(57)【要約】【課題】通信対象との相対距離が比較的近い場合における通信特性を改善する無線通信装置を提供する。【解決手段】通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行う位相制御部２２を備えたものであることから、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０について中心位置からの位相差は等しいため、それら対となるアンテナ素子３０毎に同一の位相制御を行うことで、通信対象である無線タグ１４との相対距離が変化してもその距離に応じたビームを形成することができる。すなわち、通信対象との相対距離が比較的近い場合における通信特性を改善する無線タグ通信装置１２を提供することができる。【選択図】図２
2008048077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つのアンテナ素子を有するアレイアンテナを備え、該アレイアンテナにより信号の送信及び／又は受信を行うことで、所定の相対通信方向に配置された通信対象との間の無線通信を行う無線通信装置であって、
前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行う位相制御部を備えたものであることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記アンテナ素子のうち、前記通信方向を示す直線上に配設されたアンテナ素子以外のアンテナ素子は、何れも該通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子を有するものである請求項１の無線通信装置。
【請求項３】
前記位相制御部は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うためのそれぞれ単一の移相部を備えたものである請求項１又は２の無線通信装置。
【請求項４】
前記位相制御部は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子のうち、該通信方向を示す直線から最も離れた位置に配設された対となるアンテナ素子以外の対となるアンテナ素子毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うためのそれぞれ単一の移相部を備えたものである請求項１又は２の無線通信装置。
【請求項５】
前記アレイアンテナは偶数のアンテナ素子を有するものであり、前記位相制御部は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された１対のアンテナ素子毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うものである請求項１から４の何れかの無線通信装置。
【請求項６】
前記アレイアンテナは奇数のアンテナ素子を有するものであり、前記位相制御部は、それらアンテナ素子のうち前記通信方向を示す直線上に配設された１つのアンテナ素子以外の、該通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された１対のアンテナ素子毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うものである請求項１から４の何れかの無線通信装置。
【請求項７】
前記アンテナ素子は、同一平面上に配設された平面アンテナである請求項１から６の何れかの無線通信装置。
【請求項８】
予め定められた前記通信対象との相対距離を設定する距離設定部と、
該距離設定部により設定された距離に応じて前記位相制御部の設定を変更する指向性制御部と
を、備えたものである請求項１から７の何れかの無線通信装置。
【請求項９】
前記通信対象との相対距離を検出する距離検出部と、
該距離検出部による検出結果に応じて前記位相制御部の設定を変更する指向性制御部と
を、備えたものである請求項１から７の何れかの無線通信装置。
【請求項１０】
前記指向性制御部は、予め定められた関係から前記距離検出部による検出結果又は前記距離設定部に設定された距離に応じて前記位相制御部の設定を変更するものである請求項８又は９の無線通信装置。
【請求項１１】
前記通信対象との相対距離及び前記位相制御部の設定の対応関係を示すテーブルを備え、前記指向性制御部は、該テーブルに示される対応関係から前記距離検出部による検出結果又は前記距離設定部により設定された距離に応じて前記位相制御部の設定を変更するものである請求項１０の無線通信装置。
【請求項１２】
受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記指向性制御部は、該信号強度検出部により検出される信号強度に応じて前記位相制御部の設定を変更するものである請求項８又は９の無線通信装置。
【請求項１３】
前記アンテナ素子は、互いに隣接するアンテナ素子との距離が等間隔となるように配設されたものであり、前記位相制御部は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子毎に、該通信方向を示す直線から隔たるにつれて移相量が倍となるように送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うものである請求項１から１２の何れかの無線通信装置。
【請求項１４】
前記距離検出部は、前記位相制御部の設定に対応する受信信号に基づいて前記通信対象との相対距離を検出するものである請求項９から１３の何れかの無線通信装置。
【請求項１５】
受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記距離検出部は、該信号強度検出部により検出される信号強度に基づいて前記通信対象との相対距離を検出するものである請求項１４の無線通信装置。
【請求項１６】
前記距離検出部は、前記信号強度検出部により検出される信号強度が最大又は最小となる前記位相制御部の設定に基づいて前記通信対象との相対距離を検出するものである請求項１５の無線通信装置。
【請求項１７】
受信信号のビットエラーレートを検出するビットエラーレート検出部を備え、前記距離検出部は、該ビットエラーレート検出部により検出されるビットエラーレートに基づいて前記通信対象との相対距離を検出するものである請求項１４の無線通信装置。
【請求項１８】
前記距離検出部は、前記ビットエラーレート検出部により検出されるビットエラーレートが最大又は最小となる前記位相制御部の設定に基づいて前記通信対象との相対距離を検出するものである請求項１７の無線通信装置。
【請求項１９】
前記通信対象との相対距離を検出する距離検出部を備え、該距離検出部により検出される前記通信対象との相対距離が前記アレイアンテナの寸法の３倍以下である場合に前記位相制御部を介しての位相制御を行うものである請求項１から１８の何れかの無線通信装置。
【請求項２０】
前記無線通信装置は、通信対象である無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、該送信信号に応答して前記無線タグから返信される返信信号を受信することで前記無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置である請求項１から１９の何れかの無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナ素子を有するアレイアンテナを備えた無線通信装置に関し、特に、通信対象との相対距離が比較的近い場合における通信特性を改善するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信用アンテナから所定の送信信号を送信する送信部と、その送信信号に応じて返信される返信信号を受信用アンテナにより受信する受信部とを、有する無線通信装置が知られている。例えば、所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムの無線タグ通信装置（質問器）がそれである。このＲＦＩＤシステムは、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無線タグ通信装置との通信によりその無線タグに記憶された情報を読み出すことが可能であることから、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。
【０００３】
