JP7519595B2 - 伝送システム、制御装置及び伝送方法 - Google Patents

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Description

本開示は、伝送システム、伝送システムに用いられるアンテナ及び制御装置、並びに、伝送方法に関する。
特許文献1には、RFID(Radio Frequency IDentifier)タグからの信号を受信するアンテナと、当該アンテナを制御するための制御装置(RFID用読み取り装置)とからなるシステムが開示されている(例えば特許文献1)。
特開2010-102530号公報
例えば、アンテナと制御装置との間には、アンテナへの電力を供給する電源線及び無線信号の伝送のための伝送線といった複数の配線が必要となり、アンテナと制御装置とからなるシステムの大型化及び高コストといった問題がある。
そこで、本開示は、伝送システムの小型化及び低コスト化が可能な伝送システム等を提供する。
本開示の一態様に係る伝送システムは、アンテナと、前記アンテナから出力される電波を制御するための第1信号を伝送する電波制御部と、前記アンテナに直流電流を供給する直流電源と、を有する制御装置と、前記アンテナと前記制御装置とを接続し、前記アンテナに対する前記第1信号の伝送及び前記直流電流の供給に用いられる一の第1伝送路と、を備える。
なお、これらの包括的または具体的な側面は、システム、装置、方法、記録媒体、又は、コンピュータプログラムで実現されてもよく、システム、装置、方法、記録媒体、及び、コンピュータプログラムの任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示に係る伝送システム等によれば、伝送システムの小型化及び低コスト化が可能となる。
図1は、実施の形態1に係る伝送システムの一例を示す構成図である。 図2は、実施の形態1に係る位相切替器及びアンテナ素子の一例を示す構成図である。 図3は、実施の形態1に係る位相切替器の一部の一例を示す構成図である。 図4は、実施の形態1に係る制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図5は、実施の形態2に係る伝送システムの一例を示す構成図である。 図6は、実施の形態2に係る制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図7は、実施の形態3に係る制御装置の一例を示す構成図である。 図8は、実施の形態4に係る制御装置の一例を示す構成図である。 図9は、実施の形態4に係る制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図10は、実施の形態5に係る制御装置の一例を示す構成図である。 図11は、実施の形態5に係る制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図12は、実施の形態6に係る伝送システムの一例を示す構成図である。 図13は、実施の形態6に係る制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図14は、実施の形態6に係る制御装置の紐付け動作の一例を示すフローチャートである。
本開示の伝送システムは、アンテナと、前記アンテナから出力される電波を制御するための第1信号を伝送する電波制御部と、前記アンテナに直流電流を供給する直流電源と、を有する制御装置と、前記アンテナと前記制御装置とを接続し、前記アンテナに対する前記第1信号の伝送及び前記直流電流の供給に用いられる一の第1伝送路と、を備える。
これによれば、第1信号の伝送のための伝送路と、直流電流の供給のための電源線とがそれぞれ個別に設けられず、第1信号の伝送及び直流電流の供給が一の第1伝送路によって行われるため、伝送システムの小型化及び低コスト化が可能となる。
また、前記第1伝送路による前記第1信号の伝送を制御する第1スイッチと、前記第1伝送路から前記第1スイッチへの前記直流電流を遮断するコンデンサと、をさらに備えていてもよい。
これによれば、例えば、第1伝送路を用いて第1信号以外の信号をアンテナに伝送する場合に、第1スイッチを制御することで、第1信号以外の信号をアンテナに伝送している間は、第1信号が第1伝送路を伝送しないようにすることができる。また、直流電流を遮断するコンデンサによって第1伝送路を流れる直流電流が第1スイッチへ、そして第1スイッチを介して電波制御部へ流れることを抑制できる。
また、前記制御装置は、前記アンテナから出力される電波の位相の切り替えを制御するための第2信号をパラレル伝送する位相切替制御部と、パラレル伝送された前記第2信号を第3信号に変換する変換器と、をさらに備え、前記第1伝送路は、前記アンテナに対する前記第3信号の伝送にも用いられてもよい。
例えば、パラレル伝送された第2信号をそのままアンテナへ伝送しようとすると、アンテナと制御装置との間にパラレル伝送に対応した伝送路をその分設ける必要があり、伝送システムの大型化及び高コスト化を招く。これに対して、パラレル伝送された第2信号が、一の第1伝送路によって伝送が可能な形式である第3信号に変換され、第1信号の伝送、直流電流の供給、及び、第3信号の伝送が一の第1伝送路によって行われる。このため、伝送システムの小型化及び低コスト化を図りつつ、アンテナから出力される電波の位相の切り替えが可能となる。
また、前記アンテナと、前記第1伝送路とを複数組備え、前記第1信号は、複数の前記アンテナから出力される電波を制御するための信号であり、前記第2信号は、複数の前記アンテナから出力される電波の位相の切り替えを制御するための信号であり、前記直流電源は、複数の前記アンテナに直流電流を供給してもよい。
これによれば、複数のアンテナを備える伝送システムの小型化及び低コスト化が可能となる。
また、複数の前記第1伝送路による前記第1信号の伝送を制御する複数の第1スイッチをさらに備え、前記制御装置は、複数の前記第1スイッチのうちの一の第1スイッチにより前記第1信号の伝送を制御しているときに、複数の前記アンテナのうちの受信信号強度が所定の閾値以上となっているアンテナと、前記一の第1スイッチとを紐付ける紐付け部をさらに備えていてもよい。
例えば、伝送システムにおいて複数のアンテナのそれぞれを個別に制御する場合、どのアンテナが複数の第1スイッチのうちのどの第1スイッチに接続されているかを認識することを要する場合がある。例えば、人が手作業で接続関係を調べることが考えられるが手間がかかる。そこで、複数の第1スイッチのうちの一の第1スイッチにより第1信号の伝送を制御しているときに、複数のアンテナのうちの受信信号強度が所定の閾値以上となっているアンテナを自動で当該一の第1スイッチと紐付ける。受信信号強度が所定の閾値以上となっているアンテナは、当該一の第1スイッチを介して第1信号が伝送されているアンテナであり、当該一の第1スイッチに接続されていることがわかるためである。なお、他の第1スイッチについても同じように他の一の第1スイッチにより第1信号の伝送を制御しているときに、受信信号強度が所定の閾値以上となっているアンテナを紐付けていくことで、複数のアンテナと複数の第1スイッチとの紐付けが可能となる。このように、複数のアンテナと複数の第1スイッチとの紐付けを容易に行うことができる。
また、前記第1伝送路に対して、前記変換器により変換された前記第3信号を伝送し、前記直流電源から前記直流電流を供給するための第2伝送路と、前記第2伝送路上に設けられた、前記直流電流を遮断するための第2スイッチと、をさらに備えていてもよい。
制御装置は、アンテナから出力される電波を制御するための第1信号を出力する装置であるため、信号強度の測定のためにスペクトルアナライザに接続されたり、インピーダンスマッチング等のためにネットワークアナライザに接続されたりし、直流電流が制御装置から出力されると問題となる場合がある。そこで、直流電源と第1伝送路との間の第2伝送路に直流電流を遮断するための第2スイッチが設けられることで、状況に応じて第2スイッチを制御して直流電流が制御装置から出力されないようにすることができる。
また、前記第1伝送路に対して、前記変換器により変換された前記第3信号を伝送し、前記直流電源から前記直流電流を供給するための第2伝送路と、前記第2伝送路上に設けられたLC並列共振回路と、をさらに備えていてもよい。
第1伝送路を伝送している第1信号が、第2伝送路を介して直流電源又は変換器のインピーダンスの影響を受け第1信号が劣化する場合がある。そこで、第2伝送路にLC並列共振回路を設け、第1信号が使用する周波数帯域では、LC並列共振回路を最大インピーダンスになるようにする。これにより、直流電源又は変換器が、第一伝送路から見て遮断され、第1信号の劣化を抑制できる。
また、前記第2伝送路に対して、前記直流電源から前記直流電流を供給するための第3伝送路と、前記第3伝送路上に設けられた、前記第2伝送路に供給する前記直流電流の値を調整する調整回路と、をさらに備えていてもよい。
第1伝送路の寄生容量が大きい場合又はアンテナの負荷が高くなるような動作がされた場合に、アンテナへの直流電流が不足する場合がある。そこで、調整回路が設けられることで、アンテナへ供給される直流電流を調整することができ、アンテナへの直流電流が不足する場合に、アンテナへの直流電流を増加させることができる。
また、前記変換器は、パラレルシリアル変換器であり、前記第3信号は、シリアル信号であってもよい。
これによれば、パラレル伝送された第2信号をシリアル信号である第3信号に変換することで、一の第1伝送路によって第3信号の伝送を行うことが可能となる。
また、前記アンテナは、前記第1伝送路により伝送された前記第3信号をパラレル伝送のための第4信号に再変換し、前記第4信号が前記アンテナに対する信号である場合は肯定応答を発するシリアルデコーダをさらに備えていてもよい。
