KR101860169B1 - 신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 수신 장치 - Google Patents

신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 수신 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회신 정보에 기초하여 부하 변조되어 있는 캐리어 신호로부터 높은 정밀도로 회신 정보를 검출할 수 있는 신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 수신 장치에 관한 것이다. 정의 직류 생성부(61)는, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호를 바탕으로 하여 정의 임계값을 생성한다. 정의 선택부(62)는, 캐리어 신호의 전압과 정의 임계값을 비교하여 큰 쪽의 값을 가산부(65)에 출력한다. 부의 직류 생성부(63)는, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호를 바탕으로 하여 부의 임계값을 생성한다. 부의 선택부(64)는, 캐리어 신호의 전압과 부의 임계값을 비교하여 작은 쪽의 값을 가산부(65)에 출력한다. 가산부(65)는, 정의 선택부(62)의 출력과, 부의 선택부(64)의 출력을 가산하고, 가산 결과를 IQ 검파부(53)에 출력한다. 이 가산 결과로서 원래 캐리어 신호보다도 Vpp가 작고, 또한 전압의 변동 부분이 유지된 신호가 얻어진다. 본 발명은 비접촉 통신 시스템에 적용할 수 있다.

Description

신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 수신 장치 {SIGNAL PROCESSING DEVICE, SIGNAL PROCESSING METHOD, AND RECEIVING DEVICE}
본 발명은 신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 수신 장치에 관한 것이며, 특히, 예를 들어 송신 정보에 기초하여 부하 변조된 캐리어 신호로부터 상기 회신 정보를 검출하는 경우에 사용하기에 적합한 신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 수신 장치에 관한 것이다.
현재, FeliCa(소니 가부시끼가이샤의 등록 상표)로 대표되는 비접촉 통신 시스템이 보급되고 있다. 이 비접촉 통신 시스템은, 예를 들어 전철, 버스 등의 공공 교통 기관의 개찰 시스템이나, 각종 점포나 자동 판매기 등에 사용할 수 있는 전자 화폐 시스템 등에 채용되고 있다.
도 1은 종래의 비접촉 통신 시스템의 구성의 일례를 도시하고 있다. 이 비접촉 통신 시스템(10)은 리더 라이터(11)와 트랜스폰더(12)로 구성된다. 예를 들어, 이 비접촉 통신 시스템(10)이 역 등의 개찰에 채용되는 경우, 리더 라이터(11)가 개찰기에 내장되고, 트랜스폰더(12)가 승차권이 되는 Suica(상표)로 대표되는 IC 카드 등에 내장된다.
리더 라이터(11)로부터 트랜스폰더(12)에 대하여 소정의 송신 정보를 송신하는 경우, 도 2의 A에 도시한 바와 같은 정현파의 캐리어 신호(반송파)를 당해 소정의 송신 정보에 따라 ASK(amplitude shift keying) 변조하여 송신한다. 반대로, 트랜스폰더(12)로부터 리더 라이터(11)에 대하여, 도 2의 B에 도시한 바와 같은 디지털화된 소정의 회신 정보를 송신하는 경우, 당해 소정의 회신 정보에 따라 트랜스폰더(12)에서의 댐핑 저항 R1을 스위치에 의해 온, 오프시킴으로써, 도 2의 C에 도시된 바와 같이, 캐리어 신호의 전압에 변화를 발생시키는 부하 변조가 채용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
그리고, 이 부하 변조되어 있는 캐리어 신호는 리더 라이터(11)의 안테나로 수신된다. 단, 수신된 부하 변조되어 있는 캐리어 신호는, 도 2의 D에 도시된 바와 같이, 리더 라이터(11)와 트랜스폰더(12)의 안테나간의 거리에 따라 변조도가 저하된 것이 되며, 변조도가 저하될수록 회신 정보를 검출하기 어려워진다.
그런데, 비접촉 통신 시스템(10)이 역 등의 개찰에 이용되는 경우, 이용자의 편리성을 고려하여 리더 라이터(11)와 트랜스폰더(12)의 안테나간 거리가 10cm 이상이라도 통신 가능할 것이 요구되고 있다.
한편, 리더 라이터(11)와 트랜스폰더(12)의 거리가 확대되면, 상술한 바와 같이 부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 변조도가 저하하여 회신 정보를 검출하기 어려워지므로, 이것을 보충하기 위하여 캐리어 신호의 피크 투 피크 전압(이하, Vpp라고 칭함)이 20V 정도까지 높여지고 있다.