斯かる無線通信装置の一例として、複数のアンテナ素子から成るアレイアンテナを備えたものが知られている。例えば、特許文献１に記載されたレーダ装置がそれである。このレーダ装置によれば、複数のアンテナ素子から成りそれぞれのアンテナ素子に対応して移相器を備えたアレイアンテナを備え、それら移相器の位相制御により上記アレイアンテナに対して受信時のアンテナパターン形状を少なくとも距離に応じて受信感度が最適となるように制御することで、最大距離、最大感度を低下させることなく、捜索すべき全覆域に対して受信感度を適合させることができるとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７４８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述したような従来の技術においてＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理等により指向性を制御する際、通信対象との相対距離が比較的近い場合においてその通信対象との相対距離が変化すると、それぞれのアンテナ素子に対応する位相関係が変化してしまい、好適な方向に指向性が形成されず通信特性が低下するという不具合があった。このため、通信対象との相対距離が比較的近い場合における通信特性を改善する無線通信装置の開発が求められていた。
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、通信対象との相対距離が比較的近い場合における通信特性を改善する無線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】
【０００７】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、少なくとも３つのアンテナ素子を有するアレイアンテナを備え、そのアレイアンテナにより信号の送信及び／又は受信を行うことで、所定の相対通信方向に配置された通信対象との間の無線通信を行う無線通信装置であって、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行う位相制御部を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
このようにすれば、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行う位相制御部を備えたものであることから、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子について中心位置からの位相差は等しいため、それら対となるアンテナ素子毎に同一の位相制御を行うことで、通信対象との相対距離が変化してもその距離に応じたビームを形成することができる。すなわち、通信対象との相対距離が比較的近い場合における通信特性を改善する無線通信装置を提供することができる。
【０００９】
また、本発明によれば、前記アレイアンテナを構成するアンテナ素子それぞれに対応して位相制御を行う従来の技術に比べて制御が簡単になるという利点がある。
【００１０】
ここで、好適には、前記アンテナ素子のうち、前記通信方向を示す直線上に配設されたアンテナ素子以外のアンテナ素子は、何れもその通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子を有するものである。このようにすれば、前記通信方向を示す直線上に配設されたアンテナ素子以外の全てのアンテナ素子が対を構成し、それら対となるアンテナ素子毎に同一の位相制御を行うことで、通信対象との相対距離が変化してもその距離に応じたビームを好適に形成することができる。
【００１１】
また、好適には、前記位相制御部は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うためのそれぞれ単一の移相部を備えたものである。このようにすれば、前記対となるアンテナ素子毎に実用的な態様で同一の位相制御を行うことができる。
【００１２】
また、好適には、前記位相制御部は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子のうち、その通信方向を示す直線から最も離れた位置に配設された対となるアンテナ素子以外の対となるアンテナ素子毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うためのそれぞれ単一の移相部を備えたものである。このようにすれば、前記対となるアンテナ素子毎に実用的な態様で同一の位相制御を行うことができると共に、前記通信方向を示す直線から最も離れた位置に配設された対となるアンテナ素子に対応しては移相部を設けないことで、構成を可及的に簡単なものとすることができる。
【００１３】
また、好適には、前記アレイアンテナは偶数のアンテナ素子を有するものであり、前記位相制御部は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された１対のアンテナ素子毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うものである。このようにすれば、偶数のアンテナ素子から成るアレイアンテナを備えた無線通信装置において、前記対となるアンテナ素子毎に実用的な態様で同一の位相制御を行うことができる。
【００１４】
また、好適には、前記アレイアンテナは奇数のアンテナ素子を有するものであり、前記位相制御部は、それらアンテナ素子のうち前記通信方向を示す直線上に配設された１つのアンテナ素子以外の、その通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された１対のアンテナ素子毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うものである。このようにすれば、奇数のアンテナ素子から成るアレイアンテナを備えた無線通信装置において、前記対となるアンテナ素子毎に実用的な態様で同一の位相制御を行うことができる。
【００１５】
また、好適には、前記アンテナ素子は、同一平面上に配設された平面アンテナである。このようにすれば、パッチアンテナ等の平面アンテナから構成されるアレイアンテナを備えた無線通信装置において、前記対となるアンテナ素子毎に実用的な態様で同一の位相制御を行うことができる。
【００１６】
また、好適には、予め定められた前記通信対象との相対距離を設定する距離設定部と、その距離設定部により設定された距離に応じて前記位相制御部の設定を変更する指向性制御部とを、備えたものである。このようにすれば、前記通信対象との相対距離に応じて好適なビームを形成することができる。
【００１７】
また、好適には、前記通信対象との相対距離を検出する距離検出部と、その距離検出部による検出結果に応じて前記位相制御部の設定を変更する指向性制御部とを、備えたものである。このようにすれば、前記通信対象との相対距離に応じて好適なビームを形成することができる。
【００１８】
また、好適には、前記指向性制御部は、予め定められた関係から前記距離検出部による検出結果又は前記距離設定部に設定された距離に応じて前記位相制御部の設定を変更するものである。このようにすれば、前記通信対象との相対距離に応じて実用的な態様で好適なビームを形成することができる。
【００１９】
また、好適には、前記通信対象との相対距離及び前記位相制御部の設定の対応関係を示すテーブルを備え、前記指向性制御部は、そのテーブルに示される対応関係から前記距離検出部による検出結果又は前記距離設定部に設定された距離に応じて前記位相制御部の設定を変更するものである。このようにすれば、前記通信対象との相対距離に応じて実用的な態様で好適なビームを形成することができる。
【００２０】
また、好適には、受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記指向性制御部は、その信号強度検出部により検出される信号強度に応じて前記位相制御部の設定を変更するものである。このようにすれば、受信信号の信号強度に応じて実用的な態様で好適なビームを形成することができる。
【００２１】
また、好適には、前記アンテナ素子は、互いに隣接するアンテナ素子との距離が等間隔となるように配設されたものであり、前記位相制御部は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子毎に、その通信方向を示す直線から隔たるにつれて移相量が倍となるように送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うものである。このようにすれば、前記位相制御を可及的に簡単なものとすることができる。
【００２２】
