(57)【要約】【課題】データ送信機の消費電力を低減しつつ、データ送信機の送信電力を高めることが可能な無線通信システムを提供することである。【解決手段】一実施の形態にかかる無線通信システムは、第１のデータを第１の電波１３、１４を用いて送信する第１の無線機器１０と、第２のデータに応じて第１の電波１３に外乱を与える第２の電波１５を送信するデータ送信機３０と、第１の無線機器１０から送信された第１のデータ２３を復調すると共に、データ送信機３０から送信された第２のデータ２４を第１の電波１３のビット誤り率の変化を用いて復調する第２の無線機器２０と、を有する。データ送信機３０は、第１のアンテナ３１で受信した第１の電波１４に対応した信号を増幅する増幅器ＡＭＰ１と、増幅器ＡＭＰ１の出力側から増幅器ＡＭＰ１の入力側に信号を帰還して帰還ループを形成する帰還部３８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のデータを第１の電波を用いて送信する第１の無線機器と、
送信対象である第２のデータに応じて前記第１の電波に外乱を与える第２の電波を送信するデータ送信機と、
前記第１の無線機器から送信された前記第１のデータを復調すると共に、前記データ送信機から送信された前記第２のデータを前記第１の電波のビット誤り率の変化を用いて復調する第２の無線機器と、を有し、
前記データ送信機は、
前記第１の電波を受信する第１のアンテナと、
前記第１のアンテナで受信した前記第１の電波に対応した信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力側から前記増幅器の入力側に信号を帰還して帰還ループを形成する帰還部と、
前記帰還ループにおける信号を前記第２のデータに応じて変調する変調回路と、
前記帰還ループにおける信号を前記第２の電波として送信する第２のアンテナと、を備える、
無線通信システム。
【請求項２】
前記データ送信機は、前記帰還ループにおける発振周波数が前記第１の電波の周波数と一致するように調整する発振周波数調整回路を備える、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記発振周波数調整回路は、
前記第１の電波の周波数と前記帰還ループにおける発振周波数とを比較する周波数比較器と、
前記周波数比較器における比較結果に応じて前記帰還ループにおける発振周波数を調整する周波数調整回路と、を備える、
請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記変調回路は、前記増幅器に供給される電源を前記第２のデータに応じてオン・オフすることで前記帰還ループにおける信号を変調する、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記変調回路は、前記帰還ループに直列に接続されたスイッチを前記第２のデータに応じてオン・オフすることで前正記帰還ループにおける信号を変調する、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記データ送信機は、前記増幅器の入力側にフィルタ回路を備え、
前記フィルタ回路は、前記第１のアンテナで受信した前記第１の電波に対応した信号に含まれる所定の周波数帯の信号を透過し、当該所定の周波数帯域外の信号を除去する、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記帰還部は抵抗素子を備え、
前記増幅器の出力側と入力側との間は前記抵抗素子を用いて接続されている、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記帰還部はバッファを備え、
前記増幅器の出力側と入力側との間は前記バッファを用いて接続されている、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記帰還部は整合回路を備え、
前記整合回路は、前記第２のアンテナから送信される前記第２の電波の電力と、前記帰還ループを経由して帰還される信号の電力との割合を調整する、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記帰還部は前記第１および第２のアンテナを用いて構成されており、
前記第２のアンテナから前記第１のアンテナに第３の電波を送信することで前記帰還ループが形成される、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記第１のアンテナの指向方向と前記第２のアンテナの指向方向とが重なるように前記第１および第２のアンテナを構成する、請求項１０に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記第１の無線機器は、予め定められたデータパターンを前記第１のデータとして送信し、
前記第２の無線機器は、前記第１の電波のビット誤り率を求める際に前記予め定められたデータパターンの期待値を用いる、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記予め定められたデータパターンは、データ“０”の連続送信またはデータ“１”の連続送信であるシングルトーン送信、データ“０”とデータ“１”とを交互に送信するデータパターン、擬似ランダム雑音パターン、マンチェスタ符号を用いたデータ“０”の連続送信またはデータ“１”の連続送信のいずれかである、請求項１２に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
第１のデータを第１の電波を用いて送信する第１の無線機器と、
送信対象である第２のデータに応じて前記第１の電波に外乱を与える第２の電波を送信するデータ送信機と、
前記第１の無線機器から送信された前記第１のデータを復調すると共に、前記データ送信機から送信された前記第２のデータを前記第１の電波のビット誤り率の変化を用いて復調する第２の無線機器と、を有し、
前記データ送信機は、
前記第１の電波を受信する第１のアンテナと、
前記第１のアンテナで受信した前記第１の電波に対応した信号を増幅する入力増幅器と、
前記入力増幅器の出力が供給され、前記第１の電波と同一の周波数で発振する発振器と、
前記発振器から出力された信号を増幅する出力増幅器と、
前記出力増幅器から出力される信号を前記第２のデータに応じて変調する変調回路と、
前記変調された信号を前記第２の電波として送信する第２のアンテナと、を備える、
無線通信システム。
【請求項１５】
前記第２のアンテナ側から前記第１のアンテナ側に信号を帰還して帰還ループを形成する帰還部を更に備える、請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記帰還部は前記第１および第２のアンテナを用いて構成されており、
前記第２のアンテナから前記第１のアンテナに第３の電波を送信することで前記帰還ループが形成される、
請求項１５に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記変調回路は、前記出力増幅器に供給される電源を前記第２のデータに応じてオン・オフすることで前記出力増幅器から出力される信号を変調する、請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記第１の無線機器は、予め定められたデータパターンを前記第１のデータとして送信し、
前記第２の無線機器は、前記第１の電波のビット誤り率を求める際に前記予め定められたデータパターンの期待値を用いる、
請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１９】
無線ネットワークで用いられている第１の電波を受信する第１のアンテナと、
前記第１のアンテナで受信した前記第１の電波に対応した信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力側から前記増幅器の入力側に信号を帰還して帰還ループを形成する帰還部と、
前記帰還ループにおける信号を送信対象である送信データに応じて変調する変調回路と、
前記帰還ループにおける信号を、前記第１の電波に外乱を与える第２の電波として送信する第２のアンテナと、を備える、
データ送信機。
【請求項２０】
前記変調回路は、前記入力増幅器と前記発振器と前記出力増幅器とに供給される電源を前記第２のデータに応じてオン・オフすることで前記第２のアンテナから送信される前記第２の電波を変調する、請求項１４に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムおよびデータ送信機に関し、例えば無線ネットワーク環境にＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を利用したシステムを導入することが可能な無線通信システムおよびデータ送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤを利用したシステムが注目されており、様々な用途に適用され始めている。ＲＦＩＤを使用したシステムの基本構成は、ＲＦＩＤ用の無線タグと無線を介してデータ通信をするＲＦＩＤリーダ・ライタと、このＲＦＩＤリーダ・ライタを制御するコンピュータ端末とを含んで構成されている。ＲＦＩＤリーダ・ライタは、無線タグに記憶されたデータに対して、読み出しまたは書き込みを行うことができる。
【０００３】
特許文献１および特許文献２には、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することが可能な無線通信システムに関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８４１１１号公報
【特許文献２】特開２０１３−５５６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＲＦＩＤ技術を利用した無線通信システムでは、無線タグ（データ送信機）から所定の無線機器にデータが送信される。ここでデータ送信機は、例えばセンサノードなどであり、所定の情報を取得するために分散して配置されている。このため、データ送信機の電池交換の頻度が増加すると無線通信システムの利便性が低下する。よって、センサノードの電池交換の頻度を低減させるために、データ送信機の消費電力を低減させることが必要とされていた。一方、データ送信機の送信電力を高めるためには、データ送信機に搭載されている増幅器の利得を増加させる必要がある。しかしながら、増幅器の利得を増加させるとデータ送信機の消費電力が増加するという問題があった。
【０００６】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態によれば、無線通信システムは、第１のデータを第１の電波を用いて送信する第１の無線機器、第２のデータを第２の電波を用いて送信するデータ送信機、第１のデータおよび第２のデータを復調する第２の無線機器を備える。第２の無線機器は、データ送信機から送信された第２のデータを第１の電波のビット誤り率の変化を用いて復調する。データ送信機は、第１のアンテナで受信した第１の電波に対応した信号を増幅する増幅器と、増幅器の出力側から増幅器の入力側に信号を帰還して帰還ループを形成する帰還部と、を備える。
【０００８】
一実施の形態によれば、無線通信システムは、第１のデータを第１の電波を用いて送信する第１の無線機器、第２のデータを第２の電波を用いて送信するデータ送信機、第１のデータおよび第２のデータを復調する第２の無線機器を備える。第２の無線機器は、データ送信機から送信された第２のデータを第１の電波のビット誤り率の変化を用いて復調する。データ送信機は、第１のアンテナで受信した第１の電波に対応した信号を増幅する入力増幅器と、入力増幅器の出力が供給され、第１の電波と同一の周波数で発振する発振器と、発振器から出力された信号を増幅する出力増幅器と、を備える。
【０００９】
一実施の形態によれば、データ送信機は、第１のアンテナで受信した第１の電波に対応した信号を増幅する増幅器と、増幅器の出力側から増幅器の入力側に信号を帰還して帰還ループを形成する帰還部と、を備える。
【００１０】
一実施の形態によれば、データ送信機は、第１の電波を受信し、第２の電波を送信するアンテナと、アンテナで受信した第１の電波に対応した信号を増幅する入力増幅器と、発振器から出力された信号を増幅する出力増幅器と、入力増幅器の入力側とアンテナとの接続および出力増幅器の出力側とアンテナとの接続を切り替える入出力切替回路と、入出力切替回路を制御する制御回路と、を備える。制御回路は、第２のデータを送信する際、入力増幅器の入力側とアンテナとを接続し、発振器の出力信号の周波数が入力増幅器の出力信号の周波数と一致した後、出力増幅器の出力側とアンテナとを接続する。
【発明の効果】
【００１１】
前記一実施の形態によれば、データ送信機の消費電力を低減しつつ、データ送信機の送信電力を高めることが可能な無線通信システムおよびデータ送信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１にかかる無線通信システムを示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の詳細を説明するためのブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかる無線通信システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】実施の形態１にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の一例を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の一例を示すブロック図である。
