JPH01227553A - マイクロ波データ伝送装置における応答器 - 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〉 この発明は、送受信機能を有する質問器と、主として移
動体に取り付けられた無線端末部である応答器との間で
、比較的近距離においてデータを送受信するマイクロ波
データ伝送装置の応答器に関するものである。

〈従来の技術〉 近年、マイクロ波データ伝送装置は、移動体識別装置と
して使用され、工場内の部品の管理あるいは人に応答、
器を所持させてのゲート管理や入退室管理等に使用され
ている。このようなマイクロ波データ伝送装置の応答器
は特に、軽量、小型、安価であることが要請される。

ところで、従来、マイクロ波データ伝送装置としては第
５図（ａ）及び（ｂ）に示すような質問器５と、応答器
６を備えたものがある。

この第５図−）において質問器５では、発振器５０４で
発生した周波数ｆＯの無変調波は、分配器５０３により
２つに分配され、この分配された一方はサーキュレータ
５０２を通り送受信アンテナ５０１より上記第５図（ｂ
）に示す応答器６へ放射され、他方はホモダイン検波の
局部発信源として混合器５０５に送られる。

上記応答器６では、信号処理部６０４にて内部の記憶素
子に書き込まれたデータが、例えばデジタル的に周波数
変調（ＦＳＸ）または振幅変調（ＡＳＫ）等され、この
変調された信号によって上記無変調波はシジソトキーバ
リアダイオード等の非線形素子で構成さｈた変調器６０
２で変調されて、送受信アンテナ６０１より質問器５に
放射される。

上記質問器５に放射された信号は、送受信アンテナ５０
１によって受信され、サーキュレータ５０２を通ったあ
と混合器５０５に到る。そして混合器５０５において発
振器５０４を局部発振源にしてホモダイン検波され、信
号処理部５０６にて上記データが復調される。

ところで、一般に上記のようなホモダイン検波をする場
合、上記質問器５が受信した信号が第６図に示すような
上下側波帯が等振幅の両側波帯（ＤＳＢ　）信号である
と上記復調信号が消滅することが起きる。すなわち、質
問器５と応答器６との相対距離の変動に伴う混合器５０
５への入力信号の位相φ、と局部発振信号の位相φ。と
の位相差をΔφ＝φ、−φ　とすると、ホモダイン検波
したＩ　　　　　Ｃ 場合の復調信号の一般式は、次式で与えられる。

絢 ＋−Ｃｏｓ（−ω８を十Δφ）・・・・・・・・・・・
・（１）ま ただし、ここで、 Ｋ１１ｌ搬送波の振幅、Ｋ２：上側波帯の振幅、Ｋ３：
下側波帯の振幅、 ω３：変調信号の角周波数 である。ここで、上下側波帯が等振幅の両側波帯（ＤＳ
Ｂ）信号ならばに２　＝　Ｋ３となるので上記式（１）
は、 ｒ −Ｃｏｓ（Δφ）＋に２ＣＯ８ω３ｔＩＩＣＯ５（Δφ
）・・・・・・・・・・・・・・・（２）となる。そし
て質問器５と応答器６との相対距離が （２ｎ＋１） Δφ＝±□　π（ｎ＝：０．ｌ　＊　　２＋　　・・・
・・・ン・・・・・・・・・・・・（３）の関係を満た
すときＣｏ５（Δφ）＝Ｏとなるので上記式（２）は零
となり、復調信号が消滅する。

一方、上記応答器６が質問器５からの変調波を受信した
場合は、復調器６０３によって信号が復調され、応答器
６の電源起動用信号や信号処理部６０４の内部の記憶素
子への書き込み用信号等として信号処理部６０４に送ら
れる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら１．上記従来のマイクロ波データ伝送装置
においては、応答器６から質問器５に送信した変調信号
が上下側波帯が等振幅の両側波帯（ＤＳＢ）信号である
場合は、上記応答器６と上記質問器５との相対距離が上
記式（３）の関係金満たすときに上記質問器５における
復調信号が消滅するという問題がある。そして、上記復
調信号が消滅する現像を防ぐためには、質問器５側にお
いて局部発振信号の位相を自動的に制御する方法や受信
波に同期した搬送波再生を行う同期検波方式を用いるか
、あるいは応答器６側において位相推移法や上下側波帯
のどちらか一方をフィルタにより取り出す方法等による
単側波帯（ＳＳＢ）変調を行えば良いが、回路が複雑に
なりまた寸法が太き　−くなって高価になるという問題
がある。

