WO2007094118A1 - 無線タグ通信装置 - Google Patents

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WO2007094118A1
WO2007094118A1 PCT/JP2006/324704 JP2006324704W WO2007094118A1 WO 2007094118 A1 WO2007094118 A1 WO 2007094118A1 JP 2006324704 W JP2006324704 W JP 2006324704W WO 2007094118 A1 WO2007094118 A1 WO 2007094118A1
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WO
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transmission
reception
antenna
communication device
main lobe
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Application number
PCT/JP2006/324704
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English (en)
French (fr)
Inventor
Katsuyuki Kuramoto
Original Assignee
Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
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Publication date
Application filed by Brother Kogyo Kabushiki Kaisha filed Critical Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2225—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means

Definitions

  • the present invention relates to a wireless tag communication device that reads or writes information from and to a wireless tag capable of wireless communication of information with the outside.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • a wireless tag circuit element provided in a label-like wireless tag includes an IC circuit unit that stores predetermined information and an antenna unit that is connected to the IC circuit unit and transmits and receives information. Even if it is dirty or placed in an invisible position, it is possible to read and write information to the IC circuit from the reader Z writer side, and various fields such as article management and logistics Has been put to practical use.
  • Patent Document 1 In communication with such a wireless tag, for example, a technique described in Patent Document 1 has already been proposed as a conventional technique for increasing the communication distance.
  • This conventional technology is a system that performs wireless communication by electromagnetic induction coupling between two reader Z writers and one RFID tag circuit element (non-contact tag).
  • the polarity of the internal magnetic flux of the other reader Z writer is always reversed in time, and the polarity of the external magnetic flux of the one reader Z writer and the external magnetic flux of the other reader Z writer is always reversed in time.
  • the magnetic flux density linked to the coil of the wireless tag circuit element is strengthened, thereby increasing the communication distance.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-297308
  • the reach of magnetic flux and radio waves in wireless communication is limited, so there is a certain communication limit distance (communication range), and the above conventional technology has this limited communication range.
  • the main objective is to make the size of the system as large as possible.
  • the RFID circuit elements near the boundary of this communicable range are near the above communication limits, so there are, for example, surrounding magnetic / radio wave environments and other disturbing elements.
  • the magnetic flux or radio wave from the reader z writer arrives and the RFID tag circuit element is activated, but the magnetic flux or radio wave including the response signal of the radio tag circuit element force according to this may not reach the reader z writer. is there.
  • the RFID circuit element is present within the communicable range and information transmission to the RFID circuit element is possible, but information cannot be received from the RFID circuit element. There is a problem that certainty's reliability is poor.
  • An object of the present invention is to provide a wireless tag communication device capable of improving the reliability and reliability of information transmission / reception with a wireless tag circuit element.
  • the first invention has a small number of RFID circuit elements including an IC circuit unit for storing predetermined information and a tag-side antenna connected to the IC circuit unit.
  • a signal including a carrier wave is transmitted in a contactless manner, a transmission antenna means for accessing the IC circuit section, and a response signal returned from the IC circuit section in response to the signal transmitted by the transmission antenna means.
  • the receiving antenna means for contactless reception and the receiving half-value angle at the time of reception of the receiving antenna means are made smaller than the transmission half-value angle at the time of transmission of the transmitting antenna means, and the main lobe direction by the receiving antenna means is Receiving control means for controlling the receiving antenna means so as to be within a predetermined range of the radio wave reach of the receiving antenna means.
  • a signal including a carrier wave is transmitted from the transmitting antenna means to the RFID circuit element within the radio wave reachable range, and the IC circuit portion of the RFID tag circuit element is accessed without contact.
  • the response signal returned in response to the signal is received by the receiving antenna means in a non-contact manner, and information is transmitted to and received from the RFID circuit element.
  • the reception control means controls the reception antenna means so that the reception half-value angle is smaller than the transmission half-value angle of the transmission antenna means.
  • the reception control means positions the main lobe direction at the time of reception of the reception antenna means within a predetermined range of the above-mentioned radio wave arrival range at the time of transmission. It is possible to reach at least a predetermined range of the radio wave reachable range of the transmission antenna means and reach a range farther than the maximum distance of the predetermined range.
  • the response signal of the RFID tag circuit element existing in the predetermined range should be received without fail by the receiving antenna means having a reception characteristic that can cover a range farther than the predetermined range. Can do. Therefore, by appropriately setting the reception main lobe direction of the reception antenna means, it becomes possible to set the reception range of the reception antenna means substantially wider than the transmission range of the transmission antenna means, and to transmit and receive information. Certainty 'reliability can be improved.
  • the transmission power is limited due to the presence of legal restrictions on the transmission side, so that the range cannot be expanded sufficiently, and the range boundary position is not reached.
  • the reliability of information transmission / reception with the RFID circuit element located in the region is poor.
  • the communication range on the reception side is made larger than the communication range on the transmission side as described above, thereby restricting legal restrictions on the transmission side.
  • the communication range on the receiving side can be set larger than that, and information can be transmitted and received reliably with the RFID tag circuit element near the above-mentioned range boundary position.
  • the receivable range is wider than the transmittable range, there is an effect that communication with the RFID circuit element can be performed without causing interference with other RFID tag communication devices.
  • the communicable range is wide, there is a possibility that the response of the RFID tag circuit element located in the transmission range of another RFID tag communication device may be received and cause interference, but transmission is performed as in the first invention of the present application.
  • the reception control means is arranged so that the reception main lobe direction by the reception antenna means is within the transmission half-value angle range within the predetermined range.
  • the antenna means is controlled.
  • the receiving main lobe direction of the receiving antenna means having a receiving characteristic that can cover a range farther than the predetermined range to be within the transmission half-value angle range of the transmitting means, at least within the predetermined range.
  • the response signal of the existing RFID tag circuit element can be received without fail.
  • a third invention is characterized in that, in the second invention, the reception control means controls the reception antenna means so as to sequentially change the reception main lobe direction within the transmission half-value angle range.
  • the reception main lobe direction of the reception antenna means having a reception characteristic capable of covering a range farther than a predetermined range within the transmission half-value angle range
  • the response of the RFID circuit element existing at least in the transmission half-value angle range Signals can be reliably received by the receiving antenna means that can cover a range farther than that range.
  • the receivable range of the receiving antenna unit can be set substantially wider than the transmittable range of the transmitting antenna unit.
  • a fourth invention is characterized in that, in the above-mentioned third invention, transmission control means for controlling the transmission antenna means is provided so as to sequentially change the transmission main lobe direction by the transmission antenna means.
  • the transmission control means changes the transmission main lobe direction of the transmission antenna means sequentially while the reception control means is within the transmission half-value angle range.
  • the reception main lobe direction of the means is sequentially changed, one of the sequentially changing transmission main lobe directions and one of the sequentially changing reception main lobe directions become substantially the same direction.
  • the transmission control means and the reception control means each perform control.
  • a sixth invention is the above-described fourth invention, wherein the transmission control means sequentially changes the transmission main lobe direction of the transmission antenna means while the reception control means is within the transmission half-value angle range.
  • the transmission control means and the reception control means each control so that one of the sequentially changing main reception lobe directions becomes substantially the same direction.
  • the reception main lobes in the substantially same direction can be shared with control elements such as phase control factors (weights) in directivity control, for example, so that the apparatus is provided. It is possible to reduce the control burden of the control means and the capacity burden of the storage means of the phase control factor.
  • the transmitting antenna means is an array type transmitting antenna having a plurality of transmitting antenna elements
  • the receiving antenna means is It is an array type receiving antenna provided with a plurality of receiving antenna elements.
  • phase control factor gain
  • An eighth invention is characterized in that, in the seventh invention, the number of the receiving antenna elements of the receiving antenna is larger than the number of the transmitting antenna elements of the transmitting antenna.
  • the reception half-value angle of the reception antenna can be easily made smaller than the transmission half-value angle of the transmission antenna and narrowed down.
  • the receiving antenna includes the four receiving antenna elements, and the transmitting antenna includes the two transmitting antenna elements.
  • the receiving half-value of the receiving antenna By setting the number of receiving antenna elements of the receiving antenna to four, which is twice as large as the number of transmitting antenna elements of the transmitting antenna, the receiving half-value of the receiving antenna The angle can be accurately and reliably made smaller than the transmission half-value angle of the transmitting antenna.
  • At least a part of the plurality of transmitting antenna elements and the plurality of receiving antenna elements is a transmitting / receiving antenna element. It is characterized by that.
  • the antenna configuration can be simplified as compared with the case where the transmitting antenna and the receiving antenna are configured as separate antennas.
  • An eleventh invention is characterized in that, in any of the seventh to ninth inventions, the transmitting antenna and the receiving antenna are configured as separate antennas.
  • the transmitting antenna element and the receiving antenna element are arranged so as to be positioned in a region where radiation directivities are substantially minimized.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an overall outline of an RFID tag communication apparatus to which the present embodiment is applied.
  • the RFID tag communication apparatus 100 functions as an interrogator. It transmits and receives information via wireless communication to a plurality of wireless tags T functioning as responders.
  • the wireless tag box has a wireless tag circuit element To including an antenna (tag side antenna) 151 and an IC circuit unit 150.
  • the RFID tag communication device 100 includes an array type antenna unit 1 and a high-frequency circuit for accessing (in this example, reading) the IC circuit unit 150 of the RFID tag circuit element To via the antenna unit 1. 2, the signal processing circuit 3 for processing the signal read from the RFID circuit element To, and the RFID circuit element To force via the antenna 1 and the high frequency circuit 2 are displayed. Display unit 4, database for storing and reading the read information (abbreviated as DB in the figure) 5, RFID circuit element To force through the signal processing circuit 3, and processing the read signal and display unit 4 and a central control unit 6 for controlling the entire RFID tag communication device 100 via the database 5.
  • DB read information
  • the array-type antenna unit 1 includes a plurality of (two in this example) that perform both transmission and reception of a signal including a carrier wave (query wave) by wireless communication with the antenna 151 of the RFID circuit element To. ) Transmit / receive antenna elements (transmit antenna means, receive antenna means, antenna elements for both transmit and receive) IB, 1C and multiple (two in this example) receive antenna elements (receive antenna means) that only receive signals 1A , 1D and equipped.
  • All antenna elements (shown in perspective in Fig. 1) 1A, IB, IC, 1D are each composed of, for example, a substantially linear dipole antenna, of which two transmitting / receiving antenna elements IB, 1C Are arranged in parallel on the inside, and the other two receiving antenna elements 1A and 1D are arranged substantially in parallel with the outside of the two transmitting / receiving antenna elements IB and 1C being arranged in parallel at substantially the same predetermined interval. Yes. These four antenna elements 1A to 1D are not particularly illustrated!
  • the antenna unit 1 is configured by being fixedly installed on the substrate.
  • the inner two transmit / receive antenna elements IB and 1C function as transmit antennas during transmission, and all four antenna elements 1A to 1D function as receive antennas during reception. Each case will be described later.
  • the directivity control of the antenna unit 1 as a whole is electronically controlled by directivity control.
  • the central control unit 6 is a so-called microcomputer, and detailed illustration is omitted. It is composed of a CPU, ROM, RAM, and the like, which are well-known central processing units, and performs signal processing according to a program stored in advance in the ROM while using a temporary storage function of the RAM.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the RFID circuit element To included in the RFID tag T.
  • the RFID circuit element To uses the antennas 1 A to 1 D on the RFID tag communication apparatus 100 side and a high frequency signal such as a UHF band to transmit and receive signals in a contactless manner.
  • the tena 151 and the IC circuit unit 150 connected to the antenna 151 are provided.
  • the IC circuit unit 150 includes a rectifying unit 152 that rectifies the carrier wave received by the antenna 151, a power source unit 153 that accumulates energy of the carrier wave rectified by the rectifying unit 152 and serves as a drive power source, and The carrier power received by the antenna 151 also stores a clock extraction unit 154 that extracts a clock signal and supplies it to the control unit 157, and a predetermined information signal such as identification information (hereinafter referred to as a tag ID) of the RFID tag T.
  • a tag ID identification information
  • a modem unit 156 that is connected to the antenna 151 and modulates and demodulates a signal, the rectifier unit 152, the clock extraction unit 154, and the modem unit 156 A control unit 157 for controlling the operation of the RFID circuit element To.
  • Modulation / demodulation unit 156 demodulates communication signals received from antenna 151 from antennas 1A to 1D of RFID tag communication apparatus 100, and based on a return signal from control unit 157, antennas 1A to 1D : Reflectively modulate the carrier wave received from the LD.
  • the control unit 157 performs control for storing the predetermined information in the memory unit 155 by communicating with the RFID tag communication apparatus 100, and transmits the interrogation wave received by the antenna 151 to the modulation / demodulation unit 156. Then, based on the information signal stored in the memory unit 155, the control is performed, and then basic control such as control of reflecting back from the antenna 151 as a response wave is executed.
  • the clock extraction unit 154 extracts the clock component of the received signal force and extracts the clock to the control unit 157, and supplies the control unit 157 with a clock corresponding to the speed of the clock component of the received signal. To do.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing a detailed configuration of the RFID tag communication apparatus 100.
  • the signal processing circuit 3 includes a command bit string generation unit 20 that generates a command bit string corresponding to a transmission signal to the wireless tag T, and a digital signal output from the command bit string generation unit 20 with a pulse width.
  • a coding unit 22 that performs coding by a predetermined known method such as modulation.
  • the signal processing circuit 3 modulates the signal encoded by the encoding unit 22 by the AM method and supplies (stores) the signal to the transmission memory unit 26, and stores the AM modulation unit 24 in the transmission memory unit 26.
  • PAA Pulsed Array Antenna
  • the high-frequency circuit 2 includes a local oscillator 32 that outputs a predetermined local oscillation signal, and a transmission weight that is output from the transmission weight multiplication unit 28 according to the local oscillation signal output from the local oscillator 32.
  • the signal is up-converted and amplified with a predetermined amplification factor, and the two transmission / reception antenna elements IB and 1C are transmitted as the interrogation wave, and the reception signals respectively received by the transmission / reception antenna elements IB and 1C are transmitted at the time of transmission.
  • Two high-frequency transmitters / receivers 34B and 34C which are amplified with a different amplification factor and down-converted according to the local oscillation signal output from the local oscillator 32 and supplied (stored) to the reception memory unit 36, and two receptions
  • the reception signals respectively received by the antenna elements 1A and 1D are amplified with the same amplification factor as that at the time of reception by the high-frequency transmission / reception units 34B and 34C, and then are amplified according to the local signal output from the local oscillator 32.
  • the signal processing circuit 3 reads the reception signal stored in the reception memory unit 36 at any time and multiplies a predetermined reception PAA weight by a reception weight multiplication unit 38 as a reception PAA processing unit,
  • the reception signal output from the reception weight multiplying unit 38 is demodulated by the AM method to detect an AM demodulated wave, and the transmission PAA weight and reception weight multiplying unit 38 that are multiplied by the transmission weight multiplying unit 28.
