(57)【要約】【課題】回路規模が大きくならず、アンテナ毎のキャリブレーションを実施する必要がなく、挿入損失の増大、ＩＭ３の劣化、回路の無駄が生じることがなく、ＲＦ−ＩＤシステムの通信可能距離の拡大および読み取り率の向上を図ったアンテナ装置、それを備えた無線タグ通信装置およびＲＦ−ＩＤシステムを提供する。【解決手段】制御信号によって指向性が切り替えられるアンテナ１と、ＲＦ−ＩＤシステムの無線タグ通信装置本体１００から送信休止時間を挟んで繰り返し送信電力が供給される給電電力を入力し、その給電電力の変化を送信電力検出部３で検出し、この検出の都度状態切り替え記憶部４の状態を切り替え、その状態に応じてアンテナ１のアンテナの指向性を切り替える指向性切り替え制御部２を備える。【選択図】図３
2008042755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号によって指向性が切り替えられるアンテナと、ＲＦ−ＩＤシステムの無線タグ通信装置の送信手段から、送信休止時間を挟んで繰り返し供給される給電電力を入力し、その給電電力の変化を検出して状態を切り替えるとともに、その状態に応じて前記アンテナの特性を切り替えるアンテナ特性切り替え制御手段とを備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記給電電力変化の検出は、給電電力が所定値より低下したことを検出するものである請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナ特性の切り替えは、アンテナの指向性を切り替えるものである請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ特性の切り替えは、アンテナの偏波特性を切り替えるものである請求項１〜３のうち何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記状態は少なくとも４状態を採るものであり、前記アンテナ特性の切り替えはアンテナの指向方向および偏波を切り替えるものである請求項１〜４のうち何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のアンテナ装置を備え、送信休止時間を挟んで前記アンテナ装置へ送信電力を繰り返し供給する送信手段を備えた無線タグ通信装置。
【請求項７】
請求項６に記載の無線タグ通信装置と、該無線タグ通信装置からの電波を受けて応答する無線タグとからなるＲＦ−ＩＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＲＦ−ＩＤシステムに備える無線タグ通信装置、および無線タグ通信装置で用いるアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により電波で情報の読み出しを行うＲＦ−ＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。
【０００３】
ところで、複数のアンテナ素子を有してそれらアンテナ素子により情報の通信を行う無線通信装置において、各アンテナ素子に対応する信号の位相を制御するフェイズドアレイ処理や、各アンテナ素子に対応する信号の位相および振幅を適応制御するアダプティブアレイ処理等のアレイアンテナ技術が知られている。この技術を用いて通信可能距離の拡大および読み取り率の向上を図ったＲＦ−ＩＤシステムが特許文献１に示されている。
【０００４】
図１は特許文献１に示されている無線タグ通信装置の構成を示している。図１において、無線タグ通信装置６０は、無線タグ１４に向けて所定の送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じて無線タグ１４から返信される返信信号を受信する送受信共用の複数のアンテナ素子６２ａ、６２ｂ、６２ｃを備えている。これら複数のアンテナ素子によりアレイアンテナを構成している。
【０００５】
