JPH0836053A - 移動体識別装置の応答器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】搬送波受動／動型の両システムで共用できる応
答器の構成の簡単化 【構成】質問信号Ｓ１の包絡線検波の復調信号Ｓ４がＨ
レベル固定なら無変調搬送波Ｓ２の受信。応答信号Ｓ５
に基づいてTr２，Tr３を交互にオンオフ制御。ダイオー
ド２３は逆バイアス、順バイアスと状態を交互に反転。
前者の時、無変調搬送波Ｓ２はダイオード２３の入力端
子ａで反射。後者の時、波Ｓ２は発振器２５の入力端子
ｂで反射。伝送路２４の実効線路長はλ／４。反射点ａ
で反射された波と反射点ｂで反射された波の位相差は
π。この結果、応答信号Ｓ５によって受信した無変調搬
送波は位相変調(PSK) される。一方、復調信号Ｓ４がＬ
レベル固定なら無変調搬送波の送信がない。Tr１はオン
状態、発振器２５から搬送波が送出。以下、上記と同様
に応答信号Ｓ５に応じて、ダイオード２３を逆バイアス
又は順バイアスする。振幅変調(ASK) された応答信号Ｓ
３が放射。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動体識別装置における
応答器に関する。本発明の応答器は自動車等の移動体に
設置され、有料道路等においてゲートで停止することな
く通過する自動車に対して課金するシステムに応用でき
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、有料道路の自動課金システムと
して、有料道路の料金所に質問器を配設し、応答器を自
動車に配設した移動体識別装置が知られている。このシ
ステムでは、質問器によって搬送波をASK 又はPSK 変調
した質問信号を送信し、その質問信号を応答器で受信
し、その質問信号に答える形式で自己車両の識別コード
を応答器から質問器へ送信し、質問器を制御するコンピ
ュータで各車両毎に課金管理を行うものである。

【０００３】この場合、応答器から質問器への応答信号
を送信する場合の搬送波の生成方法に２つの方法があ
る。１つの方法は、質問器が変調された質問信号に対し
て無変調搬送波を時分割方式で挿入し、応答器はこの無
変調搬送波を受信して、この無変調搬送波をASK 又はPS
K 変調して質問器に再送信するという方法である。この
方法は応答器に搬送波を生成する発振器を設ける必要が
なく、従って、電力損失が少なく、自由に電源をとれな
い移動体に設置するには望ましい方法である。

【０００４】又、他の方法は、質問器は無変調搬送波を
送信することなく、応答器に搬送波を生成する発振器を
設けて、この発振器で生成された搬送波をASK 又はPSK
変調して質問器に送信するという方法である。この方法
は質問器の構成が簡単となるが、応答器に発振器が必要
となり応答器の電力損失が大きくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、搬送波を
生成することに関して２つの方法が存在し、何方の方法
を採用するかは高速道路毎に異なる。従って、移動体に
設置される応答器はいずれの方法にも対応できるよう
に、質問器から送信される無変調搬送波を変調する方式
の回路と、自己の発振器で生成した搬送波を変調して送
信する方式の回路との２系統の回路を必要とした。

【０００６】よって、製造工程が複雑になると共に製造
コストが高くなり、回路の設備利用効率の点で問題があ
った。又、検波回路と変調回路とはダイオード等により
共通化される場合が多い。しかし、この場合には、検波
回路と変調回路とを別々に調整する必要があり、共通の
アンテナに接続する場合の調整が困難であった。本発明
は上記の課題を解決するために成されたものであり、そ
の第１目的は、応答器を簡便な構成で、上記の２つの方
式に適応できるようにすることである。又、第２目的
は、応答器の調整を容易にすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め請求項１の発明の構成は、質問信号、又は質問信号と
第１搬送波とを受信し、応答信号を送信するためのアン
テナと、第２搬送波を生成する発振器と、アンテナと発
振器との間に配設され、２値の変調信号に応じて通過状
態と非通過状態とを切り換える変調器と、発振器の入力
インピーダンスを線路インピーダンスと無限大との間で
切り換える切換手段と、変調器が非通過状態の時の第１
搬送波の反射点から変調信号が通過状態で且つ発振器の
入力インピーダンスが無限大の時の第１搬送波の反射点
までの実効線路長を第１搬送波の線路波長λに対して
（２ｎ−１）λ／４（ｎは整数）とする位相推移手段と
を有し、質問器が第１搬送波を送信する方式の場合に
は、発振器の入力インピーダンスを無限大とし、変調器
の通過状態と非通過状態に応じて切り換わる反射点の移
動により受信された第１搬送波を位相変調して送信し、
質問器が第１搬送波を送信しない方式の場合には、発振
器の入力インピーダンスを線路インピーダンスにすると
共に発振器から出力される第２搬送波を２値の変調信号
に応じて変調器を通過状態と非通過状態とに切り換える
ことで、第２搬送波を振幅変調して送信することを特徴
とする。

