JP2016072658A - アンテナ装置及びｒｆｉｄシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦＩＤタグ等との間で無線通信を行うためのアンテナ装置において、アンテナ装置の設置後に、電波の放射方向を遠隔操作で簡単に調整できるようにする。【解決手段】アンテナ装置２は、放射方向が同一方向となるよう所定の間隔を開けて配置された２つのアンテナ部１０、２０を備える。各アンテナ部１０、２０の出力は、回路基板３０に形成されたマイクロストリップラインにて合成される。このマイクロストリップラインは、各アンテナ部１０、２０からの出力を同相で合成するように構成されるが、アンテナ部１０からの信号経路の一部に、可変移相器が設けられていて、可変移相器による移相量を調整することで、アンテナ装置２の電波の放射方向を制御できるようになっている。なお、放射方向の調整は、アンテナ装置２に無線通信モジュールを設けることで、携帯端末を利用して実施することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグとの間で無線通信するのに好適なアンテナ装置、及び、そのアンテナ装置を利用してＲＦＩＤタグから情報を読み出すＲＦＩＤシステムに関する。

従来、店舗等で商品が盗まれるのを防止するため、商品にＲＦＩＤタグを付けておき、読取装置が、店舗の出入り口に設置したアンテナ装置を介してＲＦＩＤタグから識別情報（ＩＤ）を取得することで、商品を店舗から不正に持ち出そうとする客を自動で検知できるようにした、ＲＦＩＤシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２９５５９９号公報

この種のＲＦＩＤシステムでは、出入り口等の所望の領域を通過するＲＦＩＤタグを検知できるように、アンテナ装置に指向性を有するものを利用し、アンテナ装置からの電波の放射方向を検知範囲に対応させる必要がある。

このため、アンテナ装置の設置時や、店舗内の模様替え等に伴う検知範囲の変更時には、アンテナ装置からの電波の放射方向を調整することになるが、アンテナ装置は、天井等の高所に設置されることから、放射方向の調整時に、使用者がアンテナ装置を手で持ち、その向きを物理的に変化させるのは難しいという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、天井等への設置後に、電波の放射方向を遠隔操作で簡単に調整することのできるアンテナ装置、及び、そのアンテナ装置を利用したＲＦＩＤシステムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載のアンテナ装置は、
放射方向が同一方向となるよう所定の間隔を開けて配置された複数のアンテナ部と、
前記複数のアンテナ部からの出力を合成する信号合成部と、
前記信号合成部にて合成される前記各アンテナ部からの出力の内、少なくとも１つを位相調整する位相調整部と、
外部から入力される指令信号に従い、前記位相調整部を介して前記信号合成部にて合成される前記各アンテナ部からの出力の位相差を調整することで、前記複数のアンテナ部による合成放射方向を設定する制御部と、
を備えたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記複数のアンテナ部は、平面アンテナにて構成され、放射方向が、当該アンテナ装置の設置対象物への設置面に対し同一角度で傾斜するよう、当該アンテナ装置のケース内に収納されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記複数のアンテナ部は、それぞれ、異なる基板に形成された平面アンテナにて構成され、
前記各平面アンテナは、それぞれ、当該アンテナ装置のケース内に、当該アンテナ装置の設置対象物への設置面からの距離が同じで、且つ、放射方向が前記設置面に対し所定角度で傾斜するよう、収納されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のアンテナ装置において、
前記各平面アンテナから前記信号合成部に至る信号経路の長さは、該信号経路上に配置される前記位相調整部による位相調整量が零であるとき、前記信号合成部にて合成される前記各平面アンテナからの出力が同相となるよう、設定されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４の何れか１項に記載のアンテナ装置において、
前記各平面アンテナは、前記設置面に対する傾斜角度を調整可能な支持部を介して、前記ケースに収納されていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のアンテナ装置において、
外部の無線端末との間で短距離無線通信を行う無線通信部を備え、
前記制御部は、前記無線通信部にて前記指令信号が受信されると、該指令信号に従い前記合成放射方向を変化させることを特徴とする。

一方、請求項７に記載のＲＦＩＤシステムは、
請求項６に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置を介してＲＦＩＤタグとの間で電波を送受信することで、前記ＲＦＩＤから情報を読み出す読出装置と、
前記アンテナ装置の無線通信部を介して、前記アンテナ装置周囲の携帯端末に対し情報を配信する情報配信装置と、
を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載のアンテナ装置には、放射方向が同一方向となるよう所定の間隔を開けて配置された複数のアンテナ部と、この複数のアンテナ部からの出力を合成する信号合成部と、位相調整部と、制御部と、が備えられている。

位相調整部は、複数のアンテナ部からの出力の内、少なくとも１つを位相調整することで、信号合成部にて合成される各アンテナ部からの出力の位相差を調整するためのものである。

そして、制御部は、外部から入力される指令信号に従い、位相調整部を介して信号合成部にて合成される各アンテナ部からの出力の位相差を調整することで、複数のアンテナ部による合成放射方向を設定する。

従って、本発明のアンテナ装置によれば、設置後、制御部に指令信号を送信することで、アンテナ装置の向きを物理的に変更することなく、アンテナ装置からの電波の放射方向（合成放射方向）を調整することができる。

