专利名称：无线标签通信系统的查询器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对可与外部进行信息的无线通信的无线标签进行信息的读取或写入的无线标签通信系统的查询器。
背景技术：
公知有以下RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)系统由作为查询器的读出器/写入器对作为响应器的小型无线标签非接触地进行查询的发送及回复的接收，由此进行无线标签的信息的读取/写入。
例如签条状的无线标签所具有的无线标签电路元件，具有用于存储预定的无线标签信息的IC电路部、和与该IC电路部连接进行信息的收发的天线，即使在无线标签污染的情况下或位于看不见的位置的情况下，也可从读出器/写入器侧对IC电路部进行访问(信息的读取/写入)，期待在商品管理、检查工序、进而物品或人的移动的探索/探知等各种领域得到实用。
以往，如上所述，在对无线标签电路元件的IC电路部的无线标签信息进行访问时，利用对于越靠近装置侧天线的无线标签电路元件就能以越小的输出进行访问这一特点，发送某一输出值的信号并识别与之响应的标签组，其后这些标签组休眠，进而发送稍大的输出值的信号，识别比上述休眠了的标签组更远的标签组，反复该动作而将所有标签的分散位置分为多个区域进行识别(例如参照专利文献1)。
专利文献1特开平11-344562号公报(第0019～0032段、图3及图4)
发明内容
发明要解决的问题在上述现有技术中，在逐渐增大发送信号输出值的同时顺次识别在与该输出值对应的大致圆环状区域内响应的标签组，反复该动作而将所有标签的分散位置分为多个大致圆环状的区域进行识别。此时，关于装置侧天线的指向性并无特别变化，在对较近的无线标签电路元件进行信号收发时、以及在对较远的无线标签电路元件进行信号收发时，均持有较宽的指向性进行信号收发。
如上所述将位于大致圆环状区域内的标签组作为一体进行识别，因此在要对这些标签组单独进行访问时，必须顺次确定各标签的识别信息的一部分进行分别探索，标签数量越多识别时间会急剧增加。其结果，在无线标签电路元件分散在较广的区域时，访问各无线标签电路元件需要大量时间，无法有效地在短时间内进行无线标签信息的收发。
本发明的目的在于提供一种无线标签通信系统的查询器，其在无线标签电路元件分散在较广的区域的情况下，也可有效地在短时间内进行无线标签信息的收发。
用于解决问题的手段为了实现上述目的，第1发明，其特征在于，具有多个天线元件，与查询对象的无线标签电路元件的IC电路部非接触地进行信息通信；和指向性控制单元，至少根据上述信息通信的通信距离，控制上述多个天线元件的指向性。
指向性控制单元，根据信息通信距离控制天线指向性，从而可在通信距离较短及较长时区分使用指向性的宽窄，实现最佳的天线指向性。其结果，与在通信距离较短及较长时均使用同等的天线指向性的现有结果相比，即使在无线标签电路元件分散在较广的区域时也可有效的在短时间内进行无线标签信息的收发。
第2发明，在上述第1发明中，其特征在于，上述指向性控制单元如下进行控制在上述通信距离较短时，扩展上述多个天线元件的上述指向性；在上述通信距离较长时，缩窄上述多个天线元件的指向性。
在通信距离较短时，即使扩展指向性，但由于通信范围自身较小，因此通信范围内存在的无线标签数量有限，可有效的进行信息收发，在通信距离较长时，缩窄指向性来限定通信范围，从而进行无错的切实的信息收发，由此可有效的在短时间内进行无线标签信息的收发。
第3发明，在上述第1或第2发明中，其特征在于，上述指向性控制单元具有方向切换单元，其使上述多个天线元件的指向性保持仅在一个方向较强，且顺次改变该较强的方向。
通过方向切换单元使由多个天线元件合成的指向性仅在一个方向较强且顺次改变方向，并根据各方向中的各天线元件的信号强度和相位差进行预定的运算处理(所谓相控阵天线控制或聚束控制的方法)，由此可容易的推定无线标签电路元件的存在方向及其位置。
第4发明，在上述第3发明中，其特征在于，上述方向切换单元，在上述通信距离较短时，增大上述顺次改变的指向性的上述方向的切换间隔，在上述通信距离较长时，减小上述顺次改变的指向性的上述方向的切换间隔。
在通信距离较短时，即使扩展指向性而以较大间隔切换指向性方向(指向角)，通信范围也有限，因此通信范围内存在的无线标签电路元件数量有效，可进行有效的信息收发，在通信距离较长时，缩窄指向性而以较小的间隔顺次切换指向性方向(指向角)，顺次切换被限定的通信范围，由此可进行无错的切实的信息收发，这样一来，可进一步有效的在更短时间内进行无线标签信息的收发。
第5发明，在上述第1或第2发明中，其特征在于，上述指向性控制单元，改变上述多个天线元件的指向性，以使其相对于上述无线标签电路元件的接收灵敏度最佳。
通过方向切换单元改变由多个天线元件合成的指向性，以使其相对于无线标签电路元件的接收灵敏度最佳，并根据各天线的信号强度及相位差进行预定的运算处理(所谓自适应控制的方法)，由此可在高灵敏度地检测出无线标签电路元件的同时，推定其存在方向及其位置。
第6发明，在上述第1～第5发明的任意一个中，其特征在于，上述指向性控制单元具有天线增减单元，其至少根据上述信息通信的通信距离，增减上述天线元件中使用的天线元件的数量。
天线增减单元根据信息通信距离增减使用的天线元件的数量，从而在通信距离较短时及较长时改变使用的天线元件数量，由此区分使用指向性的宽窄，可实现最佳的天线指向性。
第7发明，在上述第6发明中，其特征在于，上述天线增减单元，在上述信息通信的通信距离较长时，增加上述多个天线元件中使用的天线元件的数量。
在使用的天线元件数量较多时，可进一步缩窄指向性，因此可稳定进行通信距离较长的通信。
第8发明，在上述第1或第2发明中，其特征在于，上述指向性控制单元，具有对上述无线标签电路元件处于通信范围内的数量进行检测的无线标签数量检测单元，根据由该无线标签数量检测单元检测出的无线标签数量，控制上述多个天线元件的指向性。
指向性控制单元，不仅根据通信距离，还根据由无线标签数量检测单元检测到的在通信范围内存在的无线标签电路元件的数量，控制天线指向性，从而在无线标签电路元件的数量较少时及较多时区分使用指向性的宽窄，可实现最佳的天线指向性。其结果，可进一步有效的在短时间内进行无线标签信息的收发。
第9发明，在上述第1～第8发明的任意一个中，其特征在于，具有功率控制单元，其至少根据上述信息通信的通信距离增减通信功率。
功率控制单元，根据信息通信距离增减通信功率，由此可在通信距离较短及较长时区分使用通信功率的大小、换言之区分使用通信电波到达的距离，因此可联合天线指向性实现最佳的通信环境。
第10发明，在上述第9发明中，其特征在于，具有分割区域设定单元，其根据由上述通信功率及上述指向性所决定的通信区域内存在或预测存在的上述无线标签电路元件的数量，将该通信区域分割为多个，来设定小区域，在每个该小区域中，与对应的上述无线标签电路元件进行上述通信。
分割区域设定单元，根据由通信功率及指向性所决定的通信区域内的无线标签电路元件的数量，将通信区域分割设定为小区域。由此，与该通信区域的幅度相比无线标签电路元件数量很多时，不一次与该通信区域内的无线标签电路元件进行信息的收发，而将该通信区域分割为小区域，并在各个小区域中与无线标签电路元件进行信息收发。这样一来，可进行错误产生少的切实的无线标签信息的收发。
第11发明，在上述第9或第10发明中，其特征在于，具有访问信息生成单元，生成用于对上述无线标签电路元件的上述IC电路部的无线标签信息进行访问的访问信息；信息发送单元，将由该访问信息生成单元生成的上述访问信息，经由上述多个天线元件非接触地发送到上述无线标签电路元件，进行访问；和访问信息切换单元，根据上述指向性控制单元的上述指向性控制及上述功率控制单元的上述通信功率控制中的、至少上述指向性控制，对由上述访问信息生成单元在指向性控制后最初生成的访问信息的种类进行切换控制。
访问信息切换单元，根据指向性控制单元的指向性控制，切换控制最初生成的访问信息种类，在指向性较窄时及较广时区分使用访问信息的种类，可实现最佳的访问信息的状态。其结果，可进一步有效的在短时间内进行无线标签信息的收发。
