(57)【要約】  本発明の目的は、アンテナによる通信範囲を増やし、通信安定度を向上できるアンテナ装置を提供することである。そのために本発明では、入力信号を等しい電力のＮ個（Ｎは、２以上の整数）の分配信号に分配するＮ分配器と、Ｎ個の分配信号をそれぞれ入力して伝送するＮ本の第１段目の進行波アンテナと、Ｎ本の第１段目の進行波アンテナのそれぞれから出力されるＮ個の分配出力信号のうちＭ個（Ｍは、２以上Ｎ以下の整数）を入力して合成された合成信号を出力するＭ合成器と、合成信号を入力して伝送する第２段目の進行波アンテナを備え、Ｎ個の分配信号のうちのＭ個の分配信号がＭ本の第１段目の進行波アンテナを介してＭ合成器で合成される、それぞれの経路が等長配線である。
2016152077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を等しい電力のＮ個（Ｎは、２以上の整数）の分配信号に分配するＮ分配器と、
前記Ｎ個の分配信号をそれぞれ入力して伝送するＮ本の第１段目の進行波アンテナと、
前記Ｎ本の第１段目の進行波アンテナのそれぞれから出力されるＮ個の分配出力信号のうちＭ個（Ｍは、２以上Ｎ以下の整数）を入力して合成された合成信号を出力するＭ合成器と、
前記合成信号を入力して伝送する第２段目の進行波アンテナと、
を備え、
前記Ｎ個の分配信号のうちのＭ個の分配信号がＭ本の第１段目の進行波アンテナを介して前記Ｍ合成器で合成される、それぞれの経路が等長配線である
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記Ｎ分配器の分配数Ｎが２のべき乗、つまりＮ＝２ｎかつｎは１以上の整数である
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Ｍ合成器の合成数Ｍが２のべき乗、つまりＭ＝２ｍかつｍは１以上の整数である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記Ｎ本の第１段目の進行波アンテナのそれぞれの長さが、通過する信号の減衰量が３×ｍデシベルとするように調整される
ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記Ｎ分配器の分配数Ｎと前記Ｍ合成器の合成数Ｍが一致（つまりＮ＝Ｍ）し、
前記第２段目の進行波アンテナの前記Ｍ合成器と接続されていない方の端面が、終端器で終端される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記Ｎ分配器の分配数Ｎが、前記Ｍ合成器の合成数ＭのＬ倍（Ｌは、２以上の整数）以上あり、
前記Ｍ合成器をＬ個と、
前記第２段目の進行波アンテナをＬ本備え、
前記Ｎ本の第１段目の進行波アンテナに入力された前記Ｎ個の分配信号のうち、Ｌ×Ｍ個が前記Ｌ個の前記Ｍ合成器の入力ポートにそれぞれ入力され、それぞれの前記Ｍ合成器が前記合成信号を出力し、
前記Ｌ個の前記Ｍ合成器の前記合成信号を、それぞれ前記Ｌ本の第２段目の進行波アンテナに入力し、
前記Ｌ個の前記Ｍ合成器で合成される前記Ｌ×Ｍ本の前記第１段目の進行波アンテナの前記分配出力信号が、それぞれ入力される前記Ｍ合成器において同位相かつ同振幅で合成されるように、前記Ｎ分配器で分配された前記分配信号が前記Ｌ×Ｍ本の前記第１段目の進行波アンテナを介して前記Ｍ合成器で合成される全ての経路が等長配線である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
Ｊ個の入力信号（Ｊは、２以上でＬ以下の整数）を合成して出力する、Ｋ個（Ｋは、整数、かつＬは、ＪのＫ倍に等しい）のＪ合成器を備え、
前記Ｎ分配器の分配数Ｎが、前記Ｍ合成器の合成数ＭのＬ倍に一致（つまりＮ＝Ｌ×Ｍ）し、
前記Ｋ個のＪ合成器は、それぞれ、前記Ｌ本の第２段目の進行波アンテナの前記合成出力信号のうちＪ個を合成して出力し、
前記Ｋ個のＪ合成器の合成信号をそれぞれ片方の端面から入力し、他方の端面を終端された、Ｋ本の第３段目の進行波アンテナをさらに備え、
前記Ｋ個のＪ合成器で合成される前記Ｌ本の第２段目の進行波アンテナの前記合成出力信号が、それぞれ入力される前記Ｊ合成器において同位相かつ同振幅で合成されるように、前記Ｎ分配器で分配された前記分配信号が前記Ｊ合成器で合成される全ての経路が等長配線である
ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記Ｍ合成器の合成数Ｍと、前記Ｊ合成器の合成数Ｊが等しく、かつ２のべき乗、つまりＭ＝Ｊ＝２ｍ、かつｍは整数であり、
前記Ｎ本の第１段目の進行波アンテナと前記Ｌ本の第２段目の進行波アンテナと前記Ｋ本の第３段目の進行波アンテナのそれぞれの長さが、通過する信号の減衰量が３×ｍデシベルとするように調整される
ことを特徴とする、請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
入力信号を等しい電力のＮ個（Ｎは、２以上の整数）の分配信号に分配するＮ分配器と、前記Ｎ個の分配信号をそれぞれ入力して伝送するＮ本の第１段目の進行波アンテナと、前記Ｎ本の第１段目の進行波アンテナのそれぞれから出力されるＮ個の分配出力信号のうちＭ個（Ｍは、２以上Ｎ以下の整数）を入力して合成された合成信号を出力するＭ合成器と、前記合成信号を入力して伝送する第２段目の進行波アンテナを備えて、前記Ｎ個の分配信号のうちのＭ個の分配信号がＭ本の第１段目の進行波アンテナを介して前記Ｍ合成器で合成される、それぞれの経路が等長配線であるアンテナ装置と、