よって、本発明のアンテナ装置を、上述したＲＦＩＤシステムのアンテナ装置として利用すれば、アンテナ装置を天井に設置するときや、設置後、アンテナ装置によるＲＦＩＤタグの検知範囲が変化したときに、アンテナ装置からの電波の放射方向を簡単に調整することができるようになる。

ここで、アンテナ装置を構成する複数のアンテナ部は、ＲＦＩＤタグとの間で電波を送受信できるものであればよいが、天井等への設置作業を考慮すると、軽量にすることが望ましい。そして、このためには、各アンテナ部を、基板にアンテナパターンを形成することにより構成される平面アンテナにするとよい。

また、特許文献１に記載のように、ＲＦＩＤタグ用のアンテナ装置は、電波の放射方向が、ＲＦＩＤタグが通る検知対象領域を上下方向に斜めに横切るようにする必要がある。このため、アンテナ部を平面アンテナにて構成した場合には、その平面アンテナの開口面が水平面に対し斜めに傾斜するように配置する必要がある。

このため、本発明のアンテナ装置においては、請求項２に記載のように、複数のアンテナ部を平面アンテナにて構成し、各平面アンテナからの放射方向が、当該アンテナ装置の設置対象物への設置面に対し同一角度で傾斜するよう、当該アンテナ装置のケース内に収納するようにするとよい。

なお、当該アンテナ装置の設置対象物への設置面に対し各平面アンテナからの放射方向を同一角度で傾斜させるのは、各平面アンテナからの電波の放射方向を同一方向にするためであるが、その傾斜角度は厳密に一致させる必要はなく、数度程度異なっていても実用上問題はない。

つまり、本発明において、複数のアンテナ部からの電波の放射方向は、略同一方向であれば実用上問題はなく、アンテナ部を平面アンテナにて構成して、各平面アンテナからの放射方向を設置面に対し傾斜させる際には、傾斜角度を略同一角度とすればよい。

一方、このように複数のアンテナ部を平面アンテナにて構成する場合、各平面アンテナを同一の基板上に形成するようにしてもよいが、このようにすると、これら各アンテナ部を収納するケースの高さが高くなり、アンテナ装置を天井に設置した際には、天井から大きく突出することになる。

つまり、複数のアンテナ部を、同一基板に形成した複数の平面アンテナにて構成し、各平面アンテナの開口面が水平面に対し斜めに傾斜するように配置すると、アンテナ装置のケースの高さ方向の長さが長くなり、天井等の設置対象物に設置すると、その設置対象物からの突出量が大きくなって、見栄えが悪くなるのである。

このため、複数のアンテナ部を平面アンテナにて構成する場合には、請求項３に記載のように、各アンテナ部を、それぞれ、異なる基板に形成された平面アンテナにて構成し、各平面アンテナを、それぞれ、アンテナ装置のケース内に、当該アンテナ装置の設置対象物への設置面からの距離が同じで、且つ、放射方向がその設置面に対し所定角度で傾斜するよう、収納してもよい。

つまり、このようにすれば、例えば、当該アンテナ装置を天井に固定した際、各アンテナ部を構成する平面アンテナを共通の基板に形成した場合に比べて、各平面アンテナの天井からの高さ（換言すれば下方への長さ）を短くすることができる。

よって、アンテナ装置を天井に固定した際、天井からのアンテナ装置の突出量を少なくして、アンテナ装置を見栄えよく配置することができる。
なお、アンテナ装置をこのように構成すると、各平面アンテナからの電波の放射方向は一致させることはできるものの、その放射方向に沿った放射経路の長さが、２つの平面アンテナの開口面のずれの分だけ異なることになる。

そこで、アンテナ装置を請求項３に記載のように構成した際には、更に、請求項４に記載のように、各平面アンテナから信号合成部に至る信号経路の長さは、その信号経路上に配置される位相調整部による位相調整量が零であるとき、信号合成部にて合成される各平面アンテナからの出力が同相となるよう、予め設定しておくことが望ましい。

つまり、このようにすれば、位相調整部を、各平面アンテナの配置に伴い生じる信号経路の長さ調整に利用する必要がなく、アンテナ装置からの電波の放射方向を調整するためにだけ利用することができる。このため、位相調整部による位相調整可能範囲を小さくして、位相調整部の構成を簡単にすることができる。

なお、請求項２〜請求項４の何れか１項に記載のアンテナ装置において、各平面アンテナは、請求項５に記載のように、設置対象物への設置面に対する傾斜角度を調整可能な支持部を介して、ケース内に収納するとよい。

このようにすれば、アンテナ装置の天井等への設置時には、支持部を介して、各アンテナ部のケース設置面に対する傾斜角度を調整することで、アンテナ装置からの電波の放射方向を大雑把に調整することが可能となる。

このため、アンテナ装置の設置後、電波の放射方向の調整作業をより簡単に行うことができるようになり、アンテナ装置の使い勝手を向上できる。
また、支持部を利用することで、位相調整部による位相調整可能範囲を超えて、アンテナ装置からの電波の放射方向を変化させることができるので、放射方向の調整可能範囲をより広くすることができ、アンテナ装置の使用可能範囲を拡大できる。

次に、制御部は、外部から放射方向調整のための指令信号を入力できればよく、その指令信号を発生する指令装置と有線にて接続されていてもよい。しかし、このようにすると、アンテナ装置の設置時に、指令装置の設置、アンテナ装置と指令装置との接続、等の作業を同時に行う必要がある。