  • a PAA weight control unit (directivity control means) 46 that individually controls (calculates) the amplification factor for amplifying the transmission signal and reception signal in the high-frequency transmission / reception units 34B and 34C. ing.
  • the signal processing circuit 3 predetermines the AM demodulated wave demodulated by the AM demodulating unit 40.
  • a response bit string interpretation unit 44 that interprets the decoded signal decoded by the decoding unit 42 and reads out an information signal related to the modulation of the wireless tag T.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing detailed functions of the transmission weight multiplying unit 28.
  • the transmission weight multiplying unit 28 multiplies the transmission signal read from the transmission memory unit 26 by the transmission PAA weight supplied from the PAA weight control unit 46, respectively, to each of the high frequency transmitting / receiving units 34B, 34C.
  • Multiple multipliers 48b and 48c are provided.
  • the multiplier 48b corresponds to the high frequency transmission / reception unit 34B
  • the multiplier 48c corresponds to the high frequency transmission / reception unit 34C.
  • the outputs from the multipliers 48b and 48c correspond to the corresponding high frequency transmission / reception units 34B and 34C. It comes to be supplied.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing detailed functions of the high-frequency transmitting / receiving units 34B and 34C.
  • the high frequency transmitting / receiving units 34B and 34C include a transmission signal DZA converter 50 that converts the transmission signal supplied from the transmission weight multiplication unit 28 into an analog signal, and the transmission signal DZA converter 50.
  • the up-converter 52 which increases the frequency of the analog-converted transmission signal by the frequency of the local oscillation signal output from the local oscillator 32, and the PAA weight control unit 46 which will be described later on the transmission signal up-converted by the up-converter 52
  • the transmission signal amplifier 54 that amplifies the power at a set amplification factor, and the transmission signal output from the transmission signal amplifier 54 is supplied to the corresponding transmission / reception antenna elements IB, 1C, and from the transmission / reception antenna elements IB, 1C.
  • a directional coupler 56 that supplies the received signal supplied to the reception signal amplifier 58, and a PAA wafer to be described later for the received signal supplied from the directional coupler 56.
  • the reception signal amplifier 58 that amplifies at a gain set by the control unit 46 and the frequency of the reception signal output from the reception signal amplifier 58 are lowered by the frequency of the local signal output from the local oscillator 32.
  • the converter 60 has a reception signal AZD conversion 62 that converts the reception signal down-converted by the down-converter 60 into a digital signal and supplies the digital signal to the reception memory unit 36.
  • FIG. 6 is a functional block diagram showing detailed functions of the high-frequency receiving units 34A and 34D.
  • the high-frequency receiving units 34A and 34D amplify the reception signals supplied from the receiving antenna elements 1A and 1D at the amplification factor set by the PAA weight control unit 46 as described above.
  • Received signal amplifier 59, downconverter 61 that lowers the frequency of the received signal output from received signal amplifier 59 by the frequency of the local signal output from local oscillator 32, and the reception downconverted by the downconverter 61
  • a reception signal AZD conversion 63 that converts the signal into a digital signal and supplies the digital signal to the reception memory unit 36;
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing detailed functions of the reception weight multiplying unit 38.
  • the reception weight multiplication unit 38 multiplies a predetermined reception PAA weight supplied from the PAA weight control unit 46 to each reception signal read from the reception memory unit 36 (FIG. 7). 4) multipliers 64a, 64b, 64c, and 64d, and a combiner 66 that combines the signals output from the multipliers 64a to 64d and supplies them to the AM demodulator 40.
  • the multiplier 64a corresponds to the high frequency receiver 34A
  • the multiplier 64b corresponds to the high frequency transmitter / receiver 34B
  • the multiplier 64c corresponds to the high frequency transmitter / receiver 34C
  • the multiplier 64d corresponds to the high frequency receiver 34D. Yes.
  • the transmission PAA weight set by the central control unit 6 is sequentially changed and output to the PAA weight control unit 46 by sequentially changing the maximum directivity direction during transmission (
  • the transmission main lobe direction (hereinafter referred to as “transmission main lobe direction”) is sequentially changed to the corresponding angle, and the transmission main lobe direction by the two transmission / reception antenna elements IB and 1C is held so as to be strong only in one direction corresponding to the transmission PAA weight.
  • transmission main lobe direction (hereinafter referred to as “transmission main lobe direction”) is sequentially changed to the corresponding angle, and the transmission main lobe direction by the two transmission / reception antenna elements IB and 1C is held so as to be strong only in one direction corresponding to the transmission PAA weight.
  • phased array control can be performed by sequentially changing the direction.
  • the central control unit 6 sets different communication powers for transmission and reception, and the corresponding amplification control signals (amplification factors) are sent from the PAA weight control unit 46 to the high frequency transmission / reception units 34B and 34C.
  • the radio signal is amplified by the transmission signal amplifier 54 or the reception signal amplifier 58 of the high-frequency transmission / reception units 34B and 34C according to this, so that the effective communication distance from the antenna unit 1 (the maximum distance of the radio wave reach range) The maximum distance of the radio wave receivable range; details will be described later) can be individually controlled at the time of transmission and reception.
  • the reception signal amplifier 59 of the high frequency reception units 34A and 34B the amplification set by the PAA weight control unit 46 when the reception signal amplifier 58 of the high frequency transmission / reception units 34B and 34C receives.
  • the four antenna elements 1A to: the received signals supplied from the LDs are amplified with the same amplification factor.
  • communication is performed at both transmission and reception. The higher the power is set and the greater the radio signal is amplified, the longer the effective communication distance from the antenna unit 1 is. On the other hand, the lower the communication power is set and the more the radio signal is amplified, the more effective the signal from the antenna unit 1 is. The communication distance is shortened.
  • the half-value angle becomes narrower as the number of antenna elements increases, and the effective communication distance from the antenna unit 1 becomes longer. Conversely, the smaller the number of antenna elements, the wider the half-value angle. In addition, the effective communication distance from the antenna unit 1 is shortened. For this reason, the antenna unit 1 configured as described above has four antenna elements (transmission / reception antenna elements IB, 1C and reception antenna elements 1A, 1A, 1C) than the case of transmission using two antenna elements (transmission / reception antenna elements IB, 1C). The half-value angle can be narrowed down more easily when receiving using 1D).
  • the most significant feature of the present embodiment is that the reception half-value angle at the time of reception is narrower than the transmission half-value angle at the time of transmission, so that the maximum distance of the radio wave receivable range at the time of reception is It is to make it larger than the maximum distance of the radio wave reach. Details will be described in turn below.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a control procedure executed by the central control unit 6 of the RFID tag communication apparatus 100 configured as described above.
  • the control procedure for searching for the existence direction of the RFID tag T corresponding to one specified tag ID is searched.
  • this flow is started when an operation means (not shown) or a higher-level control means such as a PC is instructed to specify a tag ID and start searching for the corresponding wireless tag T. Is done.
  • step S5 the response flag F indicating whether or not the search target RFID tag T is present (a force or a force with a response) is reset to 0, and the process proceeds to the next step S10.
  • step S 10 a command such as “Scroll ID” (a command for obtaining a response of the designated tag) including the designated tag ID is output to the command bit string generation unit 20 of the signal processing circuit 3.
  • the command bit string corresponding to the input command is changed. It is generated and encoded by the encoding unit 22, and the encoded information is AM-modulated by the AM modulation unit 24 of the signal processing circuit 3 and stored in the transmission memory unit 26.
  • step S15 the transmission PAA wait is set to the initial value at the start of transmission.
  • the transmission main lobe direction 0 tx in phased array control at the time of transmission is set to the initial -30 ° (see Fig. 10 described later), and the corresponding transmission PAA weight is calculated and set.
  • step S 20 the transmission PAA weight is output to the transmission weight multiplication unit 28 of the signal processing circuit 3.
  • the transmission weight multiplication unit 28 controls the phase of each transmission signal so that the transmission main lobe direction is the 0 tx direction, and each high frequency transmission / reception unit 34B, 34C determines the transmission signal stored in the transmission memory 26 as a predetermined value.
  • the transmission signals (interrogation waves) actually transmitted from the two transmitting and receiving antenna elements IB and 1C are synthesized and directed toward the radio wave arrival range centered around the transmission main lobe direction 0 tx. Sent.
  • the maximum distance and transmission half-value angle are determined by the amplification rate and transmission weight at this time. Note that this radio wave reachable range is a range in which radio waves with sufficient strength to supply the power necessary to activate the RFID tag T can be reached.
  • a reply signal (response signal) is transmitted in response to the received transmission signal.
  • the reply signal includes four antenna elements (two Transmission / reception antenna elements IB and 1C and two reception antenna elements 1A and 1D) receive the signals.
  • each of the antenna elements 1 ⁇ / b> A ⁇ the reply signal also received by the LD force is amplified with a predetermined amplification factor and stored in the reception memory 36.
  • the search calculation process of the next step S 100 the presence direction of the wireless tag T is searched by the calculation of phased array control based on the four reply signals stored in the reception memory 36.
  • the calculation is performed to change the reception main lobe direction ⁇ rx three times within the transmission half-value angle range centered on the transmission main mouth direction ⁇ tx when the transmission signal is transmitted in step S20 above.
  • the presence / absence of each reply signal and the received signal strength are detected (see Fig. 9, Fig. 10 and Fig. 11 below).
  • step S30 the transmission PAA weight is updated to add 30 °, which is the step angle in this example, to the transmission main lobe direction ⁇ tx (see Fig. 10 described later), and the process proceeds to step S35. Transfer The
  • step S40 it is determined whether or not the response flag F is 1, that is, whether or not the presence of the reply signal from the search target RFID tag T has been confirmed (see the following figure). (See step S120 in 9). If the response flag F is 1, the determination is satisfied, that is, the RFID tag T to be searched exists, and the process proceeds to the next step S45, and the received signal strength of the reply signal recorded in the database 5 is Of these, the reception main lobe direction ⁇ rx corresponding to the maximum intensity is displayed on the display unit 4 as the existence direction of the wireless tag T, and this flow is finished.
  • step S50 the response flag F is not 1 (if it remains 0), the determination is not satisfied, that is, the search target RFID tag T is not present in the search target range, and the process proceeds to step S50. 4 is displayed to indicate that the wireless tag T does not exist, and this flow is completed.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the detailed procedure of the search calculation process in step S100 in FIG.
  • step S105 the reception PAA weight is set to an initial value.
  • the value obtained by subtracting 15 ° from the current transmission main lobe direction ⁇ tx is set as the first reception main lobe direction ⁇ rx (see Fig. 10 below), and the corresponding reception PAA weight is calculated and set. .
  • step S 110 the received PAA weight is output to the received weight multiplication unit 38 of the signal processing circuit 3.
  • the reception weight multiplier 38 is stored in the reception memory 36.
  • the phase of each of the four reply signals can be controlled and combined as a received signal when received in a radio wave receivable range centered on the reception main lobe direction ⁇ rx.
  • the maximum distance of the radio wave receivable range and the reception half-value angle are determined by the amplification factor of the reception signal amplifier 58 and the reception weight at this time.
  • this received signal is AM demodulated by the AM demodulating unit 40, and this demodulated information is decoded by the decoding unit 42 of the signal processing circuit 3, and a reply signal that can be discriminated by the central control unit 6 by the response bit string interpreting unit 44. Then, it is input to the central control unit 6.
  • step S 115 a known error detection (for example, using a CRC code) is performed to determine whether or not the input reply signal is in a normal state as a reply signal from the RFID tag to be searched. Judgment by the method of. If the input reply signal is normal, the determination is satisfied, that is, it is considered that the search target wireless tag T has been detected, and the process proceeds to the next step S120.
  • a known error detection for example, using a CRC code
  • step S120 the response flag F is updated to 1 to indicate that the presence of the search target RFID tag T has been confirmed, and in the next step S125, the received main lobe direction ⁇ rx and AM
  • the received signal strength of the reply signal obtained from the demodulator 40 is stored in the database 5 (note that the signal line for inputting the received signal strength from the AM demodulator 40 to the central controller 6 in FIG. 3 is not shown). ) Then, the process proceeds to step S130.
  • step S115 determines that the determination is not satisfied, that is, the search target wireless tag T is not detected, and step S130 is performed as it is. Move on.
  • step S130 the reception PAA weight is updated so that the step angle 15 ° in this example is added to the reception main lobe direction ⁇ rx (see FIG. 10 described later), and the process proceeds to step S135.
  • Reception main lobe direction 0 rx If the value exceeds 0 tx + 15 °, the determination is not satisfied, that is, the search returns to step S110 because the search operation for the RFID tag T needs to be performed for the reception main lobe direction ⁇ rx at that time. Repeat the procedure. On the other hand, if the reception main lobe direction 0 exceeds 0 tx + 15 °, the determination is satisfied, that is, the flow is terminated assuming that the search operation is completed.
  • FIG. 10 is a diagram conceptually showing changes in the radio wave arrival range at the time of transmission and the radio wave receivable range at the time of reception according to the control procedures of FIGS. 8 and 9, and FIG. Fig. 10 (b) shows an example when the lobe direction ⁇ tx is -30 °, Fig. 10 (b) shows an example when the transmission main lobe direction 0 tx is 0 °, and Fig. 10 (c) shows the transmission main lobe direction ⁇ tx is An example in the case of 30 ° is shown.
  • the front direction from the central position O of the entire antenna unit 1 is set to 0 ° in the main lobe direction.
  • the angle at which the 0 ° force is directed in the clockwise direction is defined as a positive angle
  • the angle at which the force is directed in the counterclockwise direction is defined as a negative angle.
  • the initial 30 ° direction is changed as shown in FIG. ) Transmission signal is transmitted in the radio wave range HtO as shown in the broken line part.
  • the wireless tag T to be searched exists within the radio wave reach HtO, the wireless tag T transmits a reply signal in response to the transmission signal transmitted once, and the four antenna elements 1A to: LD Each receive.
  • the reception main lobe direction 0 rx is in the loop of Step S110 to Step S135. It changes in three ways: -45 °, 30 °, and -15 ° in order, and the radio wave as shown by the dotted line in Fig. 10 (a) is calculated for each of these received main lobe directions Q rx by phased array control.
  • Receivable range HrO, Hrl, Hr2 is set. Based on the received signals received by the four antenna elements 1A to 1D, the reply signals corresponding to the respective radio signal receivable ranges HrO, Hrl, and Hr2 and the received signal strengths thereof are calculated.
  • the transmission signal is transmitted in the radio wave arrival range Htl as shown by the broken line in Fig. 10 (b).
  • the reception main lobe direction 0 rx changes in three ways: 15 °, 0 °, and 15 ° in order.
