JP2008005111A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＶＣＯの出力周波数が変化する場合でも良好な指向性制御を行う。
【解決手段】制御電圧に応じた周波数で発振し搬送波を発生するＶＣＯ３０５と、このＶＣＯ３０５の発振出力と基準発信器３０１からの基準信号とを位相比較する分周器・位相比較器３０２と、この位相比較器３０２の出力を平滑化して前記ＶＣＯ３０５へ出力するループフィルタ３０４とを備え、ＰＬＬ制御を実行するＰＬＬ回路３００と、ＶＣＯ３０５から発生された搬送波を変調する可変ゲインアンプ２０８Ａ〜Ｃと、その変調された搬送波を無線タグ回路素子Ｔoへ送信するための送信アンテナ２１Ａ〜Ｃと、その送信信号に応じた返答信号を受信するための受信アンテナ２０とを有し、ＶＣＯ３０５の動作状態に基づき送信アンテナ２１Ａ〜Ｃの指向性を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、外部と情報の無線通信を行う無線通信装置に関する。

小型の無線タグに対し、無線通信装置してのリーダ／ライタより非接触で問い合わせの送信及び返答の受信を行うことで、無線タグの情報の読み取り／書き込みを行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムが知られている。

例えばラベル状の無線タグに備えられた無線タグ回路素子は、所定の無線タグ情報を記憶するＩＣ回路部とこのＩＣ回路部に接続されて情報の送受信を行うアンテナとを備えている。ＩＣ回路部は、上記アンテナで受信された信号を復調して解釈するとともに、メモリに記憶された情報信号に基づいて上記受信した搬送波を変調反射しアンテナを介して無線通信装置へ返信する。

このような無線通信装置として、従来、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この従来技術では、高周波発生回路やアンテナを備えた電波発信手段で変調された無線電波が通信対象である無線タグ回路素子へ送信され、これに対応した無線タグ回路素子からの返答信号がアンテナで受信され復調されることで、情報送受信が行われるようになっている。このとき、上記復調処理を高感度に行うために、アンテナによる指向性（特にメインローブ）を制御する手法を行っている。

すなわち、この従来技術においては、アンテナとして複数のアンテナ素子を備えたいわゆるアレイアンテナを用い、指向性制御として、それら複数のアンテナ素子によって合成される指向性を一つの方向のみ強くなるようにしつつ順次方向を変化させ、各方向時における各アンテナ素子の信号強度と位相差に応じ所定の演算処理を行う(いわゆるフェイズドアレイアンテナ制御による手法)ことで、探索対象の無線タグ回路素子の存在方向及びその位置の検出を行っている。

特開２００２−２７１２２９号公報

上記従来技術のように無線通信装置で高周波発生回路を用いる場合に、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路が用いられる場合がある。この場合、発振器としてのＰＬＬ回路のＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）から出力された搬送波が搬送波変調手段で変調され、アンテナより通信対象の無線タグ回路素子へ送信されることとなる。

ここで、ＰＬＬ回路のＶＣＯは、その出力側に接続されたアンプの出力強度が変化するとそれに伴って当該ＶＣＯの出力周波数も変化する性質がある。このような外乱のため、搬送波変調手段で出力強度の変化を伴うＡＳＫ変調等の振幅変調を用いた場合には、ＶＣＯの出力周波数の変化に伴い、アンテナから送信される信号の周波数が変化する。

このように周波数が変化するとこれに伴って波長が変化するため、上記フェイズドアレイ制御実行時において複数のアンテナ素子における位相差を制御しメインローブの向きを所望の方向に向けるための位相差の値が異なってくる。この結果、良好な指向性制御を行うことが困難となり、通信精度が悪化するおそれがあった。

本発明の目的は、ＶＣＯの出力周波数が変化する場合でも良好な指向性制御を行える無線通信装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、印加される制御電圧に応じた周波数で発振し通信対象へアクセスするための搬送波を発生するＶＣＯと、このＶＣＯの発振出力と基準発信器からの基準信号とを位相比較する位相比較器と、この位相比較器の出力を平滑化して前記ＶＣＯへ出力するループフィルタとを備え、前記位相比較器の比較結果に応じて前記ＶＣＯへの前記制御電圧を出力するＰＬＬ制御を実行するＰＬＬ回路と、このＰＬＬ回路の前記ＶＣＯから発生された前記搬送波を変調する搬送波変調手段と、この搬送波変調手段から出力された前記搬送波を前記通信対象へ送信するための送信アンテナ手段と、この送信アンテナ手段からの送信信号に応じた前記通信対象からの返答信号を受信するための受信アンテナ手段と、前記ＶＣＯの動作状態に基づき、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御する指向性制御手段とを有することを特徴とする。

本願第１発明においては、ＰＬＬ回路のＶＣＯから出力された搬送波が搬送波変調手段で変調され、送信アンテナ手段より通信対象へ送信され、これに対応した通信対象からの返答信号が受信アンテナ手段で受信されることで、通信対象との情報送受信が行われる。またこのとき、指向性制御手段で、送信アンテナ手段又は受信アンテナ手段の指向性を制御することで、通信対象との通信における利得が最も大きい方向に送信アンテナ手段又は受信アンテナ手段の指向性を制御することができる。

ここで、ＰＬＬ回路のＶＣＯは、その出力側に接続されたアンプの出力強度が変化するとそれに伴って当該ＶＣＯの出力周波数も変化する性質がある。このような外乱のため、搬送波変調手段で、出力強度の変化を伴うＡＳＫ変調等の振幅変調を用いた場合には、ＶＣＯの出力周波数の変化に伴い、送信アンテナ手段からの送信される信号の周波数が変化する。一般に、指向性制御は、複数のアンテナ素子における位相差を制御しメインローブの向きを所望の方向に向けることによって行われるが、上記のように周波数が変化するとこれに伴って波長が変化し、結果として任意の方向にメインローブを向けるときの位相差の値が異なってくる。

本願第１発明においては、指向性制御手段がＶＣＯの動作状態に基づき送信アンテナ手段又は受信アンテナ手段の指向性を制御することにより、上記のようにＶＣＯの出力周波数が変化した場合にはこれに対応して適宜修正した位相差を用いて指向性制御を行うことが可能となる。この結果、上記の弊害を回避し、良好な指向性制御を行って高精度の通信を行うことができる。

第２の発明は、上記第１発明において、前記指向性制御手段は、前記送信アンテナ手段又は前記受信アンテナ手段の少なくともいずれか一方に備えられた複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる方向切替手段を備えることを特徴とする。

方向切替手段で複数のアンテナ素子によって合成される指向性を一つの方向のみ強くなるようにしつつ順次方向を変化させ、各方向時における各アンテナ素子の信号強度と位相差に応じ所定の演算処理を行う(いわゆるフェイズドアレイアンテナ制御による手法)ことで、通信対象との通信における利得が最も大きい方向に送信アンテナ手段又は受信アンテナ手段の指向性を制御することができる。

第３の発明は、上記第２発明において、前記方向切替手段は、前記送信アンテナ手段又は／および前記受信アンテナ手段における送信電波信号又は／および受信電波信号の位相を可変に設定する送信側移相器又は／および受信側移相器を備えることを特徴とする。

送信側移相器（又は／および受信側移相器）で送信電波信号（又は／および受信電波信号）の位相を可変設定し、複数のアンテナ素子における位相差を制御することで、メインローブの向きを所望の方向に向け、複数のアンテナ素子による指向性を変化させることができる。

第４の発明は、上記第３発明において、前記方向切替手段は、前記ＶＣＯの発振出力の周波数情報と、前記送信アンテナ手段又は／および前記受信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、前記送信側移相器又は／および前記受信側移相器への前記第１位相制御信号を制御する第１制御手段を有することを特徴とする。

第１制御手段が、ＶＣＯの発振周波数が変化するごとに、所定の相関に基づき、複数のアンテナ素子によるメインローブ方向を各方向に向けるための第１位相制御信号を算出し、これを送信側移相器（又は／および受信側移相器）へ出力することで、当該複数のアンテナ素子による指向性を変化させることができる。

第５の発明は、上記第４発明において、前記第１制御手段は、前記所定の相関として、前記周波数情報と前記メインローブの方向とに係わる所定の近似式に基づき、前記第１位相制御信号を制御することを特徴とする。

第１制御手段が、ＶＣＯの発振周波数が変化するごとに所定の近似式を用いて複数のアンテナ素子によるメインローブ方向を各方向に向けるための第１位相制御信号を算出し、これを送信側移相器（又は／および受信側移相器）へ出力することで、当該複数のアンテナ素子による指向性を変化させることができる。

第６の発明は、上記第４又は第５発明において、前記所定の相関を格納保持する記憶手段を有することを特徴とする。

第１制御手段が、ＶＣＯの発振周波数が変化するごとに、記憶手段に格納保持された所定の相関を用いて第１位相制御信号を算出し、これを送信側移相器（又は／および受信側移相器）へ出力することで、複数のアンテナ素子によるメインローブ方向を各方向に向け指向性を変化させることができる。

第７の発明は、上記第２乃至第６発明のいずれかにおいて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段がそれぞれ前記複数のアンテナ素子を備えており、前記方向切替手段は、前記送信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる送信方向切替手段と、前記受信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる受信方向切替手段とを備えることを特徴とする。

これにより、送信時にも受信時にも、いわゆるフェイズドアレイアンテナ制御による手法による通信を実行し、通信対象との通信における利得が最も大きい方向に送信アンテナ手段及びアンテナ手段の指向性を制御することができる。

