WO2016075952A1 - 整合回路及び無線通信装置 - Google Patents

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Abstract

 整合回路(10)は、送信信号(A)を生成する送信回路(2)及び送信信号(A)を無線送信するアンテナ(4)に電気的に接続される不整合検出ユニット(20)と、不整合検出ユニット(20)に電気的に接続される演算部(28)と、演算部(28)及び送信回路(2)に電気的に接続される整合部(30)と、を有し、不整合検出ユニット(20)は、送信回路(2)からの送信信号(A)に対応した信号である対応送信信号(A1)を生成する第1方向性結合部(22)と、送信信号(A)に応じてアンテナ(4)から送信回路(2)へ反射される電気信号である反射信号(B)に対応する信号である対応反射信号(B1)を生成する第2方向性結合部(24)と、対応送信信号(A1)と対応反射信号(B1)に基づいて、送信信号(A)と反射信号(B)との振幅比及び位相差を検出する不整合検出部(26)と、を有し、演算部(28)は、不整合検出部(26)が検出した送信信号(A)と反射信号(B)との振幅比及び位相差に基づき、整合部(30)に整合部制御信号(D)を送信し、整合部30は、整合部制御信号(D)に基づいてインピーダンスを変化させることにより、反射信号(B)の信号値を変化させる。

Description

整合回路及び無線通信装置
 本発明は、無線通信装置に用いる整合回路及び無線通信装置に関する。
 無線にて信号を送受信して情報をやり取りする無線通信システムの一つに、RFID(Radio Frequency Identification)システムがある。RFIDシステムは、情報が記憶される情報媒体であるRFタグと、RFタグに無線信号を送信してRFタグに情報を書き込ませる送信装置であるRFIDライタと、RFタグから無線信号を受信してRFタグが記憶している情報を読み取る受信装置であるRFIDリーダとを有する。RFIDシステムは、無線信号により情報のやり取りを行うため、RFタグの情報を非接触で読み書きすることができる。
 ここで、送信装置であるRFIDライタは、送信する信号を生成する送信回路と、送信回路が生成した信号を無線で発信するアンテナとを有する。この送信回路は、信号を出力する際のインピーダンス成分である出力インピーダンスがある。また、アンテナは、送信回路から信号が入力された際のインピーダンス成分である入力インピーダンスがある。この入力インピーダンスと出力インピーダンスとに不整合がある場合、送信回路からの信号(電気信号)の一部がアンテナから送信回路へ反射し、アンテナから送信される電力が低下する場合がある。
 これに対して、特許文献1には、送信装置にアンテナ自動整合回路を設け、入力インピーダンスと出力インピーダンスとの不整合を解消することが記載されている。また、特許文献1に記載されているアンテナ自動整合回路は、無線機(送信回路)からの信号の電圧とアンテナからの信号の電圧との比較値に基づいてダイオードのインピーダンスを調整することにより、入力インピーダンスと出力インピーダンスとの不整合を小さくしている。
特開平11-251928号公報
 ここで、特許文献1に係るアンテナ自動整合回路は、無線機及びアンテナからの信号の電圧値の比較に基づいて整合処理を行っているため、入力インピーダンスと出力インピーダンスとの位相差を考慮した整合を行うことができない。従って、特許文献1に係るアンテナ自動整合回路によると、入力インピーダンスと出力インピーダンスとの位相差を考慮した整合を行うことができないため、入力インピーダンスと出力インピーダンスとの不整合が残り、不整合を適切に抑制できない可能性がある。
 ここで、本発明は、上記課題を解決するために、アンテナの入力インピーダンスと送信回路の出力インピーダンスとの不整合を適切に抑制する整合回路及び無線通信装置を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の整合回路は、送信信号を生成する送信回路及び前記送信信号を無線送信するアンテナに電気的に接続される不整合検出ユニットと、前記不整合検出ユニットに電気的に接続される演算部と、前記演算部及び前記送信回路に電気的に接続される整合部と、を有し、前記不整合検出ユニットは、前記送信回路からの前記送信信号に対応した信号である対応送信信号を生成する第1方向性結合部と、前記送信信号に応じて前記アンテナから前記送信回路へ反射される電気信号である反射信号に対応する信号である対応反射信号を生成する第2方向性結合部と、前記対応送信信号と前記対応反射信号に基づいて、前記送信信号と前記反射信号との振幅比及び位相差を検出する不整合検出部と、を有し、前記演算部は、前記不整合検出部が検出した前記送信信号と前記反射信号との振幅比及び位相差に基づき、前記整合部に整合部制御信号を送信し、前記整合部は、前記整合部制御信号に基づいてインピーダンスを変化させることにより、前記反射信号の信号値を変化させる。
 この整合回路によれば、位相差も考慮して不整合抑制処理を行うことができるため、送信回路の出力インピーダンスとアンテナの入力インピーダンスとの不整合を、適切に抑制することができる。
 前記整合回路において、前記演算部は、前記送信信号と前記反射信号との振幅比及び位相差に基づいて算出され、前記送信信号と前記反射信号との信号値の比率を示す反射係数に基づいて前記整合部制御信号を生成することが好ましい。この整合回路によれば、反射係数を用いて整合処理を行うため、より適切に整合処理を行うことができる。
 前記整合回路において、前記整合部は、インダクタンスを変化可能な可変インダクタンス部とキャパシタンスを変化可能な可変キャパシタンス部とを有し、前記可変インダクタンス部のインダクタンス及び前記可変キャパシタンス部のキャパシタンスを変化させることにより、前記インピーダンスを変化させることが好ましい。この整合回路によれば、インダクタンス及びキャパシタンスを変化させるため、位相差にも基づいた整合を適切に行うことができる。
 前記整合回路において、前記可変インダクタンス部は、前記送信回路と前記アンテナとの間に電気的に接続され、前記可変キャパシタンス部は、第1可変キャパシタンス部と第2可変キャパシタンス部との複数設けられ、前記第1可変キャパシタンス部は、一方の接続部が前記可変インダクタンス部と前記送信部との間に電気的に接続され、他方の接続部が接地されており、前記第2可変キャパシタンス部は、一方の接続部が前記可変インダクタンス部と前記アンテナとの間に電気的に接続され、他方の接続部が接地されていることが好ましい。この整合回路によれば、Π型回路を構成するため、インダクタンス及びキャパシタンスを好適に変化させることができる。
 前記整合回路において、前記可変キャパシタンス部は、印加される電圧に応じて前記キャパシタンスを連続的に変化させることが好ましい。この整合回路によれば、キャパシタンスをアナログ的に変化させることができるため、より微細な整合を行うことができる。
 前記整合回路において、前記整合部は、前記第1可変キャパシタンス部が複数並列に接続され、前記第2可変キャパシタンス部が複数並列に接続され、さらに、複数の前記第1可変キャパシタンス部及び複数の前記第2可変キャパシタンス部の接続をそれぞれ切り替えるキャパシタンススイッチ部を有し、前記演算部は、前記キャパシタンススイッチ部を制御することにより、複数の前記第1可変キャパシタンス部及び複数の前記第2可変キャパシタンス部を接地させて、複数の前記第1可変キャパシタンス部及び複数の前記第2可変キャパシタンス部の合計キャパシタンスを変化させることが好ましい。この整合回路によれば、スイッチを切り替えて合計キャパシタンスを変化させることができるため、位相差にも基づいた整合を適切に行うことができる。
 前記整合回路において、前記整合部は、複数の前記可変インダクタンス部と、複数の前記可変インダクタンス部と前記送信回路及び前記アンテナとの接続をそれぞれ切り替えるインダクタンススイッチ部とを有し、前記インダクタンススイッチ部により前記接続を切り替えることにより、複数の前記可変インダクタンス部の合計インダクタンスを変化させることが好ましい。この整合回路によれば、スイッチにより合計インダクタンスを変化させることができるため、位相差にも基づいた整合を適切に行うことができる。
 前記整合回路において、前記不整合検出部は、所定の周波数を有する局部発振信号を発信する局部発振器と、前記第1方向性結合部及び前記局部発振器に電気的に接続されて、前記局部発振信号と前記対応送信信号との信号値を混合して混合送信信号を生成する第1混合部と、前記第2方向性結合部及び前記局部発振器に電気的に接続されて、局部発振信号と前記対応反射信号との信号値を混合して混合反射信号を生成する第2混合部と、前記混合送信信号と前記混合反射信号とを比較することにより、前記送信信号と前記反射信号との振幅比及び位相差を検出する振幅位相検出部と、を有することが好ましい。この整合回路によれば、ヘテロダイン方式により振幅比、位相差を検出するため、例えばDCオフセットの影響等を受けることなく、高精度に振幅比、位相差を検出することができる。
 前記整合回路において、前記不整合検出部は、前記第1方向性結合部及び前記第2方向性結合部に電気的に接続され、前記対応送信信号と前記対応反射信号との信号値を混合して順混合信号を生成する第1混合部と、前記対応送信信号の振幅と前記対応反射信号の振幅とを検出する振幅検出部と、前記第1方向性結合部及び前記第2方向性結合部に電気的に接続され、前記対応送信信号と前記対応反射信号のうちいずれか一方の位相をずらして互いを混合して、位相転位混合信号を生成する第2混合部と、前記対応送信信号の振幅及び前記対応反射信号の振幅から前記送信信号と前記反射信号との振幅比を検出し、前記順混合信号と前記位相転位混合信号とを比較することにより前記送信信号と前記反射信号との位相差を検出する振幅位相検出部と、を有することが好ましい。この整合回路によれば、ホモダイン方式により振幅比、位相差を検出するため、簡単な構成で、高精度に振幅比、位相差を検出することができる。
 前記整合回路は、前記反射信号の振幅が所定の閾値以上である場合は、前記整合部による前記インピーダンスの変化を中止させることが好ましい。この整合回路によれば、例えば周囲の物質による反射信号によって整合処理を行うことを抑制するため、アンテナの入力インピーダンスと送信回路の出力インピーダンスとの不整合を適切に抑制することができる。
 前記整合回路は、前記アンテナが受信した受信信号が入力され前記アンテナから前記反射信号が反射される受信回路と電気的に接続されることが好ましい。この整合回路によれば、送信回路の出力インピーダンスとアンテナの入力インピーダンスとの不整合を、適切に抑制することができる。
 前記整合回路において、前記整合部は、前記送信回路と前記アンテナとの間に設けられ、前記不整合検出ユニットは、前記整合部と前記アンテナとの間に設けられ、前記整合部を介して前記送信回路と接続されることが好ましい。この整合回路によれば、整合処理後の送信信号を安定させることができる。
 前記整合回路において、前記整合部は、前記送信回路と前記アンテナとの間に設けられ、前記不整合検出ユニットは、前記送信回路と前記整合部との間に設けられ、前記整合部を介して前記アンテナと接続されることが好ましい。この整合回路によれば、整合に応じて反射信号が大きくなりすぎることを抑制することができる。
 前記整合回路において、前記整合部は、前記送信回路と前記アンテナとの間に設けられ、前記不整合検出ユニットは、第1不整合検出ユニットと第2不整合検出ユニットとの複数設けられ、前記第1不整合検出ユニットは、前記整合部と前記アンテナとの間に設けられ、前記整合部を介して前記送信回路と接続されており、前記第2不整合検出ユニットは、前記送信回路と前記整合部との間に設けられ、前記整合部を介して前記アンテナと接続されることが好ましい。この整合回路によれば、送信信号を安定させつつ、整合に応じて反射信号が大きくなりすぎることを抑制することができる。
