CN101276400A - Rfid标签读取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种RFID标签读取装置，该读取装置的控制单元(100)将阻抗调整用控制信号叠加在从高频电路向天线单元(200)输出的高频信号上，天线单元(200)设有将该叠加信号进行高频信号及控制信号分离的分离装置(203)；将由分离装置分离的高频信号进行阻抗匹配后输入天线的匹配电路(204)；根据由分离装置分离的控制信号将匹配电路的电路常数进行控制的调整装置(205)。

Description

RFID标签读取装置

技术领域

本发明涉及从在物流等领域粘贴于流通物上的RFID标签上将设定于该RFID标签上的固有标识符以非接触方式进行读取的RFID标签读取装置。

背景技术

此种RFID标签读取装置(以下简称为“读取装置”)的与RFID标签的通信用天线和连接于该天线上的高频电路是必备的构成要素。这些构成要素可根据读取装置的使用用途等采用各种安装形态。例如，在以读取陈列于店铺的货架上的商品上粘贴的RFID标签为目的时，在架板的上面或底面设有与该架板面积大致相同的薄型的天线单元。高频电路收藏在置于货架的适当位置上的筐体中。高频电路和天线单元以具有预定特性阻抗的同轴电缆相连接。天线单元设有铁氧体等高导磁率且薄型的磁性体；以该磁性体为磁芯绕成的环形天线；进行阻抗匹配的匹配电路。以这样的读取装置依次对陈列于货架上的众多商品进行RFID标签的读取，再将读取后的数据发送到计算机等设备。

但是，当此种读取装置的天线与高频电路的阻抗匹配不适当时，会发生读取范围变窄等问题。尤其是在读取上述那种陈列于货架上的商品的RFID标签时，由于货架的材质及陈列于货架上的商品的材质、数量、朝向等原因，存在着谐振频率及天线的阻抗变动导致阻抗匹配不成的情况。

为解决这一问题，特开2004-355212号公报中公示了将匹配电路的常数做成可变式的技术。此公报公示的技术如该文献的图1～4所示，先在高频电路的发送部侧进行驻波比及发送功率等的检测，再根据该检测值对设于天线部的匹配电路的常数进行可变控制。上述公报所示的技术，虽是关于非接触型IC卡的，但基础技术与RFID标签相同。因此也适用于RFID标签的读取装置。

但是，上述公报所示的技术系在高频电路的发送部与连接天线的高频用信号线外另设了用于进行匹配电路的常数可变控制的控制用信号线的结构。因此，在上述那样天线与高频电路相距很远的场所进行设置时，存在着导致设置作业烦杂的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设置作业性良好、且阻抗匹配良好的RFID标签的读取装置。

为达到上述目的，本申请发明涉及的RFID标签读取装置设有下列装置：与RFID标签通信用的天线；将与RFID标签的通信用信号进行处理的高频电路；与天线及高频电路进行连接的信号线；在从高频电路向天线输出的高频信号上将阻抗调整用控制信号进行叠加的叠加装置；将从叠加装置经信号线输入的叠加信号进行高频信号及控制信号分离的分离装置；将由分离装置分离的高频信号进行阻抗匹配后输入天线的匹配电路；根据由分离装置分离的控制信号将匹配电路的电路常数进行控制的调整装置。

本发明因阻抗调整用控制信号叠加于传输高频信号的信号线上，所以不必设置控制信号传输用的信号线。也就是说不必增设高频电路侧与天线侧之间的配线。由此能将良好的设置作业性和阻抗调整功能兼而得之。

作为使控制信号叠加于高频信号上的方法，换句话说，使传输高频信号的信号线多重化的方法，可用种类繁多。

作为叠加方法的一例，本申请提案的特征在于，上述叠加装置将对应控制信号的电压值的直流信号叠加于高频信号上，上述分离装置通过滤波电路将高频信号与控制信号进行分离。此方法中，对从高频电路输出的所有高频信号施加直流偏压，由天线侧的滤波电路将直流成分与交流成分进行分离。而后，将分离后的直流成分的电压值即偏压电压值用来作为控制信号，对匹配电路的常数进行调整控制。

