(57)【要約】【課題】高い距離測定精度としつつ、狭帯域化が可能で、無線端末の構成の簡素化が可能な無線端末距離測定システムを提供する。【解決手段】基準周波数の信号である基準信号を発振する基準発振器１０と、互いの周波数差が基準周波数の第１、第２信号が距離測定装置から送信されて無線端末に受信された後に混合された混合信号と、基準信号との位相比較を行なう第１位相比較器２１と、位相差が零となるように、出力信号の位相および周波数を制御するＶＣＯ２３と、出力信号に基づいて、位相を出力信号と同期させつつ、周波数を出力信号に対して逓倍して前記第１、第２信号をそれぞれ生成する第１、第２位相同期回路３０、４０と、ＶＣＯ２３が出力した出力信号の位相と、基準発振器１０が発振する基準信号の位相との位相比較を行なう第２位相比較器６０とを備え、第２位相比較器６０が出力する位相差に基づいて、無線端末との間の距離を測定する。【選択図】図１
2013205101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末と距離測定装置とを備え、距離測定装置から無線端末までの距離を距離測定装置が測定する無線端末距離測定システムであって、
前記距離測定装置は、
基準周波数の信号である基準信号を発振する基準発振器と、
互いの周波数差が前記基準周波数の第１、第２信号がこの距離測定装置から送信されて前記無線端末に受信された後に混合された混合信号と、前記基準信号との位相比較を行なう第１位相比較器と、
第１位相比較器によって基準信号と比較される位相差が零となるように、出力信号の位相および周波数を制御する出力信号発振回路と、
出力信号発振回路が出力した出力信号に基づいて、位相を前記出力信号と同期させつつ、周波数を出力信号に対して逓倍して前記第１、第２信号をそれぞれ生成する第１、第２位相同期回路と、
前記出力信号発振回路が出力した出力信号の位相と、前記基準発振器が発振する基準信号の位相との位相比較を行なう第２位相比較器とを備え、
前記第２位相比較器が出力する位相差に基づいて、距離測定装置から無線端末までの距離を測定することを特徴とする無線端末距離測定システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記無線端末は、
局部発振器と、
前記距離測定装置が送信した前記第１信号、第２信号を受信する端末受信部と、
この端末受信部が受信した第１信号、第２信号を、前記局部発振器が発振した信号とそれぞれ混合するミキサと、
前記ミキサで周波数変換された後の第１信号、第２信号を送信する端末送信部とを備え、
前記距離測定装置は、
前記端末送信部が送信した第１信号、第２信号をそれぞれ受信する第１受信部および第２受信部と、
第１受信部および第２受信部が受信した第１信号と第２信号とを混合して前記第１位相比較器へ入力する混合信号を生成する混合信号生成器と
を含むことを特徴とする無線端末距離測定システム。
【請求項３】
無線端末までの距離を測定する距離測定装置であって、
基準周波数の信号である基準信号を発振する基準発振器と、
互いの周波数差が前記基準周波数の第１、第２信号を送信する送信部と、
前記第１信号および第２信号が前記無線端末に受信された後、その無線端末から送信される第１信号、第２信号をそれぞれ受信する第１受信部および第２受信部と、
第１受信部および第２受信部が受信した第１信号と第２信号とを混合する混合信号生成器と、
その混合信号生成器により混合された混合信号と、前記基準信号との位相比較を行なう第１位相比較器と、
第１位相比較器によって比較される位相差が零となるように、出力信号の位相および周波数を制御する出力信号発振回路と、
出力信号発振回路が出力した出力信号に基づいて、位相を前記出力信号と同期させつつ、周波数を出力信号に対して逓倍して前記送信部が送信する前記第１、第２信号をそれぞれ生成する第１、第２位相同期回路と、
前記出力信号発振回路が出力した出力信号の位相と、前記基準発振器が発振する基準信号の位相との位相比較を行なう第２位相比較器とを備え、