 本発明の無線通信装置は、前記整合回路と、前記整合回路と電気的に接続され前記送信信号を生成する送信回路と、前記整合回路と電気的に接続され前記送信信号を無線送信するアンテナと、を有することが好ましい。この無線通信装置によれば、送信回路の出力インピーダンスとアンテナの入力インピーダンスとの不整合を、適切に抑制することができる。
 本発明によれば、アンテナの入力インピーダンスと送信回路の出力インピーダンスとの不整合を適切に抑制することができる。
図1は、第1実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 図2は、不整合検出部の構成を示したブロック図である。 図3は、整合部の構成を示す模式図である。 図4は、第1実施形態における可変コイルの構成の一例を示す模式図である。 図5は、第1実施形態に係る整合回路による不整合抑制処理を説明したフローチャートである。 図6は、送信信号と反射信号との電圧波形を示すグラフである。 図7は、整合部のインピーダンス値の調整によるスミスチャート上での反射係数の変化の一例を示す図である。 図8は、整合部のインピーダンス値の調整によるスミスチャート上での反射係数の変化の一例を示す図である。 図9は、整合部のインピーダンス値の調整によるスミスチャート上での反射係数の変化の一例を示す図である。 図10は、第1実施形態に係る無線通信装置が受信回路を有している場合の構成を示すブロック図である。 図11は、第2実施形態に係る整合部の構成を示すブロック図である。 図12は、第3実施形態に係る整合部の構成を示すブロック図である。 図13は、第4実施形態に係る不整合検出部の構成を示すブロック図である。 図14は、第4実施形態に係る不整合検出部による振幅比及び位相差の検出処理を説明したフローチャートである。 図15は、送信信号と反射信号との電圧波形を示すグラフである。 図16は、第5実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 図17は、整合処理を行うかを判断する処理を説明するフローチャートである。 図18は、第6実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 図19は、第7実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。
 以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
(第1実施形態)
 図1は、第1実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、無線通信装置1は、送信回路2と、アンテナ4と、整合回路10とを有する。無線通信装置1は、送信回路2で無線信号を生成して、アンテナ4で生成した無線信号を送信する無線通信用の装置である。無線通信装置1は、RFID(Radio Frequency Identification)システムに使用される。無線通信装置1は、情報が記憶される情報媒体であるRFタグ100に無線信号を送信して、RFタグ100に情報を書き込ませるRFIDライタである。ただし、無線通信装置1は、RFIDライタであることに限られず、無線信号を送信できる装置であればよい。
 送信回路2は、例えばRFタグ100に書き込ませる情報を有する電気信号である送信信号Aを生成する回路である。アンテナ4は、送信回路2と電気的に接続されており、送信回路2が生成した送信信号Aを、例えばRFタグ100に無線送信する。
 整合回路10は、送信回路2及びアンテナ4と電気的に接続され、送信回路2とアンテナ4との間に設けられる。整合回路10は、不整合検出ユニット20と、演算部28と、整合部30と、を有する。ここで、送信回路2は、信号を出力する際のインピーダンスである出力インピーダンスを有し、アンテナ4は、送信回路から信号が入力された際のインピーダンスである入力インピーダンスを有する。この入力インピーダンスと出力インピーダンスとに不整合がある場合、送信回路2からの送信信号Aの一部が反射され、反射信号Bとして、アンテナ4から送信回路2へ反射される。この反射信号Bの信号値が大きい場合、アンテナ4から無線送信される電力が低下する可能性がある。整合回路10は、不整合検出ユニット20において、入力インピーダンスと出力インピーダンスとの不整合を検出し、演算部28及び整合部30にてこの不整合を調整して、反射信号Bの信号値を小さくする。
 図1に示すように、整合部30は、送信回路2とアンテナ4との間に設けられ、送信回路2及びアンテナ4と電気的に接続されている。また、不整合検出ユニット20は、整合部30とアンテナ4との間に設けられる。不整合検出ユニット20は、整合部30を介して送信回路2と電気的に接続されている。また、不整合検出ユニット20は、アンテナ4と電気的に接続されている。演算部28は、不整合検出ユニット20と整合部30とに電気的に接続されている。
 不整合検出ユニット20は、第1方向性結合部22と、第2方向性結合部24と、不整合検出部26とを有する。第1方向性結合部22は、整合部30と電気的に接続されている。第2方向性結合部24は、アンテナ4と電気的に接続されている。第1方向性結合部22と第2方向性結合部24とは、電気的に接続されている。送信回路2は、整合部30、第1方向性結合部22及び第2方向性結合部24を介して、この順でアンテナ4と電気的に接続されている。従って、送信回路2が生成した送信信号Aは、整合部30、第1方向性結合部22及び第2方向性結合部24を介して、アンテナ4に出力される。また、アンテナ4から反射された反射信号Bは、第2方向性結合部24、第1方向性結合部22及び整合部30を介して、送信回路2に反射される。
 また、第1方向性結合部22と第2方向性結合部24とは、不整合検出部26と電気的に接続されている。第1方向性結合部22及び第2方向性結合部24は、方向性結合器である。第1方向性結合部22は、送信回路2からアンテナ4に向かって送信される信号(ここでは送信信号A)に対応した電気信号である対応送信信号A1を不整合検出部26に出力する。また、第2方向性結合部24は、アンテナ4から送信回路2に向かって送信される信号(ここでは反射信号B)に対応した電気信号である対応反射信号B1を不整合検出部26に出力する。第1実施形態において、対応送信信号A1は、送信信号Aと同じ振幅、位相、周波数を有する電圧信号である。また、同様に、対応反射信号B1は、反射信号Bと同じ振幅、位相、周波数を有する電圧信号である。ただし、対応送信信号A1及び対応反射信号B1は、それぞれ送信信号A及び反射信号Bと対応する振幅、位相、周波数を有する電圧信号であれば、同じ振幅、位相、周波数を有する電圧信号でなくてもよい。
 不整合検出部26は、演算部28と電気的に接続されている。図2は、不整合検出部の構成を示したブロック図である。図2に示すように、不整合検出部26は、局部発振器42と、第1混合部44と、第2混合部45と、フィルタ部46と、AD変換部48と、振幅位相検出部49と、を有する。不整合検出部26は、対応送信信号A1及び対応反射信号B1に基づいて、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比及び位相差を検出する。
 局部発振器42は、所定の周波数を有する局部電気信号Sを発信する発振器である。図2に示すように、局部発振器42は、第1混合部44及び第2混合部45と電気的に接続されており、第1混合部44及び第2混合部45に局部電気信号Sを出力する。ここで、反射信号Bは送信信号Aの反射波であるため、送信信号Aと反射信号Bとの周波数は、同じである。局部発振器42の局部電気信号Sは、送信信号Aと反射信号Bとの周波数とわずかに異なる周波数を有する。例えば、局部電気信号Sの周波数は、送信信号Aと反射信号Bとの周波数に対して10MHz異なるものであるが、これに限定されない。
 第1混合部44は、第1方向性結合部22に電気的に接続されている。第1混合部44は、第1方向性結合部22から対応送信信号A1が入力され、局部発振器42から局部電気信号Sが入力される。第1混合部44は、周波数混合器であり、対応送信信号A1と局部電気信号Sとを混合した電気信号である混合送信信号A2を生成する。より詳しくは、対応送信信号A1の周波数をfAとし、局部電気信号Sの周波数をfSとした場合、混合送信信号A2は、fA+fSの周波数を有する波形とfA-fSの周波数を有する波形とが重なった波形を有する電気信号である。
 第2混合部45は、第2方向性結合部24に電気的に接続されている。第2混合部45は、第2方向性結合部24から対応反射信号B1が入力され、局部発振器42から局部電気信号Sが入力される。第2混合部45は、周波数混合器であり、対応反射信号B1と局部電気信号Sとを混合した電気信号である混合反射信号B2を生成する。より詳しくは、対応反射信号B1の周波数をfA(対応送信信号と同周波数)とし、局部電気信号Sの周波数をfSとした場合、混合反射信号B2は、fA+fSの周波数を有する波形とfA-fSの周波数を有する波形とが重なった波形を有する電気信号である。
 フィルタ部46は、第1混合部44及び第2混合部45に電気的に接続されている。フィルタ部46には、第1混合部44から混合送信信号A2が入力され、第2混合部45から混合反射信号B2が入力される。フィルタ部46は、バンドパスフィルタであり、混合送信信号A2及び混合反射信号B2から、所定の周波数の信号を除去する。より詳しくは、第1実施形態において、フィルタ部46は、fA+fSの周波数を有する波形を除去し、fA-fSの周波数を有する波形のみを通過させる。従って、フィルタ部46は、混合送信信号A2から、fA-fSの周波数を有する比較送信信号A3を生成する。また、フィルタ部46は、混合反射信号B2から、fA-fSの周波数を有する比較反射信号B3を生成する。なお、フィルタ部46は、fA-fSの周波数を有する波形を除去して、fA+fSの周波数を有する信号を生成するものであってもよい。また、第1実施形態において、フィルタ部46は1つであるが、第1混合部44及び第2混合部45にそれぞれ対応して2つ設けられていてもよい。
 AD変換部48は、フィルタ部46に電気的に接続されている。AD変換部48には、比較送信信号A3及び比較反射信号B3が入力される。AD変換部48は、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器である。AD変換部48は、アナログ信号である比較送信信号A3をデジタル信号に変換して、デジタル比較送信信号A4を生成する。また、AD変換部48は、アナログ信号である比較反射信号B3をデジタル信号に変換して、デジタル比較反射信号B4を生成する。また、第1実施形態において、AD変換部48は1つであるが、第1混合部44及び第2混合部45にそれぞれ対応して2つ設けられていてもよい。
 振幅位相検出部49は、AD変換部48及び演算部28と電気的に接続されている。振幅位相検出部49は、デジタル比較送信信号A4及びデジタル比較反射信号B4が入力される。振幅位相検出部49は、デジタル比較送信信号A4の信号値とデジタル比較反射信号B4の信号値とを比較して、送信信号Aと反射信号Bとの電圧値の振幅比及び位相差を検出する。そして、振幅位相検出部49は、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比及び位相差の情報を有する電気信号である振幅位相情報信号Cを演算部28に出力する。
