CN103310247B

CN103310247B - Rfid标签及rfid标签系统

Info

Publication number: CN103310247B
Application number: CN201310056554.9A
Authority: CN
Inventors: 野上英克
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2018-12-18
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: EP2639737A1; US9041514B2; CN103310247A; EP2639737B1; JP2013191166A; JP5962090B2; US20130241704A1

Abstract

本发明提供一种难以产生无效点的RFID标签及RFID标签系统。RFID标签（54）具有设置在矩形状的面上的长形的天线（52b）。天线（52b）收纳在RFID标签（54）的标签壳（53b）中，沿着相对于构成标签壳53b的矩形状的面的边（54a、54b）倾斜的方向延伸。

Description

RFID标签及RFID标签系统

技术领域

本发明涉及一种RFID（Radio Frequency Identification：射频识别）标签及RFID标签系统，特别是涉及一种能够防止产生无效点（null point，发射零点）的RFID标签及RFID标签系统。

背景技术

以往，提供一种由RFID标签和RFID读写器构成的RFID标签系统。在这种RFID标签系统中，RFID标签设置在通常为矩形状的标签壳上，与RFID读写器进行通信。

在RFID标签中，从RFID读写器发送来的电波因在地面和/或墙壁等反射的电波（反射波）与非反射波合成，导致产生有读取错误的点（无效点）。UHF（Ultra High Frequency：特高频）带RFID能够进行远程通信（5m左右），但是由于来自周围物体的反射波与非反射波合成而产生无效点，所以在通信区域内产生丢失信号等的不稳定的区域。

为了防止产生上述的无效点，考虑了很多避免反射波的影响的方法。然而，在现实中，还没有实现容易地防止无效点的产生的方法。

发明内容

由于本发明是鉴于上述问题点而提出的，所以本发明的目的在于，提供一种不产生无效点的RFID标签及RFID标签系统。

本发明的RFID标签系统使RFID标签与RFID读写器进行通信。RFID读写器具有用于发送/接收线极化波的电波的天线，其中，线极化波具有相对于反射面而倾斜规定的角度的极化面，RFID标签以使天线具有与电波的极化面相同的极化面的方式配置天线，通过RFID的天线接收/响应从RFID读写器的天线发出的电波。

在本发明的另一个技术方案中，RFID标签与RFID读写器进行通信。RFID标签由至少包括半导体元件（IC，integrated circuit：集成电路）和天线的壳体或者成型体构成，壳体或者成型体为具有规定的边的板状，相对于规定的边以规定的角度配置RFID标签的天线。

优选地，在将规定的边作为底边来配置RFID标签的情况下，RFID标签的天线的规定的角度为与RFID读写器所发送的电波的极化面的角度一致的角度。

更优选地，壳体或者成型体为包括矩形在内的多边形。

优选地，RFID标签的天线为贴片天线、偶极天线中的某一个。

在本发明中，RFID读写器与RFID标签利用发送/接收具有相对于反射面而倾斜规定的角度的极化面的线极化波的电波的天线，来进行通信。由于利用具有相对于反射面而倾斜规定的角度的极化面的线极化波的电波进行通信，所以难以受到在设置RFID标签的环境中的来自很多垂直方向的墙壁面和/或水平的地面的影响。

其结果，能够提供一种能够减少无效点，进行稳定的通信的RFID标签。另外，不需要追加部件等即能够简单地实现稳定的通信。

附图说明

图1是表示RFID标签系统的整体结构的概略框图。

图2是表示第一实施方式的RFID标签安装到物品上的安装状态的立体图。

图3A、3B是表示以往的情况和第一实施方式的情况的RFID标签安装到物品上的安装状态的立体图。

图4是表示以往的情况与在第一实施方式的情况的效果的差的曲线图。

图5A、5B是表示以往的RFID标签和第二实施方式的RFID标签的结构的立体图。

图6是表示第三实施方式的RFID读写器的结构的图。

图7是表示第三实施方式的RFID读写器的控制部的动作的流程图。

图8是表示用于验证第三实施方式的效果的装置的框图。

图9是表示第三实施方式的效果的曲线图。

其中，附图标记说明如下：

10 RFID读写器，

11 发送部，

12 接收部，

14、31、52 天线，

20、37 控制部，

21 发送数据生成部，

22 接收数据处理部，

33 循环器，

32 发送电路，

34 接收电路，

35 加权电路，

36 合成电路，

50、51、54 RFID标签，

53、55 标签壳，

60 搬运物品，

62 RFID读写器。

具体实施方式

（1）第一实施方式

下面，参照附图，针对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的实施方式的RFID标签系统100的整体结构的框图。RFID标签系统100包括RFID读写器10、RFID标签50。RFID读写器10包括整体控制RFID读写器10控制部20、与控制部20连接的发送部11及接收部12、与发送部11及接收部12连接的天线13。