  • Radio wave receivable ranges Hr2, Hr3, and Hr4 as shown by the dotted line in Fig. 10 (b) are set for each of the probe directions ⁇ rx by phased array control.
  • the transmission signal is transmitted within the radio wave arrival range Ht2 as shown by the broken line in Fig. 10 (c).
  • the received main lobe direction 0 rx changes in three ways: 15 °, 30 °, and 45 ° in order, and the phased array control calculation for each of these receive main mouth directions ⁇ rx is shown in Fig. 10 (c).
  • the radio wave receivable range Hr4, Hr5, Hr6 as shown in the dotted line is set.
  • FIG. 11 is a diagram showing the positional relationship between the radio wave reachable range H tl and the radio wave receivable ranges Hr2, Hr3, and Hr4 when the transmission main lobe direction ⁇ tx is 0 ° as an example.
  • ) Represents the radio wave arrival range Htl and the radio wave receivable ranges Hr2, Hr3, and Hr4, and
  • Fig. 11 (b) represents only the radio wave arrival range Htl
  • Fig. 11 (c) shows the reception main lobe direction ⁇ rx is — Represents only the receivable range Hr2 at 15 °
  • Fig. 11 (a) shows a single radio wave arrival range Htl ( Only the three radio wave receivable ranges Hr2, Hr3, and Hr4 (dotted lines) are extracted and shown, and each range is the effective communication distance from the center position O of the antenna unit (not shown).
  • the maximum distances Lt and Lr are extended so as to extend radially and further overlap each other within a predetermined range.
  • the range in which communication is actually performed effectively can be regarded as the range of the transmission half-value angle Kt centered on the transmission main lobe direction ⁇ tx. This is an area (the shaded area in Fig. 11 (b); hereinafter referred to as the transmission half-value angle area).
  • the maximum distance Lt of the center position O force is set within a prescribed distance in the Radio Law, and the corresponding transmission half-value angle Kt is slightly larger than 30 °.
  • the maximum distance Lt of this radio wave range and the transmission half-value angle Kt are correlated, and the maximum distance Lt and the transmission can be transmitted by changing the number of effective antenna elements and the amplification factor in the high-frequency transmitter.
  • both the half-value angles Kt can be changed simultaneously, in this embodiment, the maximum distance Lt and the transmission half-value angle Kt are maintained substantially constant by phased array control (the shape of the transmission half-value angle region is substantially maintained). Then, each transmission weight is set so as to change only the transmission main lobe direction ⁇ tx (step S 20 in the flow of FIG. 8).
  • the respective reception half-value angles Kr are smaller than the transmission half-value angle KU ( (Less than 30 °), that is, the reception half-value angle region is longer than the transmission half-value angle region.
  • the reception half-value angle region is The shape is narrower than that of the transmission half-value angle region.
  • each reception half-value angle region is set by changing only the reception main lobe direction ⁇ rx while maintaining the maximum distance L r and the transmission half-value angle Kr constant by phased array control. Calculation is performed (step S110 in the flow of FIG. 9).
  • each reception main lobe direction 0 rx —15 °, 0 °, 15 ° is a direction that passes through the radio wave arrival range Htl, Receive half-value angle All the areas have an arrangement relationship that partially overlaps the transmission half-value angle area.
  • each reception main lobe direction 0 rx ⁇ 15 °, 0 °, 15 ° is within the angular range of the transmission half-value angle Kt.
  • the two high-frequency transmission / reception units 34B and 34C, the two high-frequency reception units 34A and 34D, the reception weight multiplication unit 38, and the PAA weight control unit 46 include the transmission / reception antenna elements IB and 1C and the reception antenna element.
  • the reception half-value angle Kr during reception of 1A and 1D is made smaller than the transmission half-value angle 3 ⁇ 4 during transmission of the transmission / reception antenna elements IB and 1C, and the reception main lobe by the transmission / reception antenna elements IB and 1C and reception antenna elements 1A and 1D.
  • the reception control means is configured to control the reception directivity so that the direction ⁇ rx is within a predetermined range of the radio wave arrival ranges HtO, Htl, and Ht2 of the transmission / reception antenna elements IB and 1C.
  • the two high-frequency transmitting / receiving units 34B and 34C, the transmission weight multiplying unit 28, the PAA, and the weight control unit 46 sequentially change the transmission main lobe direction ⁇ tx by the transmitting / receiving antenna elements IB and 1C.
  • the transmission control means for controlling the transmission directivity is configured.
  • the two high-frequency transmission / reception units 34B and 34C, the two high-frequency reception units 34A and 34D, the reception weight multiplication unit 38, and the PAA weight control unit 46 include the steps in FIG. Controls the reception directionality of all transmission / reception antenna elements IB, 1C and reception antenna elements 1A, 1D used for reception by the phased array control calculation in the procedure of S 110, and the reception half-value angle Kr The transmission half-value angle K of IB and 1C is made smaller.
  • the maximum distance Lr of the radio wave coverage by all the antenna elements 1A to 1D is made larger than the maximum distance Lt of the radio wave arrival range by the transmitting and receiving antenna elements IB and 1C. be able to.
  • the high frequency transmission / reception units 34B and 34C, the high frequency reception units 34A and 34D, the reception weight multiplication unit 38, and the PAA weight control unit 46 transmit all the antenna elements 1A to: the reception main lobe direction 0 rx of the LD.
  • Radio wave reachable range of HtO, Htl, Ht2 HrO to Hr6 can reach at least a far range including the predetermined range of the radio wave arrival ranges HtO, Htl, and Ht2 of the transmission / reception antenna elements IB and 1C, and the maximum distance LU of the predetermined range.
  • the transmission / reception antenna elements IB, 1C and the reception antenna elements 1A, 1D having a reception characteristic that can cover a range farther than the predetermined range.
  • the transmission / reception antenna elements IB and 1C and the reception antenna elements 1A and 1D can be set to have wider reception ranges than the transmission / reception antenna elements IB and 1C. The certainty 'reliability can be improved.
  • the transmission power is limited due to the existence of legal restrictions on the transmitting side, so the range cannot be expanded sufficiently, and it is close to the range boundary position.
  • the reliability of information transmission / reception with the wireless tag T is poor.
  • the communication range on the reception side is larger than the communication range on the transmission side as described above, even under the legal restrictions on the transmission side, The communication range on the receiving side can be set to be larger than that, and information can be reliably transmitted / received to / from the RFID tag T in the vicinity of the range boundary position.
  • each radio wave receivable range it is easy to arrange the RFID tag communication device 100 in a layout that avoids overlapping of the radio wave arrival ranges HtO, Htl, and Ht2 while overlapping HrO to Hr6.
  • the two high-frequency transmitting / receiving units 34B, 34C, the transmission weight multiplying unit 28, and the PAA weight control unit 46 are transmitted and received by the transmitting / receiving antenna elements IB, Transmission main lobe direction by 1C
  • ⁇ tx By controlling ⁇ tx to change sequentially, the transmitted radio wave can reach evenly over a wider range.
  • the radio wave reachable range HtO, Htl, Ht2 can be increased.
  • all the antenna elements 1A ⁇ : LD reception main lobe direction ⁇ rx are sequentially changed by calculation within the transmission half-value angle range.
  • One of the main transmit lobe directions ⁇ tx that changes sequentially, one of the main receive lobe directions ⁇ rx that changes sequentially, and one of the main transmit lobe directions ⁇ tx that changes sequentially in another transmit main lobe direction ⁇ tx It is controlled so that one of them is in the same direction. This corresponds to ⁇ 15 ° in FIGS. 10A and 10B and 15 ° in FIGS. 10B and 10C in the example of the present embodiment.
  • phase control factor PAA weight in this example
  • FIG. 12 is a diagram showing a table of each PAA weight stored in advance in the ROM of the central control unit 6, and FIG. 12 (a) shows the value of the transmission main lobe direction ⁇ tx and each transmission / reception antenna element IB, 1C.
  • FIG. 12B is a table of transmission PAA weights stored in association with each other, and FIG. 12B is stored in association with the value of the reception main lobe direction 0 rx and each of the transmission / reception antenna elements IB and 1C and each of the reception antenna elements 1A and 1D. This is a table of transmission PAA weights.
  • the reception main lobe direction ⁇ rx matches at ⁇ 15 ° in FIGS. 10 (a) and 10 (b) and 15 ° in FIGS. 10 and 10 (c).
  • the received PAA weights used during reception are the same (common) values (values in bold lines in Fig. 12 (b)). This has the effect of reducing the capacity burden in the table of received PAA weights.
  • all the antenna elements 1A ⁇ : LD main reception lobe direction ⁇ rx are sequentially changed by calculation within the transmission half-value angle range.
  • one of the sequentially changing transmission main lobe directions ⁇ tx and one of the sequentially changing reception main lobe directions ⁇ rx are controlled to be substantially the same direction. In the example of this embodiment, this is 30 ° in FIG. 10 (a) and in FIG. 10 (b). 0 ° corresponds to 30 ° in Fig. 10 (c).
  • the transmission main lobe direction ⁇ tx matches the reception main lobe direction ⁇ rx
  • the transmission / reception sensitivity is the highest, so the communication distance can be further increased by using the main lobe direction in the above three cases.
  • the effect is that it can be lengthened.
  • two of the four antenna elements 1A to 1D are shared as transmission / reception transmitting / receiving antenna elements IB, 1C, so that, for example, a transmitting antenna element and a receiving antenna element
  • the antenna configuration can be simplified compared to the case where each is configured as a separate antenna element.
  • the antenna unit 1 provided in the present embodiment has a configuration in which two transmitting / receiving antenna elements IB and 1C for both transmitting and receiving and two receiving antenna elements 1A and 1D dedicated for reception are provided in combination.
  • the present embodiment is not limited to such a combination of the number of antenna elements.
  • the receiving antenna element is configured by a combination of three transmitting / receiving antenna elements up to two. But ⁇ . Even in this case, three transmitting / receiving antenna elements are arranged in parallel inside, and the other two receiving antenna elements are arranged in parallel across the outside of the row of transmitting / receiving antenna elements, and all are arranged at the same predetermined interval. It is desirable to install.
  • the transmission half-value angle Kt and the reception half-value angle Kr can be easily reduced (each half-value angle region can be elongated), and the search accuracy in the direction in which the RFID tag T exists is searched. Can be improved.
  • a part of the plurality of transmission antenna elements and the plurality of reception antenna elements is shared as a transmission / reception antenna element that is used for both transmission and reception.
  • the present invention is not limited to this, and all transmission antenna elements and reception antenna elements are shared. Configure each antenna element separately.
  • FIG. 13 is a functional block diagram showing a detailed configuration around the antenna unit in the RFID tag communication apparatus according to the present modification.
  • the antenna unit 201 is represented by a cross section orthogonal to the longitudinal direction of each antenna element 201A to 201F (V, shift is also a linear dipole antenna).
  • the antenna unit 201 includes two transmitting antenna elements 201A and 201B and four receiving antenna elements 201C, 201D, 201E, and 201F, and the four receiving antenna elements 201C to 201F are predetermined.
  • the two transmitting antenna elements 201A and 201B are arranged in parallel at the same interval, and are parallel to each other at the same predetermined interval, and are parallel to the inner two receiving antenna elements 201D and 201E of the receiving antenna elements 201C to 201F. It is fixed side by side in the arrangement.
  • the transmission antenna elements 201A and 201B are connected to the high-frequency transmission units 234A and 234B, respectively.
  • the high-frequency transmission units 234A and 234B output the transmission signal output from the transmission weight multiplication unit 28 from the local oscillator 32.
  • the signal is up-converted according to the local oscillation signal, amplified with a predetermined amplification factor, and output to the transmitting antenna elements 201A and 201B.
  • the receiving antenna elements 201C to 201F are connected to the high frequency receiving units 234C to 234F having the same configuration as the high frequency receiving units 34A and 34D of the above embodiment, respectively.
  • FIG. 14 is a functional block diagram showing detailed functions of the high-frequency transmission units 234A and 234B.
  • the high-frequency transmitters 234A and 234B include a transmission signal DZA converter 50 that converts the transmission signal supplied from the transmission weight multiplication unit 28 into an analog signal, and the transmission signal DZA converter 50.
  • the up-converter 52 that increases the frequency of the transmission signal analog-converted by the above-mentioned frequency by the frequency of the local oscillation signal output from the local oscillator 32, and the transmission signal up-converted by the up-converter 52 is the PAA weight control unit 46.
  • a transmission signal amplifier 54 that amplifies at a gain set from
  • the wireless tag T can be searched by phased array control in transmission and reception as in the above-described embodiment, and the reliability and reliability of information transmission / reception can be improved. Can be improved.
  • transmitting antenna elements 201A and 201B And receiving antenna elements 201C to 201F are configured as separate antenna elements, respectively, compared to the case where some antenna elements are shared as in the above embodiment, the central control unit 6 and PAA provided in the apparatus
  • the control by the weight control unit 46 can be simplified to achieve high-speed operation, and the communication distance and communication accuracy can be improved by preventing mutual influence and interference.
  • the plurality of transmitting antenna elements 201A and 201B and the plurality of receiving antenna elements 201C to 201F that are separately configured are arranged in different rows, but the present invention is not limited to this, and all antennas are arranged. Elements may be provided in series.
  • FIG. 15 is a functional block diagram showing a detailed configuration around the antenna unit in the RFID tag communication apparatus in the present modification.
  • the antenna unit 301 is represented by a cross section orthogonal to the longitudinal direction of each antenna element 301A to 301G.
  • the antenna unit 301 includes three transmitting antenna elements 301A, 301B, and 301C and four receiving antenna elements 301D, 301E, 301F, and 301G, and four receiving antenna elements 301D to 301G.
  • a plurality of separately configured transmitting antenna elements 301A to 301C and a plurality of receiving antenna elements 301D to 301G are all arranged in series, but the present invention is not limited to this, and the transmitting antenna element and the receiving antenna You may arrange
  • FIG. 16 is a functional block diagram showing a detailed configuration around the antenna unit in the RFID tag communication apparatus in the present modification.
  • the antenna unit 401 includes each antenna element 4 View from the front of the same plane where 01A to 401F are placed.
  • the antenna unit 401 includes two transmission antenna elements 401A and 401B and four reception antenna elements 401C, 401D, 401E, and 401F.
  • 4 01F is arranged in parallel at a predetermined interval, and the transmitting antenna elements 401A and 401B are arranged in parallel in the area along the axial extension direction of the two receiving antenna elements 401D and 401E inside of them All antenna elements 401A to 401F are arranged in parallel and fixed in parallel and on the same plane.
  • the reception antenna elements 401C to 401F are the transmission antenna elements 401A, It is outside the directivity range R of 401B and almost in the null direction N.
  • the positional relationship between the signal radiation pattern of the receiving antenna elements 401C to 40 IF and the transmitting antenna elements 401A and 401B is similar.
