JP2019068166A - Ｒｆｉｄリーダライタ装置、インピーダンス調整方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦＩＤリーダライタ装置のインピーダンスを適切に調整することを目的とする。【解決手段】ＲＦＩＤリーダライタ装置は、アンテナに送る信号を出力する送信回路と、アンテナから送られた信号を受信する受信回路と、送信回路とアンテナとの間の伝送線路に設けられ、ＶＳＷＲ値を測定するＶＳＷＲモニタと、インピーダンスを調整可能な回路を含む調整部と、ＶＳＷＲモニタからＶＳＷＲ値を取得し、調整部に、ＶＳＷＲ値に基づいて設定した制御信号を送信することによりインピーダンスを調整する制御部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤリーダライタ装置、およびインピーダンス調整方法に関する。

近年、ＲＦＩＤ（radio frequency identifier）を用いた近距離無線通信技術が用いられている。例えば、ＲＦＩＤリーダライタ装置が、識別情報が記憶されたタグから送信される電波を受信し、タグの識別情報を認識する。通常、ＲＦＩＤリーダライタ装置のインピーダンス（アンテナに至る伝送線路のインピーダンス）と、ＲＦＩＤリーダライタ装置に接続されたアンテナのインピーダンスとが、整合するように設計される。

関連する技術として、アンテナのインピーダンスの変化の軌跡に基づき設定された制御値を、インピーダンス整合回路に反映させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、関連する技術として、キャリアリーク量が最小になるようにインピーダンス調整手段が終端回路のインピーダンスを調整する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、関連する技術として、メカニカルキーの収納の有無に応じてインピーダンス調整手段を制御し、アンテナと送信回路又は受信回路との間のインピーダンスを補正する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１４−２４１７２４号公報 特開２０１４−２３０６０８号公報 特開２００９−１７７６４２号公報

しかしながら、一旦はＲＦＩＤリーダライタ装置とアンテナとのインピーダンス整合が取れていても、例えばアンテナ近傍の電気的特性が変動する環境下で運用される場合（例えばアンテナ近傍に何等かの金属や誘電体などが近づいた場合）、ＲＦＩＤリーダライタ装置とアンテナとの整合がずれて不整合となり、以って送信電力ロスが発生する場合がある。

また、受信回路に接続しているカップラーのディレクティビティが悪化し、これよりキャリアリーク量が増大する場合がある。キャリアリーク量増大により受信性能の劣化が発生する場合がある。

また、ＲＦＩＤリーダライタの本体に対して、様々なインピーダンス特性を持つ複数のアンテナが接続される構成の場合、ＲＦＩＤリーダライタ装置のインピーダンスを複数のアンテナの何れかと整合させても、他のアンテナとは整合しないことになる。

本発明は、以上の課題に鑑み、ＲＦＩＤリーダライタ装置のインピーダンスを適切に調整することを目的とする。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置は、アンテナに送る信号を出力する送信回路と、前記アンテナから送られた信号を受信する受信回路と、前記送信回路と前記アンテナとの間の伝送線路に対応して設けられ、ＶＳＷＲ値を測定するＶＳＷＲモニタと、前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整可能な回路を含む第１調整部と、前記ＶＳＷＲモニタから前記ＶＳＷＲ値を取得し、該取得したＶＳＷＲ値に基づいて設定した制御信号を前記第１調整部に送信することにより、前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整する制御部とを有する。

本発明によれば、ＲＦＩＤリーダライタ装置のインピーダンスを適切に調整することができる。

一般的なＲＦＩＤリーダライタシステムの構成を示す図である。 第１の実施形態のＲＦＩＤリーダライタシステムの構成を示す図である。 カップラー部の構成を示す図である。 インピーダンス調整部に適用される終端回路の第１の構成例を示す図である。 インピーダンス調整部に適用される終端回路の第２の構成例を示す図である。 インピーダンス調整部に適用される終端回路の第３の構成例を示す図である。 第１の実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態のＲＦＩＤリーダライタシステムの構成を示す図である。 第２の実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。 第３の実施形態のＲＦＩＤリーダライタシステムの構成を示す図である。 第３の実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。

＜一般的なＲＦＩＤリーダライタシステムの構成＞
図１は、一般的なＲＦＩＤリーダライタシステムの構成を示す図である。ＲＦＩＤリーダライタシステムは、ＲＦＩＤリーダライタ装置１００と、アンテナ８とを含む。

ＲＦＩＤリーダライタ装置１００は、ＣＰＵ１、送信回路２０、カップラー６、終端回路６ａ、アンテナ端７、局部発振器９、ハイブリッド回路１０、受信回路３０を有する。

ＣＰＵ１は、ＲＦＩＤリーダライタ装置１００全体の制御を行う。ＣＰＵ１は、不図示のメモリに記憶されたプログラムに基づいて、以下に説明する各種制御を行う。ＣＰＵ１は、制御部の一例である。

ＣＰＵ１は、送信回路２０にアンテナ８から発信する電波の元となる信号を送信し、受信回路３０から、アンテナ８がＲＦＩＤタグから受信した電波に基づく信号を受信する。

送信回路２０は、ＤＡＣ（digital to analog converter）２と送信ベースバンド処理回路３と送信ミキサ４と送信アンプ５とを含む。送信回路２０は、アンテナ８に送られる信号を出力する。