上記無線タグ通信装置６０のＤＳＰ１６は、ＦＭ符号化部３４により符号化された信号をそれぞれ独立に変調する複数のＡＭ変調部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ（以下、ＡＭ変調部３６と総称する。）を機能的に備えている。また、それらＡＭ変調部３６によりそれぞれ変調された送信信号をアナログ信号に変換する複数の送信信号Ｄ／Ａ変換部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ（以下、送信信号Ｄ／Ａ変換部１８と総称する。）と、それら送信信号Ｄ／Ａ変換部１８によりそれぞれアナログ信号に変換された送信信号の周波数を周波数変換信号出力部２０から出力される周波数変換信号の周波数だけ高くする複数のアップコンバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（以下、アップコンバータ２２と総称する。）と、上記複数のアンテナ素子６２によりそれぞれ受信された受信信号の周波数を周波数変換信号出力部２０から出力される周波数変換信号の周波数だけ低くする複数のダウンコンバータ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ（以下、ダウンコンバータ２８と総称する。）と、複数のアップコンバータ２２によりそれぞれアップコンバートされた送信信号を各アンテナ素子６２に供給すると共に、それらアンテナ素子６２によりそれぞれ受信された受信信号を各ダウンコンバータ２８に供給する複数の送受信分離手段であるアイソレータ或いは方向性結合器２６ａ，２６ｂ，２６ｃ（以下、方向性結合器２６と総称する。）と、それらダウンコンバータ２８によりそれぞれダウンコンバートされた受信信号をディジタル信号に変換して前記ＤＳＰ１６に供給する複数の受信信号Ａ／Ｄ変換部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ（以下、Ａ／Ｄ変換部３０と総称する。）とを、備えている。
【０００６】
また、上記無線タグ通信装置６０のＤＳＰ１６は、上記複数のアンテナ素子６２から送信される送信信号それぞれの位相および／又は振幅を制御することでそれらアンテナ素子６２により構成される送信アンテナ７０の指向性を制御する指向性制御手段として機能するＢＦＡウェイト値設定部６４と、そのＢＦＡウェイト値設定部６４からの指示に基づいて位相および振幅が制御されたキャリア信号を上記複数のＡＭ変調部３６それぞれに供給する複数のＩＦキャリアｓｉｎテーブル６６ａ，６６ｂ，６６ｃ（以下、ＩＦキャリアｓｉｎテーブル６６と総称する。）と、前記送信ビット列生成部３２およびＢＦＡウェイト値設定部６４等の作動を制御するＣＰＵ６８とを、機能的に備えている。上記複数のＩＦキャリアｓｉｎテーブル６６は、読み出す位置により位相を変化させ、読み出された値に所定の値を乗算することにより振幅を変化させるためのものであり、上記複数のＡＭ変調部３６は、対応するＩＦキャリアｓｉｎテーブル６６から供給される位相および振幅がそれぞれ個別に制御されたキャリア信号の送信ビット列に応じてＡＭ変調を行うものである。前記複数のアンテナ素子６２から送信される送信信号は、上記ＢＦＡウェイト値設定部６４により設定されたウェイト（加重値）により位相および振幅が少しずつ異なった値とされ、その合成波が所定の方向に指向性を持つように制御することが可能とされる。すなわち、前記送信アンテナ７０は、所謂フェイズドアレイ制御手段又はビームフォーミング制御手段として機能する。
【０００７】
また、前記無線タグ通信装置６０のＤＳＰ１６は、前記無線タグ１４からの返信信号に基づいて前記複数のアンテナ素子６２により受信される受信信号それぞれに与えるウェイトを適応制御するウェイト適応制御手段として機能するアダプティブ処理部７２と、そのアダプティブ処理部７２に所定の期待値信号を供給する期待値信号発生部７４と、上記アダプティブ処理部７２から供給される制御値に応じて前記複数のアンテナ素子６２により受信される受信信号それぞれの位相および振幅を個別に制御する複数の振幅・位相制御部７６ａ、７６ｂ、７６ｃと、それら振幅・位相制御部７６によりそれぞれ位相および振幅が変更された受信信号を合成する信号合成部７８とを備えている。なお、前記複数のアンテナ素子６２は、前記無線タグ１４からの返信信号に対しては受信アンテナ８０を構成する。
【０００８】
ＲＦ−ＩＤシステムの通信可能距離の拡大および読み取り率向上のもう一つのアプローチは、無線タグ通信装置に取り付けるアンテナ数を増やすことである。そのために従来はＳＰ４Ｔスイッチを用いて、時間経過にともなってＳＰ４Ｔスイッチを順次切り替える方法が一般に採られていた。
【０００９】
このような複数アンテナの切り替え方式は、アンテナの配置により、アンテナの指向性切り替えと同等の効果が期待できる。
