(57)【要約】【課題】簡単な構造で、低雑音増幅器の増幅ゲインやミキサの変換ゲインを上げて、応答器からの反射波信号のＳ／Ｎを高くできる通信システムの質問器を提供する。【解決手段】局部発振器４１からの信号が電力増幅器４３で増幅され、サーキュレータ４４を介してアンテナ４７から送信される。応答器２０〜２２からの受信信号はサーキュレータ４４を介して、ＬＮＡ４５で増幅され、ミキサ７０，７１に反射波信号として入力されホモダイン検波が行われる。局部発振器４１からのミキサ７１へ入力される主搬送波信号は、反射波信号に対しπ／４ラジアンとなる位相となるように可変移相器４９により制御される。可変移相器４９の出力はさらに固定移相器４８で位相がπ／２ラジアンだけ変化させられミキサ７０へ入力される。ミキサ７１，７０の出力は差動アンプ７３に入力され、差信号が出力される。【選択図】　図７
2004120692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質問器から主搬送波を送信して、当該主搬送波を受信した応答器が当該主搬送波に対して所定の変調を行った反射波信号を質問器に返信する通信システムの質問器であって、
主搬送波及び復調用主搬送波を発振する主搬送波発振手段と、
当該主搬送波発振手段で発振された主搬送波を送信する主搬送波送信手段と、前記応答器において所定の変調がなされた反射波信号を受信する反射波受信手段と、
当該反射波受信手段が受信した反射波信号を前記主搬送波発振手段により発生された復調用主搬送波を用いて復調する復調手段とを備え、
前記復調手段は、前記主搬送波発振手段から前記復調手段に印加する復調用主搬送波の位相を制御信号により変化させる可変移相手段と、
当該可変移相手段を制御する前記制御信号を発生する制御手段と
を備えたことを特徴とする通信システムの質問器。
【請求項２】
前記制御手段は、前記復調手段の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるように制御する制御信号を発生することを特徴とする請求項１に記載の通信システムの質問器。
【請求項３】
前記復調手段は、
反射波信号がそれぞれ入力される第１ミキサ及び第２ミキサと、
前記復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることで、当該第１ミキサに印可される第１復調用主搬送波を発生させる前記可変移相手段としての第１の可変移相器と、
当該第１復調用主搬送波の位相を更にπ／２ラジアンだけ変化させることで、当該第２ミキサに印可される第２復調用主搬送波を発生させる第１固定移相器と、
当該第１ミキサの出力と当該第２ミキサの出力との差信号を発生する第１差動増幅器とを備え、
前記制御手段は制御信号を発生して、前記第１ミキサに印加される第１復調用主搬送波及び前記第１固定移相器によって得られ第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波の位相を前記第１可変移相器により変化させ、当該第１差動増幅器の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システムの質問器。
【請求項４】
前記復調手段は、更に、前記第１復調用主搬送波又は第２復調用主搬送波の振幅を制御する振幅制御手段と、
当該振幅制御手段により振幅制御された第１復調用主搬送波又は第２復調用主搬送波と前記反射波受信手段で受信反射波信号とを合成して合成反射波信号を生成する合成手段と、
当該合成手段からの合成反射波がそれぞれ入力される第３ミキサ及び第４ミキサと、
当該第３ミキサに印加される第３復調用主搬送波を、前記復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生する第２可変移相器と、
当該第４ミキサに印加される第４復調用主搬送波を、前記第３復調用主搬送波の位相を更にπ／２ラジアンだけ変化させることにより発生する第２固定移相器と、
当該第３ミキサの出力及び当該第４ミキサからの出力との差信号を発生する第２差動増幅器とを備え、
前記制御手段は制御信号を発生して、前記第３復調用主搬送波及び前記第４ミキサに印加される第４復調用主搬送波の位相を前記第２可変移相器により変化させ、当該第２差動増幅器の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の通信システムの質問器。
【請求項５】
前記復調手段は更に、前記第１差動復調器の出力と、前記第２差動器の出力から、前記応答器による変調成分として、どちらかを選択する選択手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の通信システムの質問器。
【請求項６】
前記選択手段は、前記第１差動増幅器の出力と、前記第２差動増幅器の出力とを比較し、応答器による変調成分が大きい方の出力を検出し、当該出力を前記応答器による変調成分として選択するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の通信システムの質問器。
【請求項７】
前記振幅制御手段は、第１ミキサ又は第２ミキサの出力に応じて振幅を制御することを特徴とする請求項４に記載の通信システムの質問器。
【請求項８】
前記第１復調用主搬送波の位相は、前記第１ミキサに印加される反射波信号の位相に対して、略π／４ラジアンだけ異なるように制御されることを特徴とする請求項３乃至７の何れかに記載の通信システムの質問器。
【請求項９】
前記第３復調用主搬送波の位相は第３ミキサに印加される反射波信号の位相に対し略π／４ラジアンだけ異なるよう制御されることを特徴とする請求項４乃至８の何れかに記載の通信システムの質問器。
【請求項１０】
前記合成反射波信号の位相は、第１ミキサ及び第２ミキサに入力される反射波信号の位相に対し略π／２ラジアンだけ異なるように制御されることを特徴とする請求項３乃至９の何れかに記載の通信システムの質問器。
【請求項１１】
前記復調手段は、
反射波信号が入力される第１ミキサと、
前記可変移相手段として、当該第１にミキサに印加される第１復調用主搬送波を、前記復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生する第１の可変移相器とを備え、
前記制御手段は制御信号を発生して、前記第１ミキサに印加される第１復調用主搬送波の位相を前記第１可変移相器により変化させ、前記復調手段の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の通信システムの質問器。
【請求項１２】
前記復調手段はさらに、
第１可変移相器により位相が変化した第１復調用主搬送波の振幅を制御する振幅制御手段と、
当該振幅制御手段により振幅制御された第１復調用主搬送波と前記反射波手段で受信した反射波信号とを合成して合成反射波信号を生成する合成手段と、
前記合成手段からの合成反射波信号が入力される第２ミキサと、
当該第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波を、前記復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生する第２の可変移相器と
を備え、
前記制御手段は制御信号を発生して、前記第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波の位相を前記第２可変移相器により変化させ、当該第２ミキサ出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の通信システムの質問器。
【請求項１３】
前記復調手段は、前記第１ミキサの出力と、前記第２ミキサの出力とから、前記応答器による変調成分として、いずれかを選択するミキサ選択手段を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の通信システムの質問器。
【請求項１４】
前記ミキサ選択手段は、前記第１ミキサの出力と、前記第２ミキサの出力とを比較し、応答器による変調成分が大きい方の出力を検出し、前記応答器による変調成分として選択するようにしたことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の通信システムの質問器。
【請求項１５】
前記振幅制御手段は、反射波信号の振幅に応じて振幅を制御することを特徴とする請求項４乃至１４の何れかに記載の通信システムの質問器。
【請求項１６】
前記第１復調用主搬送波の位相は第１ミキサに印加される反射波信号の位相に対し略π／２ラジアンだけ異なるよう制御されることを特徴とする請求項４乃至１５の何れかに記載の通信システムの質問器。
【請求項１７】
前記合成反射波信号の位相は第１ミキサに入力される反射波信号の位相に対し略π／４ラジアンだけ異なるよう制御されることを特徴とする請求項４乃至１６の何れかに記載の通信システムの質問器。
【請求項１８】
前記応答器からの応答が発生しない待機時に前記第１可変移相器による制御を行い、応答器からの応答検出時には応答検出直前の制御状態を保持することを特徴とする請求項３乃至１７の何れかに記載の通信システムの質問器。
【請求項１９】