 なお、デジタル比較送信信号A4は送信信号Aと同じ比例した振幅、位相を有する電圧信号であり、デジタル比較反射信号B4は、反射信号Bと同じ振幅、位相を有する電圧信号である。従って、振幅位相検出部49は、デジタル比較送信信号A4の信号値とデジタル比較反射信号B4の信号値とを比較することにより、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比及び位相差を検出することができる。振幅位相検出部49による送信信号Aと反射信号Bとの振幅比及び位相差の検出処理の詳細は後述する。
 以上説明したように、不整合検出部26は、ヘテロダイン方式を利用した構成となっている。
 演算部28は、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比及び位相差の情報を有する振幅位相情報信号Cが入力される。演算部28は、この振幅位相情報信号Cに基づいて、整合部30を制御するための整合部制御信号Dを生成する。より詳しくは、演算部28は、反射信号Bの信号値が小さくなるように、整合部30を制御する。演算部28のこの処理についての詳細は後述する。
 図3は、整合部30の構成を示す模式図である。図3に示すように、整合部30は、可変インダクタンス部としての可変コイル32と、第1可変キャパシタンス部としての可変コンデンサ34と、第2可変キャパシタンス部としての可変コンデンサ36とを有する。整合部30は、整合部制御信号Dに応じて可変コイル32のインダクタンス及び可変コンデンサ34、36のキャパシタンスを変化させることにより、インピーダンスを変化させる。上述のように、反射信号Bは、送信回路2の出力インピーダンスとアンテナ4の入力インピーダンスとの不整合によって発生する。アンテナ4の入力インピーダンスは、送信回路2とアンテナ4との間に設けられる整合部30のインピーダンスの変化に応じて変化する。そのため、整合部30のインピーダンスが変化すれば、送信回路2の出力インピーダンスとアンテナ4の入力インピーダンスとの比が変化して、反射信号Bの信号値も変化する。第1実施形態において、整合部30は、整合部制御信号Dに基づき自身のインピーダンスを変化させることにより、反射信号Bの信号値を小さくする。
 整合部制御信号Dは、可変コイル32のインダクタンスを変化させるための信号であるインダクタンス制御信号D1と、可変コンデンサ34のキャパシタンスを変化させるための信号であるキャパシタンス制御信号D2と、可変コンデンサ36のキャパシタンスを変化させるための信号であるキャパシタンス制御信号D3とを有する。詳しくは後述するが、整合部30は、インダクタンス制御信号D1、キャパシタンス制御信号D2、D3に応じて自身のインピーダンスを変化させることにより、反射信号Bの信号値を変化させる。
 図3に示すように、可変コイル32は、送信回路2と第1方向性結合部22とに電気的に接続されており、かつ、送信回路2と第1方向性結合部22との間に直列に接続されている。言い換えれば、可変コイル32は、送信回路2とアンテナ4との間に直列に接続されている。可変コイル32は、インダクタンス制御信号D1に応じて、自身のインダクタンスを変化させる。図4は、第1実施形態における可変コイルの構成の一例を示す模式図である。図4に示すように、可変コイル32は、コイル部32Aと、スイッチ部32Bとを有する。コイル部32Aの一方の端部は、送信回路2と接続されている。また、コイル部32Aは、各部にスイッチ部32Bと接続するための接点32A1、32A2、32A3、32A4が設けられている。接点32A1、32A2、32A3、32A4は、コイル部32Aの長手方向に異なる位置に設けられている。以下、接点32A1、32A2、32A3、32A4を区別しない場合は、適宜接点32A0と記載する。
 スイッチ部32Bは、第1方向性結合部22と接点32A0との接続を切り替える切替スイッチである。より詳しくは、スイッチ部32Bは、演算部28からのインダクタンス制御信号D1の電圧値に応じて、コイル部32Aの接点32A1、32A2、32A3、32A4のいずれかと接続し、コイル部32Aと第1方向性結合部22を電気的に接続する。コイル部32Aの各接点32A0は、それぞれコイル部32Aの長手方向に異なる位置に設けられているため、スイッチ部32Bが接続する接点32A0を変えることにより、コイル部32Aのインダクタンスが変化する。このように、可変コイル32は、スイッチ部32Bと接続するコイル部32Aの接点32A0を変化させることにより、自身のインダクタンスを変化させるが、可変コイル32によるインダクタンス変化方法は、これに限られない。可変コイル32は、インダクタンス制御信号D1に応じて、自身のインダクタンスを変化させるものであれば、インダクタンスを変化させる方法及びその構造は任意である。例えば、可変コイル32は、コイル部32Aの内周にコアを設け、インダクタンス制御信号D1に応じて、コアをコイル部32Aの長手方向に沿って動かすことにより、インダクタンスを変化させるものであってもよい。
 図3に示すように、可変コンデンサ34は、送信回路2、可変コイル32及び演算部28に電気的に接続される。より詳しくは、可変コンデンサ34は、一方の接続部34Aが送信回路2と可変コイル32との間に電気的に接続されている。また、可変コンデンサ34は、他方の接続部34Bが、接地されている。さらに、可変コンデンサ34は、他方の接続部34Bにおいて、演算部28と電気的に接続されている。可変コンデンサ34は、キャパシタンス制御信号D2に応じて、自身のキャパシタンスを変化させる。第1実施形態においては、可変コンデンサ34は、キャパシタンス制御信号D2の電圧値に応じて、キャパシタンスを連続的に変化させる。すなわち、可変コンデンサ34は、キャパシタンス制御信号D2の電圧値に応じて、キャパシタンスが離散的な値を取って変化せずに、連続的に変化する。可変コンデンサ34は、例えば、バリキャップダイオードである。可変コンデンサ34は、キャパシタンス制御信号D2に応じて、自身のキャパシタンスを変化させるものであればよく、例えばキャパシタンスを連続的に変化させるものに限られない。
 可変コンデンサ36は、第1方向性結合部22、可変コイル32及び演算部28に電気的に接続される。より詳しくは、可変コンデンサ36は、一方の接続部36Aが可変コイル32と第1方向性結合部22との間に電気的に接続されている。言い換えれば、可変コンデンサ36は、一方の接続部36Aが可変コイル32とアンテナ4との間に電気的に接続されている。また、可変コンデンサ36は、他方の接続部36Bが、接地されている。さらに、可変コンデンサ36は、他方の接続部36Bにおいて、演算部28と電気的に接続されている。可変コンデンサ36は、キャパシタンス制御信号D3に応じて、自身のキャパシタンスを変化させる。第1実施形態において、可変コンデンサ36は、可変コンデンサ34と同じ構造となっている。
 このように、整合部30は、整合部制御信号Dに応じて可変コイル32のインダクタンス及び可変コンデンサ34、36のキャパシタンスを変化させることにより、インピーダンスを変化させる。ただし、整合部30は、整合部制御信号に応じて自身のインピーダンスを変化させるものであれば、可変コイル32及び可変コンデンサ34、36により構成されることに限られず、構成は任意である。また、可変コイル32及び可変コンデンサ34、36は、Π字型回路を構成しているが、Π字型回路の配列に限られず、任意に配列することができる。例えば、可変コンデンサは、2つでなく、1つでもよく、また、3つ以上あってもよい。
 次に、整合回路10による不整合抑制処理について、フローチャートを基に説明する。図5は、第1実施形態に係る整合回路による不整合抑制処理を説明したフローチャートである。
 図5に示すように、不整合処理を行う場合、第1方向性結合部22は、送信信号Aから対応送信信号A1を生成する(ステップS11A)。第1方向性結合部22は、送信回路2からの送信信号Aが入力される。第1方向性結合部22は、送信信号Aに対応して送信信号Aと同じ振幅、位相、周波数を有する電圧信号である対応送信信号A1を生成する。
 また、対応送信信号A1が生成されると同時に、第2方向性結合部24は、反射信号Bから対応反射信号B1を生成する(ステップS11B)。第2方向性結合部24は、アンテナ4からの反射信号Bが入力される。第2方向性結合部24は、反射信号Bに対応して反射信号Bと同じ振幅、位相、周波数を有する電圧信号である対応反射信号B1を生成する。なお、このステップS11Bは、ステップS11Aと同時に行われるが、ステップS11Bは、ステップS11Aより先又は後に行われてもよい。
 対応送信信号A1が生成された後、不整合検出部26は、第1混合部44により、対応送信信号A1と局部電気信号Sとを混合した電気信号である混合送信信号A2を生成する(ステップS12A)。不整合検出部26は、局部発振器42により、局部電気信号Sを生成する。不整合検出部26は、第1混合部44に、対応送信信号A1と局部電気信号Sとが入力される。不整合検出部26は、第1混合部44により、fA+fSの周波数を有する波形とfA-fSの周波数を有する波形とが重なった波形を有する混合送信信号A2を生成する。
 対応反射信号B1が生成された後、不整合検出部26は、第2混合部45により、対応反射信号B1と局部電気信号Sとを混合した電気信号である混合反射信号B2を生成する(ステップS12B)。不整合検出部26は、局部発振器42により、局部電気信号Sを生成する。不整合検出部26は、第2混合部45に、対応反射信号B1と局部電気信号Sとが入力される。不整合検出部26は、第2混合部45により、fA+fSの周波数を有する波形とfA-fSの周波数を有する波形とが重なった波形を有する混合反射信号B2を生成する。なお、このステップS12Bは、ステップS12Aと同時に行われるが、ステップS12Bは、ステップS12Aより先又は後に行われてもよい。
 混合送信信号A2及び混合反射信号B2を生成した後、不整合検出部26は、フィルタ部46により、混合送信信号A2に基づいて比較送信信号A3を生成し、混合反射信号B2に基づいて比較反射信号B3を生成する(ステップS14)。より詳しくは、不整合検出部26は、フィルタ部46に、混合送信信号A2が入力される。不整合検出部26は、フィルタ部46により、混合送信信号A2にフィルタリングをかけ、fA-fSの周波数を有する比較送信信号A3を生成する。また、不整合検出部26は、フィルタ部46に、混合反射信号B2が入力される。不整合検出部26は、フィルタ部46により、混合反射信号B2にフィルタリングをかけ、fA-fSの周波数を有する比較反射信号B3を生成する。比較送信信号A3は、送信信号Aと周波数は異なるが、振幅及び位相は同じとなっている。同様に、比較反射信号B3は、反射信号Bと周波数は異なるが、振幅及び位相は同じとなっている。
 比較送信信号A3及び比較反射信号B3を生成した後、不整合検出部26は、AD変換部48により、比較送信信号A3及び比較反射信号B3をデジタル変換して、デジタル比較送信信号A4及びデジタル比較反射信号B4を生成する(ステップS16)。以下の処理の便宜のため、不整合検出部26は、AD変換部48により、アナログ信号である比較送信信号A3及び比較反射信号B3をデジタル変換して、デジタル信号であるデジタル比較送信信号A4及びデジタル比較反射信号B4を生成する。
 デジタル比較送信信号A4及びデジタル比較反射信号B4を生成した後、不整合検出部26は、振幅位相検出部49により、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比及び位相差を算出する(ステップS18)。図6は、送信信号Aと反射信号Bとの電圧波形を示すグラフである。図6の横軸は時間であり、縦軸は電圧(V)である。図6の波形A4Wは、デジタル比較送信信号A4の電圧値を時間毎にプロットした場合における、デジタル比較送信信号A4の電圧波形の一例である。図6の波形B4Wは、デジタル比較反射信号B4の電圧値を時間毎にプロットした場合における、デジタル比較反射信号B4の電圧波形の一例である。