ＤＡＣ２は、ＣＰＵ１から受信したデジタル信号をアナログ信号に変換し、送信ベースバンド処理回路３へ出力する。

送信ベースバンド処理回路３は、ベースバンド信号中の不要な周波数成分の除去等の信号整形を行い出力する。

送信ミキサ４は、送信ベースバンド処理回路３の出力信号を局部発振器９の出力信号を用いてアップコンバートして出力する。送信アンプ５は、送信ミキサ４から送信される信号を増幅して出力する。送信アンプ５からの出力信号は、カップラー６を介してアンテナ端７に出力される。アンテナ端７は、ＲＦＩＤリーダライタ装置本体におけるアンテナ８との接続点である。よって、アンテナ８がアンテナ端７に接続されている場合には、上記送信アンプ５からの出力信号は、カップラー６とアンテナ端７を介して、アンテナ８に出力されることになる。

終端回路６ａは、抵抗、インダクタ、キャパシタ等を含む回路であり、インピーダンスが所定値（例えば、５０Ω）となるような構成である。例えば、本一般例における終端回路６ａのインピーダンスは固定値である。

但し、この例に限らず、終端回路６ａは、他の例としては、例えば特開２０１５−２３０６０８号公報における終端回路３１などと同様に、カップラー６の１つの端子とアース間に接続することにより、カップラー６の本来の性能を保証するための回路であって、特にインピーダンス調整可能に構成された回路であってもよい。

カップラー６は、例えば、送信回路２０から出力される送信電力をアンテナ端７へ導き、アンテナ端７から入力されるＲＦＩＤからの反射電力を受信回路３０へ導くための構成である。アンテナ端７にはアンテナ８が接続される。

アンテナ端７は、ＲＦＩＤリーダライタ装置１００とアンテナ８と接続する接続端子である。アンテナ８は、アンテナ端７を介して受信した信号に基づく電波をＲＦＩＤタグに送信し、ＲＦＩＤタグから送信された電波を受信する。

受信回路３０は、分配器１１とＩ−ｃｈ受信ミキサ１２とＱ−ｃｈ受信ミキサ１３とＩ−ｃｈ受信ベースバンド処理回路１４とＱ−ｃｈ受信ベースバンド処理回路１５とＩ−ｃｈＡＤＣ（analog to digital converter）１６とＱ−ｃｈＡＤＣ１７とを含む。

分配器１１は、アンテナ８から送られた信号を、カップラー６を介して受信し、２つの信号に分配し、分配した信号をそれぞれＩ−ｃｈ受信ミキサ１２とＱ−ｃｈ受信ミキサ１３に出力する。

ハイブリッド回路１０は、局部発振器９から受信した信号を、互いに９０°位相のずれた信号として、それぞれ、Ｉ−ｃｈ受信ミキサ１２と、Ｑ−ｃｈ受信ミキサ１３に出力する。Ｉ−ｃｈ受信ミキサ１２、Ｑ−ｃｈ受信ミキサ１３は、各々、自己に入力される分配器１１からの信号を、局部発振器９からの信号でダウンコンバートして出力する。

Ｉ−ｃｈ受信ベースバンド処理回路１４は、Ｉ−ｃｈ受信ミキサ１２でダウンコンバートされた信号から不要な周波数成分を除去し、復調して、Ｉ−ｃｈＡＤＣ１６に出力する。Ｉ−ｃｈＡＤＣ１６は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１に出力する。

Ｑ−ｃｈ受信ベースバンド処理回路１５は、Ｑ−ｃｈ受信ミキサ１３でダウンコンバートされた信号から不要な周波数成分を除去し、復調して、Ｑ−ｃｈＡＤＣ１７に出力する。Ｑ−ｃｈＡＤＣ１７は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１に出力する。

図１に示したシステムにおいて、ＲＦＩＤリーダライタ装置１００のインピーダンス（アンテナ８への伝送線路のインピーダンス）と、アンテナ８のインピーダンスとの、整合が悪化した場合、送信電力ロスが発生する場合があり、さらに、カップラー６のディレクティビティ悪化が発生することにより、キャリアリーク量が増大する場合がある。

＜第１の実施形態のシステムの構成＞
図２は、第１の実施形態のＲＦＩＤリーダライタシステムの構成を示す図である。なお、図２に示すシステムにおいて、図１に示す一般例と同様の構成については、説明を省略する。図２に示すＲＦＩＤリーダライタ装置２００は、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）モニタ１８を更に備える点と、カップラー部６及び終端回路６ａの代わりにカップラー部４０を備える点で、図１に示す一般例の構成と異なる。

ＶＳＷＲモニタ１８は、送信回路２０とアンテナ８との間の伝送線路に対応して設けられ、そのＶＳＷＲ値を測定する（アンテナ８への伝送線路に係わるＶＳＷＲ値を測定する）。

ＶＳＷＲモニタ１８は、送信回路２０から出力された信号をカップラー部４０を介して入力し、アンテナ８が出力した信号を、アンテナ端７を介して入力する。そして、ＶＳＷＲモニタ１８は、送信回路２０から入力した信号（進行波）の電圧とアンテナ８から入力した信号（反射波）の電圧との関係を示すＶＳＷＲ値を測定する。

