タグＴＧｎまでの距離を高精度で検出することができる。
Furthermore, since the characteristic impedance is constant over the length of the
更にまた、伝送路２の長さが、当該伝送路２上における各信号の伝搬速度に対してパルス信号のパルス幅に相当する時間を乗じた値の二分の一以上の長さとされているので、無線タグＴＧｎにおける広帯域アンテナ１自体からパルス信号に応じて反射・放射される反射波と、本来の応答信号と、を明確に識別して無線タグＴＧｎの識別及び距離検出を行うことができる。
Furthermore, since the length of the
また、受信されたパルス信号に対するパルス反射係数を制御部４において制御するので、各無線タグＴＧｎから送信される応答信号の送信態様を、受信すべき情報に応じて後から変更することができ、多ビットの応答信号を生成して送信することができる。
Further, since the pulse reflection coefficient for the received pulse signal is controlled by the
更に、連続波である電力信号Ｓbbを無線タグＴＧｎにおいて受信して電力を得るので、電池等の外部電源を不要として無線タグＴＧｎを更に小型化し運用コストを低減することができる。 Furthermore, since the power signal Sbb, which is a continuous wave, is received by the wireless tag TGn to obtain power, the wireless tag TGn can be further miniaturized and the operation cost can be reduced without the need for an external power source such as a battery.
更にまた、情報授受用のパルス信号と異なる電力信号Ｓbbにより電力を供給するので、各無線タグＴＧｎにおいて効率的に電力を発生させることができる。 Furthermore, since the power is supplied by the power signal Sbb different from the information transmission / reception pulse signal, the power can be efficiently generated in each wireless tag TGn.
また、質問器ＰＣｎにおいて、各無線タグＴＧｎからの応答信号を広帯域アンテナ１８で受信して参照信号Ｓtpとの比較により無線タグＴＧｎを識別するので、無線タグＴＧｎの識別及び距離検出が可能となり、搬送波を用いないことにより小型化・低消費電力化をも図ることができる。
In the interrogator PCn, the response signal from each wireless tag TGn is received by the
更に、質問器ＰＣｎにおいて、クロック信号Ｓclを遅延器１１において遅延することでパルス信号を生成し、遅延器１３において遅延器１１の場合と異なる遅延時間で当該クロック信号Ｓclを遅延して生成された参照信号Ｓtpと応答信号Ｓinとの相関をとるので、正確に応答信号Ｓinの内容を検出したり反射信号や応答信号夫々の時間間隔を検出することができる。
Further, in the interrogator PCn, a pulse signal is generated by delaying the clock signal Scl in the
更にまた、上記各遅延のタイミングにつき、擬似ランダム符号に基づいてクロック信号Ｓclを夫々遅延させるので、各無線タグＴＧｎからの応答信号間におけるパルス重なりの発生を防止できる。 Furthermore, since the clock signal Scl is delayed based on the pseudo-random code for each delay timing, it is possible to prevent the occurrence of pulse overlap between the response signals from the wireless tags TGn.
また、パルス信号の間隔を擬似ランダム符号により変更すると、結果として送信スペクトラムに周期的なピークが発生することがなく、例えば質問器ＰＣｎ相互間の通信の如き他の無線通信に影響を与えないですむことになる。 In addition, if the pulse signal interval is changed with a pseudo-random code, there will be no periodic peak in the transmission spectrum as a result, and other wireless communications such as communications between interrogators PCn will not be affected. It will be.
更に、擬似ランダム符号に応じた相関を求めて信号を検出することにより、高感度な検出が可能となり、通信距離も伸ばすことができる。 Furthermore, by detecting the signal by obtaining the correlation according to the pseudo-random code, highly sensitive detection can be performed and the communication distance can be extended.
更にまた、連続するパルス信号を短絡又は開放のいずれか一方の機能を有する負荷インピーダンス部３で反射し、その応答信号を質問器ＰＣｎにおいて受信することで、単一のパルス信号のみで情報の授受を行う場合に比して復号器１９から出力される復号信号Ｓdcにおける信号対雑音比が向上するので、質問器ＰＣｎと無線タグＴＧｎとの間の通信距離を延伸することが可能となる。
Furthermore, the continuous pulse signal is reflected by the
更に、検出された応答信号の間隔に基づいて各無線タグＴＧｎを識別するので、正確に当該識別を実行することができる。 Furthermore, since each wireless tag TGn is identified based on the detected response signal interval, the identification can be performed accurately.
更にまた、質問器ＰＣｎにおいて応答信号の極性を判定することで当該応答信号に含まれている内容を認識するので、簡易な質問器ＰＣｎの構成で正確に応答信号の内容を認識することができる。 Furthermore, since the content of the response signal is recognized by determining the polarity of the response signal in the interrogator PCn, the content of the response signal can be accurately recognized with a simple configuration of the interrogator PCn. .
（II）第２実施形態
次に、本発明に係る他の実施形態である第２実施形態について、図９乃至図１０を用いて説明する。
(II) Second Embodiment Next, a second embodiment which is another embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
なお、図９は第２実施形態に係る無線タグの細部構成を示す図であり、図１０は当該無線タグからの応答信号の相関を示す図である。また、図９において図２に示した第１実施形態に係る無線タグＴＧｎと同一の部材については、同一の部材番号を付して細部の説明は省略する。 FIG. 9 is a diagram illustrating a detailed configuration of the wireless tag according to the second embodiment, and FIG. 10 is a diagram illustrating a correlation of response signals from the wireless tag. 9, the same members as those of the wireless tag TGn according to the first embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same member numbers, and detailed description thereof is omitted.
上述してきた第１実施形態においては、各無線タグにおける伝送路の長さを一定とする場合について説明したが、これ以外に、いわゆるダイオードスイッチを広帯域アンテナに対して並列に複数並べることで、一の無線タグにおける伝送路の長さを制御可能とすることができる。 In the first embodiment described above, the case where the length of the transmission path in each wireless tag is made constant has been described, but in addition to this, by arranging a plurality of so-called diode switches in parallel with the wideband antenna, The length of the transmission line in the wireless tag can be controlled.