そこで、本発明のアンテナ装置は、請求項６に記載のように、外部の無線端末との間で短距離無線通信を行う無線通信部を備え、制御部は、無線通信部にて指令信号が受信されると、その指令信号に従い合成放射方向を変化させるように構成するとよい。

つまり、このようにすれば、アンテナ装置の設置時に、指令装置の設置、アンテナ装置と指令装置との接続、といった作業を行う必要がなく、しかも、無線端末を使って放射方向を簡単に調整することができるようになる。

一方、請求項７に記載のＲＦＩＤシステムは、請求項６に記載のアンテナ装置を介してＲＦＩＤタグとの間で電波を送受信することで、ＲＦＩＤから情報を読み出す読出装置を備えるだけでなく、アンテナ装置の無線通信部を介して、アンテナ装置周囲の携帯端末に対し情報を配信する情報配信装置を備える。

このため、本発明のＲＦＩＤシステムによれば、店舗等でＲＦＩＤタグを添付した商品の盗難監視を実施することができるだけでなく、アンテナ装置に設けられた無線通信部を利用して、店舗や商品等の情報を周囲の携帯端末に配信することができるようになり、アンテナ装置の用途を拡大できる。

実施形態のアンテナ装置の外観を表す斜視図である。 実施形態のアンテナ装置の内部構成を表す斜視図である。 ケース内の２つのアンテナ部からの電波の放射方向を表す説明図である。 ケース内に収納される回路基板の配線パターンを表す平面図である。 図４の回路基板に実装される可変移相器の回路構成を表す回路図である。 実施形態のアンテナ装置の指向特性を表す説明図である。 アンテナ装置を用いて構成されるＲＦＩＤシステム全体の構成を表すブロック図である。 アンテナ方向調整時の携帯端末の表示画面（ａ）及び方向調整手順（ｂ）を表す説明図である。 可変移相器の他の構成例を表す回路図である。 手作業で放射方向を調整できるようにした支持部を表し、（ａ）はアンテナ部を支持した支持部の斜視図、（ｂ）はその正面図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
本実施形態のアンテナ装置２は、店舗の出入り口等に設置されて、商品の不正な持ち出し（盗難）を監視するのに用いられるものであり、図２に示すように、商品に添付されたＲＤＩＤタグとの間で電波を送受信するための２つのアンテナ部１０、２０を備える。

図１、図２に示すように、この２つのアンテナ部１０、２０は、円板状の基台部５と、一方の開口端が閉塞され、基台部５を覆うように組み付けられる蓋部６と、により構成された、円筒形のケース４内に収納されている。

ここで、ケース４の蓋部６は、電波を透過可能な合成樹脂にて形成されている。また、基台部５は、合成樹脂若しくは金属製であり、蓋部６が被せられる面（おもて面）とは反対側の面（裏面）には、複数の足部８が設けられている。

この足部８は、基台部５を、アンテナ装置２の設置対象物である天井若しくは壁面と平行になるように配設して、天井若しくは壁面にねじ止めするためのものである。
図２に示すように、２つのアンテナ部１０、２０は、それぞれ、長方形状の両面基板の片面に、基板の長手方向に沿って間隔を開けて矩形の導電体パターンを２つ形成し、両面基板の裏面をグランドパターンとすることにより構成されている。

そして、各アンテナ部１０、２０の２つの導電体パターンには、それぞれ、所定の給電点に両面基板の裏面から挿通された信号線が接続されている。
つまり、各アンテナ部１０、２０において、２つの導電体パターンは、それぞれ、平面アンテナである２つのパッチアンテナ１２、１４及び２２、２４を構成している。

そして、各アンテナ部１０、２０は、両面基板の長手方向両端側を、基台部５のおもて面に突設された支持部１６、２６に固定することで、図３に示すように、両面基板の基板面（換言すればパッチアンテナ１２、１４及び２２、２４の開口面）が、ケース４の基台部５の板面（換言すれば、アンテナ装置２の設置対象物の設置面）に対し、所定角度α（例えば４５度）をなすよう、基台部５に組み付けられている。

また、支持部１６、２６の基台部５からの高さは同じであり、各アンテナ部１０、２０は、支持部１６、２６を介して、両面基板の基板面（換言すればパッチアンテナ１２と２２の開口面、及び、パッチアンテナ１４と２４の開口面）が互いに平行になるように、基台部５に組み付けられる。

このため、図３に示すように、２つのアンテナ部１０、２０にて構成される４つのパッチアンテナ１２、１４、２２、２４の電波の放射方向（詳しくは放射ビーム中心軸）Ｘは、互いに平行で、同一方向を向くことになる。

次に、基台部５のおもて面には、回路基板３０が固定されており、その回路基板３０の基台部５とは反対側の上部に、アンテナ部１０、２０が配置されている。
回路基板３０は、両面基板の片面に、上記各パッチアンテナ１２、１４、２２、２４からの受信信号を合成するための回路パターン（マイクロストリップライン）を形成することにより、合成回路を構成している。

図４に示すように、回路基板３０は、入力端子Ｔ１２、Ｔ１４、Ｔ２２、Ｔ２４と、回路パターンにて形成された３つの信号合成部３２、３４、３６と、を備える。
入力端子Ｔ１２、Ｔ１４、Ｔ２２、Ｔ２４は、それぞれ、パッチアンテナ１２、１４、２２、２４からの受信信号を入力するためのものである。