第８の発明は、上記第１乃至第７発明のいずれかにおいて、前記受信アンテナ手段による前記返答信号の受信時に、前記ＰＬＬ回路による前記ＰＬＬ制御の実行を停止可能なＰＬＬ停止制御手段を有することを特徴とする。

ＶＣＯの出力周波数が変化すると、ＰＬＬ制御により位相比較器の位相比較結果が変化する。この変化時の偏差に対応して制御電圧が変化し、これに応じてＶＣＯの出力周波数が所定の周波数に制御される。このように外乱の発生に対してＰＬＬ制御で復帰する場合、特に受信アンテナ手段での受信の際に大きな雑音となるおそれがある。また周波数が一定である場合でも、位相が変動する位相雑音が存在する可能性もあり、この場合も受信雑音となるおそれがある。これらの位相雑音は、感度を制限する要因となっているが、本願第８発明においては、ＰＬＬ停止制御手段が、受信アンテナ手段で返答信号の受信を行う際には、ＰＬＬ回路によるＰＬＬ制御の実行を停止する。これにより、上記弊害を回避し、雑音のない精度の高い返答信号を取得することができる。

第９の発明は、上記第８発明において、前記指向性制御手段は、前記ループフィルタからの出力に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の前記指向性を制御することを特徴とする。

これにより、ＶＣＯ出力周波数の急変による雑音発生を防止するためにＰＬＬ制御による周波数制御機能が停止されたとき、ＰＬＬ制御が停止された状態の位相比較器からの制御電圧をループフィルタを介し取得することで、ＶＣＯ出力の変動を電圧レベルで検知し、指向性制御手段でこれに応じた指向性制御を行うことができる。

第１０の発明は、上記第８発明において、前記ＰＬＬ停止制御手段は、前記ＰＬＬ回路の前記位相比較器から前記ループフィルタへの出力伝達を遮断するスイッチ手段であり、前記ループフィルタと略同一の構成を備え、前記位相比較器からの出力が入力される検出用フィルタを設け、前記指向性制御手段は、前記検出用フィルタの出力電圧に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする。

スイッチ手段を用いることにより、受信アンテナ手段による返答信号の受信時には位相比較器からループフィルタへの出力伝達を遮断でき、これによってＰＬＬ制御による周波数制御機能を確実に停止して、ＶＣＯ出力周波数の急変による雑音発生を確実に防止することができる。また、ループフィルタと略同一構成の検出用フィルタの出力電圧を用いることにより、ＶＣＯ出力の変動を電圧レベルに変換して検知し、これに応じた指向性制御を行うことができる。

第１１の発明は、上記第８発明において、前記ＰＬＬ停止制御手段は、前記ＰＬＬ回路の前記位相比較器から前記ループフィルタへの出力伝達を遮断するスイッチ手段であり、前記位相比較器からの出力のパルス幅を検出するパルス幅検出手段を設け、前記指向性制御手段は、前記パルス幅検出手段の検出結果に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする。

スイッチ手段を用いることにより、受信アンテナ手段による返答信号の受信時にはＰＬＬ回路からループフィルタへの出力伝達を遮断でき、これによってＰＬＬ制御による周波数制御機能を確実に停止して、ＶＣＯ出力周波数の急変による雑音発生を確実に防止することができる。また、パルス幅検出手段で検出した位相比較器のパルス幅を用いることにより、ＶＣＯ出力の変動をパルス幅の形で検知し、これに応じた指向性制御を行うことができる。

第１２の発明は、上記第８乃至第１１発明のいずれかにおいて、前記ＰＬＬ停止制御手段が前記ＰＬＬ制御の実行を停止したとき、前記ＰＬＬ回路からの出力周波数が所定の範囲外となったことを検出する周波数検出手段を有し、前記指向性制御手段は、前記周波数検出手段の検出結果に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする。

出力周波数の安定化を図るＰＬＬ制御が停止すると、ＶＣＯからの出力周波数は徐々に変化していき、そのままでは当初の周波数から大きく逸脱してしまうおそれがある。そこで本願第１２発明においては、周波数検出手段でＰＬＬ回路の出力周波数の検出を行うとともに、指向性制御手段はその検出結果にも応じて送信アンテナ手段又は受信アンテナ手段の指向性制御を行う。これにより、上記のように搬送波周波数が当初より大きく逸脱することによって、指向性が大きく変化してしまうことを防止することができる。

第１３の発明は、上記第１乃至第１２発明のいずれかにおいて、入力された第２位相制御信号に応じて、前記受信アンテナ手段による前記返答信号の受信時に前記送信アンテナ手段からの送信信号に基づき生じうる不要波を相殺するための相殺波の位相を可変に設定する相殺用移相器と、前記ＶＣＯの動作状態に基づき、前記相殺用移相器への前記第２位相制御信号を制御する第２制御手段とを有することを特徴とする。

ＰＬＬ回路のＶＣＯから出力された搬送波が搬送波変調手段で変調され、送信アンテナ手段より通信対象へ送信され、これに対応した通信対象からの返答信号が受信アンテナ手段で受信されるとき、送信信号に基づく不要波成分による受信アンテナ手段側への回り込みが発生しうる。この不要波成分は、相殺用移相器で位相を調整した相殺波により相殺することができる。そして本願第１３発明においては、第２制御手段で、ＶＣＯの発振周波数が変化するごとに第２位相制御信号を算出し、これを相殺用移相器へ出力することで、上記周波数変化にも追従し確実な不要波の相殺を行うことができる。

本発明によれば、ＶＣＯの出力周波数が変化する場合でも良好な指向性制御を行うことができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態の無線タグ通信装置（無線通信装置）を備えた無線タグ通信システムを表すシステム構成図である。

図１において、この無線タグ通信システム１００は、上述したように対象物（物品等）に添付（又は同梱等）される少なくとも１つの無線タグＴと、この無線タグＴとの無線通信によりそれぞれのタグＩＤを含む無線タグ情報の検出を行う無線通信装置としてのリーダ／ライタ１とから構成されている。

無線タグＴは、タグ側アンテナ１５１とＩＣ回路部１５０とを備える無線タグ回路素子Ｔoを有しており、この無線タグ回路素子Ｔoを特に図示しない基材などに設けた構成のものである（無線タグ回路素子Ｔoについては後に詳述する）。

リーダ／ライタ１は、本体制御部２と、アンテナ３（送信アンテナ手段、受信アンテナ手段）とを有している。本体制御部２は、ＣＰＵ４と、例えばＲＡＭやＲＯＭ等からなるメモリ６と、操作者からの指示や情報が入力される操作部（操作手段）７と、各種情報やメッセージを表示する表示部８と、アンテナ３を介し無線タグＴとの無線通信の制御を行うＲＦ通信制御部９とを備えている。

図２は、上記リーダ／ライタ１におけるＣＰＵ４、ＲＦ通信制御部９、及びアンテナ３の概略構成を表す機能ブロック図である。

図２において、アンテナユニット３は、この例では、３つの送信アンテナ（アンテナ素子）２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと、１つの受信アンテナ（アンテナ素子）２０とから構成されている。

ＲＦ通信制御部９は、上記アンテナ３を介し上記無線タグ回路素子ＴoのＩＣ回路部１５０の情報(タグＩＤを含む無線タグ情報)へアクセスするものであり、またリーダ／ライタ１のＣＰＵ４は無線タグ回路素子ＴoのＩＣ回路部１５０から読み出された信号を処理して情報を読み出すとともに無線タグ回路素子ＴoのＩＣ回路部１５０へアクセスするための応答要求コマンド（詳しくは後述する）を生成するものである。

すなわち、ＲＦ通信制御部９は、アンテナ３を介し無線タグ回路素子Ｔoに対して信号を送信する送信部２１２と、アンテナ３により受信された無線タグ回路素子Ｔoからの応答波を入力する受信部２１３と、送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃにそれぞれ係わる位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃとを備えている。

送信部２１２は、ＣＰＵ４の制御により所定の周波数の信号を発生させるＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路３００を備えている。そして、上記発生される搬送波は、例えばＵＨＦ帯、マイクロ波帯、あるいは短波帯の周波数を用いており、上記ＰＬＬ回路３００の出力は、位相制御ユニット２０３Ａ〜Ｃを介しアンテナ３に伝達されて無線タグ回路素子ＴoのＩＣ回路部１５０に供給される。なお、無線タグ情報は上記のように変調した信号に限られず、単なる搬送波のみの場合もある。

受信部２１３は、アンテナ３で受信された無線タグ回路素子Ｔoからの応答波と上記発生させられた搬送波とを乗算して復調する受信第１乗算回路２１８（復調手段）と、その受信第１乗算回路２１８の出力から必要な帯域の信号のみを取り出すための第１バンドパスフィルタ２１９と、この第１バンドパスフィルタ２１９の出力を増幅する受信第１アンプ２２１と、この受信第１アンプ２２１の出力をさらに増幅してデジタル信号に変換する第１リミッタ２２０と、上記アンテナ３で受信された無線タグ回路素子Ｔoからの応答波と上記発生された後に移相器２２７により位相を９０°遅らせた搬送波とを乗算して復調する受信第２乗算回路２２２（復調手段）と、その受信第２乗算回路２２２の出力から必要な帯域の信号のみを取り出すための第２バンドパスフィルタ２２３と、この第２バンドパスフィルタ２２３の出力を増幅する受信第２アンプ２２５と、この受信第２アンプ２２５の出力をさらに増幅してデジタル信号に変換する第２リミッタ２２４とを備えている。そして、上記第１リミッタ２２０から出力される信号「ＲＸＳ−Ｉ」及び第２リミッタ２２４から出力される信号「ＲＸＳ−Ｑ」は、上記ＣＰＵ４に入力されて処理される。

