JPH0738463A - 移動体識別システムに用いられる質問装置 - Google Patents

移動体識別システムに用いられる質問装置

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JPH0738463A
JPH0738463A JP17664393A JP17664393A JPH0738463A JP H0738463 A JPH0738463 A JP H0738463A JP 17664393 A JP17664393 A JP 17664393A JP 17664393 A JP17664393 A JP 17664393A JP H0738463 A JPH0738463 A JP H0738463A
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JP
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signal
response
mixer
phase
carrier
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Masaru Nanbu
賢 南部
Masao Miyazaki
正夫 宮崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答装置と質問装置との距離に関係なく正確
に情報交換し得る移動体識別システムを提供することを
目的とする。 【構成】 質問装置と応答装置とを必要とする移動体識
別システムに用いられる質問装置(1)は、ホモダイン
検波に用いられる局発信号と応答装置からの応答信号の
うちのいずれか一方を位相のずれ量が0゜と90゜との
間で位相変調するための位相変調器(5A)と、局発信
号と応答信号を用いてホモダイン検波するためのミキサ
ー(7)とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、比較的近距離に配置さ
れる質問装置と応答装置との間で非接触でデータの送受
信を行う移動体識別システムに関し、特に、そのシステ
ムに用いられる質問装置の改善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】移動する物体に特殊な機器を取り付けて
電波や光を介して非接触で移動体を識別する移動体識別
システムは、近年の電子技術の進歩とともに急速に発達
しており、製造分野や物流分野のみならず、鉄道におけ
る運行列車の管理,人の入退室管理,家畜の健康管理等
の分野で広く利用されるようになってきている。
【0003】図4に示されているように、移動体識別シ
ステムは、移動物体20に取り付けられた応答装置10
と固定側の質問装置1とからなっている。質問装置1
は、送受信アンテナ102,送受信機103,および制
御部104を含んでおり、外部の入出力端末装置9によ
って制御される。応答装置10は予め固有の識別(I
D)コードが書き込まれており、質問装置1からの質問
信号を受信したときには、その固有の識別コードに従っ
て変調された応答信号として反射して、再放射する。質
問装置1は、この応答信号を受信して識別コードを復調
することによって、移動物体20が何であるかを識別す
る。最近のシステムでは、応答装置10内のコードを非
接触で書き替えることも可能である。
【0004】この様な移動体識別システムは、近年、生
産ラインの自動化や無人化による生産時間の短縮やコス
トダウンの要求が強い製造分野、さらには市場ニーズの
多様化による多品種少量生産や品質の向上等の要求が高
い製造分野において、特に注目を集めている。それらの
製造分野においては、生産工程中に移動する商品やそれ
を乗せるパレットに応答装置10を取り付けておき、各
工程で応答装置10内のデータを読み出すことによって
それらの移動物体を識別し、そしてロボット,自動機,
または作業者に対して、それらの移動物体に関する作業
指示を与える。また、各工程で発生した情報(検査デー
タなど)を応答装置10に書き込んでおいて、後でまと
めてデータを収集することもできる。したがって、各工
程でホストコンピュータにアクセスする必要がなくなる
ので、ホストコンピュータの負担が著しく軽減される。
このように、物と情報を一体化することによって、能率
的な生産管理が行いやすくなる。
【0005】図5において、移動体識別システムのより
具体的な一例が概略的なブロック図で示されている。こ
の移動体識別システムにおいては、ホモダイン検波方式
が用いられている。質問装置1は、アンテナ2,キャリ
ア発生装置3,カプラー4,ミキサ7およびローパスフ
ィルタ8を含んでおり、ローパスフィルタ8は外部の出
力端末装置9に接続されている。一方、応答装置10
は、送受信アンテナ11,インピーダンス変換器12,