すなわち、図９に示すように、第２実施形態に係る無線タグＴＧＧｎは、第１実施形態に係る無線タグＴＧｎと同様の広帯域アンテナ１、伝送路２、狭帯域アンテナ６、整合回路３３及び整流回路３２に加えて、検波回路３５と、長さ制御手段としての制御部３４と、五つのコイル（或いはインダクタンス素子）４４乃至４８と、四つのコンデンサ５０乃至５３と、抵抗体５４と、四つのダイオード５５乃至５８と、により構成されている。
That is, as illustrated in FIG. 9, the wireless tag TGGn according to the second embodiment includes the same
このとき、伝送路２の長さは、第１実施形態に係る無線タグＴＧｎと同様に、
Ｌ0＝（応答信号の伝搬速度）
×（受信したパルス信号におけるパルス幅）／２
より長い長さで各無線タグＴＧＧｎ毎に変化させても良いが、各ダイオード５５乃至５８の伝送路２の方向と平行な方向の間隔は、
Ｌ1＝（応答信号の伝搬速度）
×（受信したパルス信号におけるパルス幅）／４
とされている。ここで、応答信号の伝搬速度は、伝送路２をパルスが伝搬するときの伝搬速度である。
At this time, the length of the
L 0 = (response signal propagation speed)
X (pulse width in received pulse signal) / 2
Although it may be changed for each wireless tag TGGn with a longer length, the distance between the diodes 55 to 58 in the direction parallel to the direction of the
L 1 = (response signal propagation speed)
X (pulse width in received pulse signal) / 4
It is said that. Here, the propagation speed of the response signal is the propagation speed when the pulse propagates through the
また、コイル４４乃至４８は、第１実施形態に係る無線タグＴＧｎと同様に直流バイアスのみを各ダイオード５５乃至５８に印加すると同時に、パルス波が制御部３４に回り込むのを防止するためのフィルタの役割をするものであり、また、コンデンサ５０乃至５３はパルス波をそのまま通過させると同時に各直流バイアスをそれぞれ分離するＤＣカットの役割をするものであり、更に、伝送路２の終端は、不要な反射を防止するため抵抗体５４により負荷整合させるのが好ましい。
In addition, the
そして、検波回路３５からの電力信号Ｓbbが伝送される間隙を示す検波信号並びに無線タグＴＧＧｎ自体を示す識別情報の内容に基づいて制御部３４によりいずれか一つのダイオードを短絡としその他のダイオードを開放とすることで、一の無線タグＴＧＧｎにおいて四通り（具体的には、長さＬ0、長さ（Ｌ0＋Ｌ1）、長さ（Ｌ0＋２Ｌ1）又は長さ（Ｌ0＋３Ｌ1）のいずれかの伝送路の長さを切り換えつつ実現することができるのである。 Based on the detection signal indicating the gap through which the power signal Sbb from the detection circuit 35 is transmitted and the content of the identification information indicating the wireless tag TGGn itself, one of the diodes is short-circuited and the other diodes are opened. Thus, there are four ways (specifically, length L 0 , length (L 0 + L 1 ), length (L 0 + 2L 1 ), or length (L 0 + 3L 1 ) in one radio tag TGGn. This can be realized by switching the length of any one of the transmission paths.
この場合、質問器ＰＣｎにおける応答信号の受信態様は、無線タグＴＧＧｎにおけるダイオード５５から順にダイオード５８まで一つずつのみを短絡とするように制御部３４において切り換え制御することで、図１０（Ａ）又は（Ｂ）に示すように上記パルス信号におけるパルス幅Ｔpの１／２だけずれた応答信号Ｓinが受信される。そして、これらを図１０（Ａ）に示す参照信号Ｓtp1又は図１０（Ｂ）に示す参照信号Ｓtp2を用いて相関器１７において相関を取ることにより、各応答信号Ｓinの内容を「１」又は「０」のいずれかであると判別できる。
In this case, the reception mode of the response signal in the interrogator PCn is switched and controlled in the control unit 34 so that only one diode from the diode 55 to the diode 58 in the wireless tag TGGn is short-circuited one by one. Alternatively, as shown in (B), the response signal Sin shifted by ½ of the pulse width T p in the pulse signal is received. Then, by correlating them in the
以上説明したように、第２実施形態に係る無線タグＴＧＧｎによれば、第１実施形態に係る無線通信システムＳの効果に加えて、無線タグＴＧＧｎからの応答信号が有すべき信号態様に応じて伝送路の実効的な長さを制御するので、各無線タグＴＧＧｎから送信される応答信号の送信態様を送信すべき情報に応じて変更することができ、多ビットの応答信号を生成して送信することができる。 As described above, according to the wireless tag TGGn according to the second embodiment, in addition to the effects of the wireless communication system S according to the first embodiment, the response signal from the wireless tag TGGn should be in accordance with the signal mode. Since the effective length of the transmission path is controlled, the transmission mode of the response signal transmitted from each wireless tag TGGn can be changed according to the information to be transmitted, and a multi-bit response signal is generated. Can be sent.
また、伝送路の長さが、当該伝送路上における各信号の伝搬速度に対してパルス信号のパルス幅に相当する時間を乗じた値の二分の一に当該乗算値のＮ／４倍を加算した値の長さとされているので、各無線タグＴＧＧｎを確実に識別しつつその距離を検出することができる。 Further, the length of the transmission line is added to N / 2 times the multiplication value to one half of the value obtained by multiplying the propagation speed of each signal on the transmission line by the time corresponding to the pulse width of the pulse signal. Since the length of the value is set, the distance can be detected while reliably identifying each wireless tag TGGn.
