(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア信号発生手段と、変調信号を発生する変調信号発生手段とを備え、上記キャリア信号を上記変調信号で振幅変調して送信コイルを駆動するデータキャリア用質問機において、上記変調信号の論理状態が変化した場合に所定期間だけ上記送信コイルに供給される信号のエンベロープの変化を強調する波形強調手段を設けたことを特徴とするデータキャリア用質問機。
【請求項２】
キャリア信号発生手段と、変調信号を発生する変調信号発生手段とを備え、上記キャリア信号を上記変調信号で振幅変調して送信コイルを駆動するデータキャリア用質問機において、
上記キャリア信号に応じて、上記送信コイルの一端を第１の電圧状態と第２の電圧状態に交互に切り替えるスイッチ手段と、
上記送信コイルの他端に一方の端子が接続されたコンデンサと、
上記コンデンサの他方の端子を上記変調信号の論理状態の変化に応じて選択的に第１の電源または第２の電源に接続する電圧切替手段と、
上記コンデンサの他方の端子が上記第２の電源に接続されている時に、上記コンデンサと直列に接続される負荷抵抗器とを備えたことを特徴とするデータキャリア用質問機。
【請求項３】
上記電圧切替手段の切替タイミングは、上記送信コイルの両端間電圧のピーク時に同期していることを特徴とする請求項２に記載のデータキャリア用質問機。
【請求項４】
上記電圧切替手段の切替タイミングは、上記キャリア信号の変化時に同期していることを特徴とする請求項２に記載のデータキャリア用質問機。
【請求項５】
上記第１の電源及び第２の電源の一方は接地電位であることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のデータキャリア用質問機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデータキャリア用質問機に関し、特に、質問機から出力する交番磁界によって電力を供給されると共に、上記質問機からデータキャリアヘ交番磁界を振幅変調することによってデータを上記データキャリア用質問機に送信する振幅変調型のデータキャリアに用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、物流部門や輸送部門においては、仕分けの効率化の目的で商品及び輸送対象物に取り付けて使用するデータキャリアが広く用いられるようになってきている。
【０００３】
このようなデータキャリアは受信コイルを有していて、自己の使用する電力を質問機または親機と呼ばれる装置から供給される交番磁界に応じて上記受信コイルに流れる電流を整流することにより動作電源を得ている。質問機からのデータの送信方法には、交番磁界を振幅変調するＡＭ変調方式、周波数変調するＦＭ変調方式、ＦＳＫ変調方式、あるいはＰＳＫ方式等がある。
【０００４】
この中で、ＡＭ変調方式の場合には、図６（ａ）に示すように、第１の電圧状態「Ｖ１」と、第２の電圧状態「Ｖ０」とをデータの論理“１”及び“０”に対応させたり、若しくは電圧状態とその位相関係とを組み合わせて（ＡＳＫ方式と呼ばれる）データを送信する方式である。
【０００５】
したがって、データキャリア側で受取る波形は理想的には、図６（ａ）のように論理状態が切り替わるときには振幅の切り替わりタイミングｔ１で「Ｖ１」から「Ｖ０」に急激に切り替わることが望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、データキャリア用質問機、データキャリアの双方は電力伝達効率を高めるために、双方のコイルに同調コンデンサを接続して同調回路を形成しているものが多い。
【０００７】
すると、同調回路のために波形応答が遅くなり実際の送信波形は図６（ｂ）に示すようになる。また、データキャリアが実際に受取る信号波形は図６（ｃ）に示すように鈍った波形になり、論理“１”と論理“０”との判別がしにくくなってしまう問題があった。
【０００８】
