JPS63279621A - マイクロ波デ−タ伝送装置における応答器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、送受信機能を有する質問器と、主として移
動体に取り付けられた無線端末部である応答器との間で
、比較的近距離においてデータを送受信するマイクロ波
データ伝送装置の応答器に関する。

〈従来の技術〉 近年、マイクロ波データ伝送装置は、移動体識別装置と
１．て使用され、工場内の部品の管理あるいは人に応答
器を所持させてのゲート管理や入退室管理等に使用され
ている。このようなマイクロ波データ伝送装置の応答器
は特に、軽量、小型、安価であることが要請される。

ところで、従来、マイクロ波データ伝送装置としては第
７図に示すような質問器７と、応答器８を備えたものか
ある。

この質問器７では、発振器７０４で発生した周波数ｆｏ
の無変調波は、分配器７０３により２つに゛分配され、
この分配された一方はサーキュレータ７０２を通り送受
信アンテナ７０１より上記応答器８へ放射され、他方は
ホモダイン検波の局部発信源として混合器７０５に送ら
れる。

上記応答器８では、信号処理部８０４にて内部の記憶素
子に書き込まれたデータが、例えばデジタル的に周波数
変調（ＦＳＫ）または振幅変調（ＡＳＫ）等され、この
変調された信号によって上記無変調波はショットキーバ
リアダイオード等の非線形素子で構成された変調器８０
２で変調されて、送受信アンテナ８０１より質問器７に
放射される。

上記質問器７に放射された信号は、送受信アンテナ７０
１によって受信され、サーキュレータ７０２を通ったあ
と混合器７０５に到る。そして混合器７０５において発
振器７０４を局部発振源にしてホモダイン検波され、信
号処理部７０６にて上記データが復調される。

ところで、一般に上記のようなホモダイン検波をする場
合、上記質問器７が受信した信号が第８図に示すような
上下側波帯が等振幅の両側波帯（ＤＳＢ）信号であると
上記復調信号が消滅することが起きる。すなわち、質問
器７と応答器８との相対距離の変動に伴う混合器７０５
への入力信号の位相φｉと局部発振信号の位相φＣとの
位相差を△φ；φｉ−φＣとすると、ホモダイン検波し
た場合の復調信号の一般式は、次式で与えられる。

ＫＩＫ。

−ＣＯＳ（△φ）　＋−ＣＯ８（１’ｓｔ＋△φ）に３ ＋　−ＣＯ３（−１１ｓ　ｔ＋△φ）・・・（１）ま ただし、ここで、 Ｋ、：搬送波の振幅、Ｋ、二重側波帯の振幅、Ｋ３：下
側波帯の振幅、 Ｗｓ：変調信号の角周波数 である。ここで、上下側波帯が等振幅の両側波帯（ＤＳ
Ｂ）信号ならばに、＝に、となるので上記式（１）％式
％（２） となる。そして質問器７と応答器８との相対距離が （２ｎ＋　１） △φ＝±　２π（ｎ＝　０　、１　、２　、・−”）・
（３）の関係を満たすとき　Ｃ０５（△φ）−〇となる
ので上記式（２）は零となり、復調信号が消滅する。

一方、上記応答器８が質問器７からの変調波を受信した
場合は、復調器８０３によって信号が復調され、応答器
８の電源起動用信号や信号処理部８０４の内部の記憶素
子への書き込み用信号等として信号処理部８０４に送ら
れる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来のマイクロ波データ伝送装置に
おいては、応答器８から質問器７に送信した変調信号が
上下側波帯が等振幅の両側波帯（ＤＳＢ）信号である場
合は、上記応答器８と上記質問器７との相対距離が上記
式（３）の関係を満たすときに上記質問器７における復
調信号が消滅するという問題がある。そして、上記復調
信号が消滅する現像を防ぐためには、質問器７側におい
て局部発振信号の位相を自動的に制御する方法や受信波
に同期した搬送波再生を行う同期検波方式を用いるか、
あるいは応答器８側において位相推移法や上下側波帯の
どちらか一方をフィルタにより取り出す方法等による単
側波帯（ＳＳＢ）変調を行えば良いが、回路が複雑にな
りまた寸法が大きくなって高価になるという問題がある
。

また、応答器８は変調器８０２と復調器８０３の両方を
備えているので寸法が大きくなる一方、変調用のダイオ
ードと復調用のダイオードが必要であるため高価になる
という問題がある。