前記応答器からの反射波信号の中のフレームの先頭に配置されるプリアンブルデータの受信時に前記第１可変移相器による制御を行い、プリアンブル後のフレームデータの受信時にはプリアンブル終了直前の制御状態を保持することを特徴とする請求項３乃至１８の何れかに記載の通信システムの質問器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、質問器から主搬送波を送信して、当該主搬送波を受信した応答器が当該主搬送波に対して所定の変調を行った反射波を質問器に返信する通信システムの質問器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、質問器から複数の応答器へ主搬送波を送って、応答器がその主搬送波を応答器ＩＤなどの所定の情報信号や情報信号で変調される副搬送波で変調して反射する無線通信システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来のバックスキャッタを用いた通信では、応答器からの反射波よりも、質問器で送受を分離するサーキュレータや方向性結合器からの漏れ（送信波のまわりこみ）やアンテナとのインピーダンス不整合による内部反射波、及び大きな金属等の反射体からの反射波の方が大きく、これをホモダイン検波すると大きな直流成分あるいは低周波成分となる。このため、大きな直流成分で出力が飽和するので、初段の低雑音増幅器（ＬＮＡ）やミキサの変換ゲインを上げられず、応答器からの反射波信号のＳ／Ｎが低くなる。これに対し、漏れ波や内部反射波などが合成された干渉波をこれと逆相の信号でキャンセルすることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４９６５６号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平８−１２２４２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アンテナインピーダンスは人が近づく等環境の影響を受けやすく、また、反射波強度も変動し、さらにノイズの影響もあるので、干渉波の位相及び振幅は絶えず変動している。従って、補償信号の振幅と位相を同時に最適値にリアルタイムで制御するためには複雑な制御が必要となり、質問器の構造が複雑になって質問器の価格が非常に高価となるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構造で干渉波の影響や同相ノイズの影響を小さくでき、応答器からの反射波信号のＳ／Ｎを高くできる通信システムの質問器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載の通信システムの質問器は、質問器から主搬送波を送信して、当該主搬送波を受信した応答器が当該主搬送波に対して所定の変調を行った反射波信号を質問器に返信する通信システムの質問器であって、主搬送波及び復調用主搬送波を発振する主搬送波発振手段と、当該主搬送波発振手段で発振された主搬送波を送信する主搬送波送信手段と、前記応答器において所定の変調がなされた反射波信号を受信する反射波受信手段と、当該反射波受信手段が受信した反射波信号を前記主搬送波発振手段により発生された復調用主搬送波を用いて復調する復調手段とを備え、前記復調手段は、前記主搬送波発振手段から前記復調手段に印加する復調用主搬送波の位相を制御信号により変化させる可変移相手段と、当該可変移相手段を制御する前記制御信号を発生する制御手段とを備えている。
【０００８】
この構成の通信システムの質問器では、主搬送波送信手段が当該主搬送波発振手段で発振された主搬送波を送信し、反射波受信手段が応答器において所定の変調がなされた反射波信号を受信し、復調手段が反射波受信手段が受信した反射波信号を主搬送波発振手段により発生された復調用主搬送波を用いて復調する。そして、復調手段の可変移相手段は、主搬送波発振手段から復調手段に印加する復調用主搬送波の位相を制御信号により変化させ、制御手段が可変移相手段を制御する制御信号を発生する。
【０００９】
また、請求項２に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記制御手段は、前記復調手段の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるように制御する制御信号を発生することを特徴とする構成となっている。
【００１０】
この構成の通信システムの質問器では、請求項１に記載の発明の作用に加えて、制御手段は、復調手段の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるように制御する制御信号を発生する。
【００１１】
また、請求項３に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、前記復調手段は、反射波信号がそれぞれ入力される第１ミキサ及び第２ミキサと、前記復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることで、当該第１ミキサに印可される第１復調用主搬送波を発生させる前記可変移相手段としての第１の可変移相器と、当該第１復調用主搬送波の位相を更にπ／２ラジアンだけ変化させることで、当該第２ミキサに印可される第２復調用主搬送波を発生させる第１固定移相器と、当該第１ミキサの出力と当該第２ミキサの出力との差信号を発生する第１差動増幅器とを備え、前記制御手段は制御信号を発生して、前記第１ミキサに印加される第１復調用主搬送波及び前記第１固定移相器によって得られ第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波及び前記第１固定移相器によって得られ第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波の位相を前記第１可変移相器により変化させ、当該第１差動増幅器の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにしたことを特徴とする構成となっている。
【００１２】
この構成の通信システムの質問器では、請求項１又は２に記載の発明の作用に加えて、前記復調手段では、第１ミキサ及び第２ミキサに反射波信号がそれぞれ入力され、第１の可変移相器で復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることで、第１ミキサに印可される第１復調用主搬送波を発生させ、第１固定移相器が第１復調用主搬送波の位相を更にπ／２ラジアンだけ変化させることで、第２ミキサに印可される第２復調用主搬送波を発生させる。第１差動増幅器は第１ミキサの出力と第２ミキサの出力との差信号を発生し、制御手段は制御信号を発生して、第１ミキサに印加される第１復調用主搬送波及び第１固定移相器によって得られ第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波及び第１固定移相器によって得られ第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波の位相を第１可変移相器により変化させ、第１差動増幅器の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにする。
【００１３】
また、請求項４に係る発明の通信システムの質問器では、請求項３に記載の発明の構成に加えて、前記復調手段は、更に、前記第１復調用主搬送波又は第２復調用主搬送波の振幅を制御する振幅制御手段と、当該振幅制御手段により振幅制御された第１復調用主搬送波又は第２復調用主搬送波と前記反射波受信手段で受信した反射波信号とを合成して合成反射波信号を生成する合成手段と、当該合成手段からの合成反射波がそれぞれ入力される第３ミキサ及び第４ミキサと、当該第３ミキサに印加される第３復調用主搬送波を、前記復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生する第２可変移相器と、当該第４ミキサに印加される第４復調用主搬送波を、前記第３復調用主搬送波の位相を更にπ／２ラジアンだけ変化させることにより発生する第２固定移相器と、当該第３ミキサの出力及び当該第４ミキサからの出力との差信号を発生する第２差動増幅器とを備え、前記制御手段は制御信号を発生して、前記第３復調用主搬送波及び前記第４ミキサに印加される第４復調用主搬送波の位相を前記第２可変移相器により変化させ、当該第２差動増幅器の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにしたことを特徴とする構成となっている。
【００１４】
この構成の通信システムの質問器では、請求項３に記載の発明の作用に加えて、振幅制御手段は、第１復調用主搬送波又は第２復調用主搬送波の振幅を制御し、合成手段が振幅制御手段により振幅制御された第１復調用主搬送波又は第２復調用主搬送波と前記反射波受信手段で受信した反射波信号とを合成して合成反射波信号を生成し、第３ミキサ及び第４ミキサに合成手段からの合成反射波がそれぞれ入力され、第２可変移相器は、第３ミキサに印加される第３復調用主搬送波を、復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生し、第２固定移相器は第４ミキサに印加される第４復調用主搬送波を、第３復調用主搬送波の位相を更にπ／２ラジアンだけ変化させることにより発生し、第２差動増幅器は、第３ミキサの出力及び第４ミキサからの出力との差信号を発生し、制御手段は制御信号を発生して、第３復調用主搬送波及び第４ミキサに印加される第４復調用主搬送波の位相を第２可変移相器により変化させ、第２差動増幅器の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにする。
【００１５】
また、請求項５に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４に記載の発明の構成に加えて、前記復調手段は更に、前記第１差動復調器の出力と、前記第２差動器の出力から、前記応答器による変調成分として、どちらかを選択する選択手段を備えている。
【００１６】
この構成の通信システムの質問器では、請求項４に記載の発明の作用に加えて、復調手段に設けられた選択手段によりは、第１差動復調器の出力と、第２差動器の出力から、応答器による変調成分として、どちらかを選択することができる。