도 3은 캐리어 신호의 Vpp를 20V로 한 경우에 대응하는 종래의 리더 라이터의 구성의 일례를 도시하고 있다. 이 리더 라이터(20)는, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 전압의 진폭 변화에 기초하여 회신 정보를 검출하는 것이다.
리더 라이터(20)에 있어서는, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호가 양파 정류되어, 피크 홀드 회로에 의해 포락선 검파되어 검파 신호가 출력된다. 예를 들어, 도 4의 A에 도시된 바와 같이, 10％의 변조도로 부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 경우, 도 4의 B에 도시된 바와 같이 양파 정류되어, 도 4의 C에 도시된 바와 같은 1V 차가 있는 검파 신호가 출력된다.
일본 특허 공개 제2001-307031호 공보
상술한 바와 같이, 종래의 리더 라이터(20)에서는 회신 정보를 캐리어 신호의 전압의 진폭 변화로서 검출하고 있다. 따라서, 캐리어 신호의 변조도가 저하하는 경우, 회신 정보를 정확하게 검출할 수 없게 되어 버린다.
그런데, 트랜스폰더에 있어서 회신 정보에 기초하여 캐리어 신호를 부하 변조한 경우, 이 부하 변조는 캐리어 신호의 전압에 진폭 변화를 발생시킬 뿐만 아니라, 전압의 위상에도 변화를 발생시키는 특성을 갖는 것이 알려져 있다. 따라서, 이 특성을 이용하여 전압의 진폭 변화와 위상 변화의 양쪽을 검출할 수 있는 IQ 검파기(직교 검파기)를 리더 라이터에 채용하는 것을 생각할 수 있다.
여기서, 종래의 IQ 검파기에 주목해 보면, 그것들은 고주파 신호를 처리 대상으로 하는 50Ω계에서 이용되는 경우가 많으며, 입력되는 캐리어 신호의 허용 Vpp가 낮은 2V 정도의 것이 대다수이다.
상술한 바와 같이, 캐리어 신호의 Vpp는 20V 정도가 상정되어 있으므로, 리더 라이터에 종래의 IQ 검파기를 채용하기 위해서는, 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 종래의 IQ 검파기의 전단에, 캐리어 신호의 Vpp를 1/10로 감쇠시키는 어테뉴에이터를 설치하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 어테뉴에이터에서 Vpp가 감쇠된 캐리어 신호는, 도 6에 도시된 바와 같이 전압의 진폭차가 0.1V가 되므로, IQ 검파기로부터 출력되는 검파 신호에도 0.1V의 차밖에 발생하지 않게 된다. 이 결과, 리더 라이터(30)에 의한 회신 정보의 검출 감도가 저하되어 버리는 일이 발생할 수 있다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 회신 정보에 기초하여 부하 변조되어 있는 캐리어 신호로부터 높은 정밀도로 회신 정보를 검출할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 제1 측면인 신호 처리 장치는, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 전압의 정의 진폭 변동 부분을 검출하는 정의 검출부와, 상기 캐리어 신호의 전압의 부의 진폭 변동 부분을 검출하는 부의 검출부와, 상기 캐리어 신호의 전압의 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분을 합성하는 합성부를 포함한다.
상기 정의 검출부는, 상기 캐리어 신호의 전압의 정의 임계값을 생성하는 제1 생성부와, 상기 캐리어 신호의 전압과 상기 정의 임계값을 비교하여 큰 쪽의 값을 선택하는 제1 선택부를 포함할 수 있으며, 상기 부의 검출부는, 상기 캐리어 신호의 전압의 부의 임계값을 생성하는 제2 생성부와, 상기 캐리어 신호의 전압과 상기 부의 임계값을 비교하여 작은 쪽의 값을 선택하는 제2 선택부를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 측면인 신호 처리 장치는, 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분의 합성 결과의 파형을 정현파로 정형하는 정형부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 측면인 신호 처리 방법은, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 전압을 감쇠시키는 신호 처리 장치의 신호 처리 방법에 있어서, 신호 처리 장치에 의한, 상기 캐리어 신호의 전압의 정의 진폭 변동 부분을 검출하는 정의 검출 스텝과, 상기 캐리어 신호의 전압의 부의 진폭 변동 부분을 검출하는 부의 검출 스텝과, 상기 캐리어 신호의 전압의 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분을 합성하는 합성 스텝을 포함한다.
본 발명의 제1 측면에 있어서는, 캐리어 신호의 전압의 정의 진폭 변동 부분이 검출되고, 캐리어 신호의 전압의 부의 진폭 변동 부분이 검출되어, 캐리어 신호의 전압의 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분이 합성된다.
