JP2005354500A

JP2005354500A - 携帯型受信機を備えた無線式データキャリアシステム

Info

Publication number: JP2005354500A
Application number: JP2004174276A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Satake; 茂佐武
Original assignee: Welcat Inc
Current assignee: Idec Auto ID Solutions Co Ltd
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】
送信機と携帯型受信機、応答器の距離が離れていても十分な感度が得られ、応答器が小型である無線式データキャリアシステムであって、さらには、１つの問いかけに対して複数の応答がある場合でも信号処理が可能な無線式データキャリアシステムを提供する。
【解決手段】
無線式データキャリアシステムは、送信アンテナ１３を持つ送信機１０と、送信アンテナ１３の磁界フィールド域に配置される受信アンテナ３１を持つ携帯型受信機３０とを有し、送信アンテナ１３が発振する電波の共振回路と、自己が保持しているデータに対応して負荷変調信号を該共振回路にあたえるスイッチ回路とを有する応答器２が、前記磁界フィールド域であって送信アンテナ１３から受信アンテナ３１に到る中途を通過、あるいは中途に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信機からの無線通信で応答器（データキャリア）のデータを携帯型受信機で読み取ることができるデータキャリアシステムに関するものである。

特定な部屋への入退室管理、スキー場のリフト券、鉄道の乗車券、駐車場の入出車管理、高速道路の通行券、電子マネー、商品の万引き防止などに質問器／応答器（リーダライタ／データキャリア）のシステムが使用されている。質問器と応答器の間は無線通信で接続されている。質問器は、ホストコンピュータと有線または無線で接続された固定設置型であり、その指示にもとづいて応答器のデータを読み取り、応答器に対してデータを書込む。応答器は、カード形、コイン形、あるいは箱形の形状をしており、人が携帯したり、商品や自動車等に取付けられて移動する。

従来の無線式データキャリアシステムの一例が、特許文献１に示されている。その図１に示すように、質問器１はバッテリにより駆動するハンディターミナル１５とアンテナコイル１０からなり携帯式である。同じく特許文献１の図２に示すとおり、質問器１のアンテナコイル１０と応答器２のコイルとの結合、すなわち質問器１のコイルの磁気フィールド内に応答器２のコイルが置かれることにより通信を行うものである。

このような無線式データキャリアシステムでは、携帯式であるからアンテナコイルの大きさには自ずと限界がある。仮に外付けアンテナをつけるにしても、大きさは限られる。そのため、磁界フィールドは必然的に小さくなって、通信距離が得られない。また携帯式である故に駆動電源は小型バッテリに頼らざるを得ず、質問器の発振出力を上げて磁界フィールドを大きく（通信距離を長く）するとバッテリの消耗が多く可使用時間が短いものになってしまう。

特開２００３−６５８５号公報

従来の携帯式質問器を有する無線式データキャリアシステムでは通信距離が短いため、応答器が質問器から少し離れただけで質問器に応答が得られないという欠点があった。本発明は、このような欠点を解消し、応答器との距離が離れていても十分な感度が得られる無線式データキャリアシステムを提供するものである。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に係る発明は、質問データの電波を発振する送信アンテナを持つ固定または半固定設置の送信機と、該質問データの電波の共振回路、および自己が保持している応答データに対応して負荷変調信号を該共振回路にあたえるスイッチ回路を有する応答器と、該質問データの電波を受信する携帯型受信機とを有し、該送信アンテナの磁界フィールド域であって、該応答器が該携帯型受信機よりも該送信アンテナに近い側を通過、あるいは近い側に配置されることを特徴とする無線式データキャリアシステムである。

送信機の送信アンテナを発振した質問データの電波は、その磁界フィールド域にある応答器の共振回路に誘導電流を生じさせる。このときデータに対応してスイッチ回路がオンオフして誘導電流の負荷が変動し、これが携帯型受信機で受信される。

