JP4645491B2 - Antenna switching device - Google Patents
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Description
本発明は、複数のアンテナを切換えるアンテナ切換装置に関する。 The present invention relates to an antenna switching device that switches a plurality of antennas.
この種のアンテナ切換装置の一例が特許文献1に開示されている。この特許文献1に開示されている構成によれば、第1のアンテナ部を第1の直線偏波特性で動作させると共に第2のアンテナ部を第2の直線偏波特性で動作させる第1の通信モードと、円偏波発生手段によって第1のアンテナ部および第2のアンテナ部にほぼ90度位相差を持った状態で給電することにより第1のアンテナ部および第2のアンテナ部を円偏波特性で動作させる第2の通信モードとを通信切換スイッチによって切換えることにより、1つの端末で偏波の異なる地上の基地局および衛星の基地局と偏波をそれぞれ一致させて十分な利得で通信できるようになる。
ところでアンテナは、大きく分けると送受共用アンテナと送受別体アンテナの2種類に分けられる。送受共用アンテナを採用すると、送受別体のアンテナに比較して性能が劣る反面コンパクトに設置可能であるという利点がある。逆に、送受別体のアンテナを採用すると、送受共用アンテナに比較してより大きな設置場所を必要とする反面、送受特性性能が良いという利点がある。近年、ユーザからアンテナの性能面を重視したいという要望や、アンテナをコンパクトに設置したいという要望がある。 By the way the antenna can be divided into two types of large divide and send受共for the antenna and the transmitting and receiving another body antenna. Employing a shared transmission / reception antenna has the advantage that it can be installed in a compact manner, while the performance is inferior to that of a separate antenna. On the other hand, when a separate antenna for transmission and reception is adopted, a larger installation place is required as compared with a shared antenna for transmission and reception, but there is an advantage that transmission / reception characteristic performance is good. In recent years, there have been requests from users to place importance on the performance of antennas and to install antennas in a compact manner.
この場合、アンテナの性能面を重視した設計を行うとコンパクトさに欠け、コンパクトさを重視すると性能面が劣ってしまう。これらの両者の要望を受け入れられれば、汎用性や使い勝手をより向上することができる。尚、特許文献1に開示されている構成では、複数のアンテナに対する給電回路を切換えることはできるものの上記の課題点を考慮していないため当該課題を解決することができない。
In this case, if the design is focused on the performance of the antenna, it is not compact, and if the compactness is emphasized, the performance is inferior. If both of these requests are accepted, versatility and usability can be further improved. In the configuration disclosed in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、送受共用アンテナを採用したときでも、送受別体アンテナを採用したときでもアンテナを容易に切換えられるようにすることにより汎用性や使い勝手を向上したアンテナ切換装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to make the antenna easily switchable even when a transmission / reception shared antenna or a separate transmission / reception antenna is used. An object of the present invention is to provide an antenna switching device with improved usability.
請求項1記載の発明によれば、次のように作用する。送信部がサーキュレータの第1ポートに送信信号を与えると、送受信共用の第1のアンテナのみを使用するときにはサーキュレータの第2ポートを通じて送受信共用の第1のアンテナから送信信号が輻射される。アンテナ切換部が、送受信共用の第1のアンテナのみを使用するときに第1のアンテナからの信号を選択的に受信するように切換えると、受信部は第1のアンテナからの受信信号をサーキュレータの第3ポートを通じて受信することができる。送信用の第2のアンテナと受信用の第3のアンテナとを別体のアンテナとして使用するときには、アンテナ切換部が、送信用の第2のアンテナに別体に設けられた受信用の第3のアンテナからの信号を選択的に受信するように切換え、受信部は、受信用の第3のアンテナを通じて受信した信号を受信することができる。したがって、第1および第3のアンテナの受信信号を切換えることができるため、接続されるアンテナの種類に応じてアンテナを容易に切換えることができ、汎用性を向上することができる。
According to invention of
アンテナ切換部の第1の切換器が、第3のアンテナからの信号を受信部により受信するように切換える。アンテナ切換部の第2の切換器は、サーキュレータの第3ポートから受信部への通電をオンオフ切換えする。このため、第3のアンテナからの信号を受信部が受信しているときにはサーキュレータの第3ポートから受信部への通電をオフにすることができ、サーキュレータの第3ポートと受信部との間のアイソレーションをより高くすることができる。したがって、送信部および受信部間のアイソレーションをより高くすることができ、受信感度をより高くすることができると共に通信対象との通信距離をより長くすることができる。 The first switch of the antenna switching unit switches so that the signal from the third antenna is received by the receiving unit. The second switching unit of the antenna switching unit switches on and off energization from the third port of the circulator to the receiving unit. For this reason, when the receiving unit is receiving a signal from the third antenna, the energization from the third port of the circulator to the receiving unit can be turned off, and between the third port of the circulator and the receiving unit. Isolation can be further increased. Therefore, the isolation between the transmission unit and the reception unit can be further increased, the reception sensitivity can be further increased, and the communication distance with the communication target can be further increased.