본 발명의 제2 측면인 수신 장치는, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호를 수신하는 수신부와, 상기 캐리어 신호의 전압의 정의 진폭 변동 부분을 검출하는 정의 검출부와, 상기 캐리어 신호의 전압의 부의 진폭 변동 부분을 검출하는 부의 검출부와, 상기 캐리어 신호의 전압의 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분을 합성하는 합성부와, 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분의 합성 결과를 검파하는 검파부를 포함한다.
본 발명의 제2 측면인 수신 장치는, 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분의 합성 결과의 파형을 정현파로 정형하는 정형부를 더 포함할 수 있고, 상기 검파 수단은 정현파로 정형된 상기 합성 결과를 검파할 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 있어서는, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호가 수신되고, 상기 캐리어 신호의 전압의 정의 진폭 변동 부분이 검출되고, 상기 캐리어 신호의 전압의 부의 진폭 변동 부분이 검출되고, 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분이 합성되어, 그 합성 결과가 검파된다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 회신 정보에 기초하여 부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 진폭 변화의 변조도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 수신한, 회신 정보에 기초하여 부하 변조되어 있는 캐리어 신호로부터 높은 정밀도로 회신 정보를 검출할 수 있다.
도 1은 종래의 비접촉 통신 시스템의 구성의 일례를 도시하는 회로도이다.
도 2는 부하 변조된 캐리어 신호의 변조도의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 부하 변조된 캐리어 신호의 전압의 진폭 변화를 검출하는 종래의 리더 라이터의 구성의 일례를 도시하는 회로도이다.
도 4는 도 3의 리더 라이터로부터 출력되는 검파 신호를 도시하는 도면이다.
도 5는 어테뉴에이터와 종래의 IQ 검파기를 탑재한 리더 라이터의 구성의 일례를 도시하는 회로도이다.
도 6은 도 5의 리더 라이터에 있어서 IQ 검파기에 입력되는 감쇠 후의 캐리어 신호의 전압의 진폭 변화를 도시하는 도면이다.
도 7은 캐리어 신호의 Vpp를, 도 5에 도시된 종래의 어테뉴에이터와, 본 발명의 변조도 조정부에서 감쇠시킨 경우를 비교하는 도면이다.
도 8은 캐리어 신호의 변조도를 저하시키지 않고, Vpp를 감쇠시키는 방법을 도시하는 도면이다.
도 9는 실시 형태인 리더 라이터의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 10은 변조도 조정부의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 11은 변조도 조정부를 실현하는 전자 회로의 제1 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 12는 변조도 조정부의 제1 구성예에 입력되는 부하 변조되어 있는 캐리어 신호를 도시하는 도면이다.
도 13은 변조도 조정부의 제1 구성예의 각 부의 신호 파형을 도시하는 도면이다.
도 14는 변조도 조정부의 제1 구성예에 의한 Vpp 압축 효과를 도시하는 도면이다.
도 15는 변조도의 정의를 도시하는 도면이다.
도 16은 리더 라이터에 의한 신호 검출 처리를 설명하는 흐름도이다.
도 17은 변조도 조정부를 실현하는 전자 회로의 제2 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 18은 변조도 조정부의 제2 구성예에 입력되는 부하 변조되어 있는 캐리어 신호를 도시하는 도면이다.
도 19는 변조도 조정부의 제2 구성예의 각 부의 신호 파형을 도시하는 도면이다.
도 20은 변조도 조정부의 제2 구성예에 의한 Vpp 압축 효과를 도시하는 도면이다.
도 21은 변조도 조정부의 출력 파형을 도시하는 도면이다.
도 22는 리더 라이터의 다른 구성예를 도시하는 블록도이다.
이하, 발명을 실시하기 위한 최선의 형태(이하, 실시 형태라고 칭함)에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
<본 발명의 개요>
처음에, 본 발명의 개요에 대하여 설명한다. 도 7은 회신 정보에 기초하여 부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 Vpp를, 도 5에 도시된 종래의 어테뉴에이터에 의해 감쇠시킨 경우(도 7의 A)와, 본 발명의 변조도 조정부(52)(도 9)에 의해 감쇠시킨 경우(도 7의 B)의 차이를 도시하고 있다.
부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 Vpp를, 종래의 어테뉴에이터에 의해 감쇠시킨 경우, 도 7의 A에 도시된 바와 같이, 전압의 진폭이 전체적으로 압축되어 버린다. 따라서, 회신 정보에 대응하는 진폭 변화, 즉 캐리어 신호의 변조도가 저하된 것이 되어 버려 회신 정보의 검출 정밀도가 저하되어 버린다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 도 7의 B에 도시된 바와 같이, 캐리어 신호의 변조도를 저하시켜 버리지 않고 캐리어 신호의 Vpp를 감쇠시키도록 하는 방법을 제안한다.
