JPH0748691B2

JPH0748691B2 - 反射型マイクロ波通信装置

Info

Publication number: JPH0748691B2
Application number: JP63269571A
Authority: JP
Inventors: 昭光小形; 尚登藤坂; 勝二三輪
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-10-27
Filing date: 1988-10-27
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH02117224A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、特定の情報を登録保持する対象物に対し、情
報伝達手段として無線マイクロ波を利用して、前記情報
を読取り、もしくは書き替えを行なうようにした通信装
置に関する。

〔従来の技術〕

このようなマイクロ波通信装置の応用としては、たとえ
ば移動体に登録データを登録保持させ、固定位置にある
管理装置からキャリア電波を送信し、移動体はキャリア
電波をうけて登録データにより変調し、反射波として再
放射し、管理装置がこの反射電波を受信して登録データ
を読取るもの等が周知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の装置として、特公昭60-27077号に記載している装
置では、反射の際に反射型位相変調器により、周波数を
変換させるもので、キャリア信号の側帯波を発生させ、
送信機側で、側帯波を選択して受信する。

なお、この発明においては管理装置を主装置、対象物に
備える装置をデータキャリア部という。また、単に反射
波という場合でも、上記のようにデータキャリア部で変
調されて再輻射されるものを反射波というものとする。

ところで、このような用途では、コストの点およびデー
タキャリア部の小型化のため、アンテナとして、送信・
受信共用のものを使用したいが、送受信波の混信が生じ
易く、またデータキャリア部近傍の金属物体の影響をう
け、正確なデータ伝送が望めない。また周波数選択フィ
ルタの選択度では不充分であるため、偏波によって特別
の選択度を得ようとすることも提案されている。これ
は、送信波として、水平偏波・垂直偏波の２つの波を２
つのアンテナにより送り、２つのアンテナによる反射波
を受信するようにして、互いに反対の回転方向をもつ円
偏波搬送波を得るようにしたものである。この方法は、
アンテナ系が複雑になる欠点がある。

上記の対策として、反射波と90°偏波面を異ならしめ送
信・受信共用のアンテナを使用してデータキャリア部の
小型化を図るとともに、データキャリア部におけるマイ
クロ波の反射に際し、アンテナの送信ポート，受信ポー
トに接続されるブランチライン（ハイブリッドカップラ
ー）の２出力ノードにおける反射係数を登録データによ
りベクトル的に４値に変える方式が本出願人によって提
案されている（特願昭63-148165号）。この方法は、４
値の反射係数として、ベクトル的に90°の位相差をもつ
４つの反射係数を一方向に回転させる変調であり、また
送信波と反射波との偏波面を90°異ならしめることによ
って、データキャリア部近傍の金属物体の反射波に対す
る影響をうけないようにしている。しかし反射波でな
く、直接他の信号源からの電波に対してはある程度の影
響をまぬがれない。たとえば最も厳しい状況として、第
５図に示す場合がある。１が主装置、２がデータキャリ
ア部で、主装置１が複数配列したＬ列,M列とあり、対象
物（データキャリア部）が２列になって移動し、各々が
対向するＬ列,M列との間でマイクロ波通信を行なう場合
である。ベルトコンベアにのって移動する物品を管理す
る系列が数系列あって、場所の制約から系列間の間隔が
充分にとれないときなどに、相応する。主装置１、デー
タキャリア部２の各々のアンテナ取付面1A,2Aは太い実
線で表わされ、その受信エリア（指向性）がそれぞれ1
B,2Bとなる。GHzのマイクロ波を利用するので、ビーム
幅が狭くなるが、反射波は一般にエネルギーが弱い。そ
のため、Ｌ例（Ｍ列）側でデータ読取りをしているとき
に、Ｍ列（Ｌ列）側からの強いキャリア電波が直接に読
取り側のアンテナに矢印に示すように混信して入ってく
る。キャリア周波数を数波用い、その周波数を大幅に変
えられるならば混信がさけられるが、電波法規上から、
電波制限があり、このことは難しく、同一電波もしくは
近接電波を使うことになる。