カップラー部４０は、カップラー６と調整部４１とを含む。本実施形態におけるカップラー部４０の詳細については後述する。

尚、ＶＳＷＲ値を測定する機能自体は、既存技術であるので、ここでは特に説明しないが、ＶＳＷＲモニタ１８は、カップラー部４０とアンテナ端７との間の伝送線路上の信号を検出できるようになっている。

ＣＰＵ１は、ＶＳＷＲモニタ１８から受信したＶＳＷＲ値に基づいて設定した制御信号を、カップラー部４０の調整部４１に送信することにより、インピーダンス調整（アンテナ端７への伝送線路のインピーダンスの調整）を行う。

ＶＳＷＲ値は、ＲＦＩＤリーダライタ装置２００とアンテナ８との間のインピーダンス整合性に影響を受ける。例えば、ＶＳＷＲ値が高い場合、ＲＦＩＤリーダライタ装置２００とアンテナ８との間のインピーダンス整合性が低い（不整合である）ことが想定される。従って、ＣＰＵ１は、ＶＳＷＲ値がより低くなるようにインピーダンスを調整することが好ましい。

図３は、カップラー部４０の構成を示す図である。カップラー部４０は、カップラー６と調整部４１とを含む。調整部４１は、インピーダンスを調整可能な回路が適用された第１インピーダンス調整部４１ａ（第２調整部の一例）と第２インピーダンス調整部４１ｂ（第１調整部の一例）とを含む。第１インピーダンス調整部４１ａは、アンテナ８への伝送線路のインピーダンスを調整可能な回路を含む。第２インピーダンス調整部４１ｂは、カップラー６の１つの端子（第３端子）とアース間に接続された、そのインピーダンスを調整可能な回路構成を含む終端回路である。

カップラー６は、入出力端子として、第１端子（Input）、第２端子（Direct）、第３端子（Coupled）および第４端子（Isolated）を含む。第１端子は、送信回路２０から出力された信号を入力する。第２端子は、第１端子が入力した信号を、アンテナ端７を介してアンテナ８に出力する。また、第２端子は、アンテナ端７を介してアンテナ８からの反射信号を入力する。第３端子は、第１インピーダンス調整部４１ａに接続される。第４端子は、第２端子が入力した信号を受信回路３０に出力する。

第１インピーダンス調整部４１ａは、カップラー６のアイソレーションポート（第３端子）に接続された終端回路である。第１インピーダンス調整部４１ａは、カップラー６のアイソレーションポート（第３端子）とアース間に接続される、カップラー６のアイソレーションポートの終端抵抗等であり、特にインピーダンス調整可能に構成された回路である。

第１インピーダンス調整部４１ａのインピーダンスは、ＣＰＵ１から送信される制御信号に基づいて、調整可能である。カップラー６の各端子（第１〜４端子）に接続される各回路のインピーダンスは、通常、所定値（例えば、５０Ω）にて設計されているが、カップラー６に繋がっている周辺素子や寄生容量等の影響を受ける。従って、終端回路（第１インピーダンス調整部４１ａ）の容量成分（Ｃ）やインダクタンス成分（Ｌ）等を調整可能な構成とする事で（インピーダンスを調整可能とすることで）、カップラー６の重要特性（InputポートとCoupledポートへのアイソレーション量）を向上（増加）させることができる。

送信回路２０から受信回路３０へのアイソレーション量が増えると、ＲＦＩＤリーダライタ装置２００における主要ノイズ発生源である、送信回路２０から受信回路３０へ流れる信号（キャリアリーク）を低減することができる。なお、第１インピーダンス調整部４１ａのインピーダンスは、主としてキャリアリーク量に影響を与えるが、ＶＳＷＲ値にも影響を与える。一方、第２インピーダンス調整部４１ｂに係わるインピーダンスは、主としてＶＳＷＲ値に影響を与えるが、キャリアリーク量にも影響を与える。

第２インピーダンス調整部４１ｂは、カップラー６とアンテナ端７との間に設けられる、インピーダンスを調整可能な回路である。

第２インピーダンス調整部４１ｂは、“アンテナ８への伝送線路に係わるインピーダンス”（“アンテナ端７から見た、カップラー６のインピーダンス”あるいは“アンテナ端７とカップラー６との間のインピーダンス”等と言うこともできる）を、調整する為の構成である。よく知られているように、ＶＳＷＲ値は、“アンテナへの伝送線路に係わるインピーダンス”と“アンテナのインピーダンス”とのマッチング具合を示すものとなる。

“アンテナ８への伝送線路に係わるインピーダンス”を、アンテナ端７に接続されているアンテナ８のインピーダンスに合わせるほど、ＶＳＷＲ値が下がり、送信ロスを抑えることが可能となる。アンテナ８のインピーダンスは、アンテナ８近傍の電気的環境を受けるため、一定ではないことが想定される。なお、第２インピーダンス調整部４１ｂのインピーダンス（≒“アンテナ８への伝送線路に係わるインピーダンス”）は、主としてＶＳＷＲ値に影響を与えるが、キャリアリーク量にも影響を与える。

