JP4770128B2

JP4770128B2 - 無線タグ通信装置

Info

Publication number: JP4770128B2
Application number: JP2004126327A
Authority: JP
Inventors: 拓也永井; 裕二清原
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2024-04-22
Also published as: JP2005311740A

Description

本発明は、無線にて情報の書き込みや読み出しができる無線タグとの間で通信を行う無線タグ通信装置の改良に関し、特に、通信可能範囲を広げるための技術に関する。

所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。このＲＦＩＤシステムは、無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても無線タグ通信装置との通信によりその無線タグに記憶された情報を読み出すことが可能であることから、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。

そのような無線タグ通信装置の通信可能範囲を広げるための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたミリ波情報読み取りシステムがそれである。この技術によれば、複数のアンテナ素子により構成される送受信共用のアレイアンテナ（array antenna）を備え、各アンテナ素子から送信される送信信号それぞれの位相を制御すると共に、各アンテナ素子により受信される受信信号それぞれの位相を制御すること、すなわち送信動作及び受信動作の何れもフェイズドアレイ（Phased Array）処理を行うことにより、通信可能範囲を広げることができる。

特開平５−１２８２８９号公報

しかし、前記従来の技術では、無線タグ通信装置の構成が複雑になり、製造コストがかさむという弊害があった。すなわち、通信可能範囲が広く且つ簡単な構成の無線タグ通信装置の開発が求められていた。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、通信可能範囲が広く且つ簡単な構成の無線タグ通信装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じて無線タグから返信される返信信号を受信するための複数の送受信アンテナ素子を備え、該複数の送受信アンテナ素子を構成する個々の送受信アンテナ素子間の間隔と同程度に離間したその無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、前記複数の送受信アンテナ素子のうち前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択する送信アンテナ選択制御手段と、その送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子から前記無線タグに対して前記送信信号を送信した後、その送信信号に応じてその無線タグから返信される前記返信信号に関して、前記送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子及びその送受信アンテナ素子から所定の距離範囲内に設けられた１つ又は複数の送受信アンテナ素子によりそれぞれ受信される受信信号を合成する受信信号合成手段とを、含み、前記送信アンテナ選択制御手段は、前記受信信号合成手段により合成される受信信号の合成量が可及的に大きくなるように、前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子に応じて、前記それぞれ受信される受信信号に与えるウェイトの初期値を決定し、前記ウェイトの初期値に基づいて前記受信信号合成手段により合成された受信信号の合成量が極大を取るかを判断し、前記合成された受信信号が極大を取ると判断された場合に、前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択することを特徴とするものである。
また、前記目的を達成するために、本第２発明の要旨とするところは、無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じて無線タグから返信される返信信号を受信するための複数の送受信アンテナ素子を備え、該複数の送受信アンテナ素子を構成する個々の送受信アンテナ素子間の間隔と同程度に離間したその無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、前記複数の送受信アンテナ素子のうち前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択する送信アンテナ選択制御手段と、その送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子から前記無線タグに対して前記送信信号を送信した後、その送信信号に応じてその無線タグから返信される前記返信信号に関して、前記送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子を除くその送受信アンテナ素子から所定の距離範囲内に設けられた複数の送受信アンテナ素子によりそれぞれ受信される受信信号を合成する受信信号合成手段とを、含み、前記送信アンテナ選択制御手段は、前記受信信号合成手段により合成される受信信号の合成量が可及的に大きくなるように、前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子に応じて、前記それぞれ受信される受信信号に与えるウェイトの初期値を決定し、前記ウェイトの初期値に基づいて前記受信信号合成手段により合成された受信信号の合成量が極大を取るかを判断し、前記合成された受信信号が極大を取ると判断された場合に、前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択することを特徴とするものである。

