CN104620261A - 物品管理系统 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一种物品管理系统，包括：阅读器天线(102)，包含在阻抗匹配状态下端接的开放式传输线；RF标签(104)，被放置于电磁耦合到阅读器天线(102)并且在管理对象物品(105)被放置于RF标签附近的状态下从阅读器天线(102)可见的位置；放置管理对象物品(105)的管理对象物品设置区，管理对象物品设置区设定在使管理对象物品(105)电磁耦合到RF标签(104)的标签天线的位置中；以及RFID阅读器(103)，将发射信号发送到阅读器天线(102)并且经阅读器天线(102)，接收从标签天线输出的响应信号。基于来自RF标签(104)的反射信号的强度或相位的变化，通过检测由于管理对象物品导致的标签天线的操作特性的变化，检测管理对象物品(105)存在与否。

Description

物品管理系统

技术领域

本发明涉及使用RF标签的物品管理系统。

背景技术

近年来变得普遍的RFID(射频识别)系统用于物品管理，诸如使用贴在各个管理对象物品的RF标签的库存管理。在专利文献1至3中公开了这种RFID系统的示例。在专利文献1至3公开的技术中，RF标签贴在各个管理对象物品上，并且以下述方式管理该管理对象物品。即，当能读取RF标签的标签信息时，确定该管理对象物品存在，而当不能读取标签信息时，能确定该管理对象物品不存在。然而，RFID系统的这种应用具有下述问题。

首先，存在未授权读取RF标签的标签信息的问题。例如，在使用RF标签来管理零售店中的货架上的商品的情况下，管理该商品的店员和计划购买该商品的顾客能读取由第三方贴在各个商品上的RF标签的标签信息。在这种情况下，例如，能使有关顾客打算购买或已经购买的商品的信息链接到顾客，导致隐私侵犯的问题。此外，当通过RFID系统管理待运送的储存在仓库中的原材料和产品时，第三方能读取分别贴在原材料和产品上的RF标签的标签信息，因此，原材料和产品的存储/交货状态被透露给第三方。这导致信息安全问题。

其次，存在RF标签昂贵的问题。目前，UHF带标签的价格已经降至低于约10日元。然而，该成本仍然是比用于物品管理，尤其是商品管理的条形码成本高两个数量级。因此，就成本而言，难以将RF标签贴在价格为约1000日元或更低的各个物品上。

在专利文献4中公开了解决这些问题的技术。专利文献4公开了以与使用RFID标签的方式相同的方式，管理物品的技术。具体地，专利文献4公开了与使用RFID系统的智能货架有关并且适合于监控货架上的物品存在与否的技术。

在专利文献4中，RF标签设置在货架上。将物品设置成使得待管理的每一物品(在下文中，称为“管理对象物品”)防止RFID阅读器读取设置在该货架上的多个RF标签。换句话说，在专利文献4中，管理对象物品设置在RF标签和贴在RFID阅读器的天线之间。此外，在专利文献4中，通过下述过程，监控物品的数量：

(a)RFID阅读器将电磁波辐射到货架；

(b)计算由于物品的存在，不能由RFID阅读器读取其标签信息的RF标签的数量；以及

(c)基于在过程(b)中获得的信息，计算物品的数量。

注意当物品设置在阅读器和标签之间时，调整RF标签，使得物品防止阅读器读取标签。

根据专利文献4中公开的上述技术，当管理对象物品设置在RFID阅读器和RF标签之间时，即，当管理对象物品存在于货架上时，物品阻止RF标签和RFID阅读器被查看，由此防止RFID阅读器读取RF标签的标签信息。具体地，当存在管理对象物品时，不能读取对应于该物品的RF标签的标签信息，因此，能检测到管理对象物品的存在。另一方面，当货架上没有管理对象物品时，具体地，当在RFID阅读器和RF标签之间没有管理对象物品时，不存在阻止RF标签和RFID阅读器的查看的管理对象物品，因此，RFID阅读器能读取RF标签的标签信息。由此，当没有管理对象物品时，能读取对应于该物品的标签信息，使得能检测不存在该物品。因此，在专利文献4中，能检测物品的存在与否，由此能管理货架上的物品。这是基于能管理的物品包含能防止射频能量传输的金属、水等等的前提。

根据在专利文献4中公开的上述技术，RF标签不贴在各个管理对象物品上，而是留在货架上。这避免由于未授权读取贴在各个管理对象物品上的RF标签的标签信息导致的诸如信息安全问题和隐私侵犯的问题。根据专利文献4中公开的技术，由于第三方未授权读取RF标签的标签信息导致的第一问题不会发生。此外，根据在专利文献4中公开的技术，RF标签不贴在各个物品上，而是留在货架上。因此，能重复地使用每一RF标签，由此每一物品的标签成本基本上等于通过将标签的成本除以使用标签的次数获得的值。即，根据专利文献4中公开的技术，通过使用RF标签足够多次，能解决RF标签昂贵的第二问题。

引用列表

[专利文献1]日本未审专利申请公开No.2011-114633

[专利文献2]日本未审专利申请公开No.2012-117905

[专利文献3]日本未审专利申请公开No.2006-197202

[专利文献4]USP 7,271,724

发明内容

技术问题

在专利文献4中公开的上述技术中，将待管理的物品设置在RFID阅读器和RF标签之间。换句话说，在专利文献4公开的技术中，设置物品的位置限于RFID阅读器和RF标签之间的位置。此外，在专利文献4公开的技术中，为了管理多个物品同时确保RFID阅读器的宽覆盖范围，RFID阅读器和放置RF标签的货架需要设置成相互隔开。换句话说，提供为RFID阅读器的一部分的阅读器天线也与货架隔开。这是因为贴在RFID阅读器上的常用阅读器天线被设计成操作为在远场产生均匀无线电波的波源。因此，引入使用在专利文献4中公开的技术的系统基于要求用于传播与RFID阅读器和RF标签之间的通信有关的无线电波的大的空间。

