JP2000059261A

JP2000059261A - 非接触データ送受信装置

Info

Publication number: JP2000059261A
Application number: JP22333698A
Authority: JP
Inventors: Shiro Kano; 史朗加納
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】質問器１において、応答器２からの変調波Ｂ
の位相をできだけ早く判断し、ビットレートを向上させ
る。【解決手段】応答器２では、応答用データを構成する
デジタル値が変化する毎に変調波の位相を反転させた信
号を送信する。質問器１では、この変調波Ｂと同じ周期
の信号を抽出し、発振器部４から復調部９に方形波Ｆ
（０）を入力する。この方形波Ｆ（０）をシフトレジス
タによりシフトして変調波Ｂと同期した基準信号を獲得
する。そして、変調波Ｂと基準信号との位相が一致、不
一致のときを例えば“１”、“０”としてデータを判別
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、非接触データ送
受信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、工場の生産ラインや物流ライ
ン、オフィスの入退出を管理するシステムとして、工具
や荷物にＩＤカードを付けて質問に対し、応答データを
返送したり、人が応答器を所持して質問に対して非接触
で応答したりして、作業を管理する方法およびその装置
が知られている。かかる非接触データ送受信装置では、
応答器には固有のＩＤコードや製品番号、製造時のデー
タ等が登録され、応答器と質問器との間でそのデータを
非接触で通信することにより応答器が識別される。

【０００３】図７は、かかる非接触データ送受信装置の
質問器と応答器の一般的な使用状態を示す概要図であ
り、図７において、１は質問器、２は通信エリア３内に
おいて、質問器１と通信を行う応答器である。

【０００４】また図８は従来の非接触データ送受信装置
の構成を示すブロック図であり、図８において、質問器
１は、発振器部４、変調部５、送信部６、受信部７、フ
ィルタ８、復調部９および制御部１０を備えて構成さ
れ、応答器２は、受信部１１、整流回路１８、電源回路
１２、復調部１３、制御部１４、メモリ１５、変調部１
６および送信部１７を備えて構成されている。尚、Ｃｖ
は電源回路１２に接続された充電用コンデンサであり、
応答器２の電源として用いられる。

【０００５】次に動作について説明する。一般に、この
非接触データ送受信装置で送受信を行うときは、図７に
示すような使用状態を採る。すなわち通信エリア３内に
応答器２があるときに質問器１はその応答器２と通信を
行う。このとき従来の非接触データ送受信装置における
質問器１と応答器２は、質問器１が応答器２に対して、
応答器２内に内蔵されるメモリ内のデータの読み出し、
または書き込みを行うためのコマンドや書き込みデータ
等を発振器部４からの高周波信号に変調部５で変調して
送出する。変調の方法としては高周波信号の振幅を変化
させるＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）などが考えら
れる。

【０００６】応答器２は質問器１からの送出された高周
波信号から、内部ＬＳＩの駆動電力を得るとともに、復
調部１３にて包絡線検波によりコマンドやデータ、更に
内部ＬＳＩを動作させるクロックを抽出する。制御部１
４は質問器１からのコマンドの処理内容に従って内部メ
モリ１５とのアクセス等の処理を行う。

【０００７】通常、通信エリア３から外れた場合、内部
電源を生成できなくなるため、メモリ１５にはＥＥＰＲ
ＯＭ等の不揮発性メモリが使われる。メモリ１５への書
き込み、またはメモリ１５からの読み出し等、質問器１
から送信されたコマンドの処理が行われた後、応答器２
は質問器１へ応答用データを送信する。

【０００８】応答用データとしてはメモリ１５から読み
出したデータや質問器１からのコマンドの処理結果など
がある。応答器２は変調部１６にて応答用データで変調
をかけた変調波を送信部１７にて質問器１へ返信する
が、応答器２は質問器１からの高周波信号から内部電源
を生成していることから、返信するときにも電源が低下
して動作停止しないように微弱な電波で返信を行う。

【０００９】変調方式としてはＡＳＫやＦＳＫ（Freque
ncy Shift Keying）なども考えられるが、通常品質がよ
く、かつ質問器１が受信した応答器１からの変調波をフ
ィルタ８にてフィルタリングするときに１つの周波数で
設定できるＰＳＫ（Phase Shift Keying）等が有効とさ
れる。特に応答器２では、複雑な処理をして電源電圧が
低下して動作停止しないように、デジタル値“１”、
“０”で位相を１８０度反転させる２値のＰＳＫが使用
される。

【００１０】図９に質問器１と応答器２の各ブロックの
出力波形例を示す。応答器２は制御部１４からのデジタ
ル値Ａに応じて変調部１６にて２値ＰＳＫによる変調波
Ｂを生成する。送信部１７では、アンテナのＱ値を変化
させるなどの方法を用いて信号Ｃを質問器１へ返信す
る。