本発明は上述の問題点にかんがみ、データキャリアが実際に受取る信号波形を、本来の論理状態の変化に近づけるようにしたデータキャリア用質問機を提供することを第１の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のデータキャリア用質問機は、キャリア信号発生手段と、変調信号を発生する変調信号発生手段とを備え、上記キャリア信号を上記変調信号で振幅変調して送信コイルを駆動するデータキャリア用質問機において、上記変調信号の論理状態が変化した場合に所定期間だけ上記送信コイルに供給される信号のエンベロープの変化を強調する波形強調手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のデータキャリア用質問機の他の特徴とするところは、キャリア信号発生手段と、変調信号を発生する変調信号発生手段とを備え、上記キャリア信号を上記変調信号で振幅変調して送信コイルを駆動するデータキャリア用質問機において、上記キャリア信号に応じて、上記送信コイルの一端を第１の電圧状態と第２の電圧状態に交互に切り替えるスイッチ手段と、上記送信コイルの他端に一方の端子が接続されたコンデンサと、上記コンデンサの他方の端子を上記変調信号の論理状態の変化に応じて選択的に第１の電源または第２の電源に接続する電圧切替手段と、上記コンデンサの他方の端子が上記第２の電源に接続されている時に、上記コンデンサと直列に接続される負荷抵抗器を備えたことを特徴としている。
また、本発明のデータキャリア用質問機のその他の特徴とするところは、上記電圧切替手段の切替タイミングは、上記送信コイルの両端間電圧のピーク時に同期していることを特徴としている。
また、本発明のデータキャリア用質問機のその他の特徴とするところは、上記電圧切替手段の切替タイミングは、上記キャリア信号の変化時に同期していることを特徴としている。
また、本発明のデータキャリア用質問機のその他の特徴とするところは、上記第１の電源及び第２の電源の一方は接地電位であることを特徴としている。
【００１１】
【作用】
本発明は上記技術手段を有するので、変調信号の論理状態が変化した場合に、送信コイルに供給される信号のエンベロープが所定期問だけ強調されることにより、上記送信コイルに供給される信号を受信するデータキャリア側では、波形が多少は鈍っても論理"１"と論理"０"との判別が容易となり、本来の波形を得ることが可能となる。
また、変調信号の論理状態が変化した場合には所定期間だけ送信コイルに供給される信号のエンベロープを強調するための電圧切替手段の切替タイミングを送信コイルの両端間電圧のピーク時に同期させることにより、送信コイルに直列にスイッチを接続することによる悪影響を防止することが可能となる。
【００１２】
送信コイルの両端間電圧のピーク時は、スイッチ手段の切換時に置き換えることもできる。尚、ここで、送信コイルの自己共振周波数による悪影響とは、以下のことである。
【００１３】
すなわち、送信機では不要な周波数成分を輻射しないために、駆動コイルの両端を常に同調回路として閉じておく必要が有る。一般的に、コイルにエネルギーが蓄積された状態（すなわち、電流が流れている状態）で同調回路としての接続状態を切り替えると、切替の瞬間はサージ電圧が発生して、その後は送信コイルの自己共振周波数で減衰振動することになるので、切替をすばやく、かつ、送信コイルに電流が流れていないときに行う必要がある。
【００１４】
送信コイルの両端間電圧のピーク時には送信コイルに電流が流れていないので、このタイミングに電圧切替手段の切替タイミングを同期させることにより、この影響を除くことができる。ここで、第１、第２の電源の一方は接地電位とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のデータキャリア用質問機の構成を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のデータキャリア用質問機の動作原理を説明するための送信コイル周辺の回路構成の概念図である。
【００１６】
第１の電源Ｖｃｃ１に接続された第１のスイッチＳＷ１、直列接続された抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２（抵抗値はともにｒ１）、さらに直列に接続された第２のスイッチＳＷ２を備える。第１及び第２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２はキャリア信号（周波数をｆｃとする）に応じて交互に切り替えられる。すると、抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２の中点ａには、第１の電源Ｖｃｃ１を最大振幅とするキャリア信号が得られる。
【００１７】
抵抗器Ｒ１１とＲ１２との中点ａには、コイルＬとコンデンサＣの直列回路が接続されている。ここで、抵抗器Ｒ２はコイルＬの損失抵抗を示していて、その抵抗値はｒ２とする。コイルＬとコンデンサＣで同調回路Ｓが形成されている。同調回路Ｓの他端は第３のスイッチＳＷ３、抵抗器Ｒ３（抵抗値はｒ３）、第４のスイッチＳＷ４の直列回路からなる変調回路Ｍに接続されている。
【００１８】
このように構成された変調回路Ｍは、一方の端子が第２の電源Ｖｃｃ２に接続され、他方の端子が接地電位に接続されている。そして、送信データが論理“１”または“Ｈ”のときには第３のスイッチＳＷ３がオンし、第４のスイッチＳＷ４がオフする。
