非接触ＩＣタグのリーダライタ、アンテナ及びシステム
【課題】リーダライタに接続されたＰＣ又は端末からの動作指令によりアンテナの偏波を変えて干渉を軽減できるリーダライタ及びアンテナを提供する。
【解決手段】リーダライタ２１に設けられる送信部２３は、処理制御部２２からの制御指令に従って質問波を生成し、サーキュレータ２５及び切替スイッチ２６を介してアンテナポートＰｉへ出力する。処理制御部２２は、ＰＣやクライアント端末からの偏波切替指令信号に従って制御信号付加回路２７に偏波制御信号を与え、制御信号付加回路２７は上記偏波切替指令信号によって偏波制御信号をアンテナポートＰｉに付加する。アンテナポートＰｉに接続されるアンテナ４１は、アンテナポートＰｉから給電される高周波信号から偏波制御信号を分離する制御信号分離回路５０を備え、この制御信号分離回路５０で分離された偏波制御信号に基づいてアンテナ放射素子４４の偏波方向を切替える。
【解決手段】リーダライタ２１に設けられる送信部２３は、処理制御部２２からの制御指令に従って質問波を生成し、サーキュレータ２５及び切替スイッチ２６を介してアンテナポートＰｉへ出力する。処理制御部２２は、ＰＣやクライアント端末からの偏波切替指令信号に従って制御信号付加回路２７に偏波制御信号を与え、制御信号付加回路２７は上記偏波切替指令信号によって偏波制御信号をアンテナポートＰｉに付加する。アンテナポートＰｉに接続されるアンテナ４１は、アンテナポートＰｉから給電される高周波信号から偏波制御信号を分離する制御信号分離回路５０を備え、この制御信号分離回路５０で分離された偏波制御信号に基づいてアンテナ放射素子４４の偏波方向を切替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣタグのリーダライタ、該リーダライタに使用されるアンテナ及び該装置により構成される非接触ＩＣタグのリーダライタシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触ＩＣタグシステムは、商品や物品等にＩＣタグを取り付け、リーダライタのアンテナから上記ＩＣタグに質問波を送信し、ＩＣタグからの応答波を受信して固有のデータを読み取ることにより商品や物品等の管理を行えるものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、近年では、リーダライタに複数のアンテナポートを設けてそれぞれにアンテナを接続し、上記複数のアンテナを自動制御シーケンスにより一定の間隔で順次切替えることが行われている。上記複数のアンテナは商品や物品等を移動させるベルトコンベアの通過ゲートにおいてＩＣタグとの書き込み、読み取りエリアを拡張するように設置される。即ち上記通過ゲートにおいて多面に配置されたアンテナにより小電力の電波信号でもベルトコンベア上の商品や物品等に取り付けられたＩＣタグと確実に通信が行えるようにしている。
【０００４】
上記複数のアンテナポートを備えた従来のリーダライタは、図４に示すように構成されている。図４において、１１はリーダライタで、このリーダライタ１１は、非接触ＩＣタグシステムを管理するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０やクライアント端末（図示せず）にＩ／Ｆ（インタフェース）を経由して接続されている。
【０００５】
上記リーダライタ１１内には、上記パーソナルコンピュータ１０から送られてくる動作指令に従って動作する処理制御部１２が設けられると共に、この処理制御部１２に接続される送信部１３及び受信部１４が設けられる。上記送信部１３は、処理制御部１２からの制御命令に従って質問波を生成する。この質問波は、サーキュレータ１５の端子１→２を通り、切替スイッチ１６により順次切替えられて例えば４つのアンテナポートＰ１〜Ｐ４へ送られる。上記切替スイッチ１６は、処理制御部１２のアンテナ切替えの自動制御シーケンスに従って一定の周期で切替え動作し、送信部１３からサーキュレータ１５を介して送られてくる質問波をアンテナポートＰ１〜Ｐ４に選択的に出力する。
【０００６】
上記各アンテナポートＰ１〜Ｐ４には、同軸ケーブル１７を介してアンテナ１８が接続される。なお、図４では、アンテナポートＰ１に同軸ケーブル１７を介してアンテナ１８が接続されている状態を示している。上記アンテナ１８としては、例えばパッチアンテナ１８ａが使用される。上記パッチアンテナ１８ａはパッチアンテナ用グランド面１８ｂを設けた構成となっており、パッチアンテナ１８ａが同軸ケーブル１７の中心導体に接続され、パッチアンテナ用グランド面１８ｂが同軸ケーブル１７の外導体に接続される。上記パッチアンテナとしては、例えば特許文献２に示されているものがある。
【０００７】
上記アンテナ１８は、送信部１３から送られてくる質問波をＩＣタグ（図示せず）に向けて送信し、ＩＣタグからの応答波を受信して同軸ケーブル１７を介してリーダライタ１１へ出力する。上記アンテナ１８から同軸ケーブル１７を介して出力されるＩＣタグの応答波は、リーダライタ１１のアンテナポートＰ１に入力され、切替スイッチ１６及びサーキュレータ１５の端子２−３を通って受信部１４に入力されて検波される。この検波されたＩＣタグのデータは、処理制御部１２で復号化され、上記パーソナルコンピュータ１０やクライアント端末へ送られる。
【０００８】
アンテナポートＰ１〜Ｐ４に接続される複数のアンテナ１８は例えば商品や物品等を移動させるベルトコンベアの通過ゲートに設置され、商品や物品等に取り付けられたＩＣタグとの間で書き込み、読み取りエリアを拡張するように設置される。これにより小電力の電波信号でもベルトコンベア上の商品や物品等に取り付けられたＩＣタグとの間で書き込み、読み取りが確実に行えるようにしている。
【０００９】
また、複数のベルトコンベアラインが設置され系統の異なる通過ゲートが接近している場合、異なる系統の電波による干渉で、所望のＩＣタグとの通信が阻害される可能性がある。そのため異なる偏波の電波を用いて交差偏波識別特性により相互の干渉を軽減することが行われる。このような目的で、例えば右旋円偏波と左旋円偏波のアンテナを用意して電波の干渉状況により使い分けることが行われる。
【特許文献１】特開２００３−２１８７３６号公報
【特許文献２】特開２００５−５１５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように非接触ＩＣタグシステムにおいて、複数のアンテナポートＰ１、Ｐ２、…を備えたリーダライタ１１を複数設置して複数の系統で商品や物品を管理する場合、近接配置される系統の異なるアンテナとして異なる偏波のアンテナを使用することにより相互の影響を防止することができる。
【００１１】
しかし、従来のリーダライタ１１は、電波の伝播状況を事前に推測もしくは実際に電波の伝搬状況を測定して最も干渉の少なくなるようにアンテナポートＰ１、Ｐ２、…に右旋円偏波あるいは左旋円偏波のアンテナを単に接続しているだけであるので、一旦アンテナが設置された後は、周囲の環境変化により、電波の干渉状況が変化する場合は再度、上記の設定をやり直さなければならない。
【００１２】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、複数のベルトコンベアラインが設置され系統の異なる通過ゲートが接近している場合、異なる系統の電波による干渉により、所望のＩＣタグとの通信が阻害された場合などに、リーダライタに接続されたＰＣあるいはクライアント端末からの動作指令によりアンテナの偏波を変えて干渉を軽減し、ＩＣタグとの通信の確度を向上させることが可能な非接触ＩＣタグのリーダライタ、該リーダライタに使用されるアンテナ及び該装置により構成される非接触ＩＣタグのリーダライタ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】
【００１３】
