(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データに基づいて搬送波を変調する変調部と、該変調部で変調された信号を送信信号として放射するコイルを備える送信部と、応答器からの返信信号を受信するコイルを備える受信部と、該受信部で受信した受信信号を復調する復調部と、を有してなる質問器と、
コイルとコンデンサとの並列回路からなり質問器からの前記送信信号を受信するとともに前記返信信号を送信する共振部と、該共振部で受信した信号を復調する復調部と、コンデンサとスイッチとで構成され自己の保有するデータによりスイッチを開閉させて共振部の残響の振幅または周波数を制御することにより前記返信信号としてＦＳＫ変調信号やＡＳＫ変調信号を共振部に出力させる残響制御部と、を有してなる応答器とからなり、
質問器と応答器との間で中波を利用して非接触で交信を行う電磁誘導式の非接触識別システムにおいて、
質問器に、前記変調部で使用する搬送波の周波数を制御する搬送波周波数制御部を付加し、該搬送波周波数制御部では、応答器からの返信信号に基づいて搬送波の周波数を制御するようにしたことを特徴とする非接触識別システム。
【請求項２】
質問器に、応答器からの返信信号の周波数を測定する周波数測定部を設け、前記搬送波周波数制御部では、前記周波数測定部で測定された応答器からの返信信号の周波数の値に応じて搬送波の周波数を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の非接触識別システム。
【請求項３】
質問器に、応答器からの返信信号の信号強度を測定する信号強度測定部を設け、前記搬送波周波数制御部では、前記信号強度測定部で測定された応答器からの返信信号の信号強度の値に応じて搬送波の周波数を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の非接触識別システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、質問器と応答器間において、非接触にて交信を行う非接触識別システムに関するものであり、例えば、入退室管理、生産工程管理、あるいは鉄道や道路の通行券等の自動照合等に利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
非接触識別システムに利用されている通信媒体としては、光、マイクロ波、中波等があるが、中波を利用した従来の電磁誘導式の非接触識別システムは、図９に示すような質問器１と応答器２で構成されている。質問器１は、符号化器１１、変調部１２、送信部１３、受信部１４および復調部１５を有してなる。符号化器１１は質問器１から応答器２への送信データや命令を信号伝送に適した形式に変換するものである。変調部１２は符号化器１１から出力される信号に対してＦＳＫ変調やＡＳＫ変調を施すものである。送信部１３はコイルよりなり、変調部１２により変調された信号を放射するものである。また、受信部１４はコイルよりなり、応答器２からの返信信号を受信するものである。復調部１５は受信した返信信号を復調するものである。復調部１５で復調された信号は、符号化器１１により、上位コントローラ（図示せず）が処理するのに適した信号形式に変換される。
【０００３】
応答器２は、共振部２１、残響制御部２２、復調部２３、メモリ制御部２４およびメモリ２５を有してなる。共振部２１はコイルとコンデンサの並列回路からなり、コイルのインダクタンス値とコンデンサの容量値により決まる共振周波数により質問器１から放射される信号に対して電磁誘導により受信するものである。残響制御部２２はコンデンサとスイッチで構成され、メモリ制御部２４によりメモリ２５から読み出される返信データに基づいてスイッチを開閉し、共振部２１の残響の振幅または周波数を制御することにより、ＦＳＫ変調信号やＡＳＫ変調信号を共振部２１から出力するものである。復調部２３は共振部２１で受信した質問器１からの信号を復調するものである。メモリ制御部２４は復調部２３で復調して得られた命令に基づいて、メモリ２５に対してデータの書き込み用制御信号または読み出し用制御信号を出力するものである。メモリ２５は自己のデータを記憶しておくものである。
【０００４】