前記第２位相比較器が出力する位相差に基づいて、前記無線端末までの距離を測定することを特徴とする距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末までの距離を測定するシステムおよび装置に関し、特に、距離の測定精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波を用いて測定対象までの距離を測定する技術は、たとえば、レーダーなどと呼ばれて広く知られている。レーダーにおいて、高精度に距離を測定する技術として、パルスレーダが知られている。パルスレーダでは、広帯域化することで距離測定精度が向上することが知られている（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−３２１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、広帯域化することで距離測定精度が向上することが開示されているが、電波資源の有効活用のためには、高い距離測定精度を実現しつつも、狭帯域化が望まれる。
【０００５】
また、人に携帯される無線端末までの距離を、距離測定装置がその無線端末と通信を行なうことで測定する無線端末距離測定システムを考えた場合には、無線端末の携帯性を極力損なわないようにするため、距離測定のために無線端末に搭載する構成はできるだけ簡素であることが望ましい。
【０００６】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、高い距離測定精度としつつ、狭帯域化が可能で、無線端末の構成の簡素化が可能な無線端末距離測定システム、および、このシステムに用いる距離測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その目的を達成するための本発明は、無線端末と距離測定装置とを備え、距離測定装置から無線端末までの距離を距離測定装置が測定する無線端末距離測定システムであって、
前記距離測定装置は、
基準周波数の信号である基準信号を発振する基準発振器と、
互いの周波数差が前記基準周波数の第１、第２信号がこの距離測定装置から送信されて前記無線端末に受信された後に混合された混合信号と、前記基準信号との位相比較を行なう第１位相比較器と、
第１位相比較器によって基準信号と比較される位相差が零となるように、出力信号の位相および周波数を制御する出力信号発振回路と、
出力信号発振回路が出力した出力信号に基づいて、位相を前記出力信号と同期させつつ、周波数を出力信号に対して逓倍して前記第１、第２信号をそれぞれ生成する第１、第２位相同期回路と、
前記出力信号発振回路が出力した出力信号の位相と、前記基準発振器が発振する基準信号の位相との位相比較を行なう第２位相比較器とを備え、
前記第２位相比較器が出力する位相差に基づいて、距離測定装置から無線端末までの距離を測定することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、第１位相比較器で基準信号と混合信号との位相比較を行なっており、この第１位相比較器で比較した位相差が零となるように出力信号発振回路が出力信号を出力している。この出力信号は、一旦、第１信号、第２信号に分けられるものの、第１信号、第２信号は出力信号と位相が同期しており、第１位相比較器に入力される混合信号は、これら第１信号および第２信号が無線端末に受信された後に混合された信号である。よって、第１位相比較器と出力信号発振回路とを含んだ構成により、距離測定装置から無線端末を経由して距離測定装置に戻る位相同期回路が構成されることになる。
【０００９】
従って、基準信号の位相と出力信号の位相は、距離測定装置と無線端末との間を信号が伝播する時間遅れがなければ一致するはずである。換言すれば、基準信号の位相と出力信号の位相差は、距離測定装置と無線端末との間を信号が伝播する時間を示している。よって、第２位相比較器において、出力信号の位相と基準信号の位相との位相比較を行い、この第２位相比較器が出力する位相差を用いて無線端末との距離を測定することができるのである。
