(57)【要約】【課題】受信信号から回り込み波及び反射波を除去することができる新しい構成を備える無線通信装置を提供する。【解決手段】  本明細書の無線通信装置は、アンテナ１０と、送信部４と、受信部６と、サーキュレータ８と、サーキュレータ８とアンテナ１０との間に接続されており、入力する信号の位相を変化させる位相調整部２０とを備える。送信部４からサーキュレータ８を介して送信信号がアンテナ１０に入力されると、その送信信号の反射波４０がアンテナ１０から位相調整部２０を介してサーキュレータ８に入力される。サーキュレータ８に送信部４から送信信号が入力されると、その送信信号の回り込み波が受信部６に入力される。位相調整部２０は、アンテナ１０から入力される反射波４０の位相を、回り込み波３０の位相の逆位相となるように変化させる。【選択図】図１
2014175764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと、
アンテナを介して送信信号を送信する送信部と、
アンテナを介して受信信号を受信する受信部と、
送信部とアンテナとの間に接続されると共に、受信部とアンテナとの間に接続されており、送信部から入力される信号をアンテナに出力する一方、アンテナから入力される信号を受信部に出力する送受信分離部と、
送受信分離部とアンテナとの間に接続されており、入力する信号の位相を変化させる位相調整部と、を備え、
送信部から送受信分離部を介して送信信号がアンテナに入力されると、その送信信号の反射波がアンテナから位相調整部を介して送受信分離部に入力し、
送受信分離部に送信部から送信信号が入力されると、その送信信号の回り込み波が受信部に入力し、
位相調整部は、アンテナから入力される反射波の位相を、回り込み波の位相の逆位相となるように変化させる、
無線通信装置。
【請求項２】
位相調整部は、
入力する信号の位相を変化させる可変容量素子と、
可変容量素子に直流電圧を印加する電圧制御部と、
を備え、
可変容量素子は、印加される直流電圧の値に応じて容量を変化させる、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
無線通信装置は、回路装置とアンテナとに分かれて構成されており、
アンテナには、可変容量素子が実装されており、
回路装置には、送信部、受信部、送受信分離部、及び、電圧制御部が搭載されており、
回路装置とアンテナとが、信号と可変容量素子に印加される直流電圧とを伝送する同軸ケーブルで接続されている、
請求項２に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、アンテナと、アンテナを介して送信信号を送信する送信部と、アンテナを介して受信信号を受信する受信部と、送信部と受信部とアンテナに接続された送受信分離部を備える無線通信装置を開示する。送受信分離部は、入力する送信信号をアンテナに出力する一方、アンテナから入力する受信信号を受信部に出力する。この無線通信装置では、受信部で受信される信号には、アンテナで受信した受信信号に加えて、送信部側から受信部側への回り込み波と、アンテナに入力する送信信号の反射波が含まれる。この無線通信装置は、回り込み波と反射波との合成波を除去するために合成波の逆相信号を生成する逆相信号生成部をさらに備える。逆相信号生成部は、逆相信号を生成するために使用する合成波の振幅及び位相に関する情報を送信信号から取得し、その情報に基づいて逆相信号を生成する。特許文献１の技術では、逆相信号を生成することにより、受信信号に含まれる回り込み波と反射波との合成波を除去し、ノイズの少ない受信信号を受信することが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の無線通信装置は、上記の逆相信号生成部を備えるため、回路が大規模化し易くなる傾向がある。そのため、受信信号から回り込み波及び反射波を除去する新たな技術の開発が求められている。本明細書では、受信信号から回り込み波及び反射波を除去することができる新しい構成を備える無線通信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する無線通信装置は、アンテナと、アンテナを介して送信信号を送信する送信部と、アンテナを介して受信信号を受信する受信部と、送信部とアンテナとの間に接続されると共に、受信部とアンテナとの間に接続されており、送信部から入力される信号をアンテナに出力する一方、アンテナから入力される信号を受信部に出力する送受信分離部と、送受信分離部とアンテナとの間に接続されており、入力する信号の位相を変化させる位相調整部とを備える。送信部から送受信分離部を介して送信信号がアンテナに入力されると、その送信信号の反射波がアンテナから位相調整部を介して送受信分離部に入力される。送受信分離部に送信部から送信信号が入力されると、その送信信号の回り込み波が受信部に入力される。位相調整部は、アンテナから入力される反射波の位相を、回り込み波の位相の逆位相となるように変化させる。