【００１７】
また、請求項６に係る発明の通信システムの質問器では、請求項５に記載の発明の構成に加えて、前記選択手段は、前記第１差動増幅器の出力と、前記第２差動増幅器の出力とを比較し、応答器による変調成分が大きい方の出力を検出し、当該出力を前記応答器による変調成分として選択するようにしたことを特徴とする構成となっている。
【００１８】
この構成の通信システムの質問器では、請求項５に記載の発明の作用に加えて、選択手段により、第１差動増幅器の出力と、第２差動増幅器の出力とを比較し、応答器による変調成分が大きい方の出力を検出し、当該出力を前記応答器による変調成分として選択することができる。
【００１９】
また、請求項７に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４に記載の発明の構成に加えて、前記振幅制御手段は、第１ミキサ又は第２ミキサの出力に応じて振幅を制御することを特徴とする構成となっている。
【００２０】
この構成の通信システムの質問器では、請求項４に記載の発明の作用に加えて、前記振幅制御手段は、第１ミキサ又は第２ミキサの出力に応じて振幅を制御する。
【００２１】
また、請求項８に係る発明の通信システムの質問器では、請求項３乃至７の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記第１復調用主搬送波の位相は、前記第１ミキサに印加される反射波信号の位相に対して、略π／４ラジアンだけ異なるように制御されることを特徴とす構成となっている。
【００２２】
この構成の通信システムの質問器では、請求項３乃至７の何れかに記載の発明の作用に加えて、第１復調用主搬送波の位相は、前記第１ミキサに印加される反射波信号の位相に対して、略π／４ラジアンだけ異なるように制御される。
【００２３】
また、請求項９に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４乃至８の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記第３復調用主搬送波の位相は第３ミキサに印加される反射波信号の位相に対し略π／４ラジアンだけ異なるよう制御されることを特徴とする構成となっている。
【００２４】
この構成の通信システムの質問器では、請求項４乃至８の何れかに記載の発明の作用に加えて、第３復調用主搬送波の位相は第３ミキサに印加される反射波信号の位相に対し略π／４ラジアンだけ異なるように制御される。
【００２５】
また、請求項１０に係る発明の通信システムの質問器では、請求項３乃至９の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記合成反射波信号の位相は、第１ミキサ及び第２ミキサに入力される反射波信号の位相に対し略π／２ラジアンだけ異なるように制御されることを特徴とする構成となっている。
【００２６】
この構成の通信システムの質問器では、請求項３乃至９の何れかに記載の発明の作用に加えて、前記合成反射波信号の位相は、第１ミキサ及び第２ミキサに入力される反射波信号の位相に対し略π／２ラジアンだけ異なるように制御される。
【００２７】
また、請求項１１に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記復調手段は、反射波信号が入力される第１ミキサと、前記可変移相手段として、当該第１にミキサに印加される第１復調用主搬送波を、前記復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生する第１の可変移相器とを備え、前記制御手段は制御信号を発生して、前記第１ミキサに印加される第１復調用主搬送波の位相を前記第１可変移相器により変化させ、前記復調手段の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにしたことを特徴とする構成となっている。
【００２８】
この構成の通信システムの質問器では、請求項１に記載の発明の作用に加えて、復調手段の第１ミキサには反射波信号が入力され、可変移相手段としての第１の可変移相器は、第１にミキサに印加される第１復調用主搬送波を復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生し、制御手段は、制御信号を発生して、第１ミキサに印加される第１復調用主搬送波の位相を第１可変移相器により変化させ、復調手段の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにする。
【００２９】
また、請求項１２に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１１に記載の発明の構成に加えて、前記復調手段はさらに、第１可変移相器により位相が変化した第１復調用主搬送波の振幅を制御する振幅制御手段と、当該振幅制御手段により振幅制御された第１復調用主搬送波と前記反射波手段で受信した反射波信号とを合成して合成反射波信号を生成する合成手段と、前記合成手段からの合成反射波信号が入力される第２ミキサと、当該第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波を、前記復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生する第２の可変移相器とを備え、前記制御手段は制御信号を発生して、前記第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波の位相を前記第２可変移相器により変化させ、当該第２ミキサ出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにしたことを特徴とする構成となっている。
【００３０】
この構成の通信システムの質問器では、請求項１１に記載の発明の作用に加えて、復調手段の振幅制御手段は、第１可変移相器により位相が変化した第１復調用主搬送波の振幅を制御し、合成手段は、振幅制御手段により振幅制御された第１復調用主搬送波と反射波手段で受信した反射波信号とを合成して合成反射波信号を生成する。第２ミキサには合成手段からの合成反射波信号が入力され、第２の可変移相器は、第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波を、復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生し、制御手段は制御信号を発生して、第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波の位相を第２可変移相器により変化させ、第２ミキサ出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにする。
【００３１】
また、請求項１３に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１２に記載の発明の構成に加えて、前記復調手段は、前記第１ミキサの出力と、前記第２ミキサの出力とから、前記応答器による変調成分として、いずれかを選択するミキサ選択手段を備えている。
【００３２】
この構成の通信システムの質問器では、請求項１２に記載の発明の作用に加えて、ミキサ選択手段に設けられた復調手段は、第１ミキサの出力と、第２ミキサの出力とから、応答器による変調成分として、いずれかを選択する。
【００３３】
また、請求項１４に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１２又は１３に記載の発明の構成に加えて、前記ミキサ選択手段は、前記第１ミキサの出力と、前記第２ミキサの出力とを比較し、応答器による変調成分が大きい方の出力を検出し、前記応答器による変調成分として選択するようにしたことを特徴とする構成となっている。
【００３４】
この構成の通信システムの質問器では、請求項１２又は１３に記載の何れかに記載の発明の作用に加えて、ミキサ選択手段は、第１ミキサの出力と、第２ミキサの出力とを比較し、応答器による変調成分が大きい方の出力を検出し、応答器による変調成分として選択する。
【００３５】
また、請求項１５に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４乃至１４の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記振幅制御手段は、反射波信号の振幅に応じて振幅を制御することを特徴とする構成となっている。
【００３６】
この構成の通信システムの質問器では、請求項４乃至１４の何れかに記載の発明の作用に加えて、振幅制御手段は、反射波信号の振幅に応じて振幅を制御する。
【００３７】
また、請求項１６に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４乃至１５の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記第１復調用主搬送波の位相は第１ミキサに印加される反射波信号の位相に対し略π／２ラジアンだけ異なるよう制御されることを特徴とする構成となっている。
【００３８】
この構成の通信システムの質問器では、請求項４乃至１５の何れかに記載の発明の作用に加えて、第１復調用主搬送波の位相は第１ミキサに印加される反射波信号の位相に対し略π／２ラジアンだけ異なるように制御される。
【００３９】
また、請求項１７に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４乃至１６の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記合成反射波信号の位相は第１ミキサに入力される反射波信号の位相に対し略π／４ラジアンだけ異なるよう制御されることを特徴とする構成となっている。
