[发明专利]阵列天线、标签通信装置、标签通信系统、及阵列天线的波束控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够改变电波的波束的方向的阵列天线、具有该阵列天线的标签通信装置及标签通信系统、和阵列天线的波束控制方法。

背景技术

以往，作为指向性天线的一种有阵列天线。该阵列天线排列多个天线元件(阵列)而成，能够控制流向各天线元件的信号的相位(Phase)，并电子地改变电波的波束的指向方向。通过改变各天线元件的供电相位，能够改变电波的波束的指向方向，所以例如像专利文献1公开的标签通信用天线那样，通过扫描电波的波束来实现通信区域的扩大，另外像专利文献2公开的标签移动方向检测系统那样，能够用于检测标签的移动方向。另外，在本说明书及附图中，存在以度(°或deg)为单位来表示角度的情况、和以弧度为单位表示角度的情况，当在数学式中具有以度为单位来表示角度的部分时，解释为在该数学式中以度为单位来处理角度。并且，当在数学式中具有以弧度为单位来表示角度的部分时，解释为在该数学式中以弧度为单位来处理角度。

另一方面，存在阵列天线的小型化需求，为了使阵列天线小型化，削减构成的天线元件数量是最有效的。本申请人在试制时使用了如图7(a)所示的由水平方向(X轴)3个元件和垂直方向(Y轴)2个元件的3×2＝6个元件(210a～210f)构成的阵列天线200。本申请人在试制时使用该阵列天线200，按照专利文献2所述进行了物品的移动方向检测。即，如图7(b)所示，改变各天线元件的供电相位，使从阵列天线200发射的电波的波束即主瓣(Main lobe)(MLα、MLβ)的指向方向按照扫描角α、β(水平方向相对于垂射方向的倾斜角)反复变化，由此检测物品等移动体的移动方向。该移动方向检测方法在专利文献2中有具体说明，下面参照图7(c)进行简要说明。

在主瓣的指向方向相对于垂射方向是图中的+方向时(主瓣MLα)，在扫描角β侧不与粘贴在(未图示的)物品上的RFID标签进行通信，而只在扫描角α侧进行通信。同样，在主瓣的指向方向相对于垂射方向是图中的-方向时(主瓣MLβ)，在扫描角α侧不与粘贴在(未图示的)物品上的RFID标签进行通信，而只在扫描角β侧进行通信。因此，通过按照扫描角α、β反复切换主瓣的指向方向，与RFID标签进行通信，由此根据通过主瓣MLα通信的多个数据(绘制数据(Plot data)P)和通过主瓣MLβ通信的多个数据(绘制数据P)的分布，求出线性近似直线L，并计算其斜率，从而进行移动方向的检测。参照该图7(c)可知，为了提高移动方向检测的精度，在切换为主瓣MLα时，在-侧不与RFID标签进行通信，在切换为主瓣MLβ时，在+侧不进行通信，这非常重要。

另一方面，为了实现小型化，削减天线元件的数量是最有效的，另外从供应商库存管理(VMI：Vendor Managed Inventory)等库存管理和物流管理的角度出发，优选纵向横向是相同的指向性。因此，纵横(垂直水平方向)的指向性良好而且最小的阵列天线，是如图8(a)所示的由水平方向(X轴)2个元件和垂直方向(Y轴)2个元件的2×2＝4个元件(211a～211d)构成的阵列天线201。

但是，在把天线元件的数量设为2×2＝4个元件时，根据本申请人的实验判明产生新的问题。该新的问题是旁瓣(Side lobe)、栅瓣(Gratinglobe)的问题。即，如图8(b)所示，在切换为主瓣MLα时旁瓣SLα过大(同样在切换为主瓣MLβ时旁瓣SLβ过大)，产生移动方向的检测精度下降的问题。这样在旁瓣过大时，如图8(c)所示，在切换为扫描角α时，在+侧产生主瓣MLα，同时在-侧产生的旁瓣SLα(同样在切换为扫描角β时，在-侧产生主波束MLβ，同时在+侧产生的旁瓣SLβ)与(未图示的)RFID标签进行通信。结果，通过实验判明不能求出线性近似直线的斜率，移动方向的检测精度明显下降。

为了降低这种旁瓣，如图9所示，一般是变更对各天线元件的功率分配比。即，在多个天线元件(212a～212e)中，对中央的天线元件212α提供高功率，越到边缘越降低功率。但是，这种方法导致控制变复杂。

专利文献1：日本特开2006-020083号公报

专利文献2：日本特开2007-303935号公报

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种实现旁瓣和栅瓣的降低并实现阵列天线自身的小型化的阵列天线、具有该阵列天线的标签通信装置及标签通信系统、和阵列天线的波束控制方法。