また、信号合成部３２は、アンテナ部１０からの受信信号として、パッチアンテナ１２、１４からの受信信号を合成するためのものであり、信号合成部３４は、アンテナ部２０からの受信信号として、パッチアンテナ２２、２４からの受信信号を合成するためのものである。

入力端子Ｔ１２から信号合成部３２の出力端に至る回路パターンと、入力端子Ｔ１４から信号合成部３２の出力端に至る回路パターンとは、それぞれ、信号合成部３２の出力端を通る中心軸に対し軸対象となるよう形成されている。

同様に、入力端子Ｔ２２から信号合成部３４の出力端に至る回路パターンと、入力端子Ｔ４４から信号合成部３４の出力端に至る回路パターンとは、それぞれ、信号合成部３４の出力端を通る中心軸に対し軸対象となるよう形成されている。

そして、入力端子Ｔ１２、Ｔ１４から信号合成部３２に至る信号経路３１は、入力端子Ｔ２２、Ｔ２４から信号合成部３４に至る信号経路３３よりも長くなるように設定されている。

これは、図３に示すように、パッチアンテナ１２、１４にて受信されるＸ方向からの電波の伝播経路が、パッチアンテナ２２、２４にて受信されるＸ方向からの電波の伝播経路に比べて、各アンテナ部１０、２０のＸ方向の位置ずれ量である長さＬだけ短くなるためである。

つまり、各アンテナ部１０、２０は、その基板面が基台部５に対し所定角度αをなすよう、同じ高さ位置に、間隔を開けて配置されている。このため、アンテナ装置２から見てＸ方向にある送信源からの送信電波を、各アンテナ部１０、２０にて受信した際には、その受信信号に、長さＬと受信信号の波長とで決まる位相差が生じることになる。

そこで、本実施形態では、その位相差に対応した遅延時間分だけ、入力端子Ｔ１２、Ｔ１４から信号合成部３２に至る信号経路（配線パターン）の長さを長くすることで、各信号合成部３２、３４で合成された受信信号が同相となるようにしている。

なお、図４において、信号経路３１に対し間隔を開けて設けられている配線パターン３５は、伝送インピーダンス調整用の容量成分を形成するためのものである。
また、各信号合成部３２、３４から信号合成部３６の出力端に至る信号経路３７、３８は、信号合成部３６の出力端を通る中心軸に対し軸対象となるよう形成されているが、このうち、アンテナ部１０側の信号経路３７は、信号合成部３２近傍で一部が切断されている。

そして、その切断部分には、制御電圧（直流）Ｖｃに応じて信号経路３７を通過する受信信号の位相を調整できるようにした可変移相器４０が実装されている。
このため、回路基板３０には、制御電圧Ｖｃを入力するための電圧入力端子Ｔｄｃ、及び、この電圧入力端子Ｔｄｃに入力された制御電圧Ｖｃを可変移相器４０まで伝送するための電圧入力経路（配線パターン）３９も設けられている。

本実施形態では、可変移相器４０は、図５に示すハイブリッド型可変移相器にて構成される。
すなわち、可変移相器４０は、信号合成部３２の出力端に接続される入力端子４１、信号経路３７に接続される出力端子４２、電圧入力経路３９に接続される電圧入力端子５６、を備える。

そして、入力端子４１及び出力端子４２には、直流信号成分を遮断する直流遮断部４３、４４を介して、第１フィルタ４５、４６と、第２フィルタ４７、４８とにより構成されるハイブリッド回路に接続されている。なお、直流遮断部４３、４４は、カップリングコンデンサ等にて構成される。

ハイブリッド回路は、第１フィルタ４５、４６と第２フィルタ４７、４８とでブリッジ回路を形成しており、第１フィルタ４５、４６は、それぞれ、一端が入力端子４１及び出力端子４２に接続された直流遮断部４３、４４の他端に接続される。

また、第２フィルタ４７は、第１フィルタ４５、４６の直流遮断部４３、４４側端部を接続するように配置され、第２フィルタ４８は、第１フィルタ４５、４６の直流遮断部４３、４４とは反対側端部を接続するように配置される。

第１フィルタ４５、４６は、回路基板３０における配線パターンの特性インピーダンスＺ０に対応して、その特性インピーダンスＺ０に整合されたフィルタであり、本実施形態では受信信号が通過可能なローパスフィルタ（ＬＰＦ）として構成されている。

また、第２フィルタ４７、４８は、特性インピーダンスＺ０の１／√２のインピーダンス（つまりＺ０／√２）に整合されたフィルタであり、本実施形態では受信信号が通過可能なローパスフィルタ（ＬＰＦ）として構成されている。

なお、第１フィルタ４５、４６及び第２フィルタ４７、４８は、インピーダンスが上記のように設定されていて、受信信号が通過可能であれば、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）であっても、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であってもよい。

このように構成されたハイブリッド回路においては、第１フィルタ４５、４６の直流遮断部４３、４４とは反対側端部をポート２、３として、これら各ポート２、３を特性インピーダンスＺ０にて終端すると、入力端子４１から直流遮断部４３を介して入力される受信信号が２分配されて、各ポート２、３から出力され、第１フィルタ４６の直流遮断部４４側端部であるポート４から受信信号が出力されることはない。

