JP6316108B2

JP6316108B2 - 無線通信装置

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Publication number: JP6316108B2
Application number: JP2014126343A
Authority: JP
Inventors: 清一市川; 佐藤　直紀; 直紀佐藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-06-19
Also published as: JP2016004528A

Description

本開示は、非接触でリーダ／ライタ装置と通信することが可能な無線通信装置に関し、特に、通信を安定させるための技術に関する。

非接触ＩＣ（Integrated Circuit）カードなどの無線通信装置と、リーダ／ライタ装置とは、互いにアンテナ回路を介した電磁波信号を送受信することで、電力の供給、データ通信などを行う。このようなアンテナ回路を備える無線通信装置としては、非接触ＩＣカードの他に、例えば、スマートフォン、タブレット端末などの携帯端末装置がある。例えば、特開２０１１−１６５１５１号公報（特許文献１）は、非接触ＩＣカード機能の通信不能領域が発生しにくく、かつ高密度実装が可能な無線通信装置について記載している。

特開２０１１−１６５１５１号公報

特許文献１に記載された技術によると、無線通信装置は、第１のループアンテナと第２のループアンテナとを平行に配置する。第１のループアンテナは、ループ面がかざし面に対して第２のループアンテナよりも離れた距離の位置に平行に配置される。

しかし、特許文献１に記載された技術によると、一方のループアンテナの上に、別のループアンテナを配置しているため、ループアンテナ間の距離が近くなり、ループアンテナ間のアイソレーションが小さくなるという課題がある。したがって、非接触ＩＣカードなどの無線通信装置において、リーダ／ライタ装置と無線通信を行う場合に、無線通信装置とリーダ／ライタ装置との無線通信をいっそう安定させる技術が必要とされている。

一実施形態に従う無線通信装置は、リーダ／ライタ装置と非接触により無線通信を行うものである。無線通信装置は、同一の面上に配置され、リーダ／ライタ装置との距離により通信特性が異なる第１のアンテナおよび第２のアンテナと、リーダ／ライタ装置との通信を制御するための制御部とを備える。第１のアンテナは、リーダ／ライタ装置に対して第１の通信領域内で無線接続される。第２のアンテナは、リーダ／ライタ装置に対して第１の通信領域よりも短距離となる第２の通信領域において第１のアンテナより良好な通信特性を有している。制御部は、第１のアンテナによる通信成功率と、第２のアンテナによる通信成功率とを比較することにより、第１及び第２のアンテナのうち、リーダ／ライタ装置との通信に使用するアンテナを選択する。

上記一実施形態によると、各アンテナについて、リーダ／ライタ装置との通信成功率に応じて通信に使用するアンテナを選択する。また、各アンテナは、同一の面上に配置されており、アンテナ間のアイソレーションが大きくなる。例えば、スマートフォンなどの無線通信装置と比べてタブレット端末などはディスプレイサイズも大きくなり、アンテナ間の距離を比較的大きくすることができ、アンテナ間のアイソレーションが大きくなる。そのため、通信に使用するアンテナを切り替える効果が大きくなる。

この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

実施の形態１の無線通信装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。補正テーブル９１のデータ構造を示す図である。無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信環境を示す図である。アンテナ同調回路の構成を示す図である。無線通信装置１００の動作を示すフローチャートである。無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との距離、無線通信装置１００の通信環境における温度に応じてアンテナ同調回路を補正し、無線通信装置１００の通信の品質を向上させる処理を示すフローチャートである。実施の形態２の無線通信装置２００の構成を概略的に示すブロック図である。無線通信装置２００の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜実施の形態１＞
＜機能的な構成＞
図１は、実施の形態１の無線通信装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、無線通信装置１００は、メモリ１１と、近接センサ１２と、温度検出回路１３と、変調回路１４と、パワーアンプ１５と、アンテナ切換部１６と、検波回路１７と、受信回路１８と、制御回路１９と、共振回路２１と、共振回路２２とを含む。共振回路２１は、第１のアンテナ７１と、アンテナ同調回路７２とを含む。共振回路２２は、第２のアンテナ８１と、アンテナ同調回路８２とを含む。制御回路１９は、補正制御部１９１と、第１の算出部１９２と、第２の算出部１９３と、選択部１９４とを含む。第１のアンテナ７１と、第２のアンテナ８１とは、同一の平面上に配置される。