（III）変形形態
次に、本発明に係る変形形態について、夫々説明する。
(III) Modified Embodiment Next, modified embodiments according to the present invention will be described.
先ず、第１の変形形態として、図１１に示すように、無線タグを、図１１（Ａ）に示す無線タグＴＧＶ１又は図１１（Ｂ）に示す無線タグＴＧＶ２のように構成することもできる。 First, as a first modification, as shown in FIG. 11, the wireless tag may be configured as a wireless tag TGV1 shown in FIG. 11A or a wireless tag TGV2 shown in FIG.
このとき、無線タグＴＧＶ１は、第１実施形態に係る無線タグＴＧｎと同様の広帯域アンテナ１及び伝送路２に加えて、平行線路よりなり且つ相互に長さが異なる伝送路６０乃至６２を備えている。そして、各伝送路は、伝送路２の広帯域アンテナ１と反対の端を中心として電気的に接続されている。この構成により、無線タグＴＧＶ１は三つの伝送経路、すなわち、伝送路２と伝送路６０とからなる第一伝送経路、伝送路２と伝送路６１とからなる第二伝送経路及び伝送路２と伝送路６２とからなる第三伝送経路の三つの伝送経路を備えることになる。
At this time, the wireless tag TGV1 includes
また、無線タグＴＧＶ１には、第１実施形態に係る無線タグＴＧｎにおけるスイッチング素子の如き電力を必要とする回路素子は含まれておらず、また応答信号として質問器ＰＣｎに送信される内容は常に一定である。なお、伝送路６０乃至６２の終端を開放又は短絡或いは整合負荷とすることで、各無線タグＴＧＶ１間で応答信号に含ませるべき内容を異ならせることができる。
Further, the wireless tag TGV1 does not include a circuit element that requires power, such as a switching element in the wireless tag TGn according to the first embodiment, and the content transmitted to the interrogator PCn as a response signal is always included. It is constant. In addition, the content which should be included in a response signal can be varied between each radio | wireless tag TGV1 by making the termination | terminus of the
一方、無線タグＴＧＶ２は、上記無線タグＴＧＶ１の構成に加えて、伝送路６１の終端に更に平行線路よりなり且つ相互に長さが異なる伝送路６３乃至６５を備えている。この構成により、無線タグＴＧＶ１は五つの伝送経路、すなわち、伝送路２と伝送路６０とからなる第一伝送経路、伝送路２と伝送路６１と伝送路６３とからなる第二伝送経路、伝送路２と伝送路６２と伝送路６４とからなる第三伝送経路、伝送路２と伝送路６１と伝送路６４とからなる第四伝送経路及び伝送路２と伝送路６２とからなる第五伝送経路、の五つの伝送経路を備えることになる。そして、この無線タグＴＧＶ２にも、電力を必要とする回路素子は含まれておらず、また応答信号として質問器ＰＣｎに送信される内容は常に一定である。
On the other hand, in addition to the configuration of the wireless tag TGV1, the wireless tag TGV2 further includes
ここで、伝送路６０乃至６５の長さにつき、これらは最も短い伝送路６０の長さの自然数倍とされている。そして、この伝送路６０の長さが、各無線タグＴＧＶ１又はＴＧＶ２間で相互に異なる長さとされている。
Here, regarding the lengths of the
なお、無線タグＴＧＶ１及びＴＧＶ２では、各伝送経路が本発明における伝送手段に対応している。 In the wireless tags TGV1 and TGV2, each transmission path corresponds to the transmission means in the present invention.
次に、上記無線タグＴＧＶ１からの応答信号を質問器ＰＣｎにおいて受信した場合の波形を、図１１（Ｃ）を用いて説明する。なお、以下の説明においては、無産タグＴＧＶ１における伝送路６０の長さをＬ1、同じく伝送路６１の長さをＬ2、同じく伝送路６２の長さをＬ3とし、
Ｌ1＜Ｌ2＜Ｌ3
の関係にあるとする。
Next, a waveform when the response signal from the wireless tag TGV1 is received by the interrogator PCn will be described with reference to FIG. In the following description, the length of the
L 1 <L 2 <L 3
Suppose that
質問器ＰＣｎからのパルス信号として、図５（Ｂ）に示すパルス波Ｐを広帯域アンテナ１に入力して送信したとすると、先ず、図５（Ｂ）の場合と同様の受信パルス波Ｐin1及び反射波Ｐin2が受信される。次に、無線タグＴＧＶ１からの応答信号として受信パルス波Ｐin4乃至Ｐin6が時間差をもって受信される。このとき、受信パルス波Ｐin4は、上記第一伝送経路を経て送信されたもの、つまり、無線タグＴＧＶ１における伝送路２に伝送路６０を加えた長さ（Ｌ0＋Ｌ1）に相当する長さの伝送路を経て送信されたものであり、受信パルス波Ｐin5は、上記第二伝送経路を経て送信されたもの、つまり、無線タグＴＧＶ１における伝送路２に伝送路６１を加えた長さ（Ｌ0＋Ｌ2）に相当する長さの伝送路を経て送信されたものであり、受信パルス波Ｐin6は、上記第三伝送経路を経て送信されたもの、つまり、無線タグＴＧＶ１における伝送路２に伝送路６２を加えた長さ（Ｌ0＋Ｌ3）に相当する長さの伝送路を経て送信されたものである。
Assuming that the pulse wave P shown in FIG. 5 (B) is input to the
上記の構成により、各伝送経路（（伝送路２＋伝送路６０）、（伝送路２＋伝送路６１）及び（伝送路２＋伝送路６２））により夫々長さが異なり、且つ各伝送経路の終端を開放又は短絡とすることで、一のパルス信号を受信することで多ビットの応答信号を返信することになる。
With the above configuration, each transmission path ((
ここで、伝送路６０の長さＬ1の値によっては図１１（Ｃ）に最上段に示すように受信パルス波Ｐin4乃至Ｐin6の一部同士が重なる場合もあり得るが、夫々別個に生成された参照信号Ｓtp4乃至Ｓtp6を用いて相関を取ることにより、各受信パルス波Ｐin4乃至Ｐin6を相互に分離して応答信号としての内容を検出することができる。このとき、参照信号Ｓtp4は受信パルス信号Ｓin4に対応する参照信号であり、参照信号Ｓtp5は受信パルス信号Ｓin5に対応する参照信号であり、参照信号Ｓtp6は受信パルス信号Ｓin6に対応する参照信号である。
Here, depending on the value of the length L 1 of the
以上説明したように、第１の変形形態に係る無線タグＴＧＶ１又はＴＧＶ２によれば、一の無線タグＴＧＶ１又はＴＧＶ２上に複数種類の長さの伝送経路を備えているので、簡易な構成で多ビットの応答信号を生成して送信することができる。 As described above, according to the wireless tag TGV1 or TGV2 according to the first modification, a plurality of types of transmission paths are provided on one wireless tag TGV1 or TGV2. A bit response signal can be generated and transmitted.
