JP2006238282A - アンテナユニット、送受信装置、無線タグ読み取り装置、及び無線タグ読み取りシステム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、アンテナが送受信する信号が干渉しないようにすることで、無線タグとの通信においてエラーの発生を抑制し、通信切れが起きないようにすることを目的としている。
【解決手段】アンテナユニットの送信アンテナ１０８と、アンテナユニットの受信アンテナ１０９とは、偏波方向が異なるので、送受信アンテナ１０８、１０９が送受信する信号が干渉しないようにすることが出来る。これにより、通信エラーの発生を抑制することが出来るので、通信切れが起きないようにすることが出来る。これにより、送信と受信とを同時に行う場合があっても、アンテナが送受信する信号が干渉しないようにすることが出来るので、干渉による通信切れが抑制された無線タグ読み取り装置１を提供することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナユニット、送受信装置、無線タグ読み取り装置、及び無線タグ読み取りシステムに関し、詳しくは、ＵＨＦ帯（３００Ｍｚ帯〜３、０００ＭＨｚ帯）を利用する無線タグ読み取りシステムにおけるリーダライタ装置の回路構成に関するものである。

従来、リーダライタ装置（以下「ＲＷ装置」と称す。）として、ＵＨＦ帯を利用した各種のＲＷ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。これらのＲＷ装置では、送信受信共用の１個のアンテナを使用して、無線タグとの通信が行なわれている。送信出力信号及び受信入力信号は、アンテナ出力側のサーキュレータにより分離される。このＲＷ装置の基本動作としては、ＲＷ装置から無線タグへ電波を発信し、無線タグ側の電源を起動させる。その後ＲＷ装置は、ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調もしくはＰＭ（Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）した信号を無線タグ側に発信する。無線タグ側では、ＲＷ装置からの信号を受け、無線タグ内部のメモリ等に蓄えられた情報をバックスキャタ変調等で返す。ＲＷ装置が、無線タグからの応答信号を受けることで、一連の通信処理が完了する。

図１１は、従来のＵＨＦ帯のＲＷ装置の一例を示す回路ブロック図、図１２は、従来のＵＨＦ帯の無線タグの一例を示す回路ブロック図を示している。以下、従来のＲＷ装置の動作原理を、図１１及び図１２に沿って説明する。

従来のＲＷ装置５は、図１１に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１２を有している。ＣＰＵ５１２は、シンセサイザ５１４のデータ設定、パワーアンプ５０３の電源オン／オフ制御（ＡＭ変調）、及び受信ＡＤコンバータ５１１の受信データ処理等を行なう。シンセサイザ５１４は、図１２に示す無線タグ２との通信に必要な搬送波を生成する。このシンセサイザ信号は、周波数ホッピングシステムの場合、ある一定時間毎に周波数を変化させることが可能である。また、ＵＨＦ帯の場合、例えば、８５０ＭＨｚ〜９３０ＭＨｚ帯が使用されている。

シンセサイザ５１４の出力は、送信アンプ５０２により信号増幅される。増幅された搬送波は、次段のパワーアンプ５０３に入力される。このパワ−アンプ５０３では、電源のオン／オフ制御がＣＰＵ５１２により行なわれ、搬送波は、ＡＭ変調されて、変調波として出力される。出力された変調波は、サーキュレータ５０４に入力されて、受信側への送信電力の漏れを抑制しつつ、バンドパスフィルタ５０５に出力される。バンドパスフィルタ５０５では、変調波について不要なスプリアス成分を除去される。スプリアスが除去された変調波は、送信・受信共用アンテナ５０６にて空間に電波が放出される。空間に放出された電波は、空間での伝播損失により一部のパワーが失われるが、図１２の無線タグ２のアンテナ２０１で受信され、レクテナ２０３にて整流動作により無線タグ２内のＣＰＵ２０４を起動する電圧に変換される。