第１の発明に係る非接触ＩＣタグのリーダライタは、ＩＣタグへの質問波を出力する送信部と、右旋偏波と左旋偏波の切替え機能を備えたアンテナが接続される複数のアンテナポートと、前記送信部から出力される質問波を前記複数のアンテナポートに切替えて出力する切替スイッチと、外部指令信号に基づいて各内部回路の動作を制御する処理制御部と、前記切替スイッチと前記各アンテナポートとの間にそれぞれ設けられ、前記処理制御部から与えられる偏波切替指令信号により前記アンテナポートに偏波制御信号を付加する制御信号付加回路とを具備することを特徴とする。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明に係る非接触ＩＣタグのリーダライタに使用されるアンテナにおいて、前記リーダライタの各アンテナポートから給電される高周波信号から偏波制御信号を分離する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて該アンテナの偏波方向を切替える偏波方向切替手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明に係る非接触ＩＣタグのリーダライタに使用されるアンテナにおいて、９０度の位相差で給電される第１の給電点及び第２の給電点を有する一つの放射素子と、２端子が前記第１の給電点及び第２の給電点に接続され、他方の２端子がそれぞれ高周波リレーを介してアンテナ端子に接続される４端子のハイブリッド回路と、前記リーダライタのアンテナポートから前記アンテナ端子に供給される信号から偏波制御信号を分離する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて前記高周波リレーを切替え、前記ハイブリッド回路の他方の２端子の一方を前記前記アンテナ端子に接続すると共に該２端子の他方を終端抵抗器により接地して前記放射素子の偏波方向を設定する手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
第４の発明に係る非接触ＩＣタグのリーダライタシステムは、ＩＣタグへの質問波を出力する送信部と、複数のアンテナポートと、前記送信部から出力される質問波を前記複数のアンテナポートに切替えて出力する切替スイッチと、外部指令信号に基づいて各内部回路の動作を制御する処理制御部と、前記切替スイッチと前記各アンテナポートとの間にそれぞれ設けられ、前記処理制御部から与えられる偏波切替指令信号により前記アンテナポートに偏波制御信号を付加する制御信号付加回路とからなるリーダライタと、前記アンテナポートに接続され、右旋偏波と左旋偏波の切替え機能を備えたアンテナとを具備し、前記アンテナは、前記リーダライタのアンテナポートから送られてくる信号から偏波制御信号を検出する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて該アンテナの偏波方向を切替える偏波方向切替手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アンテナが設置された後に、周囲の環境変化により、電波の干渉状況が変化した場合でも、リーダライタに接続されたパーソナルコンピュータあるいはクライアント端末からの動作指令によりアンテナの偏波を変えて電波の干渉を軽減しＩＣタグとの通信の確度を向上させることが可能なリーダライタ及びアンテナが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係るリーダライタ及びアンテナの構成図である。なお、図１では、４つのアンテナポートＰ１〜Ｐ４を備えたリーダライタを例として示している。
【００２０】
図１において、２１は非接触ＩＣタグのリーダライタで、このリーダライタ２１に非接触ＩＣタグシステムを管理するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２０やクライアント端末がＩ／Ｆ（インタフェース）を経由して接続される。
【００２１】
上記リーダライタ２１内には、上記パーソナルコンピュータ２０やクライアント端末（図示せず）から送られてくる制御指令に従って動作する処理制御部２２が設けられると共に、この処理制御部２２に接続される送信部２３及び受信部２４が設けられる。上記処理制御部２２は、パーソナルコンピュータ２０やクライアント端末から例えば質問波の送信を指示する制御指令（制御コマンド）等が与えられ、その制御指令に従って送信部２３等の動作を制御する。送信部２３は、処理制御部２２からの制御指令に従って質問波を生成する。この質問波は、サーキュレータ２５の端子１→２を通り、切替スイッチ２６を介してアンテナポートＰ１〜Ｐ４へ出力される。制御信号付加回路２７−１〜２７−４が上記アンテナポートＰ１〜Ｐ４と切替スイッチ２６のラインＧとの間に設けられる。制御信号付加回路２７−１〜２７−４は、処理制御部２２からの偏波切替指令信号により上記切替スイッチ２６のラインＧに偏波制御信号をアンテナポートに付加するためのものである。制御信号付加回路２７−１〜２７−４については詳細を後述する。
【００２２】
上記切替スイッチ２６は、処理制御部２２のアンテナ切替えの自動制御シーケンスに従って一定の周期で切替え動作し、送信部２３からサーキュレータ２５を介して送られてくる質問波をラインＧのそれぞれの信号線を介してアンテナポートＰ１〜Ｐ４へ選択的に出力する。上記制御信号付加回路２７−１〜２７−４は、アンテナポートＰ１〜Ｐ４に接続される。このアンテナポートＰ１〜Ｐ４には、同軸ケーブル４０を介してアンテナ４１−１〜４１−４が接続される。アンテナ４１−１〜４１−４は、それぞれ右旋偏波と左旋偏波の円偏波方向を自在に切替えられるように構成したもので、その詳細については後述する。
【００２３】
アンテナ４１−１〜４１−４は、送信部２３からアンテナポートＰ１〜Ｐ４を介して送られてくる質問波をＩＣタグ（図示せず）に向けて送信し、ＩＣタグからの応答波を受信してリーダライタ２１へ出力する。上記アンテナ４１−１〜４１−４から出力されるＩＣタグの応答波は、リーダライタ２１のアンテナポートＰ１〜Ｐ４からラインＧの信号線を介して切替スイッチ２６に入力され、この切替スイッチ２６により選択された後、サーキュレータ２５の端子２−３を通って受信部２４に入力されて検波される。この検波されたＩＣタグのデータは、処理制御部２２で復号化され、上記パーソナルコンピュータ２０やクライアント端末へ送られる。
【００２４】
アンテナ４１−１〜４１−４において、リーダライタ２１のアンテナポートＰ１〜Ｐ４から給電される高周波信号は各アンテナのアンテナ端子Ａ１〜Ａ４を経て、偏波切替回路５２、ハイブリッド回路（ＨＹＢ）５１、アンテナ放射素子４４と伝わる。上記アンテナ端子Ａ１〜Ａ４には、制御信号分離回路５０が接続されている。制御信号分離回路５０は、リーダライタ２１のアンテナポートＰ１〜Ｐ４に付加された偏波制御信号を分離する。なお、制御信号分離回路５０を含めアンテナ４１−１〜４１−４の構成については詳細を後述する。
【００２５】
以下の説明において、複数ある同一構成の構成要素、回路については区別せず、アンテナポートＰｉ、アンテナ端子Ａｉ（ｉ＝１〜Ｎ、本実施形態では、Ｎ＝４）と表記する。制御信号付加回路２７−１〜２７−４は全て同一の回路構成なので、以下制御信号付加回路２７として説明する。また、アンテナ４１−１〜４１−４も全て同一の回路構成なので、以下アンテナ４１として説明する。
【００２６】
異なる系統の電波による干渉により、所望のｌＣタグとの通信が阻害された場合などに、リーダライタ２１に接続された上記パーソナルコンピュータ２０あるいはクライアント端末からの動作指令により、処理制御部２２は偏波切替指令信号を出力する。上記偏波切替指令信号は制御信号付加回路２７を制御して、偏波制御信号を生成し、更に偏波制御信号は制御信号付加回路２７により、アンテナポートＰｉと切替スイッチ２６の間のラインＧの信号線に付加される。アンテナポートＰｉに付加された偏波制御信号はアンテナポートＰｉから同軸ケーブル４０を経由してアンテナ４１に送られる。
