JPH02117224A - 反射型マイクロ波通信装置 - 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、特定の情報を登録保持する対象物に対し、情
報伝達手段として無線マイクロ波を利用して、前記情報
を読取り、もしくは書き替えを行。

なうようにした通信装置に関する。

〔従来の技術〕

このようなマイクロ波通信装置の応用としては、たとえ
ば移動体に登録データを登録保持させ、固定位置にある
管理装置からキャリア電波を送信し、移動体はキャリア
電波をうけて登録データにより変調し、反射波として再
放射し、管理装置がこの反射電波を受信して登録データ
を読取るもの等が周知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の装置として、特公昭６０−２７０７７号に記載し
ている装置では、反射の際に反射型位相変調器により、
周波数を変換させるもので、キャリア信号の側帯波を発
生させ、送信機側で、側帯波を選択して受信する。

なお、この発明においては管理装置を主装置、対象物に
備える装置をデータキャリア部という。

また、単に反射波という場合でも、上記のようにデータ
キャリア部で変調された再輻射されるものを反射波とい
うものとする。

ところで、このような用途では、コストの点およびデー
タキャリア部の小型化のため、アンテナとして、送信・
受信共用のものを使用したいが、送受信波の混信が生じ
易く、またデータキャリア部近傍の金属物体の影響をう
け、正確なデータ伝送が望めない。また周波数選択フィ
ルタの選択度では不充分であるため、偏波によって特別
の選択度を得ようとすることも提案されている。これは
、送信波として、水平偏波・垂直偏波の２つの波を２つ
のアンテナにより送り、２つのアンテナによる反射波を
受信するようにして、互いに反対の回転方向をもつ円偏
波搬送波を得るようにしたものである。この方法は、ア
ンテナ系が複雑になる欠点がある。

上記の対策として、反射波と９０＠偏波面を異ならしめ
送信・受信共用のアンテナを使用してデクキャリア部の
小型化を図るとともに、データキャリア部におけるマイ
クロ波の反射に際し、アンテナの送信ポート、受信ボー
トに接続されるブランチライン（ハイブリッド）の２出
力ノードにおける反射係数を登録データによりベクトル
的に４値に変える方式が本出願人によって提案されてい
る（特願昭６３−１４８１６５号）。この方法は、４値
の反射係数として、ベクトル的に９０゜の位相差をもつ
４つの反射係数を一方向に回転させる変調であり、また
送信波と反射波との偏波面を９０°異ならしめることに
よって、データキャリア部近傍の金属物体の反射波に対
する影響をうけないようにしている。しかし反射波でな
く、直接他の信号源からの電波に対してはある程度の影
響をまぬかれない。たとえば最も厳しい状況として、第
５図に示す場合がある。■が主装置、２がデータキャリ
ア部で、主装置１が複数配列したＬ列２Ｍ列とあり、対
象物（データキャリア部）が２列になって移動し、各々
が対向するＬ列２Ｍ列との間でマイクロ波通信を行なう
場合である。ベルトコンベアにのって移動する物品を管
理する系列が数基列あって、場所の制約がら系列間の間
隔が充分にとれないときなどに、相応する。主装置１、
データキャリア部２の各々のアンテナ取付面ＬＡ、２Ａ
は太い実線で表わされ、その受信エリア（指向性）がそ
れぞれＩＢ、２Ｂとなる。ＧＨｚのマイクロ波を利用す
るので、ビーム幅が狭くなるが、反射波は一般にエネル
ギーが弱い。そのため、Ｌ列（Ｍ列）側でデータ読取り
をしているときに、Ｍ列（Ｌ列）側からの強いキャリア
電波が直接に読取り側のアンテナに矢印に示すように混
信して入ってくる。キャリア周波数を数波用い、その周
波数を大幅に変えられるならば混信がさけられるが、電
波法規上から、電波制限があり、このことは難しく、同
一電波もしくは近接電波を使うことになる。