また、受信第１アンプ２２１及び受信第２アンプ２２５の出力は、強度検出手段としてのＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator)回路２２６にも入力され、それらの信号の強度を示す信号「ＲＳＳＩ」がＣＰＵ４に入力されるようになっている。このようにして、リーダ／ライタ１では、アンテナ３で受信した信号を送信搬送波を用いて復調するホモダイン検波（この例では特にＩ−Ｑ直交復調）によって無線タグ回路素子Ｔoからの応答波の復調が行われる。

位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃは、ＣＰＵ４からの位相制御信号・振幅制御信号に基づき動作制御される移相器２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃ及び可変ゲインアンプ(増幅率可変アンプ、搬送波変調手段)２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃを備えている。

図３は、図２に示した送信部２１２の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。図３において、送信部２１２に備えられた上記ＰＬＬ回路３００は、基準波を発生させる基準発振器３０１と、印加される制御電圧に応じた周波数で発振し通信対象である無線タグ回路素子Ｔoへアクセスするための搬送波を発生するＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）３０５と、このＶＣＯ３０５の発振出力と上記基準発振器３０１からの基準信号とを位相比較するための分周器・位相比較器３０２と、この分周器・位相比較器３０２の出力を平滑化するループフィルタ３０４と、分周器・位相比較器３０２からループフィルタ３０４への出力伝達を遮断可能なスイッチ３０３とを備えている。

分周器・位相比較器３０２は、上記の位相比較結果に応じてＶＣＯ３０５への制御電圧を出力し（なおこの位相比較に基づく制御電圧は、ＣＰＵ４からの設定制御信号に基づき制御可能である。後述の図１２のステップＳ２５０参照）、これによってＰＬＬ回路３００全体によるＰＬＬ制御が実行されるようになっている。

スイッチ３０３は、ＣＰＵ４からの制御信号に基づき（後述の図１２のフロー参照）、アンテナ３による送信信号の送信後で当該送信に対応した無線タグ回路素子Ｔoからの返答信号のアンテナ３による受信時に、ＰＬＬ回路３００によるＰＬＬ制御の実行を停止可能となっている。これによって、アンテナ３による無線タグ回路素子Ｔoからの返答信号の受信時に、ＰＬＬ回路３００によるＰＬＬ制御の実行が停止される（詳細は後述）。

また、送信部２１２はさらに、上記ループフィルタ３０４と略同一の構成を備え、分周器・位相比較器３０２からの出力が入力されるフィルタ回路３１０（検出用フィルタ）と、フィルタ回路３１０の出力をデジタル変換してＣＰＵ４に入力するＡ／Ｄ変換器３２２とを有している。

ＣＰＵ４では、このＡ／Ｄ変換器３２２からの入力信号に基づき、ＶＣＯ３０５の動作状態（この例では出力周波数の変動）に対応して（これを補正するように）送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのメインローブの指向性を制御するための、位相制御信号・振幅制御信号を（後述の位相テーブルに基づき）生成し、Ｄ／Ａ変換器３５１，３５２，３５３へ出力する。Ｄ／Ａ変換器３５１，３５２，３５３では、その位相制御信号・振幅制御信号に応じた「ＴＸ＿ＡＳＫ」「ＴＸ＿ＰＷＲ」信号等の信号を位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃへ出力する。

このようにして位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃに入力された信号に応じ、移相器２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃは、送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃにおける送信電波信号の位相を可変に設定する。また、可変ゲインアンプ２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃは、移相器２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃから発生させられた搬送波を変調（この例では上記「ＴＸ＿ＡＳＫ」信号に基づく振幅変調）するとともにその変調波を増幅（この例では上記「ＴＸ＿ＰＷＲ」信号によって増幅率を決定される増幅）し上記送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに出力する。

一方、ＣＰＵ４はまた、上記Ａ／Ｄ変換器３２２からの入力信号に基づき、ＶＣＯ３０５の出力周波数が所定範囲内（例えば法令に準拠するように定められた下限値から上限値までの範囲内）にあるかどうかを検出・判定し、これに対応して、位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの移相器２０６Ａ〜Ｃを制御するための位相制御信号を上記Ｄ／Ａ変換器３５１，３５２，３５３を介し位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃへ出力する（詳細は後述）。これにより、上記フィルタ回路３１０、Ａ／Ｄ変換器３２２を介し、ＣＰＵ４で、上記のようにしてスイッチ３０３がＰＬＬ制御の実行を停止したときＰＬＬ回路３００からの出力周波数が所定の範囲外となったことを検出する（周波数検出手段。後述のステップＳ２３０参照）とともに、フィルタ回路３１０の出力電圧が上記上限電圧より大きくなるか上記下限電圧より小さくなったときには、前述の位相テーブルに基づく上記位相制御信号を変化させる（切り替える）ことで、指向性制御を良好に実行するようになっている（詳細は後述）。

図４は、上記ループフィルタ３０４の具体的構成の一例を表す回路図である。図４において、この例では、ループフィルタ３０４は、ＶＣＯ３０５に対し並列に接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２を備えている。このコンデンサＣ１，Ｃ２は、その放電時定数がアンテナ３による受信時間以上となるように設定されている。この時定数について、以下に説明する。

一般に、放電に掛かる時間の長さを示す定数として、放電時定数τが用いられる。容量Ｃのコンデンサ（図４の例ではコンデンサＣ１，Ｃ２）と抵抗値Ｒの抵抗（図４の例では抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）のみで作られる単純な回路については、放電時定数τを容量と抵抗値の積として計算することができ、図５に示すように、この値は放電開始時の電圧の０．３７倍となることが知られている。本実施形態においては、図４に示すように構成することで、スイッチ３０３が遮断されたときに、ループフィルタ３０４とＶＣＯ３０５で形成される回路の放電時定数を長くし、これによって周波数の変動をなだらかにすることが可能である。

図６は、図４の構成において上記スイッチ３０３が遮断されたときの等価回路を表す回路図である。分周器・位相比較器３０２の出力が遮断されＯＦＦされると、ループフィルタ３０４及びＶＣＯ３０５で構成される回路への電力供給がなくなる。この結果、ループフィルタ３０４のコンデンサＣ１，Ｃ２にチャージされていた電荷がループフィルタ内の抵抗Ｒ２，Ｒ３と、ＶＣＯ３０５の入力端子抵抗Ｒ０で消費し、放電される。したがって、抵抗Ｒ２，Ｒ３の抵抗値を相対的に小さくしコンデンサＣ１，Ｃ２の容量を相対的に大きくすることで、放電時定数を大きくし、放電時間が、予めわかっている（あるいは想定されている）アンテナ３の受信時間以上となるようにループフィルタ３０４を設計することができる。

図７は、上記無線タグＴに備えられた無線タグ回路素子Ｔoの機能的構成の一例を表すブロック図である。

図７において、無線タグ回路素子Ｔoは、上記リーダ／ライタ１側の上記アンテナ３と短波帯(例えば13.56MHz)、ＵＨＦ帯、マイクロ波帯等の高周波を用いて非接触で信号の送受信を行うタグ側アンテナ１５１と、このタグ側アンテナ１５１に接続された上記ＩＣ回路部１５０とを有している。

ＩＣ回路部１５０は、タグ側アンテナ１５１により受信された搬送波を整流する整流部１５２と、この整流部１５２により整流された搬送波のエネルギを蓄積し駆動電源とするための電源部１５３と、上記タグ側アンテナ１５１により受信された搬送波からクロック信号を抽出して制御部１５７に供給するクロック抽出部１５４と、無線タグＴのタグＩＤなどの所定の情報信号を記憶し得る情報記憶部として機能するメモリ部１５５と、上記タグ側アンテナ１５１に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部１５６と、上記整流部１５２、クロック抽出部１５４、及び変復調部１５６等を介して上記無線タグ回路素子Ｔoの作動を制御するための制御部１５７とを備えている。

変復調部１５６は、タグ側アンテナ１５１により受信された上記リーダ／ライタ１のアンテナ３からの通信信号の復調を行うと共に、上記制御部１５７からの返信信号に基づき、アンテナ１５１が受信した搬送波を変調し、アンテナ１５１より反射波として再送信する。

制御部１５７は、リーダ／ライタ１と通信を行うことにより上記メモリ部１５５に上記所定の情報を記憶する制御や、上記タグ側アンテナ１５１により受信された質問波（応答要求コマンド）を上記変復調部１５６において上記メモリ部１５５に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波（応答信号）とし、上記タグ側アンテナ１５１から応答波を返信する制御等の基本的な制御を実行する。

クロック抽出部１５４は受信した信号からクロック成分を抽出して制御部１５７にクロックを抽出するものであり、受信した信号のクロック成分の速度に対応したクロックを制御部１５７に供給する。

上記構成の無線タグ回路素子Ｔoを備えた無線タグＴに対し、本実施形態におけるリーダ／ライタ１ではその位置検出を行う。すなわち、リーダ／ライタ１のアンテナユニット３では、１つの送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃそれぞれから３つの問いかけ信号がアンテナユニット３より伝搬していくとき、各送信電波に位相差をつけてやると、その位相差が行路長の差に等しくなるような斜めの角度で伝搬していくことを利用し、無線タグＴの存在位置検出を行う。