【図６】実施の形態１にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の一例を示すブロック図である。
【図７】周波数調整回路の一例を示す回路図である。
【図８】周波数調整回路の一例を示す回路図である。
【図９】実施の形態２にかかる無線通信システムを示すブロック図である。
【図１０】第１の電波の波形の一例を示す図である（シングルトーン送信）。
【図１１】第１の電波のビット誤り率の変化を示す図である。
【図１２】第１の電波の波形の一例を示す図である（周波数変調）。
【図１３】第１の電波のビット誤り率の変化を示す図である（比較例）。
【図１４】実施の形態３にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図１５】帰還ループがフルスイング動作するための条件を説明するための図である。
【図１６Ａ】整合回路の一例を示す回路図である。
【図１６Ｂ】整合回路の一例を示す回路図である。
【図１６Ｃ】整合回路の一例を示す回路図である。
【図１６Ｄ】整合回路の一例を示す回路図である。
【図１７】実施の形態４にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図１８】データ送信機において発振現象が生じるための電力条件を説明するための図である。
【図１９】データ送信機において発振現象が生じるための位相条件を説明するための図である。
【図２０】発振周波数ｆ［ＧＨｚ］とアンテナ間距離Ｄ［ｃｍ］との関係を示す図である。
【図２１】発振周波数ｆ［ＧＨｚ］と位相差φ［ｄｅｇ．］との関係を示す図である。
【図２２】実施の形態５にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図２３】図２２に示すデータ送信機が備える発振器の一例を示す回路図である。
【図２４】図２２に示すデータ送信機が備える発振器の一例を示す回路図である。
【図２５】実施の形態６にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図２６】実施の形態６にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図２７】実施の形態７にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図２８】実施の形態８にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図２９】実施の形態８にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３０】実施の形態８にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３１】実施の形態９にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図３２】実施の形態９にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３３】実施の形態１０にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図３４】実施の形態１０にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３５】実施の形態１０にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して実施の形態１について説明する。図１は実施の形態１にかかる無線通信システムを示すブロック図である。図１に示すように本実施の形態にかかる無線通信システムは、第１の無線機器１０と、第２の無線機器２０と、データ送信機３０（ＲＦＩＤ用の無線タグに対応する）と、を備える。第１の無線機器１０は、第１のデータを第１の電波１３、１４を用いて送信する。データ送信機３０は、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３に外乱を与える第２の電波１５を送信する。第２の無線機器２０は、第１の無線機器１０から送信された第１の電波１３とデータ送信機から送信された第２の電波１５とを受信する。そして、第２の無線機器２０の復調回路２２は、第１の無線機器１０から送信された第１のデータ２３を復調すると共に、データ送信機３０から送信された第２のデータ２４を第１の電波１３のビット誤り率の変化を用いて復調する。
【００１４】
データ送信機３０は、第１のアンテナ３１、増幅器ＡＭＰ１、帰還部３８、変調回路３３、および第２のアンテナ３９を少なくとも備える。第１のアンテナ３１は、第１の無線機器１０から送信された第１の電波１４を受信する。増幅器ＡＭＰ１は、第１のアンテナ３１で受信した第１の電波１４に対応した信号を増幅する。帰還部３８は、増幅器ＡＭＰ１の出力側から増幅器ＡＭＰ１の入力側に信号を帰還（正帰還）して帰還ループを形成する。変調回路３３は、帰還ループにおける信号を第２のデータに応じて変調する。例えば変調回路３３は、増幅器ＡＭＰ１に供給される電源のオン・オフを切り替えることで、帰還ループにおける信号を変調することができる。第２のアンテナ３９は、変調された信号を第２の電波１５を用いて送信する。
【００１５】
このように本実施の形態にかかる無線通信システムでは、ＲＦＩＤ等のデータ送信機３０から送信された第２の電波１５を用いて第１の電波１３のビット誤り率を変化させることで、データ送信機３０から第２の無線機器２０に第２のデータを送信している。また本実施の形態にかかる無線通信システムが備えるデータ送信機３０では、帰還部３８を設けて増幅器ＡＭＰ１の出力側から増幅器ＡＭＰ１の入力側に信号を帰還している。このように帰還ループを形成すると増幅器ＡＭＰ１が発振するので、データ送信機３０の消費電力を低減しつつ、増幅器ＡＭＰ１の利得を向上させることができる。以下、本実施の形態にかかる無線通信システムを構成する各要素について詳細に説明する。
【００１６】
第１の無線機器１０は、第２の無線機器２０との無線通信を実現するための内部回路（不図示）とアンテナ１１とを備え、第１のデータを第１の電波１３、１４を用いて送信する。ここで、第１の電波１３は第２の無線機器２０に直接送信される直接波である。また、第１の電波１４はデータ送信機３０で受信される電波である。
【００１７】
第２の無線機器２０は、第１の無線機器１０との無線通信を実現するための内部回路（不図示）とアンテナ２１とを備える。また、第２の無線機器２０が備える復調回路２２は、受信した第１の電波１３に含まれている第１のデータ２３および第２の電波１５に含まれている第２のデータ２４を復調する。
【００１８】
ここで、第１の無線機器１０と第２の無線機器２０は、無線ネットワーク（ＷＬＡＮ）を構成している。例えば第１の無線機器１０はＷＬＡＮ基地局（ＷＬＡＮ親機）であり、第２の無線機器２０はＷＬＡＮ受信機（ＷＬＡＮ子機）である。また、例えば第１の無線機器１０と第２の無線機器２０は双方向の通信ができるように構成されている。なお、本実施の形態では第１の無線機器１０と第２の無線機器２０との間の通常のデータ通信は、第１の無線機器１０と第２の無線機器２０がそれぞれ備える内部回路を用いて実施される。第１の無線機器１０と第２の無線機器２０の通常のデータ通信については、従来の技術と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００１９】
また、本実施の形態にかかる無線通信システムはＷＬＡＮに限定されるものではなく、ＷＬＡＮ以外にもＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や携帯電話などの既存の無線規格の機器に対しても広く適用することができる。
【００２０】
図２は、本実施の形態にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機３０の詳細を説明するためのブロック図である。図２に示すように、データ送信機３０は、第１のアンテナ３１、フィルタ回路３２、増幅器ＡＭＰ１、変調回路３３、スイッチ３４、発振周波数調整回路３５、帰還部３８、および第２のアンテナ３９を備える。発振周波数調整回路３５は、増幅器ＡＭＰ２、周波数比較器３６、および周波数調整回路３７を備える。
【００２１】
第１のアンテナ３１は、第１の無線機器１０から送信された第１の電波１４を受信し、第１のアンテナ３１で受信した第１の電波に対応した信号５１（つまり、受信信号）をフィルタ回路３２および増幅器ＡＭＰ２に出力する。
【００２２】
フィルタ回路３２は、増幅器ＡＭＰ１の入力側に設けられている。フィルタ回路３２は、信号５１に含まれる所定の周波数帯の信号を透過し、所定の周波数帯域外の信号を除去する。例えばフィルタ回路３２はバンドパスフィルタで構成されている。フィルタ回路３２で不要な周波数成分が除去された信号５２は、増幅器ＡＭＰ１に供給される。フィルタ回路３２を透過する周波数を選択することで、帰還ループにおける発振周波数を任意の周波数とすることができる。
【００２３】
増幅器ＡＭＰ１は、フィルタ回路３２から供給された信号５２を増幅して、増幅後の信号５５を周波数調整回路３７に出力する。増幅器ＡＭＰ１には、スイッチ３４を介して電源５４が供給される。スイッチ３４は変調回路３３から出力された制御信号５３に応じて、増幅器ＡＭＰ１に供給される電源５４のオン・オフを切り替える。変調回路３３は、送信対象である第２のデータに応じて制御信号５３を生成する。つまり、第２のデータに応じて、増幅器ＡＭＰ１から増幅後の信号５５が出力される状態と出力されない状態とを切り替えることができる。
【００２４】
例えば、送信対象である第２のデータが“１”である場合、変調回路３３はスイッチ３４をオン状態とする制御信号５３を出力する。この場合、スイッチ３４がオン状態となるので、増幅器ＡＭＰ１には電源５４が供給される。増幅器ＡＭＰ１は、信号５２を増幅した信号５５（つまり、第２のデータ“１”に対応している）を出力する。このとき、第２のアンテナ３９から第２の電波１５が送信される。
【００２５】
一方、送信対象である第２のデータが“０”である場合、変調回路３３はスイッチ３４をオフ状態とする制御信号５３を出力する。この場合、スイッチ３４がオフ状態となるので、増幅器ＡＭＰ１には電源５４が供給されない。よって増幅器ＡＭＰ１からはロウレベルの信号５５（つまり、第２のデータ“０”に対応している）が出力される。このとき、第２のアンテナ３９からは第２の電波１５が送信されない。
【００２６】
ここでデータ送信機３０が送信する第２のデータは、例えばデータ送信機３０が備えるセンサ（変調回路に内蔵）を用いて収集されたデータである。センサは、例えば人の体温を測定する温度センサ、人の血圧を測定する圧力センサ等である。例えば、温度センサ内蔵のデータ送信機を被測定対象に貼り付け、被測定対象の温度情報を無線送信し無線ネットワークで受信することで、被測定対象の温度を逐次チェックすることができる。なお、センサは温度センサ、圧力センサに限定されることはなく、所定のデータを取得できるセンサであればどのようなセンサであってもよい。
【００２７】
またデータ送信機３０が送信する第２のデータは、データ送信機３０が予め備えるデータであってもよい。この場合、データ送信機３０はセンサを備えている必要はなく、データを格納するデータ格納部を備える構成とすることができる。また、データ送信機３０が送信する第２のデータは、データ送信機３０が外部から取得したデータであってもよい。この場合、データ送信機３０は入力端子を備え、データ送信機３０はこの入力端子を介して外部データを取得することができる。
【００２８】
周波数調整回路３７は、増幅器ＡＭＰ１から出力された信号５５の周波数を制御信号５６に応じて調整し、周波数調整後の信号５７を出力する。信号５７は、帰還部３８を経由して帰還信号５９として増幅器ＡＭＰ１の入力側に供給される。これにより、フィルタ回路３２、増幅器ＡＭＰ１、周波数調整回路３７、帰還部３８を経由する帰還ループが形成される。また、信号５７の一部は、第２のアンテナ３９から第２の電波１５として送信される。
【００２９】
増幅器ＡＭＰ２は、周波数比較器３６で信号５１の周波数を比較できるレベルとなるように、信号５１を増幅する。周波数比較器３６は、周波数調整回路３７から出力された信号５７と増幅器ＡＭＰ２で増幅された信号５８とを比較し、この比較結果に応じて周波数調整回路３７を制御する。具体的には、周波数比較器３６は、周波数調整回路３７から出力された信号５７の周波数が、増幅器ＡＭＰ２で増幅された信号５８の周波数と一致するように周波数調整回路３７を制御する。換言すると、周波数比較器３６は帰還ループにおける発振周波数が第１の電波１４の周波数と一致するように、周波数調整回路３７を制御する。
【００３０】
なお、データ送信機３０はバッテリーを内蔵している構成でもよく、またアンテナ３１で受信した第１の電波１４を用いて電力を生成する電力生成回路を備えている構成でもよい。
【００３１】
次に、本実施の形態にかかる無線通信システムの動作について、図３に示すタイミングチャートを用いて説明する。図３に示すように、第１の無線機器１０は第１のデータを第１の電波１３、１４を用いて送信している。第２の無線機器２０は第１の電波１３を受信し、第１の電波１３に含まれている第１のデータ２３を復調している。つまり、第１の無線機器１０および第２の無線機器２０はデータ通信を行っている。
【００３２】