 不整合検出部26は、振幅位相検出部49により、図6に示すようなデジタル比較送信信号A4の波形A4W及びデジタル比較反射信号B4の波形B4Wを生成する。不整合検出部26は、振幅位相検出部49により、波形A4Wに基づいて、デジタル比較送信信号A4の電圧値のピーク値である送信信号ピーク値HAを検出する。また、不整合検出部26は、振幅位相検出部49により、デジタル比較送信信号A4の電圧値が送信信号ピーク値HAになったピーク時間TAを検出する。また、不整合検出部26は、振幅位相検出部49により、波形B4Wに基づいて、デジタル比較反射信号B4の電圧値のピーク値である反射信号ピーク値HBを検出する。また、不整合検出部26は、振幅位相検出部49により、デジタル比較反射信号B4の電圧値が反射信号ピーク値HBになったピーク時間TBを検出する。
 不整合検出部26は、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比をPBAとしたとき、振幅位相検出部49により、送信信号ピーク値HAと反射信号ピーク値HBとに基づき、次の式(1)により、振幅比PBAを算出する。また、不整合検出部26は、送信信号Aと反射信号Bとの位相差をθBAとしたとき、振幅位相検出部49により、ピーク時間TA、TBに基づき、次の式(2)により、位相差θBAを算出する。
 PBA=|HB/HA| ・・・(1)
 θBA=|TB-TA| ・・・(2)
 不整合検出部26は、振幅位相検出部49により、算出した送信信号Aと反射信号Bとの振幅比PBAと、送信信号Aと反射信号Bとの位相差θBAとの情報を有する電気信号である振幅位相情報信号Cを生成して、演算部28に出力する。
 なお、不整合検出部26は、振幅位相検出部49により、波形A4W、B4Wを作成しなくてもよい。不整合検出部26は、振幅位相検出部49により、送信信号ピーク値HA、反射信号ピーク値HB及びピーク時間TA、TBを検出できればよい。例えば、不整合検出部26は、振幅位相検出部49により、デジタル比較送信信号A4及びデジタル比較反射信号B4の電圧値を時間毎に検出することにより、送信信号ピーク値HA、反射信号ピーク値HB及びピーク時間TA、TBを検出するものであってもよい。また、位相差θBAは、ピーク時間TA、TBにより算出することに限られない。位相差θBAは、デジタル比較送信信号A4が所定の電圧値になった際の時間と、デジタル比較反射信号B4の電圧値がデジタル比較送信信号A4の所定の電圧値に対応する値になった際との時間とを比較して算出するものであればよい。例えば、位相差θBAは、デジタル比較送信信号A4の電圧値及びデジタル比較反射信号B4の電圧値がゼロになった際の時間の差により算出してもよい。
 送信信号Aと反射信号Bとの振幅比PBA及び位相差θBAが算出されたら、演算部28は、振幅比PBA及び位相差θBAに基づき送信信号Aと反射信号Bとの反射係数γを算出する(ステップS20)。反射係数とは、進行する波(ここでは送信信号A)に対し反射して戻ってくる波(ここでは反射信号B)の電圧振幅の比率を示す値である。送信信号Aと反射信号Bとの反射係数をγとすると、反射係数γは、送信信号Aのベクトル値をAVとし、反射信号Bのベクトル値をBVとした場合、次の式(3)で表される。
 γ=BV/AV ・・・(3)
 ここで、式(3)の右辺BV/AVのスカラー成分は、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比PBAに相当し、BV/AVの方向成分(角度成分)は、送信信号Aと反射信号Bとの位相差θBAに相当する。従って、反射係数γは、振幅比PBA、位相差θBAにより算出することができる。より詳しくは、反射係数γは、振幅比PBA、位相差θBA、虚数jを用いて、次の式(4)のように表すことができる。
 γ=PBA・exp(j・θBA)  ・・・(4)
 なお、反射係数γは上述の式(3)のように表されるため、反射係数γの値と反射信号Bの信号値とは、関連している。従って、送信信号Aの信号値を変化させない場合、反射係数γの値を変化させることは、反射信号Bの値を変化させることと同義である。詳しくは次のステップで説明するが、演算部28は、反射係数γの値が小さくなるように整合部30のインピーダンスを変化させることにより、反射信号Bの値を小さくする。
 なお、ステップS18において算出された振幅比PBA及び位相差θBAが所定の閾値以下である場合は、ステップS20以降の処理を行わず、処理を終了してもよい。すなわち、整合処理を行う必要がないほど振幅比PBA及び位相差θBAが小さい場合は、演算部28は、整合処理を行わなくてもよい。
 反射係数γを算出した後、演算部28は、反射係数γが所定の反射係数値以下になるように、整合部30のインピーダンスを変化させる(ステップS22)。具体的には、演算部28は、反射係数γが反射係数値γ0になるように、整合部30のインピーダンスを変化させる。第1実施形態において、反射係数値γ0は、ゼロである。つまり、演算部28は、反射係数γがゼロになるように、整合部30のインピーダンスを変化させる。反射係数γがゼロになると、反射信号Bの信号値もゼロとなる。なお、反射係数値γ0は、ゼロであることに限られず、所定の値であってよい。ただし、反射係数値γ0は、0以上0.1以下であることが好ましい。
 より詳しくは、演算部28は、反射係数γが反射係数値γ0になるような可変コイル32のインダクタンス値及び可変コンデンサ34、36のキャパシタンス値(整合部30のインピーダンス値)を算出する。
 上述のように、反射係数値γ0はゼロであるため、演算部28は、スミスチャート上で反射係数γが中心点に移動するような値になるように、可変コイル32のインダクタンス値及び可変コンデンサ34、36のキャパシタンス値を算出しているともいえる。図7から図9は、整合部のインピーダンス値の調整によるスミスチャート上での反射係数の変化の一例を示す図である。図7から図9はスミスチャートであり、図7から図9の横軸は反射係数の実数部であり、縦軸は反射係数の虚数部である。また、図7から図9の曲線SMは、スミスチャートの外円である。
 図7は、可変コンデンサ34のキャパシタンスを変化させた場合における、反射係数γの値の変化の一例を示している。ここで、演算部28が算出した反射係数γの反射係数値であって、インダクタンス値及びキャパシタンス値を変化させる前の反射係数値をγ1とする。スミスチャート上で反射係数γが中心点に移動するように可変コンデンサ34のキャパシタンス値を変化させた場合、反射係数γの反射係数値は、可変コンデンサ34のキャパシタンス変化に対応した円CR1に沿って、反射係数値γ1から、反射係数値γ2に移動する。
 図8は、可変コイル32のインダクタンスを変化させた場合における、反射係数γの値の変化の一例を示している。スミスチャート上で反射係数γが中心点に移動するように可変コイル32のインダクタンス値を変化させた場合、反射係数γの反射係数値は、可変コイル32のインダクタンス変化に対応した円CR2に沿って、反射係数値γ2から、反射係数値γ3に移動する。
 図9は、可変コンデンサ36のキャパシタンスを変化させた場合における、反射係数γの値の変化の一例を示している。スミスチャート上で反射係数γが中心点に移動するように可変コンデンサ36のキャパシタンス値を変化させた場合、反射係数γの反射係数値は、可変コンデンサ36のキャパシタンス変化に対応した円CR3に沿って、反射係数値γ3から、スミスチャートの中心点に位置する反射係数値γ0に移動する。これにより、反射係数γの値がゼロとなるため、反射信号Bの信号値もゼロとなる。
 このように、演算部28によるインダクタンス値L及びキャパシタンス値CP1、CP2の算出は、スミスチャートを用いて説明することができるが、演算部28は、実際にスミスチャートに基づいてインダクタンス値L及びキャパシタンス値CP1、CP2の算出を行ってもよい。
 このように、演算部28は、インダクタンス値L及びキャパシタンス値CP1、CP2を算出する。演算部28は、算出したインダクタンス値Lとなるような指令情報を有するインダクタンス制御信号D1を、可変コイル32に出力する。また、演算部28は、算出したキャパシタンス値CP1、CP2となるような指令情報を有するキャパシタンス制御信号D2、D3を、可変コンデンサ34、36に出力する。可変コイル32は、このインダクタンス制御信号D1に基づき自身のインダクタンスを変化させ、可変コンデンサ34、36は、このキャパシタンス制御信号D2、D3に基づき自身のキャパシタンスを変化させる。これにより、整合部30のインピーダンスが変化し、反射係数γの値が反射係数値γ0となる。すなわち、これにより、反射信号Bの信号値が小さくなる。
 ステップS22により整合部30のインピーダンスを変化させることにより、整合回路10による不整合抑制処理は終了する。なお、ステップS22により整合部30のインピーダンスを変化させた後、再度ステップS11A、S11Bに戻って不整合抑制処理を繰り返してもよい。不整合抑制処理を繰り返すことにより、反射信号Bの信号値をより適切に小さくすることができる。
 以上説明したように、第1実施形態に係る整合回路10は、不整合検出部26により、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比PBA、位相差θBAを検出する。そして、整合回路10は、演算部28により、振幅比PBA、位相差θBAに基づき整合部30のインピーダンスを変化させる整合部制御信号Dを生成する。そして、整合回路10は、整合部30により、整合部制御信号Dに基づき自身のインピーダンスを変化させる。整合回路10は、整合部30のインピーダンスを変化させることにより、反射信号Bの信号値を変化させる。
 このように、整合回路10は、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比PBA、位相差θBAに基づいてインピーダンスを変化させることができるため、反射信号Bの信号値に応じたインピーダンス制御を行うことができる。従って、整合回路10は、反射信号Bの信号値に応じたインピーダンス制御を行うことにより、送信回路2の出力インピーダンスとアンテナ4の入力インピーダンスとの不整合を適切に抑制して、反射信号Bの発生を抑制することができる。
 より詳しくは、整合回路10は、不整合検出部26により、振幅比PBAと位相差θBAとの両方を検出する。すなわち、整合回路10は、送信信号Aと反射信号Bとの電圧値だけでなく、位相差(虚数成分)にも基づいて整合を行っている。位相差を考慮せずに不整合抑制処理を行った場合、送信信号Aと反射信号Bとの波形がずれて、不整合を抑制することができない可能性がある。整合回路10は、位相差も考慮して不整合抑制処理を行っているため、送信回路2の出力インピーダンスとアンテナ4の入力インピーダンスとの不整合を、確実に抑制することができる。
 また、整合回路10は、演算部28により、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比PBA、位相差θBAに基づいて反射係数γを算出する。整合回路10は、反射係数γに基づいて、反射係数γを反射係数値γ0となるように、整合部制御信号Dを生成する。整合回路10は、反射係数を用いることにより、より適切に整合処理を行うことができる。