このように、前記第１発明によれば、前記複数の送受信アンテナ素子のうち前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択する送信アンテナ選択制御手段と、その送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子から前記無線タグに対して前記送信信号を送信した後、その送信信号に応じてその無線タグから返信される前記返信信号に関して、前記送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子及びその送受信アンテナ素子から所定の距離範囲内に設けられた１つ又は複数の送受信アンテナ素子によりそれぞれ受信される受信信号を合成する受信信号合成手段とを、含み、前記送信アンテナ選択制御手段は、前記受信信号合成手段により合成される受信信号の合成量が可及的に大きくなるように、前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子に応じて、前記それぞれ受信される受信信号に与えるウェイトの初期値を決定し、前記ウェイトの初期値に基づいて前記受信信号合成手段により合成された受信信号の合成量が極大を取るかを判断し、前記合成された受信信号が極大を取ると判断された場合に、前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択することから、簡単な構成のダイバーシチアンテナにより前記送信信号を送信することで、通信可能範囲を広げることができると共に、必要にして十分な送受信アンテナ素子により受信される受信信号を合成することで、受信感度を高めることができる。すなわち、通信可能範囲が広く且つ簡単な構成の無線タグ通信装置を提供することができる。
また、前記第２発明によれば、前記複数の送受信アンテナ素子のうち前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択する送信アンテナ選択制御手段と、その送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子から前記無線タグに対して前記送信信号を送信した後、その送信信号に応じてその無線タグから返信される前記返信信号に関して、前記送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子を除くその送受信アンテナ素子から所定の距離範囲内に設けられた複数の送受信アンテナ素子によりそれぞれ受信される受信信号を合成する受信信号合成手段とを、含み、前記送信アンテナ選択制御手段は、前記受信信号合成手段により合成される受信信号の合成量が可及的に大きくなるように、前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子に応じて、前記それぞれ受信される受信信号に与えるウェイトの初期値を決定し、前記ウェイトの初期値に基づいて前記受信信号合成手段により合成された受信信号の合成量が極大を取るかを判断し、前記合成された受信信号が極大を取ると判断された場合に、前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択することから、簡単な構成のダイバーシチアンテナにより前記送信信号を送信することで、通信可能範囲を広げることができると共に、必要にして十分な送受信アンテナ素子により受信される受信信号を合成することで、受信感度を高めることができる。また、前記送信信号と受信信号とを容易に分離できるため、前記無線タグ通信装置の構成を更に簡単にすることができる。すなわち、通信可能範囲が広く且つ簡単な構成の無線タグ通信装置を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が好適に適用される通信システム１０の構成を説明する図である。この通信システム１０は、本発明の一実施例である無線タグ通信装置１２と、単数乃至は複数（図１では単数）の無線タグ１４とから構成される所謂ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムであり、上記無線タグ通信装置１２はそのＲＦＩＤシステムの質問器として、上記無線タグ１４は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置１２から質問波Ｆ_ｃ（送信信号）が上記無線タグ１４に向けて送信されると、その質問波Ｆ_ｃを受信した上記無線タグ１４において所定の情報信号（データ）によりその質問波Ｆ_ｃが変調され、応答波Ｆ_ｒ（返信信号）として上記無線タグ通信装置１２に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置１２と無線タグ１４との間で情報の通信が行われる。

図２は、本実施例の無線タグ通信装置１２の電気的構成を説明する図である。この図２に示すように、上記無線タグ通信装置１２は、上記送信信号の主搬送波を発生させるための主搬送波発生部１６と、その主搬送波発生部１６により発生させられた主搬送波に所定の送信情報信号（送信データ）を合成して上記送信信号を生成する送信信号生成部１８と、その送信信号生成部１８により生成された送信信号を上記無線タグ１４に向けて送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するための複数（図２では３本）の送受信アンテナ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送受信アンテナ素子２０と称する）と、上記送信信号生成部１８により生成された送信信号をそれら送受信アンテナ素子２０のうち何れか単一の送受信アンテナ素子２０に供給するように回路を切り替える送信信号切替部２２と、上記複数の送受信アンテナ素子２０により受信される受信信号それぞれの位相及び振幅を制御する位相・振幅制御部２４と、上記送信信号切替部２２から供給される送信信号を各送受信アンテナ素子２０に供給すると共に、それら送受信アンテナ素子により受信された受信信号を上記位相・振幅制御部２４に供給する複数（図２では３つ）の送受信分離部２６ａ、２６ｂ、２６ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送受信分離部２６と称する）と、所定の周波数の局所信号を発生させる局所信号発生部２８と、上記位相・振幅制御部２４により位相及び振幅が制御された受信信号それぞれにその局所信号発生部２８により発生させられる局所信号を掛け合わせることでダウンコンバートする複数（図２では３つ）のダウンコンバータ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ（以下、特に区別しない場合には単にダウンコンバータ３０と称する）と、それらダウンコンバータ３０によりダウンコンバートされた受信信号の処理をはじめとする上記無線タグ通信装置１２の動作を制御する制御部３２とを、備えて構成されている。ここで、上記送受信アンテナ素子２０としては、ダイポールアンテナ等の棒状アンテナ素子が好適に用いられる。また、上記送受信分離部２６としては、サーキュレータ若しくは方向性結合器等が好適に用いられる。また、上記位相・振幅制御部２４は、上記複数の送受信分離部２６から供給される受信信号それぞれの位相を制御する複数（図２では３つ）の位相制御部３４ａ、３４ｂ、３４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に位相制御部３４と称する）と、それぞれの振幅を制御する複数（図２では３つ）の振幅制御部３６ａ、３６ｂ、３６ｃ（以下、特に区別しない場合には単に振幅制御部３６と称する）とを、備えており、それら位相制御部３４及び振幅制御部３６を介して上記複数の送受信アンテナ素子２０により受信された受信信号それぞれの位相及び振幅を制御する。