【特許文献１】特開２００５−２６９４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１に示されている無線タグ通信装置は、アダプティブアレイアンテナの一般的な技術をＲＦ−ＩＤに適用したものであるので、各アンテナポートについて、それぞれ振幅と位相の制御を行う回路を設ける必要があり、回路規模が大きくなる。またアダプティブアレイ方式のアンテナのアンテナ指向性を意図したとおりに形成するためには、アレイ素子の特性差を補償するキャリブレーションを各固体ごとに実施する必要がある。この点の解決策がない限り、アダプティブ化はコスト面でのメリットがない。
【００１１】
また、無線タグ通信装置に取り付けるアンテナ数を増し、スイッチで時間的に順次切り替える方法では、読み取り率の更なる向上のためにアンテナポートを５ポート以上に多ポート化しようとすると、スイッチ回路を多段化する必要が生じる。これは挿入損失の増大、ＩＭ３（3次相互変調歪み）の劣化などを招く。ここまでは切り替えを多段化する場合避けられないが、使用目的・設置環境によっては、少ないアンテナ数で間に合う場合があり、この場合、使用されないポートのためにスイッチ回路を設けることとなり、無線タグ通信装置側の回路に無駄が生じる。
【００１２】
そこで本発明の目的は、回路規模が大きくならず、アンテナ毎のキャリブレーションを実施する必要がなく、挿入損失の増大、ＩＭ３の劣化、回路の無駄が生じることがなく、ＲＦ−ＩＤシステムの通信可能距離の拡大および読み取り率の向上を図ったアンテナ装置、それを備えた無線タグ通信装置およびＲＦ−ＩＤシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明のアンテナ装置は、制御信号によって指向性が切り替えられるアンテナと、ＲＦ−ＩＤシステムの無線タグ通信装置の送信手段から、送信休止時間を挟んで繰り返し供給される給電電力を入力し、その給電電力の変化を検出して状態を切り替えるとともに、その状態に応じて前記アンテナの特性を切り替えるアンテナ特性切り替え制御手段とを備える。
【００１４】
前記給電電力変化の検出は、例えば給電電力が所定値より低下したことを検出するものである。
【００１５】
前記アンテナ特性の切り替えは、例えばアンテナの指向性を切り替えるものである。
【００１６】
前記アンテナ特性の切り替えは、アンテナの偏波特性を切り替えるものである。
【００１７】
前記状態は少なくとも４状態を採るものであり、前記アンテナ特性の切り替えはアンテナの指向方向および偏波を切り替えるものである。
【００１８】
この発明の無線タグ通信装置は、上記構成のアンテナ装置を備え、送信休止時間（無通信期間）を挟んで前記アンテナ装置へ送信電力を繰り返し供給する送信手段を備える。
【００１９】
この発明のＲＦ−ＩＤシステムは、無線タグ通信装置（ＲＦ−ＩＤ質問器）と、該無線タグ通信装置からの電波を受けて応答する無線タグ（応答器）とからなる。
【発明の効果】
【００２０】
本特許は、アンテナ装置側にアンテナ特性切り替え制御手段を備えたことにより、無線タグ通信装置のアンテナ切り替え機能を拡張する必要もなく、無線タグ通信装置側の多ポート化による挿入損失の増大、ＩＭ３（3次相互変調歪み）の劣化などの問題を解消できる。
【００２１】
前記給電電力が所定値より低下したことを検出してアンテナ装置のアンテナ特性を切り替えるようにすることにより、繰り返される通信フレーム内のパワーダウン時にアンテナ特性が切り替えられるので、次回のパワーアップ時には既にアンテナ特性が切り替わっているので直ちに通信を行うことができる。すなわち、アンテナ切り替えによる応答性の低下がない。
【００２２】
前記アンテナ特性の切り替えとしてアンテナの指向方向等の指向性を切り替えることにより、通信可能範囲が効果的に拡大し、読み取り率も向上する。
【００２３】
前記アンテナ特性の切り替えとしてアンテナの偏波面等の偏波特性を切り替えることにより、無線タグ通信装置に対する無線タグの相対的な向きによらずに通信可能となる範囲が拡大でき、読み取り率も高まる。
【００２４】
前記状態は少なくとも４状態を採るものとし、アンテナの指向方向および偏波を切り替えることにより、アンテナの指向方向の切り替えと偏波の切り替えの両方の作用で通信可能範囲の拡大および読み取り率の向上効果が高まる。
【００２５】
この発明の無線タグ通信装置は、上記構成のアンテナ装置を備え、送信休止時間（無通信期間）を挟んでアンテナ装置へ送信電力を繰り返し供給する送信手段を備えることにより、アンテナ装置へ送信電力の供給を繰り返す毎にアンテナ装置のアンテナ特性が自動的に切り替えられることになり、低コストに構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
〈第１の実施形態〉