、この発明は上記の点に鑑みて創案されたものであり、
簡単、安価な回路で変復調兼用器を構成し、質問器側で
の簡単な回路によるデータの復調を常に可能とするため
に、上記変復調兼用器が単側波帯（ＳＳＢ）変調器とし
て動作するマイクロ波伝送装置における応答器を提供す
ることを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、この発明は、無変調波また
は変調波を放射する質問器と上記無変調波または変調波
を受信する応答器から構成され、上記応答器が無変調波
、を受信した場合には上記応答器の内部の記憶装置に蓄
えられたデータにより上記無変調波を変調して上記質問
器に再放射する。

一方、上記変調波を受信した場合には、上記変調波によ
って上記質問器から送られた送信データを復調するよう
にしたマイクロ波データ伝送装置における応答器におい
て、入力端子とアイソレーション端子と第１及び第２の
出力端子とを有する３ｄＢ方向性結合器と、この３ｄＢ
方向性結合器の入力端子に接続された送受信アンテナと
、上記のアイソレーション端子に接続された終端抵抗と
、上記の第１及び第２の出力端子に接続されたそれぞれ
互いに長さが伝送波長の８分の１異なる第１及び第２の
伝送線路と、この第１及び第２の伝送線路の各他端にそ
れぞれ接続された非直線素子を含む第１及び第２の変復
調回路と、この第１及び第２の変復調回路のそれぞれに
接続された第１及び第２のデータ入出力回路と、上記の
第１及び第２の変復調回路のそれぞれに上記の第１及び
第２のデータ入出力回路を介して互いに位相が９０異な
る信号処理部とを備えてなるように応答器を構成するよ
うに成している。

く作　用〉 上記のような構成において、質問器から応答器に送信さ
れた電波が応答器の送受信アンテナで受信される。上記
電波は、３ｄＢ方向性結合器によって２分配され、それ
ぞれ互いに長さが伝送波長の８分の１異なる伝送線路を
通り別々の非直線素子に入力される。

上記電波が無変調波の場合は、信号処理部の記憶装置に
蓄積されたデータが変調信号としてデータ入出力回路を
へて、上記３ｄＢ方向性結合器の第１の出力端子から非
直ＩＩＩＪ素子に送られた信号と上記非直線素子におい
て混合される。そして、伝送線路を通って送受信アンテ
ナに伝送される。また、上記データが上記変調信号よ、
９９０位相の異なる変調信号としてデータ入出力回路を
へて、上記３ｄＢ方向性結合器の第２の出力端子から非
直線素子に送られた信号とこの非直線素子において混合
される。そして、伝送線路を通って送受信アンテナに伝
送され、上記送受信アンテナに出力された信号と合成さ
れ単側波帯（ＳＳＢ）変調信号として質問器に再放射さ
れる。

一方、上記電波が変調波の場合は、それぞれ非直線素子
で検波された後データ入出力回路をへて信号処理部に入
力され、上記信号処理部の内部の加算器にて加算された
後、応答器の電源起動用信号や上記信号処理部の内部の
記憶装置への書き込み用信号等として処理される。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図はこの発明の実施例の構成を示すブロック図であ
り、■は質問器、２は応答器である。上記質問器ｌから
放射されたべ波は応答器２の送受信アンテナ２１０で受
信され、ＲＦ入出力回路とダイオード等の非線形素子と
後述する３ｄＢ方向性結合器等で構成された変復調兼用
器２１３に到る。上記電波が無変調波の場合は、信号処
理部２１５の内部の記憶装置に蓄えられたデータがデー
タ入出力回路２１４をへて変復調兼用器２１３内のダイ
オード等の非線形素子に印加され変調された後、送受信
アンテナ２１０よシ質問器ｌへ再放射される。一方、質
問器１から放射された電波が変調波の場合は、上記変調
波で送信されたデータが変復調兼用器２１３内のダイオ
ード等の非線形素子によって復調され、応答器２の電源
起動用信号や信号処理部２１５の内部の記憶装置への書
き込み用信号等としてデータ入出力回路２１４をへて信
号処理部２１５へ送らｈる。