送信アンテナと携帯型受信機の相対位置関係は、必ずしも対向する必要はなく、同一面にあってもよい。要は送信アンテナの磁界フィールド域で送信アンテナから携帯型受信機に到る途中に応答器があればよい。

ここにいう自己が保持しているデータとは、応答器の読取書込可能なメモリあるいは読取専用メモリに記憶されているデータである。

同じく請求項２に係る発明は、該携帯型受信機がバッテリ電源を保持していることを特徴とする請求項１に記載の無線式データキャリアシステムである。

請求項３に係る発明は、該応答器が受動回路であることを特徴とする請求項１に記載の無線式データキャリアシステムである。

請求項４に係る発明は、複数の該応答器が該送信アンテナの磁界フィールド域を同時に通過、あるいは配置されることを特徴とする請求項１に記載の無線式データキャリアシステムである。複数の該応答器は、全て同一のデータを保持していてもよいし、各々異なったデータを保持していてもよい。

請求項５に係る発明は、該送信機が一に対して複数の該携帯型受信機を有していることを特徴とする請求項１に記載の無線式データキャリアシステムである。すなわち、送信機の送信アンテナの磁界フィールド域に、複数の携帯型受信機の受信アンテナが配置される。

請求項６に係る発明は、該送信機が一に対して複数の該応答器および複数の該携帯型受信機を有していることを特徴とする請求項１に記載の無線式データキャリアシステムである。応答器および携帯型受信機の数は同数でも違う数でもよい。

本発明の無線式データキャリアシステムによれば、送信機と受信機を分け、送信機を固定または半固定設置とし、受信機を携帯型としたため、送信機の駆動電力を商用電源や大型バッテリを使用して送信機からの発振出力を大幅に上げることができるから、磁界フィールド域が長くなり、離れた位置に受信機があっても受信できる。すなわち、送信機／応答器／携帯型受信機の間隔距離が長くても、正確な応答が高Ｓ／Ｎ比で携帯型受信機で受信される。

この無線式データキャリアシステムでは、従来、定置式の質問器を有する無線式データキャリアシステムでしか実現できなかった応答器までの長距離通信を、携帯式の機器で実現出来るようになった。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面により詳細に説明するが、本発明の範囲はこの形態に限定されるものではない。

図１は本発明を適用する無線式データキャリアシステム全体構成を示す概略図である。送信機１０は固定設置式であり、その送信アンテナ１３の磁界フィールド域１２に、応答器２および携帯型受信機３０が配置される。また固定設置式送信機１０は商用電源に繋がっている。応答器２は、磁界フィールドが送信アンテナ１３から携帯型受信機３０に到る途中に配置される。送信機１０および携帯型受信機３０は、図示外のホストコンピュータに連結されることもある。

図２は、図１に示した無線式データキャリアシステムに使用される固定設置式送信機１０の一例の要部を示すブロック回路図である。送信機１０において、１３はアンテナ、１４は増幅部、１５は変調部、１６は発振部、１７は制御回路Ｃ.Ｃ.である。発振部１６は水晶発振子、増幅器を有し、キャリア波を発振する。変調部１５は、スリーステートロジック回路を有し、制御回路１７からの１００％変調指示端子100/10＃の信号、または１０％変調指示端子10/100＃の信号に、端子MODから入力する質問データを重畳して出力する。１００％変調の質問データ、または１０％変調の質問データがアンド回路によりキャリア波に重畳された変調波は、増幅部１４にて増幅され、多重変調搬送波としてアンテナ１３から発振する。かかる動作は商用電源から供給される駆動電力でなされる。

図３は、図１に示した無線式データキャリアシステムの応答器２の構成を示すブロック図である。応答器２において、２１はアンテナコイル、２２はコンデンサでＬＣ共振回路を構成する。２３はスイッチ回路、２４は信号発生回路、２５は記憶回路、２６はパッシブ電源回路である。

