JP4716185B2 - Wireless communication device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform excellent directivity control even when the output frequency of a VCO varies. <P>SOLUTION: A radio communication device includes the VCO 305 which oscillates at a frequency based on a control voltage to generate a carrier, a frequency divider/phase comparator 302 which compares the phase of the oscillation output of the VCO 305 with the phase of a reference signal from a reference oscillator 301, and a loop filter 304 which smoothes the output of the phase comparator 302 and outputs the resulting output to the VCO 305, and the radio communication device has a PLL circuit 300 which performs PLL control, variable gain amplifiers 208A to 208C which modulate the carrier generated by the VCO 305, transmitting antennas 21A to 21C which transmit modulated carriers to a radio tag circuit element To, and a receiving antenna 20 for receiving reply signals based on the transmission signals. On the basis of the operation state of the VCO 305, directivities of the transmitting antennas 21A to 21C are controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、外部と情報の無線通信を行う無線通信装置に関する。   The present invention relates to a wireless communication apparatus that performs wireless communication of information with the outside.

小型の無線タグに対し、無線通信装置してのリーダ/ライタより非接触で問い合わせの送信及び返答の受信を行うことで、無線タグの情報の読み取り/書き込みを行うRFID(Radio Frequency Identification)システムが知られている。   An RFID (Radio Frequency Identification) system that reads / writes information of a wireless tag by transmitting and receiving an inquiry and receiving a response from a reader / writer as a wireless communication device to a small wireless tag. Are known.

例えばラベル状の無線タグに備えられた無線タグ回路素子は、所定の無線タグ情報を記憶するIC回路部とこのIC回路部に接続されて情報の送受信を行うアンテナとを備えている。IC回路部は、上記アンテナで受信された信号を復調して解釈するとともに、メモリに記憶された情報信号に基づいて上記受信した搬送波を変調反射しアンテナを介して無線通信装置へ返信する。   For example, a wireless tag circuit element included in a label-like wireless tag includes an IC circuit unit that stores predetermined wireless tag information and an antenna that is connected to the IC circuit unit and transmits / receives information. The IC circuit unit demodulates and interprets the signal received by the antenna, modulates and reflects the received carrier wave based on the information signal stored in the memory, and returns it to the wireless communication apparatus via the antenna.

このような無線通信装置として、従来、例えば特許文献1に記載のものが知られている。この従来技術では、高周波発生回路やアンテナを備えた電波発信手段で変調された無線電波が通信対象である無線タグ回路素子へ送信され、これに対応した無線タグ回路素子からの返答信号がアンテナで受信され復調されることで、情報送受信が行われるようになっている。このとき、上記復調処理を高感度に行うために、アンテナによる指向性(特にメインローブ)を制御する手法を行っている。   As such a wireless communication device, a device disclosed in, for example, Patent Document 1 is conventionally known. In this prior art, a radio wave modulated by a radio wave transmission means equipped with a high frequency generation circuit and an antenna is transmitted to a radio tag circuit element to be communicated, and a response signal from the corresponding radio tag circuit element is transmitted from the antenna. Information is transmitted and received by being received and demodulated. At this time, in order to perform the demodulation processing with high sensitivity, a method of controlling the directivity (particularly the main lobe) by the antenna is performed.

すなわち、この従来技術においては、アンテナとして複数のアンテナ素子を備えたいわゆるアレイアンテナを用い、指向性制御として、それら複数のアンテナ素子によって合成される指向性を一つの方向のみ強くなるようにしつつ順次方向を変化させ、各方向時における各アンテナ素子の信号強度と位相差に応じ所定の演算処理を行う(いわゆるフェイズドアレイアンテナ制御による手法)ことで、探索対象の無線タグ回路素子の存在方向及びその位置の検出を行っている。   That is, in this prior art, a so-called array antenna having a plurality of antenna elements is used as an antenna, and as a directivity control, the directivity synthesized by the plurality of antenna elements is sequentially strengthened only in one direction. By changing the direction and performing a predetermined calculation process according to the signal strength and phase difference of each antenna element in each direction (a technique based on so-called phased array antenna control), the existence direction of the RFID tag circuit element to be searched and its direction The position is detected.

特開2002−271229号公報JP 2002-271229 A

上記従来技術のように無線通信装置で高周波発生回路を用いる場合に、PLL(Phase Locked Loop)回路が用いられる場合がある。この場合、発振器としてのPLL回路のVCO(Voltage Controlled Oscillator)から出力された搬送波が搬送波変調手段で変調され、アンテナより通信対象の無線タグ回路素子へ送信されることとなる。   When a high frequency generation circuit is used in a wireless communication apparatus as in the above prior art, a PLL (Phase Locked Loop) circuit may be used. In this case, the carrier wave output from the VCO (Voltage Controlled Oscillator) of the PLL circuit as the oscillator is modulated by the carrier wave modulation means and transmitted from the antenna to the RFID tag circuit element to be communicated.

ここで、PLL回路のVCOは、その出力側に接続されたアンプの出力強度が変化するとそれに伴って当該VCOの出力周波数も変化する性質がある。このような外乱のため、搬送波変調手段で出力強度の変化を伴うASK変調等の振幅変調を用いた場合には、VCOの出力周波数の変化に伴い、アンテナから送信される信号の周波数が変化する。   Here, the VCO of the PLL circuit has a property that when the output intensity of the amplifier connected to the output side thereof changes, the output frequency of the VCO changes accordingly. Due to such disturbance, when the amplitude modulation such as ASK modulation accompanied by the change of the output intensity is used in the carrier wave modulation means, the frequency of the signal transmitted from the antenna changes with the change of the output frequency of the VCO. .

このように周波数が変化するとこれに伴って波長が変化するため、上記フェイズドアレイ制御実行時において複数のアンテナ素子における位相差を制御しメインローブの向きを所望の方向に向けるための位相差の値が異なってくる。この結果、良好な指向性制御を行うことが困難となり、通信精度が悪化するおそれがあった。   When the frequency changes in this way, the wavelength changes accordingly, so the phase difference value for controlling the phase difference in the plurality of antenna elements and directing the main lobe in the desired direction when the phased array control is executed. Will be different. As a result, it is difficult to perform good directivity control, and communication accuracy may be deteriorated.

本発明の目的は、VCOの出力周波数が変化する場合でも良好な指向性制御を行える無線通信装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a wireless communication apparatus that can perform good directivity control even when the output frequency of a VCO changes.

上記目的を達成するために、第1の発明は、印加される制御電圧に応じた周波数で発振し通信対象へアクセスするための搬送波を発生するVCOと、このVCOの発振出力と基準発信器からの基準信号とを位相比較する位相比較器と、この位相比較器の出力を平滑化して前記VCOへ出力するループフィルタとを備え、前記位相比較器の比較結果に応じて前記VCOへの前記制御電圧を出力するPLL制御を実行するPLL回路と、このPLL回路の前記VCOから発生された前記搬送波を変調する搬送波変調手段と、この搬送波変調手段から出力された前記搬送波を前記通信対象へ送信するための送信アンテナ手段と、この送信アンテナ手段からの送信信号に応じた前記通信対象からの返答信号を受信するための受信アンテナ手段と、前記VCOの動作状態に基づき、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御する指向性制御手段とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the first invention provides a VCO that oscillates at a frequency corresponding to an applied control voltage and generates a carrier wave for accessing a communication target, an oscillation output of the VCO, and a reference oscillator. A phase comparator that compares the phase of the reference signal with the reference signal and a loop filter that smoothes the output of the phase comparator and outputs it to the VCO, and controls the VCO according to the comparison result of the phase comparator. A PLL circuit that executes PLL control for outputting a voltage, a carrier wave modulation unit that modulates the carrier wave generated from the VCO of the PLL circuit, and the carrier wave output from the carrier wave modulation unit is transmitted to the communication target Transmitting antenna means for receiving, a receiving antenna means for receiving a response signal from the communication object according to a transmission signal from the transmitting antenna means, and Based on the operating state of the CO, and having a directional control means for controlling at least one of directivity of the transmitting antenna means and said receiving antenna means.

本願第1発明においては、PLL回路のVCOから出力された搬送波が搬送波変調手段で変調され、送信アンテナ手段より通信対象へ送信され、これに対応した通信対象からの返答信号が受信アンテナ手段で受信されることで、通信対象との情報送受信が行われる。またこのとき、指向性制御手段で、送信アンテナ手段又は受信アンテナ手段の指向性を制御することで、通信対象との通信における利得が最も大きい方向に送信アンテナ手段又は受信アンテナ手段の指向性を制御することができる。   In the first invention of this application, the carrier wave output from the VCO of the PLL circuit is modulated by the carrier wave modulation means, transmitted from the transmission antenna means to the communication target, and a response signal from the communication target corresponding thereto is received by the reception antenna means. As a result, information is transmitted to and received from the communication target. At this time, the directivity control means controls the directivity of the transmission antenna means or the reception antenna means, thereby controlling the directivity of the transmission antenna means or the reception antenna means in the direction in which the gain in communication with the communication target is the largest. can do.

ここで、PLL回路のVCOは、その出力側に接続されたアンプの出力強度が変化するとそれに伴って当該VCOの出力周波数も変化する性質がある。このような外乱のため、搬送波変調手段で、出力強度の変化を伴うASK変調等の振幅変調を用いた場合には、VCOの出力周波数の変化に伴い、送信アンテナ手段からの送信される信号の周波数が変化する。一般に、指向性制御は、複数のアンテナ素子における位相差を制御しメインローブの向きを所望の方向に向けることによって行われるが、上記のように周波数が変化するとこれに伴って波長が変化し、結果として任意の方向にメインローブを向けるときの位相差の値が異なってくる。   Here, the VCO of the PLL circuit has a property that when the output intensity of the amplifier connected to the output side thereof changes, the output frequency of the VCO changes accordingly. Due to such disturbance, when amplitude modulation such as ASK modulation with change in output intensity is used in the carrier wave modulation means, the signal transmitted from the transmission antenna means is changed along with the change in the output frequency of the VCO. The frequency changes. In general, directivity control is performed by controlling the phase difference in a plurality of antenna elements and directing the direction of the main lobe in a desired direction, but when the frequency changes as described above, the wavelength changes accordingly. As a result, the value of the phase difference when the main lobe is directed in an arbitrary direction is different.

本願第1発明においては、指向性制御手段がVCOの動作状態に基づき送信アンテナ手段又は受信アンテナ手段の指向性を制御することにより、上記のようにVCOの出力周波数が変化した場合にはこれに対応して適宜修正した位相差を用いて指向性制御を行うことが可能となる。この結果、上記の弊害を回避し、良好な指向性制御を行って高精度の通信を行うことができる。   In the first invention of the present application, when the directivity control means controls the directivity of the transmitting antenna means or the receiving antenna means based on the operating state of the VCO, the output frequency of the VCO changes as described above. Correspondingly, directivity control can be performed using the phase difference appropriately corrected. As a result, high-accuracy communication can be performed by avoiding the above-described adverse effects and performing good directivity control.

第2の発明は、上記第1発明において、前記指向性制御手段は、前記送信アンテナ手段又は前記受信アンテナ手段の少なくともいずれか一方に備えられた複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる方向切替手段を備えることを特徴とする。   In a second aspect based on the first aspect, the directivity control means increases the directivity of a plurality of antenna elements provided in at least one of the transmission antenna means and the reception antenna means in only one direction. It is characterized by comprising a direction switching means for sequentially changing the direction while holding it.

方向切替手段で複数のアンテナ素子によって合成される指向性を一つの方向のみ強くなるようにしつつ順次方向を変化させ、各方向時における各アンテナ素子の信号強度と位相差に応じ所定の演算処理を行う(いわゆるフェイズドアレイアンテナ制御による手法)ことで、通信対象との通信における利得が最も大きい方向に送信アンテナ手段又は受信アンテナ手段の指向性を制御することができる。   The direction switching means sequentially changes the direction while increasing the directivity synthesized by a plurality of antenna elements in only one direction, and performs predetermined calculation processing according to the signal strength and phase difference of each antenna element in each direction. By performing (a method by so-called phased array antenna control), the directivity of the transmitting antenna means or the receiving antenna means can be controlled in the direction in which the gain in communication with the communication target is the largest.

第3の発明は、上記第2発明において、前記方向切替手段は、前記送信アンテナ手段における送信電波信号の位相を可変に設定する送信側移相器と、前記VCOの発振出力の周波数情報と、前記送信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、前記送信側移相器への送信側第1位相制御信号を制御する送信側第1制御手段と、を有することを特徴とする。
In a third aspect based on the second aspect, the direction switching means includes a transmission-side phase shifter that variably sets the phase of the transmission radio wave signal in the transmission antenna means , frequency information of the oscillation output of the VCO, Transmission-side first control means for controlling a transmission-side first phase control signal to the transmission-side phase shifter based on a predetermined correlation with a direction of a main lobe by the plurality of antenna elements of the transmission antenna means; It is characterized by having.

送信側移相器送信電波信号の位相を可変設定し、複数のアンテナ素子における位相差を制御することで、メインローブの向きを所望の方向に向け、複数のアンテナ素子による指向性を変化させることができる。
また、送信側第1制御手段が、VCOの発振周波数が変化するごとに、所定の相関に基づき、複数のアンテナ素子によるメインローブ方向を各方向に向けるための送信側第1位相制御信号を算出し、これを送信側移相器へ出力することで、当該複数のアンテナ素子による指向性を変化させることができる。
By variably setting the phase of the transmission radio signal with the transmission-side phase shifter and controlling the phase difference in the plurality of antenna elements, the direction of the main lobe is changed to the desired direction and the directivity by the plurality of antenna elements is changed. be able to.
Further, every time the oscillation frequency of the VCO changes, the transmission-side first control means calculates a transmission-side first phase control signal for directing the main lobe direction by a plurality of antenna elements in each direction based on a predetermined correlation. And by outputting this to a transmission side phase shifter, the directivity by the said several antenna element can be changed.

第4の発明は、上記第2発明において、前記方向切替手段は、前記受信アンテナ手段における受信電波信号の位相を可変に設定する受信側移相器と、前記VCOの発振出力の周波数情報と、前記受信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、前記受信側移相器への受信側第1位相制御信号を制御する受信側第1制御手段と、を有することを特徴とする。
In a fourth aspect based on the second aspect , the direction switching means includes a reception-side phase shifter that variably sets the phase of the received radio wave signal in the reception antenna means , frequency information of the oscillation output of the VCO, Receiving-side first control means for controlling a receiving-side first phase control signal to the receiving-side phase shifter based on a predetermined correlation with a direction of a main lobe by the plurality of antenna elements of the receiving antenna means ; It is characterized by having.

受信側移相器で受信電波信号の位相を可変設定し、複数のアンテナ素子における位相差を制御することで、メインローブの向きを所望の方向に向け、複数のアンテナ素子による指向性を変化させることができる。
また、受信側第1制御手段が、VCOの発振周波数が変化するごとに、所定の相関に基づき、複数のアンテナ素子によるメインローブ方向を各方向に向けるための受信側第1位相制御信号を算出し、これを受信側移相器へ出力することで、当該複数のアンテナ素子による指向性を変化させることができる。
By variably setting the phase of the received radio signal with the reception-side phase shifter and controlling the phase difference between the multiple antenna elements, the direction of the main lobe is changed to the desired direction and the directivity of the multiple antenna elements is changed. be able to.
Further, every time the VCO oscillation frequency changes , the reception-side first control means calculates a reception-side first phase control signal for directing the main lobe direction of the plurality of antenna elements in each direction based on a predetermined correlation. Then, by outputting this to the reception-side phase shifter , the directivity by the plurality of antenna elements can be changed.

第5の発明は、上記第3又は第4発明において、送信側又は受信側第1制御手段は、前記所定の相関として、前記周波数情報と前記メインローブの方向とに係わる所定の近似式に基づき、送信側又は受信側第1位相制御信号を制御することを特徴とする。
In a fifth aspect based on the third or fourth aspect , the first control means on the transmission side or the reception side is based on a predetermined approximate expression relating to the frequency information and the direction of the main lobe as the predetermined correlation. The transmission-side or reception-side first phase control signal is controlled.

第1制御手段が、VCOの発振周波数が変化するごとに所定の近似式を用いて複数のアンテナ素子によるメインローブ方向を各方向に向けるための第1位相制御信号を算出し、これを送信側移相器や受信側移相器へ出力することで、当該複数のアンテナ素子による指向性を変化させることができる。
First control means calculates a first phase control signal for directing the main lobe direction by a plurality of antenna elements using a predetermined approximation equation every time the oscillation frequency of the VCO varies in each direction, the transmission side it By outputting to the phase shifter or the reception-side phase shifter , the directivity by the plurality of antenna elements can be changed.

第6の発明は、上記第4又は第5発明において、前記所定の相関を格納保持する記憶手段を有することを特徴とする。   A sixth invention is characterized in that, in the fourth or fifth invention, a storage means for storing and holding the predetermined correlation is provided.

