(57)【要約】【課題】給電用のアンテナを個別に設けることなく、給電能力を向上させること。【解決手段】無線通信装置は、複数の共振点を有するアンテナと、該アンテナの共振点に合う周波数により電源を抽出する電源再生回路とを有する。無線通信装置は、電源再生回路により抽出された電源により給電を行う。【選択図】図４
2012064998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の共振点を有するアンテナと、
該アンテナの共振点に合う周波数により電源を抽出する電源再生回路と
を有し、
前記電源再生回路により抽出された電源により給電を行う無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置において、
前記電源再生回路は、無線通信に使用される周波数とは異なる共振点に合う周波数により電源を抽出する無線通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信装置において、
前記電源再生回路は、前記複数の共振点に合う周波数により電源を抽出する無線通信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の無線通信装置において、
前記電源再生回路は、動作させることを示す制御信号が入力された場合に、該当する共振点に合う周波数により電源を抽出する無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
データを送信するためのアンテナと無線給電を行うためのアンテナとを有する無線通信装置がある（例えば、特許文献１−３参照）。該無線通信装置は、通信距離がいずれも近距離（〜数十ｃｍ）である。
【０００３】
また、通信距離が遠距離となる無線通信装置に関しても、データを送信するためのアンテナと無線給電を行うためのアンテナとを有するものがある（例えば、特許文献４参照）。
【０００４】
図１は、反射型パッシブRFIDの内部回路のブロック図の一例を示す（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
図１に示されるRFID１０では、２つのアンテナ１、２を使用し、片方を電源再生用のアンテナとしている。例えば、レクテナ回路４において、915MHzや2.45GHzの通信周波数から電力を抽出する。
【０００６】
しかし、通信周波数からの電力抽出だけでは通信に必要な電力以上の電力を抽出できない。例えば、電波法の微弱無線局の電界強度は3m時に35uV/m(322MHz〜10GHz)以下と規定されている。該規定のため、35uV/m(322MHz〜10GHz)以上の電力抽出はできない。抽出できる電力が制限されるため、駆動される機器の他の機能を動作させる際の制限となる。
【０００７】
また、使用していない周波数を検知して、通信を行う周波数と給電を行う周波数とを異なる周波数とする無線通信装置がある。該無線通信装置は、無線給電に最適な周波数を利用することを目的としている。しかし、通信と給電の周波数が異なるため、個別のアンテナを用意する必要がある。個別のアンテナを用意する必要があるため、装置の小型化が難しい問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、無線通信技術の普及に伴い装置の小型化などの要求に対して、バッテリーレス駆動を行う無線通信装置への要求が高まっている。バッテリーレス駆動を実現し、且つ長期間動作させるため、該装置は電池を有さない。無線通信する際に、無線電波より、電力が抽出され、該電力により駆動される。
【０００９】
また、装置に内蔵された小型電池に、無線電波より抽出された電力が充電されることにより、長時間駆動される。
【００１０】
しかし、無線通信に使用される電力は電波法などの規制により制限されており、通信距離が長くなるほど空間損失などにより微弱電力となる。特に、電波法上で特定免許を必要としない微弱無線局に対応した機器では電波法の制限により送信機自体が微弱電力しか出力できない。
【００１１】
従来の無線通信装置では、無線通信と同一周波数での給電、もしくは別周波数で給電する方式が採用されることが多い。しかし、同一周波数では電波法の制限で給電できる能力が限られ、また、別周波数では給電するための別のアンテナが必要となる。給電するための別のアンテナが必要となるため、装置の小型化に制限がでる。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点の少なくとも１つに鑑みてなされたものであり、給電用のアンテナを個別に設けることなく、給電能力を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本無線通信装置は、