【００１１】一方で質問器１の受信部７では応答器２か
らの応答用データを受信し、フィルタ８によりフィルタ
リングが行われる。ここでフィルタリングは応答器２が
変調した２値ＰＳＫの周波数成分を取り出せるようにし
て行われる。また応答器２からの返信信号は微弱なもの
であるから、２値ＰＳＫの周波数成分以外はなるべく排
除した信号Ｄが復調部９に出力される。

【００１２】復調部９はアナログＰＬＬのような位相検
出器を用いて、図９に示すように信号Ｄの複数の波数か
ら信号Ｄの位相を検出し、この位相をロックさせること
によりデジタル値に復調する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の非接触データ送
受信装置は以上のように構成されているので、アナログ
ＰＬＬのような位相検出器を用いた場合、入力される信
号の位相を判断するために複数の波数が必要となり、デ
ジタル値を判断するまでに一定期間を要することから、
１ビットの長さを長く確保する必要があり、ビットレー
トをあげることができない。

【００１４】また図９に示すようにフィルタ８の出力で
は十分にノイズを排除することができないことから、前
述の位相検出器で信号Ｄの位相をロックしている間にノ
イズにより入力信号が乱れた場合に、更に位相をロック
するのに時間がかかってしまう。

【００１５】特に非接触データ送受信装置では、応答器
２からの微弱な電波を受信するために質問器１の受信部
７を共振回路等により構成していることから、応答器２
からの変調波の位相の切り替わりなどでは波形がなま
り、位相切り替わり後に変調波が安定するまでに時間が
かかる可能性が高い。

【００１６】また、応答器２からの２値ＰＳＫの返信信
号を質問器１で復調する場合に復調部９はアナログＰＬ
Ｌのような位相検出器を用いて、位相をロックさせるこ
とによりデジタル値に復調するが、入力される信号の位
相を判断するために複数の波数が必要となり、デジタル
値を判断するまでに一定期間を要することから、１ビッ
トの長さを長く確保する必要があり、ビットレートをあ
げることができない。

【００１７】さらにフィルタ８の出力では完全にはノイ
ズを排除することができないことから、位相検出器で位
相をロックしている間にノイズにより入力信号が乱れた
場合に、更に位相をロックする時間がかかってしまう。
従来の非接触データ送受信装置には、このような点を解
決しなければならないという課題があった。

【００１８】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、比較的単純な構成で、応答器か
ら質問器へ正確なデジタルデータを送信することがで
き、応答器からの変調波の位相をできるだけ早く判断
し、ビットレートを向上させることができる非接触デー
タ送受信装置を得ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る非接触デ
ータ送受信装置は、応答器が、応答用データを構成する
デジタル値に基づいて位相変調された変調波を送信信号
として送信する送信手段を備え、質問器が、応答器から
の送信信号を受信し、送信信号から変調波を抽出する受
信手段と、前記応答用データを構成する少なくとも一方
のデジタル値に対応した変調波と同期した基準信号を獲
得する同期獲得手段と、前記受信手段により抽出された
変調波の位相を該同期獲得手段が獲得した基準信号の位
相と比較する位相比較手段と、当該位相比較手段の比較
結果に基づいて応答用データを構成するデジタル値を判
別するデータ判別手段とを備えたものである。

【００２０】この発明に係る非接触データ送受信装置
は、応答用データを構成するデジタル値が変化する毎
に、応答器の送信手段が変調波の位相を反転させて送信
信号を生成するように構成されたものである。

【００２１】この発明に係る非接触データ送受信装置
は、応答用データの最初の所定の期間に応答器の送信手
段が、位相が反転しない変調波を送信するものである。

【００２２】この発明に係る非接触データ送受信装置
は、同期獲得手段が、応答器からの変調波と同じ周期の
信号をシフトするシフトレジスタと、該シフトレジスタ
の出力信号の位相を変調波の位相と比較し、シフトレジ
スタの出力信号の位相と変調波の位相とが一致したと
き、シフトレジスタの出力信号を基準信号として位相比
較手段に出力する同期獲得回路とを備えて構成されたも
のである。

【００２３】この発明に係る非接触データ送受信装置
は、位相比較手段が、同期獲得手段から出力された基準
信号よりも高速のクロックで基準信号及び抽出された変
調波の値をサンプリングし、サンプリングした基準信号
と変調波との論理が一致したときはカウントアップし、
所定周期毎にリセットされるカウンタを備え、変調波の
位相と基準信号の位相との比較結果として当該カウンタ
のカウント数を出力するように構成されたものである。

【００２４】この発明に係る非接触データ送受信装置
は、位相比較手段が、同期獲得手段から出力された基準
信号よりも高速のクロックで基準信号及び抽出された変
調波の値をサンプリングし、サンプリングした基準信号
と変調波との論理が一致したときはそれぞれカウントア
ップするとともに所定周期毎にリセットされ、各周期を
互いに１／ｎ（ｎ＞１）周期ずつずらした複数のカウン
タを備え、変調波の位相と基準信号の位相との比較結果
として各カウンタのカウント数を出力するように構成さ
れたものである。