即，在专利文献4公开的技术中，贴在RFID阅读器上的阅读器天线和货架、管理对象物品及RF标签之间的距离足够大，以及从远小于货架的阅读器天线辐射无线电波。

在这种情况下，取决于货架的材料质量，尤其是当货架由金属材料制成时，多路径现象发生，使得由于无线电波的干扰，标签读取不稳定，由此使得难以读取RF标签的标签信息。此外，如果人或物体进入放置阅读器天线和管理对象物品的位置之间的空间中，产生如在管理对象物品存在的情况下，不能读取标签信息的问题，或即使在没有管理对象物品的情况下，产生错误检测。

本发明的目的是提供解决上述问题的物品管理系统。

解决问题的技术方案

根据本发明的物品管理系统包括：阅读器天线，包括开放式传输线并且发射和接收无线电信号，以阻抗匹配状态端接开放式传输线；RF标签，被放置于电磁地耦合到阅读器天线并且在管理对象物品被放置于RF标签附近的状态下，从阅读器天线可见的位置；放置管理对象物品的管理对象物品设置区，设定在管理对象物品电磁地耦合到RF标签的标签天线的位置；以及RFID阅读器，将发射信号发送到阅读器天线，并且经由阅读器天线接收从标签天线输出的响应信号。在根据本发明的物品管理系统中，RFID阅读器基于从RF标签反射的信号的强度或相位的变化，通过检测由于管理对象物品的存在导致的标签天线的操作特性的变化，检测管理对象物品的存在与否。

发明的有益效果

根据本发明，可以提供能防止管理对象物品的存在与否的错误检测，同时提高有关管理对象物品的安全性的物品管理系统。

附图说明

图1是根据第一示例性实施例的物品管理系统的示意图；

图2是根据第一示例性实施例的物品管理系统的俯视图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图3是根据第一示例性实施例的物品管理系统的正截面图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图4是根据第一示例性实施例的物品管理系统的侧截面图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图5是示出相对于电场E_θ中的准静电场、感应场和辐射场的相对强度，由波长λ归一化的距离r的相关性的表；

图6是根据第二示例性实施例的物品管理系统的俯视图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图7是根据第二示例性实施例的物品管理系统的正截面图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图8是根据第二示例性实施例的物品管理系统的侧截面图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图9是根据第三示例性实施例的物品管理系统的俯视图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图10是根据第三示例性实施例的物品管理系统的正截面图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图11是根据第三示例性实施例的物品管理系统的侧截面图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图12是根据第四示例性实施例的物品管理系统的俯视图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图13是根据第四示例性实施例的物品管理系统的正截面图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图14是根据第四示例性实施例的物品管理系统的侧截面图，示出物品管理系统中，管理对象物品的设置以及RF标签和阅读器天线之间的位置关系；

图15是根据第五示例性实施例的物品管理系统中的开放式传输线的示意图；以及

图16是根据第六示例性实施例的物品管理系统的透视图。

具体实施方式

第一示例性实施例

在下文中，将参考附图，描述本发明的实施例。首先，图1示出了根据第一示例性实施例的物品管理系统1的示意图。如图1所示，根据第一示例性实施例的物品管理系统1包括阅读器天线102、RFID阅读器103、RF标签104和管理对象物品105。阅读器天线102由介电层101、带状导体102a、接地导体102g和匹配的终端电阻器Rt组成。

介电层101是例如由介电材料形成的板状构件。放置每一管理对象物品的介电层101的表面在下文中称为正面。除在分别描述带状导体和接地导体的情况下，阅读器天线在下文中由102表示。阅读器天线102由在阻抗匹配状态下端接的开放式传输线形成，并且向RF标签104发射和从其接收无线电信号。阅读器天线102是用于包含作为开放式传输线的微带线的阅读器的行波型近场天线。阅读器天线102能将共面线、接地共面线、槽线、平衡双线传输线等等用作开放式传输线，产生主要由传输线周围的准静电场和感应场组成的电磁场分布。注意，在没有允许电磁场泄漏的任何特殊设备的情况下，外周被屏蔽以及周围不会产生这种电磁场的屏蔽传输线，诸如共轴电缆和波导不能用作阅读器天线102。

RFID阅读器103将发射信号发送到阅读器天线102，并且经阅读器天线102接收由RF标签104的标签天线产生的响应信号。具体地，阅读器天线102的一端连接到RFID阅读器103。此外，RFID阅读器103将所产生的发射信号发送到阅读器天线102，以及将所发射的信号发射到与阅读器天线102电磁耦合的RF标签104的标签天线。另一方面，RFID阅读器103接收由RF标签104生成并且经无线电通信，发射到阅读器天线102的响应信号。匹配的终端电阻器Rt被连接到阅读器天线102的带状导体的另一端。

RF标签104被放置于与阅读器天线102电磁耦合，并且在将管理对象物品放在RF标签附近的状态下从阅读器天线102可见的位置。该示例性实施例例示将无源标签用作每一RF标签104的示例，但有源标签也能用作每一RF标签104。当无源标签从阅读器天线102接收询问ID的信号(在下文中，称为“标签信息”)时，无源标签基于通过标签天线获得的信号的一部分，通过使用芯片内的电源电路(未示出)，生成允许其自身的芯片操作的电力。此外，无源标签解码所接收的信号的一部分并且生成接收的数据。然后，无源标签参考在芯片内的存储器电路中存储的标签信息，通过使调制器(未示出)操作，生成调制信号，并且经标签天线，将调制信号发射到阅读器天线102。