これによれば、アンテナに伝送されたシリアル信号である第3信号を、アンテナにおいてパラレル伝送のための第4信号に再変換することができ、位相の切り替えが可能となる。また、肯定応答(例えばACK)を送信させることで、アンテナが複数ある場合には、特定のアンテナに対して電波の位相の切り替えを行うことができる。
また、前記変換器は、パラレルパルス変換器であり、前記第3信号はパルス信号であってもよい。
これによれば、パラレル伝送された第2信号をパルス信号である第3信号に変換することで、一の第1伝送路によって第3信号の伝送を行うことが可能となる。
また、前記アンテナは、前記第1伝送路により伝送された前記第3信号のパルス数をカウントするパルスカウンタと、前記パルスカウンタがカウントしたパルス数のカウント値に基づいて、前記第3信号をパラレル伝送のための第4信号に再変換し、前記第4信号が前記アンテナに対する信号である場合は肯定応答を発するデコーダと、をさらに備えていてもよい。
これによれば、アンテナに伝送されたパルス信号である第3信号を、アンテナにおいてパラレル伝送のための第4信号に再変換することができ、位相の切り替えが可能となる。また、肯定応答(例えばACK)を送信させることで、アンテナが複数ある場合には、特定のアンテナに対して電波の位相の切り替えを行うことができる。
また、前記肯定応答を一定時間内に受け取った場合は、前記アンテナに電波を出力するよう命令し、前記肯定応答を一定時間内に受け取らない場合は、前記位相切替制御部に対し再度前記第2信号を発するように命令する命令部をさらに備えていてもよい。
これによれば、一定時間内に肯定応答を送信したアンテナから電波を出力することができる。
また、前記アンテナは、電波を出力するための出力部と、前記第1伝送路から前記直流電流を取り出して前記出力部に前記直流電流を供給する第4伝送路と、前記第4伝送路上に設けられた、前記出力部に供給される前記直流電流を遮断するための遮断回路と、をさらに備えていてもよい。
これによれば、例えば、アンテナが複数ある場合に、各アンテナに必要な直流電流が大きいときには、直流電源が供給可能な電流値を超える場合がある。そこで、状況に応じて不要なアンテナの出力部への直流電流の供給を停止して、直流電流が不足することを抑制できる。
また、前記アンテナは、電波を出力するための出力部と、前記第1伝送路から前記出力部への前記直流電流を遮断するコンデンサと、をさらに備えていてもよい。
これによれば、第1伝送路には第1信号だけではなく直流電流も流れるため、アンテナ側でコンデンサによって直流電流を遮断しつつ、第1信号を取り出すことができる。
本開示のアンテナは、上記の伝送システムに用いられるアンテナである。
これによれば、伝送システムの小型化及び低コスト化が可能なアンテナを提供できる。
本開示の制御装置は、上記の伝送システムに用いられる制御装置である。
これによれば、伝送システムの小型化及び低コスト化が可能な制御装置を提供できる。
本開示の伝送方法は、アンテナと、前記アンテナから出力される電波を制御するための第1信号を伝送する電波制御部と、前記アンテナに直流電流を供給する直流電源と、を有する制御装置と備える伝送システムにおける伝送方法であって、前記アンテナに対する前記第1信号の伝送及び前記直流電流の供給を、前記アンテナと前記制御装置とを接続する一の第1伝送路により行う、伝送方法である。
これによれば、伝送システムの小型化及び低コスト化が可能な伝送方法を提供できる。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
(実施の形態1)
以下、図1から図4を用いて実施の形態1について説明する。
図1は、実施の形態1に係る伝送システム1の一例を示す構成図である。
伝送システム1は、例えば、RFIDタグからの信号の読み取り、及び、RFIDタグへの信号の書き込みを行うためのシステムである。例えば、伝送システム1は、RFIDタグが付けられた物が配置される装置、箱又は倉庫等に適用される。例えば、伝送システム1は、冷蔵庫に適用され、冷蔵庫内に配置された物の識別に用いられる。なお、伝送システム1の用途はこれらに限られず、特に限定されない。
伝送システム1は、アンテナを制御するための制御装置271と、アンテナと、アンテナと制御装置271とを接続する第1伝送路L1とを備える。ここでは、伝送システム1は、複数(例えば4つ)のアンテナ272、273、274及び275と、それぞれが複数のアンテナ272、273、274及び275のそれぞれに一対一で接続された複数(例えば4つ)の第1伝送路L1とを備える。以下で、アンテナと記載するものは、複数のアンテナ272、273、274及び275のいずれであってもよいことを意味する。伝送システム1が複数のアンテナ272、273、274及び275を備えることで、伝送システム1が大きな装置等に適用された場合に、RFIDタグが大きな装置等の中のどこに配置されたとしても、複数のアンテナ272、273、274及び275によってRFIDタグとの通信が可能となる。なお、伝送システム1が備えるアンテナの数は、特に限定されない。例えば、伝送システム1は、アンテナを1つのみ備えていてもよく、この場合、当該1つのアンテナに接続された第1伝送路L1を1つのみ備えていてもよい。
また、伝送システム1は、パソコン270を備えていてもよい。パソコン270は、制御装置271から、RFIDタグからの信号を取得し、また、RFIDタグに書き込む信号を送信するコンピュータである。パソコン270は、制御装置271が配置される場所とは別の場所に設けられたサーバ装置(クラウド等)であってもよい。この場合、制御装置271は、無線通信回路等を備えていてもよい。なお、伝送システム1は、パソコン270を備えていなくてもよく、制御装置271がパソコン270の機能を有していてもよい。
制御装置271は、マイコン200、外部用電源210、抵抗211、パラレルシリアル変換器212、無線回路213、無線スイッチ214、コンデンサ220~223、第2伝送路L2、第3伝送路L3及び第5伝送路L5を備える。
制御装置271は、伝送システム1に用いられる装置であり、例えば、アンテナを制御してRFIDタグからの信号を読み取ったり、RFIDタグへ信号を書き込んだりする機能を有する装置である。
マイコン200は、パラレルシリアル変換器212、無線回路213及び無線スイッチ214等を制御して、RFIDタグから信号の読み取り及びRFIDタグへの信号の書き込みを実現するためのプロセッサ(マイクロプロセッサ)である。
マイコン200は、CPU201、ROM(Read Only Memory)202、RAM(Randam Access Memory)203、タイマ204、PC入出力部205、外部出力部206、位相切替制御部207、外部入出力部208及び外部入力部209を備える。
CPU201は、マイコン200の中心となって処理を行う装置である。ROM202及びRAM203には、プログラム及びデータ等が格納される。CPU201がROM202又はRAM203等に格納されたプログラムに従ってタイマ204に応じた特定のタイミングで動作することで、PC入出力部205、外部出力部206、位相切替制御部207、外部入出力部208及び外部入力部209が制御される。
PC入出力部205は、パソコン270と制御装置271とを接続するインタフェースであり、パソコン270からの信号を制御装置271に入力し、制御装置271からの信号をパソコン270へ出力する。
外部出力部206は、パラレル伝送された第2信号を第3信号に変換する命令信号を出力するインタフェースである。
位相切替制御部207は、アンテナから出力される電波の位相の切り替えを制御するための第2信号をパラレル伝送する(言い換えると第2信号を複数の配線に対してパラレルに出力する)。位相切替制御部207は、パラレルシリアル変換器212と第5伝送路L5によって接続されており、第5伝送路L5には、アンテナから出力される電波の位相を切り替えるための信号が伝送される。具体的には、第5伝送路L5には、パラレル伝送される第2信号が伝送される。例えば、位相切替制御部207及びパラレルシリアル変換器212において、「1~12」の番号が付されているものは端子番号である。例えば、「1~3」の端子間でパラレル伝送される第2信号によって、アンテナ272から出力される電波の位相を、3ビットで制御することができる(つまり8通りの制御をすることができる)。同じように、「4~6」、「7~9」及び「10~12」の端子間でパラレル伝送される第2信号によって、それぞれアンテナ273、274及び275から出力される電波の位相を、3ビットで制御することができる。
外部入出力部208は、無線回路213に第1信号を出力させる命令信号が出力され、また、無線回路213がアンテナから取得した信号が入力されるインタフェースである。
外部入力部209は、アンテナからの肯定応答(例えばACK)が入力されるインタフェースである。例えば、外部入力部209は、肯定応答を一定時間内に受け取った場合は、アンテナに電波を出力するよう命令し、肯定応答を一定時間内に受け取らない場合は、位相切替制御部207に対し再度第2信号を発するように命令する命令部である。これにより、一定時間内に肯定応答を送信したアンテナから電波を出力することができる。
外部用電源210は、アンテナに直流電流を供給する直流電源である。
抵抗211は、第1伝送路L1をプルアップするためのプルアップ抵抗である。
パラレルシリアル変換器212は、パラレル伝送された第2信号を第3信号に変換する変換器である。パラレルシリアル変換器212は、位相切替制御部207からパラレル伝送された第2信号を、外部出力部206からの命令信号に応じてシリアル信号である第3信号に変換する。パラレル伝送された第2信号をシリアル信号である第3信号に変換することで、一の第1伝送路L1によって第3信号の伝送を行うことが可能となる。
第2伝送路L2は、第1伝送路L1に対して、パラレルシリアル変換器212により変換された第3信号を伝送し、外部用電源210から直流電流を供給するための伝送路である。
