(57)【要約】【課題】使用するアンテナを１個とし、また不感帯による通信の不能を削減することができるアンテナ装置を得る。【解決手段】アンテナ装置５０は、指向性を有するアンテナ１と、アンテナ１を介して外部の送受信機３１と無線通信を行う無線通信部２と、アンテナ１を揺動可能に支持する支持構造３と、支持構造３に接続されアンテナを指向方向が走査するように揺動させる駆動機構４とを有している。アンテナ１の指向方向を変化させることで直接波αと反射波βとの干渉状態が変化し、送受信機３１との間の伝送路の不感帯の場所が移動するので、不感帯による通信の不能を削減することができる。また、使用するアンテナを１つとすることができる。【選択図】図１
2006014087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を有するアンテナと、
前記アンテナを介して外部の送受信機と無線通信を行う無線通信部と、
前記アンテナの指向方向を走査するように揺動させる揺動機構と
を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記揺動機構は、前記アンテナを揺動可能に支持する支持構造と、
前記支持構造に接続され前記アンテナを指向方向が走査するように揺動させる駆動機構を含むとともに、
前記駆動機構を制御する制御部と、
前記アンテナの角度を記憶する記憶部とをさらに有し、
前記制御部は、前記駆動機構を介して前記アンテナを揺動動作させながら、自装置と外部の送受信機との通信成立を監視し、通信成立の際の前記アンテナの角度を前記記憶部に記憶する角度記憶モードを有する
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記アンテナを前記記憶部に記憶した複数の角度に順次向けながら、各角度において、外部の前記送受信機と通信をする通信モードをさらに有する
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記角度記憶モードにて、通信が成立するアンテナ角度を探す際、一度通信の成立した前記送受信機を通信の対象から外して、他の前記送受信機との通信成立の角度を探す
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外部の受信機または送受信機と無線通信を行うアンテナ装置に関し、特に指向性を有するアンテナを介して無線通信を行うアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信においては、直接波と反射波との干渉によって、送受信機間の伝送路に不感帯が発生する。そしてこの不感帯の中に通信対象となる送受信機が存在していると、送受信機間で通信が出来ないという状況が発生する。この課題を解決するため、従来、複数個のアンテナを用いたダイバーシチ技術が提案されている。ダイバーシチ技術を用いることで、あるアンテナの通信が不感帯によって不成立の場合でも、他のアンテナを用いて通信を可能とすることができる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、複数のアンテナを使用する場合においても、複数のアンテナから送信される電波の干渉により新たに不感帯が発生することがある。この対応策として、複数のアンテナから電波を発射する際の発信状態を調整して干渉パターンを変更する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、同様の目的から、アンテナの偏波特性を変化させる方法（例えば、特許文献２参照）やループアンテナを構成するエレメントを切り替える方法（例えば、特許文献３参照）も提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−６０９０５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８５１９号公報
【特許文献３】特開平８−２２２９３６号公報
【非特許文献１】奥村善久、進士昌明著「移動通信の基礎」電子情報通信学会,1986年10月1日、P161〜163