無線タグ２では、受信される電界強度がＣＰＵ２０４を起動させる電力レベルに到達したら、変復調器２０２がＲＷ装置５からの送信信号を復調し、ＣＰＵ２０４は、その信号を処理する。例えば、メモリ２０５にアクセスし、無線タグ２内の情報を読み取る事が出来るようにもなる。このメモリ２０５に蓄積されたデータを変復調器２０２にてバックスキャタ変調することで、アンテナ２０１を通じてＲＷ装置５側に応答信号を返す。

無線タグ２からの応答信号は、図１１の送信・受信共用アンテナ５０６にて受信され、バンドパスフィルタ５０５を通った後、サーキュレータ５０４に入力される。サーキュレータ５０４では、送信器側への漏れを抑制しつつ、受信器側へ電力を供給することが出来る。

受信動作時におけるサーキュレータ５０４の出力は、分配器５０７に入力され、受信電力が均等に２分配される。２分配された電力は、ミキサ５０８ａ、５０８ｂに入力される。ここでミキサ５０８ａ、５０８ｂへのローカル信号は、シンセサイザ５１４で生成された送信信号と同一の周波数となる。そのローカル信号の周波数成分を、０／９０度ハイブリッド回路５１５により、ローカル信号の周波数に対して９０度位相の遅れた成分と、ローカル信号の周波数と同位相（０度）の成分とに分配される。この２分配されて、さらに位相差９０度のローカル信号は、ミキサ５０８ａ、５０８ｂに入力され、受信信号をダイレクトにベースバンド信号に変換する。ここで、０度ローカル周波数成分とミキシングされた出力をＩ成分、９０度移相ローカル成分とミキシングされた出力をＱ成分とする。ベースバンド信号に変換されたＩ、Ｑ信号成分は、フィルタ５０９ａ、５０９ｂにより不要な周波数成分が除去される。その後、受信アンプ５１０ａ、５１０ｂにより、所要のレベルまで増幅される。増幅されたベースバンド信号は、ＡＤコンバータ５１１により２値化され、ＣＰＵにて、受信データが復調処理される。復調された受信データは、入出力インターフェース制御部５１３を通して外部のインターフェースとのデータのやり取りが行なわれることになる。
特開２００２−１５１９４４号公報

しかしながら、上述した従来のＲＷ装置では、送受信の周波数帯域が上述したように同じ（ＵＨＦ帯）であるため、送信アンテナからの送信出力が、そのまま受信アンテナに干渉波として入力されてしまう不都合があった。その結果、通信エラーが発生してしまい、通信切れを起こす虞があった。特に、無線タグとの通信では、送信と受信とをほぼ同時に行う必要があるため、干渉が起こりやすい不都合があり、干渉による通信切れが抑制されたＲＷ装置が望まれていた。

上記課題を勘案し、本発明は、アンテナが送受信する信号が干渉しないようにすることで、無線タグとの通信においてエラーの発生を抑制し、通信切れが起きないようにすることを目的としている。

本発明は、複数のアンテナを有するアンテナユニットであって、第１の偏波方向の送信信号を送信する送信アンテナと、第１の偏波方向と異なる第２の偏波方向の受信信号を受信する受信アンテナと備えることを主要な特徴とする。

本発明では、送信アンテナと受信アンテナとが異なる偏波方向で信号を送受信するので、アンテナが送受信する信号を干渉させないようにすることが出来る。これにより、通信エラーの発生を抑制することが出来るので、通信切れが起きないようにすることが出来る。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、複数のアンテナを有するアンテナユニットであって、第１の偏波方向の送信信号を送信する送信アンテナと、第１の偏波方向と異なる第２の偏波方向の受信信号を受信する受信アンテナと備えるアンテナユニットである。

この構成によれば、送信アンテナと受信アンテナとが異なる偏波方向で信号を送受信するので、アンテナが送受信する信号を干渉させないようにすることが出来る。これにより、通信エラーの発生を抑制することが出来るので、通信切れが起きないようにすることが出来る。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の発明のアンテナユニットであって、偏波方向として円偏波を用いたアンテナユニットである。