無線通信装置１００は、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術により実現されるＩＣカード、ＮＦＣ（Near Field Communication）技術を搭載したスマートフォン、タブレット端末、デジタルカメラなどの電子機器である。無線通信装置１００は、リーダ／ライタ装置（リーダ／ライタ装置９００）と近距離（例えば、数ｃｍから数ｍ程度）の無線通信によって情報を送受信する。無線通信装置１００は、例えば、電池を内蔵せず、外部からの電磁波信号を受信して、受信した電波を動作電圧として利用する受動型（パッシブ型）のＩＣカードであるとするが、これに限らず、電池を内蔵して、通信時に電池からの電力で電波を発する能動型（アクティブ型）の無線通信装置であってもよい。リーダ／ライタ装置９００は、ＩＣカードなどの無線通信装置１００への電力の供給と通信を行う。

無線通信装置１００は、後述するように、非接触でリーダ／ライタ装置９００と無線通信を行う際に、接近した状態で通信ができなくなることを防止するため、以下のように動作する。

（１）無線通信装置１００は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信品質（例えば、通信の成功率）に応じて、無線通信に使用するアンテナを切り替える。無線通信装置１００は、複数のアンテナ（図１の例では第１のアンテナ７１と第２のアンテナ８１）を備える。これらのアンテナは、無線通信装置１００において、同一の平面上に配置される。アンテナそれぞれは、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信に適した距離、すなわち距離による通信特性が異なる。無線通信装置１００は、各アンテナの通信成功率に応じて、リーダ／ライタ装置９００との無線通信に使用するアンテナを選択する。こうすることで、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との無線通信を安定化させる。

（２）また、無線通信装置１００は、（ｉ）無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信距離と、（ｉｉ）無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信環境における温度とに基づいて、無線通信装置１００の共振回路の同調周波数を補正する。こうすることで、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との無線通信を安定化させる。

（ｉ）無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００とが近接し、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信距離が短くなるにつれて、無線通信装置１００の共振回路の同調周波数が、下がる方向にずれていき、無線通信装置１００のアンテナからの送信電力が低下する。そのため、無線通信装置１００は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信距離に応じて、共振回路の同調周波数を補正する。

例えば、無線通信装置１００は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信距離を検出し、通信距離が一定距離以下になった場合に、共振回路の同調周波数を上げて、アンテナからの送信電力を上げる。また、無線通信装置１００は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信距離が一定距離以上となった場合に、同調周波数を下げて、アンテナからの送信電力を下げる。

（ｉｉ）無線通信装置１００の共振回路のアンテナの同調周波数は、温度に応じて変化する特性がある。そのため、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信環境における温度の変化によって、通信性能に影響を及ぼすことがある。

例えば、ある温度で最適化された同調周波数が、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信環境における温度の変化によってずれ、通信性能が劣化することがある。一方、無線通信装置１００は、共振回路において、同調用コンデンサと、可変容量コンデンサとを並列に接続した構成を有している。可変容量コンデンサは、印加される制御電圧の大きさにより容量値が減少し、また、周囲の温度の上昇に伴って容量値が増加する特性を有する。そのため、無線通信装置１００は、通信環境における温度の上昇に応じて、可変容量コンデンサに印加する制御電圧を大きくする（印加する制御電圧を補正する）ことにより、可変容量コンデンサの温度特性を補償することができ、その結果、共振回路の同調周波数を補償することができる。