本発明の目的は、上記の事情に鑑み、データキャリア部
の反射波変調方式を改良して、上記のような厳しい環境
の場合にも、安定な動作を可能とするマイクロ波通信装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のマイクロ波通信装置は、特定の情報を登録保持
しているデータキャリア部と、マイクロ波発振器をもち
、そのキャリア電波を該データキャリア部に送出し、デ
ータキャリア部の登録ブタにより変調された反射波を受
信し復調して、該登録データを検知する主装置とを備え
ている。

そしてデータキャリア部は、副搬送波発振器と受信キャ
リア電波を反射する際に、登録データに対応した位相変
調を加え、さらに前記副搬送波を重畳した変調手段とを
有し、これに対応して主装置は前記の変調された反射波
を受信し、キャリア波と混合した後、帯域通過フィルタ
により変調された反射波に含まれる副搬送波に対応する
両側帯波の片側変調波を抽出する手段と、前記両側帯波
の片側変調波を副搬送波と混合し、データキャリア部の
登録データを復調する手段とを有するものである。

〔作用〕

マイクロ波の反射波は、登録データに対応した位相変調
を行なう。いま、わかり易いように４値の位相変調の場
合について説明する。４値の位相変調では、アンテナの
受信ノードと送信ノードに接続されるブランチライン（
ハイブリッド）の出力端の２ノードにおける反射係数を
ベクトル的に変える。第２図＋ａ）に４値の反射係数が
示しであるが、一方向に回転するように変化させる。回
転速度は登録データの“１”＋　　“０”により異なら
しめている。

上記の４値の反射係数は、（）内に示したように９０°
位相差のある２つのクロック信号の位相に対応して決め
られる。したがって図にみるようにベクトルとして中心
に点対称関係にあり、対応する反射係数は２つのクロッ
ク信号が逆転したものとなっている。本発明では登録デ
ータにより周波数が異なるクロック信号により、ベクト
ル的に反射係数が１．２，３．４と変わるときに、さら
に高い周波数の副搬送波を重畳するので、第２図（ｂｌ
に点線で一部示したように各点にある間にそれぞれその
対応する反射係数３．　４．　１．　２と副搬送波の周
波数で交替する。このように副搬送波を登録データによ
り変調し、この変調された信号によって反射波の位相を
変調する。

したがって反射波は、送信されてくるキャリア周波数か
ら副搬送波周波数だけ離れた両側帯波をもち、この両側
帯波はまた登録データ周波数によりその近傍の両側に変
調波をもつ。第３図に４値位相の反射係数を単に回転的
に変化させた場合（ａ）と、さらに本発明のように副搬
送波により、交替的な反射係数の変化を与えた場合（ｂ
）との、周波数スペクトルを図示しである。ｆＣはキャ
リア波、ｆｏは副搬送波、Ｍ、、Ｍ２が副搬送波により
生じた両側帯波である。ｆ′Ｉ＋ｆ′２はそれぞれ「１
゜ｆ２の両側に変調波ｆ’、、ｆ、を有していて、ｒｌ
。

ｆ２とｆｃとの間隔が副搬送波ｆ０に等しく、ｆＩ。

ｆ２と変調波ｆ′。、ｆ８との間隔は、登録データに対
応する△ｆである。

主装置は、反射波を受信し、第２図（ｂｌめＰ、　　Ｑ
なる周′６！ｉ数の成分から登録データの情報を含むへ
ｆ成分を得ている。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の一実施例につき説明す
る。本実施例は、複数個の対象物が、固定された主装置
の前面を経過して移動して行くときに、主装置の前面に
来たときに、主装置が対象物のデータを読取り、また場
合によりデータの書き替えを行なう場合で、道路を走行
する車輌の計数・管理等の場合がその例である。逆に主
装置を搭載し、道路に沿って複数個の対象物を配置し、
車輌の進行に伴い、前記対象物からデータを読取る場合
にも応用できる。

主装置１００は、送信部１００Ａ、受信部１００Ｂとか
らなり、制御部１１１．情報処理部１１２により、制御
されている。送信部１００Ａからは、変調していないキ
ャリア電波Ａと、変調している変調キャリア電波Ｃとが
放射される。この変調キャリア電波は、データキャリア
部２００の動作を、この電波にのせた情報で制御するた
めである。一方受信部１００Ｂは、キャリア電波Ａがブ
タキャリア部２００から、偏波面を９０°ずらして送ら
れてくる反射電波Ｂを受信し、これによりデータキャリ
ア部２００からのデータを読取る。