図８は、上記ＣＰＵ４が実行する制御手順の一例を表すフローチャートである。図８において、まずステップＳ１１０で、サーチ時において送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの(送信)指向性（＝メインローブの方向）を単一方向に保持しつつその方向を変化させるとき(詳細は後述)におけるある基準位置(例えばリーダ／ライタ１の真左側方向を０°)からの指向性方向の角度(以下適宜、指向角という)θの初期値をθ＝θSTARTに設定する。なお、このθSTARTの値は、予め本体制御部２のメモリ６内に固定的に記憶されていてもよいし、書き換え可能に記憶されていてもよいし、サーチの都度操作部７から入力するようにしてもよい。

次に、ステップＳ１２０に移り、前述のように上記フィルタ回路３１０で電圧変換されＡ／Ｄ変換器３２２を介し入力される位相差モニタ電圧（ＶＣＯ３０５の制御電圧に対応）とに応じ、分周器・位相比較器３０２における周波数設定値（上記設定制御信号で制御する）を決定する。そして、この周波数設定値と、上記指向角θとに基づき、予めメモリ６に相関の形で格納されていた位相テーブルを参照してアンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに係る位相を決定し、これに対応した上記位相制御信号（具体的には移相器２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃの制御電圧）をＤ／Ａ変換器３５１，３５２，３５３を介して位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃに出力する。この手順を、図９を用いてさらに詳細に説明する。

図９は、一例として、指向角４５°の場合における位相決定の手順を表した図である。図９において、送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの行路長の差ｌ［ｍ］は、アンテナ間隔をｄ［ｍ］とすると、
ｌ＝ｄ×ｓｉｎ４５°
＝ｄ×（１／√２）
で表される。

送信波の波長をλ［ｍ］とすると、移相器２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃのそれぞれの間には、次式で表される位相差φを与えればよいこととなる。
φ＝２π×（ｄ／√２）×（１／λ）
なお、上記４５°以外の指向角θの角度についても、上記同様にして、指向角θの値に基づき、移相器２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃのそれぞれの間に、対応する位相差φを与えればよい。

ここで、移相器２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃへ上記位相差φを与えるための制御信号(制御電圧)は、例えばテーブルの形であらかじめメモリ６（記憶手段）に相関として格納されている。

図１０は、このテーブルの一例を表す図である。図１０において、この例では、上記指向角θの例として、θ＝０°と、θ＝１０°との場合をそれぞれ示している。そして、波長λの値は送信波の周波数（すなわちＶＣＯの出力周波数）の値によって変わってくることから、予め（例えば所定周波数間隔で）設定された複数種類の周波数ｆ１，ｆ２，・・，ｆｘのそれぞれについて、当該指向角θを与えるための位相差φを実現するための移相器２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃへの制御電圧（それぞれ「ＡＮＴ１移相器制御電圧」「ＡＮＴ２移相器制御電圧」「ＡＮＴ３移相器制御電圧」で表す）が格納保持されている。なお、図には、対応関係の明確化のために、各周波数ｆ１，ｆ２，・・，ｆｘにそれぞれ対応するＶＣＯの出力電圧（制御電圧）も併せて示している。

なお、このテーブルに設定された指向角θ、周波数ｆ１，ｆ２，・・、位相差φの相関は、離散的に測定した（あるいは算出した）多数の値をそのまま用いてもよいし、あるいは複数点の各値を元に、その間の中間値については予め求められた所定の関係式（例えば直線補間等の近似式）に基づき算出するようにしてもよい。

図８に戻り、以上のようにしてメモリ６に格納されたテーブルを用いて上記ステップＳ１２０が終了すると、ステップＳ１３０へ移る。

ステップＳ１３０では、上記のように送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの位相を設定した(言いかえれば指向角θを設定した)条件のもと、送信アンテナ２１よりサーチ対象無線タグＴに対する呼びかけ信号であるScroll ＩＤ信号を出力させる。詳細にはサーチ対象の無線タグＴのタグＩＤ（例えば予め操作部７における設定入力され又はメモリ６に記憶されている）に応じた「ＴＸ＿ＡＳＫ」信号を生成してＤ／Ａ変換器３５１，３５２，３５３を介し位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃへ出力し、可変ゲインアンプ２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃで対応する上記振幅変調が行われアクセス情報としての「Scroll ID」信号となる。またＣＰＵ４は「ＴＸ＿ＰＷＲ」信号を生成してＤ／Ａ変換器３５１，３５２，３５３を介し位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃへ出力し、可変ゲインアンプ２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃでその「ＴＸ＿ＰＷＲ」信号に基づく増幅率で信号増幅が行われ、最終的に送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを介し送信され、サーチ対象である無線タグＴの無線タグ回路素子Ｔoからの返信を促す。

その後、ステップＳ２００で、上述の「ＴＸ＿ＡＳＫ」信号をＯＦＦにして「ＴＸ＿ＰＷＲ」信号のみを位相制御ユニット２０３Ａ〜Ｃの可変ゲインアンプ２０８Ａ〜Ｃに出力する。このようにして可変ゲインアンプ２０８Ａ〜Ｃによる変調を停止し位相制御ユニット２０３Ａ〜Ｃより無変調波を出力させてアンテナ３を介し送信する（＝Reply Window）ことで、上記「Scroll ID」信号に対応してサーチ対象の無線タグＴの無線タグ回路素子Ｔoから送信された返答信号（＝リプライ信号；タグＩＤを含む無線タグ情報）を受信アンテナ２０より受信し、受信部２１３を介し取り込む。このとき、ＰＬＬ回路３００によるＰＬＬ制御をＯＦＦにし、ＶＣＯ３０５発振周波数の変動によりＡ／Ｄ変換器３２２を介し入力される電圧（＝位相差モニタ電圧、ＶＣＯ３０５の制御電圧言い換えれば発振周波数に対応）が上記所定の範囲外へ逸脱したら適宜上記分周器・位相比較器３０２における周波数設定の切り替え（変化）を行う（詳細は後述の図１２参照）。

なお、ＣＰＵ４には、このときのＲＳＳＩ回路２２６からの受信信号強度信号「ＲＳＳＩ」も入力され、その値がステップＳ１５０でメモリ６内のＲＡＭ等の適宜の記憶手段(あるいはＣＰＵ４外の外部記憶手段でもよいし、また不揮発性のものでもよい)に記憶される。

そしてステップＳ１６０で、θが、予め指向角θを順次変化させるときの最終値として設定されたθEND(例えば指向角θ変化範囲)に等しくなったかどうかを判定する。最初はθ＝θSTARTであるから判定が満たされず、ステップＳ１７０で予め定められたθSTEPだけ加え、ステップＳ１２０に戻り、同様の手順を繰り返す。

こうしてステップＳ１２０〜ステップＳ１７０を繰り返してθの値にθSTEPを小刻みに加え、全送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃによって生じる指向性を単一方向に保持しつつその指向角θを徐々に変化させながら、信号送信及び受信を繰り返しその都度受信信号を記憶していく。そしてθ＝θENDになったらステップＳ１６０の判定が満たされ、ステップＳ１８０に移る。

ステップＳ１８０では、(サーチ不成功の場合を除き)上記繰り返しの間にステップＳ１５０で記憶した信号強度に基づき、無線タグＴの存在する方向を決定する（例えば最も信号強度が大きかった指向角方向とする）。その後、ステップＳ１９０で、同様に上記信号強度に基づき、リーダ／ライタ１と無線タグＴとの間の距離を決定(同定)する。これは、図１１にその一例を示すように、前述した返答信号の信号強度「ＲＳＳＩ」が小さいほど無線タグ回路素子Ｔoまでの距離が遠い傾向となるという特性を利用して行う。そして上記ステップＳ１８０及びステップＳ１９０の結果に基づく位置情報をステップＳ１９５で表示部８へ出力し、このフローを終了する。なお、受信部２１３のＲＳＳＩ回路２２６及び図８のステップＳ１９０が、無線タグＴまでの距離を検知する距離検知手段を構成するが、距離検知手段として、送信出力を可変しながら（例えば徐々に増大させながら）通信を行い、はじめて通信が成功したときの出力値から距離を求める手法でもよい。またステップＳ１８０が、無線タグＴまでの方向を検知する方向検知手段を構成する。

なお、前述のステップＳ１２０〜ステップＳ１７０の繰り返しの間に、サーチ対象の無線タグＴからの返答信号（タグＩＤ）が得られなかった場合(あるいは十分な大きさの返答信号が得られなかった場合)は、サーチ不成功(あるいはサーチ不能)とみなされ、ステップＳ１８０、ステップＳ１９０での方向・距離の計算は行われず(あるいは行われてもエラー演算となり)、例えば対応するエラー表示が表示部８において行われる。

図１２は、上記ステップＳ２００のリプライ信号受信処理の詳細手順を表すフローチャートである。

図１２において、まずステップＳ２１０において、上記「Scroll ID」信号に後続する、リプライ信号を受信するための変調されない搬送波（＝Reply Window）の送信状態になったかどうかを判定する。Reply Windowが開始されていれば判定が満たされ、ステップＳ２２０へ移る。

ステップＳ２２０では、ＰＬＬ回路３００のスイッチ３０３に制御信号を出力し、遮断状態（ＯＦＦ）とする。これにより、分周器・位相比較器３０２からループフィルタ３０４への出力電圧が遮断され、ＰＬＬ回路３００におけるＰＬＬ制御がＯＦＦ状態となる。これにより、ループフィルタ３０４のコンデンサにチャージされていた電荷がループフィルタ内の抵抗とコンデンサを介してグランドへと放電される。

