JP4329932B2 - 送受信装置 - Google Patents

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本発明は、アンテナ装置及びこのアンテナ装置を備えた送受信装置に関わり、特に複数のアンテナ装置を隣接配置して使用する送受信装置に適用して好適なものである。
近年、多数の荷物の中から特定の荷物を検出する物品検出方法として、荷物に、識別情報、行き先などを書き込んだIDタグを取り付け、IDタグの記録情報を手掛かりとして特定の荷物を検出するシステムが開発されている。そして、特定の荷物を探し出すための手法として、例えば、間欠的に移動するゲートに送信および受信アンテナを取り付けたアンテナ取付部を多数設け、この送信および受信アンテナを順次有効化してIDタグと通信し、識別番号を読み取る。読み取った識別番号が特定荷物の識別番号と同じであった場合、そのとき通信していた送信および受信アンテナの位置から特定荷物の位置を検出する技術が開示されている(特許文献1)。
特開2002−207079公報。
ところで、上記したような物品検出方法において、物品を検出するためにゲートなどに取り付けられる送受信用のアンテナとしては、例えば複数のコイルアンテナが用いられている。しかしながら、このようなアンテナをゲートに隣接した状態で配置して制御を行った場合は、非動作中のアンテナであっても、アンテナが固有の共振点で干渉しあい、送受信に悪影響を与えてしまうという問題点があった。これを回避するために、従来ではアンテナ間の距離を充分に確保したり、アンテナの向きを調整するなどの必要があった。また複数のアンテナを一つの受信回路に統合するには複雑な回路が必要になるといった問題点あった。
そこで、本発明は、上記したような点を鑑みてなされたものであり、複数のコイルアンテナを隣接して配置した場合でもアンテナの共振点によって生じする干渉を緩和または回避することができるアンテナ装置、及びそのようなアンテナ装置を備えた送受信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項記載の送受信装置は、電波を送受するコイルアンテナと、該コイルアンテナに接続され、該コイルアンテナと共に共振回路を構成するコンデンサと、前記共振回路の共振状態を変更する共振状態変更手段と、を備えたアンテナ装置を複数備え、前記複数のアンテナ装置に夫々設けられている共振状態変更手段を制御する制御手段と、前記複数のアンテナ装置を介して情報の送信を行う送信手段と、前記複数のアンテナ装置を介して情報の受信を行う受信手段とを備え、前記制御手段は、前記複数のアンテナ装置のうち、いずれか一つのアンテナ装置を適正な共振状態で動作させると共に、他のアンテナ装置については前記コイルアンテナを前記送信手段の送信経路から分離すると共に、前記コイルアンテナを短絡するように構成されていることを特徴とする。
請求項に記載の送受信装置は、電波を送受するコイルアンテナと、該コイルアンテナに接続され、該コイルアンテナと共に共振回路を構成するコンデンサと、前記共振回路の共振状態を変更する共振状態変更手段と、を備えたアンテナ装置を複数備え、前記複数のアンテナ装置に夫々設けられている共振状態変更手段を制御する制御手段と、前記複数のアンテナ装置ごとに設けられ、対応するアンテナ装置を介して情報の送信を行う送信手段と、前記複数のアンテナ装置のうち、いずれかの一つのアンテナ装置を介して情報の受信を行う受信手段と、を備え、前記制御手段は、送信または受信動作時、前記複数のアンテナ装置のうち、いずれか一つのアンテナ装置を適正な共振状態に動作させると共に、他のアンテナ装置については適正な共振状態からずらすように前記共振状態変更手段を制御し、且つ、他のアンテナ装置を非動作状態にある前記送信手段に接続するように制御することを特徴とする。
請求項記載の送受信装置によれば、制御手段は共振状態変更手段を制御することにより、複数のアンテナ装置のうち、いずれか一つのアンテナ装置の共振回路を適正な共振状態で動作させ、他のアンテナ装置については前記共振回路を適正な共振状態からずらすようにしているので、上記同様、アンテナの共振点によって生じる干渉を、緩和したり、回避したりすることが可能になる。