第12发明，在上述第11发明中，其特征在于，上述访问信息切换单元，根据上述指向性控制单元的上述指向性控制，进行切换控制，以使上述访问信息生成单元生成以下命令中的任一个无条件信息取得命令，用于无条件地取得上述IC电路部的上述无线标签信息；带条件信息取得命令，用于在预定的条件下取得上述IC电路部的上述无线标签信息；及探索命令，用于在不确定的条件下探索并取得上述IC电路部的上述无线标签信息。
根据指向性控制单元控制的天线指向性区分使用这些无条件信息取得命令、带条件信息取得命令、探索命令，由此可在指向性较窄及较广时分别实现最佳的信息收发状态。
第13发明，在上述第12发明中，其特征在于，上述指向性控制单元、上述功率控制单元、上述访问信息切换单元，以如下方式互相联合进行控制增大上述通信功率且扩展上述指向性，生成上述探索命令或带条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件。
在由较广的指向性及较大的通信功率所决定的大范围内，使用探索命令或带条件信息取得命令，从而可与多个无线标签电路元件进行信息收发。
第14发明，在上述第12发明中，其特征在于，上述指向性控制单元、上述功率控制单元、上述访问信息切换单元，以如下方式互相联合进行控制在减小上述通信功率且扩展了上述指向性后，最初生成上述无条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件。
在由较广的指向性及较小的通信功率所决定的查询器附近的小范围内，可通过无条件信息取得命令，与仅存在一个的概率较高的无线标签电路元件有效的进行信息收发。
第15发明，在上述第12发明中，其特征在于，在预测上述无线标签电路元件存在很多时，上述指向性控制单元、上述功率控制单元、上述访问信息切换单元，以如下方式互相联合进行控制减小上述通信功率且缩窄上述指向性，生成上述探索命令，并发送到上述无线标签电路元件。
在由较窄的指向性及较小的通信功率所决定的查询器附近极有限的范围内，可通过探索命令和带条件信息取得命令，与密集的无线标签电路元件进行有效的信息收发。
第16发明，在上述第12发明中，其特征在于，上述指向性控制单元、上述功率控制单元、上述访问信息切换单元，以如下方式互相联合进行控制在增大上述通信功率且缩窄了上述指向性后，最初生成上述无条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件。
在由较窄的指向性及较大的通信功率所决定的幅度较窄的范围内，可通过无条件信息取得命令，与仅存在一个的概率较高的无线标签电路元件有效的进行信息收发。
第17发明，在上述第13发明中，其特征在于，上述指向性控制单元、上述功率控制单元、上述访问信息切换单元，以如下方式互相联合进行控制增大上述通信功率且扩展上述指向性，生成上述探索命令，并发送到上述无线标签电路元件后，预测上述无线标签电路元件存在很多时，减小上述通信功率且缩窄上述指向性，生成上述探索命令，并发送到上述无线标签电路元件，进而其后，增大上述通信功率且缩窄上述指向性，最初生成上述无条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件。
最初增大通信功率且扩展指向性而生成探索命令，并发送到无线标签电路，在响应的无线标签电路元件的数量很多时，减小通信功率且缩窄上述指向性，分割为小的通信范围，最初生成探索命令，进行信息收发。这样一来，对于查询器附近的无线标签电路元件，信息收发结束后，增大发送功率且缩窄指向性，最初生成无条件信息取得命令，对剩余的距离查询器较远的范围的无线标签电路元件，有效的进行信息的收发，从而可与全部范围的无线标签电路元件有效的进行无线标签信息的收发。
第18发明，在上述第13发明中，其特征在于，上述指向性控制单元、上述功率控制单元、上述访问信息切换单元，以如下方式互相联合进行控制增大上述通信功率且扩展上述指向性，生成上述探索命令，并发送到上述无线标签电路元件后，预测上述无线标签电路元件存在很少时，减小上述通信功率且扩展上述指向性，生成上述无条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件，进而其后，增大上述通信功率且缩窄上述指向性，生成上述无条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件。
最初增大通信功率且扩展指向性而生成探索命令，并发送到无线标签电路，在响应的无线标签电路元件的数量较少时，减小通信功率且扩展上述指向性，生成无条件信息取得命令，有效的在较广的通信范围内进行信息收发。这样一来，对于查询器附近的无线标签电路元件，信息收发结束后，增大发送功率且缩窄指向性，生成无条件信息取得命令，对剩余的距离查询器较远的范围的无线标签电路元件，有效的进行信息的收发，从而可与全部范围的无线标签电路元件有效的进行无线标签信息的收发。
发明效果根据本发明，在通信距离较短时及较长时区分利用指向性的宽窄，实现最佳的天线指向性，因此在无线标签电路元件分散在较广的区域的情况下，也可以有效地在短时间内进行无线标签信息的收发。
图1是表示本发明第一实施方式的适用对象的无线标签通信系统的整体概要的系统构成图。
图2是表示图1所示的无线标签所具有的无线标签电路元件的功能性构成的一例的框图。
图3是表示图1所示的查询器所具有的高频电路的功能性构成的功能框图。
图4是概念性表示由查询器进行的天线的指向性控制动作的说明图。
图5是为了执行查询器的天线中的指向性切换控制而由图1所示的控制电路进行的控制步骤的流程图。
图6是概念性表示本发明第二实施方式的查询器进行的天线的指向性控制动作的说明图。
图7是概念性表示本发明第二实施方式的查询器进行的天线的指向性控制动作的说明图。
图8是概念性表示由查询器进行的区域细分(分割)下的探索动作的说明图。
图9是表示为了执行天线中的指向性切换控制而由控制电路进行的控制步骤的流程图。
图10是表示在仅接收时进行自适应阵列(adaptive array)控制的变形例中的探索动作的图。
图11是表示在图10所示的变形例中控制电路执行的自适应阵列控制所涉及的控制步骤的流程图。
图12是表示对接收信号进行自适应阵列处理以代替细分为小区域发送探索命令的变形例的探索动作的图。
图13是表示两个无线标签位于同一方向而在上述接收时的自适应阵列处理中无法通过指向性进行区别的情况下的例子的图。
标号的说明1A～E、天线(天线元件)2、高频电路3、信号处理电路(访问信息生成单元)4、控制电路(天线增减单元、指向性控制单元、功率控制单元、分割区域设定单元、访问信息切换单元)100、查询器150、IC电路部200、查询器211、指向性切换控制部(方向切换控制、指向性控制单元)212、发送部(信息发送单元)T0、无线标签电路元件具体实施方式
以下，参照
本发明的第一实施方式。
图1是表示本发明第一实施方式的适用对象的无线标签通信系统的整体概要的系统构成图。
在图1中，该无线标签通信系统S，由本实施方式的查询器100、和作为与之对应的响应器的多个无线标签T构成。
无线标签T具有具备天线151和IC电路部150的无线标签电路元件T0。
查询器100具有在本例中的5个天线(天线元件)1A～1E，在其与无线标签电路元件T0的上述天线151之间通过无线通信进行信号的收发；高频电路2，用于经由上述天线1A～1E对上述无线标签电路元件T0的IC电路部150进行访问(读取或写入)；信号处理电路3，用于处理从无线标签电路元件T0读出的信号；和控制电路4。
天线1A～1E，相隔预定的间隔进行配置，通过后述的指向性控制而电子地控制作为天线整体的指向性。
控制电路4，是所谓的微型计算机，省略详细的图示，由作为中央运算处理装置的CPU、ROM及RAM等构成，利用RAM的暂时存储功能并且按照预先存储于ROM中的程序进行信号处理。
图2是表示上述无线标签T所具有的无线标签电路元件T0的功能性构成的一例的框图。
在图2中，无线标签电路元件T0具有上述天线151(标签侧天线、天线元件)，利用UHF带等高频非接触地与上述查询器100侧的上述天线1A～1E进行信号的收发；以及与该天线151连接的上述IC电路部150。