データ送信機３０が備える変調回路３３は、送信対象である第２のデータに応じて制御信号５３を出力する。例えば送信対象である第２のデータが“０”である場合、変調回路はロウレベル（“０”）の制御信号５３を出力する。一方、送信対象である第２のデータが“１”である場合、変調回路はハイレベル（“１”）の制御信号５３を出力する。
【００３３】
制御信号５３がロウレベルの場合、スイッチ３４はオフ状態となる。この場合、増幅器ＡＭＰ１には電源５４が供給されないので、第２の電波１５は送信されない。一方、制御信号５３がハイレベルの場合、スイッチ３４はオン状態となる。この場合、増幅器ＡＭＰ１に電源５４が供給されるので、第２の電波１５が送信される。
【００３４】
第２の電波１５が送信されない場合は、第２の電波１５が第１の電波１３の外乱として働かないので、第１の電波１３のビット誤り率ＢＥＲは低い状態となる。このとき、第２の無線機器２０の復調回路２２は、データ送信機３０から送信された第２のデータを“０”とする。一方、第２の電波１５が送信された場合は、第２の電波１５が第１の電波１３の外乱として働くので、第１の電波１３のビット誤り率は高い状態となる。このとき、第２の無線機器２０の復調回路２２は、データ送信機３０から送信された第２のデータを“１”とする。このような動作により、データ送信機３０から第２の無線機器２０に第２のデータを送信することができる。
【００３５】
このように第１の無線機器１０が送信する第１のデータは、第１の無線機器１０と第２の無線機器２０の規格に準拠した変調要素を備える第１の電波１３（つまり、規格に準拠した搬送波周波数を備える電波）を用いて伝送される。一方、データ送信機３０が送信する第２のデータは、第２の無線機器２０が受信した電波（第１および第２の電波）におけるビット誤り率の変化（ビット誤り率の高低）を用いて伝送される。
【００３６】
この時、第２の無線機器２０が受信した電波のビット誤り率の変化の周期（つまりビット誤り率の変調周期）は、規格に準拠した搬送波周波数を備える第１の電波１３の変調周期よりも遅い。よって復調回路２２を用いて、第１の無線機器１０から送信された第１のデータとデータ送信機３０から送信された第２のデータを分離することができる。
【００３７】
なお、上記では増幅器ＡＭＰ１に供給される電源５４のオン・オフを切り替えることで第２の電波を変調する場合について説明したが、第２の電波を変調する方式はこれに限られない。例えば帰還ループの所定の箇所に直列にスイッチを接続し、このスイッチをオン・オフすることで第２の電波を変調してもよい。つまり、スイッチがオン状態の場合は帰還ループが形成されているので第２の電波が送信される。一方、スイッチがオフ状態の場合は帰還ループが形成されないので第２の電波は送信されない。また、第２の電波を変調する方式はオン・オフ変調に限らず、第２の電波の強度を変調する方式（つまり、強弱を用いた変調）でもよい。
【００３８】
次に、帰還部３８の一例について図４〜図６を用いて説明する。帰還部３８は、図４に示すように配線７１を用いて構成してもよい。つまり、配線７１を用いて、第１のアンテナ３１と第２のアンテナ３９との間（換言すると、増幅器ＡＭＰの出力側と入力側との間）を接続してもよい。
【００３９】
また帰還部３８は、図５に示すように抵抗素子Ｒ１を用いて構成してもよい。つまり、抵抗素子Ｒ１を用いて、第１のアンテナ３１と第２のアンテナ３９との間を接続してもよい。増幅器ＡＭＰ１の入力側には、第１のアンテナ３１で受信した信号の電圧振幅と、帰還信号の電圧振幅とが加算された信号が供給される。このため、第１の無線機器１０とデータ送信機３０との距離が近い場合は、増幅器ＡＭＰ１の入力側に供給される信号の電圧振幅が大きくなり、増幅器ＡＭＰ１が破壊されるおそれがある。
【００４０】
図５に示す例では、抵抗素子Ｒ１を用いて第１のアンテナ３１と第２のアンテナ３９との間を接続しているので、増幅器ＡＭＰ１の入力側に供給される信号の電圧振幅を制限することができ、増幅器ＡＭＰ１が破壊されることを抑制することができる。
【００４１】
また帰還部３８は、図６に示すようにバッファＢＵＦ１を用いて構成してもよい。つまり、バッファＢＵＦ１を用いて、第１のアンテナ３１と第２のアンテナ３９との間を接続してもよい。例えば第１の無線機器１０とデータ送信機３０との距離が離れている場合は、第１のアンテナ３１で受信した信号の電圧振幅は小さくなる。このため、増幅器ＡＭＰ１だけでは十分な利得を得られない場合がある。
【００４２】
図６に示す例では、バッファＢＵＦ１を用いて第１のアンテナ３１と第２のアンテナ３９との間を接続しているので、バッファＢＵＦ１を用いて帰還信号を増幅することができ、必要な電圧振幅（つまり、利得）を得ることができる。
【００４３】
次に、周波数調整回路３７の一例について図７、図８を用いて説明する。図７に示す周波数調整回路３７’は、Ｐ型トランジスタＭＰ１〜ＭＰ４、Ｎ型トランジスタＭＮ１〜ＭＮ４を備える。Ｐ型トランジスタＭＰ１のソースは高電位側の電源に接続され、ドレインはＰ型トランジスタＭＰ２のソースに接続され、ゲートには制御電圧ＶＣＰが供給される。Ｐ型トランジスタＭＰ２のソースはＰ型トランジスタＭＰ１のドレインに接続され、ソースはノードＮ１に接続され、ゲートには増幅器ＡＭＰ１で増幅された信号５５が供給される。
【００４４】
Ｎ型トランジスタＭＮ１のドレインはノードＮ１に接続され、ソースはＮ型トランジスタＭＮ２のドレインに接続され、ゲートには信号５５が供給される。Ｎ型トランジスタＭＮ２のドレインはＮ型トランジスタＭＮ１のソースに接続され、ソースは低電位側の電源に接続され、ゲートには制御電圧ＶＣＮが供給される。
【００４５】
Ｐ型トランジスタＭＰ３のソースは高電位側の電源に接続され、ドレインはＰ型トランジスタＭＰ４のソースに接続され、ゲートには制御電圧ＶＣＰが供給される。Ｐ型トランジスタＭＰ４のソースはＰ型トランジスタＭＰ３のドレインに接続され、ソースはノードＮ２に接続され、ゲートはノードＮ１に接続されている。
【００４６】
Ｎ型トランジスタＭＮ３のドレインはノードＮ２に接続され、ソースはＮ型トランジスタＭＮ４のドレインに接続され、ゲートはノードＮ１に接続されている。Ｎ型トランジスタＭＮ４のドレインはＮ型トランジスタＭＮ３のソースに接続され、ソースは低電位側の電源に接続され、ゲートには制御電圧ＶＣＮが供給される。
【００４７】
Ｐ型トランジスタＭＰ２およびＮ型トランジスタＭＮ１、並びにＰ型トランジスタＭＰ４およびＮ型トランジスタＭＮ３はそれぞれインバータを構成している。
【００４８】
ここで、制御電圧ＶＣＰ、ＶＣＮは所定の定電圧の制御信号であり、周波数比較器３６から出力された制御信号５６に対応している。Ｐ型トランジスタＭＰ１、ＭＰ３を流れる電流量は、制御電圧ＶＣＰに応じて変化する。具体的には、制御電圧ＶＣＰが低くなるほど、Ｐ型トランジスタＭＰ１、ＭＰ３を流れる電流量が増加する。また、Ｎ型トランジスタＭＮ２、ＭＮ４を流れる電流量は、制御電圧ＶＣＮに応じて変化する。具体的には、制御電圧ＶＣＮが高くなるほど、Ｎ型トランジスタＭＮ２、ＭＮ４を流れる電流量が増加する。
【００４９】
図７に示す周波数調整回路３７’では、制御電圧ＶＣＰ、ＶＣＮを調整することで、信号５５が遷移した際のノードＮ１、Ｎ２の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングを調整して周波数を調整している。換言すると、図７に示す周波数調整回路３７’では、制御電圧ＶＣＰ、ＶＣＮに応じて、信号５５に遅延を与えることで周波数を調整している。なお、ノードＮ１の立ち上がりとは、ノードＮ１の電位がロウレベルからハイレベルに遷移する状態を意味する。同様に、ノードＮ１の立ち下がりとは、ノードＮ１の電位がハイレベルからロウレベルに遷移する状態を意味する。
【００５０】
例えば、信号５５がハイレベルからロウレベルに遷移した場合、Ｐ型トランジスタＭＰ２はオン状態、Ｎ型トランジスタＭＮ１はオフ状態となる。このときノードＮ１が立ち上がるタイミングは、制御電圧ＶＣＰに依存する。例えば制御電圧ＶＣＰが低い場合は、Ｐ型トランジスタＭＰ１を流れる電流量は多いため、ノードＮ１の立ち上がりは早くなる。一方、制御電圧ＶＣＰが高い場合は、Ｐ型トランジスタＭＰ１を流れる電流量は少ないため、ノードＮ１の立ち上がりは遅くなる。
【００５１】
同様に、例えば、信号５５がロウレベルからハイレベルに遷移した場合、Ｐ型トランジスタＭＰ２はオフ状態、Ｎ型トランジスタＭＮ１はオン状態となる。このときノードＮ１が立ち下がるタイミングは、制御電圧ＶＣＮに依存する。例えば制御電圧ＶＣＮが高い場合は、Ｎ型トランジスタＭＮ２を流れる電流量は多いため、ノードＮ１の立ち下がりは早くなる。一方、制御電圧ＶＣＮが低い場合は、Ｎ型トランジスタＭＮ２を流れる電流量は少ないため、ノードＮ１の立ち下がりは遅くなる。
【００５２】
Ｐ型トランジスタＭＰ３、ＭＰ４、Ｎ型トランジスタＭＮ３、ＭＮ４の動作についても同様である。このように、図７に示す周波数調整回路３７’では、制御電圧ＶＣＰ、ＶＣＮに応じて信号５５に遅延を与えることで、信号５５の周波数を調整することができる。
【００５３】
次に、図８に示す周波数調整回路３７’’について説明する。周波数調整回路３７’’は、Ｐ型トランジスタＭＰ５、ＭＰ６、Ｎ型トランジスタＭＮ５、ＭＮ６、および可変容量ＶＣ１、ＣＶ２を備える。Ｐ型トランジスタＭＰ５のソースは高電位側の電源に接続され、ドレインはノードＮ３に接続され、ゲートには信号５５が供給される。Ｎ型トランジスタＭＮ５のドレインはノードＮ３に接続され、ゲートには信号５５が供給され、ソースは低電位側の電源に接続されている。つまり、Ｐ型トランジスタＭＰ５およびＮ型トランジスタＭＮ５はインバータを構成している。
【００５４】
Ｐ型トランジスタＭＰ６のソースは高電位側の電源に接続され、ドレインはノードＮ４に接続され、ゲートはノードＮ３に接続されている。Ｎ型トランジスタＭＮ６のドレインはノードＮ４に接続され、ゲートはノードＮ３に接続され、ソースは低電位側の電源に接続されている。つまり、Ｐ型トランジスタＭＰ６およびＮ型トランジスタＭＮ６はインバータを構成している。
【００５５】
可変容量ＶＣ１の一端はノードＮ３に接続され、他端は低電位側の電源に接続されている。可変容量ＶＣ２の一端はノードＮ４に接続され、他端は低電位側の電源に接続されている。可変容量ＶＣ１、ＶＣ２の容量は、制御信号ＣＮＴにより調整される。
【００５６】
図８に示す周波数調整回路３７’’では、可変容量ＶＣ１、ＶＣ２の容量に応じて、信号５５が遷移した際のノードＮ１、Ｎ２の立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングを調整することができる。例えば、信号５５がハイレベルからロウレベルに遷移した場合、Ｐ型トランジスタＭＰ５はオン状態、Ｎ型トランジスタＭＮ５はオフ状態となる。このときノードＮ３が立ち上がるタイミングは、可変容量ＶＣ１の容量に依存する。つまり、可変容量ＶＣ１の容量が大きいほど可変容量ＶＣ１の充電に時間がかかるため、ノードＮ３の立ち上がりは遅くなる。逆に、可変容量ＶＣ１の容量が小さいほど可変容量ＶＣ１の充電に時間がかからないため、ノードＮ３の立ち上がりは早くなる。
【００５７】
同様に、信号５５がロウレベルからハイレベルに遷移した場合、Ｐ型トランジスタＭＰ５はオフ状態、Ｎ型トランジスタＭＮ５はオン状態となる。このときノードＮ３が立ち下がるタイミングは、可変容量ＶＣ１の容量に依存する。つまり、可変容量ＶＣ１の容量が大きいほど可変容量ＶＣ１の放電に時間がかかるため、ノードＮ３の立ち下がりは遅くなる。逆に、可変容量ＶＣ１の容量が小さいほど可変容量ＶＣ１の放電に時間がかからないため、ノードＮ３の立ち下がりは早くなる。
【００５８】
Ｐ型トランジスタＭＰ６、Ｎ型トランジスタＭＮ６、可変容量ＶＣ２の動作についても同様である。このように、図８に示す周波数調整回路３７’’では、制御信号ＣＮＴに応じて可変容量ＶＣ１、ＶＣ２の容量を調整することで、信号５５の周波数を調整することができる。
【００５９】
背景技術で説明したように、ＲＦＩＤ技術を利用した無線通信システムでは、無線タグ（データ送信機）から所定の無線機器にデータが送信される。ここでデータ送信機は、例えばセンサノードなどであり、所定の情報を取得するために分散して配置されている。例えばセンサノードは、日常生活空間や人間が立ち入ることが困難な空間などに分散して配置されることが想定される。このため、センサノードの電池交換の頻度が増加すると無線通信システムの利便性が低下する。よって、センサノードの電池交換の頻度を低減させるために、センサノードの消費電力を低減させることが必要とされていた。特にセンサノードでは、無線通信部での消費電力が全体の消費電力のうちの大半を占めることから、無線通信部の消費電力を低減させる必要があった。
【００６０】
一方、データ送信機の送信電力を高めるためには、データ送信機に搭載されている増幅器の利得を増加させる必要がある。しかしながら、増幅器の利得を増加させるとデータ送信機の消費電力が増加するという問題があった。つまり、増幅器の利得を増加させるためには、増幅器を構成するトランジスタの寸法を大きくする方法や、増幅器を多段接続する方法があるが、これらの方法を用いた場合は回路全体の消費電力が増加する。
【００６１】
そこで本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機３０に帰還部３８を設け、増幅器ＡＭＰ１の出力側から増幅器ＡＭＰ１の入力側に信号を帰還している。このように帰還ループを形成すると増幅器ＡＭＰ１が発振するので、データ送信機３０の消費電力を低減しつつ、増幅器ＡＭＰ１の利得を向上させることができる。
【００６２】
よって本実施の形態により、データ送信機の消費電力を低減しつつ、データ送信機の送信電力を高めることが可能な無線通信システムおよびデータ送信機を提供することができる。
【００６３】