第3伝送路L3は、第2伝送路L2に対して、外部用電源210から直流電流を供給するための伝送路である。抵抗211は、第3伝送路L3上に設けられる。
図1に示すように、外部用電源210から第1伝送路L1までの伝送路には、第2伝送路L2及び第3伝送路L3が含まれる。外部用電源210から第1伝送路L1までの伝送路からパラレルシリアル変換器212への分岐点をノードNとすると、ノードNと第1伝送路L1とを接続する伝送路を第2伝送路L2と呼び、ノードNと外部用電源210とを接続する伝送路を第3伝送路L3と呼ぶ。
無線回路213は、アンテナから出力される電波を制御するための第1信号を伝送する電波制御部である。つまり、無線回路213は、無線信号を出力する回路である。
無線スイッチ214は、第1伝送路L1による第1信号の伝送を制御する第1スイッチを含み、例えば、無線回路213から出力された第1信号を複数のアンテナ272~275のうちのいずれのアンテナに伝送するかを選択するスイッチである。ここでは、無線スイッチ214は、複数の第1伝送路L1による第1信号の伝送を制御する複数の第1スイッチを含む。例えば、無線スイッチ214は、複数の第1スイッチとして、無線回路213とアンテナ272に接続された第1伝送路L1との接続を切り替えるスイッチと、無線回路213とアンテナ273に接続された第1伝送路L1との接続を切り替えるスイッチと、無線回路213とアンテナ274に接続された第1伝送路L1との接続を切り替えるスイッチと、無線回路213とアンテナ275に接続された第1伝送路L1との接続を切り替えるスイッチと、を含む。なお、無線スイッチ214は、SPnT(Single Pole n(nは2以上の整数) Throw)スイッチであってもよい。例えば、無線スイッチ214がSP4Tスイッチである場合、無線スイッチ214は、無線回路213に接続される共通端子と複数の第1伝送路L1に選択的に接続される4つの選択端子とを有する。この場合であっても、共通端子と4つの選択端子のうちの1つの選択端子との組を1つの第1スイッチと考えると、無線スイッチ214は、複数の(4つの)第1スイッチを含むと言える。第1伝送路L1を用いて第1信号以外の信号(例えば第3信号)をアンテナに伝送する場合に、第1スイッチを制御することで、第3信号をアンテナに伝送している間は、第1信号が第1伝送路L1を伝送しないようにすることができる。また、複数の第1スイッチを制御することで、複数のアンテナ272~275のうちの特定のアンテナへ第1信号を伝送することができる。
コンデンサ220~223は、第1伝送路L1から無線スイッチ214(第1スイッチ)への直流電流を遮断する直流カット用コンデンサである。直流電流を遮断するコンデンサ220~223によって第1伝送路L1を流れる直流電流が無線スイッチ214(第1スイッチ)へ、そして無線スイッチ214(第1スイッチ)を介して無線回路213へ流れることを抑制できる。
第1伝送路L1は、アンテナに対する第1信号の伝送及び直流電流の供給に用いられる一の伝送路である。例えば、第1伝送路L1は、同軸線(同軸ケーブル)である。第1伝送路L1は、アンテナに対する第3信号の伝送にも用いられる。ここでは、伝送システム1は、アンテナと第1伝送路L1とを複数組(具体的には4組)備える。伝送システム1は、アンテナと第1伝送路L1とを複数組備える場合、第1信号は、複数のアンテナから出力される電波を制御するための信号となり、第2信号は、複数のアンテナから出力される電波の位相の切り替えを制御するための信号となり、外部用電源210は、複数のアンテナに直流電流を供給することとなる。
複数のアンテナ272~275のそれぞれは、以下の構成を備える。ここでは、アンテナ272に着目して説明する。アンテナ273~275については、アンテナ272と基本的な構成は同じであるため詳細な説明は省略する。
アンテナ272は、伝送システム1に用いられるアンテナであり、例えば、RFIDタグからの信号を受信したり、RFIDタグへ信号を送信したりするアンテナである。アンテナ272は、位相切替器240、シリアルデコーダ250、コンデンサ260、アンテナ素子276及び第4伝送路L4を備える。
アンテナ素子276は、例えば、基板等に設けられるパターンアンテナ素子等である。
位相切替器240は、位相を切り替えた電波を出力するための出力部である。
位相切替器240及びアンテナ素子276の詳細については後述する。
シリアルデコーダ250は、第1伝送路L1により伝送された第3信号をパラレル伝送のための第4信号に再変換するデコーダである。また、シリアルデコーダ250は、第4信号がアンテナ272に対する信号である場合はACKを発する。例えば、位相切替器240における「1~3」の端子は、位相切替制御部207及びパラレルシリアル変換器212における「1~3」の端子に対応している。具体的には、パラレルシリアル変換器212は、「1~3」の端子間でパラレル伝送された第2信号を第3信号に変換し、当該第3信号の宛先がアンテナ272であることを示す信号を第3信号に含めて第1伝送路L1へ送信する。当該第3信号は、複数の第1伝送路L1を介してアンテナ272~275へ伝送される。シリアルデコーダ250は、当該第3信号を位相切替器240へのパラレル伝送のための第4信号に再変換し、位相切替制御部207における「1~3」の端子から出力される第2信号と同じように、位相切替器240における「1~3」の端子へ第4信号をパラレル伝送する。上述したように、当該第3信号はシリアルデコーダ250を備えるアンテナ272宛ての信号であることから、シリアルデコーダ250は、ACKを制御装置271に返信する。なお、シリアルデコーダ251~253については、当該第3信号を第4信号に再変換し、それぞれ自身宛ての信号でないことを認識し、第4信号を位相切替器へパラレル伝送せず破棄する。そして、シリアルデコーダ250は、第4信号を位相切替器240へパラレル伝送して、位相切替器240での位相切替を制御する。このように、アンテナに伝送されたシリアル信号である第3信号を、アンテナにおいてパラレル伝送のための第4信号に再変換することができ、位相の切り替えが可能となる。また、肯定応答(例えばACK)を送信させることで、アンテナが複数ある場合には、特定のアンテナに対して電波の位相の切り替えを行うことができる。
コンデンサ260は、第1伝送路L1から位相切替器240への直流電流を遮断する直流カット用コンデンサである。第1伝送路L1には第1信号だけではなく直流電流も流れるため、アンテナ272側でコンデンサ260によって直流電流を遮断しつつ、第1信号を取り出すことができる。
第4伝送路L4は、第1伝送路L1から直流電流を取り出して位相切替器240に直流電流を供給する伝送路である。なお、シリアルデコーダ250についても、第4伝送路L4を介して直流電流が供給される。
次に、位相切替器240及びアンテナ素子276の詳細について、図2を用いて説明する。
図2は、実施の形態1に係る位相切替器240及びアンテナ素子276の一例を示す構成図である。
アンテナ素子276は、アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子を含み、ここでは、アンテナ素子10a~10dを含む。例えば、アンテナ素子10a~10dに伝送される第1信号に位相差が与えられることで、アンテナ272の指向性を制御することができる。つまり、例えば、アンテナ272に対して特定の方向に配置されたRFIDタグからの信号を受信することができるようになる。
位相切替器240は、アンテナ272の指向性を制御するための構成であり、アンテナ素子10aに対応して設けられたスイッチSW11、SW12及び位相器α1~αm(mは2以上の整数)と、アンテナ素子10bに対応して設けられたスイッチSW21、SW22及び位相器β1~βmと、アンテナ素子10cに対応して設けられたスイッチSW31、SW32及び位相器γ1~γmと、アンテナ素子10dに対応して設けられたスイッチSW41、SW42及び位相器δ1~δmと、を備える。
スイッチSW11は、SPmTスイッチであり、共通端子が第1伝送路L1に接続され、選択端子が位相器α1~αmに接続される。スイッチSW21は、SPmTスイッチであり、共通端子が第1伝送路L1に接続され、選択端子が位相器β1~βmに接続される。スイッチSW31は、SPmTスイッチであり、共通端子が第1伝送路L1に接続され、選択端子が位相器γ1~γmに接続される。スイッチSW41は、SPmTスイッチであり、共通端子が第1伝送路L1に接続され、選択端子が位相器δ1~δmに接続される。
位相器α1~αm、β1~βm、γ1~γm及びδ1~δmは、位相調整回路である。位相器α1~αm、β1~βm、γ1~γm及びδ1~δmは、例えば、インダクタ及びキャパシタ等のインピーダンス素子からなる回路であり、各インピーダンス素子の接続形態及び素子パラメータによって、位相の調整量が決められる。
スイッチSW12は、SPmTスイッチであり、共通端子がアンテナ素子10aに接続され、選択端子が位相器α1~αmに接続される。スイッチSW22は、SPmTスイッチであり、共通端子がアンテナ素子10bに接続され、選択端子が位相器β1~βmに接続される。スイッチSW32は、SPmTスイッチであり、共通端子がアンテナ素子10cに接続され、選択端子が位相器γ1~γmに接続される。スイッチSW42は、SPmTスイッチであり、共通端子がアンテナ素子10dに接続され、選択端子が位相器δ1~δmに接続される。
各スイッチは、シリアルデコーダ250からパラレル伝送された第4信号に応じて制御される。つまり、各スイッチが制御されることで、第1伝送路L1からの第1信号がどの位相器を通過するかを制御でき、つまり、第1信号の位相の調整量を通過する位相器に応じたものとすることができる。これにより、アレイアンテナを構成するアンテナ素子10a~10dのそれぞれに伝送される第1信号の位相をずらすことができ、アンテナ272の指向性を制御することができる。