【０００８】又、請求項２、３の発明は、切換手段を無
変調搬送波の受信の有無、質問信号の指令により制御す
る制御手段を設けたことである。

【０００９】又、請求項４の発明は、質問器から質問信
号及び無変調搬送波を受信するアンテナと、質問信号を
検波する検波回路と、質問器から受信した無変調搬送波
を応答信号に基づいて変調する変調回路と、アンテナに
対して検波回路と変調回路とを、それぞれ、線路インピ
ーダンスに対してインピーダンス整合させた状態で接続
し、検波回路、変調回路の一方を選択し、非選択の回路
はアンテナに対する接続点からその回路を見たインピー
ダンスを無限大とし、選択された回路はアンテナに対す
る接続点からその回路を見たインピーダンスを線路イン
ピーダンスとする切換回路とを有することを特徴とす
る。

【００１０】

【作用及び発明の効果】

請求項１の発明 質問器から送信される無変調搬送波を用いる第１方式の
場合 質問器からはASK 又はPSK 変調した応答信号と無変調搬
送波である第１搬送波とが時分割方式で一定の時間間隔
で交互に送信される。応答器はこの方式の場合には、発
振器の入力インピーダンスが無限大となるような切換手
段により制御される。この時、変調器には２値信号の変
調信号が入力し、この信号レベルに応じて、変調器は通
過状態と非通過状態との２つの状態とが切り換えられ
る。

【００１１】よって、変調器が非通過状態の時には、ア
ンテナを介して受信された無変調搬送波は、変調器の入
力側の反射点（第１反射点）で反射して、アンテナを介
して空間に送信される。一方、変調器が通過状態の時に
は、アンテナを介して受信された無変調搬送波は、変調
器を通過して発振器の入力側の反射点（第２反射点）で
反射され、反射波は変調器を通過して、アンテナから空
間に放射される。この時、位相推移手段における第１反
射点と第２反射点との実効線路長は線路波長λを用い
て、（２ｎ−１）λ／４（ｎは整数）に設定されてい
る。尚、位相推移手段は単なる線路の他、位相推移回路
で構成しても良い。

【００１２】よって、第２反射点で反射した波の第１反
射点における位相は、第１反射点で反射した波の位相に
対してπの位相差を有する。従って、変調信号のＬレベ
ル、Ｈレベルに応じて、搬送波を位相がπだけ異なる２
つの状態に変調することが可能となる。このようにPSK
変調が可能となる。

【００１３】質問器から送信される無変調搬送波を用い
ないで自己の応答器で発生した搬送波を用いる第２方式
の場合 質問器からはASK 又はPSK 変調した応答信号だけが発信
され、無変調搬送波が発信されない。応答器はこの第２
方式の場合には、発振器の入力インピーダンスを線路イ
ンピーダンスとし、発振器の出力する第２搬送波を変調
器に出力する。変調器は２値の変調信号に応じて、その
第２搬送波をアンテナに対して通過、遮断することで振
幅変調(ASK) してアンテナから送信する。

【００１４】このように、回路構成を共通にでき、切換
手段による制御だけで、両方式で共に使用できる応答器
を簡単に構成することができる。よって、有料道路の課
金システムのように両システムが混在する場合にも、簡
単な装置構成で有効に機能する応答器を構成することが
できる。