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２について説明する。図９は実施の形態２にかかる無線通信システムを示すブロック図である。実施の形態１で説明した無線通信システムでは、データ送信機３０から第２の無線機器２０に第２のデータを送信する際、第１の通信機器１０から第２の無線機器２０に送信される第１のデータは任意のデータとしていた。これに対して本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機３０から第２の無線機器２０に第２のデータを送信する際、第１の通信機器１０から第２の無線機器２０に送信される第１のデータを固定データパターンとしている。これ以外は実施の形態１で説明した無線通信システムと同様であるので、重複した説明は省略する。
【００６４】
本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第１の無線機器１０は、予め定められたデータパターン（固定データパターン）を第１のデータとして送信する。第２の無線機器２０は、第１の電波１３のビット誤り率を求める際に、予め定められたデータパターンの期待値を用いる。
【００６５】
予め定められたデータパターンとして、例えばデータ“０”の連続送信またはデータ“１”の連続送信であるシングルトーン送信、データ“０”とデータ“１”とを交互に送信するデータパターン（つまり、０、１、０、１、０、１、０、・・・）を用いることができる。
【００６６】
また、予め定められたデータパターンとして、擬似ランダム雑音パターンを用いてもよい。擬似ランダム雑音パターンとしては、例えばＰＮ３（１、０、０、１、１、１、０）の７ビット系列、ＰＮ４（０、１、０、０、１、１、０、１、０、１、１、１、１、０、０）の１５ビット系列、ＰＮ５（１、０、０、０、１、１、１、１、１、０、０、１、１、０、１、０、０、１、０、０、０、０、１、０、１、０、１、１、１、０、１）の３１ビット系列のデータパターンを用いることができる。また、予め定められたデータパターンとして、マンチェスタ符号を用いたデータ“０”の連続送信またはデータ“１”の連続送信を用いてもよい。
【００６７】
上記予め定められたデータパターンを送信する際の変調方式は、振幅変調、周波数変調、および位相変調のいずれであってもよい。
【００６８】
図１０は、第１の電波１３の波形の一例を示す図である。図１０に示す第１の電波１３の波形は、シングルトーン送信の波形を示している（変調方式は周波数変調方式）。また、図１１は、第１の電波１３のビット誤り率の変化を示す図である。図１１において、符号６１はビット誤り率が高い箇所を示しており、符号６２はビット誤り率が低い箇所を示している。図１０、図１１に示すように、第１の通信機器１０から第２の無線機器２０に送信する第１のデータを固定データパターンとし、第２の無線機器２０において第１の電波のビット誤り率を求める際に第１のデータ（固定データパターン）の期待値を用いることで、第１の電波のビット誤り率の変動の検出が容易となる。よって、ビット誤り率のＳ／Ｎ比を向上させることができ、通信感度を向上させることができる。
【００６９】
図１２は、第１の電波１３の波形の一例を示す図であり、固定データパターンを用いない場合の第１の電波１３の波形の一例を示している（変調方式は周波数変調方式）。図１２に示すように、固定データパターンを用いない場合は、符号６４、符号６５に示すように第１の電波１３の周波数が変動している。図１３は、第１の電波１３のビット誤り率の変化を示す図である（比較例）。図１３において、符号６７はビット誤り率が高い箇所を示しており、符号６８はビット誤り率が低い箇所を示している。図１３に示すように、固定データパターンを用いない場合は、ビット誤り率のＳ／Ｎ比が低下し、通信感度が低下する。
【００７０】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機３０から第２の無線機器２０に第２のデータを送信する際に、第１の通信機器１０から第２の無線機器２０に送信する第１のデータを固定データパターンとしている。これにより、ビット誤り率の変動の検出が容易となり、ビット誤り率のＳ／Ｎ比を向上させることができる。よって、データ送信機３０から第２の無線機器２０に第２のデータを送信する際の通信感度を向上させることができる。
【００７１】
＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３について説明する。図１４は実施の形態３にかかる無線通信システムが備えるデータ送信機３０’を示すブロック図である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機３０’が帰還部として整合回路７２を備えている点が実施の形態１と異なる。これ以外は実施の形態１、２で説明した無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００７２】
データ送信機３０’が備える整合回路７２は、第２のアンテナ３９から送信される第２の電波１５の電力（つまり、反射信号７４の電力）と、帰還ループを経由して帰還される透過信号７３の電力との割合を調整する。
【００７３】
整合回路７２は、透過信号７３の電力に対して反射信号７４の電力が十分大きくなるように設計されている（例えば、透過信号７３の電力：反射信号７４の電力＝１：９）。つまり、帰還ループにおいて電圧振幅がフルスイングするのに必要な電力のみが帰還され、残りの電力は第２のアンテナ３９より第２の電波１５として送出される。これにより、第２の電波１５の送信電力を高めることができる。また帰還ループで電圧振幅がフルスイングすることで、増幅器ＡＭＰ１がアンプ動作からスイッチング動作に切り替わることから、増幅器ＡＭＰ１の消費電力を抑制することができる。以下で、図１５を参照して帰還ループがフルスイング動作するための条件について説明する。
【００７４】
増幅器ＡＭＰ１の出力電圧をＶｏｕｔとすると、帰還ループがフルスイング動作するためには、Ｖｏｕｔ＝ＶＤＤを満たす必要がある。ここでＶＤＤは高電位側の電源電圧である。増幅器ＡＭＰ１の電力利得をＧａ、入力電圧をＶｉｎ、整合回路の透過率をβとすると、帰還ループが正帰還であるので、以下の式１を導くことができる。
【００７５】
【数１】
2015065637.tif 000003
【００７６】
したがって、整合回路の透過率βは以下の式２のように表すことができる。ここで、Ｐｒ１は第１のアンテナ３１で受信する第１の電波１４の受信電力、Ｒｉｎは増幅器ＡＭＰ１の入力抵抗である。
【００７７】
【数２】
2015065637.tif 000004
【００７８】
例えば、電力利得Ｇａ＝１０ｄＢ、受信電力Ｐｒ１＝−４０ｄＢｍ、入力抵抗Ｒｉｎ＝５０Ωとすると、透過率βは下記の式３ようになる。
【００７９】
【数３】
2015065637.tif 000005
【００８０】
したがって、この場合は、帰還ループがフルスイング動作するように、整合回路７２における透過信号７３の電力と反射信号７４の電力との比率が１：９となるように整合回路７２を設計する。図１６Ａ〜図１６Ｄは、整合回路７２の一例を示す回路図である。
【００８１】
図１６Ａに示すように、整合回路７２は、一端がノードＡＮＴ１に接続され、他端が低電位側の電源に接続された容量Ｃ１と、一端がノードＡＮＴ２に接続され、他端がノードＡＮＴ１に接続されたインダクタＬ１を用いて構成することができる。ここで、ノードＡＮＴ１は第１のアンテナ３１側のノードであり、ノードＡＮＴ２は第２のアンテナ３９側のノードである（図１５参照）。
【００８２】
また図１６Ｂに示すように、整合回路７２は、一端がノードＡＮＴ１に接続され、他端が低電位側の電源に接続されたインダクタＬ２と、一端がノードＡＮＴ２に接続され、他端がノードＡＮＴ１に接続された容量Ｃ２を用いて構成することができる。また、図１６Ｃに示すように、整合回路７２は、一端がノードＡＮＴ２に接続され、他端が低電位側の電源に接続された容量Ｃ３と、一端がノードＡＮＴ２に接続され、他端がノードＡＮＴ１に接続されたインダクタＬ３を用いて構成することができる。また、図１６Ｄに示すように、整合回路７２は、一端がノードＡＮＴ２に接続され、他端が低電位側の電源に接続されたインダクタＬ４と、一端がノードＡＮＴ２に接続され、他端がノードＡＮＴ１に接続された容量Ｃ４を用いて構成することができる。
【００８３】
整合回路７２における透過信号７３の電力と反射信号７４の電力との比率は、図１６Ａ〜図１６Ｄに示した整合回路のインダクタの値と容量の値を調整することで決定することができる。なお、図１６Ａ〜図１６Ｄに示した整合回路は一例であり、整合回路はこれらの回路に限定されることはない。
【００８４】
以上で説明したように本実施の形態では、データ送信機３０’に整合回路７２を設け、透過信号７３の電力に対して反射信号７４の電力が十分大きくなるようにしている。つまり、帰還ループにおいて電圧振幅がフルスイングするのに必要な電力のみが帰還され、残りの電力は第２のアンテナ３９より第２の電波１５として送出されるようにしている。これにより、第２の電波１５の送信電力を高めることができる。
【００８５】
＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４について説明する。図１７は実施の形態４にかかる無線通信システムが備えるデータ送信機３０’’を示すブロック図である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機３０’’が備える帰還部が、第１のアンテナ３１および第２のアンテナ３９を用いて構成されており、第２のアンテナ３９から第１のアンテナ３１に第３の電波１６を送信することで帰還ループが形成されている。これ以外は実施の形態１、２で説明した無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００８６】
図１７に示すデータ送信機３０’’では、第２のアンテナ３９から第１のアンテナ３１に第３の電波１６を送信することで帰還ループが形成されている。このとき、第１のアンテナ３１の指向方向と第２のアンテナ３９の指向方向とが重なるように、第１のアンテナ３１と第２のアンテナ３９とを構成してもよい。空間を介して帰還ループが形成されて発振現象が生じるためには、以下に示す電力条件と位相条件の２つの条件を満たす必要がある。
【００８７】
第２のアンテナ３９から第１のアンテナ３１に第３の電波１６が送信されると、自由空間伝搬損失により第３の電波１６の強度が低下する。このため、第１のアンテナ３１と第２のアンテナ３９との間隔が離れすぎている場合は、帰還ループの形成が困難になる。更に、発振現象が生じるか否かは、第３の電波１６が自由空間を伝搬することで生じる位相差にも依存する。まず、図１８を参照して発振現象が生じるための電力条件について説明する。
【００８８】
帰還ループにおいて発振現象が生じるためには、以下の式４を満たす必要がある。ここで、Ｇａは増幅器ＡＭＰ１の電力利得、Ｇｒは第１のアンテナ３１のアンテナ利得、Ｇｔは第２のアンテナ３９のアンテナ利得、Γ０は第３の電波１６が第２のアンテナ３９から第１のアンテナ３１に伝搬する際の自由空間伝搬損失である。
【００８９】
【数４】
2015065637.tif 000006
【００９０】
式４を対数表記からリニア表記に変更すると、下記の式５のようになる。
【００９１】
【数５】
2015065637.tif 000007
【００９２】
またフリスの伝搬公式を用いると、式５は式６のように表すことができる。
【００９３】
【数６】
2015065637.tif 000008
【００９４】
ここでＤは第１のアンテナ３１と第２のアンテナ３９との間の距離、ｆは第３の電波１６の周波数（換言すると、帰還ループにおける周波数）である。増幅器ＡＭＰ１が１次遅れのシステムであると仮定し、増幅器ＡＭＰ１の直流利得をＧａ０、周波数帯域幅をｆｐとすると、アンテナ間距離Ｄは次の式７を満たす必要がある。ｃは光速である。
【００９５】
【数７】
2015065637.tif 000009
【００９６】
次に、図１９を参照して発振現象が生じるための位相条件について説明する。増幅器ＡＭＰ１での位相遅れをθ、周波数調整回路（位相調整回路）３７での位相遅れをφ、自由空間伝搬での位相遅れをψとおくと、発振を生じさせるための位相条件として、次の式８を満たす必要がある。ここでＮは整数である。
【００９７】
【数８】
2015065637.tif 000010
【００９８】
増幅器ＡＭＰ１が１次遅れのシステムであると仮定し、距離Ｄの伝搬による位相遅れを考慮すると、式９のように表すことができる。
【００９９】
【数９】
2015065637.tif 000011
【０１００】
Ｎ＝１とすると、周波数調整回路３７の位相差φは次の式１０を満足する必要がある。
【０１０１】
【数１０】
2015065637.tif 000012
【０１０２】
更に、実施の形態３で説明した方法を用いて、増幅器ＡＭＰ１がフルスイング動作する条件を導くと、下記の式１１のようになる。
【０１０３】
【数１１】
2015065637.tif 000013
【０１０４】
ここで、光速ｃ＝３×１０８［ｍ／ｓ］、アンテナ利得Ｇｔ＝Ｇｒ＝２［ｄＢｉ］、増幅器ＡＭＰ１の直流利得Ｇａ０＝１０［ｄＢ］、増幅器ＡＭＰ１の周波数帯域幅ｆｐ＝４［ＧＨｚ］とし、アンテナ間距離Ｄと周波数ｆとの関係（式７）をプロットすると図２０のようになる。また、周波数調整回路３７での位相差φと周波数ｆとの関係（式１０）をプロットすると、図２１のようになる。
【０１０５】