第１の実施形態に係るアンテナ装置、無線タグ通信装置およびＲＦ−ＩＤシステムについて図２〜図５を基に説明する。
【００２７】
図２は第１の実施形態に係るアンテナ装置のブロック図である。図２においてアンテナ装置１０は指向性（指向方向）を変えることのできるアンテナ１、指向性切り替え制御部２，送信電力検出部３、および状態切り替え記憶部４を含んでいる。このアンテナ装置１０はＲＦ信号線に接続される。
【００２８】
図３は無線タグ通信装置とアンテナ装置との関係および無線タグ通信装置の構成を示すブロック図である。図３（Ａ）は無線タグ通信装置本体１００に従来のアンテナＡＮＴを接続した状態を示している。ここで無線タグ通信装置本体１００はベースバンド回路１０１、変調回路１０２、復調回路１０３、および送受共用器１０４を備えている。ベースバンド回路１０１は変調回路１０２に対して変調信号を与える。変調回路１０２はキャリア信号および所定の質問信号を出力する。復調回路１０３は無線タグからのいわゆるバックスキャッタ方式での応答信号を復調し、ベースバンド回路１０１はその復調信号を処理する。
【００２９】
図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるアンテナＡＮＴ部分にアンテナ装置１０を適用して無線タグ通信装置１１０を構成した例、およびこの無線タグ通信装置１１０と無線タグ９Ａ，９Ｂとで構成したＲＦ−ＩＤシステムを示している。無線タグ通信装置本体１００はＵＨＦ帯のＲＦ−ＩＤの標準規格であるＥＰＣグローバルＣ１Ｇ２に従って無線タグ９との間で通信を行う。すなわち、単一のアンテナで「通信開始」→「通信」→「通信終了」を繰り返し行う。
【００３０】
図４は、その無線タグ通信装置本体１００からアンテナへ供給される供給電力の時間変化の例を示している。図４（Ａ）に示すように、１つの（１回の）通信フレームはパワーアップ期間Ｔｕ，通信期間Ｔｃ、パワーダウン期間Ｔｄ、および無通信期間Ｔｎとで構成される。このパワーアップ期間Ｔｕは最長１５００μｓ、通信期間Ｔｃの時間は通信内容に応じて変化する。但し、電波を発射してから送信時間４秒以内にその電波の発射を停止する。無通信期間は５０ｍｓ以上である。
このような通信フレームが図４（Ｂ）のように繰り返される。
【００３１】
従って、図３（Ｂ）に示した無線タグ通信装置本体１００はアンテナ装置１０に対して図４（Ｂ）に示すような送信電力の供給／停止を繰り返すことになる。これによりアンテナ装置１０はアンテナの指向性（指向方向）を順次切り替える。その動作について図２を参照して次に説明する。
【００３２】
送信電力検出部３はＲＦ信号線から供給される電力が予め定めたしきい値を下回った時、状態切り替え記憶部４の状態を切り替える。この状態切り替え記憶部４はアンテナ１が採りうる指向性の数の状態を記憶する。そして、指向性切り替え制御部２は状態切り替え記憶部４の記憶している状態に応じてアンテナ１の指向性を制御する。従って図４（Ｂ）に示したように、供給電力が所定のしきい値ＲＦｔｈを下回るタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３・・・のタイミングで状態切り替え記憶部４の状態が順に切り替わる。これに応じてアンテナ１の指向性が順に切り替えられ、それが繰り返されることになる。
【００３３】
図３に示したアンテナ装置１０のアンテナ指向方向が無線タグ９Ａを向いているとき無線タグ９Ａと通信が行われ、アンテナ指向方向が無線タグ９Ｂを向いているとき無線タグ９Ｂと通信が行われる。但し、これは典型的な例であって、無線タグ９Ａ，９Ｂが無線タグ通信装置１１０の近くに存在する場合は、アンテナの指向方向がどの方向であっても無線タグ９Ａ、９Ｂと通信が行われる場合もある。アンテナの指向性を高めることによってアンテナ利得を向上させ、その指向方向を振ることによって、実質的に広角度範囲に亘って高利得を実現できるわけである。
【００３４】
このように無線タグ通信装置本体１００の構成は従来と同様でありながら、送信フレーム毎にアンテナの指向性が順次自動的に切り替わることになる。そのため、スイッチを設けることによる挿入損失の増大、ＩＭ３の劣化および無駄な回路が設けられることなく、通信距離の拡大および読み取り率の向上を図ることができる。
【００３５】
図５は図２に示したアンテナ装置１０の具体的な構成を示す回路図である。２つの素子アンテナ１１ａ，１１ｂは図２に示したアンテナ１を構成している。移相回路２１とスイッチ２２とは、図２に示した指向性切り替え制御部２を構成している。また、方向性結合器３１、ダイオードＤ、ローパスフィルタＬＰＦおよびコンパレータＣＰを含む回路は、図２に示した送信電力検出部３を構成している。さらに、Ｔ型フリップフロップＦＦは状態切り替え記憶部４を構成している。