このとき分周器・位相比較器３０２によって出力されるＶＣＯ３０５の出力に対応したパルス信号がフィルタ回路３１０で平滑化され、その出力電圧が前述のステップＳ１２０で設定した周波数に対応する範囲内にある場合にはステップＳ２３０の判定が満たされて後述のステップＳ２４０へ移る。一方、ステップＳ２３０において、ＶＣＯ３０５の出力に対応したフィルタ回路３１０の出力電圧が前述のステップＳ１２０で設定した範囲内にない場合（＝周波数検出手段としての機能）は、ステップＳ２３０の判定が満たされず、ＶＣＯ３０５の出力周波数が大きく変動したとみなされ、ステップＳ２５０へ移る。

ステップＳ２５０では、先にステップＳ１２０で設定した周波数を、比較的近い別の値に再設定して対応する設定制御信号を分周器・位相比較器３０２へ出力するとともに、前述のテーブルを参照してその再設定した周波数に対応した移相器２０６Ａ〜Ｃの制御電圧に切り替え、ステップＳ２３０へ戻り、同様の手順を繰り返す。このようにして、フィルタ回路３１０の出力電圧が設定周波数に対応した範囲内となりステップＳ２３０の判定が満たされるまで、周波数の設定値の変更及びこれに対応した移相器２０６Ａ〜Ｃへの制御電圧の切り替えを行う。

以上のようにしてステップＳ２３０の判定が満たされたら、ステップＳ２４０に移り、上記Reply Windowの送信が完了したかどうかを判定する。Reply Windowが完了するまではこの判定が満たされず、ステップＳ２３０に戻って同様の手順を繰り返す。

Reply Windowの送信が完了していれば判定が満たされ、リプライ信号の受信が完了されているとみなしてステップＳ２６０に移り、ＰＬＬ回路３００のスイッチ３０３に制御信号を出力し、導通状態（ＯＮ）に復帰させ、このルーチンを終了する。

以上において、ＣＰＵ４よりＤ／Ａ変換器３５１，３５２を介して位相制御ユニット２０３Ａ〜Ｃの移相器２０６Ａ〜Ｃへ出力される上記制御電圧が、各請求項記載の、送信側移相器への第１位相制御信号に相当し、ＣＰＵ４の実行する制御フローのステップＳ１１０〜ステップＳ１３０、ステップＳ１５０〜ステップＳ１７０が、ＶＣＯの発振出力の周波数情報と、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、送信側移相器への第１位相制御信号を制御する第１制御手段を構成する。また、これらの手順と、上記移相器２０６Ａ〜Ｃ及びＤ／Ａ変換器３５１，３５２，３５３が、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる送信方向切替手段を構成するとともに、方向切替手段をも構成し、ＶＣＯの動作状態に基づき、送信アンテナ手段の指向性を制御する指向性制御手段をも構成する。

また、スイッチ３０３がＰＬＬ回路の位相比較器からループフィルタへの出力伝達を遮断するスイッチ手段を構成し、これと、ＣＰＵ４が実行する図１２に示すフローのステップＳ２２０とが、受信アンテナ手段による返答信号の受信時に、ＰＬＬ回路によるＰＬＬ制御の実行を停止可能なＰＬＬ停止制御手段を構成する。

以上説明したように、本実施形態のリーダライタ１においては、ＰＬＬ回路３００のＶＣＯ３０５から出力された搬送波が位相制御ユニット２０３Ａ〜Ｃの可変ゲインアンプ２０８Ａ〜Ｃで変調され、送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃより無線タグ回路素子Ｔoへ送信され、これに対応した無線タグ回路素子Ｔoからの返答信号が受信アンテナ２０で受信されることで、無線タグ回路素子Ｔoとの情報送受信が行われる。またこのとき、ＣＰＵ４の実行する図８の制御フローのステップＳ１１０〜ステップＳ１３０、ステップＳ１５０〜ステップＳ１７０等においてＤ／Ａ変換器３５１〜３５３を介し移相器２０６Ａ〜Ｃへ位相制御信号を出力し、送信アンテナ２１Ａ〜Ｃの指向性を制御することで、通信対象の無線タグ回路素子Ｔoとの通信における利得が最も大きい方向に送信アンテナ２１Ａ〜Ｃのメインローブの方向を制御することができる。

ここで、一般に、ＰＬＬ回路３００のＶＣＯ３０５は、その出力側に接続されたアンプの出力強度が変化するとそれに伴って当該ＶＣＯ３０５の出力周波数も変化する性質がある。このような外乱のため、可変ゲインアンプ２１７で出力強度の変化を伴うＡＳＫ変調等の振幅変調を行うと、アンテナ３からの送信の際のＶＣＯ３０５の出力周波数の変化に伴い、アンテナ３から送信される信号の周波数が変化する。本実施形態のように、複数のアンテナ素子における位相差を制御しメインローブの向きを所望の方向に向けることによって位相制御を行う場合、上記のように周波数が変化するとこれに伴って送信波の波長が変化し、結果として任意の方向にメインローブを向けるときの位相差の値が異なってくる（図９参照）。

そこで本実施形態においては、ＣＰＵ４が実行する図１２のフローのステップＳ２３０及びステップＳ２５０において、ＶＣＯ３０５の動作状態に基づき送信アンテナ２１Ａ〜Ｃの指向性が制御される。具体的には、ＶＣＯ３０５の制御電圧がそのときの設定周波数に対応した値の範囲を逸脱すると、ＶＣＯ３０５の発振周波数が大きく変動したとみなして分周器・位相比較器３０２への設定周波数を再設定し、さらに図１０の位相テーブルにおける相関に基づき送信アンテナ２１Ａ〜Ｃによるメインローブ方向を各方向に向けるための制御電圧を変化させ、移相器２０６Ａ〜Ｃへ出力する。このようにして、上記のようにＶＣＯ３０５の出力周波数が変化した場合であってもこれに対応して適宜修正した位相差を用いて送信アンテナ２１Ａ〜Ｃの指向性制御を行うことができる。この結果、上記の弊害を回避し、良好な指向性制御を行って高精度の通信を行うことができる。

このとき特に、本実施形態では、図８の制御フローのステップＳ１１０〜ステップＳ１３０、ステップＳ１５０〜ステップＳ１７０で、送信アンテナ２１Ａ〜Ｃによって合成される指向性を一つの方向のみ強くなるようにしつつ順次方向を変化させ、各方向時における各アンテナ素子の信号強度と位相差に応じ所定の演算処理を行う(いわゆるフェイズドアレイアンテナ制御による手法)。これにより、通信対象の無線タグ回路素子Ｔoとの通信における利得が最も大きい方向に送信アンテナ２１Ａ〜Ｃの指向性を制御することができる。

一方、上記のようにしてＶＣＯ３０５の出力周波数が変化すると、ＰＬＬ制御により分周器・位相比較器３０２の位相比較結果が変化する。この変化時の偏差に対応して制御電圧が変化し、これに応じてＶＣＯ３０５の出力周波数が所定の周波数に制御される。このように外乱の発生に対してＰＬＬ制御で復帰する場合、特に受信アンテナ２０での受信の際に大きな雑音となるおそれがある。また周波数が一定である場合でも、位相が変動する位相雑音が存在するおそれもあり、この場合も受信雑音となるおそれがある。これらの位相雑音は、感度を制限する要因となっているが、本実施形態では、受信アンテナ２０で無線タグ回路素子Ｔoの返答信号の受信を行う際には、スイッチ３０３によってＰＬＬ回路３００によるＰＬＬ制御の実行を停止する。これにより、上記弊害を回避し、雑音のない精度の高い返答信号を取得することができる。特に、スイッチ３００を用いることにより、受信アンテナ２０による返答信号の受信時には分周器・位相比較器３０２からループフィルタ３０４への出力伝達を遮断でき、これによってＰＬＬ制御による周波数制御機能を確実に停止して、ＶＣＯ出力周波数の急変による雑音発生を確実に防止することができる。

またこのとき、出力周波数の安定化を図るＰＬＬ制御が停止すると、ＰＬＬ回路３００のＶＣＯ３０５からの搬送波周波数は徐々に変化していき、そのままでは当初の周波数から大きく逸脱してしまう可能性がある。そこで本実施形態においては、周波数検出手段としての図１２のステップＳ２３０でＰＬＬ回路３００の出力周波数の検出を行うとともに、その検出結果にも応じた（設定周波数の修正・再設定をした）ＣＰＵ４からの位相制御信号を用いて送信アンテナ２１Ａ〜Ｃの指向性制御を行う。これにより、上記のように搬送波周波数が当初より大きく逸脱することによって、指向性が大きく変化してしまうことを防止することができる。またこの周波数検出において、ループフィルタ３０４と略同一構成のフィルタ回路３１０の出力電圧を用いることにより、ＶＣＯ出力の変動を電圧レベルに変換して検知し、これに応じた指向性制御を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で、種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

（１）フィルタ回路を用いない場合
上記実施形態ではスイッチ３０３を用いつつ、フィルタ回路３１０の出力をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ４に入力し周波数検出を行ったが、フィルタ回路３１０を用いないようにすることもできる。

図１３はそのような変形例のＲＦ通信制御部９に備えられた送信部２１２Ａの要部詳細構成を表す機能ブロック図であり、上記図３に相当する図である。図３と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。