請求項記載の送受信装置によれば、制御手段は、複数のアンテナ装置のうち、いずれか一つのアンテナ装置の共振回路を送受信動作に対応した共振状態に変更して送信手段または受信手段と接続し、他のアンテナ装置については共振回路を非動作状態にある受信動作または送信動作に対応した共振状態に変更して受信手段または送信手段と接続するようにしているので、上記同様、アンテナの共振点によって生じる干渉を、緩和したり、回避したりすることが可能になる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明していく。
図1は本発明の第1の実施形態とされる送受信装置の構成を示した図であり、図1(a)には並列共振型のアンテナ装置部を備えた送受信装置が、図1(b)には直列共振型のアンテナ装置部を備えた送受信装置がそれぞれ示されている。
この図1(a)に示す送受信装置1は、破線で囲って示すようにアンテナ装置部2と送受信制御部7とから構成される。アンテナ装置部2は、コイルアンテナ3、コンデンサ4、断接スイッチ5、マッチング回路6を備えている。コイルアンテナ3には同調用のコンデンサ4が並列に接続されている。この場合、コンデンサ4はコイルアンテナ3と共に所定の共振周波数で共振する並列共振回路を形成し、コイルアンテナ3と送受信制御部7とをロスなく接続するチューナとして作用するようになされている。
またコンデンサ4には、断接スイッチ(共振状態変更手段)5が並列に接続されている。この断接スイッチ5は、後述する制御回路10によりオン/オフ制御が行われている。マッチング回路6は、アンテナ装置部2と送受信回路7間のマッチング(整合)を図るようにしている。なお、マッチング回路6は必ずしも設ける必要は無い。
送受信制御部7は、アンプ8、送受信回路(送受信手段)9、制御回路(制御手段)10を備える。アンプ8は、送信動作時、送受信回路9からの送信信号を増幅してアンテナ装置部2に出力する。送受信回路9は、制御回路10の制御に基づいて送信回路、または受信回路として動作する。制御回路10は、当該送受信装置1全体の制御を行う。例えば、送受信回路9を送信回路または受信回路に切り換える切換制御や、当該送受信装置1の動作状態に応じてアンテナ装置部2の断接スイッチ5の制御などを行う。
このように構成される送受信装置1では、通常動作時、つまり送信動作時または受信動作時、制御回路10が断接スイッチ5を開放状態(オープン状態)に制御する。これにより、コイルアンテナ3とコンデンサ4との並列共振によりアンテナ装置部2において適正な共振状態を得るようにしている。
これに対して、非動作時は、制御回路10が断接スイッチ5を短絡状態(ショート状態)に制御することにより、コイルアンテナ3とコンデンサ4との共振状態を適正な共振状態から大幅に変化させるようにしている。
したがって、このような送受信装置1を複数用意する。そして、複数の送受信装置1のコイルアンテナ3を隣接配置して例えば同じ周波数帯域で使用する場合には、制御回路10により使用しない送受信装置1のアンテナ装置部2の断接スイッチ5を短絡状態に制御すれば、同じ周波数帯域で使用する複数のコイルアンテナ3を隣接して配置した場合でも、非動作状態にある送受信装置1のコイルアンテナ3が動作状態にある送受信装置1のコイルアンテナ3に対して影響を与えないようにすることができる。すなわち、このように送受信装置1を構成すれば、複数のコイルアンテナ3を互いに影響してしまうような距離に設置した場合でも、アンテナ共振点によって生じる干渉を緩和、または回避することができるようになる。
また、このような送受信装置1では、コイルアンテナ3に対して同調用のコンデンサ4を並列に接続するだけで、容易に共振回路を構成することができる。
また図1(b)に示す送受信装置11も破線で囲って示すようにアンテナ装置部12と送受信制御部7とから構成される。なお、図1(a)と同一部位には同一番号を付して詳細な説明は省略する。
この場合のアンテナ装置部12は、コイルアンテナ3、コンデンサ13、14、スイッチ15、16、マッチング回路6を備えている。この場合、コイルアンテナ3の両端には、同調用のコンデンサ13、14がそれぞれ直列に接続され、これらのコンデンサ13、14がコイルアンテナ3と共に所定の共振周波数で共振する直列共振回路を形成し、コイルアンテナ3と送受信制御部7とをロスなく接続するためチューナとして作用するようになされている。