【００１０】
そして、本発明によれば、第１、第２位相同期回路により、位相を出力信号と同期させつつ、互いの周波数差が基準周波数となっている２つの第１、第２信号を生成しており、混合信号は、これら第１、第２信号が無線端末へ送信された後に混合された信号である。この混合信号は、第１信号と第２信号の位相が一致するときに立ち上がるが、第１信号と第２信号の周波数差は基準周波数となっていることから、第１信号と第２信号の位相が一致する周期は、基準信号の周期と同じ長さになる。
【００１１】
第１信号と第２信号の位相一致が基準信号の１周期内に複数回ある場合、つまり、基準信号の１周期内に混合信号の立ち上がりが複数回存在する場合には、その複数回の立ち上がりのいずれも、基準信号の立ち上がりと一致させてしまう可能性がある。しかし、混合信号の誤った立ち上がりを基準信号の立ち上がりと一致させてしまうと、距離測定誤差につながってしまう。これに対し、本発明では、混合信号の周期は基準信号の周期と同じ長さであることから、基準信号の１周期内に混合信号の立ち上がりは１度しかなく、混合信号の誤った立ち上がりを基準信号の立ち上がりと一致させてしまうということは理論的にあり得ない。従って、混合信号の位相と基準信号の位相との位相差が精度よく無線端末までの距離を反映することになるので、無線端末までの距離を高い精度で測定できる。
【００１２】
また、本発明において距離測定装置から送信する第１信号、第２信号は、それぞれ基準周波数が逓倍された単一周波数であることから、使用周波数帯域を狭くできる。
【００１３】
さらに、本発明によれば、基準信号と位相差を比較する混合信号は第１信号、第２信号が混合された信号であり、この第１信号、第２信号は距離測定装置が生成している。また、混合信号それ自体は他の信号との同期は行わない。よって、無線端末において位相同期を行なう必要はないことから、距離測定のために無線端末に複雑な回路を搭載する必要もないので、無線端末の構成を簡素化できる。
【００１４】
また、請求項２の発明では、前記無線端末は、
局部発振器と、
前記距離測定装置が送信した前記第１信号、第２信号を受信する端末受信部と、この端末受信部が受信した第１信号、第２信号を、前記局部発振器が発振した信号とそれぞれ混合するミキサと、
前記ミキサで周波数変換された後の第１信号、第２信号を送信する端末送信部とを備え、
前記距離測定装置は、
前記端末送信部が送信した第１信号、第２信号をそれぞれ受信する第１受信部および第２受信部と、
第１受信部および第２受信部が受信した第１信号と第２信号とを混合して前記第１位相比較器へ入力する混合信号を生成する混合信号生成器とを含む。
【００１５】
このようにすれば、無線端末は、距離測定のための構成として、受信部および送信部、局部発振器、ミキサを備えるだけであり、また、局部発振器は距離測定装置側の信号と同期した信号を発振させる必要もないことから、信号を同期させるための回路も不要である。よって、無線端末の構成を簡素且つ小型にすることができる。また、ミキサとしてはパッシブ型のものを用いることもできるので、無線端末の消費電力を少なくすることもできる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２の無線端末距離測定システムにおける距離測定装置の発明である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】概念的に本発明の無線端末距離測定装置１を示した図である。
【図２】図１に示した信号を同一時間軸上に示す図である。
【図３】無線端末距離測定システムの実施形態となる無線タグ距離測定システム１００の構成図である。
【図４】比較例の無線端末距離測定システム４００の概念構成図である。