本発明の目的は、上記の事情に鑑み、データキャリア部
の反射波変調方式を改良して、上記のような厳しい環境
の場合にも、安定な動作を可能とするマイクロ波通信装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の反射型マイクロ波通信装置は、登録データを保
持するデータキャリア部と、このデータキャリア部と電
波を送受信することにより前記データキャリア部に保持
中の登録データを読取る主装置とから構成されている。

データキャリア部は、主装置から受信した無変調の搬送
波に上記保持中の登録データに応じた位相変調と副搬送
波の重畳とを行うことにより主装置に送信される反射波
を発生させる反射変調部を備えている。

主装置は、データキャリア部に上記位相変調と副搬送波
の重畳対象となる無変調の搬送波を送信する送信部と、
データキャリア部が送信した反射波を受信して上記無変
調の搬送波と混合したのち帯域通過フィルタを通すこと
により、データキャリア部の登録データに応じて位相変
調された副搬送波を抽出し、この抽出した信号からデー
タキャリア部が保持中の登録データを復調する受信部と
を備えている。

〔作用〕

マイクロ波の反射波は、登録データに対応した位相変調
を行なう。いま、わかり易いように４値の位相変調の場
合について説明する。４値の位相変調では、アンテナの
受信ノードと送信ノードに接続されるブランチライン
（ハイブリッドカップラー）の出力端の２ノードにおけ
る反射係数をベクトル的に変える。第２図（ａ）に４値
の反射係数が示してあるが、一方向に回転するように変
化させる。回転速度は登録データの“1",“0"により異
ならしめている。

上記の４値の反射係数は、（）内に示したように90
°位相差のある２つのクロック信号の位相に対応して決
められる。したがって図にみるようにベクトルとして中
心に点対称関係にあり、対応する反射係数は２つのクロ
ック信号が逆転したものとなっている。本発明では登録
データにより周波数が異なるクロック信号により、ベク
トル的に反射係数が1,2,3,4と変わるときに、さらに高
い周波数の副搬送波を重畳するので、第２図（ｂ）に点
線で一部示したように各点にある間にそれぞれその対応
する反射係数3,4,1,2と副搬送波の周波数で交替する。
このように副搬送波を登録データにより変調し、この変
調された信号によって反射波の位相を変調する。

したがって反射波は、送信されてくるキャリア周波数か
ら副搬送波周波数だけ離れた両側帯波をもち、この両側
帯波はまた登録データ周波数によりその近傍の両側に変
調波をもつ。第３図に４値位相の反射係数を単に回転的
に変化させた場合（ａ）と，さらに本発明のように副搬
送波により、交替的な反射係数の変化を与えた場合
（ｂ）との、周波数スペクトルを図示してある。f_cはキ
ャリア波、f_Oは副搬送波、ｆ′_１,f′_２が副搬送波によ
り生じた両側帯波である。ｆ′_１,f′_２はそれぞれf₁,f
₂の両側に変調波ｆ′_ｍ，f_mを有していて、f₁,f₂とf_cと
の間隔が副搬送波f_Oに等しく、f₁,f₂と変調波ｆ′_ｍ，f
_mとの間隔は、登録データに対応する△ｆである。

主装置は、反射波を受信し、第２図（ｂ）のP,Qなる周
波数の成分から登録データの情報を含む△ｆ成分を得て
いる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の一実施例につき説明す
る。本実施例は、複数個の対象物が、固定された主装置
の前面を経過して移動して行くときに、主装置の前面に
来たときに、主装置が対象物のデータを読取り、また場
合によりデータの書き替えを行なう場合で、道路を走行
する車輌の計数・管理等の場合がその例である。逆に主
装置を搭載し、道路に沿って複数個の対象物を配置し、
車輌の進行に伴い、前記対象物からデータを読取る場合
にも応用できる。