従って、上述の電磁誘導式の非接触識別システムにおいては、質問器１からのデータの書き込み信号に対しては、メモリ制御部２４からの書き込み用制御信号によりメモリ２５にデータが書き込まれる。また、質問器１からのデータの読み出し信号に対しては、メモリ制御部２４からの読み出し用制御信号により、メモリ２５から読み出された返信データに基づいて、残響制御部２２の残響の振幅または周波数を制御することにより、ＦＳＫ変調信号やＡＳＫ変調信号が出力されるのである。応答器から出力されるＦＳＫ変調信号やＡＳＫ変調信号は、質問器１の復調部１５で復調され、符号化器１１で返信データとして上位コントローラに送られるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような非接触識別システムにあっては、質問器１と応答器２間の交信可能距離を大きくしようとすると、応答器２の共振部２１のＱ値（共振特性の先鋭度）を大きくすることが望ましい。つまり、共振部２１のＱ値が大きい場合には、図１０の実線に示すように、共振周波数ｆc に対して、大きな電圧が共振部２１に誘起されるのである。ところが、共振部２１を構成するコイルのインダクタンス値やコンデンサの容量値が製造誤差や温度特性により変化する場合がある。コイルのインダクタンス値やコンデンサの容量値が変化すると共振部２１の共振周波数が変化してしまう。図１０の点線に示すように、共振周波数が本来の共振周波数ｆc から共振周波数ｆc ' に変化したとすると、共振周波数の変化により、共振部２１に誘起される電圧が著しく低下し、その結果、交信距離が著しく低下してしまうという問題があった。
【０００６】
一方、共振部２１の共振周波数の変化による影響を小さくするために、応答器２の共振部２１のＱ値を図１１に示すように、小さくした場合には、共振周波数ｆc が共振周波数ｆc ' に変化した場合にも、共振部２１に誘起される電圧の変化は小さいので、交信可能距離の変化を小さくすることができる。ところが、この場合には、共振部２１のＱ値が小さいので、共振部２１に誘起される元来の電圧が小さく、交信可能距離が小さいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、応答器の共振部の製造精度や温度特性を向上することなしに、交信可能距離を大きくすることのできる非接触識別システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、データに基づいて搬送波を変調する変調部と、該変調部で変調された信号を送信信号として放射するコイルを備える送信部と、応答器からの返信信号を受信するコイルを備える受信部と、該受信部で受信した受信信号を復調する復調部と、を有してなる質問器と、コイルとコンデンサとの並列回路からなり質問器からの前記送信信号を受信するとともに前記返信信号を送信する共振部と、該共振部で受信した信号を復調する復調部と、コンデンサとスイッチとで構成され自己の保有するデータによりスイッチを開閉させて共振部の残響の振幅または周波数を制御することにより前記返信信号としてＦＳＫ変調信号やＡＳＫ変調信号を共振部に出力させる残響制御部と、を有してなる応答器とからなり、質問器と応答器との間で中波を利用して非接触で交信を行う電磁誘導式の非接触識別システムにおいて、質問器に、前記変調部で使用する搬送波の周波数を制御する搬送波周波数制御部を付加し、該搬送波周波数制御部では、応答器からの返信信号に基づいて搬送波の周波数を制御するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、質問器に、応答器からの返信信号の周波数を測定する周波数測定部を設け、前記搬送波周波数制御部では、前記周波数測定部で測定された応答器からの返信信号の周波数の値に応じて搬送波の周波数を制御するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、質問器に、応答器からの返信信号の信号強度を測定する信号強度測定部を設け、前記搬送波周波数制御部では、前記信号強度測定部で測定された応答器からの返信信号の信号強度の値に応じて搬送波の周波数を制御するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】
請求項１の発明は、応答器からの返信信号の周波数あるいは信号強度に基づいて、搬送波周波数制御部により、搬送波の周波数が応答器の共振周波数に近い値になるように制御するようにしている。
【００１４】
請求項２または請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、質問器に設けた周波数測定部あるいは信号強度測定部等により測定した返信信号の周波数あるいは信号強度に基づいて搬送波の周波数が応答器の共振周波数に近い値になるように制御するようにしている。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施例に係る非接触識別システムの概略構成を示すブロック図である。本実施例の基本的構成は図９で示した従来のものと同等であるので、同一箇所には同一符号を付して説明を省略する。本実施例は、図９で示した非接触識別システムにおいて、質問器１に周波数測定部１６と搬送波周波数制御部１７とを付加した構成になっている。周波数測定部１６は、質問器１の受信部１４で受信された応答器２からの返信信号の周波数、つまり、応答器２の共振周波数を測定し、測定結果を搬送波周波数制御部１７に出力するものである。