JP2010219915A - Radio tag reader/writer - Google Patents

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JP2010219915A JP2009064723A JP2009064723A JP2010219915A JP 2010219915 A JP2010219915 A JP 2010219915A JP 2009064723 A JP2009064723 A JP 2009064723A JP 2009064723 A JP2009064723 A JP 2009064723A JP 2010219915 A JP2010219915 A JP 2010219915A
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microstrip patch
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Fusao Hori
房生 保里
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Toshiba TEC Corp
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Toshiba TEC Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure read performance without increasing power consumption or the like even when an environment around an RFID tag is changed. <P>SOLUTION: The radio tag reader/writer includes a ground plate connected to the ground, a microstrip patch antenna facing the ground plate, a fixing member for fixing the microstrip patch antenna and the ground plate with a space between the microstrip patch antenna and the ground plate, a conductive auxiliary member, and a driving means for driving the auxiliary member so as to enter the space. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、無線タグ読取書込装置に関する。   The present invention relates to a wireless tag reading / writing device.

近年、商品管理等のためRFIDタグが多く使用されるようになっている。このRFIDタグは、周りの環境によりそのアンテナインピーダンスが変化し、読取性能に変化をきたすことが知られている。これまでは、タグ周りの誘電率の調整や、読取側のリーダライタの出力電圧を調整することにより読取性能を維持してきた。また、特許文献1では、パッチアンテナを構成するグラウンド板と放射板の間の距離を切り替える板間切替機構を設けて、無線タグとの交信周波数に応じて、放射板とグラウンド板の距離を所定の値に変えることにより、リターンロスを小さくすることができるアンテナ装置が提案されている。   In recent years, many RFID tags have been used for merchandise management and the like. It is known that this RFID tag changes its antenna impedance depending on the surrounding environment and changes reading performance. Until now, reading performance has been maintained by adjusting the dielectric constant around the tag and adjusting the output voltage of the reader / writer on the reading side. Moreover, in patent document 1, the board switching mechanism which switches the distance between the ground board which comprises a patch antenna, and a radiation board is provided, and the distance of a radiation board and a ground board is predetermined value according to the communication frequency with a wireless tag. There has been proposed an antenna device capable of reducing the return loss by changing to.

しかしながら、RFIDタグが使用される環境は、その状態が一定でなく、周囲環境の変化に応じて、タグ周りの誘電率の調整をすることは、RFIDタグおよびそのリーダライタを利用するユーザに対して利便性を損なうものであり、また、読取側のリーダライタの出力電圧を調整する場合、リーダライタの消費電力の増大につながる場合もある。また、特許文献1の技術は、パッチアンテナの無線タグとの交信周波数に応じてリターンロスを最小にするものであって、周辺環境からの影響下で特定の交信周波数におけるリーダライタ側の読取性能を改善するものではない。   However, the environment in which the RFID tag is used is not constant, and adjusting the dielectric constant around the tag in accordance with changes in the surrounding environment is not recommended for users who use the RFID tag and its reader / writer. In addition, when adjusting the output voltage of the reader / writer on the reading side, the power consumption of the reader / writer may increase. The technique of Patent Document 1 minimizes the return loss according to the communication frequency of the patch antenna with the wireless tag, and the reader / writer side reading performance at a specific communication frequency under the influence of the surrounding environment. It does not improve.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、RFIDタグ周りの環境の変化があっても、容易にかつ消費電力の増大等を伴うことなく、読取性能を確保できる無線タグ読取書込装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and can read and write a wireless tag that can ensure reading performance easily and without increasing power consumption even when the environment around the RFID tag changes. An object is to provide an apparatus.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の無線タグ読取書込装置は、グランドに接続される地板と、前記地板に対向するマイクロストリップパッチアンテナと、前記マイクロストリップパッチアンテナと前記地板間に空間を設けるように前記マイクロストリップパッチアンテナと前記地板とを固定する固定部材と、導電性の補助部材と、前記補助部材を前記空間に侵入するように駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the RFID tag reader / writer according to the present invention includes a ground plane connected to a ground, a microstrip patch antenna facing the ground plane, and the microstrip patch antenna. A fixing member that fixes the microstrip patch antenna and the ground plane so as to provide a space between the ground planes, a conductive auxiliary member, and a drive unit that drives the auxiliary member to enter the space. It is characterized by that.