控制部20包括：CPU（中央处理器）23，其对控制部20进行控制；发送数据生成部21，其由CPU23控制，生成指令（command）等的规定的发送数据；接收数据处理部22，其处理从RFID标签50接收的接收数据。经由发送部11及天线13将由发送数据生成部21生成的数据发送至RFID标签50。另外，来自RFID标签50的信号经由天线13、接收部12而在接收数据处理部22中被处理。

首先，针对本发明的第一实施方式进行说明。在第一实施方式中，RFID读写器10与RFID标签50利用斜极化波（inclined polarization）进行通信。在此，斜极化波是指，水平方向的电场与垂直方向的电场的合成波的朝向（方向）为与地面和/或墙壁相交的方向。此外，例如，右倾斜45度的斜极化波在地面和/或墙壁发生反射时变化成左倾斜45度的斜极化波。

在此，水平极化波与垂直极化波在地面等发生反射时具有相位差。由于在金属面上的水平极化波与垂直极化波的反射点的相位差为约180°，所以右倾斜45度的极化波的反射波为左倾斜45度。

即，从RFID读写器10输出的以斜极化波方式入射到地面和/或墙壁等的电波的极化波方向变化90度。因此，在RFID标签50的位置上，非反射波与反射波作为交叉极化波成分存在。如上所述，由于非反射波与反射波为交叉极化波成分，并且，RFID标签采用线极化波，所以通过使RFID标签的极化面与非反射波的极化面一致，能够减小反射波的影响。

根据上述效果，若使RFID读写器的天线与RFID标签的天线一并倾斜，则非反射波与RFID标签的极化波方向一致，但反射波与RFID标签的天线的极化波方向不一致，从而能够大幅度地减小反射波的影响。

若能够减小反射波的影响，则能够如背景技术记载的那样防止无效点的发生。

接着，对以倾斜的方式将RFID标签50设置在物品上的具体例子进行说明。图2是例如在板（palette）这样的长方体的搬运物品（搬运介质）60的一侧的端面设置有RFID标签51的情况的图。RFID标签51设置于搬运物品60的一侧的端面，以相对于构成搬运物品60的端面的矩形的边向倾斜方向倾斜的方式设置RFID标签51的天线52（图中用虚线表示）。若像这样，以相对于构成搬运物品60的端面的矩形的边向倾斜方向倾斜的方式安装RFID标签51，则RFID标签的天线52必然配置成相对于地面和/或墙壁面倾斜。

此外，在此，示出了以相对于地面和/或墙壁面倾斜的方式设置RFID标签51的天线52的情况的例子，此时，优选地，将RFID读写器的天线作为棒状，以使该棒状相对于水平面及垂直面倾斜的方式进行设置。另外，若使RFID标签51的天线52与RFID读写器的天线两者的倾斜度一致，并且以相对于地面和/或墙壁面倾斜的方式进行设置，则可以获得最大的效果。

此外，RFID读写器的天线可以为贴片天线（Patch antenna）或隙缝天线（Slotantenna），在使用贴片天线的情况下，可以以相对于地面和/或墙壁面产生斜极化波的方式配置供电点。

接着，针对在该情况下的效果进行说明。图3A、3B是表示在用于检测现有的结构（图3A）与第一实施方式的结构（图3B）的效果的差的实验中所使用的装置的图。在此，取代地面，而沿着横（侧面）方向设置金属板61，检测在相对于金属板61沿着平行（水平）方向设置RFID标签56的天线52的情况下（图3A）与在相对于金属板61沿着倾斜45度方向设置RFID标签56的天线52的情况下（图3B）的接收电平（信号分贝）的变动。图4是表示检测结果的曲线图。在此，RFID读写器62的天线（图中省略）也与RFID标签55的天线52的朝向相同。

在图4中，纵轴表示接收电平（dB），横轴表示到RFID读写器62的距离（m）。实线表示在垂直设置的情况下的接收数据，虚线表示在以倾斜45度的方式设置了上述天线52的情况下的接收数据。

在实验环境中，能够确认：在垂直设置的情况下，在与RFID读写器62相距2m的位置产生无效点，但是在倾斜设置的情况下，能够大幅度地减小影响。因此，能够了解到：斜极化波对防止在地面等的以反射为主的环境中的丢失信号起很大的作用。

