JP4919494B2

JP4919494B2 - 無線認証システム

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Publication number: JP4919494B2
Application number: JP2007072926A
Authority: JP
Inventors: 真理竹田; 秀生鍋嶋; 秀樹武長; 武志興梠
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2027-03-20
Also published as: JP2008236358A

Description

本発明は、ＲＦＩＤ(RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION)システムに用いられ、応答器（ＩＣタグ）が、質問器から非接触で起動されて情報を受け、自身の識別情報を返信する、バッテリを内蔵するアクティブ型の非接触ＩＣタグシステムまたはＩＣカードシステムなどとして実現される無線認証システムに関する。

前記のような無線認証システムの典型的な従来技術は、特許文献１で示されている。図８は、その従来技術による無線認証システムを説明するための図である。無線認証システムは、壁１を隔てて、一方側から他方側へ通過する物体（図８の例では、ユーザ２が部屋３の外側から内側へ入室している）を検知することで、たとえば、この図８で示すように部屋３の入退室管理に使用される場合、どのユーザが部屋３内に存在し、何時に出入りしたかなどを管理することができ、また物品管理に使用される場合、どの商品が何時出入荷したか、倉庫内にどの商品が幾つ存在するのかなどを管理することができるようになっている。

この無線認証システムは、質問器である赤外線発信器４および管理装置５に、ＩＣタグから成る応答器６を備えて構成される。赤外線発信器４は、壁１の内外に配置され、相互に異なるＩＤを重畳した赤外線を狭小な認証エリア７に向けて照射している。前記赤外線を受信した応答器６は、前記赤外線発信器４の識別情報（ＩＤ）に、自身の識別情報を含む応答信号を無線で返信する。前記応答信号はアンテナ８で受信され、管理装置５は、前記識別情報が予め登録されたものであれば、ドア９の解錠を行う。

しかしながら、上述の従来技術は、応答器６を起動させるのに赤外線を用いている。赤外線は、前述のように狭小な認証エリア７を形成するのには好都合であるが、たとえば赤外線発信器４が天井設置で、名札型の応答器６が下を向いていたりすると、反応しないようなこともあり、利便性に劣る。そこでこのような問題を解消するために、ＬＦ帯を起動に利用する従来技術が、特許文献２で提案されている。

図９は、その特許文献２の従来技術による無線認証システムを説明するための図である。この図９において、前述の図８の構成に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。この無線認証システムは、質問器１４およびそれを管理する管理装置１０に、前記ＩＣタグから成る応答器１６を備えて構成される。

図１０は、前記質問器１４および応答器１６の電気的構成を示すブロック図である。質問器１４では、制御回路１１は、自身に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む質問信号を生成し、ＬＦ帯送信回路１２において、キャリア成分に重畳させ、増幅させてＬＦアンテナ１３から第１の無線通信方式（ＬＦ）にて応答器１６に向けて送信させる。これによって、応答器１６の周囲には検知エリア１７が形成され、その検知エリア１７内に入った前記ユーザ２などが所持する応答器１６では、質問器１４からの前記質問信号をＬＦアンテナ２１で受信した後に、ＬＦ帯受信回路２２が制御回路２３を起動し、該制御回路２３は、前記質問器１４の識別情報に、自身に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を生成し、ＲＦ送受信回路２４からＲＦアンテナ２５を介して、第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、質問器１４に対して返信させる。

前記応答信号は、質問器１４のＲＦアンテナ２０からＲＦ送受信回路１５で受信され、前記制御回路１１に入力されて、応答した応答器１６を識別する。識別した応答器１６が予め登録された識別情報を有するものであれば、制御回路１１は、前記ＲＦ送受信回路１５からＲＦアンテナ２０を介して、前記第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、認証完了した応答器１６の識別情報をＡＣＫ信号として送信する。そのＡＣＫ信号をＲＦアンテナ２５からＲＦ送受信回路２４で受信すると、制御回路２３は応答信号の送信を終了する。

また、認証を完了した際には、制御回路１１は、表示部１８とブザー１９とで認証完了を示すと同時に、ドア９の解錠を行う。また、管理装置１０は、制御回路１１の認証結果から、前述のように、どのユーザが部屋３内に存在し、何時に出入りしたかなどを管理しており、またどの商品が何時出入荷したか、倉庫内にどの商品が幾つ存在するのかなどを管理している。

このようにＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）の起電力で応答器１６を起動させて、制御回路２３が、ＲＦ送受信回路２４に、内蔵電池２６を電源として、ＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の応答信号を返信させている。このような構成で、安くて使い勝手（向きを選ばない）が良く、また前記検知エリア１７を、１．５〜２ｍの比較的狭い範囲に正確に規定することができるようになっている。さらにまた、ＵＨＦ帯のＲＦ送受信回路２４の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きいのに対して、ＬＦ帯のＬＦ帯受信回路２２が数μＡの微弱な電力で起動するので、待機状態でそのＲＦ送受信回路２４を使用しないことで、前記内蔵電池２６の電力消費を抑え、応答器１６の長寿命化が図られている。
特開２００６−７２７０６号公報特開２００３−２１６７９号公報

しかしながら、前記ＬＦ帯を用いた電波式は、上述のように安くて使い勝手が良いものの、実際には、前記質問器１４における第１の無線通信方式（ＬＦ）のＬＦアンテナ１３は、小型のコイル状リーダアンテナから成り、図１１に示すように、前記ＬＦ帯の電波を発信すると、前記検知エリア１７として、該ＬＦアンテナ１３の放射面の前後に略対称な８の字（紡錘）形状のＬＦ帯到達エリアを形成してしまう。そして、このＬＦ帯は、減少はあるものの、コンクリートの床や壁も通過してしまう。

このため、図１２で模式的に示すように、前記ＬＦアンテナ１３が天井または床面に設置されると、それぞれ階上または階下に存在する応答器１６Ａ，１６Ｂにも前記質問信号を受信されてしまい、フロア違いのユーザを誤認識してしまうという問題がある。図１２の例では、先ず上側のフロアを前記ＬＦアンテナ１３が床面２８に設置される設置フロアとした場合、そのフロアに居るユーザ２Ａの応答器１６Ａが応答するとともに、下側の階下のフロアに居るユーザ２Ｂの応答器１６Ｂも応答してしまう。また、下側のフロアを前記ＬＦアンテナ１３が天井２９に設置される設置フロアとした場合、そのフロアに居るユーザ２Ｂの応答器１６Ｂが応答するとともに、上側の階上のフロアに居るユーザ２Ａの応答器１６Ａも応答してしまう。同様に、ＬＦアンテナ１３が壁面に設置されると、壁の反対側に存在する応答器にも前記質問信号を受信されてしまう（たとえば廊下に面した壁面にＬＦアンテナ１３が設置された場合、室内に存在する応答器に質問信号を受信されてしまう）。

本発明の目的は、電波式で、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまうアンテナを使用しても、階上または階下、或いは壁の反対側に存在する応答器を誤検知することなく、検知エリア内に存在する応答器だけを正確に検知することができる無線認証システムを提供することである。

本発明の無線認証システムは、アンテナを有する質問器と、１または複数の応答器とを備えて構成され、前記アンテナは、天井に設置され、かつ放射面に対して対称な放射パターンを有し、前記質問器が、前記天井、床面および壁面によって区画された空間内に設定された検知エリアに向けて前記アンテナから質問信号を送信し、応答器がその質問信号に応答して応答信号を返信することで、前記質問器が前記応答器を検知する無線認証システムにおいて、前記質問器は、前記質問信号を生成する制御回路と、前記質問信号を第１の無線通信方式にて送信する第１のＬＦ帯送信回路および前記アンテナとしての第１のＬＦアンテナと、前記アンテナの前記検知エリアとは反対側で、前記質問信号に対する微弱妨害波を前記第１の無線通信方式にて送信する第２のＬＦ帯送信回路および微弱妨害波アンテナとしての第２のＬＦアンテナと、前記応答器からの前記応答信号を受信し、前記制御回路へ与えるＲＦアンテナおよびＲＦ受信回路とを備えて構成され、前記応答器は、前記質問信号を受信するＬＦアンテナおよびＬＦ帯受信回路と、内蔵電池と、受信された前記質問信号で起動され、予め設定されている固有の識別情報を含む応答信号を生成する制御回路と、前記内蔵電池を電源として、前記応答信号を前記第２の無線通信方式にて質問器に対して返信するＲＦ送信回路およびＲＦアンテナとを備えて構成され、前記第１のＬＦ帯送信回路は、ＬＦ帯のキャリア成分を発生する信号源と、前記制御回路からの前記質問信号を前記キャリア成分に重畳する変調器と、前記変調器からの信号を増幅して前記第１のＬＦアンテナに与える第１のアンプとを備えて構成され、前記第２のＬＦ帯送信回路は、前記信号源からのＬＦ帯のキャリア成分を増幅して前記第２のＬＦアンテナに与える第２のアンプを備えて構成され、前記第１のアンプおよび第１のＬＦアンテナを合わせた質問信号のゲインおよび前記第２のアンプおよび第２のＬＦアンテナ合わせた微弱妨害波のゲインは、前記天井の高さに応じて設定され、かつ前記質問信号のゲインより微弱妨害波のゲインが１０〜２０ｄＢ低いことを特徴とする。