第1制御手段が、VCOの発振周波数が変化するごとに、記憶手段に格納保持された所定の相関を用いて第1位相制御信号を算出し、これを送信側移相器や受信側移相器へ出力することで、複数のアンテナ素子によるメインローブ方向を各方向に向け指向性を変化させることができる。 Each time the first control means changes the oscillation frequency of the VCO, it calculates a first phase control signal using a predetermined correlation stored and held in the storage means, and this is used as a transmission-side phase shifter or reception-side phase shift. By outputting to the device , the directivity can be changed by directing the main lobe direction of the plurality of antenna elements in each direction.

第7の発明は、上記第2乃至第6発明のいずれかにおいて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段がそれぞれ前記複数のアンテナ素子を備えており、前記方向切替手段は、前記送信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる送信方向切替手段と、前記受信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる受信方向切替手段とを備えることを特徴とする。   According to a seventh invention, in any one of the second to sixth inventions, each of the transmission antenna means and the reception antenna means includes the plurality of antenna elements, and the direction switching means includes the transmission antenna means. The transmission direction switching means for sequentially changing the direction while maintaining the directivity by the plurality of antenna elements to be strong in only one direction, and the directivity by the plurality of antenna elements of the reception antenna means in one direction And receiving direction switching means for sequentially changing the direction while holding it to be strong.

これにより、送信時にも受信時にも、いわゆるフェイズドアレイアンテナ制御による手法による通信を実行し、通信対象との通信における利得が最も大きい方向に送信アンテナ手段及びアンテナ手段の指向性を制御することができる。   As a result, it is possible to execute communication by a so-called phased array antenna control method at the time of transmission and reception, and to control the directivity of the transmission antenna means and the antenna means in the direction in which the gain in communication with the communication target is the largest. .

第8の発明は、上記第1乃至第7発明のいずれかにおいて、前記受信アンテナ手段による前記返答信号の受信時に、前記PLL回路による前記PLL制御の実行を停止可能なPLL停止制御手段を有することを特徴とする。   An eighth invention according to any one of the first to seventh inventions, further comprising PLL stop control means capable of stopping execution of the PLL control by the PLL circuit when the response signal is received by the reception antenna means. It is characterized by.

VCOの出力周波数が変化すると、PLL制御により位相比較器の位相比較結果が変化する。この変化時の偏差に対応して制御電圧が変化し、これに応じてVCOの出力周波数が所定の周波数に制御される。このように外乱の発生に対してPLL制御で復帰する場合、特に受信アンテナ手段での受信の際に大きな雑音となるおそれがある。また周波数が一定である場合でも、位相が変動する位相雑音が存在する可能性もあり、この場合も受信雑音となるおそれがある。これらの位相雑音は、感度を制限する要因となっているが、本願第8発明においては、PLL停止制御手段が、受信アンテナ手段で返答信号の受信を行う際には、PLL回路によるPLL制御の実行を停止する。これにより、上記弊害を回避し、雑音のない精度の高い返答信号を取得することができる。   When the output frequency of the VCO changes, the phase comparison result of the phase comparator changes due to the PLL control. The control voltage changes corresponding to the deviation at the time of change, and the output frequency of the VCO is controlled to a predetermined frequency in accordance with this. In this way, when returning to the occurrence of disturbance by PLL control, there is a possibility that a large amount of noise is generated particularly when receiving by the receiving antenna means. Even when the frequency is constant, there may be phase noise whose phase fluctuates, and in this case as well, there is a possibility of receiving noise. These phase noises are factors that limit the sensitivity. In the eighth invention of the present application, when the PLL stop control means receives the response signal by the receiving antenna means, the PLL control by the PLL circuit is performed. Stop execution. As a result, the above adverse effects can be avoided, and a highly accurate response signal free from noise can be acquired.

第9の発明は、上記第8発明において、前記指向性制御手段は、前記ループフィルタからの出力に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の前記指向性を制御することを特徴とする。   In a ninth aspect based on the eighth aspect, the directivity control means controls the directivity of at least one of the transmission antenna means and the reception antenna means in accordance with an output from the loop filter. It is characterized by doing.

これにより、VCO出力周波数の急変による雑音発生を防止するためにPLL制御による周波数制御機能が停止されたとき、PLL制御が停止された状態の位相比較器からの制御電圧をループフィルタを介し取得することで、VCO出力の変動を電圧レベルで検知し、指向性制御手段でこれに応じた指向性制御を行うことができる。   Thereby, when the frequency control function by the PLL control is stopped to prevent noise generation due to a sudden change in the VCO output frequency, the control voltage from the phase comparator in a state where the PLL control is stopped is acquired via the loop filter. As a result, fluctuations in the VCO output can be detected at the voltage level, and directivity control corresponding to this can be performed by the directivity control means.

第10の発明は、上記第8発明において、前記PLL停止制御手段は、前記PLL回路の前記位相比較器から前記ループフィルタへの出力伝達を遮断するスイッチ手段であり、前記ループフィルタと略同一の構成を備え、前記位相比較器からの出力が入力される検出用フィルタを設け、前記指向性制御手段は、前記検出用フィルタの出力電圧に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする。   A tenth invention is the above-mentioned eighth invention, wherein the PLL stop control means is a switch means for cutting off output transmission from the phase comparator of the PLL circuit to the loop filter, and is substantially the same as the loop filter. A detection filter to which an output from the phase comparator is input is provided, and the directivity control unit is configured to select one of the transmission antenna unit and the reception antenna unit according to an output voltage of the detection filter. At least one of the directivities is controlled.

スイッチ手段を用いることにより、受信アンテナ手段による返答信号の受信時には位相比較器からループフィルタへの出力伝達を遮断でき、これによってPLL制御による周波数制御機能を確実に停止して、VCO出力周波数の急変による雑音発生を確実に防止することができる。また、ループフィルタと略同一構成の検出用フィルタの出力電圧を用いることにより、VCO出力の変動を電圧レベルに変換して検知し、これに応じた指向性制御を行うことができる。   By using the switch means, when the response signal is received by the receiving antenna means, the output transmission from the phase comparator to the loop filter can be cut off, thereby reliably stopping the frequency control function by the PLL control and suddenly changing the VCO output frequency. It is possible to reliably prevent noise from being generated. Further, by using the output voltage of the detection filter having substantially the same configuration as that of the loop filter, it is possible to detect a change in the VCO output by converting it to a voltage level, and to perform directivity control according to this.

第11の発明は、上記第8発明において、前記PLL停止制御手段は、前記PLL回路の前記位相比較器から前記ループフィルタへの出力伝達を遮断するスイッチ手段であり、前記位相比較器からの出力のパルス幅を検出するパルス幅検出手段を設け、前記指向性制御手段は、前記パルス幅検出手段の検出結果に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする。   In an eleventh aspect based on the eighth aspect, the PLL stop control means is a switch means for interrupting output transmission from the phase comparator of the PLL circuit to the loop filter, and outputs from the phase comparator. Pulse width detecting means for detecting the pulse width of the transmitting antenna means and the directivity control means according to a detection result of the pulse width detecting means. It is characterized by controlling.

スイッチ手段を用いることにより、受信アンテナ手段による返答信号の受信時にはPLL回路からループフィルタへの出力伝達を遮断でき、これによってPLL制御による周波数制御機能を確実に停止して、VCO出力周波数の急変による雑音発生を確実に防止することができる。また、パルス幅検出手段で検出した位相比較器のパルス幅を用いることにより、VCO出力の変動をパルス幅の形で検知し、これに応じた指向性制御を行うことができる。   By using the switch means, it is possible to cut off the output transmission from the PLL circuit to the loop filter when receiving the response signal by the receiving antenna means, thereby reliably stopping the frequency control function by the PLL control, and by sudden change of the VCO output frequency Noise generation can be reliably prevented. Further, by using the pulse width of the phase comparator detected by the pulse width detecting means, it is possible to detect the fluctuation of the VCO output in the form of the pulse width and perform directivity control according to this.

第12の発明は、上記第8乃至第11発明のいずれかにおいて、前記PLL停止制御手段が前記PLL制御の実行を停止したとき、前記PLL回路からの出力周波数が所定の範囲外となったことを検出する周波数検出手段を有し、前記指向性制御手段は、前記周波数検出手段の検出結果に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする。   In a twelfth aspect according to any one of the eighth to eleventh aspects, the output frequency from the PLL circuit is out of a predetermined range when the PLL stop control means stops executing the PLL control. The directivity control means controls the directivity of at least one of the transmission antenna means and the reception antenna means according to the detection result of the frequency detection means. It is characterized by.

出力周波数の安定化を図るPLL制御が停止すると、VCOからの出力周波数は徐々に変化していき、そのままでは当初の周波数から大きく逸脱してしまうおそれがある。そこで本願第12発明においては、周波数検出手段でPLL回路の出力周波数の検出を行うとともに、指向性制御手段はその検出結果にも応じて送信アンテナ手段又は受信アンテナ手段の指向性制御を行う。これにより、上記のように搬送波周波数が当初より大きく逸脱することによって、指向性が大きく変化してしまうことを防止することができる。   When the PLL control for stabilizing the output frequency is stopped, the output frequency from the VCO gradually changes, and there is a possibility that it will deviate greatly from the original frequency. Accordingly, in the twelfth aspect of the present invention, the frequency detection means detects the output frequency of the PLL circuit, and the directivity control means controls the directivity of the transmission antenna means or the reception antenna means according to the detection result. As a result, it is possible to prevent the directivity from changing greatly due to the carrier frequency deviating greatly from the beginning as described above.

第13の発明は、上記第1乃至第12発明のいずれかにおいて、入力された第2位相制御信号に応じて、前記受信アンテナ手段による前記返答信号の受信時に前記送信アンテナ手段からの送信信号に基づき生じうる不要波を相殺するための相殺波の位相を可変に設定する相殺用移相器と、前記VCOの動作状態に基づき、前記相殺用移相器への前記第2位相制御信号を制御する第2制御手段とを有することを特徴とする。   In a thirteenth aspect according to any one of the first to twelfth aspects, the transmission signal from the transmission antenna means is received when the response signal is received by the reception antenna means in accordance with the input second phase control signal. A canceling phase shifter for variably setting the phase of a canceling wave for canceling an unnecessary wave that may be generated based on the control signal, and controlling the second phase control signal to the canceling phase shifter based on an operating state of the VCO. And a second control means.

PLL回路のVCOから出力された搬送波が搬送波変調手段で変調され、送信アンテナ手段より通信対象へ送信され、これに対応した通信対象からの返答信号が受信アンテナ手段で受信されるとき、送信信号に基づく不要波成分による受信アンテナ手段側への回り込みが発生しうる。この不要波成分は、相殺用移相器で位相を調整した相殺波により相殺することができる。そして本願第13発明においては、第2制御手段で、VCOの発振周波数が変化するごとに第2位相制御信号を算出し、これを相殺用移相器へ出力することで、上記周波数変化にも追従し確実な不要波の相殺を行うことができる。   The carrier wave output from the VCO of the PLL circuit is modulated by the carrier wave modulation means, transmitted from the transmission antenna means to the communication target, and when a response signal from the communication target corresponding thereto is received by the reception antenna means, The sneak to the receiving antenna means side due to the unnecessary wave component can occur. This unnecessary wave component can be canceled by a canceling wave whose phase is adjusted by a canceling phase shifter. In the thirteenth invention of the present application, the second control means calculates the second phase control signal every time the oscillation frequency of the VCO changes, and outputs the second phase control signal to the canceling phase shifter. Follow-up and reliable cancellation of unwanted waves can be performed.

本発明によれば、VCOの出力周波数が変化する場合でも良好な指向性制御を行うことができる。   According to the present invention, good directivity control can be performed even when the output frequency of the VCO changes.

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態の無線タグ通信装置(無線通信装置)を備えた無線タグ通信システムを表すシステム構成図である。   FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating a wireless tag communication system including the wireless tag communication device (wireless communication device) of the present embodiment.

図1において、この無線タグ通信システム100は、上述したように対象物(物品等)に添付(又は同梱等)される少なくとも1つの無線タグTと、この無線タグTとの無線通信によりそれぞれのタグIDを含む無線タグ情報の検出を行う無線通信装置としてのリーダ/ライタ1とから構成されている。   In FIG. 1, the wireless tag communication system 100 includes at least one wireless tag T attached to (or bundled with) an object (article or the like) as described above, and wireless communication with the wireless tag T, respectively. The reader / writer 1 is a wireless communication device that detects wireless tag information including the tag ID.

無線タグTは、タグ側アンテナ151とIC回路部150とを備える無線タグ回路素子Toを有しており、この無線タグ回路素子Toを特に図示しない基材などに設けた構成のものである(無線タグ回路素子Toについては後に詳述する)。   The wireless tag T has a wireless tag circuit element To including a tag-side antenna 151 and an IC circuit unit 150, and the wireless tag circuit element To is provided on a base material or the like not specifically shown ( The wireless tag circuit element To will be described in detail later).

リーダ/ライタ1は、本体制御部2と、アンテナ3(送信アンテナ手段、受信アンテナ手段)とを有している。本体制御部2は、CPU4と、例えばRAMやROM等からなるメモリ6と、操作者からの指示や情報が入力される操作部(操作手段)7と、各種情報やメッセージを表示する表示部8と、アンテナ3を介し無線タグTとの無線通信の制御を行うRF通信制御部9とを備えている。   The reader / writer 1 has a main body control unit 2 and an antenna 3 (transmission antenna means, reception antenna means). The main body control unit 2 includes a CPU 4, a memory 6 including, for example, a RAM and a ROM, an operation unit (operation unit) 7 for inputting instructions and information from an operator, and a display unit 8 for displaying various information and messages. And an RF communication control unit 9 that controls wireless communication with the wireless tag T via the antenna 3.

図2は、上記リーダ/ライタ1におけるCPU4、RF通信制御部9、及びアンテナ3の概略構成を表す機能ブロック図である。   FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of the CPU 4, the RF communication control unit 9, and the antenna 3 in the reader / writer 1.

図2において、アンテナユニット3は、この例では、3つの送信アンテナ(アンテナ素子)21A,21B,21Cと、1つの受信アンテナ(アンテナ素子)20とから構成されている。   In FIG. 2, the antenna unit 3 is composed of three transmission antennas (antenna elements) 21A, 21B, and 21C and one reception antenna (antenna element) 20 in this example.

RF通信制御部9は、上記アンテナ3を介し上記無線タグ回路素子ToのIC回路部150の情報(タグIDを含む無線タグ情報)へアクセスするものであり、またリーダ/ライタ1のCPU4は無線タグ回路素子ToのIC回路部150から読み出された信号を処理して情報を読み出すとともに無線タグ回路素子ToのIC回路部150へアクセスするための応答要求コマンド(詳しくは後述する)を生成するものである。   The RF communication control unit 9 accesses information (RFID tag information including a tag ID) of the IC circuit unit 150 of the RFID circuit element To via the antenna 3, and the CPU 4 of the reader / writer 1 is wirelessly connected. A signal read from the IC circuit unit 150 of the tag circuit element To is processed to read information, and a response request command (details will be described later) for accessing the IC circuit unit 150 of the RFID tag circuit element To is generated. Is.

すなわち、RF通信制御部9は、アンテナ3を介し無線タグ回路素子Toに対して信号を送信する送信部212と、アンテナ3により受信された無線タグ回路素子Toからの応答波を入力する受信部213と、送信アンテナ21A,21B,21Cにそれぞれ係わる位相制御ユニット203A,203B,203Cとを備えている。   That is, the RF communication control unit 9 includes a transmission unit 212 that transmits a signal to the RFID circuit element To via the antenna 3 and a reception unit that inputs a response wave from the RFID circuit element To received by the antenna 3. 213 and phase control units 203A, 203B, and 203C related to the transmission antennas 21A, 21B, and 21C, respectively.

送信部212は、CPU4の制御により所定の周波数の信号を発生させるPLL(Phase Locked Loop)回路300を備えている。そして、上記発生される搬送波は、例えばUHF帯、マイクロ波帯、あるいは短波帯の周波数を用いており、上記PLL回路300の出力は、位相制御ユニット203A〜Cを介しアンテナ3に伝達されて無線タグ回路素子ToのIC回路部150に供給される。なお、無線タグ情報は上記のように変調した信号に限られず、単なる搬送波のみの場合もある。   The transmission unit 212 includes a PLL (Phase Locked Loop) circuit 300 that generates a signal having a predetermined frequency under the control of the CPU 4. The generated carrier wave uses, for example, a UHF band, a microwave band, or a short wave band, and the output of the PLL circuit 300 is transmitted to the antenna 3 via the phase control units 203A to 203C and wirelessly transmitted. This is supplied to the IC circuit section 150 of the tag circuit element To. Note that the RFID tag information is not limited to the signal modulated as described above, but may be only a carrier wave.

