JP6284190B2 - パッシブ型伝送線路切替器とそれを備えるｒｆｉｄ読取書込装置 - Google Patents

Description

本発明は、小型・軽量化されたパッシブ型伝送線路切替器とそれを備えるＲＦＩＤ読取書込装置に関する。

下記特許文献１には、信号入力端子と、信号出力端子と、信号伝送利得特性が異なる少なくとも二つの電子回路と、これらの電子回路を信号入力端子と信号出力端子との間に択一的に選択接続させるスイッチとを備えた信号伝送利得切替回路が提案されている。この信号伝送利得切替回路では、スイッチにより伝送される信号の伝送利得を切り替えることができることが記載されている。

この文献によれば、信号入力端子と、信号出力端子と、それらの間に択一的に接続され、互いに信号伝送利得特性が異なる少なくとも二つの電子回路と、それらの電子回路を信号入力端子と信号出力端子との間に択一的に選択接続させるスイッチとを備える。スイッチによって信号入力端子から信号出力端子へ伝送される信号の伝送利得を切り替えるための信号伝送利得切替回路において、選択接続される電子回路の少なくとも一つが信号入力端子と信号出力端子との間の信号の伝送を遮断するカットオフ回路である。そして、信号入力端子と信号出力端子との間に信号迂回路が常時接続され、カットオフ回路がスイッチによって信号入力端子と信号出力端子との間に接続されたときに、信号入力端子側（又は信号出力端子側）における信号電位を接地電位に短絡する。さらに、信号出力端子側（又は信号入力端子側）における信号電位を接地電位に対して開放状態にする（又は３００Ω以上の抵抗を介して接地電位に接続する）ように構成されることを特徴とする。

上述のように、信号入力端子と信号出力端子との間に常時接続の信号迂回路を備えることによって、スイッチの不具合による信号伝送中の通信断の発生を回避する機能を有する。加えて、カットオフ状態に切り替えられた際には、カットオフ回路が信号入力端子側（又は信号出力端子側）における信号電位を接地電位に短絡するとともに、信号出力端子側（又は信号入力端子側）における信号電位を接地電位に対して開放状態にする。この（又は３００Ω以上の抵抗を介して接地電位に接続する）ため、信号入力端子から入力された信号が、接地状態となり、信号出力端子側へは殆ど伝送されず、従って、入出力間の信号漏洩が少なく、実用可能なレベルにまで減衰させることができる。更に、出力側からみた入力側のリターンロスも、ほぼ信号迂回路のインピーダンスで定まる値（又は抵抗と信号迂回路のインピーダンスとの合成インピーダンスによって定まる値）で確保することができることが特許文献１に記載されている。

特開２０１３−２５８５７５号公報

従来の伝送線路切替器や伝送線路切替装置は、切り替え動作を実行させるための二次電池等の電源を備えるか、または、当該切り替え動作を実行させるための電源を外部から別途に供給する必要があった。

しかし二次電池等を備える伝送線路切替器や伝送線路切替装置の場合には当該二次電池等が小型化や軽量化の障害となり、外部から直流電源を供給する場合には供給配線や配線パターンの搭載空間確保が小型化や軽量化の障害となっていた。また、二次電池を利用する場合には、電池残量の把握や二次電池の交換など煩雑な作業が必要とされていた。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、伝送するべき信号の一部を電源エネルギーとして利用することにより、伝送線路を動的に切り替え可能な伝送線路切替器やＲＦＩＤ読取書込装置を提案することを目的とする。また、さらに好ましくは、自身は電池等の電源を備えずかつ外部から直流電源を供給されることもなく、伝送線路を動的に切り替え可能な、小型・軽量の伝送線路切替器やＲＦＩＤ読取書込装置を実現することを目的とする。また、本発明は、伝送信号をそのまま回路動作用のエネルギーとして利用することにより、既存の無線装置（Ｒ／Ｗ（リーダライタ））に機械的な変更を何ら加えることなく機能追加可能なＲＦＩＤ読取書込装置を提案することを目的とする。

