JPH01191082A - 送受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は送受信装置に係り、特にマイクロ波を使用する
タグ識別システムに用いて好適なものである。

〔発明の概要〕

送信電力源を持たない送信側にスペクトラム拡散された
発信電波を供給し、上記送信側が上記発信電波を受けて
送信信号で変調された送信電波を受信側に送信すること
により、所要のＳ／Ｎの受信信号を得るために要する上
記発信電波の送信電力を低減した送受信装置である。

〔従来の技術〕

送信信号で変調された送信装置からの送信電波を、コミ
ュニケータと呼ばれる受信側の認識装置で受信して物品
を識別したり、或いはゲートにおける入退出者をチエツ
クする識別システムが実用化されている。このような識
別システムにおいて用いられる送信装置はタグ（付はネ
い状またはカード状に形成されている。

この種の送信装置では、送信信号で変調された送信電波
を形成するための送信電力源を内蔵しない方が取扱い上
有利である。送信電力源として電池を内蔵させると、そ
の消耗や補充電を考慮しなければならない。

第６図は本発明の出願人が既に提案した送信電力源を持
たない反射型送信装置を使用したデータ送受信システム
の一例を示すブロック図である。

このシステムでは反射送信装置４０の送信電力源として
、コミュニケータ４１から連続波の発信電波４２　（マ
イクロ波）を発信している。反射型送信装置４０は上記
発信電波４２をダイポールアンテナ４３で受信し、反射
型送信装置４０からの送信電波４４として再放射する。

反射型送信装置４０にはデータ発生回路４５が設けられ
ていて、そこで発生させたデータをＦＥＴトランジスタ
４６に与え、発生データに対応させてトランジスタ４６
をオン／オフ動作させている。トランジスタ４６のドレ
イン電極及びソース電極とダイポールアンテナ４３の給
電点４３ａ、４３ｂとが接続されていて、トランジスタ
のオン／オフ動作に対応してアンテナインピーダンスが
変化する。このため、ダイポールアンテナ４３の反射特
性が発生データに対応して変化するので、送信電波４４
の位相や振巾が発生データによって変調される。この送
信電波４４をコミュニケータ４１で受信し、位相または
振巾復調して発生データを得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

受信側で一定以上のＳ／Ｎを得るには、送信側に供給す
る電力源としての発信電波（マイクロ波）の電力を太き
（しなければならない。また送信側にて発信電波を整流
して直流電圧源を得る場合でも、数Ｗの送信電力を常時
送出しなければならない。

本発明は上述の問題点にかんがみ、送信側の送信電力源
として供給する発信電波の送信電力を小さ（することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の送受信装置は、送信電力源を持たない送信側１
にスペクトラム拡散された発信電波３を供給する発信回
路４と、上記発信電波３を受けて送信信号ＩＤで変調さ
れた送信電波２２を形成する送信側送信回路２６と、送
信側１からの送信電波２２を受信側２で受信して受信信
号に復調する受信側受信回路２３とを具備する。

〔作　用〕

送信電力源を持たない送信側ｌの送信電力源として送信
側１に供給する発信電波３をスペクトラム拡散させるこ
とにより、所要Ｓ／Ｎの受信信号を得るのに必要な発信
電波３の単位周波数当りの送信電力を低減している。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す送受信装置のブロック
図である。この送受信装置は物品の認識装置として構成
されていて、送信側のデータ送信装置１から送られるデ
ータを受信側のコミュニケータ２で復調し、物品を認識
するようになっている。

データ送信装置１には送信電力源を持たない反射型送信
装置が用いられている。この反射型送信装置ｌの送信電
力源となる発信電波３を発信するための発信回路４がコ
ミュニケータ２に設けられている。

発信図−路４は発振器５で所定周波数ｆ０、例えば２．
４５ＧＨｚの高周波を発振してスペクトラム拡散回路６
に供給する。スペクトラム拡散回路６には、擬似雑音発
生回路７で発生°させた擬似雑音符号（ＰＮ符号）８が
与えられている。発振器５の発振出力はスペクトラム拡
散回路６において、例えば２相位相変調（２φＰＳＫ）
されてスペクトラムが拡散される。