受信部213は、アンテナ3で受信された無線タグ回路素子Toからの応答波と上記発生させられた搬送波とを乗算して復調する受信第1乗算回路218(復調手段)と、その受信第1乗算回路218の出力から必要な帯域の信号のみを取り出すための第1バンドパスフィルタ219と、この第1バンドパスフィルタ219の出力を増幅する受信第1アンプ221と、この受信第1アンプ221の出力をさらに増幅してデジタル信号に変換する第1リミッタ220と、上記アンテナ3で受信された無線タグ回路素子Toからの応答波と上記発生された後に移相器227により位相を90°遅らせた搬送波とを乗算して復調する受信第2乗算回路222(復調手段)と、その受信第2乗算回路222の出力から必要な帯域の信号のみを取り出すための第2バンドパスフィルタ223と、この第2バンドパスフィルタ223の出力を増幅する受信第2アンプ225と、この受信第2アンプ225の出力をさらに増幅してデジタル信号に変換する第2リミッタ224とを備えている。そして、上記第1リミッタ220から出力される信号「RXS−I」及び第2リミッタ224から出力される信号「RXS−Q」は、上記CPU4に入力されて処理される。   The receiving unit 213 multiplies the response wave from the RFID circuit element To received by the antenna 3 and the generated carrier wave and demodulates the received first multiplication circuit 218 (demodulation means), and the reception first A first band pass filter 219 for extracting only a signal of a necessary band from the output of the multiplier circuit 218, a reception first amplifier 221 that amplifies the output of the first band pass filter 219, and the reception first amplifier 221 The first limiter 220 that further amplifies the output and converts it into a digital signal, the response wave from the RFID tag circuit element To received by the antenna 3, and the phase shifter 227 after the generation, delay the phase by 90 °. A reception second multiplication circuit 222 (demodulation means) that multiplies and demodulates the carrier wave, and a signal in a necessary band is extracted from the output of the reception second multiplication circuit 222. The second bandpass filter 223, a reception second amplifier 225 that amplifies the output of the second bandpass filter 223, and a second limiter 224 that further amplifies the output of the reception second amplifier 225 and converts it into a digital signal. And. The signal “RXS-I” output from the first limiter 220 and the signal “RXS-Q” output from the second limiter 224 are input to the CPU 4 and processed.

また、受信第1アンプ221及び受信第2アンプ225の出力は、強度検出手段としてのRSSI(Received Signal Strength Indicator)回路226にも入力され、それらの信号の強度を示す信号「RSSI」がCPU4に入力されるようになっている。このようにして、リーダ/ライタ1では、アンテナ3で受信した信号を送信搬送波を用いて復調するホモダイン検波(この例では特にI−Q直交復調)によって無線タグ回路素子Toからの応答波の復調が行われる。   The outputs of the reception first amplifier 221 and the reception second amplifier 225 are also input to an RSSI (Received Signal Strength Indicator) circuit 226 as intensity detection means, and a signal “RSSI” indicating the intensity of these signals is input to the CPU 4. It is designed to be entered. In this way, in the reader / writer 1, the response wave from the RFID circuit element To is demodulated by homodyne detection (in this example, in particular, IQ orthogonal demodulation) in which the signal received by the antenna 3 is demodulated using the transmission carrier wave. Is done.

位相制御ユニット203A,203B,203Cは、CPU4からの位相制御信号・振幅制御信号に基づき動作制御される移相器206A,206B,206C及び可変ゲインアンプ(増幅率可変アンプ、搬送波変調手段)208A,208B,208Cを備えている。   The phase control units 203A, 203B, and 203C include phase shifters 206A, 206B, and 206C that are operation-controlled based on a phase control signal / amplitude control signal from the CPU 4, and variable gain amplifiers (amplification variable amplifiers, carrier modulation means) 208A, 208B and 208C are provided.

図3は、図2に示した送信部212の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。図3において、送信部212に備えられた上記PLL回路300は、基準波を発生させる基準発振器301と、印加される制御電圧に応じた周波数で発振し通信対象である無線タグ回路素子Toへアクセスするための搬送波を発生するVCO(Voltage Controlled Oscillator)305と、このVCO305の発振出力と上記基準発振器301からの基準信号とを位相比較するための分周器・位相比較器302と、この分周器・位相比較器302の出力を平滑化するループフィルタ304と、分周器・位相比較器302からループフィルタ304への出力伝達を遮断可能なスイッチ303とを備えている。   FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a detailed configuration of a main part of the transmission unit 212 illustrated in FIG. In FIG. 3, the PLL circuit 300 provided in the transmission unit 212 accesses a reference oscillator 301 that generates a reference wave, and a RFID circuit element To that is a communication target and oscillates at a frequency according to an applied control voltage. A VCO (Voltage Controlled Oscillator) 305 that generates a carrier wave to perform a phase comparison, a frequency divider / phase comparator 302 for phase comparison of the oscillation output of the VCO 305 and the reference signal from the reference oscillator 301, and the frequency division A loop filter 304 for smoothing the output of the frequency divider / phase comparator 302, and a switch 303 capable of interrupting output transmission from the frequency divider / phase comparator 302 to the loop filter 304.

分周器・位相比較器302は、上記の位相比較結果に応じてVCO305への制御電圧を出力し(なおこの位相比較に基づく制御電圧は、CPU4からの設定制御信号に基づき制御可能である。後述の図12のステップS250参照)、これによってPLL回路300全体によるPLL制御が実行されるようになっている。   The frequency divider / phase comparator 302 outputs a control voltage to the VCO 305 in accordance with the phase comparison result (note that the control voltage based on this phase comparison can be controlled based on the setting control signal from the CPU 4). Thus, the PLL control by the entire PLL circuit 300 is executed (see step S250 in FIG. 12 described later).

スイッチ303は、CPU4からの制御信号に基づき(後述の図12のフロー参照)、アンテナ3による送信信号の送信後で当該送信に対応した無線タグ回路素子Toからの返答信号のアンテナ3による受信時に、PLL回路300によるPLL制御の実行を停止可能となっている。これによって、アンテナ3による無線タグ回路素子Toからの返答信号の受信時に、PLL回路300によるPLL制御の実行が停止される(詳細は後述)。   The switch 303 is based on a control signal from the CPU 4 (see the flow of FIG. 12 described later), and when the antenna 3 receives a response signal from the RFID circuit element To corresponding to the transmission after transmission of the transmission signal by the antenna 3. The execution of PLL control by the PLL circuit 300 can be stopped. As a result, when the response signal is received from the RFID circuit element To by the antenna 3, execution of the PLL control by the PLL circuit 300 is stopped (details will be described later).

また、送信部212はさらに、上記ループフィルタ304と略同一の構成を備え、分周器・位相比較器302からの出力が入力されるフィルタ回路310(検出用フィルタ)と、フィルタ回路310の出力をデジタル変換してCPU4に入力するA/D変換器322とを有している。   Further, the transmission unit 212 further has substantially the same configuration as the loop filter 304, a filter circuit 310 (detection filter) to which an output from the frequency divider / phase comparator 302 is input, and an output of the filter circuit 310 And an A / D converter 322 for digitally converting the signal to the CPU 4.

CPU4では、このA/D変換器322からの入力信号に基づき、VCO305の動作状態(この例では出力周波数の変動)に対応して(これを補正するように)送信アンテナ21A,21B,21Cのメインローブの指向性を制御するための、位相制御信号・振幅制御信号を(後述の位相テーブルに基づき)生成し、D/A変換器351,352,353へ出力する。D/A変換器351,352,353では、その位相制御信号・振幅制御信号に応じた「TX_ASK」「TX_PWR」信号等の信号を位相制御ユニット203A,203B,203Cへ出力する。   In the CPU 4, based on the input signal from the A / D converter 322, the transmission antennas 21A, 21B, 21C correspond to the operation state of the VCO 305 (in this example, the fluctuation of the output frequency) (to correct this). A phase control signal / amplitude control signal for controlling the directivity of the main lobe is generated (based on a phase table described later) and output to the D / A converters 351, 352, and 353. The D / A converters 351, 352, and 353 output signals such as “TX_ASK” and “TX_PWR” signals corresponding to the phase control signal and amplitude control signal to the phase control units 203A, 203B, and 203C.

このようにして位相制御ユニット203A,203B,203Cに入力された信号に応じ、移相器206A,206B,206Cは、送信アンテナ21A,21B,21Cにおける送信電波信号の位相を可変に設定する。また、可変ゲインアンプ208A,208B,208Cは、移相器206A,206B,206Cから発生させられた搬送波を変調(この例では上記「TX_ASK」信号に基づく振幅変調)するとともにその変調波を増幅(この例では上記「TX_PWR」信号によって増幅率を決定される増幅)し上記送信アンテナ21A,21B,21Cに出力する。   Thus, the phase shifters 206A, 206B, 206C variably set the phase of the transmission radio wave signal in the transmission antennas 21A, 21B, 21C according to the signals input to the phase control units 203A, 203B, 203C. The variable gain amplifiers 208A, 208B, and 208C modulate the carrier waves generated from the phase shifters 206A, 206B, and 206C (in this example, amplitude modulation based on the “TX_ASK” signal) and amplify the modulated waves ( In this example, the amplification factor is determined by the “TX_PWR” signal) and output to the transmitting antennas 21A, 21B, and 21C.

一方、CPU4はまた、上記A/D変換器322からの入力信号に基づき、VCO305の出力周波数が所定範囲内(例えば法令に準拠するように定められた下限値から上限値までの範囲内)にあるかどうかを検出・判定し、これに対応して、位相制御ユニット203A,203B,203Cの移相器206A〜Cを制御するための位相制御信号を上記D/A変換器351,352,353を介し位相制御ユニット203A,203B,203Cへ出力する(詳細は後述)。これにより、上記フィルタ回路310、A/D変換器322を介し、CPU4で、上記のようにしてスイッチ303がPLL制御の実行を停止したときPLL回路300からの出力周波数が所定の範囲外となったことを検出する(周波数検出手段。後述のステップS230参照)とともに、フィルタ回路310の出力電圧が上記上限電圧より大きくなるか上記下限電圧より小さくなったときには、前述の位相テーブルに基づく上記位相制御信号を変化させる(切り替える)ことで、指向性制御を良好に実行するようになっている(詳細は後述)。   On the other hand, the CPU 4 also determines that the output frequency of the VCO 305 is within a predetermined range (for example, within a range from a lower limit value to an upper limit value determined to comply with laws and regulations) based on the input signal from the A / D converter 322. Detecting / determining whether or not there is a phase control signal for controlling the phase shifters 206A to 206C of the phase control units 203A, 203B, 203C in response to the detection / determination. To the phase control units 203A, 203B, and 203C (details will be described later). As a result, the output frequency from the PLL circuit 300 is out of the predetermined range when the switch 303 stops executing the PLL control as described above by the CPU 4 via the filter circuit 310 and the A / D converter 322. When the output voltage of the filter circuit 310 becomes larger than the upper limit voltage or smaller than the lower limit voltage, the phase control based on the phase table is performed. By changing (switching) the signal, directivity control is favorably performed (details will be described later).

図4は、上記ループフィルタ304の具体的構成の一例を表す回路図である。図4において、この例では、ループフィルタ304は、VCO305に対し並列に接続されたコンデンサC1,C2を備えている。このコンデンサC1,C2は、その放電時定数がアンテナ3による受信時間以上となるように設定されている。この時定数について、以下に説明する。   FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an example of a specific configuration of the loop filter 304. In FIG. 4, in this example, the loop filter 304 includes capacitors C <b> 1 and C <b> 2 connected in parallel to the VCO 305. The capacitors C1 and C2 are set so that the discharge time constant is equal to or longer than the reception time by the antenna 3. This time constant will be described below.

一般に、放電に掛かる時間の長さを示す定数として、放電時定数τが用いられる。容量Cのコンデンサ(図4の例ではコンデンサC1,C2)と抵抗値Rの抵抗(図4の例では抵抗R1,R2,R3)のみで作られる単純な回路については、放電時定数τを容量と抵抗値の積として計算することができ、図5に示すように、この値は放電開始時の電圧の0.37倍となることが知られている。本実施形態においては、図4に示すように構成することで、スイッチ303が遮断されたときに、ループフィルタ304とVCO305で形成される回路の放電時定数を長くし、これによって周波数の変動をなだらかにすることが可能である。   In general, a discharge time constant τ is used as a constant indicating the length of time required for discharge. For a simple circuit made only of capacitors of capacitance C (capacitors C1, C2 in the example of FIG. 4) and resistors of resistance R (resistors R1, R2, R3 in the example of FIG. 4), the discharge time constant τ is set as the capacitance. As shown in FIG. 5, this value is known to be 0.37 times the voltage at the start of discharge. In the present embodiment, by configuring as shown in FIG. 4, when the switch 303 is cut off, the discharge time constant of the circuit formed by the loop filter 304 and the VCO 305 is lengthened, thereby changing the frequency. It can be made gentle.

図6は、図4の構成において上記スイッチ303が遮断されたときの等価回路を表す回路図である。分周器・位相比較器302の出力が遮断されOFFされると、ループフィルタ304及びVCO305で構成される回路への電力供給がなくなる。この結果、ループフィルタ304のコンデンサC1,C2にチャージされていた電荷がループフィルタ内の抵抗R2,R3と、VCO305の入力端子抵抗R0で消費し、放電される。したがって、抵抗R2,R3の抵抗値を相対的に小さくしコンデンサC1,C2の容量を相対的に大きくすることで、放電時定数を大きくし、放電時間が、予めわかっている(あるいは想定されている)アンテナ3の受信時間以上となるようにループフィルタ304を設計することができる。   FIG. 6 is a circuit diagram showing an equivalent circuit when the switch 303 is cut off in the configuration of FIG. When the output of the frequency divider / phase comparator 302 is cut off and turned off, power supply to the circuit constituted by the loop filter 304 and the VCO 305 is lost. As a result, the charges charged in the capacitors C1 and C2 of the loop filter 304 are consumed and discharged by the resistors R2 and R3 in the loop filter and the input terminal resistor R0 of the VCO 305. Therefore, by making the resistance values of the resistors R2 and R3 relatively small and the capacitances of the capacitors C1 and C2 relatively large, the discharge time constant is increased and the discharge time is known in advance (or assumed). The loop filter 304 can be designed so as to be longer than the reception time of the antenna 3.

図7は、上記無線タグTに備えられた無線タグ回路素子Toの機能的構成の一例を表すブロック図である。   FIG. 7 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the RFID circuit element To provided in the RFID tag T.

図7において、無線タグ回路素子Toは、上記リーダ/ライタ1側の上記アンテナ3と短波帯(例えば13.56MHz)、UHF帯、マイクロ波帯等の高周波を用いて非接触で信号の送受信を行うタグ側アンテナ151と、このタグ側アンテナ151に接続された上記IC回路部150とを有している。   In FIG. 7, the RFID circuit element To transmits and receives signals in a non-contact manner using the antenna 3 on the reader / writer 1 side and a high frequency such as a short wave band (eg, 13.56 MHz), UHF band, and microwave band. A tag-side antenna 151 and the IC circuit unit 150 connected to the tag-side antenna 151 are provided.

IC回路部150は、タグ側アンテナ151により受信された搬送波を整流する整流部152と、この整流部152により整流された搬送波のエネルギを蓄積し駆動電源とするための電源部153と、上記タグ側アンテナ151により受信された搬送波からクロック信号を抽出して制御部157に供給するクロック抽出部154と、無線タグTのタグIDなどの所定の情報信号を記憶し得る情報記憶部として機能するメモリ部155と、上記タグ側アンテナ151に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部156と、上記整流部152、クロック抽出部154、及び変復調部156等を介して上記無線タグ回路素子Toの作動を制御するための制御部157とを備えている。   The IC circuit unit 150 includes a rectifying unit 152 that rectifies the carrier wave received by the tag-side antenna 151, a power source unit 153 that accumulates energy of the carrier wave rectified by the rectifying unit 152, and serves as a driving power source. A clock extraction unit 154 that extracts a clock signal from a carrier wave received by the side antenna 151 and supplies the clock signal to the control unit 157, and a memory that functions as an information storage unit that can store a predetermined information signal such as a tag ID of the wireless tag T Unit 155, a modulation / demodulation unit 156 that is connected to the tag-side antenna 151 and modulates and demodulates signals, the rectification unit 152, the clock extraction unit 154, the modulation / demodulation unit 156, etc. And a control unit 157 for controlling the operation.

変復調部156は、タグ側アンテナ151により受信された上記リーダ/ライタ1のアンテナ3からの通信信号の復調を行うと共に、上記制御部157からの返信信号に基づき、アンテナ151が受信した搬送波を変調し、アンテナ151より反射波として再送信する。   The modem 156 demodulates the communication signal received from the antenna 3 of the reader / writer 1 received by the tag antenna 151 and modulates the carrier wave received by the antenna 151 based on the return signal from the controller 157. Then, it is retransmitted as a reflected wave from the antenna 151.

制御部157は、リーダ/ライタ1と通信を行うことにより上記メモリ部155に上記所定の情報を記憶する制御や、上記タグ側アンテナ151により受信された質問波(応答要求コマンド)を上記変復調部156において上記メモリ部155に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波(応答信号)とし、上記タグ側アンテナ151から応答波を返信する制御等の基本的な制御を実行する。   The control unit 157 performs control for storing the predetermined information in the memory unit 155 by communicating with the reader / writer 1, and transmits the interrogation wave (response request command) received by the tag-side antenna 151 to the modulation / demodulation unit. In 156, basic control such as control for returning a response wave from the tag-side antenna 151 by performing a response wave (response signal) after modulation based on the information signal stored in the memory unit 155 is executed.