【００４０】
この構成の通信システムの質問器では、請求項４乃至１６の何れかに記載の発明の作用に加えて、合成反射波信号の位相は第１ミキサに入力される反射波信号の位相に対し略π／４ラジアンだけ異なるように制御される。
【００４１】
また、請求項１８に係る発明の通信システムの質問器では、請求項３乃至１７の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記応答器からの応答が発生しない待機時に前記第１可変移相器による制御を行い、応答器からの応答検出時には応答検出直前の制御状態を保持することを特徴とする構成となっている。
【００４２】
この構成の通信システムの質問器では、請求項３乃至１７の何れかに記載の発明の作用に加えて、応答器からの応答が発生しない待機時に第１可変移相器による制御を行い、応答器からの応答検出時には応答検出直前の制御状態を保持する。
【００４３】
また、請求項１９に係る発明の通信システムの質問器では、請求項３乃至１８の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記応答器からの反射波信号の中のフレームの先頭に配置されるプリアンブルデータの受信時に前記第１可変移相器による制御を行い、プリアンブル後のフレームデータの受信時にはプリアンブル終了直前の制御状態を保持することを特徴とする構成となっている。
【００４４】
この構成の通信システムの質問器では、請求項３乃至１８の何れかに記載の発明の作用に加えて、応答器からの反射波信号の中のフレームの先頭に配置されるプリアンブルデータの受信時に第１可変移相器による制御を行い、プリアンブル後のフレームデータの受信時にはプリアンブル終了直前の制御状態を保持する。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の通信システムを具体化した一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、通信システム１の構成の一例を示す図であり、図２は、通信システム１で使用される主搬送波と反射波の関係を示す図である。
【００４６】
図１に示すように、通信システム１は、一例として、質問器１０と応答器２０，２１，２２とから構成されている。質問器１０からは、主搬送波ＦＣ１が送信されて、近傍に存在する各応答器２０〜２２に照射されている。応答器２０からは、反射波ｆ１が返送され、応答器２１からは、反射波ｆ２が返送され、応答器２２からは、反射波ｆ３が返送される。
【００４７】
各応答器２０〜２２は、受信した主搬送波を各々の情報信号（データ）により、１次変調した副搬送波（サブキャリア）信号ｆｓ１〜ｆｓ３で、２次変調し反射波ｆ１〜反射波ｆ３が返送される。具体的には、図２に示すように、反射波ｆ１〜反射波ｆ３の副搬送波信号の周波数は応答器毎に異なって、ホッピングされている。図２に示すように、ＦＣ１＋ｆｓ１，ＦＣ１＋ｆｓ２，ＦＣ１＋ｆｓ３の側波帯信号が、質問器１０の受信帯域内に存在するが、これらが互いに衝突する確率は非常に小さいので、各応答器２０〜２２の情報信号を取り出すことができる。質問器１０は応答器２０，２１，２２からの応答波を受信する。
【００４８】
次に、質問器１０の電気的構成を図３を参照して説明する。図３は、質問器１０の電気的構成を示すブロック図である。図３に示すように、質問器１０は、デジタル回路部３０と後述する送受信部４０とから構成されている。ここで、デジタル回路部３０は、前記送受信部４０でホモダイン検波された受信信号を、アナログ信号からデジタル信号にＡ／Ｄ変換し、当該Ａ／Ｄ変換された受信信号をフィルタ処理によりホッピング周波数に対応したチャンネルに分離する帯域分割フィルタ３２と、帯域分割フィルタ３２で分離された副搬送波信号を復調して元の情報信号を生成する副搬送波復調器３３と、副搬送波復調器３３で生成された各チャンネルからの出力を適正なフレームに分離するフレーム分割器３４と、フレーム分割器３４で分割されたフレームを仕分けするフレーム仕分け器３５と、当該フレーム仕分け器３５で仕分けられたフレームを応答器毎に時系列に連結するフレーム連結器３６と、質問器１０全体の制御を司るコントローラ３１とから構成されている。尚、フレーム連結器３６で連結された応答器毎に時系列に連結されたデータ信号はコントローラ３１に入力されている。尚、フレームは一般的に、プリアンブルデータやＩＤ等と送信すべきデータとで構成されている。
【００４９】
次に、図４を参照して、応答器２０〜２２の構造を説明する。図４は、応答器２０〜２２のブロック図である。図４に示すように、アンテナ６１に接続された変復調器６０とデジタル回路部５０とから構成されている。デジタル回路部５０には、応答器２０の制御を司るコントローラ５１と、副搬送波を発振する副搬送波発振器５３と、副搬送波発振器５３で発振された副搬送波をコントローラ５１を介して入力される情報信号で位相変調（ＰＳＫ）で変調する副搬送波変調器５２とが設けられている。副搬送波変調器５２で変調された副搬送波は、変復調器６０に入力されて質問器１０から受信した主搬送波を変調して反射としてアンテナ６１から送信するように構成されている。尚、副搬送波発振器５３及び副搬送波変調器５２は、コントローラ５１のクロックを利用して、ソフト的に構成しても良い。また、副搬送波の変調は位相変調（ＰＳＫ）以外に、周波数変調（ＦＳＫ）としても良い。また、副搬送波発振器５３、副搬送波変調器５２は、コントローラ内に設け１チップ化しても良い。
【００５０】
次に、上記のように構成された本発明の通信システムの質問器１０及び応答器２０〜２２での信号の処理状態について、図１乃至図７を参照して説明する。図５は、質問器１０及び応答器２０〜２２の各部での信号の状態を示す図であり、図６は、各チャンネルの出力を示す概念図である。図７は、質問器１０の送受信部の構成の詳細を示すブロック図である。
【００５１】
まず、質問器１０では、後述する局部発振器４１（図７参照）から９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ等の周波数の主搬送波ＦＣ１を発振する。局部発振器４１で発振された主搬送波ＦＣ１は、変調器４２で、質問器のＩＤ番号やホッピングタイミングあるいはホッピングパターン等を示す質問器情報に加えて指定応答器のＩＤ情報によりＡＳＫ変調が行われて、アンテナ４７から送信される。
【００５２】
質問器１０からの主搬送波ＦＣ１を受信した応答器２０では、図５（ａ）に示す応答器のＩＤを示す情報信号により、副搬送波発振器５３で発振された副搬送波を副搬送波変調器５２で、位相変調すると図５（ｂ）に示す副搬送波となり、この副搬送波を変復調器６０に印加する。
【００５３】
そして、応答器２０では、変復調器６０で、主搬送波ＦＣ１を副搬送波信号ｆｓ１で振幅変調あるいは位相変調して反射し、アンテナ６１から反射波ｆ１（図１参照）として放射する。アンテナ６１から放射された電波は、例えば、図１に示すように、質問器１０で受信される。
【００５４】
尚、質問器１０からの主搬送波ＦＣ１を受信した応答器２１，２２でも、応答器２０と同様の処理が行われ、図５（ｃ）に示す情報信号により、副搬送波発振器５３で発信された副搬送波を副搬送波変調器５２で、位相変調すると図５（ｄ）に示す副搬送波となり、この副搬送波信号を変復調器６０に印加する。
【００５５】
尚、副搬送波ｆｓ１，ｆｓ２は、図５（ｅ）に示すような周波数配置となっている（横軸は、副搬送波の周波数を表している。）。そして、応答器２０では、変復調器６０で、主搬送波ＦＣ１を副搬送波信号ｆｓ１で振幅変調あるいは位相変調されて反射され、アンテナ６１から放射される。アンテナ６１から放射された電波は、図５（ｆ）に示すようなスペクトラムを有する（尚、図５（ｆ）に示すスペクトラムは、片側のみを示している。）。図５（ｆ）では、ＦＣ１が質問器１０からの主搬送波を示し、ＦＣ１＋ｆｓ１が応答器２０からの反射波ｆ１を示し、ＦＣ１＋ｆｓ２が応答器２１からの反射波ｆ２を示している。
【００５６】
次に、質問器１０では、応答器からの受信信号は後述するサーキュレータ４４を介して、後述するＬＮＡ４５で増幅され、ホモダイン検波が行われる。ホモダイン検波が行われると、図５（ｇ）に示すように、応答器２０からの反射波のｆｓ１の副搬送波信号と、応答器２１からの反射波のｆｓ２の副搬送波信号とが混ざった信号が復調される。この信号は、Ａ／Ｄ変換器（図示外）によりデジタル値に変換され、応答器２０からの反射波ｆ１の副搬送波信号及び応答器２１からの反射波ｆ２の副搬送波信号は、フーリエ変換によるフィルタリング処理がされて、ホッピング周波数に対応したチャンネル（ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，・・・・）に分離され、応答器２０からの反射波ｆ１の副搬送波信号は、図５（ｈ）に示すように変調された副搬送波信号として取り出される。また、応答器２１からの反射波ｆ２の副搬送波信号は、図５（ｉ）に示すように変調された副搬送波信号として取り出される。尚、実際には、図５（ｈ）、（ｉ）に示す波形に対応した数値列）が取り出される。
【００５７】
副搬送波周波数がホッピングすると、ホッピング毎に異なったチャンネルから副搬送波信号が出力される。これをそれぞれ復調することにより、ものと情報信号が取り出される。具体的には、応答器２０からの反射波ｆ１では、図５（ｈ）に示す波形から図５（ｊ）に示す波形の情報信号が復調され、応答器２０からの反射波ｆ２では、図５（ｉ）に示す波形から図５（ｋ）に示す波形の情報信号が復調される。
【００５８】
各チャンネルからはホッピング周波数に切り換わった副搬送波の信号からの情報信号が次々に出力されるので、各チャンネルからの出力を適切なフレームに分離し、各応答器毎に仕分けし、時系列に連結して再構築し、後述するコントローラ３１に入力する。