また、好適には、前記距離検出部は、前記位相制御部の設定に対応する受信信号に基づいて前記通信対象との相対距離を検出するものである。このようにすれば、前記通信対象との相対距離を簡単に検出することができる。
【００２３】
また、好適には、受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記距離検出部は、その信号強度検出部により検出される信号強度に基づいて前記通信対象との相対距離を検出するものである。このようにすれば、前記通信対象との相対距離を実用的な態様で簡単に検出することができる。
【００２４】
また、好適には、前記距離検出部は、前記信号強度検出部により検出される信号強度が最大又は最小となる前記位相制御部の設定に基づいて前記通信対象との相対距離を検出するものである。このようにすれば、前記通信対象との相対距離を実用的な態様で簡単に検出することができる。
【００２５】
また、好適には、受信信号のビットエラーレートを検出するビットエラーレート検出部を備え、前記距離検出部は、そのビットエラーレート検出部により検出されるビットエラーレートに基づいて前記通信対象との相対距離を検出するものである。このようにすれば、前記通信対象との相対距離を実用的な態様で簡単に検出することができる。
【００２６】
また、好適には、前記距離検出部は、前記ビットエラーレート検出部により検出されるビットエラーレートが最大又は最小となる前記位相制御部の設定に基づいて前記通信対象との相対距離を検出するものである。このようにすれば、前記通信対象との相対距離を実用的な態様で簡単に検出することができる。
【００２７】
また、好適には、前記通信対象との相対距離を検出する距離検出部を備え、その距離検出部により検出される前記通信対象との相対距離が前記アレイアンテナの寸法の３倍以下である場合に前記位相制御部を介しての位相制御を行うものである。このようにすれば、前記位相制御部を介しての位相制御が必要とされる場合においてその位相制御を行うことができる。
【００２８】
また、好適には、前記無線通信装置は、通信対象である無線タグに向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグから返信される返信信号を受信することで前記無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置である。このようにすれば、無線タグとの距離が比較的近い場合における通信特性を改善する無線タグ通信装置を提供することができる。
【００２９】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００３０】
図１は、本発明の無線通信装置が好適に用いられる無線タグ通信システム１０について説明する図である。この無線タグ通信システム１０は、本発明の無線通信装置の一実施例である無線タグ通信装置１２と、その無線タグ通信装置１２の通信対象である単数乃至は複数（図１では単数）の無線タグ１４とから構成される所謂ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムであり、上記無線タグ通信装置１２はそのＲＦＩＤシステムの質問器として、上記無線タグ１４は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置１２から質問波Ｆｃ（送信信号）が上記無線タグ１４に向けて送信されると、その質問波Ｆｃを受信した上記無線タグ１４において所定のコマンド（送信データ）によりその質問波Ｆｃが変調され、応答波Ｆｒ（返信信号）として上記無線タグ通信装置１２に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置１２と無線タグ１４との間で情報の通信が行われる。この無線タグ通信システム１０は、例えば、所定の通信領域内における物品の管理等に用いられるものであり、上記無線タグ１４は、好適には、管理対象である物品に貼られる等してその物品と一体的に設けられている。
【００３１】
図２は、上記無線タグ通信装置１２の構成を説明する図である。この図２に示すように、本実施例の無線タグ通信装置１２は、上記送信信号の主搬送波を発生させるための主搬送波発生部１８と、その主搬送波発生部１８により発生させられた主搬送波を後述する送信データ生成部４２により生成される送信情報信号（送信データ）により変調して上記送信信号を生成する送信信号変調部２０と、その送信信号変調部２０により変調された送信信号を上記無線タグ１４に向けて送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するための送受信共用の少なくとも３本（図２では４本）のアンテナ素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子３０と称する）と、それら複数のアンテナ素子３０から送信される送信信号の送信指向性を制御すると共に、それら複数のアンテナ素子３０により受信される受信信号の受信指向性を制御するための位相制御部２２と、その位相制御部２２から供給される送信信号をアンテナ素子３０に供給すると共に、それらアンテナ素子３０により受信された受信信号をその位相制御部２２に供給する複数（図２では４つ）の送受信分離部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ（以下、特に区別しない場合には単に送受信分離部２４と称する）と、上記アンテナ素子３０ａ、３０ｄによりそれぞれ受信された受信信号を足し合わせて上記位相制御部２２へ供給する合波部２５ａと、上記アンテナ素子３０ｂ、３０ｃによりそれぞれ受信された受信信号を足し合わせて上記位相制御部２２へ供給する合波部２５ｂ（以下、上記合波部２５ａと特に区別しない場合には単に合波部２５と称する）と、所定の周波数の局所信号を発生させる局部発振器２６と、上記位相制御部２２から供給される受信信号それぞれにその局部発振器２６により発生させられる局所信号を掛け合わせることでダウンコンバートする複数（図２では２つ）のダウンコンバータ２８ａ、２８ｂ（以下、特に区別しない場合には単にダウンコンバータ２８と称する）と、それらダウンコンバータ２８によりダウンコンバートされた受信信号の復調処理をはじめとする上記無線タグ通信装置１２の動作を制御する制御部４０とを、備えて構成されている。ここで、上記複数のアンテナ素子３０からアレイアンテナ１６が構成されている。また、上記送受信分離部２４としては、サーキュレータ若しくは方向性結合器等が好適に用いられる。
【００３２】
上記位相制御部２２は、上記送信信号変調部２０から供給される送信信号の位相を制御して上記アンテナ素子３０ａ、３０ｄへ供給する送信移相部３２ａと、その送信信号変調部２０から供給される送信信号の位相を制御して上記アンテナ素子３０ｂ、３０ｃへ供給する送信移相部３２ｂ（以下、上記送信移相部３２ａと特に区別しない場合には単に送信移相部３２と称する）とを、備えており、後述するように、通信対象である前記無線タグ１４の配設される所定の通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０ａ及び３０ｄ、３０ｂ及び３０ｃ毎に送信における同一の位相制御を行う。また、上記合波部２５ａから供給される合成信号すなわち上記アンテナ素子３０ａ、３０ｄに対応する受信信号の位相を制御して上記ダウンコンバータ２８ａへ供給する受信移相部３４ａと、上記合波部２５ｂから供給される合成信号すなわち上記アンテナ素子３０ｂ、３０ｃに対応する受信信号の位相を制御して上記ダウンコンバータ２８ｂへ供給する受信移相部３４ｂ（以下、上記受信移相部３４ａと特に区別しない場合には単に受信移相部３４と称する）とを、備えており、上記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０ａ及び３０ｄ、３０ｂ及び３０ｃ毎に受信における同一の位相制御を行う。また、これら送信移相部３２及び受信移相部３４に加えて、上記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０毎に信号を増幅する送信増幅部及び受信増幅部が設けられてもよい。
【００３３】
前記制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を含んで構成され、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所謂マイクロコンピュータであり、前記送信データの生成、上記送信移相部３２及び受信移相部３４の制御量（移相量）の決定、前記無線タグ１４に向けて前記送信信号を送信する送信制御、その送信信号に応じて前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信する受信制御、及び受信された受信信号を復調する復調制御等を実行する。斯かる制御を実行するため、送信データ生成部４２、ＰＡＡウェイト制御部４４、受信信号合成部５０、受信信号復調部５２、信号強度検出部５４、タグ距離設定部５６、ビットエラーレート検出部５８（以下、ＢＥＲ検出部５８と称する）、及びタグ距離検出部６０を機能的に備えている。
