JPH036481A - マイクロ波応答装置 - Google Patents

マイクロ波応答装置

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JPH036481A
JPH036481A JP1141830A JP14183089A JPH036481A JP H036481 A JPH036481 A JP H036481A JP 1141830 A JP1141830 A JP 1141830A JP 14183089 A JP14183089 A JP 14183089A JP H036481 A JPH036481 A JP H036481A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、応答信号に応じてマイクロ波に共振しまたは
共振せず、この共振したマイクロ波を輻射し、さらに共
振に伴ない高調波成分を生成させて応答信号で振幅変調
されたごとき高調波信号波を放射させるマイクロ波応答
装置に関するものである。
(従来の技術) 近年、応答装置を、人が所持しまたは移動物に付設し、
この応答装置に適宜な情報を記憶させ、定置された無線
送信装置からこの応答装置に向けてマイクロ波を送信し
、このマイクロ波を応答装置で受信し、さらに応答信号
で変調した応答信号波を返送する通信システムが提案さ
れている。この応答装置に記憶させる情報によって、応
答装置をIDカードや運転免許証ざらには製造ラインに
おける仕様指示書等として機能させることができる。ま
た、上記通信システムでは、受信したマイクロ波を応答
信号波の搬送波として用いるので、応答装置自体に発振
回路を必要とせず、応答装置の消費電力を僅かなものと
することができる。そこて、受信したマイクロ波の電力
を直流電力に変換して駆動電源として用いれば、応答装
置自体に電池を内蔵したり、商用交流電源を外部から電
線を介して供給したりする必要がない。
かかる通信システムにおいて、マイクロ波を受信し、応
答信号によって位相変調して応答信号波として返送する
従来のマイクロ波応答装置の一例を第9図に示す。
第9図において、裏面にグランド板が配設された低誘電
体基板(図示せず)上に、受信すべきマイクロ波の波長
λの1/2の長さの一辺を有する矩形のマイクロストリ
ップ共振器1が配設され、その−辺中央部に1/2波長
より長いマイクロストリップライン2が接続される。そ
して、このマイクロストリップライン2の遊端から1/
2波長の位置に、トランジスタ3を介して短絡用スタブ
4が接続され、このトランジスタ3が応答信号よりON
状態とOFF状態に切り換えられるように構成される。
かかる構成において、マイクロストリップ共振器1で受
信されたマイクロ波は、トランジスタ3がOFF状態で
あればマイクロストリップライン2の遊端で反射され、
再度マイクロストリップ共振器1から放射される。また
、トランジスタ3がON状態であれば、マイクロストリ
ップライン2は実効的にトランジスタ3の接続された位
置で短絡となり、この位置でマイクロ波が反射されて再
度マイクロストリップ共振器1から90度位相がずれて
放射される。このように、受信されたマイクロ波を反射
するマイクロストリップラインの実効長が、応答信号に
よつて切り換えられ、受信されたマイクロ波が位相変調
されて応答信号として返送されることとなる。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上記第9図に示す従来のマイクロ波応答装置
にあっては、マイクロストリップ共振器1とマイクロス
トリップライン2が接続され、受信するマイクロ波の1
波長以上の寸法を必要とし、大きなスペースが必要であ
り、小型化が要望されていた。
また、応答装置から返送される応答信号波は、微弱な電
界強度であり、フェージングや雑音等による影響を受は
易い。そして、応答信号が正確に伝送されたか否かを判
別し得るシステムが望まれる。そこで、応答信号波とは
異なる周波数の搬送波によって同一の応答信号を伝送し
、2つの搬送波で伝送された2つの復調応答信号を比較
して致ずれば、フェージング等による影響を受けていな
いと判別し得る。この応答信号波とは異なる周波数の搬
送波として、マイクロ波を逓倍した高調波成分を用い、
この高調波成分を応答信号で振幅変調して高調波信号波
として放射することが考えられる。しかしながら、従来
のマイクロ波応答装置自体は、高調波成分の放射はなく
、別に高調波信号波を生成する手段を設けなければなら
ない。
本発明は、L記した従来のマイクロ波応答装置の事情に
鑑みてなされたもので、簡単な構成で位相変調をした応
答信号波を返送でき、さらに振幅変調された高調波成分
