JP3529159B2 - 無線式識別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は製造ライン、流通ライ
ン、分類別仕分け装置、携帯用の人物証明等において使
用される識別カード等の検出を、遠隔装置によって行う
際に好適な無線式識別装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の無線式識別装置としては識別対象
である物体に装着される共振回路を組み込んだ識別手
段、例えば識別カードに対して外部から特定の周波数範
囲を掃引した電波を照射し、共振回路のインピーダン
ス、位相変化を受信電波によって捕捉するか、或は各周
波数についてパルス励振することによってその反射波の
有無を検知する方法が知られている。 【０００３】また、外部からの励振に基づいて識別カー
ド側が内部に設定されている特定の周波数を送信する
か、更にこの特定の周波数を識別信号によって変調しな
がら送信するという方法をとるものが知られている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た方法は識別媒体が増加するほど複雑な送信操作が識別
物体側に要求され、コストアップとなるという問題が生
じる。また、所定の周波数を掃引しながら多くの識別物
体の識別を行う場合、送信電波の周波数帯域が増加し、
識別速度が遅くなるという問題がある。また、この周波
数帯域を狭くするとｎ桁、Ｘ進コードの組み合わせによ
ってはコード化の周波数区分を越える場合があり、識別
番号を誤認する。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明はかかる現状にか
んがみてできるだけシンプルな識別物体を使用して、で
きるだけ多くの識別機能が得られる無線式の識別装置を
提供するために、例えば所定の周波数をＸ波と同時に送
出する送信部と、受信した電波の特定の周波数に感応し
て共振する共振素子を備えている識別物体と、上記共振
素子から出力される電波を受信することによって上記識
別物体の識別を行う受信部を備えている。 【０００６】そして、上記識別物体は少なくともｎ桁の
Ｘ進コードを形成するためにｎチャンネルの各チャンネ
ル内に互いに異なるＸ種類の共振周波数のいずれかを有
する共振素子を備え、上記共振素子の上記Ｘ種類の共振
周波数がそれぞれ上記ｎチャンネルの周波数帯域内にそ
れぞれ分散するように設定されているとともに、上記送
信部はＸ進コードの共振周波数近傍の上記Ｘ種類の共振
周波数を同時に送信し、上記受信部は上記共振素子の残
響振動周波数を検出するように構成されているそして、
上記共振素子は水晶振動子によって構成されている。ま
た、好ましくは各チャンネル間の周波数差Δｆが水晶の
共振周波数をｆ、水晶の容量比をｒとするときに、Δｆ
＝ｆ×（１／２ｒ）以上とするようにしたものである。 【０００７】 【作用】本発明によると識別物体側には駆動電源が不用
になり、ｎチャンネル内に設けられているＸ個の共振素
子の組み合わせによって、Ｘⁿ 個の分類識別を行わせる
ことができるようになる。 【０００８】 【実施例】図１は本発明の無線式識別装置において使用
することができる識別カードの概要を示したものであっ
て、平板状の基台１（カード）には複数個の（この実施
例では５個の）水晶振動子２（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ
４、Ｘ５）が配置されている。そして、各水晶振動子２
（Ｘi ）の端子はそれぞれ共通接続され基台１に設けら
れている数ターンのループアンテナ３に並列に接続され
ている。 【０００９】各水晶振動子２（Ｘｉ）の電気的な等価回
路は、良く知られているように図２（ａ）に示すような
共振回路で表すことができる。また、そのインピーダン
ス特性は図２（ｂ）に示されているところであり、この
共振回路の共振周波数ｆ０及び反共振周波数ｆ∽は、水
晶振動子のカット方向及び厚み形状によって所定の値に
設定することができる。また、このような共振回路の良
さ（Ｑ）は非常に高く、例えば数万から数１０万にな
り、その共振周波数は通常の回路インピーダンスによっ
て構成されている共振周波数に比較して極めて安定した
ものになる。 【００１０】次に図３に示すように、送信機１１からア
ンテナスイッチ１４を介して高周波信号を供給し、アン
テナＡを送信用にして電波を送出する。そして、この電
波を上記したようなＸ個の水晶振動子を設けた識別カー