ダイオード13,バイアス回路14およびコード発生器
15を含んでいる。ここで、カプラー4は方向性結合器
であり、キャリア発生装置3から出力されたキャリア信
号をアンテナ2とミキサー7へ分配する役割を果たす。
たとえば、キャリア発生装置3からのキャリア信号の出
力レベルが10dB落されたものがアンテナ2へ供給さ
れ、残りのすべてがミキサー7へ局発信号として送られ
る。逆に、アンテナ2で受信された応答信号はキャリア
発生装置3へは伝えられず、ミキサー7へ送られる。
【0006】今、質問装置1が応答装置10内の識別コ
ードまたはデータコードを読み取る場合を考える。質問
装置1内のキャリア発生装置3から出力されたキャリア
信号は、カプラー4を介してアンテナ2から空中に放射
される。このキャリア信号は応答装置10のアンテナ1
1に到達する。そして、応答装置10内のコード発生器
15から出力されるコード信号に対応してアンテナ11
の反射率が変化し、質問装置1からアンテナ11に到達
したキャリア信号は変調を受けて反射される。
【0007】ここで、応答装置10における変調方法を
説明する。応答装置10内のコード発生器15から出力
されたコード信号に対応して、バイアス回路14の出力
バイアス、すなわちダイオード13に印加される電圧が
変化する。この印加電圧の変化に対応して、ダイオード
13の障壁容量が変化する。さらに、この障壁容量の変
化に対応して、インピーダンス変換器12のインピーダ
ンスが変化し、その結果アンテナ11の反射率が変化す
ることになる。したがって、コード発生器15からの出
力信号に対応にしてアンテナ11の反射率が変化し、質
問装置1からのキャリア信号が変調を受けて反射される
ことになる。
【0008】応答装置10のアンテナ11によって変調
されて反射された応答信号は、質問装置1のアンテナ2
によって受信され、カプラー4を通過してミキサー7内
に入力される。ミキサー7内において、応答信号はキャ
リア発生装置3の出力である局発信号と混合され、応答
信号のキャリア周波数とこの局発信号の周波数とが同一
であるので、ホモダイン検波が行われる。したがって、
ミキサー7の出力として、応答装置10内のコード発生
器15内の出力コードが検知されることになる。ローパ
スフィルタ8は、検知された信号からAKS変調などの
高周波成分を除去し、再生されたコード信号を外部の入
出力端末9へ送る。
【0009】図6において、応答装置10内における変
調動作の一例が波形変化として表されている。図6
(A)において、数値“1”と“0”によるデジタルコ
ードが表されている。このようなデジタルコードは図6
(B)のように電圧によるコード波形に変換される。こ
のコード波形は、図6(C)に示されているように振幅
変調(ASK変調)され、コード発生器15から出力さ
れる。このようなASK変調されたコード信号に対応し
て、アンテナ11から、図6(D)に示されているよう
な反射変調出力が放射される。この反射変調出力である
応答信号は質問装置1のアンテナ2に達し、ミキサ7に
おいてホモダイン検波される。これによって、ミキサー
7から図6(C)に対応する波形が出力され、ローパス
フィルー8によってAKS変調成分を除去すれば図6
(B)の対応する波形が得られ、この波形が入出力端末
9内に入力される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】キャリア信号は、質問
装置1のアンテナ2から発せられて空中を伝播し、応答
装置10のアンテナ11によって反射変調を受ける。そ
の反射変調された応答信号は再度空中を伝播して、質問
装置1のアンテナ2によって受信され、ミキサー7に入
力される。この応答信号と局発信号(キャリア信号)と
によってミキサー7内でホモダイン検波が行われ、検波
された信号はミキサー7から出力される。この検波され
た信号の振幅と位相は、ミキサー7に入力される応答信
号と局発信号との位相差に依存した影響を受ける。これ
らの信号間における位相関係は、質問装置1のアンテナ
2から応答装置10のアンテナ11に到達してから質問
装置1のアンテナ2へ戻るまでに信号が通過する距離に
よって決定される。その距離には、アンテナ2からミキ
サー7までの接続距離も含まれる。この距離が変化すれ
ば、ミキサー7内に入力される応答信号と局発信号との
間の位相関係が変化する。ここで、重大な問題は、応答
信号と局発信号が直交、すなわちそれらの間の位相が9
0゜ずれれば、ミキサー7の出力は0になってしまうこ
とである。すなわち、上述の距離が或る特定の値の場合
に、ミキサー7の出力が“ヌル”状態になる。
【0011】図7(A)において、ローパスフィルタ8
の出力の振幅が、応答信号と局発信号との間の位相差、
すなわち質問装置1と応答装置10との間の距離の2倍
に依存する様子を示している。このグラフにおいて、横