そこで、この発明の目的ぼ、簡単、安価な回路で変復調
兼用器を構成し、質問器側での簡単な回路によるデータ
の復調を常に可能とするために、上記変復調兼用器が単
側波帯（ＳＳＢ）変調器として動作するマイクロ波伝送
装置における応答器を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明は、無変調波または
変調波を放射する質問器と上記無変調波または変調波を
受信する応答器から構成され、上記応答器が無変調波を
受信した場合には上記応答器の内部の記憶装置に蓄えら
れたデータにより上記無変調波を変調して上記質問器に
再放射する一方、上記変調波を受信した場合には、上記
変調波によって上記質問器から送られた送信データを復
調するようにしたマイクロ波データ伝送装置における応
答器において、ストリップ線路構成のパッチアンテナと
、上記パッチアンテナのパターンの中心線上にあって上
記パターンの中心点から互いに等距離にある上記パッチ
アンテナ上の入出力端子ＡおよびＢと、上記入出力端子
Ａと上記入出力端子Ｂにそれぞれ一端が接続され互いに
長さが伝送波長の８分の１異なる２組の伝送線路と、上
記互いに長さが伝送波長の８分の１異なる２組の伝送線
路の他端にそれぞれ接続され、上記パッチアンテナが受
信した無変調波を変調する一方、上記パッチアンテナが
受信した変調波を復調する２組の変復調兼用器と、上記
２組の変復調兼用器にそれぞれ一端が接続された２組の
データ入出力回路と、上記２組のデータ入出力回路の他
端に接続され、上記データ入出力回路を介して内部の記
憶装置に蓄えられたデータを互いに位相が９０°異なる
２つのデータ信号に変換して上記２組の変復調兼用器に
出力する信号処理部とを備えたことを特徴としている。

〈作用〉 質問器から応答器に送信された電波が応答器のパッチア
ンテナで受信される。上記電波は、パッチアンテナ上の
入出力端子Ａと入出力端子Ｂに出力される。上記入出力
端子Ａおよび入出力端子Ｂに出力された信号は、それぞ
°れ互いに長さが伝送波長の８分の！異なる伝送線路を
通り別々のダイオードに入力される。

上記電波が無変調波の場合は、信号処理部の記憶素子に
蓄積されたデータが変調信号としてデータ入出力回路を
へて、上記入出力端子Ａからダイオードに送られた信号
と上記ダイオードにおいて混合される。そして、伝送線
路を通ってパッチアンテナに伝送される。また、上記デ
ータが上記変調信号より９０°位相の異なる変調信号と
してデータ入出力回路をへて、上記入出力端子Ｂからダ
イオードに送られた信号とこのダイオードにおいて混合
される。そして、伝送線路を通ってパッチアンテナに伝
送され、上記パッチアンテナに出力された信号と合成さ
れ単側波帯（ＳＳＢ）変調信号として質問器に再放射さ
れる。

一方、上記電波が変調波の場合は、それぞれダイオード
で検波された後データ入出力回路をへて信号処理部に入
力され、上記信号処理部の内部の加算器にて加算された
後、応答器の電源起動用信号や上記信号処理部の内部の
記憶素子への書き込み用信号等として処理される。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第［図はこの発明の実施例の構成を示すブロック図であ
り、ｌは質問器、２は応答器である。上記質問器ｌから
放射された電波は応答器２の送受信アンテナ２１０で受
信され、ＲＦ入出力回路２１１とダイオード等の非線形
素子２１２とで構成された変復調兼用器２１３に到る。

上記電波が無変調波の場合は、信号処理部２１５の内部
の記憶素子に蓄えられたデータがデータ入出力回路２１
４をへてダイオード等の非線形素子２１２に印加され変
調された後、ＲＦ入出力回路２１１をへて送受信アンテ
ナ２１０より質問器ｌへ再放射される。一方、質問器ｌ
から放射された電波が変調波の場合は、上記変調波で送
信されたデータがダイオード等の非線形素子２１２によ
って復調され、応答器２の電源起動用信号や信号処理部
２＋５の内部の記憶素子への書き込み用信号等としてデ
ータ入出力回路２１４をへて信号処理部２１５へ送られ
る。