【００２７】
アンテナ４１において制御信号分離回路５０により分離された偏波制御信号に基づいて偏波切替回路５２は、上記ハイブリッド回路５１の端子を選択し、アンテナ放射素子４４が放射する円偏波の方向を切替える。
【００２８】
図２は上記制御信号付加回路２７の構成図である。
【００２９】
図２において、切替スイッチ２６から送信波は制御信号付加回路２７の端子３１に入力され直流電圧阻止用のコンデサＣ１を介して制御信号付加回路２７の端子３２からアンテナポートＰｉに送られる。上記制御信号付加回路２７の端子３２にはチョークコイルＣＨ１が接続され、またチョークコイルＣＨ１の他端は直列接続のダイオード回路ＤＦ１及び直列接続のダイオード回路ＤＦ２を接続する。ダイオード回路ＤＦ１はダイオード４素子をトランジスタＱ１のコレクタ側をアノードにして同方向に直列に接続している。また、ダイオード回路ＤＦ２はダイオード２素子をトランジスタＱ２のコレクタ側をアノードにして同方向に直列に接続している。上記ダイオードはスイッチング用のシリコンダイオードで構成する。ダイオード回路ＤＦ２のカソード側は、チョークコイルＣＨ１に接続している。トランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタは電源電圧Ｖ１（６Ｖ）の電源端子３４に接続している。トランジスタＱ１のベースは抵抗器Ｒ１を介して制御信号付加回路２７の端子３３に接続する。一方、トランジスタＱ２のベースは抵抗器Ｒ２を介して制御信号付加回路２７の端子３３に信号反転回路Ｑ３を経由して接続する。なお、抵抗器Ｒ１、抵抗器Ｒ２はトランジスタＱ１、Ｑ２のベース電流制限用に挿入される抵抗で、例えば３．３ｋオームに設定する。
【００３０】
処理制御部２２から偏波切替指令信号が制御信号付加回路２７の端子３３に与えられ、上記偏波切替指令信号に従って制御信号付加回路２７は端子３２に接続されるアンテナポートＰｉに偏波制御信号を付加する。
【００３１】
例えばアンテナポートＰｉに接続されるアンテナに対し、右旋の円偏波をリーダライタ２１が指定し、その際、偏波切替指令信号がＨｉｇｈ状態の場合について、制御信号付加回路２７の動作を説明する。この場合、トランジスタＱ１により構成されるスイッチ回路はＯＦＦ状態であり、電源電圧Ｖ１（６Ｖ）による電流はダイオード回路ＤＦ１には流れない。一方、トランジスタＱ２のベースは信号反転回路Ｑ３を経由して偏波切替指令信号とは逆のＬｏｗ状態の電圧が与えられ、この結果、トランジスタＱ２によるスイッチ回路はＯＮ状態となる。
【００３２】
アンテナポートＰｉに直流の負荷抵抗（１ｋオーム程度）Ｒｄｃをもつアンテナ４１が接続されていれば、トランジスタＱ２のコレクタからダイオード回路ＤＦ２に数ｍＡ程度の直流電流Ｉｄｃが流れる電流経路が形成される。上記電流がダイオードに流れた場合、シリコンダイオードでは、１素子当り約０．７Ｖの順方向電圧が生じることが知られている。従って、ダイオード回路ＤＦ２にはダイオード２素子分の順方向電圧による電圧（約１．４Ｖ）を生じる。この結果、約４．６Ｖ（＝Ｖ１−１．４）の電圧がチョークコイルＣＨ１を経て端子３２からアンテナポートＰｉに供給される。一方、Ｐｉ〜ＣＨ１〜ＤＦ１〜Ｑ１〜Ｖ１の経路はダイオード回路ＤＦ１が逆バイアス状態となるのでアンテナポートＰｉ対して影響を与えない。
【００３３】
次にアンテナポートＰｉに接続されるアンデナに対し、左旋の円偏波をリーダライタ２１が指定し、上記偏波切替指令信号がＬｏｗ状態となった場合、トランジスタＱ２のベース電圧は信号反転回路Ｑ３を経由するため偏波切替指令信号の状態とは逆のＨｉｇｈ状態となる。この結果、トランジスタＱ２によるスイッチ回路はＯＦＦ状態となり、トランジスタＱ２のコレクタからダイオード回路ＤＦ２へは電流が流れない。一方、トランジスタＱ１のベースはＬｏｗ状態となるため、トランジスタＱ１によるスイッチ回路はＯＮ状態となる。トランジスタＱ１のコレクタからダイオード回路ＤＦ１には電流が流れて、ダイオード回路ＤＦ１にはダイオード４素子分の順方向電圧による電圧（約２．８Ｖ）を生じる。この結果、約３．２Ｖ（＝Ｖ１−２．８）の電圧がチョークコイルＣＨ１を経て端子３２からアンテナポートＰｉに供給される。一方、Ｐｉ〜ＣＨ１〜ＤＦ２〜Ｑ２〜Ｖ１の経路は、ダイオード回路ＤＦ２が逆バイアス状態となるのでアンテナポートＰｉ対して影響を与えない。
【００３４】
以上詳記したように、制御信号付加回路２７は、アンテナポートＰｉに接続するアンテナを右旋偏波とする場合は、当該アンテナポートＰｉに約４．６Ｖの直流電圧を付加し、左旋偏波とする場合は、当該アンテナポートＰｉに約３．２Ｖの直流電圧を付加する。
【００３５】
図３は本発明の一実施態様に係るアンテナ４１の構成図である。
【００３６】
アンテナ４１には、リーダライタ２１のアンテナポートＰｉからの高周波信号が入出力されるアンテナ端子Ａｉが設けられる。このアンテナ端子Ａｉには直流電流Ｉｄｃを側路するためチョークコイルＣＨ２が接続される。リーダライタ２１のアンテナポートＰｉに付加された直流電圧はチョークコイルＣＨ２から３Ｖの電圧レギュレータＱ４に入力され、３Ｖの直流の定電圧が出力として得られる。上記３Ｖの直流定電圧出力は後述のコンパレータ、高周波リレーなどを動作させるための駆動電源となる。アンテナ端子ＡｉからチョークコイルＣＨ２、抵抗器Ｒ３（５００オーム）、抵抗器Ｒ４（５００オーム）を直列に接続した直流電流経路Ｋ１は接地されて、アンテナポートＰｉに付加された直流電圧により直流電流Ｉｄｃが流れる。コンパレータＱ５の（＋）入力端子が直流電流経路Ｋ１の抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４の接続点（Ｃ点）に接続される。コンパレータＱ５の（−）入力端子には比較基準電圧Ｖｒ（２Ｖ）が付与される。コンパレータＱ５はＣ点の電圧を（−）入力端子の比較基準電圧Ｖｒ（２Ｖ）と比較し、Ｃ点の電圧が比較基準電圧Ｖｒ（２Ｖ）より高い場合は、コンパレータＱ５はＨｉｇｈ（約３Ｖ）を出力し、Ｃ点の電圧が比較基準電圧Ｖｒより低い場合は、コンパレータＱ５はＬｏｗ（０Ｖ）を出力する。
【００３７】
偏波切替回路５２を構成する高周波リレーＲＹ１及び高周波リレーＲＹ２の駆動コイルは、上記コンパレータＱ５の出力により駆動されて接点の切替えを行う。上記高周波リレーＲＹ１は切替接点ｙ１、常開接点ａ１、常閉接点ｂ１を有し、上記高周波リレーＲＹ２は切替接点ｙ２、常開接点ａ２、常閉接点ｂ２を有する。上記高周波リレーＲＹ１の常開接点ａ１と上記高周波リレーＲＹ２の常閉接点ｂ２を共通に接続した接続点に、直流電圧阻止のためのコンデサＣ２が接続される。コンデサＣ２の他端はアンテナ端子Ａｉに接続され、アンテナ端子Ａｉと高周波リレーＲＹ１、ＲＹ２の接点間にコンデサＣ２により高周波信号の経路が形成される。この高周波信号の経路は更に上記高周波リレーＲＹ１、ＲＹ２の接点を経由してハイブリッド回路５１からアンテナ放射素子４４に至り右旋左旋切替えの円偏波アンテナ回路を形成する。以下、右旋左旋切替えの円偏波アンテナ回路について詳述する。
【００３８】
上記高周波リレーＲＹ１の切替接点ｙ１、高周波リレーＲＹ２の切替接点ｙ２は４端子を有するハイブリッド回路５１の端子ｈ３、端子ｈ４にそれぞれ接続する。ハイブリッド回路５１のもう一方の２端子、端子ｈ１、端子ｈ２はパッチ状に形成されたアンテナ放射素子４４の給電点Ｓ１、Ｓ２にそれぞれ接続する。これによりアンテナ放射素子４４の給電点Ｓ１、Ｓ２には互いに９０度位相が異なる信号が給電される。高周波リレーＲＹ１及び高周波リレーＲＹ２の駆動コイルを、リーダライタ２１側からの制御信号に従って駆動することにより、本発明に係るアンテナ４１は円偏波の方向を右旋もしくは左旋に対応するように切替える。高周波リレーの接点ｂ１、ａ２には終端抵抗器Ｒ５、Ｒ６（例えば５０オーム）が接続され、信号経路に接続されず空き端子となるハイブリッド回路５１の端子ｈ３、ｈ４のいずれか一方を終端する。このため本実施形態の偏波切替回路では交差偏波信号のアイソレーションを良好に保つことができる。