クロック抽出部154は受信した信号からクロック成分を抽出して制御部157にクロックを抽出するものであり、受信した信号のクロック成分の速度に対応したクロックを制御部157に供給する。   The clock extraction unit 154 extracts a clock component from the received signal and extracts the clock to the control unit 157, and supplies a clock corresponding to the speed of the clock component of the received signal to the control unit 157.

上記構成の無線タグ回路素子Toを備えた無線タグTに対し、本実施形態におけるリーダ/ライタ1ではその位置検出を行う。すなわち、リーダ/ライタ1のアンテナユニット3では、1つの送信アンテナ21A,21B,21Cそれぞれから3つの問いかけ信号がアンテナユニット3より伝搬していくとき、各送信電波に位相差をつけてやると、その位相差が行路長の差に等しくなるような斜めの角度で伝搬していくことを利用し、無線タグTの存在位置検出を行う。   The position of the reader / writer 1 in the present embodiment is detected with respect to the RFID tag T including the RFID circuit element To having the above-described configuration. That is, in the antenna unit 3 of the reader / writer 1, when three interrogation signals propagate from the antenna unit 3 from each of the transmission antennas 21 </ b> A, 21 </ b> B, and 21 </ b> C, The presence position of the wireless tag T is detected by utilizing the fact that the phase difference is propagated at an oblique angle equal to the path length difference.

図8は、上記CPU4が実行する制御手順の一例を表すフローチャートである。図8において、まずステップS110で、サーチ時において送信アンテナ21A,21B,21Cの(送信)指向性(=メインローブの方向)を単一方向に保持しつつその方向を変化させるとき(詳細は後述)におけるある基準位置(例えばリーダ/ライタ1の真左側方向を0°)からの指向性方向の角度(以下適宜、指向角という)θの初期値をθ=θSTARTに設定する。なお、このθSTARTの値は、予め本体制御部2のメモリ6内に固定的に記憶されていてもよいし、書き換え可能に記憶されていてもよいし、サーチの都度操作部7から入力するようにしてもよい。   FIG. 8 is a flowchart showing an example of a control procedure executed by the CPU 4. In FIG. 8, first, in step S110, the direction of the transmission antennas 21A, 21B, and 21C (transmission) directivity (= direction of the main lobe) is changed in a single direction while searching (details will be described later). ) Is set to θ = θSTART as an initial value of an angle (hereinafter referred to as a directivity angle) θ in a directivity direction from a certain reference position (for example, 0 ° on the right side direction of the reader / writer 1). Note that the value of θSTART may be stored in advance in the memory 6 of the main body control unit 2 or may be stored in a rewritable manner, or may be input from the operation unit 7 at each search. It may be.

次に、ステップS120に移り、前述のように上記フィルタ回路310で電圧変換されA/D変換器322を介し入力される位相差モニタ電圧(VCO305の制御電圧に対応)とに応じ、分周器・位相比較器302における周波数設定値(上記設定制御信号で制御する)を決定する。そして、この周波数設定値と、上記指向角θとに基づき、予めメモリ6に相関の形で格納されていた位相テーブルを参照してアンテナ21A,21B,21Cに係る位相を決定し、これに対応した上記位相制御信号(具体的には移相器206A,206B,206Cの制御電圧)をD/A変換器351,352,353を介して位相制御ユニット203A,203B,203Cに出力する。この手順を、図9を用いてさらに詳細に説明する。   Next, the process proceeds to step S120, where a frequency divider is converted in accordance with the phase difference monitor voltage (corresponding to the control voltage of the VCO 305) that is voltage-converted by the filter circuit 310 and input via the A / D converter 322 as described above. The frequency setting value (controlled by the setting control signal) in the phase comparator 302 is determined. Then, based on the frequency setting value and the directivity angle θ, the phases related to the antennas 21A, 21B, and 21C are determined by referring to the phase table previously stored in the memory 6 in the form of correlation, and corresponding to this. The phase control signals (specifically, control voltages of the phase shifters 206A, 206B, and 206C) are output to the phase control units 203A, 203B, and 203C via the D / A converters 351, 352, and 353, respectively. This procedure will be described in more detail with reference to FIG.

図9は、一例として、指向角45°の場合における位相決定の手順を表した図である。図9において、送信アンテナ21A,21B,21Cの行路長の差l[m]は、アンテナ間隔をd[m]とすると、
l=d×sin45°
=d×(1/√2)
で表される。
FIG. 9 is a diagram illustrating a procedure for determining a phase when the directivity angle is 45 ° as an example. In FIG. 9, the path length difference 1 [m] between the transmitting antennas 21A, 21B, and 21C is expressed as follows.
l = d × sin 45 °
= D × (1 / √2)
It is represented by

送信波の波長をλ[m]とすると、移相器206A,206B,206Cのそれぞれの間には、次式で表される位相差φを与えればよいこととなる。
φ=2π×(d/√2)×(1/λ)
なお、上記45°以外の指向角θの角度についても、上記同様にして、指向角θの値に基づき、移相器206A,206B,206Cのそれぞれの間に、対応する位相差φを与えればよい。
When the wavelength of the transmission wave is λ [m], a phase difference φ expressed by the following equation may be given between the phase shifters 206A, 206B, and 206C.
φ = 2π × (d / √2) × (1 / λ)
As for the angles of the directivity angle θ other than 45 °, the corresponding phase difference φ is given between the phase shifters 206A, 206B, and 206C based on the value of the directivity angle θ in the same manner as described above. Good.

ここで、移相器206A,206B,206Cへ上記位相差φを与えるための制御信号(制御電圧)は、例えばテーブルの形であらかじめメモリ6(記憶手段)に相関として格納されている。   Here, the control signal (control voltage) for giving the phase difference φ to the phase shifters 206A, 206B, 206C is stored as a correlation in the memory 6 (storage means) in advance in the form of a table, for example.

図10は、このテーブルの一例を表す図である。図10において、この例では、上記指向角θの例として、θ=0°と、θ=10°との場合をそれぞれ示している。そして、波長λの値は送信波の周波数(すなわちVCOの出力周波数)の値によって変わってくることから、予め(例えば所定周波数間隔で)設定された複数種類の周波数f1,f2,・・,fxのそれぞれについて、当該指向角θを与えるための位相差φを実現するための移相器206A,206B,206Cへの制御電圧(それぞれ「ANT1移相器制御電圧」「ANT2移相器制御電圧」「ANT3移相器制御電圧」で表す)が格納保持されている。なお、図には、対応関係の明確化のために、各周波数f1,f2,・・,fxにそれぞれ対応するVCOの出力電圧(制御電圧)も併せて示している。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of this table. In FIG. 10, in this example, the cases of θ = 0 ° and θ = 10 ° are shown as examples of the directivity angle θ. Since the value of the wavelength λ varies depending on the value of the frequency of the transmission wave (that is, the output frequency of the VCO), a plurality of types of frequencies f1, f2,... Fx set in advance (for example, at predetermined frequency intervals). Control voltages to the phase shifters 206A, 206B and 206C for realizing the phase difference φ for giving the directivity angle θ (“ANT1 phase shifter control voltage” and “ANT2 phase shifter control voltage”, respectively). (Represented by “ANT3 phase shifter control voltage”) is stored and held. In the figure, the output voltage (control voltage) of the VCO corresponding to each of the frequencies f1, f2,.

なお、このテーブルに設定された指向角θ、周波数f1,f2,・・、位相差φの相関は、離散的に測定した(あるいは算出した)多数の値をそのまま用いてもよいし、あるいは複数点の各値を元に、その間の中間値については予め求められた所定の関係式(例えば直線補間等の近似式)に基づき算出するようにしてもよい。   Note that the correlation of the directivity angle θ, the frequencies f1, f2,..., And the phase difference φ set in this table may use a large number of discretely measured (or calculated) values, or a plurality of values. Based on each point value, an intermediate value between them may be calculated based on a predetermined relational expression obtained in advance (for example, an approximate expression such as linear interpolation).

図8に戻り、以上のようにしてメモリ6に格納されたテーブルを用いて上記ステップS120が終了すると、ステップS130へ移る。   Returning to FIG. 8, when step S120 is completed using the table stored in the memory 6 as described above, the process proceeds to step S130.

ステップS130では、上記のように送信アンテナ21A,21B,21Cの位相を設定した(言いかえれば指向角θを設定した)条件のもと、送信アンテナ21よりサーチ対象無線タグTに対する呼びかけ信号であるScroll ID信号を出力させる。詳細にはサーチ対象の無線タグTのタグID(例えば予め操作部7における設定入力され又はメモリ6に記憶されている)に応じた「TX_ASK」信号を生成してD/A変換器351,352,353を介し位相制御ユニット203A,203B,203Cへ出力し、可変ゲインアンプ208A,208B,208Cで対応する上記振幅変調が行われアクセス情報としての「Scroll ID」信号となる。またCPU4は「TX_PWR」信号を生成してD/A変換器351,352,353を介し位相制御ユニット203A,203B,203Cへ出力し、可変ゲインアンプ208A,208B,208Cでその「TX_PWR」信号に基づく増幅率で信号増幅が行われ、最終的に送信アンテナ21A,21B,21Cを介し送信され、サーチ対象である無線タグTの無線タグ回路素子Toからの返信を促す。   In step S130, the signal is a call signal for the search target RFID tag T from the transmission antenna 21 under the condition that the phases of the transmission antennas 21A, 21B, and 21C are set as described above (in other words, the directivity angle θ is set). Scroll ID signal is output. More specifically, a “TX_ASK” signal corresponding to the tag ID of the RFID tag T to be searched (for example, a setting input in the operation unit 7 or stored in the memory 6 in advance) is generated, and the D / A converters 351 and 352 are generated. , 353 to the phase control units 203A, 203B, and 203C, the corresponding amplitude modulation is performed by the variable gain amplifiers 208A, 208B, and 208C, and a “Scroll ID” signal is obtained as access information. The CPU 4 generates a “TX_PWR” signal and outputs it to the phase control units 203A, 203B, and 203C via the D / A converters 351, 352, and 353, and the variable gain amplifiers 208A, 208B, and 208C generate the “TX_PWR” signal. Signal amplification is performed at the amplification factor based on the result, and finally transmitted via the transmission antennas 21A, 21B, and 21C, and a response from the RFID circuit element To of the RFID tag T to be searched is urged.

その後、ステップS200で、上述の「TX_ASK」信号をOFFにして「TX_PWR」信号のみを位相制御ユニット203A〜Cの可変ゲインアンプ208A〜Cに出力する。このようにして可変ゲインアンプ208A〜Cによる変調を停止し位相制御ユニット203A〜Cより無変調波を出力させてアンテナ3を介し送信する(=Reply Window)ことで、上記「Scroll ID」信号に対応してサーチ対象の無線タグTの無線タグ回路素子Toから送信された返答信号(=リプライ信号;タグIDを含む無線タグ情報)を受信アンテナ20より受信し、受信部213を介し取り込む。このとき、PLL回路300によるPLL制御をOFFにし、VCO305発振周波数の変動によりA/D変換器322を介し入力される電圧(=位相差モニタ電圧、VCO305の制御電圧言い換えれば発振周波数に対応)が上記所定の範囲外へ逸脱したら適宜上記分周器・位相比較器302における周波数設定の切り替え(変化)を行う(詳細は後述の図12参照)。   Thereafter, in step S200, the “TX_ASK” signal is turned off, and only the “TX_PWR” signal is output to the variable gain amplifiers 208A to 208C of the phase control units 203A to 203C. In this way, the modulation by the variable gain amplifiers 208A to 208C is stopped, and the non-modulated wave is output from the phase control units 203A to 203C and transmitted through the antenna 3 (= Reply Window). Correspondingly, a response signal (= reply signal; RFID tag information including a tag ID) transmitted from the RFID circuit element To of the RFID tag T to be searched is received from the receiving antenna 20 and taken in via the receiving unit 213. At this time, the PLL control by the PLL circuit 300 is turned off, and the voltage (= phase difference monitor voltage, corresponding to the control voltage of the VCO 305, in other words, the oscillation frequency) input through the A / D converter 322 due to the fluctuation of the VCO 305 oscillation frequency. When deviating from the predetermined range, the frequency setting is switched (changed) in the frequency divider / phase comparator 302 as necessary (see FIG. 12 described later for details).

なお、CPU4には、このときのRSSI回路226からの受信信号強度信号「RSSI」も入力され、その値がステップS150でメモリ6内のRAM等の適宜の記憶手段(あるいはCPU4外の外部記憶手段でもよいし、また不揮発性のものでもよい)に記憶される。   Note that the received signal strength signal “RSSI” from the RSSI circuit 226 at this time is also input to the CPU 4, and the value is an appropriate storage unit such as a RAM in the memory 6 (or an external storage unit outside the CPU 4 in step S 150). Or may be non-volatile).

そしてステップS160で、θが、予め指向角θを順次変化させるときの最終値として設定されたθEND(例えば指向角θ変化範囲)に等しくなったかどうかを判定する。最初はθ=θSTARTであるから判定が満たされず、ステップS170で予め定められたθSTEPだけ加え、ステップS120に戻り、同様の手順を繰り返す。   In step S160, it is determined whether or not θ is equal to θEND (for example, a directivity angle θ change range) set in advance as a final value when the directivity angle θ is sequentially changed. Since θ = θSTART is initially satisfied, the determination is not satisfied, and only θSTEP predetermined in step S170 is added, and the process returns to step S120 and the same procedure is repeated.

こうしてステップS120〜ステップS170を繰り返してθの値にθSTEPを小刻みに加え、全送信アンテナ21A,21B,21Cによって生じる指向性を単一方向に保持しつつその指向角θを徐々に変化させながら、信号送信及び受信を繰り返しその都度受信信号を記憶していく。そしてθ=θENDになったらステップS160の判定が満たされ、ステップS180に移る。   Thus, steps S120 to S170 are repeated to add θSTEP to the value of θ in small increments, while maintaining the directivity generated by all the transmitting antennas 21A, 21B, and 21C in a single direction while gradually changing the directivity angle θ, Signal transmission and reception are repeated and the received signal is stored each time. If θ = θEND, the determination at step S160 is satisfied, and the routine goes to step S180.

ステップS180では、(サーチ不成功の場合を除き)上記繰り返しの間にステップS150で記憶した信号強度に基づき、無線タグTの存在する方向を決定する(例えば最も信号強度が大きかった指向角方向とする)。その後、ステップS190で、同様に上記信号強度に基づき、リーダ/ライタ1と無線タグTとの間の距離を決定(同定)する。これは、図11にその一例を示すように、前述した返答信号の信号強度「RSSI」が小さいほど無線タグ回路素子Toまでの距離が遠い傾向となるという特性を利用して行う。そして上記ステップS180及びステップS190の結果に基づく位置情報をステップS195で表示部8へ出力し、このフローを終了する。なお、受信部213のRSSI回路226及び図8のステップS190が、無線タグTまでの距離を検知する距離検知手段を構成するが、距離検知手段として、送信出力を可変しながら(例えば徐々に増大させながら)通信を行い、はじめて通信が成功したときの出力値から距離を求める手法でもよい。またステップS180が、無線タグTまでの方向を検知する方向検知手段を構成する。   In step S180, the direction in which the wireless tag T exists is determined based on the signal strength stored in step S150 during the above-described repetition (except in the case of unsuccessful search) (for example, the direction of the pointing angle with the highest signal strength) To do). Thereafter, in step S190, the distance between the reader / writer 1 and the wireless tag T is similarly determined (identified) based on the signal intensity. As shown in FIG. 11 for example, this is performed by using the characteristic that the distance to the RFID circuit element To tends to increase as the signal strength “RSSI” of the response signal decreases. And the positional information based on the result of said step S180 and step S190 is output to the display part 8 by step S195, and this flow is complete | finished. Note that the RSSI circuit 226 of the receiving unit 213 and step S190 in FIG. 8 constitute a distance detection unit that detects the distance to the wireless tag T. As the distance detection unit, the transmission output is varied (for example, gradually increased). It is also possible to use a method of obtaining a distance from an output value when communication is performed for the first time and communication is successful. Step S180 constitutes a direction detection unit that detects the direction to the wireless tag T.

なお、前述のステップS120〜ステップS170の繰り返しの間に、サーチ対象の無線タグTからの返答信号(タグID)が得られなかった場合(あるいは十分な大きさの返答信号が得られなかった場合)は、サーチ不成功(あるいはサーチ不能)とみなされ、ステップS180、ステップS190での方向・距離の計算は行われず(あるいは行われてもエラー演算となり)、例えば対応するエラー表示が表示部8において行われる。   When the response signal (tag ID) from the search target wireless tag T is not obtained during the repetition of steps S120 to S170 described above (or when a sufficiently large response signal is not obtained). ) Is regarded as an unsuccessful search (or unsearchable), the direction and distance are not calculated in step S180 and step S190 (or even if an error is calculated), for example, a corresponding error display is displayed on the display unit 8 Done in

図12は、上記ステップS200のリプライ信号受信処理の詳細手順を表すフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart showing a detailed procedure of the reply signal reception process in step S200.