上記変復調兼用器２１３の動作の一例を第２図に示し、
上記信号処理部２１５の内部の記憶装置に蓄えられたデ
ータによる変調信号の一例を第３図に示す。

第２図に示すように、質問器１から応答器２に放射され
た電波が最大限にダイオード等の非線形素子に供給され
るように、変復調兼用器２１３は構成されている。すな
わち、第２図の実線に示すクロ〈周波数ｆ、の無変調波
に対して入力整合がとられている。また、上記変復調兼
用器２１３は、第３図に示す変調信号がダイオード等の
非線形素子に印加されたときは第２図の点線に示す如く
電圧Ｖｄにおいて入力整合がはずれるように構成されて
いる。

すなわち、変復調兼用器２１３が復調器として働くとき
は、質問器１から送信された搬送波の周波数ｆ、に対し
て整合がとられているため、最大の復調出力が得られる
。一方、変復調兼用器２１３が変調器として働くときは
、第２図に示す変調信号の電圧が零ポルトとＶｄボルト
のときの反射電力の差が、質問器１へ再放射される電波
のレベル差となるため、質問器１から送信された無変調
波が振幅変調されて質問器ｌへ再放射される。このよう
にして、変復調兼用器２１３は変調動作と復調動作を行
うことができる。

次に、マイクロ波帯の電波を利用したマイクロ波伝送装
置におけるマイクロストリップ線路を用いて構成した応
答器について第４図をもとに説明する。

第４図において、４１０は３ｄＢ方向性結合器として動
作する入力端子４１１、第１及び第２の出力端子４１２
．４１４及びアイソレーション端子４１３を備えたラッ
トレース形回路であり、この回路の入力端子４１１には
送受信アンテナ４３０が接続され、第１の出力端子４１
２及び４１４にはそれぞれ互いに長さが伝送波長の８分
の１異なる第１及び第２の伝送線路４０１ａ（長さｔ）
及び４０１ｂ（長さｔ＋’／８）が接続され、アイソレ
ーション端子４１３には終端抵抗４４０が接続されてい
る。また上記した第１及び第２の嵌送線路４０１ａ及び
４０１ｂの各他端にはそれぞれインピーダンス変換器４
０２ａ及び４０２ｂが接続されると共に第１及び第２の
変復調回路を構成するダイオード４０３ａ及び４０３ｂ
がそれぞれ接続され、第１の伝送線路４０１ａ及びイン
ピーダンス変換器４０２ａにより第１のＲＦ入出カ回路
４０５ａが構成され、第２の伝送線路４０１ｂ及びイン
ピーダンス変換器４０２ｂにより第２のＲＦ入出力回路
４０５ｂが構成されている。また上記第１及び第２の変
復調回路にはそれぞれ第１及び第２のデータ入出力回路
４０４ａ及び４０４ｂを介して信号処理部４２０が接続
されている。

上記のような構成において、質問器１から応答器２に放
射された無変調波は送受信アンテナ４３０により受信さ
れ、ラットレース形回路４１０の入力端子４１１に導か
れ、出力端子４１２，４１４に互いにπラジアン位相が
ずれて出力される。なお、上記入力端子４１１と端子４
１３との間はアイソレージロンが取れているため、上記
受信信号は、端子４１３には出力されない。