この場合もコンデンサ13、14には、共振状態変更手段である断接スイッチ15、16がそれぞれ並列に接続されている。これらの断接スイッチ15、16も、制御回路10によりオン/オフ制御が行われている。なお、この場合もマッチング回路6は必ずしも設ける必要は無い。
このように構成される送受信装置11においても、通常の送信動作時または受信動作時、制御回路10が断接スイッチ15、16を開放状態に制御する。これにより、コイルアンテナ3とコンデンサ4との直列共振によりアンテナ装置部2において適正な共振状態を得るようにしている。
これに対して、非動作時は、制御回路10が断接スイッチ15、16を短絡状態に制御することにより、コイルアンテナ3とコンデンサ4との共振状態を適正な共振状態から大幅に変化させるようにしている。
したがって、上記同様、このような送受信装置11を複数用意する。そして、複数の送受信装置11のコイルアンテナ3を隣接配置して、例えば同じ周波数帯域で使用する場合には、制御回路10により使用しない送受信装置11の断接スイッチ15、16を短絡状態に制御すれば、同じ周波数帯域で使用する複数のコイルアンテナ3を隣接して配置した場合でも、非動作状態にある送受信装置11のコイルアンテナ3が、動作状態にある送受信装置11のコイルアンテナ3に対して影響を与えないようにできるので、複数のコイルアンテナ3を互いに影響を与えるような距離に設置した場合でも、アンテナ共振点によって生じる干渉を緩和または回避することができるようになる。
また、このような送受信装置11においては、コイルアンテナ3に対して同調用のコンデンサ15、16を直列に接続するだけで、容易に共振回路を構成することができる。尚、本実施例に使用される断接スイッチは、メカ的なリレーの接点でも良いし、電子的にスイッチング可能な半導体を使用しても構わない。
図2は、本発明の第2の実施形態とされる送受信装置の構成を示した図である。
この図2に示す送受信装置31は破線で囲って示したアンテナ装置部32と送受信制御部40とから構成される。
アンテナ装置部32には、3つのコイルアンテナ33a、33b、33cが設けられ、各コイルアンテナ33a、33b、33cには、それぞれ同調用のコンデンサ34a、34b、34cが並列に接続されている。これにより、コンデンサ34aはコイルアンテナ33aと共に所定の共振周波数で共振する並列共振回路を形成する。また、コンデンサ34bはコイルアンテナ33bと共に並列共振回路を形成し、コンデンサ34cはコイルアンテナ33cと共に並列共振回路を形成するようにしている。すなわち、この場合も、各コンデンサ34a〜34cは、各コイルアンテナ33a〜33cと送受信制御部7とをロスなく接続するためのチューナとして作用するようになされている。
また、この場合、各コイルアンテナ33a、33b、33cの両端には、連動スイッチ(共振状態変更手段)35a、35b、35cが接続されている。連動スイッチ35aは、連動して動作する一対の切換スイッチ36a、37aにより構成される。また連動スイッチ35bは一対の切換スイッチ36b、37bにより構成され、連動スイッチ35cは一対の切換スイッチ36c、37cにより構成されている。
切換スイッチ36a、37aの一方の端子は、それぞれ同調のコンデンサ38a、39aを介して送受信制御部40の送信アンプ41及び受信回路43に接続されている。また、切換スイッチ36a、37aの他方の端子はそれ同士が接続されている。同様に切換スイッチ36b、37bの一方の端子は、同調のコンデンサ38b、39bを介して送受信制御部40の送信アンプ41及び受信回路43に接続され、切換スイッチ36c、37cの一方の端子は、それぞれは同調のコンデンサ38c、39cを介して送受信制御部40の送信アンプ41及び受信回路43に接続されている。