図４は、図１に示した無線式データキャリアシステムに使用される携帯型受信機３０の一例の要部を示すブロック回路図である。携帯型受信機３０において、３１はアンテナ、３２はインピーダンス（ＩＰ）変換部、３３は検波部、３４は増幅部、３５は復調回路部ＱＵＡＤ、３６は二値化回路部、３７は制御回路Ｃ.Ｃ.、３８は電源バッテリィである。アンテナ３１にて受信した多重変調搬送波は、ＬＣ回路よりなるインピーダンス変換部３２にてアンテナのインピーダンスから入力インピーダンスに変換される。この多重変調搬送波は、検波部３３のダイオードにて検波され主搬送波（キャリア波）が除去され副搬送波が取り出される。これを増幅部３４で電力増幅し、復調回路部３５にて周波数検波され副搬送波が平滑化除去される。これを二値化回路部３６にて２値化信号にデコードして制御回路３７へ入力させる。

図１、図２、図３、図４に示した無線式データキャリアシステムの動作を図５に示すタイムチャートにしたがい説明する。

固定設置式送信機１０の制御回路１７からの質問データは、変調部１５にて発振部１６の発振周波数に変調され、送信アンテナ１３から図５(Ａ)に示す波形が発振し、磁界フィールド１２を形成する。その電波は磁界フィールド１２域内の応答器２を通ってアンテナ３１で受信される。

一方、応答器２は、アンテナ１３からの電波による誘導でアンテナコイル２１に誘導電流が生じ、その電流によってパッシブ電源回路２６によって動作する。信号発生回路２４により読み出された図５(Ｂ)に示す応答データに対応し、スイッチ回路２３がオンオフしてアンテナコイル２１の負荷が変化し(図５(Ｃ)の点線示参照)、電流が変動する。そのため、磁界に変化が生じて受信アンテナ３１で受信される波形は図５(Ｃ)の実線に示すように応答データが重畳されることになる。

この波形(Ｃ)が携帯型受信機３０のアンテナ３１で受信され、検波復調などの一連の回路処理がなされて、応答データ（(Ｂ)参照）に対応する受信データとして制御回路３７に入る。この受信データは、制御回路３７にて制御回路１７の質問データと比較され、応答データとしての適否が評価される。または制御回路１７および制御回路３７が接続されているホストコンピューターにて比較される。

上記実施の形態は、一対の固定設置式送信機１０と携帯型受信機３０に一の応答器２を使用しているが、一の固定設置式送信機１０に複数の携帯型受信機３０または複数の応答器でもよい。図６の実施形態は、一対の固定設置式送信機１０と携帯型受信機３０に二の応答器２を使用した例である。応答器２は二以上であっても構わない。図７の実施形態は、一の固定設置式送信機１０と二の携帯型受信機３０に一の応答器２を使用した例である。携帯型受信機３０は二以上であっても構わない。また応答器２は二以上であっても構わない。

図８の実施形態は、一の固定設置式送信機１０と二の携帯型受信機３０に一の応答器２を使用した例である。携帯型受信機３０は二以上であっても構わない。

尚、これらの図では固定設置式送信機と携帯型受信機を対向して描いているが、必ずしもこのような配置である必要はなく、磁界フィールド域であれば、例えば図９に示すように、並列に並んだ構成でもよい。要は固定設置式送信機１０が発振する磁界フィールド域に携帯型受信機３０があり、固定設置式送信機１０と携帯型受信機３０の磁界フィールド中間に応答器２があれば使用できる。

本発明の無線式データキャリアシステムを、クリーニング店の物品管理に応用した例を図１０に示してある。クリーニング店で顧客から洗濯物を預かったときに、顧客データや、洗濯物の種類、洗濯の仕方等のデータが応答器のＩＣに書き込まれ、洗濯物に付される。そして工場に運ばれた洗濯物５０は、固定設置式送信機１０の送信アンテナ１３の前に置かれて、携帯型受信機３０により応答器２の洗濯物の種類、洗濯の仕方等のデータが読まれ、洗濯種別のラインに仕分けされる。洗濯が終わって工場から店に運ばれた洗濯物５０は、店に設置さた固定設置式送信機１０と携帯型受信機３０により応答器２の顧客データが読まれ、顧客別に仕分けされる。