每一管理对象物品105设置在与相应的RF标签104的标签天线电磁耦合的位置。设置管理对象物品105的位置在下文中，称为管理对象物品设置区110。优选地，将包含具有高相对介电常数的材料，诸如水分的物品或包含金属的物品用作管理对象物品105，但管理对象物品105不限于此。具体地，不仅瓶装饮料、罐装饮料和铝包装的零食，而且厚纸束，诸如书、饭团、面包、塑料容器包装的配菜、人体的手或脚以及鞋子能用作管理对象物品。由此，能处理各种物品，包括包含大量水分的物品。这归功于在UHF带或微波带中使用RFID系统。在13.56MHz或更小的频带中使用的RFID系统中，趋肤深度大，由此，对水分的反应极其低。在这些频带中，电磁感应用于阅读器和标签之间的耦合。由于电磁感应是一种磁耦合，电磁感应对相对磁导率的差异敏感，但对相对介电常数的差异不敏感。因此，即使当水的相对介电常数为极其高的80时，标签天线的操作在电磁感应中，对水分不能灵敏地反应。通常，许多材料，除磁性材料外，具有接近1的相对磁导率。另一方面，在许多情况下，相对介电常数大大不同于1。与仅取决于电磁感应的RFID系统不同，本发明使用准静电场、感应场和辐射场的电磁分量，导致标签和阅读器天线的相对设置的自由度增加。例如，不需要如同在使用电磁感应的RFID系统中的，允许在阅读器天线中产生的磁通量穿透标签的线圈状天线的对准，或对准的条件不严格。当使用较高频带时，数据速率也变得高于在使用电磁感应的RFID系统的情况下的数据速率。因此，优选将RFID系统用在UHF带或微波带中。注意，每一RF标签104可以覆盖有塑料板等等。这有助于增加每一标签的耐久性。尽管在一些情况下，少量水分，诸如凝露可能存在于每一RF标签的正面上，但通过调整标签天线和管理对象物品之间的耦合系数等等，能消除少量水分的影响。

现在将描述根据第一示例性实施例的物品管理系统1的操作。物品管理系统1基于由每一RF标签104生成的响应信号，检测每一管理对象物品的存在与否。在检测操作中，物品管理系统1首先经阅读器天线102，从RFID阅读器103发送作为发射信号的标签信息读取命令。

接着，RF标签104接收发射信号。然后，RF标签104通过使用一部分接收的信号，生成电力，并且开始该操作。在此之后，RF标签104解码接收的信号并且再现包括在接收的信号中的接收的数据。RF标签104参考接收的数据和在内置存储器电路中存储的标签信息。当通过基于标签信息和接收的数据确定，需要发送响应时，将基于标签信号生成的调制信号发送到阅读器天线102，作为响应信号。

此时，RFID阅读器103基于对应于所发送的标签信息读取命令的，来自RF标签104的响应信号的强度或相位的变化，确定管理对象物品存在与否。在更具体的示例中，当来自RF标签104的响应信号的信号强度高时，RFID阅读器103确定不存在管理对象物品，而当来自RF标签104的响应信号的信号强度低时，RFID阅读器103确定存在管理对象物品。例如，在图1所示的示例中，在设置在图的最右侧的RF标签104上没有管理对象物品。因此，RF标签104能发送具有比在管理对象物品存在的情况下更高的信号强度的响应信号，由此RFID阅读器103基于该信号强度，确定在对应于RF标签104的位置，不存在管理对象物品105。另一方面，管理对象物品105分别被放置于图1所示的另三个RF标签104上。因此，由另三个RF标签104的每一个发送的响应信号的信号强度低于在管理对象物品不存在的情况下的强度。因此，RFID阅读器103确定在分别对应于另三个RF标签104的位置，存在管理对象物品105。响应信号的信号强度低的示例包括当响应信号的强度低于能由RFID阅读器103的接收灵敏度检测的强度时，不能检测到响应信号的情形。在此假定RFID阅读器103连接到计算机，或充当计算机的一部分，以及由计算机执行有关管理对象物品105是否存在的确定。

如上所述，由于管理对象物品105和RF标签104的标签天线之间的电磁耦合，响应信号的信号强度改变。关于这一点，在下文中，将更详细地描述管理对象物品105、RF标签104和阅读器天线102之间的位置关系。

图2示出根据第一示例性实施例的物品管理系统1的俯视图。图2示出放置一个管理对象物品105的区域的放大俯视图。如图2所示，在物品管理系统1中，在介电层101上形成阅读器天线102的带状导体102a。RF标签104被放置于带状导体102a的上方。此外，放置管理对象物品的管理对象物品设置区110设定在覆盖RF标签104且在RF标签104上方的位置。尽管如上所述，管理对象物品设置区110设定在覆盖RF标签104的位置中，但RF标签104和管理对象物品设置区110的设置不限于此，只要RF标签104和管理对象物品相互足够接近，足以使它们电磁耦合在一起即可。RF标签104包括RFID芯片111和标签天线112。

接着，图3示出根据第一示例性实施例的物品管理系统1的正截面图。如图2一样，图3示出放置管理对象物品105的区域的放大视图。如图3所示，在物品管理系统1中，在介电层101的正面上形成带状导体102a，以及在介电层101的背面上形成接地导体102g，由此构成作为形成阅读器天线102的开放式电传输线中的一种的微带线。带状导体102a的一端通过匹配的终端电阻器Rt与接地导体102g相连。RFID阅读器103连接到带状导体102a的另一端。该连接使得在阻抗匹配状态中端接带状导体102a。注意用于主要提高耐久性的盖可以设置在带状导体102a的上方，或接地导体102g的下方。

如图3所示，管理对象物品105设置在管理对象物品和RF标签104的标签天线112之间的距离对应于第一距离L1的位置。RF标签104的标签天线112设置在标签天线和阅读器天线102之间的距离对应于第二距离L2的位置。优选地，将第一距离L1和第二距离L2设定成满足关系L1<L2。这便于稍后所述的耦合系数k1和k2之间的关系的设定满足k1<k2。图3仅示例管理对象物品105、标签天线112和阅读器天线102之中的距离之间的关系。然而，在用例如塑料板等等覆盖RF标签104的情况下，为满足距离之间的上述关系，还能使用塑料板的厚度。具体地，RF标签104内置在塑料板中，以及使用该塑料板形成具有其中包含RF标签的薄片，由此，使得可以确保第一距离L1和第二距离L2之间的关系。使用塑料板形成薄片的方法是用于确保第一距离L1和第二距离L2之间的关系的一种方式，以及也能使用其他方法。更具体地说，优选地将考虑波长缩短率的电气长度用作在此使用的“距离”。更优选将视线距离用作在此使用的“距离”。