一方、ポート２、３に反射部材を設けると、各ポート２、３で反射した信号が、ポート４に現れ、直流遮断部４４を介して、出力端子４２から出力されることになる。
そこで、本実施形態では、ポート２、３としての第１フィルタ４５、４６の直流遮断部４３、４４とは反対側端部に、それぞれ、反射部材としてローパスフィルタ（ＬＰＦ）４９、５０を設け、そのフィルタ特性を調整することで、出力端子４２から出力させる受信信号の位相を調整するようにしている。

つまり、ＬＰＦ４９、５０は、それぞれ、第１フィルタ４５、４６の直流遮断部４３、４４とは反対側端部に接続されるコイル５１、５２と、そのコイル５１をグランドラインに接地するバリキャップ５３、５４とから構成されている。

このため、ＬＰＦ４９、５０は、バリキャップ５３、５４への印加電圧を調整することで、その容量を可変させて、出力端子４２から出力させる受信信号の位相を調整できるようになる。

そして、その位相調整用の電圧として、電圧入力端子５６に入力される制御電圧Ｖｃが使用され、可変移相器４０には、制御電圧ＶｃをＬＰＦ４９、５０に印加するための入力回路として、直流信号成分を通過させ、不要な高周波信号成分を遮断する直流フィルタ５７が設けられている。

なお、直流フィルタ５７は、電圧入力端子５６と、第１フィルタ４６の直流遮断部４４とは反対側端部との間に直列に設けられるチョークコイル５８と、電圧入力端子５６とグランドラインとの間に設けられるコンデンサ５９とにより構成されている。

そして、この直流フィルタ５７を介して入力された制御電圧Ｖｃは、ＬＰＦ５０には直接印加され、ＬＰＦ４９には第２フィルタ（ＬＰＦ）４８を介して印加される。
また、ＬＰＦ４９、５０において、コイル５１、５２及びバリキャップ５３、５４の特性は、制御電圧Ｖｃが零であるときに略開放状態となって受信信号を位相差零で全反射し、制御電圧Ｖｃが増加するに従い受信信号に位相差をつけて反射するように、設定されている。

従って、本実施形態のアンテナ装置２においては、制御電圧Ｖｃが零であるとき、信号合成部３６に入力される各アンテナ部１０、２０からの受信信号の位相差が略零となって、アンテナ装置２からの電波の放射方向は、各アンテナ部１０、２０の基台部５への取付角度αで決まるＸ方向となる。そして、この場合、アンテナ装置２を天井に取り付けたときのアンテナ装置２からの放射特性は、図６に実線で示すように、ビーム中心：約２２５度の基準特性となる。

これに対し、制御電圧Ｖｃを零から上昇させると、信号合成部３６に入力される各アンテナ部１０、２０からの受信信号に位相差が生じ、その位相差により、アンテナ部１０からの放射特性が、図６に点線で示すように、基準特性よりも低角度となる。

つまり、本実施形態のアンテナ装置２は、天井に取り付けた場合、その放射特性を、ビーム中心軸が天井から所定角度α傾いた基準特性から、ビーム中心軸の傾きを更に増加させて下方に向けた特性へと変化させることができ、しかも、その傾斜角度は、図６に点線で示すように、制御電圧Ｖｃの電圧値により調整できる。

次に、本実施形態のアンテナ装置２は、商品の盗難防止のために、店舗の出入り口等に設置されて、商品に添付されたＲＤＩＤタグとの間で電波を送受信するのに用いられることから、回路基板３０の出力端子Ｔｏｕｔには、同軸ケーブルを介して、図７に示すＲＦＩＤリーダ６２に接続される。

ＲＦＩＤリーダ６２は、アンテナ装置２を介して、その放射特性に対応した監視エリア内にＲＦＩＤタグ６０起動用信号を送信し、その信号を受信したＲＦＩＤタグ６０が送信してくる信号を、アンテナ装置２を介して受信することで、監視エリアまで商品が持ち出されたことを検出するためのものである。

また、ＲＦＩＤリーダ６２には、警報装置６４が接続されており、ＲＦＩＤリーダ６２は、監視エリアまで商品が持ち出されたことを検出すると、警報装置６４を介して、店員や警備員にその旨を報知する。

また、アンテナ装置２の設置時や店舗の模様替えをした場合などには、アンテナ装置２による監視エリアを調整する必要があることから、例えば、アンテナ装置２の基台部５の裏側で、複数の足部８に囲まれる空間には、図７に示す方向調整装置７０が組み付けられる。

この方向調整装置７０は、内部回路駆動用の電源となるバッテリ７２と、バッテリ電圧を所定電圧まで昇圧する昇圧回路７４と、この昇圧回路７４にて昇圧された電圧を利用して、制御電圧Ｖｃを生成する電圧可変回路７６と、を備える。

また、方向調整装置７０には、周囲の携帯端末（スマートフォン、タブレット等）との間で、近距離無線通信方式の一つである「Bluetooth （登録商標）」を利用した無線通信を行う無線通信モジュール７８が備えられている。

そして、無線通信モジュール７８は、方向調整用の携帯端末６６からアンテナ方向調整用の指令信号を受けると、その指令信号に含まれる設定値に従い電圧可変回路７６を制御し、電圧可変回路７６から、その設定値に対応した制御電圧Ｖｃを出力させる。