前記アンテナ装置を送受信アンテナとして通信に使用する通信信号を送受信するＲＦＩＤリーダと、
管理対象物が所定の管理領域に置かれた状態でも前記アンテナ装置からの前記通信信号が到達できる位置にあって、前記送受信アンテナと電磁界結合または電磁波で接続され、前記ＲＦＩＤリーダの送信信号に対する応答信号を、前記送受信アンテナを介して前記ＲＦＩＤリーダに返すＲＦＩＤタグを含む
ことを特徴とする物品管理システム。
【請求項１０】
前記管理対象物が所定の管理領域に置かれていないときの前記ＲＦＩＤリーダと前記ＲＦＩＤタグの間の通信感度を第１通信感度として予め記録し、
前記ＲＦＩＤリーダと前記ＲＦＩＤタグの間の通信感度を測定し、
前記測定された通信感度が前記第１通信感度であるかどうかによって、前記管理対象物が所定の管理領域に置かれているかどうかを判定する
ことを特徴とする請求項９に記載の物品管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置および物品管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）を使用した物品管理システムが普及しつつある。例えば、図書館では、貸出図書に付与されたＲＦＩＤタグが、貸出管理、棚卸管理や無手続での図書の持ち出し検知などに使用されている。【０００３】
ＲＦＩＤタグを用いた物品管理システムでは、ＲＦＩＤタグを効率よく安定に読取ることが求められる。【０００４】
特許文献１には、多数のＲＦＩＤタグとの通信を効率よく行うアンテナ装置が開示されている。具体的には、特許文献１のアンテナ装置は、第１漏洩伝送路と、第１漏洩伝送路とはλ／４（λは、伝送路内の波長を示す）だけ電界の分布位置がずれるように構成された第２漏洩伝送路を備える。特許文献１の技術は、第１漏洩伝送路と第２漏洩伝送路を切替えてＲＦＩＤリーダに接続することにより、両漏洩伝送路の近傍に配置されたＲＦＩＤタグと通信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０７８８８２号公報（第４、５頁、図３）
【特許文献２】国際公開第２０１４／４１７１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術は、第１漏洩伝送路と、第１漏洩伝送路とは波長がλ／４ずれた第２漏洩伝送路を切替えることで、それぞれの伝送路で発生している定在波の電界強度の低い部分を相互に補完する技術である。すなわち、特許文献１の技術では、第１漏洩伝送路と第２漏洩伝送路から伝搬される電界分布を相互に補完することで、両漏洩伝送路の近傍に配置された多数のＲＦＩＤタグと通信するものである。【０００７】
特許文献１の技術では、さらに広い範囲でＲＦＩＤタグを管理するには、各伝送路長を長くする必要がある。しかし、伝送路長を長くすることは、ＲＦＩＤリーダから出力された通信信号の減衰量が大きくなるため、１つのＲＦＩＤリーダから出力される通信信号の到達距離に限界がある。【０００８】
ＲＦＩＤリーダの出力を大出力にすれば、通信信号の到達範囲は広げられる。しかし、通信信号の強度は、ＲＦＩＤリーダに近いアンテナ端部と、遠いアンテナ端部では大きく異なる。そのため、ＲＦＩＤリーダのアンテナ両端部では、ＲＦＩＤタグとの通信感度のバラツキが大きくなり、物品管理システムの安定動作に課題が生ずる。【０００９】
また、ＲＦＩＤリーダの出力をＮ分配器経由でＮ本のアンテナに供給すれば、通信信号の到達範囲は広げられる。しかし、Ｎ分配器によってＲＦＩＤリーダの通信信号の強度は各アンテナで１／Ｎになる。そのため、１つのＲＦＩＤリーダで通信信号を供給できる各アンテナの長さが短くなる。【００１０】
すなわち、結果として、どちらの方法でも１つのＲＦＩＤリーダで信号供給できるアンテナの長さには大差がなく、広い範囲で物品管理を行うことができないという課題がある。【００１１】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものである。本発明は、通信範囲を増やし、通信安定度を向上できるアンテナ装置、および、これを用いた物品管理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のアンテナ装置は、入力信号を等しい電力のＮ個（Ｎは、２以上の整数）の分配信号に分配するＮ分配器と、Ｎ個の分配信号をそれぞれ入力して伝送するＮ本の第１段目の進行波アンテナと、Ｎ本の第１段目の進行波アンテナのそれぞれから出力されるＮ個の分配出力信号のうちＭ個（Ｍは、２以上Ｎ以下の整数）を入力して合成された合成信号を出力するＭ合成器と、合成信号を入力して伝送する第２段目の進行波アンテナを備え、Ｎ個の分配信号のうちのＭ個の分配信号がＭ本の第１段目の進行波アンテナを介してＭ合成器で合成される、それぞれの経路が等長配線であることを特徴とする。【００１３】