【００５９】
次に、各チャンネルからの出力を図６を参照して説明する。図６は、各チャンネルからの出力を表した模式図であり、四角枠内の数字は、応答器の番号を示し、数字の後のアルファベットは、時系列を表している。ここでは、「応答器１」が図１に示す応答器２０に該当し、「応答器２」が図１に示す応答器２１に該当し、「応答器３」が図１に示す応答器２２に該当する。即ち、「応答器１」からのデータは、「１ａ」→「１ｂ」→「１ｃ」→「１ｄ」→「１ｅ」→「１ｆ」→「１ｇ」・・・と続くことになる。
【００６０】
各チャンネルからの出力は、具体的には、図６に示す一例のように、チャンネル１及び２からは信号の出力がなく、チャンネル３からは、応答器１からの信号が出力され、チャンネル４からは、応答器２からの信号が出力され、チャンネル５からは、応答器３からの信号が出力され、チャンネル６からは、応答器２，３，１からの信号が出力され、チャンネル７からは、応答器３，２からの信号が出力され、チャンネル８からは、応答器１からの信号が出力され、チャンネル９からは、応答器２，３，１からの信号が出力され、チャンネル１０からは、応答器１からの信号が出力され、チャンネル１１からは、応答器２からの信号が出力され、チャンネル１２からは、応答器３からの信号が出力され、チャンネル１３からは、応答器１，２からの信号が出力され、チャンネル１４からは、応答器３からの信号が出力され、チャンネル１５からは、信号の出力がなく、チャンネル１６からは、応答器３，１からの信号が出力される。
【００６１】
上記の出力を各応答器毎に仕分けし、時系列に連結して再構築する。例えば、応答器１からの出力は、チャンネル３からの出力のフレームの識別符号が「１ａ」、チャンネル１３からの出力のフレームの識別符号が「１ｂ」、チャンネル１０からの出力フレームの識別符号が「１ｃ」、チャンネル６からの出力のフレームの識別符号が「１ｄ」、チャンネル８からの出力のフレームの識別符号が「１ｅ」、チャンネル９からの出力のフレームの識別符号が「１ｆ」、チャンネル１６からの出力のフレームの識別符号が「１ｇ」の場合には、これらのフレームが識別符号に従って「１ａ」、「１ｂ」、「１ｃ」、「１ｄ」、「１ｅ」、「１ｆ」、「１ｇ」と再構築される。
【００６２】
従来の周波数ホッピングでは、質問器及び応答器が同期して、周波数をホップさせるので、質問器は特定の応答器からの信号のみ時系列的に復調し、他の応答器からの信号は妨害信号として除去してしまっていた。これに対して、本実施の形態の通信システムでは、質問器がホッピング周波数の全帯域を一度に受信するので、全応答器からの信号が、何れかのチャンネルから必ず出力される。従って、これらの出力信号を応答器のＩＤ毎に時系列に再構築することにより、複数の応答器からの信号を同時に検出することができる。従って、応答器からは、周波数ホップする毎に応答器のＩＤやホップする前にフレーム終了マーカを送信するようにする。尚、ホッピングパターンが既知であれば、そのパターンに従ってフレームを再構築することもできる。
【００６３】
次に、図７に示すブロック図を参照して、質問器１０の送受信部４０の構成の詳細を説明する。図７に示すように、質問器１０の送受信部４０には、９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ等の周波数の主搬送波を発振する局部発振器４１と、必要に応じて、当該質問器のＩＤやホッピングタイミングあるいはホッピングパターン等の質問器情報をＡＳＫ変調で、局部発振器４１で発振された主搬送波を変調する変調器４２と、当該変調器４２で変調された主搬送波を電力増幅する電力増幅器４３と、当該電力増幅器４３からの出力をアンテナ４７に伝え、また、当該アンテナ４７が受信した電波を後述する低雑音増幅器（以下、「ＬＮＡ」と称す。）４５に伝えるように出力と入力の分離を行うサーキュレータ４４と、前記アンテナ４７が受信した応答器からの受信信号を増幅するＬＮＡ４５と、局部発振器４１で発振された主搬送波の位相を変化させる可変移相器４９（第１の可変移相器に相当）と、可変移相器４９の出力信号の移相をπ／２ラジアンだけ変化させる固定移相器４８（第１の固定移相器に相当）と、可変移相器４９の出力信号とＬＮＡ４５の出力信号とを混合するミキサ７１（第１のミキサに相当）と、固定移相器４８の出力信号とＬＮＡ４５の出力信号とを混合するミキサ７０（第２のミキサに相当）と、ミキサ７０，７１の出力信号が入力される差動アンプ７３と、ミキサ７１の出力信号が入力される低域通過フィルタ７２と、低域通過フィルタ７２の出力信号が入力される第３のコントローラ７４（ＣＴＬ３）と、差動アンプ７３（第１の差動アンプに相当）の出力が入力される低域通過フィルタ７６及び帯域通過フィルタ７７と、低域通過フィルタ７６の出力が入力される第１のコントローラ７５（ＣＴＬ１）とが設けられている。尚、第１のコントローラ７５の出力は可変移相器４９に入力されるようになっている。
【００６４】
また、送受信部４０には、固定移相器４８の出力信号が入力される可変ゲインアンプ７８と、ＬＮＡ４５の出力と可変ゲインアンプ７８の出力とが入力される減算器７９と、局部発振器４１で発振された主搬送波の位相を変化させる可変移相器８２（第２の可変移相器に相当）と、可変移相器８２の出力信号の移相をπ／２ラジアンだけ変化させる固定移相器８１（第２の固定移相器に相当）と、可変移相器８２の出力信号と減算器７９の出力信号とを混合するミキサ８３（第３のミキサに相当）と、固定移相器８１の出力信号と減算器７９の出力信号とを混合するミキサ８０（第４のミキサに相当）と、ミキサ８０，８３の出力信号が入力される差動アンプ８４（第２の差動アンプに相当）と、差動アンプ８４の出力が入力される低域通過フィルタ８６及び帯域通過フィルタ８５と、低域通過フィルタ８６の出力が入力される第２のコントローラ８７（ＣＴＬ２）とが設けられている。尚、第２のコントローラ８７の出力は可変移相器８２に入力されるようになっている。
【００６５】
以上のように構成された本実施の形態の質問器１０における差動検出の原理について図７乃至図９を参照して説明する。図８は、差動検出原理を示すグラフであり、図９は、可変移相器４９でπ／４ラジアンだけ位相をずらして、直流成分をキャンセルした差動検出を示すグラフである。
【００６６】
９００ＭＨｚ、２．４ＧＨＺ、５ＧＨｚ等の周波数ＦＣ１の主搬送波を発振する局部発振器４１からの信号が電力増幅器４３で増幅され、サーキュレータ４４を介してアンテナ４７から送信される。応答器２０〜２２からの受信信号はサーキュレータ４４を介して、ＬＮＡ４５で増幅され、ミキサ７０，７１に反射波信号として入力されホモダイン検波が行われる。このとき、サーキュレータとアンテナの間に設けられた図示されないインピーダンス整合回路によっても、わずかながら不整合となり、アンテナ４７から主搬送波の一部がサーキュレータへ反射される。また、サーキュレータを介して、電力増幅器からＬＮＡにも主搬送波の一部が漏れる。この主搬送波成分は、受信信号に加わり、反射波信号となる。アンテナ不整合やサーキュレータの漏れによる主搬送波成分は、電力増幅器出力に対し−２０ｄＢ程度であるが、電力増幅器出力が２０ｄＢｍ（１００ｍｗ）以上であれば、反射波信号中の主搬送波レベルは数ｄＢｍとなり、応答器からの受信信号レベル−３０ｄＢｍ程度以下と比べて非常に大きな値となる。局部発振器４１からのミキサ７１へ入力される第１復調用主搬送波信号は、反射波信号に対しπ／４ラジアンとなる位相すなわち図８に示すＸ軸となるように可変移相器４９により制御される。
【００６７】
図８において、矢印Ｃがサーキュレータの漏れやインピーダンスミスマッチングによりアンテナで反射された主搬送波成分や金属等からの反射波を合成した干渉成分であり、矢印Ａ，Ｂが応答器の変調反射による変調成分である。ここでは、応答器における副搬送波による変復調器での位相変調時の位相変化はπ／２ラジアンの場合を例としている。この位相変化は応答器２０〜２２の特性によりπラジアン以下の角度となる。図７に示す可変移相器４９の出力はさらに固定移相器４８で位相がπ／２ラジアンだけ変化させられミキサ７０へ入力される。このミキサ７０に入力される第２復調用主搬送波信号の位相は図８に示すグラフのＹ軸方向に対応する。ミキサ７１，７０の出力は差動アンプ７３に入力され、差信号が出力される。図８（ａ）に示すように、応答器からの反射波の位相が矢印Ａのときは、ミキサ７１からはｃ＋Δａ、ミキサ７０からはｃがホモダイン検波信号として得られるので、その差信号は（ｃ＋Δａ）−ｃ＝Δａとなる。
【００６８】
図８（ａ）に示すように、応答器からの反射波の位相が矢印Ｂのときは、ミキサ７１からはｃ、ミキサ７０からはｃ＋Δａがホモダイン検波信号として得られるので、その差信号はｃ−（ｃ＋Δａ）＝−Δａとなる。この差信号±Δａ（振幅差は２Δａ）が差動増幅器で増幅される。このとき、直流成分は差信号には現れず、大きな増幅度としても、増幅器が飽和せず歪の小さな良好な信号が得られる。さらに、矢印Ｃで示されるような変調されていない成分が差動によりキャンセルされるので、サーキュレータの漏れやインピーダンスミスマッチングによりアンテナで反射された主搬送波成分や金属等からの反射波を合成した成分が変動しても安定した増幅を行うことができる。さらに、差動出力であるので、この成分に含まれる同相ノイズもキャンセルすることができ、高いＳ／Ｎを得ることができる。
【００６９】
