(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信手段を備え、上記送信手段から交番磁界を出力することによってデータキャリアに電力を供給するとともに、上記交番磁界を変調手段によって振幅変調して所定の応答波形データを生成して上記データキャリアに送信するデータキャリア用質問機において、上記送信手段から出力される交番磁界を受信してその強度をモニタする交番磁界強度監視手段と、上記交番磁界強度監視手段によって検出した受信信号と、上記交番磁界を振幅変調するための変調信号とを比較して両者の差信号を生成する比較手段と、上記比較手段によって生成された上記差信号を上記変調手段の入力側に戻して上記応答波形データが所定の形状となるように補償するフィードバック手段とを具備する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、上記キャリア信号発生手段で発生させたキャリア信号を上記変調信号発生手段で発生させた変調信号で振幅変調する変調手段と、上記変調手段の出力を増幅する出力増幅手段と、上記出力増幅手段の増幅出力を送信する送信手段とを備えたデータキャリア用質問機において、上記送信手段から所定の距離を隔てた位置に配置された駆動磁界検出コイルと、上記駆動磁界検出コイルに接続され、交信するデータキャリアの負荷に合わせて負荷量を調整可能な疑似負荷手段と、上記駆動磁界検出コイルの両端に発生する信号を検出する振幅検出手段と、上記振幅検出手段で検出した信号と上記変調信号とを比較し、両者の差信号を生成する比較手段と、上記比較手段によって生成された差信号を上記変調手段の入力側に戻すフィードバック手段とを具備し、上記フィードバック手段によって戻された差信号と上記変調信号とに基いて上記キャリア信号の波形を変化させて所定の形状となるようにすることを特徴とするデータキャリア用質問機。
【請求項３】
上記差信号を波形整形するフィルタを備え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】
上記駆動磁界検出コイルは実際に使用されるデータキャリアと上記送信手段の結合に対して上記送信手段と疎結合の状態が再現されるように設定され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】
上記駆動磁界検出コイルの径は、実際に使用されるデータキャリアの受信コイルの径と比較して小さく形成されていることを特徴とする請求項３に記載のデータキャリア用質問機。
【請求項６】
上記駆動磁界検出コイルは、上記送信手段と疎結合となるように上記送信手段に対する向きが設定されてい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。
【請求項７】
上記差信号のフィードバック量を調整する帰還量調整手段を備えた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。
【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、交番磁界を出力することによってデータキャリアに電力を供給するとともに、上記交番磁界を振幅変調することによって上記データキャリアに所定のデータを送信する振幅変調型のデータキャリア用質問機に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近は、物流部門や輸送部門において、仕分けの効率化を行う目的で商品、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。このようなデータキャリアは、自己が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を整流して得るようにしている。また、上記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変調方式と周波数変調するＦＭ変調方式、ＦＳＫ変調方式、ＰＳＫ方式等がある。
【０００３】
この中で、ＡＭ変調方式の場合には、振幅変調の変調度１０％程度のもの（図３（ａ）参照）から、キャリア信号をオンオフする１００％変調のもの（図３（ｂ）参照）まで各種の設定がある。
【０００４】
また、中には位相変調と組合せて、図３（ｃ）に示すように振幅が大→小に変化するパターンを論理“１”とし、振幅が小→大に変化するパターンを論埋“０”とする方法も提案されている。
【０００５】
一方、電力の供給の面から見ると、質問機からデータキャリアヘの電力の伝送効率を考えると、質問機の送信手段と、データキャリアの受信コイルとを送信周波数に同調させるためにそれぞれのコイルに同調コンデンサを接続して同調回路を形成するのが一般的であった。
【０００６】
このときに、伝送効率を考えて同調回路の損失を減らしてＱを高くしすぎると、帯域が狭まり変調波形が振幅の切替時に波形鈍りや過渡振動を起こして、データキャリアの振幅検波回路で誤検出してしまうという問題が発生する。これは、信号波形の鈍りで振幅の変化が検出しにくくなったり、過渡振動による振幅変化と、変調による振幅変化との見分けがつかないために生じる問題である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来は質問機のＱを低くしてこれを防止するとともに、Ｑが低くなったために発生する電力の減少は送信手段に供給する電力を大きくして対応していた。しかし、このようにすると、質問機の電力消費が益々大きくなり、可搬型の質問機の場合には通信距離が短くなってしまうという問題があった。