スペクトラムが拡散された高周波信号波は、高周波増巾
器１０で増巾されてから送信アンテナ１１に与えられ、
送信装置１の送信電力源として送信アンテナ１１から発
信される。

データの送信装置１はＩＤタグ装置として構成されてい
て、第２図のブロック図及び第３図の平面図で示すよう
に、例えば合成樹脂により薄い付は礼状に形成されたタ
グ本体１６の表面に、フレキシブル基板等に印刷配線さ
れたグイボールアンテナ１３が設けられている。またそ
の内部には送信信号源としての識別コード発生器１４と
、この識別コード発生器１４の駆動用電源である電池１
５とが埋設されている。上記ダイポールアンテナ１３及
び識別コード発生器１４により、送信回路２６が構成さ
れている。

識別コード発生器１４は、発振器１７、アドレスカウン
タ１８、メモリ２０、ＦＥＴ）ランジスタ２１が一体的
に組込れたワンチップＩＣで構成されていて、消費電力
は極めて小さい。

メモリ２０は例えば書込み可能ＲＯＭ　（ＦＲＯＭ）で
あり、ここにＩＤタグ装置から送り出すデータが書込ま
れている。即ち、例えばＩＤタグ装置を物流システムで
使用する場合、荷物の種類や受付番号、受取人及び発送
人の氏名、行先等のデータがコード化（ディジタル化）
されて書込まれている。

識別コード発生器１４に設けられている端子１４ａ、１
４ｂに電池１５のプラス電極とマイナス電極とが夫々直
結されていて、識別コード発生器１４は常に動作してい
る。従って、発振器１７、アドレスカウンタ１８、メモ
リ２０から成るデータ発生回路１９が常に動作していて
、所定の周波数のクロック信号ｃｋが、発振器１７から
アドレスカウンタ１８に常時導出されている。

アドレスカウンタ１８がメモリ２０のアドレスを指定し
ていて、指定された番地に書込まれているデータが読出
される。アドレスカウンタ１８はクロック信号ｃｋが与
えられるごとにカウントアツプして次の番地を指定する
ので、メモリ２０に書込まれているデータが次々と読出
されて行く。

読出されたデータは、ディジタル信号より成る一連の識
別コードＩＤとしてＦＥＴｌ−ランジスタ２１のゲート
電極に与えられる。このためゲート電極の電位が識別コ
ード１０の内容（データ）に応じて高電位及び低電位に
変化するので、トランジスタ２１は識別コードＩＤに応
じたオン／オフ動作を行なう。

トランジスタ２１は、ソース電極が接地されていると共
に、ドレイン電極が識別コード発生器１４の端子１４ｃ
に接続されている。このため、トランジスタ２１がオン
／オフ動作することにより端子１４ｂと１４ｃとの間の
インピーダンスが変化する。この端子１４ｂ、１４Ｃに
アンテナ１３の給電点１３ａ、１３ｂが接続されている
。

第１図のシステムブロック図に示すように、認識装置で
あるコミュニケータ２から放射されたマイクロ波帯の発
信電波３を受信すると、ダイポールアンテナ１３に電圧
が誘起されて、受信電流■が流れる。このためダイポー
ルアンテナ１３からは受信した電波、即ちコミュニケー
タ２から放射された発信電波３がＩＤタグ装置１の送信
電波２２として送信される。

トランジスタ２１のオン／オフに応じて端子１４ｂ、１
４ｃ間（給電点１３ａ、１３ｂ間）のインピーダンスが
変化する。トランジスタ２１がオンしたときに、給電点
１３ａ、１３ｂ間のインピーダンスが例えば５０〔Ω〕
となって、ダイポールアンテナ１３が２．４５ＧＨｚの
発信電波３とマツチングする。またトランジスタ２１が
オフしたときには給電点１３ａ、１３ｂのインピーダン
スが例えば１００　（Ω〕となり、ダイポールアンテナ
１３のマツチングがくずれる。マツチングがとれている
ときと、マツチングがとれていないときとでは、ダイポ
ールアンテナ１３の反射特性が異なる。