連動スイッチ35aは、切換スイッチ36aと切換スイッチ37aを連動して動作させる。また同様に連動スイッチ35bは切換スイッチ36bと切換スイッチ37bを、連動スイッチ35cは切換スイッチ36cと切換スイッチ37cを、それぞれ連動して動作させる。これら連動スイッチ35a〜35cは、制御回路44により制御が行われている。このように構成されるアンテナ装置部32の各コイルアンテナ33a〜33cは、送受信回路40の送信アンプ41を介して送信回路42に接続されると共に受信回路43に接続されることになる。なお、この場合のアンテナ装置部32にはマッチング回路が設けられていないが、アンテナ装置部32にマッチング回路を設けることはもちろん可能である。
送受信制御部40は、送信アンプ41、送信回路(送信手段)42、受信回路(受信手段)43、制御回路(制御手段)44とを備えている。このような送受信制御部40においては、送信動作時、送信回路42からの送信信号を送信アンプ41で増幅してアンテナ装置部32に出力するようにされる。また、受信動作時、アンテナ装置部32において受信された受信信号を受信回路43に対して供給するようにされる。
制御回路44は、当該送受信装置31全体の制御を行う。例えば、送信回路42や受信回路43の動作制御、及び連動スイッチ35の制御などを行うようにされる。
このように構成される第2の実施の形態とされる送受信装置31においては、制御回路44がコイルアンテナ33a〜33cの中から動作状態にするコイルアンテナ33a〜33cを選択する。例えば、コイルアンテナ33aを動作状態にするには、図示するように、コイルアンテナ33aがコンデンサ38a、39aを介して送受信制御部40に接続されるように、制御回路44により連動スイッチ35aの切り換え制御を行う。また、それ以外のコイルアンテナ33b、33cについては、それぞれのアンテナ端子間を短絡するように制御回路44により連動スイッチ35b、35cの切り換え制御を行うようにしている。つまり、この場合は、コイルアンテナ33aだけを送受信制御部40に接続し、それ以外のコイルアンテナ33b、33cについては、送受信制御部40から切り離すようにしている。これにより、コイルアンテナ33aが選択された時は、コイルアンテナ33aだけが適正な共振状態で動作し、それ以外のコイルアンテナ33b、32cにおいては適正な共振状態が得られないようにしている。
同様に、コイルアンテナ33bを送受信制御部40に接続する場合は、コイルアンテナ33a、33cを送受信制御部40から切り離すようにする。また、コイルアンテナ33cを送受信制御部40に接続する場合は、コイルアンテナ33a、33bを送受信制御部40から切り離すようにする。これにより、例えばコイルアンテナ33a〜33cを隣接して配置し、しかも同じ周波数帯域で使用した場合でも、一のコイルアンテナが他のコイルアンテナに対して影響を与えないので、コイルアンテナ33a〜33cを互いに影響する距離に設置した場合でも、アンテナ共振点によって生じる干渉を緩和する、または回避することができるようになる。
図3は、第3実施の形態とされる送受信装置の構成を示した図である。
この図3に示す送受信装置50は、破線で囲って示したアンテナ装置部51と送受信制御部61とから構成される。この場合、アンテナ装置部51には、3つのコイルアンテナ52a、52b、52cが設けられている。コイルアンテナ52aは、同調用のコンデンサ53a、54aの直列接続を介してマッチング回路60aと接続されている。また、コイルアンテナ52aとコンデンサ53a、54aとの間には、図示するように連動スイッチ(共振状態変更手段)57aが設けられている。連動スイッチ57aは、切換スイッチ58a、59aにより構成され、これら切換スイッチ58a、59aの一方の端子は、図示するようにマッチング回路60aに接続されている。また、切換スイッチ58a、59aの他方の端子は、それぞれコンデンサ55a、56aを介して送受信制御部61の受信回路64に接続されている。
同様に、コイルアンテナ52bは、同調用のコンデンサ53b、54bの直列接続を介してマッチング回路60bと接続され、コイルアンテナ52bとコンデンサ53b、54bとの間に、図示するような連動スイッチ(共振状態変更手段)57bが設けられている。そして、この連動スイッチ57bの切換スイッチ58b、59bの一方の端子が、図示するようにマッチング回路60bに接続され、他方の端子がそれぞれコンデンサ55b、56bを介して送受信制御部61の受信回路64に接続されている。
