JP2006025223A

JP2006025223A - 携帯型無線装置

Info

Publication number: JP2006025223A
Application number: JP2004201940A
Authority: JP
Inventors: Fumiharu Morisawa; 文晴森澤; Shinichiro Muto; 伸一郎武藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】互いに異なる偏波に対応した複数のアンテナを切り替えるための構成を簡単かつ低消費電力で実現する。
【解決手段】送受信する電波の偏波面が互いに異なる複数のアンテナと、複数のアンテナが取り付けられる筐体の向きを検出する傾斜検出手段と、傾斜検出手段が検出する筐体の向きに応じて、複数のアンテナのうち、通信相手の無線装置が送受信する電波の偏波面に対応するアンテナを選択して送受信回路に接続する選択手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、垂直偏波用のアンテナと水平偏波用のアンテナを有する携帯型無線装置に関する。特に、無線タグや無線ＩＣカードに適する携帯型無線装置に関する。

無線通信をする際には、送信側アンテナと受信側アンテナの偏波面を一致させるのが望ましい。送信側アンテナと受信側アンテナの偏波面が異なると受信信号強度が低下し、理論的には偏波面が90度ずれた場合に受信ができなくなる。このような偏波の問題を解消する方法として偏波ダイバーシティがある。

図６は、偏波ダイバーシティを行う従来のアンテナ装置の構成を示す（特許文献１）。図において、ロッドアンテナ２１とヘリカルアンテナ２２が直角に配置され、偏波ダイバーシチ受信アンテナを実現している。各アンテナに接続される整合回路２３，２４が切替スイッチ２５を介して受信回路２６に接続される。検出回路２７は、受信回路１０の出力に基づいて切替スイッチ２５の切り替えを行い、受信電力の大きい方のアンテナを選択するようになっている。
特開平１０−２２７１７号公報

偏波ダイバーシティを行う従来のアンテナ装置は、任意の偏波に対して直角配置した２つのアンテナを切り替えることにより対応できた。しかし、アンテナ切り替えを行うために、各アンテナによる受信電力を比較してその大きい方のアンテナを選択する構成であるので、携帯型無線装置のように頻繁に保持する向きが変化する場合にはアンテナ切り替えのための処理回数が増大する可能性がある。そのため、電池容量が小さい電池内蔵無線タグのような場合には、アンテナ切り替えのための消費電力の増大によって動作時間が短くなる問題があった。

本発明は、互いに異なる偏波に対応した複数のアンテナを切り替えるための構成を簡単かつ低消費電力で実現できる携帯型無線装置を提供することを目的とする。

本発明の携帯型無線装置は、送受信する電波の偏波面が互いに異なる複数のアンテナと、複数のアンテナが取り付けられる筐体の向きを検出する傾斜検出手段と、傾斜検出手段が検出する筐体の向きに応じて、複数のアンテナのうち、通信相手の無線装置が送受信する電波の偏波面に対応するアンテナを選択して送受信回路に接続する選択手段とを備える。

この複数のアンテナは、送受信する電波の偏波面が互いに直交する２本または３本のアンテナであり、筐体の壁面に沿って取り付けるようにしてもよい（請求項２）。

また、選択手段は、送受信回路に接続するアンテナを選択する代わりに、複数のアンテナの入出力信号の強度を傾斜検出手段の出力に応じて調整するようにしてもよい（請求項３）。

また、複数のアンテナは、共振周波数が互いに等しいアンテナ長を有する（請求項４）。また、傾斜検出手段は、筐体の加速度または角加速度を検出する構成としてもよい（請求項５）。

本発明の携帯型無線装置は、複数のアンテナが取り付けられる筐体の向きを検出し、その向きに応じて通信相手の無線装置が送受信する電波の偏波面に対応するアンテナを選択することにより、双方のアンテナの偏波面を合わせることができる。すなわち、従来のように受信電力を検出してアンテナ切り替えを行う構成に比べて、低消費電力な回路構成により簡単に送受信間の偏波面を合わせることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の携帯型無線装置の第１の実施形態を示す。図において、偏波面が直交する２本のアンテナ１，２は無線回路基板１１に取り付けられ、アンテナ切替スイッチ１２を介して送受信回路１３に接続される。無線回路基板１１には傾斜センサ１５が取り付けられ、無線回路基板１１の向きとアンテナ１，２の向きを対応付けて検出する構成である。アンテナ切替スイッチ１２は、傾斜センサ１５の出力によって一方のアンテナを選択して送受信回路１３に接続する。

ここで、通信相手の無線装置のアンテナの偏波面が地面に対して垂直の場合には、傾斜センサ１５によって垂直偏波に対応するアンテナ１またはアンテナ２を選択する。例えば、図の状態では地面に対して垂直になっているアンテナ２が選択される。一方、携帯型無線装置の向きが変わってアンテナ１が地面に対して垂直になる場合には、傾斜センサ１５がそれを検出してアンテナ切替スイッチ１２を操作し、アンテナ２からアンテナ１への切り替えが行われる。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の携帯型無線装置の第２の実施形態を示す。図において、偏波面が直交する２本のアンテナ１，２は無線回路基板１１に取り付けられ、それぞれ送受信回路１３，１４に接続される。送受信回路１３，１４には、それぞれの送受信電力を調整する制御回路１６が接続される。無線回路基板１１には傾斜センサ１５が取り付けられ、無線回路基板１１の向きとアンテナ１，２の向きを対応付けて検出する構成である。制御回路１６は、傾斜センサ１５の出力によってアンテナ１，２の送受信電力を調整するように送受信回路１３，１４を制御する。