第2の切換器は、サーキュレータの第3ポートから受信部への間の通電をオフしたときには第1のアンテナからの信号をサーキュレータの第3ポートを通じて終端器に接続するように切換えるため、第3ポートから他のポートに対して及ぼされる反射波を極力抑制できる。例えば、3ポートのサーキュレータを適用した場合には、反射波が第3ポートから第1ポートに循環して送信部の出力側回路に与えられるが、この場合、送信部の出力段回路に与えられる悪影響を極力抑制できる。 The second switching unit switches the signal from the first antenna to be connected to the terminator through the third port of the circulator when the energization between the third port of the circulator and the receiving unit is turned off. The reflected wave exerted from the port to other ports can be suppressed as much as possible. For example, when a three-port circulator is applied, the reflected wave circulates from the third port to the first port and is given to the output side circuit of the transmission unit. In this case, it is given to the output stage circuit of the transmission unit. Adverse effects can be suppressed as much as possible.
また、第1のアンテナが2給電端子を備え水平偏波および垂直偏波の2種類の直線偏波の電波信号を出力可能に構成されており、偏波面切換部が第1のアンテナから出力される電波信号の偏波面を切換えるため、第1のアンテナの偏波面を用途に応じて切換えることができる。 Further, the first antenna has two feeding terminals and is configured to be able to output two types of linearly polarized radio signals of horizontal polarization and vertical polarization, and the polarization plane switching unit is output from the first antenna. Therefore, the polarization plane of the first antenna can be switched according to the application.
例えば、RFタグリーダライタシステムの場合、リーダライタとRFタグとの間で高利得な円偏波アンテナによるUHF帯の電波信号で通信するときには電波出力を抑制して通信する必要があり、直線偏波の電波信号を出力するときにはアンテナ利得を相対的に3dB程度向上できる場合があるが、このような場合、直線偏波の電波信号を適用することでより通信距離を長距離としたい場合がある。この場合、偏波面を切換えることで直線偏波の電波信号を生成し、当該直線偏波の電波信号により通信することで通信距離をより長距離とすることができ利便性が向上する。 For example, in the case of an RF tag reader / writer system, when communicating with a radio wave signal in the UHF band by a high-gain circularly polarized antenna between the reader / writer and the RF tag, it is necessary to suppress the radio wave output and perform communication. In some cases, the antenna gain can be relatively improved by about 3 dB when a radio wave signal is output. In such a case, it may be desired to increase the communication distance by applying a linearly polarized radio signal. In this case, a linearly polarized radio wave signal is generated by switching the polarization plane, and communication is performed using the linearly polarized radio wave signal, so that the communication distance can be made longer and convenience is improved.
また、送信部は、水平偏波および垂直偏波のテスト信号を電波送信対象物に送信する。受信部は、送信信号が電波送信対象物に反射した反射波を受信信号として受信する。偏波面切換部は、受信信号レベルの大小に応じて電波信号の偏波面を切換える。このため、より適切な偏波面の電波信号を選択して送信することができ、強い反射波を受信して通信処理を行うことができる。 Further, the transmission unit transmits horizontal polarization and vertical polarization test signals to the radio wave transmission object. The receiving unit receives a reflected wave, which is a transmission signal reflected from a radio wave transmission object, as a reception signal. The polarization plane switching unit switches the polarization plane of the radio signal in accordance with the received signal level. For this reason, it is possible to select and transmit a radio signal with a more appropriate plane of polarization, and to perform communication processing by receiving a strong reflected wave.