（2）第二实施方式

接着，针对本发明的第二实施方式进行说明。在上述实施方式中，以使RFID标签51倾斜的方式设置了该RFID标签51（参照图2），如图5A所示，该RFID标签51在矩形状的标签壳53a上具有沿着水平方向延展的天线52a，该矩形状的标签壳53a由相对置的一对水平方向的边和相对置的一对垂直方向的边构成。

与此相对，在该实施方式中，以使RFID标签51的天线相对于反射面（地面和/或墙壁）倾斜接近45度左右的方式配置该RFID标签51的天线。地面和/或墙壁等的结构物相对于地面水平或者垂直，配置成倾斜的结构物很少。即，通常，反射点相对于地面水平或者垂直。另外，由于将RFID标签设置在板等上，所以大多是在水平方向或垂直方向的状态下使用RFID标签。

因此，若以相对于地面和/或墙壁倾斜的方式设置RFID标签的天线，则基本上从全部的反射点来看，都为倾斜的极化波。

图5B示出了本实施方式的RFID标签的立体图。如图5B所示，在本实施方式中，RFID标签54具有设置在矩形状的面上的长形的天线52b。天线52b设置在RFID标签54的标签壳53b上，沿着相对于构成标签壳53b的矩形状的面的边54a、54b倾斜的方向延伸。另外，标签壳53b可以为包括天线52b的成型体。

通常，RFID标签安装在物品的标签安装部上，标签安装部设置成与构成物品的矩形状的面的边平行或者垂直。因此，仅将RFID标签安装在矩形状的标签安装部上即能够使极化面倾斜。

即，在本实施方式中，由于RFID标签54的天线52b自身设置成倾斜的状态，所以用户只要像通常那样将RFID标签54安装在规定的标签安装部上，就能够将天线52b自动设置成倾斜的状态，因此，用户能够无意识地使用斜极化波。

此外，在本实施方式中，使用了矩形的标签壳，但标签壳可以为具有在将RFID标签安装在物品上时成为底边的边的多边形，也可以采用除了成为底边的一个边以外均为圆弧的形状。

此外，该情况当然也能够达到与上述实施方式相同的效果。

（3）第三实施方式

接着，针对本发明的第三实施方式进行说明。在将RFID标签安装在板等上使用的情况下，不仅可以水平放置板，还可以垂直放置板。只要将RFID标签以该RFID标签准确地倾斜45度的方式安装在板上，无论任何情况都能够适用，但实际上还存在如下情况。在该情况下，若采用第一及第二实施方式，则会发生通信不良，仅使用斜极化波不能够适用于水平放置/垂直放置这两种状态的板。例如，在水平放置板时，以右倾斜45度设置标签，而在竖立该板的情况下则变成左倾斜45。在将RFID读写器的极化面以水平放置为基准而设置成右倾斜45度的情况下，RFID标签的极化面没有与RFID读写器的极化面一致，因此不能读取信号。

在此，本第三实施方式为在这种情况下也能够应用的系统。

在通信领域中，为了减小地面反射的影响，有时采用圆极化波来作为相对置的发送/接收天线所用的电波。然而，通常，RFID标签的天线为偶极（Dipole）形状，即作为线极化波天线进行动作。因此，就RFID读写器与RFID标签之间的通信而言，极化波分集（Diversity）的效果很小，与有无地面等的反射无关，由标签的朝向来决定最大的极化面。因此，通过固定的极化波来发送/接收RFID读写器的信号。

在此，在本RFID标签系统的实施方式中，在将RFID标签的天线设置为倾斜的状态下与RFID读写器通信，RFID读写器对垂直极化波与水平极化波进行分离，并且能够利用极化波分集，进行最大比合成。

另外，由于该天线发送圆极化波的电波，所以能够应用贴片天线。

图6是表示在该情况下的RFID标签系统的RFID读写器的整体的电路结构的框图。本实施方式的RFID读写器30包括：天线31；发送电路32，其经由天线31发送所期望的数据；接收电路34a，其接受水平极化波成分；接收电路34b，其接收通过90度相位器31a使接收信号的相位变更90度之后的垂直极化波成分；合成电路36，其与这些接收电路34a、34b连接，对这些接收电路34a、34b的信号进行合成；循环器33a、33b，其分别切换接收电路34a、34b与发送电路32；控制部37，其控制上述所有的电路。

接收电路34a、34b分别接收水平极化波成分及垂直极化波成分的信号，通过合成电路36来逻辑性地进行合成。控制部37通过合成电路36重建数据，以使得总是保持最大的信噪比（S/N）。