また、長さが異なる各伝送経路の少なくとも一部としての機能を備える、無線タグＴＧＶ１では伝送路２、無線タグＴＧＶ２では伝送路２及び伝送路６１を夫々備えるので、無線タグＴＧＶ１又はＴＧＶ２を小型化しつつ複数種類の長さを有する伝送経路を実現することができる。
In addition, since the wireless tag TGV1 has a function as at least a part of each transmission path having a different length, the wireless tag TGV2 includes the
なお、上述した第１の変形形態の更なる変形として、図１２に示すように、相互に同じ広帯域アンテナ１に対して異なる長さの伝送路２及び７０乃至７２が夫々接続された要素無線タグＴＴＧ１乃至ＴＴＧ４を含む無線タグＴＧＶ３を用いて無線通信システムを構成することもできる。
As a further modification of the first modification described above, as shown in FIG. 12, an element wireless tag in which
この場合は、各伝送路２及び７０乃至７２の長さが相互に異なっており、また、各伝送路２及び７０乃至７２の終端を開放又は短絡とすることで、無線タグＴＧＶ３自体の大きさとしては多少大きくなるものの、極めて簡易な構成で一つのパルス信号から多ビットの応答信号を生成して質問器ＰＣｎに送信することができる。
In this case, the lengths of the
更に、各伝送経路に共通の伝送路２等をもたない図１１（Ｄ）に示す無線タグＴＧＶ４のような構成としても、同様の効果を奏することができる。
Furthermore, the same effect can be achieved even with a configuration such as the wireless tag TGV4 shown in FIG. 11D that does not have a
また、第２の変形形態として、図１３（Ａ）に示す無線タグＴＧＲのように、第１実施形態に係る広帯域アンテナ１及び伝送路２に加えて、当該伝送路２に直列に、夫々にコイル（或いはインダクタンス素子）とコンデンサからなる共振回路７５乃至７８を複数接続し、各共振回路７５乃至７８において相互に異なる共振周波数で共振させることで、受信したパルス信号を変形させるように構成することもできる。なお、各無線タグＴＧＲを相互に識別するためには、当該無線タグＴＧＲ間で全て異なる共振周波数となるように構成する必要がある。
Further, as a second modification, in addition to the
この無線タグＴＧＲの構成によると、ＵＷＢ方式として超広帯域の周波数を用いるので、いわゆるＱ値が比較的低い共振回路を用いても多ビットの応答信号を生成することができることになり、各共振回路７５乃至７８並びに広帯域アンテナ１及び伝送路２を全て印刷技術等により薄膜化又は厚膜化しつつ形成することができる。なお、この場合は、反射抑制のために広帯域アンテナ１以外はいわゆるマイクロストリップラインや平行線路にて形成することが望ましい。
According to the configuration of this wireless tag TGR, since an ultra-wideband frequency is used as the UWB system, a multi-bit response signal can be generated even if a so-called resonance circuit having a relatively low Q value is used. 75 to 78 and the
次に、上記無線タグＴＧＲを備える無線通信システムに含まれるべき質問器は、図１３（Ｂ）に示す如き構成を有することになる。 Next, an interrogator to be included in a wireless communication system including the wireless tag TGR has a configuration as shown in FIG.
すなわち、第２の変形形態に係る質問器ＰＣＣは、第１実施形態に係る質問器ＰＣｎと同様の制御器１０、遅延器１１及び１３、クロック信号生成器１２、パルス発生器１４、広帯域アンテナ１５及び１８、テンプレートパルス発生器１６、相関器１７及び電力供給部Ｂに加えて、合成器８２と、サンプリング器８１と、解析手段としてのＦＦＴ（Fast Fourier transform）器８０と、を備えて構成されている。
That is, the interrogator PCC according to the second modification is similar to the interrogator PCn according to the first embodiment. The
この構成を備える質問器ＰＣＣにおいて、無線タグＴＧＲからの応答信号Ｓinを受信した場合、先ずテンプレートパルス発生器１６において生成された参照信号Ｓtpと応答信号Ｓinとを合成器８２において合成して合成信号Ｓmとし、これをサンプリング器８１において当該合成信号Ｓm内に含まれている多数のパルス波を相互にタイミングをずらしながらサンプリングし、サンプリング信号Ｓspを生成する。そして、このサンプリング信号Ｓspに対してＦＦＴ器８０におよりＦＦＴ処理を施し、ＦＦＴ信号Ｓfftを生成して制御器１０に出力する。
In the interrogator PCC having this configuration, when the response signal Sin from the radio tag TGR is received, first, the reference signal Stp generated by the
これにより、制御器１０においては、ＦＦＴ信号Ｓfftに基づいて、いずれの周波数成分が変化しているかを判別することで無線タグＴＧＲを識別することができる。また、相関器１７からの相関信号Ｓcmの内容により、質問器ＰＣＣから無線タグＴＧＲまでの距離を検出することができる。
Thus, the
次に、第２の変形形態に係る無線通信システムにおける無線タグＴＧＲ相互缶の識別の仕組みについて、具体的に図１４を用いて説明する。 Next, a mechanism for identifying the wireless tag TGR mutual can in the wireless communication system according to the second modification will be specifically described with reference to FIG.