又，作为叠加方法的另外一例，本申请提案的特征在于，上述叠加装置在使高频信号的输出在预定时间停止的同时，在该停止时间内将数字化后的控制信号进行输出，上述分离装置通过滤波电路将高频信号与控制信号进行分离，上述调整装置设有将由分离装置分离后的控制信号进行保持的保持装置，同时根据由该保持装置保持的控制信号将匹配电路的电路常数进行控制。此方法系一种时分割多重方式，在将高频信号停止的时域中将控制信号作为数字信号进行传输。因为高频信号和控制信号通常形成不同的频带，所以可由天线侧的滤波电路分离高频信号和控制信号。而后，根据分离后的控制信号将匹配电路的常数进行调整控制。此方法中控制信号的传输为间歇性的，因此在天线侧设置控制信号的保持装置，根据保持后的控制信号将匹配电路的常数进行调整控制。又，此方法有时在天线侧控制信号的保持装置等上需要电源。因此，本申请提案的特征在于，上述叠加装置对叠加信号施加直流偏压，上述分离装置在从叠加信号进行偏压电流分离的同时，将该偏压电流作为电源供给上述保持装置。

又，阻抗调整的方法也可采用多种方法。作为其中一例，本申请提案的特征在于，设有将信号线上的驻波比进行检测的检测装置和根据由该检测装置检测出的驻波比将上述控制信号进行输出的控制装置。作为另外一例，本申请提案的特征在于，设有将预定的校正用RFID标签进行检测的检测装置和根据由该检测装置的校正用RFID标签检测状况将上述控制信号进行输出的控制装置。

本发明的上述之外的目的、结构及效果在以下的详细说明中予以表明。

附图说明

图1为RFID标签读取装置的结构图；

图2为实施例1涉及的控制单元的功能框图；

图3为实施例1涉及的天线单元的功能框图；

图4为放大电路输出信号的说明图；

图5为控制信号的说明图；

图6为传输信号的说明图；

图7为实施例2涉及的控制单元的功能框图；

图8为实施例2涉及的天线单元的功能框图；

图9为实施例2涉及的阻抗调整电路的功能框图；

图10为放大电路输出信号的说明图；

图11为直流偏压后的输出信号的说明图；

图12为数字化控制信号的说明图；

图13为传输信号的说明图；

图14为实施例3涉及的控制单元的功能框图。

具体实施方式

(实施例1)

下面参照附图就本申请发明的一实施例涉及的RFID标签读取装置进行说明。图1为RFID标签读取装置的整体结构图；图2为控制单元的功能框图；图3为天线单元的功能框图。

本实施例涉及的读取装置是用于从陈列在货架上的商品10上附设的RFID标签11上读取该RFID标签11的固有标识符即固有编号的装置。一般情况，商品陈列货架是由对电磁场的形成产生很大影响的金属制成，因此，在有了陈列货架后再添置读取装置时，天线的阻抗匹配调整成为必不可少之事。又，商品货架上陈列着各种材质的商品，且商品的陈列数也在不断变化，因此，即使在使用时，阻抗匹配调整也是必不可少之事。本申请发明涉及的读取装置将自动进行这样的阻抗匹配调整。

RFID标签读取装置如图1所示，设有控制单元100；天线单元200；连接于两单元100、200间的高频信号传输用同轴电缆300。天线单元200设于商品陈列货架的上面或下面。另外，控制单元100设于陈列货架下部的机房等适当的地方。控制单元100连接于进行陈列货架在库管理的计算机50等，将检测到的RFID标签11的固有编号的清单发送给该计算机50。

控制单元100如图2所示，设有用于同上位装置50连接的通信接口101；将与RFID标签11的通信进行控制的通信控制部102；将标签通信控制部102的输出信号调制为高频信号的调制电路111；生成载波的振荡电路112；将高频信号进行放大的放大电路120；将直流偏压施加于高频信号上的直流偏压施加电路130；将电压驻波比(VSWR)进行计测的驻波比计测电路150。驻波比计测电路150经连接器(无图示)及同轴电缆300连接于天线单元200。控制单元100还设有：将由天线单元200接收到的高频信号进行放大的放大电路160；从高频信号进行通信信号解调的解调电路113。控制单元100还设有根据驻波比计测电路150的测定结果生成阻抗匹配调整用控制信号的控制信号生成部170。上述调制电路111、解调电路113、振荡电路112装于专用的通信用IC110中。