本発明の物品管理システムは、入力信号を等しい電力のＮ個（Ｎは、２以上の整数）の分配信号に分配するＮ分配器と、Ｎ個の分配信号をそれぞれ入力して伝送するＮ本の第１段目の進行波アンテナと、Ｎ本の第１段目の進行波アンテナのそれぞれから出力されるＮ個の分配出力信号のうちＭ個（Ｍは、２以上Ｎ以下の整数）を入力して合成された合成信号を出力するＭ合成器と、合成信号を入力して伝送する第２段目の進行波アンテナを備えて、Ｎ個の分配信号のうちのＭ個の分配信号がＭ本の第１段目の進行波アンテナを介してＭ合成器で合成される、それぞれの経路が等長配線であるアンテナ装置と、アンテナ装置を送受信アンテナとして通信に使用する通信信号を送受信するＲＦＩＤリーダと、管理対象物が所定の管理領域に置かれた状態でもアンテナ装置からの通信信号が到達できる位置にあって、送受信アンテナと電磁界結合または電磁波で接続され、ＲＦＩＤリーダの送信信号に対する応答信号を、送受信アンテナを介してＲＦＩＤリーダに返すＲＦＩＤタグを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アンテナによる通信範囲を増やし、通信安定度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態のアンテナ装置の構成例を示したブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のアンテナ装置の構成例を示したブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態のアンテナ装置の構成例を示したブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施形態のアンテナ装置を使用した物品管理システムの構成例を示したブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施形態のアンテナ装置を使用した物品管理システムの他の構成例を示した説明図である。
【図６】本発明の第４の実施形態のアンテナ装置を使用した物品管理システムの他の構成例を示した説明図である。
【図７】本発明の第４の実施形態のアンテナ装置を使用した物品管理システムの他の構成例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態のアンテナ装置１０の構成例を示したブロック図である。図１を参照して、本実施形態のアンテナ装置１０の構成と動作について説明する。
【００１７】
アンテナ装置１０は、信号入力端子１１、２分配器１２、第１進行波アンテナ１３−１、第２進行波アンテナ１３−２、第３進行波アンテナ１３−３、２合成器１４と終端器１５を備える。
【００１８】
第１進行波アンテナ１３−１、第２進行波アンテナ１３−２と第３進行波アンテナ１３−３は、典型的には、マイクロストリップ・ライン、スロット・ラインやコプレーナウェーブ・ガイドといった、伝送線路で構成される。
【００１９】
信号入力端子１１には、外部から高周波信号が入力される。２分配器１２は、信号入力端子１１から入力された高周波信号を、ほぼ等しい電力を持つ２つの高周波信号に分配する。２つに分配された高周波信号は、それぞれ第１分配信号、第２分配信号として出力される。
【００２０】
第１進行波アンテナ１３−１には、第１分配信号が入力され、２合成器１４へと出力される。第２進行波アンテナ１３−２には、第２分配信号が入力され、２合成器１４へと出力される。
【００２１】
２合成器１４は、第１進行波アンテナ１３−１から出力された第１分配信号と、第２進行波アンテナ１３−２から出力された第２分配信号を合成する。２合成器１４で合成された合成信号は、第３進行波アンテナ１３−３へと出力される。第３進行波アンテナ１３−３は、入力された合成信号を終端器１５へと出力する。
【００２２】
終端器１５は、第３の進行波アンテナ１３−３を整合終端しており、入力された合成信号を熱などに変換して消費する。
【００２３】
ここで、２分配器１２から第１進行波アンテナ１３−１を介して２合成器１４に至る経路と、２分配器１２から第２進行波アンテナ１３−２を介して２合成器１４に至る経路は、等長配線とする。そのため、上記の２つの経路における入力信号の信号遅延と減衰量は、ほぼ一致する。したがって、第１分配信号と第２分配信号は、２合成器１４において同位相かつ同振幅で合成される。
【００２４】
上記の構成により、２合成器１４から出力される合成信号は、２合成器１４に入力される第１分配信号（または第２分配信号）に対して、２倍の電力（つまり、約３ｄＢの電力増）となる。
【００２５】
第１進行波アンテナ１３−１と第２進行波アンテナ１３−２と第３進行波アンテナ１３−３では、導体損と放射損と誘電体損により電力損失が発生するため、出力信号の電力は入力信号の電力に比べて小さい。一般的には、それぞれのアンテナの長さが長いほど電力損失は大きい。第１進行波アンテナ１３−１と第２進行波アンテナ１３−２の出力端の信号電力が、それぞれ通信に必要最低限な電力まで低下していても、２合成器１４により合成されるので、第３進行波アンテナ１３−３に入力される合成信号は、通信に十分な電力を備える。
【００２６】
したがって、アンテナ装置１０では、第１進行波アンテナ１３−１、第２進行波アンテナ１３−２での減衰量を、例えば３ｄＢ（デシベル）とすれば、それぞれの進行波アンテナへの入力信号の電力は、ほぼ一致する。すなわち、ＲＦＩＤリーダからの出力がアンテナ装置１０に入力されたとき、それぞれの進行波アンテナ１３−１、１３−２および１３−３の入力信号の電力は、ほぼ同じとすることができる。そのため、ＲＦＩＤリーダの通信範囲は、第１進行波アンテナのカバーする範囲の３倍とすることができる。
【００２７】