図12において、まずステップS210において、上記「Scroll ID」信号に後続する、リプライ信号を受信するための変調されない搬送波(=Reply Window)の送信状態になったかどうかを判定する。Reply Windowが開始されていれば判定が満たされ、ステップS220へ移る。   In FIG. 12, first, in step S210, it is determined whether or not a transmission state of an unmodulated carrier wave (= Reply Window) for receiving a reply signal subsequent to the “Scroll ID” signal is determined. If Reply Window has been started, the determination is satisfied, and the routine goes to Step S220.

ステップS220では、PLL回路300のスイッチ303に制御信号を出力し、遮断状態(OFF)とする。これにより、分周器・位相比較器302からループフィルタ304への出力電圧が遮断され、PLL回路300におけるPLL制御がOFF状態となる。これにより、ループフィルタ304のコンデンサにチャージされていた電荷がループフィルタ内の抵抗とコンデンサを介してグランドへと放電される。   In step S220, a control signal is output to the switch 303 of the PLL circuit 300, and the circuit is turned off (OFF). As a result, the output voltage from the frequency divider / phase comparator 302 to the loop filter 304 is cut off, and the PLL control in the PLL circuit 300 is turned off. As a result, the electric charge charged in the capacitor of the loop filter 304 is discharged to the ground through the resistor and the capacitor in the loop filter.

このとき分周器・位相比較器302によって出力されるVCO305の出力に対応したパルス信号がフィルタ回路310で平滑化され、その出力電圧が前述のステップS120で設定した周波数に対応する範囲内にある場合にはステップS230の判定が満たされて後述のステップS240へ移る。一方、ステップS230において、VCO305の出力に対応したフィルタ回路310の出力電圧が前述のステップS120で設定した範囲内にない場合(=周波数検出手段としての機能)は、ステップS230の判定が満たされず、VCO305の出力周波数が大きく変動したとみなされ、ステップS250へ移る。   At this time, the pulse signal corresponding to the output of the VCO 305 output by the frequency divider / phase comparator 302 is smoothed by the filter circuit 310, and the output voltage is within the range corresponding to the frequency set in step S120 described above. In this case, the determination at step S230 is satisfied, and the routine goes to step S240 described later. On the other hand, if the output voltage of the filter circuit 310 corresponding to the output of the VCO 305 is not within the range set in step S120 described above (= function as a frequency detection means) in step S230, the determination in step S230 is not satisfied, It is considered that the output frequency of the VCO 305 has greatly fluctuated, and the process proceeds to step S250.

ステップS250では、先にステップS120で設定した周波数を、比較的近い別の値に再設定して対応する設定制御信号を分周器・位相比較器302へ出力するとともに、前述のテーブルを参照してその再設定した周波数に対応した移相器206A〜Cの制御電圧に切り替え、ステップS230へ戻り、同様の手順を繰り返す。このようにして、フィルタ回路310の出力電圧が設定周波数に対応した範囲内となりステップS230の判定が満たされるまで、周波数の設定値の変更及びこれに対応した移相器206A〜Cへの制御電圧の切り替えを行う。   In step S250, the frequency previously set in step S120 is reset to another relatively close value, and a corresponding setting control signal is output to the frequency divider / phase comparator 302, and the above-described table is referred to. Then, the control voltage is switched to the control voltage of the phase shifters 206A to 206C corresponding to the reset frequency, the process returns to step S230, and the same procedure is repeated. In this way, until the output voltage of the filter circuit 310 falls within the range corresponding to the set frequency and the determination in step S230 is satisfied, the change of the set value of the frequency and the control voltage to the phase shifters 206A to 206C corresponding thereto are performed. Switch.

以上のようにしてステップS230の判定が満たされたら、ステップS240に移り、上記Reply Windowの送信が完了したかどうかを判定する。Reply Windowが完了するまではこの判定が満たされず、ステップS230に戻って同様の手順を繰り返す。   When the determination in step S230 is satisfied as described above, the process proceeds to step S240, and it is determined whether the Reply Window transmission is completed. This determination is not satisfied until the Reply Window is completed, and the process returns to step S230 and the same procedure is repeated.

Reply Windowの送信が完了していれば判定が満たされ、リプライ信号の受信が完了されているとみなしてステップS260に移り、PLL回路300のスイッチ303に制御信号を出力し、導通状態(ON)に復帰させ、このルーチンを終了する。   If the Reply Window transmission has been completed, the determination is satisfied, the reception of the reply signal is considered to have been completed, the process proceeds to Step S260, a control signal is output to the switch 303 of the PLL circuit 300, and the conduction state (ON). The routine is terminated.

以上において、CPU4よりD/A変換器351,352を介して位相制御ユニット203A〜Cの移相器206A〜Cへ出力される上記制御電圧が、各請求項記載の、送信側移相器への第1位相制御信号に相当し、CPU4の実行する制御フローのステップS110〜ステップS130、ステップS150〜ステップS170が、VCOの発振出力の周波数情報と、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、送信側移相器への第1位相制御信号を制御する第1制御手段を構成する。また、これらの手順と、上記移相器206A〜C及びD/A変換器351,352,353が、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる送信方向切替手段を構成するとともに、方向切替手段をも構成し、VCOの動作状態に基づき、送信アンテナ手段の指向性を制御する指向性制御手段をも構成する。   In the above, the control voltage output from the CPU 4 to the phase shifters 206A to 206C of the phase control units 203A to 203C via the D / A converters 351 and 352 is transmitted to the transmission side phase shifter according to each claim. Steps S110 to S130 and Steps S150 to S170 of the control flow executed by the CPU 4 correspond to the frequency information of the VCO oscillation output and the main lobe by the plurality of antenna elements of the transmitting antenna means. The first control means for controlling the first phase control signal to the transmission-side phase shifter is configured based on a predetermined correlation with the direction of. In addition, these procedures, the phase shifters 206A to 206C, and the D / A converters 351, 352, and 353 maintain the directivity by the plurality of antenna elements of the transmitting antenna means so as to increase only in one direction. In addition to configuring a transmission direction switching unit that sequentially changes its direction, it also configures a direction switching unit, and also configures a directivity control unit that controls the directivity of the transmission antenna unit based on the operating state of the VCO.

また、スイッチ303がPLL回路の位相比較器からループフィルタへの出力伝達を遮断するスイッチ手段を構成し、これと、CPU4が実行する図12に示すフローのステップS220とが、受信アンテナ手段による返答信号の受信時に、PLL回路によるPLL制御の実行を停止可能なPLL停止制御手段を構成する。   Further, the switch 303 constitutes switch means for cutting off the output transmission from the phase comparator of the PLL circuit to the loop filter, and this and step S220 of the flow shown in FIG. A PLL stop control means that can stop the execution of the PLL control by the PLL circuit when receiving the signal is configured.

以上説明したように、本実施形態のリーダライタ1においては、PLL回路300のVCO305から出力された搬送波が位相制御ユニット203A〜Cの可変ゲインアンプ208A〜Cで変調され、送信アンテナ21A,21B,21Cより無線タグ回路素子Toへ送信され、これに対応した無線タグ回路素子Toからの返答信号が受信アンテナ20で受信されることで、無線タグ回路素子Toとの情報送受信が行われる。またこのとき、CPU4の実行する図8の制御フローのステップS110〜ステップS130、ステップS150〜ステップS170等においてD/A変換器351〜353を介し移相器206A〜Cへ位相制御信号を出力し、送信アンテナ21A〜Cの指向性を制御することで、通信対象の無線タグ回路素子Toとの通信における利得が最も大きい方向に送信アンテナ21A〜Cのメインローブの方向を制御することができる。   As described above, in the reader / writer 1 of the present embodiment, the carrier wave output from the VCO 305 of the PLL circuit 300 is modulated by the variable gain amplifiers 208A to 208C of the phase control units 203A to 203C, and the transmission antennas 21A, 21B, 21C is transmitted to the RFID circuit element To, and a response signal from the RFID circuit element To corresponding thereto is received by the receiving antenna 20, whereby information transmission / reception with the RFID circuit element To is performed. At this time, the phase control signals are output to the phase shifters 206A to 206C via the D / A converters 351 to 353 in step S110 to step S130, step S150 to step S170, etc. of the control flow of FIG. By controlling the directivity of the transmission antennas 21A to 21C, the direction of the main lobe of the transmission antennas 21A to 21C can be controlled in the direction in which the gain in communication with the RFID tag circuit element To to be communicated is the largest.

ここで、一般に、PLL回路300のVCO305は、その出力側に接続されたアンプの出力強度が変化するとそれに伴って当該VCO305の出力周波数も変化する性質がある。このような外乱のため、可変ゲインアンプ217で出力強度の変化を伴うASK変調等の振幅変調を行うと、アンテナ3からの送信の際のVCO305の出力周波数の変化に伴い、アンテナ3から送信される信号の周波数が変化する。本実施形態のように、複数のアンテナ素子における位相差を制御しメインローブの向きを所望の方向に向けることによって位相制御を行う場合、上記のように周波数が変化するとこれに伴って送信波の波長が変化し、結果として任意の方向にメインローブを向けるときの位相差の値が異なってくる(図9参照)。   Here, in general, the VCO 305 of the PLL circuit 300 has a property that when the output intensity of the amplifier connected to the output side thereof changes, the output frequency of the VCO 305 changes accordingly. Because of such disturbance, when amplitude modulation such as ASK modulation accompanied by a change in output intensity is performed by the variable gain amplifier 217, the signal is transmitted from the antenna 3 along with a change in the output frequency of the VCO 305 at the time of transmission from the antenna 3. The signal frequency changes. When phase control is performed by controlling the phase difference in a plurality of antenna elements and directing the direction of the main lobe in a desired direction as in this embodiment, if the frequency changes as described above, the transmission wave The wavelength changes, and as a result, the value of the phase difference when the main lobe is directed in an arbitrary direction is different (see FIG. 9).

そこで本実施形態においては、CPU4が実行する図12のフローのステップS230及びステップS250において、VCO305の動作状態に基づき送信アンテナ21A〜Cの指向性が制御される。具体的には、VCO305の制御電圧がそのときの設定周波数に対応した値の範囲を逸脱すると、VCO305の発振周波数が大きく変動したとみなして分周器・位相比較器302への設定周波数を再設定し、さらに図10の位相テーブルにおける相関に基づき送信アンテナ21A〜Cによるメインローブ方向を各方向に向けるための制御電圧を変化させ、移相器206A〜Cへ出力する。このようにして、上記のようにVCO305の出力周波数が変化した場合であってもこれに対応して適宜修正した位相差を用いて送信アンテナ21A〜Cの指向性制御を行うことができる。この結果、上記の弊害を回避し、良好な指向性制御を行って高精度の通信を行うことができる。   Therefore, in this embodiment, the directivities of the transmission antennas 21A to 21C are controlled based on the operating state of the VCO 305 in steps S230 and S250 of the flow of FIG. Specifically, if the control voltage of the VCO 305 deviates from the value range corresponding to the set frequency at that time, it is considered that the oscillation frequency of the VCO 305 has greatly fluctuated, and the set frequency to the frequency divider / phase comparator 302 is reset. Further, based on the correlation in the phase table of FIG. 10, the control voltage for directing the main lobe direction by the transmission antennas 21A to 21C to each direction is changed and output to the phase shifters 206A to 206C. In this manner, even when the output frequency of the VCO 305 changes as described above, the directivity control of the transmission antennas 21A to 21C can be performed using the phase difference appropriately corrected in accordance with this. As a result, high-accuracy communication can be performed by avoiding the above-described adverse effects and performing good directivity control.

このとき特に、本実施形態では、図8の制御フローのステップS110〜ステップS130、ステップS150〜ステップS170で、送信アンテナ21A〜Cによって合成される指向性を一つの方向のみ強くなるようにしつつ順次方向を変化させ、各方向時における各アンテナ素子の信号強度と位相差に応じ所定の演算処理を行う(いわゆるフェイズドアレイアンテナ制御による手法)。これにより、通信対象の無線タグ回路素子Toとの通信における利得が最も大きい方向に送信アンテナ21A〜Cの指向性を制御することができる。   At this time, in particular, in this embodiment, in steps S110 to S130 and S150 to S170 in the control flow of FIG. 8, the directivity synthesized by the transmission antennas 21A to 21C is sequentially increased while increasing only one direction. The direction is changed, and predetermined calculation processing is performed in accordance with the signal intensity and phase difference of each antenna element in each direction (a method based on so-called phased array antenna control). Thereby, it is possible to control the directivities of the transmission antennas 21A to 21C in the direction in which the gain in communication with the RFID circuit element To to be communicated is the largest.

一方、上記のようにしてVCO305の出力周波数が変化すると、PLL制御により分周器・位相比較器302の位相比較結果が変化する。この変化時の偏差に対応して制御電圧が変化し、これに応じてVCO305の出力周波数が所定の周波数に制御される。このように外乱の発生に対してPLL制御で復帰する場合、特に受信アンテナ20での受信の際に大きな雑音となるおそれがある。また周波数が一定である場合でも、位相が変動する位相雑音が存在するおそれもあり、この場合も受信雑音となるおそれがある。これらの位相雑音は、感度を制限する要因となっているが、本実施形態では、受信アンテナ20で無線タグ回路素子Toの返答信号の受信を行う際には、スイッチ303によってPLL回路300によるPLL制御の実行を停止する。これにより、上記弊害を回避し、雑音のない精度の高い返答信号を取得することができる。特に、スイッチ300を用いることにより、受信アンテナ20による返答信号の受信時には分周器・位相比較器302からループフィルタ304への出力伝達を遮断でき、これによってPLL制御による周波数制御機能を確実に停止して、VCO出力周波数の急変による雑音発生を確実に防止することができる。   On the other hand, when the output frequency of the VCO 305 changes as described above, the phase comparison result of the frequency divider / phase comparator 302 changes due to PLL control. The control voltage changes corresponding to the deviation at the time of the change, and the output frequency of the VCO 305 is controlled to a predetermined frequency according to this change. Thus, when returning by PLL control with respect to the occurrence of a disturbance, there is a possibility that a large amount of noise is generated particularly when receiving by the receiving antenna 20. Further, even when the frequency is constant, there is a possibility that phase noise whose phase fluctuates exists, and in this case, there is a possibility that reception noise is generated. Although these phase noises are factors that limit sensitivity, in this embodiment, when the reception signal of the RFID tag circuit element To is received by the receiving antenna 20, the PLL circuit 300 causes the PLL circuit 300 to switch the PLL circuit 300. Stop execution of control. As a result, the above adverse effects can be avoided, and a highly accurate response signal free from noise can be acquired. In particular, by using the switch 300, the transmission of the output from the frequency divider / phase comparator 302 to the loop filter 304 can be cut off when the response signal is received by the receiving antenna 20, thereby reliably stopping the frequency control function by the PLL control. Thus, noise generation due to a sudden change in the VCO output frequency can be reliably prevented.

またこのとき、出力周波数の安定化を図るPLL制御が停止すると、PLL回路300のVCO305からの搬送波周波数は徐々に変化していき、そのままでは当初の周波数から大きく逸脱してしまう可能性がある。そこで本実施形態においては、周波数検出手段としての図12のステップS230でPLL回路300の出力周波数の検出を行うとともに、その検出結果にも応じた(設定周波数の修正・再設定をした)CPU4からの位相制御信号を用いて送信アンテナ21A〜Cの指向性制御を行う。これにより、上記のように搬送波周波数が当初より大きく逸脱することによって、指向性が大きく変化してしまうことを防止することができる。またこの周波数検出において、ループフィルタ304と略同一構成のフィルタ回路310の出力電圧を用いることにより、VCO出力の変動を電圧レベルに変換して検知し、これに応じた指向性制御を行うことができる。   At this time, if the PLL control for stabilizing the output frequency is stopped, the carrier frequency from the VCO 305 of the PLL circuit 300 gradually changes, and there is a possibility of deviating greatly from the initial frequency as it is. Therefore, in the present embodiment, the CPU 4 detects the output frequency of the PLL circuit 300 in step S230 of FIG. 12 as frequency detection means, and also responds to the detection result (corrected / reset the set frequency) from the CPU 4 The directivity control of the transmitting antennas 21A to 21C is performed using the phase control signal. As a result, it is possible to prevent the directivity from changing greatly due to the carrier frequency deviating greatly from the beginning as described above. Further, in this frequency detection, by using the output voltage of the filter circuit 310 having substantially the same configuration as the loop filter 304, it is possible to detect a change in the VCO output by converting it to a voltage level, and to perform directivity control corresponding to this. it can.

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で、種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit and technical idea of the present invention. Hereinafter, such modifications will be described.