搬送波周波数制御部１７は、周波数測定部１６で測定した応答器２の共振周波数と同一または制御可能な範囲で最も近い搬送周波数を生成し出力するものであり、例えば、図２に示すように、発振回路１８と可変分周回路１９とからなる。発振回路１８は搬送周波数の数十倍乃至数百倍の周波数の発振信号を出力するものであり、可変分周回路１９は周波数測定部１６から出力される応答器２の共振周波数の値に基づいて発振回路１８で生成された発振信号に対して分周を行い、応答器２の共振周波数と同一または制御可能な範囲で最も近い周波数の搬送波信号を生成するようにしているのである。変調部１２では、搬送波周波数制御部１７から出力された搬送波信号を用いて変調を行うのである。
【００１８】
次に、本実施例の動作を説明する。交信に先立ち、予め、質問器１から無変調の搬送波を送信し、応答器２からの残響信号を受信部１４で受信し、受信した残響信号の周波数を周波数測定部１６で測定することにより、応答器２の正確な共振周波数が検知できるのである。周波数測定部１６で得られた応答器２の共振周波数の値に基づいて、可変分周回路１９では、分周数を適切に選択することにより、応答器２の共振周波数に最も近い周波数の搬送波信号を生成することができるのである。そして、この搬送波信号を用いて、以降の交信が行われるのである。
【００１９】
従って、本実施例においては、質問器１側の周波数測定部１６で応答器２からの返信信号の周波数を測定し、搬送波周波数制御部１７により、周波数測定部１６で測定した応答器２の共振周波数と同一または制御可能な範囲で最も近い搬送周波数を生成し、この生成された搬送周波数で変調された信号を送信部１３から送出されるようにしているのであり、応答器２の共振部２１のコイルやコンデンサが製造誤差や温度特性によりそのインダクタンス値や容量値が所期の値より変動し、その結果、共振部２１において、質問器１からの搬送波周波数に一致させるように設定した共振周波数が変動した場合でも、質問器の搬送波周波数を、応答器２の実際の共振周波数に合致するようにしているので、共振周波数の変化により、共振部２１に誘起される電圧が著しく低下してしまうことがなくなり、共振部２１のＱ値を大きくするとともに、交信距離の低下を抑えることができるのである。なお、図３に示すように、質問器１に設けた周波数測定部１６の替わりに、受信部１４で受信した応答器２からの返信信号の信号強度を測定する信号強度測定部２０を設け、測定した信号強度に基づいて搬送波周波数制御部１７により搬送波の周波数を制御するようにしてもよい。この場合は、質問器１から送信される送信信号の搬送波周波数を変化させ、前記応答器２からの返信信号の信号強度が最も大きくなる場合の搬送波周波数に設定するように制御すればよい。
【００２０】
図４は本発明の参考例を示す非接触識別システムの概略構成を示すブロック図である。本参考例の場合も基本的構成は図９で示した従来のものと同等であるので、同一箇所には同一符号を付して説明を省略する。本参考例は、図９で示した非接触識別システムにおいて、応答器２に信号強度測定部２６と共振周波数制御部２７とを付加した構成になっている。信号強度測定部２６は共振部２１の出力に接続され、質問器１からの送信信号の信号強度を測定するものである。共振周波数制御部２７は信号強度測定部２６で測定された信号の信号強度に基づいて共振部２１の共振周波数を変化させるものである。共振周波数制御部２７は、例えば、図５に示すように、コンデンサＣ１〜Ｃ３およびスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を並列接続した構成となっており、信号強度測定部２６から出力される受信信号の信号強度に応じた共振周波数制御信号に基づいて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の開閉が制御されるようになっている。つまり、質問器１からの送信信号の信号強度に応じて残響制御部２２に並列に接続されるコンデンサＣ１〜Ｃ３を制御することにより、共振部２１での残響信号の共振周波数を制御するようにしているのである。
【００２１】
次に、本参考例の動作を説明する。交信に先立ち、予め、質問器１から無変調の搬送波を送信する。応答器２では、共振周波数制御部２７のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を開閉しつつ、信号強度測定部２６で質問器１からの送信信号の信号強度を測定し、信号強度が最も大きいスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の組み合わせを選択するのである。このとき、選択されたスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の組み合わせで付加されるコンデンサＣ１〜Ｃ３により、共振部２１、残響制御部２２および共振周波数制御部２７で構成される回路の共振周波数は、質問器１の搬送波信号の周波数に最も近づいた値となるのである。