メモリ１１は、例えば、不揮発性のメモリであり、制御回路１９（ＣＰＵ（Central Processing Unit））からの命令で読み書きがなされる。メモリ１１は、補正テーブル９１と、第１の通信成功率９３とを記憶する。補正テーブル９１は、無線通信装置１００の通信環境における温度（例えば、無線通信装置１００の外部の温度、無線通信装置１００の回路の温度）と、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との距離と、可変容量コンデンサの補正容量を選択するための情報とを対応付けたテーブルである。第１の通信成功率９３は、第１のアンテナ７１によって受信された信号の品質に基づき算出される、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信の成功率を示す。無線通信装置１００がアンテナにより受信する信号の品質は、例えば、通信成功率は、負荷変調レベル、搬送波検出感度、ＢＥＲ（Bit Error Rate）値、ＰＥＲ（Packet Error Rate）値、Ｃ／Ｎ（Carrier/Noise）比、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）値などのうちの少なくとも１つを用いて第１の算出部１９２によって算出される。また、アンテナの受信電圧に応じてアンテナを切り替える場合は、他の通信装置等が発生する磁界の影響を受けて誤動作を発生させることがある。例えば、アンテナによる信号の受信レベルが一定以下のレベルである場合、サーマルノイズの影響が大きくなり、受信した信号の電圧を測定できないことがある。そのため信号の受信レベルが一定以下の場合は、サーマルノイズの影響を受けにくいＢＥＲにより通信成功率を算出することとしてもよい。また、メモリ１１は、可変容量コンデンサに印加する制御電圧の大きさを示す情報を記憶する。

近接センサ１２は、検出対象であるリーダ／ライタ装置９００と無線通信装置１００とが近接していることを検出するためのセンサである。近接センサ１２は、リーダ／ライタ装置９００に接触することなく、リーダ／ライタ装置９００が近接していることを、例えば検出体（リーダ／ライタ装置９００）と近接センサ１２との間に生じる静電容量の変化を検出する等の電気的な方法により検出する。この他にも、近接センサ１２は、発光して反射光の光量に基づきリーダ／ライタ装置９００と無線通信装置１００との距離を検出してもよいし、超音波による計測に基づきリーダ／ライタ装置９００と無線通信装置１００との距離を検出してもよい。

温度検出回路１３は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００とが通信する環境における温度を検出するための回路である、温度検出回路１３は、例えば、温度変化に対する抵抗値の変化を検出する等の方法により温度を検出するものであり、無線通信装置１００の外部の温度を測定する。また、温度検出回路１３は、無線通信装置１００の各回路の動作温度を検出するものとしてもよい。

変調回路１４は、制御回路１９から受けた送信ベースバンド信号を、無線周波数帯の信号にアップコンバートする。

パワーアンプ１５は、変調回路１４によってアップコンバートされた信号を増幅し、増幅された信号をアンテナ切換部１６に与える。

アンテナ切換部１６は、制御回路１９の制御に従って、第１のアンテナ７１と第２のアンテナ８１とのうちいずれかのアンテナを、無線通信装置１００が無線通信に使用するアンテナとして選択する。

共振回路２１は、第１のアンテナ７１を含み、無線通信装置１００の外部からの電磁波信号を第１のアンテナ７１により受信し、また、無線通信装置１００が送信する信号を、無線通信装置１００の外部へ電磁波信号として第１のアンテナ７１から放射する。共振回路２１のアンテナ同調回路７２において、図４を用いて後述する同調用コンデンサ７６と可変容量コンデンサ７７とが並列に接続されている。無線通信装置１００は、共振回路２１の共振周波数を切り替えることができる。

共振回路２２は、第２のアンテナ８１を含む。共振回路２２は、無線通信装置１００の外部からの電磁波信号を第２のアンテナ８１により受信し、また、無線通信装置１００が送信する信号を、無線通信装置１００の外部へ電磁波信号として第２のアンテナ８１から放射する。共振回路２２のアンテナ同調回路８２において、図４を用いて後述する同調用コンデンサ８６と可変容量コンデンサ８７とが並列に接続されている。無線通信装置１００は、共振回路２２の共振周波数を切り替えることができる。

検波回路１７は、無線通信装置１００がリーダ／ライタ装置９００と無線通信することでリーダ／ライタ装置９００から受信した受信信号を検波して直流電圧に変換し、無線通信装置１００の電源電圧を生成する。

受信回路１８は、検波回路１７から出力される信号を、制御回路１９が処理できる受信ベースバンド信号へと変換する。

制御回路１９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ(Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含み、第１のアンテナ７１における通信品質の情報と第２のアンテナ８１における通信品質の情報を比較することにより、無線通信装置１００がリーダ／ライタ装置９００と無線通信するために使用するアンテナを選択する。第１のアンテナ７１は、リーダ／ライタ装置９００に対して、一定の距離以上の通信領域内で無線接続される。第２のアンテナ８１は、リーダ／ライタ装置９００との通信可能な距離が第１のアンテナ７１と比較して短距離となる通信領域内で、第１のアンテナ７１による通信と比べて通信特性が良好となる。すなわち、第２のアンテナ８１は、リーダ／ライタ装置９００と、第１のアンテナ７１の通信領域よりも短距離での通信を可能とする。