【００１５】請求項２、３の発明 制御手段は質問信号の解読の後、無変調搬送波が受信さ
れたか否かを判定する。そして、その判定結果に応じて
切換手段を制御する。又、制御手段は質問信号の指令に
応じて切換手段を制御する。この場合には質問器は質問
信号に第１方式か第２方式かを示す識別データを組み込
みことになる。このようにして、質問器の採用する方式
に係わらず、応答器は自動的にその方式に適応した回路
に組み換えて、応答信号を発信することが可能となる。

【００１６】請求項４の発明 応答器の調整時には、アンテナの代わりに計測器を接続
する。そして、切換回路を作動させて、検波回路と変調
回路との特性を独立して測定する。この時、検波回路又
は変調回路の特性を測定器で測定する場合には、それぞ
れの状態で、検波回路と、変調回路は、それぞれ、線路
とインピーダンス整合がとれているので、正確な特性の
測定が可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本実施例の応答器２０の構成を示したブ
ロック図である。質問器１０は、質問器１０の信号の送
信形態に応じて、次の２つの送信方式に分類される。即
ち、図２に示すように、質問器１０が期間Ｔ１で変調さ
れた搬送波を送信し、期間Ｔ２で無変調搬送波を送信す
るということを交互に行う第１方式と、図３に示すよう
に質問器１０が期間Ｔ１で変調された搬送波を送信し、
期間Ｔ２では応答器２０からの応答信号を受信するだけ
で搬送波を送信しないということを交互に行う第２方式
とが存在する。

【００１８】質問器１０はアンテナ１２と変調／制御装
置１１を有している。この変調／制御装置１１により搬
送波は２値の変調信号でASK 又はPSK 変調されたＤＳＢ
信号として、アンテナ１２から空間に送信される。

【００１９】応答器２０は質問信号Ｓ１と無変調搬送波
Ｓ２、又は、質問信号Ｓ１だけを受信し、変調された応
答信号Ｓ３を送信するアンテナ２１を有している。その
アンテナ２１は伝送路２２を介してダイオード２３のア
ノードに接続されており、ダイオード２３のカソードは
伝送路２４を介して発振器２５に接続されている。この
伝送路２４の長さは、搬送波の線路波長λに対してλ／
４に設定されている。ダイオード２３のアノード、カソ
ードは、それぞれ、コイル２８と抵抗２９、コイル３０
と抵抗３１を介して接地されている。又、コイル２８と
コンデンサ３２、コイル３０とコンデンサ３３はローパ
スフィルタを構成し、ダイオード２３と共に受信信号の
包絡線検波回路を構成している。又、ダイオード２３の
アノードは抵抗３４、トランジスタTr３を介して電源Ｖ
_DDに接続されている。

【００２０】又、発振器２５はトランジスタTr１を介し
て電源Ｖ_DDから給電され、コイル３０と抵抗３１との接
続点はトランジスタTr２を介して電源Ｖ_DDから給電され
ている。そして、トランジスタTr１，Tr２のベースはＣ
ＰＵ２６に接続され、ＣＰＵ２６に接続されたＲＯＭ２
７には自己の応答器に固有の識別コードが記憶されてい
る。

【００２１】次に、本応答器２０の動作について説明す
る。図２に示すように、質問器１０が応答用の搬送波と
して無変調搬送波（第１搬送波）を発信する第１方式の
場合について説明する。応答器２０はリセット状態で、
トランジスタTr１，Tr２，Tr３をオフとしている。この
結果、ダイオード２３のカソードは抵抗３１を介して接
地されていることから、このダイオード２３にはバイア
ス電圧が印加されていない。よって、図２の期間Ｔ１で
示す質問信号Ｓ１がアンテナ２１から受信されると、そ
の質問信号Ｓ１はダイオード２３、コイル２８，３０、
コンデンサ３２，３３で示す包絡線検波回路により包絡
線検波される（即ち、搬送波が遮断される）。その復調
信号Ｓ４（２値レベル信号）はＣＰＵ２６に入力する。

