提供一种降低旁瓣并实现阵列天线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。将各天线元件（２１ａ～２１ｄ）的ＸＹ坐标及供电相位分别设为天线元件２１ａ（０，Ｙ１）／φ１、天线元件２１ｂ（－Ｘ１，０）／φ２、天线元件２１ｃ（Ｘ２，０）／φ３、天线元件２１ｄ（０，－Ｙ２）／φ４，并将波长设为λ，将指向方向设为θ的情况下，将各供电相位设定为满足下面所有的条件式即（数学式）φ１＝φ４、φ２＝２π.Ｘ１.ｓｉｎ（θ）／λ＋φ１、φ３＝φ１－２π.Ｘ２.ｓｉｎ（θ）／λ。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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3X2 = 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) (ML α、ML^ )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MLa)，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MLi3)，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 MLa通信的多个数据(绘制数据(Plot data) P)和通过主瓣ML β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MLa时，在-侧不与RFID标签进 行通信，在切换为主瓣ML β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2X2 = 4个元件(211a 21 Id)构成的阵列天线201。但是，在把天线元件的数量设为2X2 = 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ML α时旁瓣SL α过大(同样在切换为主瓣ML β时旁瓣SL β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MLa，同时在-侧产生的旁瓣SL α (同样在切换为扫描角β时， 在-侧产生主波束ML β，同时在+侧产生的旁瓣SL β)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。S卩，在 多个天线元件(212a 212e)中，对中央的天线元件212 α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
技术实现思路
本专利技术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。为了达到上述目的，本专利技术的一种阵列天线，能够电气地控制电波的波束的指向 方向，其特征在于，具有第2天线元件和第3天线元件，在第1假想直线上分离配置；第1 天线元件和第4天线元件，在与第1假想直线正交的第2假想直线上隔着第1假想直线分 离配置；可变移相器，能够改变并设定各天线元件的供电相位；和控制单元，控制可变移相 器以使电波的波束的指向方向沿着第1假想直线变更。并且，将各天线元件的供电相位设为第2天线元件的供电相位是Φ2、第3天线元 件的供电相位是Φ3、第1天线元件的供电相位是Φ 1、第4天线元件的供电相位是Φ4， 将第1假想直线设为X轴，将第2假想直线设为Y轴，将X轴与Y轴的交点设为原点(0， 0)，将通过原点并与XY平面正交的轴设为Z轴，将如此设定时的各天线元件的XY坐标分 别设为第1天线元件(0，Υ1)、第2天线元件(_Χ1，0)、第3天线元件(Χ2，0)、第4天线元件 (0，-Υ2)，并将波长设为λ，将指向方向设为θ，在这种情况下，控制单元使可变移相器将 各供电相位设定为满足下面所有的条件式ΦΙ = Φ4、Φ2 = -Xl · 8 η(θ)/λ+φΚ Φ3 = Φ 1-2 π ·Χ2· η(θ)/λ，由此使电波的波束的指向方向在XZ平面上从Z轴朝向 θ方向。并且，本专利技术的一种阵列天线，能够电气地控制电波的波束的指向方向，其特征在 于，具有第2天线元件和第3天线元件，在第1假想直线上分离配置；第1天线元件和第4 天线元件，在与第1假想直线正交的第2假想直线上隔着第1假想直线分离配置；可变移相 器，能够改变并设定各天线元件的供电相位；和控制单元，控制可变移相器以使电波的波束 的指向方向能够选择性地沿着第1假想直线或第2假想直线变更。