【００３４】
上記送信データ生成部４２は、前記主搬送波発生部１８により発生させられる搬送波に乗せて前記無線タグ１４へ送信するための送信データを生成して前記送信信号変調部２０へ供給する。その送信信号変調部２０では、上記送信データ生成部４２から供給される送信データに基づいて変調が行われて送信信号とされ、前記位相制御部２２等を介して前記アンテナ素子３０から送信される。
【００３５】
前記ＰＡＡウェイト制御部４４は、送信制御部４６及び受信制御部４８を含んでおり、前記複数のアンテナ素子３０から送信される送信信号それぞれの位相を制御することで送信指向性を制御する。また、前記複数のアンテナ素子３０により受信される受信信号それぞれの位相を制御することで受信指向性を制御する。すなわち、前記位相制御部２２の設定を変更することにより前記アレイアンテナ１６の送信指向性及び受信指向性を制御する指向性制御部として機能する。
【００３６】
上記送信制御部４６は、前記位相制御部２２における送信移相部３２を介して前記アンテナ素子３０から送信される送信信号の位相を制御する。具体的には、上記送信移相部３２ａを介して上記対となるアンテナ素子３０ａ及び３０ｄから送信される送信信号の位相を制御すると共に、上記送信移相部３２ｂを介して上記対となるアンテナ素子３０ｂ及び３０ｃから送信される送信信号の位相を制御する。
【００３７】
前記受信制御部４８は、前記位相制御部２２における受信移相部３４を介して前記アンテナ素子３０により受信される受信信号の位相を制御する。具体的には、上記受信移相部３４ａを介して前記対となるアンテナ素子３０ａ及び３０ｄにより受信された受信信号すなわち上記合波部２５ａにより合成された合成信号の位相を制御すると共に、上記受信移相部３４ｂを介して前記対となるアンテナ素子３０ｂ及び３０ｃにより受信された受信信号すなわち上記合波部２５ｂにより合成された合成信号の位相を制御する。
【００３８】
前記受信信号合成部５０は、前記複数のアンテナ素子３０によりそれぞれ受信される受信信号を合成（加算）する。また、前記複数のアンテナ素子３０のうち選択される少なくとも２つのアンテナ素子３０によりそれぞれ受信される受信信号を合成する。すなわち、本実施例の無線タグ通信装置１２では、前記複数のアンテナ素子３０のうち選択される少なくとも２つのアンテナ素子３０によりそれぞれ受信される受信信号の位相が前記位相制御部２２において制御されると共に、それら受信信号が前記受信信号合成部５０により合成され、その合成信号の信号強度が前記信号強度検出部５４により検出され得るようになっている。
【００３９】
前記受信信号復調部５２は、上記受信信号合成部５０により合成された前記複数のアンテナ素子３０からの受信信号を復調する。好適には、ＡＭ方式により受信信号をＡＭ復調した後、その復調信号をＦＭ復号することで前記無線タグ１４による変調に関する情報信号を読み出す。
【００４０】
前記信号強度検出部５４は、前記複数のアンテナ素子３０のうち少なくとも１つのアンテナ素子３０により受信された受信信号の信号強度を検出する。また、前記受信信号合成部５０により合成された合成信号の信号強度を検出する。すなわち、前記複数のアンテナ素子３０のうち選択される少なくとも２つのアンテナ素子３０によりそれぞれ受信される受信信号の合成信号の信号強度を検出する。
【００４１】
前記タグ距離設定部５６は、予め定められた前記無線タグ１４との相対距離を設定する。後述するように、本実施例の無線タグ通信装置１２は、所定の相対通信方向に配置された無線タグ１４との間の無線通信を行うものであり、前記タグ距離設定部５６は、この無線タグ１４との相対距離が予め決まっている場合に、例えば図示しない入力装置等により入力されるその相対距離を設定する。或いは、既に行われた通信の結果としてその無線タグ１４の相対距離が検出されている場合にその検出結果としての相対距離を設定する。前記ＰＡＡウェイト制御部４４は、このタグ距離設定部５６により設定された距離に応じて前記位相制御部２２の設定を変更する。斯かる設定の変更については後述する。
【００４２】
前記ＢＥＲ検出部５８は、前記複数のアンテナ素子３０のうち少なくとも１つのアンテナ素子３０により受信された受信信号のビットエラーレート（Bit Error Rate）を検出する。すなわち、前記受信信号復調部５２により復調された受信信号に含まれる符号を構成するビットが正しく読みとれなかった割合（比率）を検出する。また、前記受信信号合成部５０により合成された合成信号のビットエラーレートを検出する。すなわち、前記複数のアンテナ素子３０のうち選択される少なくとも２つのアンテナ素子３０によりそれぞれ受信される受信信号の合成信号のビットエラーレートを検出する。
【００４３】
前記タグ距離検出部６０は、通信対象である前記無線タグ１４との相対距離を検出する。すなわち、前記位相制御部２２の設定に対応する受信信号に基づいて前記無線タグ１４との相対距離を検出する。好適には、前記信号強度検出部５４により検出される信号強度に基づき、その信号強度検出部５４により検出される信号強度が最大又は最小となる前記位相制御部２２の設定に基づいて前記無線タグ１４との相対距離を検出する。また、好適には、前記ＢＥＴ検出部５８により検出されるビットエラーレートに基づき、そのビットエラーレートが最大又は最小となる前記位相制御部２２の設定に基づいて前記無線タグ１４との相対距離を検出する。前記ＰＡＡウェイト制御部４４は、このタグ距離検出部６０により検出された距離に応じて前記位相制御部２２の設定を変更する。斯かる設定の変更については後述する。
【００４４】
図３は、前記無線タグ１４に備えられた無線タグ回路素子６２の構成を説明する図である。この図３に示すように、上記無線タグ回路素子６２は、前記無線タグ通信装置１２との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部６４と、そのアンテナ部６４により受信された信号を処理するためのＩＣ回路部６６とを、備えて構成されている。そのＩＣ回路部６６は、上記アンテナ部６４により受信された前記無線タグ通信装置１２からの質問波Ｆｃを整流する整流部６８と、その整流部６８により整流された質問波Ｆｃのエネルギを蓄積するための電源部７０と、上記アンテナ部６４により受信された搬送波からクロック信号を抽出して制御部７８に供給するクロック抽出部７２と、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７４と、上記アンテナ部６４に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部７６と、上記整流部６８、クロック抽出部７２、及び変復調部７６等を介して上記無線タグ回路素子６２の作動を制御するための制御部７８とを、機能的に含んでいる。この制御部７８は、前記無線タグ通信装置１２と通信を行うことにより上記メモリ部７４に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部６４により受信された質問波Ｆｃを上記変復調部７６において上記メモリ部７４に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波Ｆｒとして上記アンテナ部６４から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。
【００４５】