  • the present modification configured as described above, the same effects as in the first modification can be obtained, and the transmission antenna elements 401A and 401B and the reception antenna elements 401C to 40IF can be directed to each other.
  • the gain is almost! / ⁇ (The electric field strength of the signal from each direction of the transmitting antenna elements 401A and 401B and the receiving antenna elements 401C to 401F is reduced.) Therefore, the influence and interference of the receiving antenna elements 401C to 401F when transmitting from the transmitting antenna elements 401A and 401B, the influence from the transmitting antenna elements 401A and 401B when receiving with the receiving antenna elements 401C to 401F, Interference and the like can be prevented and communication accuracy can be improved.
  • EPC global is a non-profit corporation established jointly by the International EAN Association, an international organization for distribution codes, and the Uniformed Code Council (UCC), a US distribution code organization. Signals that conform to other standards may be used as long as they perform the same function.
  • UCC Uniformed Code Council
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an overall outline of an RFID tag communication apparatus to which an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of an RFID tag circuit element provided in the RFID tag.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing a detailed configuration of the wireless tag communication device.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing detailed functions of a high-frequency transceiver unit.
  • FIG. 6 is a functional block diagram showing detailed functions of a high-frequency receiving unit.
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing detailed functions of a reception weight multiplication unit.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a control procedure executed by the central control unit of the RFID tag communication apparatus.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a detailed procedure of search calculation processing in step S 100 in FIG.
  • FIG. 10 A diagram conceptually showing changes in the radio wave arrival range at the time of transmission and the radio wave receivable range at the time of reception according to the direction of the transmission main groove.
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement relationship between a radio wave reachable range and a radio wave receivable range when the transmission main lobe direction 0 tx is 0 °.
  • FIG. 12 is a diagram showing each table of transmission PAA weights and reception PAA weights stored in advance in the ROM of the central control unit.
  • FIG. 13 is a functional block diagram showing a detailed configuration around an antenna unit in a modified example in which a transmitting antenna element and a receiving antenna element are separately provided.
  • FIG. 14 is a functional block diagram showing detailed functions of a high-frequency transmission unit.
  • FIG. 15 is a functional block diagram showing a detailed configuration around an antenna unit in a modification in which a transmitting antenna element and a receiving antenna element are separately provided in series.
  • FIG. 10 is a functional block diagram showing a detailed configuration around an antenna unit in a modification example located in a region.
  • Transmission / reception antenna elements transmitting antenna means, receiving antenna means, transmitting / receiving antenna elements
  • Transmission / reception antenna element Transmission antenna means, reception antenna means, antenna element for both transmission and reception
  • PAA weight controller (reception control means, transmission control means)

Landscapes

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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Abstract

【課題】無線タグ回路素子との情報送受信の確実性・信頼性を向上する。 【解決手段】無線タグＴに対し、少なくとも搬送波を含む信号を非接触で送信してアクセスを行う送信アンテナ素子１Ｂ，１Ｃと、この送信アンテナ素子１Ｂ，１Ｃにより送信された信号に応じてリプライ信号を非接触で受信する受信アンテナ素子１Ａ，１Ｄと、この受信時における受信半値角Ｋrを送信アンテナ素子１Ｂ，１Ｃの送信時における送信半値角Ｋtよりも小さくし、受信アンテナ素子１Ａ，１Ｄによる受信メインローブ方向θrxが送信アンテナ素子１Ｂ，１Ｃの電波到達範囲のうちの所定範囲内となるように、受信アンテナ素子１Ａ、１Ｄを制御する高周波送受信部３４Ｂ，３４Ｃ、高周波受信部３４Ａ，３４Ｄ、受信ウェイト掛算部２８、及びＰＡＡウェイト制御部４６とを有する。

Description

明 細 書
無線タグ通信装置
技術分野
[0001] 本発明は、外部と情報の無線通信が可能な無線タグに対し情報の読み取り又は書 き込みを行う無線タグ通信装置に関する。
背景技術
[0002] 小型の無線タグとリーダ (読みとり装置) Zライタ (書き込み装置）との間で非接触で 情報の読みとり Z書き込みを行う RFID (Radio Frequency Identification)シス テムが知られている。例えばラベル状の無線タグに備えられた無線タグ回路素子は、 所定の情報を記憶する IC回路部とこの IC回路部に接続されて情報の送受信を行う アンテナ部とを備えており、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、リーダ Zライタ側より IC回路部に対して情報の読み取り Z書き 込みが可能であり、物品管理や物流等の様々な分野において実用化されている。
[0003] このような無線タグに対する通信において、通信距離の増大を図った従来技術とし て、例えば特許文献 1に記載のものが既に提唱されて 、る。
[0004] この従来技術は、 2個のリーダ Zライタと 1つの無線タグ回路素子 (非接触タグ)との 間で電磁誘導結合により無線通信を行うシステムにおいて、一方のリーダ Zライタの 内部磁束と他方のリーダ Zライタの内部磁束の極性が時間的に常に反転するように 、かつ当該一方のリーダ Zライタの外部磁束と他方のリーダ Zライタの外部磁束の極 性が時間的に常に反転するように同一情報の時間信号を発生することにより、無線タ グ回路素子のコイルに鎖交する磁束密度を強くし、これによつて通信距離の拡大を 図るものである。
[0005] 特許文献 1 :特開 2001— 297308号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 一般に、無線通信における磁束や電波の到達距離は有限であるため一定の通信 限界距離 (通信可能範囲）が存在し、上記従来技術はこの有限である通信可能範囲 をなるベく大きくすることを主眼としている。し力しながら、この通信可能範囲の境界位 置付近にある無線タグ回路素子については、上記通信限界近傍であるがゆえに、例 えば周囲の磁気的 ·電波的環境や他の妨害要素等の存在により、リーダ zライタから の磁束や電波は到達し、無線タグ回路素子が起動したものの、これに応じた無線タ グ回路素子力 の返信信号を含む磁束や電波はリーダ zライタへ到達できない畏れ がある。この場合、当該無線タグ回路素子は一応通信可能範囲内に存在し無線タグ 回路素子への情報送信は可能であるにもかかわらず、無線タグ回路素子からの情報 受信は不可能であり、情報送受信の確実性'信頼性に乏しくなるという問題がある。
[0007] 本発明の目的は、無線タグ回路素子との情報送受信の確実性'信頼性を向上する ことができる無線タグ通信装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0008] 上記目的を達成するために、第 1の発明は、所定の情報を記憶する IC回路部及び この IC回路部に接続されたタグ側アンテナを備えた無線タグ回路素子に対し、少な くとも搬送波を含む信号を非接触で送信し、前記 IC回路部にアクセスを行う送信アン テナ手段と、この送信アンテナ手段により送信された前記信号に応じて前記 IC回路 部より返信された返答信号を非接触で受信する受信アンテナ手段と、この受信アン テナ手段の受信時における受信半値角を前記送信アンテナ手段の送信時における 送信半値角よりも小さくし、前記受信アンテナ手段によるメインローブ方向が前記送 信アンテナ手段の電波到達範囲のうちの所定範囲内となるように、前記受信アンテ ナ手段を制御する受信制御手段とを有することを特徴とする。
[0009] 送信アンテナ手段より搬送波を含む信号がその電波到達範囲内の無線タグ回路 素子へと送信されて、非接触で当該無線タグ回路素子の IC回路部へのアクセスが 行われる。そして、その信号に応じて返信された返答信号は受信アンテナ手段で非 接触で受信され、これによつて無線タグ回路素子との間で情報の送受が行われる。こ のとき、本願第 1発明においては、受信制御手段が受信アンテナ手段を制御し、その 受信半値角を、送信アンテナ手段の送信半値角より小さくなるようにする。受信半値 角をこのようにより狭く絞ることで、受信アンテナ手段による電波受信可能範囲の最大 距離を、上記送信アンテナ手段による電波到達範囲の最大距離よりも大きくすること ができる。さらにこのとき、受信制御手段が、受信アンテナ手段の受信時のメインロー ブ方向を、送信時の上記電波到達範囲の所定範囲内に位置させることで、受信アン テナ手段の電波受信可能範囲を、少なくとも上記送信アンテナ手段の電波到達範囲 の当該所定範囲を含み、その所定範囲の最大距離よりも遠い範囲まで到達させるこ とがでさる。
[0010] この結果、少なくとも上記所定範囲に存在する無線タグ回路素子の返答信号につ いては、その所定範囲よりも遠い範囲までカバーできる受信特性の受信アンテナ手 段により、もれなく確実に受信することができる。したがって、受信アンテナ手段の受 信メインローブ方向を適宜に設定することで、実質的に送信アンテナ手段による送信 可能範囲よりも受信アンテナ手段の受信可能範囲を広く設定することが可能となり、 情報送受信の確実性'信頼性を向上することができる。
[0011] 特に、送受信ともに通信可能範囲を広げようとする場合には、送信側における法的 規制の存在により送信電力が制限されるため十分に当該範囲を広げられず、範囲境 界位置付近に位置する無線タグ回路素子との情報送受信の確実性に乏 、と 、う 制約がある。これに対し本願第 1発明においては、上記のようにして受信側の通信可 能範囲を送信側の通信可能範囲よりも大きくしていることにより、上記送信側におけ る法的規制の制約の下でも、受信側の通信範囲はそれを超えて大きく設定すること ができ、上記範囲境界位置付近の無線タグ回路素子とも確実に情報送受信を行うこ とがでさる。
[0012] また、送信可能範囲より受信可能範囲が広いことにより、他の無線タグ通信装置と 混信することなく無線タグ回路素子と通信できる効果もある。すなわち、通信可能範 囲が広い場合には他の無線タグ通信装置の送信範囲に位置する無線タグ回路素子 力もの応答が受信されて混信する可能性があるが、本願第 1発明のように送信可能 範囲より受信可能範囲を広くすることにより、送信範囲が重ならないように配置するこ とで混信することなく正常に無線タグ回路素子との通信を行うことができる。