并且，将各天线元件的供电相位设为第2天线元件的供电相位是Φ2、第3天线元 件的供电相位是Φ3、第1天线元件的供电相位是Φ 1、第4天线元件的供电相位是Φ4，将第1假想直线设为X轴，将第2假想直线设为Y轴，将X轴与Y轴的交点设为原点(0， 0)，将通过原点并与XY平面正交的轴设为Z轴，将如此设定时的各天线元件的XY坐标分 别设为第1天线元件(0，Y1)、第2天线元件(_Χ1，0)、第3天线元件(Χ2，0)、第4天线元件 (0，-Υ2)，并将波长设为λ，将指向方向设为θ，在这种情况下，控制单元使可变移相器将 各供电相位设定为满足下面所有的条件式ΦΙ = Φ4、Φ2 = -Xl · 8 η(θ)/λ+φΚ Φ3 = Φ 1-2 π ·Χ2· η(θ)/λ，由此使电波的波束的指向方向在XZ平面上从Z轴朝向 θ方向，另一方面，使可变移相器将各供电相位设定为满足下面所有的条件式Φ2= Φ本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阵列天线，能够电气地控制电波的波束的指向方向，其特征在于，具有：第２天线元件和第３天线元件，在第１假想直线上分离配置；第１天线元件和第４天线元件，在与第１假想直线正交的第２假想直线上隔着第１假想直线分离配置；可变移相器，可变地设定各天线元件的供电相位；和控制单元，控制可变移相器以使电波的波束的指向方向沿着第１假想直线变更。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-2-29 2008-049959一种阵列天线，能够电气地控制电波的波束的指向方向，其特征在于，具有第2天线元件和第3天线元件，在第1假想直线上分离配置；第1天线元件和第4天线元件，在与第1假想直线正交的第2假想直线上隔着第1假想直线分离配置；可变移相器，可变地设定各天线元件的供电相位；和控制单元，控制可变移相器以使电波的波束的指向方向沿着第1假想直线变更。2.根据权利要求1所述的阵列天线，其特征在于，将各天线元件的供电相位设为第2天线元件的供电相位是Φ 2、第3天线元件的供电相 位是Φ 3、第1天线元件的供电相位是Φ 1、第4天线元件的供电相位是Φ4，将第1假想直 线设为X轴，将第2假想直线设为Y轴，将X轴与Y轴的交点设为原点(0，0)，将通过原点并 与XY平面正交的轴设为Z轴，将如此设定时的各天线元件的XY坐标分别设为第1天线元 件(0，Υ1)、第2天线元件(_Χ1，0)、第3天线元件(Χ2，0)、第4天线元件(0，_Υ2)，并将波长 设为λ，将指向方向设为Θ，在这种情况下，控制单元使可变移相器将各供电相位设定为满足下面所有的条件式 Φ 1 = Φ4Φ2 = 2 π · Xl · sin( θ )/λ +φ 1 Φ3 = Φ 1-2 π · Χ2 · sin( θ )/λ，由此使电波的波束的指向方向在XZ平面上从ζ轴朝向θ方向。3.一种阵列天线，能够电气地控制电波的波束的指向方向，其特征在于，具有 第2天线元件和第3天线元件，在第1假想直线上分离配置；第1天线元件和第4天线元件，在与第1假想直线正交的第2假想直线上隔着第1假 想直线分离配置；可变移相器，可变地设定各天线元件的供电相位；和控制单元，控制可变移相器以使电波的波束的指向方向能够选择性地沿着第1假想直 线或第2假想直线变更。4.根据权利要求3所述的阵列天线，其特征在于，将各天线元件的供电相位设为第2天线元件的供电相位是Φ 2、第3天线元件的供电相 位是Φ3、第1天线元件的供电相位是Φ 1、第4天线元件的供电相位是Φ4，将第1假想直 线设为X轴，将第2假想直线设为Y轴，将X轴与Y轴的交点设为原点(0，0)，将通过原点并 与XY平面正交的轴设为Z轴，将如此设定时的各天线元件的XY坐标分别设为第1天线元 件(0，Υ1)、第2天线元件(_Χ1，0)、第3天线元件(Χ2，0)、第4天线元件(0，_Υ2)，并将波长 设为λ，将指向方向设为Θ，在这种情况下，控制单元使可变移相器将各供电相位设定为满足下面所有的条件式 Φ 1 = Φ4Φ2 = 2 π · Xl · sin( θ )/λ +φ 1 Φ3 = Φ 1-2 π · Χ2 · sin( θ )/λ，由此使电波的波束的指向方向在XZ平面上从ζ轴朝向θ方向， 另一方面，使可变移相器将各供电相位设定为满足下面所有的条件式 Φ2 = Φ3Φ 1 = 2 π · Yl · sin( θ )/λ +Φ2Φ4 = Φ 2-2 π · Υ2 · sin( θ )/λ，由此使电波的波束的指向方向在YZ平面上从Z轴朝向θ方向。5.根据权利要求1 4中任一项所述的阵列天线，其特征在于，所述第1天线元件、第2天线元件、第3天线元件及第4天线元件由平板式天线构成。6.一种标签通信装置，其特征在于， 与权利要求1 5中任一项所述的阵列天线连接，并且通过该阵列...
【专利技术属性】
技术研发人员：野上英克，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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