【００１９】
この時、接続点ｂの電圧は直流的には第２の電源Ｖｃｃ２と同じ電圧になる。逆に、送信データが論理“０”または“Ｌ”のときには、第３のスイッチＳＷ３がオフし、第４のスイッチＳＷ４がオンする。この時、接続点ｂの電圧は直流的には接地電位になる。
【００２０】
そこで、このコイルの両端間の出力電圧（Ｖｐｐ１）を検討してみると、
論理“０”時：
Ｖｐｐ１＝｛２πｆｃＬ／（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３）｝×（４／π）×Ｖｃｃ１
となる。また、論理“１”時：
Ｖｐｐ２＝｛２πｆｃＬ／（ｒ１＋ｒ２）｝×（４／π）×Ｖｃｃ１
となる。第２の電源の電圧Ｖｃｃ２は、
ＮＸ（Ｖｐｐ２−Ｖｐｐ１）／２
Ｎ＝１．２〜１．５程度が望ましい。
【００２１】
図２に、第３のスイッチＳＷ３、第４のＳＷ４のオン／オフに応じて出力点ａの電圧がどのように変化するかを示す。図２（ａ）は第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２のオン／オフ状態を示し、斜線部が第１のスイッチＳＷ１がオフし、第２のスイッチＳＷ２がオンした状態、空白部が第２のスイッチＳＷ２がオフし、第１のスイッチＳＷ１がオンした状態を示している。
【００２２】
図２（ｂ）は、出力点ａの電圧の変化を示している。出力点ａの電圧は第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２のオン／オフに応じてＶｃｃ１と接地電位とに交互に切り替えられる。
【００２３】
また、同調回路の出力点ｃの電圧は、第３のスイッチＳＷ３がオフ、第４のスイッチＳＷ４がオンの振幅小（論理"０"）時には、図２（ｃ）に示すようにＶｐｐ１＝Ｖ１（後述の具体例では「Ｖ１」＝３６Ｖp-p ）となり、第３のスイッチＳＷ３がオン、第４のスイッチＳＷ４がオフの振幅大（論理"１"）時には、図２（ｄ）に示すように、Ｖｐｐ２＝Ｖ２（後述の具体例ではＶ２＝４４Ｖp-p）となる。
【００２４】
次に、過渡期の電圧について考える。第３のスイッチＳＷ３がオフで第４のスイッチＳＷ４がオンの状態から、第３のスイッチＳＷ３がオンで第４のスイッチＳＷ４がオフの状態に切り替わった瞬間は、コンデンサＣの接続点ｂ側の電圧が接地電位から第２の電源電位Ｖｃｃ２に一気に持ち上げられる。これは、コイルＬ側から見るとコンデンサＣが見かけ上Ｖｃｃ２だけ高電位に充電されているように見えることになる。
【００２５】
したがって、出力点ａの電圧も定常状態のＶｐｐ２にＶｃｃ２がバイアスされたことになり、Ｖｃｃ２の分だけピーク電圧が高くなる。しかし、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２が交互にオン／オフを繰り返すことにより、コンデンサに蓄えられた電荷が徐々に放電され、同調回路の出力点ｃの電圧（エンベロープ）は、図３（ａ）に示すようにＶｐｐ２に次第に減衰する。
【００２６】
逆に、第３のスイッチＳＷ３がオンで第４のスイッチＳＷ４がオフの状態から、第３のスイッチＳＷ３がオフで第４のスイッチＳＷ４がオンの状態に切り替わった瞬間は、コンデンサＣの接続点ｂ側の電圧がＶｃｃ２から一気に接地電位に引き下げられることになる。
【００２７】
この場合、出力点ａの電圧（エンベロープ）は、図３（ａ）のようにＶｐｐ１よりＶｃｃ２分だけ低い電圧に下がるが、徐々にＶｐｐ１に回復して収束する。これにより、データキャリアが受取る受信波形は、図３（ｂ）に示すように理想波形に近いものとなる。
【００２８】
次に、具体的数値を用いて本実施の形態を説明する。図４に示すように、各部の電圧抵抗等の数値は、Ｖｃｃ１＝５Ｖ、ｒ１＝１７．４Ω、ｒ２＝１Ω、Ｌ＝１６２．１μＨ、Ｃ＝１０００ｐＦ、ｒ３＝４．１Ωとし、キャリア信号の周波数ｆｃ＝１２５ＫＨｚの場合には上記式により、Ｖｐｐ１＝３６Ｖｐｐ、Ｖｐｐ２＝４４Ｖｐｐとなり、Ｖｃｃ２＝Ｎ×４Ｖとなる。
【００２９】
ここで、Ｎ＝１．２５とすると、Ｖｃｃ２＝５Ｖとなり、２５％だけ変化部の電圧を強調しながらＶｃｃ１と同じ電源を用いることができる。このとき、変調度は、
（Ｖｐｐ２−Ｖｐｐ１）／（Ｖｐｐ２＋Ｖｐｐ１）＝８／８０＝１０％
となる。
【００３０】