また、制御回路１９は、プログラムに従って動作し、可変容量コンデンサ７７および８７の補正容量Ｃ２を制御することにより、無線通信装置１００と外部の装置との無線通信を制御する。制御回路１９は、補正テーブル９１をメモリ１１から読み出して記憶している。

補正制御部１９１は、リーダ／ライタ装置９００と無線通信装置１００との距離を示す距離パラメータを近接センサ１２から取得し、無線通信装置１００の通信環境における温度を示す温度パラメータを温度検出回路１３から取得して、取得した距離パラメータおよび温度パラメータと、補正テーブル９１とを参照することにより可変容量コンデンサ７７および８７の補正容量Ｃ２を制御する。これにより、無線通信装置１００は、共振回路２１と共振回路２２の同調周波数を補正する。これにより、リーダ／ライタ装置９００の設置環境にかかわらず、無線通信装置１００のアンテナの同調周波数を、通信に適したものとすることができ、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信がより安定する。

第１の算出部１９２は、第１のアンテナ７１が受信する信号の通信品質の情報に基づき、第１のアンテナ７１による通信の成功率を算出する。第１の算出部１９２は、算出した通信成功率を第１の通信成功率９３としてメモリ１１に記憶させるとともに選択部１９４に与える。

第２の算出部１９３は、第２のアンテナ８１が受信する信号の通信品質の情報に基づき、第２のアンテナ８１による通信の成功率を算出する。第２の算出部１９３は、算出した通信成功率を第２の通信成功率として選択部１９４に与える。

選択部１９４は、第１の通信成功率（第１のアンテナ７１による通信品質の情報）と、第２の通信成功率（第２のアンテナ８１による通信品質の情報）とを比較することにより、リーダ／ライタ装置９００との通信に使用するアンテナを選択する。

＜データ＞
図２は、補正テーブル９１のデータ構造を示す図である。図２に示すように、補正テーブル９１は、１件のレコードに、番号１０１と、周辺温度１０２と、近接距離１０３と、補正電圧値１０４とを含む。補正テーブル９１は、制御回路１９が、共振回路２１、共振回路２２の同調周波数を補正するために参照するテーブルである。

番号１０１は、補正テーブル９１に含まれる各レコードを識別するための情報である。
周辺温度１０２は、無線通信装置１００のアンテナの同調周波数を補正するために、温度検出回路１３の出力結果と比較するための情報である。補正テーブル９１は、周辺温度１０２において、無線通信装置１００の外部の温度を一定範囲ごとに区切っている。周辺温度１０２において、例えば、温度範囲「温度Ｔ０〜Ｔ１」は、無線通信装置１００の外部の温度が、温度Ｔ０以上で温度Ｔ１以下の場合を示す。補正テーブル９１は、外部の温度の各範囲（周辺温度１０２）と、可変容量コンデンサ７７および８７の補正容量Ｃ２を選択するための情報（補正電圧値１０４）とを対応付けている。

近接距離１０３は、無線通信装置１００のアンテナの同調周波数を補正するために、制御回路１９が近接センサ１２の出力結果と比較するための情報である。補正テーブル９１は、近接距離１０３において、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との距離を、一定距離ごとに区切っている。近接距離１０３において、例えば、距離「距離Ｌ１より大」は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との距離が、距離Ｌ１より大きい場合を示す。補正テーブル９１は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との距離（近接距離１０３）と、可変容量コンデンサ７７および８７の補正容量Ｃ２を選択するための情報（補正電圧値１０４）とを対応付けたテーブルである。

補正電圧値１０４は、可変容量コンデンサ７７および８７に印加する制御電圧の補正値を示す。無線通信装置１００は、例えば、ある温度で同調周波数を最適化させ、この場合に可変容量コンデンサ７７および８７に印加する制御電圧をメモリ１１に記憶させ、無線通信装置１００の通信環境における温度変化、および、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との近接距離に応じた電圧の補正値を補正電圧値１０４として記憶する。