以下、第１インピーダンス調整部４１ａおよび第２インピーダンス調整部４１ｂに適用される終端回路の構成例を説明する。第１インピーダンス調整部４１ａおよび第２インピーダンス調整部４１ｂを総称して、インピーダンス調整部と記載することがある。なお、第１インピーダンス調整部４１ａおよび第２インピーダンス調整部４１ｂに適用される回路は、略同様であってもよいし異なっていてもよい。

図４は、第１インピーダンス調整部４１ａの第１の構成例である。
図４に示す終端回路４１−１は、終端抵抗５１とインダクタ５２と第１のキャパシタ５３Ａと第２のキャパシタ５４Ａとを含む。

終端抵抗５１は、一方の端子が接地され、他方の端子がインダクタ５２に接続される。インダクタ５２は、一方の端子がカップラー６と接続され、他方の端子が終端抵抗５１と接続される。

第１のキャパシタ５３Ａは、一方の端子がインダクタ５２と接続され、他方の端子が接地される。第１のキャパシタ５３Ａは、可変コンデンサであり、ＣＰＵ１から出力される制御信号によって静電容量を制御することが可能である。

第２のキャパシタ５４Ａは、一方の端子がインダクタ５２と接続され、他方の端子が接地される。第２のキャパシタ５４Ａは、可変コンデンサであり、ＣＰＵ１から出力される制御信号によって静電容量を制御することが可能である。

図４に示された終端回路４１−１は、ＣＰＵ１から出力された制御信号に基づいて、第１のキャパシタ５３Ａおよび第２のキャパシタ５４Ａの静電容量を調整することにより、インピーダンスを調整することができる。

図５は、第１インピーダンス調整部４１ａの第２の構成例である。
図５に示す終端回路４１−２は、終端抵抗５１Ａとインダクタ５２と第１のキャパシタ５３と第２のキャパシタ５４とを含む。

終端抵抗５１Ａは、一方の端子が接地され、他方の端子がインダクタ５２に接続される。終端抵抗５１Ａは、可変抵抗であり、ＣＰＵ１から出力される制御信号によって抵抗値を制御することが可能である。

インダクタ５２は、一方の端子がカップラー６と接続され、他方の端子が終端抵抗５１Ａと接続される。第１のキャパシタ５３は、一方の端子がインダクタ５２と接続され、他方の端子が接地される。第２のキャパシタ５４は、一方の端子がインダクタ５２と接続され、他方の端子が接地される。

終端回路４１−２は、ＣＰＵ１から出力される制御信号によって終端抵抗５１Ａの抵抗値を制御することにより、インピーダンスを調整することができる。

図６は、第１インピーダンス調整部４１ａの第３の構成例である。
図６に示す終端回路４１−３は、終端抵抗５１とインダクタ５２Ａと第１のキャパシタ５３と第２のキャパシタ５４とを含む。

終端抵抗５１は、一方の端子が接地され、他方の端子がインダクタ５２Ａに接地される。

インダクタ５２Ａは、一方の端子がカップラー６と接続され、他方の端子が終端抵抗５１と接続される。インダクタ５２Ａは、ＣＰＵ１から出力される制御信号によりインダクタンス値が変化する。インダクタ５２Ａは、ＣＰＵ１から出力される制御信号によって、インダクタンス値が異なる複数のインダクタＬ１、Ｌ２、・・・、Ｌｎの内の１つを選択する。インダクタ５２Ａは、ＣＰＵ１から出力される制御信号によってインダクタ５２Ａ自体のインダクタンス値を制御してもよい。

第１のキャパシタ５３は、一方の端子がインダクタ５２Ａに接続され、他方の端子が接地される。第２のキャパシタ５４は、一方の端子がインダクタ５２Ａと接続され、他方の端子が接地される。

図６に示す終端回路４１−３によれば、ＣＰＵ１から出力される制御信号によりインダクタ５２Ａのインダクタンス値を変化させることにより、インピーダンスを調整することができる。

尚、第２インピーダンス調整部４１ｂも、その具体的な構成例は、上記第１インピーダンス調整部４１ａの具体例（図４、図５、図６）とほぼ同様であってよい。違いとしては、第１インピーダンス調整部４１ａがカップラー６とアース間に接続されるのに対して、第２インピーダンス調整部４１ｂがカップラー６とアンテナ端７間に接続されるので、これに応じた構成となる点である。

＜第１の実施形態の処理＞
図７は、第１の実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。
図２の装置２００におけるＣＰＵ１が、不図示のメモリに予め記憶されているアプリケーションプログラムを実行することで、例えば図７に示すフローチャート図の処理が実現される。図７の処理は、任意のＲＦＩＤタグとの通信が行われる毎に実行される。

図７の処理例では、まず、ＣＰＵ１は、読み取り対象のＲＦＩＤタグと通信するためのキャリアをオンにする（ステップＳ１０１）。

そして、ＣＰＵ１は、ＶＳＷＲモニタ１８から、ＶＳＷＲ値を取得する（ステップＳ１０２）。ＶＳＷＲモニタ１８は、定期的にＶＳＷＲ値をＣＰＵ１に送信してもよいし、ＣＰＵ１からの要求に応じて、ＶＳＷＲ値をＣＰＵ１に送信してもよい。