本発明にかかる無線タグ読取書込装置は、そのアンテナインピーダンスを任意に変更可能であるので、容易にかつ消費電力の増大等を伴うことなく、読取性能を確保することができるという効果を奏する。   The RFID tag reading / writing device according to the present invention can change its antenna impedance arbitrarily, so that the reading performance can be ensured easily and without increasing power consumption.

図1は、本発明の一実施の形態にかかるRFIDタグ読取書込装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an RFID tag reading / writing device according to an embodiment of the present invention. 図2は、RFIDタグ200の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the RFID tag 200. 図3は、アンテナ部111の主要部構成を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a main configuration of the antenna unit 111.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる無線タグ読取書込装置の一実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of a wireless tag reading / writing device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(RFIDタグ読取書込装置)
図1は、本発明の一実施の形態にかかるRFIDタグ読取書込装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、RFIDタグ読取書込装置100は、RFIDリーダライタ部110、アンテナ部111、操作パネル112、通信インターフェイス113、記憶部114及び制御部115等を備えている。
(RFID tag reading / writing device)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an RFID tag reading / writing device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the RFID tag reading / writing apparatus 100 includes an RFID reader / writer unit 110, an antenna unit 111, an operation panel 112, a communication interface 113, a storage unit 114, a control unit 115, and the like.

アンテナ部111は、RFIDリーダライタ部110の制御により読取/書込信号としての変調波を発信し、この変調波を受信したRFIDタグ200から発信される変調波を受信するものである。読取/書込信号は、RFIDタグの読み取りまたは書き込みを行う際、RFIDタグへ送信する信号である。この信号により、RFIDリーダライタ部110は、アンテナ111から発信される変調波が到達し得る交信領域内に存在する後述のRFIDタグ200のメモリ部207からそこに格納されているデータを非接触で読取ったり、このメモリ部207にデータを非接触で書き込んだりする。なお、このアンテナ部111の特徴的構成については、後に詳細に説明する。   The antenna unit 111 transmits a modulated wave as a read / write signal under the control of the RFID reader / writer unit 110, and receives a modulated wave transmitted from the RFID tag 200 that has received the modulated wave. The read / write signal is a signal transmitted to the RFID tag when the RFID tag is read or written. With this signal, the RFID reader / writer unit 110 can contact the data stored in the memory unit 207 of the RFID tag 200 (described later) existing in a communication area where the modulated wave transmitted from the antenna 111 can reach without contact. Read or write data in the memory unit 207 without contact. The characteristic configuration of the antenna unit 111 will be described in detail later.

操作パネル112には、各種キーや表示部等が設けられている。通信インターフェイス113には、各種外部装置が接続可能である。管理者は、この操作パネル112や、通信インターフェイス113に接続されたホスト装置(図示せず)を使用して、当該RFIDタグ読取書込装置100を操作することができる。   The operation panel 112 is provided with various keys and a display unit. Various external devices can be connected to the communication interface 113. The administrator can operate the RFID tag reading / writing device 100 using the operation panel 112 or a host device (not shown) connected to the communication interface 113.

記憶部114には、各種プログラムやRFID書込データが記憶されている。ここで、RFID書込データは、RFIDタグ200のメモリ部207に書き込むべき情報である。記憶部114は、例えばフラッシュメモリであるSRAM(Static Random Access Memory)である。   The storage unit 114 stores various programs and RFID write data. Here, the RFID write data is information to be written in the memory unit 207 of the RFID tag 200. The storage unit 114 is, for example, an SRAM (Static Random Access Memory) that is a flash memory.

制御部115は、RFIDリーダライタ部110、操作パネル112、通信インターフェイス113、記憶部114をそれぞれ制御するものである。制御部115は、ホスト装置から通信インターフェイス113を介してRFID発行ジョブを受信すると、このジョブに含まれているRFID書込データを記憶部114に記憶する。   The control unit 115 controls the RFID reader / writer unit 110, the operation panel 112, the communication interface 113, and the storage unit 114, respectively. When the control unit 115 receives an RFID issuing job from the host device via the communication interface 113, the control unit 115 stores the RFID write data included in the job in the storage unit 114.

(RFIDタグ)
次に、図2を用いて、RFIDタグ200の構成について説明する。図2は、RFIDタグ200の構成を示すブロック図である。
(RFID tag)
Next, the configuration of the RFID tag 200 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the RFID tag 200.