上記制御部３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を含んで構成され、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う所謂マイクロコンピュータであり、前記無線タグ通信装置１２による前記無線タグ１４との間のＲＦＩＤ通信制御を実行する。この制御部３２は、送信アンテナ選択制御手段４０、受信信号合成手段４２、受信信号復調手段４４、受信指向性制御手段４６、及び位置検出手段４８を機能的に含んでいる。

送信アンテナ選択制御手段４０は、前記複数の送受信アンテナ素子２０のうち前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子２０を選択する。すなわち、前記送信信号切替部２２による回路の切り替え動作を制御することにより前記複数の送受信アンテナ素子２０から成る送信アンテナを送信用ダイバーシチアンテナ（Diversity Antenna）として制御する。好適には、後述する受信信号合成手段４２における前記受信信号の合成量が可及的に大きくなるように前記単一の送受信アンテナ素子２０を選択する。また、好適には、後述する受信指向性制御手段４６により定められた受信指向性に応じて前記単一の送受信アンテナ素子２０を選択する。

図４は、前記複数の送受信アンテナ素子２０それぞれによる送信信号の送信範囲を説明する図である。この図４では、それぞれ棒状を成す３本の送受信アンテナ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃが互いに平行を成すように、且つ２本の送受信アンテナ素子２０によって張られる平面内に残りの１本の送受信アンテナ素子２０が含まれないように（隣接する２本の送受信アンテナ素子２０によって張られる平面が互いに６０°を成すように）配設された例を示している。単一の棒状アンテナ素子から送信される送信信号の送信範囲は、一般に、その棒状アンテナ素子の軸心を中心とする周状の範囲内とされる。すなわち、前記送受信アンテナ素子２０ａによる送信信号の送信範囲は、その送受信アンテナ素子２０ａの軸心を中心とする周状の範囲Ａ内とされ、前記送受信アンテナ素子２０ｂによる送信信号の送信範囲は、その送受信アンテナ素子２０ｂの軸心を中心とする周状の範囲Ｂ内とされ、前記送受信アンテナ素子２０ｃによる送信信号の送信範囲は、その送受信アンテナ素子２０ｃの軸心を中心とする周状の範囲Ｃ内とされる。

図５は、図４のように配設された送受信アンテナ素子２０による送信パターン及び受信パターンについて説明する図であり、前記送信アンテナ選択制御手段４０により選択された単一の送受信アンテナ素子２０による送信パターンを太い一点鎖線で、後述する受信指向性制御手段４６により定められる受信パターンを太い実線でそれぞれ示している。例えば、図５に示す位置に通信対象である無線タグ１４が存在する場合には、前記送受信アンテナ素子２０ｂ、２０ｃの送信範囲外であるため、それらにより送信される送信信号は通信対象である無線タグ１４に十分には届かないが、前記送受信アンテナ素子２０ａの送信範囲内であるため、前記送信アンテナ選択制御手段４０によりその送受信アンテナ素子２０ａを前記単一の送受信アンテナ素子２０として選択することで、その送受信アンテナ素子２０ａから送信される送信信号を通信対象である無線タグ１４に十分な強度をもって届けることができる。

図２に戻って、受信信号合成手段４２は、前記複数の送受信アンテナ素子２０によりそれぞれ受信される受信信号を合成する。前記位相・振幅制御部２４により位相が制御された受信信号がこの受信信号合成手段４２により合成されることで、前記複数の送受信アンテナ素子２０から成る受信アンテナの受信指向性が定まる。