図１３において、この変形例の送信部２１２Ａでは、分周器・位相比較器３０２からの出力を、ダイオード３４４と抵抗３４０を備えたプルアップ回路３４１と、ダイオード３４５と抵抗３４２を備えたプルダウン回路３４２へ導入する。すなわち、分周器・位相比較器３０２の出力端子では、高周波信号の分周信号と、基準発振器３０１からの基準周波数信号の分周信号とを比較し、高周波信号の位相が遅れている時には「Ｈｉｇｈ」出力、位相が進んでいる時に「Ｌｏｗ」出力となり、位相差が無い時にはハイインピーダンス状態「Ｚ」となる。そこで、分周器・位相比較器３０２からの出力信号をプルアップ回路３４１でプルアップした信号（Ｐ１）と、プルダウン回路３４３でプルダウンした信号（Ｐ２）とをＣＰＵ４へ入力し、図１４に示すように、ＣＰＵ４でＰ１信号とＰ２信号との論理積（ＡＮＤ）を計算することでＨｉｇｈパルスの幅を、否定論理和（ＮＯＲ）を計算することでＬｏｗパルスの幅を検出することができる（パルス幅検出手段）。したがって、これら２つの計算結果から、基準発振器３０１からの基準周波数信号に対する位相のズレが算出でき、この結果に基づきＶＣＯ３０５の出力周波数をモニタ（検出）することができる。そして、上記ＡＮＤ計算もしくはＮＯＲ計算の結果発生するパルス幅が一定値以上になった場合に、出力周波数が上記分周器・位相比較器３０２での設定周波数に対応する所定の電圧範囲内から逸脱したことが検出・判定される（＝周波数検出手段）。

本変形例によれば、ＶＣＯ出力の変動を分周器・位相比較器３０２のパルス幅の形で検知し、これに応じた指向性制御を行うことで、上記実施形態とほぼ同様の効果を得る。

（２）スイッチ手段を用いない場合
上記実施形態及び（１）の変形例では、ＰＬＬ停止制御手段の一部として、分周器・位相比較器３０２からループフィルタ３０４への出力伝達を遮断可能なスイッチ３０３を設けたが、必ずしもこれを設けなくてもよい。

図１５は、そのような変形例のＲＦ通信制御部９に備えられた送信部２１２Ｂの要部詳細構成を表す機能ブロック図であり、上記図３及び図１３に相当する図である。図３等と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。

図１５において、この変形例の送信部２１２Ｂでは、スイッチ３０３及びフィルタ回路３１０が省略されている。そして、ループフィルタ３０４からの出力（ＶＣＯ３０５の制御端子の電圧）がＶＣＯ３０５の出力電圧にほぼ比例するとみなして直接上記Ａ／Ｄ変換器３３２を介してＣＰＵ４へ入力され、これによって出力周波数が、上記分周器・位相比較器３０２での設定周波数に対応する所定の電圧範囲内から逸脱したことが検出・判定される（周波数検出手段）。

また、ＣＰＵ４から分周器・位相比較器３０２へは、上記周波数設定のための設定制御信号に加え、ＰＬＬ制御のＯＮ・ＯＦＦを直接制御するための制御信号（ＰＬＬＯＮ・ＯＦＦ切替制御信号）が出力されるようになっている（後述の図１６のステップＳ２２０Ａ、ステップＳ２６０Ａ参照）。

図１６は、この変形例のＣＰＵ４が実行する制御手順の一例を表すフローチャートであり、上記実施形態の図１２に相当する図である。図１２と同等の手順には同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。

図１６において、このフローでは、図１２のステップＳ２２０及びステップＳ２６０に代え、新たにステップＳ２２０Ａ及びステップＳ２６０Ａを設けている。ステップＳ２２０Ａでは、前述したようにＰＬＬ制御をＯＦＦするための制御信号（ＰＬＬＯＦＦ切替制御信号）が分周器・位相比較器３０２へと出力される（＝ＰＬＬ停止制御手段）。これにより、分周器・位相比較器３０２が停止（休止）状態となり、分周器・位相比較器３０２からループフィルタ３０４への出力端子がハイインピーダンス状態となる。この結果、上記実施形態において分周器・位相比較器３０２とループフィルタ３０４との間に設けたスイッチ３０３を遮断するのと同様の効果を得ることができる。ステップＳ２６０Ａでは、上記とは逆にＰＬＬ制御をＯＮに復帰させるための制御信号（ＰＬＬＯＮ切替制御信号）が分周器・位相比較器３０２へと出力される。その他は図１２とほぼ同様である。

本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得る。

（３）キャンセル回路を備える場合
図１７は、本変形例のＲＦ通信制御部９に備えられた送信部２１２Ｃ及びキャンセル回路３７０の要部詳細構成を表す機能ブロック図であり、上記実施形態の図３に相当する図である。図３と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。

図１７において、この変形例では、受信部２１３での信号受信時に、送信部２１３Ｃからの送信信号に基づき生じうる不要波（回り込み信号）を相殺するためのキャンセル信号（相殺波）を発生する上記キャンセル回路（相殺波発生手段）３７０が備えられている。

キャンセル回路３７０は、上記送信部２１２ＣのＰＬＬ回路３００から分配されて供給された搬送波に基づき上記相殺波であるキャンセル信号を生成するためにその振幅及び位相をそれぞれ制御するキャンセル信号振幅調整部としての増幅器３７２及び可変抵抗３７３と、キャンセル信号位相調整部としての移相器３７１（相殺用移相器）とを備えている。

受信部２１３は、上記キャンセル回路３７０の増幅器３７２、可変抵抗３７３、及び移相器３７１により生成されたキャンセル信号と受信アンテナ２０で受信した信号とを合波器（図示せず）で合波し、前述の受信第１乗算回路２１８及び受信第２乗算回路２２２はその合波信号と上記送信部２１２Ｃで発生させられた搬送波とを掛け合わせ、ホモダイン検波を行う。

また、ＲＳＳＩ回路（Received Signal Strength Indicator；信号強度検出手段)２２６には、受信第１アンプ２２１及び受信第２アンプ２２５の出力以外に、上記合波信号も入力され、それらの信号の強度（受信信号強度）を示す信号「ＲＳＳＩ」がＣＰＵ４に入力される。ＣＰＵ４は、上記ＲＳＳＩ回路２２６からの上記ＲＳＳＩ信号（上記合波器２０３からの出力信号に対応）に基づき所定の演算を行い、その演算処理結果に応じ、キャンセル回路３７０の上記可変抵抗３７３及び移相器３７１へ振幅制御信号及び位相制御信号（第２位相制御信号）を、Ｄ／Ａ変換器３６２，３６１を介しそれぞれ出力する。

図１８は、本変形例でメモリ６にテーブルの形で記憶した相関を表す図であり、上記実施形態の図１０に相当する図である。図１８において、図１０と同様、上記指向角θの例として、θ＝０°と、θ＝１０°との場合をそれぞれ示している。そして、予め（例えば所定周波数間隔で）設定された複数種類の周波数ｆ１，ｆ２，・・，ｆｘのそれぞれについて、当該指向角θを与えるための位相差φを実現するための移相器２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃへの制御電圧「ＡＮＴ１移相器制御電圧」「ＡＮＴ２移相器制御電圧」「ＡＮＴ３移相器制御電圧」で表す）と、そのときに最適な相殺波を発生するための可変抵抗３７３への振幅制御信号（「Ｃａｎｃｅｌ＿ＡＴＴ制御電圧」で表す）及び移相器３７１への位相制御信号（「Ｃａｎｃｅｌ移相器制御電圧」で表す）が格納保持されている。

図１９は、本変形例のＣＰＵ４が実行する制御手順の一例を表すフローチャートであり、上記実施形態の図８に相当する図である。図８と同等の手順には同一の符号を付し、説明を省略する。図１９では、図８のフローのＳ１２０及びステップＳ２００に代えてステップＳ１２０Ａ及びステップＳ２００Ａを設けている。

ステップＳ１２０Ａでは、前述と同様、上記フィルタ回路３１０で電圧変換されＡ／Ｄ変換器３２２を介し入力される位相差モニタ電圧に応じ、分周器・位相比較器３０２における周波数設定値を決定する。そして、この周波数設定値と、上記指向角θとに基づき、メモリ６のテーブルを参照してアンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに係る位相を決定して対応した位相制御信号（制御電圧）をＤ／Ａ変換器３５１，３５２，３５３を介し位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃに出力する。また同様に上記周波数設定値と上記指向角θとに基づき、メモリ６のテーブルを参照して上記可変抵抗３７３で発生させるべき抵抗値及び移相器３７１に係る位相を決定し、これに対応した振幅制御信号（制御電圧）及び位相制御信号（制御電圧）を、Ｄ／Ａ変換器３６２，３６１を介して可変抵抗３７３及び移相器３７１にそれぞれ出力する（第２制御手段）。

図２０は、上記ステップＳ２００Ａの詳細手順を表すフローチャートであり、上記図１２に相当する図である。図１２と同等の手順には同一の符号を付している。図２０では、図１２に示したステップＳ２５０に代え、ステップＳ２５０Ａを設けている。このステップＳ２５０Ａでは、先にステップＳ１２０で設定した周波数を、比較的近い別の値に再設定して対応する設定制御信号を分周器・位相比較器３０２へ出力するとともに、前述のテーブルを参照してその再設定した周波数に対応した移相器２０６Ａ〜Ｃ、可変抵抗３７３、移相器３７１の制御電圧に切り替え、ステップＳ２３０へ戻り、同様の手順を繰り返す。このようにして、フィルタ回路３１０の出力電圧が設定周波数に対応した範囲内となりステップＳ２３０の判定が満たされるまで、周波数の設定値の変更及びこれに対応した移相器２０６Ａ〜Ｃ、可変抵抗３７３、移相器３７１への制御電圧の切り替えを行う。