このため、アンテナ装置２からの電波の放射方向は、アンテナ装置２の設置者若しくは管理者が所持する方向調整用の携帯端末６６を利用して、任意に設定することができる。
なお、方向調整用の携帯端末６６は、一般的な携帯端末（スマートフォンやタブレット等）に方向調整用のアプリ（プログラム）をインストールしたものであり、そのアプリを起動して、携帯端末６６の表示部に図８（ａ）に例示する方向調整用の画面を表示させることにより、アンテナ装置２からの電波の放射方向を調整できるようになる。

すなわち、図８（ａ）に例示する表示画面は、無線通信モジュール７８との間の通信回線を接続させる「接続」ボタン、その通信回線を切断させる「遮断」ボタン、無線通信モジュール７８への放射方向の設定値を送信させる「出力」ボタン、その設定値を予め設定された複数の電圧値の中から選択するための「１」〜「６」までの選択ボタン、その設定値として制御電圧Ｖｃを入力するための電圧入力領域６８、及び、放射方向の現在の設定値若しくは使用者が設定変更した設定値を表示するための表示領域６７を備える。

そして、携帯端末６６の表示部に設けられたタッチパネルにより、使用者が「接続」ボタンを操作すると、携帯端末６６内の制御回路（マイコン）が、図８（ｂ）に示す放射方向設定処理を実行する。

この放射方向設定処理では、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）にて、アンテナ装置２の無線通信モジュール７８に対し接続要求を送信し、続くＳ１２０にて、無線通信モジュール７８との通信回線が接続されたか否かを判断し、通信回線が接続されていなければ再度Ｓ１１０を実行することにより、無線通信モジュール７８に接続（所謂ペアリング）されるのを待つ。

そして、Ｓ１２０にて通信回線が接続されたと判断されると、Ｓ１３０に移行して、無線通信モジュール７８から、放射方向の現在の設定値を取得し、その取得した設定値を表示領域６７に表示する。

次に、続くＳ１４０では、使用者が「１」〜「６」の選択ボタンを操作するか、或いは、電圧入力領域６８へ制御電圧Ｖｃを入力することにより、放射方向の設定入力があったか否かを判断する。

そして、設定入力がなければ、再度Ｓ１４０の判定処理を実行することにより、使用者により設定入力がなされるのを待つ。
また、Ｓ１４０にて、設定入力があったと判断されると、その入力に対応した設定値を表示領域６７に表示することで、設定値の表示を更新し、再度Ｓ１４０に移行する。

この結果、表示領域６７には、アンテナ装置２の現在の放射方向若しくは使用者が設定変更した放射方向を表す設定値が表示されることになる。
また、この状態で、使用者が「出力」ボタンを操作すると、表示領域６７に表示されている設定値が無線通信モジュール７８に送信され、使用者が「切断」ボタンを操作すると、無線通信モジュール７８との通信回線を切断する。

そして、無線通信モジュール７８は、携帯端末６６から送信されてきた設定値に従い電圧可変回路７６を制御して、電圧可変回路７６から、その設定値に対応した制御電圧Ｖｃを出力させることから、使用者は、携帯端末６６を介してアンテナ装置２からの電波の放射方向を任意に設定することができるようになる。

また、図７に示すシステムでは、無線通信モジュール７８に、有線若しくは無線の通信回線（例えば、ＬＡＮ）を介して、広告配信サーバ８０が接続されている。
広告配信サーバ８０は、無線通信モジュール７８を介して、アンテナ装置２が設置された店舗からの案内情報や、その周囲の施設でのイベント情報等、各情報を広告配信対象となる周囲の携帯端末７９に配信するためのものである。

なお、広告配信対象となる携帯端末７９とは、広告配信サーバ８０からの案内情報を取得するためのアプリが起動されている携帯端末のことであり、無線通信モジュール７８は、そのアプリの実行により携帯端末７９から送信されてくる接続（ペアリング）用の識別情報を受けて、その携帯端末７９との間の通信回線を接続し、所定の情報を配信する。

以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置２には、放射方向が同一方向となるよう所定の間隔を開けて配置された２つのアンテナ部１０、２０と、この２つのアンテナ部１０、２０からの出力を合成するための回路基板３０と、が備えられている。

そして、回路基板３０には、各アンテナ部１０、２０からの出力を信号合成部３６にて同相で合成できるように、マイクロストリップラインからなる配線パターンが形成され、しかも、一方のアンテナ部１０から信号合成部３６に至る配線パターン上には、可変移相器４０が設けられている。

このため、本実施形態のアンテナ装置２によれば、可変移相器４０を利用して、信号合成部３６にて合成される各アンテナ部１０、２０からの出力に位相差を生じさせ、これによって、２つのアンテナ部１０、２０による合成放射方向（つまり、アンテナ装置２からの電波の放射方向）を変更できるようにされている。

よって、本実施形態のアンテナ装置２によれば、アンテナ装置２を天井に設置するときや、設置後、ＲＦＩＤタグ６０を監視すべきエリアが変化したときに、アンテナ装置２からの電波の放射方向を変化させて、放射方向を監視エリアに対応させることができる。

また、こうした放射方向の調整のために、本実施形態のアンテナ装置２には、無線通信モジュール７８を備えた方向調整装置７０が設けられている。このため、アンテナ装置２の放射方向は、方向調整用の携帯端末６６を利用することで、アンテナ装置２の向きを物理的に変化させることなく、簡単に設定変更できるようになる。