受信信号復調手段４４は、上記信号合成手段４２により合成された前記複数の送受信アンテナ素子２０からの受信信号を復調する。好適には、ＡＭ方式により受信信号をＡＭ復調した後、その復調信号をＦＭ復号化して前記無線タグ１４による変調に関する情報信号を読み出す。

受信指向性制御手段４６は、前記複数の送受信アンテナ素子２０により受信される受信信号それぞれの位相を制御することで受信指向性を定める。すなわち、前記位相・振幅制御部２４を介して各受信信号の位相を制御することにより前記複数の送受信アンテナ素子２０から成る受信アンテナを受信用フェイズドアレイアンテナ（Phased Array Antenna）として制御する。或いは、前記複数の送受信アンテナ素子２０により受信された受信信号それぞれに与えるウェイトを制御する。すなわち、前記位相・振幅制御部２４を介して各受信信号の位相を制御及び振幅することにより前記複数の送受信アンテナ素子２０から成る受信アンテナを受信用アダプティブアレイアンテナ（Adaptive Array Antenna）として制御する。好適には、前記受信信号合成手段４２における前記受信信号の合成量が可及的に大きくなるように受信指向性を定める。また、好適には、前記送信アンテナ選択制御手段４０により選択された前記単一の送受信アンテナ素子２０に応じて前記複数の送受信アンテナ素子２０により受信された受信信号それぞれに与えるウェイトの初期値を定める。例えば、図５に示す位置に通信対象である無線タグ１４が存在する場合には、太い実線で示すような受信パターンとなるように受信指向性を制御することで、前記無線タグ１４から返信される返信信号を高感度で受信することができる。

図２に戻って、位置検出手段４８は、前記受信信号合成手段４２における前記受信信号の合成量に基づいて通信対象である無線タグ１４の位置を検出する。好適には、前記受信信号合成手段４２における前記受信信号の合成量が可及的に大きくなるように前記送信アンテナ選択制御手段４０により選択された単一の送受信アンテナ素子２０の位置及び受信指向性制御手段４６により定められた受信指向性や、前記受信信号合成手段４２により合成された受信信号の強度等に応じて通信対象である無線タグ１４の方向及び距離を検出する。この無線タグ１４の方向及び距離とは、例えば、前記複数の送受信アンテナ２０に対して所定の座標を定めた場合における無線タグ１４の相対方向及び相対距離である。前記送信アンテナ選択制御手段４０及び受信指向性制御手段４６により定められる送受信の指向性方向は通信対象である無線タグ１４の相対方向に対応するものであるため、その送受信の指向性からその無線タグ１４の方向が推定される。また、前記受信信号合成手段４２により合成された受信信号の強度は通信対象である無線タグ１４との相対距離を反映するものであるため、その受信信号強度からその無線タグ１４との距離が推定される。

図３は、前記無線タグ１４に含まれる無線タグ回路５０を説明するブロック線図である。この図３に示すように、前記無線タグ１４は、前記無線タグ通信装置１２からの送信信号を受信すると共に、その無線タグ通信装置１２に向けて返信信号を送信するためのアンテナ５２と、ディジタル信号処理を行うためのディジタル回路部５４と、上記アンテナ５２により受信される送信信号の一部を整流してエネルギ源としてそのディジタル回路部５４に供給する整流部５６と、上記アンテナ５２に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部５８とを、備えて構成されている。上記ディジタル回路部５４は、上記無線タグ回路５０の作動を制御する制御部６０と、副搬送波（サブキャリア）を発生させる副搬送波発生部６２と、その副搬送波発生部６２により発生させられた副搬送波を上記制御部６０を介して入力される情報信号に基づいて位相変調（ＰＳＫ）等で変調（１次変調）する副搬送波変調部６４とを、機能的に備えている。このディジタル回路部５４において上記副搬送波変調部６４により変調された副搬送波が上記変復調器５８に入力され、その変復調器５８に入力された副搬送波により前記無線タグ通信装置１２から受信された送信信号が変調（２次変調）されて、上記アンテナ５２から返信信号として前記無線タグ通信装置１２に向けて送信される。

図６は、前記無線タグ通信装置１２の制御部３２による前記無線タグ１４との間のＲＦＩＤ通信処理を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。以下、このフローチャートに従って前記無線タグ通信装置１２による前記無線タグ１４との間の情報通信動作について説明する。