【００３６】
上記移相回路２１は、線路ＬａまたはＬｂを伝搬する信号に位相差を持たせて素子アンテナ１１ａ，１１ｂに給電するもので、例えば９０度ハイブリッド回路などで構成される。すなわち、スイッチ２２が例えば線路Ｌａ側を選択している時、移相回路２１の作用により、素子アンテナ１１ａへの信号に比べて素子アンテナ１１ｂに対する信号の位相が一定量遅れて、アンテナの指向性はビームＢａで示す方向を向く。またスイッチ２２が線路Ｌｂ側を選択している時、移相回路２１の作用により、素子アンテナ１１ｂへの信号に比べて素子アンテナ１１ａに対する信号の位相が一定量遅れて、アンテナの指向性はビームＢｂで示す方向を向く。
【００３７】
方向性結合器３１はＲＦ信号線から供給される送信電力の一部を分岐する。キャパシタＣ、インダクタＬ、ダイオードＤ、抵抗Ｒ２，Ｒ３およびローパスフィルタＬＰＦからなる送信電力検出部の出力電圧（ローパスフィルタＬＰＦの出力電圧）はＲＦ信号線からスイッチ２２側へ供給される送信電力にほぼ比例したものとなる。コンパレータＣＰおよび抵抗Ｒ４，Ｒ５は比較回路を構成していて、上記ローパスフィルタＬＰＦの出力電圧が所定のしきい値ＲＦｔｈを下回った時、フリップフロップＦＦに対する入力信号をアサート（“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへ立ち上げる）にする。これにより、フリップフロップＦＦの状態が反転する。前記スイッチ２２はフリップフロップＦＦのＱ出力の状態に応じて線路Ｌａまたは線路Ｌｂのいずれか一方を選択する。このようにしてＲＦ信号線から供給される電力が図４（Ｂ）に示したように変化する都度、すなわち通信期間が終了し、パワーダウン期間と無通信期間の最中にアンテナの指向性が切り替えられ、次回の通信でその指向性が利用されることになる。
【００３８】
〈第２の実施形態〉
第２の実施形態に係るアンテナ装置、無線タグ通信装置およびＲＦ−ＩＤシステムについて図６・図７を基に説明する。
【００３９】
図６は無線タグ通信装置２１０の構成を示すブロック図である。図３（Ｂ）に示した構成と異なり、この第２の実施形態では無線タグ通信装置本体２００内に、４つのポート、ポート＃１〜ポート＃４が接続されるＳＰ４Ｔ型のスイッチ２０５を備えている。
【００４０】
ベースバンド回路２０１、変調回路２０２、復調回路２０３、および送受共用器２０４の構成については第１の実施形態の場合と同様である。
【００４１】
上記ポート＃１〜ポート＃４にはアンテナ装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄをそれぞれ接続している。これらのアンテナ装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの構成は第１の実施形態で示したものと同様である。
【００４２】
図７は上記ポート＃１〜ポート＃４から出力される電力供給のタイミング関係を示す図である。ポート＃１〜ポート＃４からアンテナ装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄに対して無通信期間Ｔｎを挟んで順に電力供給がなされる。
【００４３】
図６に示したアンテナ装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのそれぞれには各ポートから周期的に電力供給がなされるので、その都度指向性が切り替えられる。したがって４箇所に設けたアンテナ装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの切り替えとともに各アンテナ装置の指向性も順次切り替えられることになる。各アンテナ装置のｎ通りの指向性のｎが２であり、その指向性を(1)，(2)を付して表し、選択されているアンテナ装置をその符号で表すと、この指向性の遷移は次のとおりである。
【００４４】
１０Ａ(1)→１０Ｂ(1)→１０Ｃ(1)→１０Ｄ(1)→１０Ａ(2)→１０Ｂ(2)→１０Ｃ(2)→１０Ｄ(2)→１０Ａ(1)→１０Ｂ(1)→・・・
このようにして、ＳＰ４Ｔ型のスイッチ２０５を用いながらも、合計８通りのアンテナ特性の選択が繰り返されることになる。
【００４５】
〈第３の実施形態〉