ここで、位相切替器240のより詳細な構成例を、スイッチSW11、位相器α1~αm及びスイッチSW12に着目した図3を用いて説明する。
図3は、実施の形態1に係る位相切替器240の一部の一例を示す構成図である。図3では、スイッチSW11及びスイッチSW21をSP4Tスイッチとし、位相器α1~α4を示している(つまり、m=4としている)。
図3に示すように、位相器α1~α4は、例えば、π型のLC回路により実現される。なお、インダクタ及びキャパシタの数及び接続形態は図3に示すものに限らない。
スイッチSW11及びスイッチSW12がパラレル伝送された第4信号に応じて制御される。例えば、アンテナ素子10aに伝送される第1信号の位相の調整量を位相器α1に応じたものにする場合には、スイッチSW11及びスイッチSW12の共通端子と、図3に示す選択端子のうちの最も上の選択端子とが接続されるように、スイッチSW11及びスイッチSW12が制御される。
このように、位相切替制御部207からパラレル伝送された第2信号がシリアル信号である第3信号に変換され、各アンテナ宛てに第3信号が伝送される。各シリアルデコーダは、第3信号を第4信号に再変換し、自身宛ての第4信号を位相切替器へパラレル伝送する。各位相切替器は、自身のアンテナが第4信号に応じた所望の指向性となるように、アレイアンテナを構成するアンテナ素子へ伝送される第1信号の位相を調整する。
次に、制御装置271の動作について、図4を用いて説明する。
図4は、実施の形態1に係る制御装置271の動作の一例を示すフローチャートである。
制御装置271は、無線スイッチ214を切り替える(ステップS201)。例えば、制御装置271は、アンテナ272へ第1信号を伝送するために、アンテナ272と無線回路213とが接続され、他のアンテナと無線回路213とが接続されないように、無線スイッチ214を制御する。
制御装置271は、第2信号のパラレル伝送を行う(ステップS202)。例えば、位相切替制御部207及びパラレルシリアル変換器212の端子「1~3」は、アンテナ272に対応付けられた端子であり、制御装置271は、端子「1~3」を用いてアンテナ272から出力される電波の位相制御のための第2信号のパラレル伝送を行う。
制御装置271は、パラレル伝送された第2信号をシリアル信号である第3信号へとパラレルシリアル変換を行う(ステップS203)。例えば、パラレル伝送された第2信号は、アンテナ272に対応付けられた端子「1~3」によって伝送された信号であるため、制御装置271は、第3信号をアンテナ272宛ての信号とする。
制御装置271は、第3信号をアンテナへ向けて送信し、パラレル通信処理を行う(ステップS204)。
例えば、第3信号は、アンテナ272宛ての信号であるため、制御装置271は、アンテナ272からのACKがあるか否かを判定する(ステップS205)。
制御装置271は、アンテナ272からのACKがなれければ(ステップS205でNo)、例えば一定時間待つ等してから、再度ステップS204を行う。
制御装置271は、アンテナ272からのACKがあれば(ステップS205でYes)、第1信号の伝送を行う(ステップS206)。具体的には、無線回路213とアンテナ272とが無線スイッチ214によって接続されているため、第1信号がアンテナ272へ伝送される。アンテナ272では、第4信号に応じて位相が調整された第1信号が各アンテナ素子に伝送され、指向性が調整されたアンテナ272から電波が放射される。
そして、制御装置271は、処理を停止するストップ命令を例えばパソコン270等から受けたか否かを判定する(ステップS207)。
制御装置271は、ストップ命令を受けなければ(ステップS207でNo)、再度ステップS201からの処理を行う。例えば、制御装置271は、無線スイッチ214を切り替えて、アンテナ272とは別のアンテナについて同様の処理を行う。
制御装置271は、ストップ命令を受ければ(ステップS207でYes)、処理を終了する。
以上説明したように、第1信号の伝送のための伝送路と、直流電流の供給のための電源線とがそれぞれ個別に設けられず、第1信号の伝送及び直流電流の供給が一の第1伝送路L1によって行われるため、伝送システム1の小型化及び低コスト化が可能となる。また、伝送システム1がアンテナを複数備えていても本開示を適用でき、複数のアンテナ272~275を備える伝送システム1の小型化及び低コスト化が可能となる。
また、例えば、パラレル伝送された第2信号をそのままアンテナへ伝送しようとすると、アンテナと制御装置271との間にパラレル伝送に対応した伝送路をその分設ける必要があり、伝送システムの大型化及び高コスト化を招く。例えば、図1に示すように、4つのアンテナ272~275のそれぞれに対して、3ビットでの位相制御をしようとすると、位相制御のために12本の伝送路が別途必要となる。これに対して、パラレル伝送された第2信号が、一の第1伝送路L1によって伝送が可能な形式である第3信号に変換され、第1信号の伝送、直流電流の供給、及び、第3信号の伝送が一の第1伝送路L1によって行われる。このため、伝送システム1の小型化及び低コスト化を図りつつ、アンテナから出力される電波の位相の切り替えが可能となる。
(実施の形態2)
以下、図5及び図6を用いて実施の形態2について説明する。
図5は、実施の形態2に係る伝送システム2の一例を示す構成図である。
伝送システム2は、パラレルシリアル変換器212の代わりにパラレルパルス変換器613を備え、シリアルデコーダ250、251、252及び253の変わりに、パルスカウンタ640、650、660及び670、並びに、デコーダ641、651、661及び671を備える点が実施の形態1における伝送システム1と異なる。その他の点は、実施の形態1の伝送システム1におけるものと基本的には同じであるため説明は省略する。
パラレルパルス変換器613は、パラレル伝送された第2信号を第3信号に変換する変換器である。パラレルパルス変換器613は、位相切替制御部607からパラレル伝送された第2信号を、外部出力部606から命令信号に応じてパルス信号である第3信号に変換する。例えば、パラレルパルス変換器613は、パラレル伝送された第2信号を予め定められたルール等に応じたパルス数の第3信号に変換する。例えば、3ビットの第2信号に対して、8種類のパルス数が予め定められている。このように、パラレル伝送された第2信号をパルス信号である第3信号に変換することで、一の第1伝送路L1によって第3信号の伝送を行うことが可能となる。
本実施の形態のアンテナについて、アンテナ692~695のうちのアンテナ692に着目して説明する。アンテナ693~695については、アンテナ692と基本的な構成は同じであるため詳細な説明は省略する。
アンテナ692は、実施の形態1におけるアンテナ272に対して、シリアルデコーダ250の代わりにパルスカウンタ640及びデコーダ641を備える。
パルスカウンタ640は、第1伝送路L1により伝送された第3信号のパルス数をカウントする回路である。なお、パルスカウンタ640は、電源投入時に規定のカウント値に設定される。
デコーダ641は、パルスカウンタ640がカウントしたパルス数のカウント値に基づいて、第3信号をパラレル伝送のための第4信号に再変換する。具体的には、パラレルパルス変換器613が第2信号を第3信号に変換するときに用いた予め定められたルール等を用いて、第3信号を第4信号に再変換する。また、デコーダ641は、第4信号がアンテナ692に対する信号である場合は肯定応答を発する。例えば、位相切替器642における「1~3」の端子は、位相切替制御部607及びパラレルパルス変換器613における「1~3」の端子に対応している。例えば、パルス数が1~8のいずれかである第3信号はアンテナ692宛ての信号であると予め定めておくことで、デコーダ641は、第3信号を第4信号に再変換して、パルス数が1~8のいずれかであることを認識して(つまり第4信号が自身宛てであることを認識して)、ACKを制御装置691に返信する。そして、デコーダ641は、第4信号を位相切替器642へパラレル伝送して、位相切替器642での位相の切り替えを制御する。このように、アンテナに伝送されたパルス信号である第3信号を、アンテナにおいてパラレル伝送のための第4信号に再変換することができ、位相の切り替えが可能となる。また、肯定応答(例えばACK)を送信させることで、アンテナが複数ある場合には、特定のアンテナに対して電波の位相の切り替えを行うことができる。
次に、制御装置691の動作について、図6を用いて説明する。
図6は、実施の形態2に係る制御装置691の動作の一例を示すフローチャートである。
制御装置691は、無線スイッチ616を切り替える(ステップS601)。例えば、制御装置691は、アンテナ692へ第1信号を伝送するために、アンテナ692と無線回路617とが接続され、他のアンテナと無線回路617とが接続されないように、無線スイッチ616を制御する。
制御装置691は、第2信号のパラレル伝送を行う(ステップS602)。例えば、位相切替制御部607及びパラレルパルス変換器613の端子「1~3」は、アンテナ692に対応付けられた端子であり、制御装置691は、端子「1~3」を用いてアンテナ692から出力される電波の位相制御のための第2信号のパラレル伝送を行う。
制御装置691は、パラレル伝送された第2信号をパルス信号である第3信号へとパラレルパルス数変換を行う(ステップS603)。例えば、パラレル伝送された第2信号は、アンテナ692に対応付けられた端子「1~3」によって伝送された信号であるため、制御装置691は、第3信号をアンテナ692宛てに対応したパルス数とする。
制御装置691は、第3信号をアンテナへ向けて送信し、パラレルパルス数通信処理を行う(ステップS604)。