【図５】図４の無線端末距離測定システムにおける信号を同一時間軸上に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。まず、本発明の概念を図１を用いて説明する。図１は本発明の無線端末距離測定システムにおける距離測定装置１の構成を概念的に示す図である。本発明の無線端末距離測定システムは、距離測定装置１と、図１には図示していない無線端末とにより構成される。
【００１９】
距離測定装置１は、基準発振器１０を備えている。この基準発振器１０は、基準周波数（ここでは１０ＭＨｚとする）の信号を発振する。この基準発振器１０が発振する基準信号の位相を「ω１０Ｍｔ＋θref」とする。
【００２０】
基準信号は、第１位相比較器２１および第２位相比較器６０に入力される。第１位相比較器２１には、この基準信号と、後述する混合信号とが入力され、これら基準信号と混合信号の位相差を検出する。位相差は、たとえば、両信号の立ち上がりの時間差を検出することにより行い、位相差に比例した誤差信号パルスを位相比較結果として出力する。
【００２１】
ローパスフィルタ２２は、第１位相比較器２１が出力したパルス信号から高調波成分を除去する。ローパスフィルタ２２を通過した信号は制御信号として電圧制御発振回路２３へ入力される。
【００２２】
電圧制御発振回路２３は、特許請求の範囲の出力信号発振回路に相当し、入力された電圧によって出力周波数を制御する。以下、電圧制御発振回路をＶＣＯ（Voltage controlled oscillator）と言う。ＶＣＯ２３が出力する出力信号は第１位相同期回路３０の位相比較器３１、第２位相同期回路４０の位相比較器４１、および第２位相比較器６０に入力される。なお、ＶＣＯ２３が出力する出力信号の位相を、図１にも示すように「ω１０Ｍｔ＋θ１」とする。
【００２３】
第１位同期回路３０は、上述の位相比較器３１の他、ローパスフィルタ３２、ＶＣＯ３３、分周器３４を備えている。位相比較器３１には、ＶＣＯ２３が出力した出力信号が入力されるとともに、ＶＣＯ３３が出力する第１信号が分周されて入力される。位相比較器３１はこの２つの信号の位相差を示すパルス信号を出力する。ローパスフィルタ３２は、位相比較器３１が出力する信号から高周波成分を除去して、制御信号としてＶＣＯ３３へ出力する。
【００２４】
ＶＣＯ３３は、ローパスフィルタ３２から入力される制御信号に応じた周波数の信号を出力する。このＶＣＯ３３が出力する信号を第１信号と言う。第１信号は分周器３４により分周され、分周された信号が位相比較器３１に入力される。この構成により、第１位相同期回路３０は周波数シンセサイザとして機能する。第１位相同期回路３０により生成される周波数は分周器３４が分周する比率により適宜設定可能であるが、ここでは、一例として３００ＭＨｚとする。この第１信号は、もちろん、ＶＣＯ２３が出力する出力信号と位相が同期している。従って、第１信号の位相は、図１にも示すように「ω３００Ｍｔ＋３０θ１」と表すことができる。
【００２５】
第２位相同期回路４０は、第１位相同期回路３０と同じ構成要素を備える。すなわち、第２位相同期回路４０は、位相比較器４１、ローパスフィルタ４２、ＶＣＯ４３、分周器４４を備えている。第２位相同期回路４０が第１位相同期回路３０と異なる点は、出力する信号（第２信号とする）の周波数のみである。第２位相同期回路４０が出力する第２信号は、第１位相同期回路３０が出力する第１信号に対して基準周波数分だけ周波数が異なるように設定される。以下では、第２信号の周波数３１０ＭＨｚとして説明する。なお、もちろん、第２信号の位相は、ＶＣＯ２３が出力する出力信号と位相が同期している。従って、第２信号の位相は、図１にも示すように「ω３１０Ｍｔ＋３１θ１」と表すことができる。
【００２６】
ミキサ５０には、第１位相同期回路３０、第２位相同期回路４０がそれぞれ出力する第１信号、第２信号が空間を伝播時間δｔを要して到達する。そして、ミキサ５０は第１信号と第２信号とを混合することで、混合信号を生成する。
【００２７】