図８（ｂ）に示すように、応答器からの反射波の位相が変化した例を示しており、応答器からの反射波の位相が矢印Ａのときは、ミキサ７１からはｃ＋Δａ／√２、ミキサ７０からはｃ＋Δａ／√２がホモダイン検波信号として得られるので、その差信号は０となる。図８（ｂ）に示すように、応答器からの反射波の位相が矢印Ｂのときは、ミキサ７１からはｃ−Δａ／√２、ミキサ７０からはｃ＋Δａ／√２がホモダイン検波信号として得られるので、その差信号は√２Δａとなる。この差信号（振幅差は√２Δａ）が差動増幅器で増幅され、帯域通過フィルタを通して復調信号が取り出される。差動アンプの後に設けられた低域通過フィルタで取り出された直流あるいは低域成分が干渉成分の差信号となるので、この値が最小となるように可変移相器を制御することによりミキサ７１、７０に印加すべき主搬送波信号の位相を厳密に干渉成分に対しπ／４ラジアンだけ異なるように制御できる。このように位相を制御するのみでよく、振幅は制御する必要がないため、制御が非常に簡単になる。
【００７０】
図９に示す場合は、応答器からの反射波の位相が矢印Ａのときは、ミキサ７１からはｃ−Δａ、ミキサ７０からはｃがホモダイン検波信号として得られるので、その差信号は−Δａとなる。応答器からの反射波の位相が矢印Ｂのときは、ミキサ７１からはｃ、ミキサ７０からはｃ＋Δａがホモダイン検波信号として得られるので、その差信号は−Δａとなる。この差信号の振幅差は０となり、振幅が−Δａ一定となり信号の復調ができない。そこで、図１０（ａ）に示すように、Ｙ軸方向にほぼ２ｃの大きさに対応する振幅となるよう可変ゲインアンプ７８（図７参照）で、振幅調整された第２復調用主搬送波信号を反射波信号に減算器７９（図７参照）により加える（逆符号なので減算となる）。これにより、応答器からの変調成分の位相は変わらずに干渉成分の位相のみずらすことができる。この位相がずらされた干渉成分に対し、位相がπ／４ラジアンだけ異なり、互いに直交する第３、第４の復調用主搬送波信号をミキサ８３、８０に入力することにより、先ほどと同様に復調することができる。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、応答器からの反射波の位相が矢印Ａ’のときは、第３ミキサ８３からはｃ−Δａがホモダイン検波信号として得られ、第４ミキサ８０からはｃがホモダイン検波信号として得られるので、その差信号は−Δａとなる。応答器からの反射波の位相が矢印Ｂ’のときは、ミキサ８３からはｃがホモダイン検波信号として得られ、ミキサ８０からはｃ−Δａがホモダイン検波信号として得られるので、その差信号はΔａとなる。この差信号±Δａ（振幅差は２Δａ）が差動増幅器８４で増幅される。
【００７１】
ここで、応答器からの変調成分の位相は変えずに干渉成分の位相のみ図９に示す状態からずらせばよいため、減算器７９によって反射波信号に加える主搬送波信号の振幅は厳密に２ｃとなるように制御する必要はない。望ましくはｃ以上、さらに望ましくは２ｃとなる。この制御にはミキサ７１の出力を低域通過フィルタ７２を通して検波後の干渉成分の大きさを検出し、これを基に可変ゲインアンプ７８を制御すればよい。また、Ｙ軸方向ではなく、Ｘ軸方向に加えてもよく、同様の効果がある。
【００７２】
以上説明したように、上記の実施の形態では、振幅の制御は精度を要求されず位相制御が主のため、簡単で高精度な制御が実現できる。検波後の差をとることにより、干渉成分、同相ノイズがキャンセルされ高Ｓ／Ｎの復調信号が得られるという効果を奏することができる。
【００７３】
次に、上記実施の形態の第１の変形例について図１１を参照して説明する。図１１は、質問器１０の送受信部４０の第１の変形例を示すブロック図である。図１１に示すように、第１の変形例の送受信部４０では、９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ等の周波数の主搬送波を発振する局部発振器４１と、必要に応じて、当該質問器のＩＤやホッピングタイミングあるいはホッピングパターン等の質問器情報をＡＳＫ変調で、局部発振器４１で発振された主搬送波を変調する変調器４２と、当該変調器４２で変調された主搬送波を電力増幅する電力増幅器４３と、当該電力増幅器４３からの出力をアンテナ４７に伝え、また、当該アンテナ４７が受信した電波をＬＮＡ４５に伝えるように出力と入力の分離を行うサーキュレータ４４と、前記アンテナ４７が受信した応答器からの受信信号を増幅するＬＮＡ４５と、局部発振器４１で発振された主搬送波の位相を変化させる可変移相器４９と、可変移相器４９の出力信号の移相をπ／２ラジアンだけ変化させる固定移相器４８と、可変移相器４９の出力信号とＬＮＡ４５の出力信号とを混合するミキサ７１と、固定移相器４８の出力信号とＬＮＡ４５の出力信号とを混合するミキサ７０と、ミキサ７０，７１の出力信号が入力される差動アンプ７３と、ミキサ７０の出力信号が入力される低域通過フィルタ８６と、低域通過フィルタ８６の出力信号と、ミキサ７１の出力信号が入力される差動アンプ８４と、差動アンプ７３の出力が入力される低域通過フィルタ７６及び帯域通過フィルタ７７と、低域通過フィルタ７６の出力が入力される第１のコントローラ７５（ＣＴＬ１）と、差動アンプ８４の出力が入力される低域通過フィルタ８５が設けられている。尚、第１のコントローラ７５の出力は可変移相器４９に入力されるようになっている。
【００７４】
この図１１に示す第１の変形例では、ミキサ７０の出力を低域通過フィルタ８６を通して得た図９に示すＹ軸方向出力の平均値ｃ＋Δａ／２とミキサ７１の出力との差信号を得ても良い。応答器からの反射波の位相が矢印Ａのときは、ミキサ７１からはｃ−Δａ、ミキサ７０後の低域通過フィルタからはｃ＋Δａ／２がホモダイン検波信号として得られるので、その差信号は−（３／２）Δａとなる。応答器からの反射波の位相が矢印Ｂのときは、ミキサ７１からはｃ、ミキサ７０後の低域通過フィルタからはｃ＋Δａ／２がホモダイン検波信号として得られるので、その差信号は−Δａ／２となる。従って、この差信号の振幅差はΔａとなり復調信号が得られる。この第１の変形例では、干渉波の振幅変動や低域の同相ノイズをキャンセルできる。また、回路は簡単となるという効果がある。
【００７５】
次に、第２の変形例について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、質問器１０の送受信部４０の第２の変形例を示すブロック図である。図１２に示すように、質問器１０の送受信部４０には、９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ等の周波数の主搬送波を発振する局部発振器４１と、必要に応じて、当該質問器のＩＤやホッピングタイミングあるいはホッピングパターン等をＡＳＫ変調で、局部発振器４１で発振された主搬送波を変調する変調器４２と、当該変調器４２で変調された主搬送波を電力増幅する電力増幅器４３と、当該電力増幅器４３からの出力をアンテナ４７に伝え、また、当該アンテナ４７が受信した電波をＬＮＡ４５に伝えるように出力と入力の分離を行うサーキュレータ４４と、前記アンテナ４７が受信した応答器からの受信信号を増幅するＬＮＡ４５と、局部発振器４１で発振された主搬送波の位相を変化させる可変移相器４９と、可変移相器４９の出力信号とＬＮＡ４５の出力信号とを混合するミキサ９５と、ＬＮＡ４５の出力信号を振幅検波する振幅検波器９０と振幅検波器９０で検波された信号が入力されるコントローラ９１と、コントローラ９１の出力信号により制御され可変移相器４９の出力信号を増幅する可変ゲインアンプ９２と、可変ゲインアンプ９２の出力信号とＬＮＡ４５の出力信号とを加算する加算器９３と、ミキサ９５の出力信号が入力されるアンプ９４と、アンプ９４の出力信号が入力される低域通過フィルタ７６と、帯域通過フィルタ７７と、低域通過フィルタ７６の出力が入力されるコントローラ７５とが設けられている。尚、コントローラ７５の出力は可変移相器４９に入力されるようになっている。
【００７６】
また、送受信部４０には、局部発振器４１で発振された主搬送波の位相を変化させる可変移相器８２と、可変移相器８２の出力信号と加算器９３の出力信号とを混合するミキサ９４と、ミキサ９４の出力信号が入力されるアンプ９６と、アンプ９６の出力が入力される低域通過フィルタ８６及び帯域通過フィルタ８５と、低域通過フィルタ８６の出力が入力されるコントローラ９７とが設けられている。尚、コントローラ９７の出力は可変移相器８２に入力されるようになっている。
【００７７】
以上のように構成された第２の変形例における送受信部４０での直交検出原理について、図１２乃至図１４を参照して説明する。図１３及び図１４は、信号波の位相を示すグラフである。図１２に示すミキサ９５に印加する復調用主搬送波信号の位相が図１３に示すグラフのように干渉成分ｃ（Ｙ軸方向）に対し、ほぼ直交するよう（Ｘ軸方向）に可変移相器４９で制御しても良い。これにより干渉成分ｃの検波出力は０となり、ミキサ９５の変換ゲインを大きくしても出力が飽和せず、Ｓ／Ｎの高い復調信号が得られる。低域通過フィルタ７６を通したミキサ９５の出力が最小となるように、コントローラ７５により可変移相器４９からミキサ９５に印加する主搬送波信号の位相を制御する。復調信号は帯域通過フィルタ７７を通して出力される。
【００７８】
また、図１３（ａ）に示すように、応答器２０〜２２からの反射波の位相が矢印Ａのときは、ミキサ９５からはΔａ、応答器２０〜２２からの反射波の位相が矢印Ｂのときは、ミキサ９５からは０がホモダイン検波信号として得られる。この検波信号の振幅差はΔａとなり復調信号が得られる。
【００７９】
また、図１３（ｂ）に示すように、応答器２０〜２２からの反射波の位相が矢印Ａのときは、ミキサ９５からはΔａ／√２、応答器２０〜２２からの反射波の位相が矢印Ｂのときは、ミキサ９５からは−Δａ／√２がホモダイン検波信号として得られる。この検波信号の振幅差は√２Δａとなり復調信号が得られる。
【００８０】
また、図１４（ａ）に示すように、応答器２０〜２２からの反射波の位相が矢印Ａのときは、ミキサ９５からはΔａ／√２ホモダイン検波信号として得られ、応答器からの反射波の位相が矢印Ｂのときは、ミキサ９５からはΔａ／√２がホモダイン検波信号として得られる。この検波信号の振幅差は０となり復調信号は得られない。
【００８１】