上記の構成によれば、質問器がアンテナから質問信号を送信し、応答器がその質問信号に応答して応答信号を返信することで、前記質問器が前記応答器を検知する無線認証システムにおいて、前記アンテナは、天井に設置され、前記質問信号に、前記検知エリアを比較的正確に設定でき、また応答器が該質問信号を受信し易いＬＦ帯などを使用して、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまう場合、アンテナが天井に設置されると、階上に存在する応答器にも前記質問信号を受信されてしまい、前記検知エリア内に存在する応答器だけを正確に検知できない。そこで、前記質問器にもう１つのアンテナを設け、前記質問信号に対する微弱妨害波を発生させる。その微弱妨害波が機能するには、その微弱妨害波アンテナを、前記質問信号のアンテナの検知エリアとは反対側に微弱妨害波が発せられるように配置する必要がある。具体的には、２つのアンテナがループアンテナの場合、放射面が相互に略平行となるように、さらに前記質問信号の前記検知エリアとは反対側での到達エリアに前記微弱妨害波の到達エリアが重なるように、前記ループの軸方向に離間して配置する必要がある。

こうして、質問器は、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまうアンテナを使用しても、階上に存在する応答器を誤検知することなく、前記検知エリア内に存在する応答器だけを正確に検知することができる。

また、質問器が、第１の無線通信方式であり、前記のようにアンテナの放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまうＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）の質問信号で応答器を起動させるのに対して、応答器側では、制御回路が、ＲＦ送信回路に、内蔵電池を電源として、第２の無線通信方式であるＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）で応答信号を返信させ、ＬＦ帯、ＵＨＦ帯併用で無線認証システムを実現することで、ＵＨＦ帯のＲＦ送信回路の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きくても、ＬＦ帯のＬＦ帯受信回路が数μＡの微弱な電力で待受けするので、待機状態でＲＦ送信回路を使用しないことで、比較的長距離の通信を実現しつつも、前記内蔵電池の電力消費を抑え、応答器の長寿命化を図ることができる。

さらにまた、ＬＦ帯のキャリア成分をそのまま使用して、前記微弱妨害波を簡単に作成することができる。

また、第１のＬＦアンテナと第２のＬＦアンテナとの軸方向の距離にもよるが、通常の天井裏の高さの場合、上記のゲイン差で、前記階上への質問信号の放射を抑えることができる。前記のゲイン差は、第１および第２のＬＦアンテナに相互に等しいアンテナを用いて、第１および第２のアンプのゲインを異ならせることで実現してもよく、第１および第２のアンプのゲインを相互に等しくして、第１および第２のＬＦアンテナのゲインを異ならせることで実現してもよい。

さらにまた、本発明の無線認証システムは、アンテナを有する質問器と、１または複数の応答器とを備えて構成され、前記アンテナは、天井、床面または壁面に設置され、かつ放射面に対して対称な放射パターンを有し、前記質問器が、前記天井、床面および壁面によって区画された空間内に設定された検知エリアに向けて前記アンテナから質問信号を送信し、応答器がその質問信号に応答して応答信号を返信することで、前記質問器が前記応答器を検知する無線認証システムにおいて、前記質問器は、前記アンテナの前記検知エリアとは反対側で、前記質問信号に対する微弱妨害波を発する微弱妨害波アンテナを備え、
前記アンテナと微弱妨害波アンテナとは、コイル状リーダアンテナから成り、前記放射面の中心同士を軸線方向に結び、伸縮可能な連結部材によって相互に連結されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、質問器がアンテナから質問信号を送信し、応答器がその質問信号に応答して応答信号を返信することで、前記質問器が前記応答器を検知する無線認証システムにおいて、前記アンテナは、天井、床面または壁面に設置され、前記質問信号に、前記検知エリアを比較的正確に設定でき、また応答器が該質問信号を受信し易いＬＦ帯などを使用して、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまう場合、アンテナが天井または床面に設置されると、それぞれ階上または階下に存在する応答器にも前記質問信号を受信されてしまい、またアンテナが壁面に設置されると、壁の反対側に存在する応答器にも前記質問信号を受信されてしまい（たとえば廊下に面した壁面にアンテナが設置された場合、室内に存在する応答器に質問信号を受信されてしまう）、前記検知エリア内に存在する応答器だけを正確に検知できない。そこで、前記質問器にもう１つのアンテナを設け、前記質問信号に対する微弱妨害波を発生させる。その微弱妨害波が機能するには、その微弱妨害波アンテナを、前記質問信号のアンテナの検知エリアとは反対側に微弱妨害波が発せられるように配置する必要がある。具体的には、２つのアンテナがループアンテナの場合、放射面が相互に略平行となるように、さらに前記質問信号の前記検知エリアとは反対側での到達エリアに前記微弱妨害波の到達エリアが重なるように、前記ループの軸方向に離間して配置する必要がある。