このため、マツチングしているときの送信電波２２と、
マツチングしていないときの送信電波２２とでは位相や
振巾に差が生じる。即ち、このＩＤタグ装置は、トラン
ジスタ２１をオン／オフして、受信した電波（コミュニ
ケータ２からの発信電波３）を位相（又は振巾）変調し
てコミュニケータ２に反射させていることになる。

ＩＤタグ装置１からの送信電波２２をコミュニケータ２
が受信アンテナ１２で受信してデータを復調する。送信
電波２２はコミュニケータ２から発信した発信電波３の
反射波なので、受信アンテナ１２の受信出力はスペクト
ラム拡散されている。

従ってコミュニケータ２は受信出力をスペクトラム逆拡
散してからデータを復調する。

即ち、受信回路２３に与えられたアンテナ１２の受信信
号は、高周波増巾器２４で増巾されてからスペクトラム
逆拡散回路２５に与えられる。スペクトラム逆拡散回路
２５には遅延回路２８を通して、擬似雑音符号発生回路
７で発生させた擬似雑音符号８が与えられる。スペクト
ラム逆拡散回路２５は、例えば掛算器で構成された相関
回路であり、入力の受信信号・と擬似雑音符号８との相
関をとって、相関の強いスペクトラム成分を逆拡散して
凝縮する。この場合、相関の無い雑音成分は逆拡散して
もスペクトラムが変化しないので、相対的に受信信号の
Ｓ／Ｎが高まる。結果として所要Ｓ／Ｎを得るための発
信電波３の送信電力は少なくてよい。

逆拡散により、受信信号は送信データによって振巾（又
は位相）変調された単一周波の高周波信号に復調される
。この高周波信号は帯域フィルタ３０に通してからデー
タの復調回路（図示せず）に与えられ、位相または振巾
復調してＩＤタグ装置１からの送信データが得られる。

遅延回路２８の遅延時間τは送信装置１　（ＩＤタグ）
とコミュニケータ２との間の電波の往復距離によって定
められる。例えば往復距離を３０ｃｍとしたとき遅延時
間は１ｎｓｅｃである。この場合、擬似雑音符号発生回
路７で発生する擬似雑音符号８のチップレート（又はビ
ットレート）をＩ　ＧＨｚ（ビット周期でｌ　ｎ５ｅｃ
　）とすれば、コミュニケータ２から１５ｃ＋＊の距離
にある送信装置１からの送信電波に対する拡散符号パタ
ーンと、コミュニケータ２内の逆拡散回路２５に与える
逆拡散符号パターンは完全に一致する。従って強い相関
を成して逆拡散が行われる。

コミュニケータ２の送信アンテナ１１から受信アンテナ
１２に入射する発信電波３の直接波は、時間遅れが無い
ので、送信装置１　　（ＩＤタグ）からの送信波に対し
逆拡散符号パターンは１ｎｓｅｃ、つまり１ビット分ず
れている。従って相関が全く無いので、逆拡散回路２５
から得られる直接波成分は拡散されたままでスペクトラ
ムは変化しない。

同様に、送信装置！■から±７．５　ｃ＋ａ以上離れた
位置に別のＩＤタグが有っても、これらは往復では１５
ｃｍ以上の距離差を有している。この距離差は逆拡散符
号に関し半ビツト以上のずれを生じさせるので、逆拡散
の際の相関度は急激に低下する。