上記出力端子４１２に出力された無変調波は長さｔの伝
送線路４０１ａからインピーダンス変換器４０２ａをへ
てダイオード４０３ａに入力される。−方、信号処理部
４２０の記憶装置に蓄積されたデータが変調信号（Ｃｏ
ｓω８１）として、上記信号処理部４２０からデータ入
出力回路４０４ａをへてダイオード４０３ａに印加され
る。そして上記無変調波と混合された後、インピーダン
ス変換器４０２ａから伝送線路４０１ａをへて端子４１
１と端子４１３に分配される。なお、端子４１２と端子
４１４との間はアイソレーションが取れているため上記
信号は端子４１４には出力されない。端子４１３に入力
された信号は、終端抵抗４４０に吸収され、一方、端子
４１１に入力された信号は、送受信アンテナ４３０に出
力される。

上記出力信号は一般的に次式で与えられる。

Ｐａ＝に４Ｃｏｓ（ω。ｔ−２α−ｒ）＋ＫｓＣｏｓ（
ωｃｔ−２（Ｚ−（＋ω８ｔ　）　＋に６　Ｃｏ　ｓ　
（ωｃｔ−２α−γ−ω８ｔ）−（４まただし、ここで
、Ｋ４　＋　Ｋ　５　＋　Ｋｇ　ａγ：定数ωＣ：無変
調搬送波の角周波数 ωＳ：変調信号の角周波数 である。

一方、上記出力端子４１４に出力された無変調波は長さ
ｔ＋λ／８の伝送線路４０１ｂからインピ−ダンス変換
器４０２ｂをへてダイオード４０３ｂに入力される。一
方、信号処理部４２０の記憶装置に蓄積された上記デー
タが上記変調信号（Ｃｏｓωｓｔ）よりπ／２ラジアン
位相の遅れた変調信号（Ｃｏｓ（ω３を一π／２））と
して、上記信号処理部４２０からデータ入出力回路４０
４ｂをへてダイオード４０３ｂに印加される。そして上
記無変調波と混合された後、インピーダンス変換器４０
２ｂから伝送線路４０１ｂをへて端子４１１と端子４１
３に分配される。なお、端子４１４と端子４１２との間
はアイソレーシッンが取れているため上記信号は端子４
１２には出力さハない。端子４１３に入力された信号は
、終端抵抗４４０に吸収され、一方、端子４１１に入力
された信号は送受信アンテナ４３０に出力される。

上記出力信号は一般的に、次式で与えられる。

Ｐｂ＝　Ｋ４　Ｃｏ　ｓ　（ω。ｔ−２α−γ−２β−
２π）十ＫｓＣｏｓ（ωｃｔ−２α−γ−２β−２π＋
ω３ｌ−−）・・・・・・（５） である。

上記ＰａとＰ５は送受信アンテナ４３０上で合成され、
その合成出力は、 ＋　２に６Ｃｏｓ（ωｃｔ−２α−ｒ−ＧＪ８ｔ）−＋
６１となり、下側波帯（ＬＳＢ）でＳＳＢ変調されたこ
とになる。上記ＳＳＢ信号は応答器２より質問器１に再
放射され、質問器１の送受信アンテナにより受信される
。そして、質問器１においてホモダイン検波される。こ
のホモダイン検波された信号は、従来例において示した
、ホモダイン検波した場合の復調信号の一般式（１）に
より次式で与えられる。

ＫｙＣｏｓ（Δφ）＋Ｋｓ　（”ｓｔ＋Δφ）・・・・
・・・・・（７）ただし、ここで、Ｋ７　＋　Ｋｇは定
数である。

式（７）において、Δφの変化がω３ｔに比べて十分遅
い時は、Δφの値によらず復調信号が消滅しないので常
に復調が可能である。

次に、応答器２が質問器１からの振幅変調（ＡＳＫ）信
号を受信した場合について考えてみると、送受信アンテ
ナ４３０で受信された上記振幅変調’（ＡＳＫ　）信号
はラットレース形回路４１０の入力端子４１１に導かれ
、出力端子４１２．４１４に分配される。

上記出力端子４１２に出力された上記振幅変調（ＡＳＫ
）信号は、長さｔの伝送線路４０１ａからインピーダン
ス変換器４０２ａをへてダイオード４０３ａに入力され
、検波された後データ入出力回路４０４ａ’）へて信号
処理部４２０に入力される。