【００２５】この発明に係る非接触データ送受信装置
は、データ判別手段が、同期獲得手段から出力された基
準信号の１周期毎に、位相比較手段から出力されたカウ
ント数と予め設定されたしきい値とを比較し基準信号と
変調波の位相が同位相であるか否かを判定し、応答用デ
ータを構成するデジタル値を判定するデータ判定回路を
備えて構成されたものである。

【００２６】この発明に係る非接触データ送受信装置
は、データ判別手段が、位相比較手段から出力された各
カウンタのカウント数と予め設定されたしきい値とを各
々比較し基準信号と変調波の位相が同位相であるか否か
を判定してその結果をカウンタにてカウントし、該カウ
ンタのカウント数に基づいて応答用データを構成するデ
ジタル値を判定するデータ判定回路を備えて構成された
ものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。実施の形態１.図１はこの発明の実施の形態１の非接触
データの送受信装置の構成を示すブロック図である。従
来のものと同一要素については、同一符号を付して説明
を省略するが、実施の形態１では、従来の装置の構成と
相違して発振器部４から復調部９に、応答器２からの応
答用データを構成する少なくとも一方のデジタル値に対
応した変調波と同じ周期の方形波Ｆ（０）が入力される
ようになっている。

【００２８】また、図１において、２１は応答器２の送
受信部（送信手段）であり、送受信部２１は、受信部と
送信部に相当するコイルＬ１とコンデンサＣ１からなる
一つの並列共振回路と抵抗Ｒ１及びＦＥＴ（電界効果ト
ランジスタ）１を備えて構成されている。

【００２９】また、質問器１において送信部６はコンデ
ンサＣ６、抵抗Ｒ６およびコイルＬ６の直列共振回路を
備えて構成され、さらに受信部７はコイルＬ７とコンデ
ンサＣ７の並列共振回路によって構成されている。

【００３０】但し、図１の非接触データ送受信装置の構
成は一例であって、送受信部２１を別々にしてアンテナ
をそれぞれ別々に搭載してもよいし、応答器２の送受信
部２１を、インピーダンスの変化を起こして送信するの
ではなく、応答器２から電波を発して信号を送信する構
成にしてもなんら問題はない。また、応答器２の共振回
路と充電用コンデンサ以外をＬＳＩで１チップ化して応
答器２の小型化とコスト削減を図るようにしてもよい。

【００３１】図２は、かかる復調部９の構成を示す図で
ある。図２において、９１は波形整形回路（位相比較手
段）、９２は同期獲得回路（同期獲得手段）、９３はシ
フトレジスタ（同期獲得手段）、９４はカウンタ（位相
比較手段）、９５はデータ判定回路（データ判別手
段）、９６はクロックジェネレータ（データ判別手段、
図中、「CLK GEN.」と記す。）である。

【００３２】次に動作について説明する。質問器１は通
信エリア３内に存在する応答器２に対して高周波信号を
送信部６すなわちアンテナ機能を有する直列共振回路に
て放出する。なお質問器１の送信部６を構成する直列共
振回路は応答器２に効率良く電力を伝送させるためであ
るが、構成は同じ機能を有していればこれに限られるも
のではない。

【００３３】高周波信号は制御部１０から伝送された応
答器２に対するデジタルデータのコマンドにより変調部
５によって発振器部４からの信号に変調をかけたもので
ある。コマンドとしては、例えば応答器２内のメモリ１
５に格納されている固有のＩＤコードや各種データを読
み出して返送させるコマンドや、メモリ１５に非接触デ
ータを書き込むコマンド等がある。

【００３４】ここで質問器１は変調部５においてＡＳＫ
やＦＳＫなどにより高周波信号に変調をかけ、変調した
信号を送信部６の直列共振回路から送信する。

【００３５】一方、応答器２はコイルＬ１とコンデンサ
Ｃ１による並列共振回路にて質問器１からの信号を受信
する。質問器１からの高周波信号は、共振回路に接続さ
れた整流回路１８と復調部１３に伝送され、整流回路１
８において整流され、電源回路１２を通して充電用コン
デンサＣｖに充電される。この充電用コンデンサＣｖに
充電された電源は電源回路１２によって応答器２の内部
回路（ＬＳＩ）の電源として利用される。なお、整流回
路１８には全波整流、または半波整流回路などが用いら
れる。

【００３６】また共振回路は復調部１３にも接続され、
質問器１からの変調された変調波の復調、および応答器
２の動作用クロックの抽出をおこなう。復調方法として
ＡＳＫでは包絡線検波、ＦＳＫではＰＬＬを用いた検波
などがあげられる。また応答器２では質問器１からの高
周波信号を動作用のクロックとしても用いる。復調部１
３で復調されたデジタルデータは制御部１４に伝送され
る。制御部１４では質問器１から送信されたコマンドに
従い、メモリ１５からのデータの読み出し、またはコマ
ンドに続いて送信されたデータの書き込み等の処理を行
う。

【００３７】この実施の形態１では、応答器２は質問器
１からの変調波から内部電源を得ていることから、メモ
リ１５はＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを用いるが、
電池を搭載してメモリのバックアップ用電源を確保でき
る場合などはＳＲＡＭ等の揮発性メモリを用いても良
い。