ド１に照射する。すると、この電波が識別カード１に設
けられているループアンテナ３で受信され、受信された
周波数と一致する共振周波数を有する水晶振動子が設け
られていると、その水晶振動子２が共鳴振動を生じる。
水晶振動子２は前述したように極めて高いＱを有するか
ら、電波の送出が停止された後も短い時間振動を継続す
ることが知られている。（以下この振動を残響振動とい
う） 【００１１】すなわち、図４（ａ）に示されているよう
に水晶振動子の共振周波数とほぼ一致する断続的な電波
Ｐが送出されているときは、水晶振動子はこの電波Ｐに
よって励起され、その継続時間Ｔの後に残響振動が時間
ｔの間継続する。そして、この残響振動時間ｔに対応す
る期間にループアンテナ３を介して同一の周波数の電波
が発射される。したがって、この残響振動時間ｔに送信
されている電波を受信用に切り換えたアンテナＡと受信
機１２によって受信し、送信時間と受信時間をコントロ
ールしている制御部１３によって受信周波数を計測する
ことによって識別カード１内に設定されている水晶振動
子の振動周波数を知ることができる。 【００１２】このように複数枚の識別カード１に対して
それぞれ異なる共振周波数を持ったＸ個の水晶振動子２
を予め設けておき、アンテナＡから所定の位置にある識
別カード１に電波を放射する。そして、この電波のある
チャンネルの中のＸ波の周波数を同時に送信すると、識
別カードに設けられているＸ波の内の１波に共振してい
る水晶振動子が励振される。すると、前記したようにこ
の特定の周波数で残響振動が得られるから、この残響電
波を受信し計測することによって、無線式の識別装置を
構築することができる。 【００１３】特に本発明ではこの識別カード１に対して
水晶振動子を設けると共に、この水晶振動子のＸ種類の
共振周波数がそれぞれｎチャンネルの周波数帯域内にそ
れぞれ分散するように設定し、Ｘ ⁿ 種類の識別を可能に
する点に特徴を有する。また、各チャンネル間の離間周
波数が少なくともΔｆ＝ｆ×１／２ｒ以上（但し、ｒは
上記した水晶の等価回路によって示されているコンデン
サの容量比Ｃ₀／Ｃ₁ 、ｆはチャンネルの中心周波数）
となるように設定することによって、複数の水晶振動子
が互いに干渉しないようしている。 【００１４】以下、図５、図６、及び図７によって本発
明の無線式識別装置の具体例を説明する。図５は本発明
を実施するための送受信回路例をブロック図によって示
したもので、７０は前記した識別カード１に電波を送信
し、この識別カードからの残響振動電波を受信するため
の送受信のタイミングをコントロールする制御部（ＣＰ
Ｕ）である。また、制御部７０は受信した電波の周波数
（残響波振動周波数）を検出するために、周辺にＰＬＬ
回路７１、レシプロカウンタ７２、基準発振器７３、残
響波検出部７４、及びデータ出力部、又はデータ表示部
７５を備えている。 【００１５】送信部は複数のチャンネル周波数を発生す
る周波数発生部２０と、データセレクタ３０、合成器
（ミキサー）４０を備えている。周波数発生部２０は例
えば５チャンネルの周波数帯域で識別カードを励振する
ときは、５個のチャンネル周波数発振器２１、２２、２
３、２４、２５を備え、この５個のチャンネル発振器
（２１〜２５）の中の例えば５波の信号が前記制御部７
０によってコントロールされながら所定のタイミングで
データセレクタ３１、３２、３３、３４、３５によって
選択され、１つのチャンネル発振器から５周波の高周波
信号を同時に出力し、合成器４０を介して高周波パワー
アンプ４１に供給する。そして、切り換え型のアンテナ
スイッチ４２よりアンテナＡに送出する。 【００１６】たとえば、図６に示されているように送信
タイミングＴＸがオンとなっているタイムスロットＳ１
でチャンネル１に所属している５周波の信号ｃｈ１が送
出され、タイムスロットＳ２でチャンネル２に所属して
いる５周波の信号ｃｈ２が送出される。以下同様に５チ
ャンネルの場合はタイムスロットＳ５で５周波の信号ｃ
ｈ５が送出され、この各スロットの送出が終了すると、
次のタイミングで再びチャンネル１の５周波の信号ｃｈ
１が送出される。 【００１７】このようにして送出された電波は前記した
ように識別物体に付属されている識別カード１で受信さ
れ、この識別カード１に設けられているＸ個の水晶振動
子の共振周波数と一致する場合は、前記した残響周波数
電波が受信タイミングＲＸがオンとなっている期間に受
信アンテナＡで捕捉されるように切り換えられる。識別
カード１に設けられている水晶振動子の数は例えば５個