IC电路部150具有对由天线151接收的载波进行整流的整流部152；累积由该整流部152整流了的载波的能量并用作IC电路部150的驱动电源的电源部153；从由上述天线151接收的载波中提取时钟信号并供给到控制部157的时钟提取部154；可存储预定的信息信号的作为信息存储部起作用的存储部155；与上述天线151连接的调制解调部156；以及控制部157，经由上述整流部152、时钟提取部154、及调制解调部156等控制上述无线标签电路元件T0的动作。
调制解调部156，进行由天线151接收的来自上述查询器100的天线1A～1E的通信信号的解调，并且根据来自上述控制部157的回复信号对由天线1A～1E接收的载波进行调制反射。
控制部157执行以下基本控制解释由上述调制解调部156解调了的接收信号，根据在上述存储部155中存储的信息信号生成回复信号，并通过上述调制解调部156进行回复。
图3是表示上述查询器100所具有的高频电路2的功能性构成的功能框图。
在图3中，高频电路2由以下各部分构成指向性切换控制部211，其与兼具收发功能的上述天线1A～1E连接；发送部212，其经由指向性切换控制部211，通过天线1A～1E对无线标签电路元件T0发送信号；和接收部213，其输入由天线1A～1E接收的来自无线标签电路元件T0的反射波。
指向性控制部211具有分别与天线1A～1E(部分图示省略，以下相同)对应的发送相位控制单元201A～201E；分别与天线1A～1E对应的接收相位控制单元202A～202E；将来自接收相位控制单元202A～E的输出相加的合波器203；和收发分离器204A～204E(例如由循环器等构成，以下相同)，其在一个方向上连接发送相位控制单元201A～201E或接收相位控制单元202A～202E、及天线1A，即，分别将来自发送相位控制单元201A～201E的信号发送到天线1A～1E，同时分别将由天线1A～1E接收的信号发送到接收相位控制单元202A～202E。
发送相位控制单元201A～201E具有移相器205A～205B，输入来自控制电路4的发送相位控制信号，并与之对应分别可变地设定天线1A～1E中的发送电波信号的相位；和发送侧可变增益放大器206A～206E，输入来自控制电路4的发送相位控制信号中包含的振幅控制信号，与之对应放大从移相器205A～205E输入的信号，并分别输出到上述收发分离器204A～204E。
接收相位控制单元202A～202E具有移相器207A～207B，输入来自控制电路4的接收相位控制信号，并与之对应可变地设定天线1A～1E中的接收电波信号的相位；和接收侧可变增益放大器208A～208E，输入来自控制电路4的接收相位控制信号中包含的振幅控制信号，与之对应放大从移相器207A～207E输入的信号，并分别输出到上述合波器203。
发送部212具有产生用于对无线标签电路元件T0的IC电路部150的无线标签信息进行访问(写入或读取)的载波的水晶振荡电路、或PLL控制的振荡电路215；和发送侧乘法电路216(振幅调制时也可使用放大率可变放大器等)，根据从上述控制电路4供给的信号调制上述产生的载波(在该例中，是基于来自控制电路4的“TX ASK”信号的振幅调制)。该载波优选为900MHz附近或2.45GHz附近，由上述发送侧乘法电路216调制的调制波，被供给到上述发送相位控制单元201A～201E，进而经由收发分离器204A～204E及天线1A～1E被供给到无线标签电路元件T0的IC电路部150。
接收部213具有接收侧第一乘法电路218，使来自无线标签电路元件T0的反射波和由上述发送部212产生的载波相乘，所述反射波由天线1A～1E接收、并经由上述接收相位控制单元202A～202E通过合波器203进行了合波；第一带通滤波器219，从该接收侧第一乘法电路218的输出中仅取出需要频带的信号；接收侧第一放大器221，对该第一带通滤波器219的输出进行放大，并供给到第一限幅器220；接收侧第二乘法电路222，使来自无线标签电路元件T0的反射波和由上述发送部212产生后相位延迟了90°的载波相乘，所述反射波由上述天线1A～1E接收、并经由上述接收相位控制单元202A～202E通过合波器203进行了合波；第二带通滤波器223，从该接收侧第二乘法电路222的输出中仅取出需要频带的信号；以及接收侧第二放大器225，输入该第二带通滤波器223的输出并将其放大，并供给到第二限幅器224。并且，从上述第一限幅器220输出的信号“RXS-I”及从第二限幅器224输出的信号“RXS-Q”，被输入到上述信号处理电路3中并进行处理。
此外，接收侧第一放大器221及接收侧第二放大器225的输出，也被输入到RSSI(Received Signal Strength Indicator，接收信号强度指示)电路226，表示这些信号的强度的信号“RSSI”被输入到信号处理电路3。这样一来，在本实施方式的查询器100中，通过I-Q正交解调进行来自无线标签电路元件T0的反射波的解调。
信号处理电路3，在输入了来自上述高频电路接收部213的接收信号等后进行预定的运算处理，并与之对应将调制控制信号输出到上述发送部212的发送侧乘法电路216。此外控制电路4，根据上述信号处理电路3的运算处理结果，输出对上述发送相位控制单元201A～201E及接收相位控制单元202A～202E的相位控制信号等。另外，该控制电路4，经由例如输入输出接口(未图示)与例如通信线路连接，可以在其与连接到该通信线路上的未图示的路由服务器、其他终端、常用计算机、及信息服务器等之间进行信息的交换。
本实施方式中，通过所谓相控阵(phased array)控制或聚束(beamforming)控制对多个天线1A～1E进行指向性控制，即进行控制以使多个天线1A～1E的指向性保持仅在一个方向上较强、且其方向顺次变化，在接收信号时，在一个信号相对于天线1A～1E具有角度而倾斜传送的情况下，在这些天线1A～1E中接收电波的相位会产生与其行程长度的差对应的相位差，利用这一点，通过接收相位控制信号控制移相器以消除该相位差，由此可使指向性的方向朝向无线标签T的方向(此外在发送信号时，利用上述同样的原理，通过发送相位控制信号控制移相器，以使得发送信号中产生与行程长度的差对应的相位差，由此通过与无线标签T的存在位置相对应的指向性，进行信号发送)。特别是，在本实施方式的查询器100中，最大的特征为在大范围内分散配置有多个无线标签T时，根据查询器100到各无线标签T的距离(＝通信距离)控制天线1A～1E的指向性，由此更为有效地在短时间内对所有的无线标签T的无线标签电路元件T0进行无线标签信息的收发。
图4是概念性表示上述查询器100的天线1A～1E的指向性控制动作的说明图。
在图4中，通过查询器100的控制电路4的控制信号，高频电路2的指向性切换控制部211，可在发送/接收的同时对天线1A～1E的指向性(指向性的幅度、灵敏度)及其方向进行多个切换，特别是在该例中，在通信距离较短时扩展天线1A～1E的指向性(扩展波束宽度)，在通信距离较长时缩窄天线1A～1E的指向性(缩窄波束宽度)。
即，最初天线1A～1E的指向性为各向同性(最广)，进行距离天线1A～1E较近的探索区域A的探索(图4(a))。
然后，稍微缩窄指向性，对距离远于探索区域A的探索区域B进行探索。此时，稍稍具有指向性使得1次的探索区域变窄，与之对应，多次(在本例中为2次)切换指向性的方向，2个探索区域B-1、B-2切换进行探索(图4(b))。
其后，进一步缩窄指向性而对距离更远的探索区域C进行探索。此时，指向性进一步缩窄、1次的探索区域进一步变窄，与之对应，更多次(在本例中为7次)切换指向性的方向，在7个探索区域C-1、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6、C-7间切换，进行探索(图4(c))。
图5是表示为了执行上述查询器100的天线1A～1E中的指向性切换控制(标签探索控制)而由控制电路4进行的控制步骤的流程图。
在图5中，例如由未图示的操作部适当地指示输入标签探索开始的信息时，开始该流程。
首先，在步骤S10中，将天线的个数N的初始值设定为N＝1、其最大个数Nmax＝5、个数增大间隔ΔN＝2，进而在探索时，使N个天线1A～1E的指向性(在本例中为发送/接收双方)保持仅在一个方向较强、同时使其方向变化(＝相控阵控制)时、来自某一基准位置(例如从查询器100看，使一侧的正横方向呈-90°、正面方向呈0°、另一侧的正横方向呈+90°、且朝向另一侧角度增大的方向。以下相同)的指向性的角度(以下适当称为指向角)θ的初始值设为θ＝θN，作为顺次改变指向角θ时的最终值的最大角度(角度增大终点)设为θend＝90°。另外，上述指向角初始值θN和其角度增大间隔ΔθN(后述)的值，以图5中右下所示的表的形式，固定地(或可重写地)预先存储在控制电路4的RAM内。