【００３９】
なお、パッチ状のアンテナ放射素子４４とハイブリッド回路５１により円偏波信号を取扱う技術に関しては、先行技術文献の特開２０００−２２４４０、特開２００１−２６７８３５などに記載があるので詳細な説明は省略する。
【００４０】
アンテナ端子Ａｉとリーダライタ２１のアンテナポートＰｉとの間を同軸ケーブル４０で接続すると、上記アンテナポートＰｉに付加された直流電圧によりチョークコイルＣＨ２、抵抗器Ｒ３、抵抗器Ｒ４で形成される直流電流経路Ｋ１に電流が流れる。
【００４１】
右旋偏波の場合、制御信号付加回路２７によりアンテナポートＰｉに約４．６Ｖの電圧が付加されるから直流電流経路Ｋ１を流れる電流をＩ（右）とすると
Ｉ（右）＝４．６／（Ｒ３＋Ｒ４）となる。
【００４２】
左旋偏波の場合、制御信号付加回路２７によりアンテナポートＰｉに約３．２Ｖの電圧が付加されるから、直流電流経路Ｋ１を流れる電流をＩ（左）とすると
Ｉ（左）＝３．２／（Ｒ３＋Ｒ４）となる。
【００４３】
Ｒ３、Ｒ４の抵抗値はそれぞれ５００オームなので、Ｉ（右）、Ｉ（左）の電流値は
Ｉ（右）＝４．６ｍＡ、Ｉ（左）＝３．２ｍＡ
となり、上記電流が流れる抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４の接続点（Ｃ点）の電圧は、
右旋の場合は約２．３Ｖ、左旋の場合は約１．６Ｖとなる。
【００４４】
Ｃ点にはコンパレータＱ５の（＋）入力端子が接続され、Ｃ点の電圧はコンパレータＱ５の（−）端子の比較基準電圧Ｖｒ（２Ｖ）と比較される。
【００４５】
右旋偏波の場合、Ｃ点の電圧は約２．３Ｖなので比較基準電圧Ｖｒの電圧（２Ｖ）より高い。このためコンパレータＱ５の出力はＨｉｇｈ状態（約３Ｖ）となる。この結果、高周波リレーＲＹ１、ＲＹ２の接点はｂ１、ｂ２側に切替わる。
【００４６】
この切替えによりハイブリッド回路５１の端子ｈ４とアンテナ端子Ａｉとの間が接続され、アンテナ４１は右旋偏波対応となる。
【００４７】
左旋偏波の場合、Ｃ点の電圧は約１．６Ｖで比較基準電圧Ｖｒの電圧（２Ｖ）より低い。このためコンパレータＱ５の出力はＬｏｗ状態（０Ｖ）となる。この結果、高周波リレーＲＹ１、ＲＹ２の接点はａ１、ａ２側に切替わる。
【００４８】
これによりハイブリッド回路５１の端子ｈ３とアンテナ端子Ａｉとの間が接続されアンテナ４１は左旋偏波対応となる。
【００４９】
以上説明したように、リーダライタ２１のアンテナポートＰｉに付加された直流電圧を偏波切替のための情報として検出し、アンテナの対応円偏波を右旋もしくは左旋に切替える機能を持つ上記アンテナ４１を接続することで、リーダライタ２１に接続されたパーソナルコンピュータ２０あるいはクライアント端末側でアンテナ４１の対応偏波を切替えることができる。
【００５０】
本発明のリーダライタ２１及びアンテナ４１を使用すれば、上記したようにリーダライタ２１に接続されたパーソナルコンピュータ２０もしくはクライアント端末により、アンテナ４１の遠隔の位置で自在にアンテナの偏波を切替えることができるので、アンテナが設置された後に、周囲の環境変化により、電波の干渉状況が変化した場合でも、非接触ＩＣタグのリーダライタシステムにおけるアンテナ同志の電波干渉による障害に効率的に対処することが可能である。
【００５１】
なお、上記実施形態では、リーダライタ２１に４つのアンテナポートＰ１〜Ｐ４を設けた場合について示したが、アンテナポートの数は任意に設定し得るものである。
【００５２】
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る非接触ＩＣタグシステムにおけるリーダライタ及びアンテナの構成図である。
【図２】同実施形態における制御信号付加回路の構成図である。
【図３】同実施形態におけるアンテナの構成図である。
【図４】従来の非接触ＩＣタグシステムにおけるリーダライタの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｐｉ（Ｐ１〜Ｐ４）…アンテナポート、Ａｉ…（Ａ１〜Ａ４）アンテナ端子、Ｃ１、Ｃ２…コンデサ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４…抵抗器、Ｒ５、Ｒ６…終端抵抗器、ＣＨ１、ＣＨ２…チョークコイル、Ｑ１、Ｑ２…トランジスタ、Ｑ３…信号反転回路、Ｑ４…電圧レギュレータ、Ｑ５…コンパレータ、ＤＦ１、ＤＦ２…直列接続のダイオード回路、ＲＹ１、ＲＹ２…高周波リレー、Ｋ１…直流電流経路、Ｖｒ…比較基準電圧、Ｉ／Ｆ…インタフェース、２０…パーソナルコンピュータ、２１…リーダライタ、２２…処理制御部、２３…送信部、２４…受信部、２５…サーキュレータ、２６…切替スイッチ、２７（２７−１〜２７−４）…制御信号付加回路、３１〜３３…制御信号付加回路の端子、３４…電源端子、４０…同軸ケーブル、４１（４１−１〜４１−４）…アンテナ、４４…アンテナ放射素子、５０…制御信号分離回路、５１…ハイブリッド回路（ＨＹＢ）、５２…偏波切替回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣタグのリーダライタ、該リーダライタに使用されるアンテナ及び該装置により構成される非接触ＩＣタグのリーダライタシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触ＩＣタグシステムは、商品や物品等にＩＣタグを取り付け、リーダライタのアンテナから上記ＩＣタグに質問波を送信し、ＩＣタグからの応答波を受信して固有のデータを読み取ることにより商品や物品等の管理を行えるものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、近年では、リーダライタに複数のアンテナポートを設けてそれぞれにアンテナを接続し、上記複数のアンテナを自動制御シーケンスにより一定の間隔で順次切替えることが行われている。上記複数のアンテナは商品や物品等を移動させるベルトコンベアの通過ゲートにおいてＩＣタグとの書き込み、読み取りエリアを拡張するように設置される。即ち上記通過ゲートにおいて多面に配置されたアンテナにより小電力の電波信号でもベルトコンベア上の商品や物品等に取り付けられたＩＣタグと確実に通信が行えるようにしている。
【０００４】
上記複数のアンテナポートを備えた従来のリーダライタは、図４に示すように構成されている。図４において、１１はリーダライタで、このリーダライタ１１は、非接触ＩＣタグシステムを管理するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０やクライアント端末（図示せず）にＩ／Ｆ（インタフェース）を経由して接続されている。
【０００５】
上記リーダライタ１１内には、上記パーソナルコンピュータ１０から送られてくる動作指令に従って動作する処理制御部１２が設けられると共に、この処理制御部１２に接続される送信部１３及び受信部１４が設けられる。上記送信部１３は、処理制御部１２からの制御命令に従って質問波を生成する。この質問波は、サーキュレータ１５の端子１→２を通り、切替スイッチ１６により順次切替えられて例えば４つのアンテナポートＰ１〜Ｐ４へ送られる。上記切替スイッチ１６は、処理制御部１２のアンテナ切替えの自動制御シーケンスに従って一定の周期で切替え動作し、送信部１３からサーキュレータ１５を介して送られてくる質問波をアンテナポートＰ１〜Ｐ４に選択的に出力する。
【０００６】