(1)フィルタ回路を用いない場合
上記実施形態ではスイッチ303を用いつつ、フィルタ回路310の出力をA/D変換してCPU4に入力し周波数検出を行ったが、フィルタ回路310を用いないようにすることもできる。
(1) When no filter circuit is used In the above embodiment, the switch 303 is used and the output of the filter circuit 310 is A / D converted and input to the CPU 4 to detect the frequency. However, the filter circuit 310 is not used. You can also

図13はそのような変形例のRF通信制御部9に備えられた送信部212Aの要部詳細構成を表す機能ブロック図であり、上記図3に相当する図である。図3と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。   FIG. 13 is a functional block diagram showing a detailed configuration of a main part of the transmission unit 212A provided in the RF communication control unit 9 of such a modification, and corresponds to FIG. Components equivalent to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified as appropriate.

図13において、この変形例の送信部212Aでは、分周器・位相比較器302からの出力を、ダイオード344と抵抗340を備えたプルアップ回路341と、ダイオード345と抵抗342を備えたプルダウン回路342へ導入する。すなわち、分周器・位相比較器302の出力端子では、高周波信号の分周信号と、基準発振器301からの基準周波数信号の分周信号とを比較し、高周波信号の位相が遅れている時には「High」出力、位相が進んでいる時に「Low」出力となり、位相差が無い時にはハイインピーダンス状態「Z」となる。そこで、分周器・位相比較器302からの出力信号をプルアップ回路341でプルアップした信号(P1)と、プルダウン回路343でプルダウンした信号(P2)とをCPU4へ入力し、図14に示すように、CPU4でP1信号とP2信号との論理積(AND)を計算することでHighパルスの幅を、否定論理和(NOR)を計算することでLowパルスの幅を検出することができる(パルス幅検出手段)。したがって、これら2つの計算結果から、基準発振器301からの基準周波数信号に対する位相のズレが算出でき、この結果に基づきVCO305の出力周波数をモニタ(検出)することができる。そして、上記AND計算もしくはNOR計算の結果発生するパルス幅が一定値以上になった場合に、出力周波数が上記分周器・位相比較器302での設定周波数に対応する所定の電圧範囲内から逸脱したことが検出・判定される(=周波数検出手段)。   In FIG. 13, in the transmission unit 212 </ b> A of this modification, the output from the frequency divider / phase comparator 302 is converted into a pull-up circuit 341 including a diode 344 and a resistor 340, and a pull-down circuit including a diode 345 and a resistor 342. 342. That is, at the output terminal of the frequency divider / phase comparator 302, the divided signal of the high frequency signal is compared with the divided signal of the reference frequency signal from the reference oscillator 301, and when the phase of the high frequency signal is delayed, “High” output, “Low” output when the phase is advanced, and “Z” when there is no phase difference. Therefore, the signal (P1) obtained by pulling up the output signal from the frequency divider / phase comparator 302 by the pull-up circuit 341 and the signal (P2) pulled down by the pull-down circuit 343 are input to the CPU 4 and shown in FIG. As described above, the CPU 4 can detect the logical product (AND) of the P1 signal and the P2 signal to detect the high pulse width, and the negative logical sum (NOR) to detect the low pulse width ( Pulse width detection means). Therefore, the phase shift with respect to the reference frequency signal from the reference oscillator 301 can be calculated from these two calculation results, and the output frequency of the VCO 305 can be monitored (detected) based on this result. When the pulse width generated as a result of the AND calculation or NOR calculation exceeds a certain value, the output frequency deviates from the predetermined voltage range corresponding to the set frequency in the frequency divider / phase comparator 302. It is detected and determined (= frequency detection means).

本変形例によれば、VCO出力の変動を分周器・位相比較器302のパルス幅の形で検知し、これに応じた指向性制御を行うことで、上記実施形態とほぼ同様の効果を得る。   According to the present modification, the variation in the VCO output is detected in the form of the pulse width of the frequency divider / phase comparator 302, and directivity control corresponding to this is performed, thereby providing substantially the same effect as in the above embodiment. obtain.

(2)スイッチ手段を用いない場合
上記実施形態及び(1)の変形例では、PLL停止制御手段の一部として、分周器・位相比較器302からループフィルタ304への出力伝達を遮断可能なスイッチ303を設けたが、必ずしもこれを設けなくてもよい。
(2) When switch means is not used In the above embodiment and the modified example of (1), output transmission from the frequency divider / phase comparator 302 to the loop filter 304 can be cut off as part of the PLL stop control means. Although the switch 303 is provided, this is not necessarily provided.

図15は、そのような変形例のRF通信制御部9に備えられた送信部212Bの要部詳細構成を表す機能ブロック図であり、上記図3及び図13に相当する図である。図3等と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。   FIG. 15 is a functional block diagram showing the detailed configuration of the main part of the transmission unit 212B provided in the RF communication control unit 9 of such a modification, and corresponds to FIG. 3 and FIG. Components equivalent to those in FIG. 3 and the like are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified as appropriate.

図15において、この変形例の送信部212Bでは、スイッチ303及びフィルタ回路310が省略されている。そして、ループフィルタ304からの出力(VCO305の制御端子の電圧)がVCO305の出力電圧にほぼ比例するとみなして直接上記A/D変換器332を介してCPU4へ入力され、これによって出力周波数が、上記分周器・位相比較器302での設定周波数に対応する所定の電圧範囲内から逸脱したことが検出・判定される(周波数検出手段)。   15, the switch 303 and the filter circuit 310 are omitted in the transmission unit 212B of this modification. Then, assuming that the output from the loop filter 304 (the voltage at the control terminal of the VCO 305) is substantially proportional to the output voltage of the VCO 305, it is directly input to the CPU 4 via the A / D converter 332, whereby the output frequency is A deviation from a predetermined voltage range corresponding to the set frequency in the frequency divider / phase comparator 302 is detected and determined (frequency detecting means).

また、CPU4から分周器・位相比較器302へは、上記周波数設定のための設定制御信号に加え、PLL制御のON・OFFを直接制御するための制御信号(PLLON・OFF切替制御信号)が出力されるようになっている(後述の図16のステップS220A、ステップS260A参照)。   In addition to the setting control signal for setting the frequency, a control signal (PLLON / OFF switching control signal) for directly controlling ON / OFF of the PLL control is sent from the CPU 4 to the frequency divider / phase comparator 302. This is output (see step S220A and step S260A in FIG. 16 described later).

図16は、この変形例のCPU4が実行する制御手順の一例を表すフローチャートであり、上記実施形態の図12に相当する図である。図12と同等の手順には同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。   FIG. 16 is a flowchart showing an example of a control procedure executed by the CPU 4 of this modification, and corresponds to FIG. 12 of the above embodiment. The same steps as those in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

図16において、このフローでは、図12のステップS220及びステップS260に代え、新たにステップS220A及びステップS260Aを設けている。ステップS220Aでは、前述したようにPLL制御をOFFするための制御信号(PLLOFF切替制御信号)が分周器・位相比較器302へと出力される(=PLL停止制御手段)。これにより、分周器・位相比較器302が停止(休止)状態となり、分周器・位相比較器302からループフィルタ304への出力端子がハイインピーダンス状態となる。この結果、上記実施形態において分周器・位相比較器302とループフィルタ304との間に設けたスイッチ303を遮断するのと同様の効果を得ることができる。ステップS260Aでは、上記とは逆にPLL制御をONに復帰させるための制御信号(PLLON切替制御信号)が分周器・位相比較器302へと出力される。その他は図12とほぼ同様である。   In FIG. 16, in this flow, steps S220A and S260A are newly provided in place of steps S220 and S260 in FIG. In step S220A, as described above, a control signal (PLLOFF switching control signal) for turning off the PLL control is output to the frequency divider / phase comparator 302 (= PLL stop control means). As a result, the frequency divider / phase comparator 302 is stopped (paused), and the output terminal from the frequency divider / phase comparator 302 to the loop filter 304 is in a high impedance state. As a result, it is possible to obtain the same effect as when the switch 303 provided between the frequency divider / phase comparator 302 and the loop filter 304 is cut off in the above embodiment. In step S260A, contrary to the above, a control signal (PLLON switching control signal) for returning the PLL control to ON is output to the frequency divider / phase comparator 302. Others are almost the same as FIG.

本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得る。   Also by this modification, the same effect as the above-mentioned embodiment is acquired.

(3)キャンセル回路を備える場合
図17は、本変形例のRF通信制御部9に備えられた送信部212C及びキャンセル回路370の要部詳細構成を表す機能ブロック図であり、上記実施形態の図3に相当する図である。図3と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
(3) In the case where the cancel circuit is provided FIG. 17 is a functional block diagram showing the detailed configuration of the main parts of the transmission unit 212C and the cancel circuit 370 provided in the RF communication control unit 9 of this modification, and is a diagram of the above embodiment FIG. Components equivalent to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified as appropriate.

図17において、この変形例では、受信部213での信号受信時に、送信部213Cからの送信信号に基づき生じうる不要波(回り込み信号)を相殺するためのキャンセル信号(相殺波)を発生する上記キャンセル回路(相殺波発生手段)370が備えられている。   In FIG. 17, in this modified example, when a signal is received by the receiving unit 213, a cancel signal (cancellation wave) for canceling an unnecessary wave (around signal) that can be generated based on the transmission signal from the transmission unit 213 </ b> C is generated. A cancel circuit (cancellation wave generating means) 370 is provided.

キャンセル回路370は、上記送信部212CのPLL回路300から分配されて供給された搬送波に基づき上記相殺波であるキャンセル信号を生成するためにその振幅及び位相をそれぞれ制御するキャンセル信号振幅調整部としての増幅器372及び可変抵抗373と、キャンセル信号位相調整部としての移相器371(相殺用移相器)とを備えている。   The cancel circuit 370 functions as a cancel signal amplitude adjustment unit that controls the amplitude and phase of the cancel signal, which is the canceling wave based on the carrier wave distributed and supplied from the PLL circuit 300 of the transmission unit 212C. An amplifier 372, a variable resistor 373, and a phase shifter 371 (cancellation phase shifter) as a cancel signal phase adjustment unit are provided.

受信部213は、上記キャンセル回路370の増幅器372、可変抵抗373、及び移相器371により生成されたキャンセル信号と受信アンテナ20で受信した信号とを合波器(図示せず)で合波し、前述の受信第1乗算回路218及び受信第2乗算回路222はその合波信号と上記送信部212Cで発生させられた搬送波とを掛け合わせ、ホモダイン検波を行う。   The receiving unit 213 combines a cancel signal generated by the amplifier 372, the variable resistor 373, and the phase shifter 371 of the cancel circuit 370 and a signal received by the receiving antenna 20 with a multiplexer (not shown). The reception first multiplication circuit 218 and the reception second multiplication circuit 222 multiply the combined signal and the carrier wave generated by the transmission unit 212C to perform homodyne detection.

また、RSSI回路(Received Signal Strength Indicator;信号強度検出手段)226には、受信第1アンプ221及び受信第2アンプ225の出力以外に、上記合波信号も入力され、それらの信号の強度(受信信号強度)を示す信号「RSSI」がCPU4に入力される。CPU4は、上記RSSI回路226からの上記RSSI信号(上記合波器203からの出力信号に対応)に基づき所定の演算を行い、その演算処理結果に応じ、キャンセル回路370の上記可変抵抗373及び移相器371へ振幅制御信号及び位相制御信号(第2位相制御信号)を、D/A変換器362,361を介しそれぞれ出力する。   In addition to the outputs of the reception first amplifier 221 and the reception second amplifier 225, the combined signal is also input to an RSSI circuit (Received Signal Strength Indicator) 226, and the strength (reception) of those signals is received. A signal “RSSI” indicating (signal strength) is input to the CPU 4. The CPU 4 performs a predetermined calculation based on the RSSI signal (corresponding to the output signal from the multiplexer 203) from the RSSI circuit 226, and according to the calculation processing result, the CPU 4 and the variable resistor 373 and the transfer circuit 370. An amplitude control signal and a phase control signal (second phase control signal) are output to the phase shifter 371 via the D / A converters 362 and 361, respectively.

図18は、本変形例でメモリ6にテーブルの形で記憶した相関を表す図であり、上記実施形態の図10に相当する図である。図18において、図10と同様、上記指向角θの例として、θ=0°と、θ=10°との場合をそれぞれ示している。そして、予め(例えば所定周波数間隔で)設定された複数種類の周波数f1,f2,・・,fxのそれぞれについて、当該指向角θを与えるための位相差φを実現するための移相器206A,206B,206Cへの制御電圧「ANT1移相器制御電圧」「ANT2移相器制御電圧」「ANT3移相器制御電圧」で表す)と、そのときに最適な相殺波を発生するための可変抵抗373への振幅制御信号(「Cancel_ATT制御電圧」で表す)及び移相器371への位相制御信号(「Cancel移相器制御電圧」で表す)が格納保持されている。   FIG. 18 is a diagram illustrating the correlation stored in the memory 6 in the form of a table in the present modification, and corresponds to FIG. 10 of the above embodiment. In FIG. 18, as in FIG. 10, as examples of the directivity angle θ, the cases of θ = 0 ° and θ = 10 ° are shown. Then, for each of a plurality of types of frequencies f1, f2,... Fx set in advance (for example, at a predetermined frequency interval), a phase shifter 206A for realizing a phase difference φ for giving the directivity angle θ. 206B and 206C are represented by control voltages “ANT1 phase shifter control voltage”, “ANT2 phase shifter control voltage” and “ANT3 phase shifter control voltage”), and a variable resistor for generating an optimum canceling wave at that time An amplitude control signal (represented by “Cancel_ATT control voltage”) to 373 and a phase control signal (represented by “Cancel phase shifter control voltage”) to the phase shifter 371 are stored and held.

図19は、本変形例のCPU4が実行する制御手順の一例を表すフローチャートであり、上記実施形態の図8に相当する図である。図8と同等の手順には同一の符号を付し、説明を省略する。図19では、図8のフローのS120及びステップS200に代えてステップS120A及びステップS200Aを設けている。   FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of a control procedure executed by the CPU 4 of the present modification, and corresponds to FIG. 8 of the above embodiment. The same steps as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 19, step S120A and step S200A are provided instead of S120 and step S200 in the flow of FIG.

ステップS120Aでは、前述と同様、上記フィルタ回路310で電圧変換されA/D変換器322を介し入力される位相差モニタ電圧に応じ、分周器・位相比較器302における周波数設定値を決定する。そして、この周波数設定値と、上記指向角θとに基づき、メモリ6のテーブルを参照してアンテナ21A,21B,21Cに係る位相を決定して対応した位相制御信号(制御電圧)をD/A変換器351,352,353を介し位相制御ユニット203A,203B,203Cに出力する。また同様に上記周波数設定値と上記指向角θとに基づき、メモリ6のテーブルを参照して上記可変抵抗373で発生させるべき抵抗値及び移相器371に係る位相を決定し、これに対応した振幅制御信号(制御電圧)及び位相制御信号(制御電圧)を、D/A変換器362,361を介して可変抵抗373及び移相器371にそれぞれ出力する(第2制御手段)。   In step S120A, the frequency setting value in the frequency divider / phase comparator 302 is determined in accordance with the phase difference monitor voltage that is voltage-converted by the filter circuit 310 and input via the A / D converter 322, as described above. Then, based on the frequency setting value and the directivity angle θ, the phase of the antennas 21A, 21B, and 21C is determined with reference to the table of the memory 6 and the corresponding phase control signal (control voltage) is converted to D / A. The signals are output to the phase control units 203A, 203B, and 203C via the converters 351, 352, and 353. Similarly, the resistance value to be generated by the variable resistor 373 and the phase related to the phase shifter 371 are determined by referring to the table of the memory 6 based on the frequency setting value and the directivity angle θ, and corresponding to this. The amplitude control signal (control voltage) and the phase control signal (control voltage) are output to the variable resistor 373 and the phase shifter 371 via the D / A converters 362 and 361, respectively (second control means).

図20は、上記ステップS200Aの詳細手順を表すフローチャートであり、上記図12に相当する図である。図12と同等の手順には同一の符号を付している。図20では、図12に示したステップS250に代え、ステップS250Aを設けている。このステップS250Aでは、先にステップS120で設定した周波数を、比較的近い別の値に再設定して対応する設定制御信号を分周器・位相比較器302へ出力するとともに、前述のテーブルを参照してその再設定した周波数に対応した移相器206A〜C、可変抵抗373、移相器371の制御電圧に切り替え、ステップS230へ戻り、同様の手順を繰り返す。このようにして、フィルタ回路310の出力電圧が設定周波数に対応した範囲内となりステップS230の判定が満たされるまで、周波数の設定値の変更及びこれに対応した移相器206A〜C、可変抵抗373、移相器371への制御電圧の切り替えを行う。   FIG. 20 is a flowchart showing the detailed procedure of step S200A, and corresponds to FIG. The same steps as those in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 20, step S250A is provided instead of step S250 shown in FIG. In this step S250A, the frequency previously set in step S120 is reset to another relatively close value and the corresponding setting control signal is output to the frequency divider / phase comparator 302, and the above-mentioned table is referred to. Then, the control voltage is switched to the control voltage of the phase shifters 206A to 206C, the variable resistor 373, and the phase shifter 371 corresponding to the reset frequency, and the process returns to step S230 to repeat the same procedure. In this way, until the output voltage of the filter circuit 310 is within the range corresponding to the set frequency and the determination in step S230 is satisfied, the frequency set value is changed and the phase shifters 206A to 206C and the variable resistor 373 corresponding thereto are changed. The control voltage to the phase shifter 371 is switched.