複数の共振点を有するアンテナと、
該アンテナの共振点に合う周波数により電源を抽出する電源再生回路と
を有し、
前記電源再生回路により抽出された電源により給電を行う。
【発明の効果】
【００１４】
開示の無線通信装置によれば、給電用のアンテナを個別に設けることなく、給電能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】RFIDの内部回路のブロック図の一例を示す図である。
【図２】本実施例に従った無線通信装置の有するアンテナの一例を示す模式図である。
【図３】本実施例に従った無線通信装置の有するアンテナの周波数特性の一例を示す図である。
【図４】本実施例に従った無線通信装置（受信装置）を示すブロックである。
【図５】本実施例に従った無線通信装置（送信装置）を示すブロックである。
【図６】本実施例に従った無線通信装置により送信される電波の周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図７】本変形例に従った無線通信装置（受信装置）を示すブロックである。
【図８】本変形例に従った無線通信装置の有するアンテナの周波数特性の一例を示す図である。
【図９】本変形例に従った無線通信装置（受信装置）を示すブロックである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
＜無線通信装置＞
図２は、本無線通信装置１００が有するアンテナの一例を示す。
【００１８】
本無線通信装置１００が有するアンテナは、例えば逆Fパターンアンテナである。該逆Fパターンアンテナは、例えばPCB基板(Printed circuit board)の一主面に、銅箔パターンにより形成される。逆Fパターンアンテナに限らず他の他のアンテナが使用されてもよい。
【００１９】
図３は、図２に示されるアンテナの周波数特性の一例を示す。図３に示される周波数特性によれば、共振点が２箇所得られる。該共振点を「ａ」、「ｂ」により示す。
【００２０】
無線通信では、高い効率の得られる特性が使用されるため、通常は、共振点「ａ」に合う周波数を通信周波数として使用する。共振点「ａ」に合う周波数が通信周波数として使用される場合、共振点「ｂ」は通常は使用されない。
【００２１】
本実施例に従った無線通信装置１００では、共振点「ｂ」に合う周波数により、送信側から電波を放射する。受信側では、データ通信に使用されるアンテナとは別に、給電用のアンテナを設けることなく。共振点「ｂ」に合う周波数の電波により、電力を抽出することができる。
【００２２】
本無線通信装置は、受信装置と、送信装置とを有する。
【００２３】
以下、受信装置と、送信装置とに分けて説明する。
【００２４】
＜受信装置＞
図４は、本無線通信装置１００の受信部（受信装置）に関する処理を行う部分を示す。
【００２５】
本無線通信装置１００は、アンテナ１０２を有する。アンテナ１０２は、図３に示される周波数特性と同様に、２次共振点を有する。
【００２６】
また、本無線通信装置１００は、受信回路１０４を有する。該受信回路１０４は、アンテナ１０２と接続される。該受信回路１０４は、送信側により送信された無線電波を受信する。該受信回路１０４は、受信信号を出力する。
【００２７】
また、本無線通信装置１００は、レクテナ回路１０６を有する。該レクテナ回路１０６は、アンテナ１０２と接続される。該レクテナ回路１０６は、２次共振点より、電力を抽出し、電源再生を行う。該電力により、本無線通信装置１００は給電され、動作する。該２次共振点は、他の無線通信装置により送信される無線電波における２次共振点である。該レクテナ回路１０６は、2次共振点用にチューニングすることにより変換効率を高めることができる。２次共振点に合うようにチューニングされる。
【００２８】
本実施例では、電源再生を行う例として、レクテナ回路を使用する場合について説明するが、レクテナ回路に限らず、他の方式により電力を抽出するようにしてもよい。
【００２９】
＜送信装置＞
図５は、本無線通信装置１００の送信部（送信装置）に関する処理を行う部分を示す。
【００３０】
本無線通信装置１００は、変調回路１０８を有する。該変調回路１０８には、送信信号が入力される。該変調回路１０８は、送信信号を変調し、加算部１１２に入力する。
【００３１】
本無線通信装置１００は、２次共振周波数発振器１１０を有する。該２次共振周波数発振器１１０は、２次共振周波数を発生する。該２次共振周波数は、図３の周波数特性における共振点「ｂ」に合う周波数であってもよい。該２次共振周波数は、加算部１１２に入力される。
【００３２】
本無線通信装置１００は、加算器１１２を有する。該加算部１１２は、変調回路１０８により入力されるべき変調された送信信号と、２次共振周波数発振器１１０により入力されるべき２次共振周波数とを加算する。その結果、変調された送信信号は周波数変換される。該加算部１１２による出力信号は、電力増幅部１１４に入力される。