従ってコミュニケータ２は１５ｃｍの距離の近傍にある
送信装置１からの電波のみを識別して受信するので混信
は生じない。

識別隻離は擬似雑音符号８のチップレートによって異な
り、例えばビット周期が１００ｎ１００ｎ５ｅｃ（１０
であれば、識別距離は１．５　ｍ　（往復３ｍ）である
。

チンプレートを固定した場合、識別距離は遅延回路２８
の遅延時間τを変化させることによっても変化する０例
えばチップレートがＩ　ＧＨｚの場合、τを２ｎｓｅｃ
とすれば、３０ｃ＋ｍ（往復６０ｃｍ）の位置にある送
信装置１　　（ＩＤタグ）のみを識別することができる
。

この性質を利用して、多数のＩＤタグが距離差を持って
送受信領域内に存在する場合に、距離が判っている個々
のタグを指定しながら送受信することができる。第４図
はこの場合の遅延回路２８の構成を示し、例えばシフト
レジスタで構成した遅延時間τの多数の遅延器２８ａ、
２８　ｂ−−−−−−・−・−−−一−−−・を直列に
接続し、入力の擬似雑音符号８ｉｎを順次遅延させて切
換器２９に並列に導出し、τ、２τ、３τ−−−−−−
・−・−・・−・・だけ遅延させた多数の擬似雑音符号
８ｏｕｔを切換器２９から得ている。従ってチップレー
トがＩ　ＧＨｚで、τ＝ｌｎｓｅｃとした場合、切換器
２９の操作により、コミュニケータ２から１５ｃｍ、３
０　ｃｍ、　４５　ｃｔａ−−−−−−−−−−−−−
−−−−−の位置のＩＤタグを順次指定して混信無く送
受信することができる。

第５図は別の実施例を示す反射型送信装置の要部回路図
で、この例では識別コード発生器１４の駆動電源を、発
信電波３から得るようにしている。

この送信装置１は、ダイポールアンテナ１３の給電点１
３ａと１３ｂとの間にダイオードＤとコンデンサＣＩと
から成る直列回路を接続してあり、これらの接続点と識
別コード発生器１４の端子１４ａとを接続しである。ま
たコンデンサＣ１の他方の端子（給電点１３ｂ）と端子
１４ｂとを接続しである。

ダイポールアンテナ１３で受信されたコミュニケータ２
からの発信電波３は、ダイオードＤの２乗特性により逓
倍され、発振電波３の第２高調波が反射波３４としてＩ
Ｄタグ装置から再放射される。この例では第２高調波に
共振する送信用ダイポールアンテナ３３を設け、このア
ンテナ３３の給電点３３ａ、３３ｂをダイポールアンテ
ナ１３の給電点１３ａ、１３ｂに夫々接続し、第２高調
波を効率良く再放射している。

一方、ダイポールアンテナ１３で受信されたコミュニケ
ータ２からの発信電波３はダイオードＤで整流され、コ
ンデンサＣ１に蓄えられる。従って、矢印Ａで示すよう
にコンデンサＣ１の両端に電圧が発生し、この電圧が端
子１４ａ、１４ｂを介して識別コード発生器１４に与え
られる。

端子１４ｃに与えられた識別コードＩＤは、コンデンサ
Ｃ２及びコイルＬ、を通してダイオードＤのアノードに
加えられる。このため、ダイオードＤが識別コードＩＤ
に応じて給電点１３ａ（３３ａ）と１３ｂ（３３ｂ）と
の間を導通または遮断するので、送信用ダイポールアン
テナのインピーダンスが識別コードＩＤに応じて変化す
る。従って、送信アンテナ３３から再放射される反射波
３４の状Ｕ＜位相や振巾等）が識別コードＩＤに応じて
変化するので、コミュニケータ２で反射波３４を受信し
て復調することにより、受信データを得ることができる
。

なおコイルＬ１は高周波チョークコイルであり、発信電
波３が端子１４ｃに流れるのを阻止している。またコン
デンサＣ２及びコイルＬ、の接続点と接地との間にコン
デンサＣ３を接続してデータの出力ラインを高周波的に
接地し、発信電波３が端子１４ｃに流れないようにしで
ある。