そこで、図１４（ｂ）に示すように、可変移相器４９で移相制御され、主干渉成分ｃと同程度の大きさの搬送波信号を、受信した反射波信号に加算器９３にて加えても良い。このとき、反射波信号を振幅検波器９０で振幅検波し、その振幅の大きさに基づいて可変ゲインアンプ９２を制御することにより、干渉成分ｃと同程度の大きさの主搬送波信号を生成できる。これにより変調成分の位相は変えずに干渉成分を約π／４ラジアンだけ位相をずらすことができる。この合成干渉成分に対し、ミキサ９４においてミキサ１と同様にして復調を行うことにより、振幅差Δａの復調信号が得られる。
【００８２】
ここで、図１４（ａ）に示す状態から干渉成分と変調成分の位相関係がずれれば復調可能なので、可変ゲインアンプ９２による振幅制御は高精度を要しない。すなわち、干渉成分ｃと同程度かそれよりも大きな振幅となれば良好に復調することができる。また、可変移相器４９で干渉成分ｃと同程度の大きさので位相制御された主搬送波信号を、受信した反射波信号から減算しても同様である。
【００８３】
次に、上記の実施の形態の質問器１０の復調制御について、図１５を参照して説明する。図１５は、質問器１０の復調制御を示すフローチャートである。図１５に示すように、応答器２０〜２２からの応答が発生しない待機時に（Ｓ１１：ＮＯ）、可変移相器４９，８２による制御を開始して（Ｓ１２）、所定時間だけ可変移相器４９，８２による制御を行い、所定時間の経過後に（Ｓ１３：ＹＥＳ）、可変移相器４９，８２による制御をホールドにして、可変移相器４９，８２の制御電圧を保つ（Ｓ１４）。また、応答器２０〜２２からの応答信号検出時には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、応答信号検出直前の制御状態を保持して信号の復調を行い（Ｓ１５）、全フレームの信号の復調が完了したら（Ｓ１６：ＹＥＳ）、Ｓ１１に戻る。以上のように制御することにより、変調成分による位相制御誤差が生じないため精度の高い位相制御により、干渉波成分を精度良くキャンセルでき、Ｓ／Ｎの高い復調信号が得られる。また、応答器２０〜２２は間欠的な応答を行い、保持時間を短くすれば、応答器２０〜２２の移動等による位相変化にも十分追従できる制御が可能となる。
【００８４】
次に、図１６に示すフローチャートを参照して、質問器１０の復調制御の変形例について説明する。図１６は、質問器１０の復調制御の変形例を示すフローチャートである。図１６に示すように、通常時は、可変移相器４９，８２をＯＮにして可変移相器４９，８２の制御を行う（Ｓ２１）。応答器２０〜２２からの応答器変調信号を受信すると（Ｓ２２：ＹＥＳ）、当該変調信号の中のプリアンブル信号受信時に（Ｓ２３：ＹＥＳ）、プリアンブル信号を所定時間用いて（Ｓ２４：ＹＥＳ）、可変移相器による制御を行う。尚、この所定時間は、プリアンブル信号のビット数が予め決まっているので、そのビット数分の時間よりも少し短い時間とする。次いで、可変移相器４９，８２をホールドにして、制御電圧を維持して、プリアンブル終了直前の制御状態を保持する（Ｓ２５）。次いで、応答器２０〜２２からの応答信号の復調を行い（Ｓ２６）、全フレームの信号の復調が完了したら（Ｓ２７：ＹＥＳ）、可変移相器４９，８２をＯＮにして可変移相器４９，８２の制御を行い（Ｓ２１）、Ｓ２２の制御に戻る。
【００８５】
以上説明したように、上記の復調制御の変形例では、プリアンブルでは変調成分における直流成分の平均値は０となるため、変調成分による位相制御誤差が生じないため精度の高い位相制御により、干渉波成分を精度良くキャンセルでき、Ｓ／Ｎの高い復調信号が得られる。また、プリアンブルは各フレームの先頭に配置されており、適当な周期で繰り返し変調反射され、保持時間を短くすれば、応答器の移動等による位相変化にも十分追従できる制御が可能となる。
【００８６】
尚、本発明は上記の実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、上記の実施の形態では、応答器は３台用いたが、応答器の数は、３台に限られず、１台又は任意の複数台用いることができる。また、帯域通過フィルタ７７から得られるサブキャリア出力と、帯域通過フィルタ８５から得られるサブキャリア出力との何れかを選択する選択手段としてのスイッチをデジタル回路部３０に設けても良い。このようにすることにより、帯域通過フィルタ７７から得られるサブキャリア出力（復調信号）と、帯域通過フィルタ８５から得られるサブキャリア出力（復調信号）の何れかには、良好な復調信号が出力されるので、適切に選択すれば応答器の位置の変化などで反射波の位相が逐次変化しても、いつも良好な復調信号を得ることが出来る。また、帯域通過フィルタ７７から得られるサブキャリア出力（復調信号）と、帯域通過フィルタ８５から得られるサブキャリア出力（復調信号）とを比較し、その信号出力が大きい方の出力を検出し、当該出力を応答器による変調成分として選択するようにしても良い。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１に記載の通信システムの質問器では、主搬送波送信手段が当該主搬送波発振手段で発振された主搬送波を送信し、反射波受信手段が応答器において所定の変調がなされた反射波信号を受信し、復調手段が反射波受信手段が受信した反射波信号を主搬送波発振手段により発生された復調用主搬送波を用いて復調することができる。そして、復調手段の可変移相手段は、主搬送波発振手段から復調手段に印加する復調用主搬送波の位相を制御信号により変化させ、制御手段が可変移相手段を制御する制御信号を発生することができる。従って、干渉成分を抑圧し、応答器からの反射波信号のＳ／Ｎを高くすることができる。従って、Ｓ／Ｎが高くできるので、質問器と応答器との通信距離を伸ばすことが出来る。また、差動検出を行うことができるので、漏れ波や内部反射波成分をキャンセルしたり同相ノイズ成分をキャンセルしてＳ／Ｎを上げることができる。
【００８８】
また、請求項２に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１に記載の発明の効果に加えて、制御手段は、復調手段の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるように制御する制御信号を発生することができる。従って、容易な制御で干渉成分を抑圧でき、応答器からの反射波信号のＳ／Ｎを高くすることができる。
【００８９】
また、請求項３に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、前記復調手段では、第１ミキサ及び第２ミキサに反射波信号がそれぞれ入力され、第１の可変移相器で復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることで、第１ミキサに印可される第１復調用主搬送波を発生させ、第１固定移相器が第１復調用主搬送波の位相を更にπ／２ラジアンだけ変化させることで、第２ミキサに印可される第２復調用主搬送波を発生させることができる。第１差動増幅器は第１ミキサの出力と第２ミキサの出力との差信号を発生し、制御手段は制御信号を発生して、第１ミキサに印加される第１復調用主搬送波及び第１固定移相器によって得られ第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波の位相を第１可変移相器により変化させ、第１差動増幅器の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにすることができる。従って、容易な制御で干渉成分を抑圧でき、応答器からの反射波信号のＳ／Ｎを高くすることができる。
【００９０】
また、請求項４に係る発明の通信システムの質問器では、請求項３に記載の発明の効果に加えて、振幅制御手段は、第１復調用主搬送波又は第２復調用主搬送波の振幅を制御し、合成手段が振幅制御手段により振幅制御された第１復調用主搬送波又は第２復調用主搬送波と前記反射波受信手段で受信した反射波信号とを合成して合成反射波信号を生成し、第３ミキサ及び第４ミキサに合成手段からの合成反射波がそれぞれ入力され、第２可変移相器は、第３ミキサに印加される第３復調用主搬送波を、復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生し、第２固定移相器は第４ミキサに印加される第４復調用主搬送波を、第３復調用主搬送波の位相を更にπ／２ラジアンだけ変化させることにより発生し、第２差動増幅器は、第３ミキサの出力及び第４ミキサからの出力との差信号を発生し、制御手段は制御信号を発生して、第３復調用主搬送波及び第４ミキサに印加される第４復調用主搬送波の位相を第２可変移相器により変化させ、第２差動増幅器の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにすることができる。従って、容易な制御で干渉成分を抑圧でき、応答器からの反射波信号のＳ／Ｎを高くすることができる。
【００９１】
また、請求項５に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４に記載の発明の効果に加えて、復調手段に設けられた選択手段により、第１差動復調器の出力と、第２差動器の出力から、応答器による変調成分として、どちらかを選択することができる。第１差動復調器の出力と、第２差動器の出力の何れかには、良好な復調信号が出力されるので、適切に選択すれば応答器の位置の変化などで反射波の位相が逐次変化しても、いつも良好な復調信号を得ることが出来る。
【００９２】
また、請求項６に係る発明の通信システムの質問器では、請求項５に記載の発明の効果に加えて、選択手段は、第１差動増幅器の出力と、第２差動増幅器の出力とを比較し、応答器による変調成分が大きい方の出力を検出し、当該出力を前記応答器による変調成分として選択することができる。従って、応答器がどのような位置、状態にあっても、其の時点での最適な復調を簡単に行うことができる。