主装置100は、送信部100A,受信部100Bとからなり、制御
部111,情報処理部112により、制御されている。送信部1
00Aからは、変調していないキャリア電波Ａと、変調し
ている変調キャリア電波Ｃとが放射される。この変調キ
ャリア電波は、データキャリア部200の動作を、この電
波にのせた情報で制御するためである。一方受信部100B
は、キャリア電波Ａがデータキャリア部200から、偏波
面を90°ずらして送られてくる反射電波Ｂを受信し、こ
れによりデータキャリア部200からのデータを読取る。

データキャリア部（以下、DC部と略称する）200は、反
射変調部200Aと、受信部200Bとを有し、コントローラ20
9によって動作が制御される。このような電波伝送のた
めに主装置100のアンテナ101,105は偏波面を異にし、ア
ンテナ101が垂直偏波を送信し、アンテナ105は水平偏波
を受信する。またDC部200ではアンテナ201,206は垂直偏
波を受信し、アンテナ202は水平偏波を送信するように
各自偏波面を異にしている。

以下、主装置100が、DC部200からデータを読取る場合の
動作につき、説明する。情報処理部112はディジタル信
号として、読取り指令信号を出力し、制御部111を経
て、変調回路104に送る。変調回路104は、信号“1"をた
とえば50KHz,“0"を30KHzに対応して、2.45GHzの自励式
発振器103をON/OFF制御する。この自励式発振器103の出
力はハイブリッドカップラー102を介して、アンテナ101
に入る。このアンテナ101から放射された電波Ｃは、DC
部200でアンテナ206で受信され、検波回路207で検波さ
れる。検波回路207はマイクロストリップ回路のダイオ
ード検波で、さらに復調回路208でディジタル信号に変
換され、その出力208aがコントローラ209にデータを伝
達する。コントローラ209は、これによって主装置100か
らの指令がデータ読取りであることを認知する。一方主
装置100は、指令電波を放射後は、変調を止め、キャリ
ア電波Ａを送出している。

そして、DC部200はキャリア電波Ａをアンテナ201で受信
し、反射変調部200Aでコントローラ209に保持している
登録データで受信信号を変調し、アンテナ202から反射
波Ｂを再放射する。

次に、この反射変調部200Aの動作の詳細につき説明す
る。ハイブリッドカップラー203,変調回路204は第４図
に示すように、マイクロ波分布定数回路で構成される。
ハイブリッドカップラー203は周知のブランチラインに
形成され、その入力ノードP₁,P₂はアンテナ201（受
信），アンテナ202（送信）のノードP_R,P_Tに接続され、
その出力ノードP₃,P₄は変調回路204に接続される。変調
回路204は分布回路で構成され、ダイオードD1,D2をオ
ン，オフすることでP₃,P₄の反射係数を変化させる。こ
の分布回路は、ノードP₃に接続された回路と、ノードP₄
に接続された回路とが1/8の長さのl₄を除いて同一で90
°の位相差をもたせている。したがって、いま単純に、
ダイオードD1,D2をオンオフさせるクロック信号がデュ
ーティ1/2の方形パルス列であって、互いに90°の位相
差をもつφ₀₁，φ₀₂とすれば、反射係数「3,「４はベク
トル的に振幅が同一な４値をもち、第２図（ａ）のよう
に、位相回転することになる。回転方向は２方向が可能
だが、このマイクロ波アンテナ系の設計により決める。