図４は、複数のアンテナ素子８２を有する従来のアレイアンテナ８０による指向性制御を説明する図である。この図４に示すように、斯かるアレイアンテナ８０には、通信対象との間で信号の送信及び／又は受信を行うための複数（図４では４つ）のアンテナ素子８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子８２と称する）が、互いに隣接するアンテナ素子８２との距離が等間隔となるように配設されている。また、各アンテナ素子８２に対応して移相部８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ（以下、特に区別しない場合には単に移相部８４と称する）が設けられており、それら複数の移相部８４により各アンテナ素子８２に対応する送信信号又は受信信号の位相を制御することで上記アレイアンテナ８０の指向性が定められる。このように等間隔に配設された複数のアンテナ素子８２から成るアレイアンテナ８０の指向性を、図４に破線矢印で示す中心方向に向ける場合、従来の技術においては上記複数のアンテナ素子８２に対応する位相が全てのアンテナ素子８２について同じ角度ずつ調整される。しかし、図５に示すように、例えば前記無線タグ１４等の通信対象が比較的近距離に位置する場合、上記中心方向を示す直線からの距離が離れるに従ってその通信対象と各アンテナ素子８２との相対距離に差が生じる（通信対象が近距離に位置する場合はこの差が相対的に大きくなる）ことから、上記中心方向を示す直線に比較的近い位置に配設されたアンテナ素子８２ｂ、８２ｃと前記通信対象との距離Ｌ１と、比較的遠い位置に配設されたアンテナ８２ａ、８２ｄと前記通信対象との距離Ｌ２との間に距離の差Ｌ２−Ｌ１が生じ、この距離の差に相当する位相差が発生することに起因して感度が悪くなるという不具合があった。
【００４６】
図６は、本実施例の無線タグ通信装置１２に備えられたアレイアンテナ１６による指向性制御を説明する図である。前記アレイアンテナ１６に備えられたアンテナ素子３０は、例えばモノポールアンテナやダイポールアンテナ等の棒状（直線状）を成す素子であり、好適には、図６に示すように、それら棒状のアンテナ素子３０が同一平面内に互いに平行を成すように、且つ互いに隣接するアンテナ素子３０との距離が等間隔ｋとなるように配設されている。すなわち、前記アンテナ素子３０ａ及び３０ｂ相互間の距離、アンテナ素子３０ｂ及び３０ｃ相互間の距離、アンテナ素子３０ｃ及び３０ｄ相互間の距離が何れも等しい距離ｋとされている。また、このアレイアンテナ１６の通信方向は、例えば、図６に破線矢印で示すように、前記複数のアンテナ素子３０が配設される平面に垂直であり且つそれらアンテナ素子３０の配設幅方向の中心を通る直線で示される方向である。
【００４７】
また、好適には、前記アレイアンテナ１６に備えられたアンテナ素子３０のうち、前記通信方向を示す直線上に配設されたアンテナ素子以外のアンテナ素子３０は、何れもその通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０を有するものである。すなわち、図６に示すように、前記通信方向を示す直線に関して前記アンテナ素子３０ａ及び３０ｄ、前記アンテナ素子３０ｂ及び３０ｃがそれぞれ対称となる位置に配設されており、それらアンテナ素子３０ａ及び３０ｄ、アンテナ素子３０ｂ及び３０ｃがそれぞれ対を成している。また、前述のように、それら対となるアンテナ素子３０ａ及び３０ｄ、アンテナ素子３０ｂ及び３０ｃそれぞれに対応して送信における位相制御を行うための送信移相部３２ａ、３２ｂ、受信における位相制御を行うための受信移相部３４ａ、３４ｂを各対毎に１つずつ備えている。前記位相制御部２２では、それら送信移相部３２ａ、３２ｂ、受信移相部３４ａ、３４ｂを介して前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された１対のアンテナ素子３０ａ及び３０ｄ、３０ｂ及び３０ｃ毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御が行われる。好適には、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０ａ及び３０ｄ、３０ｂ及び３０ｃ毎に、その通信方向を示す直線から隔たるにつれて移相量が倍となるように、送信及び／又は受信における同一の位相制御が行われる。なお、前記アレイアンテナ１６では、偶数個のアンテナ素子３０が何れも対となるアンテナ素子３０を有して前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設されており、その通信方向を示す直線上にはアンテナ素子３０は配設されていないが、奇数個のアンテナ素子を備えたアレイアンテナでは、中央に位置するアンテナ素子が前記通信方向を示す直線上に配設され、そのアンテナ素子のみ対となるアンテナ素子を有しない構成とされる。
【００４８】
ここで、前記アレイアンテナ１６に備えられた複数のアンテナ素子３０は、必ずしも互いに隣接するアンテナ素子３０との距離が等間隔ｋとなるように配設されたものでなくともよく、例えば図７に示すように、前記アンテナ素子３０ａ及び３０ｂ相互間の距離がｍ、アンテナ素子３０ｂ及び３０ｃ相互間の距離がｎ、アンテナ素子３０ｃ及び３０ｄ相互間の距離がｍとされたものであってもよい。斯かる構成においても、前記通信方向を示す直線に関して前記アンテナ素子３０ａ及び３０ｄ、前記アンテナ素子３０ｂ及び３０ｃがそれぞれ対称となる位置に配設される相対位置関係となり、それら対となるアンテナ素子３０ａ及び３０ｄ、アンテナ素子３０ｂ及び３０ｃ毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御が行われる。
【００４９】
以上のように構成された本実施例のアレイアンテナ１６の送信指向性及び受信指向性は、指向性制御部としての前記ＰＡＡウェイト制御部４４により制御される。すなわち、前記ＰＡＡウェイト制御部４４は、好適には、予め定められた関係から前記タグ距離検出部６０による検出結果又は前記タグ距離設定部５６に設定された距離に応じて前記位相制御部２２の設定すなわち送信移相部３２及び受信移相部３４それぞれの移相量を変更する。図８は、前記制御部４０のＲＡＭ等に記憶された、通信対象である前記無線タグ１４との相対距離Ｌ及び前記位相制御部２２の設定の対応関係の一例であるテーブル８６を説明する図である。この図８に示すように、斯かるテーブル８６には、前記無線タグ１４との相対距離Ｌ［ｍ］に対応して前記位相制御部２２における送信移相部３２ａ、３２ｂ或いは受信移相部３４ａ、３４ｂそれぞれの移相量［ｄｅｇ］が定められている。前記ＰＡＡウェイト制御部４４は、好適には、上記テーブル８６に示される対応関係から前記タグ距離検出部６０による検出結果又は前記タグ距離設定部５６により設定された距離に応じて前記位相制御部２２の設定を変更する。なお、上記テーブル８６では、好適には、相互に隣接するアンテナ素子３０の位相が同相又は逆相となるように設定されている。斯かる設定に応じた制御の違いについては、図１１乃至図１４のフローチャートを用いて後述する。
【００５０】
また、前記ＰＡＡウェイト制御部４４は、好適には、前記タグ距離設定部５６により設定された前記無線タグ１４との相対距離又は前記タグ距離検出部６０により検出される前記無線タグ１４との相対距離が前記アレイアンテナ１６の寸法の３倍以下である場合に前記位相制御部２２を介しての位相制御を行う一方、３倍より大きい場合には前記位相制御部２２を介しての位相制御を行わない。ここで、前記アレイアンテナ１６の寸法とは、そのアレイアンテナ１６を構成する複数のアンテナ素子３０の配設幅方向の寸法であり、図６に示す例では３ｋ、図７に示す例では２ｍ＋ｎである。図９は、同一平面内に互いに平行を成すように、且つ互いに隣接するアンテナ素子との距離が何れも等間隔のλ／２となるように配設された５本の棒状アンテナ素子から成るアレイアンテナにおける、通信対象の相対距離（横軸）と、無限遠を１とする送信信号又は受信信号の振幅（縦軸）との関係を示すグラフである。このグラフは、アレイアンテナの中心軸上の無限遠に通信対象が存在する場合に、そのアレイアンテナから通信対象への送受信強度が最も大きくなるようにフェイズドアレイ制御をしたとき、通信対象が近距離になるに従って送受信強度が弱くなってゆく様子を示している。５本のアンテナ素子が上記相対位置関係で配設されたアレイアンテナの寸法は２λであり、その寸法の３倍は６λとなるが、図９のグラフでは、通信対象の相対距離が６λより大きい場合には送受信振幅はほとんど変化しておらず、６λ以下である場合にその相対距離が小さくなるにつれて漸減していることがわかる。すなわち、通信対象との相対距離が、上記アレイアンテナの寸法の３倍である６λ以下である場合に前記位相制御部２２を介しての位相制御を行うことで、通信対象との相対距離が比較的近い場合における通信特性を改善する本発明の効果が得られると共に、相対距離が６λより大きい場合には斯かる制御を行う必要がないのでその制御を省くことで処理を簡単にできるのである。
【００５１】
図１０は、前記無線タグ通信装置１２の制御部４０による前記無線タグ１４との通信制御の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。なお、この図１０に示す制御は、前記タグ距離設定部５６により前記無線タグ１４の相対距離が予め設定されている場合に実行されるものである。
【００５２】