구체적으로는, 도 8에 도시하는 바와 같다. 즉, 도 8의 A에 도시되는, 감쇠 전의 부하 변조되어 있는 캐리어 신호로부터, 도 8의 B에 도시된 바와 같이, 회신 정보에 관계하지 않는 중간 전위 부분을 제외하고, 회신 정보에 관계하는 전압의 진폭 변화 성분인 정의 진폭 변동 부분과 부의 진폭 변동 부분을 검출한다. 또한, 도 8의 C에 도시된 바와 같이, 회신 정보에 관계하는 정의 진폭 변동 부분과 부의 진폭 변동 부분을 가산하게 한다.
이에 의해, Vpp는 감쇠되어 있기는 하지만, 회신 정보에 관계하는 진폭 변화 성분이 유지된(상대적으로는 변조도가 향상된) 캐리어 신호를 얻을 수 있다. 따라서, 이 감쇠 후의 캐리어 신호를 검파하면, 회신 정보를 보다 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
<실시 형태>
[리더 라이터의 구성예]
도 9는 본 발명에서의 실시 형태인 리더 라이터의 구성예를 도시하고 있다.
이 리더 라이터(50)는, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같은 비접촉 통신 시스템에 사용되는 것이며, 트랜스폰더에서 회신 정보에 따라 부하 변조된 고전압(20V 정도)의 캐리어 신호를 수신하여 직교 검파를 행하고, 검파 결과로서 회신 정보를 검출한다.
리더 라이터(50)는 안테나(51), 변조도 조정부(52) 및 IQ 검파부(53)로 구성된다.
안테나(51)는 부하 변조되어 있는 캐리어 신호를 수신하여 변조도 조정부(52)에 출력한다. 변조도 조정부(52)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 진폭 변화 성분을 유지하면서, 그 Vpp를 감쇠하여 IQ 검파부(53)에 출력한다. IQ 검파부(53)는, 변조도 조정부(52)로부터 입력되는 캐리어 신호를 직교 검파(IQ 검파)하고, 검파 결과로서 회신 정보를 검출한다.
[변조도 조정부(52)의 구성예]
도 10은 변조도 조정부(52)의 구성예를 도시하고 있다. 변조도 조정부(52)는 정의 직류 생성부(61), 정의 선택부(62), 부의 직류 생성부(63), 부의 선택부(64) 및 가산부(65)로 구성된다.
정의 직류 생성부(61)는, 안테나(51)로부터 입력되는, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호를 바탕으로 하여 그 전압의 정의 직류 성분(고정값)을 정의 임계값으로서 생성하여 정의 선택부(62)에 출력한다. 구체적으로는, 예를 들어 도 8의 A에 도시된 바와 같은 부하 변조되어 있는 캐리어 신호로부터, 도 8의 B의 상측에 도시된 파형을 추출하기 위한 정의 임계값이 생성된다.
정의 선택부(62)는, 안테나(51)로부터 입력되는, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 전압과, 정의 직류 생성부(61)로부터 입력되는 정의 직류 성분의 값(정의 임계값)을 비교하여 큰 쪽의 값을 가산부(65)에 출력한다. 이 선택 결과로서는, 예를 들어 도 8의 B의 상측에 도시된 바와 같은 캐리어 신호의 전압의 정의 진폭 변동 부분이 추출된다.
부의 직류 생성부(63)는, 안테나(51)로부터 입력되는, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호를 바탕으로 하여, 그 전압의 부의 직류 성분(고정값)을 부의 임계값으로서 생성하여 부의 선택부(64)에 출력한다. 구체적으로는, 예를 들어 도 8의 A에 도시된 부하 변조되어 있는 캐리어 신호로부터, 도 8의 B의 하측에 도시된 파형을 추출하기 위한 부의 임계값이 생성된다.
부의 선택부(64)는, 안테나(51)로부터 입력되는, 부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 전압과, 부의 직류 생성부(62)로부터 입력되는 부의 직류 성분의 값(부의 임계값)을 비교하여 작은 쪽의 값을 가산부(65)에 출력한다. 이 선택 결과로서, 예를 들어 도 8의 B의 하측에 도시된 바와 같은 캐리어 신호의 전압의 부의 진폭 변동 부분이 추출된다.