本実施例の場合、変調回路204でダイオードD1,D2をオン
オフさせるクロック信号は、単なる方形パルス列φ₀₁，
φ₀₂でなく、周波数f_o（実施例では10.738MHz）の副搬
送波をφ₀₁，φ₀₂で変調した信号φ′_１，φ′_２であ
る。第１図に示すようにコントローラ209からφ_１，φ
_２が発振・信号変換回路205に入力し、この回路に内蔵
する副搬送波発振器の周波数f_oで、φ_１→_１→φ_１→
…，φ_２→_２→φ_２→…と、位相反転を繰返す信号
φ′_１，φ′_２を作成する。なおφ_１，φ_２は、登録デ
ータが“1"ならばたとえば50KHz,“0"ならば30KHzと割
当てる。登録データはコントローラ209のメモリに保持
されていて、主装置100からの指令により、コントロー
ラ209は自己の登録データに基づいて、φ_１，φ_２を出
力する。

次に、上記の反射波Ｂを受ける主装置100の動作につき
説明する。アンテナ202から放射された反射波Ｂは、第
３図（ｂ）のスペクトルをもつ。

ここでｆ′_１＝f_c＋f_o±△f, ｆ′_２＝f_c−f_o±△f,であって、ｆ′_１の変調波ｆ′_m1＝f_c＋f_o＋△f, f_m1＝f_c＋f_o−△f, ｆ′_２の変調波ｆ′_m2＝f_c−f_o＋△f, f_m2＝f_c−f_o−△ｆの関係になる。f_cはキャリア周波数、△ｆは登録データ
に対応する周波数である。上記反射波Ｂをアンテナ105
で受信し、ハイブリッドカップラー102の出力102aと結
合させ、ミクサ106で周波数変換し、両側帯波ｆ′_１,
f′_２からそれぞれの片側変調波f_m1,f′_m2にあたる成分
（P,Qで示す）を帯域通過フィルタ107で抽出する。帯域
通過フィルタ107は、ほぼ10.7MHzを中心とし、両片側変
調波を通過させる。帯域通過フィルタ107の出力107aは
ミクサ108で、副搬送波10.738MHzと同じ発振周波数と混
合し、帯域通過フィルタ109で、周波数30KHz又は50KHz
の変調信号を差周波のビート信号として抽出する。帯域
通過フィルタ109の出力109aはディジタルPLL回路で構成
される復調回路110で、ディジタル信号に変換され、制
御部111を経て、情報処理部112に入力する。これによっ
て情報処理部112はDC部200の登録データを読取ることが
できる。

〔発明の効果〕

本発明は、登録データを保持するデータキャリア部と、
主装置部とを有し、主装置からのマイクロ波キャリアを
データキャリア部が受け、その登録データにより変調し
た反射波を主装置部へ送ることで、マイクロ波による情
報伝送を行なうものである。反射波は、反射係数をベク
トル的に、登録データにより変化させる。この反射係数
の変化は登録データの“1"もしくは“0"に相応する低周
波の変調周波数信号（たとえば50KHz,30KHz）と変調周
波数信号より遥かに高い周波数の副搬送波周波数信号
（たとえば10MHz）とによって行なうので、反射波はキ
ャリア周波数の他にキャリア周波数より副搬送波周波数
だけの間隔をもつ両側帯波をもつことになる。そして、
キャリア，両側帯波は、それぞれ変調周波数だけへだた
る変調波成分をもつ。

上記の反射波を主装置で受信する場合には、キャリア周
波数を局発として加えて周波数変換し、帯域フィルタに
よって両側帯波信号のそれぞれ片側変調周波数成分を抽
出する。

この両側帯波の片側周波数成分から、帯域通過フィルタ
を介して、変調波周波数信号を抽出し、復調してディジ
タルデータ（登録データ）を得ている。

この方式の利点として（１）主装置を数多く設置し、しかもその発振周波数が
同一、または近接して設定される場合に、当該主装置が
情報を取得する両側帯波は、キャリア周波数より離れて
いる（たとえば10MHz）ので、他の主装置からの影響は
うけない。

（２）データキャリア部背面に、装置より大きい金属板
がある場合に、主装置からのマイクロ波電波は金属板で
再放射される。このため、主装置でデータキャリア部か
らの信号を受信する際に、受信信号が抑圧をうけ、受信
できないという問題は、本発明では、情報をキャリア電
波から得ていないので生じない。