図３は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信環境を示す図である。図３（Ａ）は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との距離が距離「Ｌ１」以上離れており、通信環境における温度が周囲温度「Ｔ１」である場合を示す。図３（Ａ）に示す場合、制御回路１９は、補正テーブル９１を参照し、近接距離１０３に示す距離「距離Ｌ１より大」に対応するレコードの中から、無線通信装置１００の通信環境における温度に応じて、可変容量コンデンサに印加する制御電圧の補正電圧値を選択する。これにより無線通信装置１００は共振回路のアンテナの同調周波数を補正する。

図３（Ｂ）は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との距離が距離「Ｌ２」付近に近接しており、通信環境における温度が周囲温度「Ｔ２」である場合を示す。図３（Ｂ）に示す場合、制御回路１９は、補正テーブル９１を参照し、近接距離１０３に示す距離「距離Ｌ２からＬ１」（距離Ｌ２より大きく距離Ｌ１より小さい）に対応するレコードの中から、無線通信装置１００の通信環境における温度に応じて、可変容量コンデンサに印加する制御電圧の補正電圧値を選択する。これにより無線通信装置１００は共振回路のアンテナの同調周波数を補正する。

＜アンテナ同調回路の構成＞
図４は、アンテナ同調回路の構成を示す図である。共振回路は、ループアンテナと、アンテナ同調回路とを含む。以下は共振回路２１の動作を記述しているが、共振回路２２においても同様である。

共振回路２１のアンテナ同調回路７２において、同調用コンデンサ７６と可変容量コンデンサ７７とが並列に接続されている。同調用コンデンサ７６の同調容量Ｃ１を固定の容量とし、可変容量コンデンサ７７の補正容量Ｃ２を可変としている。可変容量コンデンサ７７は、制御回路１９の制御により、可変容量コンデンサ７７に印加される制御電圧が大きくなるにつれて容量値が減少する。無線通信装置１００は、可変容量である可変容量コンデンサ７７の補正容量Ｃ２を制御することで、共振回路２１の共振周波数を切り替えることができる。なお、可変容量コンデンサ７７の補正容量Ｃ２を制御するための構成は、これらに限らず、例えば、可変容量コンデンサ７７は、容量Ｃ２１、容量Ｃ２２、・・・容量Ｃ２ｎのｎ個のコンデンサ、および、これらコンデンサそれぞれに対応して配置されるトランジスタを含むこととしてもよい。制御回路１９は、これらトランジスタのいずれかをオンにし、他のトランジスタをオフにすることで、可変容量コンデンサ７７の各コンデンサのいずれかを選択する。

＜動作＞
図５を参照して、実施の形態１の無線通信装置１００の動作を説明する。図５は、無線通信装置１００の動作を示すフローチャートである。無線通信装置１００は、リーダ／ライタ装置９００と接近し、リーダ／ライタ装置９００から電磁波信号を受信して、受信した電波を動作電圧として動作を開始する。無線通信装置１００が安定して動作するには、一定電圧以上の動作電圧が必要であるとする。

ステップＳ４０１において、無線通信装置１００は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００とが接近することにより、動作電圧が一定電圧以上に上昇した場合（ステップＳ４０１においてＹＥＳ）、ステップＳ４０３の処理を行い、そうでない場合（ステップＳ４０１においてＮＯ）は、動作電圧が一定電圧に上昇するまで待機する。

ステップＳ４０３において、制御回路１９は、温度検出回路１３を起動し、温度検出回路１３による無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信環境における温度の測定結果を出力させる。

ステップＳ４０４において、制御回路１９は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との距離と、無線通信装置１００の通信環境の温度とに応じて、可変容量コンデンサに印加する制御電圧の補正電圧値を取得し、この補正電圧値の電圧をアンテナ同調回路に供給する。これにより、共振回路のアンテナの同調周波数を補正する。この処理の詳細は後述する。

ステップＳ４２１において、制御回路１９は、アンテナ切換部１６を制御し、無線通信装置１００が通信に使用するアンテナとして第１のアンテナ７１を選択する。

ステップＳ４２５において、制御回路１９は、近接センサ１２から無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との距離を示す距離パラメータを取得し、取得した距離パラメータに基づいて、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００とが、データの読み書きができないヌル点に一定距離以下まで近づいたか否かを判断する。ヌル点に一定距離以下まで近づいている場合は（ステップＳ４２５においてＹＥＳ）、制御回路１９は、ステップＳ４２６の処理を行い、そうでない場合は（ステップＳ４２５においてＮＯ）、制御回路１９は、ステップＳ４０４の処理を行う。