【０００６】
上記の無線通信装置では、位相調整部によって、アンテナからの反射波の位相を、回り込み波の位相と逆位相になるように変化させることができる。この場合、反射波と回り込み波とが相殺される。その結果、受信信号から反射波と回り込み波の両方を除去することができる。ここで、反射波の位相が回り込み波の位相の逆位相であることは、回り込み波の位相と完全な逆位相（回り込み波と反射波の位相差が１８０°）である場合に限られない。反射波の位相は、受信信号に含まれるノイズ成分をある程度除去できる程度に、回り込み波の位相と異なっていればよい。「反射波の位相が回り込み波の位相の逆位相である」場合は、反射波の位相と回り込み波の位相差が９０°〜２７０°である場合を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施例の無線通信装置を概略的に示す図。
【図２】第２実施例の無線通信装置を概略的に示す図。
【図３】第３実施例の無線通信装置を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に示す技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。
【０００９】
（特徴１）位相調整部は、入力する信号の位相を変化させる可変容量素子と、可変容量素子に直流電圧を印加する電圧制御部とを備えていてもよい。可変容量素子は、印加される直流電圧の値に応じて容量を変化させてもよい。
【００１０】
この構成によると、電圧制御部が可変容量素子に印加する直流電圧の大きさを調整することにより、可変容量素子の容量を適切に調整し、反射波の位相を回り込み波の位相と逆位相になるように変化させることができる。これによって、受信信号から反射波と回り込み波とを除去することができる。
【００１１】
（特徴２）無線通信装置は、回路装置とアンテナとに分かれて構成されていてもよい。アンテナには、可変容量素子が実装されており、回路装置には、送信部、受信部、送受信分離部、及び、電圧制御部が搭載されており、回路装置とアンテナとが、信号と可変容量素子に印加される直流電圧とを伝送する同軸ケーブルで接続されていてもよい。
【００１２】
通常、アンテナは、比較的面積の大きい地板を備えており、他部材を配置する余地が比較的多い。また、アンテナの地板は、グランドとして利用することができる。この点、上記の構成によると、可変容量素子をアンテナに実装することで、比較的面積の大きいアンテナの地板を有効に利用することができる。可変容量素子がアンテナに実装された分、回路装置を小型化することができる。
【実施例】
【００１３】
（第１実施例）
図１に示す無線通信装置２は、ＵＨＦ帯のキャリア信号（搬送波）を使用してＲＦＩＤタグと通信するＲＦＩＤリーダライタである。図１の無線通信装置２は、送信部４と、受信部６と、サーキュレータ８と、アンテナ１０と、位相調整部２０とを備える。
【００１４】
送信部４は、アンテナ１０を介して送信信号を送信する。図１では示していないが、送信部４は、符号化部、変調部、発振器、及び、増幅器を有している。符号化部には、図示しない制御部から出力される送信データが入力される。符号化部は、入力された送信データを符号化して変調部に与える。変調部は、発振器から出力されるＵＨＦ帯（例えば９００ＭＨｚ）のキャリア信号と、符号化部から出力される符号化信号（変調信号）とを乗算することでＡＳＫ変調した被変調信号（送信信号）を増幅器に出力する。なお、発振器の発振動作は制御部によって制御される。増幅器は、変調部から出力される送信信号を増幅し、出力する。後で説明するように、出力された信号は、サーキュレータ８、位相調整部２０、及び、アンテナ１０を介して送信される。
【００１５】