図１０の制御では、先ず、前記ＰＡＡウェイト制御部４４の動作に対応するステップ（以下、ステップを省略する）ＳＡ１において、予め設定された前記無線タグ１４の相対距離が読み出されると共に、移相器の設定値テーブルすなわち前記テーブル８６が参照され、前記無線タグ１４の相対距離に応じた移相量が読み出されて、前記位相制御部２２における送信移相部３２及び／又は受信移相部３４に適用される。次に、ＳＡ２において、ＳＡ１にて設定された前記位相制御部２２を介して前記無線タグ１４との間で情報の送受信が行われた後、本ルーチンが終了させられる。
【００５３】
図１１は、前記無線タグ通信装置１２の制御部４０による前記無線タグ１４との通信制御の他の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。なお、この図１１に示す制御は、通信に際して前記無線タグ１４との相対距離を検出（測定）する場合であって、相互に隣接するアンテナ素子３０の位相が同相に設定されたテーブル８６を用いる場合に実行されるものである。
【００５４】
図１１の制御では、先ず、ＳＢ１において、移相器の設定値テーブルすなわち前記テーブル８６が参照され、前記無線タグ１４の相対距離を無限遠とした場合の移相量が読み出されて、前記位相制御部２２における送信移相部３２及び／又は受信移相部３４に適用される。次に、ＳＢ２において、ＳＢ１にて設定された前記位相制御部２２を介して前記無線タグ１４との間で情報の送受信が行われる。次に、ＳＢ３において、前記アレイアンテナ１６により受信される受信信号の信号強度が検出され、前記制御部４０のＲＡＭ等に記憶される。次に、ＳＢ４において、前記テーブル８６が参照され、前記無線タグ１４の相対距離をその時点における設定値よりも１段階低い値とした場合の移相量が読み出されて、前記位相制御部２２における送信移相部３２及び／又は受信移相部３４に適用される。次に、ＳＢ５において、ＳＢ４にて設定された前記位相制御部２２を介して前記無線タグ１４との間で情報の送受信が行われる。次に、ＳＢ６において、前記アレイアンテナ１６により受信される受信信号の信号強度が検出され、その信号強度が前回の通信において検出され記憶された受信信号の信号強度よりも大きいか否かが判断される。このＳＢ６の判断が肯定される場合には、ＳＢ７において、ＳＢ６の判定の対象となった新たな受信信号の信号強度が前記制御部４０のＲＡＭ等に記憶された後、ＳＢ４以下の処理が再び実行されるが、ＳＢ６の判断が否定される場合には、前記タグ距離設定部５６の動作に対応するＳＢ８において、その時点における前記無線タグ１４の相対距離Ｌが前記制御部４０のＲＡＭ等に記憶された後、本ルーチンが終了させられる。以上の制御において、ＳＢ１及びＳＢ４が前記ＰＡＡウェイト制御部４４の動作に、ＳＢ３及びＳＢ６が前記信号強度検出部５４の動作に、ＳＢ１乃至ＳＢ７が前記タグ距離検出部６０の動作にそれぞれ対応する。
【００５５】
図１２は、前記無線タグ通信装置１２の制御部４０による前記無線タグ１４との通信制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。なお、この図１２に示す制御は、通信に際して前記無線タグ１４との相対距離を検出（測定）する場合であって、相互に隣接するアンテナ素子３０の位相が同相に設定されたテーブル８６を用いる場合に実行されるものである。
【００５６】
図１２の制御では、先ず、ＳＣ１において、移相器の設定値テーブルすなわち前記テーブル８６が参照され、前記無線タグ１４の相対距離を無限遠とした場合の移相量が読み出されて、前記位相制御部２２における送信移相部３２及び／又は受信移相部３４に適用される。次に、ＳＣ２において、ＳＣ１にて設定された前記位相制御部２２を介して前記無線タグ１４との間で情報の送受信が行われる。次に、ＳＣ３において、前記アレイアンテナ１６により受信される受信信号のビットエラーレートが検出され、前記制御部４０のＲＡＭ等に記憶される。次に、ＳＣ４において、前記テーブル８６が参照され、前記無線タグ１４の相対距離をその時点における設定値よりも１段階低い値とした場合の移相量が読み出されて、前記位相制御部２２における送信移相部３２及び／又は受信移相部３４に適用される。次に、ＳＣ５において、ＳＣ４にて設定された前記位相制御部２２を介して前記無線タグ１４との間で情報の送受信が行われる。次に、ＳＣ６において、前記アレイアンテナ１６により受信される受信信号のビットエラーレートが検出され、そのビットエラーレートが前回の通信において検出され記憶された受信信号のビットエラーレートよりも小さいか否かが判断される。このＳＣ６の判断が肯定される場合には、ＳＣ７において、ＳＣ６の判定の対象となった新たな受信信号のビットエラーレートが前記制御部４０のＲＡＭ等に記憶された後、ＳＣ４以下の処理が再び実行されるが、ＳＣ６の判断が否定される場合には、前記タグ距離設定部５６の動作に対応するＳＣ８において、その時点における前記無線タグ１４の相対距離Ｌが前記制御部４０のＲＡＭ等に記憶された後、本ルーチンが終了させられる。以上の制御において、ＳＣ１及びＳＣ４が前記ＰＡＡウェイト制御部４４の動作に、ＳＣ３及びＳＣ６が前記ＢＥＲ検出部５８の動作に、ＳＣ１乃至ＳＣ７が前記タグ距離検出部６０の動作にそれぞれ対応する。
【００５７】
図１３は、前記無線タグ通信装置１２の制御部４０による前記無線タグ１４との通信制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。なお、この図１３に示す制御は、通信に際して前記無線タグ１４との相対距離を検出（測定）する場合であって、相互に隣接するアンテナ素子３０の位相が逆相に設定されたテーブル８６を用いる場合に実行されるものである。また、この図１３の制御において、前述した図１１の制御と共通するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
図１３の制御では、前述したＳＢ５の処理に続くＳＢ９において、前記アレイアンテナ１６により受信される受信信号の信号強度が検出され、その信号強度が前回の通信において検出され記憶された受信信号の信号強度よりも大きいか否かが判断される。このＳＢ９の判断が否定される場合には、前述したＳＢ７の処理が実行された後、ＳＢ４以下の処理が再び実行されるが、ＳＢ９の判断が肯定される場合には、前述したＳＢ８の処理が実行された後、本ルーチンが終了させられる。
【００５９】
図１４は、前記無線タグ通信装置１２の制御部４０による前記無線タグ１４との通信制御の更に別の一例の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。なお、この図１４に示す制御は、通信に際して前記無線タグ１４との相対距離を検出（測定）する場合であって、相互に隣接するアンテナ素子３０の位相が逆相に設定されたテーブル８６を用いる場合に実行されるものである。また、この図１４の制御において、前述した図１２の制御と共通するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６０】
図１４の制御では、前述したＳＣ５の処理に続くＳＣ９において、前記アレイアンテナ１６により受信される受信信号のビットエラーレートが検出され、そのビットエラーレートが前回の通信において検出され記憶された受信信号のビットエラーレートよりも小さいか否かが判断される。このＳＣ９の判断が否定される場合には、前述したＳＣ７の処理が実行された後、ＳＣ４以下の処理が再び実行されるが、ＳＣ９の判断が肯定される場合には、前述したＳＣ８の処理が実行された後、本ルーチンが終了させられる。
【００６１】
このように、本実施例によれば、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行う位相制御部２２を備えたものであることから、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０について中心位置からの位相差は等しいため、それら対となるアンテナ素子３０毎に同一の位相制御を行うことで、通信対象である無線タグ１４との相対距離が変化してもその距離に応じたビームを形成することができる。すなわち、通信対象との相対距離が比較的近い場合における通信特性を改善する無線タグ通信装置１２を提供することができる。また、本実施例によれば、前述した図４に示すように、前記アレイアンテナ８０を構成するアンテナ素子８２それぞれに対応して移相部８４を設け、各移相部８４を介して位相制御を行う従来の技術に比べて制御が簡単になるという利点がある。
【００６２】