第１信号、第２信号が空間を伝播した信号の位相は、それぞれ、図１にも示すように、それぞれ、「ω３００Ｍ（ｔ−δｔ）＋３０θ１」、「ω３１０Ｍ（ｔ−δｔ）＋３１θ１」と表すことができる。よって、混合信号の位相は、図１にも示すように「ω１０Ｍ（ｔ−δｔ）＋θ１」と表すことができる。このミキサ５０が生成した混合信号は第１位相比較器２１に入力される。
【００２８】
伝播時間δｔを考慮しなければ、混合信号の位相は、ＶＣＯ２３の出力信号の位相と同期しており、混合信号が第１位相比較器２１に入力されることから、第１位相比較器２１、ローパスフィルタ２２、ＶＣＯ２３により、位相同期回路２０が構成される。よって、この位相同期回路２０のＶＣＯ２３が出力する出力信号の位相（ω１０Ｍｔ＋θ１）と基準信号の位相との位相差、すなわち、第２位相比較器６０から出力される位相差は、伝播時間δｔに比例したものとなる。
【００２９】
図２は、図１に示した信号を同一時間軸上に示す図である。図２において、（Ａ）は基準信号であり位相はω１０Ｍｔ＋θref、（Ｂ）はＶＣＯ２３が出力する出力信号であり位相はω１０Ｍｔ＋θ１、（Ｃ）はＶＣＯ３３が出力する第１信号であり位相はω３００Ｍｔ＋３０θ１、（Ｄ）はＶＣＯ４３が出力する第２信号であり位相はω３１０Ｍｔ＋３１θ１、（Ｅ）はミキサ５０が受信する第１信号であり位相はω３００Ｍ（ｔ−δｔ）＋３０θ１、（Ｆ）はミキサ５０が受信する第２信号であり位相はω３１０Ｍ（ｔ−δｔ）＋３１θ１、（Ｇ）はミキサ５０が出力する混合信号であり位相はω１０Ｍ（ｔ−δｔ）＋θ１である。
【００３０】
図２（Ｃ）、（Ｄ）にそれぞれ示す第１信号および第２信号は、周波数差である１０ＭＨｚの逆数の周期（以下、単に１０ＭＨｚ周期という）に一度しか位相は一致しない。従って、（Ｅ）、（Ｆ）にそれぞれ示す、ミキサ５０に到達する第１信号および第２信号も、１０ＭＨｚ周期に一度しか位相は一致しない。そのため、混合信号の周期も、１０ＭＨｚの信号となり、また、混合信号の立ち上がりは、ミキサ５０に到達する第１信号と第２信号の位相が一致する時点となる。
【００３１】
位相同期回路２０では、基準信号の位相「ｗｔ＋θref」（図２（Ａ））と、混合信号の位相「ω１０Ｍ（ｔ−δｔ）＋θ１」（図２（Ｇ））とが一致するように制御を行なう。すなわち、θref＝−ω１０Ｍδｔ＋θ１となるように制御を行なう。その結果、位相同期回路２０の出力信号の位相「ω１０Ｍｔ＋θ１」（図２（Ｂ））は、基準信号の位相「ｗｔ＋θref」に対して進むことになる。また、このときの基準信号と位相同期回路２０の出力信号との位相差はδｔとなる。よって、位相比較器６０の出力する位相差は伝播時間δｔに比例する。この位相差が測距電圧として出力されるので、測距電圧に基づいて距離が測定できるのである。
【００３２】
次に、無線端末距離測定システムの実施形態を説明する。図３は、無線端末距離測定システムの実施形態となる無線タグ距離測定システム１００の構成図である。この無線タグ距離測定システム１００は、距離測定装置としてのタグリーダ２００と、無線端末としての無線タグ３００とから構成される。
【００３３】
タグリーダ２００は、図１で説明した構成の他に、送信部７０、第１受信部８０、第２受信部９０、ローパスフィルタ６１を備えている。なお、図３では、分周器３４、４４は、分周比が１／Ｍ、１／Ｎとして示されているが、Ｍ、Ｎは、前述のように、たとえば３０と３１である。
【００３４】
また、無線タグ３００は、受信アンテナ３１０、送信アンテナ３２０、局部発振器３３０、ミキサ３４０を備えている。
【００３５】
まず、タグリーダ２００の構成から説明する。送信部７０は、２つのバンドパスフィルタ７１、７３と、これら２つのバンドパスフィルタ７１、７３にそれぞれ接続された第１送信アンテナ７２、第２送信アンテナ７４を備えている。バンドパスフィルタ７１、７３は、それぞれ、周波数「M」、「Ｎ」を含む所定周波数帯の信号を通過させる。バンドパスフィルタ７１、第１送信アンテナ７２により第１送信部が構成され、バンドパスフィルタ７３、第２送信アンテナ７４により第２送信部が構成される。