また、アンテナ装置２において、アンテナ部１０、２０は、パッチアンテナからなる平面アンテナにて構成されているが、これら各アンテナ部１０、２０は、それぞれ、異なる基板を用いて構成されている。

また、各アンテナ部１０、２０は、それぞれ、アンテナ装置２の基台部５に、設置対象物である天井からの距離が同じで、且つ、放射方向がその設置面に対し所定角度αで傾斜するよう配置されている。

このため、各アンテナ部１０、２０を同一基板上に形成し、放射方向が設置対象物の設置面に対し所定角度αで傾斜するよう、ケース４の基台部５に設けた場合に比べて、設置対象物からの突出量（換言すればケース４の高さ）を少なくすることができる。よって、本実施形態のアンテナ装置２は、小型化を図り、設置対象物である天井に取り付けた際の見栄えをよくすることができる。

なお、本実施形態のアンテナ装置２においては、ケース４の基台部５（延いては設置対象物の設置面）に対し、各アンテナ部１０、２０の放射面を所定角度αで傾斜させるだけでなく、可変移相器４０による位相調整量が零であるときには、各アンテナ部１０、２０からの受信信号が信号合成部３６に同相で入力されるように、配線パターンを形成している。

これは、アンテナ部１０、２０の傾斜角度αを基準として、可変移相器４０による移相量で変化させる放射方向の可変範囲を、必要最小限にするためである。
つまり、可変移相器４０による位相調整可能範囲を大きくすると、可変移相器４０を通過する際の受信信号の通過損失も大きくなり、所望のアンテナゲインを実現できなくなる。

そこで、本実施形態では、可変移相器４０での位相調整可能範囲を必要最小限に抑えて、アンテナ装置２の放射方向を変更できるようにするため、上記のように構成しているのである。

また、本実施形態では、アンテナ装置２に設けられる方向調整装置７０内の無線通信モジュール７８に、広告配信サーバ８０を接続することで、広告配信サーバ８０から無線通信モジュール７８を介して、周囲の携帯端末７９に所定の情報を配信できるようにしている。

このため、本実施形態によれば、店舗等でＲＦＩＤタグを添付した商品の盗難監視を実施することができるだけでなく、アンテナ装置２に設けられた無線通信モジュール７８の有効利用を図ることができる。

なお、本実施形態では、可変移相器４０が本発明の位相調整部に相当し、方向調整装置が、本発明の制御部に相当する。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。

例えば、上記実施形態では、本発明の主要部である可変移相器４０は、図５に示すハイブリッド型可変移相器にて構成されるものとして説明したが、図９に例示するように、可変移相器４０は、λ／４ストリップライン８２を利用した移相器にて構成することもできる。

図９に示す可変移相器４０は、入力端子４１とλ／４ストリップライン８２との間、及び、λ／４ストリップライン８２と出力端子４２との間を、受信信号の伝送路となるストリップライン８１、８３にて接続し、λ／４ストリップライン８２の両端に、ハイインピーダンスのストリップライン８４、８５を介して、ＬＣ並列共振回路８６、８７を接続することにより構成されている。

ＬＣ並列共振回路８６、８７は、それぞれ、コイルとコンデンサとを並列接続することにより構成される周知の回路であり、コイル及びコンデンサは、一端がストリップライン８４、８５に接続され、他端がグランドラインに接地される。

そして、図９に示す可変移相器４０では、ＬＣ並列共振回路８６、８７のコンデンサとしてバリキャップ８８、８９を利用し、その容量を制御電圧Ｖｃにて調整することで、ストリップライン８１〜８３を介して、入力端子４１から出力端子４２へと伝送される受信信号の位相を調整できるようにしている。

このため、図９に示す可変移相器４０にも、図５に示した可変移相器４０と同様、電圧入力端子５６に入力される制御電圧Ｖｃを、バリキャップ８８、８９に印加するための入力回路として、直流信号成分を通過させ、不要な高周波信号成分を遮断する直流フィルタ５７が設けられている。

また、ＬＣ並列共振回路８６、８７には、直流フィルタ５７内のチョークコイル５８を介して入力される制御電圧Ｖｃにて、ＬＣ並列共振回路８６、８７内のコイルや、ＬＣ並列共振回路８６、８７に接続されたストリップライン８４、８５側に直流電流が流れるのを防止するために、直流遮断用のコンデンサが設けられている。

次に、上記実施形態では、アンテナ部１０、２０を基台部５に組み付けるための支持部１６、２６は、基台部５のおもて面に突設されていて、その他端にアンテナ部１０、２０が固定されるものとして説明したが、支持部１６、２６は、図１０に示すように構成してもよい。

すなわち、図１０に示す支持部１６、２６は、基台部５に突設される固定部材９０と、アンテナ部１０に固定される可動部材９２との２つの部材にて構成されている。そして、可動部材９２は、固定軸９４を介して、固定部材９０に対し回動可能に設けられている。また、可動部材９２には、固定軸９４を中心とする円弧状の長孔９６が形成されており、その長孔９６には、固定部材９０のねじ孔に螺合されたねじ９８が挿通されている。

従って、図１０に示す支持部１６、２６は、それぞれ、ねじ９８の締め付けを緩めることで、可動部材９２を、固定軸９４を中心に回動でき、ねじ９８を締め付けることで、可動部材９２を固定部材９０に所定角度で固定できることになる。