こうして、質問器は、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまうアンテナを使用しても、階上または階下、或いは壁の反対側に存在する応答器を誤検知することなく、前記検知エリア内に存在する応答器だけを正確に検知することができる。

また、前記アンテナと微弱妨害波アンテナとの一方を前記天井、床面または壁面に固定するだけで、他方を軸合せして保持固定することができ、また天井裏の高さなどに対応して、両者の間隔を連結部材を伸縮させることで任意に調整することができるので、設置工事を簡略化することができる。

また、本発明の無線認証システムでは、前記質問器は、少なくとも前記質問信号を間欠送信することを特徴とする。

上記の構成によれば、パワーの大きな質問信号を間欠送信することで、省電力化を図ることができる。特に、前記質問信号を送信してから、所定の期間応答信号を待受ける場合は、その待受け期間に送信休止期間を設定することで、応答性を損なうことなく、省電力化を図ることができる。また、前記質問信号と同期して、前記質問信号を送信しないときは前記微弱妨害波も送信しないようにすることで、一層の省電力化を図ることができる。

本発明の無線認証システムは、以上のように、質問器がアンテナから質問信号を送信し、応答器がその質問信号に応答して応答信号を返信することで、前記質問器が前記応答器を検知する無線認証システムにおいて、前記アンテナは、天井に設置され、前記質問信号に、前記検知エリアを比較的正確に設定でき、また応答器が該質問信号を受信し易いＬＦ帯などを使用して、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまう場合、アンテナが天井に設置されると、階上に存在する応答器にも前記質問信号を受信されてしまい、前記検知エリア内に存在する応答器だけを正確に検知できないので、前記質問器にもう１つのアンテナを設け、前記質問信号に対する微弱妨害波を発生させる。

それゆえ、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまうアンテナを使用しても、階上に存在する応答器を誤検知することなく、前記検知エリア内に存在する応答器だけを正確に検知することができる。

また、質問器は、第１のＬＦ帯送信回路で作成した質問信号を、前記のようにアンテナの放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまう第１のＬＦアンテナから第１の無線通信方式であるＬＦ帯で送信し、応答器は、ＬＦアンテナからＬＦ帯受信回路で前記質問信号を受信すると、制御回路が、ＲＦ送信回路に、内蔵電池を電源として、第２の無線通信方式であるＵＨＦ帯で応答信号を返信させ、ＬＦ帯、ＵＨＦ帯併用で無線認証システムを実現することで、ＵＨＦ帯のＲＦ送信回路の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きくても、ＬＦ帯受信回路が数μＡの微弱な電力で待受けするので、待機状態でＲＦ送信回路を使用しないことで、比較的長距離の通信を実現しつつも、前記内蔵電池の電力消費を抑え、応答器の長寿命化を図ることができる。

さらにまた、前記第１のＬＦ帯送信回路を、ＬＦ帯のキャリア成分を発生する信号源と、制御回路からの質問信号を前記キャリア成分に重畳する変調器と、前記変調器からの信号を増幅して前記第１のＬＦアンテナに与える第１のアンプとを備えて構成し、前記微弱妨害波を作成する第２のＬＦ帯送信回路を、前記信号源からのＬＦ帯のキャリア成分を増幅して前記第２のＬＦアンテナに与える第２のアンプで構成するので、ＬＦ帯のキャリア成分をそのまま使用して、前記微弱妨害波を簡単に作成することができる。