この構成によれば、送信アンテナ及び受信アンテナに、左旋偏波と右旋偏波とを用いることが出来るので、偏波面のずれによって通信不能が発生しないことから、アンテナユニットに対する無線タグの向きが変化しても（つまり偏波面がずれても）、通信エラーを発生させることなく、通信を行うことが出来る。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第１の発明のアンテナユニットであって、偏波方向として直線偏波を用いたアンテナユニットである。

この構成によれば、送信アンテナ及び受信アンテナに、垂直偏波と水平偏波とを用いることが出来るので、円偏波に比べてアンテナユニットを小型に構成することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第１の発明のアンテナユニットであって、更に、アンテナユニットの受信アンテナに接続された第１のアイソレータを備える送受信装置である。

この構成によれば、ダイレクトコンバージョンを利用した場合に、第１のアイソレータが、受信ローカル信号のアンテナへの放射を抑制することが出来るので、直交復調時のＤＣ（直流）オフセットの影響を低減させることが出来、通信エラーの発生を更に抑制することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、第４の発明の送受信装置であって、第１のアイソレータは、アンプである送受信装置である。

この構成によれば、送受信装置の受信性能を向上させながら、アンプからの出力を増幅することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第６の発明は、第５の発明の送受信装置であって、更に、アンプの出力側に接続された抵抗又はコンデンサを備える送受信装置である。

この構成によれば、抵抗又はコンデンサにより、アンプの出力側からのハインピーダンス信号の漏れを抑制することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第７の発明は、第１の発明のアンテナユニットであって、更に、アンテナユニットの送信アンテナに接続された変調器と、変調器に接続された第２のアイソレータとを備える送受信装置である。

この構成によれば、変調器が高い電圧レベルでＯＮ／ＯＦＦ制御を行う場合であっても、第２のアイソレータが、送信側の変調信号に対する負荷変動を抑制することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第８の発明は、第７の発明の送受信装置であって、第２のアイソレータは、アンプである送受信装置である。

この構成によれば、送受信装置の受信性能を向上させながら、アンプからの出力を増幅することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第９の発明は、第８の発明の送受信装置であって、更に、アンプの出力側に接続された抵抗又はコンデンサを備える送受信装置である。

この構成によれば、抵抗又はコンデンサにより、アンプの出力側からのハインピーダンス信号の漏れを抑制することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第１０の発明は、第１の発明のアンテナユニットを用いる無線タグ読み取り装置である。

この構成によれば、送信と受信とを同時に行う場合があっても、アンテナが送受信する信号が干渉しないようにすることが出来るので、干渉による通信切れが抑制された無線タグ読み取り装置を提供することが出来る。

上記課題を解決するためになされた第１１の発明は、第１０の発明の無線タグ読み取り装置であって、送信アンテナと受信アンテナとを対向させる無線タグ読み取り装置である。

この構成によれば、送信アンテナと受信アンテナとを対向させることで、ゲートアンテナを構成することが出来るので、受信性能を向上させることが出来る。

上記課題を解決するためになされた第１２の発明は、複数からなる第１０の発明の無線タグ読み取り装置と、アンテナユニット同士を、送信アンテナと受信アンテナとが対向するように配置する無線タグ読み取りシステムである。

この構成によれば、無線タグ読み取り装置を、複数配置しても、アンテナが送受信する信号が干渉しないので、無線タグ読み取り装置の受信感度を低下させることなく、複数の無線タグ読み取り装置からなる、無線タグ読み取りシステムを容易に構成することが出来る。

以下、本発明の実施の形態について、各図に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施の形態におけるリーダライタ装置（無線タグ読み取り装置）の回路ブロック図を示している。最初に全体的な動作ブロックに関し簡単に説明する。

本実施の形態では、送受信装置は、リーダライタ装置１（以下「ＲＷ装置１」と称す）である。なお、ＲＷ装置は、送受信装置の一例であって、必ずしもＲＷ装置である必要はない。本発明を、例えば、周波数ホッピングを利用したコードレス電話や、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）機器にも適用することが出来る。