図2に示すように、RFIDタグ200は、アンテナ201とICチップ202とで構成されている。ICチップ202は、アンテナ201で受信した変調波の整流と安定化を行うことによりICチップ202の各部に電源を供給する電源生成部203、上記変調波を復調して制御部205へ送出する復調部204、制御部205から送出されたデータを変調してアンテナ201に送出する変調部206、復調部204で復調されたデータをメモリ部207に書込んだり、メモリ部207からデータを読み出して変調部206へ送出したりする制御部205、及びEEPROM等の不揮発性の書換え可能なメモリ部207等で構成されている。メモリ部207には、当該RFIDタグ200の製造段階で製造業者により割当て設定された固有の識別情報であるIDが予め記憶されている。また、ユーザが任意のデータを書込むことができるユーザ領域が確保されている。   As shown in FIG. 2, the RFID tag 200 includes an antenna 201 and an IC chip 202. The IC chip 202 rectifies and stabilizes the modulated wave received by the antenna 201 to demodulate the modulated wave and send it to the control unit 205. The power generator 203 supplies power to each part of the IC chip 202. Unit 204, modulation unit 206 that modulates data sent from control unit 205 and sends it to antenna 201, data demodulated by demodulation unit 204 is written to memory unit 207, and data is read from memory unit 207 and modulated A control unit 205 that sends data to the unit 206, a nonvolatile rewritable memory unit 207 such as an EEPROM, and the like. In the memory unit 207, an ID, which is unique identification information assigned and set by the manufacturer at the manufacturing stage of the RFID tag 200, is stored in advance. In addition, a user area where a user can write arbitrary data is secured.

(アンテナ部)
次に、RFIDリーダライタ部110のアンテナ部111の詳細について、図3を用いて説明する。図3は、アンテナ部111の主要部構成を説明する図である。
(Antenna part)
Next, details of the antenna unit 111 of the RFID reader / writer unit 110 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a main configuration of the antenna unit 111.

図3(A)に示すように、アンテナ部111は、マイクロストリップ線路からなるマイクロストリップパッチアンテナ301を有している。また、同図に示すように、マイクロストリップパッチアンテナ301に対向して、グランドに接続される金属の地板が設けられている。マイクロストリップパッチアンテナ301と地板302は、図3(B)に示すように、それぞれのほぼ中央部で、プラスチック製または金属製などの固定部材である支柱303により固定されており、マイクロストリップパッチアンテナ301と地板302との間は空気層となり空間が設けられている。また、アンテナ部111には、金属製の補助部材304が、ステッピングモータ305とギア306による駆動により、マイクロストリップパッチアンテナ301と地板302の間の空気層に侵入可能に設けられている。なお、ステッピングモータ305は、制御部115による制御により、補助部材304の位置を、正確に位置決めする。   As shown in FIG. 3A, the antenna unit 111 has a microstrip patch antenna 301 made of a microstrip line. Further, as shown in the figure, a metal ground plate connected to the ground is provided facing the microstrip patch antenna 301. As shown in FIG. 3 (B), the microstrip patch antenna 301 and the ground plane 302 are fixed to each other at a substantially central portion by a column 303 which is a fixing member made of plastic or metal. A space is provided between 301 and the base plate 302 as an air layer. In addition, a metallic auxiliary member 304 is provided in the antenna unit 111 so as to be able to enter the air layer between the microstrip patch antenna 301 and the ground plane 302 by being driven by a stepping motor 305 and a gear 306. Note that the stepping motor 305 accurately positions the auxiliary member 304 under the control of the control unit 115.