【００２２】この復調信号Ｓ４はコンピュータで解析さ
れ、質問信号であると判別されると、図２に示す期間Ｔ
２において変調された応答信号Ｓ３をアンテナ２１から
発信する。この手順は次の通りである。質問信号Ｓ１の
受信が終了し、期間Ｔ２が始まった時に、復調信号Ｓ４
がＨレベルに固定されているか否かが判定され、Ｈレベ
ルに固定されておれば、無変調搬送波Ｓ２が受信されて
いることを示しているので、質問器１０は第１方式のも
のであると判定される。

【００２３】この場合には、トランジスタTr１はオフ状
態が継続され、発振器２５は給電されない。そして、そ
の後、ＣＰＵ２６は自己の識別コードをＲＯＭ２７から
読み取り、その識別コードを含む２値データの応答信号
Ｓ５（図４の（ｂ））を生成する。そして、トランジス
タTr２，Tr３をその応答信号Ｓ５に基づいてオンオフ制
御する。この時、トランジスタTr２とトランジスタTr３
とは交互にオンオフするように制御される。トランジス
タTr２がオンしてトランジスタTr３がオフする時、ダイ
オード２３のカソードには電源電圧Ｖ_DDが印加され、抵
抗２９を介して、ダイオード２３は逆方向にバイアスさ
れる。従って、ダイオード２３は非通過状態となり、ア
ンテナ２１で受信された無変調搬送波Ｓ２はダイオード
２３の入力端子（第１反射点）ａで反射して、アンテナ
２１から変調された応答信号Ｓ３として空間に発信され
る。

【００２４】又、トランジスタTr２がオフし、トランジ
スタTr３がオンする時、ダイオード２３は順バイアス状
態となる。よって、無変調搬送波Ｓ２はダイオード２３
を通過して、伝送路２４を伝搬して、入力インピーダン
スが無限大となている発振器２５の入力端子（第２反射
点）ｂで反射する。そして、この反射波はダイオード２
３を逆方向に通過して、伝送路２２を伝搬してアンテナ
２１から発信される。

【００２５】この時、伝送路２４の実効線路長はλ／４
であるので、第１反射点ａで反射された波と第２反射点
ｂで反射された波の位相差はπとなる。この結果、図４
の（ａ）に示すように、応答信号Ｓ５によって搬送波は
位相変調(PSK) される。この変調された応答信号Ｓ３が
アンテナ２１から発信されて質問器１０で受信される。

【００２６】次に、図３に示すように、質問器１０が応
答用の搬送波として無変調搬送波が送信されない第２方
式の場合について説明する。期間Ｔ１の質問信号Ｓ１の
受信については上述した通りである。復調信号Ｓ４の解
析後、その信号が質問信号であると判別されると、図３
に示す期間Ｔ２において変調された応答信号Ｓ３をアン
テナ２１から発信する。この手順は次の通りである。質
問信号Ｓ１の受信が終了し、期間Ｔ２が始まった時に、
復調信号Ｓ４がＬレベルに固定されているか否かが判定
され、Ｌレベルに固定されておれば、無変調搬送波が受
信されていないことを示しているので、質問器１０は第
２方式のものであると判定される。

【００２７】この場合には、トランジスタTr１はオン状
態にされ、発振器２５に給電される。そして、発振器２
５から搬送波（第２搬送波）が送出される。その後、Ｃ
ＰＵ２６は自己の識別コードをＲＯＭ２７から読み取
り、その識別コードを含む２値データの応答信号Ｓ５を
生成する。そして、トランジスタTr２，Tr３をその応答
信号Ｓ５に基づいてオンオフ制御する。この時、トラン
ジスタTr２とトランジスタTr３とは交互にオンオフする
ように制御される。

【００２８】トランジスタTr２がオンしてトランジスタ
Tr３がオフする時、ダイオード２３のカソードには電源
電圧Ｖ_DDが印加され、抵抗２９を介して、ダイオード２
３は逆方向にバイアスされる。従って、ダイオード２３
は非通過状態となり、発振器２５の出力する搬送波はダ
イオード２３で遮断される。