【０００８】
一方、データキャリア側のＱ値については、通信距離を伸ばそうとするとデータキャリア内部で消費する電力を小さくする必要が有るが、そうすると相対的にデータキャリアに内蔵する受信コイルによる同調回路に対する負荷インピーダンスが上昇することになる。すると、データキャリア側のＱ値が上昇することになり、帯域が狭くなってしまう問題が生じる。
【０００９】
このため、負荷インピーダンスが上がって同調回路に対する負荷を軽くできても変調信号を正しく取り込むためには、Ｑ値をわざわざ下げる必要があった。したがって、データキャリアの消費電力を下げても思ったほどには通信距離を伸ばせないという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の問題点にかんがみ、質問機からの信号の変換に伴う過渡応答の影響を減らしたデータキャリア用の質問機を提供できるようにすることを目的とする。
【００１１】
【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、送信手段を備え、上記送信手段から交番磁界を出力することによってデータキャリアに電力を供給するとともに、上記交番磁界を変調手段によって振幅変調して所定の応答波形データを生成して上記データキャリアに送信するデータキャリア用質問機において、上記送信手段から出力される交番磁界を受信してその強度をモニタする交番磁界強度監視手段と、上記交番磁界強度監視手段によって検出した受信信号と、上記交番磁界を振幅変調するための変調信号とを比較して両者の差信号を生成する比較手段と、上記比較手段によって生成された上記差信号を上記変調手段の入力側に戻して上記応答波形データが所定の形状となるように補償するフィードバック手段とを具備す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、上記キャリア信号発生手段で発生させたキャリア信号を上記変調信号発生手段で発生させた変調信号で振幅変調する変調手段と、上記変調手段の出力を増幅する出力増幅手段と、上記出力増幅手段の増幅出力を送信する送信手段とを備えたデータキャリア用質問機において、上記送信手段から所定距離を隔てた位置に配置された駆動磁界検出コイルと、上記駆動磁界検出コイルに接続され、交信するデータキャリアの負荷に合わせて負荷量を調整可能な疑似負荷手段と、上記駆動磁界検出コイルの両端に発生する信号を検出する振幅検出手段と、上記振幅検出手段で検出した信号と上記変調信号とを比較し、両者の差信号を生成する比較手段と、上記比較手段によって生成された差信号を上記変調手段の入力側に戻すフィードバック手段とを具備し、上記フィードバック手段によって戻された差信号と上記変調信号とに基いて上記キャリア信号の波形を変化させて所定の形状となるようにす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、上記差信号を波形整形するフィルタを備え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、上記駆動磁界検出コイルは実際に使用されるデータキャリアと上記送信手段の結合に対して上記送信手段と疎結合の状態が再現されるように設定され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、上記駆動磁界検出コイルの径は、実際に使用されるデータキャリアの受信コイルに比較して小さく形成され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、上記駆動磁界検出コイルは、上記送信手段と疎結合となるように上記送信手段に対する向きが設定され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、上記差信号のフィードバック量を調整する帰還量調整手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のデータキャリア用質問機の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、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示す回路図である。
【００１３】
この質問機２０は、キャリア信号（搬送波）発生回路１と、データ処理回路２と、可変増幅回路３と、出力増幅回路４と、送信手段５と、復調回路６と、加算器１２とによって構成されている。
【００１４】
上記可変増幅回路３は、キャリア信号発生回路１からのキャリア信号の振幅をデータ処理回路２からの送信データ２ａに応じて変化させる機能を有している。また、出力増幅回路４は可変増幅回路３の出力を送信手段５で送信するのに十分な電力まで増幅するためのものである。送信手段５は、送信コイルＬ１と同調用のコンデンサＣ１とで構成されている。ここまでの構成は、従来の質問機と同じ構成である。
【００１５】
本実施の形態の質問機は、上記構成に加えて更に、送信手段５からの磁界を受ける駆動磁界検出コイル７ａ、この駆動磁界検出コイル７ａと並列に接続された同調コンデンサ７ｂおよび実際に使用されるデータキャリア３０と同じ負荷、または近い負荷を発生させるための疑似負荷７ｃで構成される疑似データキャリア７が接続されている。
【００１６】