ＣＰＵ１は、ＶＳＷＲ値が第１基準値（例えば、１．２）以下であるか判定する（ステップＳ１０３）。尚、第１基準値は、ＶＳＷＲ値に対応する所定の閾値であり、予め任意の値が設定されている。

ＶＳＷＲ値が第１基準値以下ではない場合（ステップＳ１０３，ＮＯ）、ＣＰＵ１は、第２インピーダンス調整部４１ｂに制御信号を送信し、アンテナ８への伝送線路に係わるインピーダンスを調整する（ステップＳ１０４）。ＣＰＵ１は、ステップＳ１０４において、例えば、ＶＳＷＲ値をモニタしながら、ＶＳＷＲ値が第１基準値以下となるまで、複数の異なる制御信号を送信する。ＶＳＷＲ値が第１基準値以下となったらステップＳ１０５へ移行する。但し、全調整範囲で試して見てもＶＳＷＲ値が第１基準値以下とならない場合には、ＶＳＷＲ値が最も第１基準値に近くなる値（ＶＳＷＲ値が最も小さくなる値）を採用してステップＳ１０５へ移行する。

ＣＰＵ１は、ＶＳＷＲ値が所定の第１基準値以下の場合であっても、ＶＳＷＲ値が最も小さかったときの制御信号を第２インピーダンス調整部４１ｂに送信するようにしてもよい。

ＣＰＵ１は、ステップＳ１０４において、第２インピーダンス調整部４１ｂだけでなく、第１インピーダンス調整部４１ａにも制御信号を送信し、インピーダンスを調整してもよい。ＣＰＵ１は、第１インピーダンス調整部４１ａおよび第２インピーダンス調整部４１ｂの両方を用いてインピーダンスを調整することで、より高い精度でインピーダンスを調整することができる。

ステップＳ１０４の処理後、または、ステップＳ１０３でＹＥＳの場合、ＣＰＵ１は、ＲＦＩＤタグとの通信を実行する（ステップＳ１０５）。

以上のように、本実施形態のＲＦＩＤリーダライタ装置２００は、基本的にはＶＳＷＲ値に基づいて設定した制御信号により、アンテナ８への伝送線路に係わるインピーダンスを調整する。従って、アンテナ８の周辺環境の影響等によりＲＦＩＤリーダライタ装置２００とアンテナ８とのインピーダンスとが不整合になった場合でも、適切にインピーダンス調整を行いインピーダンスの整合性を向上させることができる。

＜第２の実施形態のシステムの構成＞
図８は、第２の実施形態のＲＦＩＤリーダライタシステムの構成を示す図である。なお、図８に示すシステムにおいて、図２に示す第１の実施形態のシステムと同様の構成については、説明を省略する。

図８に示すＲＦＩＤリーダライタ装置２５０は、カップラー部４０と受信回路３０との間にキャリアリークモニタ１９を設けている点、及び上記ＶＳＷＲモニタ１８が無い点で、図２に示す第１の実施形態の構成と異なる。キャリアリークモニタ１９は、送信回路２０から受信回路３０へ漏れる電力量であるキャリアリーク量を測定し、ＣＰＵ１に送信する。キャリアリーク量は、送信回路２０からアンテナ８を介さずに受信回路３０へ漏れる電力量である。

ＣＰＵ１は、キャリアリーク量に基づいて設定した制御信号を、基本的には第２インピーダンス調整部４１ｂに送信することにより、インピーダンスを調整する。ＣＰＵ１１は、例えば、キャリアリークモニタ１９によって測定される上記キャリアリーク量に基づいて、第２インピーダンス調整部４１ｂのインピーダンス（アンテナ８への伝送線路のインピーダンス）を調整する。

上記の通り、第２インピーダンス調整部４１ｂのインピーダンスは、主としてＶＳＷＲ値に影響を与えるが、キャリアリーク量にも影響を与える。これより、第２インピーダンス調整部４１ｂのインピーダンスを調整制御することで、キャリアリーク量を調整することができる。

例えば、アンテナ８のインピーダンスが変化した場合、インピーダンス不整合によりカップラー６が本来の性能を発揮できなくなり、キャリアリーク量が増加する。その結果、通信品質が劣化し、ＲＦＩＤタグを正しく読み取れる確率が低下するおそれがある。これより、キャリアリーク量が増加した場合には、第２インピーダンス調整部４１ｂのインピーダンスを調整制御することで、キャリアリーク量を減少させる。

尚、この例に限るものではなく、例えば、第２インピーダンス調整部４１ｂだけでなくさらに第１インピーダンス調整部４１ａのインピーダンスも調整制御することで、キャリアリーク量を調整するようにしてもよい。

なお、カップラー部４０の構成は、図３に示す構成と同様である。
また、第１インピーダンス調整部４１ａと第２インピーダンス調整部４１ｂに適用する回路は、図４〜図６に示す回路と略同様であってよいが、この例に限らない。

＜第２の実施形態の処理＞
図９は、第２の実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。
図８の装置２５０におけるＣＰＵ１が、不図示のメモリに予め記憶されているアプリケーションプログラムを実行することで、例えば図９に示すフローチャート図の処理が実現される。図９の処理は、任意のＲＦＩＤタグとの通信が行われる毎に実行される。