本発明にかかる伝送線路切替器は、伝送するべき入力信号が入力される入力端子と、入力端子から入力された入力信号のエネルギーの一部から直流電力を生成する電源回路と、電源回路の電力で動作するタイミング回路と、電源回路の電力で動作し、タイミング回路で生成されたタイミングに基づいて入力信号の出力先を切り替えるスイッチ回路と、スイッチ回路に接続された二以上の出力端子と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる伝送線路切替器は、好ましくは入力端子には、同軸ケーブルが接続されて入力信号は同軸ケーブルを介して伝送されることを特徴とする。

また、本発明にかかる伝送線路切替器は、さらに好ましくは電池及び外部からの電源入力端子を備えないことを特徴とする。

また、本発明にかかるＲＦＩＤ読取書込装置は、上述のいずれかに記載の伝送線路切替器を備えるＲＦＩＤ読取書込装置（リーダライタ）において、二以上の出力端子には、それぞれ指向性が互いに異なるアンテナが接続されることを特徴とする。

自身は電池等の電源を備えずかつ外部から直流電源を供給されることもなく、伝送線路を動的に切り替え可能な伝送線路切替器やＲＦＩＤ読取書込装置を実現できる。また、伝送信号をそのまま回路動作用のエネルギーとして利用することにより、既存の無線装置（Ｒ／Ｗ（リーダライタ））に機械的な変更を何ら加えることなく機能追加可能なＲＦＩＤ読取書込装置とできる。

第一の実施形態にかかる電磁波インターフェースを説明する図である。 アンテナハブの典型例の構成概要を説明する図であり、当該図中に「Ｃａｔ５ Ｃａｂｌｅ ｗｉｔｈ ＲＪ４５」として示すのが電源ケーブルである。 本発明のパッシブ型伝送線路切替器を１入力２出力切り替えとして一枚の基板上にて構成した場合の、その動作特性を説明する図である。 本発明のパッシブ型伝送線路切替器が備える電源回路の受電部の構成概要とその特性について説明する図である。 電源回路が備える倍電圧整流を遂行する整流回路の典型的な回路構成例及びその特性を説明する図である。 本発明のパッシブ型伝送線路切替器が備えるタイミング回路について、その典型例を例示して配線構成とともに説明する図である。 本発明のパッシブ型伝送線路切替器が備えるスイッチ回路について、その典型例を例示して配線構成とともに説明する図である。 本発明のパッシブ型伝送線路切替器の全体の回路図を説明する図である。 本発明のパッシブ型伝送線路切替器を一枚の回路基板に構成した実装パターン配線を説明する図である。 図９に示す実装パターン配線で一枚の基板上に本発明のパッシブ型伝送線路切替器を構成した状態を示す全体図であり、紙面左側が入力端（同軸ケーブルに接続可能な入力端）であり、紙面右側が出力端（同軸ケーブルに接続可能な二つの出力端）である。 本発明のパッシブ型伝送線路切替器のタイミング回路の出力（ＣＴＬ１）と出力（Ｐ１，Ｐ２）とをオシロスコープで波形モニターした状態を説明する図である。 本発明のパッシブ型伝送線路切替器の試作品をテストした挿入損失計測方法を説明する図であり、（ａ）が回路基板露出状態でＲ／Ｗ（リーダライタ）側から入力信号が入力されＰ２出力をスペクトルアナライザーを介してパソコン（ＰＣ）で解析する状態を説明し、（ｂ）がパッケージングされた本発明のパッシブ型伝送線路切替器の試作回路基板にて（ａ）と同様に解析する状態を説明する図である。 図１２に示した態様で計測した挿入損失計測結果を説明する図であり、（ａ）が入力電力１Ｗ時の入力（ＰＣ）に対する出力（Ｐ１，Ｐ２）の周波数依存特性の計測結果を示し、（ｂ）が入力電力１Ｗ時の出力（Ｐ１）と出力（Ｐ２）との各損失の周波数依存性の計測結果を示す図であり、（ｃ）が入力電力５００ｍＷ時の入力（ＰＣ）に対する出力（Ｐ１，Ｐ２）の周波数依存特性の計測結果を示し、（ｄ）が入力電力５００ｍＷ時の出力（Ｐ１）と出力（Ｐ２）との各損失の周波数依存性の計測結果を示す図である。