例えば、周波数ｆ＝２．４［ＧＨｚ］において発振現象を生じされるためには、アンテナ間距離ＤはＤ≦４．６［ｃｍ］、周波数調整回路３７での位相差φはφ＝２２８°（Ｄ＝４．６［ｃｍ］での値）となる。更に、フルスイング動作するための条件は、Ｄ＝３．２［ｃｍ］、φ＝２７０°（Ｄ＝３．２［ｃｍ］での値）となる。
【０１０６】
＜実施の形態５＞
次に、実施の形態５について説明する。図２２は実施の形態５にかかる無線通信システムが備えるデータ送信機８０を示すブロック図である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機８０の構成が実施の形態１〜４の場合と異なる。これ以外、つまり第１の無線機器１０および第２の無線機器２０の構成および動作については、実施の形態１〜４の場合と同様である。
【０１０７】
図２２に示すようにデータ送信機８０は、第１のアンテナ８１、増幅器ＡＭＰ３（入力増幅器）、発振器８２、増幅器ＡＭＰ４（出力増幅器）、変調回路８５、スイッチ８６、および第２のアンテナ８９を備える。発振器８２は、乗算器８３および周波数調整回路８４を備える。
【０１０８】
第１のアンテナ８１は、第１の無線機器１０から送信された第１の電波１４を受信し、第１のアンテナ８１で受信した第１の電波に対応した信号（つまり、受信信号）９１を増幅器ＡＭＰ３に出力する。
【０１０９】
増幅器ＡＭＰ３は信号９１を増幅し、増幅後の信号９２を発振器８２に出力する。発振器８２は、第１の電波１４の周波数（換言すると増幅後の信号９２の周波数）と同一の周波数で発振し、発振器８２から出力された信号９４を増幅器ＡＭＰ４に出力する。このとき発振器８２には増幅後の信号９２が供給されるので、発振器８２における発振周波数が第１の電波１４の周波数に正確に追従するインジェクションロックと呼ばれる現象が引き起こされる。
【０１１０】
発振器８２が備える乗算器８３は、増幅後の信号９２と信号９４とを入力し、これらの信号を乗算した信号９３を周波数調整回路８４に出力する。周波数調整回路８４は、発振器８２の発振周波数が第１の電波１４の周波数と一致するように信号９３の周波数を調整し、調整後の信号９４を出力する。換言すると周波数調整回路８４は、乗算器８３に入力された信号９２の周波数と信号９４の周波数とが一致するように信号９３の周波数を調整する。
【０１１１】
図２３は、発振器８２が備える乗算器８３および周波数調整回路８４の一例を示す回路図である。図２３に示すように、乗算器８３’はＰ型トランジスタＭＰ１１、Ｎ型トランジスタＭＮ１１、ＭＮ１２を備える。周波数調整回路８４’は、Ｐ型トランジスタＭＰ１〜ＭＰ４、Ｎ型トランジスタＭＮ１〜ＭＮ４を備える。なお、周波数調整回路８４’については、図７で説明した周波数調整回路３７’と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し重複した説明は省略する。
【０１１２】
乗算器８３’が備えるＰ型トランジスタＭＰ１１のソースは高電位側の電源に接続され、ドレインはＮ型トランジスタＭＮ１１のドレインに接続され、ゲートには信号９４が供給される。Ｎ型トランジスタＭＮ１１のドレインはＰ型トランジスタＭＰ１１のドレインに接続され、ソースはＮ型トランジスタＭＮ１２のドレインに接続され、ゲートには信号９４が供給される。つまり、Ｐ型トランジスタＭＰ１１およびＮ型トランジスタＭＮ１１はインバータを構成している。Ｎ型トランジスタＭＮ１２のドレインはＮ型トランジスタＭＮ１１のソースに接続され、ソースは低電位側の電源に接続され、ゲートには容量Ｃ１１を介して信号９２が供給される。
【０１１３】
信号９２および信号９４が共にハイレベルである場合、Ｐ型トランジスタＭＰ１１はオフ状態、Ｎ型トランジスタＭＮ１１はオン状態、Ｎ型トランジスタＭＮ１２はオン状態となり、信号９３としてロウレベルの信号が出力される。一方、信号９２および信号９４が共にロウレベルである場合、Ｐ型トランジスタＭＰ１１はオン状態、Ｎ型トランジスタＭＮ１１はオフ状態、Ｎ型トランジスタＭＮ１２はオフ状態となり、信号９３としてハイレベルの信号が出力される。
【０１１４】
つまり乗算器８３’は、信号９２の周波数と信号９４の周波数とが一致する場合に、信号９２および信号９４と同期した信号９３を出力する。周波数調整回路８４’は、信号９２の周波数と信号９４の周波数とが一致するように信号９３の周波数を調整する。
【０１１５】
図２４は、発振器８２が備える乗算器８３および周波数調整回路８４の一例を示す回路図である。図２４に示すように、発振器８２は乗算器８３’および周波数調整回路８４’’を用いて構成してもよい。乗算器８３’はＰ型トランジスタＭＰ１１、Ｎ型トランジスタＭＮ１１、ＭＮ１２を備える。周波数調整回路８４’’は、Ｐ型トランジスタＭＰ５、ＭＰ６、Ｎ型トランジスタＭＮ５、ＭＮ６、および可変容量ＶＣ１、ＶＣ２を備える。なお、乗算器８３’は図２３で説明した乗算器８３’と同様であり、周波数調整回路８４’’は図７で説明した周波数調整回路３７’’と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し重複した説明は省略する。
【０１１６】
図２４に示す発振器においても、乗算器８３’は、信号９２の周波数と信号９４の周波数とが一致する場合に、信号９２および信号９４と同期した信号９３を出力する。周波数調整回路８４’’は、信号９２の周波数と信号９４の周波数とが一致するように信号９３の周波数を調整する。
【０１１７】
図２２に示す増幅器ＡＭＰ４は、発振器８２から出力された信号９４を増幅して、増幅後の信号９７を第２のアンテナ８９に出力する。第２のアンテナ８９は信号９７を第２の電波１５として送信する。増幅器ＡＭＰ４には、スイッチ８６を介して電源９６が供給される。スイッチ８６は変調回路８５から出力された制御信号９５に応じて、増幅器ＡＭＰ４に供給される電源９６のオン・オフを切り替える。変調回路８５は、送信対象である第２のデータに応じて制御信号９５を生成する。つまり、第２のデータに応じて、増幅器ＡＭＰ４から増幅後の信号９７が出力される状態と出力されない状態とを切り替えることができる。
【０１１８】
例えば、送信対象である第２のデータが“１”である場合、変調回路８５はスイッチ８６をオン状態とする制御信号９５を出力する。この場合、スイッチ８６がオン状態となるので、増幅器ＡＭＰ４には電源９６が供給される。増幅器ＡＭＰ４は、信号９４を増幅した信号９７（つまり、第２のデータ“１”に対応している）を出力する。このとき、第２のアンテナ８９から第２の電波１５が送信される。
【０１１９】
一方、送信対象である第２のデータが“０”である場合、変調回路８５はスイッチ８６をオフ状態とする制御信号９５を出力する。この場合、スイッチ８６がオフ状態となるので、増幅器ＡＭＰ４には電源９６が供給されない。よって増幅器ＡＭＰ４からはロウレベルの信号９７（つまり、第２のデータ“０”に対応している）が出力される。このとき、第２のアンテナ８９からは第２の電波１５が送信されない。
【０１２０】
なお、データ送信機８０が送信する第２のデータについては、実施の形態１で説明した場合と同様である。
【０１２１】
本実施の形態においても、データ送信機８０が送信する第２のデータは、第２の無線機器２０が受信した電波（第１および第２の電波）におけるビット誤り率の変化を用いて伝送される。本実施の形態では、データ送信機８０に、第１の電波１４の周波数と同一の周波数で発振する発振器８２を設けている。よって、実施の形態１〜４で説明したデータ送信機が備える周波数比較器を省略することができるので、データ送信機の消費電力を更に低減させることができる。
【０１２２】
なお、本実施の形態においても、第１の通信機器１０から第２の無線機器２０に送信する第１のデータを固定データパターンとしてもよい（実施の形態２参照）。
【０１２３】
＜実施の形態６＞
次に、実施の形態６について説明する。図２５は、実施の形態６にかかる無線通信システムが備えるデータ送信機１００を示すブロック図である。本実施の形態では、実施の形態５で説明したデータ送信機に帰還部１０４および発振周波数調整回路１０１を追加している。これ以外は、実施の形態５で説明したデータ送信機と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し重複した説明は省略する。
【０１２４】
図２５に示すように、データ送信機１００は、第１のアンテナ８１、増幅器ＡＭＰ３、発振器８２、増幅器ＡＭＰ４、変調回路８５、スイッチ８６、発振周波数調整回路１０１、帰還部１０４、および第２のアンテナ８９を備える。発振器８２は、乗算器８３および周波数調整回路８４を備える。発振周波数調整回路１０１は、周波数比較器１０２および周波数調整回路１０３を備える。
【０１２５】
帰還部１０４は、増幅器ＡＭＰ４の出力側から増幅器ＡＭＰ４の入力側に信号を帰還（正帰還）して帰還ループを形成する。周波数比較器１０２は、周波数調整回路１０３から出力された信号１１３と増幅器ＡＭＰ３で増幅された信号９２とを比較し、この比較結果に応じて周波数調整回路１０３を制御する。具体的には、周波数比較器１０２は、周波数調整回路１０３から出力された信号１１３の周波数が、増幅器ＡＭＰ３で増幅された信号９２の周波数と一致するように周波数調整回路１０３を制御する。なお、周波数比較器１０２および周波数調整回路１０３については、実施の形態１で説明した周波数比較器３６および周波数調整回路３７と同様である。
【０１２６】
本実施の形態では帰還部１０４を設けているので、データ送信機１００における帰還ループが２つ（つまり、帰還部１０４を経由するループと、発振器８２の帰還ループ）形成される。よってデータ送信機１００内部の増幅器ＡＭＰ３、ＡＭＰ４の利得を下げることができ、増幅器ＡＭＰ３、ＡＭＰ４における消費電力を低減させることができる。
【０１２７】
なお、本実施の形態において、帰還部１０４には実施の形態１、３で説明した帰還部を用いてもよい。また、図２６に示すデータ送信機１１０ように、第２のアンテナ８９から第１のアンテナ８１に第３の電波１１６を送信することで帰還ループを形成してもよい（実施の形態４参照）。また、本実施の形態においても、第１の通信機器１０から第２の無線機器２０に送信する第１のデータを固定データパターンとしてもよい（実施の形態２参照）。
【０１２８】
＜実施の形態７＞
次に、実施の形態７について説明する。図２７は、実施の形態７にかかる無線通信システムが備えるデータ送信機８０’を示すブロック図である。本実施の形態にかかるデータ送信機８０’では、実施の形態５で説明したデータ送信機８０と比べて、入力増幅器ＡＭＰ３、発振器８２、及び出力増幅器ＡＭＰ４に供給される電源を、スイッチ８６’を用いて切り替えている点が異なる。これ以外は、実施の形態５で説明したデータ送信機８０と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し重複した説明は省略する。
【０１２９】
図２７に示すようにデータ送信機８０’は、第１のアンテナ８１、入力増幅器ＡＭＰ３、発振器８２、出力増幅器ＡＭＰ４、変調回路８５、スイッチ８６’、および第２のアンテナ８９を備える。発振器８２は、乗算器８３および周波数調整回路８４を備える。
【０１３０】
入力増幅器ＡＭＰ３、発振器８２、及び出力増幅器ＡＭＰ４には、スイッチ８６’を介して電源９６が供給される。スイッチ８６’は変調回路８５から出力された制御信号９５に応じて、入力増幅器ＡＭＰ３、発振器８２、及び出力増幅器ＡＭＰ４に供給される電源９６のオン・オフを切り替える。変調回路８５は、送信対象である第２のデータに応じて制御信号９５を生成する。つまり、図２７に示すデータ送信機８０’では、入力増幅器ＡＭＰ３、発振器８２、及び出力増幅器ＡＭＰ４にそれぞれ供給される電源を第２のデータに応じてオン・オフすることで、第２のアンテナ８９から送信される第２の電波を変調する。
【０１３１】
例えば、送信対象である第２のデータが“１”である場合、変調回路８５はスイッチ８６’をオン状態とする制御信号９５を出力する。この場合、スイッチ８６’がオン状態となるので、入力増幅器ＡＭＰ３、発振器８２、及び出力増幅器ＡＭＰ４には電源９６が供給される。このとき、第２のアンテナ８９から第２の電波１５が送信される。
【０１３２】
一方、送信対象である第２のデータが“０”である場合、変調回路８５はスイッチ８６’をオフ状態とする制御信号９５を出力する。この場合、スイッチ８６’がオフ状態となるので、入力増幅器ＡＭＰ３、発振器８２、及び出力増幅器ＡＭＰ４には電源９６が供給されない。このとき、第２のアンテナ８９からは第２の電波１５が送信されない。
【０１３３】
なお、データ送信機８０’が送信する第２のデータについては、実施の形態１で説明した場合と同様である。
【０１３４】
＜実施の形態８＞
次に、実施の形態８について説明する。実施の形態１乃至７では、データ送信機が２つのアンテナ（第１のアンテナ及び第２のアンテナ）を備える構成について説明したが、本実施の形態では、データ送信機が１つのアンテナを備える構成について説明する。
【０１３５】
図２８は、本実施の形態にかかる無線通信システムが備えるデータ送信機１２０を示すブロック図である。図２８に示すように、データ送信機１２０は、アンテナ１２１、入出力切替回路１２２、入力増幅器ＡＭＰ５、発振器１２３、出力増幅器ＡＭＰ６、周波数比較器１２６、制御電圧生成回路１２７、クロック生成回路１３１、変調回路１３２、制御回路１３３、及びスイッチ１３５〜１３７を備える。発振器１２３は、乗算器１２４および周波数調整回路１２５を備える。
【０１３６】
アンテナ１２１は、第１の無線機器１０（図１参照）から送信された第１の電波１４を受信し、送信対象である第２のデータに応じて変調された第２の電波１５（つまり、第１の電波１３に外乱を与える第２の電波１５）を送信する。
【０１３７】