また、前記第１のアンプおよび第１のＬＦアンテナを合わせたゲインに対して、前記第２のアンプおよび第２のＬＦアンテナ合わせたゲインを１０〜２０ｄＢ低くするので、通常の天井裏の高さの場合、上記のゲイン差で、前記階上への質問信号の放射を抑えることができる。

さらにまた、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記アンテナと微弱妨害波アンテナとを、前記放射面の中心同士を軸線方向に結び、伸縮可能な連結部材によって相互に連結する。

それゆえ、前記アンテナと微弱妨害波アンテナとの一方を前記天井、床面または壁面に固定するだけで、他方を軸合せして保持固定することができ、また天井裏の高さなどに対応して、両者の間隔を連結部材を伸縮させることで任意に調整することができ、設置工事を簡略化することができる。

また、本発明の無線認証システムは、以上のように、前記質問器が、少なくともパワーの大きな質問信号を間欠送信する。

それゆえ、省電力化を図ることができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの電気的構成を示すブロック図である。この無線認証システムは、質問器３１に、ＩＣタグから成る１または複数（図１の例では１台）の応答器１６および前記図９で示す管理装置１０のような図示しない上位装置を備えて構成される。この無線認証システムでは、質問器３１のＬＦアンテナ３４が前述の図１１で示すような放射面の前後に略対称な８の字（紡錘）形状の放射パターンを有する小型のコイル状リーダアンテナから成り、そのＬＦアンテナ３４が前述の図１２で示されるように、床面２８や天井２９、または壁面に埋込まれている。応答器１６の構成は、前述の図１０と同一であり、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。

質問器３１では、制御回路３２は、自身に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む質問信号を生成し、ＬＦ帯送信回路３３において、キャリア成分に重畳させ、増幅させてＬＦアンテナ３４から第１の無線通信方式（ＬＦ）にて応答器１６に向けて送信させる。これによって、応答器１６の周囲には検知エリア３５が形成され、その検知エリア３５内に入った前記ユーザ２などが所持する応答器１６では、質問器３１からの前記質問信号を、３軸のＬＦアンテナ２１で受信した後に、ＬＦ帯受信回路２２が制御回路２３を起動し、該制御回路２３は、前記質問器３１の識別情報に、自身に予め設定されている固有の識別情報（ＩＤ）を含む応答信号を生成し、ＲＦ送受信回路２４からＲＦアンテナ２５を介して、第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、質問器３１に対して返信させる。

前記応答信号は、質問器３１のＲＦアンテナ３６からＲＦ送受信回路３７で受信され、前記制御回路３２に入力されて、応答した応答器１６を識別する。識別した応答器１６が予め登録された識別情報を有するものであれば、制御回路３２は、前記ＲＦ送受信回路３７からＲＦアンテナ３６を介して、前記第２の無線通信方式（ＵＨＦ）にて、認証完了した応答器１６の識別情報をＡＣＫ信号として送信する。そのＡＣＫ信号をＲＦアンテナ２５からＲＦ送受信回路２４で受信すると、制御回路２３は応答信号の送信を終了する。

また、認証を完了した際には、制御回路３２は、表示部３８とブザー３９とで認証完了を示すと同時に、前述の図９で示すドア９の解錠を行う。また、管理装置１０は、制御回路３２の認証結果から、どのユーザが部屋３内に存在し、何時に出入りしたかなどを管理しており、またどの商品が何時出入荷したか、倉庫内にどの商品が幾つ存在するのかなどを管理している。

このようにＬＦ帯（長波帯：３０〜３００ｋＨｚ）の起電力で応答器１６を起動させて、制御回路２３が、ＲＦ送受信回路２４に、内蔵電池２６を電源として、ＵＨＦ帯（極超短波帯：３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）の応答信号を返信させることで、安くて使い勝手（向きを選ばない）が良く、また前記検知エリア３５を、１．５〜２ｍの比較的狭い範囲に正確に規定することができるようになっている。また、ＵＨＦ帯のＲＦ送受信回路２４の消費電力が１０〜２０ｍＡと大きいのに対して、ＬＦ帯のＬＦ帯受信回路２２が数μＡの微弱な電力で起動するので、待機状態でそのＲＦ送受信回路２４を使用しないことで、前記内蔵電池２６の電力消費を抑え、応答器２の長寿命化が図られている。以上の構成は、前述の図１０で示す質問器１４と同様である。