（発明の概要）
本発明のパッシブ型伝送線路切替器は無電源であって、すなわち本体に電池・バッテリー等を有さず、かつ外部からの直流電源の接続がない。しかし、伝送するべき信号から一部のエネルギーを電源として利用することで、伝送線路を動的に切り替え動作可能とする。ここで、伝送される信号は交流信号そのままであって、電力用に追加的な信号を本来の信号に重畳させるようなことはせず、本発明は素の信号そのままを利用するものである。例えば、交流信号に直流信号を乗せるようなことも一般に知られているが、本発明においては交流信号そのままを利用するものとし、素の交流信号を電力取得用に加工することはしなくてよい。

このため、同軸ケーブルを本発明のパッシブ型伝送線路切替器に設けられた信号入力用の端子に接続し、伝送経路を流れる信号のエネルギーの一部を使って、本発明のパッシブ型伝送線路切替器内の各種回路を動かすために流用する。また、本発明のパッシブ型伝送線路切替器は、装置内部に切替タイミングを生成する回路を備える。

図１は、本発明のパッシブ型伝送線路切替器の構成概要を例示する図である。図１において同軸ケーブルから入力信号がＰＣ１００に入力されて、スイッチ回路２００において、出力端Ｐ１（３００）または出力端Ｐ２（４００）へと出力先を適宜切り替えられて、入力信号が出力されることとなる。この場合に、電源回路５００が、入力信号の電力の一部を利用してスイッチ回路２００の動作に必要な直流電力を生成する。

また、スイッチ回路２００はタイミング回路６００が生成したタイミングに基づいて、入力信号の出力先を、出力端Ｐ１（３００）または出力端Ｐ２（４００）へと適宜切り替える。この場合に、電源回路５００が、入力信号の電力の一部を利用してタイミング回路６００の動作に必要な直流電力を生成する。

この本発明のパッシブ型伝送線路切替器を、ＲＦＩＤ読取装置（リーダライタ）に接続してアンテナ接続可能枚数を増やすことができる。アンテナ接続可能枚数を増大させることで、従来２対のアンテナで２箇所での読み取り動作をしていたものが、３対、４対・・・のアンテナで、３箇所、４箇所・・・での読み取り動作を実現可能となる。従って、読み取りの精度を向上させることができる。

また、パッシブ型ＲＦＩＤタグ（たとえば、Ｆｅｌｉｃａ、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤ）は、リーダライタからの電波を受けて、その一部を検波・整流し、自身のＩＣを動作させるものであり、当該電波を伝送するものではない。

また、現在知られている同軸切替機は、手動切り替え若しくは、外部電源が必要なものである。ＲＦＩＤのリーダライタに接続して、アンテナ接続枚数を増やす「アンテナハブ」も知られているが、別途の電源ケーブルを備え外部電源入力を別途に必要とする。図２は、アンテナハブの典型例の構成概要を説明する図であり、当該図中に「Ｃａｔ５
Ｃａｂｌｅ ｗｉｔｈ ＲＪ４５」として示すのが電源ケーブル（切替タイミング用の信号も含む（ＰｏＥ：交流信号への直流の重畳））である。

図２に示すようなアンテナハブを実現するためには、切替タイミング制御をするだけではなく、外部からその動作電源を供給するための電源のケーブルや入力端子が別途必要となるので回路構成が煩雑となり、この点で小型・軽量化の障害ともなる。

また、パッシブ型ＲＦタグは、タグが受信した電波の電力を検波・整流して自身のＩＣを動作させ、ＲＦタグのアンテナ（またはコイル）の反射電波量を時間的に変化させる。パッシブ型ＲＦタグでは、この電波の反射が、リーダライタにタグの応答として、受信される。このため、パッシブ型ＲＦタグは、電源を備えていない点で本発明と共通するようにも思われる。しかし、一般的にはパッシブ型ＲＦタグは、返す電波信号の強度（反射電波強度）は、入力信号よりも極端に弱くなり、また、本発明のように伝送線路を切り替えるという動作機能は何ら有していない。

本発明は、外部電源及びその電源ケーブルや外部電源入力端子や、内部バッテリーが不要なパッシブ型伝送線路切替器を提案するものである。パッシブ型伝送線路切替器に入力される信号のエネルギーの一部利用して、内部回路を動作させ、伝送線路を自動的に切り替えることが可能となる。このため、切替のタイミングを決定するタイミング回路も本体内部に含んでいる。