接着，图4示出根据第一示例性实施例的物品管理系统1的侧截面图。如图2一样，图4示出放置管理对象物品105的区域的放大视图。如图4所示，在第一示例性实施例中，带状导体102a位于RF标签104下方的区域的一部分中。此外，在物品管理系统1中，也如在侧视图中，以第一距离L1和第二距离L2之间的关系满足L1<L2的条件的方式，放置RF标签104和管理对象物品105。

现在，将参考图2至4，更详细地描述物品管理系统1的部件之间的关系的效果。

首先参考图2，在物品管理系统1中，管理对象物品105设置在RF标签104的标签天线112的上方，使得管理对象物品105和标签天线112之间的距离对应于第一距离L1。连接到RFID阅读器103的阅读器天线102设置在RF标签104的下方，使得阅读器天线102和标签天线112之间的视线距离对应于第二距离L2。由此，在物品管理系统1中，管理对象物品105设置在除夹在阅读器天线102和RF标签104之间的区域外的区域中。这防止管理对象物品105遮挡阅读器天线102和RF标签104之间的视线。在物品管理系统1中，阅读器天线102和标签天线112之间的距离称为第二距离L2。

如上所述，在物品管理系统1中，调整管理对象物品105和标签天线112之间的第一距离L1和作为标签天线112和阅读器天线102之间的视线距离的第二距离L2。此外，在物品管理系统1中，调整第一距离L1和第二距离L2，由此调整管理对象物品105和标签天线112之间的耦合系数k2和标签天线112和阅读器天线102之间的耦合系数k1。此外，在物品管理系统1中，根据依据管理对象物品105存在与否改变的耦合系数k2，改变标签天线112和阅读器天线102之间的信号强度，以及基于信号强度的改变，确定管理对象物品105的存在与否。

因此，在下文中，将描述基于第一距离L1、第二距离L2和耦合系数k1和k2的关系和设定值，根据第一示例性实施例的物品管理系统1的效果。当本发明使用电磁耦合时，能通过电磁场模拟器，相对容易评估分别表示电磁耦合的强度的耦合系数。在电磁耦合的描述中，假定由λ表示标签天线112和阅读器天线102之间的无线电信号的波长，将离波源(例如天线)小于λ/2π(π表示圆周率)的距离的场称为无功近场，以及将离波源大于λ/2π并且小于λ的距离的场称为辐射近场。这两个场统称为近场区域。

在该近场中，电磁场呈现复杂性，以及准静电场、感应场和辐射场以不可忽视的强度比存在。合成电磁场的矢量以各种方式在空间和时间上改变。例如，在无穷小偶极天线用作波源的情况下，当由天线形成的电磁场E[V/m]和磁场H[A/m]由球面坐标系统(r,θ,)和相量表示表示时，获得下述表达式(1)至(4)。

$E_{\mathrm{\&theta;}}=\frac{\mathrm{ql}}{4\mathrm{\&pi;\&epsiv;}}\{\frac{1}{r^3}+\frac{1}{r^2}\&CenterDot;\frac{1}{(\mathrm{\&lambda;}/2\mathrm{\&pi;})}\&CenterDot;e^{j\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}}+\frac{1}{r}\&CenterDot;\frac{1}{{(\mathrm{\&lambda;}/2\mathrm{\&pi;})}^2}\&CenterDot;e^{\mathrm{j\&pi;}}\}\&CenterDot;e^{-\mathrm{jkr}}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&theta;}...\left(1\right)$

$E_r=\frac{\mathrm{ql}}{2\mathrm{\&pi;\&epsiv;}}\{\frac{1}{r^3}+\frac{1}{r^2}\&CenterDot;\frac{1}{(\mathrm{\&lambda;}/2\mathrm{\&pi;})}\&CenterDot;e^{j\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}}\}\&CenterDot;e^{-\mathrm{jkr}}\&CenterDot;\cos \mathrm{\&theta;}...\left(2\right)$

$H_{\mathrm{\&phi;}}=\frac{\mathrm{ql}}{4\mathrm{\&pi;}\sqrt{\mathrm{\&epsiv;\&mu;}}}\{\frac{1}{r^2}\&CenterDot;\frac{1}{(\mathrm{\&lambda;}/2\mathrm{\&pi;})}\&CenterDot;e^{j\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}}+\frac{1}{r}\&CenterDot;\frac{1}{(\mathrm{\&lambda;}/2\mathrm{\&pi;})}\&CenterDot;e^{\mathrm{j\&pi;}}\}\&CenterDot;e^{-\mathrm{jkr}}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&phi;}...\left(3\right)$

E_φ＝H_θ＝H_r＝0…(4)

在上述表达式(1)至(4)中，由q[C]表示在无穷小偶极天线中存储的电荷；由1[m]表示天线的长度；由λ[m]表示波长，以及由r[m]表示从波源到观察点的距离。此外，π表示圆周率，ε表示相对介电常数，以及μ表示磁导率。在表达式(1)至(4)中，与1/r³成比例的项表示准静电场；与1/r²成比例的项表示感应场，以及与1/r成比例的项表示辐射场。电磁分量与距离r的相关性改变，由此，取决于该距离r，电磁分量的相对强度改变。

图5是相对于电磁场E_θ中的准静电场、感应场和辐射场的相对强度，由波长λ归一化的距离r的相关性的表。图5的表中的第二行表示以基本上等于日本的无线电法律所许可的UHF(超高频率)带RFID的频率的950Mhz的自由空间波长换算的距离。