【００２９】又、トランジスタTr２がオフし、トランジ
スタTr３がオンする時、ダイオード２３は順バイアス状
態となる。よって、発振器２５で発生された搬送波はダ
イオード２３を通過して、変調された応答信号Ｓ３とし
てアンテナ２１から空間に発信される。

【００３０】結局、応答信号Ｓ５によって搬送波は振幅
変調(ASK) される。この変調された応答信号Ｓ３がアン
テナ２１から発信されて質問器１０で受信される。

【００３１】尚、上記実施例では、期間Ｔ２における無
変調搬送波の有無に応じて、第１方式と第２方式とを識
別している。しかし、質問信号Ｓ１にこの方式を識別す
るコードを含ませて送信し、この質問信号Ｓ１を受信し
て解読することで、この２つの方式を識別するようにし
ても良い。又、第１方式の無変調搬送波の質問器からの
送信は質問信号に対して時分割で挿入しているが、質問
信号の搬送波と異なる周波数の搬送波や９０度位相差を
有する搬送波を用いて、質問信号と並行して発信するよ
うにしても良い。

【００３２】上記実施例において、変調器はダイオード
２３、抵抗３４、２９、３１、トランジスタTr２、Tr３
で、切換手段はトランジスタTr１で、位相推移手段は伝
送路２４で、制御手段はＣＰＵ２６、ＲＯＭ２７とで構
成されている。

【００３３】別の変調器として図５に示す回路を用いる
ことができる。即ち、相互に向きを逆にしたＰＩＮダイ
オード５４，５５を直列に接続し、ダイオード５４のカ
ソードを伝送路２２に、ダイオード５５のカードを伝送
路２４に、ダイオード５４、５５のアノードをコイル５
８を介してＣＰＵ２６の変調信号出力端子D1に接続して
いる。又、ダイオード５４，５５のカソードは、それぞ
れ、コイル５６、５７を介して接地されている。

【００３４】コイル５６，５７は、直流をカットするた
めのローパスフィルタを構成し、コイル５８はＣＰＵ２
６から応答信号（変調信号）Ｓ５を印加するためのロー
パスフィルタを構成する。又、アンテナ２１には包絡線
検波回路である復調回路６０が接続されており、復調信
号Ｓ４はＣＰＵ２６に入力している。

【００３５】上記の回路構成において、ＣＰＵ２６から
出力される応答信号Ｓ５がＨレベルのとき、コイル５８
を介してダイオード５４，５５は共に順方向にバイアス
される。この結果、ダイオード５４，５５は導通状態と
なり、無変調搬送波は第２反射点ｂで反射されることに
なる。又、応答信号Ｓ５がＬレベル（アースレベル）の
とき、ダイオード５４，５５はバイアスが除去され、伝
送路２２と伝送路２４とはダイオード５４によって分離
される。この結果、無変調搬送波は第１反射点ａにおい
て反射されることになる。このようにして、ＣＰＵ２６
から出力される２値の応答信号Ｓ５に基づいて、受信さ
れた搬送波はPSK 変調されて、アンテナ２１から応答信
号Ｓ３として発信される。

【００３６】次ぎに、第２実施例につてい説明する。図
６において、受信及び送信共通アンテナ４１は線路イン
ピーダンス５０Ωの同軸ケーブルに接続されている。
又、Ａ点は同軸ケーブルの分岐点であり、Ａ点で２分岐
されて、一方は変調回路４２に、他方は検波回路４３に
接続されている。そして、変調回路４２と検波回路４３
とに給電するための切換回路４４が設けられている。

【００３７】変調回路４２、検波回路４３は給電されて
いる時、入力インピーダンスは５０Ωであり、給電され
ていない時、入力インピーダンスは無限大となる。そし
て、Ａ点において、入力インピーダンスが無限大となっ
た回路側を見たインピーダンスは線路インピーダンスの
５０Ωになるように設計されている。