請求項2記載の発明のように、偏波面切換部が第1のアンテナと一体に構成されていれば、製造時において容易に整合させることができ第1のアンテナと偏波面切換部との整合性をより向上できる。 If the polarization plane switching unit is configured integrally with the first antenna as in the second aspect of the invention, it can be easily matched at the time of manufacturing, and the first antenna and the polarization plane switching unit are matched. Can be improved.
(第1の実施形態)
以下、本発明を、RFタグリーダライタシステムのリーダライタに使用されるアンテナ切換装置に適用した第1の実施形態について、図1ないし図5を参照しながら説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to an antenna switching device used in a reader / writer of an RF tag reader / writer system will be described with reference to FIGS.
図1は、RFタグリーダライタシステムの電気的構成をブロック図として概略的に示している。
図1に示すように、RFタグリーダライタシステム1は、リーダライタ2と、このリーダライタ2に接続された2(複数)のアンテナ3aおよび3bと、RFタグ4とを備え、ホストコントローラ5を接続して構成されている。
リーダライタ2は、当該リーダライタ2の全体制御を行う制御部6と、ベースバンド信号処理部7と、送信部8と、受信部9と、アンテナ切換装置10とを備えて構成されており、RFタグ4に記録された情報を読取ったり書込んだりする機能を備えている。
FIG. 1 schematically shows an electrical configuration of an RF tag reader / writer system as a block diagram.
As shown in FIG. 1, the RF tag reader /
The reader /
制御部6は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、ベースバンド信号処理部7と、アンテナ切換装置10とに接続されている。この制御部6は、RFタグ4に対して送信するためのデータ信号を生成してベースバンド信号処理部7に与える。ベースバンド信号処理部7は、データ信号を変調して所定の変調信号を生成し送信部8に与える。送信部8は、与えられた変調信号を例えばUHF帯の周波数の高周波信号としアンテナ切換装置10に与える。アンテナ切換装置10は、送信部8から与えられた高周波信号を第1のアンテナ3aに与えるようになっている。
The
図2は、アンテナ切換装置の内部構成の一例を詳細に示している。
アンテナ切換装置10は、サーキュレータ11と、第1および第2の切換器12および13と、終端器14とを備えて構成されている。サーキュレータ11は、第1ポート11a〜第3ポート11cを備えた循環器であり、第1ポート11aに対する入力信号を第2ポート11bに循環し、第2ポート11bに対する入力信号を第3ポート11cに循環し、第3ポート11cに対する入力信号を第1ポート11aに循環するように構成されている。
FIG. 2 shows an example of the internal configuration of the antenna switching device in detail.
The
サーキュレータ11の第1ポート11aは、アンテナ切換装置10の第1端子10aを通じて送信部8の送信出力端子に接続されている。サーキュレータ11の第2ポート11bは、アンテナ切換装置10の第2端子10bを通じて第1のアンテナ3aに接続されている。サーキュレータ11の第3ポート11cは、第2の切換器13の可動接点となる第1端子13aに接続されている。
The
第1および第2の切換器12および13は、それぞれアンテナスイッチにより構成されている。尚、これらの第1および第2の切換器12および13は、本発明のアンテナ切換部として機能している。第2の切換器13の固定接点となる第2端子13bは、終端器14に接続されている。終端器14は、その抵抗値が線路の特性インピーダンスに一致した抵抗器(例えば50Ω抵抗器)により構成されている。
The first and
第2の切換器13の固定接点となる第3端子13cは、第1の切換器12の固定接点となる第3端子12cに接続されている。第1の切換器12の固定接点となる第1端子12aは、アンテナ切換装置10の第4端子10dを通じて第2のアンテナ3bに電気的に接続されている。第1の切換器12の可動接点となる第2端子12bは、アンテナ切換装置10の第3端子10cを通じて受信部9に接続されている。
The third terminal 13 c serving as the fixed contact of the
制御部6は、第1および第2の切換器12および13に設けられた各制御端子(図示せず)に接続されている。第1および第2の切換器12および13は、ホストコントローラ5や制御部6による切換制御によって各端子12a〜12cおよび13a〜13cの電気的導通接続を切換可能に構成されている。各構成要素3a、3b、8、9および11〜14を結合する線路は、全て所定の特性インピーダンス(例えば50Ω)となる線路により構成されている。
The