上記変復調兼用器２１３の動作の一例を第２図に示し、
上記信号処理部２！５の内部の記憶素子に蓄えられたデ
ータによる変調信号の一例を第３図に示す。第２図に示
すように、質問器ｌから応答器２に放射された電波が最
大限にダイオード等の非線形素子２＋２に供給されるよ
うに、ＲＦ入出力回路２１１は構成されている。すなわ
ち、第２図の実線に示す如く周波数ｆＯの無変調波に対
して入力整合がとられている。また、上記ＲＦ入出力回
路２１１は、第３図に示す変調信号がダイオード等の非
線形素子２１２に印加されたときは第２図の点線に示す
如く電圧Ｖｊにおいて入力整合がはずれるように構成さ
れている。

すなわち、変復調兼用器２１３が復調器として働くとき
は、ＲＦ入出力回路２１１は質問器１ｈ）ら送信された
搬送波の周波数ｆＯに対して整合かとられているため、
最大の復調出力が得られる。一方、変復調兼用器２１３
が変調器として働くときは、第２図に示す変調信号の電
圧が零ボルトとＶｊボルトのときの反射電力の差が、質
問器Ｉへ再放射される電波のレベル差となるため、質問
器ｌから送信された無変調波が振幅変調されて質問器ｌ
へ再放射される。このようにして、変復調兼用器２１３
は変調動作と復調動作を行うことができる。

次に、マイクロ波帯の電波を利用したマイクロ波伝送装
置におけるマイクロストリップ線路を用いて構成した応
答器について第４図をもとに説明する。

第４図において、３０７は円偏波用パッチアンテナ、３
０６は円形パッチアンテナである。上記円形パッチアン
テナ３０６は、上記円形パッチアンテナの円形パターン
の中心線上にあって上記円形パターンの中心点から互い
に等距離による上記円形パッチアンテナ上の入出力端子
Ａおよび入出力端子Ｂと、上記中心線と上記円形パター
ンの中心点において直角に交わる直線上にあって上記円
形パターンの中心点から互いに等距離にある上記円形パ
ッチアンテナ上の端子Ｃおよび端子りを備えている。そ
して、上記入出力端子Ａと上記端子Ｃは伝送波長（λ）
の４分の１の長さの伝送線路３０５ａで接続されており
、上記入出力端子Ｂと上記端子りは同じく伝送波長（λ
）の４分の１の長さの伝送線路３０５ｂで接続されてい
る。

質問器ｌから応答器２に放射された無変調波は上記円偏
波用パッチアンテナ３０７により受信され、上記入出力
端子Ａと上記入出力端子Ｂの間および上記端子Ｃと上記
端子りの間に互いにπラジアン位相がずれて出力される
。

上記端子Ｃに出力された無変調波は伝送線路３０５ａを
へて上記入出力端子Ａに到り、上記入出力端子Ａに出力
された無変調波と同相で加算された後、長さρの伝送線
路３０１ａからインピーダンス変換器３０２ａをへてダ
イオード３０３ａに入力される。一方、信号処理部３０
８の記憶素子に蓄積されたデータが変調信号（ＣＯ８ｔ
ｓｔ）として、上記信号処理部３０８からデータ入出力
回路３０４ａをへてダイオード３０３ａに印加される。

そして上記同相で加算された無変調波と混合された後、
インピーダンス変換器３０２ａから伝送線路３０Ｉａを
へて入出力端子Ａおよび端子Ｃに入力され、円偏波用パ
ッチアンテナ３０７に出力される。上記出力信号は一般
的に次式で与えられる。

Ｐａ＝　Ｋ、Ｃ０８（Ｗｃｔ　−２Ｕ　）　＋　Ｋ５Ｃ
Ｏ８（ＷＣｔ　−２ｔｘ　＋　Ｙｓｔ）＋　Ｋ８ＣＯ８
（Ｎｅｔ　−２ｔｘ　−Ｗｓｔ）　　　　　”’　”’
　（４）ただし、ここで、Ｋ４．Ｋｓ、Ｋｅ：定数Ｗｃ
：無変調搬送波の角周波数 Ｗｓ：変調信号の角周波数 ２π α：下刈 である。

一方、上記端子りに出力された無変調波は伝送線路３０
５ｂをへて上記入出力端子Ｂに到り、上記入出力端子Ｂ
に出力された無変調波と同相で加算された後、長さＣ＋
λ／８の伝送線路３０１ｂからインピーダンス変換器３
０２ｂをへてダイオード３０３ｂに入力される。一方、
信号処理部３０８の記憶素子に蓄積された上Ｓｄデータ
が上記変調信号（ＣＯ９Ｗｓｔ）よりπ／２ラジアン位
相の遅れた変調信号（ＣＯＳ　（Ｗｓｔ−π／２））と
して、上記信号処理部３０８からデータ人出力回路３０
４ｂをへてダイオード３０３ｂに印加される。そして上
記同相で加算された無変調波と混合された後、インピー
ダンス変換器３０２ｂから伝送線路３０１ｂをへて入出
力端子Ｂおよび端子りに入力され、円偏波用パッチアン
テナ３０７に出力される。上記出力信号は一般的に、次
式で与えられる。