データキャリア部（以下、ＤＣ部と略称する）２００は
、反射変調部２００Ａと、受信部２００Ｂとを有し、コ
ントローラ２０９によって動作が制御される。このよう
な電波伝送のために主装置１００のアンテナ１０１，１
０５は偏波面を異にし、アンテナ１０１が垂直偏波を送
信し、アンテナ１０５は水平偏波を受信する。またＤＣ
部２００ではアンテナ２０１，２０６は垂直偏波を受信
し、アンテナ２０２は水平偏波を送信するように各白傷
波面を異にしている。

以下、主装置１００が、ＤＣ部２００からデータを読取
る場合の動作につき、説明する。情報処理部１１２はデ
ィジタル信号として、読取り指令信号を出力し、制御部
１１１を経て、変調回路１０４に送る。変調回路１０４
は、信号“１”をたとえば５０ＫＨｚ、　　“Ｏ”を３
０ＫＨｚに対応して、２．４５ＧＨｚの自動式発振器１
０３を０Ｎ１０ＦＦ制御する。この自動式発振器１０３
の出力はハイブリッド１０２を介して、アンテナ１０１
に入る。このアンテナ１０１から放射された電波Ｃは、
ＤＣ部２００でアンテナ２０６で受信され、検波回路２
０７で検波される。検波回路２０７はマイクロストリッ
プ回路のダイオード検波で、さらに復調回路２０８でデ
ィジタル信号に変換され、その出力２０８ａがコントロ
ーラ２０９にデータを伝達する。コントローラ２０９は
、これによって主装置１００からの指令がデータ読取り
であることを認知する。−力士装置１００は、指令電波
を放射後は、変調を止め、キャリア電波Ａを送出してい
る。

そして、ＤＣ部２００はキャリア電波Ａをアンテナ２０
１で受信し、反射変調部２００Ａでコントローラ２０９
に保持している登録データで受信信号を変調し、アンテ
ナ２０２から反射波Ｂを再放射する。

次に、この反射変調部２００Ａの動作の詳細につき説明
する。ハイブリッド２０３．変調回路２０４は第４図に
示すように、マイクロ波分布定数回路で構成される。ハ
イブリッド２０３は周知のブランチラインに形成され、
その人力ノードＰ、。

Ｐ２はアンテナ２０１　（受信）、アンテナ２０２（送
信）のノードＰ、、Ｐ、に接続され、その出力ノードＰ
、、Ｐ４は変調回路２Ｇ４に接続される。

変調回路２０４は分布回路で構成され、ダイオードＤＩ
、Ｄ２をオン、オフすることでＰ、、Ｐ４の反射係数を
変化させる。この分布回路は、ノードＰ３に接続された
回路と、ノードＰ４に接続された回路とが１／８の長さ
の２４を除いて同一で９００の位相差をもたせている。

したがって、いま単純に、ダイオードＤＩ、Ｄ２をオン
オフさせるクロック信号がデユーティ１／２の方形パル
ス列であって、互いに９０°の位相差をもつφ。１゜φ
。２とすれば、反射係数ｒ３．ｒ４はベクトル的に振幅
が同一な４値をもち、第２図（ａｌのように、位相回転
することになる。回転方向は２方向が可能だが、このマ
イクロ波アンテナ系の設計により決める。