【００３８】制御部１４はメモリ１５から読み出した
データ等を変調部１６に伝送し、変調部１６ではデータ
にあわせて変調をかけ、共振回路を備えた送受信部２１
にて返送をおこなう。

【００３９】ここで応答器２の返信方法について説明す
る。以下では応答器２が質問器１からメモリ１５内のデ
ータの読み出しコマンドを受信した例を示すが、前述の
ように質問器１のコマンドとしてはメモリ１５への書き
込みやその他の処理などのコマンドもある。

【００４０】応答器２の制御部１４はメモリ１５から、
図３に示すようなデジタル値Ａを読み出し、そのデジタ
ル値Ａを１ビットずつ変調部１６へ通達する。変調部１
６ではデジタル値Ａにあわせて高周波信号に変調をかけ
る。変調方式としては多種考えられるが、通信品質がよ
く、また質問器１でフィルタリングするときに同一周波
数であることから急峻な周波数特性のフィルタを構成で
きる２値のＰＳＫが有効とされるが、４値などのＰＳＫ
でも良く、システム毎に適当なものを選択する。

【００４１】応答器２では質問器１からの高周波信号を
動作クロックとしても用いていることから、変調部１６
ではそのクロックを分周して２値のＰＳＫにより変調波
Ｂを生成する。この実施の形態１では、図３に示すよう
にデジタル値Ａの１ビットを４波の変調波Ｂで構成し、
２値のデジタル値によって応答用データを構成している
ことから、ビットが変わると変調波Ｂの位相を１８０度
反転させているが、これによらず、位相の違いは９０度
でも良く、システム毎に適当なものを選択する。

【００４２】変調部１６からの信号に応じて送受信部２
１では返信をおこなうが、図１ではＦＥＴのゲートをオ
ン、オフさせることにより、送受信部２１から抵抗Ｒ１
を介して電流を引き込み、応答器２のインピーダンスを
変化させている。これにより通信エリア３において高周
波信号に応答器２からの変調波Ｂの成分に変化が生じ、
質問器１はこの微弱な変化を受信部７にて検知すること
ができる。

【００４３】この方法では、質問器１が送信部６より無
変調波を出力しているので、応答器２の送受信部２１の
受信波形は図３の高周波信号Ｃのようになり、返信をし
ながらでも引き続き電力と動作クロックを抽出すること
が可能となる。

【００４４】質問器１は受信部７において、応答器２が
返信することにより発生した高周波信号Ｃの微小な変化
を検知し、その高周波信号Ｃをフィルタ８にてフィルタ
リングする。

【００４５】フィルタ８は応答器２が返信する変調波Ｂ
の周波数のみを抽出できるような周波数特性を持つこと
が望ましいが、回路規模を大きくすることはコストアッ
プにもつながることから、信号Ｄのように外部からのノ
イズを完全には除去できないものの、実際にはコイルと
コンデンサと抵抗などにより簡単に構成されるフィルタ
回路が使用される。

【００４６】また質問器１の受信部７は応答器２からの
微弱な信号を抽出するためにその信号Ｄに共振する並列
共振回路で構成されており、この場合には応答器２の変
調波Ｂで位相が１８０度切り替わる部分は周波数成分が
異なるため、信号Ｄのようにノイズが重畳したような状
態になるか、波形がなまる可能性はある。本実施の形態
１では、このような外来ノイズや抽出波形のなまり等を
できるだけ無視できる方式を用いている。

【００４７】次に質問器１の復調部９における動作につ
いて説明する。フィルタ８から出力された信号Ｄは、復
調部９の波形整形回路９１に入力され、波形整形回路９
１により図３に示すように波形整形され、方形波Ｅが出
力される。波形整形回路９１としては単純にインバータ
のみでも良いし、または外来ノイズを除去できるような
しきい値を持たせたものでも良い。波形整形された方形
波Ｅは同期獲得回路９２とカウンタ９４に入力される。

【００４８】応答器２が送信する変調波Ｂはデジタル値
のデータＡに応じて２つの位相を所有していることか
ら、質問器１ではどちらかの位相に同期させた基準信号
Ｆを生成する。その生成方法を図４に示す。

【００４９】応答器２は応答用データを送信するにあた
り、最初の数ビットは同じデジタル値をヘッダとして送
信する。ヘッダのデジタル値の論理はシステム内で決ま
っていれば”０”でも”１”でもどちらでも構わない。

【００５０】受信部７からの信号をフィルタ８にてフィ
ルタリングして信号Ｄが出力され、波形整形回路９１に
て波形整形が行われて方形波Ｅが出力され、同期獲得回
路９２に入力される。

【００５１】一方、応答器２が送信する変調波Ｂと同じ
周期を有する方形波Ｆ（０）が発振器部４からシフトレ
ジスタ９３に入力される。尚、応答器２では、質問器１
の高周波信号を分周してクロックを生成し、発振器を有
していないので、質問器１と応答器２は発振器部４と同
じ周波数の信号を用いていることになり、同期をとれる
ことになる。

