JP2016127442A - 無線通信装置及び携帯端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信機能を実現するためのアンテナによる通信品質を向上させること。【解決手段】他の装置と無線により通信する無線通信装置であって、導線をループ状のコイルにして、基板に対して回転軸が垂直になるよう基板上に配置される第１のアンテナと、導線をループ状のコイルにして、基板に対して回転軸が平行になるよう基板上に配置される第２のアンテナと、他の装置と無線通信装置との位置関係に応じて第１のアンテナ及び第２のアンテナそれぞれに発生する信号を計測する計測部と、計測された信号の大きさに応じて、第１のアンテナ及び第２のアンテナのいずれかを、他の装置との通信用のアンテナとして選択する選択部とを含むことを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、無線通信装置及び携帯端末装置に関する。

携帯端末装置等の機器においてＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）等の無線通信機能を実現するために、導線をループ状にコイルしたループアンテナが搭載されることが多い。このようなループアンテナの形状を大きくすることで通信範囲を向上させることが知られている。一方で、部品の増加や小型化、軽量化が進む携帯端末装置等の機器においては、アンテナを搭載可能な容積が限られているため、機器に搭載するアンテナの小型化、薄型化が要求されている。

また、ループアンテナは金属部品の影響を受けやすく、金属部品の近くに搭載されると通信に必要な磁界が弱められてしまうため、ループアンテナを機器に搭載する際には、機器に搭載されている金属部品の影響を考慮する必要がある。このようなアンテナの小型化、金属部品の影響を考慮して、小型で金属の影響を受けにくいアンテナとして、磁性体に導線をコイル状に巻きつけた棒状のアンテナ（以降、「バーアンテナ」とする）を搭載する方法が知られている。

また、リーダライタに対して機器を斜めにかざしても通信品質を維持する目的で、ループアンテナ及びバーアンテナの両方を搭載し、互いに異なる回転軸を持たせることで通信可能範囲を拡げる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上述のようなループアンテナやバーアンテナを搭載した機器と、機器と無線通信するためのリーダライタとの位置関係により通信品質が悪化する場合がある。例えば、リーダライタがループアンテナで構成されている場合、ループアンテナを搭載した機器とリーダライタとが通信を行うと、リーダライタのループアンテナの端部で通信できない位置（以降、「ヌル点」とする）があり、ヌル点では通信品質が悪化する。また、バーアンテナを搭載した機器とリーダライタとが通信を行うと、リーダライタのループアンテナの中心付近にヌル点があり、ヌル点では通信品質が悪化する。

また、特許文献１に開示された技術では、機器に搭載されているループアンテナ及びバーアンテナ（以降、「接続アンテナ」とする）に発生する電流は、各アンテナに発生する電流の和である。そのため、特許文献１に開示された技術においても、アンテナそれぞれの電流が逆向きとなる位置では、各アンテナの電流が互いに打ち消し合って電流がゼロになるヌル点があり、ヌル点では通信品質が悪化する。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、無線通信機能を実現するためのアンテナによる通信品質を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、他の装置と無線により通信する無線通信装置であって、導線をループ状のコイルにして、基板に対して回転軸が垂直になるよう前記基板上に配置される第１のアンテナと、導線をループ状のコイルにして、前記基板に対して回転軸が平行になるよう前記基板上に配置される第２のアンテナと、前記他の装置と前記無線通信装置との位置関係に応じて前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナそれぞれに発生する信号を計測する計測部と、計測された前記信号の大きさに応じて、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナのいずれかを、前記他の装置との通信用のアンテナとして選択する選択部とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、無線通信機能を実現するためのアンテナによる通信品質を向上させることができる。