を高調波信号波として放射できるようにしたマイクロ波
応答装置を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) かかる目的を達成するために、本発明のマイクロ波応答
装置は、無線送信装置から送信されるマイクロ波に、応
答信号に応じて共振しまたは共振せず、この共振したマ
イクロ波を応答信号波として輻射するマイクロ波応答装
置であフて、2つのマイクロストリップラインを間隔を
開けて直線状に配設するとともに前記マイクロストリッ
プラインの間隔の両端部間に前記応答信号によってON
状態とOFF状態に切り換えられるダイオードを介装し
、前記2つの直線状のマイクロストリップラインの両先
端間の寸法を前記ダイオードのON状態とOFF状態の
いずれか一方のインピーダンスを含んで前記マイクロ波
の波長の1/2に構成されている。そして、前記ダイオ
ードをアノード側とカソード側からみたインピーダンス
の違いに応じて、アノードとカソードが接続されるそれ
ぞれのマイクロストリップラインの長さを違えて整合さ
せるように構成しても良い。
さらに、前記ダイオードを、前記応答信号により順方向
立ち上り電圧領域にバイアスしてON状態に設定して、
前記マイクロ波に共振するよう構成することができる。
また、前記ダイオードを、前記応答信号により降伏領域
にバイアスしてON状態に設定して、前記マイクロ波に
共振するよう構成することもできる。そしてまた、前記
ダイオードを、前記2つの直線状のマイクロストリップ
ラインの両先端間の寸法の中央からずらして配置して構
成しても良い。
そして、前記ダイオードに代えて、前記応答信号に応じ
て容量が切り換えられる可変容量ダイオードを介装して
構成しても良い。
(作用) 2つのマイクロストリップラインとダイオードによって
、マイクロ波を受信し得るマイクロストリップ共振器が
構成される。そして、ダイオードを応答信号に応じてO
N状態とOFF状態に切り換えることで、ダイオードの
インピーダンスが変化し、マイクロストリップ共振器の
共振周波数がマイクロ波とその他にずれる。そして、共
振したマイクロ波は輻射され、また共振しないマイクロ
波はマイクロストリップ共振器を透過して周囲の造形物
で反射される。そこで、この輻射波と反射波が、応答信
号により位相変調された応答信号波として返送される。
そして、ダイオードのカソード側とアノード側のインピ
ーダンスの違いに応じて接続されるマイクロストリップ
ラインの長さを違えれば、ダイオードとマイクロストリ
ップラインを簡単な構造で整合させ得る。
さらに、ON状態のダイオードが、順方向立ち上り電圧
領域にバイアスされるならば、共振状態となるON状態
のダイオードの非線形により高調波成分が強く生成され
る。そこで、ON状態とOFF状態で生成される高調波
成分の強さは、応答信号で振幅変調されたようになる。
また、ON状態のダイオードを降伏領域とするならば、
同様に共振状態となるON状態で高調波成分を強く生成
する。そしてまた、ダイオードを2つのマイクロストリ
ップラインの両先端間の寸法の中央からずらして配置す
るならば、偶数次高調波成分の電流節部の位置からダイ
オードがずれ、偶数次高調波成分の電流がダイオードに
流れてより強く高調波成分が生成される。
そして、2つのマイクロストリップラインと可変容量ダ
イオードによってマイクロストリップ共振器を構成する
とともに、応答信号で可変容量ダイオードの容量を切り
換えても、共振周波数の変化により共振したマイクロ波
は輻射され、非共振では周囲の造形物で反射される。し
かも、可変容量ダイオードの容量の非線形により高調波
成分が生成される。
(実施例) 以下、本発明の実施例を第1図ないし第5図を 0 参照して説明する。第1図は、本発明のマイクロ波応答
装置の一実施例の構造を示す図であり、第2図は、第1
図のダイオードの等価回路を示す図であり、第3図は、
第1図のダイオードのバイアスの一例を示す図であり、
第4図は、高調波成分が強く生成される動作を説明する
図であり、第5図は、本発明のマイクロ波応答装置が適
用されて好適な通信システムの概要を示すブロック回路
図である。
まず、第5図により本発明のマイクロ波応答装置が適用
される通信システムについて説明する。
第5図において、質問装置10は、第1の発振回路11
から出力される第1の周波数f1がアンプ12で増幅さ
れてハイブリッドリンク13に与えられ、このハイブリ
ッドリンク13で90°位相の異なる2信号に変換され
る。そして、この2信号で円偏波が生成されて円偏波ア
ンテナ14から無変調のまま例えば左旋円偏波により、
エネルギ波として応答装置30に向けて送信される。ま