図１に例示する構成では、ＳＰＤＴ（１入力２出力）であるが、１入力で３以上の出力も原理的に可能であり、詳述を要することなく本発明の技術思想に則り当業者には当然に理解されるところである。また、図１に示す構成例の各要素は、典型的には全て一枚の基板に実装することが可能であり、極めて小型・軽量とすることができる。

また、各回路動作用の電力は、基板上のマイクロストリップラインに近接配置した受電用の電極で、マイクロストリップラインを伝送する信号のエネルギーを受電（検波）する。受電用の電極は本線（マイクロストリップライン）のエネルギーを過剰に取り出さない程度に設計する。すなわち、例えば、受電用の電極をマイクロストリップラインに直結してその電力を一部取得する構成としても良いが、受電量のコントロールを慎重に調整する対応が必須となる。

また、切替タイミングは、あらかじめタイミング回路で設定しておいてもよいし、後発的に別異な手段を用いて任意に変更・書き換えしても良い。例えば、タイミング回路をマイコン構成で実現し、タイミングをマイコン内のメモリに記述し、適宜書き換えする構成としてもよい。また、この場合の書き換え手段は、電波による書き換え指示を基板に実装されたタグで受信し、当該タグからの指示に基づいてマイコン内のメモリを書き換えてもよい。

また、本発明のパッシブ型伝送線路切替器をＲＦＩＤのリーダライタに適用すると、従来接続可能であったアンテナの数量（典型的には４個のアンテナ）を容易に増やして制御することができ、読取性能の向上を容易に実現できるものとなる。

（実施例）
図３は、本発明のパッシブ型伝送線路切替器を１入力２出力切り替えとして一枚の基板上にて構成した場合の、その動作特性を説明する図である。図３に示すように、本発明のパッシブ型伝送線路切替器は、伝送線路を電子的に固定時間毎に自動で切り替えができる回路であり、外部電源を使用せず、伝送線路を伝搬する電磁波のエネルギーの一部を回路動作用電源として利用する。このため、図３に示すように、電磁波の一部を整流し、平滑して直流電力を生成する電源回路を備えるものとする。ここで、外部電源を使用しないとは、例えばＡＣアダプタや二次電池等を備える必要がないことを意味し、また、伝送線路は、例えば同軸ケーブルとすることができる。

また、図３に示す回路は、小型・低コストで実現できるものであり、また、挿入損失は３ｄＢ以下であることが好ましい。例えば、ＬＭＣ５５５は現時点で単価１００円であり、ＮＪＧ１６４７ＨＤ３は現時点で単価３００円（３０００個ロットの場合）であり、これらの小型かつ安価な素子を利用することができる。また、その他の抵抗やコンデンサ、ダイオード等も汎用部品素子を利用して構成することができる。さらに、スイッチ回路用ＩＣの挿入損失は、０．２５ｄＢ（カタログ値）であり良好である。

また、入力端子での定格は３０ｄＢｍ（１Ｗ）以上であることが、Ｒ／Ｗ（リーダライタ）での利用を想定した場合には好ましいところ、図３に示すＮＪＧ１６４７ＨＤ３の入力電力定格は３２ｄＢｍであり極めて好ましいことが理解できる。

さらに、図３に示すパッシブ型伝送線路切替器は、出力側端子の状態を変化（例えば、終端／解放／短絡）させることで、アンテナシート用の終端状態変化回路としても利用可能とし、出力端子にＳＭＡを利用することが好ましい。

図３において、（Ａ）は伝達するべき入力電波の入力有無を説明しており、入力端子ＰＣに電磁波が入力（但し、電磁波の到来時間や間隔（頻度）は接続される無線機器の仕様によって異なる）されると、（Ｂ）として示すように、電源回路に出力が生成される。

図３から理解できるように、入力端子ＰＣに入力された電磁波の一部からエネルギーを取り出し、電源回路へ入力する。そして、電源回路で電波を整流し、直流電流を生成して（Ｂ）として出力する。この電流（電圧）をスイッチ回路及びタイミング回路の駆動用の電流（電圧）として利用する。