上記各アンテナポートＰ１〜Ｐ４には、同軸ケーブル１７を介してアンテナ１８が接続される。なお、図４では、アンテナポートＰ１に同軸ケーブル１７を介してアンテナ１８が接続されている状態を示している。上記アンテナ１８としては、例えばパッチアンテナ１８ａが使用される。上記パッチアンテナ１８ａはパッチアンテナ用グランド面１８ｂを設けた構成となっており、パッチアンテナ１８ａが同軸ケーブル１７の中心導体に接続され、パッチアンテナ用グランド面１８ｂが同軸ケーブル１７の外導体に接続される。上記パッチアンテナとしては、例えば特許文献２に示されているものがある。
【０００７】
上記アンテナ１８は、送信部１３から送られてくる質問波をＩＣタグ（図示せず）に向けて送信し、ＩＣタグからの応答波を受信して同軸ケーブル１７を介してリーダライタ１１へ出力する。上記アンテナ１８から同軸ケーブル１７を介して出力されるＩＣタグの応答波は、リーダライタ１１のアンテナポートＰ１に入力され、切替スイッチ１６及びサーキュレータ１５の端子２−３を通って受信部１４に入力されて検波される。この検波されたＩＣタグのデータは、処理制御部１２で復号化され、上記パーソナルコンピュータ１０やクライアント端末へ送られる。
【０００８】
アンテナポートＰ１〜Ｐ４に接続される複数のアンテナ１８は例えば商品や物品等を移動させるベルトコンベアの通過ゲートに設置され、商品や物品等に取り付けられたＩＣタグとの間で書き込み、読み取りエリアを拡張するように設置される。これにより小電力の電波信号でもベルトコンベア上の商品や物品等に取り付けられたＩＣタグとの間で書き込み、読み取りが確実に行えるようにしている。
【０００９】
また、複数のベルトコンベアラインが設置され系統の異なる通過ゲートが接近している場合、異なる系統の電波による干渉で、所望のＩＣタグとの通信が阻害される可能性がある。そのため異なる偏波の電波を用いて交差偏波識別特性により相互の干渉を軽減することが行われる。このような目的で、例えば右旋円偏波と左旋円偏波のアンテナを用意して電波の干渉状況により使い分けることが行われる。
【特許文献１】特開２００３−２１８７３６号公報
【特許文献２】特開２００５−５１５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように非接触ＩＣタグシステムにおいて、複数のアンテナポートＰ１、Ｐ２、…を備えたリーダライタ１１を複数設置して複数の系統で商品や物品を管理する場合、近接配置される系統の異なるアンテナとして異なる偏波のアンテナを使用することにより相互の影響を防止することができる。
【００１１】
しかし、従来のリーダライタ１１は、電波の伝播状況を事前に推測もしくは実際に電波の伝搬状況を測定して最も干渉の少なくなるようにアンテナポートＰ１、Ｐ２、…に右旋円偏波あるいは左旋円偏波のアンテナを単に接続しているだけであるので、一旦アンテナが設置された後は、周囲の環境変化により、電波の干渉状況が変化する場合は再度、上記の設定をやり直さなければならない。
【００１２】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、複数のベルトコンベアラインが設置され系統の異なる通過ゲートが接近している場合、異なる系統の電波による干渉により、所望のＩＣタグとの通信が阻害された場合などに、リーダライタに接続されたＰＣあるいはクライアント端末からの動作指令によりアンテナの偏波を変えて干渉を軽減し、ＩＣタグとの通信の確度を向上させることが可能な非接触ＩＣタグのリーダライタ、該リーダライタに使用されるアンテナ及び該装置により構成される非接触ＩＣタグのリーダライタ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】
【００１３】
第１の発明に係る非接触ＩＣタグのリーダライタは、ＩＣタグへの質問波を出力する送信部と、右旋偏波と左旋偏波の切替え機能を備えたアンテナが接続される複数のアンテナポートと、前記送信部から出力される質問波を前記複数のアンテナポートに切替えて出力する切替スイッチと、外部指令信号に基づいて各内部回路の動作を制御する処理制御部と、前記切替スイッチと前記各アンテナポートとの間にそれぞれ設けられ、前記処理制御部から与えられる偏波切替指令信号により前記アンテナポートに偏波制御信号を付加する制御信号付加回路とを具備することを特徴とする。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明に係る非接触ＩＣタグのリーダライタに使用されるアンテナにおいて、前記リーダライタの各アンテナポートから給電される高周波信号から偏波制御信号を分離する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて該アンテナの偏波方向を切替える偏波方向切替手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明に係る非接触ＩＣタグのリーダライタに使用されるアンテナにおいて、９０度の位相差で給電される第１の給電点及び第２の給電点を有する一つの放射素子と、２端子が前記第１の給電点及び第２の給電点に接続され、他方の２端子がそれぞれ高周波リレーを介してアンテナ端子に接続される４端子のハイブリッド回路と、前記リーダライタのアンテナポートから前記アンテナ端子に供給される信号から偏波制御信号を分離する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて前記高周波リレーを切替え、前記ハイブリッド回路の他方の２端子の一方を前記前記アンテナ端子に接続すると共に該２端子の他方を終端抵抗器により接地して前記放射素子の偏波方向を設定する手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
第４の発明に係る非接触ＩＣタグのリーダライタシステムは、ＩＣタグへの質問波を出力する送信部と、複数のアンテナポートと、前記送信部から出力される質問波を前記複数のアンテナポートに切替えて出力する切替スイッチと、外部指令信号に基づいて各内部回路の動作を制御する処理制御部と、前記切替スイッチと前記各アンテナポートとの間にそれぞれ設けられ、前記処理制御部から与えられる偏波切替指令信号により前記アンテナポートに偏波制御信号を付加する制御信号付加回路とからなるリーダライタと、前記アンテナポートに接続され、右旋偏波と左旋偏波の切替え機能を備えたアンテナとを具備し、前記アンテナは、前記リーダライタのアンテナポートから送られてくる信号から偏波制御信号を検出する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて該アンテナの偏波方向を切替える偏波方向切替手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アンテナが設置された後に、周囲の環境変化により、電波の干渉状況が変化した場合でも、リーダライタに接続されたパーソナルコンピュータあるいはクライアント端末からの動作指令によりアンテナの偏波を変えて電波の干渉を軽減しＩＣタグとの通信の確度を向上させることが可能なリーダライタ及びアンテナが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係るリーダライタ及びアンテナの構成図である。なお、図１では、４つのアンテナポートＰ１〜Ｐ４を備えたリーダライタを例として示している。
【００２０】
図１において、２１は非接触ＩＣタグのリーダライタで、このリーダライタ２１に非接触ＩＣタグシステムを管理するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２０やクライアント端末がＩ／Ｆ（インタフェース）を経由して接続される。
【００２１】