가산부(65)는, 정의 선택부(62)의 출력과, 부의 선택부(64)의 출력을 가산하여, 가산 결과(도 12의 C)를 IQ 검파부(53)에 출력한다. 이 가산 결과로서는, 예를 들어 도 8의 C에 도시된 바와 같은, 원래 캐리어 신호보다도 Vpp가 작고, 또한 전압의 변동 부분이 유지된 신호가 얻어진다.
[변조도 조정부(52)를 실현하는 전자 회로의 제1 구성예]
도 11은 변조도 조정부(52)를 실현하는 전자 회로의 제1 구성예를 도시하고 있다. 또한, 도 10과 대응하는 부위에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다.
도 11에 있어서, 정의 직류 생성부(61)는 다이오드 D11, 저항 R11 및 캐패시터 C11을 포함하여 이루어진다. 다이오드 D11은, 애노드측에 접속된 안테나(51)로부터 입력되는 캐리어 신호의 정의 전압만을 후단에 통과시키며, 이에 의해 캐패시터 C11에는 정의 전압이 인가된다. 저항 R11은, 캐패시터 C11에 과대 전류가 흐르는 것을 방지한다. 따라서, 저항 R11의 값을 변경함으로써, 캐패시터 C11에 축적되는 전압값을 조정할 수 있다.
정의 선택부(62)는, 병렬로 접속된 다이오드 D12와 다이오드 D13으로 구성된다. 다이오드 D12에는, 애노드측에 접속된 캐패시터 C11로부터의 정의 전압이 걸린다. 다이오드 D13에는, 애노드측에 접속된 안테나(51)로부터의 캐리어 신호의 정의 전압이 걸린다. 이 결과, 캐패시터 C11에 축적된 정의 전압과, 캐리어 신호의 정의 전압 중 높은 쪽이 후단의 가산부(65)에 출력된다.
부의 직류 생성부(63)는 다이오드 D21, 저항 R21 및 캐패시터 C21을 포함하여 이루어진다. 다이오드 D21은, 캐소드측에 접속된 안테나(51)로부터 입력되는 부하 변조되어 있는 캐리어 신호의 부의 전압만을 후단에 통과시키며, 이에 의해 캐패시터 C21에는 부의 전압이 인가된다. 저항 R21은 캐패시터 C21에 과대 전류가 흐르는 것을 방지한다. 따라서, 저항 R21의 값을 변경함으로써, 캐패시터 C21에 축적되는 전압값을 조정할 수 있다.
부의 선택부(64)는 병렬로 접속된 다이오드 D22와 다이오드 D23으로 구성된다. 다이오드 D22에는, 캐소드측에 접속된 캐패시터 C21로부터의 부의 전압이 걸린다. 다이오드 D23에는, 캐소드측에 접속된 안테나(51)로부터의 캐리어 신호의 부의 전압이 걸린다. 이 결과, 캐패시터 C21에 축적된 부의 전압과, 캐리어 신호의 부의 전압 중 낮은 쪽이 후단의 가산부(65)에 출력된다.
가산부(65)는 저항 R12 및 저항 R22를 포함하여 이루어진다.
도 11에 도시된 변조도 조정부(52)의 제1 구성예에 대하여, 도 12에 도시되는 바와 같은 Vpp=40V의 부하 변조된 캐리어 신호가 입력되면, 정의 직류 생성부(61)에서는, 도 13의 b에 도시된 바와 같은 정의 고정값(임계값)을 얻을 수 있다. 또한, 저항 R11의 값을 변경함으로써, 당해 정의 임계값을 조정할 수 있다. 정의 선택부(62)로부터는 캐리어 신호 중, 도 13의 b에 도시된 정의 임계값보다도 높은 부분이 추출되어, 도 13의 a에 도시되는 파형의 신호가 얻어진다.
한편, 부의 직류 생성부(63)에서는, 도 13의 d에 도시된 바와 같은 부의 고정값(임계값)을 얻을 수 있다. 또한, 저항 R21의 값을 변경함으로써, 당해 부의 임계값을 조정할 수 있다. 부의 선택부(64)로부터는 캐리어 신호 중, 도 13의 d에 도시된 부의 임계값보다도 낮은 부분이 추출되어, 도 13의 e에 도시되는 파형의 신호가 얻어진다.
가산부(65)에서는, 도 13의 a에 도시된 파형과, 도 13의 e에 도시된 파형이 가산되어, 도 13의 c에 도시되는 파형의 신호가 얻어져 후단에 출력된다.