【００５２】シフトレジスタ９３では方形波Ｆ（０）の
数十倍の高速なクロックを用いて方形波Ｆ（０）をシフ
トする。シフトレジスタ９３のクロック周波数、段数に
制限はないが、クロック周波数を早くして段数が多くす
るほど高精度に同期を取ることができる。シフトレジス
タ９３から出力された方形波Ｆ（１）〜Ｆ（ｎ）と波形
整形回路９１から出力された方形波Ｅを同期獲得回路９
２に入力し、２つの信号の位相を比較する。

【００５３】比較の方法としては高速のカウンタにより
信号の論理が一致した時にカウントアップして、いちば
んカウント数が多いものを選定することなどが考えられ
る。図４に示す例では、方形波Ｅともっとも位相が近か
った方形波がＦ（２）であったことから、同期獲得回路
９２から出力する基準信号Ｆとして方形波Ｆ（２）を出
力している。

【００５４】なお、同期を取っている間、すなわち応答
器２からヘッダを送信している間はデジタル値の変化が
無く、信号Ｄに位相の変化がないことから、フィルタ８
から出力された信号Ｄでは波形歪みもほとんど無く、各
波毎に同じ周期の信号を取り出すことができる。また、
ヘッダとして使用するビット数はシステム毎に可変であ
るが、同期獲得が確実にできる応答器２からの変調波の
数以上になるように設定するのが適当である。

【００５５】同期獲得回路９２により応答器２からの
返信信号のデジタル値の一方に同期した基準信号Ｆを選
出できた時点で、質問器１は応答器２からのヘッダ以降
の応答用データを復調できる体制になる。すなわちヘッ
ダ以降の応答用データの復調については、カウンタ９４
が同期獲得回路９２で選出した基準信号Ｆと波形整形回
路９１から出力された方形波Ｅの位相を比較し、両方の
位相が同じであればヘッダで送信されたものと同じ論理
のビットであり、位相が反転していればヘッダで送信し
たビットとは異なるビットであると判断する。

【００５６】図３では位相が同じ、つまり応答器２がヘ
ッダで送信したビットが”１”である例を示している。
基準信号Ｆと波形整形回路９１から出力された方形波Ｅ
はカウンタ９４に入力され、同期獲得時と同様に２つの
信号の位相が比較される。

【００５７】図２の信号Ｇはカウンタ９４のカウント値
の推移を示しており、２つの信号の論理が一致した場合
にカウントアップし、基準信号Ｆの立ち上がり毎にカウ
ンタ９４のカウント値がリセットされる。なおカウント
に使用するクロックの周波数は応答器２からの変調波Ｂ
の数十倍以上であることが適当である。

【００５８】ここで、データ判定回路９５では、上限値
ｔｈ＿ｕ，下限値ｔｈ＿ｄを予め設定しておき、カウン
ト数が上限値ｔｈ＿ｕ以上であれば位相が一致している
と見なし、データ判定回路９５から出力するデータＩ
を”１”とする。

【００５９】一方、カウント数が下限値ｔｈ＿ｄ以下で
あれば位相が不一致と見なし、データ判定回路９５から
出力するデータＩを”０”とする。また、２つのしきい
値である上限値ｔｈ＿ｕ，下限値ｔｈ＿ｄの間では、ノ
イズや波形の歪みにより位相の違いを判断するには困難
なので、データＩの値をそのまま前の状態に維持する。
なお、上限値ｔｈ＿ｕ，下限値ｔｈ＿ｄはシステムや、
応答器２で生成される変調波の位相ずれの設定（９０
度、１８０度）などに応じた値に設定される。

【００６０】データ判定のクロックＨはクロックジェネ
レータ９６で生成され、タイミングとしては、カウンタ
９４がリセットされる直前でクロックＨが立ち上がり、
このタイミングでカウント値を判断できるようにするの
が適当である。但し、このようなタイミングに限定され
るものではない。

【００６１】またリセットするタイミングは応答器２か
らの変調波の１周期毎ではなく、複数周期毎にしてある
程度長い期間でカウントをおこなって判定しても良い。
この方法を用いることにより位相が一致、もしくは不一
致である波形の信号を一つでもフィルタ８から出力され
た信号Ｄで獲得することができれば復調することが可能
となり、アナログＰＬＬのように復調するまでに多くの
フィルタ出力を必要とすることがないので、応答器２は
１ビットの波数を少なくすることができ、ビットレート
をあげることが可能となるとともに、質問器１の復調部
９を全てデジタルで構成することも可能となる。

【００６２】なお、この復調方法では位相の一致、反転
でデータを判定しているので、データＩの１ビットの長
さが変化する可能性があることから、制御部１０ではそ
のことを考慮してデータＩを分別するようにする。