ホストコントローラ5は、ホスト側制御部5aを備えている。このホスト側制御部5aは、例えばサーバ、コンピュータにより構成されており、リーダライタ2の制御部6に接続されている。ホストコントローラ5は、リーダライタ2の制御部6を通じてアンテナ切換装置10の切換を制御するように構成されている。
The
ここで、第1のアンテナ3aの構造について図3(a)ないし図3(c)を参照しながら説明する。図3(a)は、第1のアンテナの平面図を模式的に示しており、図3(b)は、第1のアンテナの断面図を模式的に示している。図3(c)は、第1のアンテナの電気的構成図を示している。
Here, the structure of the
第1のアンテナ3aには、偏波面切換部としての切換回路20が一体に構成され、水平偏波および垂直偏波を切換可能な所謂パッチアンテナとして構成されている。第1のアンテナ3aに切換回路20が一体に構成されていればコンパクトに収納できるため望ましい。
The
第1のアンテナ3aは、リーダライタ2に対して同軸ケーブル15を介して接続可能、着脱可能に構成されている。第1のアンテナ3aは、第1の所定幅四方(例えば25cm×25cm)の金属面を備えたエレメント16と、このエレメント16の一部にそれぞれ接続された線路17および18と、これらの線路17および18が一部に接続された第2の所定幅四方(例えば12.5cm×12.5cm)の金属面を備えたアンテナエレメント19とにより構成される。エレメント16は、グランド面(地板)として設けられている。
The
図3(a)に示すように、第1のアンテナ3aは、2給電端子としての給電点19aおよび19bを備えている。一方の給電点19aは、アンテナエレメント19の水平方向端部における垂直方向中央部に設けられており、他方の給電点19bは、アンテナエレメント19の垂直方向端部における水平方向中央部に設けられている。
As shown in FIG. 3A, the
図3(b)に示すように、エレメント16には、その表面(金属面)に偏波面切換部としての切換回路20が搭載されている。この切換回路20は、例えばアンテナスイッチにより構成されている。この切換回路20は、エレメント16の表面に搭載されているため、切換回路20をよりコンパクトに設置することができる。
As shown in FIG. 3B, a switching
リーダライタ2の送信部8は、アンテナ切換装置10および同軸ケーブル15を通じてDC信号を切換回路20に対して通電/非通電するようになっている。切換回路20は、送信部8からDC信号が与えられているか否か、もしくは、与えられたDC信号のレベルの高低に応じて、給電点19aまたは19bの何れの給電点に高周波信号を供給するかを切換可能に構成されている。したがって、リーダライタ2から切換回路20に対して別途制御線を設ける必要なく構成することができる。
The
第1のアンテナ3aは、給電点19aに対して高周波信号が給電され給電点19bに高周波信号が給電されない場合には、水平偏波の電波信号を輻射することができる。逆に、第1のアンテナ3aは、給電点19bに対して高周波信号が給電され給電点19aに高周波信号が給電されない場合には、垂直偏波の電波信号を輻射することができる。
The
したがって、切換回路20が給電点19aおよび19bに対して給電切換えすることで高周波信号が第1のアンテナ3aに供給されると、第1のアンテナ3aから水平偏波もしくは垂直偏波の電波信号を輻射させることができる。これにより、水平偏波や垂直偏波を効率よく輻射するアンテナを簡易且つ容易に構成することができる。
Therefore, when the high-frequency signal is supplied to the
このようなリーダライタ2は、所定の周波数帯域(例えば数百MHz以上のUHF帯やマイクロ波帯)の搬送波に対して所定の変調を行った電波信号を電波送信対象物(データキャリア)としてのRFタグ4(トランスポンダ)に向けて質問信号として送信するように構成されている。
Such a reader /
RFタグ4は、通信制御部21と、この通信制御部21に接続されたアンテナ22およびメモリ23とを備えている。RFタグ4は、内蔵したメモリ23のデータを外部から非接触で電波を用いて読み書き可能な情報記憶媒体である。RFタグ4は、例えばパッシブタイプの場合には、リーダライタ2から受信した電波信号の一部をメモリ23に記憶されたデータ(応答信号)でオンオフさせてインピーダンスミスマッチで反射させてアンテナ22を通じてリーダライタ2に応答する。リーダライタ2は、この反射波を受信部9により受信しベースバンド信号処理部7において応答データとして復調するようになっている。
The
また、RFタグ4が例えばアクティブタイプの場合には、内部電池が内蔵されており、リーダライタ2から受信した質問信号を復調し、内部電池の電力から生成した送信信号をメモリ23に記憶されたデータ(応答信号)により変調してアンテナ22を通じてリーダライタ2に応答する。同様に、リーダライタ2は、この反射波を受信部9で受信しベースバンド信号処理部7において応答データとして復調するようになっている。
Further, when the
上記構成の作用について、図4(a)、図4(b)、図5をも参照しながら説明する。
アンテナ切換装置10は、第1および第2の切換部12および13が制御部6を通じて切換えられることにより第1のアンテナ3aおよび第2のアンテナ3bを同時に使用してRFタグ4と通信するか、または、第1のアンテナ3aまたは第2のアンテナ3bの何れか一方を使用してRFタグ4と通信するかを切換えることができる。
The operation of the above configuration will be described with reference to FIGS. 4 (a), 4 (b), and 5 as well.