第１・第２の実施形態ではアンテナ特性の切り替えとしてアンテナの指向性（指向方向）を切り替える例を示したが、第３の実施形態に係るアンテナ装置はアンテナの偏波特性（偏波面）を切り替える。図８はそのアンテナ装置４０の構成を示す回路図である。このアンテナ装置４０は垂直偏波アンテナ１２と水平偏波アンテナ１３を備えていて、スイッチ２３によってそのいずれか一方を選択的に使用する。このスイッチ２３を切り替えるための回路部分については第１・第２の実施形態で既に示したアンテナ装置の場合と同様である。
【００４６】
したがって、スイッチ２３がアンテナ１２を選択している時、垂直偏波の電波が送受信され、アンテナ１３が選択されているとき水平偏波の電波が送受信されることになる。
【００４７】
このようにアンテナの偏波特性を切り替えることによって通信距離の拡大および読み取り率の向上が図れる。その理由は次のとおりである。
【００４８】
ＵＨＦ帯のＲＦ−ＩＤでは、電波法により、出力はＥＩＲＰが４Ｗ以下に規定されている。無線タグ通信装置（質問器）のアンテナは、タグの偏波面が不定であることから、偏波面による性能低下が少ない円偏波が用いられる。但し、円偏波を直線偏波アンテナで受信する場合、３ｄＢ程度の利得低下が生じる。
【００４９】
垂直偏波と水平偏波の切り替えアンテナは、合成すると円偏波になることから、タグの偏波面に対する性能低下は、円偏波指向性と同じく少ない。また時間軸で見ると或る時点では垂直偏波または水平偏波のみで送受信を行うため、同じＥＩＲＰの枠内では、円偏波指向性に対して、約３ｄＢ利得を向上させることができる。したがって、偏波切り替えを前提とした場合、タグの偏波面による性能低下を、円偏波の場合と同等に抑えながら、円偏波のみの場合に対し、アンテナ利得３ｄＢ分通信距離を拡大できることとなる。
【００５０】
なお、無線タグ（応答器）のアンテナが円偏波アンテナである場合、無線タグ通信装置のアンテナの偏波特性として、右旋円偏波と左旋円偏波との切り替えを行うようにしてもよい。その場合、無線タグとの間で直接波を用いて通信を行う場合に右旋円偏波を利用するシステムにおいて金属板等による反射波で左旋円偏波を用いた通信が可能となる。
【００５１】
〈第４の実施形態〉
第４の実施形態ではアンテナ特性として指向性と偏波特性の両方を切り替えるようにしたアンテナ装置である。図９はそのアンテナ装置５０の構成を示す回路図である。この例では４つの素子アンテナ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂを用いている。これらの素子アンテナのうち、素子アンテナ１２ａ，１３ａは垂直偏波用の素子アンテナ、素子アンテナ１２ｂ，１３ｂは水平偏波用の素子アンテナである。スイッチ２３、２４はこれらの素子アンテナのうち垂直偏波用の素子アンテナ１２ａ，１３ａを用いるか、水平偏波用の素子アンテナ１２ｂ，１３ｂを用いるかを切り替える。すなわち偏波面を切り替える。
【００５２】
移相回路２１とスイッチ２２とは指向性切り替え制御部を構成している。方向性結合器３１、ダイオードＤ、ローパスフィルタＬＰＦおよびコンパレータＣＰを含む回路は送信電力検出部を構成している。この送信電力検出部の構成は第１〜第３の実施形態で示したものと同様である。Ｔ型フリップフロップＦＦ１，ＦＦ２は状態切り替え記憶部を構成している。
【００５３】
上記移相回路２１は、線路ＬａまたはＬｂを伝搬する信号に位相差を持たせてスイッチ２３，２４に供給するものである。スイッチ２２が例えば線路Ｌａ側を選択している時、移相回路２１の作用により、スイッチ２３への信号に比べてスイッチ２４に対する信号の位相が一定量遅れて、アンテナの指向性はビームＢａで示す方向を向く。またスイッチ２２が線路Ｌｂ側を選択している時、移相回路２１の作用により、スイッチ２４への信号に比べてスイッチ２３に対する信号の位相が一定量遅れて、アンテナの指向性はビームＢｂで示す方向を向く。
【００５４】
方向性結合器３１はＲＦ信号線から供給される送信電力の一部を分岐する。キャパシタＣ、インダクタＬ、ダイオードＤ、抵抗Ｒ２，Ｒ３およびローパスフィルタＬＰＦからなる送信電力検出部の出力電圧（ローパスフィルタＬＰＦの出力電圧）はＲＦ信号線からスイッチ２２側へ供給される送信電力にほぼ比例したものとなる。コンパレータＣＰおよび抵抗Ｒ４，Ｒ５は比較回路を構成していて、上記ローパスフィルタＬＰＦの出力電圧が所定のしきい値ＲＦｔｈを下回った時、フリップフロップＦＦ１に対するＴ１入力信号をアサートにする。これにより、フリップフロップＦＦ１の状態が反転する。前記スイッチ２２はフリップフロップＦＦ１のＱ１出力の状態に応じて線路Ｌａまたは線路Ｌｂのいずれか一方を選択する。
【００５５】