例えば、第3信号は、アンテナ692宛ての信号であるため、制御装置691は、アンテナ692からのACKがあるか否かを判定する(ステップS605)。
制御装置691は、アンテナ692からのACKがなれければ(ステップS605でNo)、例えば一定時間待つ等してから、再度ステップS604を行う。
制御装置691は、アンテナ692からのACKがあれば(ステップS605でYes)、第1信号の伝送を行う(ステップS606)。具体的には、無線回路617とアンテナ692とが無線スイッチ616によって接続されているため、第1信号がアンテナ692へ伝送される。アンテナ692では、第4信号に応じて位相が調整された第1信号が各アンテナ素子に伝送され、指向性が調整されたアンテナ692から電波が放射される。
そして、制御装置691は、処理を停止するストップ命令を例えばパソコン630等から受けたか否かを判定する(ステップS607)。
制御装置691は、ストップ命令を受けなければ(ステップS607でNo)、再度ステップS601からの処理を行う。例えば、制御装置691は、無線スイッチ616を切り替えて、アンテナ692とは別のアンテナについて同様の処理を行う。
制御装置691は、ストップ命令を受ければ(ステップS607でYes)、処理を終了する。
このように、パルス信号は、一の第1伝送路L1を伝送することができるため、シリアル信号の代わりにパルス信号が用いられてよい。
なお、以下の実施の形態では、位相制御にシリアル信号を用いる例を用いて説明するが、以下の実施の形態は、パルス信号を用いる場合にも適用できる。
(実施の形態3)
以下、図7を用いて実施の形態3について説明する。
図7は、実施の形態3に係る制御装置331の一例を示す構成図である。
制御装置331は、LC並列共振回路313をさらに備える点が、実施の形態1における制御装置271と異なる。その他の点は、実施の形態1の制御装置271におけるものと基本的には同じであるため説明は省略する。
LC並列共振回路313は、第2伝送路L2上に設けられた回路であり、例えば、並列接続されたインダクタ及びキャパシタにより構成される。LC並列共振回路313は、例えば、特定の周波数帯域の信号を減衰させるフィルタとなる。第1伝送路L1を伝送する第1信号は、例えば、UHF(Ultra High Frequency)帯の無線信号であり、当該第1信号が、第2伝送路L2を介して外部用電源310の直流又はパラレルシリアル変換器312のインピーダンスの影響を受け、第1信号が劣化する場合がある。そこで、第2伝送路L2上にLC並列共振回路313を設け、第1信号が使用する周波数帯域では、LC並列共振回路313を最大インピーダンスになるようにする。これにより、外部用電源310又はパラレルシリアル変換器312が、第一伝送路L1から見て遮断され、第1信号の劣化を抑制できる。
(実施の形態4)
以下、図8及び図9を用いて実施の形態4について説明する。
図8は、実施の形態4に係る制御装置431の一例を示す構成図である。
制御装置431は、マイコン400が外部出力部408をさらに備え、また、FET(Field Effect Transistor)415をさらに備える点が、実施の形態3における制御装置331と異なる。その他の点は、実施の形態3の制御装置331におけるものと基本的には同じであるため説明は省略する。なお、制御装置431は、LC並列共振回路414を備えていなくてもよい。つまり、制御装置431は、実施の形態1に係る制御装置271にFET415を加えた構成であってもよい。
外部出力部408は、FET415を制御するための信号を出力するインタフェースである。
FET415は、第2伝送路L2上に設けられた、外部用電源411から第1伝送路L1への直流電流を遮断するための第2スイッチである。FET415は、例えば、PchFETであり、ゲートが外部出力部408に接続され、ソースが第1伝送路L1側に接続され、ドレインが外部用電源411側に接続される。外部出力部408からの信号によって、ゲート電位がソース電位よりも低くなった場合に、FET415が導通状態となる(つまり、直流電流が第1伝送路L1へ流れる)。外部出力部408からの信号によって、ゲート電位がソース電位よりも高くなった場合に、FET415が非導通状態となる(つまり、直流電流が第1伝送路L1へ流れない)。
例えば、FET415は、初期状態(制御装置431の電源投入時)には、非導通状態とされる。例えば、パソコン430による直流電流を遮断するという設定がされていなかった場合であっても、意図せず直流電流が第1伝送路L1に流れることを防ぐことができるためである。
次に、制御装置431の動作について、図9を用いて説明する。
図9は、実施の形態4に係る制御装置431の動作の一例を示すフローチャートである。図9は、制御装置431の電源投入後、第1信号及び第2信号を伝送する際の制御装置431の動作の一例を示すフローチャートである。ステップS302からステップS308は、実施の形態1におけるステップS201からステップS207と同じであるため、説明は省略する。
制御装置431は、直流カット用のFET415を導通状態とする(ステップS301)。例えば、電源投入時には、FET415は非導通状態となっており、制御装置431に接続されたアンテナが備えるシリアルデコーダ及び位相切替器のために(つまり位相制御等を行うために)、FET415を導通状態とする必要があるためである。
制御装置431は、アンテナからのACKが例えば一定時間なれければ(ステップS306でNo)、直流カット用のFET415を非導通状態とする(ステップS309)。ACKが返信されないということは、制御装置431に接続されたアンテナが、ACKを返信する機能を有するデコーダ等を備えていない可能性がある。また、制御装置431は、アンテナから出力される電波を制御するための第1信号を出力する装置であるため、信号強度の測定のためにスペクトルアナライザに接続されたり、インピーダンスマッチング等のためにネットワークアナライザに接続されたりしている可能性がある。このようなアンテナ、スペクトルアナライザ又はネットワークアナライザに直流電流が供給されると、これらが破壊されるおそれがある。このため、FET415が非導通状態とされる。
以上のように、外部用電源411と第1伝送路L1との間の第2伝送路L2に直流電流を遮断するためのFET415が設けられることで、状況に応じてFET415を制御して直流電流が制御装置431から出力されないようにすることができる。これにより、スペクトルアナライザ若しくはネットワークアナライザ、又は、直流電流の供給に対応していないアンテナ等が接続されたとしても、これらが破壊されることを抑制できる。
なお、外部用電源411から第1伝送路L1への直流電流を遮断するための第2スイッチを、NchFETにより実現してもよい。また、第2スイッチを、バイポーラトランジスタ等によって実現してもよい。また、第2スイッチを、リレー等によって実現してもよい。
(実施の形態5)
以下、図10及び図11を用いて実施の形態5について説明する。
図10は、実施の形態5に係る制御装置551の一例を示す構成図である。
制御装置551は、マイコン500が外部出力部506及び外部入力部511をさらに備え、また、抵抗412の代わりに調整回路521を備える点が、実施の形態4における制御装置431と異なる。その他の点は、実施の形態4の制御装置431におけるものと基本的には同じであるため説明は省略する。なお、制御装置551は、LC並列共振回路522及びFET524の少なくとも一方を備えていなくてもよい。
外部出力部506は、調整回路521におけるFETを制御するための信号を出力するインタフェースである。外部出力部506は、後述する外部入力部511に入力された電圧に応じて当該FETの導通及び非導通を制御する。
外部入力部511は、第1伝送路L1の直流電圧値を測定するためのインタフェースである。例えば、マイコン500はAD変換機能を有しており、外部入力部511に入力された電圧の値を測定することができる。
調整回路521は、第3伝送路L3上に設けられた、第2伝送路L2に供給する直流電流の値を調整する回路である。調整回路521は、第1抵抗(R1と示すもの)と、FETと第2抵抗(R2と示すもの)とが直列接続された回路とが並列接続された回路である。例えば、第1抵抗は第2抵抗よりも大きい。当該FETは、例えば、PchFETであり、ゲートが外部出力部506に接続され、ソースが第2抵抗に接続され、ドレインが外部用電源520に接続される。外部出力部506からの信号によって、ゲート電位がソース電位よりも高くなった場合に、当該FET415が非導通状態となる。つまり、調整回路521が第1抵抗の抵抗値となる。外部出力部506からの信号によって、ゲート電位がソース電位よりも低くなった場合に、当該FETが導通状態となる。つまり、調整回路521の抵抗値が、第1抵抗と第2抵抗との並列抵抗値となる。したがって、調整回路521の抵抗値は、当該FETが導通状態の場合、当該FETが非導通状態の場合よりも小さくなり、第1伝送路L1に供給される直流電流が増加する。
なお、図10に示すように、調整回路521におけるFETのゲートと第1伝送路L1とが第6伝送路L6により接続されていてもよい。第1伝送路L1の直流電圧が降下した場合、当該FETのゲート電位も第6伝送路L6を通じて低くなりマイコン500による制御を受けなくても当該FETが制御されて調整回路521の抵抗値を小さくすることができるためである。
次に、制御装置551の動作について、図11を用いて説明する。
図11は、実施の形態5に係る制御装置551の動作の一例を示すフローチャートである。ステップS401及びステップS403からステップS410は、実施の形態4におけるステップS301からステップS309と同じであるため、説明は省略する。