であり、この５個の水晶振動子の共振周波数は例えば５
チャンネルの周波数帯域内の５周波に対して１個づつ割
り当てられるように設定されている。したがって、この
実施例の場合は最大で５⁵ ＝３１２５種類の識別能力を
有することになる。 【００１８】識別カード１から送信される残響振動電波
のみを受信するために、前記ＣＰＵ７０からまずチャン
ネル帯域内の電波を受信するためのチャンネル選択信号
が分配器５０に供給され、アンテナＡで受信した電波が
チャンネル受信機６１、６２、６３、６４、６５に分配
されて供給される。各チャンネル受信機６１〜６５には
局部発振周波数ｆ₀₁〜ｆ₀₅が内蔵されるか、又は外部か
ら供給されるようになされており、この局部信号と受信
電波を混合する周波数変換器によって各チャンネル受信
機の中心周波数は一定の中間周波数ＩＦ（例えば４５５
ＫＨｚ）に変換して出力されるように構成されている。
そして、この中間周波数ＩＦ帯域に変換された残響振
動周波数は前記したスロットＳ１〜Ｓ５のタイミングで
選択回路６６を介してＰＬＬ回路７１に供給される。ま
た、変換された中間周波数信号が残響振動波か否か（ノ
イズの場合がある）を検出する残響波検出部７４にも選
択回路６７を介して供給され、この残響波検出部７４が
残響波のエンベロープ信号を検出した時は、後で述べる
レシプロカウンタ７２の計測周波数を残響振動周波数に
対応する信号として制御回路７０に取り込む。 【００１９】チャンネル１の周波数（５波）によって励
振された振動子の受信波ＳＥｃｈＯ（残響波）の受信波
Ｘ１−ｉはカウントゲート信号Ｃｇ期間にレシプロカウ
ンタ７２に取り込まれ、その計測値がデータ表示部７５
に識別信号に変換されて表示されるか、又はタイプアウ
トされる。同様に、チャンネル２の５波で励振された受
信波Ｘ２−ｉについても同様にその周波数が計測され
る。そして、５チャンネルの受信波Ｘｎ−ｉのすべてが
計測されると、一枚の識別カードの検出が終了すること
になる。図７は本発明の無線式識別装置を５チャンネル
５周波に設定したときの好ましい実施例を示したもの
で、各チャンネルｎ１〜ｎ２内の５周波（１、２、３、
４、５）はそれぞれ７ＫＨｚの周波数差とされている。
また、各チャンネル間は１００〜１２０ＫＨｚのオフセ
ット周波数Δｆで分離され、例えば３チャンネルｎ３の
中心周波数を２８．４５ＭＨｚに設定している。上記各
チャンネルｎ１〜ｎ５を受信するチャンネル受信機（６
１〜６５）の受周波数帯域は±１７ＫＨｚをカバーする
ものであればよい。そして，図７に示されているように
ある識別カードに設けられている振動子の共振周波数が
丸印を付した周波数となるような水晶振動子を備えてい
る時は、５進法によって設定される以下の式によって識
別番号Ｎ₀ を付けることができる Ｎ₀ ＝５⁴ ・２＋５³ ・１＋５² ・３＋５¹ ・０＋５⁰
・２＝１４５２ 【００２０】レシプロカウンタ７２は水晶振動子の残響
振動時間、例えば２〜３ｍＳ内に上記残響振動周波数を
高い分解能で計測する必要がある。そこで各チャンネル
受信機（６１〜６５）の出力は前記タイムスロットＳ１
〜Ｓ５に対応して逐次ＰＬＬ回路７１でロックされるよ
うに構成する。レシプロカウント７２はＰＬＬ回路でロ
ックされた中間周波数ｆ_IF（ｎｘ）、基準信号発生器７
３の周波数Ｎ_REF を同時（論理積）に計測し、ｆ_IFの周
期を計測する。そして，この計数値Ｐでクロック信号を
分周（１／Ｐ）することによって残響波信号の周波数ｆ
_IFを求めるこのような方式で、例えばゲート時間が１ｍ
Ｓで基準周波数を２０ＭＨｚとすると、中間周波数４５
５ＫＨｚに対して分解能は２３Ｈｚにすることができ
る。実際の受信周波数ｆ_RXはローカル周波数をｆ_LOC と
すると、 ｆ_RX（ｎ、ｘ）＝ｆ_IF（ｎ、ｘ）＋ｆ_LOC （ｎ） ただし、ｎはチャンネル数でｎ＝１、２、３、４、５ ｘはｘ進コード数でｘ＝１、２、３、４、５ この場合、識別固体数は前述したようにＸⁿ ＝３１２５
（０〜３１２４）とすることができる。 【００２１】図８は上記レシプロカウンタ７２の具体例
を示したものである。なお、上記カウンタ７２は被測定
信号８１をアンドゲートの一方のゲート信号として高い
周波数のクロック信号Ｎ_REF を計数するカウンタ８２
と、このカウンタ８２の計数値Ｐでプリセットされる第
２のカウンタ８３を（１／Ｐ）演算回路とするように構
成し、測定信号の周波数を表示器８４で演算表示するこ
とによって周波数を求める周期計測型のカウンタとされ
ているが、このレシプロカウンタ７２は低周波数で、か