た、第2の発振回路15から出力される第2の周波数f
2が、変調回路16で質問信号により振幅変調され、さ
らにアンプ17で増幅されてハイブリッドリンク13に
与えられ、同様に90°位相の異なる2信号に変換され
る。そして、この2信号で円偏波が生成されて円偏波ア
ンテナ14から右旋円偏波により、質問信号波として応
答装置30に向けて送信される。なお、ハイブリッドリ
ンク13において、第1と第2の周波数f 、、f 2
のアイソレーションは良好であフて、相互に影響し合フ
たり混合されたりすることはない。
また、質問装置10には、応答装置30から送信されて
第1の周波数f、が応答信号で位相変調された応答信号
波を受信するアンテナ18が設けられる。このアンテナ
18で受信された応答信号波が、帯域通過フィルタ19
により第1の周波数f1の成分のみが抽出されてホモダ
イン検波回路20に与えられる。このホモダイン検波回
路20には、第1の発振回路11から第1の周波数f1
が検波用搬送波として与えられ、応答信号波がホモダイ
ン検波されて第1復調応答信号として復調される。
1 2 さらに、質問装置10には、応答装置30において第1
の周波数fIを位相変調するさいに、応答信号であたか
も振幅変調されたごとき高調波成分が生成されるが、こ
の高調波信号波を受信するアンテナ21が設けられる。
このアンテナ21で受信された高調波信号波が、帯域通
過フィルタ22で第2高調波成分のみが抽出され、さら
にローノイズブロックダウンコンバータ23および検波
回路24を介して第2復調応答信号として復調される。
さらに、マイクロプロセッサ等(図示せず)により、第
1と第2復調応答信号が比較され、一致したならばフェ
〒ジングや雑音等の影響を受けず正確に応答信号が復調
されていることを確認し得る。
応答装置30は、円偏波アンテナ14から送信されたエ
ネルギ波と質問信号波をともに受信できる帯域を有する
円偏波アンテナ31が設けられる。そして、この円偏波
アンテナ31で受信されたエネルギ波と質問信号波がと
もに整流回路32で整流される。さらに、この整流出力
から低域通過フィルタ33を介して直流成分が抽出され
、直流電力+Bとして応答装置30の駆動電源として利
用される。また、整流出力から低域阻止フィルタ34を
介して信号成分が抽出され、復調質問信号としてマイク
ロプロセッサ等(図示せず)で適宜に処理される。
また、応答装置30には、質問装置IOの円偏波アンテ
ナ14から送信されるエネルギ波を受信するアンテナ3
5が別に設けられている。このアンテナ35で受信され
た応答信号波用の搬送波としてのエネルギ波が位相変調
回路36に与えられ、マイクロプロセッサ等から出力さ
れる応答信号によって位相変調され、再度アンテナ35
から質問装置10に向けて応答信号波として返送される
。この位相変調回路36による変調のさいに、応答信号
であたかも振幅変調されたごとき高調波成分が生成され
、これがアンテナ35から高調波信号波として同時に放
射される。
次に、第5図のアンテナ35と位相変調回路36として
適用される本発明のマイクロ波応答装置の一実施例を第
1図ないし第4図を参照して説明す 3 4 る。
第1図において、アンテナ35と位相変調回路36とし
ての本発明のマイクロ波応答装置は、裏面にグランド板
か配設された低誘電体基板(図示せず)−ヒに、2本の
マイクロストリップライン40゜41が間隔を開けて直
線状に配設され、この間隔の両端部間にダイオード42
が介装されて構成される。そして、ダイオード42のア
ノードか接地され、カソードに“°1パと°゛0゛′か
らなる応答信号が与えられる。
ここで、ダイオード42の等価回路は、第2図に示すご
とく、ジャンクション抵抗RJとジャンクション容量C
jの並列接続体に、リート抵抗R8とリードインダクタ
ンスL3が直列接続され、この直列接続体とケース容量
Ccが並列接続されたものである。そして、応答信号“
0”でダイオード42は、第3図のごとく順方向立ち上
り電圧領域aにバイアスされてジャンクション抵抗RJ
がほぼ零となり、応答信号°“1”でダイオード42は
阻市領域すにバイアスされてジャンクション抵抗R1が
ほぼ無限大となる。
そして、ON状態のインピーダンスのダイオード42を
含んで、2木のマイクロストリップライン40.41の
両先端間の寸法は、エネルギ波としての第1の周波数f
1のマイクロ波の波長λ1の1/2の実効長となるよう
に形成されて、ダイオード42のON状態でマイクロ波
に共振するマイクロストリップ共振器が構成される。そ
して、2本のマイクロストリップライン4’0.41の
長さ11 、 ft2は、ダイオード42をアノード側
からみたインピーダンスとカソード側からみたインピー