また、前記アンテナ素子３０のうち、前記通信方向を示す直線上に配設されたアンテナ素子３０以外のアンテナ素子３０は、何れもその通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０を有するものであるため、前記通信方向を示す直線上に配設されたアンテナ素子３０以外の全てのアンテナ素子３０が対を構成し、それら対となるアンテナ素子３０毎に同一の位相制御を行うことで、通信対象との相対距離が変化してもその距離に応じたビームを好適に形成することができる。
【００６３】
また、前記位相制御部２２は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０毎に、送信における同一の位相制御を行うためのそれぞれ単一の送信移相部３２及び受信における同一の位相制御を行うためのそれぞれ単一の受信移相部３４を備えたものであるため、前記対となるアンテナ素子３０毎に実用的な態様で同一の位相制御を行うことができる。
【００６４】
また、前記アレイアンテナ１６は偶数のアンテナ素子３０を有するものであり、前記位相制御部２２は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された１対のアンテナ素子３０毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うものであるため、偶数のアンテナ素子３０から成るアレイアンテナ１６を備えた無線通信装置において、前記対となるアンテナ素子３０毎に実用的な態様で同一の位相制御を行うことができる。
【００６５】
また、予め定められた前記無線タグ１４との相対距離を設定するタグ距離設定部５６（ＳＢ８、ＳＣ８）と、そのタグ距離設定部５６により設定された距離に応じて前記位相制御部２２の設定を変更する指向性制御部としてのＰＡＡウェイト制御部４４（ＳＡ１、ＳＢ１、ＳＢ４、ＳＣ１、ＳＣ４）とを、備えたものであるため、前記無線タグ１４との相対距離に応じて好適なビームを形成することができる。
【００６６】
また、前記無線タグ１４との相対距離を検出するタグ距離検出部６０（ＳＢ１乃至ＳＢ７、ＳＣ１乃至ＳＣ７）と、そのタグ距離検出部６０による検出結果に応じて前記位相制御部２２の設定を変更する指向性制御部としてのＰＡＡウェイト制御部４４とを、備えたものであるため、前記無線タグ１４との相対距離に応じて好適なビームを形成することができる。
【００６７】
また、前記ＰＡＡウェイト制御部４４は、予め定められた関係から前記タグ距離検出部６０による検出結果又は前記タグ距離設定部５６に設定された距離に応じて前記位相制御部２２の設定を変更するものであるため、前記無線タグ１４との相対距離に応じて実用的な態様で好適なビームを形成することができる。
【００６８】
また、前記無線タグ１４との相対距離及び前記位相制御部２２の設定の対応関係を示すテーブル８６を備え、前記指向性制御部２２は、そのテーブル８６に示される対応関係から前記タグ距離検出部６０による検出結果又は前記タグ距離設定部５６に設定された距離に応じて前記位相制御部２２の設定を変更するものであるため、前記無線タグ１４との相対距離に応じて実用的な態様で好適なビームを形成することができる。
【００６９】
また、受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部５４（ＳＢ３及びＳＢ６）を備え、前記ＰＡＡウェイト制御部４４は、その信号強度検出部５４により検出される信号強度に応じて前記位相制御部２２の設定を変更するものであるため、受信信号の信号強度に応じて実用的な態様で好適なビームを形成することができる。
【００７０】
また、前記アンテナ素子３０は、互いに隣接するアンテナ素子３０との距離が等間隔となるように配設されたものであり、前記位相制御部２２は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０毎に、その通信方向を示す直線から隔たるにつれて移相量が倍となるように送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うものであるため、前記位相制御を可及的に簡単なものとすることができる。
【００７１】
また、前記タグ距離検出部６０は、前記位相制御部２２の設定に対応する受信信号に基づいて前記無線タグ１４との相対距離を検出するものであるため、前記通信対象との相対距離を簡単に検出することができる。
【００７２】
また、受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部５４を備え、前記タグ距離検出部６０は、その信号強度検出部５４により検出される信号強度に基づいて前記無線タグ１４との相対距離を検出するものであるため、その無線タグ１４との相対距離を実用的な態様で簡単に検出することができる。
【００７３】
また、前記タグ距離検出部６０は、前記信号強度検出部５４により検出される信号強度が最大又は最小となる前記位相制御部２２の設定に基づいて前記無線タグ１４との相対距離を検出するものであるため、前記通信対象との相対距離を実用的な態様で簡単に検出することができる。
【００７４】
また、受信信号のビットエラーレートを検出するＢＥＲ検出部５８（ＳＣ３及びＳＣ６）を備え、前記タグ距離検出部６０は、そのＢＥＲ検出部５８により検出されるビットエラーレートに基づいて前記無線タグ１４との相対距離を検出するものであるため、その無線タグ１４との相対距離を実用的な態様で簡単に検出することができる。
【００７５】
また、前記タグ距離検出部は、前記ＢＥＲ検出部５８により検出されるビットエラーレートが最大又は最小となる前記位相制御部２２の設定に基づいて前記無線タグ１４との相対距離を検出するものであるため、その無線タグ１４との相対距離を実用的な態様で簡単に検出することができる。
【００７６】
また、前記無線タグ１４との相対距離を検出するタグ距離検出部６０を備え、そのタグ距離検出部６０により検出される前記無線タグ１４との相対距離が前記アレイアンテナ１６の寸法の３倍以下である場合に前記位相制御部２２を介しての位相制御を行うものであるため、その位相制御部２２を介しての位相制御が必要とされる場合においてその位相制御を行うことができる。
【００７７】
また、前記無線通信装置は、通信対象である無線タグ１４に向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応答して前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信することでその無線タグ１４との間で情報の通信を行う無線タグ通信装置１２であるため、無線タグ１４との距離が比較的近い場合における通信特性を改善する無線タグ通信装置１２を提供することができる。
【００７８】
続いて、本発明の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、実施例相互に共通する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７９】
図１５は、本発明の無線通信装置の他の好適な実施例である無線タグ通信装置８８の構成を説明する図である。この図１５に示すように、本実施例の無線タグ通信装置８８は、前記送信信号変調部２０から供給される送信信号の位相を制御して上記アンテナ素子３０ｂ、３０ｃへ供給する送信移相部３２ｂ及び前記合波部２５ｂから供給される合成信号すなわち上記アンテナ素子３０ｂ、３０ｃに対応する受信信号の位相を制御して上記ダウンコンバータ２８ｂへ供給する受信移相部３４ｂを有する位相制御部９０を備えており、その位相制御部９０には、前述した位相制御部２２における送信移相部３２ａ及び受信移相部３４ａが何れも備えられていない。すなわち、上記位相制御部９０は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０のうち、その通信方向を示す直線から最も離れた位置に配設された対となるアンテナ素子３０ａ及び３０ｄに対応しては移相部を備えず、それ以外の対となるアンテナ素子３０ｂ及び３０ｃに対応して、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行うための単一の送信移相部３２ｂ及び受信移相部３４ｂを備えている。前記アレイアンテナ１６の通信方向すなわち通信対象である無線タグ１４が配置されている方向が前述した図６に示すように定まっている場合、簡単には、その通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０のうち、その通信方向を示す直線から最も離れた位置に配設された対となるアンテナ素子３０ａ及び３０ｄ以外の対となるアンテナ素子３０に対応する位相を制御することで、位相差を解消して通信特性を向上させることができる。また、斯かる構成では、前述した図２に示すような構成に比べて移相部を更に減らすことができる。