ステップＳ４２６において、制御回路１９は、第１のアンテナ７１によって受信した信号の品質に基づき、第１のアンテナ７１を用いた通信の成功率を算出し、算出結果を第１の通信成功率９３としてメモリ１１に記憶させる。

ステップＳ４２７において、制御回路１９は、アンテナ切換部１６を制御し、無線通信装置１００が通信に使用するアンテナとして第２のアンテナ８１を選択する。

ステップＳ４２９において、制御回路１９は、第２のアンテナ８１によって受信した信号の品質に基づき、第２のアンテナ８１を用いた通信の成功率を算出し、算出結果を第２の通信成功率として保持する。

ステップＳ４３１において、制御回路１９は、第１の通信成功率と第２の通信成功率とを比較し、第１の通信成功率が第２の通信成功率よりも高いか否かを判断する。第１の通信成功率が第２の通信成功率よりも高い場合（ステップＳ４３１においてＹＥＳ）、ステップＳ４３３の処理を行い、そうでない場合（ステップＳ４３１においてＮＯ）、ステップＳ４３５の処理を行う。

ステップＳ４３３において、制御回路１９は、通信に使用するアンテナとして、アンテナ切換部１６を制御して第１のアンテナ７１を選択する。

ステップＳ４３５において、制御回路１９は、通信に使用するアンテナとして、アンテナ切換部１６を制御して第２のアンテナ８１を選択する。

ステップＳ４３７において、制御回路１９は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００とが離れることにより、無線通信装置１００の動作電圧が一定電圧以下になった場合（ステップＳ４３７においてＹＥＳ）、ステップＳ４３９の処理を行い、そうでない場合（ステップＳ４３７においてＮＯ）は、ステップＳ４０４以降の処理を繰り返す。

ステップＳ４３９において、制御回路１９は、温度検出回路１３の動作をオフにし、ステップＳ４０１の処理を行う。

図６を参照して、図５のステップＳ４０４の処理の詳細を説明する。
図６は、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との距離、無線通信装置１００の通信環境における温度に応じてアンテナ同調回路を補正し、無線通信装置１００の通信の品質を向上させる処理を示すフローチャートである。

ステップＳ４０５において、制御回路１９は、近接センサ１２による無線通信装置１０
０とリーダ／ライタ装置９００との近接距離の測定結果を出力させる。

ステップＳ４０７において、制御回路１９は、温度検出回路１３の測定結果（無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信環境における温度を示す温度パラメータ）と、近接センサ１２の測定結果（無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との距離を示す距離パラメータ）とに基づき、補正テーブル９１を参照する。

ステップＳ４０９において、制御回路１９は、温度パラメータおよび距離パラメータとを用いて補正テーブル９１を参照することにより、可変容量コンデンサ７７および８７に印加する制御電圧を補正するためのレコードを特定し、特定されたレコードの補正電圧値１０４を読み出す。

ステップＳ４１１において、ステップＳ４０９で読みだした補正電圧値１０４に示される補正電圧値を制御電圧として、アンテナ同調回路７２の可変容量コンデンサ７７およびアンテナ同調回路８２の可変容量コンデンサ８７に供給する。

＜実施の形態１のまとめ＞
実施の形態１の無線通信装置１００は、各アンテナについて、無線通信装置１００とリーダ／ライタ装置９００との通信成功率に応じて通信に使用するアンテナを選択する。また、各アンテナは、同一の平面上に配置されているため、アンテナ間のアイソレーションが大きくなる。また、無線通信装置１００は、接近した状態で通信ができないヌル状態の発生を効果的に防止し、リーダ／ライタ装置９００と通信できなくなる可能性を小さくすることができる。

実施の形態１の無線通信装置１００は、リーダ／ライタ装置９００との通信環境における温度（無線通信装置１００の外部の温度）に応じて、アンテナの同調周波数を補正する。また、無線通信装置１００は、リーダ／ライタ装置９００との距離を測定し、距離に応じて同調周波数を補正する。そのため、実施の形態１の無線通信装置１００によると、リーダ／ライタ装置９００の設置環境によらず、無線通信装置１００のアンテナの同調周波数を最適な周波数に補正することができ、リーダ／ライタ装置９００との通信が安定化する。