如从图5所示的表显而易见，随着距离r增加，电磁场的强度减小以及各个分量的比率也改变。例如，在r<λ/2π的区域，场强按准静电场、感应场和辐射场的顺序增加，以及在r>λ/2π的区域，场强按准静电场、感应场和辐射场的顺序减小。此外，在r>λ的区域中，准静电场和感应场的每一个的贡献极其小，在r>2λ的远场区中，除辐射场分量外，几乎没有分量。另一方面，在r<λ的区域中，准静电场和感应场的每一个的贡献仍然足够，以及在r<λ/2π的无功近场中，准静电场和感应场的每一个的贡献大。如表达式(1)至(4)所示，与辐射场相比，准静电场和感应场包括r辐射分量和φ方向分量，以及θ方向分量，由此包括各种方向中的分量。

通常，与从天线辐射并且在空气中传播的电磁场相比，在如上所述的无功近场中，保持在天线附近的准静电场和感应场是主要的，以及绝对电磁场强度高。在辐射近场中，随着离波源的距离增加，绝对电磁场强通常减小。此外，准静电场和感应场的相对强度减小，以及辐射场的相对强度增加。如上所述，准静电场和感应场存在于近场中，这些电磁场产生阅读器天线102和标签天线112之间的耦合和标签天线112和管理对象物品105之间的耦合。

在使用普通的UHF带或微波带的无源RFID系统中，阅读器天线102和标签天线112之间的距离r满足关系r>λ，以及辐射场用于通信。为了有效地产生辐射场，由贴片天线代表的共振天线用作阅读器天线102。当这种共振天线用在r<λ的近场中时，由于共振天线的驻波，取决于沿天线的位置，电磁场的强度大大地改变。例如，在驻波的峰值附近，振幅变为最大，而在驻波的中点附近，振幅变为0。因此，当阅读器天线102，例如使用共振天线，和标签天线112之间的距离r满足关系r<λ时，在阅读器天线的驻波的中点附近的部分，标签天线不能从阅读器天线接收信号，或所接收的信号强度极其低。换句话说，形成死区，造成使用该系统的问题。

鉴于上述情形，在专利文献4中公开的系统没有选择，只能采用将RFID阅读器放在与放置物品的货架、物品105和RF标签充分隔开的位置，由此使从远小于货架的阅读器天线发射无线电波，并且确保宽的覆盖区。因此，在专利文献4中公开的系统要求RFID阅读器和每一RF标签之间的大的空间。取决于货架的材料的质量，尤其是当货架由金属材料制成时，例如，出现多路径现象，使得由于无线电波的干扰，标签阅读不稳定，由此在一些情况下，使得难以阅读标签信息，与管理对象物品存在与否无关。如果人或物体进入放置阅读器天线和物品的位置之间的空间，产生如在物品存在的情况下，不能读取标签信息的问题，或甚至在没有物品的状态下，产生错误检测。

另一方面，通过存在于r<λ的近场的，更优选，在r<λ/2π无功近场中的准静电场和感应场，由电磁耦合天线形成耦合电路。在这种情况下，消除RFID阅读器和每一RF标签之间的大的空间的上述需求。然而，如果将共振天线简单用作阅读器天线102，则形成死区，带来系统使用的问题。此外，如果在标签附近，使用通常具有约λ大小的驻波天线，则覆盖区极其窄。

因此，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，连接到RFID阅读器103的阅读器天线102由在阻抗匹配状态中端接的开放式传输线形成，以及以使开放式传输线和RF标签104的标签天线112相互电磁耦合在一起的方式，设置每一RF标签104。此外，在物品管理系统1中，将发射少量无线电波的开放式传输线用作RFID阅读器103的阅读器天线102，由此通过在开放式传输线周围生成的准静电场和感应场，由电磁耦合阅读器天线102和标签天线112，形成耦合电路。换句话说，开放式传输线用作在近场中操作的行波天线。该配置消除阅读器天线102和RF标签104之间的大的空间的需要。此外，阅读器天线102和标签天线112通过在彼此短距离内的位置的耦合电路相互通信。这防止由于出现多路径现象，或由于人或物体进入放置阅读器天线102和管理对象物品105的位置之间的空间的错误检测。此外，由于在阻抗匹配状态中端接的开放式传输线被用作阅读器天线102，通过该天线传播的电磁波的主要分量不产生任何驻波，并且作为行波传播到匹配的终端。严格地说，在此使用的术语“不产生任何驻波”是指驻波非常小，驻波比是等于或小于2的值，优选地，等于或小于1.2的值。

当以足够精度匹配传输线的终端时，或当在终端附近，充分地衰减通过传输线传播的电磁波时，在传输线内不产生大的驻波，以及行波用作主要分量。使用传输线中的电磁场分布使得能够形成行波天线。此外，在线的附近的空间中产生的电磁场中，辐射场相对小，以及静电场和感应场是主要分量。静电场和感应场的电磁场强度高于辐射场的强度。即使当阅读器以相同输出操作时，由每一RF标签104获得的电磁场强度增加。换句话说，可以产生防止辐射场外周散布，同时确保每一标签的操作的环境。

在通常使用的驻波天线，诸如贴片天线中，由于天线内的驻波，天线附近的电磁场分布极其不均匀。由于有必要避免死区，能管理该管理对象物品105的区域有限。另一方面，就该示例性实施例而言，在由上述的开放式传输线形成的行波天线的情况下，即使在天线附近，在电磁场分布中，也没有恒定部分，诸如节点，以及整个场分布始终改变。因此，由于与沿天线的驻波有关的电磁场在近场中也均匀，没有不能读取RF标签104的标签信息的区域。即，增加阅读器天线102和标签天线112的设置的自由度。

物品管理系统1通过将行波用作信号，通过阅读器天线102和标签天线112之间的电磁耦合执行通信。因此，与共振天线不同，不形成死区，由此，能没有任何问题地使用该系统。因此，在物品管理系统1中，能通过在开放式传输线周围生成的准静电场和感应场的强度足够大来使RF标签104操作的范围内，与波长无关，通过延长传输线，确保宽的覆盖区。即，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，使用如上所述的开放式传输线抑制电力的辐射损失和便于覆盖区的增大。