【００３６】
第１位相同期回路３０のＶＣＯ３３から出力された第１信号は、第１送信部から無線タグ３００へ送信され、第２位相同期回路４０のＶＣＯから出力された第２信号は、第２送信部から無線タグ３００へ送信される。
【００３７】
無線タグ３００の受信アンテナ３１０は、タグリーダ２００の第１送信アンテナ７２、第２送信アンテナ７４から送信された第１信号、第２信号を受信する。受信した第１信号、第２信号の一例は、前述の図２（Ｅ）、（Ｆ）の信号である。
【００３８】
局部発振器３３０は、タグリーダ２００の送信周波数帯とは異なる所定周波数の局部発振信号を発振している。ミキサ３４０は受信アンテナ３１０が受信した第１信号、第２信号と、局部発振信号とをそれぞれ混合する。これにより、第１信号、第２信号は、どちらも、無線タグ３００が受信したときとは異なる周波数の信号となる。たとえば、それぞれ１００ＭＨｚずつ高周波とされ４００ＭＨｚ、４１０ＭＨｚとされる。なお、ミキサ３４０は、送信電波と受信電波の混信を避ける目的で周波数を変換するものであり、受信アンテナ３１０が受信した第１信号、第２信号との同期の必要はない。よって、ミキサ３４０は同期回路を備えていない。ミキサ３４０により混合された後の第１信号、第２信号は、送信アンテナ３２０からタグリーダ２００へ送信される。
【００３９】
無線タグ３００が送信した信号は、タグリーダ２００の第１受信部８０、第２受信部９０にそれぞれ受信される。受信される信号は、周波数はタグリーダ３００が送信した時点とは異なっているものの、図２（Ｅ）、（Ｆ）に示されるように、周波数差の逆数の周期に一度、位相が同期する。
【００４０】
第１受信部８０、第２受信部９０は、それぞれ、アンテナ８１、９１とバンドパスフィルタ８２、９２を備えている。２つのバンドパスフィルタ８２は、無線タグ３００において周波数変換された後の第１信号または第２信号のいずれかを選択的に通過せるように設定されている。
【００４１】
バンドパスフィルタ８２、９２を通過した信号は、ミキサ５０により混合される。これにより、図１の場合と同様、図２（Ｇ）の信号が生成される。
【００４２】
なお、基準信号（図２（Ａ））および混合信号（図２（Ｇ））は、周波数１０ＭＨｚすなわち波長３０ｍである。また、図３の実施形態の場合、遅れ時間δｔは、タグリーダ２００と無線タグ３００との往復距離に比例する。この往復距離が混合信号の波長（３０ｍ）を越える場合、つまり、無線タグ３００までの距離が混合信号の波長の１／２（１５ｍ）を超える場合、基準信号に対して１周期（あるいはそれ以上の周期）遅れた混合信号の立ち上がりを基準として位相差を決定してしまうことになる。従って、基準信号および混合信号の波長は、測定距離上限の２倍よりも長い波長とすることが好ましい。
【００４３】
以上、説明した本実施形態の無線タグ距離測定システム１００では、第１位相比較器２１で基準信号と混合信号との位相比較を行なっており、この第１位相比較器２１で比較した位相差が零となるようにＶＣＯ２３が出力信号を出力している。この出力信号は、一旦、第１信号、第２信号に分けられるものの、第１信号、第２信号は出力信号と位相が同期しており、第１位相比較器２１に入力される混合信号は、これら第１信号および第２信号が無線タグ３００に受信された後に混合された信号である。よって、第１位相比較器２１とＶＣＯ２３とを含んだ構成により、タグリーダ２００から無線タグ３００を経由してタグリーダ２００に戻る位相同期回路２０が構成される。
【００４４】
従って、基準信号の位相「ω１０Ｍｔ＋θref」と出力信号の位相「ω１０Ｍｔ＋θ１」は、信号の遅れ時間δｔがなければ一致する。換言すれば、基準信号の位相と出力信号の位相差は、信号の遅れ時間δｔ、すなわち、タグリーダ２００と無線タグ３００との間を信号が伝播する時間δｔを示している。よって、出力信号の位相「ω１０Ｍｔ＋θ１」と基準信号の位相「ω１０Ｍｔ＋θref」との位相比較を行う第２位相比較器６０が出力する位相差に基づいて無線タグ３００までの距離を測定することができる。