ＲＷ装置１は、図１に示すように、ＲＷ送信回路（破線）１４０、ＲＷ受信回路（破線）１４１、及びアンテナユニット３を有している。アンテナユニット３は、後述する、送信アンテナ１０８、及び受信アンテナ１０９を有している。なお、本発明における「アンテナユニット」とは、送信アンテナ及び受信アンテナが少なくとも１つずつからなる、アンテナの組み合わせをいい、複数のアンテナが一体で構成されている必要はない。

ＲＷ装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０２を有している。ＣＰＵ１０２は、シンセサイザ１２０のデータ設定、ベースバンドフィルタ１０３への送信データの設定、及びレベル変換回路１１７からの受信データ出力の処理などを行なう。シンセサイザ１２０は、図１２に示す無線タグ２との通信に必要な搬送波を生成する。ＲＷ装置１では、ＵＨＦ帯として、例えば、８５０ＭＨｚ〜９７０ＭＨｚ帯を使用するが、特にこれに限る必要はなく、２．４ＧＨｚ帯や４００ＭＨｚ帯でもよい。また、周波数ホッピングを有するシステムの場合では、シンセサイザ１２０で様々な周波数成分が生成される。

シンセサイザ１２０の出力の約半分の電力は、後述するアイソレータ１３０（第２のアイソレータ）を介して、トランジスタからなる変調器１０４に入力される。残りの約半分の電力は、０／９０度ハイブリッド回路１２４を通じて受信回路のミキサ１１２ａ、１１２ｂに、受信ローカル信号として入力される。０／９０度ハイブリッド回路１２４は、９０度の位相差出力信号を発生させる電力分配器である。

ベースバンドフィルタ１０３でフィルタリングされた送信データは、変調器１０４にてシンセサイザ１２０により生成された搬送波で変調される。変調出力は、後段の送信アンプ１０５で線形動作にて増幅され、さらに後段のパワーアンプ１０６で所定の電力レベルまで線形動作にて増幅される。増幅された変調信号は、バンドパスフィルタ１０７により、高調波等の不要なスプリアスが除去され、送信アンテナ１０８から送信信号として出力される。

空間に放出された電波は、空間での伝播損失により一部のパワーが失われるが、図１２に示す無線タグ２のアンテナ２０１で受信され、レクテナ２０３にて整流動作により無線タグ２内のＣＰＵ２０４を起動する電力が生成される。生成される電力が、ＣＰＵ２０４を起動させる電力レベルに到達したら、変復調器２０２にてＲＷ装置１からの送信信号を復調し、ＣＰＵ２０４にてその信号を処理する。即ち、ＣＰＵ２０４は、メモリ２０５にアクセスし、このメモリ２０５に蓄積された情報を変復調器２０２にてバックスキャタ変調することで、アンテナ２０１を通じて、ＲＷ装置１側へ応答信号を返す。

無線タグ２からの応答信号は、ＲＷ装置１の受信アンテナ１０９にて受信信号として受信され、後述するアイソレータ１１０（第１のアイソレータ）を介して分配器１１１に入力される。ここで受信電力は同位相で分配され、ミキサ１１２ａ、１１２ｂに入力される。ミキサ１１２ａ、１１２ｂでは、位相差の９０度の受信周波数と同じ周波数のローカル信号によりミキシングされ、ダイレクトにベースバンド信号に変換される。

ベースバンド信号に変換されたＩ、Ｑ信号成分は、図１に示すように、フィルタ１１３ａ、１１３ｂにより不要な周波数成分が除去される。その後、受信アンプ１１４ａ、１１４ｂにより、ベースバンド信号の電力が所要のレベルまで増幅される。増幅されたベースバンド信号は、合成回路１１５によりアナログ的に同位相で合成される。合成されたベースバンドデータは、微分回路１１６を介してレベル変換回路１１７に入力され、レベル変換回路１１７により２値化され、ＣＰＵ１０２にて受信データの処理が行われる。入出力インターフェース制御部１０１は、図示しない例えば外部ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）から、制御信号などが入力される。