このため、図１０に示す支持部１６、２６を使って、アンテナ部１０、２０を基台部５に固定するようにすれば、基台部５に対するアンテナ部１０、２０の傾斜角度αを変更できるようになり、これによって、可変移相器４０による移相量を零にしたときのアンテナ装置２の放射方向（基準方向）を任意に設定することが可能となる。

よって、アンテナ装置２の設置後、電波の放射方向の調整作業をより簡単に行うことができるようになり、アンテナ装置の使い勝手を向上できる。
次に、上記実施形態では、アンテナ部１０、２０には、それぞれ、２つのパッチアンテナ１２、１４及び２２、２４を設け、これら各パッチアンテナ１２、１４及び２２、２４からの受信信号を同相で合成することにより、各アンテナ部１０、２０からの受信信号として取り込むようにした。

これは、アンテナ部１０、２０のゲインを高めるためであり、アンテナ部１０、２０は、それぞれ、１つのアンテナ素子にて構成してもよい。
また、上記実施形態では、アンテナ装置２は、２つのアンテナ部１０、２０を備え、アンテナ部１０からの信号経路３７に可変移相器４０を設けて、その信号経路３７を流れる信号の位相を調整できるようにすることで、アンテナ装置２からの電波の放射方向（合成放射方向）を可変できるようにしたが、アンテナ装置２に設けるアンテナ部は３個以上であってもよい。

また、可変移相器は、アンテナ装置２を構成する全てのアンテナ部からの信号経路に設けるようにしてもよく、或いは、アンテナ装置２を構成する一部のアンテナ部の信号経路に設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、アンテナ装置２を構成するアンテナ部１０、２０は、それぞれ、異なる基板を用いて構成された平面アンテナにて構成するものとして説明したが、アンテナ装置を構成する複数のアンテナ部は、同一基板上に形成された平面アンテナにて構成するようにしてもよい。

また、複数のアンテナ部は、必ずしも平面アンテナにて構成する必要はなく、例えば、放射器に対し導波器又は反射器（若しくはその両方）を設けたアンテナにて構成してもよい。つまり、アンテナ部は、指向性を有するものであればよい。

２…アンテナ装置、４…ケース、５…基台部、６…蓋部、８…足部、１０，２０…アンテナ部、１２，１４，２２，２４…パッチアンテナ、１６…支持部、３０…回路基板、３１，３３，３７，３８…信号経路、３２，３４，３６…信号合成部、３５…配線パターン、３９…電圧入力経路、４０…可変移相器、４３，４４…直流遮断部、４５，４６…第１フィルタ、４７，４８…第２フィルタ、４９，５０…ＬＰＦ、５３，５４…バリキャップ、５６…電圧入力端子、５７…直流フィルタ、６０…ＲＦＩＤタグ、６２…ＲＦＩＤリーダ、６４…警報装置、６６，７９…携帯端末、７０…方向調整装置、７２…バッテリ、７４…昇圧回路、７６…電圧可変回路、７８…無線通信モジュール、８０…広告配信サーバ、８２…λ／４ストリップライン、８１，８３，８４，８５…ストリップライン、８６，８７…並列共振回路、８８，８９…バリキャップ、９０…固定部材、９２…可動部材。

Claims (7)

1. 放射方向が同一方向となるよう所定の間隔を開けて配置された複数のアンテナ部と、
   前記複数のアンテナ部からの出力を合成する信号合成部と、
   前記信号合成部にて合成される前記各アンテナ部からの出力の内、少なくとも１つを位相調整する位相調整部と、
   外部から入力される指令信号に従い、前記位相調整部を介して前記信号合成部にて合成される前記各アンテナ部からの出力の位相差を調整することで、前記複数のアンテナ部による合成放射方向を設定する制御部と、
   を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記複数のアンテナ部は、平面アンテナにて構成され、放射方向が、当該アンテナ装置の設置対象物への設置面に対し同一角度で傾斜するよう、当該アンテナ装置のケース内に収納されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記複数のアンテナ部は、それぞれ、異なる基板に形成された平面アンテナにて構成され、
   前記各平面アンテナは、それぞれ、当該アンテナ装置のケース内に、当該アンテナ装置の設置対象物への設置面からの距離が同じで、且つ、放射方向が前記設置面に対し同一角度で傾斜するよう、収納されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記各平面アンテナから前記信号合成部に至る信号経路の長さは、該信号経路上に配置される前記位相調整部による位相調整量が零であるとき、前記信号合成部にて合成される前記各平面アンテナからの出力が同相となるよう、設定されていることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 前記各平面アンテナは、前記設置面に対する傾斜角度を調整可能な支持部を介して、前記ケースに収納されていることを特徴とする請求項２〜請求項４の何れか１項に記載のアンテナ装置。
6. 外部の無線端末との間で短距離無線通信を行う無線通信部を備え、
   前記制御部は、前記無線通信部にて前記指令信号が受信されると、該指令信号に従い前記合成放射方向を変化させることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
7. 請求項６に記載のアンテナ装置と、
   前記アンテナ装置を介してＲＦＩＤタグとの間で電波を送受信することで、前記ＲＦＩＤから情報を読み出す読出装置と、
   前記アンテナ装置の無線通信部を介して、前記アンテナ装置周囲の携帯端末に対し情報を配信する情報配信装置と、
   を備えたことを特徴とするＲＦＩＤシステム。