（３）副搬送波を使用しない場合は、第３図（ａ）のス
ペクトル図で、マイクロ波のキャリア周波数に極めて近
接した変調周波数成分を選別検波しなければならないの
で、受信回路が複雑になり、またキャリアの発振周波数
精度の要求が厳しい。本発明では、副搬送波周波数だけ
離れた側帯波から情報を読出すので、発振周波数の精度
要求は厳しくなく、また帯域通過フィルタも副搬送周波
数帯のフィルタであって、設計要求は厳しくない。

なお、主装置の帯域通過フィルタ109による変調周波数
成分の抽出は、実施例に限定されず、ｆ′_２のf_mおよび
ｆ′_１のｆ′_ｍを受信するようにしてもよい。また、本
発明の実施例では、装置の小型化と、外界の擾乱の影響
を減少するためには、反射波は、偏波面を90°ずらして
再放射するようにしたが、本発明は必ずしもこれに限定
されるものではない。

登録データに対応した位相変調として、実施例では90°
ずつ位相を変えた４値位相変調について述べたが、変調
回路が複雑になるが、８値,16値と高次の位相変調を行
なうようにもできることはいうまでもない。

さらに、本発明における登録データはNRZ符号であって
も、主装置が反射波を受信する場合のクロック再生を考
え、反射波の変調にはNRZ符号をバイフェーズ符号に変
換して使用すれば、データの信頼度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシステム系統図、第２図は
４値の反射係数のベクトル図、第３図は従来例，本実施
例の反射波のスペクトル、第４図は反射変調部200Aのマ
イクロ波分布回路であるハイブリッドカップラー，変調
回路の部分を示す図、第５図は本実施例を使用する場合
の１例を示す図である。 100……主装置、100A……送信部、100B……受信部、10
1,105……アンテナ、102……ハイブリッドカップラー、
103……発振器、104……変調回路、106,108……ミク
サ、107,109……帯域通過フィルタ、110……復調回路、
111……制御部、112……情報処理部、200……データキ
ャリア部、200A……反射変調部、200B……受信部、201,
202,206……アンテナ、203……ハイブリッドカップラー
（ブランチライン）、204……変調回路、205……発振・
信号変換回路、209……コントローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特公平６−5829（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】登録データを保持するデータキャリア部
と、このデータキャリア部と電波を送受信することによ
り前記データキャリア部に保持中の登録データを読取る
主装置とからなる反射型マイクロ波通信装置において、前記データキャリア部は、前記主装置から受信した無変
調の搬送波に前記保持中の登録データに応じた位相変調
と副搬送波の重畳とを行うことにより主装置に送信され
る反射波を発生させる反射変調部を備え、前記主装置は、前記データキャリア部に前記位相変調と副搬送波の重畳
対象となる無変調の搬送波を送信する送信部と、前記データキャリア部が送信した前記反射波を受信して
前記無変調の搬送波と混合したのち帯域通過フィルタを
通すことにより、前記データキャリア部の登録データに
応じて位相変調された副搬送波を抽出し、この抽出した
信号から前記データキャリア部が保持中の登録データを
復調する受信部とを備えたことを特徴とする反射型マイ
クロ波通信装置。
【請求項２】前記主装置の前記受信部は、前記抽出した
信号と前記副搬送波とを混合してビート信号を作成し、
このビート信号から前記データキャリア部が保持中の登
録データを復調する手段を備えたことを特徴とする請求
項１記載の反射型マイクロ波通信装置。
【請求項３】前記データキャリア部の反射変調部は、原点の周りに点対称に配列される４個の複素反射係数を
前記保持中の登録データに応じた速度で複素空間内を回
転させることにより前記位相変調を行うことを特徴とす
る請求項１又は２記載の反射型マイクロ波通信装置。