先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、送受信共通の指向性方向が設定される。次に、前記送信アンテナ選択制御手段４０の動作に対応するＳ２において、前記複数の送受信アンテナ素子２０のうち前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子２０が選択され、その単一の送受信アンテナ素子２０に送信信号が供給されるように前記送信信号切替部２２により回路が切り替えられる。次に、Ｓ３において、前記主搬送波発生部１６にて主搬送波が発生させられ、前記送信信号生成部１８にて所定の送信情報信号を合成されて前記送信信号が生成された後、Ｓ２にて選択された単一の送受信アンテナ素子２０から前記無線タグ１４に向けて送信信号が送信される。次に、前記受信指向性制御手段４６の動作に対応するＳ４において、前記複数の送受信アンテナ素子２０により受信された受信信号それぞれに与えるウェイトが制御されて受信指向性が定められる。ここで、好適には、Ｓ２にて選択された単一の送受信アンテナ素子２０に応じて受信信号それぞれに与えるウェイトの初期値が定められる。次に、前記受信信号合成手段４２の動作に対応するＳ５において、前記複数の送受信アンテナ素子２０によりそれぞれ受信された受信信号が合成される。次に、Ｓ６において、Ｓ５にて合成される受信信号の合成量が極大をとるか否かが判断される。このＳ６の判断が否定される場合には、Ｓ１以下の処理が再び実行されるが、Ｓ６の判断が肯定される場合には、前記位置検出手段４８の動作に対応するＳ７において、前記受信指向性制御手段４６により定められた受信指向性と前記受信信号合成手段４２における前記受信信号の合成量とに基づいて通信対象である無線タグ１４の方向及び距離が検出される。次に、前記受信信号復調手段４４の動作に対応するＳ８において、Ｓ５にて合成された前記複数の送受信アンテナ素子２０からの受信信号が復調された後、本ルーチンが終了させられる。

このように、本実施例によれば、前記複数の送受信アンテナ素子２０のうち前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子２０を選択する送信アンテナ選択制御手段４０（Ｓ２）と、前記複数の送受信アンテナ素子２０によりそれぞれ受信される受信信号を合成する受信信号合成手段４２（Ｓ５）とを、含むことから、簡単な構成のダイバーシチアンテナにより前記送信信号を送信することで、通信可能範囲を広げることができると共に、前記複数の送受信アンテナ素子２０によりそれぞれ受信される受信信号を合成することで、受信感度を高めることができる。すなわち、通信可能範囲が広く且つ簡単な構成の無線タグ通信装置１２を提供することができる。

また、前記複数の送受信アンテナ素子２０により受信される受信信号それぞれの位相を制御することで受信指向性を定める受信指向性制御手段４６（Ｓ４）を含むものであるため、前記受信信号の受信感度を更に高めることができる。

また、前記送信アンテナ選択制御手段４０は、前記受信指向性制御手段４６により定められた受信指向性に応じて前記単一の送受信アンテナ素子２０を選択するものであるため、前記受信指向性制御手段４６により定められた受信指向性方向に存在する送受信アンテナ素子２０から前記送信信号を送信することで、通信可能範囲を更に広げることができる。

また、前記受信指向性制御手段４６は、前記複数の送受信アンテナ素子２０により受信される受信信号それぞれの位相を制御するフェイズドアレイ制御手段であるため、前記受信信号の受信感度を好適に高めることができる。

また、前記受信指向性制御手段４６は、前記複数の送受信アンテナ素子２０により受信された受信信号それぞれに与えるウェイトを制御するアダプティブアレイ制御手段であるため、前記受信信号の受信感度を可及的に高めることができる。

また、前記受信指向性制御手段４６は、前記送信アンテナ選択制御手段４０により選択された前記単一の送受信アンテナ素子２０に応じて前記複数の送受信アンテナ素子２０により受信された受信信号それぞれに与えるウェイトの初期値を定めるものであるため、前記受信指向性制御手段４６による制御において可及的速やかにウェイトが収束する。

また、前記受信指向性制御手段４６により定められた受信指向性と前記受信信号合成手段４２における前記受信信号の合成量とに基づいて通信対象である無線タグ１４の方向及び距離を検出する位置検出手段４８（Ｓ７）を含むものであるため、通信対象である無線タグ１４の位置を簡単に検出することができる。