先ず、図１４（Ａ）に示すように、無線タグＴＧＲにおける負荷インピーダンス特性は、共振回路７５乃至７８夫々の共振周波数において最大値を取る。そして、共振回路７５乃至７８を有する無線タグＴＧＲでは、各共振回路７５乃至７８において受信したパルス信号が反射されて生成された応答信号は、負荷インピーダンスが伝送路２の特性インピーダンスより大きい周波数では第１実施形態に係る無線タグＴＧｎにおける開放の場合と同様に受信したパルス信号と同極性となり、一方、負荷インピーダンスが伝送路２の特性インピーダンスより小さい周波数では当該無線タグＴＧｎにおける短絡の場合と同様に受信したパルス信号とは逆極性となって広帯域アンテナ１から送信される。
First, as shown in FIG. 14A, the load impedance characteristic in the wireless tag TGR takes a maximum value at the resonance frequency of each of the
従って、このようにして生成された応答信号を質問器ＰＣＣにおいて受信し、更に周波数特性が、図１４（Ｂ）に示すように広い周波数帯域に渡って信号強度を有する参照信号Ｓtpを重畳すると、パルス信号と逆極性の周波数成分では応答信号Ｓinと参照信号Ｓtpとが相互に打ち消しあうこととなるので、結果として図１４（Ｃ）に示すように応答信号の周波数特性をＦＦＴ処理により判読することができる。よって、この図１４（Ｃ）に示す波形と図１４（Ａ）に示す波形とで強度分布が同一となることから、各無線タグＴＧＲを質問器ＰＣＣにおいて識別することができるのである。 Therefore, when the response signal generated in this way is received by the interrogator PCC, and the frequency characteristic is superimposed on the reference signal Stp having signal strength over a wide frequency band as shown in FIG. Since the response signal Sin and the reference signal Stp cancel each other in the frequency component having the opposite polarity to the pulse signal, the frequency characteristics of the response signal are read by FFT processing as shown in FIG. 14C. Can do. Therefore, since the intensity distribution is the same between the waveform shown in FIG. 14C and the waveform shown in FIG. 14A, each wireless tag TGR can be identified by the interrogator PCC.
以上説明した第２の変形形態によれば、複数の共振周波数により共振可能な共振回路７５乃至７８を無線タグＴＧＲが備えるので、比較的Ｑ値が低い共振回路を用いても多ビットの応答信号を生成することができる。
According to the second modification described above, since the wireless tag TGR includes the
また、無線タグＴＧＲからの応答信号を広帯域アンテナ１８で受信して当該応答信号Ｓinをサンプリングして周波数解析した結果に基づいて無線タグＴＧＲを識別するので、当該無線タグＴＧＲの識別及び距離検出が可能となり、搬送波を用いないことにより小型化・低消費電力化をも図ることができる。
Further, since the response signal from the wireless tag TGR is received by the
更に、参照信号Ｓtpを応答信号Ｓinに重畳して得られる重畳信号Ｓmをサンプリングして周波数解析するので、簡易な構成により正確に無線タグＴＧＲを識別することができる。 Furthermore, since the superimposed signal Sm obtained by superimposing the reference signal Stp on the response signal Sin is sampled and frequency analysis is performed, the wireless tag TGR can be accurately identified with a simple configuration.
更にまた、予め生成されているクロック信号Ｓclを用いて参照信号Ｓtpが生成されているので、各応答信号Ｓinにつき統一した参照信号Ｓtpを用いて当該無線タグＴＧＲを識別することができる。 Furthermore, since the reference signal Stp is generated using the clock signal Scl generated in advance, the wireless tag TGR can be identified using the reference signal Stp unified for each response signal Sin.
なお、上述した各変形形態のほかに、例えば、通信範囲に比して各パルス波を十分に分離可能に伝送路２の長さＬ0を設定する必要があることから、遅延線を用いて実効的にその長さＬ0を長くするように構成することもできる。この場合は、質問器ＰＣｎに対して近距離からの不要反射がなくなったタイミングで応答信号が受信されるように構成する必要がある。
In addition to the above-described variations, for example, since it is necessary to set the length L 0 of the
また、無線タグＴＧｎ等への電力の供給は、例えば太陽電池を用いて供給することも可能である。 In addition, power can be supplied to the wireless tag TGn or the like using, for example, a solar battery.
更に、図１５（図６に示した無線タグＴＧと同一の部材については同一の部材番号を付して細部の説明は省略する）に示す無線タグＴＧＳのように、インダクタンス素子９０及び９１とコンデンサ９２及び９３とを夫々直列に接続した直列共振回路を用いて特定周波数の信号のみを広帯域アンテナ１から整合回路３３に入力し、電力の供給を行うように構成することもできる。
Further, as in the RFID tag TGS shown in FIG. 15 (the same members as those in the RFID tag TG shown in FIG. 6 are given the same member numbers and detailed description is omitted),
この場合には、例えば図６に示した狭帯域アンテナ６が不要となり、構成が簡単になると共に小型化することができる。 In this case, for example, the narrowband antenna 6 shown in FIG. 6 is not necessary, and the configuration can be simplified and the size can be reduced.
以上夫々説明したように、本発明は、無線通信システムにおける無線タグの識別及び距離測定の分野に利用することが可能であり、特に質問器を一般のパーソナルコンピュータに備えれば、そのパーソナルコンピュータが備えられている室内における無線タグの位置特定の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。 As described above, the present invention can be used in the field of wireless tag identification and distance measurement in a wireless communication system. In particular, if an interrogator is provided in a general personal computer, the personal computer can be used. When applied to the field of specifying the position of the wireless tag in the room provided, a particularly remarkable effect can be obtained.