図９に示す例では、ＣＰＵ１は、まず、読み取り対象のＲＦＩＤタグと通信するためのキャリアをオンにする（ステップＳ１５１）。

そして、ＣＰＵ１は、キャリアリークモニタ１９から、キャリアリーク量を取得する（ステップＳ１５２）。キャリアリークモニタ１９は、定期的にキャリアリーク量をＣＰＵ１に送信してもよいし、ＣＰＵ１からの要求に応じて、キャリアリーク量をＣＰＵ１に送信してもよい。

ＣＰＵ１は、キャリアリーク量が第２基準値（例えば、−５ｄｍ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１５３）。尚、第２基準値は、キャリアリーク量に応じた所定の閾値であり、予め任意の値が設定されている。

キャリアリーク量が第２基準値以下ではない場合、（ステップＳ１５３，ＮＯ）ＣＰＵ１は、第２インピーダンス調整部４１ｂに制御信号を送信し、インピーダンスを調整する（ステップＳ１５４）。ＣＰＵ１は、ステップＳ１５４において、例えば、キャリアリーク量をモニタしながら、キャリアリーク量が第２基準値以下となるまで、複数の異なる制御信号を送信する。

キャリアリーク量が第２基準値以下となったらステップＳ１５５へ移行する。但し、全調整範囲で試して見てもキャリアリーク量が第２基準値以下とならない場合には、キャリアリーク量が最も第２基準値に近くなる値（キャリアリーク量が最も小さくなる値）を採用してステップＳ１５５へ移行する。

ＣＰＵ１は、キャリアリーク量が第２基準値以下の場合であっても、キャリアリーク量がもっとも小さかったときの制御信号を、第２インピーダンス調整部４１ｂに送信するようにしてもよい。

ＣＰＵ１は、ステップＳ１５４において、第２インピーダンス調整部４１ｂだけでなく、第１インピーダンス調整部４１ａにも制御信号を送信し、インピーダンスを調整してもよい。ＣＰＵ１は、第１インピーダンス調整部４１ａおよび第２インピーダンス調整部４１ｂの両方を用いてインピーダンスを調整することで、より高い精度でインピーダンスを調整することができる。

ステップＳ１５４の処理後、または、ステップＳ１５３でＹＥＳの場合、ＣＰＵ１は、ＲＦＩＤタグとの通信を実行する（ステップＳ１５５）。

以上のように、本実施形態のＲＦＩＤリーダライタ装置２５０は、キャリアリーク量に基づいて設定した制御信号により、主に第２インピーダンス調整部４１ｂに係わるインピーダンスを調整することで（“アンテナ８への伝送線路に係わるインピーダンス”を調整することで）、キャリアリーク量を調整する。

但し、この例に限らず、例えば、第２インピーダンス調整部４１ｂに係わるインピーダンスだけでなく、更に、第１インピーダンス調整部４１ａに係わるインピーダンスも調整することで、キャリアリーク量を調整するようにしてもよい。

＜第３の実施形態のシステムの構成＞
図１０は、第３の実施形態のＲＦＩＤリーダライタシステムの構成を示す図である。なお、図１０に示すシステムにおいて、図２に示す第１の実施形態のシステムと同様の構成については、説明を省略する。

図１０に示すＲＦＩＤリーダライタ装置３００は、カップラー部４０と受信回路３０との間にキャリアリークモニタ１９を設けている点で、図２に示す第１の実施形態の構成と異なる。キャリアリークモニタ１９は、送信回路２０から受信回路３０へ漏れる電力量であるキャリアリーク量を測定し、ＣＰＵ１に送信する。キャリアリーク量は、送信回路２０からアンテナ８を介さずに受信回路３０へ漏れる電力量である。また、上記ＶＳＷＲモニタ１８も有している。

このように、第３の実施形態のＲＦＩＤリーダライタ装置３００は、アンテナ８への伝送線路に係わるＶＳＷＲ値の測定と、キャリアリーク量の測定の両方を行える構成となっている。

ＣＰＵ１は、測定したＶＳＷＲ値およびキャリアリーク量に基づいて設定した制御信号を、調整部４１に送信することにより、インピーダンスを調整する。このインピーダンス調整は、第１インピーダンス調整部４１ａと第２インピーダンス調整部４１ｂの何れか一方あるいは両方に係わるインピーダンスを調整するものである。

例えば、アンテナ８のインピーダンスが変化した場合、インピーダンス不整合によりカップラー６が本来の性能を発揮できなくなり、キャリアリーク量が増加する。その結果、通信品質が劣化し、ＲＦＩＤタグを正しく読み取れる確率が低下するおそれがある。また、ＲＦＩＤリーダライタ装置３００のインピーダンスとアンテナ８のインピーダンスが不整合となった場合、送信電力ロスが発生する場合があり、この場合ＶＳＷＲ値が増加する場合がある。ＣＰＵ１は、基本的には、キャリアリーク量が増加した場合には第１インピーダンス調整部４１ａを調整制御し、ＶＳＷＲ値が増加した場合には第２インピーダンス調整部４１ｂを調整制御する。但し、この例に限らない。上記のことから、第１インピーダンス調整部４１ａの調整はＶＳＷＲ値にも影響するし、第２インピーダンス調整部４１ｂの調整はキャリアリーク量にも影響することになる。