本発明の実施形態との比較のための従来のＲＦＩＤタグ及びリーダライタの構成を断面及び俯瞰の二軸で例示する図である。 本発明の実施形態に係るループアンテナ及びバーアンテナの形状を例示する図である。 本発明の実施形態に係るループアンテナ及びバーアンテナにおいて発生する電流を例示するグラフである。 本発明の実施形態に係るループアンテナ及びバーアンテナを接続したアンテナにおいて発生する電流を例示するグラフである。 本発明の第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグの構成を例示する図である。 本発明の実施形態に係るループアンテナ及びバーアンテナの配置態様を例示する図である。 本発明の第１の実施形態に係る検知部の構成を例示する図である。 本発明の実施形態に係る各アンテナにおいて発生する電圧振幅及び整流回路からの出力を例示する図である。 本発明の実施形態に係る各アンテナにおいて発生する電圧振幅及び整流回路からの出力を例示する図である。 本発明の実施形態に係る選択部の構成を例示する図である。 本発明の実施形態に係るＲＦＩＤタグにおいて発生する電流を例示するグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグの構成を例示する図である。 本発明の第２の実施形態に係るスイッチ制御部の構成を例示する図である。 本発明の第２の実施形態に係るデジタル制御回路の動作を例示するフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係るループアンテナ及び２つのバーアンテナの配置態様を例示する図である。 本発明の第３の実施形態に係るＲＦＩＤタグの構成を例示する図である。 本発明の第３の実施形態に係るＲＦＩＤタグの構成を例示する図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、他の装置と無線により通信する無線通信装置として、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）タグを例として説明する。また、本実施形態においては、ＲＦＩＤタグと通信する他の装置として、ＲＦＩＤタグに対してデータの読み書きを行うリーダライタを例として説明する。

まず、本実施形態の説明に先立ち従来の構成を説明する。図１は、本実施形態との比較のための従来のＲＦＩＤタグ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ及びリーダライタ２４の構成を断面及び俯瞰の二軸で例示する図である。図１に示すように、リーダライタ２４の基板上には、例えば導線がループ状に形成されたアンテナ２５が配置されている。

図１に示したＸａ、Ｘｂ及びＸｃは、ｘ軸方向の座標（以降、「Ｘ座標」とする）を示す。リーダライタ２４は、Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃそれぞれの位置にあるＲＦＩＤタグ２７ａ、２７ｂ、２７ｃに対してデータを読み書きする。以降、ＲＦＩＤタグ２７ａ、２７ｂ、２７ｃを区別せず、「ＲＦＩＤタグ２７」とする場合がある。

具体的には、リーダライタ２４がアンテナ２５に電流を流すことにより、図１に示した磁界２６が発生する。ＲＦＩＤタグ２７は、磁界２６による電磁誘導により発生した電流を電圧に変換することにより、リーダライタ２４との通信が可能になる。リーダライタ２４は、通信可能なＲＦＩＤタグ２７に対してデータを読み書きする。すなわち、リーダライタ２４とＲＦＩＤタグ２７との間の通信品質は、ＲＦＩＤタグ２７の位置における磁界２６及びＲＦＩＤタグ２７のアンテナ構成に依存する。

図２は、ＲＦＩＤタグ２７に搭載され得るアンテナの形状を例示する図である。図２（ａ）は、導線がループ状にコイルされたアンテナ（以降、「ループアンテナ」とする）であり、図２（ｂ）は、磁性体に導線をコイル状に巻きつけた棒状のアンテナ（以降、「バーアンテナ」とする）である。図２に示すように、ループアンテナの回転軸は、アンテナを配置する基板に対して垂直（ｚ軸方向）であり、バーアンテナの回転軸は、アンテナを配置する基板に対して平行（ｘ軸方向）である。

図３は、図２に示した各アンテナにおいて、図１に示した磁界２６による電磁誘導により発生する電流を例示するグラフである。図３に示したグラフの横軸はＸ座標を示し、縦軸は電流Ｉを示す。なお、図３に示したＸａ、Ｘｂ、Ｘｃは、それぞれ図１に示したＸａ、Ｘｂ、Ｘｃに対応する。また、図３は、ｚ軸方向の座標（Ｚ座標）は固定、すなわちＲＦＩＤタグ２７とリーダライタ２４との距離は一定であり、ｙ軸方向の座標（Ｙ座標）もリーダライタ２４の中心位置で固定である場合のグラフであるとする。

図３（ａ）は、図２（ａ）に示したループアンテナにおいて発生する電流を例示する図である。図２（ａ）に示したループアンテナを搭載したＲＦＩＤタグ２７がリーダライタ２４の中心であるＸｂに位置する場合、図１に示すように磁界２６の向きは、ループアンテナの平面に対して垂直である。そのため、ループアンテナがＸｂに位置する場合に回転軸内を抜ける磁界２６が最大となるので、図３（ａ）に示すように、ＲＦＩＤタグ２７がＸｂに位置する場合、ループアンテナにおいて発生する電流は最大となる。