軸は位相差を表し、それは質問装置1と応答装置10と
の間の距離の2倍に直接的に依存する。一方、縦軸は、
ローパスフィルタ8からの出力の振幅を表している。図
7(A)から分かるように、ローパスフィルタ8の出力
振幅は、応答信号と局発信号との位相差が半波長(位相
角π)変化する毎に0に落ち込む。すなわち、質問装置
1と応答装置10との間の距離が1/4波長(位相角π
/2)だけ変化する毎にローパスフィルタ8の出力振幅
が0になる。このような関係は、以下の数式によって表
すことができる。ここで、変調方式は両側波帯変調であ
るとする。
【0012】まず、キャリア信号をf1 (t)=cos
ωC tとおく。ここで、tは時間を表し、ωc は定数を
表す。そして、反射されて戻ってくる応答信号を両側波
帯変調信号とすれば、その応答信号f2 (t)は次式の
ようになる。 f2 (t)={AC +AS cos(ωS t+θ)}cos(ωC t+φ) ここで、AC ,AS ,ωS ,ωC ,θ,およびφは定数
である。また、cos(ωS t+θ)が検波されるべき
信号波であり、φはf1 (t)局発信号と応答信号f2
(t)との間の位相差を表す。
【0013】このとき、ミキサー7の出力Iは、次式の
ようになる。 I=f1 (t)×f2 (t)=cosωC t×{AC +AS cos(ωS t+ θ)}cos(ωC t+φ)=(AC +AS cos(ωS t+θ)}×{cos (2ωC t+φ)+cosφ}×(1/2) ここで、AC はキャリア成分,AS cos(ωS t+
θ)は検波信号成分,cos(2ωC t+φ)はキャリ
ア2倍波成分,そしてcosφは位相差成分を表す。
【0014】検波信号中のキャリア成分ωS とキャリア
2倍波成分は、フィルタ8によって除去されるので、フ
ィルタ8の出力信号I′は次式のようになる。 I′=(1/2)×(Ac +AS )cosφ…(1) ここで、φ=π/2,3π/2…においてcosφ=0
となるので、位相差のπ毎、すなわち半波長毎に出力信
号I′の振幅は0になる(図7(A)を参照)。
【0015】すなわち、質問装置1と応答装置10がこ
のように出力振幅I′が0になるような位置関係にある
とき、質問装置1は応答装置10のコードを認識できな
いことを意味している。
【0016】上述のような先行技術の課題に鑑み、本発
明は、質問装置と応答装置がどのような位置関係にあろ
うとも、応答装置のコードを認識することができる質問
装置を提供することを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】質問装置と応答装置とを
必要とする本発明による移動体識別システムに用いられ
る質問装置は、応答装置へ質問信号を送信しかつ応答装
置からの応答信号を受信するための送受信アンテナと、
受信された応答信号をホモダイン検波するために用いら
れる局発信号を発生する局発信号手段と、局発信号と応
答信号のうちのいずれか一方を位相のずれ量が0゜と9
0゜との間で位相変調するための位相変調手段と、その
位相変調手段の後で応答信号をホモダイン検波するため
に応答信号と局発信号とを混合するためのミキサーを含
んでいることを特徴としている。
【0018】
【作用】本発明によれば、質問装置と応答装置とを必要
とする移動体識別システムに用いられる質問装置は、局
発信号と応答信号のうちのいずれか一方を位相のずれ量
が0゜と90゜との間で位相変調するための位相変調手
段を備えているので、質問装置と応答装置とがどのよう
な距離関係にあろうとも質問装置が応答装置内のコード
を認識することがきる。。
【0019】
【実施例】図1において、本発明の一実施例による移動
体識別システムが概略的なブロック図で示されている。
この移動体識別システムにおける質問装置1は、送受信
アンテナ2、キャリア信号を出力するキャリア発生装置
3、カプラー4、信号切り替えスイッチ5、90゜移相
器6、ミキサー7およびローパスフィルタ8を含んでお
り、ローパスフィルタ8の出力は外部の入力端末装置9
に接続されている。
【0020】信号切り替えスイッチ5は、キャリア発生
装置3からカプラー4を通して供給される局発信号をミ
キサー7へ直接(0゜移相)伝送するか、または90゜
移相器6を通して伝送するかを切替えるためのものであ
り、その切替速度はデータ速度より高く設定される。一
方、90゜移相器6は、局発信号の元の位相に対して9
0゜だけ位相をシフトさせる移相器である。
【0021】ローパスフィルタ8は、データより高い周
波数をカットして、データのみを抽出する。すなわち、
AKS変調の周波数、ミキサー7から漏れているローカ
ル周波数、および信号切替スイッチ5によって発生する
周波数をローパスフィルタ8によって除去している。
【0022】他方、応答装置10は従来のものと同様で
あり、送受信アンテナ11,インピーダンス変換器1
2,ダイオード13,バイアス回路14,およびコード