[0013] 第 2発明は、上記第 1発明において、前記受信制御手段は、前記所定範囲内とし て、前記受信アンテナ手段による受信メインローブ方向が前記送信半値角範囲内と なるように、前記受信アンテナ手段を制御することを特徴とする。 [0014] 所定範囲よりも遠い範囲までカバーできる受信特性の受信アンテナ手段の受信メイ ンローブ方向を、送信手段の送信半値角範囲内となるように制御することで、少なくと も、当該所定範囲に存在する無線タグ回路素子の返答信号についてもれなく確実に 受信することができる。
[0015] 第 3発明は、上記第 2発明において、前記受信制御手段は、前記送信半値角範囲 内で前記受信メインローブ方向を順次変化させるように、前記受信アンテナ手段を制 御することを特徴とする。
[0016] 所定範囲よりも遠い範囲までカバーできる受信特性の受信アンテナ手段の受信メイ ンローブ方向を送信半値角範囲内で順次変化させることにより、少なくとも送信半値 角範囲に存在する無線タグ回路素子の返答信号については、その範囲よりも遠い範 囲までカバーできる受信アンテナ手段でもれなく確実に受信することができる。この 結果、実質的に送信アンテナ手段による送信可能範囲よりも受信アンテナ手段の受 信可能範囲を広く設定することができる。
[0017] 第 4発明は、上記第 3発明において、前記送信アンテナ手段による送信メインロー ブ方向を順次変化させるように、当該送信アンテナ手段を制御する送信制御手段を 設けたことを特徴とする。
[0018] 送信制御手段が送信メインローブ方向を順次変化させることで、より広い範囲にわ たってまんべんなく送信した電波を到達させ、電波到達範囲を大きくすることができる
[0019] 第 5発明は、上記第 4発明において、前記送信制御手段が前記送信アンテナ手段 の前記送信メインローブ方向を順次変化させながら、前記受信制御手段が前記送信 半値角範囲内で前記受信アンテナ手段の前記受信メインローブ方向を順次変化さ せていくとき、前記順次変化する前記送信メインローブ方向の 1つと、前記順次変化 する前記受信メインローブ方向の 1つとが略同一の方向となるように、前記送信制御 手段及び前記受信制御手段がそれぞれ制御を行うことを特徴とする。
[0020] 送信と受信のメインローブ方向を同じにした時に最も無線タグ回路素子より受信す る電力が最大となることから、その送信指向性で送信することで通信距離をより長くす ることがでさる。 [0021] 第 6発明は、上記第 4発明において、前記送信制御手段が前記送信アンテナ手段 の前記送信メインローブ方向を順次変化させながら、前記受信制御手段が前記送信 半値角範囲内で前記受信アンテナ手段の前記受信メインローブ方向を順次変化さ せていくとき、前記送信メインローブ方向の 1つにぉ 、て前記順次変化する前記受信 メインローブ方向の 1つと、
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、て前記順次 変化する前記受信メインローブ方向の 1つとが、略同一の方向となるように、前記送 信制御手段及び前記受信制御手段がそれぞれ制御を行うことを特徴とする。
[0022] これにより、当該略同一の方向となる受信メインローブ同士については、例えば指 向性制御における位相制御因子（ウェイト）等の制御要素についても共有することが できるので、装置に備えられた制御手段の制御負担や当該位相制御因子の記憶手 段の容量負担等を軽減することができる。
[0023] 第 7発明は、上記第 1乃至第 6発明のいずれかにおいて、前記送信アンテナ手段 は、複数の送信用アンテナ素子を備えたアレイ型の送信アンテナであり、前記受信ァ ンテナ手段は、複数の受信用アンテナ素子を備えたアレイ型の受信アンテナである ことを特徴とする。
[0024] 送信アンテナ又は受信アンテナの各アンテナ素子における位相制御因子 (ゲイン） を変化させることで、容易に送信指向性又は受信指向性を変化させることが可能とな る。
[0025] 第 8発明は、上記第 7発明において、前記受信アンテナの前記受信用アンテナ素 子の数を、前記送信アンテナの前記送信用アンテナ素子の数よりも多くしたことを特 徴とする。
[0026] これにより、受信アンテナの受信半値角を容易に送信アンテナの送信半値角よりも 小さくし、狭く絞ることができる。
[0027] 第 9発明は、上記第 8発明において、前記受信アンテナは、 4つの前記受信用アン テナ素子を備えており、前記送信アンテナは、 2つの前記送信用アンテナ素子を備 えていることを特徴とする。
[0028] 送信アンテナの送信用アンテナ素子数 2つに対し、受信アンテナの受信用アンテ ナ素子数をそれよりも多く 2倍相当の 4つにすることにより、受信アンテナの受信半値 角を精度良く確実に送信アンテナの送信半値角よりも小さくすることができる。
[0029] 第 10発明は、上記第 7乃至第 9発明のいずれかにおいて、前記複数の送信用アン テナ素子及び前記複数の受信用アンテナ素子のうち、少なくとも一部を送受信兼用 のアンテナ素子としたことを特徴とする。
[0030] 少なくとも一部のアンテナ素子を送受信兼用アンテナ素子として共有することにより
、例えば送信アンテナと受信アンテナとをそれぞれ別個のアンテナとして構成する場 合に比べ、アンテナ構成を簡素化することができる。
[0031] 第 11発明は、上記第 7乃至第 9発明のいずれかにおいて、前記送信アンテナと前 記受信アンテナとを、それぞれ別個のアンテナとして構成したことを特徴とする。
[0032] 送信アンテナ及び受信アンテナを別個に構成することにより、例えば一部のアンテ ナ素子を共有化する場合に比べ、装置に設けられる制御手段による制御を簡素化 することができるとともに、相互の影響や干渉等を防止し通信精度を向上することが できる。
[0033] 第 12発明は、上記第 11発明において、前記送信用アンテナ素子と前記受信用ァ ンテナ素子とを、互いに放射指向性が略最小となる領域に位置するように、配置した ことを特徴とする。
[0034] 送信用アンテナ素子及び受信用アンテナ素子を、互いに放射指向性がほとんどな いいわゆるヌル領域に配置することにより、送信アンテナからの送信時における受信 アンテナ力 の影響や干渉、受信アンテナでの受信時における送信アンテナからの 影響や干渉等を防止し、通信精度を向上することができる。
発明の効果
[0035] 本発明によれば、無線タグ回路素子との情報送受信の確実性'信頼性を向上する ことができる。
発明を実施するための最良の形態
[0036] 以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
[0037] 図 1は、本実施形態の適用対象である無線タグ通信装置の全体概略を表すシステ ム構成図である。
[0038] 図 1において、本実施形態による無線タグ通信装置 100は質問器として機能するも のであり、応答器として機能する複数の無線タグ Tに対して無線通信を介した情報の 送受を行うものである。
[0039] 無線タグ Τは、アンテナ (タグ側アンテナ) 151と IC回路部 150とを備えた無線タグ回 路素子 Toを有している。
[0040] 無線タグ通信装置 100は、アレイ型のアンテナユニット 1と、このアンテナユニット 1 を介して無線タグ回路素子 Toの IC回路部 150へアクセスする（この例では読み取り を行う）ための高周波回路 2と、無線タグ回路素子 Toから読み出された信号を処理す るための信号処理回路 3と、上記アンテナ 1と高周波回路 2を介して無線タグ回路素 子 To力 読み取った情報等を表示する表示部 4と、読み取った情報等を格納保持す るデータベース（図中では DBと省略） 5と、上記信号処理回路 3を介し無線タグ回路 素子 To力 読み出された信号を処理するとともに表示部 4及びデータベース 5を介し 無線タグ通信装置 100全体を制御するための中央制御部 6とを有する。
[0041] アレイ型アンテナユニット 1は、無線タグ回路素子 Toの上記アンテナ 151との間で 無線通信により搬送波を含む信号 (質問波)の送信と受信を兼用して行う複数 (この 例では 2つ）の送受信アンテナ素子 (送信アンテナ手段、受信アンテナ手段、送受信 兼用のアンテナ素子） IB, 1Cと、信号の受信のみを行う複数 (この例では 2つ）の受 信アンテナ素子 (受信アンテナ手段） 1A, 1Dとを備えている。
[0042] 全てのアンテナ素子（図 1中では斜視で表している） 1A, IB, IC, 1Dはそれぞれ 例えば略直線状のダイポールアンテナで構成されており、そのうち 2つの送受信アン テナ素子 IB, 1Cが内側に平行に配置され、さらに他の 2つの受信アンテナ素子 1A , 1Dがそれら 2つの送受信アンテナ素子 IB, 1Cの外側を挟んで略平行に配置され て略同じ所定の間隔で並設されている。これら 4つのアンテナ素子 1A〜1Dが特に 図示しな!、基板上に固定設置されてアンテナユニット 1を構成する。送信時には内側 の 2つの送受信アンテナ素子 IB, 1Cが送信アンテナとして機能し、受信時には 4つ 全てのアンテナ素子 1A〜1Dが受信アンテナとして機能するようになっており、それ ぞれの場合で後述する指向性制御によりアンテナユニット 1全体としての指向性方向 (メインローブの方向）が電子的に制御されるように構成されて ヽる。
[0043] 中央制御部 6は、いわゆるマイクロコンピュータであり、詳細な図示を省略するが、 周知の中央演算処理装置である CPU、 ROM,及び RAM等から構成され、 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 行うようになっている。
[0044] 図 2は、上記無線タグ Tに備えられた無線タグ回路素子 Toの機能的構成の一例を 表すブロック図である。
[0045] 図 2において、無線タグ回路素子 Toは、上記無線タグ通信装置 100側の上記アン テナ 1 A〜 1 Dと UHF帯等の高周波を用 、て非接触で信号の送受信を行う上記アン テナ 151と、このアンテナ 151に接続された上記 IC回路部 150とを有して 、る。
[0046] IC回路部 150は、アンテナ 151により受信された搬送波を整流する整流部 152と、 この整流部 152により整流された搬送波のエネルギを蓄積し駆動電源とするための 電源部 153と、上記アンテナ 151により受信された搬送波力もクロック信号を抽出し て制御部 157に供給するクロック抽出部 154と、無線タグ Tの識別情報（以下、タグ I Dと 、う）などの所定の情報信号を記憶し得る情報記憶部として機能するメモリ部 155 と、上記アンテナ 151に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部 156と、上 記整流部 152、クロック抽出部 154、及び変復調部 156等を介して上記無線タグ回 路素子 Toの作動を制御するための制御部 157とを備えている。
[0047] 変復調部 156は、アンテナ 151により受信された上記無線タグ通信装置 100のアン テナ 1A〜1Dからの通信信号の復調を行うと共に、上記制御部 157からの返信信号 に基づき、アンテナ 1A〜： LDより受信された搬送波を反射変調する。
[0048] この制御部 157は、無線タグ通信装置 100と通信を行うことにより上記メモリ部 155 に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ 151により受信された質問波を 上記変復調部 156にお 、て上記メモリ部 155に記憶された情報信号に基づ 、て変 調したうえで応答波として上記アンテナ 151から反射返信する制御等の基本的な制 御を実行する。
[0049] クロック抽出部 154は受信した信号力もクロック成分を抽出して制御部 157にクロッ クを抽出するものであり、受信した信号のクロック成分の速度に対応したクロックを制 御部 157に供給する。
[0050] 図 3は、無線タグ通信装置 100の詳細構成を表す機能ブロック図である。この図 3 に示すように、信号処理回路 3は、無線タグ Tへの送信信号に対応するコマンドビット 列を生成するコマンドビット列生成部 20と、そのコマンドビット列生成部 20から出力さ れたディジタル信号をパルス幅変調等の所定の公知の手法により符号化する符号ィ匕 部 22とを有している。
[0051] 信号処理回路 3は、上記符号化部 22により符号化された信号を AM方式で変調し て送信メモリ部 26に供給 (記憶)する AM変調部 24と、その送信メモリ部 26に記憶さ れた送信信号を随時読み出して所定の送信 PAAウェイトを掛算する送信 PAA(Pha sed Array Antenna)処理部としての送信ウェイト掛算部 28とを有している。
[0052] また、高周波回路 2は、所定の局発信号を出力する局部発振器 32と、その局部発 振器 32から出力される局発信号に応じて上記送信ウェイト掛算部 28から出力される 送信信号をアップコンバートして所定の増幅率で増幅し上記 2つの送受信アンテナ 素子 IB, 1C力 上記質問波として送信すると共に、各送受信アンテナ素子 IB, 1C によりそれぞれ受信される受信信号を上記送信時の場合と異なる増幅率で増幅し上 記局部発振器 32から出力される局発信号に応じてダウンコンバートして受信メモリ部 36に供給 (記憶)する 2つの高周波送受信部 34B, 34Cと、 2つの受信アンテナ素子 1A, 1Dによりそれぞれ受信される受信信号を上記高周波送受信部 34B, 34Cにお ける受信時の場合と同じ増幅率で増幅し上記局部発振器 32から出力される局発信 号に応じてダウンコンバートして受信メモリ部 36に供給 (記憶)する 2つの高周波受信 部 34A, 34Dも有している。
[0053] また、一方、信号処理回路 3は、上記受信メモリ部 36に記憶された受信信号を随時 読み出して所定の受信 PAAウエイトを掛算する受信 PAA処理部としての受信ウェイ ト掛算部 38と、その受信ウェイト掛算部 38から出力される受信信号を AM方式で復 調して AM復調波を検出する AM復調部 40と、送信ウェイト掛算部 28において掛算 される送信 PAAウェイト、受信ウェイト掛算部 38において掛算される受信 PAAウェイ ト、及び、高周波送受信部 34B, 34Cにおいて送信信号及び受信信号を増幅する 増幅率を個別に制御 (算出)する PAAウェイト制御部 (指向性制御手段) 46も有して いる。
[0054] さらに、信号処理回路 3は、上記 AM復調部 40により復調された AM復調波を所定 の公知の手法により復号する復号部 42と、その復号部 42により復号された復号信号 を解釈して上記無線タグ Tの変調に関する情報信号を読み出す返答ビット列解釈部 44も有している。
[0055] 図 4は、送信ウェイト掛算部 28の詳細機能を表す機能ブロック図である。この図 4に 示すように、送信ウェイト掛算部 28は、送信メモリ部 26から読み出される送信信号に 上記 PAAウェイト制御部 46から供給される送信 PAAウェイトをそれぞれ掛算して各 高周波送受信部 34B, 34Cに供給する複数（図 4では 2つ）の掛算器 48b, 48cを備 えている。ここで、上記掛算器 48bが高周波送受信部 34Bに、掛算器 48cが高周波 送受信部 34Cに、それぞれ対応しており、各掛算器 48b, 48cからの出力が対応す る高周波送受信部 34B, 34Cに供給されるようになっている。
[0056] 図 5は、高周波送受信部 34B, 34Cの詳細機能を表す機能ブロック図である。この 図 5に示すように、高周波送受信部 34B, 34Cは、送信ウェイト掛算部 28から供給さ れる送信信号をアナログ信号に変換する送信信号 DZA変換器 50と、その送信信 号 DZA変換器 50によりアナログ変換された送信信号の周波数を上記局部発振器 3 2から出力される局発信号の周波数だけ高くするアップコンバータ 52と、そのアップコ ンバータ 52によりアップコンバートされた送信信号を後述する PAAウェイト制御部 46 力も設定される増幅率で増幅する送信信号増幅器 54と、その送信信号増幅器 54か ら出力される送信信号を対応する送受信アンテナ素子 IB, 1Cに供給すると共に、そ の送受信アンテナ素子 IB, 1Cから供給される受信信号を受信信号増幅器 58に供 給する方向性結合器 56と、その方向性結合器 56から供給される受信信号を後述す る PAAウェイト制御部 46から設定される増幅率で増幅する受信信号増幅器 58と、そ の受信信号増幅器 58から出力される受信信号の周波数を局部発振器 32から出力さ れる局発信号の周波数だけ低くするダウンコンバータ 60と、そのダウンコンバータ 60 によりダウンコンバートされた受信信号をディジタル信号に変換して上記受信メモリ部 36に供給する受信信号 AZD変翻 62とを有している。