このＩＤタグ装置は、コミュニケータ２がらの発信電波
３に対する第２高調波を送信電波３４として送信してい
る。従って、スペクトラム拡散により発信電波３がφ、
　＝ｓｉｎ　　（ω＋０°）、φ２＝ｓｉｎ　　（６）
＋　１８０°）に２相ＰＳＫされている場合には、第２
高調波の各位相φ１及びφ２は夫々ｓｉｎ　　（２ω＋
０°）＝ｓｉｎ（２ω）及びｓｉｎ　　（２ω＋３６０
”　）　＝ｓｉｎ　　（２Ｑｌ）となって同相、即ち単
調波となる。従って、送信装置１において受信した発信
電波３をスペクトラム逆拡散しながら送信データで変調
して再放射させるので、コミュニケータ２における発信
電波３の送信電力を低くしても、所要のエネルギーの反
射波３４が得られ、コミュニケータ２において所要のＳ
／Ｎの送信電波２２として反射波３４を受信することが
できる。

なお第５図の送信装置１の場合には、反射波３４　（送
信電波２２）は既にスペクトラム逆拡散されているので
、コミュニケータ２において逆拡散操作を行う必要は無
い。

上記実施例では反射型送信装置について示したが、発信
電波３から送信電力源を得て送信信号の搬送波を自局の
発振器で発生させる能動型の送信装置を送信側に用いて
もよい。この場合、送信装置１において、上記搬送波を
発信電波３とは異なる雑音符号体系でスペクトラム拡散
して送信し、コミュニケータ２においてスペクトラム逆
拡散して受信すれば、送信アンテナ１１から受信アンテ
ナ１２へ入射する発信電波３の直接波は、逆拡散過程で
相関を持たない広帯域雑音とみなせる。従って送信電波
２２の搬送波エネルギーを少なくしても所要のＳ／Ｎを
得ることができ、従って送信装置１に供給する発信電波
３の電力も小さくてもよい。なお送信装置１内に発信電
波３の受信波をスペクトラム逆拡散して整流する電源回
路を設けてもよい。

なお第１図の実施例において、発信回路４をコミュニケ
ータ２内に設ける必要は無く、例えば送信装置１及びコ
ミュニケータ２の夫々から所定距離の位置に設けて発信
電波３を放射させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は上述した如く、送信電力源を持たない送信側に
スペクトラム拡散された発信電波を供給すると共に、上
記発信電波に基いて、送信信号で変調された送信電波を
送信側から送信し、この送信電波を受信側で受信して受
信信号に復調するようにしたので、受信側において所要
のＳ／Ｎの受信信号を得るための発信電波の単位周波数
当りの送信電力を、スペクトラムを拡散させた分だけ低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す送受信装置のブロック
図、第２図は第１図の送信側に用いた反射型送信装置の
ブロック図、第３図はＩＤタグ装置の平面図、第４図は
遅延回路の一例を示すブロック図、第５図は第２図とは
別の実施例を示す反射型送信装置のブロック図、第６図
は送信側が送信電力源を持っていない送受信装置のブロ
ック図である。 なお図面に用いた符号において、 １−−−−−−−−−−・−・−・・−送信装置２−・
−・・−・−−一−−−・・コミュニケータ３−−−−
−−−−−−−−−−−−−−一発信電波４−−−−−
−−・−−一−−−−・−・発信回路１３−−−−−・
−・・−−−−−−・−・ダイポールアンテナ１４・−
一−−−−−−−−−−−−−−−・識別コード発生器
２２−−−−−・−・−一−−−−−−−送信電波２３
−−−−−−−−−−−−−・−・受信回路Ｉ　Ｄ−−
−−−−−−−−・−−−一−−−・−識別コードであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 送信電力源を持たない送信側にスペクトラム拡散された
   発信電波を供給する発信回路と、 上記発信電波を受けて送信信号で変調された送信電波を
   形成する送信側送信回路と、 送信側からの送信電波を受信して受信信号に復調する受
   信側受信回路とを具備する送受信装置。