また、前記無線タグ１４に向けて前記送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じて無線タグ１４から返信される返信信号を受信するための複数の送受信アンテナ素子２０を備えたものであるため、前記無線タグ通信装置１２を可及的に小型化できる。

続いて、本発明の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面に関して、前述した第１実施例と重複する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

図７は、本発明の第２実施例として、前記３本の送受信アンテナ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃが互いに平行を成すように、且つ同一平面内に配設された例を示している。斯かる送受信アンテナ素子２０ａによる送信信号の送信範囲は、その送受信アンテナ素子２０ａの軸心を中心とする周状の範囲Ａ内とされ、前記送受信アンテナ素子２０ｂによる送信信号の送信範囲は、その送受信アンテナ素子２０ｂの軸心を中心とする周状の範囲Ｂ内とされ、前記送受信アンテナ素子２０ｃによる送信信号の送信範囲は、その送受信アンテナ素子２０ｃの軸心を中心とする周状の範囲Ｃ内とされる。

図８は、図７のように配設された送受信アンテナ素子２０による送信パターン及び受信パターンについて説明する図であり、前記送信アンテナ選択制御手段４０により選択された単一の送受信アンテナ素子２０による送信パターンを太い一点鎖線で、前記受信指向性制御手段４６により定められる受信パターンを太い実線でそれぞれ示している。例えば、図８に示す位置に通信対象である無線タグ１４が存在する場合には、前記送受信アンテナ素子２０ａの送信範囲外であるため、その送受信アンテナ素子２０ａにより送信される送信信号は通信対象である無線タグ１４に十分には届かないが、前記送受信アンテナ素子２０ｂ、２０ｃの送信範囲内であるため、前記送信アンテナ選択制御手段４０によりそれら送受信アンテナ素子２０ｂ、２０ｃのうち何れか（図８では送受信アンテナ素子２０ｃ）を前記単一の送受信アンテナ素子２０として選択することで、通信対象である無線タグ１４に十分な強度の送信信号を届けることができる。また、太い実線で示すような受信パターンとなるように受信指向性を制御することで、前記無線タグ１４から返信される返信信号を高感度で受信することができる。

図９は、本発明の第３実施例である無線タグ通信装置６６の電気的構成を説明する図である。この図９に示すように、本第３実施例の無線タグ通信装置６６は、ダイポールアンテナ等の棒状アンテナ素子である１２本の送受信アンテナ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、・・・、２０ｌ（以下、特に区別しない場合には単に送受信アンテナ素子２０と称する）と、前記送信信号生成部１８により生成された送信信号をそれら送受信アンテナ素子２０のうち何れか単一の送受信アンテナ素子２０に供給するように回路を切り替える送信アンテナ素子選択部６８と、それら送受信アンテナ素子２０のうち何れか複数の送受信アンテナ素子２０により受信された受信信号を前記位相・振幅制御部２４に供給するように回路を切り替える受信アンテナ素子選択部７０と、上記送信アンテナ素子選択部６８から供給される送信信号を各送受信アンテナ素子２０に供給すると共に、それら送受信アンテナ素子により受信された受信信号を上記受信アンテナ選択部７０に供給する１２個の送受信分離部２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、・・・、２６ｌ（以下、特に区別しない場合には単に送受信分離部２６と称する）とを、備えて構成されている。なお、図９では簡略化のため、送受信アンテナ素子２０ｄ〜２０ｋ、送受信分離部２６ｄ〜２６ｋは省略して示している。

上記無線タグ通信装置６６の制御部３２に含まれる送信アンテナ選択制御手段４０は、上記送信アンテナ素子選択部６８による回路の切り替え動作を制御することにより上記複数の送受信アンテナ素子２０を送信用ダイバーシチアンテナとして制御する。また、受信指向性制御手段４６は、上記受信アンテナ素子選択部７０による回路の切り替え動作を制御することにより前記複数の送受信アンテナ素子２０によりそれぞれ受信される受信信号を選択的に前記位相・振幅制御部２４に供給する。従って受信信号合成手段４２は、前記複数の送受信アンテナ素子２０によりそれぞれ受信される受信信号を選択的に合成する。