上記リーダライタ２１内には、上記パーソナルコンピュータ２０やクライアント端末（図示せず）から送られてくる制御指令に従って動作する処理制御部２２が設けられると共に、この処理制御部２２に接続される送信部２３及び受信部２４が設けられる。上記処理制御部２２は、パーソナルコンピュータ２０やクライアント端末から例えば質問波の送信を指示する制御指令（制御コマンド）等が与えられ、その制御指令に従って送信部２３等の動作を制御する。送信部２３は、処理制御部２２からの制御指令に従って質問波を生成する。この質問波は、サーキュレータ２５の端子１→２を通り、切替スイッチ２６を介してアンテナポートＰ１〜Ｐ４へ出力される。制御信号付加回路２７−１〜２７−４が上記アンテナポートＰ１〜Ｐ４と切替スイッチ２６のラインＧとの間に設けられる。制御信号付加回路２７−１〜２７−４は、処理制御部２２からの偏波切替指令信号により上記切替スイッチ２６のラインＧに偏波制御信号をアンテナポートに付加するためのものである。制御信号付加回路２７−１〜２７−４については詳細を後述する。
【００２２】
上記切替スイッチ２６は、処理制御部２２のアンテナ切替えの自動制御シーケンスに従って一定の周期で切替え動作し、送信部２３からサーキュレータ２５を介して送られてくる質問波をラインＧのそれぞれの信号線を介してアンテナポートＰ１〜Ｐ４へ選択的に出力する。上記制御信号付加回路２７−１〜２７−４は、アンテナポートＰ１〜Ｐ４に接続される。このアンテナポートＰ１〜Ｐ４には、同軸ケーブル４０を介してアンテナ４１−１〜４１−４が接続される。アンテナ４１−１〜４１−４は、それぞれ右旋偏波と左旋偏波の円偏波方向を自在に切替えられるように構成したもので、その詳細については後述する。
【００２３】
アンテナ４１−１〜４１−４は、送信部２３からアンテナポートＰ１〜Ｐ４を介して送られてくる質問波をＩＣタグ（図示せず）に向けて送信し、ＩＣタグからの応答波を受信してリーダライタ２１へ出力する。上記アンテナ４１−１〜４１−４から出力されるＩＣタグの応答波は、リーダライタ２１のアンテナポートＰ１〜Ｐ４からラインＧの信号線を介して切替スイッチ２６に入力され、この切替スイッチ２６により選択された後、サーキュレータ２５の端子２−３を通って受信部２４に入力されて検波される。この検波されたＩＣタグのデータは、処理制御部２２で復号化され、上記パーソナルコンピュータ２０やクライアント端末へ送られる。
【００２４】
アンテナ４１−１〜４１−４において、リーダライタ２１のアンテナポートＰ１〜Ｐ４から給電される高周波信号は各アンテナのアンテナ端子Ａ１〜Ａ４を経て、偏波切替回路５２、ハイブリッド回路（ＨＹＢ）５１、アンテナ放射素子４４と伝わる。上記アンテナ端子Ａ１〜Ａ４には、制御信号分離回路５０が接続されている。制御信号分離回路５０は、リーダライタ２１のアンテナポートＰ１〜Ｐ４に付加された偏波制御信号を分離する。なお、制御信号分離回路５０を含めアンテナ４１−１〜４１−４の構成については詳細を後述する。
【００２５】
以下の説明において、複数ある同一構成の構成要素、回路については区別せず、アンテナポートＰｉ、アンテナ端子Ａｉ（ｉ＝１〜Ｎ、本実施形態では、Ｎ＝４）と表記する。制御信号付加回路２７−１〜２７−４は全て同一の回路構成なので、以下制御信号付加回路２７として説明する。また、アンテナ４１−１〜４１−４も全て同一の回路構成なので、以下アンテナ４１として説明する。
【００２６】
異なる系統の電波による干渉により、所望のｌＣタグとの通信が阻害された場合などに、リーダライタ２１に接続された上記パーソナルコンピュータ２０あるいはクライアント端末からの動作指令により、処理制御部２２は偏波切替指令信号を出力する。上記偏波切替指令信号は制御信号付加回路２７を制御して、偏波制御信号を生成し、更に偏波制御信号は制御信号付加回路２７により、アンテナポートＰｉと切替スイッチ２６の間のラインＧの信号線に付加される。アンテナポートＰｉに付加された偏波制御信号はアンテナポートＰｉから同軸ケーブル４０を経由してアンテナ４１に送られる。
【００２７】
アンテナ４１において制御信号分離回路５０により分離された偏波制御信号に基づいて偏波切替回路５２は、上記ハイブリッド回路５１の端子を選択し、アンテナ放射素子４４が放射する円偏波の方向を切替える。
【００２８】
図２は上記制御信号付加回路２７の構成図である。
【００２９】
図２において、切替スイッチ２６から送信波は制御信号付加回路２７の端子３１に入力され直流電圧阻止用のコンデサＣ１を介して制御信号付加回路２７の端子３２からアンテナポートＰｉに送られる。上記制御信号付加回路２７の端子３２にはチョークコイルＣＨ１が接続され、またチョークコイルＣＨ１の他端は直列接続のダイオード回路ＤＦ１及び直列接続のダイオード回路ＤＦ２を接続する。ダイオード回路ＤＦ１はダイオード４素子をトランジスタＱ１のコレクタ側をアノードにして同方向に直列に接続している。また、ダイオード回路ＤＦ２はダイオード２素子をトランジスタＱ２のコレクタ側をアノードにして同方向に直列に接続している。上記ダイオードはスイッチング用のシリコンダイオードで構成する。ダイオード回路ＤＦ２のカソード側は、チョークコイルＣＨ１に接続している。トランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタは電源電圧Ｖ１（６Ｖ）の電源端子３４に接続している。トランジスタＱ１のベースは抵抗器Ｒ１を介して制御信号付加回路２７の端子３３に接続する。一方、トランジスタＱ２のベースは抵抗器Ｒ２を介して制御信号付加回路２７の端子３３に信号反転回路Ｑ３を経由して接続する。なお、抵抗器Ｒ１、抵抗器Ｒ２はトランジスタＱ１、Ｑ２のベース電流制限用に挿入される抵抗で、例えば３．３ｋオームに設定する。
【００３０】
処理制御部２２から偏波切替指令信号が制御信号付加回路２７の端子３３に与えられ、上記偏波切替指令信号に従って制御信号付加回路２７は端子３２に接続されるアンテナポートＰｉに偏波制御信号を付加する。
【００３１】
例えばアンテナポートＰｉに接続されるアンテナに対し、右旋の円偏波をリーダライタ２１が指定し、その際、偏波切替指令信号がＨｉｇｈ状態の場合について、制御信号付加回路２７の動作を説明する。この場合、トランジスタＱ１により構成されるスイッチ回路はＯＦＦ状態であり、電源電圧Ｖ１（６Ｖ）による電流はダイオード回路ＤＦ１には流れない。一方、トランジスタＱ２のベースは信号反転回路Ｑ３を経由して偏波切替指令信号とは逆のＬｏｗ状態の電圧が与えられ、この結果、トランジスタＱ２によるスイッチ回路はＯＮ状態となる。
【００３２】
アンテナポートＰｉに直流の負荷抵抗（１ｋオーム程度）Ｒｄｃをもつアンテナ４１が接続されていれば、トランジスタＱ２のコレクタからダイオード回路ＤＦ２に数ｍＡ程度の直流電流Ｉｄｃが流れる電流経路が形成される。上記電流がダイオードに流れた場合、シリコンダイオードでは、１素子当り約０．７Ｖの順方向電圧が生じることが知られている。従って、ダイオード回路ＤＦ２にはダイオード２素子分の順方向電圧による電圧（約１．４Ｖ）を生じる。この結果、約４．６Ｖ（＝Ｖ１−１．４）の電圧がチョークコイルＣＨ１を経て端子３２からアンテナポートＰｉに供給される。一方、Ｐｉ〜ＣＨ１〜ＤＦ１〜Ｑ１〜Ｖ１の経路はダイオード回路ＤＦ１が逆バイアス状態となるのでアンテナポートＰｉ対して影響を与えない。
【００３３】
次にアンテナポートＰｉに接続されるアンデナに対し、左旋の円偏波をリーダライタ２１が指定し、上記偏波切替指令信号がＬｏｗ状態となった場合、トランジスタＱ２のベース電圧は信号反転回路Ｑ３を経由するため偏波切替指令信号の状態とは逆のＨｉｇｈ状態となる。この結果、トランジスタＱ２によるスイッチ回路はＯＦＦ状態となり、トランジスタＱ２のコレクタからダイオード回路ＤＦ２へは電流が流れない。一方、トランジスタＱ１のベースはＬｏｗ状態となるため、トランジスタＱ１によるスイッチ回路はＯＮ状態となる。トランジスタＱ１のコレクタからダイオード回路ＤＦ１には電流が流れて、ダイオード回路ＤＦ１にはダイオード４素子分の順方向電圧による電圧（約２．８Ｖ）を生じる。この結果、約３．２Ｖ（＝Ｖ１−２．８）の電圧がチョークコイルＣＨ１を経て端子３２からアンテナポートＰｉに供給される。一方、Ｐｉ〜ＣＨ１〜ＤＦ２〜Ｑ２〜Ｖ１の経路は、ダイオード回路ＤＦ２が逆バイアス状態となるのでアンテナポートＰｉ対して影響を与えない。