【００６３】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、応答器２からの変調波を受信して抽出した信号Ｄ及
び発振器部４から入力した方形波Ｆ（０）から、基準信
号Ｆを獲得し、信号Ｄの位相と基準信号Ｆの位相とを比
較するようにしたので、正確に、かつ早く応答器２から
の変調波と同期を取ることが可能となり、また応答器２
からの変調波の位相を判断するための入力波数が少なく
なり、ビットレートをあげることができ、さらにノイズ
により変調波が乱れたりなまったりした場合でも正常に
復調できるという効果があり、デジタル値をすぐに判別
できる。

【００６４】また、応答器２が応答用データを送信する
にあたり、最初の数ビットは同じデジタル値をヘッダと
して送信して同期を取るようにしたので、同期を取って
いる間はデジタル値の変化が無く、位相の変化もないこ
とから、応答用データを構成するデジタル値のうち、少
なくとも一方のデジタル値に対応する変調波に同期した
基準信号をすぐに取り出すことができる。そして、ヘッ
ダの送信後は、この基準信号に基づいてすぐにデータを
判別することができる。

【００６５】また、応答器２からの変調波Ｂと同じ周期
の方形波Ｅと基準信号Ｆの論理が一致したときにカウン
タ９４のカウント値をカウントアップし、このカウント
値に基づいて位相の一致、反転を判定するようにしたの
で、位相の一致、不一致の判定を容易に行える。

【００６６】また、応答器２が送信する変調波Ｂと同じ
周期を有する方形波Ｆ（０）をシフトレジスタ９３でシ
フトして基準信号Ｆを獲得するようにしたので、応答器
２からの変調波と同じ周期の信号Ｄに対し、高精度に、
しかも素早く同期を取って基準信号を出力することがで
きる。

【００６７】実施の形態２.図５はこの発明の実施の形
態２の非接触データの送受信装置の質問器１の復調部９
の構成を示すブロック図である。図５において、９７、
９８はカウンタであり、実施の形態２では、波形整形回
路９１及びカウンタ９４，９７が位相比較手段に相当
し、データ判定回路９５，クロックジェネレータ９６及
びカウンタ９８がデータ判別手段に相当する。尚、実施
の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を
省略する。

【００６８】次に動作について説明する。図５におい
て、波形整形出力Ｅと同期獲得回路９２により応答器２
が送信するデジタル値のどちらか一方の位相に同期した
基準信号Ｆは、カウンタ９４、およびカウンタ９７に入
力される。カウンタ９４とカウンタ９７では図６に示す
ようにカウントする周期（信号Ｇ、Ｇ’）をずらしてい
る。ずらす周期はシステムにより相違するが、図６の例
では応答器２が送信する変調波の１／２波長分だけずら
し、それぞれのカウンタでは、実施の形態１と同様の方
法で２つの信号の位相を比較している。

【００６９】ここで実施の形態１のようにそれぞれのカ
ウント値と各しきい値との比較をおこない、位相の一
致、不一致を判断したときにすぐにデータを判定するの
ではなく、上限値ｔｈ＿ｕ、下限値ｔｈ＿ｄとの比較結
果をカウンタ９８に入力する。すなわちカウンタ９４の
カウント値が上限値ｔｈ＿ｕ以上であればカウンタ９８
をカウントアップし、カウンタ９７のカウント値が下限
値ｔｈ＿ｄ以下であればカウンタ９８をカウントダウン
する。

【００７０】これにより数回連続して位相が一致、また
は不一致であった時のデータ判定が可能となる。たとえ
ばカウンタ９８を２ビットのアップダウンカウンタで構
成した場合、図６のデータＪ，Ｉで示すように、カウン
タ９８の出力が”１１”であれば３回位相が一致したと
判断してデータ判定出力を”１”とし、一方でカウンタ
９８の出力が”００”であれば３回位相が反転していた
ことになりデータ判定出力を”０”とする。これにより
実施の形態１よりは応答器２が送信する１ビットの長さ
が長くなるが、偶然位相が一致した時のみで判断してし
まうのを避けられる。

【００７１】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、上限値ｔｈ＿ｕ、下限値ｔｈ＿ｄとの比較結果をカ
ウンタ９８に入力するようにしたので、応答器２からの
変調波Ｂと同じ周期の方形波Ｅと基準信号Ｆの位相が偶
然に一致、不一致になった時でも、位相の一致、不一致
を誤って判断することを避けることができ、確実に位相
の一致、反転を判断することが可能であるので、通信品
質をあげることができるという効果が得られる。

【００７２】尚、実施の形態２では、１／２周期ずらし
て計数する２つのカウンタ９４，９７を用いているが、
ずらす周期やカウンタ数をかえてもよく、複数のカウン
タを保有させて１／ｎ周期ずつずらせて計数させてもよ
い。このようにすることにより位相の一致、不一致のサ
ンプリング数を増やすことができ、より正確にデータ判
定をさせることが可能となる。