[0057] 図 6は、高周波受信部 34A, 34Dの詳細機能を表す機能ブロック図である。この図 6に示すように、高周波受信部 34A, 34Dは、受信アンテナ素子 1A, 1Dから供給さ れる受信信号を上記同様 PAAウェイト制御部 46から設定される増幅率で増幅する 受信信号増幅器 59と、その受信信号増幅器 59から出力される受信信号の周波数を 局部発振器 32から出力される局発信号の周波数だけ低くするダウンコンバータ 61と 、そのダウンコンバータ 61によりダウンコンバートされた受信信号をディジタル信号に 変換して上記受信メモリ部 36に供給する受信信号 AZD変翻63とを有している。
[0058] 図 7は、受信ウェイト掛算部 38の詳細機能を表す機能ブロック図である。この図 7に 示すように、受信ウェイト掛算部 38は、受信メモリ部 36から読み出される受信信号そ れぞれに PAAウェイト制御部 46から供給される所定の受信 PAAウェイトを掛算する 複数（図 7では 4つ）の掛算器 64a、 64b、 64c、 64dと、それら掛算器 64a〜64d力ら 出力される信号を合成して AM復調部 40に供給する合成器 66とを有して 、る。ここ で、上記掛算器 64aが高周波受信部 34Aに、掛算器 64bが高周波送受信部 34Bに 、掛算器 64cが高周波送受信部 34Cに、掛算器 64dが高周波受信部 34Dに、それ ぞれ対応している。
[0059] 以上の構成の無線タグ通信装置 100においては、中央制御部 6が設定した送信 P AAウェイトを順次変化させながら PAAウェイト制御部 46に出力することによって送 信時における最大指向性方向（以下、送信メインローブ方向という）を順次対応する 角度に変化させ、 2つの送受信アンテナ素子 IB, 1Cによる送信メインローブ方向を 、上記送信 PAAウェイトに対応する一つの方向のみ強くなるように保持しつつその方 向を順次変化させる、 V、わゆるフェイズドアレイ制御を行うことができる。
[0060] また、中央制御部 6は送信時と受信時とで異なる通信電力を設定し、それぞれに対 応する増幅制御信号 (増幅率）が PAAウェイト制御部 46から高周波送受信部 34B, 34Cに出力され、これに応じてそれら高周波送受信部 34B, 34Cの前述の送信信号 増幅器 54又は受信信号増幅器 58で電波信号を増幅することで、アンテナユニット 1 からの有効通信距離 (電波到達範囲の最大距離、電波受信可能範囲の最大距離； 詳細は後述する）を送信時と受信時で個別に制御できるようになつている。また、前 述したように高周波受信部 34A, 34Bの受信信号増幅器 59においては、上記高周 波送受信部 34B, 34Cの受信信号増幅器 58が受信する時に PAAウェイト制御部 4 6により設定される増幅率と同じ増幅率となるように制御され、結果として 4つのアンテ ナ素子 1A〜： LDから供給される受信信号がそれぞれ同じ増幅率で増幅される。 [0061] ここで、上述したフェイズドアレイ制御のように指向性を持たせた場合（=指向性制 御時)の電波通信の一般的な特性として、送信時及び受信時のどちらにおいても通 信電力を大きく設定して電波信号を大きく増幅するほど、アンテナユニット 1からの有 効通信距離が長くなり、一方、通信電力を小さく設定して電波信号を小さく増幅する ほど、アンテナユニット 1からの有効通信距離が短くなる。
[0062] また、同様に指向性制御実行時においては、アンテナ素子が多いほど半値角が狭 くなるとともにアンテナユニット 1からの有効通信距離が長くなり、逆にアンテナ素子が 少ないほど半値角が広くなるとともにアンテナユニット 1からの有効通信距離が短くな る性質がある。このため、上記構成のアンテナユニット 1では 2つのアンテナ素子 (送 受信アンテナ素子 IB, 1C)を使用する送信時の場合よりも 4つのアンテナ素子 (送 受信アンテナ素子 IB, 1Cと受信アンテナ素子 1A, 1D)を使用する受信時の場合の 方が容易に半値角を狭く絞ることができる。
[0063] 以上において、本実施形態の最も大きな特徴は、受信時における受信半値角を送 信時における送信半値角より狭く絞ることで、受信時での電波受信可能範囲の最大 距離を送信時での電波到達範囲の最大距離よりも大きくすることにある。以下、その 詳細を順次説明する。
[0064] 図 8は、上記構成の無線タグ通信装置 100の中央制御部 6によって実行される制 御手順を表すフローチャートである。なお、このフローチャートの例では、指定した 1 つのタグ IDに対応する無線タグ Tを探索対象としてその存在方向を探索する制御手 順を表している。
[0065] この図 8において、特に図示しない操作手段または PCなどの上位の制御手段によ り、タグ IDの指定とそれに対応する無線タグ Tの探索の開始が指令されるとこのフロ 一が開始される。
[0066] まずステップ S5において、探索対象の無線タグ Tが存在しているか否力 (応答があ つた力否力）を示す応答フラグ Fを 0にリセットし、次のステップ S10へ移る。
[0067] ステップ S 10では、指定タグ IDを含む「Scroll ID」（指定したタグの応答を求めるコ マンド)などのコマンドを信号処理回路 3のコマンドビット列生成部 20へ出力する。こ れにより、信号処理回路 3において、入力したコマンドに対応するコマンドビット列が 生成されて符号化部 22により符号化され、その符号化情報が信号処理回路 3の AM 変調部 24により AM変調されて送信メモリ部 26に記憶される。
[0068] 次にステップ S15へ移り、送信 PAAウェイトを送信開始時の初期値に設定する。こ の例では、送信時のフェイズドアレイ制御における送信メインローブ方向 0 txを最初 の— 30° に設定し (後述の図 10参照）、それに対応する送信 PAAウェイトを算出し 設定する。
[0069] 次にステップ S 20へ移り、送信 PAAウェイトを信号処理回路 3の送信ウェイト掛算部 28に出力する。これにより、送信ウェイト掛算部 28において送信メインローブ方向が 0 tx方向になるよう各送信信号の位相を制御し、各高周波送受信部 34B, 34Cが送 信メモリ 26に記憶されている送信信号を所定の増幅率で増幅し、実際に 2つの送受 信アンテナ素子 IB, 1Cから発信される送信信号 (質問波）が合成されて、主に送信 メインローブ方向 0 txを中心とした電波到達範囲に向けて送信される。このときの増 幅率と送信ウェイトによって電波到達範囲内の最大距離と送信半値角（後述の図 11 参照）が決定する。なお、この電波到達範囲については、無線タグ Tを起動させるた めに必要な電力供給を行える強さの電波が到達できる範囲とする。
[0070] ここで、探索対象の無線タグ Tが上記発信された送信信号を受信した場合それに 応答するリプライ信号 (返答信号)が発信されるが、そのリプライ信号は 4つのアンテ ナ素子（2つの送受信アンテナ素子 IB, 1Cと 2つの受信アンテナ素子 1A, 1D)でそ れぞれ受信される。このとき、各アンテナ素子 1A〜： LD力も受信されたリプライ信号は 所定の増幅率で増幅され、受信メモリ 36に記憶される。
[0071] そして次のステップ S 100の探索演算処理により、受信メモリ 36に記憶されている 4 つのリプライ信号に基づいてフェイズドアレイ制御の演算により無線タグ Tの存在方 向を探索する。この例では、上記ステップ S20で送信信号送信した際の送信メイン口 ーブ方向 Θ txを中心とした送信半値角範囲内で受信メインローブ方向 Θ rxを 3回変 ィ匕させるよう演算した場合のそれぞれのリプライ信号の有無と受信信号強度を検出 する（後述の図 9、図 10、図 11参照)。
[0072] 次にステップ S 30へ移り、送信メインローブ方向 Θ txにこの例でのきざみ角である 3 0° を加算するよう（後述の図 10参照）送信 PAAウェイトを更新し、ステップ S35へ移 る。
[0073] ステップ S35では、送信メインローブ方向 Θ txがこの例で最後に取るべき値である 3 0° を超えている力否力、すなわち探索すべき全ての送信メインローブ方向 Θ txに対 して探索が終了したカゝ否かを判定する。なおこの判定は、送信 PAAウェイトが送信メ インローブ方向 0 tx= 3O° の場合に対応する値を超えている力否かで判定してもよ い。送信メインローブ方向 Θ txが 30° を超えていない場合、判定が満たされず、すな わちその時点の送信メインローブ方向 Θ txでも無線タグ Tの探索を行う必要があると してステップ S20に戻り同様の手順を繰り返す。一方、送信メインローブ方向 Θ txが 3 0° を超えている場合、判定が満たされ、すなわち探索が終了したとして次のステツ プ S40へ移る。
[0074] ステップ S40では、応答フラグ Fが 1となっている力否力、すなわち探索対象の無線 タグ Tからのリプライ信号を受信してその存在が確認できたか否かを判定する (後述 の図 9におけるステップ S120参照)。応答フラグ Fが 1である場合、判定が満たされ、 すなわち探索対象の無線タグ Tが存在して 、たとして次のステップ S45へ移り、デー タベース 5に記録されているリプライ信号の受信信号強度のうち最大強度に対応する 受信メインローブ方向 Θ rxを無線タグ Tの存在方向として表示部 4に表示させ、この フローを終了する。一方、応答フラグ Fが 1ではない場合（=0のままの場合）、判定が 満たされず、すなわち探索対象の無線タグ Tが探索対象範囲に存在していな力つた としてステップ S50へ移り、表示部 4に無線タグ Tが存在していなかった旨の表示を 行わせ、このフローを終了する。
[0075] 図 9は、上記図 8におけるステップ S100の探索演算処理の詳細手順を表すフロー チャートである。
[0076] この図 9において、まずステップ S105において、受信 PAAウェイトを初期値に設定 する。この例では、その時点における送信メインローブ方向 Θ txから 15° 引いた値を 最初の受信メインローブ方向 Θ rxとして設定し (後述の図 10参照）、それに対応する 受信 PAAウェイトを算出し設定する。
[0077] 次にステップ S110へ移り、受信 PAAウェイトを信号処理回路 3の受信ウェイト掛算 部 38に出力する。これにより、受信ウェイト掛算部 38が受信メモリ 36に記憶されてい る 4つのリプライ信号のそれぞれの位相を制御し、受信メインローブ方向 Θ rxを中心と した電波受信可能範囲で受信した場合の受信信号として合成することができる。この ときの受信信号増幅器 58の増幅率と受信ゥ イトによって電波受信可能範囲の最大 距離と受信半値角（後述の図 11参照)が決定する。そして、この受信信号が AM復 調部 40により AM復調され、この復調化情報が信号処理回路 3の復号部 42により復 号されて返答ビット列解釈部 44により中央制御部 6で判別可能なリプライ信号となつ て、中央制御部 6に入力される。
[0078] 次にステップ S 115へ移り、入力されたリプライ信号が探索対象の無線タグ丁からの リプライ信号として正常な状態であるか否かを (例えば CRC符号等を用いた)公知の 誤り検出の手法により判定する。入力されたリプライ信号が正常である場合、判定が 満たされ、すなわち探索対象の無線タグ Tが検出されたとみなされて、次のステップ S 120へ移る。
[0079] ステップ S 120では、探索対象の無線タグ Tの存在が確認されたことを示すよう応答 フラグ Fを 1に更新し、次のステップ S125でその時点での受信メインローブ方向 Θ rx と AM復調部 40から得られるリプライ信号の受信信号強度をデータベース 5に保存 する（なお図 3において AM復調部 40から中央制御部 6へ受信信号強度を入力する 信号線にっ 、ては図示省略して 、る）。そしてステップ S 130へ移る。
[0080] なお、一方、上記ステップ S115の判定において、入力されたリプライ信号が正常で ない場合、判定が満たされず、すなわち探索対象の無線タグ Tは検出されなかったと みなされて、そのままステップ S 130へ移る。
[0081] ステップ S130では、受信メインローブ方向 Θ rxにこの例でのきざみ角である 15° を加算するよう（後述の図 10参照）受信 PAAウェイトを更新し、ステップ S135へ移る
[0082] ステップ S135では、受信メインローブ方向 Θ rxがこの例で送信メインローブ方向 Θ txに 15° を加算した値を超えている力否力 すなわちこの探索演算処理で探索すベ き全ての受信メインローブ方向 Θ rxに対して探索演算が終了した力否かを判定する 。なおこの判定は、受信 PAAウェイトが受信メインローブ方向 Θ rx= Θ tx+ 15° の 場合に対応する値を超えているカゝ否かで判定してもよい。受信メインローブ方向 0 rx が 0 tx+ 15° を超えて 、な 、場合、判定が満たされず、すなわちその時点での受信 メインローブ方向 Θ rxについても無線タグ Tの探索演算を行う必要があるとしてステツ プ S110に戻り同様の手順を繰り返す。一方、受信メインローブ方向 0 が 0 tx+ 15 ° を超えている場合、判定が満たされ、すなわち探索演算が終了したとしてこのフロ 一を終了する。
[0083] 図 10は、上記図 8、図 9の制御手順により送信時の電波到達範囲と受信時の電波 受信可能範囲の変化を概念的に表す図であり、図 10 (a)は送信メインローブ方向 Θ txがー 30° の場合の例を表し、図 10 (b)は送信メインローブ方向 0 txが 0° の場合 の例を表し、図 10 (c)は送信メインローブ方向 Θ txが 30° の場合の例を表している。
[0084] まず、アンテナユニット 1全体の中央位置 Oよりその正面方向をメインローブ方向の 0° とする。そして、その 0° 力 時計方向に向力う角度を正の角度、反時計方向に 向力う角度を負の角度とする。そして、図 8のフローにおいて、ステップ S20〜ステツ プ S35のループ中のフェイズドアレイ制御により送信メインローブ方向 Θ txを 3通りに 変化させるうち、最初の 30° の方向の場合には図 10 (a)中の破線部に表すような 電波到達範囲 HtOで送信信号の送信が行われる。この時に、探索対象の無線タグ T が電波到達範囲 HtO内に存在した場合、 1回送信される送信信号に応答して無線タ グ Tがリプライ信号を発信し、 4つのアンテナ素子 1A〜： LDがそれぞれ受信する。
[0085] そして、このように送信メインローブ方向 0 txがー 30° の場合に行われる図 9の探 索演算処理のフローにおいて、ステップ S110〜ステップ S135のループ中では受信 メインローブ方向 0 rxが順に—45° 、 一 30° 、 ー 15° の 3通りに変化し、これら受信 メインローブ方向 Q rxに対してそれぞれフェイズドアレイ制御の演算により図 10 (a) 中の点線部に表すような電波受信可能範囲 HrO, Hrl, Hr2が設定される。そして、 上記 4つのアンテナ素子 1A〜1Dでそれぞれ受信した受信信号に基づいて、各電 波受信可能範囲 HrO, Hrl, Hr2にそれぞれ対応したリプライ信号とその受信信号 強度が演算される。
[0086] また、送信メインローブ方向 Θ txを 0° に設定した場合には、図 10 (b)中の破線部 に表すような電波到達範囲 Htlで送信信号の送信が行われ、それに対応して受信メ インローブ方向 0 rxが順に 15° 、 0° 、 15° の 3通りに変化し、これら受信メイン口 ーブ方向 Θ rxに対してそれぞれフェイズドアレイ制御の演算により図 10 (b)中の点線 部に表すような電波受信可能範囲 Hr2, Hr3, Hr4が設定される。