一方、ループアンテナを搭載したＲＦＩＤタグ２７がリーダライタ２４のｘ軸方向の端部であるＸａ、Ｘｃに位置する場合、図１に示すように、磁界２６の向きは、ループアンテナの平面に対して平行である。そのため、図３（ａ）に示すように、ＲＦＩＤタグ２７がＸａ、Ｘｃに位置する場合、ループアンテナにおいて発生する電流はほぼゼロであり、リーダライタ２４とＲＦＩＤタグ２７との通信が不能になる。このような通信が不能となる位置が「ヌル点」である。

図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示したバーアンテナにおいて発生する電流を例示する図である。図２（ｂ）に示したバーアンテナを搭載したＲＦＩＤタグ２７がリーダライタ２４のｘ軸方向の端部であるＸａ、Ｘｃに位置する場合、図１に示すように、磁界２６の向きは、バーアンテナの回転軸方向と平行である。そのため、図３（ｂ）に示すように、ＲＦＩＤタグ２７がＸａ、Ｘｃに位置する場合、バーアンテナにおいて発生する電流は最大となる。なお、図１に示すように、Ｘａの位置における磁界２６の向きとＸｃの位置における磁界２６の向きとが逆であるので、Ｘｃの位置においては負の電流となる。

一方、バーアンテナを搭載したＲＦＩＤタグ２７がリーダライタ２４のｘ軸方向の中心であるＸｂに位置する場合、図３（ｂ）に示すように、バーアンテナにおいて発生する電流はほぼゼロであり、リーダライタ２４とＲＦＩＤタグ２７との通信が不能になる。このように、バーアンテナを搭載したＲＦＩＤタグ２７においては、本来通信できるはずの領域であるにも関わらず通信できない位置があり、この位置が「ヌル点」である。

上述したように、ループアンテナにおいてはリーダライタ２４のｘ軸方向の中心から端部へ向かうほど発生する電流が小さくなり、端部付近にヌル点がある。一方、バーアンテナにおいてはリーダライタ２４のｘ軸方向の端部ほど発生する電流が大きいが、ｘ軸方向の中心付近にヌル点がある。そこで、それぞれのアンテナの特性を利用して、通信範囲を拡大するためにループアンテナ及びバーアンテナの両方を用いることが考えられる。

ループアンテナとバーアンテナとは互いに異なる回転軸となるように配置され、ループアンテナ及びバーアンテナ（以降、「接続アンテナ」とする）に発生する電流は、各アンテナに発生する電流の和である。図４は、接続アンテナにおいて発生する電流を例示するグラフである。図４に示したグラフの縦軸及び横軸は、図３に示したグラフの縦軸及び横軸と同様である。

図４に示すように、両者のアンテナにおいて同じ向きの電流が発生する位置では、接続アンテナにおいて発生する電流が図３に示した場合に比べて大きくなる。しかしながら、両者のアンテナにおいて逆向きの電流が発生する位置では、図４に示すように、各アンテナにおいて発生する電流が互いに打ち消し合って電流がゼロになるヌル点が発生する。このように、ループアンテナとバーアンテナとを組み合わせた場合であっても、依然としてヌル点が発生する問題がある。

本実施形態の要旨は、ループアンテナとバーアンテナとの両方を用いた場合であってもヌル点が発生することなく、通信品質を維持することにある。以下、本実施形態に係るＲＦＩＤタグの構成を説明する。

１．実施形態１
以下、本発明の第１の実施形態を説明する。図５は、本発明の第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグの構成を例示する図である。図５に示すように、本発明の第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグは、アンテナ回路１及び通信部２を含む。アンテナ回路１は、ループアンテナ３、バーアンテナ４、検知部５及び選択部６を含む。ループアンテナ３及びバーアンテナ４はそれぞれ図２及び図３を示して説明した特性と同様の特性を有するアンテナである。

図６は、ループアンテナ３及びバーアンテナ４の配置態様を例示する図である。図６に示すように、ループアンテナ３は、基板に対して回転軸が垂直になるよう基板上に配置される第１のアンテナであり、バーアンテナ４は、基板に対して回転軸が平行になるよう基板上に配置される第２のアンテナである。すなわち、ループアンテナ３の回転軸方向とバーアンテナ４の回転軸方向とは互いに直交している。

なお、図６に示した場合においては、ループアンテナ３の一辺とバーアンテナ４の回転軸方向が平行になるように配置されているが、この配置は必須ではなく、基板に対する各アンテナの回転軸方向が上述した態様であればよい。例えば、両アンテナが重なり合うように配置されてもよい。