【００３３】
本無線通信装置１００は、電力増幅部１１４を有する。該電力増幅部１１４は、加算部１１２と接続される。該電力増幅部１１４は、加算部１１２からの出力信号を送信するための電力増幅を行う。
【００３４】
本無線通信装置１００は、アンテナ１１６を有する。該アンテナ１１６は、電力増幅部１１４と接続される。アンテナ１１６は、電力増幅部１１４による電力増幅に従って、加算部１１２からの出力信号を無線送信する。該アンテナ１１６は、図３に示される周波数特性と同様に、２次共振点を有する。該周波数特性は、アンテナ１０２と類似するのが好ましい。該アンテナ１１６は、アンテナ１０２と共通化してもよい。アンテナ１１６と、アンテナ１０２とが共通化される場合には、送受共有器を有し、送信と、受信とが切替えられてもよい。また、該アンテナ１１６は、アンテナ１０２とは形状が異なってもよい。効率を向上させるためである。
【００３５】
図６は、アンテナ１１６により送信されるべき電波の周波数スペクトルの一例を示す。図６において、横軸は周波数である。縦軸は信号強度である。
【００３６】
図６に示される周波数スペクトルにおいて、「ｃ」により示されるピークはデータ通信用のスペクトルに対応するピークであり、「ｄ」により示されるピークは電力送信用のスペクトルに対応するピークである。
【００３７】
送信電波がデータ通信用のスペクトルに対応するピークと、電力送信用のスペクトルに対応するピークとを有することにより、受信側では、２次共振（電力送信用のスペクトルに対応するピーク）に合った周波数により、電力を抽出し、電源を再生することができる。
【００３８】
＜変形例（その１）＞
図７は、本変形例に従った無線通信装置１００を示す。
【００３９】
本無線通信装置１００は、アンテナ１０２を有する。該アンテナ１０２は、図３に示される周波数特性と同様に、２次共振点を有する。
【００４０】
本無線通信装置１００は、レクテナ回路１０６２を有する。該レクテナ回路１０６２は、アンテナ１０２と接続される。該レクテナ回路１０６２は、他の無線通信装置からの電波の２次共振点に合う周波数により、電力を抽出する。該電力により、本無線通信装置１００は給電され、動作する。
【００４１】
本無線通信装置１００は、受信回路１０４を有する。該受信回路１０４は、アンテナ１０２と接続される。該受信回路１０４は、他の無線通信装置からの電波を受信する。
【００４２】
本無線通信装置１００は、レクテナ回路１０６４を有する。該レクテナ回路１０６４は、アンテナ１０２と接続される。該レクテナ回路１０６４は、他の無線通信装置からの電波の１次共振点に合う周波数により、電力を抽出する。該１次共振点に合う周波数は、無線通信周波数である。該電力により、本無線通信装置１００は給電され、動作する。
【００４３】
本変形例に従った無線通信装置１００では、１次、及び２次共振点より電力を抽出できるため、単一の共振点より電力を抽出する場合と比較してより多くの電力が抽出できる。例えば、１次、及び２次共振点より抽出された電力の変換効率が同じであれば単一の共振点により電力を抽出する場合と比較し２倍の電力を抽出できる。
【００４４】
＜変形例（その２）＞
図８は、本変形例に従った無線通信装置１００が有するアンテナの周波数特性の一例を示す。図８に示される周波数特性によれば、共振点が４箇所得られる。該共振点を「e」、「ｆ」、「ｇ」、「ｈ」により示す。図８には、共振点が４の場合が示されるが、３でもよいし、５以上であってもよい。
【００４５】
本実施例に従った無線通信装置１００によれば、各共振点に合った周波数で電力を抽出可能である。
【００４６】
本無線通信装置１００では、一例として３次共振点まで使用して電力を抽出する場合を示す。
【００４７】
図９は、本変形例に従った無線通信装置１００を示す。
【００４８】
本無線通信装置１００は、アンテナ１０２を有する。該アンテナ１０２は、図８に示される周波数特性と同様に、３箇所の共振点を有する。
【００４９】
本無線通信装置１００は、レクテナ回路１０６２を有する。該レクテナ回路１０６２は、アンテナ１０２と接続される。該レクテナ回路１０６２には、制御信号が入力される。該制御信号により動作させるかどうかの設定が可能である。制御信号が動作させることを示す場合、該レクテナ回路１０６２は、他の無線通信装置からの電波の２次共振点に合う周波数により、電力を抽出する。該電力により、本無線通信装置１００は給電され、動作する。
【００５０】
本無線通信装置１００は、受信回路１０４を有する。該受信回路１０４は、アンテナ１０２と接続される。該受信回路１０４は、他の無線通信装置からの電波を受信する。
【００５１】