フリップフロップＦＦ１のＱ１出力はフリップフロップＦＦ２のＴ２に入力されているので、Ｑ１出力が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに変化する毎にフリップフロップＦＦ２の状態が反転する。前記スイッチ２３，２４はフリップフロップＦＦ２のＱ２出力の状態に応じて水平偏波用のアンテナ素子と垂直偏波用のアンテナ素子とを切り替える。
【００５６】
図９に示した素子アンテナ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂによる２つの指向性をビームＢａ，Ｂｂで表し、採り得る状態をＳ０〜Ｓ３とすると、フリップフロップＦＦ１，ＦＦ２の状態とアンテナ特性との関係は次の表１のとおりとなる。
【００５７】
［表１］
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
［偏波］［指向性］  ［Ｔ１］［Ｑ１］［Ｔ２］［Ｑ２］［状態］
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
水平      Ｂｂ        ０      ０      ０      ０    Ｓ０
〈送信電力低下検出〉      １      １      １      １    Ｓ１
垂直      Ｂａ        ０      １      １      １    Ｓ１
〈送信電力低下検出〉      １      ０      ０      １    Ｓ２
垂直      Ｂｂ        ０      ０      ０      １    Ｓ２
〈送信電力低下検出〉      １      １      １      ０    Ｓ３
水平      Ｂａ        ０      １      １      ０    Ｓ３
〈送信電力低下検出〉      １      ０      ０      ０    Ｓ０
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
このようにしてＲＦ信号線から供給される電力が図４（Ｂ）に示したように変化する都度、すなわち通信期間が終了し、パワーダウン期間を経て無通信期間にいたるまでにアンテナの偏波面と指向性が切り替えられ、次回の通信でその偏波面と指向性が利用されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】特許文献１に示されている無線タグ通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係るアンテナ装置のブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る無線タグ通信装置とアンテナ装置との関係および無線タグ通信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る無線タグ通信装置本体からアンテナへ供給される供給電力の時間変化の例を示す図である。
【図５】図２に示したアンテナ装置の具体的な構成を示す回路図である。
【図６】第２の実施形態に係る無線タグ通信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６中のポート＃１〜ポート＃４から出力される電力供給のタイミング関係を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す回路図である。
【図９】第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５９】
１−アンテナ
２−指向性切り替え制御部
３−送信電力検出部
４−状態切り替え記憶部
９−無線タグ
１０，２０，３０，４０，５０，６０−アンテナ装置
１１ａ，１１ｂ−素子アンテナ
１２，１３−アンテナ
２１−移相回路
２２，２３，２４−スイッチ
３１−方向性結合器
１００，２００−無線タグ通信装置本体
１０１，２０１−ベースバンド回路
１０２，２０２−変調回路
１０３，２０３−復調回路
１０４，２０４−送受共用器
１１０，２１０−無線タグ通信装置
２０５−スイッチ
ＦＦ−フリップフロップ
【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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【図９】
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