ループアンテナ３は、例えば、基板に対するプリント配線パターンにより形成される。また、バーアンテナ４は、例えば、板状フェライトに導線をコイル状に巻きつけて形成される。板状フェライトとしては、例えば、焼結フェライトや合金を用いた強磁性体が挙げられる。

ループアンテナ３及びバーアンテナ４それぞれの両端子は、検知部５及び選択部６に接続される。ＲＦＩＤの通信において、ループアンテナ３及びバーアンテナ４がリーダライタ２４からの信号を受信すると、ループアンテナ３及びバーアンテナ４において電圧が発生する。

検知部５は、ループアンテナ３及びバーアンテナ４において発生した電圧を検知し、電圧の検知結果に基づいて、いずれのアンテナによりリーダライタ２４と通信するかを選択するための選択信号を、選択部６に対して出力する。検知部５の詳細な構成については後述する。

選択部６は、検知部５から入力された選択信号に基づいて選択されたアンテナがリーダライタ２４と通信可能になるよう切り替える。選択部６の詳細な構成については後述する。通信部２は、選択部６により選択されたアンテナとリーダライタ２４との通信を処理する。

次に、検知部５の詳細な構成を説明する。図７は、検知部５の構成を例示する図である。図７に示すように、検知部５は、整流回路７ａ、７ｂ、差動増幅回路８を含む。また、整流回路７ａは、ダイオード９ａ〜９ｄ、抵抗器１０ａ、キャパシタ１１ａを含み、整流回路７ｂは、ダイオード９ｅ〜９ｈ、抵抗器１０ｂ、キャパシタ１１ｂを含む。

整流回路７ａは、ダイオード９ａ、９ｂによりループアンテナ３の両端と接続され、整流回路７ｂは、ダイオード９ｅ、９ｆによりバーアンテナ４の両端と接続されるが、整流回路７ａ、７ｂの構成は同様の構成である。以降、整流回路７ａ、７ｂを区別せず、整流回路７とする場合がある。整流回路７は、接続されているアンテナの両端に発生する電圧振幅を抽出して、差動増幅回路８に対して出力する。すなわち、整流回路７は、電圧振幅である信号を検知する信号検知回路として機能する。

図８及び図９は、各アンテナにおいて発生する電圧振幅及び各整流回路７からの出力を例示する図である。図８（ａ）及び図９（ａ）は、ループアンテナ３における電圧振幅を例示する図であり、図８（ｂ）及び図９（ｂ）は、バーアンテナ４における電圧振幅を例示する図であり、図８（ｃ）及び図９（ｃ）は、整流回路７ａ、７ｂからの出力を例示する図である。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ループアンテナ３の電圧振幅は、バーアンテナ４の電圧振幅よりも大きいので、図８（ｃ）に示すように、実線で示す整流回路７ａからの出力電圧は、破線で示す整流回路７ｂからの出力電圧よりも高い。

一方、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ループアンテナ３における電圧振幅は、バーアンテナ４における電圧振幅よりも小さいので、図９（ｃ）に示すように、実線で示す整流回路７ａからの出力電圧は、破線で示す整流回路７ｂからの出力電圧よりも低い。

差動増幅回路８は、整流回路７ａ、７ｂから入力された出力電圧に基づいて、選択信号を出力する。差動増幅回路８は、例えば、整流回路７ａからの出力電圧が整流回路７ｂの出力電圧よりも高い場合、Ｈｉｇｈレベル（Ｈレベル）信号を選択信号として出力し、それ以外の場合はＬｏｗレベル（Ｌレベル）信号を選択信号として出力する。例えば、図８に示した出力電圧の場合、差動増幅回路８は、Ｈレベル信号を選択信号として選択部６に対して出力する。また、図９に示した出力電圧の場合、差動増幅回路８は、Ｌレベル信号を選択信号として選択部６に対して出力する。

次に、選択部６の詳細な構成を説明する。図１０は、選択部６の構成を例示する図である。図１０に示すように、選択部６は、選択スイッチ１２を含み、選択スイッチ１２は、ＣＭＯＳスイッチ等のスイッチ素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを含む。例えば、検知部５から入力された選択信号がＨレベル信号である場合、スイッチ素子１３ａ、１３ｂがオンになり、スイッチ素子１３ｃ、１３ｄがオフになる。すなわち、選択信号がＨレベル信号である場合、ループアンテナ３と通信部２とが接続される。