同じような例としてアパレル物流現場の物品管理にも利用できる。この他にも様々な商品の物流管理、運送業界のおける積荷管理、図書館における図書管理システムなど、多くの分野に利用可能である。

本発明の無線式データキャリアシステムの固定設置式送信機と携帯型受信機を試作し性能評価した実施例を以下に記載する。

固定設置式送信機１０の送信アンテナ１３を４５０×３００ｍｍとし、携帯型受信機３０の受信アンテナ３１を６０×４０ｍｍの矩形とし、図１に示した固定設置式送信機１０および携帯型受信機３０を試作した。固定設置式送信機１０から１Ｗの送信電力で搬送波を送信し送信機１０で受信した。その結果、アンテナ１３とアンテナ３１との通信距離が４０ｃｍ以上でも通信可能であった。

一方、特許文献１に示された従来の無線式データキャリアシステムにおけるハンディターミナル（送受信一体型の質問器）でアンテナを６０×４０ｍｍとし、バッテリ駆動の実用的出力である１００ｍＷの電力にすると通信距離が数ｃｍであった。

この比較から、本発明の実施例で試作した固定設置式送信機１０および携帯型受信機３０は、従来の質問器より磁界フィールド域が大幅に長くなっていることが分かる。

本発明を適用する無線式データキャリアシステム全体構成を示す概略図である。

本発明を適用する無線式データキャリアシステムに使用される送信機の一実施形態を示すブロック回路図である。

本発明を適用する無線式データキャリアシステムに使用される応答器の一実施形態を示すブロック回路図である。

本発明を適用する無線式データキャリアシステムに使用される受信機の一実施形態を示すブロック回路図である。

本発明を適用する無線式データキャリアシステムの上記実施形態のタイムチャート図である。

本発明を適用する無線式データキャリアシステムの上記実施形態とは別な実施形態を示すブロック回路図である。

本発明を適用する無線式データキャリアシステムを使用状態の一例を示した概略図である。

符号の説明

２は応答器、１０は送信機、１２は磁界フィールド、１３はアンテナ、１４は増幅部、１５は変調部、１６は発振部、１７は制御回路、２１はコイル、２２はコンデンサ、２３はスイッチ回路、２４は信号発生回路、２５は記憶回路、２６はパッシブ電源回路、３０は携帯型受信機、３１はアンテナ、３２はインピーダンス（ＩＰ）変換部、３３は検波部、３４は増幅部、３５は復調回路部ＱＵＡＤ、３６は二値化回路部、３７は制御回路、３８は電源バッテリィ、５０は洗濯物である。

Claims

質問データの電波を発振する送信アンテナを持つ固定または半固定設置の送信機と、該質問データの電波の共振回路、および自己が保持している応答データに対応して負荷変調信号を該共振回路にあたえるスイッチ回路を有する応答器と、該質問データの電波を受信する携帯型受信機とを有し、該送信アンテナの磁界フィールド域であって、該応答器が該携帯型受信機よりも該送信アンテナに近い側を通過、あるいは近い側に配置されることを特徴とする無線式データキャリアシステム。
該携帯型受信機がバッテリ電源を保持していることを特徴とする請求項１に記載の無線式データキャリアシステム。
該応答器が受動回路であることを特徴とする請求項１に記載の無線式データキャリアシステム。
複数の該応答器が該送信アンテナの磁界フィールド域を同時に通過、あるいは配置されることを特徴とする請求項１に記載の無線式データキャリアシステム。
該送信機が一に対して複数の該携帯型受信機を有していることを特徴とする請求項１に記載の無線式データキャリアシステム。
該送信機が一に対して複数の該応答器および複数の該携帯型受信機を有していることを特徴とする請求項１に記載の無線式データキャリアシステム。