然后，前进到步骤S20，根据上述指向角θ的值(最初的初始值θN＝θ＝0°)，决定与天线1A～1E(其中，最初N＝1时仅利用例如天线1C，在后述的N＝3时利用天线1A、1C、1E，N＝5时利用所有天线1A～1E。以下对应关系相同)相关的相位，将与之对应的相位控制信号输出到发送相位控制单元201A～201E(或接收相位控制单元202A、202B、202C)后，输出对无线标签T的无条件标签信息取得命令、即“Scroll All ID”信号， (如果有回复的话)接收其回复。另外，输出到发送相位控制单元201A～201E、接收相位控制单元202A～202C的相位信息等，与指向角θ或指向性对应地预先存储在控制电路4中。
详细的说，控制电路4向信号处理电路3输出控制信号，生成“TX_ASK”信号并输出到发送侧乘法电路216，在发送侧乘法电路216中进行对应的上述振幅调制，变为作为访问信息的“Scroll All ID”信号。另一方面，控制电路4生成“TX_PWR”信号并输出到上述发送相位控制单元201A～201E，在发送侧放大器206A～206E中以基于该“TX_PWR”信号的放大率(增益)进行信号放大(如上所述，在存在未使用的天线时将其放大率设为0即可)，进而，在放大率不是0的发送相位控制单元中，通过相位控制信号决定相位，最终经由天线1A～1E进行发送，催促来自作为探知对象的无线标签T的无线标签电路元件T0的回复。另外，该信号生成时的步骤中，与所有的命令共通，因此以下省略说明。此外，“TX_PWR”信号，图中为了方便仅用1条信号线表示，但其由多条信号线构成，控制发送相位控制电路的放大率及相位。
并且，如果存在响应上述“Scroll All ID”信号的无线标签T，则由天线1A～1E接收从该无线标签电路元件T0发送的回复信号(至少包括识别信息的无线标签信息)，并在由接收相位控制单元202A～202E进行了相位控制后，经由合波器203及高频电路接收部213、由信号处理电路3取入。
其后，在步骤S30中，判断有无通过上述标签探知处理而响应的无线标签T(是否探知到无线标签T)。若响应的无线标签T为1个、且信息取得成功，则满足步骤S35的判断，前进到步骤S37，向该标签发送休眠命令，使其休眠。由此，无需经过反复发送如下所述的探索命令和带条件信息取得命令来确定无线标签的复杂步骤，即可取得无线标签T的信息，可以进行有效的信息取得。另一方面，响应的无线标签T具有2个以上的情况下因为冲突而使信息取得失败(接收到对呼叫的有效回复信号，但信息取得失败时)，因此不满足步骤S35的判断，前进到步骤S40。
在步骤S40中，在上述指向角θ的条件下，输出作为对无线标签T的探索命令的“Ping(Ping-ID)”信号、作为带条件信息取得命令的“Scroll ID”信号，并接收其回复，由此识别通过上述步骤S20的标签探知处理而响应的所有的无线标签T(进行无线标签信息的收发)，并且对完成了识别(完成了无线标签信息的收发)的无线标签T输出作为休眠命令的“Sleep”信号，而使其顺次休眠。
详细的说，通过“Ping”信号指定ID(标签识别信息)的一部分，对来自相应的无线标签T的响应在时间上进行分离并进行检测。对于这样在时间上分离并阶段性检测出的无线标签T，进一步利用“Scroll-ID”信号分别取得所有ID，在取得结束后通过休眠命令使其休眠(使其以后不再响应)，改变指定ID并反复上述步骤，由此对可在步骤S20中检测出响应的所有的无线标签T，分别完全检测出其ID。
上述步骤S37、步骤S40结束后，返回到步骤S20，与上述同样，输出作为对无线标签T的无条件标签信息取得命令的“Scroll All ID”信号，而在上述步骤S37及步骤S40中，在此时的指向性下可响应的无线标签T的无线标签信息的收发结束并全部休眠，因此没有回复。其结果，不满足步骤S30的判断，而前进到步骤S50。
在步骤S50中，对上述指向角0加上上述ΔθN(此时的Δθ1＝100°)。
其后，前进到步骤S60，判断θ是否大于上述θend(＝90°)。在此时，向初始的θ(＝θ1＝0°)加上ΔθN(＝Δθ1＝100°)，从而θ＝100°，大于θend，因此满足步骤S60的判断，前进到步骤S70。
在步骤S70中，判断天线个数N是否等于Nmax(在本例中为5)。最初，如上所述N＝1，所以不满足该判断，前进到步骤S80。在步骤S80中，向上述天线个数N加上上述ΔN(在本例中为2) (因此N从1增加到3)。由此，θ＝θN＝-45°、ΔθN＝90°(参照图5中右下的表)。其后，回到步骤S20反复同样的步骤。
即，使指向角θ＝-45°，在上述步骤S20～步骤S40中如上所述，发送“Scroll All ID”信号等，并使对其响应的标签休眠后，在步骤S50中向θ加上ΔθN(＝90°)，使θ从-45°增加为45°。该θ的值小于θend，因此不满足步骤S60的判断，而返回到步骤S20，在指向角θ＝45°下反复同样的探索。从而θ＝-45°之后在θ＝45°下进行探索(图4的区域B-1→区域B-2)。
即，使指向角θ＝45°，在上述步骤S20～步骤S40中如上所述，发送“Scroll All ID”信号等，并使对其响应的标签休眠后，在步骤S50中进一步向θ加上ΔθN(＝90°)，使θ从45°增加为135°。该θ的值大于θend，因此不满足步骤S60的判断，经步骤S70在步骤S80中向N加上ΔN(即N＝5)，再次返回到步骤S20。
进而在步骤S20～步骤S60中，使对发送的“Scroll All ID”信号等响应的标签休眠，并且使θ从θN(＝-75°)开始每次增加ΔθN(＝25°)(上述图4(c)中的区域C-1→区域C-2→……→区域C-7)，θ变为-75°→-50°→……→75°→100°，大于θend后，从步骤S60前进到步骤S70，此时N＝5，因此满足步骤S70的判断，结束该流程。
以上，天线1A、1B、1C、1D、1E构成各技术方案中所述的天线元件。
此外，高频电路2的指向性切换控制部211和控制电路4，构成至少根据信息通信的距离控制多个天线元件的指向性的指向性控制单元，其中，指向性切换控制部211构成方向切换单元，其使多个天线元件的指向性保持仅在一个方向较强，并且顺次改变其方向。此外，控制电路4进行的图5的流程中步骤S80的流程，构成天线增减单元，其至少根据信息通信的通信距离，增减多个天线元件中使用的天线元件的数量。
在如上构成的本实施方式的查询器100中，至天线1A～E的通信距离较短时(例如图4的区域B-1、B-2)，(在本例中)通过减少天线的个数来扩展指向性，进而即使以较大的间隔切换指向角θ(区域B-1→B-2)，一次需要与多个无线标签电路元件T0进行信息收发的概率也很小，通过发送无条件标签信息取得命令，信息取得即可成功，因此可进行有效的信息取得。此外，在通信距离较长时(例如图4(c)的区域C-1～C-7)，(在本例中)通过增多天线的个数来缩窄指向性，进而通过以较小的间隔顺次切换指向角θ(区域C-1→区域C-2→区域C-3→区域C-4→区域C-5→区域C-6→区域C-7)来限定通信范围，因此通过发送无条件标签信息取得命令可成功进行信息取得的概率较高，可以进行有效的信息取得。
这样一来，在通信距离较短时和较长时，区分使用指向性的宽窄，实现最佳的天线指向性，因此与在通信距离较短及较长时均使用相同的天线指向性的现有结果相比，即使在无线标签电路元件T0分散在较广的区域的情况下(并不是无线标签T的数量非常多的情况)，也可有效地在短时间内进行标签信息的收发。
此外，一般来说，在与无线标签T的通信距离变长时，只要增强(＝缩窄)天线的指向性即可，但在无线标签处于近距离的近距离通信时，若增强(＝缩窄)天线的指向性，则因各标签T的位置不同而引起的接收灵敏度/发送灵敏度的差异变得过大，从而难以有效地进行无线标签的检出。在本实施方式中，在远距离通信时缩窄指向性、而在近距离通信时扩展指向性，由此可以避免上述问题，实现与距离对应的最佳的天线指向性。