同様に、コイルアンテナ52cはコンデンサ53c、54cの直列接続を介してマッチング回路60cと接続され、コイルアンテナ52cとコンデンサ53c、54cとの間に、図示するような連動スイッチ(共振状態変更手段)57cが設けられている。そしてこの連動スイッチ57cの切換スイッチ58c、59cの一方の端子が、図示するようにマッチング回路60cに接続され、他方の端子がそれぞれコンデンサ55c、56cを介して送受信制御部61の受信回路64に接続されている。
送受信制御部61は、送信アンプ62a、62b、62c、送信回路(送信手段)63a、63b、63c、受信回路(受信手段)64、制御回路(制御手段)65を備えており、送信動作時は、いずれかの送信回路63a〜63cの送信信号を送信アンプ62a〜62cにより増幅してアンテナ装置部51に出力するようにされる。また、受信動作時は、アンテナ装置部51のいずれかのコイルアンテナ52a〜52cにおいて受信された受信信号を受信回路64に対して出力するようにしている。
制御回路65は、当該送受信装置50全体の制御を行うようされる。また、制御回路65は送信回路63a〜63cや受信回路64の制御、あるいは当該送受信装置50の動作状態に応じて連動スイッチ57a〜57cの切り換え制御などを行うようにしている。
このように構成される第3の実施の形態とされる送受信装置50においては、制御回路65が送信動作または受信動作を行うコイルアンテナ52a〜52cのいずれかを選択するようにしている。例えばコイルアンテナ52aを受信動作状態にするには、図示するようにコイルアンテナ52aをコンデンサ53a、54aを介してマッチング回路60aに接続すると共に、コンデンサ55a、56aを介して受信回路64に接続するように連動スイッチ57aを切り換えるようにしている。また、それ以外のコイルアンテナ52bはコンデンサ53b、54bを介することなく直接マッチング回路60bに接続する。また同様に、コイルアンテナ52cはコンデンサ53c、54cを介することなく直接マッチング回路60cに接続するようにしている。つまり、コイルアンテナ52aにより受信動作を行う時は、コイルアンテナ52b、52cを送受信制御部61の送信回路62b、62c側に接続して受信回路64から切り離すようにする。そして同時にコイルアンテナ52b、52cについては同調用のコンデンサ53a、53b及び53b、54bを介することなく送信回路62b、62c側に接続することで、コイルアンテナ52aだけを適正な共振状態で動作させ、それ以外のコイルアンテナ52b、52cについては、適正な共振状態から共振点を大幅に変化させるようにしている。これにより、例えばコイルアンテナ52a〜52cを隣接して配置し、しかも同じ周波数帯域で使用した場合でも、他のコイルアンテナに対して影響を与えないようにすることができるので、コイルアンテナ52a〜52cを互いに影響してしまうような距離に設置した場合でも、アンテナ共振点によって生じる干渉を緩和する、または回避することができるようになる。
なお、コイルアンテナ52aによる送信動作については、これまで説明した受信動作時の送信系と受信系との関係を逆にすれば実現することができる。
以下、これまで説明した本実施の形態としての送受信装置が適用される電子機器について説明しておく。
図4は、本実施の形態としての送受信装置が適用される電子機器の一例として非接触型のRFIDタグとの間で情報伝送を行うリーダライタの構成を示した図である。なお、ここでは第2の実施の形態に係る送受信装置31を適用した場合を例に挙げる。
この図4に示すリーダライタは、トンネル型のリーダライタとされ、トンネル22の上面及び左右壁面にそれぞれアンテナ装置部32のアンテナ33a、33b、33cを取り付けるようにしている。これにより、トンネル22内においては、三次元方向から電波を受信できるようにしている。この場合、上記送受信装置31のうち、コイルアンテナ33a〜33c以外の回路ブロックについては、ケーブル24により接続されているリーダライタ本体部25内に設けられることになる。なお、トンネル22は、電波を反射しない材質が好ましい。