また、図３（Ｃ）〜（Ｅ）について、（Ｃ）はタイミング回路から出力されるタイミングの典型例と示す図であり、（Ｄ）は第一出力端（Ｐ１）から出力される伝達信号を示す図であり、（Ｅ）は第二出力端（Ｐ２）から出力される伝達信号を示す図である。

図３に示す（Ｃ）〜（Ｅ）から理解できるように、タイミング回路の電源がオンになると、タイミング回路は設定された周波数で発振する（発振周期は回路に実装される抵抗値で決定される）。また、スイッチ回路は、タイミング回路の信号をトリガとして、電波の出力ポート（Ｐ１）と（Ｐ２）とを交互に切り替える。これにより、図３のパッシブ型伝送線路切替器は、入力信号が、二つの出力端へと適宜切り替えて出力されるものとなる。

図４は、本発明のパッシブ型伝送線路切替器が備える電源回路の受電部の構成概要とその特性について説明する図である。図４に示すように、電源回路は、入力端子に接続されているシート状のメイン配線（マイクロストリップライン（ＭＳＬ））４１００に近接して配置された受電するための結合用線路４２００を備える。

図４において、メイン配線４１００は２０ｍｍ×３ｍｍの大きさであり、結合用線路４２００は１８ｍｍ×０．５ｍｍであるものとして例示している。図４のメイン配線４１００は紙面左１側が入力端子側である。図４のグラフに示すように、メイン配線４１００の１から２間の減衰は０．２ｄＢ（グラフ中に「ｍ１」として示す）であり、伝達するべき電波の損失低減は極めて小さい。また、図４のグラフに示すように、結合用線路４２００の１（メイン配線４１００の紙面左１）から３（結合用線路４２００の紙面右２）間で取得できる電力は、メイン配線に流れるエネルギーの−１５ｄＢ程度（グラフ中に「ｍ２」として示す）であり、１Ｗの入力に対して３０ｍＷ程度の電力が取得できることが理解できる。

また、結合用線路４２００には、結合部において周辺回路が動作できるレベルの電力が受信可能で、かつ、本線（メイン配線４１００）の損失が小さいようなパターンであることが求められる。このため、図４においては、マイクロストリップライン（ＭＳＬ）のメイン配線４１００に対して、結合用線路４２００を近接配置し、典型例としていずれも同一基板上の銅薄膜で形成した。

また、さらに具体的には、０．５ｍｍ線幅の結合用線路４２００をＭＳＬのメイン配線４１００と０．２ｍｍの間隔を空けて配置した。この場合の特性をシミュレーション解析した結果、Ｓ１３＝−１５ｄＢとなった。すなわち、伝搬する電波の３０分の１を受電でき、例えば、１Ｗ入力時に３０ｍＷを受電でき、２５０ｍＷ入力時に８ｍＷを受電可能である。

例えば、図３に示した回路構成のタイミング回路（発振回路）とスイッチ回路での消費電力の試算結果は、１ｍＷ未満であることから、整流回路での損失等を考慮しても、発振回路、スイッチ回路ともに動作させることが充分に可能な電力を確保できるものとなる。但し、図４に示す構成はあくまで例示であって、動作に充分な電力を確保できる構成であれば本発明の技術思想の範囲内で自由にアレンジ可能であることは当業者に自明である。また、この場合でも、入力される電力エネルギーの１０％以下を電源として利用する程度であることが好ましい。

図５は、電源回路が備える倍電圧整流を遂行する整流回路の典型的な回路構成例及びその特性を説明する図である。図５（ａ）がパソコンに制御されるＲＦＩＤリーダライタとそのアンテナとの間に、本発明のパッシブ型伝送線路切替器を挿入することにより、より多くのアンテナ対によるタグ読み取りが可能となる構成例を説明する図である。また、図５（ｂ）は電源回路が備える倍電圧整流回路を説明する回路図であり、図５（ｃ）は一基板上に本発明のパッシブ型伝送線路切替器の全ての構成要素を実装した実例を示す図であり、図５（ｃ）はその特性を説明する図である。

図５（ｂ）においては二倍の倍電圧整流回路を示しているが、電源回路が備える整流回路はこれに限定されるものではなく、半波整流や全波整流であってもよく、倍電圧整流の場合においても、四倍、六倍、十倍等の任意の倍電圧とすることができる。