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように従来の方法では、いずれのものもアンテナおよびアンテナを構成するエレメントが複数個必要となり、回路が大きくなるという未解決の課題を有している。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、使用するアンテナを１個とし、アンテナの指向方向を変化させることで直接波と反射波との干渉状態を変化させて、送受信機間の伝送路の不感帯の場所を移動させることにより、不感帯による通信の不能を削減することができるアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るアンテナ装置は、指向性を有するアンテナと、アンテナを介して外部の送受信機と無線通信を行う無線通信部と、アンテナの指向方向を走査するように揺動させる揺動機構とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るアンテナ装置にあっては、アンテナの指向方向を変化させることで直接波と反射波との干渉状態を変化し、送受信機との間の伝送路の不感帯の場所が移動するので、不感帯による通信の不能を削減することができる。また、使用するアンテナを１つとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明にかかるアンテナ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は実施の形態１のアンテナ装置の構成図である。図１において、本実施の形態のアンテナ装置５０は、指向性を有するアンテナ１と、アンテナ１を介して外部の送受信機と無線通信を行う無線通信部２と、アンテナ１を揺動可能に支持する支持構造３と、支持構造３に接続されアンテナ１を指向方向が走査するように揺動させる駆動機構４とを有している。支持構造３と駆動機構４とは、アンテナ１の指向方向を走査するように揺動させる揺動機構を構成している。
【００１２】
図２はアンテナ１が傾いたときに直接波と反射波がどのように変化するかを示す図であり、アンテナ１が傾いてない場合（図２の左側）とアンテナ１が傾いた場合（図２の右側）とで比較して説明する図である。この例の場合、アンテナ１は送信アンテナであり、受信位置における受信機３０に対して送信を行う。反射物２０はアンテナ１からの信号を反射する。直接波αと反射波βは、２つの信号の感度の大きさが同レベルで位相が逆の場合に干渉波の信号レベルが最も低下する。２つの信号のレベル差が大きいほど、レベル低下は小さくなる。例えば、（図２の左側）の場合では２波のレベル差が小さいが、（図２の右側）では反射波βの信号はアンテナ１の放射パターンＰのヌル点に近い部分から送信されているため、レベル差が大きい。本実施の形態においては、この性質を利用し、駆動機構４を使ってアンテナ１を揺動させ、アンテナ１の指向方向を変化させることで、感度の良好な場所を探す。
【００１３】
図３は本実施の形態のアンテナ装置を倉庫内の荷物管理をする固定局間通信に適用した例を示す。荷物に貼付された送受信機である無線ＩＤタグを用いて倉庫内の荷物管理をするというものである。この例の場合、アンテナ１は、リーダ/ライタタイプのアンテナであり、倉庫内に置かれた荷物に貼付された無線タグ３１と双方向に通信を行う。倉庫内の地点Ｘは、アンテナ１からの直接波αと反射物２０からの反射波βとの干渉により、不感帯が形成され通信不能エリアとなっている。
【００１４】
この例のような構成の無線タグシステムにおいては、無線タグ３１と、無線タグ３１にデータを書き込んだり、データを読み出したりするリ−ダ／ライタタイプのアンテナ１を有するアンテナ装置５０との間で通信が行われる。この通信は、通常予め設定された時間内であれば、両者の間で複数回繰り返して通信が行われる。本実施の形態においては、アンテナ１の指向方向が変化している。この動作は、タグ側から見れば直接波αと反射波βの状態が変化していることとなり、あるタイミングで不感帯となっても、次のタイミングでは通信可能となる場合が多い。
【００１５】
以上のように、アンテナ１に支持構造３と駆動機構４とを設け、アンテナ１の指向方向を変化させているので、不感帯の場所を移動することができ、これによって、通信成功確率が向上する。そして、従来は不感帯を移動するためにダイバーシチとしてアンテナまたはアンテナを構成するエレメント等を複数個必要としていたが、本実施の形態においては、アンテナは１つで良く、回路規模の増加はない。