本無線通信装置１００は、レクテナ回路１０６４を有する。該レクテナ回路１０６４は、アンテナ１０２と接続される。該レクテナ回路１０６４には、制御信号が入力される。該制御信号により動作させるかどうかの設定が可能である。制御信号が動作させることを示す場合、該レクテナ回路１０６４は、他の無線通信装置からの電波の１次共振点に合う周波数により、電力を抽出する。該電力により、本無線通信装置１００は給電され、動作する。該１次共振点に合う周波数は、無線通信周波数である。
【００５２】
本無線通信装置１００は、レクテナ回路１０６６を有する。該レクテナ回路１０６６は、アンテナ１０２と接続される。該レクテナ回路１０６６には、制御信号が入力される。該制御信号により動作させるかどうかの設定が可能である。制御信号が動作させることを示す場合、該レクテナ回路１０６６は、他の無線通信装置からの電波の３次共振点に合う周波数により、電力を抽出する。該電力により、本無線通信装置１００は給電され、動作する。
【００５３】
本無線通信装置１００は、レクテナ回路１０６２、１０６４、１０６６に入力されるべき制御信号により、当該無線通信装置１００により必要とされる電力を抽出するために必要なレクテナ回路を切り替えることができる。レクテナ回路を切り替える場合、送信側は２次、及び３次共振用の発振器を有する必要がある。
【００５４】
本実施例及び変形例に従った無線通信装置によれば、給電用のアンテナを個別に用意せず、電力の抽出を行うことができる。
【００５５】
本実施例及び変形例に従った無線通信装置によれば、多数の共振点を有するアンテナを使用することにより、更に抽出できる電力量を増加させることができる。
【００５６】
本無線通信装置は、
複数の共振点を有するアンテナと、
該アンテナの共振点に合う周波数により電源を抽出するレクテナ回路としての、電源再生回路と
を有し、
前記電源再生回路により抽出された電源により給電を行う。
【００５７】
無線通信で使用されるアンテナの特性である共振周波数の2次共振点、もしくは2次共振点を含むn次共振点を使用することにより、給電用のアンテナを個別に設けることなく、給電能力を向上させることができる。
【００５８】
さらに、
前記電源再生回路は、無線通信に使用される周波数とは異なる共振点に合う周波数により電源を抽出する。
【００５９】
データ通信に対応する共振点とは異なる共振点に対応する周波数により電源を抽出することができる。
【００６０】
さらに、
前記電源再生回路は、前記複数の共振点に合う周波数により電源を抽出する。
【００６１】
抽出できる電力量を増加させることができる。
【００６２】
さらに、
前記電源再生回路は、動作させることを示す制御信号が入力された場合に、該当する共振点に合う周波数により電源を抽出する。
【００６３】
当該無線通信装置により必要とされる電力を抽出するために必要な電力を抽出することができる。
【００６４】
以上、本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、各実施例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に従った装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。
【符号の説明】
【００６５】
１、２  アンテナ
３  高周波回路
４  レクテナ回路
５  MPU(Micro-Processing Unit)
６  メモリ
１０  無線通信装置
１００  無線通信装置
１０２  アンテナ
１０４  受信回路
１０６  レクテナ回路
１０６２  レクテナ回路
１０６４  レクテナ回路
１０６６  レクテナ回路
１０８  変調回路
１１０  ２次共振周波数発振器
１１２  加算部
１１４  電力増幅部
１１６  アンテナ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６６】
【特許文献１】特開平０１−１０２６９３号公報
【特許文献２】特許３３７６０８５
【特許文献３】特開平０９−００１９６８号公報
【特許文献４】特開２００８−１７２５００号公報
【非特許文献】
【００６７】
【非特許文献１】「2006 RFID技術ガイドブック」第４編 RFIDタグの製造技術
【図１】
2012064998.tif 000003
【図２】
2012064998.tif 000004
【図３】
2012064998.tif 000005
【図４】
2012064998.tif 000006
【図５】
2012064998.tif 000007
【図６】
2012064998.tif 000008
【図７】
2012064998.tif 000009
【図８】
2012064998.tif 000010
【図９】
2012064998.tif 000011