【００３８】この回路で、アンテナ４１の代わりに測定
器を接続する。そして、切換回路４４を動作させて、一
方の回路だけを作動させる。例えば、変調回路４２だけ
に給電する場合しても、Ａ点から回路側を見たインピー
ダンスは線路インピーダンスの５０Ωでありた、入力イ
ンピーダンス５０Ωの測定器とインピーダンス整合がと
れている。よって、各回路４２、４３の回路特性の測定
が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な実施例にかかる応答器の構成
を示したブロック図。

【図２】第１方式において質問器から発信される波形を
示した波形図。

【図３】第２方式において質問器から発信される波形を
示した波形図。

【図４】応答器から発信される変調された応答信号を示
した波形図。

【図５】応答器に用いられる他の変調器の構成を示した
回路図。

【図６】他の実施例の構成を示したブロック図。

【符号の説明】

２０…応答器 ２４…伝送路 ２３…ダイオード ５４，５５…ＰＩＮダイオード ２６…ＣＰＵ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体に配設され、地上局である質問器か
   ら受信した質問信号に応答して、前記質問器から受信し
   た無変調搬送波である第１搬送波又は自ら生成した送信
   搬送波である第２搬送波を変調して応答信号として前記
   質問器に送信する応答器において、 質問信号、又は質問信号と前記第１搬送波とを受信し、
   前記応答信号を送信するためのアンテナと、 前記第２搬送波を生成する発振器と、 前記アンテナと前記発振器との間に配設され、２値の変
   調信号に応じて通過状態と非通過状態とを切り換える変
   調器と、 前記発振器の入力インピーダンスを線路インピーダンス
   と無限大との間で切り換える切換手段と、 前記変調器が非通過状態の時の前記第１搬送波の反射点
   から前記変調信号が通過状態で且つ前記発振器の入力イ
   ンピーダンスが無限大の時の前記第１搬送波の反射点ま
   での実効線路長を第１搬送波の線路波長λに対して（２
   ｎ−１）λ／４（ｎは整数）とする位相推移手段と、 を有し、 前記質問器が前記第１搬送波を送信する方式の場合に
   は、前記発振器の入力インピーダンスを無限大とし、前
   記変調器の通過状態と非通過状態に応じて切り換わる反
   射点の移動により受信された前記第１搬送波を位相変調
   して送信し、 前記質問器が前記第１搬送波を送信しない方式の場合に
   は、前記発振器の入力インピーダンスを線路インピーダ
   ンスにすると共に発振器から出力される前記第２搬送波
   を２値の変調信号に応じて前記変調器を通過状態と非通
   過状態とに切り換えることで、前記第２搬送波を振幅変
   調して送信することを特徴とする移動体識別装置の応答
   器。
2. 【請求項２】前記応答器は、前記質問信号を受信の後、
   前記第１搬送波が受信された時には、前記発振器の入力
   インピーダンスを無限大とし、前記第１搬送波が受信さ
   れない時には、前記発振器の入力インピーダンスを線路
   インピーダンスとするように前記切換手段を制御する制
   御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の移動
   体識別装置の応答器。
3. 【請求項３】前記応答器は、前記質問信号の指令によ
   り、前記切換手段を制御する制御手段を有することを特
   徴とする請求項１に記載の移動体識別装置の応答器。
4. 【請求項４】移動体に配設され、地上局である質問器か
   ら受信した質問信号に応答して、前記質問器から受信し
   た無変調搬送波を変調して応答信号として前記質問器に
   送信する応答器において、 前記質問器から前記質問信号及び前記無変調搬送波を受
   信するアンテナと、 前記質問信号を検波する検波回路と、 前記質問器から受信した前記無変調搬送波を応答信号に
   基づいて変調する変調回路と、 前記アンテナに対して前記検波回路と前記変調回路と
   を、それぞれ、線路インピーダンスに対してインピーダ
   ンス整合させた状態で接続し、前記検波回路、前記変調
   回路の一方を選択し、非選択の回路は前記アンテナに対
   する接続点からその回路を見たインピーダンスを無限大
   とし、選択された回路は前記アンテナに対する接続点か
   らその回路を見たインピーダンスを線路インピーダンス
   とする切換回路とを有することを特徴とする移動体識別
   装置の応答器。