＜実施の形態２＞
図７は、実施の形態２の無線通信装置２００の構成を概略的に示すブロック図である。実施の形態１の無線通信装置１００と比較すると、実施の形態２の無線通信装置２００は、リーダ／ライタ装置との距離により通信特性が互いに異なる複数のアンテナを用いたダイバーシティ受信をし、各アンテナの通信成功率に応じて、ダイバーシティ通信を行うか否かと、通信に使用するアンテナとを制御する。これにより、必要に応じてダイバーシティ通信を行うことができ、通信に要する電力を低減しつつ、アンテナを切り替える間において、アンテナの切り替えが完了する前に通信が圏外となる事態を回避することができる。

図７を参照して、無線通信装置２００は、実施の形態１の無線通信装置１００の構成と、検波回路３７と、受信回路３８とを含む。

アンテナ切換部１６は、制御回路１９の制御に従って、無線通信装置２００が通信に使用するアンテナとして、第１のアンテナ７１または第２のアンテナ８１のいずれか、または、第１のアンテナ７１と第２のアンテナ８１とを用いたダイバーシティ通信を行うよう通信に使用するアンテナを選択する。

＜動作＞
無線通信装置２００の動作について説明する。

図８は、無線通信装置２００の動作を示すフローチャートである。ステップＳ４０１、ステップＳ４０３およびステップＳ４０４の処理は、実施の形態１と同様であるため説明を繰り返さない。

ステップＳ８２１において、制御回路１９は、第１のアンテナ７１によって受信した信号の品質に基づき、第１のアンテナ７１を用いた通信の成功率（第１の通信成功率）を算出する。なお、ステップＳ４０１において動作電圧が一定電圧に上昇して無線通信装置２００の動作が開始した場合、制御回路１９は、ステップＳ４０４の処理の後に、通信に使用するアンテナとして第１のアンテナ７１を選択するものとする。

ステップＳ８２３において、制御回路１９は、ステップＳ８２１において取得された第１の通信成功率が、第１の閾値を上回るか否かを判断する。すなわち、第１のアンテナ７１による通信の信号の品質が、一定の閾値を上回るか否かを判断する。第１の通信成功率が第１の閾値を上回る場合は（ステップＳ８２３においてＹＥＳ）、制御回路１９は、ステップＳ８２７の処理を行い、そうでない場合（ステップＳ８２３においてＮＯ）は、制御回路１９は、ステップＳ８２９の処理を行う。

ステップＳ８２７において、制御回路１９は、第２のアンテナ８１を使用せず、第１のアンテナ７１と第２のアンテナ８１とのうち第１のアンテナ７１のみでリーダ／ライタ装置９００と通信する。

ステップＳ８２９において、制御回路１９は、第１のアンテナ７１の第１の通信成功率が、第１の閾値より小さい第２の閾値を超えるか否かを判断する。第１の通信成功率が第２の閾値を超える場合（ステップＳ８２９においてＹＥＳ）、制御回路１９は、ステップＳ８３０の処理を行い、そうでない場合（ステップＳ８２９においてＮＯ）、制御回路１９は、ステップＳ８３１の処理を行う。

ステップＳ８３０において、第２のアンテナ８１のアンテナが未使用である場合、制御回路１９は、第２のアンテナ８１を使用可能な状態に設定する。その後、制御回路１９は、第１のアンテナ７１と第２のアンテナ８１によるダイバーシティ通信を行う。

ステップＳ８３１において、制御回路１９は、通信に使用するアンテナとして、第２のアンテナ８１を選択し、第２のアンテナ８１でリーダ／ライタ装置９００と通信する。

ステップＳ４３７とステップＳ４３９の処理は、実施の形態１と同様であるため説明を繰り返さない。

＜実施の形態２のまとめ＞
実施の形態２の無線通信装置２００は、第１のアンテナ７１の第１の通信成功率が第１の閾値を上回る場合に、第２のアンテナ８１を非使用状態とする。これにより、通信に要する電力を低減することができる。