【００４５】
（比較例）
次に、比較例の無線端末距離測定システムを示す。図４に示す比較例の無線端末距離測定システム４００は、図１と同様、概念構成図である。図４の無線端末距離測定システム４００は、距離測定装置側の構成として、図１と同じ基準発振器１０、位相同期回路２０、第１位相同期回路３０、第２位相比較器６０を備える。
【００４６】
また、無線端末側の構成として、ミキサ４１０と２つの位相同期回路４２０、４３０を備える。ミキサ４１０には、距離測定装置側の第１位相同期回路３０から送信される３００ＭＨｚの信号と、無線端末の位相同期回路４３０が出力する２９０ＭＨｚの信号が入力される。
【００４７】
第１位相同期回路３０とミキサ４１０との間は空間であり、この空間を電波が伝播するのに時間δｔを要する。よって、図４にも示すように、ミキサ４１０に入力される３００ＭＨｚの信号の位相は、「ω３００Ｍ（ｔ−δｔ）+３０θ１」となる。なお、この比較例において、ミキサ４１０に入力される３００ＭＨｚの信号を第１信号とし、２９０ＭＨｚの信号を第２信号とする。
【００４８】
ミキサ４１０により混合された信号は、位相同期回路４２０に入力される。この位相同期回路４２０は、位相比較器４２１、ローパスフィルタ４２２、ＶＣＯ４２３を備える公知の位相同期回路である。この位相同期回路４２０の出力信号は、位相同期回路４３０へ入力され、また、距離測定装置側の構成である位相比較器２１へも入力される。ここで、位相同期回路４２０の出力信号の位相を「ω１０Ｍｔ+θ４」とする。位相同期回路４２０の出力信号が距離測定装置側の構成である位相比較器２１へ入力されることにより、位相「ω１０Ｍｔ+θ４」と基準信号の位相「ω１０Ｍｔ＋θref」とが同期する。
【００４９】
位相同期回路４３０は、位相比較器４３１、ローパスフィルタ４３２、ＶＣＯ４３３、分周器４３４を備える。この位相同期回路４３０が生成する第２信号の周波数は、距離測定装置が送信する信号の周波数（３００ＭＨｚ）よりも基準信号の周波数（１０ＭＨｚ）だけ低い周波数（２９０ＭＨｚ）である。また、この第２信号の位相は「ω２９０Ｍｔ＋２９θ４」となる。
【００５０】
第１信号と第２信号とがミキサ４１０により混合されると、位相「ω１０Ｍｔ＋３０θ１−２９θ４−ω３００Ｍ・δｔ」の信号となる。前述の位相「ω１０Ｍｔ＋θ４」はこの位相と等価である。
【００５１】
図５は、図４の無線端末距離測定システム４００における信号を同一時間軸上に示す図である。図４に示す構成の場合、図５に示す信号（Ａ）の位相と信号（Ｅ）の位相とが一致するように制御を行なう。また、信号（Ｅ）は、第１信号（図５（Ｃ））と第２信号（図５（Ｄ））の混合信号であり、信号（Ｃ）と信号（Ｄ）の位相が一致した時点で信号（Ｅ）は立ち上がる。しかし、信号（Ｃ）の位相と信号（Ｄ）の位相は、２ｎπ／ω３００Ｍｔ毎に一致する。従って、実際には、分周基準のエッジを正しく決定することが困難であり、誤差２ｎπ／ω３００Ｍｔを含んだ位相差を基準として位相同期が行われる可能性がある。従って、距離の変動（相対距離）は測定できても、絶対距離は測定できない。
【００５２】
これに対して、本願発明の無線端末距離測定システム１（無線タグ距離測定システム１００）では、第１、第２位相同期回路３０、４０により、位相を出力信号と同期させつつ、基準周波数（１０ＭＨｚ）分の周波数差がある第１、第２信号を生成している。第１位相比較器２１で基準信号と位相比較される混合信号は、これら第１、第２信号が無線タグ３００へ送信され、無線タグ３００において周波数変換されるのみで位相は変化させられずにタグリーダ２００へ返信された後に混合された信号である。この混合信号は、第１信号と第２信号の位相が一致するときに立ち上がるが、第１信号と第２信号の周波数差は基準周波数（１０ＭＨｚ）となっていることから、第１信号と第２信号の位相が一致する周期は、基準信号の周期と同じ長さになる。
【００５３】