 また、第1実施形態に係る整合部30は、インダクタンスを変化可能な可変コイル32と、キャパシタンスを変化可能な可変コンデンサ34、36とを有する。整合部30は、可変コイル32及び可変コンデンサ34、36によりインダクタンス及びキャパシタンスを変化させることにより、インピーダンスを変化させる。整合部30は、インダクタンス及びキャパシタンスを変化させるため、位相差にも基づいた整合を適切に行うことができる。
 また、可変コイル32は、送信回路2とアンテナ4との間に接続されている。そして、可変コンデンサ34は、一方の接続部が可変コイル32と送信回路2との間に接続され、他方の接続部が接地されている。そして、可変コンデンサ36は、一方の接続部が可変コイル32とアンテナ4との間に接続され、他方の接続部が接地されている。このように、整合部30は、可変コイル32、可変コンデンサ34、36により、Π型回路を構成している。従って、整合部30は、インダクタンス及びキャパシタンスをより好適に変化させることができる。
 また、可変コンデンサ34、36は、印加される電圧に応じてキャパシタンスを連続的に変化させる。従って、整合部30は、整合部制御信号Dに応じて、キャパシタンスをアナログ的に変化させることができるため、より微細な整合を行うことができる。
 また、不整合検出部26は、ヘテロダイン方式を利用して送信信号Aと反射信号Bとの周波数を変換して、振幅比PBA、位相差θBAを検出している。従って、不整合検出部26は、例えばDCオフセットの影響等を受けることなく、高精度に振幅比PBA、位相差θBAを検出することができる。
 なお、無線通信装置1は、送信回路2を有して無線送信を行う送信装置であったが、例えばRFタグ100等の他からの信号を受信して情報を読み取る受信回路を有していてもよい。図10は、第1実施形態に係る無線通信装置が受信回路を有している場合の構成を示すブロック図である。図10に示すように、受信回路6は、整合部30及び不整合検出ユニット20を介して、アンテナ4に電気的に接続されている。より詳しくは、受信回路6は、整合部30から送信回路2への導線とは分岐して、整合部30と電気的に接続されている。この場合、アンテナ4は、例えばRFタグ100からの信号である受信信号を受信する。受信回路6は、アンテナ4が受信した受信信号が入力される。受信回路6は、例えば受信信号が有する情報を読み取る。また、受信回路6は、送信回路2と同様に、アンテナ4から反射信号Bが反射される。
 (第2実施形態)
 次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る無線通信装置1aは、整合部の構成が第1実施形態に係る無線通信装置1と異なる。より詳しくは、第2実施形態に係る無線通信装置1aの整合部30aは、スイッチの切り替えにより、キャパシタンスを変化させる。第2実施形態に係る無線通信装置1aは、その他の点で第1実施形態に係る無線通信装置1と構成が共通するため、共通する箇所の説明は省略する。
 図11は、第2実施形態に係る整合部の構成を示す模式図である。図11に示すように、第2実施形態に係る整合部30aは、コンデンサ34a1、34a2、36a1、36a2と、スイッチ部37a1、37a2、38a1、38a2とを有する。コンデンサ34a1、34a2は、可変コンデンサユニット34aを構成する。コンデンサ36a1、36a2は、可変コンデンサユニット36aを構成する。整合部30aは、演算部28aの制御部制御信号により、スイッチ部37a1、37a2、38a1、38a2を切り替えて、コンデンサ34a1、34a2のキャパシタンスを合計した可変コンデンサユニット34aの総キャパシタンスと、コンデンサ36a1、36a2のキャパシタンスを合計した可変コンデンサユニット36aの総キャパシタンスとを変化させる。
 図11に示すように、コンデンサ34a1は、送信回路2、可変コイル32に電気的に接続される。より詳しくは、コンデンサ34a1は、一方の接続部34Aa1が送信回路2と可変コイル32との間に電気的に接続されている。また、コンデンサ34a1は、他方の接続部34Ba1が、スイッチ部37a1を介して接地されている。
 スイッチ部37a1は、スイッチの切り替えによりコンデンサ34a1の他方の接続部34Ba1を接地させる。スイッチ部37a1は、演算部28aと電気的に接続されており、演算部28aの信号により、スイッチを切り替える。
 コンデンサ34a1は、スイッチ部37a1のスイッチをONとすることにより、他方の接続部34Ba1を介して接地される。これにより、コンデンサ34a1は、コンデンサとして動作する。
 コンデンサ34a2及びスイッチ部37a2は、コンデンサ34a1及びスイッチ部37a1と同様の構成を有し、コンデンサ34a1及びスイッチ部37a1と並列に接続されている。従って、演算部28aによりスイッチ部37a1、37a2が切り替えられることにより、可変コンデンサユニット34aの総キャパシタンスが変化する。
 図11に示すように、コンデンサ36a1は、可変コイル32、第1方向性結合部22に電気的に接続される。より詳しくは、コンデンサ36a1は、一方の接続部36Aa1が可変コイル32と第1方向性結合部22との間に電気的に接続されている。また、コンデンサ36a1は、他方の接続部36Ba1が、スイッチ部38a1を介して接地されている。
 スイッチ部38a1は、スイッチの切り替えによりコンデンサ36a1の他方の接続部36Ba1を接地させる。スイッチ部38a1は、演算部28aと電気的に接続されており、演算部28aの信号により、スイッチを切り替える。
 コンデンサ36a1は、スイッチ部38a1のスイッチをONとすることにより、他方の接続部36Ba1を介して接地される。これにより、コンデンサ36a1は、コンデンサとして動作する。
 コンデンサ36a2及びスイッチ部38a2は、コンデンサ36a1及びスイッチ部38a1と同様の構成を有し、コンデンサ36a1及びスイッチ部38a1と並列に接続されている。従って、演算部28aによりスイッチ部38a1、38a2が切り替えられることにより、可変コンデンサユニット36aの総キャパシタンスが変化する。
 このように、第2実施形態に係る整合部30aは、スイッチ部37a1、37a2、38a1、38a2のスイッチを切り替えることにより、可変コンデンサユニット34a及び可変コンデンサユニット36aの総キャパシタンスを変化させる。第2実施形態に係る整合部30aは、可変コンデンサユニット34a及び可変コンデンサユニット36aの総キャパシタンスを変化させることにより、自身のインピーダンスを変化させる。従って、整合部30aは、第1実施形態に係る整合部30と同様に、位相差にも基づいた整合を適切に行うことができる。なお、可変コンデンサユニット34a及び可変コンデンサユニット36aは、それぞれ2つのコンデンサを有していたが、これに限られず、並列に接続される3つ以上のコンデンサを有していてもよい。
 (第3実施形態)
 次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態に係る無線通信装置1bは、整合部の構成が第1実施形態に係る無線通信装置1と異なる。より詳しくは、第3実施形態に係る無線通信装置1bの整合部30bは、スイッチの切り替えにより、インダクタンスを変化させる。第3実施形態に係る無線通信装置1bは、その他の点で第1実施形態に係る無線通信装置1と構成が共通するため、共通する箇所の説明は省略する。
 図12は、第3実施形態に係る整合部の構成を示す模式図である。図12に示すように、第3実施形態に係る整合部30bは、コイル部32b1、32b2と、導線35b1、35b2、35b3と、スイッチ部39b1、39b2、39b3、39b4と、を有する。コイル部32b1、32b2は、可変コイルユニット32bを構成する。整合部30bは、演算部28bの制御部制御信号により、スイッチ部39b1、39b2、39b3、39b4を切り替えて、コイル部32b1、32b2のインダクタンスを合計した可変コイルユニット32bの総キャパシタンスを変化させる。
 コイル部32b1、32b2は、送信回路2と第1方向性結合部22との間に直列に設けられる。コイル部32b1とコイル部32b2との間には、導線35b1が設けられている。言い換えれば、コイル32部b1は、送信回路2と導線35b1との間に設けられており、コイル部32b2は、導線35b1と第1方向性結合部22との間に設けられている。
 導線35b2は、コイル部32b1と並列に、送信回路2と導線35b1との間に設けられている。導線35b3は、コイル部32b2と並列に、導線35b1と第1方向性結合部22との間に設けられている。
 スイッチ部39b1は、送信回路2と、コイル部32b1及び導線35b2との間に設けられている。スイッチ部39b1は、演算部28bと電気的に接続されている。スイッチ部39b1は、演算部28bの制御部制御信号により、送信回路2及びコイル部32b1の接続と、送信回路2及び導線35b2の接続とを切り替える。
 スイッチ部39b2は、コイル部32b1及び導線35b2と、導線35b1との間に設けられている。スイッチ部39b2は、演算部28bと電気的に接続されている。スイッチ部39b2は、演算部28bの制御部制御信号により、コイル部32b1及び導線35b1の接続と、導線35b2及び導線35b1の接続とを切り替える。
 スイッチ部39b3は、導線35b1と、コイル部32b2及び導線35b3との間に設けられている。スイッチ部39b3は、演算部28bと電気的に接続されている。スイッチ部39b3は、演算部28bの制御部制御信号により、導線35b1及びコイル部32b2の接続と、導線35b1及び導線35b3の接続とを切り替える。
 スイッチ部39b4は、コイル部32b2及び導線35b3と、第1方向性結合部22との間に設けられている。スイッチ部39b4は、演算部28bと電気的に接続されている。スイッチ部39b4は、演算部28bの制御部制御信号により、コイル部32b2及び第1方向性結合部22の接続と、導線35b3及び第1方向性結合部22の接続とを切り替える。
 整合部30bは、以上説明したような構成を有するため、演算部28bの制御部制御信号により、スイッチ部を切り替えて、送信回路2と第1方向性結合部22に電気的に接続されるコイルの数を変化させる。整合部30bは、送信回路2と第1方向性結合部22に接続されるコイルの数を変化させることにより、可変コイルユニット32bの総キャパシタンスを変化させる。整合部30bは、可変コイルユニット32bの総キャパシタンスを変化させることにより、自身のインダクタンスを変化させる。従って、整合部30bは、第1実施形態に係る整合部30と同様に、位相差にも基づいた整合を適切に行うことができる。なお、可変コイルユニット32bは、2つのコイルにより構成されているが、3つ以上のコイルにより構成されていてもよい。
 (第4実施形態)
 次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態に係る無線通信装置1cは、不整合検出部の構成が第1実施形態に係る無線通信装置1と異なる。より詳しくは、第4実施形態に係る無線通信装置1cの不整合検出部26cは、ホモダイン方式により、送信信号と反射信号との振幅比及び位相差を検出する。第4実施形態に係る無線通信装置1cは、その他の点で第1実施形態に係る無線通信装置1と構成が共通するため、共通する箇所の説明は省略する。
 図13は、第4実施形態に係る不整合検出部の構成を示すブロック図である。図13に示すように、第4実施形態に係る不整合検出部26cは、位相転位部43cと、第1混合部44cと、第2混合部45cと、フィルタ部46cと、AD変換部48cと、振幅位相検出部49cと、第1振幅検出部51cと、第2振幅検出部52cと、を有する。