注意，在此使用的术语“开放式传输线”是指基本上用于在线的纵向中传输电磁波，同时抑制电磁波的辐射的开放式传输线。开放式传输线的示例包括平衡双线传输线、与平衡双线传输线类似的传输线，诸如微带线的传输线、共面线和槽线以及这些传输线的变形，诸如接地共面线和三板线。取决于条件，可以使用平面状延伸并且通过改变网状导体部和板状导体部之间的窄空间区中的和网状导体部外的浸出区域中的电磁场来发射信号的天线。以平面状延伸的天线还操作为行波天线，尽管该天线具有驻波，由此不是完美的。如果能忽略由驻波引起的电磁场分布的不均匀，则能使用该天线。另一方面，在没有用于泄漏上述电磁场的任何特殊设备的情况下，不能使用屏蔽其外周并且在其周围，不产生上述电磁场的屏蔽传输线，诸如共轴电缆和波导

还存在电磁波传输薄片，通过允许电磁场存在于相对导电薄片材料之间的窄空间区域中，以及通过改变两个导电薄片材料之间的电压，由此改变电磁场，或通过改变电磁场，由此改变导电薄片材料之间的电压，使电磁场在所需方向中传播。在更宽范的意义上，该电磁波传输薄片当沿薄片的纵向看时，能被看作本发明的一种开放式传输线。然而，不能认为提供该电磁波传输薄片总是执行本发明的最佳方式，因为在薄片中存在驻波。在电磁波传输薄片的情况下，能假定波导的上表面具有足够细于波长的金属网以及倏逝波从上表面泄漏。具有通常以小于波长的1/10的间隔形成并且具有小于波长的1/10的宽度和长度的多个槽并且能经其泄漏电磁场的传输线能被看作根据第一示例性实施例的物品管理系统1的一种开放式传输线。

另一方面，根据第一示例性实施例的物品管理系统1的开放式传输线不同于使用所谓的曲柄线天线、曲折线天线、泄漏同轴电缆等等来通过设计曲柄形状来使开放式传输线发射强的电磁波，或通过有效地利用高次模获得恒定辐射场的用于远场中的电磁辐射的行波天线。在这种天线中，从利用约波长大小，通常，波长的1/10或更大的大小定期形成的曲柄形状或槽，辐射优先发生。因此，取决于位置，如在上述共振天线中，电磁场的强度大大地改变。为此，在近场中使用行波天线使得标签信息的读取不稳定，或使得在一些位置难以读取标签，产生系统使用的问题。此外，在UHF带RFID系统中，将不同频率分配给世界上的国家并且分布在约860至960MHz的带宽中。这提供约10％的宽分数带宽，由此要求共振天线的共振点的设计或曲柄、曲折或槽的间距的大的改变。另一方面，根据第一示例性实施例的物品管理系统1使用具有极其宽的带宽的开放式传输线，使得可以使用与阅读器天线102相同的天线，而无需任何特殊改变。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，形成将每一管理对象物品105放置成与每一RF标签104分隔开的管理对象物品设置区110，使得管理对象物品105和每一RF标签104的标签天线112电磁耦合在一起。因此，当管理对象物品105存在时，管理对象物品105和标签天线112形成耦合电路，使得标签天线112的共振频率改变，以及标签天线112的馈电点阻抗改变，与不存在管理对象物品105的情形不同。标签天线112通常被配置成以用于在自由空间中通信的信号的频率共振，并且具有调整的馈电点阻抗和最大接收灵敏度。上述改变降低接收灵敏度并且当将反射信号发送到RFID阅读器103时，对标签天线112的操作有不良影响。因此，降低相对于用于通信的信号的受电灵敏度。此外，还降低由RF标签104反射的信号的传输输出。因此，RF标签104不能从RFID阅读器103接收信号。否则，信号的受电强度太低，以致不能确保标签操作功率，或标签不能产生足够强度的反射电磁场。因此，RFID阅读器103不能读取RF标签104的标签信息。此外，到达RFID阅读器103的反射电磁场的强度或相位根据标签的共振频率的改变而大大地改变。即，当管理对象物品105存在于管理对象物品设置区110中时，不能读取标签信息，或来自RF标签104的反射电磁场的强度或相位与不存在管理对象物品105的情形大大地改变，因此，RFID阅读器103能检测管理对象物品105存在。换句话说，作为取决于管理对象物品105的存在与否，标签天线112的操作特性的变化的出现的结果，RFID阅读器103能检测来自RF标签104的反射信号的强度或相位的变化，并且还能基于检测结果，检测管理对象物品的存在与否。

由此，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，不必要求每一管理对象物品105遮挡RF标签104和RFID阅读器103之间的视线，以便检测管理对象物品105的存在与否。仅需要提供将管理对象物品105放置成与标签天线112(或RF标签104)隔开的位置，以便管理对象物品105和标签天线112能电磁地耦合在一起。因此，放置待管理的每一物品的位置不限于RFID阅读器103和每一RF标签104之间的位置，由此，能任意地设置物品。

根据第一示例性实施例的物品管理系统1基于通过阅读器天线102的RFID阅读器103中的标签信息的读取信号的变化，确定标签天线112的操作特性的变化，代替基于阅读器天线102的操作特性的变化，简单地检测将物品设置在供电阅读器天线102的附近。RF标签104的插入增加阅读器天线102和管理对象物品105的相对位置的自由度。设置多个RF标签104使得可以通过使用单一阅读器天线102和单一RFID阅读器103，检测多个管理对象物品105的存在与否。此外，由位于设置管理对象物品105的位置的标签天线112形成的电磁场不仅包括辐射场的分量，而且包括准静电场和感应场的分量。因此，电磁分量散布在各个方向，与普通的远场中的辐射场分量不同。因此，根据第一示例性实施例的物品管理系统1能增加待管理的物品和标签的相对位置的自由度。