図１０は、上記無線タグ通信装置６６に備えられた複数の送受信アンテナ素子２０それぞれによる送信信号の送信範囲を説明する図である。この図１０に示すように、上記１２本の送受信アンテナ素子２０は、例えば、２×３の正方格子における各格子点上に互いに平行を成すように立設されている。斯かる送受信アンテナ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、・・・、２０ｌによる送信信号の送信範囲は、各送受信アンテナ素子２０の軸心を中心とする周状の範囲Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｌ内とされる。

図１１は、図１０のように配設された送受信アンテナ素子２０による送信パターン及び受信パターンについて説明する図であり、前記送信アンテナ選択制御手段４０により選択された単一の送受信アンテナ素子２０による送信パターンを太い一点鎖線で、前記受信指向性制御手段４６により定められる受信パターンを太い実線でそれぞれ示している。例えば、図８に示す位置に通信対象である無線タグ１４が存在する場合には、上記送受信アンテナ素子２０ａ、２０ｃ〜２０ｅ、２０ｇ〜２０ｌの送信範囲外であるため、それらにより送信される送信信号は通信対象である無線タグ１４に十分には届かないが、前記送受信アンテナ素子２０ｂ、２０ｆの送信範囲内であるため、前記送信アンテナ選択制御手段４０によりそれら送受信アンテナ素子２０ｂ、２０ｆのうち何れか（図８では送受信アンテナ素子２０ｂ）を前記単一の送受信アンテナ素子２０として選択することで、通信対象である無線タグ１４に十分な強度の送信信号を届けることができる。

また、前記無線タグ通信装置６６の制御部３２による受信動作では、例えば、前記送信アンテナ選択制御手段４０により選択された単一の送受信アンテナ素子２０ｂ及びその送受信アンテナ素子２０ｂから所定の距離範囲内に設けられた１つ又は複数（図８では３本）の送受信アンテナ素子２０ａ、２０ｅ、２０ｆが前記受信指向性制御手段４６により受信アンテナ素子として選択されて前記受信アンテナ素子選択部７０により回路が切り替えられ、それら送受信アンテナ素子２０ａ、２０ｅ、２０ｆによりそれぞれ受信される受信信号が合成されて、図８に太い実線で示すような受信パターンが形成される。或いは、前記送信アンテナ選択制御手段４０により選択された前記単一の送受信アンテナ素子２０ｂを除くその送受信アンテナ素子２０ｂから所定の距離範囲内に設けられた複数の送受信アンテナ素子２０が前記受信指向性制御手段４６により受信アンテナ素子として選択されて前記受信アンテナ素子選択部７０により回路が切り替えられ、それら複数の送受信アンテナ素子２０によりそれぞれ受信される受信信号が合成されて受信パターンが形成される。

このように、本第２実施例によれば、前記受信信号合成手段４２は、前記複数の送受信アンテナ素子２０によりそれぞれ受信される受信信号を選択的に合成するものであるため、前記無線タグ通信装置１２の構成を更に簡単にすることができる。

また、前記受信信号合成手段４２は、前記送信アンテナ選択制御手段４０により選択された単一の送受信アンテナ素子２０及びその送受信アンテナ素子２０から所定の距離範囲内に設けられた１つ又は複数の送受信アンテナ素子２０によりそれぞれ受信される受信信号を合成するものであるため、必要にして十分な送受信アンテナ素子２０により前記受信信号の受信感度を高めることができる。

また、前記受信信号合成手段４２は、前記送信アンテナ選択制御手段４０により選択された前記単一の送受信アンテナ素子２０を除くその送受信アンテナ素子２０から所定の距離範囲内に設けられた複数の送受信アンテナ素子２０によりそれぞれ受信される受信信号を合成するものであるため、必要にして十分な送受信アンテナ素子２０により前記受信信号の受信感度を高めることができることに加え、前記送信信号と受信信号とを容易に分離できる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例において、前記送信アンテナ選択制御手段４０、受信信号合成手段４２、受信信号復調手段４４、受信指向性制御手段４６、及び位置検出手段４８等は、前記制御部３２の制御機能として備えられたものであったが、それぞれ個別の制御装置として備えられたものであっても構わない。

また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２、６６は、前記無線タグ１４に向けて前記送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じて無線タグ１４から返信される返信信号を受信するための複数の送受信アンテナ素子２０を備えたものであったが、前記無線タグ１４に向けて前記送信信号を送信するための複数の送信アンテナ素子と、その送信信号に応じて無線タグ１４から返信される返信信号を受信するための複数の受信アンテナ素子とを、それぞれ個別に備えたものであっても構わない。