 第1混合部44cは、第1方向性結合部22と第2方向性結合部24とに電気的に接続されている。第1混合部44cは、第1方向性結合部22から対応送信信号A1が入力され、第2方向性結合部24から対応反射信号B1が入力される。第1混合部44cは、対応送信信号A1と対応反射信号B1とを混合した電気信号である順混合信号Ec1を生成する。順混合信号Ec1は、対応送信信号A1及び対応反射信号B1の周波数を足し合わせた周波数(2・fA)を有する波形と、対応送信信号A1の周波数及び対応反射信号B1の周波数の差の周波数(ゼロ、すなわち直流成分)を有する波形とが重なった波形を有する電気信号である。
 位相転位部43cは、第2方向性結合部24に電気的に接続されている。位相転位部43cは、第2方向性結合部24から対応反射信号B1が入力される。位相転位部43cは、対応反射信号B1の位相を90度ずらして、位相転位反射信号B1c’を生成する。なお、位相転位部43cは、対応反射信号B1の位相を所定の値ずらせばよく、90度に限定されるわけではない。
 第2混合部45cは、第1方向性結合部22と位相転位部43cとに電気的に接続されている。第1混合部44cは、第1方向性結合部22から対応送信信号A1が入力され、位相転位部43cから位相転位反射信号B1c’が入力される。第2混合部45cは、対応送信信号A1と位相転位反射信号B1c’とを混合した電気信号である位相転位混合信号Ec1’を生成する。位相転位混合信号Ec1’は、対応送信信号A1及び位相転位反射信号B1c’の周波数を足し合わせた周波数(2・fA)を有する波形と、対応送信信号A1の周波数及び位相転位反射信号B1c’の周波数の差の周波数(ゼロ、すなわち直流成分)を有する波形とが重なった波形を有する電気信号である。
 第1振幅検出部51cは、第1方向性結合部22と電気的に接続されている。第1振幅検出部51cは、第1方向性結合部22から対応送信信号A1が入力される。第1振幅検出部51cは、対応送信信号A1をダイオード検波することにより、対応送信信号A1を直流成分の電気信号である送信振幅信号Fc1を生成する。送信振幅信号Fc1は、交流成分である対応送信信号A1をダイオード検波したものである。従って、送信振幅信号Fc1の電圧値は、対応送信信号A1の振幅値に対応する。すなわち、第1振幅検出部51cは、送信振幅信号Fc1を生成することにより、対応送信信号A1の振幅値を検出する。
 第2振幅検出部52cは、第2方向性結合部24と電気的に接続されている。第2振幅検出部52cは、第2方向性結合部24から対応反射信号B1が入力される。第1振幅検出部51cは、対応反射信号B1をダイオード検波することにより、対応反射信号B1を直流成分の電気信号である反射振幅信号Fc1’を生成する。反射振幅信号Fc1’は、交流成分である対応反射信号B1をダイオード検波したものである。従って、反射振幅信号Fc1’の電圧値は、対応反射信号B1の振幅値に対応する。すなわち、第2振幅検出部52cは、反射振幅信号Fc1’を生成することにより、対応反射信号B1の振幅値を検出する。なお、第2振幅検出部52cは、位相転位部43cに電気的に接続され、位相転位反射信号B1c’から反射振幅信号Fc1’を生成するものであってもよい。
 フィルタ部46cは、第1混合部44c及び第2混合部45cに電気的に接続され、順混合信号Ec1、位相転位混合信号Ec1’が入力される。フィルタ部46cは、順混合信号Ec1から2・fAの周波数を有する波形を除去し、直流成分の電圧信号を有する順比較信号Ec2を生成する。フィルタ部46cは、位相転位混合信号Ec1’から2・fAの周波数を有する波形を除去し、直流成分の電圧信号を有する位相転位比較信号Ec2’を生成する。
 また、フィルタ部46cは、第1振幅検出部51c及び第2振幅検出部52cに電気的に接続され、送信振幅信号Fc1及び反射振幅信号Fc1’が入力される。送信振幅信号Fc1及び反射振幅信号Fc1’は直流成分であるが、フィルタ部46cは、送信振幅信号Fc1及び反射振幅信号Fc1’をフィルタリングしてノイズ成分を除去し、送信振幅信号Fc2及び反射振幅信号Fc2’を生成する。
 AD変換部48cは、フィルタ部46cに電気的に接続されており、順比較信号Ec2、位相転位比較信号Ec2’をデジタル信号に変換して、デジタル順比較信号Ec3、デジタル位相転位比較信号Ec3’を生成する。
 また、AD変換部48cは、送信振幅信号Fc2及び反射振幅信号Fc2’をデジタル信号に変換して、デジタル送信振幅信号Fc3及びデジタル反射振幅信号Fc3’を生成する。
 振幅位相検出部49cは、AD変換部48c及び演算部28cと電気的に接続されている。振幅位相検出部49cは、デジタル順比較信号Ec3及びデジタル位相転位比較信号Ec3’が入力される。振幅位相検出部49cは、デジタル順比較信号Ec3の信号値とデジタル位相転位比較信号Ec3’の信号値とを比較して、送信信号Aと反射信号Bとの位相差を検出する。
 また、振幅位相検出部49cは、デジタル送信振幅信号Fc3及びデジタル反射振幅信号Fc3’の振幅値から、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比を検出する。そして、振幅位相検出部49cは、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比及び位相差の情報を有する電気信号である振幅位相情報信号Ccを演算部28cに出力する。
 次に、不整合検出部26cによる送信信号Aと反射信号Bとの振幅比及び位相差の検出方法について、フローチャートを用いて説明する。図14は、第4実施形態に係る不整合検出部による振幅比及び位相差の検出処理を説明したフローチャートである。図14に示すように、振幅比及び位相差を検出する場合、最初に、第1混合部44cに、対応送信信号A1と対応反射信号B1が入力され、位相転位部43cに、対応反射信号B1が入力される。
 不整合検出部26cは、第1混合部44cにより、対応送信信号A1と対応反射信号B1とを混合して、順混合信号Ec1を生成する(ステップS32A)。
 また、不整合検出部26cは、位相転位部43cにより、対応反射信号B1の位相を90度ずらして、位相転位反射信号B1c’を生成する(ステップS30B)。
 また、位相転位反射信号B1c’を生成した後、不整合検出部26cは、第2混合部45cにより、対応送信信号A1と位相転位反射信号B1c’とを混合して、位相転位混合信号Ec1’を生成する(ステップS32B)。なお、ステップS32Aは、ステップS32Bと同時に行われるが、これに限られない。ステップS32Aと、ステップS30B及びステップS32Bとの処理順序は、任意である。
 また、不整合検出部26cは、第1振幅検出部51c及び第2振幅検出部52cにより、対応送信信号A1及び対応反射信号B1をダイオード検波して、送信振幅信号Fc1及び反射振幅信号Fc1’を生成する(ステップS33)。より詳しくは、第1振幅検出部51cは、対応送信信号A1の振幅値に対応する電圧値を有する直流成分の送信振幅信号Fc1を生成することにより、対応送信信号A1の振幅値を検出する。また、第2振幅検出部52cは、対応反射信号B1の振幅値に対応する電圧値を有する直流成分の反射振幅信号Fc1’を生成することにより、対応反射信号B1の振幅値を検出する。なお、ステップS33は、後述するステップS34の前に行われるものであれば、ステップS30B、ステップS32A、ステップS32Bの前後又は同時のいずれのタイミングで行われてもよい。
 順混合信号Ec1及び位相転位混合信号Ec1’と、送信振幅信号Fc1及び反射振幅信号Fc1’とを生成したら、不整合検出部26cは、フィルタ部46cにより、順混合信号Ec1及び位相転位混合信号Ec1’と、送信振幅信号Fc1及び反射振幅信号Fc1’とをフィルタリングして、順比較信号Ec2及び位相転位比較信号Ec2’と、送信振幅信号Fc2及び反射振幅信号Fc2’とを生成する(ステップS34)。順比較信号Ec2及び位相転位比較信号Ec2’は、電圧値が変位しない直流電圧成分を有する電気信号である。送信振幅信号Fc2及び反射振幅信号Fc2’も、送信振幅信号Fc1及び反射振幅信号Fc1’からノイズが除去された、直流電圧成分を有する電気信号である。
 順比較信号Ec2及び位相転位比較信号Ec2’と、送信振幅信号Fc2及び反射振幅信号Fc2’とを生成したら、不整合検出部26cは、AD変換部48cにより、順比較信号Ec2及び位相転位比較信号Ec2’と、送信振幅信号Fc2及び反射振幅信号Fc2’とをデジタル信号に変換して、デジタル順比較信号Ec3及びデジタル位相転位比較信号Ec3’と、デジタル送信振幅信号Fc3及びデジタル反射振幅信号Fc3’とを生成する(ステップS36)。
 デジタル順比較信号Ec3及びデジタル位相転位比較信号Ec3’と、デジタル送信振幅信号Fc3及びデジタル反射振幅信号Fc3’とを生成したら、不整合検出部26cは、振幅位相検出部49cにより、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比及び位相差を算出する(ステップS38)。振幅位相検出部49cは、デジタル送信振幅信号Fc3及びデジタル反射振幅信号Fc3’により、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比を算出する。また、振幅位相検出部49cは、デジタル順比較信号Ec3及びデジタル位相転位比較信号Ec3’により、送信信号Aと反射信号Bとの位相差を算出する。
 より詳しくは、デジタル送信振幅信号Fc3は、対応送信信号A1の振幅値(すなわち送信信号Aの振幅値)に対応する電圧値を有し、デジタル反射振幅信号Fc3’は、対応反射信号B1の振幅値(すなわち反射信号Bの振幅値)に対応する電圧値を有する。さらに詳しくは、本実施形態においては、デジタル送信振幅信号Fc3の電圧値は、送信信号Aの振幅値と同じ値であり、デジタル反射振幅信号Fc3’の電圧値は、反射信号Bの振幅値と同じ値である。従って、振幅位相検出部49cは、デジタル送信振幅信号Fc3の電圧値とデジタル反射振幅信号Fc3’の電圧値とから、送信信号Aと反射信号Bとの振幅比を算出することができる。振幅位相検出部49cは、デジタル送信振幅信号Fc3の電圧値(すなわち送信信号Aの振幅値)をIとし、デジタル反射振幅信号Fc3’の電圧値(すなわち反射信号Bの振幅値)をIとしたとき、次の式(5)により、振幅比PBAを算出する。
 PBA= I/I ・・・(5)
 図15は、送信信号と反射信号との電圧波形を示すグラフである。図15の横軸は時間であり、縦軸は電圧(V)である。図15の波形Wは、デジタル順比較信号Ec3の電圧値を時間毎にプロットした場合における、デジタル順比較信号Ec3の電圧波形の一例である。図15の波形W’は、デジタル位相転位比較信号Ec3’の電圧値を時間毎にプロットした場合における、デジタル位相転位比較信号Ec3’の電圧波形の一例である。なお、デジタル順比較信号Ec3及びデジタル位相転位比較信号Ec3’は、電圧値が変位しない直流電圧成分を有する電気信号であるため、波形W、W’は、直線となる。
 不整合検出部26cは、振幅位相検出部49cにより、図15に示すようなデジタル順比較信号Ec3の波形W及びデジタル位相転位比較信号Ec3’の波形W’を生成する。不整合検出部26cは、振幅位相検出部49cにより、波形W及び波形W’に基づいて、デジタル順比較信号Ec3の電圧値である順電圧値Hcと、デジタル位相転位比較信号Ec3’の電圧値である位相転位電圧値Hc’とを検出する。不整合検出部26cは、振幅位相検出部49cにより、順電圧値Hcと位相転位電圧値Hc’とに基づき、次の式(6)により、位相差θBAを算出する。
 θBA=atan2(Hc,Hc’) ・・・(6)