また、試作段階において、仮に、ダイオードの入力インピーダンスや結合用線路の特性が不明である場合には、まず半波整流の電源回路を作成して必要な電圧（３Ｖ）を得られるか否かを確認し、その後必要に応じて倍電圧方式にするようにしてもよい。

また図５（ｄ）において、タイミング回路、スイッチ回路の動作電圧及び動作電流から１１．５ｋ〜３３ｋΩの負荷を想定し、これに近似した抵抗を整流回路の出力端に実装し、確認のために抵抗の両端電圧をオシロスコープで計測した結果、良好であった。

図６は、本発明のパッシブ型伝送線路切替器が備えるタイミング回路について、その典型例を例示して配線構成とともに説明する図である。実施例におけるタイミング回路に、「ＬＭＣ５５５」を選定した理由として、動作電圧範囲が１．５Ｖ乃至１５Ｖと広いこと、発振周波数が電源電圧に依存しないこと、低消費電力であること、外付け部品が少ないこと、入手が低コストで容易であることが挙げられる。しかし、タイミング回路は、「ＬＭＣ５５５」に限定されるものではなく、その他のＩＣや他の回路構成を採用してもよい。

また、図７は、本発明のパッシブ型伝送線路切替器が備えるスイッチ回路について、その典型例を例示して配線構成とともに説明する図である。スイッチ回路については、１Ｗの入力が可能であることが好ましく、かつ消費電力が小さくスイッチング速度を確保できるとの観点から、新日本無線（登録商標）製のＳＰＤＴスイッチ「ＮＪＧ１６４７ＨＤ３」を選択して例示している。ＳＰＤＴスイッチ「ＮＪＧ１６４７ＨＤ３」は、動作電圧が小さく低消費電力であって、外付け部品が少なくかつ１Ｗの電力を入力可能であるとの特徴を有する。

また、図８は、本発明のパッシブ型伝送線路切替器の全体の回路図を説明する図であり、図９は、本発明のパッシブ型伝送線路切替器を一枚の回路基板に構成した実装パターン配線を説明する図である。図８において、電源回路の紙面右端側にツェナーダイオード（Ｄ２）を設けることにより、過剰な電圧が出力されることを防止して一定の電圧が確保されるので、安全性が向上することとなり好ましい。但し、より高い出力電圧を確保したい場合には、ツェナーダイオード（Ｄ２）を外してもよい。

また、図１０は、図９に示す実装パターン配線で一枚の基板上に本発明のパッシブ型伝送線路切替器を構成した状態を示す全体図であり、紙面左側が入力端（同軸ケーブルに接続可能な入力端）である。また、紙面右側が出力端（同軸ケーブルに接続可能な二つの出力端）である。図１０に示す回路基板では、縦が３３ｍｍであり横が４３ｍｍであるので、極めて小型化かつ軽量化することに成功している。

また、図１１は、本発明のパッシブ型伝送線路切替器のタイミング回路の出力（ＣＴＬ１）と出力（Ｐ１，Ｐ２）とをオシロスコープで波形モニターした状態を説明する図である。図１１から理解できるように、タイミング回路の出力切り替えに対応して、出力がＰ１とＰ２とに良好に切り替えられている。

また、図１２は本発明のパッシブ型伝送線路切替器の試作品をテストした挿入損失計測方法を説明する図である。図１２（ａ）が回路基板露出状態でＲ／Ｗ（リーダライタ）側から入力信号が入力されＰ２出力をスペクトルアナライザーを介してパソコン（ＰＣ）で解析する状態を説明している。また、図１２（ｂ）はパッケージングされた本発明のパッシブ型伝送線路切替器の試作回路基板にて（ａ）と同様に解析する状態を説明する図である。

そして、図１３が、図１２に示した態様で計測した挿入損失計測結果を説明する図である。また、（ａ）が入力電力１Ｗ時の入力（ＰＣ）に対する出力（Ｐ１，Ｐ２）の周波数依存特性の計測結果を示し、（ｂ）が入力電力１Ｗ時の出力（Ｐ１）と出力（Ｐ２）との各損失（すなわち、入力（ＰＣ）−出力（Ｐ１））の周波数依存性の計測結果を示す図である。また、（ｃ）が入力電力５００ｍＷ時の入力（ＰＣ）に対する出力（Ｐ１，Ｐ２）の周波数依存特性の計測結果を示し、（ｄ）が入力電力５００ｍＷ時の出力（Ｐ１）と出力（Ｐ２）との各損失の周波数依存性の計測結果を示す図である。