入出力切替回路１２２は、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１との接続、および出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１との接続を切り替える。入出力切替回路１２２は、制御回路１３３から出力された制御信号φ１、φ２を用いて制御される。つまり、入出力切替回路１２２は、ハイレベルの制御信号φ１が供給された場合、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１とを接続し、ハイレベルの制御信号φ２が供給された場合、出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１とを接続する。
【０１３８】
入力増幅器ＡＭＰ５は、アンテナ１２１で受信した第１の電波１４（図１参照）に対応した信号１４１を増幅し、増幅後の信号１４３を発振器１２３および周波数比較器１２６に出力する。つまり、入出力切替回路１２２が入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１とを接続している場合、入力増幅器ＡＭＰ５には第１の電波に対応した信号１４１が供給される。入力増幅器ＡＭＰ５は、この信号１４１を増幅し、増幅後の信号１４３を発振器１２３および周波数比較器１２６に出力する。
【０１３９】
発振器１２３は、第１の電波１４の周波数（換言すると増幅後の信号１４３の周波数）と同一の周波数で発振し、発振器１２３から出力された信号１４４を出力増幅器ＡＭＰ６および周波数比較器１２６に出力する。発振器１２３が備える乗算器１２４は、増幅後の信号１４３と信号１４４とを入力し、これらの信号を乗算した信号を周波数調整回路１２５に出力する。周波数調整回路１２５は、発振器１２３の発振周波数が第１の電波１４の周波数と一致するように、乗算器１２４から出力された信号の周波数を調整し、調整後の信号１４４を出力する。換言すると、周波数調整回路１２５は、乗算器１２４に入力された信号１４３の周波数と信号１４４の周波数とが一致するように、周波数調整回路１２５に入力された信号の周波数を調整する。周波数調整回路１２５から出力される信号１４４の周波数は、制御電圧生成回路１２７から供給された制御電圧１４６を用いて制御される。発振器１２３における発振周波数が第１の電波１４の周波数と一致している場合、インジェクションロックが生じた状態となる。
【０１４０】
発振器１２３は、例えば、図２３に示した乗算器８３’と周波数調整回路８４’とを用いて構成することができる。ここで、制御電圧１４６は、図２３に示した周波数調整回路８４’の制御電圧ＶＣＰ、ＶＣＮに対応している。なお、乗算器８３’および周波数調整回路８４’の構成および動作については、実施の形態１（図７参照）および実施の形態５（図２３参照）で説明したので重複した説明は省略する。また、発振器１２３は、例えば、図２４に示した乗算器８３’と周波数調整回路８４’’とを用いて構成してもよい（この場合、図２４に示した周波数調整回路８４’’の制御信号ＣＮＴは、図２８の制御電圧１４６に対応する）。
【０１４１】
周波数比較器１２６は、入力増幅器ＡＭＰ５から出力された信号１４３の周波数と発振器１２３から出力された信号１４４の周波数とを比較し、信号１４３の周波数と信号１４４の周波数とが一致している場合、検出信号１４５としてハイレベルの信号を制御回路１３３および制御電圧生成回路１２７に出力する。
【０１４２】
制御電圧生成回路１２７は、周波数調整回路１２５を制御するための制御電圧１４６を生成する。制御電圧生成回路１２７は、制御電圧１４６を掃引して、発振器１２３の出力信号１４４の周波数を変化させ、発振器１４４の出力信号１４４の周波数が入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致したタイミングで制御電圧１４６を固定する。このとき、制御電圧生成回路１２７は、周波数比較器１２６から供給された検出信号１４５によって、発振器１４４の出力信号１４４の周波数が入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致したタイミングを把握することができる。
【０１４３】
出力増幅器ＡＭＰ６は、発振器１２３から出力された信号１４４を増幅して、増幅後の信号１４２をアンテナ１２１に出力する。つまり、入出力切替回路１２２が出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１とを接続している場合、アンテナ１２１には出力増幅器ＡＭＰ６で増幅された信号１４２が供給され、アンテナ１２１は信号１４２を第２の電波１５（図１参照）として送信する。
【０１４４】
スイッチ１３５は、制御回路１３３から出力された制御信号φ１に応じて、入力増幅器ＡＭＰ５および周波数比較器１２６への電源供給の有無を切り替える。例えば、スイッチ１３５は、制御信号φ１がハイレベルの場合、入力増幅器ＡＭＰ５および周波数比較器１２６に電源を供給し、制御信号φ１がロウレベルの場合、入力増幅器ＡＭＰ５および周波数比較器１２６に電源を供給しないように動作する。換言すると、スイッチ１３５は、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１とが接続されている間（つまり、制御信号φ１がハイレベルの間）、入力増幅器ＡＭＰ５および周波数比較器１２６に電源を供給する。
【０１４５】
スイッチ１３６は、制御回路１３３から出力された制御信号φ２に応じて、出力増幅器ＡＭＰ６への電源供給の有無を切り替える。例えば、スイッチ１３６は、制御信号φ２がハイレベルの場合、出力増幅器ＡＭＰ６に電源を供給し、制御信号φ２がロウレベルの場合、出力増幅器ＡＭＰ６に電源を供給しないように動作する。換言すると、スイッチ１３６は、出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１とが接続されている間（つまり、制御信号φ２がハイレベルの間）、出力増幅器ＡＭＰ６に電源を供給する。
【０１４６】
スイッチ１３７は、第２のデータ（送信データ）１４８に応じて、発振器１２３に供給する電源をオン・オフする。例えば、変調回路１３２から出力された第２のデータ１４８が“１”である場合、スイッチ１３７がオン状態となり、発振器１２３に電源が供給される。一方、変調回路１３２から出力された第２のデータ１４８が“０”である場合、スイッチ１３７がオフ状態となり、発振器１２３には電源が供給されない。
【０１４７】
クロック生成回路１３１はクロック信号を生成し、生成したクロック信号１４７を制御回路１３３に出力する。
【０１４８】
変調回路１３２は、データ送信機１２０が送信する第２のデータ１４８を制御回路１３３およびスイッチ１３７に出力する。なお、データ送信機１２０が送信する第２のデータ１４８については、実施の形態１で説明した場合と同様である。
【０１４９】
制御回路１３３は、検出信号１４５、クロック信号１４７、及び第２のデータ１４８に応じて、入出力切替回路１２２およびスイッチ１３５、１３６を制御するための制御信号φ１、φ２を生成する。具体的には、送信対象である第２のデータ１４８が“１”である場合、制御回路１３３は、制御信号φ１としてハイレベルの信号を生成する。これにより、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３５がオン状態となるので、入力増幅器ＡＭＰ５および周波数比較器１２６に電源が供給される。また、送信対象である第２のデータ１４８が“１”である場合、スイッチ１３７がオン状態となるので、発振器１２３に電源が供給される。
【０１５０】
その後、発振器１２３の出力信号１４４の周波数が入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致すると、検出信号１４５がハイレベルになり、制御回路１３３は、制御信号φ１としてロウレベルの信号を、制御信号φ２としてハイレベルの信号を生成する。これにより、出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３６がオン状態となるので、出力増幅器ＡＭＰ６に電源が供給される。このとき、スイッチ１３５はオフ状態となるので、入力増幅器ＡＭＰ５および周波数比較器１２６には電源が供給されていない状態となる。
【０１５１】
次に、データ送信機１２０の動作について、図２９に示すタイミングチャートを用いて説明する。図２９に示すように、第２のデータ（送信データ）１４８が“０”である場合、制御信号φ１、φ２は共にロウレベルの状態となる。よって、スイッチ１３５〜１３７はオフ状態となっているので、入力増幅器ＡＭＰ５、出力増幅器ＡＭＰ６、及び発振器１２３には電源が供給されていない状態となる。
【０１５２】
タイミングｔ１において第２のデータ１４８が“１”になると、制御回路１３３は、制御信号φ１としてハイレベルの信号を生成する。これにより、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３５がオン状態となるので、入力増幅器ＡＭＰ５および周波数比較器１２６に電源が供給される。また、第２のデータ１４８が“１”であるので、スイッチ１３７がオン状態となり、発振器１２３に電源が供給される。
【０１５３】
入力増幅器ＡＭＰ５は、アンテナ１２１で受信した第１の電波１４（図１参照）に対応した信号１４１を増幅し、増幅後の信号１４３を発振器１２３および周波数比較器１２６に出力する。制御電圧生成回路１２７は、制御電圧１４６を掃引して、発振器１２３の出力信号１４４の周波数を変化させる。このとき、周波数比較器１２６は、入力増幅器ＡＭＰ５から出力された信号１４３の周波数と発振器１２３から出力された信号１４４の周波数とを比較している。
【０１５４】
そして、信号１４３の周波数と信号１４４の周波数とが一致すると（タイミングｔ２）、周波数比較器１２６は、検出信号１４５としてハイレベルの信号を制御回路１３３および制御電圧生成回路１２７に出力する。制御電圧生成回路１２７は、ハイレベルの検出信号１４５が供給されると、発振器１２３に出力している制御電圧１４６を固定する。
【０１５５】
制御回路１３３は、検出信号１４５がハイレベルであるので、クロック信号が立ち上がるタイミングｔ３に、制御信号φ１をロウレベルに、制御信号φ２をハイレベルにする。これにより、出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３６がオン状態となるので、出力増幅器ＡＭＰ６に電源が供給される。よって、出力増幅器ＡＭＰ６で増幅された信号１４２が第２の電波としてアンテナ１２１から送信される。すなわち、図２９に示すタイミングチャートにおいて、タイミングｔ１〜ｔ３は入力側経路選択期間（つまり、入力増幅器ＡＭＰ５がオンする期間（受信期間））であり、タイミングｔ３〜ｔ４は出力側経路選択期間（つまり、出力増幅器ＡＭＰ６がオンする期間（送信期間））である。
【０１５６】
制御回路１３３は、次に送信する第２のデータ１４８も“１”であるので、タイミングｔ４において、制御信号φ１としてハイレベルの信号を生成する。このとき、制御信号φ２はロウレベルとなる。以降の動作は、上記で説明した動作と同様であるので重複した説明は省略する。そして、タイミングｔ７において第２のデータ１４８が“０”になると、制御回路１３３は、制御信号φ１、φ２をロウレベルにする。
【０１５７】
次に、データ送信機１２０の動作について、図３０に示すフローチャートを用いて説明する。データ送信機１２０は、変調回路１３２から出力された第２のデータ（送信データ）１４８が“１”であるか否か判定する（ステップＳ１）。そして、変調回路１３２から出力された第２のデータ１４８が“１”である場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、入出力切替回路１２２を用いて入力側の経路を選択する（ステップＳ２）。つまり、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１とを接続する。そして、発振器１２３に供給する制御電圧１４６を調整して、発振器１２３の出力信号１４４の周波数を調整する（ステップＳ３）。
【０１５８】
その後、入力増幅器ＡＭＰ５から出力された信号１４３の周波数と発振器１２３から出力された信号１４４の周波数とを比較する（ステップＳ４）。信号１４３の周波数と信号１４４の周波数とが一致していない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）は、ステップＳ３、Ｓ４の動作を繰り返す。そして、信号１４３の周波数と信号１４４の周波数とが一致すると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、入出力切替回路１２２を用いて出力側の経路を選択する（ステップＳ６）。つまり、出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１とを接続する。これにより、出力増幅器ＡＭＰ６で増幅された信号１４２が第２の電波としてアンテナ１２１から送信される。以降、ステップＳ１〜Ｓ６の動作を繰り返すことで、データ送信機１２０は第２のデータ（送信データ）１４８を送信することができる。
【０１５９】
なお、本実施の形態においても、データ送信機１２０が送信する第２のデータは、第２の無線機器２０（図１参照）が受信した電波（第１および第２の電波）におけるビット誤り率の変化を用いて伝送される。
【０１６０】
本実施の形態では、データ送信機１２０に入出力切替回路１２２を設け、入力側の経路と出力側の経路とを時分割で切り替え可能に構成している。よって、入力側の経路と出力側の経路とでアンテナ１２１を共用することができ、アンテナ数を１つにすることができる。したがって、データ送信機１２０を小型化することができる。