すなわち、アンテナ装置１０は、進行波アンテナに取り付けられた終端器で消費されていた信号電力を合成器で合成し、いわば電力回生して再利用することで、安定した信号電力の供給を可能としてアンテナの伝送路を延長することができる。アンテナ装置１０では、前述の構成とすることで、２合成器から出力される信号の電力は、２合成器に入力された２つの信号の合計の電力とする。２合成器に入力される２つの信号が同一位相同一振幅の同じ電力なので、２合成器の出力信号の電力は、１つの入力信号に対して３ｄＢ増加した信号になる。したがって、アンテナ装置１０は、通信に必要な信号強度を得た２合成器からの出力信号を用いて、さらに１本の進行波アンテナを駆動することができる。アンテナ装置１０は、２分配器１２の分配信号で、第１進行波アンテナ１３−１と第２進行波アンテナ１３−２を第１段目の進行波アンテナとして駆動する。さらに、アンテナ装置１０は、次段の２合成器１４の出力信号で、第３進行波アンテナ１３−３を第２段目の進行波アンテナとして駆動する。このとき、アンテナ装置１０は、１本の長い進行波アンテナを駆動するのに対して、第１、第２および第３進行波アンテナを備えて駆動するので、各進行波アンテナから放射される通信信号の強度のバラツキを抑制できる。そのため、アンテナ装置１０は、通信を安定に行うことができる。
【００２８】
このように、本実施形態のアンテナ装置１０は、アンテナによる通信範囲を増やすことができ、複数備えたアンテナから放射される通信信号の強度のバラツキを抑制して通信安定度を向上できる。
【００２９】
なお、本実施形態では、アンテナ装置１０の第１進行波アンテナ１３−１および第２進行波アンテナ１３−２における減衰量を３ｄＢとすると説明した。しかし、両アンテナの減衰量は、３ｄＢに限定されない。両アンテナの減衰量は、同一の減衰量であれば、３ｄＢ未満でも、３ｄＢ以上でもよい。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態のアンテナ装置２０の構成例を示したブロック図である。図２を参照して、本実施形態のアンテナ装置２０の構成と動作について説明する。
【００３０】
アンテナ装置２０は、信号入力端子２１、２ｎ分配器２２（ｎは、２以上の整数とする）、第１進行波アンテナ２３−１から第２ｎ＋１進行波アンテナ２３−２ｎ＋１、２ｎ合成器２４と終端器２５を備える。
【００３１】
信号入力端子２１には、外部から高周波信号が入力される。２ｎ分配器２２は、信号入力端子２１から入力された高周波信号を、ほぼ等しい電力を持つ２ｎ個の高周波信号に分配し、第１分配信号から第２ｎ分配信号として出力する。第１進行波アンテナ２３−１から第２ｎ進行波アンテナ２３−２ｎには、それぞれ第１から第２ｎ分配信号が入力され、２ｎ合成器２４へと出力される。
【００３２】
２ｎ合成器２４は、入力された第１から第２ｎ分配信号を合成する。２ｎ合成器２４で合成された合成信号は、第２ｎ＋１進行波アンテナ２３−２ｎ＋１へと出力される。第２ｎ＋１進行波アンテナ２３−２ｎ＋１は、入力された合成信号を終端器２５へと出力する。
【００３３】
終端器２５は、第２ｎ＋１進行波アンテナ２３−２ｎ＋１を整合終端しており、入力された合成信号を熱などに変換して消費する。
【００３４】
ここで、２ｎ分配器２２で分配されて第１進行波アンテナ２３−１から第２ｎ進行波アンテナ２３−２ｎを介して２ｎ合成器２４に至る２ｎ個の経路は、等長配線とする。そのため、上記の２ｎ個の経路における入力信号の信号遅延と減衰量がほぼ一致する。したがって、第１から第２ｎ分配信号は、２ｎ合成器２４において同一位相かつ同一振幅で合成される。
【００３５】
上記の構成により、２ｎ合成器２４から出力される合成信号は、２ｎ合成器２４に入力される第２ｋの分配信号（ｋは１≦ｋ≦ｎの整数とする）に対して、２ｎ倍の電力（つまり、約３×ｎｄＢの電力増）となる。
【００３６】
第１進行波アンテナ２３−１から第２ｎ＋１進行波アンテナ２３−２ｎ＋１では、導体損と放射損と誘電体損により電力損失が発生するため、出力信号の電力は入力信号の電力に比べて小さい。一般的には、それぞれのアンテナの長さが長いほど電力損失は大きい。第１進行波アンテナ２３−１から第２ｎ進行波アンテナ２３−２ｎの出力端の信号電力が、それぞれ通信に必要最低限な電力まで低下していても、各進行波アンテナからの信号は、２ｎ合成器２４により電力合成される。そのため、第２ｎ＋１進行波アンテナ２３−２ｎ＋１に入力される合成信号は、通信に十分な電力を備える。
【００３７】
したがって、アンテナ装置２０では、第１進行波アンテナ２３−１から第２ｎ進行波アンテナ２３−２ｎにおける減衰量を、例えば３×ｎｄＢとする（ｎ＝２であれば、減衰量６ｄＢ）。このとき、第１進行波アンテナ２３−１から第２ｎ進行波アンテナ２３−２ｎと第２ｎ＋１進行波アンテナ２３−２ｎ＋１の入力信号の電力は、ほぼ一致する。すなわち、ＲＦＩＤリーダからの出力がアンテナ装置２０に入力されたとき、第１進行波アンテナ２３−１から第２ｎ進行波アンテナ２３−２ｎおよび第２ｎ＋１進行波アンテナ２３−２ｎ＋１への入力信号の電力はほぼ同じとすることができる。そのため、アンテナ装置２０では、ＲＦＩＤリーダの通信範囲は、第１進行波アンテナのカバーする範囲を２ｎ＋１倍とすることができる。
【００３８】