一方、検知部５から入力された選択信号がＬレベル信号である場合、スイッチ素子１３ｃ、１３ｄがオンになり、スイッチ素子１３ａ、１３ｂがオフになる。すなわち、選択信号がＬレベル信号である場合、バーアンテナ４と通信部２とが接続される。

図１１は、図５に示した構成のＲＦＩＤタグにおいて発生する電流を例示するグラフである。図１１に示した横軸はＸ座標を示し、縦軸は電流Ｉを示す。リーダライタ２４のｘ軸方向の端部（図１１の左側端部）においては、バーアンテナ４の振幅がループアンテナ３の振幅よりも大きいので、バーアンテナ４が選択されて、図１１に実線で示す電流となる。

そして、リーダライタ２４のｘ軸方向の中心へ向かうと、ループアンテナ３の振幅がバーアンテナ４の振幅よりも大きくなる位置があるので、その位置でループアンテナ３に切り替えられて、図１１に実線で示す電流となる。さらに、リーダライタ２４のｘ軸方向の中心から端部（図１１の右側端部）に向かうと、バーアンテナ４の振幅（電流の絶対値）がループアンテナ３の振幅（電流の絶対値）よりも大きくなる位置があるので、その位置でバーアンテナ４に切り替えられて、図１１に実線で示す電流となる。

すなわち、検知部５は、他の装置であるリーダライタ２４とＲＦＩＤタグである無線通信装置との位置関係に応じてループアンテナ３（第１のアンテナ）及びバーアンテナ４（第２のアンテナ）それぞれに発生する信号（電圧振幅）を計測する計測部として機能する。また、選択部６は、計測された信号の大きさに応じて、第１のアンテナ及び第２のアンテナのいずれかを、他の装置との通信用アンテナとして選択する機能を有する。

以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ回路１を備えるＲＦＩＤタグである無線通信装置は、基板に対して回転軸が垂直になるよう配置されるループアンテナ３及び基板に対して回転軸が平行になるよう配置されるバーアンテナ４を備える。無線通信装置は、リーダライタ２４により発生している磁界２６により両アンテナにおいて発生する電圧振幅を検知し、検知した電圧振幅が大きい方のアンテナをリーダライタ２４との通信用のアンテナとして選択する。これにより、各アンテナ単独で用いた場合に発生するヌル点を回避することができるので、無線通信機能を実現するためのアンテナによる通信品質を向上させることが可能になる。

また、上記実施形態に係る無線通信装置は、図６に示した回転軸方向の関係で、プリント配線パターンで形成された薄型のループアンテナ３を基板上に配置したり、比較的小型で薄型のバーアンテナ４を基板上に配置したりする。このような構成により、ループアンテナ３の形状を大きくするよりも、小型、薄型に抑えるとともに通信品質を向上させることができる。また、本実施形態に係る構成により、アンテナを小型、薄型に抑えることができるので、携帯端末装置等の機器に搭載する際の設計自由度を向上させるとともに、回路や設計のコストを軽減することができる。

２．実施形態２
以下、本発明の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態においては、検知部５にループアンテナ３及びバーアンテナ４それぞれの両端が接続され、両アンテナにおいて発生する電圧を検知する場合を例として説明した。第２の実施形態においては、電圧を検知する構成がいずれか一方のアンテナに接続するよう制御し、接続を切り替えて両アンテナの電圧を順に検知する。

図１２は、本発明の第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグの構成を例示する図である。図１２に示すように、本発明の第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグは、アンテナ回路１４及び通信部２を含む。アンテナ回路１４は、ループアンテナ３、バーアンテナ４、選択部６及びスイッチ制御部１５を含む。通信部２、ループアンテナ３、バーアンテナ４及び選択部６は、図５に示した通信部２、ループアンテナ３及びバーアンテナ４及び選択部６と同様である。以下、第１の実施形態と異なる構成のみを説明する。

スイッチ制御部１５は、選択部６により選択されたアンテナにおいて発生する電圧を検知し、電圧の検知結果に基づいて、いずれのアンテナによりリーダライタ２４と通信するかを選択するための選択信号を、選択部６に対して出力する。以下、スイッチ制御部１５の詳細な構成を説明する。

図１３は、スイッチ制御部１５の構成を例示する図である。図１３に示すように、スイッチ制御部１５は、整流回路１６、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ１７及びデジタル制御回路１８を含む。整流回路１６は、図７に示した整流回路７と同様の構成である。