発生器15を含んでいる。コード発生器15は応答装置
の識別コードまたはデータコードを発生する。そのコー
ドはバイアス回路14へ送られ、バイアス回路14はそ
のコードに従ってダイオード13に印加されるバイアス
を変化させる。このバイアスの変化、すなわち印加電圧
の変化に対応してダイオード13の障壁容量が変化し、
それに対応してインピーダンス変換器12におけるイン
ピーダンスが変化し、送受信アンテナ11の反射率が変
化する。すなわち、質問装置1から発せられたキャリア
信号が応答装置10のアンテナ11に到達すれば、その
キャリア信号は応答装置10のコードに基づくアンテナ
11の反射率の変化によって変調され、アンテナ11か
ら反射されて放射される。
【0023】本実施例による移動体識別システムにおけ
る信号の流れを説明すれば、まず、キャリア発生装置3
から出力されたキャリア信号はカプラ4を介して一部が
アンテナ2から空中に放射される。他方、カプラ4を通
過したキャリア信号は、信号切替スイッチ5に与えられ
る。このスイッチ5は、キャリア信号の伝送径路を高速
で切替え、1つの径路として、そのキャリア信号を局発
信号として直接ミキサー7内へ入力し、他方の径路とし
て90゜移相器6内へ入力させる。90゜移相器6内に
入力されたキャリア信号は、その位相が90゜シフトさ
せられ、その後に局発信号としてミキサー7内へ入力さ
れる。
【0024】図2は、これらの信号の相互関係を表して
いる。図2(A)は、キャリア発生装置3から出力され
た元のキャリア信号の位相を表している。図2(B)
は、90゜移相器6によって位相がシフトさせられた9
0゜移相信号の位相を表している。図2(C)は、切替
スイッチ5に供給される0゜/90゜切替信号を表して
いる。すなわち、切替信号が0゜を表しているとき、切
替スイッチ5はキャリア信号を直接ミキサー7内へ入力
する。他方、切替信号が90゜を表しているとき、切替
スイッチ5はキャリア信号を90゜移相器6内へ入力す
る。
【0025】図2(D)は、0゜/90゜切替信号に基
づいてミキサー7内へ入力される局発信号の位相を表し
ている。
【0026】ここで、上述の数式におけるキャリア信号
を90゜移相すれば、その移相されたキャリア信号はf
1 ′(t)=cos(ωt+90゜)=sinωtで表
される。したがって、このときのミキサー7の出力Q
は、次式のようになる。
【0027】 Q=f1 ′(t)×f2 (t)=sinωt×{AC +AS cos(ωS t+ θ)}cos(ωC t+φ) ={AC +AS cos(ωS t+θ)}×{sin(2ωC t+φ)+sinφ )×(1/2) ここで、フィルタ8によって検波信号中のキャリア成分
ωS と2倍波成分を除去すれば、フィルタ8の出力Q′
は次式のようになる。
【0028】 Q′=(1/2)×(AC +AS )sinφ…(2) すなわち、φ=π/2,3π/2,…においてsinφ
=1となるので、フィルタ8の出力Q′は0にならな
い。図7(B)は図7(A)に類似しているが、キャリ
ア信号が90゜移相された場合におけるフィルタ8の出
力振幅を表している。図7(B)から分かるように、φ
=0,π,…においてsinφ=0となるので、フィル
タ8の出力Q′がヌル状態になる。
【0029】図7(A)および(B)と式(1)および
(2)から分かるように、1データ内でキャリア信号を
元のcosωC tと移相されたsinωC tとの間で切
替えることによって、元の信号または移相された信号の
いずれか一方が局発信号として用いられた場合にヌル状
態が生じる場合にも、他方の局発信号は有効なホモダイ
ン検波出力を生じさせることができる。すなわち、質問
装置1と応答装置10との間の距離に依存してフィルタ
8の出力がヌル状態になることを防止することができ
る。
【0030】ところで、1データを転送する間に局発信
号として用いられるキャリア信号をcosωC tとsi
nωC tとの間で切替えることは、その局発信号を0゜
/90゜位相変調することであり、これはミキサー7へ
の局発信号入力端子の前段に0゜/90゜位相変調器6
を挿入することによって達成される。
【0031】図3は、応答装置10がたとえば図7にお
ける位置Xにある場合の信号波形を示している。図3
(A),(B),(C)および(D)は応答装置10内
の信号波形を表し、それぞれ図6(A),(B),
(C)および(D)に対応している。応答装置10は図
7における位置Xにある場合、局発信号が90゜移相さ
れることなく直接ミキサー7に入力されれば、ミキサー
7の出力は図7(A)に示されているように0レベルと
なる。
【0032】一方、局発信号が90゜移相器を通してミ
キサー7に入力されれば、ミキサー7からは図3(F)
に示されているような波形が出力される。図3(F)の
波形は、図3(C)の波形に対応していることがわか