すなわち、アンテナ装置２０は、進行波アンテナに取り付けられた終端器で消費していた信号電力を合成器で合成して、いわば電力回生して再利用することで、安定した信号電力の供給を可能としてアンテナの伝送路を延長することができる。アンテナ装置２０では、前述の構成とすることで、２ｎ合成器から出力される信号は、２ｎ合成器に入力された２ｎ個の信号の合計の電力とする。２ｎ合成器に入力される２ｎ個の信号が同一位相同一振幅の同じ電力なので、２ｎ合成器の出力信号の電力は、１つの入力信号に対して３×ｎｄＢ増加した信号になる。したがって、アンテナ装置２０は、通信に必要な信号強度を得た２ｎ合成器の出力信号を用いて、さらに１本の進行波アンテナを駆動することができる。アンテナ装置２０は、２ｎ分配器２２の分配信号で、第１進行波アンテナ２３−１から第２ｎ進行波アンテナ２３−２ｎを第１段目の進行波アンテナとして駆動する。さらに、アンテナ装置２０は、次段の２ｎ合成器２４の出力信号で、第２ｎ＋１進行波アンテナ２３−２ｎ＋１を第２段目の進行波アンテナとして駆動する。
【００３９】
このように、本実施形態のアンテナ装置２０は、第１の実施形態と同様に、アンテナによる通信範囲を増やすことができ、複数備えたアンテナから放射される通信信号の強度のバラツキを抑制して通信安定度を向上できる。
【００４０】
なお、本実施形態では、アンテナ装置２０の第１進行波アンテナ２３−１から第２ｎ進行波アンテナ２３−２ｎにおける減衰量を３×ｎｄＢとすると説明した。しかし、各アンテナの減衰量は、３×ｎｄＢに限定されない。各アンテナの減衰量は、同一の減衰量であれば、３×ｎｄＢ未満でも、３×ｎｄＢ以上でもよい。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について説明する。図３は、本発明の第３の実施形態のアンテナ装置３０の構成例を示したブロック図である。図３を参照して、本実施形態のアンテナ装置３０の構成と動作について説明する。
【００４１】
アンテナ装置３０は、信号入力端子３１、４分配器３２、第１進行波アンテナ３３−１から第７進行波アンテナ３３−７、第１の２合成器３４−１から第３の２合成器３４−３と終端器３５を備える。
【００４２】
信号入力端子３１には、外部から高周波信号が入力される。４分配器３２は、信号入力端子３１から入力された高周波信号が、ほぼ等しい電力を持つ４個の高周波信号に分配され、第１分配信号から第４分配信号として出力される。第１進行波アンテナ３３−１および第２進行波アンテナ３３−２には、それぞれ第１分配信号と第２分配信号が入力され、第１の２合成器３４−１へと出力される。第３進行波アンテナ３３−３および第４進行波アンテナ３３−４には、それぞれ第３分配信号と第４の分配信号が入力され、第２の２合成器３４−２へと出力される。
【００４３】
第１の２合成器３４−１は、入力された第１分配信号と第２分配信号を合成して第１合成信号を生成し、第５進行波アンテナ３３−５へと出力する。第２の２合成器３４−２は、入力された第３分配信号と第４分配信号を合成して第２合成信号を生成し、第６進行波アンテナ３３−６へと出力する。第５進行波アンテナ３３−５と第６進行波アンテナ３３−６は、それぞれ入力された第１合成信号と第２合成信号を第３の２合成器３４−３へと出力する。第３の２合成器３４−３は、入力された第１合成信号と第２合成信号を合成して第３合成信号を生成し、第７進行波アンテナ３３−７へと出力する。第７進行波アンテナ３３−７は、入力された第３合成信号を終端器３５へと出力する。
【００４４】
終端器３５は、第７進行波アンテナ３３−７を整合終端しており、入力された合成信号を熱などに変換して消費する。
【００４５】
ここで、第１の２合成器３４−１、第２の２合成器３４−２と第３の２合成器３４−３で合成される、それぞれ２つの信号は、それぞれの２合成器において、ほぼ同一位相かつ同一振幅で合成される。具体的には、アンテナ装置３０では、第１進行波アンテナ３３−１から第４進行波アンテナ３３−４を介するそれぞれの経路を等長配線とし、第５進行波アンテナ３３−５と第６進行波アンテナ３３−６を介するそれぞれの経路も等長配線とする。
【００４６】
アンテナ装置３０は、第１から第６の進行波アンテナ３３−１から３３−６における減衰量を、例えば３ｄＢとする。このとき、第１から第７進行波アンテナ３３−１から３３−７の入力信号の電力は、ほぼ一致する。すなわち、ＲＦＩＤリーダからの出力がアンテナ装置３０に入力されたとき、第１進行波アンテナ３３−１から第７進行波アンテナ３３−７への入力信号の電力は、ほぼ同じとすることができる。そのため、アンテナ装置３０は、ＲＦＩＤリーダの通信範囲を、第１進行波アンテナのカバーする範囲の７倍とすることができる。
【００４７】
すなわち、アンテナ装置３０は、進行波アンテナに取り付けられて終端器で消費されていた信号電力を合成器で合成して、いわば電力回生して再利用することで、安定した信号電力の供給を可能として、アンテナの伝送路を延長することができる。アンテナ装置３０では、前述の構成とすることで、２合成器から出力される信号は、２合成器に入力された２つの信号の合計の電力とする。２合成器に入力される２つの信号は、同一位相同一振幅の同じ電力なので、２合成器の出力信号の電力は、１つの入力信号に対して３ｄＢ増加した信号になる。したがって、アンテナ装置３０は、通信に必要な信号強度を得た２合成器からの出力信号を用いて、さらに１本の進行波アンテナを駆動することができる。アンテナ装置３０では、４分配器３２の分配信号で、第１進行波アンテナ３３−１から第４進行波アンテナ３３−４を第１段目の進行波アンテナとして駆動する。アンテナ装置３０は、次段の２合成器３４−１と２合成器３４−２の出力信号で、第５進行波アンテナ３３−５と第６進行波アンテナを第２段目の進行波アンテナとして駆動する。さらに、アンテナ装置３０は、後段の２合成器３４−３の出力信号で、第７進行波アンテナを第３段目の進行波アンテナとして駆動する。
【００４８】