受信部６は、ＲＦＩＤタグから、アンテナ１０を介して受信信号（図１の受信信号５０）を受信する。図１では図示していないが、受信部６は、増幅器、復調部、二値化処理部、復号化部を有している。アンテナ１０による受信信号（ＲＦＩＤからの信号）は、サーキュレータ８から増幅器に与えられる。増幅器は、受信信号を増幅して復調部に与える。復調部は、増幅器から与えられた増幅後の受信信号を復調し、二値化処理部に与える。二値化処理部は、復調後の受信信号を二値化し、復号化部に与える。復号化部は、二値化された受信信号を復号化し、復号化された受信信号を制御部に与える。
【００１６】
サーキュレータ８は、送信部４とアンテナ１０との間に接続されるとともに、受信部６とアンテナ１０との間に接続されている。サーキュレータ８は、送信部４から出力される信号をアンテナ１０に出力する一方、アンテナ１０から入力される信号を受信部６に出力する。送信部４から出力された送信信号がサーキュレータ８を通過する際、一部の信号が、送信部４側から、受信部６側に回り込む場合がある。この回り込む信号を回り込み波（図１の回り込み波３０）と呼ぶ。
【００１７】
アンテナ１０は、送信部４から出力された送信信号を空間に放射するとともに、ＲＦＩＤから出力された受信信号をキャッチする。送信部４から出力された送信信号の一部は、空間に放射されることなく、アンテナ１０で反射されてサーキュレータ８に戻る。この反射される信号を反射波（図１の反射波４０（４０ａ、４０ｂ））と呼ぶ。
【００１８】
位相調整部２０は、サーキュレータ８とアンテナ１０との間に接続されている。位相調整部２０は、サーキュレータ８から入力される信号及びアンテナ１０から入力される信号の位相を変化させる。位相調整部２０は、バリキャップ２２と、電圧制御部２４と、インダクタ２６と、キャパシタ２８とを備える。
【００１９】
バリキャップ２２は、印加される直流電圧の値に応じて容量を変化させる可変容量素子である。バリキャップ２２は、カソード側がサーキュレータ８とアンテナ１０との間に接続されており、アノード側が接地されている。バリキャップ２２が備えられていることによって、位相調整部２０に入力される信号（送信信号、反射波４０、受信信号５０など）の位相が変化する。電圧制御部２４は、インダクタ２６を介して、サーキュレータ８とアンテナ１０との間に接続されている。電圧制御部２４は、バリキャップ２２に直流電圧を印加する。バリキャップ２２は、電圧制御部２４から印加される直流電圧の値に応じて容量が変化する。バリキャップ２２の容量が変化すると、位相調整部２０に入力される信号（送信信号、反射波４０、受信信号５０など）の位相の変化量が変化する。本実施例では、電圧制御部２４がバリキャップ２２に印加する直流電圧の値は、位相調整部２０を通過した後の反射波４０ｂの位相が、回り込み波３０の位相と逆位相（位相差が１８０°）になる程度の値に調整されている。また、送信部４が出力する送信信号の周波数（即ち、回り込み波３０の周波数）は一定であるため、無線通信装置２の回路の特性も一定である。そのため、電圧制御部２４が印加する直流電圧の値は、一度上記の値に調整した後は、基本的に変更不要である。
【００２０】
インダクタ２６は、直流電圧を通過させるが、交流信号を通過させない。そのため、電圧制御部２４に交流信号の影響が及ぶことが防止される。キャパシタ２８は、交流信号を通過させるが、直流電圧を通過させない。そのため、サーキュレータ８、送信部４、及び、受信部６に、直流電圧の影響が及ぶことが防止される。
【００２１】
（無線通信装置２の動作）
次いで、本実施例において、送信信号を送信し、ＲＦＩＤタグから受信信号を受信する場合の無線通信装置２の動作について説明する。図示しない制御部の指示に従って送信部４が送信信号を出力すると、送信信号は、サーキュレータ８に入力される。サーキュレータ８は、送信信号を、位相調整部２０に入力する。この際、送信信号の一部が回り込み波３０として受信部６側に回り込む。
【００２２】
位相調整部２０に入力された送信信号の位相は、バリキャップ２２によって変化する。位相調整部２０を通過した送信信号は、アンテナ１０から空間に放射される。この際、送信信号の一部が、アンテナ１０で反射され、反射波４０としてサーキュレータ８に戻る。この時点（位相調整部２０を１回通過した時点）の反射波４０ａの位相は、回り込み波３０の位相とは異なる位相に変化されている。
【００２３】