도 14는 도 12에 도시된, 변조도 조정부(52)의 제1 구성예에 입력되는 캐리어 신호의 전압의 파형과, 도 13의 c에 도시된, 가산부(65)로부터 출력되는 전압의 파형을 그 세로 폭을 조정하여 도시한 것이다. 즉, 도 14의 A의 종축은 ±20V의 범위를 나타내고, 도 14의 B의 종축은 ±2V의 범위를 나타내고 있다. 또한, 도 15는 부하 변조되어 있는 신호의 변조도의 정의를 도시하고 있다. 변조도는 최대 VppA와 최소 VppB를 사용하여 (A-B)/(A+B)에 의해 산출된다.
도 14로부터 명백해진 바와 같이, 변조도 조정부(52)의 제1 구성예에 입력된 상태의 캐리어 신호의 최대 VppA는 40V이고, 최소 VppB는 36V이므로, 그 변조도는 5.3％가 된다. 이에 반하여, 가산부(65)로부터 출력되는 신호의 최대 VppA는 3.42V이고, 최소 VppB는 1.46V이므로, 그 변조도는 40.2％가 된다.
따라서, 도 11에 도시된 변조도 조정부(52)의 제1 구성예에 따르면, 캐리어 신호의 Vpp를 압축하면서, 그 변조도를 약 7.5배로 향상시킬 수 있다. 따라서, IQ 검파부(53)에 허용 Vpp가 2V 정도인 직교 검파 LSI를 사용할 수 있으며, 또한 캐리어 신호의 전압의 진폭 변화에 기초하는 검파를 높은 정밀도로 실행시킬 수 있다.
[리더 라이터(50)의 동작에 대하여]
도 16은 리더 라이터(50)에 의한 신호 검출 처리를 설명하는 흐름도이다.
이 신호 검출 처리의 전제로서, 리더 라이터(50)에서는 트랜스폰더에 의해 부하 변조되어 있는 캐리어 신호가 안테나(51)에 의해 수신되어, 변조도 조정부(52)에 입력되어 있는 것으로 한다.
스텝 S1에 있어서, 변조도 조정부(52)의 정의 직류 생성부(61)는, 안테나(51)로부터 입력된 캐리어 신호를 바탕으로 하여 정의 임계값을 생성하여 정의 선택부(62)에 출력한다. 스텝 S2에 있어서, 정의 선택부(62)는, 안테나(51)로부터 입력된 캐리어 신호의 전압과, 정의 직류 생성부(61)로부터의 정의 임계값을 비교하여 큰 쪽의 값을 가산부(65)에 출력한다.
스텝 S3에 있어서, 부의 직류 생성부(63)는, 안테나(51)로부터 입력된 캐리어 신호를 바탕으로 하여 부의 임계값을 생성하여 부의 선택부(64)에 출력한다. 스텝 S4에 있어서, 부의 선택부(64)는, 안테나(51)로부터 입력된 캐리어 신호의 전압과, 부의 직류 생성부(62)로부터 입력되는 부의 임계값을 비교하여 작은 쪽의 값을 가산부(65)에 출력한다.
또한, 스텝 S1 내지 S4의 처리는, 실제로는 동시에 진행된다.
스텝 S5에 있어서, 가산부(65)는, 정의 선택부(62)의 출력과, 부의 선택부(64)의 출력을 가산하고, 가산 결과(도 12의 C)를 IQ 검파부(53)에 출력한다. 스텝 S6에 있어서, IQ 검파부(53)는, 가산부(65)로부터 입력된, 원래의 캐리어 신호보다도 Vpp가 작고, 또한 전압의 변동 부분이 유지된 신호에 대하여 IQ 검파를 행한다. 이 IQ 검파의 결과로서 트랜스폰더로부터의 회신 정보를 얻을 수 있다. 이상으로 신호 검출 처리의 설명을 종료한다.
[변조도 조정부(52)를 실현하는 전자 회로의 제2 구성예]
도 17은 변조도 조정부(52)를 실현하는 전자 회로의 제2 구성예를 도시하고 있다. 또한, 도 11에 도시된 제1 구성예를 공통되는 부위에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있으므로, 그 설명은 적절하게 생략한다.
당해 제2 구성예와 제1 구성예의 상위점은 가산부(65)의 구성에 있다. 즉, 제1 구성예에서는 가산부(65)를 저항 R12 및 저항 R22로 구성하고 있었지만, 제2 구성예에서는 저항 R31 및 연산 증폭기(71)가 더 추가되어 있다.