このように、本実施形態のアンテナ装置３０は、これまでの実施形態と同様にアンテナによる通信範囲を増やすことができ、複数備えたアンテナから放射される通信信号の強度のバラツキを抑制して通信安定度を向上できる。
【００４９】
なお、本実施形態では、アンテナ装置３０の第１進行波アンテナ３３−１から第６進行波アンテナ３３−６における減衰量を３ｄＢとすると説明した。しかし、各アンテナの減衰量は、３ｄＢに限定されない。各アンテナの減衰量は、同一の減衰量であれば、３ｄＢ未満でも、３ｄＢ以上でもよい。
【００５０】
また、本実施形態は、入子構造にある進行波アンテナの典型例として示したもので、分配器が分配する信号数や合成器が合成する信号数を変えることで無数のバリエーションを作ることができる。
【００５１】
例えば、４分配器３２を２ｍ分配器（ｍは、３以上の整数とする）に置き換え、以降の合成を全て２合成器で行うと、終端器に至るまでにｍ回合成器を経る構成を作ることができる。このとき、進行波アンテナの本数は２ｍ−１本となる。同様に、４分配器３２を２Ｎ分配器（Ｎは、３以上の整数とする）に置き換え、２合成器３４−１〜４２−３を２Ｍ合成器（Ｍは、Ｎ−１以下の自然数とする）に置き換えることで、終端器に至るまでに合成器を経る回数を減らすことができる。ただし、全ての場合において、合成器で合成される信号は、ほぼ同一位相かつ同一振幅で合成されるものとする。
【００５２】
また、本実施形態では、終端器３５が１個として説明した。しかし、終端器の数は、１個に限定されない。例えば、第３の２合成器３４−３を取り除き、第５進行波アンテナ３３−５と第６進行波アンテナ３３−６を、それぞれ終端器で終端してもよい。この場合、第７進行波アンテナ３３−７は不要である。
【００５３】
また、本実施形態では、Ｎ分配器で分配されたＮ個の分配信号が、第１段目の進行波アンテナを経由して次のＭ合成器で合成され、第２段目の進行波アンテナを経由して後段のＭ合成器で合成された後、第３段目の進行波アンテナを経て終端されると説明した。
【００５４】
しかし、Ｎ個の分配信号の全てが、第１段目の進行波アンテナを経由して次のＭ合成器で合成されなくてもよい。すなわち、次のＭ合成器の数をＬ個として、Ｎは、Ｌ×Ｍ以上の数であってもよい。この場合、Ｎ分配器のＮ個の分配信号のうち、Ｌ×Ｍ個が同数の第１段目の進行波アンテナを経由して次のＭ合成器で合成されて、Ｌ本の第２段目の進行波アンテナを経由して後段のＭ合成器で合成された後、第３段目の進行波アンテナを経て終端されればよい。なお、Ｎ個の分配信号の残りの分配信号である、Ｎ−Ｌ×Ｍ個の分配信号は、Ｎ−Ｌ×Ｍ本の第１段目進行波アンテナを経て、それぞれ終端されればよい。
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について説明する。図４は、本発明の第４の実施形態のアンテナ装置４０を使用した物品管理システム１００の構成例を示したブロック図である。図４を参照して、本実施形態のアンテナ装置４０と物品管理システム１００の構成と動作について説明する。
【００５５】
物品管理システム１００は、情報処理装置１０１、ＲＦＩＤリーダ１０２とアンテナ装置４０を備える。アンテナ装置４０は、図１で示した第１の実施形態のアンテナ装置１０に、ＲＦＩＤタグ１０３−１−１からＲＦＩＤタグ１０３−３−Ｋ（Ｋは、自然数とする）が追加されたものである。そのため、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の名称と同一の参照番号を付記して、その説明を省略し、変更点を説明する。
【００５６】
第１進行波アンテナ１３−１には、ＲＦＩＤタグ１０３−１−１、ＲＦＩＤタグ１０３−１−２、・・・、ＲＦＩＤタグ１０３−１−Ｋが配置されている。第２進行波アンテナ１３−２には、ＲＦＩＤタグ１０３−２−１、ＲＦＩＤタグ１０３−２−２、・・・、ＲＦＩＤタグ１０３−２−Ｋが配置されている。第３進行波アンテナ１３−３には、ＲＦＩＤタグ１０３−３−１、ＲＦＩＤタグ１０３−３−２、・・・、ＲＦＩＤタグ１０３−３−Ｋが配置されている。このように、ＲＦＩＤタグが配置されたアンテナ装置４０を以降、センサシート１０３という。
【００５７】
ＲＦＩＤリーダ１０２は、ＲＦＩＤタグ１０３−１−１から１０３−３−Ｋとの通信信号を生成し、センサシート１０３へ出力する。
【００５８】
センサシート１０３へ出力された通信信号は、信号入力端子１１から入力される。２分配器１２は、信号入力端子１１から入力された通信信号を、ほぼ等しい電力を持つ、第１分配信号および第２分配信号に分配して出力する。第１進行波アンテナ１３−１には、第１分配信号が入力され、２合成器１４へと出力される。第２進行波アンテナ１３−２には、第２分配信号が入力され、２合成器１４へと出力される。
【００５９】
２合成器１４は、第１進行波アンテナ１３−１から入力された第１分配信号と、第２進行波アンテナ１３−２から入力された第２分配信号を合成する。２合成器１４により合成された合成信号は、第３進行波アンテナ１３−３へと出力される。第３進行波アンテナ１３−３は、２合成器１４から入力された合成信号を終端器１５へと出力する。終端器１５は、第３進行波アンテナ１３−３を整合終端しており、入力された合成信号を熱などに変換して消費する。
【００６０】
ＲＦＩＤタグ１０３−１−１から１０３−１−Ｋは、それぞれ、第1進行波アンテナ１３−１が放射した第1分配信号を受信し、応答信号を第1進行波アンテナ１３−１と２分配器１２と信号入力端子１１を介してＲＦＩＤリーダ１０２に応答する。