ここで、通信相手の無線装置のアンテナの偏波面が地面に対して垂直の場合には、傾斜センサ１５によって垂直偏波に対応するアンテナ１またはアンテナ２が有効になるように、制御回路１６を介して送受信回路１３または送受信回路１４を制御する。例えば、図の状態では地面に対して垂直になっているアンテナ２に対応する送受信回路１４が送受信電力が大きくなる。一方、携帯型無線装置の向きが変わってアンテナ１が地面に対して垂直になる場合には、傾斜センサ１５がそれを検出して制御回路１６に指示し、アンテナ２からアンテナ１に対応する送受信回路１３への切り替えが行われる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態および第２の実施形態における傾斜センサ１５は、例えば地面に対して垂直方向および水平方向の２軸の加速度センサまたは３軸の加速度センサを用いることができる。加速度センサでは各軸方向の重力加速度を検出することにより、加速度センサが取り付けられている無線装置の向きを判別し、第１の実施形態の場合には垂直偏波または水平偏波に対応するアンテナを選択するようにする。また、第２の実施形態の場合には、加速度センサの各軸の検出量の比率と同じ送受信電力になるように送受信回路１３，１４を制御してもよい。

（第４の実施形態）
図３は、複数のアンテナの取り付け例１を示す。ここでは、３本のアンテナ１，２，３が偏波面が互いに直交するように筐体１０に沿って巻き付けられる。アンテナ１，２，３は、筐体１０の部材に埋め込んでもよい。なお、アンテナ１，２，３は、筐体１０の向きによっては水平偏波に対応するアンテナが２本になったり、垂直偏波に対応するアンテナが２本になる場合があるが、それぞれ適当なアンテナを選択する。

（第５の実施形態）
図４は、複数のアンテナの取り付け例２を示す。ここでは、３本のアンテナ１，２，３はそれぞれ棒状のダイポールアンテナとし、偏波面が互いに直交するように筐体１０の各面に取り付けられる。アンテナ１，２，３は、筐体１０の部材に埋め込んでもよい。なお、アンテナ１，２，３は、筐体１０の向きによっては水平偏波に対応するアンテナが２本になったり、垂直偏波に対応するアンテナが２本になる場合があるが、それぞれ適当なアンテナを選択する。

（第６の実施形態）
図５は、複数のアンテナの取り付け例３を示す。ここでは、３本のアンテナ１，２，３は偏波面が互いに直交するように筐体１０の各面に取り付けられるが、それぞれのアンテナパターンを工夫することにより、各アンテナ長が等しくなるように設定される。なお、各アンテナ長が互いに異なる場合には、それぞれ偏波ごとに対応する共振周波数が設定されることになる。

以上示した各実施形態の携帯型無線装置は、超小型の無線タグとして１チップのＬＳＩで作製することができる。例えば、ＬＳＩ上にＭＥＭＳ技術で容量検出型傾斜センサを設け、ＲＦ−ＭＥＭＳ技術でアンテナ切替スイッチを設け、アンテナはＬＳＩ上に作るパッチアンテナとして実装すると、１チップＬＳＩで各実施形態の携帯型無線装置を作製することができる。

本発明の携帯型無線装置の第１の実施形態を示す図。本発明の携帯型無線装置の第２の実施形態を示す図。複数のアンテナの取り付け例１を示す図。複数のアンテナの取り付け例２を示す図。複数のアンテナの取り付け例３を示す図。偏波ダイバーシティを行う従来のアンテナ装置の構成を示す図。

符号の説明

１，２，３アンテナ
１０筐体
１１無線回路基板
１２アンテナ切替スイッチ
１３，１４送受信回路
１５傾斜センサ
１６制御回路

Claims

送受信する電波の偏波面が互いに異なる複数のアンテナと、
前記複数のアンテナが取り付けられる筐体の向きを検出する傾斜検出手段と、
前記傾斜検出手段が検出する前記筐体の向きに応じて、前記複数のアンテナのうち、通信相手の無線装置が送受信する電波の偏波面に対応するアンテナを選択して送受信回路に接続する選択手段と
を備えたことを特徴とする携帯型無線装置。
請求項１に記載の携帯型無線装置において、
前記複数のアンテナは、送受信する電波の偏波面が互いに直交する２本または３本のアンテナであり、前記筐体の壁面に沿って取り付けられることを特徴とする携帯型無線装置。
請求項１に記載の携帯型無線装置において、
前記選択手段は、前記送受信回路に接続するアンテナを選択する代わりに、前記複数のアンテナの入出力信号の強度を前記傾斜検出手段の出力に応じて調整することを特徴とする携帯型無線装置。
請求項１に記載の携帯型無線装置において、
前記複数のアンテナは、共振周波数が互いに等しいアンテナ長を有することを特徴とする携帯型無線装置。
請求項１に記載の携帯型無線装置において、
前記傾斜検出手段は、前記筐体の加速度または角加速度を検出する構成であることを特徴とする携帯型無線装置。