进而，在本实施方式中，近距离通信时使用的天线1A～1E的数量较少。其结果，放射的电波的波束宽度变宽(参照图4(a)及图4(b))，具有可以提高相对于无线标签T的位置变化的跟随性的效果。此外相反地，在远距离通信时使用的天线1A～1E的数量较多，因此波束宽度缩窄(参照图4(c))，具有可使较强的电波到达远处的效果。
参照图6～图13对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式中，在通过第一实施方式的相控阵控制进行标签探索时，在一次响应的标签较多的情况下，进一步将其区域分割得较小，同时进行发送功率的控制。对于与第一实施方式相应的部分标以相同的标号，适当省略说明。
图6及图7是概念性表示具有与查询器100同等的构成的本实施方式的查询器200中的天线1A～1E的指向性控制动作的说明图，是相当于上述第一实施方式的图4的图。
首先，在图6中，与上述查询器100类似，通过查询器200的控制电路4的控制信号，高频电路2的指向性切换控制部211，可在发送/接收的同时对天线1A～1E的指向性(指向性的幅度、灵敏度)及其方向进行多个切换，最初天线1A～1E的指向性为各向同性(最广)，进而发送功率最小，进行距离天线1A～1E较近的探索区域D的探索(图6(a))。
然后，稍微缩窄指向性的同时增加发送功率，对距离远于探索区域D的探索区域E进行探索，特别是多次(在本例中为2次)切换指向性的方向，分为2个探索区域E-1、E-2进行探索(图4(b))。
其后转移到图7，用同样的方法，进一步缩窄指向性且增加发送功率，顺次对距离更远的探索区域F、探索区域G、探索区域H进行探索。此时，与上述类似，顺次增多切换指向性的方向的次数，对于探索区域F，在3个探索区域F-1、F-2、F-3间切换进行探索，对于探索区域G，在4个探索区域G-1、G-2、G-3、G-4间切换进行探索，对于探索区域H，在5个探索区域H-1、H-2、H-3、H-4、H-5间切换进行探索。
图8是概念性表示作为本实施方式的最大特征的、通过上述区域分割进行的探索动作的说明图。
在该例中，作为一例表示对距离天线1A～1E较近的探索区域D进行探索时的上述细分探索动作。即，在通过图6(a)所说明的对探索区域D的探索而一次检测到多个无线标签T(或一次推定出有多个无线标签T)时(图8(a))，将指向性缩窄得极窄、进一步在其探索区域D内细分而划分为多个(在本例中为7个)小区域d-1～d-7，以这种方式顺次切换指向性的方向，顺次进行这些小区域d-1～d-7的探索(图8(b))。在此，例如通过作为探索命令的“Ping”信号来指定ID(标签识别信息)的一部分，对来自相应的无线标签T的响应在时间上进行分离并进行检测时，在产生很多冲突、虽然发出了响应信号但信息取得大多失败的情况下，可以推定在通信范围内存在多个无线标签T。
图9是表示为了指向上述天线1A～1E中的指向性切换控制(标签探索控制)而由本实施方式的查询器200的控制电路4进行的控制步骤的流程图。
在图9中，例如由未图示的操作部适当地指示输入标签探索开始的信息时，开始该流程。
首先，在步骤S110中，将天线的个数n的初始值设定为n＝1、其最大个数nmax＝5、进行或不进行上述细分分割的边界个数n0＝4，进而在探索时，使n个天线1A～1E的指向性(在本例中为发送/接收双方)保持仅在一个方向较强、同时使其方向变化(＝相控阵控制或聚束控制)时、来自某一基准位置(例如从查询器100看，使一侧的正横方向呈-90°、正面方向呈0°、另一侧的正横方向呈+90°、且朝向另一侧角度增大的方向。以下相同)的指向角θ的最大角度设定为θend＝90°。
其后，前进到步骤S120，设定发送功率的输出值(功率)P＝Pn(例如以使P1＜P2＜P3＜P4＜P5的方式使其对应于天线个数n而增大，使最初的P1为最低发送功率)、指向性范围(以指向角θ为中心的正负角度范围)D＝Dn(最初D1＝90°，实质上无指向性)，进而设定上述指向角θ的初始值为θ＝θn。
另外，上述指向性范围Dn、指向角初始值θn、指向角角度增大间隔Δθn(后述)的值，与后述dn、Δθxn一起，以图9中右下所示的表的形式，例如固定地(或可重写地)预先存储在控制电路4的RAM内。
然后，前进到步骤S130，对应于上述指向角θ的值(最初初始值为θn＝θ1＝0°)决定与天线1A～1E相关的相位，以使Dn(n＝1)＝D1＝90°，将与之对应的相位控制信号及振幅控制信号(控制发送相位控制单元的放大率)输出到发送相位控制单元201A～201E(或接收相位控制单元202A、202B、202C)后，输出作为对无线标签T的无条件标签信息取得命令的“Scroll All ID”信号， (有回复的话)接收其回复。另外，信号生成时的步骤的详细内容，与上述第一实施方式值的图5的流程的步骤S20相同，因此省略说明。此外，该信号生成时的详细步骤，与上述第一实施方式同样，与所有的命令共通。并且，如果存在响应上述“Scroll All ID”信号的无线标签T，则由天线1A～1E接收从该无线标签电路元件T0发送的回复信号(至少包括识别信息的无线标签信息)，并在由接收相位控制单元202A～202E进行了相位控制后，经由合波器203及高频电路接收部213、由信号处理电路3取入。
其后，在步骤S140中，判断有无通过上述标签探知处理而响应的无线标签T(是否探知到无线标签T)。响应的无线标签T至少有1个时(接收到对呼叫的回复信号时)，满足判断而前进到步骤S150，进而根据该回复信号判断是否成功取得该无线标签T的无线标签电路元件T0的无线标签信息(换言之，响应标签数为1个，仅通过基于无条件标签信息取得命令的同时回复信号接收，可否取得信息)。
如果正常取得无线标签信息，则满足步骤S150的判断，前进到步骤S160，对通过信息取得而完成了识别(完成了无线标签信息的收发)的无线标签T，输出作为休眠命令的“Sleep”信号而使其休眠，并返回到步骤S130反复同样的步骤。
在步骤S150中没有正常取得无线标签信息时，不满足判断，前进到步骤S170。
在步骤S170中，在上述指向角θ的条件下，输出作为对无线标签T的探索命令的“Ping(Ping-ID)”信号，并顺次接收阶段性回复来的回复信号。详细的说，通过“Ping”信号指定ID(标签识别信息)的一部分，并对来自相应的无线标签T的响应在时间上进行分离并进行检测。
其后前进到步骤S180，对在上述步骤S170中如上所述在时间上分离并阶段性检测出的无线标签T，判断其数量是否非常多(换言之，无线标签T是否大量密集存在到以下程度若不划分为后述的细分分割区域进行重新探索就很难取得信息，参照上述图8(a))。这可从检出时的错误的发生程度(频度)来判断。如果没有错误或很少，则判断无线标签T较少(不密集)；如果错误很多，则判断无线标签T很多(密集)。没有密集到这种程度时(虽然在步骤S170中检测到存在某种程度上较多的无线标签T，但并未到达要通过细分分割区域重新探索的程度时)，不满足该判断，前进到步骤S190。
在步骤S190中，与上述图5的步骤S40同样地，在上述指向角θ的条件下，输出作为对无线标签T的探索命令的“Ping(Ping-ID)”信号、作为带条件信息取得命令的“Scroll ID”信号，并接收其回复，由此识别通过上述步骤S170的标签探知处理而响应的所有的无线标签T(进行无线标签信息的收发)，并且对完成了识别(完成了无线标签信息的收发)的无线标签T输出作为休眠命令的“Sleep”信号，而使其顺次休眠。
详细的说，对于如上所述通过“Ping”信号而在时间上分离并阶段性检测出的无线标签T，进一步利用“Scroll-ID”信号分别取得所有ID，在取得结束后通过休眠命令使其休眠(使其以后不再响应)。改变指定ID并反复上述步骤，由此对可在步骤S170中检测出响应的所有的无线标签T，分别完全检测出其ID。该步骤S190结束后前进到步骤S250(详细内容后述)。
另一方面，在上述步骤S180中，在上述步骤S170中检测出的无线标签T的数量有非常多时，满足步骤S180的判断，前进到步骤S200。在步骤S200中，判断此时的天线个数n是否小于进行或不进行上述细分分割的边界个数n0(＝4)。
若n为4以上则不满足判断，前进到上述步骤S190，之后进行与上述相同的步骤。这是因为，如图7的区域G-1～G-4、区域H-1～H-5所示，在指向性方面各个区域自身的幅度就比较窄，因此没有进行细分分割的意义(原来的指向性就很窄，即使在此基础上缩窄得更窄也没有任何意义)。若n为3以下则满足判断，前进到步骤S210。