【００７３】また、この実施の形態２では、フィルタ８
の出力に同期した基準信号Ｆを生成するために、質問器
１内で応答器２が返信する変調波の周波数と同じ方形波
Ｆ（０）を生成し、シフトレジスタでシフトさせて応答
器２からの変調波と位相が一致しているものを選択した
が、応答器２からの変調波をシフトレジスタに入力して
シフトさせ、Ｆ（０）と位相が一致するものを選択して
同期獲得をおこない、以降の復調をおこなっても良い。
また応答器２からの変調波はフィルタ８でフィルタリン
グすることで波形がなまり、ＤＵＴＹ比が５０％ではな
くなる可能性が高いことから、波形整形回路９１にてＤ
ＵＴＹ５０％に変換して以降の処理をおこなうことも考
えられる。

【００７４】このとき変調波がある所定の期間デジタル
的に”Ｈ”であった場合にのみＤＵＴＹ５０％に変換す
ることで外来ノイズに強くなり、また基準信号ＦもＤＵ
ＴＹ５０％で構成することで位相の比較精度が向上す
る。

【００７５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、応答
器が、応答用データを構成するデジタル値に基づいて位
相変調された変調波を送信信号として送信する送信手段
を備え、質問器が、応答器からの送信信号を受信し、送
信信号から変調波を抽出する受信手段と、前記応答用デ
ータを構成する少なくとも一方のデジタル値に対応した
変調波と同期した基準信号を獲得する同期獲得手段と、
前記受信手段により抽出された変調波の位相を該同期獲
得手段が獲得した基準信号の位相と比較する位相比較手
段と、当該位相比較手段の比較結果に基づいて応答用デ
ータを構成するデジタル値を判別するデータ判別手段と
を備えるように構成したので、質問器と応答器が正確
に、かつ早く同期を取ることが可能となり、また応答器
からの変調波の位相を判断するための入力波数が少なく
なり、ビットレートをあげることができ、さらにノイズ
により変調波が乱れたりなまったりした場合でも正常に
復調できるという効果がある。

【００７６】この発明によれば、応答用データを構成す
るデジタル値が変化する毎に、応答器の送信手段が変調
波の位相を反転させて送信信号を生成するように構成し
たので、応答用データを２値のデジタル値によって構成
した場合に変調波の位相と一致したか否かを容易に判定
できるといった効果がある。

【００７７】この発明によれば、応答用データの最初の
所定の期間に応答器の送信手段が、位相が反転しない変
調波を送信するように構成したので、この最初の所定の
期間では、デジタル値の変化が無く、位相の変化もない
ため、応答用データを構成するデジタル値のうち、少な
くとも一方のデジタル値に対応する変調波に同期した基
準信号を取り出すことができるという効果がある。

【００７８】この発明によれば、同期獲得手段が、応答
器からの変調波と同じ周期の信号をシフトするシフトレ
ジスタと、該シフトレジスタの出力信号の位相を変調波
の位相と比較し、シフトレジスタの出力信号の位相と変
調波の位相とが一致したとき、シフトレジスタの出力信
号を基準信号として位相比較手段に出力する同期獲得回
路とを備えるように構成したので、応答器からの変調波
と同期した基準信号を、高精度に、しかも素早く獲得す
ることができるという効果がある。

【００７９】この発明によれば、位相比較手段が、同期
獲得手段から出力された基準信号よりも高速のクロック
で基準信号及び抽出された変調波の値をサンプリング
し、サンプリングした基準信号と変調波との論理が一致
したときはカウントアップし、所定周期毎にリセットさ
れるカウンタを備え、変調波の位相と基準信号の位相と
の比較結果として当該カウンタのカウント数を出力する
ように構成したので、位相の一致、不一致の判定を容易
に行えるという効果がある。

【００８０】この発明によれば、位相比較手段が、同期
獲得手段から出力された基準信号よりも高速のクロック
で基準信号及び抽出された変調波の値をサンプリング
し、サンプリングした基準信号と変調波との論理が一致
したときはそれぞれカウントアップするとともに所定周
期毎にリセットされ、各周期を互いに１／ｎ（ｎ＞１）
周期ずつずらした複数のカウンタを備え、変調波の位相
と基準信号の位相との比較結果として各カウンタのカウ
ント数を出力するように構成したので、変調波との位相
の一致、不一致を判定するためのサンプリング数を増や
すことができ、より正確にデータ判定を行えるという効
果がある。

【００８１】この発明によれば、データ判別手段が、同
期獲得手段から出力された基準信号の１周期毎に、位相
比較手段から出力されたカウント数と予め設定されたし
きい値とを比較し基準信号と変調波の位相が同位相であ
るか否かを判定し、応答用データを構成するデジタル値
を判定するデータ判定回路を備えるように構成したの
で、基準信号と変調波とが同位相が逆位相かをすぐに判
定することができるという効果がある。

【００８２】この発明によれば、データ判別手段が、位
相比較手段から出力された各カウンタのカウント数と予
め設定されたしきい値とを各々比較し基準信号と変調波
の位相が同位相であるか否かを判定してその結果をカウ
ンタにてカウントし、該カウンタのカウント数に基づい
て応答用データを構成するデジタル値を判定するデータ
判定回路を備えるように構成したので、応答器からの変
調波と位相が偶然に一致、不一致になった時でも、位相
の一致、不一致を誤って判断することを避けることがで
き、確実に位相の一致、反転を判断することができ、通
信品質をあげることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の非接触データ送受信装置の実施の形
態１の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の非接触データ送受信装置における質問器
の復調部の構成を示すブロック図である。