【００１６】
さらに、従来は、周辺の反射物の影響が小さくなるように置局やアンテナの方向を調整するといった調整作業が必要であったが、本実施の形態においては、受信状態が最良になるようにアンテナの指向方向を変化させるため、これら調整作業は軽減または不要となる。
【００１７】
また、本実施の形態においては、機械的にアンテナの指向方向を変化させるようにしているが、電気的に指向方向を変化させても良い。この場合には図４に示すようにアンテナ装置５１は、支持構造３と駆動機構４の替わりに、アンテナ１の放射パターンを形成する揺動機構としての放射パターン形成回路４Ｂを有している。
【００１８】
なお、本実施の形態のアンテナ１は、平面アンテナであるが、平面アンテナに限らずその他の形状のアンテナであっても指向性を有するものであれば、同様な効果を得ることができる。
【００１９】
実施の形態２．
上述の実施の形態１は、アンテナ１を単に揺動させることにより指向方向を変化させるようにしたものであるが、次に指向方向の変化を積極的に制御する実施の形態を示す。
図５は実施の形態２のアンテナ装置の構成図である。本実施の形態のアンテナ装置６０は、実施の形態１の構成に加えて、駆動機構４の動作を制御する制御部５と、アンテナ１の角度を記憶する記憶部６とを有している。
【００２０】
本実施の形態では、１つのアンテナ装置６０と複数個の無線ＩＤタグ間で通信を行う場合を例にしている。アンテナ装置６０から複数の無線ＩＤタグに対して同時に通信を行うことはなく、複数個の無線ＩＤタグと通信を行う場合には順番に１つずつ通信を行う。なお、アンテナ装置６０はエリア内にある無線ＩＤタグの個数Ｎ個を記憶している。
【００２１】
本実施の形態の制御部５は、角度記憶モードと通信モードの２つのモードを有している。角度記憶モードは、駆動機構４を動作させながら、自装置と外部の送受信機（無線ＩＤタグ）との通信成立を監視し、通信成立の際のアンテナ１の角度を記憶部５に記憶するモードである。一方、通信モードは、アンテナ１を記憶部６に記憶した複数の角度に順次向けながら、各角度において、外部の無線ＩＤタグと通信をする通信モードをさらに有する。
【００２２】
まず、角度記憶モードの動作について図６に沿って説明する。角度記憶モードにおいては、まず、変数Ｉに１を代入し（ステップＳ１）、次に、アンテナ１の指向方向を初期値の方向にする（ステップＳ２）。この初期値は特に規定せず、無線ＩＤタグが存在すると予測された方向でも良いし、また、乱数等で発生させても良い。そして、このアンテナ角度を用いて、無線通信ＩＤタグ＃Ｉと通信を行う（ステップＳ３）。そしてこのときの通信成立の判断を行い（ステップＳ４）、通信が成立しない場合、アンテナ１の指向方向を所定の角度だけ変化させて（ステップＳ５）、再度、無線通信ＩＤタグ＃Ｉと通信を試みる（ステップＳ４）。この動作を通信が成立するまで繰り返す。
【００２３】
一方、ステップＳ３にて、通信が成立した場合には、タグ＃Ｉに対応するアンテナ角度を、記憶部６のメモリアドレス＃Ｉに記憶する（ステップＳ６）。そして、変数Ｉが無線通信ＩＤタグの個数Ｎに達していないことを判断し（ステップＳ７）、変数Ｉをインクリメントして（ステップＳ８）、ステップＳ３に戻る。この動作を、変数Ｉが無線通信ＩＤタグの個数Ｎに達するまで、つまり、全ての無線通信ＩＤタグとの通信が成立するまで繰り返す。
【００２４】
次に、通信モードの動作について図７に沿って説明する。角度記憶モードにおいては、まず、変数Ｉに１を代入し（ステップＳ１１）、次に、記憶部６のメモリ＃Ｉからアンテナの角度を読み出し（ステップＳ１２）、次に、アンテナ１の角度を読み出した角度に変更する（ステップＳ１３）、その後、無線通信ＩＤタグ＃Ｉとの間で通信を行う（ステップＳ１４）。その後、変数Ｉが無線通信ＩＤタグの個数Ｎに達していないことを判断し（ステップＳ１５）、変数Ｉをインクリメントして（ステップＳ１６）、ステップＳ３に戻る。この動作を、変数Ｉが無線通信ＩＤタグの個数Ｎに達するまで繰り返す。
【００２５】