なお、カップラー部４０の構成は、図３に示す構成と同様である。
また、第１インピーダンス調整部４１ａと第２インピーダンス調整部４１ｂに適用する回路は、図４〜６に示す回路と略同様であってよいが、この例に限らない。

＜第３の実施形態の処理＞
図１１は、第３の実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。
図１０の装置３００におけるＣＰＵ１が、不図示のメモリに予め記憶されているアプリケーションプログラムを実行することで、例えば図１１に示すフローチャート図の処理が実現される。図１１の処理は、任意のＲＦＩＤタグとの通信が行われる毎に実行される。

図１０に示す処理例では、ＣＰＵ１は、まず、読み取り対象のＲＦＩＤタグと通信するためのキャリアをオンにする（ステップＳ２０１）。

そして、ＣＰＵ１は、ＶＳＷＲモニタ１８からＶＳＷＲ値を取得し、キャリアリークモニタ１９からキャリアリーク量を取得する（ステップＳ２０２）。ＶＳＷＲモニタ１８は、定期的にＶＳＷＲ値をＣＰＵ１に送信してもよいし、ＣＰＵ１からの要求に応じて、ＶＳＷＲ値をＣＰＵ１に送信してもよい。キャリアリークモニタ１９は、定期的にキャリアリーク量をＣＰＵ１に送信してもよいし、ＣＰＵ１からの要求に応じて、キャリアリーク量をＣＰＵ１に送信してもよい。

ＣＰＵ１は、ＶＳＷＲ値が第１基準値（例えば、１．２）以下であり、かつ、キャリアリーク量が第２基準値（例えば、−５ｄｍ）以下であるか判定する（ステップＳ２０３）。ＶＳＷＲ値とキャリアリーク量の両方が正常値であった場合（各々に応じた基準値以下であった場合）には（ステップＳ２０３，ＹＥＳ）、そのまま後述するステップＳ２０５に移行して通信を実行する。

ＶＳＷＲ値とキャリアリーク量の何れか一方または両方が、各々に対応する基準値以下ではない場合（ステップＳ２０３，ＮＯ）、ＣＰＵ１は、第１インピーダンス調整部４１ａと第２インピーダンス調整部４１ｂのいずれか一方または両方に制御信号を送信し、これらに係わるインピーダンスを調整する（ステップＳ２０４）。

ＣＰＵ１は、ステップＳ２０４において、例えば、ＶＳＷＲ値およびキャリアリーク量をモニタしながら、ＶＳＷＲ値が第１基準値以下となり、かつ、キャリアリーク量が第２基準値以下となるまで、第１インピーダンス調整部４１ａまたは／及び第２インピーダンス調整部４１ｂに、複数の異なる制御信号を送信する。

尚、本説明中の「または／及び」は、「または、あるいは、及び」の意味である。
ＶＳＷＲ値が第１基準値以下となり、且つ、キャリアリーク量が第２基準値以下となったら、ステップＳ２０５へ移行する。但し、ＶＳＷＲ値、キャリアリーク量のどちらか一方あるいは両方ともが、全調整範囲で試して見ても基準値以下とならない場合には、基準値に近くなる値（最も小さくなる値）を採用してステップＳ２０５へ移行する。

ステップＳ２０４の処理後、または、ステップＳ２０３でＹＥＳの場合、ＣＰＵ１は、ＲＦＩＤタグとの通信を実行する（ステップＳ２０５）。

ＣＰＵ１は、例えば、キャリアリーク量が許容される限界値（第３基準）を超えないように、第１インピーダンス調整部４１ａのインピーダンスを調整してもよい。

ＣＰＵ１は、例えば、ＶＳＷＲ値とキャリアリーク量とを合成した値が最小となるように、インピーダンスを調整してもよい。ＶＳＷＲ値とキャリアリーク量とを合成した値は、例えば、以下の式（１）のＸのように表される。
Ｘ＝キャリアリーク量＋２０ｌｏｇ（ＶＳＷＲ値）・・・（１）

この例の場合、例えば上記ステップＳ２０４の代わりに、インピーダンス調整器の全調整範囲で様々な制御信号を試して各々の上記合成値Ｘを求めて、合成値Ｘがもっとも小さかったときの制御信号を、第１インピーダンス調整部４１ａと第２インピーダンス調整部４１ｂの何れか一方または両方に送信する処理を行う。

本実施形態のＲＦＩＤリーダライタ装置３００は、ＶＳＷＲ値およびキャリアリーク量に基づいてインピーダンスを調整する。従って、アンテナ８の周辺環境の影響等によりＲＦＩＤリーダライタ装置２００とアンテナ８とのインピーダンスが不整合になった場合でも、適切にインピーダンス調整を行いインピーダンスの整合性を向上させることができる。また、ＲＦＩＤリーダライタ装置３００は、ＶＳＷＲ値だけでなくキャリアリーク量も小さくなるようにインピーダンスを調整することができる。