ダンスの相違から、それぞれにダイオード42と整合す
る異なる長さに設定される。また、マイクロストリップ
ライン40.41の長さfLl、f12は、ダイオード
42が2木のマイクロストリップライン40.41の両
先端間の寸法の中央からずれるように設定される。
かかる構成において、応答信号が“0”であれば、マイ
クロストリップ共振器がマイクロ波を受信して共振状態
となり、共振するマイクロ波が 5 6 輻射される。そして、応答信号が“1”に切り換えられ
ると、ダイオード42のインピーダンスが変化してマイ
クロストリップ共振器の共振周波数がマイクロ波からず
れて共振状態からはずれる。このために、マイクロ波は
マイクロストリップ共振器を透過し、周囲の他の造形物
で反射され、応答信号が“0”のときに対して反射波に
位相変調が加わる。このようにして、応答信号によって
マイクロ波が位相変調されたごとき応答信号波が返送さ
れる。そして、このマイクロ波応答装置は、マイクロ波
の波長の1/2の寸法であり、小型であるとともに構造
が極めて簡単である。
さらに、マイクロ波の共振によってダイオード42には
、第4図<a)のごとく電流腹部に近い大きな電流が流
ねる。そして、応答信号が“0”のときには、ダイオー
ド42がON状態で、第3図に示すごとく、順方向立ち
上り電圧領域aにバイアスされるので、ダイオード42
の非線形の度合が強く、高調波成分が強く生成される。
しかも、ダイオード42は、マイクロストリップライン
40.41の両先端間の寸法の中央からずれて配設され
るので、第4図(b)のごとく、2次高調波の電流節部
からずれた位置にある。このため、2次高調波による電
流(および偶数次高調波による電流も含む)がダイオー
ド42に流れ、さらに高調波成分を強く生成させる。こ
のために、ON状態で高調波成分がより強く生成される
。そして、この高調波成分が輻射される。
したがって、ダイオード42がOFF状態で共振状態で
なければ高調波成分が生成されないのに対して、ON状
態で生成される高調波成分は強く、あたかも応答信号に
より高調波成分が振幅変調されたごとき状態となり、高
調波信号として輻射される。
なお、ダイオード42として、定電圧ダイオードやトン
ネルダイオードのごとく、非破壊的な降伏現象を生じる
ダイオードを用いるならば、応答信号の“0”でダイオ
ードを降伏領域Cにバイアスしてマイクロ波に共振する
ように構成しても良い。
 8 第6図ないし第8図は、本発明のマイクロ波応答装置の
他の実施例を示す図である。第6図は、本発明のマイク
ロ波応答装置の他の実施例の構造を示す図であり、第7
図は、第6図の可変容量ダイオードの等価回路を示す図
であり、第8図は、第6図の可変容量ダイオードの特性
図である。
第6図に示す本発明のマイクロ波応答装置は、第1図に
示す実施例のダイオード42に代えて可変容量ダイオー
ド50が介装されている。そして、可変容量ダイオード
50の両端には、2木のマイクロストリップライン51
.!dが直線状に配設されてマイクロ波を共振周波数と
するマイクロストリップ共振器が構成される。さらに、
可変容量ダイオード50のアノードが接地され、カソー
ドに応答信号が与えられる。ここで、可変容量ダイオー
ド50の等価回路は、第7図のごとく、ジャンクション
容量CjとリードインダクタンスL、lおよびリード抵
抗R3の直列接続体と、ケース容量Ccが並列接続され
たものである。なお、ジャンクシジン抵抗RJは、はぼ
無限大であって図示しない。モして、応答信号の“0″
と“1゛°によって可変容量ダイオード50の逆バイア
ス電圧が切り換えられ、ジャンクション容量CJが、第
8図のごとく大きい容量値C6と小さい容量C1に切り
換えられる。そこで、応答信号が0”でマイクロストリ
ップ共振器の共振周波数がマイクロ波と一致するように
設定すれば、共振したマイクロ波は輻射される。そして
、応答信号の“1°゛でマイクロストリップ共振器の共
振周波数がマイクロ波からずれ、周囲の造形物で位相が
ずれてマイクロ波が反射される。しかも、応答信号°゛
O”の容量C6における非線形の度合は、第8図から明
らかなように、容量C8における非線形の度合より強く
、容量C6で高調波成分がより強く生成される。したが
って、応答信号に応じてマイクロ波が位相変調された応
答信号波が返送されるとともに、高調波成分が応答信号
で振幅変調されたごとき高調波信号波が放射される。
(発明の効果) 本発明のマイクロ波応答装置は、以上説明した 9 0 ように構成されているので、以下に記載されるような効
果を奏する。
請求項1記載のマイクロ波応答装置にあっては、マイク
ロ波が応答信号によって位相変調されて応答信号波とし
て返送される。しかも、本発明のマイクロ波応答装置は