 不整合検出部26cは、振幅位相検出部49cにより、算出した送信信号Aと反射信号Bとの振幅比PBAと、送信信号Aと反射信号Bとの位相差θBAとの情報を有する電気信号である振幅位相情報信号Ccを生成して、演算部28cに出力する。これにより、不整合検出部26cによる送信信号Aと反射信号Bとの振幅比及び位相差の検出処理は終了する。なお、不整合検出部26cは、波形W、W’を作成しなくてもよく、デジタル順比較信号Ec3の電圧値と、デジタル位相転位比較信号Ec3’の電圧値とを読み取ることにより、順電圧値Hcと位相転位電圧値Hc’とを検出してもよい。
 以上のように、第4実施形態に係る不整合検出部26cは、ホモダイン方式により送信信号Aと反射信号Bとの周波数を変換して、振幅比PBA、位相差θBAを検出している。従って、不整合検出部26cは、局部発振器を設けることなく、高精度に振幅比PBA、位相差θBAを検出することができる。
 (第5実施形態)
 次に、本発明の第5実施形態について説明する。第5実施形態に係る無線通信装置1dは、反射信号Bの電圧振幅値に基づいて、整合処理を行うかを判断する点で、第1実施形態に係る無線通信装置1と異なる。第5実施形態に係る無線通信装置1dは、その他の点で第1実施形態に係る無線通信装置1と構成が共通するため、共通する箇所の説明は省略する。
 図16は、第5実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。第5実施形態に係る無線通信装置1dは、受信回路6と、演算部28dと、受信確認部60dとを有する。詳しくは後述するが、演算部28dは、反射信号Bの電圧振幅値に基づいて、整合処理を行うかを判断する。受信確認部60dは、演算部28dに電気的に接続されている。受信確認部60dは、無線通信装置1dが、RFタグ100から受信信号を受信しているかを確認して、その確認結果を演算部28dに伝達する。
 ここで、アンテナ4から送信回路2に向かう信号は、送信信号Aに対応する反射信号Bに限られない。例えば無線通信装置1dの周囲に、壁101などの物体がある場合、アンテナ4から無線送信された送信信号Aが周囲の物体によって反射され、周囲の物体によって反射された副反射信号が、アンテナ4に受信される場合がある。アンテナ4に受信された副反射信号は、アンテナ4から送信回路2に向かう。この場合、不整合検出部26は、副反射信号についても反射信号Bとして検出してしまい、不整合抑制処理が適切に行われない場合がある。
 アンテナ4にこのような副反射信号が入力されると、不整合検出部26が検出する反射信号Bは、振幅が大きくなる。従って、演算部28dは、不整合検出部26が検出した反射信号Bの電圧ピーク値である反射信号ピーク値HBが所定の値(振幅閾値)より大きい場合には、受信信号又は副反射信号等が入力されていると判断して、整合処理を中止させる。
 ただし、無線通信装置1dが、所定の箇所に配置され、周囲に壁101等がある環境下で使用される場合は、常にこの壁101等による副反射信号が入力されることになる。この場合、無線通信装置1dは、この副反射信号を含んだ反射信号に基づいて、整合処理を行うことが好ましい。従って、演算部28dは、反射信号ピーク値HBが振幅閾値より大きい場合であっても、その反射信号ピーク値HBの値が所定の時間一定である場合は、副反射信号を含んだ反射信号に基づいて、整合処理を行わせる。
 以上説明した、周囲の物質の干渉に応じて整合処理を行うかを判断する処理について、フローチャートに基づいて説明する。図17は、整合処理を行うかを判断する処理を説明するフローチャートである。図17に示すように、演算部28dは、不整合検出部26が検出した反射信号Bの振幅値が、所定の振幅閾値より大きいかを判断する(ステップS42)。より詳しくは、演算部28dは、不整合検出部26が検出した反射信号ピーク値HBが振幅閾値より大きいかを判断する。ここで、所定の振幅閾値は、例えば、送信信号Aの振幅値(送信信号ピーク値HA)の10%以上の値であることが好ましい。
 反射信号Bの振幅値が、所定の振幅閾値より大きい場合(ステップS42でYes)、演算部28dは、この反射信号Bの振幅値をモニターして、反射信号Bの振幅値が所定の時間一定であるかを確認する(ステップS44)。なお、演算部28dは、反射信号Bの振幅値(反射信号ピーク値HB)が所定の範囲で変動しても、反射信号Bの振幅値(反射信号ピーク値HB)は一定であると判断する。この所定の範囲は、例えば、反射信号Bの振幅値(反射信号ピーク値HB)がステップS42における所定の振幅閾値を下回らない範囲である。
 反射信号Bの振幅値が所定の時間一定であると判断した場合(ステップS44でYes)、演算部28dは、整合部30に整合処理を行わせる(ステップS46)。また、反射信号Bの振幅値が所定の時間一定でないと判断した場合(ステップS44でNo)、演算部28dは、整合処理を中止させる。反射信号Bの振幅値(反射信号ピーク値HB)が一定である場合は、常に同じ値の副反射信号が入力されており、無線通信装置1dが所定の箇所に定常的に配置されていると考えられる。そのため、演算部28dは、反射信号Bの振幅値が一定である場合は、この副反射信号を含んでいると考えられる反射信号に基づいて、整合処理を行わせる。また、反射信号Bの振幅値(反射信号ピーク値HB)が一定でない場合は、副反射信号が変動しているため、無線通信装置1dが所定の箇所に定常的に配置されているわけではないと考えられる。そのため、演算部28dは、副反射信号を含むと考えられるこの反射信号に基づいた整合処理を行うことを中止させる。なお、反射信号Bの振幅値が、所定の振幅閾値より大きくない場合(ステップS42でNo)、ステップS46に進み、演算部28dは、整合処理を行わせる。
 このように、第5実施形態に係る演算部28dは、反射信号Bの振幅値が所定の振幅閾値より大きい場合、反射信号に副反射信号が含まれているとして、整合部30のインピーダンス変化を行わせず、整合処理を中止させる。従って、第5実施形態に係る無線通信装置1dは、例えば副反射信号により整合処理が不適切に行われることを抑制し、アンテナの入力インピーダンスと送信回路の出力インピーダンスとの不整合を適切に抑制することができる。
 また、例えば、無線通信装置1dが受信回路6を有している場合、RFタグ100からの信号である受信信号が、アンテナ4に受信される場合がある。アンテナ4に受信された受信信号も、アンテナ4から送信回路2に向かう。この場合、不整合検出部26は、受信信号についても反射信号Bとして検出してしまい、不整合抑制処理が適切に行われない場合がある。
 ここで、受信確認部60dは、無線通信装置1dが、RFタグ100から受信信号を受信しているかを確認する。受信確認部60dは、受信信号を受信しているかの確認結果を演算部28dに伝達する。演算部28dは、受信信号を受信している場合には、整合処理を中止させる。すなわち、演算部28dは、無線通信装置1dがRFタグ100等の通信対象からの受信信号を受信している場合は、整合部30によるインピーダンスの変化を中止させる。従って、第5実施形態に係る無線通信装置1dは、例えば受信信号により整合処理が不適切に行われることを抑制し、アンテナの入力インピーダンスと送信回路の出力インピーダンスとの不整合を適切に抑制することができる。
 (第6実施形態)
 次に、本発明の第6実施形態について説明する。第6実施形態に係る無線通信装置1eは、不整合検出ユニットが配置される箇所が、第1実施形態に係る無線通信装置1と異なる。第6実施形態に係る無線通信装置1eは、その他の点で第1実施形態に係る無線通信装置1と構成が共通するため、共通する箇所の説明は省略する。図18は、第6実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。
 図18に示すように、第6実施形態に係る無線通信装置1eが有する整合回路10eは、不整合検出ユニット20eが、送信回路2と整合部30eとの間に設けられている。不整合検出ユニット20eは、整合部30eを介して、アンテナ4と電気的に接続されている。また、無線通信装置1eは、受信回路6も有している。
 第1実施形態に係る無線通信装置1において、反射信号Bは、整合部30を通過する前に(整合部30の上流で)、不整合検出ユニット20に入力される。一方、第6実施形態に係る無線通信装置1eにおいては、反射信号Beは、整合部30eを通過した後(整合部30の下流で)、不整合検出ユニット20eに入力される。従って、第6実施形態に係る不整合検出ユニット20eは、より受信回路6に近い位置での反射信号に基づいて振幅及び位相差を検出する。従って、第6実施形態に係る無線通信装置1eは、受信回路6に反射される反射信号を、より適切に低減することができる。なお、無線通信装置1eは、受信回路6を有していなくてもよい。この場合においても、不整合検出ユニット20eは、送信回路2により近い位置での反射信号に基づいて振幅及び位相差を検出する。従って、無線通信装置1eは、例えば整合に応じて反射信号が大きくなりすぎることを抑制することができる。
 (第7実施形態)
 次に、本発明の第7実施形態について説明する。第7実施形態に係る無線通信装置1fは、不整合検出ユニットが複数配置される点で、第1実施形態に係る無線通信装置1と異なる。第7実施形態に係る無線通信装置1fは、その他の点で第1実施形態に係る無線通信装置1と構成が共通するため、共通する箇所の説明は省略する。図19は、第7実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。
 図19に示すように、第7実施形態に係る無線通信装置1fが有する整合回路10fは、第1不整合検出ユニット20f1と、第2不整合検出ユニット20f2とを有する。第1不整合検出ユニット20f1は、整合部30fとアンテナ4との間に設けられる。第1不整合検出ユニット20f1は、整合部30fを介して、送信回路2と電気的に接続されている。第2不整合検出ユニット20f2は、送信回路2と整合部30fとの間に設けられる。第2不整合検出ユニット20f2は、整合部30fを介して、アンテナ4と電気的に接続されている。第1不整合検出ユニット20f1と、第2不整合検出ユニット20f2とは、それぞれ演算部28fと電気的に接続されている。また、無線通信装置1fは、受信回路6を有する。
 第1不整合検出ユニット20f1は、第1方向性結合部22f1、第2方向性結合部24f1、不整合検出部26f1を有する。第1不整合検出ユニット20f1の不整合検出部26f1は、整合部30fを通過した後(整合部30fの下流)の送信信号Af1が入力される。また、第1不整合検出ユニット20f1の不整合検出部26f1は、整合部30fを通過する前(整合部30fの上流)の反射信号Bf1が入力される。すなわち、第1不整合検出ユニット20f1の不整合検出部26f1は、アンテナ4に近い位置での送信信号Af1、反射信号Bf1が入力される。演算部28fは、その送信信号Af1、反射信号Bf1に基づいて反射係数γe1を算出する。
 第2不整合検出ユニット20f2は、第1方向性結合部22f2、第2方向性結合部24f2、不整合検出部26f2を有する。第2不整合検出ユニット20f2の不整合検出部26f2は、整合部30fを通過する前(整合部30fの上流)の送信信号Af2が入力される。また、第2不整合検出ユニット20f2の不整合検出部26f2は、整合部30fを通過した後(整合部30fの下流)の反射信号Bf2が入力される。すなわち、第2不整合検出ユニット20f2の不整合検出部26f2は、受信回路6に近い位置での送信信号Af2、反射信号Bf2が入力される。演算部28fは、その送信信号Af2、反射信号Bf2に基づいて反射係数γe2を算出する。