ＡＤコンバータ１７は、整流回路１６から出力されたループアンテナ３及びバーアンテナ４のいずれか一方の電圧をデジタル値に変換し、デジタル制御回路１８に対して出力する。デジタル制御回路１８は、両アンテナの電圧を順に検知するために、選択部６に対して選択信号を出力する。また、デジタル制御回路１８は、ＡＤコンバータ１７から順に入力された両アンテナのデジタル値に基づいて、リーダライタ２４と通信するアンテナを選択するための選択信号を選択部６に対して出力する。

図１４は、デジタル制御回路１８の動作を例示するフローチャートである。図１４に示すように、デジタル制御回路１８は、まず、ループアンテナ３において発生する電圧を検知するために、ループアンテナ３を選択するよう選択部６を制御するための選択信号を出力する（Ｓ１４０１）。ループアンテナ３の選択信号を出力したデジタル制御回路１８は、出力した選択信号によりリーダライタ２４と通信可能になるよう切り替えられたループアンテナ３において発生した電圧のデジタル値（以降、「ループ振幅値」とする）を取得する（Ｓ１４０２）。

次に、デジタル制御回路１８は、バーアンテナ４において発生する電圧を検知するために、バーアンテナ４を選択するよう選択部６を制御するための選択信号を出力する（Ｓ１４０３）。バーアンテナ４の選択信号を出力したデジタル制御回路１８は、出力した選択信号によりリーダライタ２４と通信可能になるよう切り替えられたバーアンテナ４において発生した電圧のデジタル値（以降、「バー振幅値」とする）を取得する（Ｓ１４０４）。なお、Ｓ１４０１、Ｓ１４０２の処理とＳ１４０３とＳ１４０４の処理とは前後関係に制約はなく、Ｓ１４０１、Ｓ１４０２の処理の前にＳ１４０３とＳ１４０４の処理が実行されてもよい。

ループ振幅値及びバー振幅値を取得したデジタル制御回路１８は、まず、取得したループ振幅値が予め定められた基準の振幅値（以降、「基準値」とする）以上であるか否かを判定する（Ｓ１４０５）。ループ振幅値が基準値以上である場合（Ｓ１４０５／ＹＥＳ）、デジタル制御回路１８は、取得したバー振幅値が基準値以上であるか否かを判定する（Ｓ１４０６）。

バー振幅値が基準値以上である場合（Ｓ１４０６／ＹＥＳ）、デジタル制御回路１８は、ループ振幅値がバー振幅値以上であるか否かを判定する（Ｓ１４０７）。ループ振幅値がバー振幅値以上である場合（Ｓ１４０８／ＹＥＳ）、デジタル制御回路１８は、ループアンテナ３によりリーダライタ２４と通信するよう選択部６を制御するための選択信号を出力する（Ｓ１４０８）。

また、ループ振幅値が基準値以上である場合であって（Ｓ１４０５／ＹＥＳ）、バー振幅値が基準値よりも小さいとき（Ｓ１４０６／ＮＯ）も、デジタル制御回路１８は、上述したＳ１４０８の処理を行う。

一方、ループ振幅値が基準値よりも小さい場合（Ｓ１４０５／ＮＯ）、デジタル制御回路１８は、バー振幅値が基準値以上であるか否かを判定する（Ｓ１４０９）。バー振幅値が基準値以上である場合（Ｓ１４０９／ＹＥＳ）、デジタル制御回路１８は、バーアンテナ４によりリーダライタ２４と通信するよう選択部６を制御するための選択信号を出力する（Ｓ１４１０）。一方、バー振幅値が基準値よりも小さい場合（Ｓ１４０９／ＮＯ）、デジタル制御回路１８は、Ｓ１４０１の処理に戻り、以降の処理を繰り返す。

また、ループ振幅値及びバー振幅値がともに基準値以上の場合であって（Ｓ１４０５／ＹＥＳ、Ｓ１４０６／ＹＥＳ）、ループ振幅値がバー振幅値よりも小さいとき（Ｓ１４０７／ＮＯ）も、デジタル制御回路１８は、上述したＳ１４１０の処理を行う。