天线单元200设有绕于薄型箱状筐体201的内部周边的天线线圈202。又，天线单元200设有经连接器(无图示)连接于同轴电缆300的交流直流分离电路203。该交流直流分离电路203将从控制单元100接收的信号分离为直流成分和交流成分。分离后的直流成分的电压在控制单元100的直流偏压施加电路130中变为施加的偏压值。分离后的交流成分是从发送侧的放大电路120输出的高频信号。又，天线单元200设有阻抗匹配电路204和将该匹配电路204的常数进行控制的阻抗调整电路205。

接着，就此读取装置的动作进行说明。首先，就读取装置的基本动作进行说明。标签通信控制部102按照与RFID标签11的通信用协议进行通信电文输出。标签通信控制部102的输出信号通过调制电路111调制到振荡电路112供给的载波。从调制电路111输出的高频信号由放大电路120放大后，根据需要通过直流偏压施加电路130进行直流偏压施加。从直流偏压施加电路130输出的高频信号经驻波比计测电路150、同轴电缆300传送到天线单元200。

传送到天线单元200后的高频信号由交流直流分离电路203分离为直流信号和交流信号。该直流信号相当于由上述直流偏压施加电路130施加的直流偏压。另一方面，交流信号相当于由上述调制电路111输出的高频信号。此高频信号经匹配电路204从天线线圈202进行发射。RFID标签11将接收到的高频信号作为电源使用并工作，发出应答信号。天线线圈202接收到的应答信号经匹配电路204、交流直流分离电路203、同轴电缆300、驻波比计测电路150输入到接收侧的放大电路160。由放大电路160放大后的高频信号通过解调电路113进行解调。解调后的信号输入标签通信控制部102。

接着，就阻抗匹配调整的动作进行说明。此读取装置中，将从控制单元100送往天线单元200的阻抗调整用的控制信号与高频信号一起通过同轴电缆进行传输。该控制信号由直流信号组成，使控制值与电压值相对应。控制信号生成部170呈将驻波比计测电路150计测的驻波比变为最小状以反馈控制生成控制信号。直流偏压施加电路130将控制信号生成部170生成的控制信号作为直流偏压，施加到放大电路120输出的高频信号上。图4所示为从放大电路120输出的高频信号。图5所示为从控制信号生成部170输出的控制信号。图6所示为从直流偏压施加电路130输出的叠加信号。

作为直流偏压，施加了控制信号的叠加信号由天线单元200的交流直流分离电路203分离为控制信号和高频信号。阻抗调整电路205根据控制信号的电压值、即根据同轴电缆300上的传输信号的直流偏压值将阻抗调整电路205的常数进行调整。作为具体的电路结构的一例，在匹配电路204中将预定的阻抗元件和晶体管及继电器开关等的开关元件的串联电路进行一个或多个预设。而且，阻抗调整电路205根据控制信号的电压值通过对上述开关元件的开、关进行切换将匹配电路204的常数进行切换。

通过此种读取装置，能够将与RFID标签11的通信用高频信号和阻抗匹配调整用的信号用一个同轴电缆300进行传输，因此能将设置作业性和阻抗匹配调整功能兼而得之。

(实施例2)

下面参照附图就本发明的实施例2涉及的RFID标签读取装置进行说明。图7为控制单元的功能框图；图8为天线单元的功能框图；图9为阻抗调整电路的功能框图。

本实施例涉及的读取装置与实施例1的不同之处在于控制信号的叠加方式。具体地说，通过使高频信号暂时停止并在该停止时间插入数字化了的控制信号，用一个同轴电缆300将高频信号和控制信号的双方进行传输。下面就不同之处进行详细说明。