【０１６１】
すなわち、アンテナはデータ送信機を搭載するボードにおいて大部分の面積を占める。このため、実施の形態１乃至７で説明したデータ送信機のように、入力側の経路と出力側の経路のそれぞれにアンテナを設けた場合は、アンテナ数が２つになり、データ送信機を搭載するボードの面積が大きくなる傾向があった。
【０１６２】
これに対して本実施の形態では、入力側の経路と出力側の経路とでアンテナを共用しているので、アンテナ数を２つから１つに削減することができ、データ送信機を小型化することができる。
【０１６３】
＜実施の形態９＞
次に、実施の形態９について説明する。図３１は、実施の形態９にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機１５０を示すブロック図である。図３１に示すように、データ送信機１５０は、アンテナ１２１、入出力切替回路１２２、入力増幅器ＡＭＰ５、発振器１２３、出力増幅器ＡＭＰ６、周波数比較器１５１、変調回路１５４、制御回路１５７、及びスイッチ１３５〜１３７を備える。
【０１６４】
本実施の形態で用いられるデータ送信機１５０は、実施の形態８で説明したデータ送信機１２０と比べて、周波数比較器１５１および変調回路１５４の構成が異なる。これ以外は実施の形態８で説明したデータ送信機と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【０１６５】
周波数比較器１５１は、乗算器１５２とローパスフィルタ１５３とを備える。乗算器１５２には、入力増幅器ＡＭＰ５から出力された信号１４３と発振器１２３から出力された信号１４４とが供給される。そして、乗算器１５２は、信号１４３の周波数と信号１４４の周波数とが一致した際、ローパスフィルタ１５３に直流電圧を出力する。ローパスフィルタ１５３は、乗算器１５２から出力された直流電圧から不要な周波数成分を除去し、当該不要な周波数成分を除去した後の直流電圧を検出信号１６４として出力する。周波数比較器１５１から出力された検出信号１６４は、変調回路１５４が備えるマイコン１５６および制御回路１５７に供給される。
【０１６６】
変調回路１５４は、センサ１５５およびマイコン１５６を備える。センサ１５５は、例えば人の体温を測定する温度センサ、人の血圧を測定する圧力センサ等である。なお、センサ１５５は温度センサ、圧力センサに限定されることはなく、所定のデータを取得できるセンサであればどのようなセンサであってもよい。
【０１６７】
マイコン１５６は、センサ１５５で取得したデータに基づいて、第２のデータ（送信データ）を生成する。生成された第２のデータ１６１は、制御回路１５７およびスイッチ１３７に出力される。また、マイコン１５６はクロック信号を生成する。生成されたクロック信号１６２は制御回路１５７に出力される。
【０１６８】
更に、マイコン１５６は、周波数調整回路１２５を制御するための制御電圧１６３を生成する。例えば、マイコン１５６は、制御電圧１６３を掃引して、発振器１２３の出力信号１４４の周波数を変化させ、発振器１４４の出力信号１４４の周波数が入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致したタイミングで制御電圧１６３を固定するようにしてもよい。このとき、マイコン１５６は、周波数比較器１５１から供給された検出信号１６４によって、発振器１４４の出力信号１４４の周波数が入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致したタイミングを把握することができる。
【０１６９】
本実施の形態において、変調回路１５４が備えるマイコン１５６は、変調回路として機能することに加えて、制御電圧生成回路１２７およびクロック生成回路１３１（図２８参照）としても機能する。
【０１７０】
制御回路１５７は、検出信号１６４、第２のデータ１６１、及びクロック信号１６２に応じて、入出力切替回路１２２およびスイッチ１３５、１３６を制御するための制御信号φ１、φ２を生成する。具体的には、送信対象である第２のデータ１６１が“１”である場合、制御回路１５７は、制御信号φ１としてハイレベルの信号を生成する。これにより、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３５がオン状態となるので、入力増幅器ＡＭＰ５および乗算器１５２に電源が供給される。また、送信対象である第２のデータ１６１が“１”である場合、スイッチ１３７がオン状態となるので、発振器１２３に電源が供給される。
【０１７１】
その後、発振器１２３の出力信号１４４の周波数が入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致すると、検出信号１６４がハイレベルになり、制御回路１５７は、制御信号φ１としてロウレベルの信号を、制御信号φ２としてハイレベルの信号を生成する。これにより、出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３６がオン状態となるので、出力増幅器ＡＭＰ６に電源が供給される。このとき、スイッチ１３５はオフ状態となるので、入力増幅器ＡＭＰ５および乗算器１５２には電源が供給されていない状態となる。
【０１７２】
次に、データ送信機１５０の動作について、図３２に示すタイミングチャートを用いて説明する。図３２に示すように、第２のデータ（送信データ）１６１が“０”である場合、制御信号φ１、φ２は共にロウレベルの状態となる。よって、スイッチ１３５〜１３７はオフ状態となっているので、入力増幅器ＡＭＰ５、出力増幅器ＡＭＰ６、及び発振器１２３には電源が供給されていない状態となる。
【０１７３】
タイミングｔ１１において第２のデータ１６１が“１”になると、制御回路１５７は、制御信号φ１としてハイレベルの信号を生成する。これにより、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３５がオン状態となるので、入力増幅器ＡＭＰ５および乗算器１５２に電源が供給される。また、第２のデータ１６１が“１”であるので、スイッチ１３７がオン状態となり、発振器１２３に電源が供給される。
【０１７４】
入力増幅器ＡＭＰ５は、アンテナ１２１で受信した第１の電波１４（図１参照）に対応した信号１４１を増幅し、増幅後の信号１４３を発振器１２３および周波数比較器１５１に出力する。マイコン１５６は、制御電圧１６３を掃引して、発振器１２３の出力信号１４４の周波数を変化させる。このとき、周波数比較器１５１は、入力増幅器ＡＭＰ５から出力された信号１４３の周波数と発振器１２３から出力された信号１４４の周波数とを比較している。
【０１７５】
そして、信号１４３の周波数と信号１４４の周波数とが一致すると（タイミングｔ１２）、乗算器１５２は、ローパスフィルタ１５３に直流電圧を出力する。ローパスフィルタ１５３は、乗算器１５２から出力された直流電圧から不要な周波数成分を除去し、当該不要な周波数成分を除去した後の直流電圧（つまり、ハイレベルの信号）を検出信号１６４として、マイコン１５６および制御回路１５７に出力する。マイコン１５６は、ハイレベルの検出信号１６４が供給されると、発振器１２３に出力している制御電圧１６３を固定する。
【０１７６】
制御回路１５７は、検出信号１６４がハイレベルであるので、クロック信号１６２が立ち上がるタイミングｔ１３に、制御信号φ１をロウレベルに、制御信号φ２をハイレベルにする。これにより、出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３６がオン状態となるので、出力増幅器ＡＭＰ６に電源が供給される。よって、出力増幅器ＡＭＰ６で増幅された信号１４２が第２の電波としてアンテナ１２１から送信される。すなわち、図３２に示すタイミングチャートにおいて、タイミングｔ１１〜ｔ１３は入力側経路選択期間（つまり、入力増幅器ＡＭＰ５がオンする期間（受信期間））であり、タイミングｔ１３〜ｔ１４は出力側経路選択期間（つまり、出力増幅器ＡＭＰ６がオンする期間（送信期間））である。
【０１７７】
制御回路１５７は、次に送信する第２のデータ１６１も“１”であるので、タイミングｔ１４において、制御信号φ１としてハイレベルの信号を生成する。このとき、制御信号φ２はロウレベルとなる。以降の動作は、上記で説明した動作と同様であるので重複した説明は省略する。そして、タイミングｔ１７において第２のデータ１６１が“０”になると、制御回路１３３は、制御信号φ１、φ２をロウレベルにする。
【０１７８】
なお、データ送信機１５０の動作をフローチャートを用いて示すと、図３０に示したフローチャートのようになる。図３０については既に説明したので重複した説明は省略する。
【０１７９】
本実施の形態においても、データ送信機１５０に入出力切替回路１２２を設け、入力側の経路と出力側の経路とを時分割で切り替え可能に構成している。よって、入力側の経路と出力側の経路とでアンテナ１２１を共用することができ、アンテナ数を１つにすることができる。したがって、データ送信機１２０を小型化することができる。
【０１８０】
特に本実施の形態では、変調回路１５４が備えるマイコン１５６を用いて、周波数調整回路１２５を制御するための制御電圧１６３、及びクロック信号１６２を生成している。よって、変調回路１５４が備えるマイコン１５６を有効活用することができる。つまり、図２８（実施の形態８）に示した制御電圧生成回路１２７およびクロック生成回路１３１を、マイコン１５６を用いて構成することができる。
【０１８１】
＜実施の形態１０＞
次に、実施の形態１０について説明する。図３３は、実施の形態１０にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機１８０を示すブロック図である。本実施の形態で用いられるデータ送信機１８０は、実施の形態８で説明したデータ送信機１２０と比べて、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路１８１を備えている点が異なる。これ以外は実施の形態８で説明したデータ送信機と同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【０１８２】
図３３に示すように、データ送信機１８０は、アンテナ１２１、入出力切替回路１２２、入力増幅器ＡＭＰ５、発振器１２３、出力増幅器ＡＭＰ６、周波数比較器１８２、チャージポンプ回路１８３、ローパスフィルタ１８４、スイッチ１８５、保持容量１８６、クロック生成回路１３１、変調回路１３２、制御回路１３３、及びスイッチ１３５〜１３７を備える。発振器１２３は、乗算器１２４および周波数調整回路１２５を備える。また、周波数比較器１８２、チャージポンプ回路１８３、ローパスフィルタ１８４、スイッチ１８５、保持容量１８６、及び発振器１２３はＰＬＬ回路１８１を構成している。
【０１８３】
ＰＬＬ回路１８１が備える周波数比較器１８２は、入力増幅器ＡＭＰ５から出力された信号１４３の周波数と発振器１２３から出力された信号１４４の周波数とを比較し、比較結果を制御回路１３３およびチャージポンプ回路１８３に出力する。チャージポンプ回路１８３は、周波数比較器１８２における信号１４３と信号１４４との比較結果に応じて、制御電圧を生成する。ローパスフィルタ１８４は、チャージポンプ回路１８３から出力された制御電圧から不要な周波数成分を除去する。
【０１８４】
スイッチ１８５は、制御信号φ１に応じて、ローパスフィルタ１８４から出力された制御電圧を周波数調整回路１２５および保持容量１８６に供給する場合と供給しない場合とを切り替える。具体的には、スイッチ１８５は、制御信号φ１がハイレベルの場合、ローパスフィルタ１８４から出力された制御電圧を周波数調整回路１２５および保持容量１８６に供給する。
【０１８５】
発振器１２３が備える周波数調整回路１２５は、乗算器１２４から出力された信号の周波数を制御電圧１９１に応じて調整する。ＰＬＬ回路１８１は、発振器１２３（周波数調整回路１２５）の出力信号１４４の周波数が、入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致するように（つまり、インジェクションロックが生じるように）動作する。このとき、保持容量１８６には、発振器１２３の出力信号１４４の周波数が入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致した時点での制御電圧１９１が保持される。
【０１８６】
次に、データ送信機１８０の動作について、図３４に示すタイミングチャートを用いて説明する。図３４に示すように、第２のデータ（送信データ）１４８が“０”である場合、制御信号φ１、φ２は共にロウレベルの状態となる。よって、スイッチ１３５〜１３７はオフ状態となっているので、入力増幅器ＡＭＰ５、出力増幅器ＡＭＰ６、及び発振器１２３には電源が供給されていない状態となる。
【０１８７】
タイミングｔ２１において第２のデータ１４８が“１”になると、制御回路１３３は、制御信号φ１としてハイレベルの信号を生成する。これにより、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３５がオン状態となるので、入力増幅器ＡＭＰ５、周波数比較器１８２、及びチャージポンプ回路１８３に電源が供給される。また、第２のデータ１４８が“１”であるので、スイッチ１３７がオン状態となり、発振器１２３に電源が供給される。
【０１８８】