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。

本発明の無線タグ通信装置が好適に適用される通信システムの構成を説明する図である。図１の無線タグ通信装置の電気的構成を説明する図である。図１の無線タグに含まれる無線タグ回路を説明するブロック線図である。図２の無線タグ通信装置に備えられた複数の送受信アンテナ素子それぞれによる送信信号の送信範囲を説明する図である。図４のように配設された送受信アンテナ素子による送信パターン及び受信パターンについて説明する図であり、送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子による送信パターンを太い一点鎖線で、受信指向性制御手段により定められる受信パターンを太い実線でそれぞれ示している。図２の無線タグ通信装置の制御部による無線タグとの間のＲＦＩＤ通信処理を説明するフローチャートである。本発明の第２実施例として、複数の送受信アンテナ素子が互いに平行を成すように、且つ同一平面内に配設された例を示している。図７のように配設された送受信アンテナ素子による送信パターン及び受信パターンについて説明する図であり、送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子による送信パターンを太い一点鎖線で、受信指向性制御手段により定められる受信パターンを太い実線でそれぞれ示している。本発明の第３実施例である無線タグ通信装置の電気的構成を説明する図である。図９の無線タグ通信装置に備えられた複数の送受信アンテナ素子それぞれによる送信信号の送信範囲を説明する図である。図１０のように配設された送受信アンテナ素子による送信パターン及び受信パターンについて説明する図であり、送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子による送信パターンを太い一点鎖線で、受信指向性制御手段により定められる受信パターンを太い実線でそれぞれ示している。

符号の説明

１２、６６：無線タグ通信装置
１４：無線タグ
２０：送受信アンテナ素子
４０：送信アンテナ選択制御手段
４２：受信信号合成手段
４６：受信指向性制御手段（フェイズドアレイ制御手段、アダプティブアレイ制御手段）
４８：位置検出手段

Claims

無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、該送信信号に応じて無線タグから返信される返信信号を受信するための複数の送受信アンテナ素子を備え、該複数の送受信アンテナ素子を構成する個々の送受信アンテナ素子間の間隔と同程度に離間した該無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、
前記複数の送受信アンテナ素子のうち前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択する送信アンテナ選択制御手段と、
該送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子から前記無線タグに対して前記送信信号を送信した後、該送信信号に応じて該無線タグから返信される前記返信信号に関して、前記送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子及び該送受信アンテナ素子から所定の距離範囲内に設けられた１つ又は複数の送受信アンテナ素子によりそれぞれ受信される受信信号を合成する受信信号合成手段と
を、含み、
前記送信アンテナ選択制御手段は、前記受信信号合成手段により合成される受信信号の合成量が可及的に大きくなるように、
前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子に応じて、前記それぞれ受信される受信信号に与えるウェイトの初期値を決定し、
前記ウェイトの初期値に基づいて前記受信信号合成手段により合成された受信信号の合成量が極大を取るかを判断し、
前記合成された受信信号が極大を取ると判断された場合に、前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択する、
ことを特徴とする無線タグ通信装置。
無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、該送信信号に応じて無線タグから返信される返信信号を受信するための複数の送受信アンテナ素子を備え、該複数の送受信アンテナ素子を構成する個々の送受信アンテナ素子間の間隔と同程度に離間した該無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、
前記複数の送受信アンテナ素子のうち前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択する送信アンテナ選択制御手段と、
該送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子から前記無線タグに対して前記送信信号を送信した後、該送信信号に応じて該無線タグから返信される前記返信信号に関して、前記送信アンテナ選択制御手段により選択された単一の送受信アンテナ素子を除く該送受信アンテナ素子から所定の距離範囲内に設けられた複数の送受信アンテナ素子によりそれぞれ受信される受信信号を合成する受信信号合成手段と
を、含み、
前記送信アンテナ選択制御手段は、前記受信信号合成手段により合成される受信信号の合成量が可及的に大きくなるように、
前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子に応じて、前記それぞれ受信される受信信号に与えるウェイトの初期値を決定し、
前記ウェイトの初期値に基づいて前記受信信号合成手段により合成された受信信号の合成量が極大を取るかを判断し、
前記合成された受信信号が極大を取ると判断された場合に、前記送信信号を送信する単一の送受信アンテナ素子を選択することを特徴とする無線タグ通信装置。