比較例の場合には、第１信号（図５（Ｃ））と第２信号（図５（Ｄ））の位相一致が基準信号（図５（Ａ））の１周期内に複数回存在するので、図５を用いて説明したように、その複数回の立ち上がりのいずれも、基準信号の立ち上がりと一致させてしまう可能性があり、分周基準のエッジを正しく決定することが困難である。そして、エッジの決定が正しくない場合には、距離測誤差につながってしまう。
【００５４】
これに対して、本発明では、混合信号（図２（Ｇ））の周期は基準信号（図２（Ａ））の周期と同じであることから、基準信号の１周期内に混合信号の立ち上がりは１度しかなく、混合信号の誤った立ち上がりを基準信号の立ち上がりと一致させてしまうということは理論的にあり得ない。従って、混合信号の位相と基準信号の位相との位相差が精度よく無線端末（無線タグ３００）までの距離を反映することになるので、無線端末（無線タグ３００）までの距離を高い精度で測定できる。
【００５５】
また、本発明において距離測定装置１（タグリーダ２００）から送信する第１信号、第２信号は、それぞれ基準周波数が逓倍された単一周波数であり、また、無線タグ３００が送信する２つの信号も、タグリーダ２００が送信する第１信号、第２信号を周波数変換しただけであり、それぞれ単一周波数である。よって、本発明の無線端末距離測定システム（無線タグ距離測定システム１００）は使用周波数帯域を狭くできる。
【００５６】
さらに、比較例の場合、無線端末には、比較的回路規模が大きい位相同期回路４２０、４３０が２つ必要になるのに対し、本実施形態では、無線タグ３００は、送信および受信アンテナ３１０、３２０、局部発振器３３０、ミキサ３４０を備えるだけであり、また、局部発振器３３０はタグリーダ２００側の信号と同期した信号を発振させる必要もないことから、信号を同期させるための回路も不要である。よって、無線タグ３００を簡素化・小型化することができる。また、ミキサ３４０としてはパッシブ型のものを用いることもできるので、無線タグ３００の消費電力を少なくすることもできる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１：距離測定装置、      １０：基準発振器、      ２０：位相同期回路、      ２１：第１位相比較器、      ２２：ローパスフィルタ、      ２３：電圧制御発振回路（ＶＣＯ）（出力信号発振回路）、      ３０：第１位相同期回路、      ３１：位相比較器、      ３２：ローパスフィルタ、      ３３：ＶＣＯ、      ３４：分周器、      ４０：第２位相同期回路、      ４１：位相比較器、      ４２：ローパスフィルタ、      ４３：ＶＣＯ、      ４４：分周器、      ５０：ミキサ、      ６０：第２位相比較器、      ６１：ローパスフィルタ、      ７０：送信部、      ７１：バンドパスフィルタ、      ７２：第１送信アンテナ、      ７３：バンドパスフィルタ、      ７４：第２送信アンテナ、      ８０：第１受信部、      ９０：第２受信部、      １００：無線タグ距離測定システム（無線端末距離測定システム）、      ２００：タグリーダ（距離測定装置）、      ３００：無線タグ（無線端末）、      ３１０：受信アンテナ、      ３２０：送信アンテナ（端末送信部）、      ３３０：局部発振器、      ３４０：ミキサ、      ４００：無線端末距離測定システム、      ４１０：ミキサ、      ４２０：位相同期回路、      ４２１：位相比較器、      ４２２：ローパスフィルタ、      ４２３：ＶＣＯ、      ４３０：位相同期回路、      ４３１：位相比較器、      ４３２：ローパスフィルタ、      ４３３：ＶＣＯ、      ４３４：分周器
【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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