１、１５、１８ 広帯域アンテナ
２、６０、６１、６２、６３、６５、６５、７０、７１、７２ 伝送路
３ 負荷インピーダンス部
４、３４ 制御部
５ 電源部
６ 狭帯域アンテナ
１０ 制御器
１１、１３ 遅延器
１２ クロック信号生成器
１４ パルス発生器
１６ テンプレートパルス発生器
１７ 相関器
１９ 復号器
２０ 発振器
２１ 変調器
２２ 増幅器
２３ 狭帯域アンテナ
３２ 整流回路
３３ 整合回路
７５、７６、７７、７８ 共振回路
８０ ＦＦＴ器
８１ サンプリング器
８２ 合成器
９０、９１ インダクタンス素子
９２、９３ コンデンサ
ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３、ＴＧ４、ＴＧ５、ＴＧＶ１、ＴＧＶ２、ＴＧＶ３、ＴＧＶ４、ＴＧＲ、ＴＧＳ 無線タグ
ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４ 質問器
Ｂ 電力供給部
1, 15, 18
Claims (26)
前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号を前記広帯域アンテナから前記負荷インピーダンス部に伝送し、且つ前記負荷インピーダンス部により生成された前記応答信号を前記負荷インピーダンス部から前記広帯域アンテナに伝送する伝送路であって、前記広帯域アンテナから前記負荷インピーダンス部までの長さが他の応答器と異なる前記伝送路と、
前記パルス波を受信し且つ前記応答信号を送信する前記広帯域アンテナと、
を備えることを特徴とする応答器。 A load impedance unit that generates a response signal using a pulse signal obtained by receiving a pulse wave used in a UWB (Ultra Wide Band) system with a broadband antenna;
A transmission path for transmitting the said pulse signal obtained by the antenna and transmitted from the wide-band antenna to said load impedance portion, and the response signal generated by the load impedance unit from the load impedance unit to the wideband antenna And the transmission line having a length from the broadband antenna to the load impedance unit different from that of the other responders ,
The broadband antenna for receiving the pulse wave and transmitting the response signal;
A transponder comprising:
前記伝送路は、各前記応答器毎に特性インピーダンスの値が一定であることを特徴とする応答器。 The responder of claim 1, wherein
The transponder has a characteristic impedance value constant for each transponder.
前記伝送路の長さは、前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号及び前記負荷インピーダンス部により生成された前記応答信号の当該伝送路上における伝搬速度に対して、前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号のパルス幅に相当する時間を乗じた値の二分の一以上の長さであることを特徴とする応答器。 The responder according to claim 1 or 2,
The length of the transmission line is such that the pulse signal obtained by the wideband antenna with respect to the propagation speed of the pulse signal obtained by the wideband antenna and the response signal generated by the load impedance unit on the transmission line. A responder characterized in that the length is one-half or more of a value obtained by multiplying a time corresponding to the pulse width of the signal .
前記負荷インピーダンス部は、前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号に対するパルス反射係数を制御する反射制御手段を含むことを特徴とする応答器。 The responder according to any one of claims 1 to 3,
The responder according to claim 1, wherein the load impedance unit includes reflection control means for controlling a pulse reflection coefficient for the pulse signal obtained by the broadband antenna .
前記負荷インピーダンス部は短絡と開放とを切り替える複数の切り替え部を備え、
前記複数の切り替え部により前記伝送路の実効的な長さを制御する長さ制御手段を備えることを特徴とする応答器。 The responder according to any one of claims 1 to 4, wherein
The load impedance unit includes a plurality of switching units for switching between a short circuit and an open circuit,
A responder comprising length control means for controlling an effective length of the transmission path by the plurality of switching units.
前記長さ制御手段は、前記伝送路の長さが、前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号及び前記負荷インピーダンス部により生成された前記応答信号の当該伝送路上における伝搬速度に対して、前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号のパルス幅に相当する時間を乗じて得られる乗算値の二分の一に当該乗算値のＮ／４倍（Ｎは０又は自然数）を加算した値の長さとなるように当該長さを制御することを特徴とする応答器。 The responder of claim 5 , wherein
The length control means is configured such that the length of the transmission line is equal to the propagation speed of the pulse signal obtained by the wideband antenna and the response signal generated by the load impedance unit on the transmission line. The length is a value obtained by adding N / 4 times (N is 0 or a natural number) of the multiplication value to one half of the multiplication value obtained by multiplying the time corresponding to the pulse width of the pulse signal obtained by the antenna. A responder characterized by controlling the length as described above .
複数の前記負荷インピーダンス部と、
一の前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号を当該広帯域アンテナから各前記負荷インピーダンス部に夫々伝送し、且つ各前記負荷インピーダンス部により生成された前記応答信号を各前記負荷インピーダンス部から夫々前記広帯域アンテナに伝送する複数の前記伝送路と、
を備え、
各前記伝送路の長さが相互に異なっていることを特徴とする応答器。 The responder of claim 1 , wherein
A plurality of the load impedance units;
The pulse signal obtained by one broadband antenna is transmitted from the broadband antenna to each load impedance unit, and the response signal generated by each load impedance unit is transmitted from each load impedance unit to each of the broadband impedances. A plurality of the transmission lines transmitting to the antenna;
With
A transponder characterized in that the lengths of the transmission lines are different from each other .
各前記伝送路の少なくとも一部としての機能を備える共用伝送路を更に備えることを特徴とする応答器。 The responder according to claim 7 , wherein
A responder, further comprising a shared transmission line having a function as at least a part of each of the transmission lines .
前記負荷インピーダンス部は、複数の共振周波数により共振可能な共振手段を備えることを特徴とする応答器。 The responder of claim 1 , wherein
The load impedance unit includes a resonance unit capable of resonating at a plurality of resonance frequencies .