注目すべきは、本実施の形態の無線認証システムでは、前記質問器３１には、第１のＬＦアンテナである前記質問信号のＬＦアンテナ３４とは別に、第２のＬＦアンテナであるもう１つのＬＦアンテナ４１が設けられており、そのＬＦアンテナ４１から、前記質問信号に対する微弱妨害波を発生させることである。その微弱妨害波が機能するために、図２で示すように、微弱妨害波のＬＦアンテナ４１は、質問信号のＬＦアンテナ３４の検知エリア３５とは反対側に微弱妨害波が発せられるように配置される。

具体的には、図２の例では、質問器３１は天井裏３０に設置され、前記質問信号のＬＦアンテナ３４は上のフロアの床面２８に設置され、前記微弱妨害波のＬＦアンテナ４１は下のフロアの天井２９に設置され、前記検知エリア３５を上のフロアに設定した例を示している。そして、２つのＬＦアンテナ３４，４１が前記小型のコイル状リーダアンテナから成る場合、図２で示すように放射面が相互に略平行となるように、さらにＬＦアンテナ３４の到達エリア３５ａの内、斜線を施して示す予め設定される前記検知エリア３５とは反対側に、前記ＬＦアンテナ４１の到達エリア４２が重なるように、前記ループの軸方向に離間して配置される。

前記微弱妨害波の発生は、図１で示すように、第１のＬＦ帯送信回路である前記ＬＦ帯送信回路３３が、ＬＦ帯のキャリア成分を発生する信号源４３と、前記制御回路３２からの質問信号をキャリア成分に重畳する変調器４４と、前記変調器４４からの信号を増幅して前記ＬＦアンテナ３４に与え、第１のアンプであるアンプ４５とを備えて構成されており、その信号源４３からのＬＦ帯のキャリア成分を、第２のＬＦ帯送信回路であるＬＦ帯送信回路４６を構成し、第２のアンプであるアンプ４７で増幅した後、前記ＬＦアンテナ４１に与えることで実現することができる。

ここで、前記微弱妨害波としては、前記質問信号の逆相の信号が好ましいけれど、わざわざそのように信号の位相を合わせなくても、送信パワーが空間エリアの所望の範囲の信号を破壊できるのであれば、微弱妨害波としての目的が達成されるので、上述のようにＬＦ帯のキャリア成分をそのまま使用することで、前記微弱妨害波を簡単に作成できる。このような微弱妨害波の作成方法は、ＡＳＫ，ＦＳＫ，ＰＳＫの何れの変調方式にも適用することができる。そして、前記アンプ４５およびＬＦアンテナ３４を合わせたゲインＧ１に対して、前記アンプ４７およびＬＦアンテナ４１合わせたゲインＧ２が、ＬＦアンテナ３４，４１間の距離（天井裏３０の厚さ）ｒに応じて、１０〜２０ｄＢの範囲で低く設定される。

図３は、本件発明者のシミュレーション結果を示す図であり、前記応答器１６を起動させることができる質問信号の到達エリアを白ヌキで示し、前記質問信号が充分なレベルで到達しないエリアを色付けして示している。図３（ａ）は、質問信号のＬＦアンテナ３４のみからＬＦ帯の信号を放射している状態を示し、前記変調器４４での変調方式はＡＳＫを使用し、前記到達エリア３５ａとしては、１１４ｄＢμＶ以上を得ることができる範囲として、ＬＦアンテナ３４の中心から水平および垂直方向に半径１．５ｍまでの範囲となっている。

これに対して、図３（ｂ）は、ｒ＝５０ｃｍで微弱妨害波のＬＦアンテナ４１を設け、前記ＬＦアンテナ３４からの出力とともに、そのＬＦアンテナ４１から、前記ＬＦアンテナ３４からよりも１５ｄＢだけ低いレベルでＬＦ帯の信号を放射している状態を示す。この図３（ｂ）で示すように、微弱妨害波を同時に送信することで、質問信号の到達エリア３５ａを、ほぼＬＦアンテナ４１の設置フロアだけの予め設定される前記検知エリア３５の範囲に留められることが理解される。

このように構成することで、質問器３１は、放射面に対して対称な放射パターンが形成されてしまうＬＦアンテナ３４を使用しても、階上または階下、或いは壁の反対側に存在する応答器１６Ｂを誤検知することなく、検知エリア３５内に存在する応答器１６Ａだけを正確に検知することができる。なお、前記のゲイン差は、ＬＦアンテナ３４，４１に相互に等しいアンテナを用いて、アンプ４５，４７のゲインＧ１，Ｇ２を異ならせることで実現してもよく、アンプ４５，４７のゲインＧ１，Ｇ２を相互に等しくして、ＬＦアンテナ３４，４１のゲインを異ならせることで実現してもよい。