制御装置551は、第1伝送路L1の直流電圧が閾値以上であるか否かを判定する(ステップS402)。例えば、マイコン500が外部入力部511に入力される直流電圧を監視することで、当該判定を行うことができる。例えば、第1伝送路L1の寄生容量が大きい場合又は制御装置551に接続されたアンテナの負荷が高くなるような動作がされた場合に、アンテナへの直流電流が不足し、第1伝送路L1の直流電圧が小さくなる場合がある。
第1伝送路L1の直流電圧が閾値以上の場合(ステップS402でYes)、制御装置551は、プルアップ抵抗値を小さくせず、つまり、調整回路521におけるFETを非導通状態にして、ステップS403以降の処理を行う。
第1伝送路L1の直流電圧が閾値より小さい場合(ステップS402でNo)、制御装置551は、プルアップ抵抗値を小さくする、つまり、調整回路521におけるFETを導通状態にして、調整回路521の抵抗値を当該FETが非導通状態のときよりも小さくする(ステップS411)。これにより、第1伝送路L1に流れる直流電流を増加することができる。
そして、制御装置551は、第1信号の伝送が終わった後、プルアップ抵抗値を小さくする処理が有効となっているか否かを判定する(ステップS412)。
プルアップ抵抗値を小さくする処理が有効となっている場合には(ステップS412でYes)、当該処理を解除してもよい(ステップS413)。制御装置551に接続されるアンテナの動作状態等によっては、プルアップ抵抗値を小さくする必要がない場合があり、消費電流等の観点から、通常時はプルアップ抵抗値を小さくし過ぎない方がよい場合があるためである。
以上説明したように、第1伝送路L1の寄生容量が大きい場合又はアンテナの負荷が高くなるような動作がされた場合に、アンテナへの直流電流が不足する場合がある。そこで、調整回路521が設けられることで、アンテナへ供給される直流電流を調整することができ、アンテナへの直流電流が不足する場合に、アンテナへの直流電流を増加させることができる。
(実施の形態6)
以下、図12から図14を用いて実施の形態6について説明する。
図12は、実施の形態6に係る伝送システム6の一例を示す構成図である。
伝送システム6における制御装置771は、マイコン700がアンテナ電源制御部709をさらに備え、また、パラレルシリアル変換器715がアンテナ電源制御部709からの信号を取得する点が実施の形態4における制御装置431と異なる。制御装置771におけるその他の点は、実施の形態4における制御装置431と同じであるため説明は省略する。
伝送システム6は、例えば、複数(例えば4つ)のアンテナ772、773、774及び775と、それぞれが複数のアンテナ772、773、774及び775のそれぞれに一対一で接続された複数(例えば4つ)の第1伝送路L1とを備える。以下で、アンテナと記載するものは、複数のアンテナ772、773、774及び775のいずれであってもよいことを意味する。
アンテナ電源制御部709は、アンテナ772~775のうちの電源をオンするアンテナを指示する信号を出力する。パラレルシリアル変換器715は、アンテナ電源制御部709から当該信号を取得し、第2信号に加えて当該信号も含めて第3信号に変換する。例えば、パラレルシリアル変換器715において、「13~16」の番号が付されているものは端子番号である。例えば、「13」の端子に伝送される信号によって、アンテナ772の電源のオン及びオフが制御される。同じように、「14」、「15」及び「16」の端子に伝送される信号によって、それぞれアンテナ773、774及び775の電源のオン及びオフが制御される。
複数のアンテナ772~775のそれぞれは、以下の構成を備える。ここでは、アンテナ772に着目して説明する。アンテナ773~775については、アンテナ772と基本的な構成は同じであるため詳細な説明は省略する。
アンテナ772は、位相切替器733、シリアルデコーダ731、コンデンサ734、アンテナ素子776、安定化電源回路730、FET732及び第4伝送路L4を備える。位相切替器733、コンデンサ734及びアンテナ素子776については、実施の形態1における位相切替器240、コンデンサ260及びアンテナ素子276と基本的には同じであるため説明は省略する。
第4伝送路L4は、第1伝送路L1から直流電流を取り出して位相切替器240に直流電流を供給する伝送路である。本実施の形態では、第4伝送路L4上に安定化電源回路730及びFET732が設けられる。
安定化電源回路730は、第4伝送路L4上に設けられた、位相切替器733に一定の直流電圧を供給するための電源回路である。安定化電源回路730は、例えば、ダイオードとコンデンサとから構成されるが、安定化電源回路730の回路構成は特に限定されない。
FET732は、第4伝送路L4上に設けられた、位相切替器733に供給される直流電流を遮断するための遮断回路である。FET732は、例えば、PchFETであり、ゲートがシリアルデコーダ731に接続され、ソースが位相切替器733に接続され、ドレインが安定化電源回路730に接続される。シリアルデコーダ731からの第4信号によって、ゲート電位がソース電位よりも低くなった場合に、FET732が導通状態となる(つまり、位相切替器733への直流電流が遮断されない)。シリアルデコーダ731からの信号によって、ゲート電位がソース電位よりも高くなった場合に、FET732が非導通状態となる(つまり、位相切替器733への直流電流が遮断される)。
シリアルデコーダ731は、第1伝送路L1により伝送された第3信号をパラレル伝送のための第4信号に再変換するデコーダである。また、シリアルデコーダ731は、実施の形態1におけるシリアルデコーダ250と同じように、第4信号がアンテナ772に対する信号である場合はACKを発する。そして、シリアルデコーダ731は、第4信号をFET732及び位相切替器733へパラレル伝送して、FET732での位相切替器733への直流電流の供給の制御、及び、位相切替器733での位相切替を制御する。例えば、シリアルデコーダ731及び位相切替器733における「1~3」の端子は、位相切替制御部707及びパラレルシリアル変換器715における「1~3」の端子に対応している。シリアルデコーダ731は、位相切替制御部707における「1~3」の端子から出力される第2信号と同じように、位相切替器733における「1~3」の端子へ第4信号をパラレル伝送する。また、例えば、シリアルデコーダ731における「13」の端子は、パラレルシリアル変換器715における「13」の端子に対応している。シリアルデコーダ731は、アンテナ電源制御部709からパラレルシリアル変換器715における「13」の端子へ出力される信号に応じて、FET732を制御する。例えば、パラレルシリアル変換器715における「13」の端子へ出力される信号が、アンテナ772の電源をオンすることを指示する信号である場合、シリアルデコーダ731は、FET732が導通状態となるようにFET732を制御する。また、例えば、パラレルシリアル変換器715における「13」の端子へ出力される信号が、アンテナ772の電源をオフすることを指示する信号である場合、シリアルデコーダ731は、FET732が非導通状態となるようにFET732を制御する。このように、本実施の形態では、アンテナの電源のオン及びオフを制御できる。
次に、制御装置771の動作について、図13を用いて説明する。
図13は、実施の形態6に係る制御装置771の動作の一例を示すフローチャートである。
制御装置771は、無線スイッチ718を切り替える(ステップS701)。例えば、制御装置771は、アンテナ772へ第1信号を伝送するために、アンテナ772と無線回路719とが接続され、他のアンテナと無線回路719とが接続されないように、無線スイッチ718を制御する。
制御装置771は、アンテナ772の電源をオンする(ステップS702)。具体的には、制御装置771は、アンテナ電源制御部709からアンテナ772の電源をオンすることを指示する信号を出力し、アンテナ772のシリアルデコーダ731にFET732を導通状態とさせる。なお、制御装置771は、アンテナ773~775の電源をオフしている。例えば、アンテナが複数ある場合に、各アンテナが必要な直流電流が大きいときには、外部用電源713が供給可能な電流値を超える場合がある。そこで、状況に応じて不要なアンテナの位相切替器への直流電流の供給を停止して、直流電流が不足することを抑制できる。
ステップS703からステップS707は、実施の形態1におけるステップS202からステップS206と同じであるため、説明は省略する。
そして、制御装置771は、アンテナ772への第1信号の伝送が終わった後、アンテナ772の電源をオフする(ステップS708)。
制御装置771は、ストップ命令を受けなければ(ステップS709でNo)、再度ステップS701からの処理を行う。例えば、制御装置771は、無線スイッチ718を切り替えて、アンテナ772とは別のアンテナについて、電源をオンしてから同様の処理を行う。
制御装置771は、ストップ命令を受ければ(ステップS709でYes)、処理を終了する。
なお、伝送システム6が、アンテナと当該アンテナに接続された第1伝送路L1とを複数組備える場合に、伝送システム6において複数のアンテナのそれぞれを個別に制御する場合、どのアンテナが無線スイッチ718における複数の第1スイッチのうちのどの第1スイッチに接続されているかを認識することを要する。例えば、人が手作業で接続関係を調べることが考えられるが手間がかかる。そこで、制御装置771は、複数の第1スイッチのうちの一の第1スイッチにより第1信号の伝送を制御しているときに、複数のアンテナのうちの受信信号強度が所定の閾値以上となっているアンテナと、当該一の第1スイッチとを紐付ける紐付け部をさらに備えていてもよい。なお、当該紐付け部は、マイコン700等により実現される。アンテナと第1スイッチとの紐付け処理について図14を用いて説明する。なお、各アンテナは、予め固有のIDが割り振られているとする。つまり、各アンテナは、メモリ(図示せず)を有し、予め固有のIDを当該メモリに記憶しているとする。また、各アンテナについて予め決められた位相制御がなされる。つまり、各アンテナについて指向性の強度の高い方向が予め決められているとする。そして、各アンテナについて、指向性の強度の高い方向にRFIDタグが配置され、制御装置771は、RFIDタグからの受信信号強度(RSSI:Received Signal Strength Indication)を取得できる構成になっているとする。