また、無線通信装置２００は、第１のアンテナ７１の第１の通信成功率が第１の閾値を下回り、第２の閾値（第１の閾値より小さい閾値）を上回る場合、第２のアンテナ８１を使用状態に切り替えて、第１のアンテナ７１と第２のアンテナ８１を使用してリーダ／ライタ装置９００とダイバーシティ通信を行う。無線通信装置２００は、第１のアンテナ７１の第１の通信成功率が第２の閾値よりも小さい場合、第２のアンテナ８１を通信に使用するアンテナとする。このとき、第１のアンテナ７１を非使用状態としてもよく、これにより、通信に要する電力を低減することができる。これにより、第１の通信成功率が第１の閾値を下回る場合は、２つのアンテナを適宜使用して受信をしているため、アンテナの切り替えが完了する前に、通信が圏外になってしまう事態を回避することができる。

本発明の無線通信装置は、プロセッサと、その上で実行されるプログラムにより実現される。本発明を実現するプログラムは、通信インタフェースを介してネットワークを利用した送受信等により提供される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１１メモリ、１２近接センサ、１３温度検出回路、１４変調回路、１５パワーアンプ、１６アンテナ切換部、１７，３７検波回路、１８，３８受信回路、１９制御回路、２１共振回路、２２共振回路、７１第１のアンテナ、７２アンテナ同調回路、８１第２のアンテナ、８２アンテナ同調回路、９１補正テーブル、９３第１の通信成功率、１００，２００無線通信装置、９００リーダ／ライタ装置。

Claims

リーダ／ライタ装置と非接触により無線通信を行う無線通信装置であって、
同一の面上に配置され、リーダ／ライタ装置との距離により通信特性が異なる第１のアンテナおよび第２のアンテナと、
前記リーダ／ライタ装置と前記無線通信装置との距離を測定するための近接センサと、
前記リーダ／ライタ装置との通信を制御するための制御部とを備え、
前記第１のアンテナは、前記リーダ／ライタ装置に対して第１の通信領域内で無線接続され、
前記第２のアンテナは、前記リーダ／ライタ装置に対して前記第１の通信領域よりも短距離となる第２の通信領域において前記第１のアンテナより良好な通信特性を有しており、
前記制御部は、前記第１のアンテナによる通信品質の情報と、前記第２のアンテナによる通信品質の情報とを取得し、取得した各アンテナの通信品質の情報を比較することにより、前記第１及び第２のアンテナのうち、前記リーダ／ライタ装置との通信に使用するアンテナを選択し、
前記制御部は、前記リーダ／ライタ装置と前記第１のアンテナにより通信しているときに、前記近接センサの出力結果に基づいて、前記リーダ／ライタ装置と前記無線通信装置とがデータの読み書きができないヌル点に一定距離以下まで近づいた場合に、前記第１のアンテナの通信品質の情報と前記第２のアンテナの通信品質の情報とを比較し、比較結果に応じて、前記リーダ／ライタ装置との通信に使用するアンテナを選択する、無線通信装置。
前記無線通信装置は、
前記第１のアンテナまたは第２のアンテナを含む共振回路と、
前記無線通信装置の通信環境における温度を測定するための温度センサとを含み、
前記制御部は、前記近接センサの出力結果と、前記温度センサの出力結果とに基づいて、前記共振回路の同調周波数を補正するよう構成されている、請求項１に記載の無線通信装置。
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとは、ダイバーシティ受信が可能に構成されており、
前記制御部は、前記第１のアンテナの通信品質の情報を閾値と比較することにより、前記第１及び第２のアンテナのうち、前記リーダ／ライタ装置との通信においていずれのアンテナを選択するか、または前記第１及び第２のアンテナによりダイバーシティ受信を行うかを選択する、請求項１に記載の無線通信装置。
前記制御部は、
前記第１のアンテナの通信品質の情報が第１の閾値を超える場合は、前記第１のアンテナを使用状態とし、前記第２のアンテナを非使用状態とし、
前記第１のアンテナの通信品質の情報が、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を超え、前記第１の閾値を下回る場合は、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナを使用してダイバーシティ方式で前記リーダ／ライタ装置と通信し、
前記第１のアンテナの通信品質の情報が、前記第２の閾値よりも小さい場合は、前記第２のアンテナを使用して前記リーダ／ライタ装置と通信する、請求項３に記載の無線通信装置。