控制单元100如图7所示，设有在放大电路120发出的高频信号上施加直流偏压的直流偏压施加电路131；根据驻波比计测电路150的测定结果生成阻抗匹配调整用的控制信号的控制信号生成部171；将由控制信号生成部171生成的控制信号进行数字信号化的编码部172；将编码部172的输出和放大电路120的输出进行混合的混合器173。

直流偏压施加电路131中的偏压电压与上述实施例1不同，是固定电压。此偏压电压作为天线单元200中各电路的电源来使用。控制单元100与实施例1相同，呈以驻波比计测电路150计测的驻波比变为最小状由反馈控制生成控制信号。又，控制信号生成部171仅在接收到标签通信控制部102发出的发送许可信号时进行控制信号送出。

天线单元200如图8所示，设有使由交流直流分离电路203分离后的直流信号稳定化的电源电路210；使由交流直流分离电路203分离后的交流信号的高频带通过的高通滤波器221；使低频带通过的低通滤波器222；将匹配电路204的常数进行控制的阻抗调整电路230。高通滤波器221至少使放大电路120发出的高频信号通过。又，低通滤波器222至少使编码部172的输出信号通过。也就是说，该高通滤波器221及低通滤波器222起到使与RFID标签11的通信用高频信号和控制信号相分离的分离电路作用。

阻抗调整电路230如图9所示，设有将通过低通滤波器222后的信号进行解码并将控制信号进行提取的解码部231；将该解码部231提取的控制信号的值进行保持的数据保持部232；根据数据保持部232保持的控制值将匹配电路204的常数进行控制的控制部233。此阻抗调整电路230将由交流直流分离电路203分离后的直流信号、即由直流偏压施加电路131施加的偏压电流作为电源来工作。

接着，就本实施例涉及的读取装置的阻抗匹配调整的动作进行说明。标签通信控制部102以预定的时间间隔停止发送信号的输出。又，标签通信控制部102在发送信号的停止时间内对控制信号生成部171进行发送许可信号的送出。直流偏压施加电路131对放大后的高频信号进行预定的偏压电压的施加。另一方面，控制信号生成部171呈以驻波比计测电路150计测的驻波比变为最小状由反馈控制生成控制信号，仅在接收到标签通信控制部102发出的发送许可信号时进行控制信号输出。此控制信号由编码部172进行数字化，并在混合器173中混合到直流偏压施加电路131的输出信号中。图10所示为从放大电路120输出的高频信号。图11所示为从直流偏压施加电路131输出的高频信号。图12所示为从编码部172输出的信号。图13所示为从混合器输出的叠加信号。

经同轴电缆300传输的叠加信号在天线单元200的交流直流分离电路203中分离为直流信号和高频信号。分离后的直流信号在电源电路210进行电压稳定化后，作为电源供给阻抗调整电路230。分离后的高频信号中，放大电路120的输出信号经高通滤波器221及匹配电路204供给天线线圈202。分离后的高频信号中的数字信号成分经低通滤波器222输入阻抗调整电路230。通过了低通滤波器222后的数字信号由阻抗调整电路230的解码部231进行解码并提取控制信号。解码后的控制信号由数据保持部232进行保持。控制部233根据数字保持部232保持的控制信号将匹配电路204的常数进行控制。控制部233的阻抗匹配调整方法与实施例1相同。

根据这种读取装置，与实施例1相同地，能够将与RFID标签11的通信用高频信号和阻抗匹配调整用的信号用一个同轴电缆300进行传输，因此能将设置作业性和阻抗匹配调整功能兼而得之。

(实施例3)

下面参照附图就本发明的实施例3涉及的RFID标签读取装置进行说明。图14为控制单元的功能框图。

本实施例涉及的读取装置与实施例1的不同之处在于控制信号生成部的控制信号生成方法。也就是说，在实施例1呈驻波比变为最小状进行反馈控制，而本实施例在根据预定的校正用RFID标签的检测状况进行控制信号生成方面两者有所不同。关于控制信号的叠加方法与实施例1相同。下面就不同之处进行说明。