次いで、以下に本発明の実施の形態の詳細動作に関し説明する。まず、送信受信回路のアイソレーション特性改善のためのＲＷ装置１のアンテナ構成に関し詳述する。

図２は、水平偏波及び垂直偏波を用いたアンテナユニットの動作を示した説明図を示している。アンテナユニット３は、既に述べたように、送信アンテナ１０８、及び受信アンテナ１０９を有している。なお、ＲＷ送信回路１４０、及びＲＷ受信回路１４１の構成は、図１で説明したものと同一であるので、これ以後、その説明は省略する。

このアンテナユニット３では、図２に示すように、送信アンテナ１０８の偏波方向が水平偏波（第１の偏波方向）、受信アンテナ１０９の偏波方向が垂直偏波（第２の偏波方向）に設定されている。即ち、送信アンテナ１０８及び受信アンテナ１０９は、互いの偏波方向が直交するように配置されている。既に述べたように、送信アンテナ１０８が送信信号を送信すると、その信号を受けた無線タグ２は応答信号を返し、受信アンテナ１０９が応答信号を受信信号として受信する。

このように、送受信される信号の偏波方向が互いに直交するので、送受信アンテナ１０８、１０９間のアイソレーション特性を向上させることで、互いの信号を干渉させないようにすることが出来る。その結果、通信エラーの発生を抑制することが出来るので、通信切れが起きないようにすることが出来る。特に、無線タグとの通信では、送信と受信とをほぼ同時に行う必要があるため、ＲＷ装置には好適である。

また、アンテナユニット３の偏波方向が直線偏波である場合、後述する円偏波に比べて、アンテナユニットを小型に構成することが出来るので、ＲＷ装置１の構成を簡易にすることが出来る。

なお、送受信アンテナ１０８、１０９の偏波方向を逆にしてもよい。即ち、送信アンテナ１０８の偏波方向を垂直偏波に、受信アンテナ１０９の偏波方向を水平偏波に設定することも可能である。また、送信アンテナと受信アンテナで、偏波方向が異なれば、必ずしも水平偏波及び垂直偏波の組み合わせである必要はないが、２つの偏波方向が直角（直交）から鋭角になると（あるいは直角から鈍角になると）、アイソレーションが劣化する。従って、２つの偏波方向は、アイソレーションが許容出来る範囲で、異なるように設定されることが望ましい。

図３は、偏波方向の変形例であって円偏波を用いたアンテナユニットの動作を示した説明図を示している。このアンテナユニット３では、図３に示すように、送信アンテナ１０８の偏波方向が右旋偏波（第１の偏波方向）、受信アンテナ１０９の偏波方向が左旋偏波（第２の偏波方向）に設定されている。即ち、送信アンテナ１０８及び受信アンテナ１０９は、互いの偏波方向が逆方向に旋回するように配置されている。

このように、アンテナユニット３の偏波方向が円偏波である場合も、上述した直線偏波と同様に、互いの信号を干渉させないようにすることが出来、通信エラーの発生を抑制することが出来るので、通信切れが起きないようにすることが出来る。

しかも、円偏波では、直線偏波のように偏波面のずれによって通信不能とはならないので、アンテナユニット３に対する無線タグ２の向きが変化しても（つまり偏波面がずれても）、通信エラーを発生させることなく、通信を行うことが出来る。なお、送受信アンテナ１０８、１０９の偏波方向を逆にしてもよい。即ち、送信アンテナ１０８の偏波方向を左旋偏波に、受信アンテナ１０９の偏波方向を右旋偏波に設定することも可能である。また、この円偏波は楕円偏波にすることも可能である。

次いで、単一のＲＷ装置にてゲートアンテナを構成した変形例について、図４を沿って説明する。図４は、複数のアンテナユニットで構成されたゲートアンテナの動作を示した説明図を示している。

ＲＷ装置１ａは、図４に示すように、アンテナユニット３ａを有している。アンテナユニット３ａは、２つの送信アンテナ１０８ａ１、１０８ａ２と、２つの受信アンテナ１０９ａ１、１０９ａ２と有している。