【００３４】
以上詳記したように、制御信号付加回路２７は、アンテナポートＰｉに接続するアンテナを右旋偏波とする場合は、当該アンテナポートＰｉに約４．６Ｖの直流電圧を付加し、左旋偏波とする場合は、当該アンテナポートＰｉに約３．２Ｖの直流電圧を付加する。
【００３５】
図３は本発明の一実施態様に係るアンテナ４１の構成図である。
【００３６】
アンテナ４１には、リーダライタ２１のアンテナポートＰｉからの高周波信号が入出力されるアンテナ端子Ａｉが設けられる。このアンテナ端子Ａｉには直流電流Ｉｄｃを側路するためチョークコイルＣＨ２が接続される。リーダライタ２１のアンテナポートＰｉに付加された直流電圧はチョークコイルＣＨ２から３Ｖの電圧レギュレータＱ４に入力され、３Ｖの直流の定電圧が出力として得られる。上記３Ｖの直流定電圧出力は後述のコンパレータ、高周波リレーなどを動作させるための駆動電源となる。アンテナ端子ＡｉからチョークコイルＣＨ２、抵抗器Ｒ３（５００オーム）、抵抗器Ｒ４（５００オーム）を直列に接続した直流電流経路Ｋ１は接地されて、アンテナポートＰｉに付加された直流電圧により直流電流Ｉｄｃが流れる。コンパレータＱ５の（＋）入力端子が直流電流経路Ｋ１の抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４の接続点（Ｃ点）に接続される。コンパレータＱ５の（−）入力端子には比較基準電圧Ｖｒ（２Ｖ）が付与される。コンパレータＱ５はＣ点の電圧を（−）入力端子の比較基準電圧Ｖｒ（２Ｖ）と比較し、Ｃ点の電圧が比較基準電圧Ｖｒ（２Ｖ）より高い場合は、コンパレータＱ５はＨｉｇｈ（約３Ｖ）を出力し、Ｃ点の電圧が比較基準電圧Ｖｒより低い場合は、コンパレータＱ５はＬｏｗ（０Ｖ）を出力する。
【００３７】
偏波切替回路５２を構成する高周波リレーＲＹ１及び高周波リレーＲＹ２の駆動コイルは、上記コンパレータＱ５の出力により駆動されて接点の切替えを行う。上記高周波リレーＲＹ１は切替接点ｙ１、常開接点ａ１、常閉接点ｂ１を有し、上記高周波リレーＲＹ２は切替接点ｙ２、常開接点ａ２、常閉接点ｂ２を有する。上記高周波リレーＲＹ１の常開接点ａ１と上記高周波リレーＲＹ２の常閉接点ｂ２を共通に接続した接続点に、直流電圧阻止のためのコンデサＣ２が接続される。コンデサＣ２の他端はアンテナ端子Ａｉに接続され、アンテナ端子Ａｉと高周波リレーＲＹ１、ＲＹ２の接点間にコンデサＣ２により高周波信号の経路が形成される。この高周波信号の経路は更に上記高周波リレーＲＹ１、ＲＹ２の接点を経由してハイブリッド回路５１からアンテナ放射素子４４に至り右旋左旋切替えの円偏波アンテナ回路を形成する。以下、右旋左旋切替えの円偏波アンテナ回路について詳述する。
【００３８】
上記高周波リレーＲＹ１の切替接点ｙ１、高周波リレーＲＹ２の切替接点ｙ２は４端子を有するハイブリッド回路５１の端子ｈ３、端子ｈ４にそれぞれ接続する。ハイブリッド回路５１のもう一方の２端子、端子ｈ１、端子ｈ２はパッチ状に形成されたアンテナ放射素子４４の給電点Ｓ１、Ｓ２にそれぞれ接続する。これによりアンテナ放射素子４４の給電点Ｓ１、Ｓ２には互いに９０度位相が異なる信号が給電される。高周波リレーＲＹ１及び高周波リレーＲＹ２の駆動コイルを、リーダライタ２１側からの制御信号に従って駆動することにより、本発明に係るアンテナ４１は円偏波の方向を右旋もしくは左旋に対応するように切替える。高周波リレーの接点ｂ１、ａ２には終端抵抗器Ｒ５、Ｒ６（例えば５０オーム）が接続され、信号経路に接続されず空き端子となるハイブリッド回路５１の端子ｈ３、ｈ４のいずれか一方を終端する。このため本実施形態の偏波切替回路では交差偏波信号のアイソレーションを良好に保つことができる。
【００３９】
なお、パッチ状のアンテナ放射素子４４とハイブリッド回路５１により円偏波信号を取扱う技術に関しては、先行技術文献の特開２０００−２２４４０、特開２００１−２６７８３５などに記載があるので詳細な説明は省略する。
【００４０】
アンテナ端子Ａｉとリーダライタ２１のアンテナポートＰｉとの間を同軸ケーブル４０で接続すると、上記アンテナポートＰｉに付加された直流電圧によりチョークコイルＣＨ２、抵抗器Ｒ３、抵抗器Ｒ４で形成される直流電流経路Ｋ１に電流が流れる。
【００４１】
右旋偏波の場合、制御信号付加回路２７によりアンテナポートＰｉに約４．６Ｖの電圧が付加されるから直流電流経路Ｋ１を流れる電流をＩ（右）とすると
Ｉ（右）＝４．６／（Ｒ３＋Ｒ４）となる。
【００４２】
左旋偏波の場合、制御信号付加回路２７によりアンテナポートＰｉに約３．２Ｖの電圧が付加されるから、直流電流経路Ｋ１を流れる電流をＩ（左）とすると
Ｉ（左）＝３．２／（Ｒ３＋Ｒ４）となる。
【００４３】
Ｒ３、Ｒ４の抵抗値はそれぞれ５００オームなので、Ｉ（右）、Ｉ（左）の電流値は
Ｉ（右）＝４．６ｍＡ、Ｉ（左）＝３．２ｍＡ
となり、上記電流が流れる抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４の接続点（Ｃ点）の電圧は、
右旋の場合は約２．３Ｖ、左旋の場合は約１．６Ｖとなる。
【００４４】
Ｃ点にはコンパレータＱ５の（＋）入力端子が接続され、Ｃ点の電圧はコンパレータＱ５の（−）端子の比較基準電圧Ｖｒ（２Ｖ）と比較される。
【００４５】
右旋偏波の場合、Ｃ点の電圧は約２．３Ｖなので比較基準電圧Ｖｒの電圧（２Ｖ）より高い。このためコンパレータＱ５の出力はＨｉｇｈ状態（約３Ｖ）となる。この結果、高周波リレーＲＹ１、ＲＹ２の接点はｂ１、ｂ２側に切替わる。
【００４６】
この切替えによりハイブリッド回路５１の端子ｈ４とアンテナ端子Ａｉとの間が接続され、アンテナ４１は右旋偏波対応となる。
【００４７】
左旋偏波の場合、Ｃ点の電圧は約１．６Ｖで比較基準電圧Ｖｒの電圧（２Ｖ）より低い。このためコンパレータＱ５の出力はＬｏｗ状態（０Ｖ）となる。この結果、高周波リレーＲＹ１、ＲＹ２の接点はａ１、ａ２側に切替わる。
【００４８】
これによりハイブリッド回路５１の端子ｈ３とアンテナ端子Ａｉとの間が接続されアンテナ４１は左旋偏波対応となる。
【００４９】
以上説明したように、リーダライタ２１のアンテナポートＰｉに付加された直流電圧を偏波切替のための情報として検出し、アンテナの対応円偏波を右旋もしくは左旋に切替える機能を持つ上記アンテナ４１を接続することで、リーダライタ２１に接続されたパーソナルコンピュータ２０あるいはクライアント端末側でアンテナ４１の対応偏波を切替えることができる。
【００５０】
本発明のリーダライタ２１及びアンテナ４１を使用すれば、上記したようにリーダライタ２１に接続されたパーソナルコンピュータ２０もしくはクライアント端末により、アンテナ４１の遠隔の位置で自在にアンテナの偏波を切替えることができるので、アンテナが設置された後に、周囲の環境変化により、電波の干渉状況が変化した場合でも、非接触ＩＣタグのリーダライタシステムにおけるアンテナ同志の電波干渉による障害に効率的に対処することが可能である。
【００５１】
なお、上記実施形態では、リーダライタ２１に４つのアンテナポートＰ１〜Ｐ４を設けた場合について示したが、アンテナポートの数は任意に設定し得るものである。
【００５２】
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係る非接触ＩＣタグシステムにおけるリーダライタ及びアンテナの構成図である。
【図２】同実施形態における制御信号付加回路の構成図である。
【図３】同実施形態におけるアンテナの構成図である。