図14は、実施の形態6に係る制御装置771の紐付け動作の一例を示すフローチャートである。
制御装置771は、無線スイッチ718に接続された(言い換えると第1伝送路L1に接続された)全アンテナのIDを検索する(ステップS801)。具体的には、制御装置771は、全アンテナに対してそれぞれが予め記憶している固有のIDを返信させる指示を複数の第1伝送路L1へ出力する。これにより、各アンテナは、自身が記憶する固有のIDを返信し、制御装置771は、複数の第1伝送路L1にどのようなIDが割り振られたアンテナが存在するのかを認識できる。ここでは、4つのアンテナが存在しており、制御装置771は、4つのIDを認識したとする。
制御装置771は、複数の第1スイッチのうちの一の第1スイッチをオンする(ステップS802)。ここでは、無線スイッチ718には4つの第1伝送路L1に対応して4つの第1スイッチが含まれており、制御装置771は、4つの第1スイッチのうちの一の第1スイッチをオンする。また、制御装置771は、無線回路719から第1信号を出力する。これにより、当該一の第1スイッチに接続されたアンテナの電源がオンされていれば、当該一の第1スイッチに接続されたアンテナから電波が出力されることになり、RFIDタグからの受信信号強度は高くなる。言い換えると、当該一の第1スイッチに接続されていないアンテナの電源がオンされても、当該一の第1スイッチに接続されていないアンテナから電波が出力されず、RFIDタグからの受信信号強度は低くなる。
制御装置771は、複数のアンテナのうちの一のアンテナの電源をオンする(ステップS803)。具体的には、制御装置771は、ステップS801で認識した全アンテナのIDのうちの一のIDを指定して、当該IDに対応する一のアンテナのみ電源をオンする。
制御装置771は、RFIDタグからの受信信号強度が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS804)。RFIDタグからの受信信号強度が所定の閾値以上である(つまり、受信信号強度が高い)ということは、第1信号が現在オンしている一の第1スイッチを介して、現在オンしている一のアンテナへ伝送されていることを意味し、当該一の第1スイッチと当該一のアンテナとが接続関係にあることになる。一方で、RFIDタグからの受信信号強度が所定の閾値未満である(つまり、受信信号強度が低い)ということは、第1信号が現在オンしている一の第1スイッチを介して、現在オンしている一のアンテナへ伝送されていないことを意味し、当該一の第1スイッチと当該一のアンテナとが接続関係にないことになる。
制御装置771は、RFIDタグからの受信信号強度が所定の閾値未満である場合(ステップS804でNo)、全てのアンテナを選択したか否かを判定する(ステップS805)。制御装置771は、ステップS801で4つのIDを認識した後、ステップS803でそのうちの一のIDを記憶する一のアンテナを選択して当該一のアンテナの電源をオンしている。このため、制御装置771は、まだ全てのアンテナを選択していないため(ステップS805でNo)、複数のアンテナのうちの他の一のアンテナを選択し(ステップS806)、ステップS803及びステップS804の処理を行う。
例えば、全てのアンテナについてステップS803及びステップS804の処理を行っても、RFIDタグからの受信信号強度が所定の閾値以上とならなかった場合(ステップS805でYes)、制御装置771は、現在オンしている一の第1スイッチと紐付けできるアンテナがないとして(ステップS807)、当該一の第1スイッチにアンテナを紐付けない。
一方で、制御装置771は、RFIDタグからの受信信号強度が所定の閾値以上である場合(ステップS804でYes)、現在オンしている一の第1スイッチと現在オンしている一のアンテナ(具体的には当該一のアンテナに記憶されたID)とを紐付ける(ステップS808)。これにより、以降は、当該一の第1スイッチを介して当該一のアンテナを個別に制御することができる。
制御装置771は、現在オンしている一の第1スイッチに対して一のアンテナを紐付けるか、若しくは、当該一の第1スイッチに紐付けできるアンテナがないと判断した後、全ての第1スイッチを選択したか否かを判定する(ステップS809)。制御装置771はステップS802で4つの第1スイッチのうちの一の第1スイッチをオンしており、他の第1スイッチについてはまだオンしていない。このため、制御装置771は、全ての第1スイッチを選択していないため(ステップS809でNo)、複数のアンテナのうちの他の一の第1スイッチを選択し(ステップS810)、ステップS802以降の処理を行う。つまり、全ての第1スイッチについて、上記説明と同じようにアンテナとの紐付け処理を行う。
そして、制御装置771は、全ての第1スイッチを選択してアンテナとの紐付け処理を完了させた場合(ステップS809でYes)、紐付け処理を終了する。
以上説明したように、複数の第1スイッチのうちの一の第1スイッチにより第1信号の伝送を制御しているときに、複数のアンテナのうちの受信信号強度が所定の閾値以上となっているアンテナを自動で当該一の第1スイッチと紐付ける。受信信号強度が所定の閾値以上となっているアンテナは、当該一の第1スイッチを介して第1信号が伝送されているアンテナであり、当該一の第1スイッチに接続されていることがわかるためである。なお、他の第1スイッチについても同じように当該他の第1スイッチにより第1信号の伝送を制御しているときに、受信信号強度が所定の閾値以上となっているアンテナを紐付けていくことで、複数のアンテナと複数の第1スイッチとの紐付けが可能となる。このように、複数のアンテナと複数の第1スイッチとの紐付けを容易に行うことができる。
(その他の実施の形態)
以上、本開示の伝送システム、アンテナ及び制御装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
例えば、上記実施の形態では、伝送システムは、アンテナと、第1伝送路L1とを複数組備えていたが、一組のみ備えていてもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、アンテナは、電波を出力するための出力部として、位相切替器を備えていたがこれに限らない。例えば、アンテナは、出力部として、アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子のうちから一のアンテナ素子を選択するためのスイッチを備えていてもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、シリアルデコーダ又はデコーダは、肯定応答を発する機能を有していたが、当該機能を有していなくてもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、伝送システムは、アンテナから出力される電波の位相の切り替えを制御するための構成を備えていたが、備えていなくてもよい。例えば、伝送システムは、パラレルシリアル変換器及びシリアルデコーダ、又は、パラレルパルス変換器、パルスカウンタ及びデコーダを備えていなくてもよく、また、位相切替器を備えていなくてもよい。この場合、第1伝送路L1は、アンテナに対する第1信号の伝送及び直流電流の供給に用いられ、第3信号の伝送に用いられなくてもよい。また、この場合、アンテナは、アレイアンテナを構成しなくてもよい。
なお、本開示は、伝送システム又は制御装置として実現できるだけでなく、伝送システム又は制御装置を構成する各構成要素が行うステップ(処理)を含む伝送方法として実現できる。
具体的には、伝送方法は、アンテナと、アンテナから出力される電波を制御するための第1信号を伝送する電波制御部と、アンテナに直流電流を供給する直流電源と、を有する制御装置と備える伝送システムにおける伝送方法であって、図4に示すステップを含む。当該伝送方法では、アンテナに対する第1信号の伝送及び直流電流の供給を、アンテナと制御装置とを接続する一の第1伝送路により行う。
例えば、伝送方法におけるステップは、コンピュータ(コンピュータシステム)によって実行されてもよい。そして、本開示は、伝送方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本開示は、そのプログラムを記録したCD-ROM等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。
例えば、本開示が、プログラム(ソフトウェア)で実現される場合には、コンピュータのCPU、メモリ及び入出力回路等のハードウェア資源を利用してプログラムが実行されることによって、各ステップが実行される。つまり、CPUがデータをメモリ又は入出力回路等から取得して演算したり、演算結果をメモリ又は入出力回路等に出力したりすることによって、各ステップが実行される。
また、上記実施の形態の伝送システムに含まれる各構成要素は、専用又は汎用の回路として実現されてもよい。
また、上記実施の形態の伝送システムに含まれる各構成要素は、集積回路(IC:Integrated Circuit)であるLSI(Large Scale Integration)として実現されてもよい。
また、集積回路はLSIに限られず、専用回路又は汎用プロセッサで実現されてもよい。プログラム可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、又は、LSI内部の回路セルの接続及び設定が再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサが、利用されてもよい。