【００８０】
このように、本実施例によれば、上記位相制御部９０は、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子３０のうち、その通信方向を示す直線から最も離れた位置に配設された対となるアンテナ素子３０ａ及び３０ｄ以外の対となるアンテナ素子３０ｂ及び３０ｃに対応して、送信における同一の位相制御を行うための単一の送信移相部３２ｂ及び受信における同一の位相制御を行うための単一の受信移相部３４ｂを備えたものであるため、前記対となるアンテナ素子３０毎に実用的な態様で同一の位相制御を行うことができると共に、前記通信方向を示す直線から最も離れた位置に配設された対となるアンテナ素子３０ａ及び３０ｄに対応しては移相部を設けないことで、構成を可及的に簡単なものとすることができる。
【００８１】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００８２】
例えば、前述の実施例において、前記アレイアンテナ１６は、同一平面内に互いに平行を成すように配設された複数の棒状アンテナ素子３０から成るものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図１６に示すように、同一平面上に配設された複数の平面アンテナ素子９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ（以下、特に区別しない場合には単に平面アンテナ素子９２と称する）から成る二次元アレイアンテナ９０に本発明が適用されても構わない。この二次元アレイアンテナ９０の通信方向は、例えば図１６に矢印で示すように上記複数の平面アンテナ素子９２が配設される平面に垂直であり且つ中央に配設された平面アンテナ素子９２の中心を通る直線で示され、上記平面アンテナ素子９２ａ及び９２ｃ、９２ｄ及び９２ｅは、それぞれその直線に関して対称となる位置に配設されている。また、上記平面アンテナ素子９２ａ及び９２ｃに対応して移相部９４ａが、上記平面アンテナ素子９２ｂに対応して移相部９４ｂがそれぞれ設けられている。斯かる構成によれば、パッチアンテナ等の平面アンテナ素子９２から構成される二次元アレイアンテナ９０を備えた無線通信装置において、前記対となる平面アンテナ素子９２毎に実用的な態様で同一の位相制御を行うことができる。
【００８３】
また、前述の実施例において、前記アレイアンテナ１６は偶数のアンテナ素子３０を有するものであったが、奇数のアンテナ素子３０を備えたアレイアンテナにも本発明は好適に適用される。斯かる構成において、前記位相制御部２２等は、それらアンテナ素子３０のうち前記通信方向を示す直線上に配設された１つのアンテナ素子３０以外の、その通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された１対のアンテナ素子３０毎に、送信及び／又は受信における同一の位相制御を行う。このようにすれば、奇数のアンテナ素子３０から成るアレイアンテナを備えた無線通信装置において、前記対となるアンテナ素子３０毎に実用的な態様で同一の位相制御を行うことができる。
【００８４】
また、前述の実施例において、前記複数のアンテナ素子３０は、同一平面内に互いに平行を成すように配設されたものであったが、これらアンテナ素子３０は必ずしも同一平面内に配設されたものでなくともよく、前記通信方向を示す直線に関して対称となる位置に配設された対となるアンテナ素子を有するアレイアンテナであれば本発明の一応の効果を奏する。
【００８５】
また、前述の実施例において、前記ビットエラーレート検出部は受信信号のビットエラーレートを検出するものであったが、受信フレームのフレームエラーレート（ＦＥＲ）を検出してもよい。例えば受信信号がフレーム毎にＣＲＣなどの誤り検出符号を備えている場合は好適にフレームエラーレートを検出することができる。
【００８６】
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】
【００８７】
【図１】本発明の無線通信装置が好適に用いられる無線タグ通信システムについて説明する図である。
【図２】本発明の無線通信装置の一実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図３】図２の無線タグ通信装置の通信対象である無線タグに備えられた無線タグ回路素子の構成を説明する図である。
【図４】複数のアンテナ素子を有する従来のアレイアンテナによる指向性制御を説明する図である。
【図５】図４のアレイアンテナに備えられた各アンテナ素子と通信対象との距離の差により生じる位相差について説明する図である。
【図６】図２の無線タグ通信装置に備えられたアレイアンテナによる指向性制御を説明する図である。
【図７】図２の無線タグ通信装置に備えられた他のアレイアンテナによる指向性制御を説明する図である。
【図８】図２の無線タグ通信装置に備えられた制御部のＲＡＭ等に記憶された、通信対象である無線タグとの相対距離及び位相制御部の設定の対応関係の一例であるテーブルを説明する図である。
【図９】同一平面内に互いに平行を成すように、且つ互いに隣接するアンテナ素子との距離が何れも等間隔のλ／２となるように配設された５本の棒状アンテナ素子から成るアレイアンテナにおける、通信対象の相対距離と、無限遠を１とする送信信号又は受信信号の振幅との関係を示すグラフである。
【図１０】図２の無線タグ通信装置の制御部による無線タグとの通信制御の一例の要部を説明するフローチャートであり、タグ距離設定部により無線タグの相対距離が予め設定されている場合に実行されるものである。
【図１１】図２の無線タグ通信装置の制御部による無線タグとの通信制御の他の一例の要部を説明するフローチャートであり、通信に際して無線タグとの相対距離を検出する場合であって、相互に隣接するアンテナ素子の位相が同相に設定されたテーブルを用いる場合に実行されるものである。
【図１２】図２の無線タグ通信装置の制御部による無線タグとの通信制御の他の一例の要部を説明するフローチャートであり、通信に際して無線タグとの相対距離を検出する場合であって、相互に隣接するアンテナ素子の位相が同相に設定されたテーブルを用いる場合に実行されるものである。
【図１３】図２の無線タグ通信装置の制御部による無線タグとの通信制御の他の一例の要部を説明するフローチャートであり、通信に際して無線タグとの相対距離を検出する場合であって、相互に隣接するアンテナ素子の位相が逆相に設定されたテーブルを用いる場合に実行されるものである。
【図１４】図２の無線タグ通信装置の制御部による無線タグとの通信制御の他の一例の要部を説明するフローチャートであり、通信に際して無線タグとの相対距離を検出する場合であって、相互に隣接するアンテナ素子の位相が逆相に設定されたテーブルを用いる場合に実行されるものである。
【図１５】本発明の無線通信装置の実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
【図１６】本発明が好適に適用される二次元アレイアンテナの構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００８８】
１２、８８：無線タグ通信装置（無線通信装置）
１４：無線タグ（通信対象）
１６：アレイアンテナ
２２、９０：位相制御部
３０：アンテナ素子
３２：送信移相部
３４：受信移相部
４４：ＰＡＡウェイト制御部（指向性制御部）
５４：信号強度検出部
５６：タグ距離設定部
５８：ビットエラーレート検出部
６０：タグ距離検出部
８６：テーブル
９０：二次元アレイアンテナ
９２：平面アンテナ素子
９４：移相部
【図１】
2008048077.tif 000003
【図２】
2008048077.tif 000004
【図３】
2008048077.tif 000005
【図４】
2008048077.tif 000006
【図５】
2008048077.tif 000007
【図６】
2008048077.tif 000008
【図７】
2008048077.tif 000009
【図８】
2008048077.tif 000010
【図９】
2008048077.tif 000011
【図１０】
2008048077.tif 000012
【図１１】
2008048077.tif 000013
【図１２】
2008048077.tif 000014
【図１３】
2008048077.tif 000015
【図１４】
2008048077.tif 000016
【図１５】
2008048077.tif 000017
【図１６】
2008048077.tif 000018