る。
【0033】図3(G)に示された切替信号は、スイッ
チ5に与えられる。すなわち、切替信号が0゜を示すと
き、スイッチ5は局発信号を移相することなく直接ミキ
サー7へ入力させる。他方、切替信号が90゜を示して
いるとき、スイッチ5は局発信号を90゜移相器6を通
してミキサー7へ入力させる。従って、図3(G)に示
されているような切替信号がスイッチ5に与えられれ
ば、ミキサー7からは図図3(H)に示されているよう
な信号が出力される。
【0034】次に図3(H)に示されているようなミキ
サー出力がローパスフィルタ8に入力されれば、ローパ
スフィルタ8は図3(I)に示されているような信号を
出力する。この図3(I)に示されているローパスフィ
ルタの出力は図3(B)に示されている原信号であるコ
ード波形に対応していることがわかる。
【0035】図3(H)からわかるように、フィルタ7
の出力信号において、有効出力とヌル状態が交互に現れ
る。すなわち、スイッチ5の切替速度が高速になるほど
ヌル状態は短い時間で分散する事になり、現信号をより
忠実に再生することが可能になる。このとき、全体的な
出力電力は変わらない。
【0036】図1の実施例において、切替スイッチ5と
90゜移相器6は個別に示されているが、これらをまと
めて0゜/90゜位相変調器5Aとみなしてもよい。
【0037】また、図1の実施例では0゜/90゜位相
変調器5Aが局発信号の径路上に設けられているが、こ
れはアンテナ2からミキサー7に至る応答信号径路中に
設けられても同様の効果を得ることができる。
【0038】ところで、今日において、2系統のミキサ
ーを用いて、1本のミキサーに局発信号を直接入力し、
他方のミキサーに90゜移相された局発信号を入力し、
それらのミキサーの出力を合成してヌル状態を生じさせ
ない質問装置が存在するようである。しかし、そのよう
な移動体識別システムでは、ミキサーが2系統必要であ
り、また出力を合成する手段も必要となるので、システ
ム全体が複雑なものとなる。これに対して、本発明の移
動体識別システムにおいては、ミキサーへの入力へ0゜
/90゜位相変調器を挿入するだけの簡単な構造によっ
て、質問装置と応答装置との間の距離を考慮する必要の
ない移動体識別システムを提供することができる。
【0039】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ホモダ
イン検波を利用する質問装置と応答装置とを必要とする
移動体識別システムであって、その質問装置と応答装置
との距離の如何にかかわらず正確に情報を交換し得る移
動体識別システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による移動体識別システムの
概略的なブロック図である。
【図2】図1における0゜/90゜位相変調器5Aにお
ける波形を示す図である。
【図3】図1の実施例における種々の信号を示す波形図
である。
【図4】移動体識別システムの概念を示す概略的なブロ
ック図である。
【図5】ホモダイン検波を用いる従来の移動体識別シス
テムの一例を示す概略的なブロック図である。
【図6】図5における応答装置10内の信号を示す波形
図である。
【図7】質問装置と応答装置との距離および応答信号と
局発信号との位相関係がミキサーの出力に及ぼす影響を
示すグラフである。
【符号の説明】
1 質問装置 2 質問装置1の送受信アンテナ 3 キャリア発生装置 4 カプラー 5 切替スイッチ 5A 0゜/90゜位相変調器 6 90゜移相器 7 ミキサー 8 ローパスフィルタ 9 入出力端末装置 10 応答装置 11 応答装置10の送受信アンテナ 12 インピーダンス変換器 13 ダイオード 14 バイアス回路 15 コード発生器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質問装置と応答装置とを必要とする移動
    体識別システムに用いられる質問装置であって、 前記応答装置へ質問信号を送信しかつ前記応答装置から
    の応答信号を受信するための送受信アンテナと、 受信された前記応答信号をホモダイン検波するために用
    いられる局発信号を発生する局発信号発生手段と、 前記局発信号と前記応答信号のうちのいずれか一方を位
    相のずれ量が0゜と90゜との間で位相変調するための
    位相変調手段と、 前記応答信号をホモダイン検波するために前記位相変調
    手段の後で前記応答信号と前記局発信号とを混合するた
    めのミキサーとを含むことを特徴とする質問装置。
JP17664393A 1993-07-16 1993-07-16 移動体識別システムに用いられる質問装置 Withdrawn JPH0738463A (ja)

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