Ｐｂ−に４ＣＯ３（Ｗｃｔ　　２α−２β）−に、Ｃ０
８（ＷＣｔ　−２α−２β＋Ｗｓｔ　−−）−Ｋ、Ｃ０
８（ＷＣｔ　−２α−２β−Ｗｓｔ＋−）・・・（５）
である。

上記ＰａとＰｂは円形パッチアンテナ３０６上で合成さ
れ、その合成出力は、 Ｒｔ−Ｐａ　＋　Ｐｂ　＝ＪＫ４　Ｃ０５（ＷＣｔ　２
　ａ　＋　ａ　）＋２に５ＣＯ８（Ｗｃｔ　−２α＋Ｗ
ｓｔ）・・・（６）となり、上側波帯（ＵＳＢ）でＳＳ
Ｂ変調されたことになる。上記ＳＳＢ信号は応答器２よ
り質問器ｌに再放射され、質問器ｌの送受信アンテナに
より受信される。そして、質問器１においてホモダイン
検波される。このホモダイン検波された信号は、従来例
においてボした、ホモダイン検波した場合の復調信号の
一般式（１）により次式で与えられる。

Ｋ２ＣＯ２（△φ）＋Ｋｓ（ＷＳｔ＋△φ）　　　・・
・・・・（７）ただし、ここで、Ｋ　’ｒ　、　Ｋ　−
：定数である。式（７）において、Δφの変化がＷｓｔ
に比べて十分遅い時は、△φの値によらず復調信号が消
滅しないので常に復調が可能である。

次に、応答器２が質問器１からの振幅変調（ＡＳＫ）信
号を受信した場合について考えてみると、円偏波用パッ
チアンテナ３０７で受信された上記振幅変調（Ａ　Ｓ　
Ｋ）信号の端子Ｃへの出力は伝送線路３０５ａをへて入
出力端子Ａに到り、上記入出力端子Ａに出力された上記
振幅変調（Ａ　Ｓ　Ｋ）信号と同相で加算される。そし
て長さＣの伝送線路３０１ａからインピーダンス変換器
３０２ａをへてダイオード３０３ａに入力され、検波さ
れた後データ入出力回路３０４ａをへて信号処理部３０
８に入力される。

一方、円偏波用パッチアンテナ３０７で受信された上記
振幅変ｇ（Ａ　Ｓ　Ｋ）信号の端子りへの出力は伝送線
路３０５ｂをへて入出力端子Ｂに到り、上記入出力端子
Ｂに出力された上記振幅変調（Ａ　ＳＫ）信号と同相で
加算される。そして長さＱ＋λ／８の伝送線路３０１ｂ
からインピーダンス変換器３０２ｂをへてダイオード３
０３ｂに入力され、検波された後データ入出力回路３０
４ｂをへて信号処理部３０８に入力される。

上記入出力端子Ａから信号処理部３０８に入力された信
号と上記入出力端子Ｂから信号処理部３０８に入力され
た信号は、上記信号処理部３０８内部の加算器にて加算
された後、応答器２の電源起動用信号や上記信号処理部
３０８内部の記憶素子への書き込み用信号等として処理
される。

上記実施例では、応答器２の送受信アンテナとして円形
パッチアンテナ３０６を用いたが、第５図に示す矩形の
パッチアンテナ３１０でもよい。

この矩形パッチアンテナ３１０の場合は、上記矩形パッ
チアンテナ３１０の矩形パターンの一辺に平行でかつ上
記矩形パターンの中心点を通る直線上にあって上記矩形
パターンの中心点から互いに等距離にある上記矩形パッ
チアンテナ３１０上の２つの端子をそれぞれ上記入出力
端子Ａおよび上記入出力端子Ｂとし、上記直線と直角に
交わり上記矩形パターンの中心点を通る直線上にあって
上記矩形パターンの中心点から互いに等距離にある上記
矩形パッチアンテナ３１０上の２つの端子をそれぞれ上
記端子でおよび上記端子りとしている。