マイクロストリップパッチアンテナ301の出力インピーダンス特性は、補助部材304がマイクロストリップパッチアンテナ301と地板302間に存在しない状態で最適化されている。ステッピングモータ305による駆動により、補助部材304を、マイクロストリップパッチアンテナ301と地板302の間の中へ徐々に移動させると、マイクロストリップパッチアンテナ301の出力インピーダンスは徐々に変化し始める。このとき、対象となる無線タグの読み取りが成功する補助部材304の位置で、補助部材304の移動を止める。この状態で、これまで読み取りが難しかった無線タグが読めるようになる。なお、対象となる無線タグの個数がわかっているときは、その個数分の無線タグの読み取り動作を行い、全て読み取れれば、その時点で、補助部材304の位置決め動作を止める。対象となる無線タグの個数がわからないときは、読み取れるだけ読み取り、最適な補助部材304の位置を決定する。こうした補助部材304の位置の位置決めは、制御部115により、自動的に実行してもよいし、操作パネル112を介したユーザの指示に従って、制御部115が、補助部材304の位置の位置決めを実行するようにしてもよい。   The output impedance characteristic of the microstrip patch antenna 301 is optimized in a state where the auxiliary member 304 does not exist between the microstrip patch antenna 301 and the ground plane 302. When the auxiliary member 304 is gradually moved into the space between the microstrip patch antenna 301 and the ground plane 302 by driving by the stepping motor 305, the output impedance of the microstrip patch antenna 301 starts to change gradually. At this time, the movement of the auxiliary member 304 is stopped at the position of the auxiliary member 304 where the target RFID tag is successfully read. In this state, the wireless tag that has been difficult to read can be read. Note that when the number of target wireless tags is known, the number of wireless tags are read, and if all of them are read, the positioning operation of the auxiliary member 304 is stopped at that point. When the number of target wireless tags is not known, it is read as much as possible and the optimum position of the auxiliary member 304 is determined. Such positioning of the auxiliary member 304 may be automatically performed by the control unit 115, or the control unit 115 performs positioning of the position of the auxiliary member 304 in accordance with a user instruction via the operation panel 112. You may make it do.

本実施形態のRFIDタグ読取書込装置100は、マイクロストリップパッチアンテナ301と補助部材304の位置関係を変化せせることにより、アンテナ部111の出力インピーダンスを変化させる。そして、無線タグ側のインピーダンスとアンテナ部111側のインピーダンスが近づいた状態になるとカップリング量が最大となるので、より多くの電力が伝達されるようになる。その結果、RFIDタグ読取書込装置100の読取性能が向上する。   The RFID tag reading / writing apparatus 100 of the present embodiment changes the output impedance of the antenna unit 111 by changing the positional relationship between the microstrip patch antenna 301 and the auxiliary member 304. Then, when the impedance on the wireless tag side and the impedance on the antenna unit 111 side are close to each other, the coupling amount is maximized, so that more power is transmitted. As a result, the reading performance of the RFID tag reading / writing device 100 is improved.

100 RFIDタグ読取書込装置
110 RFIDリーダライタ部
111 アンテナ
112 操作パネル
113 通信I/F
114 記憶部
115 制御部
200 RFIDタグ
201 アンテナ
202 ICチップ
203 電源生成部
204 復調部
205 制御部
206 変調部
207 メモリ部
301 マイクロストリップパッチアンテナ
302 地板
303 支柱
304 補助部材
305 ステッピングモータ
306 ギア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 RFID tag reading / writing apparatus 110 RFID reader / writer part 111 Antenna 112 Operation panel 113 Communication I / F
DESCRIPTION OF SYMBOLS 114 Memory | storage part 115 Control part 200 RFID tag 201 Antenna 202 IC chip 203 Power supply generation part 204 Demodulation part 205 Control part 206 Modulation part 207 Memory part 301 Microstrip patch antenna 302 Ground plane 303 Support | pillar 304 Auxiliary member 305 Stepping motor 306 Gear

特開2006−261947号公報JP 2006-261947 A

Claims (3)

グランドに接続される地板と、
前記地板に対向するマイクロストリップパッチアンテナと、
前記マイクロストリップパッチアンテナと前記地板間に空間を設けるように前記マイクロストリップパッチアンテナと前記地板とを固定する固定部材と、
導電性の補助部材と、
前記補助部材を前記空間に侵入するように駆動する駆動手段と
を備えたことを特徴とする無線タグ読取書込装置。
A main plate connected to the ground,
A microstrip patch antenna facing the ground plane;
A fixing member for fixing the microstrip patch antenna and the ground plane so as to provide a space between the microstrip patch antenna and the ground plane;
A conductive auxiliary member;
A wireless tag reading / writing device comprising: driving means for driving the auxiliary member so as to enter the space.
前記駆動手段は、ステッピングモータとギアとからなることを特徴とする請求項1に記載の無線タグ読取書込装置。   2. The wireless tag reading / writing apparatus according to claim 1, wherein the driving unit includes a stepping motor and a gear. 前記補助部材は、読み取り対象の無線タグを読み取れる位置に位置決めされることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無線タグ読取書込装置。   The wireless tag reading / writing device according to claim 1, wherein the auxiliary member is positioned at a position where the wireless tag to be read can be read.
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