【図３】図１及び図２の非接触データ送受信装置の動作
を示す波形図である。

【図４】図２の同期獲得方法を説明する波形図である。

【図５】この発明の非接触データ送受信装置の実施の形
態２における復調部の構成を示すブロック図である。

【図６】図５の非接触データ送受信装置の動作を示す波
形図である。

【図７】非接触データ送受信装置における質問器と応答
器の一般的な使用状態を示す概要図である。

【図８】従来の非接触データ送受信装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図９】従来の非接触データ送受信装置の動作を示す波
形図である。

【符号の説明】

１質問器２応答器２１送受信部（送信手段）９１波形整形回路（位相比較手段）９２同期獲得回路（同期獲得手段）９３シフトレジスタ（同期獲得手段）９４，９７カウンタ（位相比較手段）９５データ判定回路（データ判別手段）９６クロックジェネレータ（データ判別手段）９５データ判定回路（データ判別手段）９８カウンタ（データ判別手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コマンドデータを含む質問用データで変
調した変調波を送信する質問器と、該質問器から変調波
を受信、復調し、上記質問用データのコマンドデータの
指示に従って処理を行い、質問器に対して応答用データ
で変調した変調波を送信する応答器とを備えた非接触デ
ータ送受信装置において、前記応答器は、応答用データを構成するデジタル値に基づいて位相変調
された変調波を送信信号として送信する送信手段を備
え、前記質問器は、応答器からの送信信号を受信し、送信信号から変調波を
抽出する受信手段と、前記応答用データを構成する少なくとも一方のデジタル
値に対応した変調波と同期した基準信号を獲得する同期
獲得手段と、前記受信手段により抽出された変調波の位相を該同期獲
得手段が獲得した基準信号の位相と比較する位相比較手
段と、当該位相比較手段の比較結果に基づいて応答用データを
構成するデジタル値を判別するデータ判別手段とを備え
たことを特徴とする非接触データ送受信装置。
【請求項２】前記応答器の送信手段は、応答用データ
を構成するデジタル値が変化する毎に位相を反転させた
変調波を生成するように構成されたことを特徴とする請
求項１記載の非接触データ送受信装置。
【請求項３】前記応答器の送信手段は、応答用データ
の最初の所定の期間に位相が反転しない変調波を送信す
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の非接
触データ送受信装置。
【請求項４】前記同期獲得手段は、応答器からの変調波と同じ周期の信号をシフトするシフ
トレジスタと、該シフトレジスタの出力信号の位相を変調波の位相と比
較し、シフトレジスタの出力信号の位相と変調波の位相
とが一致したとき、シフトレジスタの出力信号を基準信
号として位相比較手段に出力する同期獲得回路とを備え
て構成されたことを特徴とする請求項１から請求項３の
うちのいずれか１項記載の非接触データ送受信装置。
【請求項５】前記位相比較手段は、同期獲得手段から出力された基準信号よりも高速のクロ
ックで基準信号及び抽出された変調波の値をサンプリン
グし、サンプリングした基準信号と変調波との論理が一
致したときにカウントし、所定周期毎にリセットされる
カウンタを備え、変調波の位相と基準信号の位相との比
較結果として当該カウンタのカウント数を出力するよう
に構成されたことを特徴とする請求項１から請求項４の
うちいずれか１項記載の非接触データ送受信装置。
【請求項６】前記位相比較手段は、同期獲得手段から出力された基準信号よりも高速のクロ
ックで基準信号及び抽出された変調波の値をサンプリン
グし、サンプリングした基準信号と変調波との論理が一
致したときにそれぞれカウントするとともに所定周期毎
にリセットされ、各周期を互いに１／ｎ（ｎ＞１）周期
ずつずらした複数のカウンタを備え、変調波の位相と基
準信号の位相との比較結果として各カウンタのカウント
数を出力するように構成されたことを特徴とする請求項
１から請求項４のうちいずれか１項記載の非接触データ
送受信装置。
【請求項７】前記データ判定手段は、同期獲得手段から出力された基準信号の１周期毎に、位
相比較手段から出力されたカウント数と予め設定された
しきい値とを比較し基準信号と変調波の位相が同位相で
あるか否かを判定し、応答用データを構成するデジタル
値を判定するデータ判定回路を備えて構成されたことを
特徴とする請求項５記載の非接触データ送受信装置。
【請求項８】前記データ判定手段は、位相比較手段から出力された各カウンタのカウント数と
予め設定されたしきい値とを各々比較し基準信号と変調
波の位相が同位相であるか否かを判定してその結果をカ
ウンタにてカウントし、該カウンタのカウント数に基づ
いて応答用データを構成するデジタル値を判定するデー
タ判定回路を備えて構成されたことを特徴とする請求項
６記載の非接触データ送受信装置。