在步骤S210中，将进行上述细分分割区域中的重新探索控制(指向性切换控制)时的、以天线1A～1E为的指向角θx为中心的指向性范围(相当于上述的D)设为Dx＝dn。此外，利用此时的θ的值，将上述重新探索时的指向角θx的初始值设定为从指向性的中心θ减去指向性范围的量而后加上上述指向性范围dn，即θx＝θ-D+dn；并且，用同样的方式，将上述重新探索时的指向角θx的最大角度θxend设定为向指向性的中心θ加上指向性范围的量而后减去上述指向性范围dn，即θxend＝θ+D-dn。
另外，在上述细分分割区域重新探索时的指向性范围dn的值，与指向角角度增大间隔Δθxn(后述)、即上述Dn、θn、Δθn一起，以图9中右下所示的表的方式，例如固定地(或可重写地)预先存储在控制电路4的RAM内。
其后，前进到步骤S220，与上述步骤S190同样地，在上述重新探索时的指向角θx的条件下，输出作为对无线标签T的探索命令的“Ping(Ping-ID)”信号、作为带条件信息取得命令的“Scroll ID”信号，并接收其回复，由此识别通过上述步骤S170的标签探知处理而响应的所有的无线标签T(进行无线标签信息的收发)，并且对完成了识别(完成了无线标签信息的收发)的无线标签T输出作为休眠命令的“Sleep”信号，而使其顺次休眠。
并且，前进到步骤S230，对上述指向角θx加上上述Δθxn(此时Δθx1＝26°)。其后，前进到步骤S240，判断θx是否大于上述θxend。
最初θx的值小于θxend，因此不满足步骤S240的判断，返回到步骤S220，每次向指向角θx加上26°，并且直到指向角θx大于θxend为止反复进行同样的步骤。由此，例如在n＝1时，如图8(b)所示的区域d-1→d-2→d-3→d-4→d-5→d-6→d-7所示，使指向角θ顺次偏转26°进行切换的同时进行探索，并使响应的标签顺次休眠。并且，区域d-7中的探索结束，在步骤S230中加上Δθxn(＝26°)后，在步骤S240中θx＞θxend，不满足步骤S240的判断，前进到步骤S250。
通过以上说明的步骤S130～步骤S240，对于图6(a)、图6(b)、图7所示的区域(大区域)E-1或E-2、F-1～F-3中的一个，根据需要适当地细分为小区域进行重新探索，完成这一个区域中存在的所有无线标签T的探索及识别(＝取得无线标签信息)。
其后，前进到步骤S250，对与上述一个区域(大区域)对应的指向角θ加上上述Δθn(此时由于还是n＝1，因此Δθ1＝100°)。
其后，前进到步骤S260，判断θ是否大于θend(＝90°)。此时向初始的θ(＝θ1＝0°)加上ΔθN(＝Δθ1＝100°)，从而变为θ＝100°，大于θend，因此满足步骤S260的判断，前进到步骤S270。
在步骤S270中，判断n是否等于nmax(＝5)。最初，如上所述n＝1，因此不满足该判断，前进到步骤S280。在步骤S280中对上述n加上1。从而θ＝θn＝-45°，Δθn＝90°，Dn＝45°(参照图9中右下的表)，此外P＝Pn(＝P2＞P1)。其后，返回到步骤S120反复同样的步骤。
即，使指向角θ＝-45°，在步骤S130～步骤S240中如上所述，发送“Scroll All ID”信号并取得无线标签信息后使该标签休眠，或细分分割为适当的区域，并在该细分区域内使指向角θx增大(其中dn＝15°，Δθxn＝30°)，利用“Ping(Ping-ID)”信号、“Scroll ID”信号、“Sleep”信号进行重新探索，取得无线标签信息，并使该标签休眠后，在步骤S250中向θ加上Δθn(＝90°)，使θ从-45°增加到45°。由于该θ的值小于θend，因此不满足步骤S260的判断，返回到步骤S130，以指向角θ＝45°反复同样的探索。从而在θ＝-45°后以θ＝45°进行探索(图6(b)及图7的区域E-1→E-2)。
即，使指向角θ＝45°，与上述同样地在步骤S130～步骤S240中，利用“Scroll All ID”信号或进而利用“Ping(Ping-ID)”信号、“Scroll ID”信号、“Sleep”信号，取得无线标签信息并使该标签休眠后，在步骤S250中向θ加上Δθn(＝90°)，使θ从45°增加到135°。由于该θ的值大于θend，因此不满足步骤S260的判断，经步骤S270而在步骤S280中向n加上1(即，使n＝3)，再次返回到步骤S120。
之后，同样地，增加n的值并直到n＝5为止反复进行同样的步骤。其中，如上所述，当n＝4时，由于至少不满足步骤S200的判断，因此不执行步骤S210～步骤S240的处理，不进行细分区域中的重新探索(区域G-1～G-4及区域H-1～H-5不进行细分)。
当n＝5时，满足步骤S270的判断，图9的流程结束。
在以上，查询器200中的高频电路2的指向性切换控制部211和控制电路4，构成个技术方案所述的指向性控制单元，其至少对应于上述信息通信的通信距离，控制多个天线元件的指向性。
此外，控制电路4执行的图9所示的流程中，与指向性相关联对应于n设定为P＝Pn的步骤S120，构成功率控制单元，其至少对应于信息通信的通信距离来增减通信功率。进而该流程的步骤S210～步骤S240，构成分割区域设定单元，其根据在由通信功率及指向性决定的通信区域内存在或预测存在的无线标签电路元件的数量，将该通信区域分割为多个来设定小区域。
在本实施方式中，与上述第一实施方式类似，也可得到以下效果在通信距离较短时和较长时，区分使用指向性的宽窄，实现最佳的天线指向性，即使在无线标签电路元件T0分散在较广的区域的情况下，也可有效地在短时间内进行标签信息的收发。特别是，由于指向性随着n变大而缩窄，因此即使最初仅发送“Scroll All ID”信号(无条件标签信息取得命令)，成功取得信息的概率也增加，其结果可有效地在短时间内检测出所有无线标签T。进而，此时通过逐渐增加功率输出值Pn，使得更远距离的无线标签T也变得容易检测，而由于此时较近距离的信息取得完成的无线标签T全部处于休眠状态，因此可防止因不需要的响应信号的冲突而导致的错误发生。
除此之外，在本实施方式中，根据由通信时的功率输出值P、指向角θ及指向性范围D决定的通信区域D、E、F中的无线标签T的数量的多少，将通信区域分割设定为小区域(区域d-1～d-7等)，按照各个小区域与无线标签电路元件T0进行信息收发。这样一来，可进行错误产生较少的有效的无线标签信息的收发。即，一般来说，对较广的范围一次进行无线标签T的检测时，在具有大量标签的情况下(特别是无线标签电路元件T0的ID指定部分在多位均一致的情况下)，其区别次数变大，需要大量的处理时间。在本实施方式中，如上所述，在具有一个指向角θ的大区域D、E中，进一步将检测范围分割为d-1～d-7等进行检测，由此上述区别的次数锐减，所以可在短时间内检出。
另外，本发明不限于上述实施方式，在不脱离其主旨及技术思想的范围内可进行各种变形。以下按顺序对其变形例进行说明。
(1)指向性控制的其他变化在上述实施方式中，在发送时及接收时，均使由天线1A～1E合成的指向性保持仅在一个方向较强且使方向顺次变化，根据各方向中的天线1A～1E的信号强度和相位差进行预定的运算处理，确定无线标签T的位置，即进行了所谓的相控阵天线控制，但不限于此。即，也可仅在发送或仅在接收时进行指向性相控阵控制。作为仅在接收时进行相控阵控制的例子如下在发送时，将发送相位控制单元201A、201B、201D、201E的可变增益放大器206A、206B、206D、206E的增益设为0，使天线1A、1B、1C、1D与发送无关，仅通过天线1C进行发送。仅在接收时进行相控阵控制的情况也同样。
此外，也不限于相控阵控制，也可以为其他的指向性控制。即，也可以通过控制电路4及指向性切换控制部21，改变由天线1A～1E合成的指向性，以使其相对于无线标签电路元件T0的接收灵敏度最佳，并根据各天线的信号强度及相位差进行预定的运算处理(所谓自适应控制的方法)。
图10(a)～(c)，作为这种情况的一例，表示仅在接收时进行(并用)自适应阵列控制的情况。图10(a)表示以下情况在由上述第一实施方式的查询器100执行的区域B-1中的标签探索中，在该区域B-1的范围内存在多个(在本例中为2个)无线标签T-1、T-2。图10(b)及图10(c)表示在这种情况下在接收时进行了自适应阵列处理时的指向性形态，图10(b)表示改变接收指向性以使得对图示左侧的无线标签T-1得到最佳的指向性的情况，图10(c)表示改变接收指向性以使得对图示右侧的无线标签T-2得到最佳的指向性的情况。