在基于RFID系统的根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，每一RF标签104具有唯一ID(标签信息)并且能基于标签信息，实现多次访问。因此，如果每一RF标签104的标签信息被链接到设置相应的管理对象物品105的位置，则能基于不能读取的RF标签104的标签信息，识别管理对象物品105存在的位置。另一方面，当管理对象物品105不存在时，RF标签104能响应来自RFID阅读器103的信号并且RFID阅读器103能读取RF标签104的标签信息。因此，由于当管理对象物品105不存在时，能通过反射电磁场的正常强度，读取RF标签104的标签信息，能检测不存在管理对象物品105。此外，能基于RF标签104的所读取的标签信息，指定不存在管理对象物品105的位置。同时在管理多个管理对象物品105的情况下，能指定分别设置管理对象物品105的位置来管理物品，因为链接到分别放置管理对象物品105的位置的标签信息段相互不同。由于能如上所述检测管理对象物品105的存在与否，因此，根据第一示例性实施例的物品管理系统1能管理管理对象物品105的存在与否，而不需要将RF标签104贴在各个物品上。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，仅需要提供将每一管理对象物品105放置成与每一RF标签104隔开以便能使管理对象物品105和每一RF标签104的标签天线112电磁耦合在一起的位置。因此，由于RF标签104能重复地被使用，而不需要将RF标签104贴在各个管理对象物品105上，每一物品的标签成本能基本上等于通过将标签的价格除以标签使用次数获得的值。即，事实上，通过使用标签足够多次，能解决RF标签104昂贵的问题。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，RF标签104不贴在各个管理对象物品105上。这避免由于未授权读取贴在各个管理对象物品105上的RF标签104所带来的信息安全问题和侵犯隐私的问题。即，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，第三方未授权读取标签信息的问题不会发生。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，假定由λ表示用于RFID阅读器103和RF标签104之间的通信的信号的波长，假定形成放置管理对象物品105的管理对象物品设置区110以便管理对象物品105和标签天线112之间的第一距离满足关系L1≤λ。在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，作为RFID阅读器103的阅读器天线102和RF标签104的标签天线112之间的视线距离的第二距离L2满足关系L2≤λ。在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中使用的术语“距离”是指无线电波传播距离。该距离约等于几何最短距离。

如果RF标签104的标签天线112和放置管理对象物品105的管理对象物品设置区110之间的距离L1满足关系L1≤λ，则当从RF标签104看，放置物品的位置落在近场内。因此，当准静电场和感应场的每一个的贡献足够大并且管理对象物品105包括具有高相对介电常数的材料，诸如水分或金属时，并且当在管理对象物品设置区110中存在管理对象物品105时，能通过准静电场或感应场，使标签天线112和管理对象物品105电磁耦合在一起。还能将包含大量水分的人体检测为管理对象物品105，并且还能用来管理人的交通路线。

当将第一距离L1设定成满足L1≤λ的值时，在标签天线112的近场中，存在具有不可忽略强度的准静电场和感应场。这些电磁分量通过互感、电容等等，导致标签天线112和管理对象物品105之间的电磁耦合。因此，取决于管理对象物品105的存在与否，标签天线112的电路常数改变，并且标签天线112的操作特性也改变。取决于管理对象物品105的存在与否的更显著变化是标签天线112的共振频率的变化。当将市场上可获得的RF标签用作RF标签104以便抑制系统的成本时，基于偶极天线的驻波天线被用作标签天线112。在这种RF标签104中，能通过根据无线电通信的频率，设定标签天线112的共振频率，实现高灵敏度。由此，标签天线112的共振频率以设定频率共振的状态对应于管理对象物品105不存在的状态。

接着，当管理对象物品105放在RF标签104上时，标签天线112耦合到管理对象物品105，导致共振频率的显著降低。因此，大大地降低处于无线电通信的频率的标签天线112的灵敏度。例如，如果由于接收灵敏度的降低，不能覆盖用于RFID芯片111的操作功率，RF标签104不会响应来自RFID阅读器103的询问。即使能覆盖操作功率，标签天线112不能引起在RFID芯片111中生成的调制信号头改变具有足够强度的空间中的电磁场。

因此，当管理对象物品105存在时，RF标签104不能响应来自RFID阅读器103的询问，或来自RF标签104的反射电磁场的强度大大地改变，不同于管理对象物品105不存在的情形。RFID阅读器103检测反射电磁场的强度的变化，由此使得可以确定不存在管理对象物品105。该确定过程能由例如计算机来执行。如上所述，根据第一示例性实施例的物品管理系统1能检测管理对象物品105的存在与否，而不需要将RF标签104贴在各个管理对象物品105上，并且能管理每一管理对象物品105的存在与否。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，为了引起取决于每一管理对象物品105的存在与否的每一RF标签104的响应改变，仅需要RF标签104和管理对象物品105之间的第一距离满足关系L1≤λ，不需要管理对象物品105遮挡RF标签104和阅读器天线102之间的视线。即，管理对象物品105放置的位置不限于RFID阅读器103的标签天线112和RF标签104之间的位置，导致放置的自由度增加。例如，在检测货架上的物品存在与否的情况下，阅读器天线102和RF标签104能被包含在搁板中。在这种情况下，天线从外部不可见，外观上极其良好。

尽管上面主要描述了检测由于标签天线112的共振频率与无线电通信频率的偏差所导致的信号强度的变化的系统，但本发明不限于此。如果共振频率的偏差发生，以阅读器扫描法律允许范围内的无线电通信频率的方式，可以检测物品的存在与否，以及检测共振频率的偏差。大的相位变化发生在共振频率前后。因此，不必说，能通过观察相位变化，检测物品的存在与否。