反射波４０ａは、再度位相調整部２０に入力される。位相調整部２０に入力された反射波４０ａの位相は、バリキャップ２２によってさらに変化する。位相調整部を通過した反射波４０ｂは、サーキュレータ８に入力される。反射波４０ｂの位相は、回り込み波３０の位相と逆位相（位相差が１８０°）となるように調整されている。また、回り込み波３０の振幅と、反射波４０ｂの振幅は同一である。そのため、回り込み波３０と反射波４０ｂは、受信部６に入力される前に相殺される。
【００２４】
無線通信装置２の通信エリア内にＲＦＩＤタグが存在すると、そのＲＦＩＤタグは、アンテナ１０から送信された送信信号を受信する。ＲＦＩＤタグは、送信信号を受信すると、動作用電力を生成し、必要な処理を行う。必要な処理を行うことで、ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグ内のデータを信号に乗せてアンテナ（ＲＦＩＤタグ側のアンテナ）より出力する。
【００２５】
ＲＦＩＤタグより返信された信号（受信信号５０）は、無線通信装置２のアンテナ１０により受信される。アンテナ１０で受信された受信信号５０は、位相調整部２０を通過する。位相調整部を通過した受信信号５０の位相は、バリキャップ２２によって変化する。位相調整部２０を通過した受信信号５０は、サーキュレータ８に入力される。サーキュレータ８は、入力された受信信号５０を受信部６に送る。この結果、受信部６は受信信号５０を受信する。
【００２６】
以上、本実施例の無線通信装置２について説明した。上記の通り、本実施例の無線通信装置２では、位相調整部２０によって、アンテナ１０からの反射波４０ａを、回り込み波３０の位相と逆位相（図１の反射波４０ｂ参照）になるように変化させる。これによって、反射波４０ｂと回り込み波３０が相殺される。その結果、受信部６が受信する受信信号５０から、反射波４０ｂと回り込み波３０の両方を除去することができる。受信部６は、ノイズの少ない受信信号５０を受信することができる。
【００２７】
本実施例では、図１に示すように、位相調整部２０は、入力する信号の位相を変化させるバリキャップ２２と、バリキャップ２２に直流電圧を印加する電圧制御部２４とを備える。そのため、電圧制御部２４がバリキャップ２２に印加する直流電圧の大きさを調整することにより、バリキャップ２２の容量を適切に調整し、反射波４０ａの位相を回り込み波３０の位相と逆位相になるように変化させることができる。これによって、受信信号５０から反射波４０ｂと回り込み波３０とを除去することができる。
【００２８】
また、本実施例では、１個のバリキャップ２２と、電圧調整部２４を備える比較的簡易な構成で、受信部６が受信する受信信号５０から、反射波４０ｂと回り込み波３０の両方を除去することができる。逆相信号生成部を備える従来の構成の無線通信装置に比べて、無線通信装置２を小型化することもできる。
【００２９】
本実施例の構成と請求項の記載との対応関係を記載しておく。サーキュレータ８が「送受信分離部」の一例である。バリキャップ２２が「可変容量素子」の一例である。
【００３０】
（第２実施例）
第２実施例について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。図２に示すように、本実施例の無線通信装置１０２も、その基本構成は第１実施例の無線通信装置２（図１参照）と共通する。本実施例では、無線通信装置１０２は、回路装置１２０とアンテナ装置１１０とに分かれて構成されている点で第１実施例とは異なる。回路装置１２０とアンテナ装置１１０は、信号と直流電圧とを伝送する同軸ケーブル１３０で接続されている。本実施例では、位相調整部２０は、回路装置１２０の一部（電圧制御部２４、インダクタ２６、キャパシタ２８）、アンテナ装置１１０の一部（バリキャップ２２）、及び、同軸ケーブル１３０によって形成されている。
【００３１】
アンテナ装置１１０には、アンテナ１０と、バリキャップ２２とが実装されている。アンテナ装置１１０は、図示しないアンテナ１０の地板も含む。アンテナ１０に設けられる地板は、通常比較的面積が大きく、他部材を配置する余地が比較的多い。また、アンテナの地板は、グランドとして利用することもできる。本実施例では、バリキャップ２２は、アンテナ１０の地板上に設けられている。バリキャップ２２のアノード側は、地板に接続されることにより接地されている。アンテナ１０及びバリキャップ２２が果たす役割は、第１実施例と同様である。
【００３２】