以上のように、本実施の形態のアンテナ装置６０においては、実施の形態１の構成に加えて、駆動機構４を制御する制御部５と、アンテナ１の角度を記憶する記憶部６とを有し、角度記憶モードにおいては、駆動機構４を動作させながら自装置と外部の送受信機（無線通信ＩＤタグ）との通信成立を監視し、通信成立の際のアンテナ１の角度を記憶部６に記憶するので、自装置と外部の無線通信ＩＤタグとの間の通信成立の際のアンテナ１の角度を容易に求めることができる。
【００２６】
また、通信モードにおいては、アンテナ１を記憶部６に記憶した複数の角度に順次向けながら、各角度において、外部の無線通信ＩＤタグと通信をする。そのため、各無線通信ＩＤタグと通信が成立する角度にアンテナ１を無駄な動作なく向けることができ、すべての通信を全て完了させるまでの時間を短縮することができる。
【００２７】
尚、本実施の形態においては、機械的にアンテナの指向方向を変化させるようにしているが、実施の形態１と同様、電気的に指向方向を変化させても良い。
【００２８】
実施の形態３．
上述の実施の形態２では、角度記憶モードにおいて、通信成立する角度を探し出す際、通信が成立した場合の角度を記憶するようにしたが、本実施の形態においては、特定の指向方向にて通信できない無線通信ＩＤタグを記憶し、通信できない無線通信ＩＤタグが無くなるまで放射パターンを変化させようにして、無線通信ＩＤタグとの通信が成立する角度を探す。
【００２９】
図８は本実施の形態の角度記憶モードの動作を示すフローチャートである。本実施の形態の角度記憶モードにおいては、まず、変数Ｉに１を代入し（ステップＳ２１）、次に、アンテナ１の指向方向を初期値の方向にする（ステップＳ２２）。そして、このアンテナ角度を用いて、アンテナ角度が決定していない全ての無線通信ＩＤタグとの通信を試みる（ステップＳ２３）。すなわち、ステップＳ２３においては、すでに通信が成立してアンテナ角度が記憶されている無線通信ＩＤタグは、対象から外されて、その他の無線通信ＩＤタグとの通信が試みられる。そして、通信が成立した場合には、タグの番号に対応する記憶部６のメモリアドレスに現在のアンテナ角度を記憶する（ステップＳ２４）。そして、通信不成立の無線通信ＩＤタグが残存していれば（ステップＳ２５）、変数Ｉをインクリメントし（ステップＳ２６）、さらに、アンテナ１の指向方向を所定の角度だけ変更して（ステップＳ２７）ステップＳ３に戻る。この動作を、通信不成立の無線通信ＩＤタグがなくなるまで繰り返す。
【００３０】
以上のように、本実施の形態のアンテナ装置においては、制御部５は、角度記憶モードにて、通信が成立するアンテナ角度を探す際、一度通信の成立した送受信機（無線通信ＩＤタグ）を通信の対象から外して、他の送受信機（無線通信ＩＤタグ）との通信成立の角度を探す。そのため、角度記憶モードにおいて、アンテナ１の無駄な動作が削減されるとともに、全ての角度を求めるために費やす時間を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
例えば、倉庫内の荷物管理をする固定局間通信に適用して有用なものであり、特に通信対象物が不感帯に位置してしまう場合で、電波を反射する反射物と通信対象物とが混在するような場合に適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】アンテナ装置の実施の形態１の構成図である。
【図２】アンテナ装置のアンテナが傾いてない場合と傾いた場合の直接波と反射波の進む様子を比較して示す図である。
【図３】実施の形態１のアンテナ装置を倉庫内の荷物管理をする固定局間通信に適応した例を示す図である。
【図４】アンテナ装置の実施の形態１の他の構成を示す構成図である。
【図５】アンテナ装置の実施の形態２の構成図である。
【図６】角度記憶モードの動作を示すフローチャートである。
【図７】通信モードの動作を示すフローチャートである。
【図８】本実施の形態３の角度記憶モードの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１  アンテナ
２  無線通信部
３  支持構造（揺動機構）
４  駆動機構（揺動機構）
４Ｂ  ビーム形成回路（揺動機構）
５  制御部
６  記憶部
５０，６０  アンテナ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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