The
前述したように、制御部6は、アンテナ切換装置10の第1および第2の切換器12および13を切換制御することができる。例えば、ユーザが送受信共用アンテナを使用したい場合には、第2端子10bに対して第1のアンテナ3aとして送受信共用アンテナ(本発明の送受信共用の第1のアンテナに相当)を接続し、第4端子10dにアンテナを接続しない。
As described above, the
ユーザはこのようにアンテナを接続した後、接続情報をホストコントローラ5に入力する。この接続情報がホストコントローラ5に入力されると、ホストコントローラ5は、制御部6を通じて第1および第2の切換器12および13を図4(a)に示すように切換制御する。すなわち、制御部6は、第1の切換器12の第2端子12bおよび第3端子12c間を接続するように切換制御すると同時に、第2の切換器13の第1端子13aおよび第3端子13c間を接続するように切換制御する。
After connecting the antenna in this way, the user inputs connection information to the
すると、サーキュレータ11の第3ポート11cは、第1および第2の切換器12および13を通じて受信部9に導通接続されるようになる。したがって、送信部8は、サーキュレータ11を通じて高周波信号を第1のアンテナ3aに与えることができ、第1のアンテナ3aから電波信号を輻射させることができる。また、受信部9は、第1のアンテナ3aからサーキュレータ11の第3ポート11cを通じて信号を受信できる。したがって、第1のアンテナ3aを送受信共用アンテナとして通常使用できる。
Then, the
また、ユーザが送信用アンテナと受信用アンテナを別体のアンテナとして使用したい場合には、第2端子10bに対して第1のアンテナ3aとして送信用アンテナ(本発明の送信用の第2のアンテナに相当)を接続し、第4端子10dに対して第2のアンテナ3bとして受信用アンテナ(本発明の受信用の第3のアンテナに相当)を接続する。
When the user wants to use the transmission antenna and the reception antenna as separate antennas, the transmission antenna (the second antenna for transmission of the present invention) is used as the
この場合、ユーザは、第1のアンテナ3aと同様の大きさの第2のアンテナ3bを同軸ケーブル15を通じて受信用アンテナとしてリーダライタ2に接続するが、第1および第2のアンテナ3aおよび3bを距離X(例えば20cm程度)離間して設置する。すると、送信部8および受信部9の相互作用を防止することができる。具体的には、第2のアンテナ3bの受信時のダイナミックレンジを広くすることができ、第2のアンテナ3bの特性を十分に活用することができる。
In this case, the user connects the
このように各アンテナ3aおよび3bを接続して設置した後、ユーザは接続情報をホストコントローラ5に入力する。この情報がホストコントローラ5に入力されると、ホストコントローラ5は、制御部6を通じて第1および第2の切換器12および13を図4(b)に示すように切換制御する。すなわち、制御部6は、第1の切換器12の第1端子12aおよび第2端子12b間を接続するように切換制御すると同時に、第2の切換器13の第1端子13aおよび第2端子13b間を接続するように切換制御する。
After the
すると受信部9が、第1の切換器12の第2端子12bおよび第1端子12aを通じて第2のアンテナ3bに導通接続されるようになる。また、サーキュレータ11の第3ポート11cが、第2の切換器13の第1端子13aおよび第2端子13bを通じて終端器14に接続されるようになる。すなわち、送信部8は、第1のアンテナ3aから電波信号を送信できると共に、受信部9は、第2のアンテナ3bから受信できるようになる。
Then, the receiving
この場合、たとえサーキュレータ11の第2ポート11bが第1のアンテナ3aとの間で整合していない場合に第1のアンテナ3aからの反射波がサーキュレータ11の第2ポート11bから第3ポート11c側に循環したとしても、終端器14が反射波を吸収することで第1ポート11a側に循環する反射波を抑制することができる。これにより、送信部8の出力側回路を保護することができ回路の信頼性を向上できる。
In this case, even if the
このように第2の切換器13が切換えられた場合、第2の切換器13の第1端子13aおよび第3端子13c間は離間するが、第1端子13aおよび第3端子13cは誘電体により結合するため少なからずカップリングする。
When the
しかし、第1の切換部12の第2端子12bおよび第3端子12c間が接続されていないため、第2端子12bおよび第3端子12c間のカップリングを抑制することができる。
However, since the
したがって、サーキュレータ11の第3ポート11cと受信部9との間に2個(複数個)の切換器12および13を設けているため、送受信アンテナを別体のものを使用した場合には、サーキュレータ11の第3ポート11cと受信部9との間のアイソレーションをより高めることができ、送信部8と受信部9との間のアイソレーション特性を向上できる。