一方、上記出力端子４１４に出力された上記振幅変調（
Ａｓ　Ｋ　）信号は、長さｔ＋λ／８の伝送線路４０１
ｂからインピーダンス変換器４０２ｂをへてダイオード
４０３ｂに入力され、検波された後データ入出力回路４
０４ｂをへて信号処理部４２０に入力される。

上記出力端子４１２から信号処理部４２０に入力された
信号と上記出力端子４１４から信号処理部４２０に入力
された信号は、上記信号処理部４２０内部の加算器にて
加算された後、応答器２の電源起動用信号や上記信号処
理部４２０内部の記憶装置への書き込み用信号等として
処理される。

なお、上記の実施例においては、３ｄＢ方向性結合器と
してラットレース形回路を用いた例について説明したが
、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第７
図に示すようなブランチラン形の３ｄＢ方向性結合器を
用いても同様に実施することが出来る。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明のマイクロ波データ
伝送装置における応答器は、３ｄＢ方向性結合器と２個
のダイオード等の非直線素子と互いに長さが伝送波長の
８分の１異なる２個の伝送線路とを備え、上記２個のダ
イオード等の非直線素子に印加された質問器からの無変
調信号に、信号処理部のデータをそれぞれπ／２ラジア
ン位相の異なる信号に変換した変調信号を加えてＳＳＢ
変調信号とし、質問器に再放射すると共に、質問器から
の変調信号を復調するようにしているので、簡単、安価
な回路で変復調兼用器を購成する一方、質問器側での簡
単な回路によるデータの復調を常に可能としている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は上
記実施例の変復調兼用器の動作の一例を示す図、第３図
は上記実施例における変調信号の一例を示す図、第４図
は本発明の一実施例を示す図、第５図は従来例の質問器
と応答器のブロック図、第６図は従来例の変調信号の一
例を示す図、第７図は３ｄＢ方向性結合器の他の例を示
す図である。 １．５・・・質問器、２．６・・・応答器、２１１゜４
０５ａ、４０５ｂ−ＲＦ入出力回路、２１２　・・・ダ
イオード等の非線形素子、２１３・・・変復調兼用器、
２１４　、４０４ａ　、　４０４ｂ　−データ入出力回
路、２１５．４２０，５０６，６０４・・・信号処理部
、４０１ａ、４０１ｂ　・・・伝送線路、４０２ａ、４
０２ｂ　−・・インピーダンス変換器、４０３ａ、４０
３ｂ・・・ダイオード、４１０・・・ラットレース形回
路、４１１・・・入力端子、４１２．４１４・・・出力
端子、４１３・・・アイソレーション端子、４４０・・
・終端抵抗、４３０゜５０１．６０１・・・送受信アン
テナ、５０２・・・サーキュレータ、５０３・・・分配
器、５０４・・・発振器、５０５・・・混合器、６０２
・・・変調器、６０３・・・復調器 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）第ＩＷＩ 第２図 第３図 ＄７　ｇ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、質問器と応答器とで構成されたマイクロ波データ伝
   送装置における応答器であって、 入力端子とアイソレーション端子と第１及び第２の出力
   端子とを有する３ｄＢ方向性結合器と、 該３ｄＢ方向性結合器の入力端子に接続された送受信ア
   ンテナと、 上記アイソレーション端子に接続された終端抵抗と、 上記第１及び第２の出力端子に接続されたそれぞれ互い
   に長さが伝送波長の８分の１異なる第１及び第２の伝送
   線路と、 該第１及び第２の伝送線路の各他端にそれぞれ接続され
   た非直線素子を含む第１及び第２の変復調回路と、 該第１及び第２の変復調回路のそれぞれに接続された第
   １及び第２のデータ入出力回路と、上記第１及び第２の
   変復調回路のそれぞれに上記第１及び第２のデータ入出
   力回路を介して互いに位相が９０°異なる第１及び第２
   のデータ信号を出力する信号処理部と を備えてなることを特徴とするマイクロ波データ伝送装
   置における応答器。