以上において、CPU4の実行する図19の制御フローのステップS110、ステップS120A〜ステップS130、ステップS150〜ステップS170が、VCOの発振出力の周波数情報と、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、送信側移相器への第1位相制御信号を制御する第1制御手段を構成し、また、これらの手順と、上記移相器206A〜C及びD/A変換器351,352,353が、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる送信方向切替手段を構成するとともに、方向切替手段をも構成し、VCOの動作状態に基づき、送信アンテナ手段の指向性を制御する指向性制御手段をも構成する。   In the above, step S110, step S120A to step S130, and step S150 to step S170 of the control flow of FIG. 19 executed by the CPU 4 are the frequency information of the oscillation output of the VCO and the main lobe by the plurality of antenna elements of the transmitting antenna means. The first control means for controlling the first phase control signal to the transmission-side phase shifter is configured based on a predetermined correlation with the direction, and these procedures, the phase shifters 206A to 206C and the D / A The converters 351, 352, and 353 constitute transmission direction switching means for sequentially changing the direction while maintaining the directivity of the plurality of antenna elements of the transmission antenna means so as to increase only in one direction, and change the direction. And directivity control means for controlling the directivity of the transmitting antenna means based on the operating state of the VCO. To.

本変形例においては、上記実施形態と同様の効果に加え、さらに以下の効果を得る。すなわち、PLL回路300のVCO305から出力された搬送波が可変ゲインアンプ208A〜Cで変調され、送信アンテナ21A〜Cより無線タグ回路素子Toへ送信され、これに対応した無線タグ回路素子Toからの返答信号が受信アンテナ20で受信されるとき、送信信号に基づく不要波成分による受信アンテナ20側への回り込みが発生しうる。この不要波成分は、キャンセル回路370を用いてその移相器371で位相を調整した相殺波により相殺することができる。そして本変形例においては、VCO305の発振周波数が変化するごとにステップS250A、ステップS120Aで移相器371への位相制御信号を切り替え、これを移相器371へ出力することで、上記周波数変化にも追従し確実な不要波の相殺を行うことができる。   In this modification, in addition to the same effects as in the above embodiment, the following effects are further obtained. That is, the carrier wave output from the VCO 305 of the PLL circuit 300 is modulated by the variable gain amplifiers 208A to 208C, transmitted from the transmitting antennas 21A to 21C to the RFID circuit element To, and the response from the RFID circuit element To corresponding thereto When a signal is received by the receiving antenna 20, wraparound to the receiving antenna 20 side due to an unnecessary wave component based on the transmission signal may occur. This unnecessary wave component can be canceled by a cancellation wave whose phase is adjusted by the phase shifter 371 using the cancel circuit 370. In this modification, every time the oscillation frequency of the VCO 305 changes, the phase control signal to the phase shifter 371 is switched at step S250A and step S120A, and this is output to the phase shifter 371. Follow-up, and can cancel out unwanted waves reliably.

なお本変形例においても、上記(2)の変形例と同様に、スイッチ手段を用いることなくPLL停止制御を行うようにしてもよい。   Also in this modification, the PLL stop control may be performed without using the switch means as in the modification (2).

(4)周波数ずれを算出して現在の周波数を推測する場合
上記実施形態においては、フィルタ回路310で検出しA/D変換器322を介し入力した位相差モニタ電圧信号により、現在のVCO305の出力周波数を検出しこれに応じて指向性制御を行ったが、これに限られない。すなわち、上記位相差モニタ電圧信号により、現在のVCO305の出力周波数の初期設定値からのずれを算出し、このずれに基づき初期設定値を補正して現在周波数を推測して用いるようにしてもよい。
(4) When the frequency deviation is calculated and the current frequency is estimated In the above embodiment, the output of the current VCO 305 is detected by the phase difference monitor voltage signal detected by the filter circuit 310 and input via the A / D converter 322. Although the frequency was detected and directivity control was performed according to this, the present invention is not limited to this. That is, a deviation from the initial setting value of the current output frequency of the VCO 305 may be calculated based on the phase difference monitor voltage signal, and the initial frequency may be corrected based on this deviation to estimate and use the current frequency. .

図21は、本変形例でメモリ6にテーブルの形で記憶した相関を表す図であり、上記実施形態の図10に相当する図である。図21において、図10と同様、上記指向角θの例として、θ=0°と、θ=10°との場合をそれぞれ示している。そして、予め(例えば所定周波数間隔で)設定された複数種類の周波数f1,f2,・・,fxのそれぞれについて、当該指向角θを与えるための位相差φを実現するための移相器206A,206B,206Cへの制御電圧「ANT1移相器制御電圧」「ANT2移相器制御電圧」「ANT3移相器制御電圧」で表す)が格納保持されている。また本変形例では、これらとは別に、フィルタ回路310で検出されA/D変換器322を介し入力される位相差モニタ電圧信号の値(この例では幅をもたせた所定範囲ごとに区分されている)と、それら各値に対応する周波数初期設定値からのずれ値との相関も、格納保持されている。   FIG. 21 is a diagram showing the correlation stored in the form of a table in the memory 6 in this modification, and corresponds to FIG. 10 of the above embodiment. In FIG. 21, as in FIG. 10, the cases of θ = 0 ° and θ = 10 ° are shown as examples of the directivity angle θ. Then, for each of a plurality of types of frequencies f1, f2,... Fx set in advance (for example, at a predetermined frequency interval), a phase shifter 206A for realizing a phase difference φ for giving the directivity angle θ. Control voltages “ANT1 phase shifter control voltage”, “ANT2 phase shifter control voltage”, and “ANT3 phase shifter control voltage” are stored and held. In addition, in this modified example, separately from these, the value of the phase difference monitor voltage signal detected by the filter circuit 310 and input via the A / D converter 322 (in this example, it is divided for each predetermined range having a width). And a correlation with a deviation value from the frequency initial setting value corresponding to each value is also stored and held.

図22は、本変形例のCPU4が実行する制御手順の一例を表すフローチャートであり、上記実施形態の図8に相当する図である。図8と同等の手順には同一の符号を付し、説明を省略する。図22では、図8のフローのS120とステップS130との間に新たにステップS125を設け、またステップS200に代えてステップS200Bを設けている。   FIG. 22 is a flowchart illustrating an example of a control procedure executed by the CPU 4 of the present modification, and corresponds to FIG. 8 of the above embodiment. The same steps as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 22, step S125 is newly provided between S120 and step S130 in the flow of FIG. 8, and step S200B is provided instead of step S200.

ステップS120で、前述のようにして位相差モニタ電圧に応じ、分周器・位相比較器302における周波数設定値を決定し、この周波数設定値と、上記指向角θとに基づき、メモリ6のテーブルを参照して位相制御信号を位相制御ユニット203A,203B,203Cに出力した後、ステップS125に移る。ステップS125では、前述の周波数ずれ値を置き換え可能に順次格納する周波数ずれ保持レジスタに、初期値として0を設定する。このステップS125が終了したら、前述と同様のステップS130に移る。   In step S120, the frequency setting value in the frequency divider / phase comparator 302 is determined according to the phase difference monitor voltage as described above, and the table of the memory 6 is determined based on the frequency setting value and the directivity angle θ. The phase control signal is output to the phase control units 203A, 203B, 203C with reference to FIG. In step S125, 0 is set as an initial value in a frequency shift holding register that sequentially stores the above-described frequency shift values in a replaceable manner. When step S125 ends, the process proceeds to step S130 similar to that described above.

図23は、上記ステップS200Bの詳細手順を表すフローチャートであり、上記図12に相当する図である。図12と同等の手順には同一の符号を付している。図23では、図12に示したステップS230に代えステップS230Aを設け、ステップS220とステップS230Aとの間に新たにステップS235を設け、さらにステップS230AとステップS250との間にステップS245を新たに設けている。   FIG. 23 is a flowchart showing the detailed procedure of step S200B, and corresponds to FIG. The same steps as those in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 23, step S230A is provided instead of step S230 shown in FIG. 12, and step S235 is newly provided between step S220 and step S230A, and step S245 is newly provided between step S230A and step S250. ing.

ステップS220で、前述したようにPLL回路300のスイッチ303が遮断状態(OFF)となって、このときのVCO305の出力に対応した電圧がフィルタ回路310に入力され、その出力電圧が位相差モニタ電圧としてCPU4へ入力され、ステップS235では、その位相差モニタ電圧に基づき、上記図21のテーブルを参照して現在の周波数がステップS120で設定した周波数よりどれだけずれているか(指標値。図21では「−2a」「−a」「0」「a」「2a」で表している)を算出する。   In step S220, as described above, the switch 303 of the PLL circuit 300 is turned off (OFF), a voltage corresponding to the output of the VCO 305 at this time is input to the filter circuit 310, and the output voltage is the phase difference monitor voltage. In step S235, based on the phase difference monitor voltage, how much the current frequency deviates from the frequency set in step S120 with reference to the table of FIG. 21 (index value. FIG. 21). “−2a”, “−a”, “0”, “a”, and “2a”).

その後ステップS230Aに移り、上記ステップS235で導出した現在の周波数ずれ値が、この時点でのレジスタへの格納値(最初は上記ステップS125で設定した「0」)と一致しているかどうかを判定する(=周波数検出手段)。   Thereafter, the process proceeds to step S230A, and it is determined whether or not the current frequency deviation value derived in step S235 matches the value stored in the register at this time (initially “0” set in step S125). (= Frequency detection means).

一致していれば判定が満たされ、前述と同様のステップS240以降に移る。一致していなければ、ステップS245に移り、上記ステップS235で導出した現在の周波数ずれ値を、新たにレジスタへ格納し更新する。   If they match, the determination is satisfied, and the process proceeds to step S240 and subsequent steps similar to those described above. If they do not match, the process moves to step S245, and the current frequency shift value derived in step S235 is newly stored in the register and updated.

その後、上記ステップS250へ移り、前述と同様、先にステップS120で設定した周波数を、比較的近い別の値に再設定して対応する設定制御信号を分周器・位相比較器302へ出力するとともに、前述のテーブルを参照してその再設定した周波数に対応した移相器206A〜Cの制御電圧に切り替え、ステップS235へ戻り、同様の手順を繰り返す。このようにして、フィルタ回路310の出力電圧に基づき算出される周波数ずれ量がレジスタ内に格納されている値と一致しステップS230Aの判定が満たされるまで、周波数の設定値の変更及びこれに対応した移相器206A〜Cへの制御電圧の切り替えを行う。   Thereafter, the process proceeds to step S250, and similarly to the above, the frequency set in step S120 is reset to another relatively close value, and the corresponding setting control signal is output to the frequency divider / phase comparator 302. At the same time, the control voltage of the phase shifters 206A to 206C corresponding to the reset frequency is switched with reference to the above-described table, the process returns to step S235, and the same procedure is repeated. In this way, the frequency set value is changed and the response is made until the frequency shift amount calculated based on the output voltage of the filter circuit 310 matches the value stored in the register and the determination in step S230A is satisfied. The control voltage is switched to the phase shifters 206A to 206C.

以上において、CPU4の実行する図22の制御フローのステップS110、ステップS120、ステップS125、ステップS130、ステップS150〜ステップS170が、VCOの発振出力の周波数情報と、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、送信側移相器への第1位相制御信号を制御する第1制御手段を構成し、また、これらの手順と、上記移相器206A〜C及びD/A変換器351,352,353が、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる送信方向切替手段を構成するとともに、方向切替手段をも構成し、VCOの動作状態に基づき、送信アンテナ手段の指向性を制御する指向性制御手段をも構成する。   In the above, step S110, step S120, step S125, step S130, and step S150 to step S170 of the control flow of FIG. 22 executed by the CPU 4 are performed by the frequency information of the oscillation output of the VCO and the plurality of antenna elements of the transmitting antenna means. Based on a predetermined correlation with the direction of the main lobe, the first control means for controlling the first phase control signal to the transmission-side phase shifter is configured, and these procedures, the phase shifters 206A to 206C, The D / A converters 351, 352, and 353 constitute transmission direction switching means for sequentially changing the direction while maintaining the directivity of the plurality of antenna elements of the transmission antenna means so as to be strong only in one direction. The direction switching means is also configured to control the directivity of the transmitting antenna means based on the operating state of the VCO. Also constitutes the control means.

本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得る。   Also in this modification, the same effect as the above embodiment is obtained.

なお本変形例においても、上記(2)の変形例と同様に、スイッチ手段を用いることなくPLL停止制御を行うようにしてもよい。また、上記(3)の変形例と同様、キャンセル回路を設けて不要波を低減するようにしてもよい。   Also in this modification, the PLL stop control may be performed without using the switch means as in the modification (2). Further, similarly to the modification (3) above, a cancel circuit may be provided to reduce unnecessary waves.

(5)受信側も指向性制御を行う場合
以上においては、指向性制御(特にフェイズドアレイアンテナ制御)を送信アンテナ側にのみ行ったが、これに限られず、受信アンテナ側にのみ(この場合は送信アンテナは上記受信アンテナ20のように1素子構成でよい)、あるいは送信アンテナ・受信アンテナの双方について行ってもよい。
(5) When directivity control is performed also on the receiving side In the above, directivity control (particularly phased array antenna control) is performed only on the transmitting antenna side. However, the present invention is not limited to this, and only on the receiving antenna side (in this case) The transmission antenna may have a single element configuration as in the case of the reception antenna 20), or may be performed for both the transmission antenna and the reception antenna.

図24は送信アンテナ・受信アンテナの両方に指向性制御を行う変形例のRF通信制御部9に備えられた送信部212D等の要部詳細構成を表す機能ブロック図であり、上記図3や(1)の変形例の図15に相当する図である。図15と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。   FIG. 24 is a functional block diagram showing a detailed configuration of a main part of the transmission unit 212D and the like provided in the RF communication control unit 9 of a modified example in which directivity control is performed on both the transmission antenna and the reception antenna. It is a figure equivalent to FIG. 15 of the modification of 1). Portions equivalent to those in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified as appropriate.

図24において、本変形例では、送信アンテナ21A,21B,21Cに代えて送受兼用のアンテナ21A′,21B′,21C′とする(=送信アンテナ手段、受信アンテナ手段)ともに、位相制御ユニット203A,203B,203Cの可変ゲインアンプ208A,208B,208Cとアンテナ21A′,21B′,21Cとの間に、送受分離器22A,22B,22Cを設けている。そして、送受分離器22A,22B,22Cと上記受信部213との間に、受信側の位相制御ユニットを構成する(送信側の上記移相器206A,206,206Cと同等の機能を備えた)移相器204A,204B,204Cを設けている。   In FIG. 24, in this modification, instead of transmitting antennas 21A, 21B, and 21C, antennas 21A ', 21B', and 21C 'that are used for both transmission and reception (= transmitting antenna means and receiving antenna means) are used. Transmission / reception separators 22A, 22B, and 22C are provided between the variable gain amplifiers 208A, 208B, and 208C of 203B and 203C and the antennas 21A ', 21B', and 21C. A phase control unit on the reception side is configured between the transmission / reception separators 22A, 22B, and 22C and the reception unit 213 (having functions equivalent to those of the phase shifters 206A, 206, and 206C on the transmission side). Phase shifters 204A, 204B, and 204C are provided.

送受分離器22A,22B,22Cは例えばサーキュレーダ等から構成され、送信側の位相制御ユニット203A〜203Cの可変ゲインアンプ208A〜C、又は、受信側の移相器204A〜Cと、アンテナ21A′〜C′とを、一方向的に接続する(可変ゲインアンプ208A〜Cからの信号をアンテナ21A′〜21C′に伝送すると同時に、アンテナ21A′〜21C′で受信した信号を移相器204A〜Cにそれぞれ伝送する)。   The transmission / reception separators 22A, 22B, and 22C are constituted by, for example, a circular radar, and the like. The variable gain amplifiers 208A to 208C of the phase control units 203A to 203C on the transmission side or the phase shifters 204A to 204C on the reception side and the antenna 21A ′. To C ′ in one direction (signals from the variable gain amplifiers 208A to 208C are transmitted to the antennas 21A ′ to 21C ′ and signals received by the antennas 21A ′ to 21C ′ are simultaneously transmitted to the phase shifters 204A to C respectively).