そして、上記入出力端子Ａと上記端子Ｃおよび上記入出
力端子Ｂと端子りをそれぞれ伝送波長の４分の１の長さ
の伝送線路３０９ａおよび３０９ｂで接続している。な
お、３１１は円偏波用パッチアンテナである。

また、第６図に示すように、上記円形パッチアンテナ３
０６の円形パターンの中心線と上記円形パターンの外周
が交差する２点から上記円形パターンの中心点に向けて
上記円形パターンの半径以下の長さのスリットを上記円
形パッチアンテナ３０６に設け、上記中心線と上記円形
パターンの中心点において４５°の角度で交わる直線上
にあって上記円形パターンの中心点から互いに等距離に
ある上記円形パッチアンテナ上の２つの端子を上記入出
力端子Ａおよび上記入出力端子Ｂとしてもよい。なお、
３１２は円偏波用パッチアンテナである。

なお、第４図および第５図において、伝送波長の４分の
１の長さの伝送線路３０５ａ、３０５ｂ、３０９ａ、３
０９ｂを装備しない場合は、円形パッチアンテナ３０６
および矩形パッチアンテナ３１０はそれぞれ直線偏波用
アンテナとなり、質問器と応答器の間で直線偏波を使用
した場合に対処することができる。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明のマイクロ波データ
伝送装置における応答器は、２組のダイオードと互いに
長さが伝送波長の８分の１異なる２組の伝送線路を備え
、上記２組のダイオードに印加された質問器からの無変
調信号に、信号処理部のデータをそれぞれπ／２ラジア
ン位相の異なる信号に変換した変調信号を加えてＳＳＢ
変調信号とし、質問器に再放射すると共に、質問器から
の変調信号を復調するようにしているので、簡単、安価
な回路で変復調兼用器を構成する一方、質問器側での簡
単な回路によるデータの復調を常に可能としている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は上
記実施例の変復調兼用器の動作の一例を示す図、第３図
は上記実施例における変調信号の一例を示す図、第４図
は第１の発明における円形パッチアンテナを用いた一実
施例を示す図、第５図は第１の発明における矩形パッチ
アンテナを示す図、第６図は第１の発明における２つの
スロットを有する円形パッチアンテナを示す図、第７図
は従来例の質問器と応答器のブロック図、第８図は従来
例の変調信号の一例を示す図である。 ■・・・質問器、２・・・応答器、 ２１３・・・変復調兼用器、 ２１４．３０４ａ、３０４ｂ−・・データ人出力回路、
３０１ａ、３０　’ｉｂ−・・伝送線路、３０５ａ、３
０５ｂ、３０９ａ、３０９ｂ−−−伝送波長の４分の１
の長さの伝送線路、 ２１５．３０８・・・信号処理部、 ３０６・・・円形パッチアンテナ、 ３１０・・・矩形パッチアンテナ。 特　許　出　願　人　　シャープ株式会社代　理　人　
弁理士　　青　山　葆ほか２名第１　図 第２図 ｆ。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）無変調波または変調波を放射する質問器と上記無
   変調波または変調波を受信する応答器から構成され、上
   記応答器が無変調波を受信した場合には上記応答器の内
   部の記憶装置に蓄えられたデータにより上記無変調波を
   変調して上記質問器に再放射する一方、上記変調波を受
   信した場合には、上記変調波によって上記質問器から送
   られた送信データを復調するようにしたマイクロ波デー
   タ伝送装置における応答器において、 ストリップ線路構成のパッチアンテナと、 上記パッチアンテナのパターンの中心線上にあって上記
   パターンの中心点から互いに等距離にある上記パッチア
   ンテナ上の入出力端子ＡおよびＢと、上記入出力端子Ａ
   と上記入出力端子Ｂにそれぞれ一端が接続され互いに長
   さが伝送波長の８分の１異なる２組の伝送線路と、 上記互いに長さが伝送波長の８分の１異なる２組の伝送
   線路の他端にそれぞれ接続され、上記パッチアンテナが
   受信した無変調波を変調する一方、上記パッチアンテナ
   が受信した変調波を復調する２組の変復調兼用器と、 上記２組の変復調兼用器にそれぞれ一端が接続された２
   組のデータ入出力回路と、 上記２組のデータ入出力回路の他端に接続され、上記デ
   ータ入出力回路を介して内部の記憶装置に蓄えられたデ
   ータを互いに位相が９０°異なる２つのデータ信号に変
   換して上記２組の変復調兼用器に出力する信号処理部と
   を備えたことを特徴とするマイクロ波データ伝送装置に
   おける応答器。