【００６１】
ＲＦＩＤタグ１０３−２−１から１０３−２−Ｋは、それぞれ、第２進行波アンテナ１３−２が放射した第２分配信号を受信し、応答信号を第２進行波アンテナ１３−２と２分配器１２と信号入力端子１１を介してＲＦＩＤリーダ１０２に応答する。
【００６２】
ＲＦＩＤタグ１０３−３−１から１０３−３−Ｋは、それぞれ、第３進行波アンテナ１３−３が放射した合成信号を受信して応答する。それぞれの応答信号は、第３進行波アンテナ１３−３、２合成器１４、第１進行波アンテナ１３−１、第２進行波アンテナ１３−２、２分配器１２と信号入力端子１１を介してＲＦＩＤリーダ１０２に返される。
【００６３】
情報処理装置１０１は、ＲＦＩＤリーダ１０２からＲＦＩＤタグ１０３−１−１から１０３−３−Ｋの通信品質に関する情報を受け取り、センサ情報として利用する。
【００６４】
ここで、ＲＦＩＤタグ１０３−１−１から１０３−３−Ｋは、それぞれユニークな識別情報を備える。各ＲＦＩＤタグのそれぞれ識別情報とセンサシート１０３でそれぞれが配置された位置情報とが、情報処理装置１０１内で対応付けられて管理される。さらに、情報処理装置１０１には、センサシート１０３上に何も置かれていない状態におけるＲＦＩＤリーダ１０２とＲＦＩＤタグ１０３−１−１から１０３−３−Ｋの間の通信品質に関わる情報が記録される。情報処理装置１０１には、上記の状態でのＲＦＩＤリーダ１０２とＲＦＩＤタグ１０３−１−１から１０３−３−Ｋの間の各ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication、受信信号強度）が記録される。すなわち、情報処理装置１０１には、上述の各ＲＦＩＤタグの識別情報、位置情報と通信品質情報が対応付けられたセンサ情報として予め記録される。
【００６５】
情報処理装置１０１は、ＲＦＩＤタグ１０３−Ｉ−Ｊ（Ｉは、１≦Ｉ≦３の整数とする、Ｊは、１≦Ｊ≦Ｋの整数とする）のＲＳＳＩが、予め記憶されたＲＳＳＩから変化したとき、ＲＦＩＤタグ１０３−Ｉ−Ｊの近傍に管理対象物が置かれたと判断する。すなわち、情報処理装置１０１は、予め記憶されたセンサ情報に基づいて、管理対象物が置かれていないときのＲＳＳＩからＲＳＳＩが変化することで、対応するＲＦＩＤタグの近傍に管理対象物が置かれたと判断して、管理対象物の有無を管理することができる。
【００６６】
このように、本実施形態の物品管理システム１００は、アンテナ装置４０を使用して物品を管理することができる。本実施形態のアンテナ装置４０は、ＲＦＩＤタグを配置したセンサシート１０３として、これまでの実施形態と同様に通信範囲を増やすことができる。さらに、アンテナ装置４０は、複数備えた進行波アンテナから放射される通信信号の強度のバラツキが抑制されるので、各ＲＦＩＤタグとの通信を安定に行うことができる。そのため、本実施形態の物品管理システム１００は、各ＲＦＩＤタグによる管理対象物の管理を安定に行うことができる。
【００６７】
なお、本実施形態の物品管理システムでは、第１進行波アンテナ１３−１から第３進行波アンテナ１３−３のそれぞれに配置されるＲＦＩＤタグ数は、Ｋ個で同一と説明した。しかし、各進行波アンテナに配置されるＲＦＩＤタグ数は、それぞれ同数でなくてもよい。すなわち、各進行波アンテナに配置されたＲＦＩＤタグの識別情報、位置情報と通信品質情報が対応付けられたセンサ情報として情報処理装置に管理されればよく、ＲＦＩＤタグ数は、それぞれ異なってもよい。
【００６８】
また、本実施形態の物品管理システムでは、センサシートには第１実施形態のアンテナ装置１０が使用されると説明した。しかし、センサシートに使用されるアンテナ装置は、他の実施形態で説明したアンテナ装置２０やアンテナ装置３０でもよい。その際、アンテナ装置の各進行波アンテナにＲＦＩＤタグがそれぞれ対応して配置されればよい。
【００６９】
また、本実施形態では、ＲＦＩＤタグの近傍に管理対象物が置かれることにより、センサシート１０３と、例えば、ＲＦＩＤタグ１０３−１−１との通信環境が変化する。そのため、情報処理装置１０２は、センサシート１０３とＲＦＩＤタグ１０３−１−１との通信品質情報であるＲＳＳＩの変化を検知して、管理対象物が置かれたと判断する。具体的には、ＲＳＳＩの変化要因は、管理対象物がセンサシートとＲＦＩＤタグの通信に干渉するものであってもよいし、センサシートとＲＦＩＤタグの通信距離を変えるものであってもよいし、センサシートとＲＦＩＤタグの通信を遮るものであってもよい。
【００７０】
図５から図７は、本実施形態の物品管理システムの他の構成例を示した説明図である。図５から図７を参照して、それぞれの物品管理システムについて説明する。
【００７１】
図５の物品管理システム２００では、進行波アンテナ２１０の上にＲＦＩＤタグ１−１、ＲＦＩＤタグ１−２、・・・、ＲＦＩＤタグ１−Ｋが予め配置されたシート２２０を載せた管理棚２０１を備える。すなわち、管理棚２０１は、図４で示した、例えば、進行波アンテナ１３−１とＲＦＩＤタグ１０３−１−１から１０３−１−Ｋの具体的な構成例である。したがって、管理棚２０１は、図４で述べたような、進行波アンテナ２１０にＲＦＩＤタグが配置されたアンテナ装置あるいはセンサシートとして動作するものである。なお、分配器や合成器、ＲＦＩＤリーダ、情報処理装置などは図示していない。
【００７２】
物品管理システム２００では、管理対象物２−１が管理棚２０１の、例えばＲＦＩＤタグ１−１の近傍に置かれることで、ＲＦＩＤタグ１−１と進行波アンテナ２１０との通信が干渉され、ＲＳＳＩの変化が検知される。