本実施例の場合、変調回路２０４でダイオードＤＩ、Ｄ
２をオンオフさせるクロック信号は、単なる方形パルス
列φ。１．φｏｚでなく、周波数「。

（実施例では１０．　７３８ＭＩＩｚ）の副搬送波をφ
。１．φ。２で変調した信号φ′１．φ′２である。第
１図に示すようにコントローラ２０９からφ、。

φ２が発振・信号変換回路２０５に入力し、この回路に
内蔵する副搬送波発振器の周波数ｆ０で、φ、→φ１→
φ１→−１φ２→φ２→φ２→−と、位相反転を繰返す
信号φ′１．φ′２を作成する。なおφ８．φ２は、登
録データが“１”ならばたとえば５０Ｋ）Ｉｚ、　　“
０″ならば３０ＫＨｚと割当てる。登録データはコント
ローラ２０９のメモリに保持されていて、主装置１００
からの指令により、コントローラ２０９は自己の登録デ
ータに基づいて、φ１．φ２を出力する。

次に、上記の反射波Ｂを受ける主装置１００の動作につ
き説明する。アンテナ２０２から放射された反射波Ｂは
、第３図（ｂ）のスペクトルをもつ。

ここでｒ　：　、＝　ｆｃ＋ｒ０±△ｆ。

ｆ　’、＝ｆｃ−ｆ０±△ｆ、であって、ｆ′、の変調
波 ”　１＝ｆ　ｃ＋　ｆｏ＋Δｆ。

［１１１１＝ｆｃ”ｆｏ−△ｒ。

ｆ１２の変調波 ｒ’、ｚ＝ｒｃ−ｒ０＋△ｆ。

ｆＩｌｌ！＝　ｆＣ−ｆｏ−△ｆ の関係になる。ｆｃはキャリア周波数、Δｆは登録デー
タに対応する周波数である。上記反射波Ｂをアンテナ１
０５で受信し、ハイブリッド１０２の出力１０２ａと結
合させ、ミクサ１０６で周波数変換し、両側帯波”Ｉ＋
ｆ′！からそれぞれの片側変調波ｆｆｆｉ、、Ｍイ２に
あたる成分（Ｐ、Ｑで示す）を帯域通過フィルタ１０７
で抽出する。帯域通過フィルタ１０７は、はぼ１０．７
Ｍｌ１ｚを中心とし、両片側変調波を通過させる。帯域
通過フィルタ１０７の出力１０７ａはミクサ１０８で、
副搬送波１０．　７３８Ｍ１ｌｚと同じ発振周波数と混
合し、帯域通過フィルタ１０９で、変調周波数３０ＫＩ
ｌｚ、　もしくは５０ＫＨｚを抽出する。帯域通過フィ
ルタ１０９の出力１０９ａはディジタルＰＬＬ回路で構
成される復調回路１１０で、ディジタル信号に変換され
、制御部１１１を経て、情報処理部１１２に入力する。

これによって情報処理部１１２はＤＣ部２００の登録デ
ータを読取ることができる。

〔発明の効果〕

本発明は、登録データを保持するデータキャリア部と、
主装置部とを有し、主装置からのマイクロ波キャリアを
データキャリア部が受け、その登録データにより変調し
た反射波を主装置部へ送ることで、マイクロ波による情
報伝送を行なうちのである。反射波は、反射係数をベク
トル的に、登録データにより変化させる。この反射係数
の変化は登録データの“１”もしくは“０”に相応する
低周波の変調周波数信号（たとえば５０　Ｋ１１ｚ、　
　３０Ｋ　ｌｌｚ　）と変調周波数信号より道かに高い
周波数の副搬送波周波数信号（たとえば１０ＭＨｚ）と
によって行なうので、反射波はキャリア周波数の他にキ
ャリア周波数より副搬送波周波数だけの間隔をもつ両側
帯波をもつことになる。そして、キャノア５両側帯波は
、それぞれ変調周波数だけへたたる変調波成分をもつ。

上記の反射波を主装置で受信する場合には、キャリア周
波数を局発として力ＩＩえて周波数変換し、帯域フィル
タによって両（！ｌｊｌ帯波信号のそれぞれ片側変調周
波数成分を抽出する。

この両側帯波の片側周波数成分から、帯域通過フィルタ
を介して、変調波周波数信号を抽出し、復調してディジ
タルデータ（登録データ）を得ている。

この方式の利点として （１）主装置を数多く設置し、しかもその発振周波数が
同一、または近接して設定される場合に、当該主装置が
情報を取得する両側帯波は、キャリア周波数より離れて
いる（たとえば１０ＭＨｚ）ので、他の主装置からの影
響はうけない。