 演算部28fは、算出した反射係数γe1、反射係数γe2に基づいて、整合部30fのインピーダンスを制御して整合処理を行う。演算部28fは、例えば、反射係数γe1、反射係数γe2を所定の割合で平均処理して、平均反射係数γe3を算出して、平均反射係数γe3に基づき、整合部30fのインピーダンスを制御する。なお、演算部28fは、算出した反射係数γe1、反射係数γe2に基づいて整合処理を行うものであれば、平均反射係数γe3に基づいて整合処理を行うものに限られない。
 このように、第7実施形態に係る無線通信装置1fは、アンテナ4に近い位置での送信信号Af1、反射信号Bf1と、受信回路6に近い位置での送信信号Af2、反射信号Bf2とに基づいて整合処理を行う。送信信号Af1、反射信号Bf1に基づいて整合処理を行った場合は、アンテナ4に近い位置の信号に基づき制御することになるため、整合処理後の送信信号を安定させることができる。また、送信信号Af2、反射信号Bf2に基づいて整合処理を行った場合は、受信回路6に近い位置の信号に基づき制御することになるため、受信回路6に反射される反射信号を、より適切に低減することができる。第7実施形態に係る無線通信装置1fは、送信信号Af1、反射信号Bf1と、送信信号Af2、反射信号Bf2とに基づいて整合処理を行うため、送信信号を安定させつつ、受信回路6に反射される反射信号を適切に低減することができる。
 なお、無線通信装置1fは、受信回路6を有していなくてもよい。この場合、送信信号Af2、反射信号Bf2は、送信回路2に近い位置の信号といえる。従って、無線通信装置1fは、送信信号を安定させつつ、整合に応じて反射信号が大きくなりすぎることを抑制することができる。
 以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態の内容によりこれらの実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f 無線通信装置
2 送信回路
4 アンテナ
6 受信回路
10、10e、10f 整合回路
20、20e 不整合検出ユニット
20f1 第1不整合検出ユニット
20f2 第2不整合検出ユニット
22 第1方向性結合部
24 第2方向性結合部
26、26c、26f1、26f2 不整合検出部
28、28a、28b、28c、28d、28f 演算部
30、30a、30b、30e、30f 整合部
32 可変コイル
32A、32b1、32b2 コイル部
32B、37a1、37a2、38a1、38a2、39b1、39b2、39b3、39b4、 スイッチ部
32b 可変コイルユニット
32A0、32A1、32A2、32A3、32A4 接点
34、36 可変コンデンサ
34a1、34a2、36a1、36a2 コンデンサ
34a、36a 可変コンデンサユニット
34A、34B、36A、36B 接続部
35b1、35b2、35b3 導線
42 局部発振器
43c 位相転位部
44、44c 第1混合部
45、45c 第2混合部
46、46c フィルタ部
48、48c AD変換部
49、49c 振幅位相検出部
51c 第1振幅検出部
52c 第2振幅検出部
60d 受信確認部
100 RFタグ
101 壁
A 送信信号
A1 対応送信信号
A2 混合送信信号
A3 比較送信信号
A4 デジタル比較送信信号
A4W、B4W、W、W’ 波形
Af1、Af2 送信信号
B 反射信号
B1 対応反射信号
B1c’ 位相転位反射信号
B2 混合反射信号
B3 比較反射信号
B4 デジタル比較反射信号
Bf1、Bf2 反射信号
C、Cc 振幅位相情報信号
CR1,CR2,CR3 円
D 整合部制御信号
D1 インダクタンス制御信号
D2、D3 キャパシタンス制御信号
Ec1 順混合信号
Ec1’ 位相転位混合信号
Ec2 順比較信号
Ec2’ 位相転位比較信号
Ec3 デジタル順比較信号
Ec3’ デジタル位相転位比較信号
Fc1、Fc2 送信振幅信号
Fc1’、Fc2’ 反射振幅信号
Fc3 デジタル送信振幅信号
Fc3’ デジタル反射振幅信号
HA 送信信号ピーク値
HB 反射信号ピーク値
Hc 順電圧値
Hc’ 位相転位電圧値
BA 振幅比
S 局部電気信号
TA,TB ピーク時間
γ、γe1、γe2 反射係数
γe3 平均反射係数
θBA 位相差

Claims (15)

  1.  送信信号を生成する送信回路及び前記送信信号を無線送信するアンテナに電気的に接続される不整合検出ユニットと、前記不整合検出ユニットに電気的に接続される演算部と、前記演算部及び前記送信回路に電気的に接続される整合部と、を有し、
     前記不整合検出ユニットは、前記送信回路からの前記送信信号に対応した信号である対応送信信号を生成する第1方向性結合部と、前記送信信号に応じて前記アンテナから前記送信回路へ反射される電気信号である反射信号に対応する信号である対応反射信号を生成する第2方向性結合部と、前記対応送信信号と前記対応反射信号に基づいて、前記送信信号と前記反射信号との振幅比及び位相差を検出する不整合検出部と、を有し、
     前記演算部は、前記不整合検出部が検出した前記送信信号と前記反射信号との振幅比及び位相差に基づき、前記整合部に整合部制御信号を送信し、
     前記整合部は、前記整合部制御信号に基づいてインピーダンスを変化させることにより、前記反射信号の信号値を変化させる、
     整合回路。
  2.  前記演算部は、前記送信信号と前記反射信号との振幅比及び位相差に基づいて算出され、前記送信信号と前記反射信号との信号値の比率を示す反射係数に基づいて前記整合部制御信号を生成する、請求項1に記載の整合回路。
  3.  前記整合部は、インダクタンスを変化可能な可変インダクタンス部とキャパシタンスを変化可能な可変キャパシタンス部とを有し、前記可変インダクタンス部のインダクタンス及び前記可変キャパシタンス部のキャパシタンスを変化させることにより、前記インピーダンスを変化させる、請求項1又は請求項2に記載の整合回路。
  4.  前記可変インダクタンス部は、前記送信回路と前記アンテナとの間に電気的に接続され、
     前記可変キャパシタンス部は、第1可変キャパシタンス部と第2可変キャパシタンス部との複数設けられ、
     前記第1可変キャパシタンス部は、一方の接続部が前記可変インダクタンス部と前記送信部との間に電気的に接続され、他方の接続部が接地されており、
     前記第2可変キャパシタンス部は、一方の接続部が前記可変インダクタンス部と前記アンテナとの間に電気的に接続され、他方の接続部が接地されている、請求項3に記載の整合回路。
  5.  前記可変キャパシタンス部は、印加される電圧に応じて前記キャパシタンスを連続的に変化させる、請求項3又は請求項4に記載の整合回路。
  6.  前記整合部は、前記第1可変キャパシタンス部が複数並列に接続され、前記第2可変キャパシタンス部が複数並列に接続され、さらに、複数の前記第1可変キャパシタンス部及び複数の前記第2可変キャパシタンス部の接続をそれぞれ切り替えるキャパシタンススイッチ部を有し、
     前記演算部は、前記キャパシタンススイッチ部を制御することにより、複数の前記第1可変キャパシタンス部及び複数の前記第2可変キャパシタンス部を接地させて、複数の前記第1可変キャパシタンス部及び複数の前記第2可変キャパシタンス部の合計キャパシタンスを変化させる、請求項3又は請求項4に記載の整合回路。
  7.  前記整合部は、複数の前記可変インダクタンス部と、複数の前記可変インダクタンス部と前記送信回路及び前記アンテナとの接続をそれぞれ切り替えるインダクタンススイッチ部とを有し、前記インダクタンススイッチ部により前記接続を切り替えることにより、複数の前記可変インダクタンス部の合計インダクタンスを変化させる、請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の整合回路。
  8.  前記不整合検出部は、
     所定の周波数を有する局部発振信号を発信する局部発振器と、
     前記第1方向性結合部及び前記局部発振器に電気的に接続されて、前記局部発振信号と前記対応送信信号との信号値を混合して混合送信信号を生成する第1混合部と、
     前記第2方向性結合部及び前記局部発振器に電気的に接続されて、局部発振信号と前記対応反射信号との信号値を混合して混合反射信号を生成する第2混合部と、
     前記混合送信信号と前記混合反射信号とを比較することにより、前記送信信号と前記反射信号との振幅比及び位相差を検出する振幅位相検出部と、を有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の整合回路。
  9.  前記不整合検出部は、
     前記第1方向性結合部及び前記第2方向性結合部に電気的に接続され、前記対応送信信号と前記対応反射信号との信号値を混合して順混合信号を生成する第1混合部と、
     前記対応送信信号の振幅と前記対応反射信号の振幅とを検出する振幅検出部と、
     前記第1方向性結合部及び前記第2方向性結合部に電気的に接続され、前記対応送信信号と前記対応反射信号のうちいずれか一方の位相をずらして互いを混合して、位相転位混合信号を生成する第2混合部と、
     前記対応送信信号の振幅及び前記対応反射信号の振幅から前記送信信号と前記反射信号との振幅比を検出し、前記順混合信号と前記位相転位混合信号とを比較することにより前記送信信号と前記反射信号との位相差を検出する振幅位相検出部と、を有する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の整合回路。
  10.  前記反射信号の振幅が所定の閾値以上である場合は、前記整合部による前記インピーダンスの変化を中止させる、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の整合回路。
  11.  前記整合回路は、前記アンテナが受信した受信信号が入力され前記アンテナから前記反射信号が反射される受信回路と電気的に接続される、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の整合回路。
  12.  前記整合部は、前記送信回路と前記アンテナとの間に設けられ、
     前記不整合検出ユニットは、前記整合部と前記アンテナとの間に設けられ、前記整合部を介して前記送信回路と接続される、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の整合回路。
  13.  前記整合部は、前記送信回路と前記アンテナとの間に設けられ、
     前記不整合検出ユニットは、前記送信回路と前記整合部との間に設けられ、前記整合部を介して前記アンテナと接続される、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の整合回路。
  14.  前記整合部は、前記送信回路と前記アンテナとの間に設けられ、
     前記不整合検出ユニットは、第1不整合検出ユニットと第2不整合検出ユニットとの複数設けられ、
     前記第1不整合検出ユニットは、前記整合部と前記アンテナとの間に設けられ、前記整合部を介して前記送信回路と接続されており、
     前記第2不整合検出ユニットは、前記送信回路と前記整合部との間に設けられ、前記整合部を介して前記アンテナと接続される、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の整合回路。
  15.  請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の整合回路と、前記整合回路と電気的に接続され前記送信信号を生成する送信回路と、前記整合回路と電気的に接続され前記送信信号を無線送信するアンテナと、を有する無線通信装置。
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