Therefore, since two (a plurality of) switches 12 and 13 are provided between the
図5は、リーダライタとRFタグとの間の通信開始時の概略的な動作をフローチャートにより示している。
この図5に示すように、リーダライタ2の制御部6は、アンテナ切換装置10を切換制御することで第1のアンテナ3aによる送信時の偏波面(水平偏波面、垂直偏波面)を順次選択した上で(ステップS1、S4)、基本コマンドを送信してRFタグ4からの応答波を受信する(ステップS2、S5)。このとき、制御部6は、RFタグの応答波の受信信号レベルを計測する(ステップS3、S6)。制御部6は、この受信信号レベルを比較した(ステップS7)結果、水平偏波面を選択したときの応答波の受信信号レベルが垂直偏波面を選択したときの応答波の受信信号レベル以上であるときには(ステップS7、A≧B)、水平偏波面を選択して以降のコマンドシーケンス処理を実行する(ステップS8、S9)。このコマンドシーケンス処理の内容は詳述しないが、通常のリーダライタ2の処理を行うことになる。
FIG. 5 is a flowchart showing a schematic operation at the start of communication between the reader / writer and the RF tag.
As shown in FIG. 5, the
制御部6は、垂直偏波面を選択したときの応答波の受信信号レベルが垂直偏波面を選択したときの応答波の受信信号レベル未満であるときには(ステップS7、A<B)、垂直偏波面を選択して以降のコマンドシーケンス処理を実行する(ステップS10、S11)。
When the received signal level of the response wave when the vertical polarization plane is selected is lower than the received signal level of the response wave when the vertical polarization plane is selected (step S7, A <B), the
したがって、リーダライタ2とRFタグ4との間の通信開始時には、リーダライタ2は水平偏波や垂直偏波のテスト信号をRFタグ4に送信し、反射した反射波の受信信号レベルを測定し、この測定結果の大小に応じて電波信号の偏波面を切換えて通信処理を行うため、第1のアンテナ3aからより適切な偏波面の電波信号を選択して送信することができ、強い反射波を受信して通信処理できるようになる。
Therefore, at the start of communication between the reader /
以上説明したように、本実施形態によれば、第1および第2の切換器12および13が、第1のアンテナ3aからの信号をサーキュレータ11の第3ポート11cを通じて受信部9が受信するか、もしくは、第2のアンテナ3bからの信号を受信部9が受信するかを選択的に切換えるため、ユーザが送受信共用アンテナを使用する場合でも、ユーザが送信用アンテナおよび受信用アンテナを別体で使用する場合でも、ユーザの都合に応じてアンテナを容易に切換えることができる。これにより、汎用性や使い勝手を向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, whether the first and
また、サーキュレータ11の第3ポート11cと受信部9との間に2つの第1および第2の切換器12および13を設け、送受別体のアンテナを使用する場合には双方の切換器12および13の切換状態をオフに保持しているため、送信部8と受信部9との間のアイソレーションをより高くすることができ、受信感度をより高くすることができると共にRFタグ4との通信距離をより長くすることができる。
In addition, two first and
送信アンテナおよび受信アンテナ間のアイソレーションをより高くとると共に受信感度を向上するためには、送受信別体のアンテナが用いられる。しかし、2つの大きな円偏波アンテナを設置する必要があり設置空間が大きくなるため好ましくない。本実施形態では、直線偏波面を切換えて電波信号を輻射するように構成しているため、RFタグ4のアンテナ利得を3dB程改善することができ、通信距離を理論上40%程度長くすることができる。
In order to obtain higher isolation between the transmission antenna and the reception antenna and improve reception sensitivity, separate antennas for transmission and reception are used. However, it is necessary to install two large circularly polarized antennas, which is not preferable because the installation space becomes large. In the present embodiment, since the radio wave signal is radiated by switching the linear polarization plane, the antenna gain of the