图7是表示在该情况下的RFID读写器30的控制部37的动作的流程图。从发送电路32经由天线31发送用于起动图中省略的RFID标签的起动数据（S11）。通过天线31接收来自RFID标签的信号。此时，接收电路34a接收水平极化波成分，接收电路34b接收垂直极化波成分（S12）。控制部37将接收的数据分别保存在图中省略的存储器内（S13）。基于所保存的数据，通过合成电路36进行最大比合成（S14）。具体来说，通过合成水平极化波成分和垂直极化波成分，使得接收信号的信噪比大于由合成电路36分别接收水平极化波成分和垂直极化波成分的情况的信噪比。因此，合成电路作为合成单元及优化合成单元工作。另外，优化合成单元还可以构成为选择水平极化波成分与垂直极化波成分的接收信号中信噪比高的一方。在上述说明中，说明了利用水平极化波和垂直极化波进行接收的方式，但利用右倾斜45度极化波及左倾斜45度极化波进行接收也能够达到相同的效果。

接着，针对本实施方式的效果的验证进行说明。为了验证本实施方式的效果，取代图6示出的电路，而手动切换水平/垂直天线，确认无效点的不同。

图8是表示本验证所使用的整体结构的框图。在验证中，使RFID标签50与RFID读写器40相对置，与图3A、3B同样地，在RFID标签50与RFID读写器40的侧面设置金属的墙壁面61来作为反射面。另外，图中10a为非反射波，10b为反射波。RFID读写器40包括：发送天线32和接收天线34、切换发送天线32和接收天线34的循环器33、与循环器33连接的控制部39。

图9是表示在采用图8的结构手动切换接收天线34时，在水平极化波H（图中的虚线）、垂直极化波V（图中的双点划线）、合成了水平极化波H和垂直极化波V而分别使接收电平达到最高状态下的通信距离（横轴），与RFID读写器40的接收电平（dB）的关系的曲线图。此外，在图中还示出了圆极化波CIR（图中的单点划线）的情况，以作参考。

水平极化波H、垂直极化波V，根据通信距离的长短，各自接收电平的变动很大，但是，若对水平极化波H与垂直极化波V进行合成，将两者中的处于接收电平最高的状态的数据相连（图中用实线表示的数据），则能够获得不受通信距离的影响的很高的接收电平。即，能够确认：若利用合成电路进行最大比合成，则能够减少无效点。此外，在该情况下，能够得到比作为参考而示出的圆极化波CIR更高的接收电平。

另外，在上述实施方式中，从设置面积等的观点出发，针对利用一根天线兼用作发送/接收天线的情况进行了说明，但还可以分别设置发送/接收天线。

另外，在本实施方式中，如图6所示，针对设置了两个接收电路的情况进行了说明。然而，也可以设置一个接收电路，并设置切换电路来分时（按照时间）进行处理，以两次的通信结果作为基准进行计算。

此外，在本实施方式中说明的通过分时（按照时间）进行处理的方法，作为自适应阵列天线（Adaptive Array Antenna）的控制方法，已知有在例如日本专利4581534号公报等中公开的公知的技术，因此，省略具体的说明。

上面，参照附图，对本发明的实施方式进行了说明，本发明不限于图中示出的实施方式。针对图中示出的实施方式，在与本发明相同的范围内，或者在等同的范围内，能够进行各种各样的修正或变形。

由于本发明的RFID标签不产生无效点，所以有利于用作RFID标签。

Claims

1.一种RFID标签系统，其使RFID标签与RFID读写器进行通信，其特征在于，

所述RFID读写器具有用于发送/接收线极化波的电波的天线，所述线极化波具有相对于反射面而倾斜规定的角度的极化面，

所述RFID标签，具有配置成以具有与所述电波的极化面相同的极化面的方式而相对于水平方向和/或竖直方向倾斜的天线，

通过所述RFID标签的天线，接收/响应从所述RFID读写器的所述天线发出的所述电波。

2.如权利要求1所述的RFID标签系统，其特征在于，

所述RFID标签由至少包括半导体元件和天线的壳体或者成型体构成，所述壳体或者所述成型体为具有规定的边的板状，

所述RFID标签的天线，被配置成相对于所述规定的边而成规定的角度。

3.如权利要求2所述的RFID标签系统，其特征在于，

在将所述规定的边作为底边来配置RFID标签的情况下，所述RFID标签的天线的所述规定的角度是与RFID读写器所发送的电波的极化面的角度一致的角度。

4.如权利要求2所述的RFID标签系统，其特征在于，

所述壳体或者所述成型体是包括矩形在内的多边形。

5.如权利要求3所述的RFID标签系统，其特征在于，

所述壳体或者所述成型体是包括矩形在内的多边形。

6.如权利要求2～5中任一项所述的RFID标签系统，其特征在于，

所述RFID标签的所述天线为贴片天线、偶极天线中的任意一种天线。