送信アンテナ１０８ａ１の偏波方向は垂直偏波、受信アンテナ１０９ａ２の偏波方向は水平偏波に設定されており、図４上方に示すように、これら送信アンテナ１０８ａ１及び受信アンテナ１０９ａ２は、対向するように配置されることで、ゲートアンテナを構成している。

また、受信アンテナ１０９ａ１の偏波方向は水平偏波、送信アンテナ１０８ａ２の偏波方向は垂直偏波に設定されており、図４下方に示すように、これら受信アンテナ１０９ａ１及び送信アンテナ１０８ａ２は、対向するように配置されることで、上述と同様に、ゲートアンテナを構成している。

このように構成することで、送信アンテナ１０８ａ１からの送信信号が無線タグ２に送信される際に、送信アンテナ１０８ａ１と対向する受信アンテナ１０９ａ２に対する送信信号の影響を少なくすることが出来る。同様に、送信アンテナ１０８ａ２からの送信信号が無線タグ２に送信される際に、送信アンテナ１０８ａ２と対向する受信アンテナ１０９ａ１に対する送信信号の影響を少なくすることが出来る。その結果、送信出力がそのまま受信アンテナに干渉波として入力されないようにしながら、送受信アンテナで、ゲートアンテナを構成することが出来るので、通信エラーを少なくしながら、更に受信性能を向上させることが出来る。

次いで、上述したアンテナユニットを利用した無線タグ読み取りシステムについて、図５に沿って説明する。図５は、ゲートアンテナを構成した無線タグ読み取りシステムの動作説明図を示している。

無線タグ読み取りシステム１０は、図５に示すように、複数のＲＷ装置１ｂ、１ｃを有している。ＲＷ装置１ｂは、送信アンテナ１０８ｂ、及び受信アンテナ１０９ｂを有している。ＲＷ装置１ｂのアンテナユニット３ｂでは、送信アンテナ１０８ｂの偏波方向が垂直偏波、受信アンテナ１０９ｂの偏波方向が水平偏波に設定されている。一方、ＲＷ装置１ｃのアンテナユニット３ｃでは、送信アンテナ１０８ｃの偏波方向が垂直偏波、受信アンテナ１０９ｃの偏波方向が水平偏波に設定されている。

また、図５上方に示すように、ＲＷ装置１ｂにおける送信アンテナ１０８ｂと、ＲＷ装置１ｃにおける受信アンテナ１０９ｃとが対向するように配置されている。さらに、図５下方に示すように、ＲＷ装置１ｂにおける受信アンテナ１０９ｂと、ＲＷ装置１ｃにおける送信アンテナ１０８ｃとが対向するように配置されている。即ち、ＲＷ装置１ｂ、１ｃのアンテナユニット同士は、送信アンテナと受信アンテナとが対向するように配置されている。

こうすることで、対向するアンテナ同士は、偏波方向が異なるように設定されているので、アンテナユニットを複数配置しても、アンテナが送受信する信号が干渉しないので、ＲＷ装置の受信感度を低下させることなく、複数のＲＷ装置からなる、無線タグ読み取りシステムを容易に構成することが出来る。

なお、無線タグ読み取りシステムの一例として、２つの複数のＲＷ装置で構成された場合を示したが、アンテナユニット同士を、送信アンテナと受信アンテナとが対向するように配置するものであれば、ＲＷ装置の数は必ずしも２つである必要はなく、３つ以上であってもよい。また、対向するアンテナの偏波方向は、異なる方向であればよく、例えば、左旋偏波と右旋偏波との組み合わせでもよい。

次いで、送信受信回路のアイソレーション特性改善のために、上述したアンテナユニットの他に、アイソレータの構成に関して詳述する。

図６は、アイソレータとしてバッファアンプを挿入した（一部抜粋）送信回路図を示している。バッファアンプ（緩衝増幅器）１３１は、図１に示すアイソレータ１３０の一例であり、図６に示すように、シンセサイザ１２０と変調器１０４との間に設けられている。従って、シンセサイザ１２０からの出力信号は、送信系に対して変調器１０４に入力される。