このように構成されるトンネルリーダライタにおいては、トンネル22内にICタグ21を取り付けた荷物20を通過させると同時に、リーダライタ本体25内に設けられている制御回路44により送信回路42または受信回路43に接続するアンテナ32a〜32cを順に選択することで、少なくともコイルアンテナ33a〜33cのいずれかにより荷物20に取り付けたIDタグ21からの電波を受信するようにしている。
このように構成すれば、従来のトンネル型のリーダライタにおいてアンテナをゲートに隣接した状態で配置して制御を行った場合に、非動作中のアンテナであっても、アンテナが固有の共振点で干渉しあい、送受信に悪影響を与えるといったことがないので、アンテナ間の距離を充分に確保したり、アンテナの向きを調整するなどの必要がなくなる。
なお、本実施の形態において説明して送受信装置の構成はあくまでも一例であり、本発明の送受信装置の構成は上記構成に限定されるものでない。
また、本実施の形態においては、本発明としての送受信装置をトンネル型リーダライタに適用した場合を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、リーダライタ以外の電子機器にも適用可能であることは言うまでも無い。
本発明の第1の実施形態とされる送受信装置の構成を示した図。 第2の実施形態とされる送受信装置の構成を示した図。 第3の実施形態とされる送受信装置の構成を示した図。 本実施形態にかかる送受信装置を適用した非接触型のRFIDタグの構成を示した図。
符号の説明
1 送受信装置、2 アンテナ装置部、3 コイルアンテナ、4 コンデンサ、5 断続スイッチ、7 送受信制御部、9 送受信回路、10 制御回路、11 送受信装置、12 アンテナ装置部、13、14 コンデンサ、15、16 断続スイッチ、31 送受信装置、32 アンテナ装置部、33a〜33c コイルアンテナ、34a〜34c、38a〜38c、39a〜39c コンデンサ、35a〜35c 連動スイッチ、40 送受信制御部、42 送信回路、43 受信回路、44 制御回路、50 送受信装置、51 アンテナ装置部、52a〜52c コイルアンテナ、53a〜53c、54a〜54c、55a〜55c、56a〜56c コンデンサ、57a〜57c 連動スイッチ、61 送受信制御部、63a〜63c 送信回路、64 受信回路、65 制御回路

Claims (2)

  1. 電波を送受するコイルアンテナと、該コイルアンテナに接続され、該コイルアンテナと共に共振回路を構成するコンデンサと、前記共振回路の共振状態を変更する共振状態変更手段と、を備えたアンテナ装置を複数備え、前記複数のアンテナ装置に夫々設けられている共振状態変更手段を制御する制御手段と、前記複数のアンテナ装置を介して情報の送信を行う送信手段と、前記複数のアンテナ装置を介して情報の受信を行う受信手段とを備え、
    前記制御手段は、前記複数のアンテナ装置のうち、いずれか一つのアンテナ装置を適正な共振状態で動作させると共に、他のアンテナ装置については前記コイルアンテナを前記送信手段の送信経路から分離すると共に、前記コイルアンテナを短絡するように構成されていることを特徴とする送受信装置。
  2. 電波を送受するコイルアンテナと、該コイルアンテナに接続され、該コイルアンテナと共に共振回路を構成するコンデンサと、前記共振回路の共振状態を変更する共振状態変更手段と、を備えたアンテナ装置を複数備え、前記複数のアンテナ装置に夫々設けられている共振状態変更手段を制御する制御手段と、前記複数のアンテナ装置ごとに設けられ、対応するアンテナ装置を介して情報の送信を行う送信手段と、前記複数のアンテナ装置のうち、いずれかの一つのアンテナ装置を介して情報の受信を行う受信手段と、を備え、
    前記制御手段は、送信または受信動作時、前記複数のアンテナ装置のうち、いずれか一つのアンテナ装置を適正な共振状態に動作させると共に、他のアンテナ装置については適正な共振状態からずらすように前記共振状態変更手段を制御し、且つ、他のアンテナ装置を非動作状態にある前記送信手段に接続するように制御することを特徴とする送受信装置。
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