[0087] また、送信メインローブ方向 Θ txを 30° に設定した場合には、図 10 (c)中の破線部 に表すような電波到達範囲 Ht2で送信信号の送信が行われ、それに対応して受信メ インローブ方向 0 rxが順に 15° 、30° 、45° の 3通りに変化し、これら受信メイン口 ーブ方向 Θ rxに対してそれぞれフェイズドアレイ制御の演算により図 10 (c)中の点線 部に表すような電波受信可能範囲 Hr4, Hr5, Hr6が設定される。
[0088] なお、送信メインローブ方向 Θ txがそれぞれ異なる図 10 (a) ,図 10 (b) ,図 10 (c) の場合においても、受信メインローブ方向 Θ rxがー致する場合には略同一の電波受 信可能範囲が設定される。例えば図 10 (a)と図 10 (b)のそれぞれの場合で、同じ受 信メインローブ方向 Θ rx=— 15° に対応する電波受信可能範囲 Hr2が同一となり、 又は図 10 (b)と図 10 (c)のそれぞれの場合で、同じ受信メインローブ方向 0 rx= 15 ° に対応する電波受信可能範囲 Hr4が同一となる。
[0089] なお、上記フェイズドアレイ制御による各メインローブ方向 Θ tx, Θ rxの変化は、上 記のように角度の小さい方向順に変化させるだけでなぐ角度の大きい方向順やラン ダムに変化させてもよい。
[0090] 上述したように、実際に送信が行われた一つの電波到達範囲に対してその範囲内 で 3つの電波受信可能範囲が設定されるが、本実施形態におけるそれら電波到達範 囲及び電波受信可能範囲の配置関係について、以下に図 11を参照しつつ説明す る。
[0091] 図 11は、一例として送信メインローブ方向 Θ txが 0° である場合の電波到達範囲 H tlと電波受信可能範囲 Hr2, Hr3, Hr4の配置関係を表す図であり、図 11 (a)は電 波到達範囲 Htlと電波受信可能範囲 Hr2, Hr3, Hr4を重ね合わせて表し、図 l l (b )は電波到達範囲 Htlだけを表し、図 11 (c)は受信メインローブ方向 Θ rxが— 15° である場合の電波受信可能範囲 Hr2だけを表し、図 11 (d)は受信メインローブ方向 Θ rxが 0° である場合の電波受信可能範囲 Hr3だけを表し、図 11 (e)は受信メイン口 ーブ方向 0 rxが 15° である場合の電波受信可能範囲 Hr4だけを表している。
[0092] まず図 11 (a)は、上記図 10 (b)中力 送信時における一つの電波到達範囲 Htl ( 破線部）と受信時における 3つの電波受信可能範囲 Hr2, Hr3, Hr4 (点線部）だけ を抜き出して表しており、各範囲はアンテナユニット（特に図示せず)の中央位置 Oか ら有効通信距離である最大距離 Lt, Lrの長さで放射状に伸びるように展開し、さらに 互いに所定範囲で重なり合う配置となって 、る。
[0093] そのうち図 11 (b)に示す電波到達範囲 Htlについては、送信メインローブ方向 0 tx
=0° に向けて伸びるよう展開しており、そのうち本実施形態において実際に通信が 有効に行われる範囲とみなせるのは、送信メインローブ方向 Θ txを中心とした送信半 値角 Ktの範囲の領域 (図 11 (b)中斜線部分;以下、送信半値角領域という）である。 そして本実施形態においては、中央位置 O力 の最大距離 Ltが電波法上の規定距 離以内に設定されており、またこれに対応する送信半値角 Ktが 30° より少し大きく なっている。
[0094] なお前述したように、この電波到達範囲の最大距離 Ltと送信半値角 Ktは相関関係 にあり、有効アンテナ素子数および高周波送信部での増幅率を変えることで最大距 離 Ltと送信半値角 Ktの両方を同時に変化させることができるが、本実施形態では、 フェイズドアレイ制御により最大距離 Ltと送信半値角 Ktをそれぞれ略一定に維持し たまま (送信半値角領域の形状を略維持したまま)、送信メインローブ方向 Θ txのみ を変化させるように各送信ウェイトを設定して 、る（図 8のフローのステップ S 20)。
[0095] また図 11 (a)〜図 11 (c)にそれぞれ示す電波受信可能範囲 Hr2, Hr3, Hr4にお いて、本実施形態ではそれぞれの受信半値角 Krが上記送信半値角 KUり小さく（3 0° より小さい)設定されており、すなわち受信半値角領域は送信半値角領域よりも 細長い形状となっている。また前述したように、送信時に用いる送信アンテナ素子 1B , 1Cの数が 2本で、受信時に用いる受信アンテナ素子 1A, 1Dの数の方が 4本で多 いことからも、受信半値角領域は送信半値角領域よりも細長い形状にしゃすくなって いる。そして、上記電波到達範囲 Htlと同様にフェイズドアレイ制御により最大距離 L rと送信半値角 Krを一定に維持したまま、受信メインローブ方向 Θ rxのみを変化させ て各受信半値角領域を設定するよう演算している（図 9のフローのステップ S110)。
[0096] そして図 11 (a)に示されるように、各受信メインローブ方向 0 rx=— 15° , 0° , 15 ° はいずれも電波到達範囲 Htl内を通過する方向であり、対応する各受信半値角 領域はいずれも送信半値角領域と部分的に重なる配置関係となっている。特に本実 施形態においては各受信メインローブ方向 0 rx=— 15° , 0° , 15° が送信半値 角 Ktの角度範囲内に収まっている。
[0097] なお、以上のような 1つの送信半値角領域とそれに対応する 3つの受信半値角領 域との間の配置関係は、他の送信メインローブ方向 0 tx=— 30° , 30° の場合（図 10 (a) ,図 10 (c) )でも同様である。
[0098] 以上において、 2つの高周波送受信部 34B, 34Cと 2つの高周波受信部 34A, 34 Dと受信ウェイト掛算部 38と PAAウェイト制御部 46とが、送受信アンテナ素子 IB, 1 C及び受信アンテナ素子 1A, 1Dの受信時における受信半値角 Krを、送受信アンテ ナ素子 IB, 1Cの送信時における送信半値角 ¾よりも小さくし、送受信アンテナ素子 IB, 1C及び受信アンテナ素子 1A, 1Dによる受信メインローブ方向 Θ rxが送受信ァ ンテナ素子 IB, 1Cの電波到達範囲 HtO, Htl, Ht2のうちの所定範囲内となるよう に受信指向性を制御する受信制御手段を構成する。
[0099] また、 2つの高周波送受信部 34B, 34Cと送信ウェイト掛算部 28と PAAとウェイト制 御部 46とが、送受信アンテナ素子 IB, 1Cによる送信メインローブ方向 Θ txを順次変 化させるように、送信指向性を制御する送信制御手段を構成する。
[0100] 以上のように構成した本実施形態においては、 2つの高周波送受信部 34B, 34C と 2つの高周波受信部 34A, 34Dと受信ウェイト掛算部 38と PAAウェイト制御部 46 が、図 9のステップ S 110の手順でフェイズドアレイ制御の演算により受信に使用され る全ての送受信アンテナ素子 IB, 1C及び受信アンテナ素子 1A, 1Dによる受信指 向性を制御し、その受信半値角 Krを、送受信アンテナ素子 IB, 1Cの送信半値角 K はり小さくなるようにする。受信半値角 Krをこのようにより狭く絞ることで、全てのアン テナ素子 1A〜1Dによる電波受信可能範囲の最大距離 Lrを、送受信アンテナ素子 IB, 1Cによる電波到達範囲の最大距離 Ltよりも大きくすることができる。さらにこのと き、高周波送受信部 34B, 34Cと高周波受信部 34A, 34Dと受信ウエイト掛算部 38 と PAAウェイト制御部 46が、全てのアンテナ素子 1A〜： LDの受信メインローブ方向 0 rxを、送信時の電波到達範囲 HtO, Htl, Ht2の所定範囲内に位置させることで、 送受信アンテナ素子 IB, 1C及び受信アンテナ素子 1A, 1Dの電波受信可能範囲 HrO〜Hr6を、少なくとも送受信アンテナ素子 IB, 1Cの電波到達範囲 HtO, Htl, Ht2の当該所定範囲を含み、その所定範囲の最大距離 LUりも遠い範囲まで到達さ せることができる。
[0101] この結果、少なくとも所定範囲に存在する無線タグ Tのリプライ信号については、そ の所定範囲よりも遠い範囲までカバーできる受信特性の送受信アンテナ素子 IB, 1 C及び受信アンテナ素子 1A, 1Dにより、もれなく確実に受信することができる。した がって、実質的に送受信アンテナ素子 IB, 1Cによる送信可能範囲よりも送受信アン テナ素子 IB, 1C及び受信アンテナ素子 1A, 1Dの受信可能範囲を広く設定するこ とが可能となり、情報送受信の確実性'信頼性を向上することができる。
[0102] 特に、送受信ともに通信可能範囲を広げようとする場合には、送信側における法的 規制の存在により送信電力が制限されるため十分に当該範囲を広げられず、範囲境 界位置付近に位置する無線タグ Tとの情報送受信の確実性に乏 、と 、う制約があ る。これに対し本実施形態においては、上記のようにして受信側の通信可能範囲を 送信側の通信可能範囲よりも大きくしていることにより、上記送信側における法的規 制の制約の下でも、受信側の通信範囲はそれを超えて大きく設定することができ、上 記範囲境界位置付近の無線タグ Tとも確実に情報送受信を行うことができる。
[0103] また、電波到達範囲 HtO, Htl, Ht2よりも電波受信可能範囲 HrO〜Hr6が広く設 定されているため、複数の無線タグ通信装置 100を配置する場合でも、それぞれの 電波受信可能範囲 HrO〜Hr6どうしを重ねつつ電波到達範囲 HtO, Htl, Ht2どうし の重なりを回避するレイアウトで無線タグ通信装置 100を配置することが容易となる。 このような配置レイアウトで複数の無線タグ通信装置 100を設置することにより、電波 受信可能範囲 HrO〜Hr6を広く確保して無線タグ Tの探索のもれを少なくできるとと もに電波到達範囲 HtO, Htl, Ht2どうしの重なりによる混信を回避して確実に無線 タグ Tとの正常な通信を行うことができる。
[0104] また、この実施形態では特に、 2つの高周波送受信部 34B, 34Cと送信ウェイト掛 算部 28と PAAウェイト制御部 46が図 8のステップ S20の手順でフェイズドアレイ制御 により送受信アンテナ素子 IB, 1Cによる送信メインローブ方向 Θ txを順次変化させ るよう制御することで、より広い範囲にわたってまんべんなく送信した電波を到達させ 、電波到達範囲 HtO, Htl, Ht2を大きくすることができる。
[0105] また、この実施形態では特に、送信メインローブ方向 Θ txを順次変化させながら、 送信半値角範囲内で全てのアンテナ素子 1A〜： LDの受信メインローブ方向 Θ rxを 演算により順次変化させていくとき、順次変化する送信メインローブ方向 Θ txの 1つに おいて順次変化する受信メインローブ方向 Θ rxの 1つと、別の送信メインローブ方向 Θ txにおいて順次変化する受信メインローブ方向 Θ rxの 1つとが略同一の方向となる よう制御している。これは、本実施形態の例では、図 10 (a)及び図 10 (b)における— 15° 、図 10 (b)及び図 10 (c)における 15° が相当する。当該略同一の方向となる 送信メインローブ方向 Θ txと受信メインローブ方向 Θ rxについては、例えば指向性制 御における位相制御因子 (この例では PAAウェイト)等の制御要素についても共有 することができるので、装置に備えられた中央制御部 6の制御負担や当該位相制御 因子を記憶する ROMなどのメモリの容量負担等を軽減することができる。
[0106] 上記のことについて図 12を参照して具体的に説明する。図 12は、中央制御部 6の ROMに予め記憶される各 PAAウェイトのテーブルを表す図であり、図 12 (a)は送信 メインローブ方向 Θ txの値と各送受信アンテナ素子 IB, 1Cとに関連付けて記憶され る送信 PAAウェイトのテーブルであり、図 12 (b)は受信メインローブ方向 0 rxの値と 各送受信アンテナ素子 IB, 1C及び各受信アンテナ素子 1A, 1Dとに関連付けて記 憶される送信 PAAウェイトのテーブルである。
[0107] 本実施形態の例では、図 10 (a)及び図 10 (b)における— 15° 、図 10及び図 10 (c )における 15° でそれぞれ受信メインローブ方向 Θ rxがー致するため、これらの場合 に対応して受信時に使用する受信 PAAウエイトは互いに同じ値 (共通）となる（図 12 ( b)中の太線枠の値)。これにより、受信 PAAウェイトのテーブル中の容量負担を軽減 することができる効果がある。
[0108] また、この実施形態では特に、送信メインローブ方向 Θ txを順次変化させながら、 送信半値角範囲内で全てのアンテナ素子 1A〜： LDの受信メインローブ方向 Θ rxを 演算により順次変化させていくとき、順次変化する送信メインローブ方向 Θ txの 1つと 、順次変化する受信メインローブ方向 Θ rxの 1つとが略同一の方向となるよう制御し ている。これは、本実施形態の例では、図 10 (a)における 30° 、図 10 (b)におけ る 0° 、図 10 (c)における 30° が相当する。一般に、送信メインローブ方向 Θ txと受 信メインローブ方向 Θ rxがー致した際には最も送受信感度が高くなるため、上記 3つ の場合には当該メインローブ方向を用いることで通信距離をより長くすることができる という効果がある。
[0109] また、この実施形態では特に、 4つ備えるアンテナ素子 1A〜1Dのうち 2つを送受 信兼用の送受信アンテナ素子 IB, 1Cとして共有することにより、例えば送信アンテ ナ素子と受信アンテナ素子とをそれぞれ別個のアンテナ素子として構成する場合に 比べ、アンテナ構成を簡素化することができる。
[0110] なお、上記本実施形態が備えるアンテナユニット 1は、送受信兼用の送受信アンテ ナ素子 IB, 1Cと受信専用の受信アンテナ素子 1A, 1Dをそれぞれ 2本ずつの組合 せで設けた構成となって 、るが、本実施形態はこのようなアンテナ素子の本数の組 合せに限られるものではなぐ例えば特に図示しないが受信アンテナ素子は 2本のま まで送受信アンテナ素子を 3本設ける組合せで構成してもよ ヽ。この場合でも 3本の 送受信アンテナ素子を内側に平行に配置し、さらに他の 2本の受信アンテナ素子を 上記送受信アンテナ素子の列の外側を挟んで平行に配置し、全て同じ所定の間隔 で並設するのが望ましい。このようにアンテナ素子の本数を増やすことで、容易に送 信半値角 Kt及び受信半値角 Krを小さくすることができ (各半値角領域を細長くでき る）、無線タグ Tの存在方向の探索精度を向上させることができる。
[0111] さらに、本発明は、上記に限られるものではなぐその趣旨及び技術思想を逸脱し ない範囲で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明す る。
[0112] (1)送信アンテナ素子と受信アンテナ素子をそれぞれ別個に設ける場合
上記実施形態では、複数の送信アンテナ素子及び複数の受信アンテナ素子のうち 一部を送受信兼用の送受信アンテナ素子として共有する構成としていたが、本発明 はこれに限らず、全ての送信アンテナ素子と受信アンテナ素子をそれぞれ別個に構 成してちょい。
[0113] 本変形例の構成は、上記実施形態の構成とアンテナユニットの周辺の構成のみが 異なるだけであり、以下その相違する構成のみを説明し、同等の構成については同 じ符号を付して適宜説明を省略する (以下の各変形例についても同様)。
[0114] 図 13は、本変形例の場合の無線タグ通信装置のうちアンテナユニットの周辺の詳 細構成を表す機能ブロック図である。なお、アンテナユニット 201は各アンテナ素子 2 01 A〜201F (V、ずれも直線状のダイポールアンテナ）の長手方向に直交する断面 で表している。この図 13において、アンテナユニット 201は 2本の送信アンテナ素子 2 01A, 201Bと 4本の受信アンテナ素子 201C, 201D, 201E, 201Fを備えており、 4本の受信アンテナ素子 201C〜201Fが所定の間隔で平行に配置され、 2本の送 信アンテナ素子 201A, 201Bどうしも同じ所定の間隔で平行でまた受信アンテナ素 子 201C〜201Fのうちの内側 2本の受信アンテナ素子 201D, 201Eともそれぞれ 平行となる配置で並設固定されている。