つゲート時間を短く設定してその分解能を高くするよう
なカウンタであれば他の形式のカウンタとすることもで
きる。 【００２２】上記無線式識別装置は送信用と受信用のア
ンテナを共用するようにしたが、このアンテナＡは送信
受信を別々になるように設定してもよい。また、識別物
体に搭載される振動子の個数及びチャンネル数は上記実
施例に限定されることなく任意に定めることができる。
さらに励振方法は各チャンネルを同時に励振するよう
に、例えばパルス性の変調電波で帯域を広げて励振する
ことも可能である 【００２３】 【発明の効果】以上説明したように本発明の場合、無線
式識別装置はある周波数帯域をグループ化してチャンネ
ルに割り当て、このチャンネルをｎとすると共に、各チ
ャンネル内にＸ個の互いに異なる周波数をもった振動子
の組み合わせで識別機能を与えるようにしているので、
容易に検知すべき多数の識別物体を取り扱うことができ
るようになる。 【００２４】また、各識別物体は共振素子から出力され
る残響振動を検出するようにしているから、識別される
側に電源装置や送信装置を設ける必要がなくなり、例え
ば薄型のカード形式とすることによって、コストダウン
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の無線式識別装置に採用される識別カー
ドの概要を示す説明図である。 【図２】水晶振動子の等価回路とその電気的な特性を示
す図である。 【図３】識別カードに電波を照射して識別を行うための
送受信装置の概要図である。 【図４】水晶振動子に照射される電波とこの電波によっ
て励起された残響振動電流の波形図をである。 【図５】無線式識別装置を構成する本発明の実施例を示
すブロック図である。 【図６】送信機から出力される電波の送信タイミングと
受信タイミングの関係を示す波形図である。 【図７】識別カードの照射するチャンネル周波数の一例
を示す周波数スペクトラムを示す図である。 【図８】残響振動周波数を検出する検出カウンタの一例
を示す図である。 【符号の説明】 ２０ 送信部 ３０ データセレクタ ４０ 合成器 ５０ 分配器 ６０ チャンネル受信機 ７０ 制御部 ７２ レシプロカウンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−10300（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−116479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−200622（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−323025（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−51497（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−121586（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭46−35606（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 所定の周波数範囲の電波を送出する送信
   部と、受信した上記電波の特定の周波数に感応して共振
   する水晶振動子によって構成されている共振素子を備え
   ている識別物体と、上記共振素子から出力される電波を
   受信することによって上記識別物体を検知する機能を備
   えている受信部を備えている無線式識別装置において、 上記識別物体は少なくともｎ桁のＸ進コードを形成する
   ためにｎチャンネルの各チャンネル内に互いに異なるＸ
   種類の共振周波数のいずれかを有する共振素子を備え、 上記共振素子の上記Ｘ種類の共振周波数がそれぞれ上記
   ｎチャンネルの周波数帯域内にそれぞれ分散するように
   設定され、 上記送信部はＸ進コードの共振周波数近傍の上記Ｘ種類
   の共振周波数を同時に送信し、 上記受信部は上記共振素子の残響振動周波数を検出する
   ように構成されているとともに、 各チャンネル間の周波数差Δｆが共振素子の上記Ｘ種類
   の共振周波数をｆ、水晶振動子の容量比をｒとするとき
   に、Δｆ＝ｆ×（１／２ｒ）以上とされていることによ
   ってＸ ⁿ 種類の識別物体の識別を可能とする ことを特徴
   とする無線式識別装置。