この変調器１０４では、非常に高い電圧レベルでのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われるため、シンセサイザ１２０の負荷が大きく変化し、その変動により受信側のローカル信号に送信側の変調信号の負荷変動が影響する場合がある。また、送信アンプ１０５からのノイズが、受信側のローカル信号に影響を与える場合がある。本発明では、上述したように、アイソレータとして、バッファアンプ１３１が挿入されているので、送信側の負荷変動の影響やノイズが、バッファアンプ１３１により阻止されるので、これらの影響を受信側に与えないようにすることが出来る。

なお、図１では、変調器１０４を設けた場合について説明したが、ＲＷ装置１は必ずしも変調器１０４を有している必要はない。例えば、図１１に示す従来のＲＷ装置５のように、パワーアンプ５０３の電源オン／オフ制御でＡＭ変調する場合では、アイソレータにより、パワーアンプ５０３からのノイズが、受信側に負荷変動の影響を与えないようにすることが出来る。

なお、バッファアンプと共に、抵抗やコンデンサを利用することも可能である。図７は、変調器とバッファアンプとの間に疎結合容量回路が接続された（一部抜粋）送信回路図を示している。疎結合容量回路１３３は、コンデンサなどからなり、この疎結合容量回路１３３は、変調器１０４とバッファアンプ１３１との間に接続されている。図８は、変調器とバッファアンプとの間にアッテネータが接続された（一部抜粋）送信回路図を示している。アッテネータ１３５は抵抗などからなり、このアッテネータ１３５は、変調器１０４とバッファアンプ１３１との間に接続されている。

このように、バッファアンプ１３１と共に、疎結合容量回路１３３またはアッテネータ１３５が挿入されているので、変調器１０４及びパワーアンプ５０３とのアイソレーションをさらに向上させることが出来、受信ローカルを安定させることが出来る。

なお、バッファアンプ１３１と疎結合容量回路１３３との順序、バッファアンプ１３１とアッテネータ１３５との順序は逆にしても、同様の効果を得ることが出来る。また、バッファアンプ１３１を多段に接続することで、アイソレーションを更に向上させることが出来、同様に、疎結合容量回路１３３を多段に接続することで、アイソレーションを更に向上させることが出来る。

また、アイソレータは送信側だけでなく、図９に示すように受信側に設けることも可能である。図９は、受信アンテナに接続されたアイソレータとしてローノイズアンプを挿入した（一部抜粋）受信回路図を示している。

受信アンテナ１０９は、図９に示すように、ローノイズアンプ１３６に接続されている。ローノイズアンプ１３６は、図１に示すアイソレータ１１０の一例である。ローノイズアンプ１３６は、疎結合容量回路１３７を介して分配器１１１に接続されている。従って、０／９０度ハイブリッド回路１２４からの受信ローカル信号は、ローノイズアンプ１３６により、受信アンテナ１０９側に回り込まないように阻止される。

こうすることで、ダイレクトコンバージョンを利用した場合であっても、ローノイズアンプ１３６が、受信ローカル信号のアンテナへの放射を抑制することが出来るので、直交復調時のＤＣ（直流）オフセットの影響を低減させることが出来、通信エラーの発生を更に抑制することが出来る。また、疎結合容量回路１３７により、アンプの出力側からのハインピーダンス信号の漏れを抑制することが出来る。

なお、図１０に示すように、疎結合容量回路１３７の代わりに、アッテネータ１３９を挿入することも可能であり、疎結合容量回路１３７と同様の効果を得ることが出来る。このアッテネータとしては、アッテネータ回路は抵抗などで構成されるパイ型アッテネータが望ましい。

なお、本明細書における「無線タグ」とは、リーダライタ装置と近接した距離（例えば数ｍｍから数ｍ）で無線通信を行い、無線タグ内に格納されている識別コードなどの情報を送受信する媒体をいい、形状として、ラベル型、カード型、コイン型、スティック型、チップ型など各種のものがある。従って、この「無線タグ」の用語には、いわゆる、ＲＦＩＤタグ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎタグ）、ＲＦタグ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙタグ）、ＩＣタグ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔタグ）、無線ＩＣタグ、電子タグ、非接触タグが含まれる。