入力増幅器ＡＭＰ５は、アンテナ１２１で受信した第１の電波１４（図１参照）に対応した信号１４１を増幅する。ＰＬＬ回路１８１は、発振器１２３の出力信号１４４の周波数が、入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致するように動作する。このとき、保持容量１８６には、発振器１２３の出力信号１４４の周波数が入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致した時点（つまり、インジェクションロック時点）での制御電圧１９１が保持される。ここで、ＰＬＬ回路１８１のロックアップに必要な時間は、クロック信号１４７のクロック周期よりも十分に短いものとする。
【０１８９】
制御回路１３３は、ＰＬＬ回路１８１のロックアップ後、タイミングｔ２２に、制御信号φ１をロウレベルに、制御信号φ２をハイレベルにする。これにより、出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３６がオン状態となるので、出力増幅器ＡＭＰ６に電源が供給される。このとき、スイッチ１８５がオフ状態となるため、ローパスフィルタ１８４から周波数調整回路１２５への制御電圧１９１の供給が遮断される。しかし、保持容量１８６にはインジェクションロック時点の制御電圧が保持されているので、保持容量１８６から周波数調整回路１２５に制御電圧１９１が供給され続ける。よって、インジェクションロック状態での発振周波数が保持されたまま、出力増幅器ＡＭＰ６で増幅された信号１４２が第２の電波としてアンテナ１２１から送信される。すなわち、図３４に示すタイミングチャートにおいて、タイミングｔ２１〜ｔ２２は入力側経路選択期間（つまり、入力増幅器ＡＭＰ５がオンする期間（受信期間））であり、タイミングｔ２２〜ｔ２３は出力側経路選択期間（つまり、出力増幅器ＡＭＰ６がオンする期間（送信期間））である。
【０１９０】
制御回路１３３は、次に送信する第２のデータ１４８も“１”であるので、タイミングｔ２３において、制御信号φ１としてハイレベルの信号を生成する。このとき、制御信号φ２はロウレベルとなる。以降の動作は、上記で説明した動作と同様であるので重複した説明は省略する。そして、タイミングｔ２５において第２のデータ１４８が“０”になると、制御回路１３３は、制御信号φ１、φ２をロウレベルにする。
【０１９１】
なお、データ送信機１８０の動作をフローチャートを用いて示すと、図３０に示したフローチャートのようになる。図３０については既に説明したので重複した説明は省略する。
【０１９２】
本実施の形態においても、データ送信機１８０に入出力切替回路１２２を設け、入力側の経路と出力側の経路とを時分割で切り替え可能に構成している。よって、入力側の経路と出力側の経路とでアンテナ１２１を共用することができ、アンテナ数を１つにすることができる。したがって、データ送信機を小型化することができる。
【０１９３】
特に、本実施の形態は、実施の形態９で必要とされていたマイコンを用いることなくデータ送信機を構成することができるので、マイコンを使用しないデータ送信機に好適な構成である。
【０１９４】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。図３４に示したタイミングチャートでは、シンボル送信期間内（ｔ２１〜ｔ２３）に入出力経路の切り替えを１回しか行わないため、送信期間（ｔ２２〜ｔ２３）において保持容量１８６がリークすることによって、保持容量１８６に保持されている制御電圧１９１に誤差が生じるおそれがある。制御電圧１９１に誤差が生じると、発振器１２３の発振周波数に誤差が生じるため、データ送信機１８０の通信感度が低下する場合がある。
【０１９５】
このような問題を解決するために、本実施の形態の変形例では、第２のデータを送信する間、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１との接続および出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１との接続を交互に繰り返すことで、保持容量１８６に保持される制御電圧をリフレッシュしている。
【０１９６】
図３５は、データ送信機１８０の動作の他の例（本実施の形態の変形例）を説明するためのタイミングチャートである。図３５に示すように、第２のデータ（送信データ）１４８が“０”である場合、制御信号φ１、φ２は共にロウレベルの状態となる。よって、スイッチ１３５〜１３７はオフ状態となっているので、入力増幅器ＡＭＰ５、出力増幅器ＡＭＰ６、及び発振器１２３には電源が供給されていない状態となる。
【０１９７】
タイミングｔ３１において第２のデータ１４８が“１”になると、制御回路１３３は、制御信号φ１としてハイレベルの信号を生成する。これにより、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３５がオン状態となるので、入力増幅器ＡＭＰ５、周波数比較器１８２、及びチャージポンプ回路１８３に電源が供給される。また、第２のデータ１４８が“１”であるので、スイッチ１３７がオン状態となり、発振器１２３に電源が供給される。
【０１９８】
入力増幅器ＡＭＰ５は、アンテナ１２１で受信した第１の電波１４（図１参照）に対応した信号１４１を増幅する。ＰＬＬ回路１８１は、発振器１２３の出力信号１４４の周波数が、入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致するように動作する。このとき、保持容量１８６には、発振器１２３の出力信号１４４の周波数が入力増幅器ＡＭＰ５の出力信号１４３の周波数と一致した時点（つまり、インジェクションロック時点）での制御電圧１９１が保持される。ここで、ＰＬＬ回路１８１のロックアップに必要な時間は、クロック信号のクロック周期よりも短い（数十μｓｅｃ程度）ものとする。
【０１９９】
制御回路１３３は、タイミングｔ３２に、制御信号φ１をロウレベルに、制御信号φ２をハイレベルにする。これにより、出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１とが接続される。また、スイッチ１３６がオン状態となるので、出力増幅器ＡＭＰ６に電源が供給される。このとき、保持容量１８６から周波数調整回路１２５に制御電圧１９１が供給され続ける。よって、インジェクションロック状態での発振周波数が保持されたまま、出力増幅器ＡＭＰ６で増幅された信号１４２が第２の電波としてアンテナ１２１から送信される。
【０２００】
そして、本実施の形態の変形例では、第２のデータが“１”である間（タイミングｔ３１〜ｔ３３）、制御信号φ１、φ２を交互に高速に切り替えることで、入力増幅器ＡＭＰ５の入力側とアンテナ１２１との接続および出力増幅器ＡＭＰ６の出力側とアンテナ１２１との接続を交互に繰り返している。このような動作により、保持容量１８６に保持される制御電圧をリフレッシュすることができる。つまり、制御信号φ１がハイレベルになる度に、保持容量１８６に保持される制御電圧をリフレッシュすることができる。
【０２０１】
本実施の形態の変形例では、保持容量１８６に保持される制御電圧をリフレッシュしているので、保持容量１８６に保持される制御電圧１９１の誤差を低減することができ、データ送信機の通信感度を高めることができる。
【０２０２】
なお、上記で説明した実施の形態１乃至１０は適宜、互いに組み合わせて使用してもよい。
【０２０３】
また、一実施の形態にかかる無線通信システムおよびデータ送信機は、下記のように表現することもできる。
【０２０４】
（付記１）
第１のデータを第１の電波を用いて送信する第１の無線機器と、
送信対象である第２のデータに応じて前記第１の電波に外乱を与える第２の電波を送信するデータ送信機と、
前記第１の無線機器から送信された前記第１のデータを復調すると共に、前記データ送信機から送信された前記第２のデータを前記第１の電波のビット誤り率の変化を用いて復調する第２の無線機器と、を有し、
前記データ送信機は、
前記第１の電波を受信し、前記第２の電波を送信するアンテナと、
前記アンテナで受信した前記第１の電波に対応した信号を増幅する入力増幅器と、
前記入力増幅器の出力が供給され、前記第１の電波と同一の周波数で発振する発振器と、
前記発振器から出力された信号を増幅する出力増幅器と、
前記入力増幅器の入力側と前記アンテナとの接続および前記出力増幅器の出力側と前記アンテナとの接続を切り替える入出力切替回路と、
前記入出力切替回路を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記第２のデータを送信する際、前記入力増幅器の入力側と前記アンテナとを接続し、前記発振器の出力信号の周波数が前記入力増幅器の出力信号の周波数と一致した後、前記出力増幅器の出力側と前記アンテナとを接続する、
無線通信システム。
【０２０５】
（付記２）
前記発振器は、前記発振器の出力信号の周波数が前記入力増幅器の出力信号の周波数と一致するように調整する周波数調整回路を備える、付記１に記載の無線通信システム。
【０２０６】
（付記３）
前記データ送信機は、前記周波数調整回路の制御電圧を生成する制御電圧生成回路を更に備え、
前記制御電圧生成回路は、
前記制御電圧を掃引して前記発振器の出力信号の周波数を変化させ、
前記発振器の出力信号の周波数が前記入力増幅器の出力信号の周波数と一致したタイミングで前記制御電圧を固定する、
付記２に記載の無線通信システム。
【０２０７】
（付記４）
前記制御回路は更に、前記入力増幅器および前記出力増幅器への電源供給を制御可能に構成されており、
前記制御回路は、前記入力増幅器の入力側と前記アンテナとが接続されている間、前記入力増幅器に電源を供給し、前記出力増幅器の出力側と前記アンテナとが接続されている間、前記出力増幅器に電源を供給する、
付記１に記載の無線通信システム。
【０２０８】
（付記５）
前記データ送信機は、前記発振器に供給される電源を前記第２のデータに応じてオン・オフする、付記１に記載の無線通信システム。
【０２０９】
（付記６）
前記データ送信機は、前記入力増幅器の出力信号の周波数と前記発振器の出力信号の周波数とを比較する周波数比較器を更に備え、
前記周波数比較器は、
前記入力増幅器の出力信号と前記発振器の出力信号とが供給され、前記入力増幅器の出力信号の周波数と前記発振器の出力信号の周波数とが一致した際に直流電圧を出力する乗算器と、
前記乗算器から出力された直流電圧から不要な周波数成分を除去するローパスフィルタと、を備える、
付記１に記載の無線通信システム。
【０２１０】
（付記７）
前記データ送信機は、前記発振器を含むＰＬＬ回路を備え、
前記ＰＬＬ回路は、前記発振器の出力信号の周波数が前記入力増幅器の出力信号の周波数と一致するように動作する、
付記１に記載の無線通信システム。
【０２１１】
（付記８）
前記ＰＬＬ回路は、前記発振器の周波数を制御するための制御電圧を保持する保持容量を備える、付記７に記載の無線通信システム。
【０２１２】
（付記９）
前記データ送信機は、前記第２のデータを送信する間、前記入力増幅器の入力側と前記アンテナとの接続および前記出力増幅器の出力側と前記アンテナとの接続を交互に繰り返すことで、前記保持容量に保持される前記制御電圧をリフレッシュする、付記８に記載の無線通信システム。
【０２１３】
（付記１０）
無線ネットワークで用いられている第１の電波を受信し、送信対象である第２のデータに応じて前記第１の電波に外乱を与える第２の電波を送信するアンテナと、
前記アンテナで受信した前記第１の電波に対応した信号を増幅する入力増幅器と、
前記入力増幅器の出力が供給され、前記第１の電波と同一の周波数で発振する発振器と、
前記発振器から出力された信号を増幅する出力増幅器と、
前記入力増幅器の入力側と前記アンテナとの接続および前記出力増幅器の出力側と前記アンテナとの接続を切り替える入出力切替回路と、
前記入出力切替回路を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記第２のデータを送信する際、前記入力増幅器の入力側と前記アンテナとを接続し、前記発振器の出力信号の周波数が前記入力増幅器の出力信号の周波数と一致した後、前記出力増幅器の出力側と前記アンテナとを接続する、
データ送信機。
【０２１４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０２１５】
１０  第１の無線機器
１１  アンテナ
１３、１４  第１の電波
１５  第２の電波
１６  第３の電波
２０  第２の無線機器
２１  アンテナ
２２  復調回路
２３  第１のデータ
２４  第２のデータ
３０  データ送信機
３１  第１のアンテナ
３２  フィルタ回路
３３  変調回路
３４  スイッチ
３５  発振周波数調整回路
３６  周波数比較器
３７  周波数調整回路
３８  帰還部
３９  第２のアンテナ
７２  整合回路
８１  第１のアンテナ
８２  発振器
８３  乗算器
８４  周波数調整回路
８５  変調回路
８６  スイッチ
８９  第２のアンテナ
１２０、１５０、１８０  データ送信機
１２１  アンテナ
１２２  入出力切替回路
１２３  発振器
１２４  乗算器
１２５  周波数調整回路
１２６  周波数比較器
１２７  制御電圧生成回路
１３１  クロック生成回路
１３２  変調回路
１３３  制御回路
１３５〜１３７  スイッチ
１５１  周波数比較器
１５２  乗算器
１５３  ローパスフィルタ
１５４  変調回路
１５５  センサ
１５６  マイコン
１５７  制御回路
１８１  ＰＬＬ回路
１８２  周波数比較器
１８３  チャージポンプ回路
１８４  ローパスフィルタ
１８５  スイッチ
１８６  容量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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