また、第2の切換器13が受信部9への通電をオフしたときには、第2の切換器13がサーキュレータ11の第3ポート11cを終端器14に通ずるように切換えるため、第1のアンテナ3aからの反射波を終端器14において抑制することができるようになる。これにより、送信部8側に与えられる反射波を抑制することができ、送信部8の信頼性をより高めることができる。切換回路20が第1のアンテナ3aと一体に構成されているため、製造時には容易に整合させることができる。
Further, when the
また、送信部8と第1のアンテナ3aとの間の整合が十分に取れていない場合には、送信部8から送信された進行波が第1のアンテナ3aによって反射され当該反射波の影響により送信部8の出力段の信頼性を著しく落としてしまう虞がある。本実施形態においては、外部から接続される送信用の第1のアンテナ3aがたとえ送信部8との間で十分なマッチング特性が得られないアンテナであっても送信部8の出力段に生じる不具合を防止し信頼性をより向上できるようになる。
Further, when the
(参考例)
図6は、参考例を示すもので、第1の実施形態と異なるところは、直線偏波の面方向を切換える偏波面切換部に代えて電力分配器を設けて円偏波の電波信号を輻射するようにしたところにある。第1の実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。
(Reference example)
FIG. 6 shows a reference example . The difference from the first embodiment is that a power divider is provided in place of the polarization plane switching unit for switching the plane direction of linearly polarized waves to radiate circularly polarized radio signals. It is in the place where it was made to do. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different parts will be described below.
図6は、図3(c)に代わる第1のアンテナの電気的構成図を示している。
この図6に示すように、第1のアンテナ3aに代わる第1のアンテナ26は、切換回路20に代えて、給電点19aおよび19bに対して電力を分配する電力分配器24と、この電力分配器24に接続された終端器25とを備えている。尚、これらの電力分配器24や終端器25は、第1のアンテナ26とは別体に設けられていても良いし、アンテナ切換装置10に備えられていても良い。電力分配器24および終端器25が、第1のアンテナ26に一体に構成されていればコンパクトに収納することができるようになる。
FIG. 6 shows an electrical configuration diagram of a first antenna in place of FIG.
As shown in FIG. 6, a
電力分配器24は、所謂0°/90°分配器により構成されており、給電点19aおよび19bに対してそれぞれ0°と90°の電力を与えるように構成されている。すると、第1のアンテナ26から円偏波の電波信号を輻射することができる。またこの場合、0°と90°の電力を給電点19aおよび19bに対して例えばスイッチングして互いに入れ替えて供給可能にすることが望ましい。この場合、使用用途に応じて右円偏波もしくは左円偏波の両円偏波の電波信号を切換えて輻射できるようになる。
The
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。
本発明のアンテナ切換装置をRFタグリーダライタシステム1に使用した実施形態を示したが、様々な無線通信システムのアンテナ切換装置に適用可能である。
UHF帯を用いた通信システムに適用したが、分布定数回路が等価回路として使用される例えば数百MHz以上の周波数であれば何れの周波数帯のシステムに適用しても良い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications or expansions are possible.
Although the embodiment in which the antenna switching device of the present invention is used in the RF tag reader /
Although the present invention is applied to a communication system using the UHF band, it may be applied to a system in any frequency band as long as the distributed constant circuit is used as an equivalent circuit and has a frequency of, for example, several hundred MHz or more.