上記疑似データキャリア７の駆動磁界検出コイル７ａの両端に発生する受信信号は、振幅検出回路８で検出され、その検出出力８ａが比較回路１０の一方の入力端に供給される。
【００１７】
一方、上記比較回路１０の他方の入力端には、振幅調整回路９によって振幅調整された、データ処理回路２からの送信データ２ａが供給される。
【００１８】
これらの送信データ２ａ及び受信信号８ａは、比較回路１０によってその差分が取り出され、帰還フィルタ１１で波形整形されて帰還信号１１ａとされた後で加算器１２に与えられて送信データ２ａに加算され、可変増幅回路３の制御端子に変調信号として供給される。
【００１９】
上述のように、本実施の形態のデータキャリア用質問機では、実際に質問機が送信したい送信データ２ａがデータキャリア３０側ではどのように受信されるのかを疑似データキャリア７で常に監視し、疑似データキャリアで受信される信号と送信データ２ａとの差を求めて、この差がゼロになるように送信データ２ａを調整して送信している。
【００２０】
図２は、データ処理回路２からの送信データ２ａ、加算器１２で帰還信号１１ａと加算された送信データ２ｂ及び受信信号８ａの関係を示す波形図である。図２（ａ）は送信データ２ａを示し、図２（ｂ）は従来の回路でタグの同調回路のＱ値を高くした場合の受信信号波形８ａを示し、図２（ｃ）は本実施の形態での受信信号波形８ａを示している。図２から明らかなように、本実施の形態での受信信号波形８ａは従来に比べて過渡応答の影響を押え込んでいるのが分かる。
【００２１】
上記疑似データキャリア７は、実際に使用されるデータキャリア３０を疑似するものであるので、実際に使用されるデータキャリア３０が配置される位置の近くに置かれるのが望ましいが、システムの構成上はサービスエリアに置くことが難しい場合が有る。そのような場合には、振幅調整回路９及び疑似負荷７ｃの大きさを疑似データキャリア７と質問機の送信手段５との距離と、実際に使用されるデータキャリア３０と質問機の送信手段５との距離の比に応じて調整すれば良い。
【００２２】
また、質問機からの送信電力を疑似データキャリア７が消費してしまっては、実際に使用されるデータキャリア３０が使用できる電力が少なくなってしまうので、疑似データキャリア７の駆動磁界検出コイル７ａと送信手段５とは疎結合になるように配置するのが望ましい。
【００２３】
このためには、（イ）駆動磁界検出コイル７ａの大きさを実際に使用されるデータキャリア３０の受信コイルに比べて小さくする。（ロ）駆動磁界検出コイル７ａの向きを送信手段５からの磁界が通りにくい向きにする。（ハ）駆動磁界検出コイル７ａと送信手段５の距離を、実際に使用されるデータキャリア３０と送信手段５の距離よりも離す、等の方法が考えられる。
【００２４】
なお、送信手段５と実際に使用されるデータキャリア３０との距離が近い場合には、質問機と実際に使用されるデータキャリア３０の受信コイルの同調回路の結合が強まり、見かけ上は質問機の同調回路のＱ値が下がり、駆動磁界強度が低下する。この場合、駆動磁界強度が下がっても際に使用されるデータキャリア３０は質問機のすぐ近くにいるので十分な電力を得ることができる。
【００２５】
一方、疑似データキャリア７は疎結合であるので、十分な電力を得ることはできない。したがって、比較回路１０が出力する差信号は最大となり、帰還信号１１ａは送信データ２ａをフルに変調したデータ２ｂとして可変増幅器３に供給する。言い換えれば、送信データ２ａをそのまま変調データとする状態になり、本実施の形態のフィードバックループは機能しない状態となる。しかし、この場合には伝送系のＱ値が下がっているので、データキャリア３０は充分検波することができる。
【００２６】
一方、実際に使用されるデータキャリア３０が質問機から離れた位置にいる場合には、伝送系のＱ値が高くなり、実際に使用されるデータキャリア３０の周囲でも十分な磁界を受けることが可能となり、疑似データキャリア７でも信号が検出され、本来のフィードバックループが機能し始めるので、実際に使用されるデータキャリア３０での波形を整える働きをする。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、疑似データキャリアを備え、上記疑似データキャリアで信号波形を受信して、上記受信した信号波形と送信データから期待される所定の応答波形とを比較して、その比較結果の誤差分を修正する方向に、データキャリア用質問機の送信コイルの駆動レベルにフィードバックをかけるようにしたので、データキャリアにおける過渡応答の影響を可及的に排除した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、データキャリア用質問機の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明及び従来のデータキャリア用質問機の送信波形を説明するための波形図である。
【図３】従来のデータキャリアの用質問機における変調方式を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１  搬送波発生回路
２  データ処理回路
３  可変増幅回路
４  出力増幅回路
５  送信手段
６  復調回路
７  疑似データキャリア
７ａ  駆動磁界検出コイル
７ｂ  同調コンデンサ
７ｃ  疑似負荷
８  振幅検出回路
９  振幅調整回路
１１  帰還フィルタ
１２  加算器
３０  データキャリア
【図１】
0004233697.tif 000002
【図２】
0004233697.tif 000003
【図３】
0004233697.tif 000004