저항 R31은, 그 저항값이 저항 R12 및 저항 R22보다도 작은 것이 사용되고 있으며, 연산 증폭기(71)의 피드백 저항으로서 작용한다. 연산 증폭기(71)는, 저항 R12를 통하여 입력되는 정의 선택부(62)의 출력과, 저항 R22를 통하여 입력되는 부의 선택부(64)의 출력의 가산값을 전체적으로 감쇠시켜 후단에 출력한다.
도 17에 도시된 변조도 조정부(52)의 제2 구성예에 대하여, 도 18에 도시된 바와 같은 Vpp=40V의 부하 변조된 캐리어 신호가 입력되면, 정의 직류 생성부(61)에서는, 도 19의 b에 도시된 바와 같은 정의 고정값(정의 임계값)을 얻을 수 있다. 또한, 저항 R11의 값을 변경함으로써, 당해 정의 임계값을 조정할 수 있다. 정의 선택부(62)로부터는 캐리어 신호 중, 도 19의 b에 도시된 정의 임계값보다도 높은 부분이 추출되어, 도 19의 a에 도시되는 파형의 신호가 얻어진다.
한편, 부의 직류 생성부(63)에서는, 도 19의 d에 도시된 바와 같은 부의 고정값(부의 임계값)을 얻을 수 있다. 또한, 저항 R21의 값을 변경함으로써, 당해 부의 임계값을 조정할 수 있다. 부의 선택부(64)로부터는 캐리어 신호 중, 도 19의 d에 도시된 부의 임계값보다도 낮은 부분이 추출되어, 도 19의 e에 도시되는 파형의 신호가 얻어진다.
가산부(65)에서는, 도 19의 a에 도시된 파형과, 도 19의 e에 도시된 파형이 가산, 감쇠되어, 도 19의 c에 도시되는 파형의 신호가 얻어져 후단에 출력된다.
도 20은 도 18에 도시된, 변조도 조정부(52)의 제2 구성예에 입력되는 캐리어 신호의 전압의 파형과, 도 19의 c에 도시된, 가산부(65)로부터 출력되는 전압의 파형을 그 세로 폭을 조정하여 도시한 것이다. 즉, 도 20의 A의 종축은 ±20V의 범위를 나타내고, 도 20의 B의 종축은 ±2V의 범위를 나타내고 있다.
도 20으로부터 명백해진 바와 같이, 변조도 조정부(52)의 제2 구성예에 입력된 상태의 캐리어 신호의 최대 VppA는 40V이고, 최소 VppB는 36V이므로, 그 변조도는 5.3％가 된다. 이에 반하여, 가산부(65)로부터 출력되는 신호의 최대 VppA는 3.11V이고, 최소 VppB는 2.13V이므로, 그 변조도는 18.7％가 된다.
따라서, 도 17에 도시된 변조도 조정부(52)의 제2 구성예에 따르면, 캐리어 신호의 Vpp를 압축하면서, 그 변조도를 약 3.5배로 향상시킬 수 있다. 따라서, IQ 검파부(53)에 허용 Vpp가 2V 정도인 직교 검파 LSI를 사용할 수 있으며, 또한 캐리어 신호의 전압의 진폭 변화에 기초하는 검파를 높은 정밀도로 실행시킬 수 있다.
[리더 라이터의 다른 구성예]
그런데, 상술한 변조도 조정부(52)에 의해 감쇠된 캐리어 신호의 전압은, 도 21의 A에 도시된 바와 같은 파형이 된다. 이것을 IQ 검파부(53)에 입력하여 검파 시켜도 되지만, 도 21의 B에 도시된 바와 같이 정현파에 가까운 파형으로 정형 가능하면, 검파 정밀도를 보다 높일 수 있다.
도 22는, 상술한 바와 같이 감쇠시킨 캐리어 신호를 정현파에 가까운 파형으로 정돈하여 IQ 검파부(53)에 입력할 수 있는 리더 라이터(80)의 구성예를 도시하고 있다.
이 리더 라이터(80)는, 도 9에 도시된 리더 라이터(50)의 변조도 조정부(52)와 IQ 검파부(53)의 사이에 LPF(81)를 설치한 것이다. LPF(81) 이외의 부위에 대해서는 리더 라이터(50)와 공통이다. LPF(81)는, 감쇠된 캐리어 신호의 고주파 성분을 제거함으로써, 그 파형을 정현파에 접근시킬 수 있다.
리더 라이터(80)에 따르면, 리더 라이터(50)와 비교하여 보다 높은 정밀도로 회신 정보를 검출할 수 있다.