【００９３】
また、請求項７に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４に記載の発明の効果に加えて、前記振幅制御手段は、第１ミキサ又は第２ミキサの出力に応じて振幅を制御することができる。従って、振幅制御は高精度制御を必要としないので、制御が簡単となる。
【００９４】
また、請求項８に係る発明の通信システムの質問器では、請求項３乃至７の何れかに記載の発明の効果に加えて、第１復調用主搬送波の位相は、前記第１ミキサに印加される反射波信号の位相に対して、略π／４ラジアンだけ異なるように制御することができる。これにより、容易な制御で干渉成分を抑圧でき、位相制御のみを高精度で行えばよく、制御が簡単となる。
【００９５】
また、請求項９に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４乃至８の何れかに記載の発明の効果に加えて、第３復調用主搬送波の位相は第３ミキサに印加される反射波信号の位相に対し略π／４ラジアンだけ異なるよう制御することができる。容易な制御で干渉成分を抑圧でき、位相制御のみを高精度で行えばよく、制御が簡単となる。
【００９６】
また、請求項１０に係る発明の通信システムの質問器では、請求項３乃至９の何れかに記載の発明の効果に加えて、前記合成反射波信号の位相は、第１ミキサ及び第２ミキサに入力される反射波信号の位相に対し略π／２ラジアンだけ異なるように制御することができる。これにより、第１差動増幅器からの復調信号が小さくなっても第２差動増幅器から十分大きな復調信号が得られる。
【００９７】
また、請求項１１に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１に記載の発明の効果に加えて、前記復調手段の第１ミキサには反射波信号が入力され、可変移相手段としての第１の可変移相器は、第１にミキサに印加される第１復調用主搬送波を復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生し、制御手段は制御信号を発生して、第１ミキサに印加される第１復調用主搬送波の位相を第１可変移相器により変化させ、復調手段の出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにすることができる。従って、容易な制御で干渉成分を抑圧でき、応答器からの反射波信号のＳ／Ｎを高くすることができる。位相制御のみを高精度で行えばよく、制御が簡単となる。
【００９８】
また、請求項１２に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１１に記載の発明の効果に加えて、復調手段の振幅制御手段は、第１可変移相器により位相が変化した第１復調用主搬送波の振幅を制御し、合成手段は、振幅制御手段により振幅制御された第１復調用主搬送波と反射波手段で受信した反射波信号とを合成して合成反射波信号を生成することができる。第２ミキサには合成手段からの合成反射波信号が入力され、第２の可変移相器は、第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波を、復調用主搬送波の位相を制御信号により可変させることにより発生し、制御手段は制御信号を発生して、第２ミキサに印加される第２復調用主搬送波の位相を第２可変移相器により変化させ、第２ミキサ出力の直流或いは低周波の成分が最小となるようにすることができる。従って、容易な制御で干渉成分を抑圧でき、応答器からの反射波信号のＳ／Ｎを高くすることができる。位相制御のみを高精度で行えばよく、制御が簡単となる。
【００９９】
また、請求項１３に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１２に記載の発明の効果に加えて、ミキサ選択手段に設けられた復調手段は、第１ミキサの出力と、第２ミキサの出力とから、応答器による変調成分として、いずれかを選択することができる。従って、構成が簡単で、且つ、２つの差動増幅器のどちらかには良好な復調信号があらわれるため、適切に選択すれば応答器の位置の変化などで反射波の位相が逐次変化しても、いつも良好な復調信号が得られる。
【０１００】
また、請求項１４に係る発明の通信システムの質問器では、請求項１２又は１３に記載の何れかに記載の発明の効果に加えて、ミキサ選択手段は、第１ミキサの出力と、第２ミキサの出力とを比較し、応答器による変調成分が大きい方の出力を検出し、応答器による変調成分として選択することができる。従って、応答器がどのような位置、状態にあっても、その時点での最適な復調を簡単に行うことができる。
【０１０１】
また、請求項１５に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４乃至１４の何れかに記載の発明の効果に加えて、振幅制御手段は、反射波信号の振幅に応じて振幅を制御することができる。容易な制御で干渉成分を抑圧でき、位相制御のみを高精度で行えばよく、制御が簡単となる。
【０１０２】
また、請求項１６に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４乃至１５の何れかに記載の発明の効果に加えて、第１復調用主搬送波の位相は第１ミキサに印加される反射波信号の位相に対し略π／２ラジアンだけ異なるよう制御することができる。容易な制御で干渉成分を抑圧でき、位相制御のみを高精度で行えばよく、制御が簡単となる。
【０１０３】
また、請求項１７に係る発明の通信システムの質問器では、請求項４乃至１６の何れかに記載の発明の効果に加えて、合成反射波信号の位相は第１ミキサに入力される反射波信号の位相に対し略π／４ラジアンだけ異なるよう制御することができる。これにより、第１ミキサからの復調信号が小さくなっても、第２ミキサから十分な大きさの復調信号が得られる。
【０１０４】
また、請求項１８に係る発明の通信システムの質問器では、請求項３乃至１７の何れかに記載の発明の効果に加えて、応答器からの応答が発生しない待機時に第１可変移相器による制御を行い、応答器からの応答検出時には応答検出直前の制御状態を保持することができる。従って、同相ノイズ及び振幅変動を抑圧する効果を高めることができる。
【０１０５】
また、請求項１９に係る発明の通信システムの質問器では、請求項３乃至１８の何れかに記載の発明の効果に加えて、応答器からの反射波信号の中のフレームの先頭に配置されるプリアンブルデータの受信時に第１可変移相器による制御を行い、プリアンブル後のフレームデータの受信時にはプリアンブル終了直前の制御状態を保持することができる。従って、同相ノイズ及び振幅変動を抑圧する効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、通信システム１の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、通信システム１で使用される主搬送波と反射波の関係を示す図である。
【図３】図３は、質問器１０の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、応答器２０〜２２のブロック図である。
【図５】図５は、質問器１０及び応答器２０〜２２の各部での信号の状態を示す図である。
【図６】図６は、各チャンネルの出力を示す概念図である。
【図７】図７は、質問器１０の送受信部の構成の詳細を示すブロック図である。
【図８】図８は、差動検出原理を示すグラフであり、
【図９】図９は、可変移相器４９でπ／４ラジアンだけ位相をずらして、直流成分をキャンセルした差動検出を示すグラフである。
【図１０】図１０は、可変ゲインアンプの出力を変えた状態を示すグラフである。
【図１１】図１１は、質問器１０の送受信部４０の第１の変形例を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、質問器１０の送受信部４０の第２の変形例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、信号波の位相を示すグラフである。
【図１４】図１４は、信号波の位相を示すグラフである。
【図１５】図１５は、質問器１０の復調制御を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、質問器１０の復調制御の変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　通信システム
１０質問器
２０，２１，２２　応答器
３０　デジタル回路部
３２　帯域分割フィルタ
３３　副搬送波復調器
３４　フレーム分割器
４０　送受信部
４１　局部発振器
４２　変調器
４３　当該電力増幅器
４３　電力増幅器
４４　サーキュレータ
４５　ＬＮＡ
４７　アンテナ
４８　固定移相器
４９　可変移相器
７０　ミキサ
７１　ミキサ
７２　低域通過フィルタ
７３　差動アンプ
７４　コントローラ
７５　コントローラ
７６　低域通過フィルタ
７７　帯域通過フィルタ
７８　可変ゲインアンプ
７９　減算器
８０　ミキサ
８１　固定移相器
８２　可変移相器
８３　ミキサ
８４　差動アンプ
８５　帯域通過フィルタ
８６　低域通過フィルタ
８７　コントローラ
【図１】
2004120692.tif 000003
【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】
2004120692.tif 000009
【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１６】
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