校正用RFID标签设于读取范围的外缘附近。本实施例中，在商品陈列架的后方上部设置了1个校正用RFID标签。校正用RFID标签的规格与设于商品10上的通常的RFID标签11一致。

控制单元100的标签通信控制部102以预定的时间间隔将该校正用RFID标签的固有编号进行指定，并试图进行该校正用RFID标签的读取。当标签通信控制部102在不能读取校正用RFID标签时，将对控制信号生成部175发出改变阻抗匹配调整用的控制信号的指令，直到读取成功为止。控制信号生成部175根据标签通信控制部102发出的指令使阻抗匹配调整用的控制信号改变并进行输出。关于此控制信号与实施例1相同。标签通信控制部102在校正用RFID标签的读取成功后，对控制信号生成部175发出维持控制用信号的指令。

这种读取装置根据校正用RFID标签的检测状况进行阻抗调整，因此提高了读取的确实性。关于别的作用及效果与实施例1相同。本实施例作为实施例1的变形例作了说明，而上述实施例2也可做同样的变形。

以上就本发明的实施例做了详细地说明，而本发明并不仅限于此。例如，上述各实施例中，作为读取装置设置的目的场所以陈列货架做了说明，而本发明是不问使用用途的。

又，上述实施例中，作为控制信号的叠加方法列举了使控制信号作为直流偏压进行叠加的方法及使数字化信号在高频电路的停止期间进行叠加的方法，而采用其他叠加方法也可以。例如，可考虑调幅及调频等多种方法。再者，实施例1中详述的直流偏压的方法从电路结构简单的观点来看比采用复杂的调制方法的一方更为有利。

Claims (7)

1.一种RFID标签读取装置，其特征是，设有：

与RFID标签通信用的天线；

将与RFID标签的通信用信号进行处理的高频电路；

与天线及高频电路进行连接的信号线；

在从高频电路向天线输出的高频信号上将阻抗调整用控制信号进行叠加的叠加装置；

将从叠加装置经信号线输入的叠加信号进行高频信号及控制信号分离的分离装置；

将由分离装置分离的高频信号进行阻抗匹配后输入天线的匹配电路；

根据由分离装置分离的控制信号将匹配电路的电路常数进行控制的调整装置。

2.根据权利要求1所述的RFID标签读取装置，其特征是，所述叠加装置将对应控制信号的电压值的直流信号叠加于高频信号上，所述分离装置通过滤波电路将高频信号与控制信号进行分离。

3.根据权利要求1所述的RFID标签读取装置，其特征是，所述叠加装置在使高频信号的输出在预定时间停止的同时，在该停止时间内将数字化后的控制信号进行输出；所述分离装置通过滤波电路将高频信号与控制信号进行分离；所述调整装置设有将由分离装置分离后的控制信号进行保持的保持装置，同时根据由该保持装置保持的控制信号将匹配电路的电路常数进行控制。

4.根据权利要求3所述的RFID标签读取装置，其特征是，所述叠加装置对叠加信号施加直流偏压；所述分离装置在从叠加信号进行偏压电流分离的同时，将该偏压电流作为电源供给上述保持装置。

5.根据权利要求1、2、3、4所述的RFID标签读取装置，其特征是，设有：将信号线上的驻波比进行检测的检测装置；根据由该检测装置检测出的驻波比将所述控制信号进行输出的控制装置。

6.根据权利要求1、2、3、4所述的RFID标签读取装置，其特征是，设有：将预定的校正用RFID标签进行检测的检测装置；根据由该检测装置的校正用RFID标签检测状况将所述控制信号进行输出的控制装置。

7.一种RFID标签读取装置的调整方法，其特征是，设有：与RFID标签通信用的天线；将与RFID标签的通信用信号进行处理的高频电路；与天线及高频电路进行连接的信号线；使天线与信号线进行阻抗匹配的阻抗匹配电路；

使阻抗调整用控制信号叠加在从高频电路向天线输出的高频信号上并传输到信号线上；

将在信号线上传输的叠加信号分离为高频信号及控制信号；

根据分离后的控制信号将匹配电路的电路常数进行控制。

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