本発明は、通信エラーの発生を防ぐことで、通信切れを抑制することが出来る、アンテナユニット、送受信装置、無線タグ読み取り装置、及び無線タグ読み取りシステムであって、ＵＨＦ帯（３００Ｍｚ帯〜３、０００ＭＨｚ帯）に利用することが出来る。

本発明の一実施の形態におけるリーダライタ装置の回路ブロック図 水平偏波及び垂直偏波を用いたアンテナユニットの動作を示した説明図 偏波方向の変形例であって円偏波を用いたアンテナユニットの動作を示した説明図 複数のアンテナユニットで構成されたゲートアンテナの動作を示した説明図 ゲートアンテナを構成した無線タグ読み取りシステムの動作説明図 アイソレータとしてバッファアンプを挿入した（一部抜粋）送信回路図 変調器とバッファアンプとの間に疎結合容量回路が接続された（一部抜粋）送信回路図 変調器とバッファアンプとの間にアッテネータが接続された（一部抜粋）送信回路図 受信アンテナに接続されたアイソレータとしてローノイズアンプを挿入した（一部抜粋）受信回路図 受信アンテナに接続されたローノイズアンプと共にアッテネータを挿入した（一部抜粋）受信回路図 従来のリーダライタ装置の回路ブロック図 無線タグの回路ブロック図

符号の説明

１ 無線タグ読み取り装置（リーダライタ装置）
３、３ａ、３ｂ、３ｃ アンテナユニット
１０ 無線タグ読み取りシステム
１０４ 変調器
１０８、１０８ａ１、１０８ａ２、１０８ｂ、１０８ｃ 送信アンテナ
１０９、１０９ａ１、１０９ａ２、１０９ｂ、１０９ｃ 受信アンテナ
１１０、１３６ アイソレータ（第１のアイソレータ）
１３０、１３１ アイソレータ（第２のアイソレータ）
１３１、１３６ アンプ（バッファアンプ、ローノイズアンプ）
１３３、１３７ コンデンサ（疎結合容量回路）
１３５、１３９ 抵抗（アッテネータ）

Claims (12)

1. 複数のアンテナを有するアンテナユニットであって、
   第１の偏波方向の送信信号を送信する送信アンテナと、
   前記第１の偏波方向と異なる第２の偏波方向の受信信号を受信する受信アンテナと備えるアンテナユニット。
2. 請求項１記載のアンテナユニットであって、
   前記偏波方向として円偏波を用いたアンテナユニット。
3. 請求項１記載のアンテナユニットであって、
   前記偏波方向として直線偏波を用いたアンテナユニット。
4. 請求項１記載のアンテナユニットであって、更に、
   前記アンテナユニットの受信アンテナに接続された第１のアイソレータを備える送受信装置。
5. 請求項４記載の送受信装置であって、
   前記第１のアイソレータは、アンプである送受信装置。
6. 請求項５記載の送受信装置であって、更に、
   前記アンプの出力側に接続された抵抗又はコンデンサを備える送受信装置。
7. 請求項１記載のアンテナユニットであって、更に、
   前記アンテナユニットの送信アンテナに接続された変調器と、
   前記変調器に接続された第２のアイソレータとを備える送受信装置。
8. 請求項７記載の送受信装置であって、
   前記第２のアイソレータは、アンプである送受信装置。
9. 請求項８記載の送受信装置であって、更に、
   前記アンプの出力側に接続された抵抗又はコンデンサを備える送受信装置。
10. 請求項１記載のアンテナユニットを用いる無線タグ読み取り装置。
11. 請求項１０記載の無線タグ読み取り装置であって、
    前記送信アンテナと前記受信アンテナとを対向させる無線タグ読み取り装置。
12. 複数からなる請求項１０記載の無線タグ読み取り装置と、
    前記アンテナユニット同士を、前記送信アンテナと前記受信アンテナとが対向するように配置する無線タグ読み取りシステム。

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