以上において、ＣＰＵ４の実行する図１９の制御フローのステップＳ１１０、ステップＳ１２０Ａ〜ステップＳ１３０、ステップＳ１５０〜ステップＳ１７０が、ＶＣＯの発振出力の周波数情報と、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、送信側移相器への第１位相制御信号を制御する第１制御手段を構成し、また、これらの手順と、上記移相器２０６Ａ〜Ｃ及びＤ／Ａ変換器３５１，３５２，３５３が、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる送信方向切替手段を構成するとともに、方向切替手段をも構成し、ＶＣＯの動作状態に基づき、送信アンテナ手段の指向性を制御する指向性制御手段をも構成する。

本変形例においては、上記実施形態と同様の効果に加え、さらに以下の効果を得る。すなわち、ＰＬＬ回路３００のＶＣＯ３０５から出力された搬送波が可変ゲインアンプ２０８Ａ〜Ｃで変調され、送信アンテナ２１Ａ〜Ｃより無線タグ回路素子Ｔoへ送信され、これに対応した無線タグ回路素子Ｔoからの返答信号が受信アンテナ２０で受信されるとき、送信信号に基づく不要波成分による受信アンテナ２０側への回り込みが発生しうる。この不要波成分は、キャンセル回路３７０を用いてその移相器３７１で位相を調整した相殺波により相殺することができる。そして本変形例においては、ＶＣＯ３０５の発振周波数が変化するごとにステップＳ２５０Ａ、ステップＳ１２０Ａで移相器３７１への位相制御信号を切り替え、これを移相器３７１へ出力することで、上記周波数変化にも追従し確実な不要波の相殺を行うことができる。

なお本変形例においても、上記（２）の変形例と同様に、スイッチ手段を用いることなくＰＬＬ停止制御を行うようにしてもよい。

（４）周波数ずれを算出して現在の周波数を推測する場合
上記実施形態においては、フィルタ回路３１０で検出しＡ／Ｄ変換器３２２を介し入力した位相差モニタ電圧信号により、現在のＶＣＯ３０５の出力周波数を検出しこれに応じて指向性制御を行ったが、これに限られない。すなわち、上記位相差モニタ電圧信号により、現在のＶＣＯ３０５の出力周波数の初期設定値からのずれを算出し、このずれに基づき初期設定値を補正して現在周波数を推測して用いるようにしてもよい。

図２１は、本変形例でメモリ６にテーブルの形で記憶した相関を表す図であり、上記実施形態の図１０に相当する図である。図２１において、図１０と同様、上記指向角θの例として、θ＝０°と、θ＝１０°との場合をそれぞれ示している。そして、予め（例えば所定周波数間隔で）設定された複数種類の周波数ｆ１，ｆ２，・・，ｆｘのそれぞれについて、当該指向角θを与えるための位相差φを実現するための移相器２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃへの制御電圧「ＡＮＴ１移相器制御電圧」「ＡＮＴ２移相器制御電圧」「ＡＮＴ３移相器制御電圧」で表す）が格納保持されている。また本変形例では、これらとは別に、フィルタ回路３１０で検出されＡ／Ｄ変換器３２２を介し入力される位相差モニタ電圧信号の値（この例では幅をもたせた所定範囲ごとに区分されている）と、それら各値に対応する周波数初期設定値からのずれ値との相関も、格納保持されている。

図２２は、本変形例のＣＰＵ４が実行する制御手順の一例を表すフローチャートであり、上記実施形態の図８に相当する図である。図８と同等の手順には同一の符号を付し、説明を省略する。図２２では、図８のフローのＳ１２０とステップＳ１３０との間に新たにステップＳ１２５を設け、またステップＳ２００に代えてステップＳ２００Ｂを設けている。

ステップＳ１２０で、前述のようにして位相差モニタ電圧に応じ、分周器・位相比較器３０２における周波数設定値を決定し、この周波数設定値と、上記指向角θとに基づき、メモリ６のテーブルを参照して位相制御信号を位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃに出力した後、ステップＳ１２５に移る。ステップＳ１２５では、前述の周波数ずれ値を置き換え可能に順次格納する周波数ずれ保持レジスタに、初期値として０を設定する。このステップＳ１２５が終了したら、前述と同様のステップＳ１３０に移る。

図２３は、上記ステップＳ２００Ｂの詳細手順を表すフローチャートであり、上記図１２に相当する図である。図１２と同等の手順には同一の符号を付している。図２３では、図１２に示したステップＳ２３０に代えステップＳ２３０Ａを設け、ステップＳ２２０とステップＳ２３０Ａとの間に新たにステップＳ２３５を設け、さらにステップＳ２３０ＡとステップＳ２５０との間にステップＳ２４５を新たに設けている。

ステップＳ２２０で、前述したようにＰＬＬ回路３００のスイッチ３０３が遮断状態（ＯＦＦ）となって、このときのＶＣＯ３０５の出力に対応した電圧がフィルタ回路３１０に入力され、その出力電圧が位相差モニタ電圧としてＣＰＵ４へ入力され、ステップＳ２３５では、その位相差モニタ電圧に基づき、上記図２１のテーブルを参照して現在の周波数がステップＳ１２０で設定した周波数よりどれだけずれているか（指標値。図２１では「−２ａ」「−ａ」「０」「ａ」「２ａ」で表している）を算出する。

その後ステップＳ２３０Ａに移り、上記ステップＳ２３５で導出した現在の周波数ずれ値が、この時点でのレジスタへの格納値（最初は上記ステップＳ１２５で設定した「０」）と一致しているかどうかを判定する（＝周波数検出手段）。

一致していれば判定が満たされ、前述と同様のステップＳ２４０以降に移る。一致していなければ、ステップＳ２４５に移り、上記ステップＳ２３５で導出した現在の周波数ずれ値を、新たにレジスタへ格納し更新する。

その後、上記ステップＳ２５０へ移り、前述と同様、先にステップＳ１２０で設定した周波数を、比較的近い別の値に再設定して対応する設定制御信号を分周器・位相比較器３０２へ出力するとともに、前述のテーブルを参照してその再設定した周波数に対応した移相器２０６Ａ〜Ｃの制御電圧に切り替え、ステップＳ２３５へ戻り、同様の手順を繰り返す。このようにして、フィルタ回路３１０の出力電圧に基づき算出される周波数ずれ量がレジスタ内に格納されている値と一致しステップＳ２３０Ａの判定が満たされるまで、周波数の設定値の変更及びこれに対応した移相器２０６Ａ〜Ｃへの制御電圧の切り替えを行う。

以上において、ＣＰＵ４の実行する図２２の制御フローのステップＳ１１０、ステップＳ１２０、ステップＳ１２５、ステップＳ１３０、ステップＳ１５０〜ステップＳ１７０が、ＶＣＯの発振出力の周波数情報と、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、送信側移相器への第１位相制御信号を制御する第１制御手段を構成し、また、これらの手順と、上記移相器２０６Ａ〜Ｃ及びＤ／Ａ変換器３５１，３５２，３５３が、送信アンテナ手段の複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる送信方向切替手段を構成するとともに、方向切替手段をも構成し、ＶＣＯの動作状態に基づき、送信アンテナ手段の指向性を制御する指向性制御手段をも構成する。

本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得る。

なお本変形例においても、上記（２）の変形例と同様に、スイッチ手段を用いることなくＰＬＬ停止制御を行うようにしてもよい。また、上記（３）の変形例と同様、キャンセル回路を設けて不要波を低減するようにしてもよい。

（５）受信側も指向性制御を行う場合
以上においては、指向性制御（特にフェイズドアレイアンテナ制御）を送信アンテナ側にのみ行ったが、これに限られず、受信アンテナ側にのみ（この場合は送信アンテナは上記受信アンテナ２０のように１素子構成でよい）、あるいは送信アンテナ・受信アンテナの双方について行ってもよい。

図２４は送信アンテナ・受信アンテナの両方に指向性制御を行う変形例のＲＦ通信制御部９に備えられた送信部２１２Ｄ等の要部詳細構成を表す機能ブロック図であり、上記図３や（１）の変形例の図１５に相当する図である。図１５と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。

図２４において、本変形例では、送信アンテナ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに代えて送受兼用のアンテナ２１Ａ′，２１Ｂ′，２１Ｃ′とする（＝送信アンテナ手段、受信アンテナ手段）ともに、位相制御ユニット２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｃの可変ゲインアンプ２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃとアンテナ２１Ａ′，２１Ｂ′，２１Ｃとの間に、送受分離器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを設けている。そして、送受分離器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃと上記受信部２１３との間に、受信側の位相制御ユニットを構成する（送信側の上記移相器２０６Ａ，２０６，２０６Ｃと同等の機能を備えた）移相器２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃを設けている。

送受分離器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは例えばサーキュレーダ等から構成され、送信側の位相制御ユニット２０３Ａ〜２０３Ｃの可変ゲインアンプ２０８Ａ〜Ｃ、又は、受信側の移相器２０４Ａ〜Ｃと、アンテナ２１Ａ′〜Ｃ′とを、一方向的に接続する（可変ゲインアンプ２０８Ａ〜Ｃからの信号をアンテナ２１Ａ′〜２１Ｃ′に伝送すると同時に、アンテナ２１Ａ′〜２１Ｃ′で受信した信号を移相器２０４Ａ〜Ｃにそれぞれ伝送する）。

受信側の移相器２０４Ａ〜Ｃは、ＣＰＵＩ４からＤ／Ａ変換器３６１，３６２，３６３を介し位相制御信号を入力し、これに応じてアンテナ２１Ａ′〜２１Ｃ′における受信電波信号の位相を可変に設定し、（詳細な説明は省略するが）送信側と同様の指向性制御（この例では特にフェイズドアレイアンテナ制御等）を行う（受信方向切替手段）。受信部２１３は、アンテナ２１Ａ′〜２１Ｃ′で受信され上記受信側位相器２０４Ａ〜Ｃを経て図示しない加算器で合算された無線タグ回路素子Ｔoからの反射波と上記送信部２１２で発生させられた搬送波とを乗算して前述の復調（特にホモダイン検波）を行う。