【図４】従来の非接触ＩＣタグシステムにおけるリーダライタの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｐｉ（Ｐ１〜Ｐ４）…アンテナポート、Ａｉ…（Ａ１〜Ａ４）アンテナ端子、Ｃ１、Ｃ２…コンデサ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４…抵抗器、Ｒ５、Ｒ６…終端抵抗器、ＣＨ１、ＣＨ２…チョークコイル、Ｑ１、Ｑ２…トランジスタ、Ｑ３…信号反転回路、Ｑ４…電圧レギュレータ、Ｑ５…コンパレータ、ＤＦ１、ＤＦ２…直列接続のダイオード回路、ＲＹ１、ＲＹ２…高周波リレー、Ｋ１…直流電流経路、Ｖｒ…比較基準電圧、Ｉ／Ｆ…インタフェース、２０…パーソナルコンピュータ、２１…リーダライタ、２２…処理制御部、２３…送信部、２４…受信部、２５…サーキュレータ、２６…切替スイッチ、２７（２７−１〜２７−４）…制御信号付加回路、３１〜３３…制御信号付加回路の端子、３４…電源端子、４０…同軸ケーブル、４１（４１−１〜４１−４）…アンテナ、４４…アンテナ放射素子、５０…制御信号分離回路、５１…ハイブリッド回路（ＨＹＢ）、５２…偏波切替回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣタグへの質問波を出力する送信部と、右旋偏波と左旋偏波の切替え機能を備えたアンテナが接続される複数のアンテナポートと、前記送信部から出力される質問波を前記複数のアンテナポートに切替えて出力する切替スイッチと、外部指令信号に基づいて各内部回路の動作を制御する処理制御部と、前記切替スイッチと前記各アンテナポートとの間にそれぞれ設けられ、前記処理制御部から与えられる偏波切替指令信号により前記アンテナポートに偏波制御信号を付加する制御信号付加回路とを具備することを特徴とする非接触ＩＣタグのリーダライタ。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触ＩＣタグのリーダライタに使用されるアンテナにおいて、
前記リーダライタの各アンテナポートから給電される高周波信号から偏波制御信号を分離する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて該アンテナの偏波方向を切替える偏波方向切替手段とを具備することを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
請求項１に記載の非接触ＩＣタグのリーダライタに使用されるアンテナにおいて、
９０度の位相差で給電される第１の給電点及び第２の給電点を有する一つの放射素子と、２端子が前記第１の給電点及び第２の給電点に接続され、他方の２端子がそれぞれ高周波リレーを介してアンテナ端子に接続される４端子のハイブリッド回路と、前記リーダライタのアンテナポートから前記アンテナ端子に供給される信号から偏波制御信号を分離する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて前記高周波リレーを切替え、前記ハイブリッド回路の他方の２端子の一方を前記前記アンテナ端子に接続すると共に該２端子の他方を終端抵抗器により接地して前記放射素子の偏波方向を設定する手段とを具備することを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
ＩＣタグへの質問波を出力する送信部と、複数のアンテナポートと、前記送信部から出力される質問波を前記複数のアンテナポートに切替えて出力する切替スイッチと、外部指令信号に基づいて各内部回路の動作を制御する処理制御部と、前記切替スイッチと前記各アンテナポートとの間にそれぞれ設けられ、前記処理制御部から与えられる偏波切替指令信号により前記アンテナポートに偏波制御信号を付加する制御信号付加回路とからなるリーダライタと、
前記アンテナポートに接続され、右旋偏波と左旋偏波の切替え機能を備えたアンテナとを具備し、
前記アンテナは、前記リーダライタのアンテナポートから送られてくる信号から偏波制御信号を検出する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて該アンテナの偏波方向を切替える偏波方向切替手段とを具備することを特徴とする非接触ＩＣタグのリーダライタシステム。
【請求項１】
ＩＣタグへの質問波を出力する送信部と、右旋偏波と左旋偏波の切替え機能を備えたアンテナが接続される複数のアンテナポートと、前記送信部から出力される質問波を前記複数のアンテナポートに切替えて出力する切替スイッチと、外部指令信号に基づいて各内部回路の動作を制御する処理制御部と、前記切替スイッチと前記各アンテナポートとの間にそれぞれ設けられ、前記処理制御部から与えられる偏波切替指令信号により前記アンテナポートに偏波制御信号を付加する制御信号付加回路とを具備することを特徴とする非接触ＩＣタグのリーダライタ。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触ＩＣタグのリーダライタに使用されるアンテナにおいて、
前記リーダライタの各アンテナポートから給電される高周波信号から偏波制御信号を分離する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて該アンテナの偏波方向を切替える偏波方向切替手段とを具備することを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
請求項１に記載の非接触ＩＣタグのリーダライタに使用されるアンテナにおいて、
９０度の位相差で給電される第１の給電点及び第２の給電点を有する一つの放射素子と、２端子が前記第１の給電点及び第２の給電点に接続され、他方の２端子がそれぞれ高周波リレーを介してアンテナ端子に接続される４端子のハイブリッド回路と、前記リーダライタのアンテナポートから前記アンテナ端子に供給される信号から偏波制御信号を分離する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて前記高周波リレーを切替え、前記ハイブリッド回路の他方の２端子の一方を前記前記アンテナ端子に接続すると共に該２端子の他方を終端抵抗器により接地して前記放射素子の偏波方向を設定する手段とを具備することを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
ＩＣタグへの質問波を出力する送信部と、複数のアンテナポートと、前記送信部から出力される質問波を前記複数のアンテナポートに切替えて出力する切替スイッチと、外部指令信号に基づいて各内部回路の動作を制御する処理制御部と、前記切替スイッチと前記各アンテナポートとの間にそれぞれ設けられ、前記処理制御部から与えられる偏波切替指令信号により前記アンテナポートに偏波制御信号を付加する制御信号付加回路とからなるリーダライタと、
前記アンテナポートに接続され、右旋偏波と左旋偏波の切替え機能を備えたアンテナとを具備し、
前記アンテナは、前記リーダライタのアンテナポートから送られてくる信号から偏波制御信号を検出する制御信号分離手段と、前記制御信号分離手段により分離された偏波制御信号に基づいて該アンテナの偏波方向を切替える偏波方向切替手段とを具備することを特徴とする非接触ＩＣタグのリーダライタシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−６５５３７（Ｐ２００９−６５５３７Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３２９９４（Ｐ２００７−２３２９９４）
【出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（５０４３７８８１４）八木アンテナ株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（５０４３７８８１４）八木アンテナ株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
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