此外，也可在接收时利用自适应控制、而在发送时利用相控阵或聚束控制。或者，也可以考虑作为仅在远距离通信时对收发双方进行了相同的加权的相控阵天线或聚束天线进行动作，提高与远距离的无线标签的通信质量。此外，也可以作为在中距离通信(1波长左右)中仅在发送侧或仅在接收侧的相控阵天线或聚束天线进行动作。
图11是表示控制电路4执行的控制步骤中与上述接收时的自适应阵列控制相关的控制步骤的流程图。
在图11中，首先在步骤S310中将移相器207A～207E的相位和可变增益放大器208A～208E的增益(信号的振幅)设定为预定的初始值。
其后，在步骤S320中，由发送相位控制单元201A～201E经由天线1A～1E输出Scroll ID信号，该Scroll ID信号指定了作为对象的无线标签T的无线标签电路元件T0，接收相位控制单元202A～202E通过天线1A～1E接收从对应的无线标签电路元件T0发送的回复信号，并经由合波器203及高频电路接收部213将其取入。
此时，并不是如上述相控阵控制那样，将天线1A～1E的指向性保持在单一方向上、并逐渐改变其指向角θ，而是改变各天线1A～1E的指向性以使其接收灵敏度达到最佳。因此，在从控制电路4传送至与各天线1A～1E相关的接收相位控制单元202A～202E的相位控制信号中，按照各个天线1A～1E进行预定的加权，改变该加权的同时反复进行发送/接收，并进行收敛运算。因此，上述步骤S330结束后，在步骤S340中，根据来自限幅器220、224的接收信号RXS-I、RXS-Q的值，决定与天线1A～1E相关的加权，其后在步骤S350中设定与之对应的相位及振幅(增益)，并将与之对应的相位控制信号输出到接收相位控制单元202A～202E。
将此时的权重的值存储在控制电路4内的RAM等适当的存储单元中，并比较其与目前为止存储值的大小，如后所述在不满足步骤S360的判断而返回到步骤S320反复同样的运算时，与目前为止的存储值相比变化在预定值以下时，判断为运算已收敛。如上所述在该变形例中，对由天线1A～1E生成的指向性进行摸索，以使其接收信号强度为最大值或为最佳灵敏度。此外，在检测到妨碍信号时，进一步将指向性最佳化以减小该妨碍信号。权重的值基本固定、运算已收敛时，满足步骤S360的判断，否则就不满足判断，返回到S320进行同样的运算步骤。
这一反复步骤S320→S330→S340→S350→S360，分别对于天线1A～1E发现其接收灵敏度最佳的指向性后，运算结束，满足步骤S360的判断，前进到步骤S370。此时，存在与无线标签T的相同方向上具有妨碍信号源的情况等、标签方向和天线的指向性产生偏离的情况。此外，有时会变为在多个方向上表示极大的指向性。因此，标签的方向变为推定值或概率值。
在步骤S370中根据上述收敛结果推定无线标签T存在的方向，在步骤S380中根据上述收敛时的信号强度推定无线标签T存在的座标位置。
由此，执行自适应阵列控制，改变由天线1A～1E合成的指向性以使对无线标签电路元件T0的接收灵敏度为最佳，可在高灵敏度检出作为对象的无线标签T的同时推定其存在方向及其位置。
此外，作为上述第二实施方式的部分的变形例，也可以如图12(a)所示，在某个探索区域(大区域)内存在多个无线标签T的情况下，对来自这些无线标签T的接收信号进行自适应处理并检测从哪个方向有响应，使天线发送时的指向性仅朝向该方向(参照图12(b))，来代替上述实施方式中的处理在步骤S210中细分为小区域，在S220中发送“Ping”信号，在步骤S230中以较小的角度间隔切换指向性。
另外，例如如图13所示，2个无线标签T处于同一方向时，即使进行上述接收时的自适应处理也无法在指向性上进行区别，因此利用一般的逐次检测方法(＝反复图5中步骤S40的那种“Ping”信号、“Scroll ID”信号、 “Sleep”信号并顺次检测的方法)。
此外，作为天线不限于使用具有收发功能的天线1A、1B、1C、1D、1E，也可以替换为至少具有其中一个功能的发送专用的天线或接收专用的天线。
(2)命令选择可以考虑组合天线1A～1E的指向性和功率值选择标签探索时的命令信号的种类。即，可根据指向性控制及通信功率控制中的至少指向性控制，切换控制作为访问信息的上述各种命令信号(“Scroll All ID”信号等无条件信息取得命令、“Ping”信号等探索命令、“Scroll ID”等带条件信息取得命令)的种类。作为类型可以考虑以下内容。
(A)各信号(命令)独自与指向性/功率的关系(a)增大通信功率、扩展指向性，发送探索命令此时，在由较广的指向性及较大的通信功率所决定的大范围内，可通过探索命令进行与多个无线标签电路元件的信息收发。
(b)减小通信功率、扩展指向性，发送无条件信息取得命令此时，在由较广的指向性及较小的通信功率所决定的查询器100、200附近的小范围内，不使用探索命令而通过无条件信息取得命令，与有限的少数无线标签T进行信息收发成功的概率较高。
(c)减小通信功率、缩窄指向性，发送探索命令此时，在由很窄的指向性及较小的通信功率所决定的查询器100、200附近极为有限的范围内，可通过探索命令与密集的无线标签T进行无错误发生的切实的信息收发。
(d)增大通信功率、缩窄指向性，生成无条件信息取得命令此时，在由很窄的指向性及较大的通信功率所决定的宽度较窄的范围内，可通过信息取得命令与有限的少数无线标签T切实地进行信息收发。
(B)利用各信号的一系列探索步骤中与指向性/功率的关系(a)增大通信功率并扩展指向性而发送探索命令
→减小通信功率并缩窄指向性而发送探索命令→增大通信功率并缩窄指向性而发送无条件信息取得命令即，最初增大通信功率并扩展指向性而生成探索命令并发送到无线标签T，在响应的无线标签T的数量较多时(＝相当于无线标签数量检出单元)，减小通信功率并缩窄指向性，细分为较小的通信范围，生成探索命令，进行信息收发。从而，对于查询器100、200附近的无线标签T的信息收发结束后，增大发送功率并缩窄指向性，生成信息取得命令，对于剩余的距离查询器100、200较远的范围的无线标签T切实地进行信息的收发，由此有效地与全部范围的无线标签T进行无线标签信息的收发。
(b)增大通信功率并扩展指向性而发送探索命令→减小通信功率并扩展指向性而发送无条件信息取得命令→增大通信功率并缩窄指向性而发送无条件信息取得命令即，最初增大通信功率并扩展指向性而生成探索命令并发送到无线标签T，在响应的无线标签T的数量较少时(＝相当于无线标签数量检出单元)，减小通信功率并扩展指向性，生成信息取得命令，在有限的通信范围内，从最初不发出探索命令，尝试进行信息收发。从而，对于查询器100、200附近的无线标签T的信息收发结束后，增大发送功率并缩窄指向性，生成信息取得命令，对于剩余的距离查询器100、200较远的范围的无线标签T有效地进行信息的收发，由此有效地与全部范围的无线标签T进行无线标签信息的收发。
(C)其他除此之外，在上述中在近距离扩展了指向性时，若从最初发送无条件信息取得命令，则因冲突而产生错误的概率较高，因此可从最初发送探索命令。并且，在指向性某种程度上缩窄得较窄的阶段，可从最初发送无条件信息取得命令。
另外，在上述中，信号处理电路3构成访问信息生成单元，生成用于对无线标签电路元件的IC电路部的无线标签信息进行访问的访问信息；高频电路2的发送部212构成信息发送单元，将由访问信息生成单元生成的访问信息，经由多个天线元件非接触地发送到无线标签电路元件，进行访问；控制电路4构成访问信息切换单元，根据指向性控制单元的指向性的控制及功率控制单元的通信功率的控制中、至少指向性的控制，对由访问信息生成单元生成的访问信息的种类进行切换控制。
如上所述，根据天线1A～1E的指向性、功率输出值，区分利用各种信号、例如无条件信息取得命令、带条件信息取得命令、探索命令，由此可以实现在指向性较窄和较广时分别最佳的信息收发状态。其结果，具有可进一步有效地在更短的时间内进行无线标签信息的收发的效果。
此外，虽未逐一示例，但本发明在不脱离其主旨的范围内可进行各种变更并实施。