本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得る。また、送信時にも受信時にも、いわゆるフェイズドアレイアンテナ制御による手法による通信を実行し、通信対象である無線タグ回路素子Ｔoとの通信における利得が最も大きい方向にアンテナ２１Ａ′〜Ｃ′の指向性を制御することができる。

なお、以上で用いた「Scroll ID」信号等は、ＥＰＣ ｇｌｏｂａｌが策定した仕様に準拠しているものとする。ＥＰＣ ｇｌｏｂａｌは、流通コードの国際機関である国際ＥＡＮ協会と、米国の流通コード機関であるＵｎｉｆｏｒｍｅｄ Ｃｏｄｅ Ｃｏｕｎｃｉｌ（ＵＣＣ）が共同で設立した非営利法人である。なお、他の規格に準拠した信号でも、同様の機能を果たすものであればよい。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

本実施形態の無線タグ通信装置を備えた無線タグ通信システムを表すシステム構成図である。 リーダ／ライタにおけるＣＰＵ、ＲＦ通信制御部、及びアンテナの概略構成を表す機能ブロック図である。 送信部の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。 ループフィルタの具体的構成の一例を表す回路図である。 コンデンサと抵抗を含む回路の放電時定数の挙動を表す図である。 図４の構成においてスイッチが遮断されたときの等価回路を表す回路図である。 無線タグに備えられた無線タグ回路素子の機能的構成の一例を表すブロック図である。 ＣＰＵが実行する制御手順の一例を表すフローチャートである。 指向角４５°の場合における位相決定の手順を表した図である。 移相器へ位相差を与えるための制御信号のテーブルの一例を表す図である。 信号強度と、リーダ／ライタと無線タグとの間の距離との関係を表す図である。 ステップＳ２００のリプライ信号受信処理の詳細手順を表すフローチャートである。 フィルタ回路を用いない変形例のＲＦ通信制御部に備えられた送信部の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。 Ｐ１信号とＰ２信号との論理積に基づき計算することでパルス幅を計算する手法を説明する説明図である。 スイッチ手段を用いない変形例のＲＦ通信制御部に備えられた送信部の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。 ＣＰＵが実行する制御手順の一例を表すフローチャートである。 キャンセル回路を備える変形例のＲＦ通信制御部に備えられた送信部及びキャンセル回路の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。 メモリにテーブルの形で記憶した相関を表す図である。 ＣＰＵが実行する制御手順の一例を表すフローチャートである。 ステップＳ２００Ａの詳細手順を表すフローチャートである。 周波数ずれを算出して現在の周波数を推測する変形例でメモリにテーブルの形で記憶した相関を表す図である。 ＣＰＵが実行する制御手順の一例を表すフローチャートである。 ステップＳ２００Ｂの詳細手順を表すフローチャートである。 送信アンテナ・受信アンテナの両方に指向性制御を行う変形例のＲＦ通信制御部に備えられた送信部等の要部詳細構成を表す機能ブロック図である。

符号の説明

１ リーダ／ライタ（無線通信装置）
３ アンテナ（送信アンテナ手段、受信アンテナ手段）
６ メモリ（記憶手段）
７ 操作部（操作手段）
２０ 受信アンテナ（アンテナ素子）
２１Ａ〜Ｃ 送信アンテナ（アンテナ素子）
２１Ａ′〜Ｃ′ 送受信アンテナ（送信アンテナ手段、受信アンテナ手段）
２０４Ａ〜Ｃ 受信側移相器（受信方向切替手段、方向切替手段、指向性制御手段）
２０６Ａ〜Ｃ 送信側移相器（送信方向切替手段、方向切替手段、指向性制御手段）
２０８Ａ〜Ｃ 可変ゲインアンプ（搬送波変調手段）
２１８ 第１乗算回路（復調手段）
２２２ 第２乗算回路（復調手段）
３００ ＰＬＬ回路
３０２ 分周器・位相比較器（位相比較器）
３０３ スイッチ（スイッチ手段、ＰＬＬ停止制御手段）
３０４ ループフィルタ
３０５ ＶＣＯ
３１０ フィルタ回路（検出用フィルタ）
３５１ Ｄ／Ａ変換器（送信方向切替手段、方向切替手段、指向性制御手段）
３５２ Ｄ／Ａ変換器（送信方向切替手段、方向切替手段、指向性制御手段）
３５３ Ｄ／Ａ変換器（送信方向切替手段、方向切替手段、指向性制御手段）
３７０ キャンセル回路（相殺波発生手段）
３７１ 移相器（相殺用移相器）
θ 指向角（メインローブの方向）

Claims (13)

1. 印加される制御電圧に応じた周波数で発振し通信対象へアクセスするための搬送波を発生するＶＣＯと、このＶＣＯの発振出力と基準発信器からの基準信号とを位相比較する位相比較器と、この位相比較器の出力を平滑化して前記ＶＣＯへ出力するループフィルタとを備え、前記位相比較器の比較結果に応じて前記ＶＣＯへの前記制御電圧を出力するＰＬＬ制御を実行するＰＬＬ回路と、
   このＰＬＬ回路の前記ＶＣＯから発生された前記搬送波を変調する搬送波変調手段と、
   この搬送波変調手段から出力された前記搬送波を前記通信対象へ送信するための送信アンテナ手段と、
   この送信アンテナ手段からの送信信号に応じた前記通信対象からの返答信号を受信するための受信アンテナ手段と、
   前記ＶＣＯの動作状態に基づき、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御する指向性制御手段と
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 請求項１記載の無線通信装置において、
   前記指向性制御手段は、前記送信アンテナ手段又は前記受信アンテナ手段の少なくともいずれか一方に備えられた複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる方向切替手段を備えることを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項２記載の無線通信装置において、
   前記方向切替手段は、
   前記送信アンテナ手段又は／および前記受信アンテナ手段における送信電波信号又は／および受信電波信号の位相を可変に設定する送信側移相器又は／および受信側移相器を備えることを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項３記載の無線通信装置において、
   前記方向切替手段は、
   前記ＶＣＯの発振出力の周波数情報と、前記送信アンテナ手段又は／および前記受信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子によるメインローブの方向との所定の相関に基づき、前記送信側移相器又は／および前記受信側移相器への前記第１位相制御信号を制御する第１制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。
5. 請求項４記載の無線通信装置において、
   前記第１制御手段は、
   前記所定の相関として、前記周波数情報と前記メインローブの方向とに係わる所定の近似式に基づき、前記第１位相制御信号を制御することを特徴とする無線通信装置。
6. 請求項４又は５記載の無線通信装置において、
   前記所定の相関を格納保持する記憶手段を有することを特徴とする無線通信装置。
7. 請求項２乃至６のいずれか１項記載の無線通信装置において、
   前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段がそれぞれ前記複数のアンテナ素子を備えており、
   前記方向切替手段は、
   前記送信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる送信方向切替手段と、
   前記受信アンテナ手段の前記複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しつつ、その方向を順次変化させる受信方向切替手段と
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項記載の無線通信装置において、
   前記受信アンテナ手段による前記返答信号の受信時に、前記ＰＬＬ回路による前記ＰＬＬ制御の実行を停止可能なＰＬＬ停止制御手段を有することを特徴とする無線通信装置。
9. 請求項８記載の無線通信装置において、
   前記指向性制御手段は、
   前記ループフィルタからの出力に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の前記指向性を制御することを特徴とする無線通信装置。
10. 請求項８記載の無線通信装置において、
    前記ＰＬＬ停止制御手段は、
    前記ＰＬＬ回路の前記位相比較器から前記ループフィルタへの出力伝達を遮断するスイッチ手段であり、
    前記ループフィルタと略同一の構成を備え、前記位相比較器からの出力が入力される検出用フィルタを設け、
    前記指向性制御手段は、
    前記検出用フィルタの出力電圧に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする無線通信装置。
11. 請求項８記載の無線通信装置において、
    前記ＰＬＬ停止制御手段は、
    前記ＰＬＬ回路の前記位相比較器から前記ループフィルタへの出力伝達を遮断するスイッチ手段であり、
    前記位相比較器からの出力のパルス幅を検出するパルス幅検出手段を設け、
    前記指向性制御手段は、
    前記パルス幅検出手段の検出結果に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする無線通信装置。
12. 請求項８乃至１１のいずれか１項記載の無線通信装置において、
    前記ＰＬＬ停止制御手段が前記ＰＬＬ制御の実行を停止したとき、前記ＰＬＬ回路からの出力周波数が所定の範囲外となったことを検出する周波数検出手段を有し、
    前記指向性制御手段は、
    前記周波数検出手段の検出結果に応じて、前記送信アンテナ手段及び前記受信アンテナ手段のうち少なくともいずれか一方の指向性を制御することを特徴とする無線通信装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項記載の無線通信装置において、
    入力された第２位相制御信号に応じて、前記受信アンテナ手段による前記返答信号の受信時に前記送信アンテナ手段からの送信信号に基づき生じうる不要波を相殺するための相殺波の位相を可変に設定する相殺用移相器と、
    前記ＶＣＯの動作状態に基づき、前記相殺用移相器への前記第２位相制御信号を制御する第２制御手段と
    を有することを特徴とする無線通信装置。
    

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