RFタグ4に限らず、ICカード等の情報記憶媒体をデータキャリアとして適用しても良い。
3ポートのサーキュレータ11に適用したが、4以上のポートを備えたサーキュレータに適用しても良い。
アンテナ切換装置10として、2個のアンテナ切換器12および13を使用した実施形態を示したが、1個または3以上の複数個のアンテナ切換器を用いて構成しても良い。伝播特性および部品点数を考慮すると2個の第1および第2のアンテナ切換器12および13を使用することが好適である。
切換回路20は、アンテナ切換装置10に内蔵していても良いし、別体で構成されていても良い。
Not only the
Although it is applied to the
Although the embodiment using the two
The switching
図面中、3a、26は第1のアンテナ、3bは第2のアンテナ、6は制御部、8は送信部、9は受信部、10はアンテナ切換装置、11はサーキュレータ、12は第1の切換器(アンテナ切換部)、13は第2の切換器(アンテナ切換部)、20は切換回路(偏波面切換部)、24は電力分配器を示す。 In the drawings, 3a and 26 are first antennas, 3b is a second antenna, 6 is a control unit, 8 is a transmission unit, 9 is a reception unit, 10 is an antenna switching device, 11 is a circulator, and 12 is a first switching. (Switching unit), 13 is a second switching unit (antenna switching unit), 20 is a switching circuit (polarization plane switching unit), and 24 is a power distributor.
Claims (2)
前記送受信共用の第1のアンテナのみを使用するときに前記送受信共用の第1のアンテナからの受信信号を前記サーキュレータの第3ポートを通じて受信部が受信するように切換え、前記送信用の第2のアンテナと前記受信用の第3のアンテナとを別体のアンテナとして使用するときに前記受信用の第3のアンテナからの信号を受信部が受信するように切換えるアンテナ切換部とを備え、
前記アンテナ切換部は、
第1端子ないし第3端子を備え前記第3のアンテナからの信号を前記受信部が受信するように前記第1端子および第2端子を接続するように切換可能に構成された第1の切換器と、
前記サーキュレータの第3ポートから前記第1の切換器の第2端子および第3端子を介して前記受信部に通ずる通電をオンオフ切換可能に構成された第2の切換器と、を備え、
前記第2の切換器は、前記サーキュレータの第3ポートから前記受信部への通電をオフしたときには前記第1のアンテナからの信号を前記サーキュレータの第3ポートから終端器に通ずるように切換え、
前記第1のアンテナは2給電端子を備え水平偏波および垂直偏波の2種類の直線偏波の電波信号を出力可能に構成され、
前記サーキュレータの第2ポートと前記第1のアンテナの2給電端子との間に偏波面切換部を設け、
前記偏波面切換部は、前記第1のアンテナから出力される電波信号の偏波面を切換可能に構成され、前記送信部により送信される水平偏波および垂直偏波のテスト信号が電波送信対象物に反射して受信部により受信された受信信号レベルの大小に応じて前記電波信号の偏波面を切換えることを特徴とするアンテナ切換装置。 A circulator having three or more ports and circulating an input signal for the first port to the second port and circulating an input signal for the second port to the third port , wherein the first port is connected to the transmission unit , both transmission and reception first when the only use the antenna and the first antenna through the second port connection possible, the third antenna and the separate for receiving a second antenna for transmitting a circulator which can be connected to the second antenna for the transmission via the second port when used as an antenna,
When only the first antenna for transmission / reception is used, the reception unit receives the signal received from the first antenna for transmission / reception through the third port of the circulator, and the second unit for transmission is switched . and a said antenna switching unit 3 switches the signal from the antenna to the receiving unit receives the received credit when using a third antenna for the reception antenna separately antenna,
The antenna switching unit is
A first switch comprising a first terminal to a third terminal and configured to be switchable so as to connect the first terminal and the second terminal so that the receiving unit receives a signal from the third antenna. When,
A second switch configured to be able to switch on and off energization from the third port of the circulator to the receiving unit via the second terminal and the third terminal of the first switch;
The second switcher switches the signal from the first antenna to pass from the third port of the circulator to the terminator when the energization from the third port of the circulator to the receiving unit is turned off .
The first antenna has two feed terminals and is configured to output two types of linearly polarized radio signals, horizontal polarization and vertical polarization,
A polarization plane switching unit is provided between the second port of the circulator and the two feeding terminals of the first antenna,
The polarization plane switching unit is configured to be able to switch a polarization plane of a radio wave signal output from the first antenna, and a horizontally polarized wave and a vertical polarization test signal transmitted by the transmission unit are radio wave transmission objects. An antenna switching device characterized in that the polarization plane of the radio signal is switched according to the level of the received signal level reflected by the receiving unit .
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