Ｓ１４０８の処理又はＳ１４１０の処理が実行されることにより、リーダライタ２４は、選択されたアンテナによりＲＦＩＤタグと通信を行う。デジタル制御回路１８は、通信を行ってから予め定められた時間が経過するまでそのまま通信を継続し（Ｓ１４１１／ＮＯ）、予め定められた時間が経過すると（Ｓ１４１１／ＹＥＳ）、リーダライタ２４と通信しているアンテナの振幅値を取得する（Ｓ１４１２）。

振幅値を取得したデジタル制御回路１８は、取得した振幅値が基準値以上であるか否かを判定する（Ｓ１４１３）。振幅値が基準値以上である場合（Ｓ１４１３／ＹＥＳ）、デジタル制御回路１８は、リーダライタ２４と通信しているアンテナによる通信を継続する。一方、振幅値が基準値よりも小さい場合（Ｓ１４１３／ＮＯ）、デジタル制御回路１８は、Ｓ１４０１の処理に戻り、以降の処理を繰り返す。

すなわち、スイッチ制御部１５は、他の装置であるリーダライタ２４とＲＦＩＤタグである無線通信装置との位置関係に応じてループアンテナ３（第１のアンテナ）及びバーアンテナ４（第２のアンテナ）それぞれに発生する信号（電圧振幅）を計測する計測部として機能する。

以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ回路１４を備えるＲＦＩＤタグである無線通信装置は、ループアンテナ３及びバーアンテナ４それぞれにおいて発生するいずれかの電圧（信号）を、１つの整流回路１６により順に検知する。そして、無線通信装置は、検知した各アンテナの振幅値及び基準値に基づいていずれかのアンテナをリーダライタ２４との通信用のアンテナとして選択する。第２の実施形態に係るアンテナ回路１４は、第１の実施形態のアンテナ回路１よりも整流回路が少ない構成で実現できるので、回路のコストを軽減しつつ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

３．実施形態３
以下、本発明の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態及び第２の実施形態において、アンテナ回路１、１４は、ループアンテナ３及びバーアンテナ４をそれぞれ１つずつ含む場合を例として説明した。第３の実施形態に係るアンテナ回路は、バーアンテナ４を２つ含む。

図１５は、第３の実施形態におけるループアンテナ３及び２つのバーアンテナ４ａ、４ｂの配置態様を例示する図である。図１５に示すように、ループアンテナ３は、図６に示した場合と同様に、基板に対して回転塾が垂直になるように配置され、バーアンテナ４ａ、４ｂは、基板に対して回転軸が平行になるように配置される。また、図１５に示すように、バーアンテナ４ａ、４ｂは直交するように配置される。

図１６及び図１７は、図１５に示したアンテナの配置態様おけるＲＦＩＤタグの構成を例示する図である。図１６は、図５に示した第１の実施形態に係る構成と同様な構成であり、図１７は、図１２に示した第２の実施形態に係る構成と同様な構成である。

図１６に示したアンテナ回路１９に含まれる検知部２０は、ループアンテナ３及びバーアンテナ４ａ、４ｂにおいて発生した電圧を検知し、検知した電圧が最大のアンテナを通信用のアンテナとして選択するための選択信号を選択部２１に対して出力する。選択部２１は、検知部２０から入力された選択信号に基づいて選択されたアンテナがリーダライタ２４と通信可能になるよう切り替える。

図１７に示したアンテナ回路２２に含まれるスイッチ制御部２３は、選択部２１により選択されたアンテナにおいて発生する電圧を検知し、３つのアンテナそれぞれの電圧を順次検知する。そして、スイッチ制御部２３は、３つのアンテナそれぞれの電圧の検知結果に基づいて、いずれのアンテナによりリーダライタ２４と通信するかを選択するための選択信号を、選択部２１に対して出力する。スイッチ制御部２３の動作ロジックは、図１４に示した場合と同様である。

なお、検知部２０及びスイッチ制御部２３は、第１の実施形態に係る検知部５及び第２の実施形態に係るスイッチ制御部１５と同様の計測部として機能する。また、選択部２１は、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る選択部６と同様に第１のアンテナ及び第２のアンテナのいずれかを、他の装置との通信用のアンテナとして選択する機能を有する。

このような構成により、３つのアンテナのうち最も振幅値が大きいアンテナをリーダライタ２４との通信用のアンテナとして使用することができるので、通信範囲をｘｙ軸の両方向に対して拡大することが可能になる。また、図１７に示した構成によれば、図１６に示した構成よりも回路規模を小さくすることができる。