＜その他＞
本実施形態は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。

１ ＣＰＵ
２ ＤＡＣ
３ 送信ベースバンド処理回路
４ 送信ミキサ
５ 送信アンプ
６ カップラー
７ アンテナ端
８ アンテナ
９ 局部発振器
１０ ハイブリッド回路
１１ 分配器
１２ Ｉ−ｃｈ受信ミキサ
１３ Ｑ−ｃｈ受信ミキサ
１４ Ｉ−ｃｈ受信ベースバンド処理回路
１５ Ｑ−ｃｈ受信ベースバンド処理回路
１６ Ｉ−ｃｈＡＤＣ
１７ Ｑ−ｃｈＡＤＣ
１８ ＶＳＷＲモニタ
１９ キャリアリークモニタ
２０ 送信回路
３０ 受信回路
４０ カップラー部
４１ 調整部
４１ａ 第１インピーダンス調整部
４１ｂ 第２インピーダンス調整部
１００，２００，２５０，３００ ＲＦＩＤリーダライタ装置

Claims (10)

1. アンテナに送る信号を出力する送信回路と、
   前記アンテナから送られた信号を受信する受信回路と、
   前記送信回路と前記アンテナとの間の伝送線路に対応して設けられ、ＶＳＷＲ値を測定するＶＳＷＲモニタと、
   前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整可能な回路を含む第１調整部と、
   前記ＶＳＷＲモニタから前記ＶＳＷＲ値を取得し、該取得したＶＳＷＲ値に基づいて設定した制御信号を前記第１調整部に送信することにより、前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整する制御部と、
   を有することを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ装置。
2. 前記制御部は、前記ＶＳＷＲ値が最も小さくなるように前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整することを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
3. 前記制御部は、前記ＶＳＷＲ値が第１基準値以下となるように前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整することを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
4. アンテナに送る信号を出力する送信回路と、
   前記アンテナから送られた信号を受信する受信回路と、
   前記送信回路から前記受信回路に漏れる電力量であるキャリアリーク量を測定するキャリアリークモニタと、
   前記アンテナへの伝送線路に係わるインピーダンスを調整可能な回路を含む第１調整部と、
   前記キャリアリークモニタから前記キャリアリーク量を取得し、該取得したキャリアリーク量に基づいて設定した制御信号を、前記第１調整部に送信することにより、前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整することで、前記キャリアリーク量を調整する制御部と、
   を有することを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ装置。
5. 前記制御部は、前記キャリアリーク量が第２基準値以下になるように、あるいは前記キャリアリーク量が最も小さくなるように、前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整することを特徴とする請求項４記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
6. アンテナに送る信号を出力する送信回路と、
   前記アンテナから送られた信号を受信する受信回路と、
   前記送信回路と前記アンテナとの間の伝送線路に対応して設けられ、ＶＳＷＲ値を測定するＶＳＷＲモニタと、
   前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整可能な回路を含む第１調整部と、
   前記送信回路から前記受信回路に漏れる電力量であるキャリアリーク量を測定するキャリアリークモニタと、
   前記送信回路及び前記受信回路と前記アンテナとの間に設けられるカップラーと、
   該カップラーの１つの端子をインピーダンスを整合する為のインピーダンスを調整可能な回路を含む第２調整部とを有し、
   制御部は、前記ＶＳＷＲモニタから前記ＶＳＷＲ値を取得し、前記キャリアリークモニタから前記キャリアリーク量を取得し、該取得したＶＳＷＲ値およびキャリアリーク量に基づいて設定した制御信号を、前記第１調整部または／及び前記第２調整部に送信することにより、インピーダンス調整する
   ことを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ装置。
7. 前記制御部は、前記ＶＳＷＲ値が第１基準値以下となり、かつ、前記キャリアリーク量が第２基準値以下となるようにインピーダンスを調整する
   ことを特徴とする請求項６記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
8. 前記制御部は、前記ＶＳＷＲ値と前記キャリアリーク量とを合成した値が最も小さくなるようにインピーダンスを調整する
   ことを特徴とする請求項６記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
9. アンテナに送る信号を出力する送信回路と、前記アンテナから送られた信号を受信する受信回路と、を備えたＲＦＩＤリーダライタ装置に用いるインピーダンス調整方法であって、
   前記送信回路と前記アンテナとの間の伝送線路に対応して設けられＶＳＷＲ値を測定するＶＳＷＲモニタから前記ＶＳＷＲ値を取得し、前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整可能な回路を含む第１調整部に、前記ＶＳＷＲ値に基づいて設定した制御信号を送信することにより、前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整する
   ことを特徴とするインピーダンス調整方法。
10. アンテナに送る信号を出力する送信回路と、前記アンテナから送られた信号を受信する受信回路と、を備えたＲＦＩＤリーダライタ装置のコンピュータを、
    前記送信回路と前記アンテナとの間の伝送線路に対応して設けられＶＳＷＲ値を測定するＶＳＷＲモニタから、前記ＶＳＷＲ値を取得するＶＳＷＲ値取得部と、
    前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整可能な回路を含む第１調整部に、前記ＶＳＷＲ値に基づいて設定した制御信号を送信することにより、前記伝送線路に係わるインピーダンスを調整するインピーダンス調整部、
    として機能させるためのプログラム。

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