、共振するマイクロ波の波長の1/2の寸法であり、極
めて小型であるとともに構造が簡単である。
そして、請求項2記載のマイクロ波応答装置にあっては
、2つのマイクロストリップラインの長さを違えること
でダイオードとの整合が容易に得られる。
さらに、請求項3記載のマイクロ波応答装置にあっては
、ON状態におけるダイオードの強い度合の非線形によ
って高調波成分が強く生成され、高調波信号波の変調度
が大きなものとなる。
また、請求項4記載のマイクロ波応答装置にあっても、
定電圧ダイオードやトンネルダイオードを用いて、請求
項3記載のものと同様に、高調波信号波の変調度を大き
なものとすることができる。
そしてまた、請求項5記載のマイクロ波応答装置にあっ
ては、ダイオードに偶数次高調波成分の電流が流れ、こ
の電流によりさらに高調波成分が生成されて、より一層
強く高調波成分が生成される。
そして、請求項6記載のマイクロ波応答装置にあっては
、可変容量ダイオードの容量の切り換えにともない、マ
イクロストリップ共振器はマイクロ波に共振しまたは共
振せず、応答信号波が返送される。しかも、可変容量ダ
イオードの非線形により、高調波信号波が放射される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のマイクロ波応答装置の一実施例の構
造を示す図であり、第2図は、第1図のダイオードの等
価回路を示す図であり、第3図は、第1図のダイオード
のバイアスの一例を示す図であり、第4図は、高調波成
分が強く生成される動作を説明する図であり、第5図は
、本発明のマイクロ波応答装置が適用されて好適な通信
シス1 2 テムの概要を示すブロック回路図であり、第6図は、本
発明のマイクロ波応答装置の他の実施例の構造を示す図
であり、第7図は、第6図の可変容量ダイオードの等価
回路を示す図であり、第8図は、第6図の可変容量ダイ
オードの特性図であり、第9図は、マイクロ波を受信し
て応答信号によって位相変調して応答信号波として返送
する従来のマイクロ波応答装置の一例の構造を示す図で
ある。 40.41,51,52 :マイクロストリップライン
、42:ダイオード、50:可変容量ダイオード。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)無線送信装置から送信されるマイクロ波に、応答
    信号に応じて共振しまたは共振せず、この共振したマイ
    クロ波を応答信号波として輻射するマイクロ波応答装置
    であって、2つのマイクロストリップラインを間隔を開
    けて直線状に配設するとともに前記マイクロストリップ
    ラインの間隔の両端部間に前記応答信号によってON状
    態とOFF状態に切り換えられるダイオードを介装し、
    前記2つの直線状のマイクロストリップラインの両先端
    間の寸法を前記ダイオードのON状態とOFF状態のい
    ずれか一方のインピーダンスを含んで前記マイクロ波の
    波長の1/2に構成したことを特徴とするマイクロ波応
    答装置。
  2. (2)請求項1記載のマイクロ波応答装置において、前
    記ダイオードをアノード側とカソード側からみたインピ
    ーダンスの違いに応じて、アノードとカソードが接続さ
    れるそれぞれのマイクロストリップラインの長さを違え
    て整合させるように構成したことを特徴とするマイクロ
    波応答装置。
  3. (3)請求項1記載のマイクロ波応答装置において、前
    記ダイオードを、前記応答信号により順方向立ち上り電
    圧領域にバイアスしてON状態に設定して、前記マイク
    ロ波に共振するよう構成したことを特徴とするマイクロ
    波応答装置。
  4. (4)請求項1記載のマイクロ波応答装置において、前
    記ダイオードを、前記応答信号により降伏領域にバイア
    スしてON状態に設定して、前記マイクロ波に共振する
    よう構成したことを特徴とするマイクロ波応答装置。
  5. (5)請求項3または4記載のマイクロ波応答装置にお
    いて、前記ダイオードを、前記2つの直線状のマイクロ
    ストリップラインの両先端間の寸法の中央からずらして
    配置して構成したことを特徴とするマイクロ波応答装置
  6. (6)請求項1または2記載のマイクロ波応答装置にお
    いて、前記ダイオードに代えて、前記応答信号に応じて
    容量が切り換えられる可変容量ダイオードを介装して構
    成したことを特徴とするマイクロ波応答装置。
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