［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の第２の形態に係る無線認証システムの構成を説明するための図である。この無線認証システムには、前述の図１で示す無線認証システムの構成が用いられ、注目すべきは、本実施の形態では、質問器３１は天井裏３０に設置され、前記質問信号のＬＦアンテナ３４は下のフロアの天井２９に設置され、前記微弱妨害波のＬＦアンテナ４１は上のフロアの床面２８に設置され、前記アンプ４５，４７のゲインＧ１，Ｇ２が調整されて、ＬＦアンテナ３４からの質問信号の送信パワーおよび前記ＬＦアンテナ４１からの微弱妨害波の送信パワーが、前記１０〜２０ｄＢの差を有し、天井２９の高さに応じて変化されることである。

したがって、比較的天井２９が低い場合には、図４（ａ）で示すように、質問信号および微弱妨害波の送信パワーが共に小さく、到達エリア３５ａ，４２も共に小さいのに対して、天井２９が高い場合には、図４（ｂ）で示すように、質問信号および微弱妨害波の送信パワーが共に大きく、到達エリア３５ａ，４２も共に大きくなる。これによって、質問信号のＬＦアンテナ３４が天井２９設置の場合に、該天井２９の高さに拘わらず、階上フロアの応答器１６Ｂを誤検知することなく、設置フロアの応答器１６Ａを正確に検知することができる。

［実施の形態３］
図５および図６は、本発明の実施の第３の形態に係る無線認証システムの動作を説明するための図である。この無線認証システムには、前述の図１で示す無線認証システムの構成が用いられ、注目すべきは、図５で示す実施の形態では、微弱妨害波は常時送信され、質問信号は間欠送信されることである。また、図６で示す実施の形態では、微弱妨害波および質問信号が、相互に同期して間欠送信されることである。質問器３１は、予め定める期間Ｔ１、たとえば７０ｍｓｅｃに亘って前記ＬＦ帯の質問信号を送信した後、ＵＨＦ帯の応答信号を予め定める複数のスロット期間Ｔ２、たとえば２００ｍｓｅｃに亘って待受け、再び質問信号を送信する。

したがって、長い待受け期間Ｔ２に質問信号の送信を休止することで、省電力化を図ることができる。また、図６のように微弱妨害波も同時に送信を休止することで、一層の省電力化を図ることができ、図５のように質問信号のみの送信を休止するだけでは、微弱妨害波の制御が不要になり、制御を簡略化することができる。

［実施の形態４］
図７は、本発明の実施の第４の形態に係る無線認証システムにおけるＬＦアンテナ３４ａ，４１ａの構造を示す図である。本実施の形態では、各ＬＦアンテナ３４ａ，４１ａの前記ＬＦ帯の信号を放射するための構造や放射特性は前述の各ＬＦアンテナ３４，４１にそれぞれ対応しているけれども、外形上の構造が異なる。注目すべきは、本実施の形態では、ＬＦアンテナ３４ａとＬＦアンテナ４１ａとが、前記放射面の中心同士を軸線方向に結び、伸縮可能な連結部材６１によって相互に連結されていることである。

前記連結部材６１は、前記ＬＦアンテナ３４ａの中心に一端が固着されるロッド６２と、ＬＦアンテナ４１ａの中心に一端が固着され、前記ロッド６２内を望遠鏡状に伸縮可能なロッド６３と、前記ロッド６２の他端に設けられ、ロッド６３を外周面から締付けることで該ロッド６３を任意の伸縮長さで固定する締付け部材６４とを備えて構成される。そして、前記ＬＦアンテナ３４ａの外周に設けられたブラケット６５がビス６６で床面２８や天井２９などに固定され、天井裏３０の高さに合わせてロッド６３を伸縮させ、締付け部材６４で固定するだけで、これらのＬＦアンテナ３４ａ，４１ａを一体で設置することができる。このように構成することで、設置工事を簡略化することができる。