入力電力が小さくなると、当該入力から取得する電源電力の値も小さくなる傾向があるので、回路特性との関係で過度に入力電力を小さくすれば必要充分な電源電力を取得し辛くなる傾向が生じる。この場合には、回路特性の設計を調整し、例えば電圧増幅率を増大させる等により、回路動作に必要充分な電力を確保できるようにしておくことが好ましい。なお、出力（Ｐ１）と出力（Ｐ２）との各損失とはすなわち、「入力（ＰＣ）−出力（Ｐ１）」と「入力（ＰＣ）−出力（Ｐ２）」の各差分の事を意味する。

本発明にかかる伝送線路切替器は、伝送するべき入力信号が入力される入力端子と、入力端子から入力された入力信号の一部から直流電力を生成する電源回路と、電源回路の電力で動作するタイミング回路と、電源回路の電力で動作し、タイミング回路で生成されたタイミングに基づいて入力信号の出力先を切り替えるスイッチ回路と、スイッチ回路に接続された二以上の出力端子と、を備えることを特徴とする。

これにより、入力信号の電気エネルギーの一部を直流電源としてタイミング生成やスイッチング動作を遂行することが可能な伝送線路切替器となる。このため、典型的には二次電池や外部電源入力端子及びその配線等を備える必要がなくなるので、小型かつ軽量でコンパクトな伝送線路切替器を実現する事が可能となる。入力端子に接続されたメイン配線（マイクロストリップライン（ＭＳＬ））やこれに近接配置された電源取得用の配線（結合用伝送線路）及び、電源回路、タイミング回路、スイッチ回路等は、一基板上に搭載することも可能である。

また、結合用伝送線路は、マイクロストリップラインに近接配置されてこれと弱く結合して一部の電磁波のエネルギーを回収して、これを利用するのでエネルギー効率を極めて高いものとできる。例えば、結合用伝送線路で回収する電気エネルギーは、入力端子から入力される電気エネルギーの１０％程度以内とすることができ、マイクロストリップラインでの電力取得に起因する電力減衰は、０．２ｄＢ程度と極めて少ないものとできる。

また、電源回路は、半波整流や全波整流や倍電圧整流（例えば２倍、４倍、６倍、１０倍等）など任意の整流方式を利用して、直流電圧を生成するものとできる。また、タイミング回路は、２出力端子の場合には、オン／オフ（すなわち、０／１）の周期を変動させる一信号としてもよい。また、４出力端子の場合には、オン／オフ（すなわち、０／１）の二信号としてもよく、この場合にはオンとオフとの四通りの組み合わせで、出力先を決定するものとしてもよい。

また、タイミング回路は、例えばマイコン等を利用して構成し、外部からの設定変更に対応できるものとしてもよい。例えば、入力端子および入力端子に接続された同軸ケーブルを介して、マイコンの設定変更に関する指示信号を伝送し、これを受信するように伝送線路切替器内に設けられたタグ等を介してマイコンが書き換えられるように構成することができる。また、入力信号の波形パターンに応じてタイミング回路が切り替えタイミングを決定してもよい。

また、本発明にかかる伝送線路切替器は、好ましくは入力端子には、同軸ケーブルが接続されて入力信号は同軸ケーブルを介して伝送されることを特徴とする。

これにより、高周波の信号を有線接続による同軸ケーブルを介して確実に伝送線路切替器に伝達することが可能となり、かつ、伝送線路切替器で指定された伝達先に対して確実に伝送することが可能となる。このため、伝送線路切替器の二以上の出力端子に接続されるケーブルも同軸ケーブルとすることがさらに好ましい。

また、本発明にかかる伝送線路切替器は、さらに好ましくは電池及び外部からの電源入力端子を備えないことを特徴とする。

この伝送線路切替器は、入力端子から入力される伝送するべき高周波信号の電気エネルギーを一部直流電源として変換して利用する。このため、典型的には、電池や電源入力用の電源端子を備えず、電源端子に接続された電源配線等も備える必要はない。このため、極めて小型、軽量で、コンパクトな伝送線路切替器を実現することが可能となる。