なお、上記第１から第３の実施形態に係る無線通信装置においては、基板に対してプリント配線パターンにより形成されたループアンテナ３及びバーアンテナ４が図６や図１５に示した態様で配置される場合を例として説明した。このようなループアンテナ３やバーアンテナ４を配置することで、第１の実施形態において説明したように、アンテナを小型、薄型に抑えることができるが、このようなループアンテナ３やバーアンテナ４を用いることは必須ではない。例えば、プリント配線パターンで形成されたループアンテナ３を例として説明した第１のアンテナは、基板に対して回転軸が垂直になるよう基板上に配置されるアンテナであればよい。また、例えば、バーアンテナ４を例として説明した第２のアンテナは、導線をループ状のコイルにして、基板に対して回転軸が平行になるよう基板上に配置されるアンテナであればよい。

なお、上記第１から第３の実施形態に係る無線通信装置は、アンテナごとの振幅値の大きさを比較して、振幅値が最大の１つのアンテナをリーダライタ２４との通信用アンテナとして選択する場合を例として説明した。その他、アンテナごとの振幅値に加えて、複数のアンテナが通信部２と接続される場合の振幅値の大きさを比較するようにしてもよい。

複数のアンテナが通信部２と接続された場合、発生する電流は接続された各アンテナにおいて発生する電流の和であるので、ＲＦＩＤタグとリーダライタ２４との位置関係によっては、複数のアンテナが通信部２と接続される場合の振幅値が最大となる場合がある。このような構成により、ＲＦＩＤタグとリーダライタ２４との位置関係によっては、いずれか１つのアンテナによりリーダライタ２４と通信を行うよりも、ＲＦＩＤタグとリーダライタ２４との距離が遠くても通信品質を維持することが可能になる。

この場合、選択部６、２１は、計測部として機能する検知部５、２０やスイッチ制御部１５、２３により計測された信号の大きさに応じて、第１のアンテナ及び第２のアンテナのいずれか又は第１のアンテナ及び第２のアンテナの複数を接続したアンテナを、他の装置との通信用アンテナとして選択する機能を有する。

１、１４、１９、２２ アンテナ回路
２ 通信部
３ ループアンテナ
４ バーアンテナ
５、２０ 検知部
６、２１ 選択部
７、１６ 整流回路
８ 差動増幅回路
９ ダイオード
１０ 抵抗器
１１ キャパシタ
１２ 選択スイッチ
１３ スイッチ素子
１５、２３ スイッチ制御部
１７ ＡＤコンバータ
１８ デジタル制御回路
２４ リーダライタ
２５ アンテナ
２６ 磁界
２７ ＲＦＩＤタグ

特開２０１４−０６４２６７号公報

Claims (9)

1. 他の装置と無線により通信する無線通信装置であって、
   導線をループ状のコイルにして、基板に対して回転軸が垂直になるよう前記基板上に配置される第１のアンテナと、
   導線をループ状のコイルにして、前記基板に対して回転軸が平行になるよう前記基板上に配置される第２のアンテナと、
   前記他の装置と前記無線通信装置との位置関係に応じて前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナそれぞれに発生する信号を計測する計測部と、
   計測された前記信号の大きさに応じて、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナのいずれかを、前記他の装置との通信用のアンテナとして選択する選択部と
   を含むことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記第１のアンテナは、前記基板に対するプリント配線パターンにより形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第２のアンテナは、磁性体に導線をコイル状に巻きつけたバーアンテナである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 前記第２のアンテナは２つであり、
   前記２つの第２のアンテナは、それぞれの回転軸が直交するように配置される
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
5. 前記計測部は、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナそれぞれに発生する前記信号をそれぞれ検知する複数の信号検知回路を含み、前記複数の信号検知回路それぞれにおいて検知された前記信号を計測する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
6. 前記計測部は、
   前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナそれぞれに発生するいずれかの信号を検知する１つの信号検知回路を含み、
   前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナを順に選択するよう前記選択部を制御して、選択された前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナそれぞれに発生する前記信号を前記１つの信号検知回路により順に検知して計測する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
7. 前記選択部は、計測された前記信号の大きさに応じて、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナのいずれか又は前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナの複数を接続したアンテナを、前記他の装置との通信用アンテナとして選択する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線通信装置を備えることを特徴とする携帯端末装置。
9. 前記無線通信装置は、ＲＦＩＤタグである
   ことを特徴とする請求項８に記載の携帯端末装置。