또한, 상술한 리더 라이터(50, 80)는, 변조도 조정부(52)를 설치함으로써 캐리어 신호의 전압의 진폭 변화의 검파에는 큰 효과가 있다. 리더 라이터와 트랜스폰더의 거리가 비교적 이격되어 있는 경우, 부하 변조는 위상 변화로서보다도 진폭 변화로서 검파되는 일이 많으므로, 본 발명은 특히 리더 라이터와 트랜스폰더의 통신 거리를 확대하는 것을 목적으로 한 경우에 효과적이다.
또한, 본 발명의 변조 조정부(52)는 비접촉 통신 시스템의 리더 라이터에 적용될 뿐만 아니라, 부하 변동된 신호를 수신하는 수신 장치에 적용하는 것이 가능하다.
본 명세서에 있어서, 시스템이란 복수의 장치에 의해 구성되는 장치 전체를 나타내는 것이다.
또한, 본 발명의 실시 형태는 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경이 가능하다.
50: 리더 라이터
51: 안테나
52: 변조도 조정부
53: IQ 검파부
61: 정의 직류 생성부
62: 정의 선택부
63: 부의 직류 생성부
64: 부의 선택부
65: 가산부
80: 리더 라이터
81: LPF

Claims (5)

  1. ASK 변조되어 있는 캐리어 신호의 전압과 정의 임계값을 비교하여 큰 쪽의 값을, 전압의 정의 진폭 변동 부분으로서 검출하는 정의 검출부와,
    상기 캐리어 신호의 전압과 부의 임계값을 비교하여 작은 쪽의 값을, 전압의 부의 진폭 변동 부분으로서 검출하는 부의 검출부와,
    상기 캐리어 신호의 전압의 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분을 합성하는 합성부를 포함하고,
    상기 정의 임계값은 상기 캐리어 신호의 중점 전압보다 높고, 또한 상기 캐리어 신호의 정의 피크 전압보다 낮게 설정된 전압이고,
    상기 부의 임계값은 상기 캐리어 신호의 중점 전압보다 낮고, 또한 상기 캐리어 신호의 부의 피크 전압보다 높게 설정된 전압인, 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분의 합성 결과의 파형을 정현파로 정형하는 정형부를 더 포함하는, 신호 처리 장치.
  3. ASK 변조되어 있는 캐리어 신호의 전압을 감쇠시키는 신호 처리 장치의 신호 처리 방법에 있어서,
    신호 처리 장치에 의한,
    상기 캐리어 신호의 전압과 정의 임계값을 비교하여 큰 쪽의 값을, 전압의 정의 진폭 변동 부분으로서 검출하는 정의 검출 스텝과,
    상기 캐리어 신호의 전압과 부의 임계값을 비교하여 작은 쪽의 값을, 전압의 부의 진폭 변동 부분으로서 검출하는 부의 검출 스텝과,
    상기 캐리어 신호의 전압의 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분을 합성하는 합성 스텝을 포함하고,
    상기 정의 임계값은 상기 캐리어 신호의 중점 전압보다 높고, 또한 상기 캐리어 신호의 정의 피크 전압보다 낮게 설정된 전압이고,
    상기 부의 임계값은 상기 캐리어 신호의 중점 전압보다 낮고, 또한 상기 캐리어 신호의 부의 피크 전압보다 높게 설정된 전압인, 신호 처리 방법.
  4. ASK 변조되어 있는 캐리어 신호를 수신하는 수신부와,
    상기 캐리어 신호의 전압과 정의 임계값을 비교하여 큰 쪽의 값을, 전압의 정의 진폭 변동 부분으로서 검출하는 정의 검출부와,
    상기 캐리어 신호의 전압과 부의 임계값을 비교하여 작은 쪽의 값을, 전압의 부의 진폭 변동 부분으로서 검출하는 부의 검출부와,
    상기 캐리어 신호의 전압의 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분을 합성하는 합성부와,
    상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분의 합성 결과를 검파 하는 검파부를 포함하고,
    상기 정의 임계값은 상기 캐리어 신호의 중점 전압보다 높고, 또한 상기 캐리어 신호의 정의 피크 전압보다 낮게 설정된 전압이고,
    상기 부의 임계값은 상기 캐리어 신호의 중점 전압보다 낮고, 또한 상기 캐리어 신호의 부의 피크 전압보다 높게 설정된 전압인, 수신 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 정의 진폭 변동 부분과 상기 부의 진폭 변동 부분의 합성 결과의 파형을 정현파로 정형하는 정형부를 더 포함하고,
    상기 검파부는 정현파로 정형된 상기 합성 결과를 검파하는, 수신 장치.
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