【００７３】
図６の物品管理システム３００では、進行波アンテナ２１０の上にＲＦＩＤタグ３−１、ＲＦＩＤタグ３−２、・・・、ＲＦＩＤタグ３−Ｋが予め配置された弾性材シート３１０を載せた管理棚３０１を備える。管理棚３０１は、図５の管理棚２０１と同様に、進行波アンテナ２１０にＲＦＩＤタグが予め配置されたアンテナ装置あるいはセンサシートとして動作するものである。なお、分配器や合成器、ＲＦＩＤリーダ、情報処理装置などは図示していない。
【００７４】
物品管理システム３００では、管理対象物２−１が管理棚３０１の弾性材シート３１０の、例えばＲＦＩＤタグ３−１の上部に置かれて、管理対象物２−１の重量によって進行波アンテナ２１０とＲＦＩＤタグ３−１の通信距離が変わる。そのため、物品管理システム３００では、進行波アンテナ２１０とＲＦＩＤタグ３−１とのＲＳＳＩの変化が検知される。
【００７５】
図７の物品管理システム４００では、進行波アンテナ２１０に対向して上部にＲＦＩＤタグ４−１、ＲＦＩＤタグ４−２、・・・、ＲＦＩＤタグ４−Ｋが予め配置された管理棚４０１を備える。管理棚４０１は、図５および図６と同様に、進行波アンテナ２１０にＲＦＩＤタグが予め配置されたアンテナ装置として動作するものである。なお、分配器や合成器、ＲＦＩＤリーダ、情報処理装置などは図示していない。
【００７６】
物品管理システム４００では、管理対象物２−１が管理棚４０１の進行波アンテナ２１０と、例えばＲＦＩＤタグ４−１の間に置かれて進行波アンテナ２１０とＲＦＩＤタグ４−１の直接の通信が遮られる。そのため、物品管理システム４００では、ＲＦＩＤ４−１に係わるＲＳＳＩの変化が検知される、またはＲＦＩＤタグ４−１の識別情報を読み取れない状態となる。
【００７７】
このように、本実施形態の物品管理システムでは、いずれもＲＦＩＤタグを管理対象物に事前に付与することなく、管理対象物が置かれたことを判断することができる。本実施形態の物品管理システムでは、管理対象物に管理用のＲＦＩＤタグを着脱する必要がなく、簡便な物品管理を行うことができる。
【００７８】
なお、図５から図７に示した説明図は、本発明に関わる物品管理システムおよびセンサシート、管理棚の構成例を例示したものであって、本発明の物品管理システムの構成はこれらの説明図に示されたものに限定されない。
【００７９】
なお、本願発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更、変形して実施することができる。
【００８０】
例えば、第４の実施形態で説明した物品管理システムでは、管理対象物にＲＦＩＤタグを付与されないものとして説明した。しかし、本発明の物品管理システムは、管理対象物にＲＦＩＤタグが付与されないものに限定されない。すなわち、本発明の物品管理システムは、管理対象物にＲＦＩＤタグが付与されたものであってもよい。この場合、物品管理システムは、本発明のアンテナ装置を使用して管理対象物に予め付与されたＲＦＩＤタグの識別情報を読み取って管理対象物を管理すればよい。
【００８１】
また図面中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
【００８２】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【００８３】
この出願は、２０１５年３月２０日に出願された日本出願特願２０１５−０５７０４１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００８４】
１０、２０、３０、４０    アンテナ装置
１１、２１、３１    信号入力端子
１２    ２分配器
１３−１、１３−２、１３−３、２３−１、２３−２ｎ−１、２３−（２ｎ＋１）、２３−（２ｎ−１＋１）、２３−２ｎ、３３−１、３３−２、３３−３、３３−４、３３−５、３３−６、３３−７、２１０    進行波アンテナ
１４、３４−１、３４−２、３４−３    ２合成器
１５、２５、３５    終端器
２２    ２ｎ分配器
２４    ２ｎ合成器
３２    ４分配器
１００、２００、３００、４００    物品管理システム
１０１    情報処理装置
１０２    ＲＦＩＤリーダ
１０３    センサシート
１０３−１−１、１０３−１−２、１０３−１−Ｋ、１０３−２−１、１０３−２−２、１０３−２−Ｋ、１０３−３−１、１０３−３−２、１０３−３−Ｋ、１−１、１−２、１−Ｋ、３−１、３−２、３―Ｋ、４−１、４−２、４−Ｋ    ＲＦＩＤタグ
２０１、３０１、４０１    管理棚
２−１、２−２、２−Ｋ    管理対象物
２２０    シート
３１０    弾性材シート
【図１】
2016152077.tif 000003
【図２】
2016152077.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016152077.tif 000006
【図５】
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【図６】
2016152077.tif 000008
【図７】
2016152077.tif 000009
【国際調査報告】
2016152077.tif 000010
2016152077.tif 000011
2016152077.tif 000012
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