（２）データキャリア部背面に、装置より大きい金属板
がある場合に、主装置からのマイクロ波電波は金属板で
再放射される。このため、主装置でブタキャリア部から
の信号を受信する際に、受信信号が抑圧をうけ、受信で
きないという問題は、本発明では、情報をキャリア電波
から得ていないので生じない。

（３）副搬送波を使用しない場合は、第３図ｆａ）のス
ペクトル図で、マイクロ波のキャリア周波数に極めて近
接した変調周波数成分を選別検波しなければならないの
で、受信回路が複雑になり、またキャリアの発振周波数
精度の要求が厳しい。本発明では、副搬送波周波数だけ
離れた側帯波から情報を読出すので、発振周波数の精度
要求は厳しくなく、また帯域通過フィルタも副搬送周波
数帯のフィルタであって、設計要求は厳しくない。

なお、主装置の帯域通過フィルタ１０９による変調周波
数成分の抽出は、実施例に限定されず、ｆＩ２のｆ、お
よびｒ′、のｆ　ｌ、を受信するようにしてもよい。ま
た、本発明の実施例では、装置の小型化と、外界の擾乱
の影響を減少するためには、反射波は、偏波面を９０°
ずらして再放射するようにしたが、本発明は必ずしもこ
れに限定されるものではない。

登録データに対応した位相変調として、実施例では９０
°ずつ位相を変えた４値位相変調について述べたが、変
調回路が複雑になるが、８値、１６値と高次の位相変調
を行なうようにもできることはいうまでもない。

さらに、本発明における登録データはＮＲＺ符号であっ
ても、主装置が反射波を受信する場合のクロック再生を
考え、反射波の変調にはＮＲＺ符号をハイフェーズ符号
に変換して使用すれば、ブタの信頼度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシステム系統図、第２図は
４値の反射係数のベクトル図、第３図は従来例２本実施
例の反射波のスペクトル、第４図は反射変調部２００Ａ
のマイクロ波分布回路であるハイブリッド、変調回路の
部分を示す図、第５図は本実施例を使用する場合の１例
を示す図である。 〇−主装置、　　１００　Ａ、−送信部、ＯＢ・−受信
部、 １．１０５−−・アンテナ、 ２−ハイブリッド、　　１０３・・・発振器、４−変調
回路、　　１０６，１０８・・・ミクサ、７．１０９・
−帯域通過フィルタ、 Ｏ・−復調回路、　１１１−制御部、 ２−・−情報処理部、 ０−データキャリア部、 ＯＡ−−一反射変調部、　２００　Ｂ−受信部、１．２
０２，２０６−・−アンテナ、 ３−ハイブリッド（ブランチライン）、４−変調回路、 ２０５−・発振・信号変換回路、 コントローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、特定の情報を登録保持しているデータキャリア部と
   、マイクロ波発振器をもち、そのキャリア電波を該デー
   タキャリア部に送出し、データキャリア部の登録データ
   により変調された反射波を受信し復調して、該登録デー
   タを検知する主装置とを備え、 データキャリア部は、副搬送波発振器と、受信キヤリア
   電波を反射する際に、登録データに対応した位相変調を
   加え、さらに前記副搬送波を重畳した変調手段とを有し
   、 主装置は前記の変調された反射波を受信し、キャリア波
   と混合した後、帯域通過フィルタにより変調された反射
   波に含まれる副搬送波に対応する両側帯波の片側変調波
   を抽出する手段と、前記両側帯波の片側変調波を副搬送
   波と混合し、データキャリア部の登録データを復調する
   手段とを有することを特徴とする反射型マイクロ波通信
   装置。 ２、データキャリア部における受信キャリア電波を変調
   して反射する変調手段が、ベクトル的に４値の反射係数
   を登録データにより変化させるとともに、副搬送波によ
   り位相が点対称である反射係数間を交互に交替せしめる
   ものであることを特徴とする請求項１記載の反射型マイ
   クロ波通信装置。