前記伝送路の長さ、又は前記広帯域アンテナから見た前記伝送路及び前記負荷インピーダンス部の負荷インピーダンス、の少なくともいずれか一つが各前記要素応答器毎に異なっていることを特徴とする応答器。 A responder comprising a plurality of the responders according to any one of claims 1 to 9 as element responders,
At least one of the length of the transmission line or the load impedance of the transmission line and the load impedance unit viewed from the broadband antenna is different for each element responder .
電波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナにより受信された前記電波を電力に変換して前記負荷インピーダンス部に供給する電力供給手段と、
を更に備えることを特徴とする応答器。 The responder according to any one of claims 1 to 10 , comprising:
A receiving antenna for receiving radio waves,
Power supply means for converting the radio wave received by the receiving antenna into electric power and supplying the electric power to the load impedance unit;
A responder further comprising:
前記受信アンテナにより受信される前記電波は連続波であることを特徴とする応答器。 The responder according to claim 11 , wherein:
The responder, wherein the radio wave received by the receiving antenna is a continuous wave .
前記受信アンテナは予め設定されている同調周波数に同調する狭帯域アンテナであり、
前記受信アンテナにより受信される前記電波は当該同調周波数を有する連続波であることを特徴とする応答器。 The responder according to claim 11 or 12,
The receiving antenna is a narrowband antenna that tunes to a preset tuning frequency;
The responder, wherein the radio wave received by the receiving antenna is a continuous wave having the tuning frequency .
前記広帯域アンテナが前記受信アンテナを兼ねることを特徴とする応答器。 The responder according to claim 11 or 12 ,
The transponder characterized in that the broadband antenna also serves as the receiving antenna .
前記パルス信号を生成するパルス生成手段と、
前記パルス生成手段により生成された前記パルス信号に対応する前記パルス波を前記応答器に対して送信し、且つ当該パルス波に対応する前記応答器からの前記応答信号を受信する広帯域アンテナと、
前記応答器において受信した前記パルス波が当該応答器に備えられた前記広帯域アンテナにより直接反射された反射波を検出する反射波検出手段と、
前記応答器の前記伝送路を伝送して前記負荷インピーダンス部により生成される前記応答信号を検出する応答信号検出手段と、
前記反射波の受信時刻と前記応答信号の受信時刻との時間である応答間隔を検出する応答間隔検出手段と、
前記応答間隔検出手段により検出された前記応答間隔に基づいて前記応答器を識別する識別手段と、
を備えることを特徴とする質問器。 An interrogator that transmits the pulse wave to the responder according to any one of claims 1 to 14 and receives the response signal from the responder.
Pulse generating means for generating the pulse signal;
A broadband antenna that transmits the pulse wave corresponding to the pulse signal generated by the pulse generation means to the responder and receives the response signal from the responder corresponding to the pulse wave;
Reflected wave detection means for detecting a reflected wave directly reflected by the broadband antenna provided in the responder, the pulse wave received in the responder;
Response signal detecting means for detecting the response signal generated by the load impedance unit by transmitting the transmission line of the responder;
Response interval detection means for detecting a response interval that is a time between the reception time of the reflected wave and the reception time of the response signal;
Identification means for identifying the responder based on the response interval detected by the response interval detection means;
Interrogator, characterized in that it comprises a.
前記識別手段は、予め生成されている参照信号と、前記広帯域アンテナにより受信した前記応答信号と、前記応答間隔検出手段により検出された応答間隔と、を比較して前記応答器を識別することを特徴とする質問器。 The interrogator of claim 15 ,
The identification means compares the reference signal generated in advance, the response signal received by the broadband antenna, and the response interval detected by the response interval detection means to identify the responder. A characteristic interrogator.
前記パルス生成手段は、
クロック信号に対して第１の変調処理を施して第１変調クロック信号を生成する第１変調クロック信号生成手段を備え、
当該第１変調クロック信号生成手段により生成された前記第１変調クロック信号を用いて前記パルス信号を生成して前記広帯域アンテナに出力し、
前記識別手段は、
前記クロック信号に対して前記第１の変調処理とは異なる第２の変調処理を施して第２変調クロック信号を生成する第２変調クロック信号生成手段を備え、
当該第２変調クロック信号生成手段により生成された前記第２変調クロック信号を用いて前記参照信号を生成し前記応答信号との相関をとることを特徴とする質問器。 The interrogator of claim 16,
The pulse generation means includes
First modulation clock signal generation means for generating a first modulation clock signal by performing a first modulation process on the clock signal;
The generates the pulse signal using the first modulation clock signal generated by the first modulated clock signal generating means and outputs it to the wideband antenna,
The identification means includes
A second modulation clock signal generating unit configured to generate a second modulation clock signal by performing a second modulation process different from the first modulation process on the clock signal;
Interrogator, characterized in that correlating the said response signal to generate the reference signal using the generated second modulated clock signal by the second modulation clock signal generating means.
前記第１の変調処理及び前記第２の変調処理は、擬似ランダム符号に基づいて前記クロック信号を遅延させる変調処理であることを特徴とする質問器。 The interrogator according to claim 17,
The interrogator characterized in that the first modulation process and the second modulation process are modulation processes for delaying the clock signal based on a pseudo-random code.
前記応答器において受信した前記パルス波が当該応答器に備えられた前記広帯域アンテナにより直接反射された反射波の受信時刻と、前記パルス波の送信時刻と、の時間である送受信間隔を検出する送受信間隔検出手段と、
前記送受信間隔検出手段により検出された前記送受信間隔に基づいて、質問器と前記反射波を送信してきた前記応答器との距離を認識する距離認識手段と、
を備えることを特徴とする質問器。 The interrogator according to any one of claims 15 to 18,
Transmission / reception detecting a transmission / reception interval that is a time between a reception time of a reflected wave directly reflected by the broadband antenna provided in the response device and a transmission time of the pulse wave. An interval detection means;
Distance recognition means for recognizing the distance between the interrogator and the responder that has transmitted the reflected wave based on the transmission / reception interval detected by the transmission / reception interval detection means;
Interrogator, characterized in that it comprises a.