另外，以上所使用的“Scroll All ID”、“Scroll ID”、“Erase”、“Verify”、“Program”、“Ping”、“Sleep”等，基于EPC global所规定的规格。EPC global是作为流通代码的国际机构的国际EAN协会、及作为美国流通代码机构的Uniformed Code Council(UCC)共同成立的非营利法人。此外，基于其他规格的信号只要能起到相同的作用也可使用。
权利要求
1.一种无线标签通信系统(S)的查询器(100、200)，其特征在于，具有多个天线元件(1A～E)，与查询对象的无线标签电路元件(T0)的IC电路部(150)非接触地进行信息通信；和指向性控制单元(4、211)，至少根据上述信息通信的通信距离，控制上述多个天线元件(1A～E)的指向性。
2.根据权利要求1所述的无线标签通信系统(S)的查询器(100、200)，其特征在于，上述指向性控制单元(4、211)如下进行控制在上述通信距离较短时，扩展上述多个天线元件(1A～E)的上述指向性；在上述通信距离较长时，缩窄上述多个天线元件(1A～E)的指向性。
3.根据权利要求1或2所述的无线标签通信系统(S)的查询器(100、200)，其特征在于，上述指向性控制单元(4、211)具有方向切换单元(211)，其使上述多个天线元件(1A～E)的指向性保持仅在一个方向较强，且顺次改变该较强的方向。
4.根据权利要求3所述的无线标签通信系统(S)的查询器(100、200)，其特征在于，上述方向切换单元(211)，在上述通信距离较短时，增大上述顺次改变的指向性的上述方向的切换间隔，在上述通信距离较长时，减小上述顺次改变的指向性的上述方向的切换间隔。
5.根据权利要求1或2所述的无线标签通信系统(S)的查询器(100、200)，其特征在于，上述指向性控制单元(211)，改变上述多个天线元件(1A～E)的指向性，以使其相对于上述无线标签电路元件(T0)的接收灵敏度最佳。
6.根据权利要求1～5的任意一项所述的无线标签通信系统(S)的查询器(100、200)，其特征在于，上述指向性控制单元(4、211)具有天线增减单元(S80)，其至少根据上述信息通信的通信距离，增减上述多个天线元件(1A～E)中使用的天线元件的数量。
7.根据权利要求6所述的无线标签通信系统(S)的查询器(100、200)，其特征在于，上述天线增减单元(S80)，在上述信息通信的通信距离较长时，增加上述多个天线元件(1A～E)中使用的天线元件的数量。
8.根据权利要求1或2所述的无线标签通信系统(S)的查询器(200)，其特征在于，上述指向性控制单元(4、211)，具有对上述无线标签电路元件(T0)处于通信范围内的数量进行检测的无线标签数量检测单元(S180～S240)，根据由该无线标签数量检测单元(S180～S240)检测出的无线标签(T)数量，控制上述多个天线元件(1A～E)的指向性。
9.根据权利要求1～8的任意一项所述的无线标签通信系统(S)的查询器(200)，其特征在于，具有功率控制单元(S120)，其至少根据上述信息通信的通信距离增减通信功率。
10.根据权利要求9所述的无线标签通信系统(S)的查询器(200)，其特征在于，具有分割区域设定单元(S210～S240)，其根据由上述通信功率及上述指向性所决定的通信区域内存在或预测存在的上述无线标签电路元件(T0)的数量，将该通信区域分割为多个，来设定小区域，在每个该小区域中，与对应的上述无线标签电路元件(T0)进行上述通信。
11.根据权利要求9或10所述的无线标签通信系统(S)的查询器(200)，其特征在于，具有访问信息生成单元(3)，生成用于对上述无线标签电路元件(T0)的上述IC电路部(150)的无线标签信息进行访问的访问信息；信息发送单元(212)，将由该访问信息生成单元(3)生成的上述访问信息，经由上述多个天线元件(1A～E)非接触地发送到上述无线标签电路元件(T0)，进行访问；和访问信息切换单元(4)，根据上述指向性控制单元(4、112)的上述指向性控制及上述功率控制单元(S120)的上述通信功率控制中的、至少上述指向性控制，对由上述访问信息生成单元(3)在指向性控制后最初生成的访问信息的种类进行切换控制。
12.根据权利要求11所述的无线标签通信系统(S)的查询器(200)，其特征在于，上述访问信息切换单元(4)，根据上述指向性控制单元(4、211)的上述指向性控制，进行切换控制，以使上述访问信息生成单元(3)生成以下命令中的任一个无条件信息取得命令，用于无条件地取得上述IC电路部(150)的上述无线标签信息；带条件信息取得命令，用于在预定的条件下取得上述IC电路部(150)的上述无线标签信息；及探索命令，用于在不确定的条件下探索并取得上述IC电路部(150)的上述无线标签信息。
13.根据权利要求12所述的无线标签通信系统(S)的查询器(200)，其特征在于，上述指向性控制单元(4)、上述功率控制单元(S120)、上述访问信息切换单元(4)，以如下方式互相联合进行控制增大上述通信功率且扩展上述指向性，生成上述探索命令或带条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件(T0)。
14.根据权利要求12所述的无线标签通信系统(S)的查询器(200)，其特征在于，上述指向性控制单元(4)、上述功率控制单元(S120)、上述访问信息切换单元(4)，以如下方式互相联合进行控制在减小上述通信功率且扩展了上述指向性后，最初生成上述无条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件(T0)。
15.根据权利要求12所述的无线标签通信系统(S)的查询器(200)，其特征在于，在预测上述无线标签电路元件(T0)存在很多时，上述指向性控制单元(4)、上述功率控制单元(S120)、上述访问信息切换单元(4)，以如下方式互相联合进行控制减小上述通信功率且缩窄上述指向性，生成上述探索命令，并发送到上述无线标签电路元件(T0)。
16.根据权利要求12所述的无线标签通信系统(S)的查询器(200)，其特征在于，上述指向性控制单元(4)、上述功率控制单元(S120)、上述访问信息切换单元(4)，以如下方式互相联合进行控制在增大上述通信功率且缩窄了上述指向性后，最初生成上述无条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件(T0)。
17.根据权利要求13所述的无线标签通信系统(S)的查询器(200)，其特征在于，上述指向性控制单元(4)、上述功率控制单元(S120)、上述访问信息切换单元(4)，以如下方式互相联合进行控制增大上述通信功率且扩展上述指向性，生成上述探索命令，并发送到上述无线标签电路元件(T0)后，预测上述无线标签电路元件(T0)存在很多时，减小上述通信功率且缩窄上述指向性，生成上述探索命令，并发送到上述无线标签电路元件(T0)，进而其后，增大上述通信功率且缩窄上述指向性，最初生成上述无条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件(T0)。
18.根据权利要求13所述的无线标签通信系统(S)的查询器(200)，其特征在于，上述指向性控制单元(4)、上述功率控制单元(S120)、上述访问信息切换单元(4)，以如下方式互相联合进行控制增大上述通信功率且扩展上述指向性，生成上述探索命令，并发送到上述无线标签电路元件(T0)后，预测上述无线标签电路元件(T0)存在很少时，减小上述通信功率且扩展上述指向性，生成上述无条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件(T0)，进而其后，增大上述通信功率且缩窄上述指向性，生成上述无条件信息取得命令，并发送到上述无线标签电路元件(T0)。
全文摘要
在无线标签电路元件分散在较广的区域内时，也可有效地在短时间内进行无线标签信息的收发。查询器100，具有天线1A、1B、1C、1D、1E，与查询对象的无线标签电路元件T
文档编号H01Q21/06GK1969464SQ200580019630
公开日2007年5月23日 申请日期2005年6月13日 优先权日2004年6月15日
发明者泷和也, 大桥勉, 永井拓也, 牛山建太郎 申请人:兄弟工业株式会社