回路装置１２０には、送信部４と、受信部６と、サーキュレータ８と、電圧制御部２４と、インダクタ２６と、キャパシタ２８とが搭載されている。各構成要素が果たす役割は、第１実施例と同様である。
【００３３】
同軸ケーブル１３０は、回路装置１２０とアンテナ装置１１０とを接続するケーブルである。同軸ケーブル１３０は、信号（送信信号、反射波、受信信号）と、バリキャップ２２に印加される直流電圧とを伝送する。
【００３４】
本実施例では、バリキャップ２２をアンテナ１０の地板上に設けてアンテナ装置１１０を構成したことで、比較的面積の大きいアンテナ１０の地板を有効に利用することができる。バリキャップ２２がアンテナ１０に実装された分、回路装置１２０を小型化することもできる。
【００３５】
（第３実施例）
第３実施例について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。図３に示すように、本実施例の無線通信装置２０２も、その基本構成は第１実施例の無線通信装置２（図１参照）と共通する。本実施例では、位相調整部２０が、２個のバリキャップ２２、２３と、インダクタ２９を有している点が第１実施例とは異なる。なお、本実施例の位相調整部２０も、第１実施例と同様に、電圧制御部２４、インダクタ２６、及び、キャパシタ２８を有している。
【００３６】
本実施例では、２個のバリキャップ２２、２３と１個のインダクタ２９は、π型に備えられている。本実施例では、２個のバリキャップ２２、２３には、それぞれ、電圧制御部２４から直流電圧が印加される。本実施例では、２個のバリキャップ２２、２３により、位相調整部２０に入力される信号の位相を変化させることができる。本実施例では、電圧制御部２４がバリキャップ２２、２３に印加する直流電圧の値は、バリキャップ２２、２３の容量が、位相調整部２０を通過した後の反射波の位相が、回り込み波の位相と逆位相（位相差が１８０°）になる程度の値に調整されている。
【００３７】
本実施例の無線通信装置２０２では、位相調整部２０が２個のバリキャップ２２、２３を有する。そのため、バリキャップが１個の場合に比べて、入力される信号の位相を大きく変化させることができるという効果がある。
【００３８】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、以下の変形例を含んでもよい。
【００３９】
（変形例１）  上記の各実施例では、位相調整部２０は、アンテナ１０からの反射波の位相を、回り込み波の位相と逆位相になるように変化させる。反射波の位相が回り込み波の位相の逆位相であることは、回り込み波の位相と完全な逆位相（回り込み波と反射波の位相差が１８０°）である場合に限られない。反射波の位相は、受信信号に含まれるノイズ成分をある程度除去できる程度に、回り込み波の位相と異なっていればよい。一般的に、「反射波の位相が回り込み波の位相の逆位相である」場合は、反射波の位相と回り込み波の位相差が９０°〜２７０°である場合を含んでいればよい。
【００４０】
（変形例２）  位相調整部２０に含まれる可変容量素子は、バリキャップ２２（２３）には限られない。例えば、可変容量素子として、容量可変型コンデンサ等を用いてもよい。
【００４１】
（変形例３）  また、位相調整部２０は、アンテナ１０からの反射波の位相を、回り込み波の位相と逆位相になるように変化させることができれば、上記の各実施例の構成に限られず、任意の構成とすることができる。そのため、例えば、位相を変化させるために、可変容量素子に代えて、容量が予め決められた（可変でない）素子を用いてもよい。その場合、接続される素子の容量が、位相調整部２０を通過した反射波の位相が回り込み波の逆位相に変化される程度に予め設定されていればよい。
【００４２】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４３】
２：無線通信装置
４：送信部
６：受信部
８：サーキュレータ
１０：アンテナ
２０：位相調整部
２２：バリキャップ
２３：バリキャップ
２４：電圧制御部
２６：インダクタ
２８：キャパシタ
２９：インダクタ
３０：回り込み波
４０：反射波
４０ａ：反射波
４０ｂ：反射波
５０：受信信号
１０２：無線通信装置
１１０：アンテナ装置
１２０：回路装置
１３０：同軸ケーブル
２０２：無線通信装置
【図１】
2014175764.tif 000003
【図２】
2014175764.tif 000004
【図３】
2014175764.tif 000005