前記応答信号の極性を判定する判定手段を更に備えることを特徴とする質問器。 The interrogator according to any one of claims 15 to 19,
An interrogator further comprising determination means for determining the polarity of the response signal .
前記パルス信号を生成する生成手段と、
前記パルス信号に対応する前記パルス波を前記応答器に対して送信し、且つ当該パルス波に対応する前記応答器からの前記応答信号を受信する広帯域アンテナと、
前記広帯域アンテナにより受信された前記応答信号をサンプリングして周波数解析する解析手段と、
前記周波数解析の結果に基づいて各前記応答器を識別する識別手段と、
を備えることを特徴とする質問器。 An interrogator that transmits the pulse signal to the responder according to any one of claims 9 to 14 and receives the response signal from the responder.
Generating means for generating the pulse signal;
A broadband antenna that transmits the pulse wave corresponding to the pulse signal to the responder and receives the response signal from the responder corresponding to the pulse wave;
Analysis means for sampling and frequency analyzing the response signal received by the broadband antenna;
Identification means for identifying each of the responders based on a result of the frequency analysis;
Interrogator, characterized in that it comprises a.
前記広帯域アンテナにより受信された前記応答信号に予め生成されている参照信号を重畳し、重畳信号を生成する重畳手段を更に備え、
前記解析手段は、前記重畳手段により生成された前記重畳信号をサンプリングして周波数解析することを特徴とする質問器。 The interrogator according to claim 21,
Superimposing a reference signal generated in advance on the response signal received by the broadband antenna, further comprising a superimposing means for generating a superimposed signal,
The interrogator characterized in that the analyzing means samples the superimposed signal generated by the superimposing means and performs frequency analysis .
前記参照信号は、予め生成されているクロック信号を用いて生成された参照信号であることを特徴とする質問器。 The interrogator according to claim 22,
The interrogator, wherein the reference signal is a reference signal generated using a clock signal generated in advance .
請求項１１から１４のいずれか一項に記載の応答器に対して前記電波を送信する電波送信手段を更に備えることを特徴とする質問器。 The interrogator according to any one of claims 15 to 22 ,
The interrogator further comprising a radio wave transmitting means for transmitting the radio wave to the responder according to any one of claims 11 to 14 .
前記広帯域アンテナにより得られた前記パルス信号を前記広帯域アンテナから前記負荷インピーダンス部に伝送し、且つ前記負荷インピーダンス部により生成された前記応答信号を前記負荷インピーダンス部から前記広帯域アンテナに伝送する伝送路であって、前記広帯域アンテナから前記負荷インピーダンス部までの前記伝送路の長さが他の応答器と異なる前記伝送路と、
前記パルス波を受信し且つ前記応答信号を送信する前記広帯域アンテナと、
を備える応答器と、
前記パルス信号を生成するパルス生成手段と、
前記パルス生成手段により生成された前記パルス信号に対応する前記パルス波を前記応答器に対して送信し、且つ当該パルス波に対応する前記応答器からの前記応答信号を受信する広帯域アンテナと、
前記応答器において受信した前記パルス波が当該応答器に備えられた前記広帯域アンテナにより直接反射された反射波を検出する反射波検出手段と、
前記応答器の前記伝送路を伝送して前記負荷インピーダンス部により生成された前記応答信号を検出する応答信号検出手段と、
前記反射波の受信時刻と前記応答信号の受信時刻との時間である応答間隔を検出する応答間隔検出手段と、
前記応答間隔検出手段により検出された前記応答間隔に基づいて前記応答器を識別する識別手段と、
を備える前記質問器と、
により構成されることを特徴とする無線通信システム。 A load impedance unit that generates a response signal using a pulse signal obtained by receiving a UWB pulse wave with a broadband antenna;
A transmission path for transmitting the pulse signal obtained by the broadband antenna from the broadband antenna to the load impedance unit, and transmitting the response signal generated by the load impedance unit from the load impedance unit to the broadband antenna; The length of the transmission line from the broadband antenna to the load impedance unit is different from other transponders,
The broadband antenna for receiving the pulse wave and transmitting the response signal;
A responder comprising:
Pulse generating means for generating the pulse signal;
A broadband antenna that transmits the pulse wave corresponding to the pulse signal generated by the pulse generation means to the responder and receives the response signal from the responder corresponding to the pulse wave;
Reflected wave detection means for detecting a reflected wave directly reflected by the broadband antenna provided in the responder, the pulse wave received in the responder;
Response signal detecting means for detecting the response signal generated by the load impedance unit by transmitting the transmission line of the responder;
Response interval detection means for detecting a response interval that is a time between the reception time of the reflected wave and the reception time of the response signal;
Identification means for identifying the responder based on the response interval detected by the response interval detection means;
The interrogator comprising:
Wireless communication system, characterized in that composed of.
前記質問器は、
前記応答器において受信した前記パルス波が当該応答器に備えられた前記広帯域アンテナにより直接反射された反射波の受信時刻と、前記パルス波の送信時刻と、の時間である送受信間隔を検出する送受信間隔検出手段と、
前記送受信間隔検出手段により検出された前記送受信間隔に基づいて、質問器と前記反射波を送信してきた前記応答器との距離を認識する距離認識手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム The wireless communication system according to claim 25,
The interrogator is
Transmission / reception detecting a transmission / reception interval that is a time between a reception time of a reflected wave directly reflected by the broadband antenna provided in the response device and a transmission time of the pulse wave. An interval detection means;
Distance recognition means for recognizing the distance between the interrogator and the responder that has transmitted the reflected wave based on the transmission / reception interval detected by the transmission / reception interval detection means;
Wireless communication system, characterized in that it comprises a
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