[0115] そして各送信アンテナ素子 201A, 201Bはそれぞれ高周波送信部 234A, 234B に接続されており、これら高周波送信部 234A, 234Bは送信ウェイト掛算部 28から 出力される送信信号を局部発振器 32から出力される局発信号に応じてアップコンパ ートして所定の増幅率で増幅し各送信アンテナ素子 201A, 201Bに出力している。 また、各受信アンテナ素子 201C〜201Fは、それぞれ上記実施形態の高周波受信 部 34A, 34Dと同等の構成の高周波受信部 234C〜234Fに接続されて 、る。
[0116] 図 14は、高周波送信部 234A, 234Bの詳細機能を表す機能ブロック図である。こ の図 14に示すように、高周波送信部 234A, 234Bは、送信ウェイト掛算部 28から供 給される送信信号をアナログ信号に変換する送信信号 DZA変換器 50と、その送信 信号 DZA変換器 50によりアナログ変換された送信信号の周波数を上記局部発振 器 32から出力される局発信号の周波数だけ高くするアップコンバータ 52と、そのアツ プコンバータ 52によりアップコンバートされた送信信号を PAAウェイト制御部 46から 設定される増幅率で増幅する送信信号増幅器 54とを有している。
[0117] なお、中央制御部 6が実施する制御手順についても、上記実施形態と同じ図 8、図 9のフローチャートに従って同様の制御を行うことができる。
[0118] 以上のように構成した本変形例においても、上記実施形態と同様に送信及び受信 におけるフェイズドアレイ制御によって無線タグ Tの探索を行うことができ、情報送受 信の確実性'信頼性を向上することができる。さらに送信アンテナ素子 201A, 201B と受信アンテナ素子 201C〜201Fとをそれぞれ別個のアンテナ素子として構成した ことで、上記実施形態のように一部のアンテナ素子を共有ィ匕する場合に比べ、装置 に設けられる中央制御部 6及び PAAウエイト制御部 46による制御を簡素化して動作 の高速ィ匕を図ることができるとともに、相互の影響や干渉等を防止し通信距離や通信 精度を向上することができる。
[0119] (2)送信アンテナ素子と受信アンテナ素子を別個に直列配置で設ける場合
上記第 1の変形例では、別個に構成した複数の送信アンテナ素子 201 A, 201Bと 複数の受信アンテナ素子 201C〜201Fをそれぞれ異なる列で配置したが、本発明 はこれに限られず、全てのアンテナ素子を直列に配置して設けてもよい。
[0120] 図 15は、本変形例の場合の無線タグ通信装置のうちアンテナユニットの周辺の詳 細構成を表す機能ブロック図である。なお、アンテナユニット 301は各アンテナ素子 3 01 A〜301Gの長手方向に直交する断面で表している。この図 15において、アンテ ナユニット 301は 3本の送信アンテナ素子 301A, 301B, 301Cと 4本の受信アンテ ナ素子 301D, 301E, 301F, 301Gを備えており、 4本の受信アンテナ素子 301D 〜301Gが所定の間隔で平行に配置され、それら隣り合う受信アンテナ素子どうしの 間の中間にそれぞれ送信アンテナ素子 301 A, 301B, 301Cが配置され、全てのァ ンテナ素子 301A〜301Gが平行かつ同一平面上に位置する配置で並設固定され ている。
[0121] 以上のように構成した本変形例によっても、上記第 1の変形例と同様の効果を得る
[0122] (3)送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とが互!、の方向にお 、て利得が略最小 となる領域に位置する場合
上記第 2の変形例では、別個に構成した複数の送信アンテナ素子 301A〜301C と複数の受信アンテナ素子 301D〜301Gが全て直列に配置したが、本発明はこれ に限られず、送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とを互いの軸線延長方向に略沿 つた方向の領域に配置してもよい。
[0123] 図 16は、本変形例の場合の無線タグ通信装置のうちアンテナユニットの周辺の詳 細構成を表す機能ブロック図である。なお、アンテナユニット 401は各アンテナ素子 4 01 A〜401Fを配置した同一平面の正面から見て表して!/、る。この図 16にお!/、て、 アンテナユニット 401は 2本の送信アンテナ素子 401A, 401Bと 4本の受信アンテナ 素子 401C, 401D, 401E, 401Fを備えており、 4本の受信アンテナ素子 401C〜4 01Fが所定の間隔で平行に配置され、それらのうちの内側の 2本の受信アンテナ素 子 401D, 401Eの軸線延長方向に沿った方向の領域にそれぞれ送信アンテナ素子 401A, 401Bを平行に配置され、全てのアンテナ素子 401A〜401Fが平行かつ同 一平面上に位置する配置で並設固定されて!、る。
[0124] このような配置構成において、送信アンテナ素子 401A, 401Bからの信号放射パ ターン (放射指向性;素子 401のみ例示して図示)について、受信アンテナ素子 401 C〜401Fは送信アンテナ素子 401A, 401Bの指向性の範囲 R外であってほぼヌル 方向 Nにあることになる。また逆に、特に図示しないが受信アンテナ素子 401C〜40 IF力もの信号放射パターンと送信アンテナ素子 401A, 401Bとの位置関係につい ても同様の関係となる。
[0125] 以上のように構成した本変形例によれば、上記第 1の変形例と同様の効果が得られ ると共に、さらに送信アンテナ素子 401A, 401B及び受信アンテナ素子 401C〜40 IFを互いに方向にお!、て利得がほとんどな!/ヽ（送信アンテナ素子 401 A, 401Bと受 信アンテナ素子 401C〜401Fのそれぞれ互いの方向からの信号の電界強度が小さ くなる）いわゆるヌル領域に配置することになり、送信アンテナ素子 401A, 401Bから の送信時における受信アンテナ素子 401C〜401F力もの影響や干渉、受信アンテ ナ素子 401C〜401Fでの受信時における送信アンテナ素子 401A, 401Bからの影 響や干渉等を防止し、通信精度を向上することができる。
[0126] なお、以上で用いた「Scroll ID」信号等は、 EPC globalが策定した仕様に準拠し ているものとする。 EPC globalは、流通コードの国際機関である国際 EAN協会と、 米国の流通コード機関である Uniformed Code Council (UCC)が共同で設立し た非営利法人である。なお、他の規格に準拠した信号でも、同様の機能を果たすも のであればよい。
[0127] また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み 合わせて利用しても良い。 [0128] 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。
図面の簡単な説明
[0129] [図 1]本発明の一実施形態の適用対象である無線タグ通信装置の全体概略を表す システム構成図である。
[図 2]無線タグに備えられた無線タグ回路素子の機能的構成の一例を表すブロック 図である。
[図 3]無線タグ通信装置の詳細構成を表す機能ブロック図である。
圆 4]送信ウェイト掛算部の詳細機能を表す機能ブロック図である。
[図 5]高周波送受信部の詳細機能を表す機能ブロック図である。
[図 6]高周波受信部の詳細機能を表す機能ブロック図である。
[図 7]受信ウェイト掛算部の詳細機能を表す機能ブロック図である。
[図 8]無線タグ通信装置の中央制御部によって実行される制御手順を表すフローチ ヤートである。
[図 9]図 8におけるステップ S 100の探索演算処理の詳細手順を表すフローチャート である。
[図 10]送信時の電波到達範囲と受信時の電波受信可能範囲の変化を送信メイン口 ーブ方向別で概念的に表す図である。
[図 11]送信メインローブ方向 0 txが 0° である場合の電波到達範囲と電波受信可能 範囲の配置関係を表す図である。
[図 12]中央制御部の ROMに予め記憶される送信 PAAウェイト及び受信 PAAウェイ トの各テーブルを表す図である。
[図 13]送信アンテナ素子と受信アンテナ素子をそれぞれ別個に設ける変形例におけ るアンテナユニットの周辺の詳細構成を表す機能ブロック図である。
[図 14]高周波送信部の詳細機能を表す機能ブロック図である。
[図 15]送信アンテナ素子と受信アンテナ素子を別個に直列配置で設ける変形例に おけるアンテナユニットの周辺の詳細構成を表す機能ブロック図である。
[図 16]送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とが互いに放射指向性が略最小となる 領域に位置する変形例におけるアンテナユニットの周辺の詳細構成を表す機能プロ ック図である。
符号の説明
1 アンテナユニット
1A 受信アンテナ素子 (受信アンテナ手段）
1B 送受信アンテナ素子 (送信アンテナ手段、受信アンテナ手段、送受 信兼用のアンテナ素子）
1C 送受信アンテナ素子 (送信アンテナ手段、受信アンテナ手段、送受 信兼用のアンテナ素子）
1D 受信アンテナ素子 (受信アンテナ手段）
2 高周波回路
3 信号処理回路
4 表示部
5 データベース
6 中央制御部
28 送信ウエイト掛算部 (送信制御手段）
34A 高周波受信部 (受信制御手段）
34B 高周波送受信部 (受信制御手段、送信制御手段）
34C 高周波送受信部 (受信制御手段、送信制御手段）
34D 高周波受信部 (受信制御手段）
38 受信ゥ イト掛算部 (受信制御手段）
46 PAAゥ イト制御部 (受信制御手段、送信制御手段)
100 無線タグ通信装置
150 IC回路部
151 アンテナ (タグ側アンテナ）
T 無線タグ
To 無線タグ回路素子
Ht 電波到達範囲 Hr 電波受信可能範囲
Kt 送信半値角
Kr 受信半値角
Lt 電波到達範囲の最大距離
Lr 電波受信可能範囲の最大距離
Θ rx 受信メインローブ方向
Θ tx 送信メインローブ方向

Claims

請求の範囲
[1] 所定の情報を記憶する IC回路部（ 150)及びこの IC回路部（150)に接続されたタ グ側アンテナ（151)を備えた無線タグ回路素子 (To)に対し、少なくとも搬送波を含 む信号を非接触で送信し、前記 IC回路部（150)にアクセスを行う送信アンテナ手段 (IB, 1C)と、
この送信アンテナ手段（IB, 1C)により送信された前記信号に応じて前記 IC回路 部より返信された返答信号を非接触で受信する受信アンテナ手段（1A, 1D)と、 この受信アンテナ手段（1A, 1D)の受信時における受信半値角（Kr)を前記送信 アンテナ手段（IB, 1C)の送信時における送信半値角（Kt)よりも小さくし、前記受信 アンテナ手段（1A, 1D)によるメインローブ方向（ Θ rx)が前記送信アンテナ手段（1 B, 1C)の電波到達範囲（HtO, Htl, Ht2)のうちの所定範囲内となるように、前記 受信アンテナ手段（1A, 1D)を制御する受信制御手段（34A, 34B, 34C, 34D, 3 8, 46)と
を有することを特徴とする無線タグ通信装置（100)。
[2] 請求項 1記載の無線タグ通信装置（100)において、
前記受信制御手段（34A, 34B, 34C, 34D, 38, 46)は、前記所定範囲内として 、前記受信アンテナ手段（1A, 1D)による受信メインローブ方向（ Θ rx)が前記送信 半値角（Kt)範囲内となるように、前記受信アンテナ手段（1A, 1D)を制御することを 特徴とする無線タグ通信装置（ 100)。
[3] 請求項 2記載の無線タグ通信装置（100)にお 、て、
前記受信制御手段（34A, 34B, 34C, 34D, 38, 46)は、前記送信半値角（Kt) 範囲内で前記受信メインローブ方向（ Θ rx)を順次変化させるように、前記受信アン テナ手段（1A, 1D)を制御することを特徴とする無線タグ通信装置（100)。
[4] 請求項 3記載の無線タグ通信装置（100)にお 、て、
前記送信アンテナ手段（IB, 1C)による送信メインローブ方向（ Θ tx)を順次変化さ せるように、当該送信アンテナ手段（IB, 1C)を制御する送信制御手段（28, 34B, 34C, 46)を設けたことを特徴とする無線タグ通信装置（100)。
[5] 請求項 4記載の無線タグ通信装置（100)にお 、て、 前記送信制御手段（28, 34B, 34C, 46)が前記送信アンテナ手段（IB, 1C)の 前記送信メインローブ方向（ Θ tx)を順次変化させながら、前記受信制御手段（34A , 34B, 34C, 34D, 38, 46)が前記送信半値角範囲内で前記受信アンテナ手段（1 A, 1D)の前記受信メインローブ方向（ Θ rx)を順次変化させていくとき、
前記順次変化する前記送信メインローブ方向の 1つと、前記順次変化する前記受 信メインローブ方向（ Θ rx)の 1つとが略同一の方向となるように、前記送信制御手段 (28, 34B, 34C, 46)及び前記受信制御手段（34A, 34B, 34C, 34D, 38, 46) がそれぞれ制御を行うことを特徴とする無線タグ通信装置（100)。
[6] 請求項 4記載の無線タグ通信装置（100)にお 、て、
前記送信制御手段（28, 34B, 34C, 46)が前記送信アンテナ手段（IB, 1C)の 前記送信メインローブ方向（ Θ tx)を順次変化させながら、前記受信制御手段（34A , 34B, 34C, 34D, 38, 46)が前記送信半値角範囲内で前記受信アンテナ手段（1 A, 1D)の前記受信メインローブ方向（ Θ rx)を順次変化させていくとき、
前記送信メインローブ方向（ Θ tx)の 1つにおいて前記順次変化する前記受信メイ ンローブ方向の 1つと、前記送信メインローブ方向（ Θ tx)の他の 1つにおいて前記順 次変化する前記受信メインローブ方向（ Θ rx)の 1つとが、略同一の方向となるように 、前記送信制御手段（28, 34B, 34C, 46)及び前記受信制御手段（34A, 34B, 3 4C, 34D, 38, 46)がそれぞれ制御を行うことを特徴とする無線タグ通信装置（100
) o
[7] 請求項 1乃至 6のいずれか 1項記載の無線タグ通信装置（100)において、
前記送信アンテナ手段（IB, 1C)は、複数の送信用アンテナ素子（IB, 1C)を備 えたアレイ型の送信アンテナであり、
前記受信アンテナ手段（1A, 1D)は、複数の受信用アンテナ素子（1A, 1D)を備 えたアレイ型の受信アンテナである
ことを特徴とする無線タグ通信装置（ 100)。
[8] 請求項 7記載の無線タグ通信装置（100)にお 、て、
前記受信アンテナの前記受信用アンテナ素子（1A, 1D)の数を、前記送信アンテ ナの前記送信用アンテナ素子（IB, 1C)の数よりも多くしたことを特徴とする無線タグ 通信装置（100)。
[9] 請求項 8記載の無線タグ通信装置（100)にお 、て、
前記受信アンテナは、 4つの前記受信用アンテナ素子（1A, IB, 1C, 1D)を備え ており、
前記送信アンテナは、 2つの前記送信用アンテナ素子（IB, 1C)を備えている ことを特徴とする無線タグ通信装置（ 100)。
[10] 請求項 7乃至 9のいずれか 1項記載の無線タグ通信装置（100)において、
前記複数の送信用アンテナ素子（IB, 1C)及び前記複数の受信用アンテナ素子 ( 1A, 1D)のうち、少なくとも一部を送受信兼用のアンテナ素子（IB, 1C)としたことを 特徴とする無線タグ通信装置（ 100)。
[11] 請求項 7乃至 9のいずれか 1項記載の無線タグ通信装置（100)において、
前記送信アンテナ（201A, 201B)と前記受信アンテナ（201C, 201D, 201E, 2 01F)とを、それぞれ別個のアンテナとして構成したことを特徴とする無線タグ通信装 置（100)。
[12] 請求項 11記載の無線タグ通信装置（100)において、
前記送信用アンテナ素子 (401A, 401B)と前記受信用アンテナ素子 (401C, 40 ID, 401E, 401F)とを、互いに放射指向性が略最小となる領域に位置するように、 配置したことを特徴とする無線タグ通信装置（100)。
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