さらに、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、伝送システムに含まれる各構成要素の集積回路化が行われてもよい。
本開示は、アンテナを用いてRFIDの読み取り又は書き込みを行うシステム等に利用できる。
1、2、6 伝送システム
10a、10b、10c、10d、276、277、278、279、696、697、698、699、776、777、778、779 アンテナ素子
200、300、400、500、600、700 マイコン
201、301、401、501、601、701 CPU
202、302、402、502、602、702 ROM
203、303、403、503、603、703 RAM
204、304、404、504、604、704 タイマ
205、305、405、505、605、705 PC入出力部
206、306、406、507、606、706 外部出力部
207、307、407、508、607、707 位相切替制御部
208、308、409、510、609、711 外部入出力部
209、309、410、512、610、708 外部入力部
210、310、411、520、611、713 外部用電源
211、311、412、612、714 抵抗
212、312、413、523、715 パラレルシリアル変換器
213、315、417、525、617、719 無線回路
214、314、416、526、616、718 無線スイッチ
220、221、222、223、260、261、262、263、320、321、322、323、420、421、422、423、530、531、532、533、620、621、622、623、643、653、663、673、720、721、722、723、734、744、754、764 コンデンサ
240、241、242、243、642、652、662、672、733、743、753、763 位相切替器
250、251、252、253、731、741、751、761 シリアルデコーダ
270、330、430、550、630、780 パソコン
271、331、431、551、691、771 制御装置
272、273、274、275、692、693、694、695、772、773、774、775 アンテナ
313、414、522、716 LC並列共振回路
408、509、710 外部出力部
415、524、717 FET
506 外部出力部
511 外部入力部
521 調整回路
613 パラレルパルス変換器
640、650、660、670 パルスカウンタ
641、651、661、671 デコーダ
709 アンテナ電源制御部
730、740、750、760 安定化電源回路
732、742、752、762 FET
L1 第1伝送路
L2 第2伝送路
L3 第3伝送路
L4 第4伝送路
L5 第5伝送路
L6 第6伝送路
N ノード
SW11、SW12、SW21、SW22、SW31、SW32、SW41、SW42 スイッチ
α1、α2、α3、α4、αm、β1、β2、βm、γ1、γ2、γm、δ1、δ2、δm 位相器

Claims (18)

  1. アンテナと、
    前記アンテナから出力される電波を制御するための第1信号を伝送する電波制御部を有する制御装置と、
    前記アンテナと前記制御装置とを接続し、前記アンテナに対する前記第1信号の伝送に用いられる一の第1伝送路と、を備え、
    前記制御装置は、
    前記アンテナから出力される電波の位相の切り替えを制御するための第2信号をパラレル伝送する位相切替制御部と、
    パラレル伝送された前記第2信号を第3信号に変換する変換器と、をさらに備え、
    前記第1伝送路は、前記アンテナに対する前記第3信号の伝送にも用いられる、伝送システム。
  2. 前記第1伝送路による前記第1信号の伝送を制御する第1スイッチをさらに備える、請求項1に記載の伝送システム。
  3. 前記制御装置は、さらに、前記アンテナに直流電流を供給する直流電源を有し、
    前記第1伝送路は、さらに、前記直流電流の供給に用いられる、請求項1に記載の伝送システム。
  4. 前記第1伝送路による前記第1信号の伝送を制御する第1スイッチと、
    前記第1伝送路から前記第1スイッチへの前記直流電流を遮断するコンデンサと、をさらに備える、請求項3に記載の伝送システム。
  5. 前記アンテナと、前記第1伝送路とを複数組備え、
    前記第1信号は、複数の前記アンテナから出力される電波を制御するための信号であり、
    前記第2信号は、複数の前記アンテナから出力される電波の位相の切り替えを制御するための信号であり、
    前記直流電源は、複数の前記アンテナに直流電流を供給する、請求項又はに記載の伝送システム。
  6. 複数の前記第1伝送路による前記第1信号の伝送を制御する複数の第1スイッチをさらに備え、
    前記制御装置は、複数の前記第1スイッチのうちの一の第1スイッチにより前記第1信号の伝送を制御しているときに、複数の前記アンテナのうちの受信信号強度が所定の閾値
    以上となっているアンテナと、前記一の第1スイッチとを紐付ける紐付け部をさらに備える、請求項に記載の伝送システム。
  7. 前記第1伝送路に対して、前記変換器により変換された前記第3信号を伝送し、前記直流電源から前記直流電流を供給するための第2伝送路と、
    前記第2伝送路上に設けられた、前記直流電流を遮断するための第2スイッチと、をさらに備える、請求項のいずれか1項に記載の伝送システム。
  8. 前記第1伝送路に対して、前記変換器により変換された前記第3信号を伝送し、前記直流電源から前記直流電流を供給するための第2伝送路と、
    前記第2伝送路上に設けられたLC並列共振回路と、をさらに備える、請求項のいずれか1項に記載の伝送システム。
  9. 前記第2伝送路に対して、前記直流電源から前記直流電流を供給するための第3伝送路と、
    前記第3伝送路上に設けられた、前記第2伝送路に供給する前記直流電流の値を調整する調整回路と、をさらに備える、請求項又はに記載の伝送システム。
  10. 前記変換器は、パラレルシリアル変換器であり、
    前記第3信号は、シリアル信号である、請求項1~のいずれか1項に記載の伝送システム。
  11. 前記アンテナは、前記第1伝送路により伝送された前記第3信号をパラレル伝送のための第4信号に再変換し、前記第4信号が前記アンテナに対する信号である場合は肯定応答を発するシリアルデコーダをさらに備える、請求項10に記載の伝送システム。
  12. 前記変換器は、パラレルパルス変換器であり、
    前記第3信号はパルス信号である、請求項1~のいずれか1項に記載の伝送システム。
  13. 前記アンテナは、
    前記第1伝送路により伝送された前記第3信号のパルス数をカウントするパルスカウンタと、
    前記パルスカウンタがカウントしたパルス数のカウント値に基づいて、前記第3信号をパラレル伝送のための第4信号に再変換し、前記第4信号が前記アンテナに対する信号である場合は肯定応答を発するデコーダと、をさらに備える、請求項12に記載の伝送システム。
  14. 前記肯定応答を一定時間内に受け取った場合は、前記アンテナに電波を出力するよう命令し、前記肯定応答を一定時間内に受け取らない場合は、前記位相切替制御部に対し再度前記第2信号を発するように命令する命令部をさらに備える、請求項11又は13に記載の伝送システム。
  15. 前記制御装置は、さらに、前記アンテナに直流電流を供給する直流電源を有し、
    前記第1伝送路は、さらに、前記直流電流の供給に用いられ、
    前記アンテナは、
    電波を出力するための出力部と、
    前記第1伝送路から前記直流電流を取り出して前記出力部に前記直流電流を供給する第4伝送路と、
    前記第4伝送路上に設けられた、前記出力部に供給される前記直流電流を遮断するための遮断回路と、をさらに備える、請求項1~14のいずれか1項に記載の伝送システム。
  16. 前記制御装置は、さらに、前記アンテナに直流電流を供給する直流電源を有し、
    前記第1伝送路は、さらに、前記直流電流の供給に用いられ、
    前記アンテナは、
    電波を出力するための出力部と、
    前記第1伝送路から前記出力部への前記直流電流を遮断するコンデンサと、をさらに備える、請求項1~15のいずれか1項に記載の伝送システム。
  17. 制御装置であって、
    アンテナから出力される電波を制御するための第1信号の伝送を、前記アンテナと前記制御装置とを接続する一の第1伝送路により行う電波制御部と、
    前記アンテナから出力される電波の位相の切り替えを制御するための第2信号をパラレル伝送する位相切替制御部と、
    パラレル伝送された前記第2信号を第3信号に変換する変換器と、を備え、
    前記電波制御部は、前記アンテナに対する前記第3信号の伝送も前記第1伝送路により行う、制御装置。
  18. アンテナと、
    前記アンテナから出力される電波を制御するための第1信号を伝送する電波制御部と、を有する制御装置と備える伝送システムにおける伝送方法であって、
    前記アンテナに対する前記第1信号の伝送を、前記アンテナと前記制御装置とを接続する一の第1伝送路により行い、
    前記制御装置は、
    前記アンテナから出力される電波の位相の切り替えを制御するための第2信号をパラレル伝送する位相切替制御部と、
    パラレル伝送された前記第2信号を第3信号に変換する変換器と、をさらに備え、
    前記伝送方法では、
    前記アンテナに対する前記第3信号の伝送も前記第1伝送路により行う、伝送方法。
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