受信側の移相器204A〜Cは、CPUI4からD/A変換器361,362,363を介し位相制御信号を入力し、これに応じてアンテナ21A′〜21C′における受信電波信号の位相を可変に設定し、(詳細な説明は省略するが)送信側と同様の指向性制御(この例では特にフェイズドアレイアンテナ制御等)を行う(受信方向切替手段)。受信部213は、アンテナ21A′〜21C′で受信され上記受信側位相器204A〜Cを経て図示しない加算器で合算された無線タグ回路素子Toからの反射波と上記送信部212で発生させられた搬送波とを乗算して前述の復調(特にホモダイン検波)を行う。   The phase shifters 204A to 204C on the receiving side receive a phase control signal from the CPU I4 via the D / A converters 361, 362, and 363, and the phase of the received radio wave signal at the antennas 21A 'to 21C' is changed accordingly. And directivity control similar to that on the transmission side (especially phased array antenna control in this example) is performed (reception direction switching means). The receiving unit 213 receives the reflected wave from the RFID circuit element To received by the antennas 21A ′ to 21C ′, and summed by the adder (not shown) via the receiving side phase shifters 204A to 204C, and is generated by the transmitting unit 212. The above-described demodulation (especially homodyne detection) is performed by multiplying the received carrier wave.

本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得る。また、送信時にも受信時にも、いわゆるフェイズドアレイアンテナ制御による手法による通信を実行し、通信対象である無線タグ回路素子Toとの通信における利得が最も大きい方向にアンテナ21A′〜C′の指向性を制御することができる。   Also by this modification, the same effect as the above-mentioned embodiment is acquired. In addition, at the time of transmission and at the time of reception, communication by a method based on so-called phased array antenna control is executed, and the directivity of the antennas 21A ′ to C ′ is set in the direction in which the gain in communication with the RFID circuit element To that is the communication target is the largest Can be controlled.

なお、以上で用いた「Scroll ID」信号等は、EPC globalが策定した仕様に準拠しているものとする。EPC globalは、流通コードの国際機関である国際EAN協会と、米国の流通コード機関であるUniformed Code Council(UCC)が共同で設立した非営利法人である。なお、他の規格に準拠した信号でも、同様の機能を果たすものであればよい。   It is assumed that the “Scroll ID” signal and the like used above comply with the specifications formulated by EPC global. EPC global is a non-profit corporation established jointly by the International EAN Association, which is an international organization of distribution codes, and the United Code Code Council (UCC), which is an American distribution code organization. Note that signals conforming to other standards may be used as long as they perform the same function.

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。   In addition to those already described above, the methods according to the above-described embodiments and modifications may be used in appropriate combination.

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。   In addition, although not illustrated one by one, the present invention is implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.

本実施形態の無線タグ通信装置を備えた無線タグ通信システムを表すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram illustrating a wireless tag communication system including a wireless tag communication device of the present embodiment. リーダ/ライタにおけるCPU、RF通信制御部、及びアンテナの概略構成を表す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing schematic structure of CPU in a reader / writer, RF communication control part, and an antenna. 送信部の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing the principal part detailed structure of a transmission part. ループフィルタの具体的構成の一例を表す回路図である。It is a circuit diagram showing an example of a specific configuration of a loop filter. コンデンサと抵抗を含む回路の放電時定数の挙動を表す図である。It is a figure showing the behavior of the discharge time constant of the circuit containing a capacitor | condenser and resistance. 図4の構成においてスイッチが遮断されたときの等価回路を表す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing an equivalent circuit when a switch is cut off in the configuration of FIG. 4. 無線タグに備えられた無線タグ回路素子の機能的構成の一例を表すブロック図である。It is a block diagram showing an example of a functional structure of the radio | wireless tag circuit element with which the radio | wireless tag was equipped. CPUが実行する制御手順の一例を表すフローチャートである。It is a flowchart showing an example of the control procedure which CPU performs. 指向角45°の場合における位相決定の手順を表した図である。It is a figure showing the procedure of the phase determination in the case of 45 degrees of directivity angles. 移相器へ位相差を与えるための制御信号のテーブルの一例を表す図である。It is a figure showing an example of the table of the control signal for giving a phase difference to a phase shifter. 信号強度と、リーダ/ライタと無線タグとの間の距離との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between signal strength and the distance between a reader / writer and a wireless tag. ステップS200のリプライ信号受信処理の詳細手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the detailed procedure of the reply signal reception process of step S200. フィルタ回路を用いない変形例のRF通信制御部に備えられた送信部の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing the principal part detailed structure of the transmission part with which RF communication control part of the modification which does not use a filter circuit was equipped. P1信号とP2信号との論理積に基づき計算することでパルス幅を計算する手法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the method of calculating a pulse width by calculating based on the logical product of P1 signal and P2 signal. スイッチ手段を用いない変形例のRF通信制御部に備えられた送信部の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing the principal part detailed structure of the transmission part with which the RF communication control part of the modification which does not use a switch means was equipped. CPUが実行する制御手順の一例を表すフローチャートである。It is a flowchart showing an example of the control procedure which CPU performs. キャンセル回路を備える変形例のRF通信制御部に備えられた送信部及びキャンセル回路の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing the principal part detailed structure of the transmission part with which the RF communication control part of the modification provided with a cancellation circuit and the cancellation circuit were equipped. メモリにテーブルの形で記憶した相関を表す図である。It is a figure showing the correlation memorize | stored in the form of the table in memory. CPUが実行する制御手順の一例を表すフローチャートである。It is a flowchart showing an example of the control procedure which CPU performs. ステップS200Aの詳細手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the detailed procedure of step S200A. 周波数ずれを算出して現在の周波数を推測する変形例でメモリにテーブルの形で記憶した相関を表す図である。It is a figure showing the correlation memorize | stored in the form of the table in memory with the modification which calculates a frequency shift and estimates the present frequency. CPUが実行する制御手順の一例を表すフローチャートである。It is a flowchart showing an example of the control procedure which CPU performs. ステップS200Bの詳細手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the detailed procedure of step S200B. 送信アンテナ・受信アンテナの両方に指向性制御を行う変形例のRF通信制御部に備えられた送信部等の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing principal part detailed structures, such as a transmission part with which the RF communication control part of the modification which performs directivity control to both a transmission antenna and a receiving antenna was equipped.

符号の説明Explanation of symbols

1 リーダ/ライタ(無線通信装置)
3 アンテナ(送信アンテナ手段、受信アンテナ手段)
6 メモリ(記憶手段)
7 操作部(操作手段)
20 受信アンテナ(アンテナ素子)
21A〜C 送信アンテナ(アンテナ素子)
21A′〜C′ 送受信アンテナ(送信アンテナ手段、受信アンテナ手段)
204A〜C 受信側移相器(受信方向切替手段、方向切替手段、指向性制御手段)
206A〜C 送信側移相器(送信方向切替手段、方向切替手段、指向性制御手段)
208A〜C 可変ゲインアンプ(搬送波変調手段)
218 第1乗算回路(復調手段)
222 第2乗算回路(復調手段)
300 PLL回路
302 分周器・位相比較器(位相比較器)
303 スイッチ(スイッチ手段、PLL停止制御手段)
304 ループフィルタ
305 VCO
310 フィルタ回路(検出用フィルタ)
351 D/A変換器(送信方向切替手段、方向切替手段、指向性制御手段)
352 D/A変換器(送信方向切替手段、方向切替手段、指向性制御手段)
353 D/A変換器(送信方向切替手段、方向切替手段、指向性制御手段)
370 キャンセル回路(相殺波発生手段)
371 移相器(相殺用移相器)
θ 指向角(メインローブの方向)
1 Reader / Writer (wireless communication device)
3 Antenna (transmitting antenna means, receiving antenna means)
6 Memory (memory means)
7 Operation part (operation means)
20 Receiving antenna (antenna element)
21A-C Transmitting antenna (antenna element)
21A'-C 'Transmitting / receiving antenna (transmitting antenna means, receiving antenna means)
204A-C Reception side phase shifter (reception direction switching means, direction switching means, directivity control means)
206A-C Transmission-side phase shifter (transmission direction switching means, direction switching means, directivity control means)
208A to C Variable gain amplifier (carrier modulation means)
218 First multiplication circuit (demodulation means)
222 Second multiplication circuit (demodulation means)
300 PLL circuit 302 Frequency divider / phase comparator (phase comparator)
303 switch (switch means, PLL stop control means)
304 Loop filter 305 VCO
310 Filter circuit (detection filter)
351 D / A converter (transmission direction switching means, direction switching means, directivity control means)
352 D / A converter (transmission direction switching means, direction switching means, directivity control means)
353 D / A converter (transmission direction switching means, direction switching means, directivity control means)
370 cancel circuit (cancellation wave generating means)
371 Phase shifter (cancellation phase shifter)
θ Direction angle (main lobe direction)

Claims (13)

印加される制御電圧に応じた周波数で発振し通信対象へアクセスするための搬送波を発生するVCOと、このVCOの発振出力と基準発信器からの基準信号とを位相比較する位相比較器と、この位相比較器の出力を平滑化して前記VCOへ出力するループフィルタとを備え、前記位相比較器の比較結果に応じて前記VCOへの前記制御電圧を出力するPLL制御を実行するPLL回路と、
このPLL回路の前記VCOから発生された前記搬送波を変調する搬送波変調手段と、
この搬送波変調手段から出力された前記搬送波を前記通信対象へ送信するための送信アンテナ手段と、
この送信アンテナ手段からの送信信号に応じた前記通信対象からの返答信号を受信するための受信アンテナ手段と、
前記VCOの動作状態に基づき、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御する指向性制御手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。
A VCO that oscillates at a frequency according to an applied control voltage and generates a carrier wave for accessing a communication target, a phase comparator that compares the phase of the oscillation output of the VCO and a reference signal from a reference transmitter, and A loop filter that smoothes the output of the phase comparator and outputs it to the VCO, and executes a PLL control that outputs the control voltage to the VCO according to the comparison result of the phase comparator;
Carrier modulation means for modulating the carrier generated from the VCO of the PLL circuit;
Transmitting antenna means for transmitting the carrier wave output from the carrier wave modulating means to the communication target;
Receiving antenna means for receiving a response signal from the communication object according to a transmission signal from the transmitting antenna means;
A radio communication apparatus comprising: directivity control means for controlling directivity of at least one of the transmission antenna means and the reception antenna means based on an operating state of the VCO.
請求項1記載の無線通信装置において、
前記指向性制御手段は、前記送信アンテナ手段又は前記受信アンテナ手段の少なくともいずれか一方に備えられた複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる方向切替手段を備えることを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication device according to claim 1, wherein
The directivity control means sequentially changes the direction while maintaining the directivity by a plurality of antenna elements provided in at least one of the transmission antenna means and the reception antenna means so as to be strong in only one direction. A wireless communication apparatus comprising a direction switching means for causing the wireless communication apparatus to switch.
請求項2記載の無線通信装置において、
前記方向切替手段は、
前記送信アンテナ手段における送信電波信号の位相を可変に設定する送信側移相器と、
前記VCOの発振出力の周波数情報と、前記送信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、前記送信側移相器への送信側第1位相制御信号を制御する送信側第1制御手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication device according to claim 2, wherein
The direction switching means is
A transmission-side phase shifter that variably sets the phase of a transmission radio signal in the transmission antenna means ;
Controls the transmission-side first phase control signal to the transmission-side phase shifter based on a predetermined correlation between the frequency information of the oscillation output of the VCO and the direction of the main lobe by the plurality of antenna elements of the transmission antenna means Transmitting side first control means,
A wireless communication apparatus comprising:
請求項2記載の無線通信装置において、
前記方向切替手段は、
前記受信アンテナ手段における受信電波信号の位相を可変に設定する受信側移相器と、
前記VCOの発振出力の周波数情報と、前記受信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、前記受信側移相器への受信側第1位相制御信号を制御する受信側第1制御手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication device according to claim 2, wherein
The direction switching means is
A receiving-side phase shifter that variably sets the phase of the received radio wave signal in the receiving antenna means;
Control the reception-side first phase control signal to the reception-side phase shifter based on a predetermined correlation between the frequency information of the oscillation output of the VCO and the direction of the main lobe by the plurality of antenna elements of the reception antenna means Receiving-side first control means,
A wireless communication apparatus comprising:
請求項3又は4記載の無線通信装置において、
送信側又は受信側第1制御手段は、
前記所定の相関として、前記周波数情報と前記メインローブの方向とに係わる所定の近似式に基づき、送信側又は受信側第1位相制御信号を制御することを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication device according to claim 3 or 4 ,
The transmission side or reception side first control means is:
A wireless communication apparatus that controls a transmission-side or reception-side first phase control signal based on a predetermined approximate expression relating to the frequency information and the direction of the main lobe as the predetermined correlation.
請求項3乃至5のいずれか1項記載の無線通信装置において、
前記所定の相関を格納保持する記憶手段を有することを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication device according to any one of claims 3 to 5 ,
A wireless communication apparatus comprising storage means for storing and holding the predetermined correlation.
請求項2乃至6のいずれか1項記載の無線通信装置において、
前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段がそれぞれ前記複数のアンテナ素子を備えており、
前記方向切替手段は、
前記送信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる送信方向切替手段と、
前記受信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる受信方向切替手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication device according to any one of claims 2 to 6,
The transmitting antenna means and the receiving antenna means each include the plurality of antenna elements;
The direction switching means is
Transmission direction switching means for sequentially changing the direction while maintaining the directivity of the plurality of antenna elements of the transmission antenna means to be strong in only one direction,
A radio communication apparatus comprising: a reception direction switching unit that sequentially changes the direction of the reception antenna unit while maintaining the directivity of the plurality of antenna elements so as to be strong in only one direction.
請求項1乃至7のいずれか1項記載の無線通信装置において、
前記受信アンテナ手段による前記返答信号の受信時に、前記PLL回路による前記PLL制御の実行を停止可能なPLL停止制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A wireless communication apparatus comprising PLL stop control means capable of stopping execution of the PLL control by the PLL circuit when the response signal is received by the reception antenna means.
請求項8記載の無線通信装置において、
前記指向性制御手段は、
前記ループフィルタからの出力に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の前記指向性を制御することを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication apparatus according to claim 8, wherein
The directivity control means includes
A radio communication apparatus that controls the directivity of at least one of the transmission antenna means and the reception antenna means in accordance with an output from the loop filter.
請求項8記載の無線通信装置において、
前記PLL停止制御手段は、
前記PLL回路の前記位相比較器から前記ループフィルタへの出力伝達を遮断するスイッチ手段であり、
前記ループフィルタと略同一の構成を備え、前記位相比較器からの出力が入力される検出用フィルタを設け、
前記指向性制御手段は、
前記検出用フィルタの出力電圧に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication apparatus according to claim 8, wherein
The PLL stop control means includes:
Switch means for blocking output transmission from the phase comparator of the PLL circuit to the loop filter;
Provided with a detection filter that has substantially the same configuration as the loop filter, and that receives an output from the phase comparator,
The directivity control means includes
A radio communication apparatus that controls directivity of at least one of the transmission antenna means and the reception antenna means in accordance with an output voltage of the detection filter.
請求項8記載の無線通信装置において、
前記PLL停止制御手段は、
前記PLL回路の前記位相比較器から前記ループフィルタへの出力伝達を遮断するスイッチ手段であり、
前記位相比較器からの出力のパルス幅を検出するパルス幅検出手段を設け、
前記指向性制御手段は、
前記パルス幅検出手段の検出結果に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication apparatus according to claim 8, wherein
The PLL stop control means includes:
Switch means for blocking output transmission from the phase comparator of the PLL circuit to the loop filter;
Providing a pulse width detecting means for detecting the pulse width of the output from the phase comparator;
The directivity control means includes
A radio communication apparatus that controls directivity of at least one of the transmission antenna means and the reception antenna means in accordance with a detection result of the pulse width detection means.
請求項8乃至11のいずれか1項記載の無線通信装置において、
前記PLL停止制御手段が前記PLL制御の実行を停止したとき、前記PLL回路からの出力周波数が所定の範囲外となったことを検出する周波数検出手段を有し、
前記指向性制御手段は、
前記周波数検出手段の検出結果に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication device according to any one of claims 8 to 11,
When the PLL stop control means stops execution of the PLL control, the PLL stop control means has a frequency detection means for detecting that the output frequency from the PLL circuit is out of a predetermined range,
The directivity control means includes
A radio communication apparatus that controls directivity of at least one of the transmission antenna means and the reception antenna means according to a detection result of the frequency detection means.
請求項1乃至12のいずれか1項記載の無線通信装置において、
入力された第2位相制御信号に応じて、前記受信アンテナ手段による前記返答信号の受信時に前記送信アンテナ手段からの送信信号に基づき生じうる不要波を相殺するための相殺波の位相を可変に設定する相殺用移相器と、
前記VCOの動作状態に基づき、前記相殺用移相器への前記第2位相制御信号を制御する第2制御手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 12,
In accordance with the input second phase control signal, the phase of the cancellation wave for canceling the unnecessary wave that can be generated based on the transmission signal from the transmission antenna means when the response signal is received by the reception antenna means is variably set A canceling phase shifter,
And a second control means for controlling the second phase control signal to the canceling phase shifter based on an operating state of the VCO.
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