また、本発明にかかるＲＦＩＤ読取書込装置は、上述のいずれかに記載の伝送線路切替器を備えるＲＦＩＤ読取書込装置（リーダライタ）において、二以上の出力端子には、それぞれ指向性が互いに異なるアンテナが接続されることを特徴とする。

本発明の伝送線路切替器を複数のアンテナとＲＦＩＤ読取書込装置（リーダライタ）との間に接続して、複数のアンテナを切り替え利用可能に構成する。これにより、従来例えば一対のパーティション内に対向配置された二対のアンテナで二箇所でのタグ読み取りしかできなかったものが、さらに多数のアンテナ対を利用して多角的に読み取ることが可能になるので、タグ読み取り精度を向上させることができる。

また、本発明の伝送線路切替方法は、伝送線路を流れる伝送信号から、その一部のエネルギーを取り出して直流電力を生成する工程と、直流電力で動作するタイミング回路がタイミング信号を生成する工程と、直流電力で動作するスイッチ回路が、タイミング信号に基づいて伝送信号の出力先を切り替える工程と、二以上の出力先のうち、切り替えられた出力先に接続されている伝送線路を伝送信号が伝送される工程と、を有することを特徴とする。

これにより、なんらの電源を別途に準備する必要がなく、何らの電源のための信号重畳加工等を別途する必要もなく、伝送するべき信号それ自体が存在するのみで、快適かつスムースに切り替え動作が可能な伝送線路切替方法を実現できる。

上述したパッシブ型伝送線路切替器は、実施形態における説明に限定されるものではなく、自明な範囲でその構成を適宜変更し、自明な範囲で動作及び処理を適宜変更して用いることとできることは当業者に容易に理解されるところである。

本発明は、電磁波を複数箇所に伝送する電磁波伝送システム等に幅広く利用できる。

１００・・入力（ＰＣ）、２００・・スイッチ回路、３００・・出力端（Ｐ１）、４００・・出力端（Ｐ２）、５００・・電源回路、６００・・タイミング回路、１０００・・パッシブ型伝送線路切替器。

Claims (5)

1. 伝送するべき入力信号が入力される入力端子と、
   前記入力端子から入力された前記入力信号のエネルギーの一部から直流電力を生成する電源回路と、
   前記電源回路の電力で動作するタイミング回路と、
   前記電源回路の電力で動作し、前記タイミング回路で生成されたタイミングに基づいて前記入力信号の出力先を切り替えるスイッチ回路と、
   前記スイッチ回路に接続された二以上の出力端子と、を備え、
   前記電源回路は、前記入力信号の伝送線路である基板上のマイクロストリップラインに近接配置された受電用の結合用線路で、前記マイクロストリップラインを伝送される前記入力信号のエネルギーの一部を非接触で受電する
   ことを特徴とする伝送線路切替器。
2. 請求項１に記載の伝送線路切替器において、
   前記入力端子には、同軸ケーブルが接続されて前記入力信号は前記同軸ケーブルを介して伝送される
   ことを特徴とする伝送線路切替器。
3. 請求項１または請求項２に記載の伝送線路切替器において、
   電池及び外部からの電源入力端子を備えない
   ことを特徴とする伝送線路切替器。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の伝送線路切替器を備えるＲＦＩＤ読取書込装置において、
   前記二以上の出力端子には、それぞれアンテナが接続される
   ことを特徴とするＲＦＩＤ読取書込装置。
5. 伝送線路を流れる伝送信号から、その一部のエネルギーを取り出して直流電力を生成する工程と、
   前記直流電力で動作するタイミング回路がタイミング信号を生成する工程と、
   前記直流電力で動作するスイッチ回路が、前記タイミング信号に基づいて前記伝送信号の出力先を切り替える工程と、
   二以上の前記出力先のうち、前記切り替えられた出力先に接続されている伝送線路を前記伝送信号が伝送される工程と、を有し、
   前記直流電力を生成する工程では、前記伝送線路である基板上のマイクロストリップラインに近接配置された受電用の結合用線路で、前記マイクロストリップラインを伝送される前記伝送信号のエネルギーの一部を非接触で受電する
   ことを特徴とする伝送線路切替方法。