本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの電気的構成を示すブロック図である。本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの動作を説明するための図である。本発明の実施の第１の形態に係る無線認証システムの機能を説明するための本件発明者のシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施の第２の形態に係る無線認証システムの構成を説明するための図である。本発明の実施の第３の形態に係る無線認証システムの動作を説明するための図である。本発明の実施の第３の形態に係る無線認証システムにおける他の動作を説明するための図である。本発明の実施の第４の形態に係る無線認証システムにおけるＬＦアンテナの構造を示す図である。典型的な従来技術による無線認証システムを説明するための図である。他の従来技術による無線認証システムを説明するための図である。図９で示す従来技術の電気的構成を示すブロック図である。ＬＦアンテナの放射パターンを説明するための図である。図９で示す従来技術の動作を説明するための図である。

１壁
２ユーザ
３部屋
９ドア
１０管理装置
１６，１６Ａ，１６Ｂ応答器
２１；３４，３４ａ，；４１，４１ａＬＦアンテナ
２２ＬＦ帯受信回路
２３，３２制御回路
２４，３７ＲＦ送受信回路
２５，３６ＲＦアンテナ
２８床面
２９天井
３０壁面
３１質問器
３３，４６ＬＦ帯送信回路
３５検知エリア
３５ａ，４２到達エリア
３８表示部
３９ブザー
４３信号源
４４変調器
４５，４７アンプ
６１連結部材
６２，６３ロッド
６４締付け部材
６５ブラケット

Claims

アンテナを有する質問器と、１または複数の応答器とを備えて構成され、前記アンテナは、天井に設置され、かつ放射面に対して対称な放射パターンを有し、前記質問器が、前記天井、床面および壁面によって区画された空間内に設定された検知エリアに向けて前記アンテナから質問信号を送信し、応答器がその質問信号に応答して応答信号を返信することで、前記質問器が前記応答器を検知する無線認証システムにおいて、
前記質問器は、前記質問信号を生成する制御回路と、前記質問信号を第１の無線通信方式にて送信する第１のＬＦ帯送信回路および前記アンテナとしての第１のＬＦアンテナと、前記アンテナの前記検知エリアとは反対側で、前記質問信号に対する微弱妨害波を前記第１の無線通信方式にて送信する第２のＬＦ帯送信回路および微弱妨害波アンテナとしての第２のＬＦアンテナと、前記応答器からの前記応答信号を受信し、前記制御回路へ与えるＲＦアンテナおよびＲＦ受信回路とを備えて構成され、
前記応答器は、前記質問信号を受信するＬＦアンテナおよびＬＦ帯受信回路と、内蔵電池と、受信された前記質問信号で起動され、予め設定されている固有の識別情報を含む応答信号を生成する制御回路と、前記内蔵電池を電源として、前記応答信号を前記第２の無線通信方式にて質問器に対して返信するＲＦ送信回路およびＲＦアンテナとを備えて構成され、
前記第１のＬＦ帯送信回路は、ＬＦ帯のキャリア成分を発生する信号源と、前記制御回路からの前記質問信号を前記キャリア成分に重畳する変調器と、前記変調器からの信号を増幅して前記第１のＬＦアンテナに与える第１のアンプとを備えて構成され、
前記第２のＬＦ帯送信回路は、前記信号源からのＬＦ帯のキャリア成分を増幅して前記第２のＬＦアンテナに与える第２のアンプを備えて構成され、
前記第１のアンプおよび第１のＬＦアンテナを合わせた質問信号のゲインおよび前記第２のアンプおよび第２のＬＦアンテナ合わせた微弱妨害波のゲインは、前記天井の高さに応じて設定され、かつ前記質問信号のゲインより微弱妨害波のゲインが１０〜２０ｄＢ低いことを特徴とする無線認証システム。
アンテナを有する質問器と、１または複数の応答器とを備えて構成され、前記アンテナは、天井、床面または壁面に設置され、かつ放射面に対して対称な放射パターンを有し、前記質問器が、前記天井、床面および壁面によって区画された空間内に設定された検知エリアに向けて前記アンテナから質問信号を送信し、応答器がその質問信号に応答して応答信号を返信することで、前記質問器が前記応答器を検知する無線認証システムにおいて、
前記質問器は、前記アンテナの前記検知エリアとは反対側で、前記質問信号に対する微弱妨害波を発する微弱妨害波アンテナを備え、
前記アンテナと微弱妨害波アンテナとは、コイル状リーダアンテナから成り、前記放射面の中心同士を軸線方向に結び、伸縮可能な連結部材によって相互に連結されていることを特徴とする無線認証システム。
前記質問器は、少なくとも前記質問信号を間欠送信することを特徴とする請求項１または２記載の無線認証システム。