図４の質問機は、図１の構成の他にキャリア信号発生回路１、変調信号発生回路２、ラッチ回路３を備えている。第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２、第３のスイッチＳＷ３、第４のスイッチＳＷ４はトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４で構成され、第１のスイッチＳＷ１、第３のスイッチＳＷ３を構成するトランジスタＱ１、Ｑ３はＰ型ＭＯＳトランジスタ、第２のスイッチＳＷ２、第４のスイッチＳＷ４構成するトランジスタＱ２、Ｑ４はＮ型ＭＯＳトランジスタとすることで相補的に動作するように構成されている。トランジスタＱ１、Ｑ２はキャリア信号発生回路１からゲート端に供給される１２５ＫＨｚのキャリア信号を元に相補的にオン／オフを繰り返す。
【００３１】
一方、トランジスタＱ３、Ｑ４は変調信発生回路のデータに基づき相補的にオン／オフするが、ラッチ回路３を介してトランジスタＱ３、Ｑ４のゲート端子と変調信号発生回路のデータ出力端子が接続されていることから、ラッチ回路３のクロック端子に供給されるキャリア信号のピーク立ち上がり、立ち下がりエッジでオン／オフを切り替える。
【００３２】
図５（ａ）〜（ｄ）に、コイルＬ１の両端間の電圧の変化を示す。図５（ａ）は、キャリア信号の方形波を示している。また、図５（ｂ）は変調信号の波形を示し、時刻ｔ１で“１”から“０”に切り替わっている。
【００３３】
図５（ｃ）は、コイルＬの両端間の電圧を示し、時刻ｔ１の後で最初にキャリア信号が立ち上がる時刻ｔ２で第３のスイッチＳＷ３、第４のスイッチＳＷ４、すなわち、トランジスタＱ３、Ｑ４がオン／オフ反転し、電圧が４４ＶｐＰから３４ＶｐＰまで急激に下がっている。
【００３４】
同様に、時刻ｔ３で変調信号が“０”から“１”に切り替わった時には、時刻ｔ３に続く最初にキャリア信号が立ち上がる時刻ｔ４で第３のスイッチＳＷ３、第４のスイッチＳＷ４、すなわち、トランジスタＱ３、Ｑ４がオン／オフ反転し、電圧が３４ＶｐＰから４４ＶｐＰまで急激に上昇している。このように、キャリア信号が立ち上がるタイミングで変調信号の切替が行われている。
【００３５】
したがって、本実施の形態のデータキャリア用質問機では、この切替のタイミングで送信コイルには電流が流れていないので、送信コイルのサージ電圧を発生させたり自己共振周波数での振動を起こす心配がなくなる。
【００３６】
なお、図４の説明では、ラッチ回路３を用いてキャリア信号が立ち上がるタイミングでトランジスタＱ３、Ｑ４を切り替えていたが、送信機のシステムクロックをキャリア信号を元に作成すれば、各回路の動作の変化タイミングは、キャリア信号のタイミングに同期することになり、図５（ｂ）に示す変調信号の変化のタイミングもキャリア信号が立ち上がるタイミングに揃うことになる。そのように構成されたデータキャリア用質問機では図４のラッチ回路３を省略することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、キャリア信号を変調信号で振幅変調して送信コイルを駆動するデータキャリア用質問機において、上記変調信号の論理状態が変化したタイミングにおける所定期間だけ、送信コイルに供給される信号のエンベロープの変化を強調するようにしたので、論理状態が変化したタイミングで送信コイルにサージ電圧が発生するのを防止して、自己共振周波数での振動が生じないようにすることができ、データキャリアにおける過渡応答の影響を排除したデータキャリア用質問機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示し、動作原理を説明するための送信コイル周辺の回路構成の概念図である。
【図２】図１の回路の各部の動作を説明する図である。
【図３】図１の回路のデータキャリアにおける応答波形を説明する波形図である。
【図４】本発明の実施の形態のデータキャリアの送信コイル周辺の回路構成の概念図である。
【図５】図４の回路のコイルＬ１の両端間の電圧の変化を説明する波形図である。
【図６】従来のデータキャリアにおける応答波形を示す説明図である。
【符号の説明】
１  キャリア信号発生回路
２  変調信号発生回路
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ１１、Ｒ１２  抵抗
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４  スイッチ
Ｌ  コイル
Ｃ  コンデンサ
Ｑ１、Ｑ３  Ｐ型ＭＯＳトランジスタ
Ｑ２、Ｑ４  Ｎ型ＭＯＳトランジスタ
【図１】
0004252163.tif 000002
【図２】
0004252163.tif 000003
【図３】
0004252163.tif 000004
【図４】
0004252163.tif 000005
【図５】
0004252163.tif 000006
【図６】
0004252163.tif 000007