【００２２】
図６は、質問器１の復調部１５の一例を示すブロック図であり、ミキサ３１、ディスクリミネータ３２およびＬＰＦ３３からなるクォドラチァ検波回路が使用される。ミキサ３１は受信したＦＳＫ信号とディスクリミネータ３２の出力信号を混合するものであり、ＬＰＦ３３はミキサ３１の出力から高周波成分を除去して返信データを取り出すものである。ディスクリミネータ３２は、図７に示すように、コイルＬ１、コンデンサＣ４、抵抗Ｒ１からなる並列共振回路で構成され、図８の実線で示すような振幅特性３３ａおよび位相特性３４ａを有するものである。そして、その中心周波数ｆc は搬送波周波数に一致するようにしてある。この復調部１５に入力されるＦＳＫ信号は２分割され、ミキサ３１とディスクリミネータ３２とに入力される。ディスクリミネータ３２に入力されたＦＳＫ信号は、周波数に応じた位相変化が与えられた後、ミキサ３１に入力され、前記直接入力されたＦＳＫ信号と混合され、ミキサ３１の出力は両者が同相のとき最大となり、逆相のとき最小となる。ディスクリミネータ３２は周波数により位相特性が変化するので、入力信号の周波数に応じた電圧がＬＰＦ３３から出力されることになる。
【００２３】
ここで、図１あるいは図３で示した例では、質問器１の搬送波周波数は応答器２の共振部のコイルやコンデンサの特性によって変化するので、前記復調部１５のディスクリミネータ３２の中心周波数ｆcと搬送波周波数とがずれてしまうことになる。そこで、図７に示すように、ディスクリミネータ３２をなす並列共振回路と並列にコンデンサＣ５〜Ｃ７とスイッチＳＷ４〜ＳＷ６からなる共振周波数制御部３３を設けているのである。つまり、図１の場合の周波数測定部１６あるいは図３の場合の信号強度測定部２０から出力される周波数制御信号に基づいてスイッチＳＷ４〜ＳＷ６の開閉を制御することにより、ディスクリミネータ３２のコンデンサＣ４に並列に付加されるコンデンサＣ５〜Ｃ７を選択し、図８の点線で示すように、並列共振回路の振幅特性３３ａおよび位相特性３４ａを振幅特性３３ｂおよび位相特性３４ｂに変化させることにより、中心周波数ｆcを中心周波数ｆc ' に変化させ、搬送波周波数と一致させるのである。
【００２４】
このようにすることにより、質問器１の搬送波周波数が変化した場合でも、復調部１５での正確な復調が可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、応答器からの返信信号の周波数あるいは信号強度に基づいて、搬送波周波数制御部により、搬送波の周波数が応答器の共振周波数に近い値になるように制御するようにしたので、応答器の共振部の製造精度や温度特性を向上することなしに、交信可能距離を大きくすることのできる非接触識別システムが提供できた。
【００２６】
請求項２または請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、質問器に設けた周波数測定部あるいは信号強度測定部等により測定した返信信号の周波数あるいは信号強度に基づいて、搬送波の周波数が応答器の共振周波数に近い値になるように制御するようにしたので、応答器の共振部の製造精度や温度特性を向上することなしに、交信可能距離を大きくすることのできる非接触識別システムが提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る非接触識別システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】同上に係る搬送波周波数制御部の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る非接触識別システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の参考例に係る非接触識別システムの概略構成を示すブロック図である。
【図５】同上に係る共振周波数制御部の一例を示す回路図である。
【図６】同上の質問器の復調部の一例を示すブロック図である。
【図７】同上に係るディスクリミネータおよび共振周波数制御部を示す回路図である。
【図８】同上に係る振幅、位相の周波数特性図である。
【図９】従来例に係る非接触識別システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１０】共振部の周波数特性図である。
【図１１】共振部の周波数特性図である。
【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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