关于上述第一距离L1，如果标签天线112和阅读器天线102之间的视线距离L2满足关系L2≤λ，则阅读器天线102和标签天线112落在近场内。在此所使用的术语“视线距离L2”是指作为阅读器天线102中的尤其强的波源的带状导体102a与标签天线112之间的距离。当将视线距离L2设定成等于或小于λ时，准静电场和感应场的每一个的贡献足够大，由此，能使阅读器天线102和标签天线112电磁耦合在一起。尤其在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，基于模拟量，即来自每一RF标签104的反射电磁场的强度，确定每一物品存在与否。因此，由于无线电波干扰导致的反射电磁场的强度变化很可能导致错误检测。然而，通过上述结构，根据第一示例性实施例的物品管理系统1能基于直达波，在阅读器天线102和标签天线112之间建立无线电通信，使得由于多路径现象的无线电波干扰不太可能发生。这防止错误检测。此外，由RFID阅读器103和每一RF标签104的天线形成的电磁场不仅包括辐射场的分量，而且包括准静电场和感应场的分量。因此，电磁分量散布在各个方向，不同于仅普通的远场辐射场分量存在的情形。因此，根据第一示例性实施例的物品管理系统1能增加阅读器天线102和每一RF标签104的相对位置的自由度。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统中，基于模拟量，诸如来自每一RF标签104的反射电磁场的强度或相位的变化，或标签天线112的共振频率的变化，确定物品的存在与否。因此，与周围环境有关的无线电波干扰导致错误检测。然而，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，如果满足关系L2≤λ，则阅读器天线102和标签天线112之间的无线电通信基于直达波，因此，由于反映周围环境的多路径现象而导致的无线电波干扰不太可能发生。这防止错误检测。特别在管理货架上的物品存在与否的情况下，货架可能由金属形成，或在许多情况下，由金属制成的冷藏箱被用作货架。即使在这些环境中，能稳定地操作该系统。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，当阅读器天线102和RF标签104之间的视线距离L2满足关系L2≤λ时，在作为RFID标准的频率之一的UHF带中，视线距离L2为约0.3m或更小，而在2.4GHz带中，为约0.12m或更小。此外，由于管理对象物品设置区110和RF标签104之间的距离L1满足关系L1≤λ，在作为RFID标准的频率之一的UHF带中，距离L1为约0.3m或更小，而在2.4GHz带中，为约0.12m或更小。因此，阅读器天线102和管理对象物品设置区110之间的间隔与该距离处于相同数量级，由此使该间隔变窄。因此，使用根据第一示例性实施例的物品管理系统1允许每一管理对象物品105和每一RF标签104或阅读器天线102之间的间隔变窄，由此防止不同于每一管理对象物品105的物品或人进入，并且还防止错误检测。

此外，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，假定由π表示圆周率，优选地，第一距离L1满足关系L1≤λ/2π。当每一管理对象物品105影响相应的标签天线112的频率特性时，在第一距离满足关系L1≤λ/2π的无功近场中，由标签天线112形成的电磁场的强度高于第一距离L1满足L1>λ/2π的辐射近场中的强度。此外，仍然存在于天线周围的准静电场和感应场的每一个的贡献相对大，而辐射场的贡献减小。因此，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，增强管理对象物品105和标签天线112之间的耦合。这导致管理对象物品105的存在与否对标签天线112的操作特性的影响增加。因此，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，从每一RF标签104发射到RFID阅读器103的反射电磁场大大地改变，使得物品管理系统不受干扰或噪声影响并且防止错误检测。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，优选地，视线距离L2满足关系L2≤λ/2π。由此，当视线距离L2满足关系L2≤λ/2π时，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，与视线距离L2满足L2>λ/2π的情形相比，仍然存在于天线附近的准静电场和感应场的每一个的贡献相对大，并且阅读器天线102和标签天线112之间的耦合变强。因此，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，RFID阅读器103和每一RF标签104之间的通信不易受干扰或噪声影响。因此，根据第一示例性实施例的物品管理系统1能实现为不易受干扰或噪声影响的物品管理系统。此外，由于准静电场、感应场和辐射场的电磁分量以足够强度共存，以及每一矢量的方向以不同方式在时间上改变。因此，根据第一示例性实施例的物品管理系统1能增加阅读器天线102和标签天线112的相对方向的自由度。

此外，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，当满足关系L2≤λ/2π时，在作为RFID标准的频率之一的UHF带中，阅读器天线102和RF标签104之间的视线距离为约0.05m或更小，而在2.4GHz带中，为约0.02m或更小。因此，根据第一示例性实施例的物品管理系统1，能实现不要求阅读器天线102和RF标签104之间的大的空间的物品管理系统。例如，阅读器天线102、RF标签104和待管理的物品能放置在货架上。此外，阅读器天线102和每一RF标签104之间的间隔的缩小防止人或物体进入该空间，同时防止由于遮挡视线而导致的错误检测。

另一方面，众所周知，当RF标签被贴在货架上的各个物品上来管理物品时，粘贴每一RF标签的位置取决于粘贴标签的物品而改变。因此，不优选满足关系L2≤λ/2π，因为物品的类型有限，并且粘贴RF标签的位置有限。为此，在将RF标签贴在各个管理对象物品上来管理物品的情况下，有必要使用一种天线，该天线使用能在包括远场区的区域中通信的辐射场，使得即使当它们稍微隔开时，每一RF标签和阅读器天线能相互通信。因此，不适合使用主要用于在线的纵向中发射电磁波同时抑制电磁波的辐射的开放式传输线，以及使用常用的共振天线或泄漏同轴电缆。然而，如果使用高效地产生辐射场的阅读器天线，辐射场的强度相对于该距离仅衰减1/r，导致读取区增加。这导致物品的管理失败，诸如错误读取贴在另一相邻货架上的物品的RF标签。

然而，在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，RF标签104未被贴在各个物品上。这便于阅读器天线102放在货架的底面上的处理，例如，在其上放置RF标签104，同时调整耦合系数并且满足关系L2≤λ/2π，并且在其上放置待管理的物品。因此，根据第一示例性实施例的物品管理系统1使用主要用于在线的纵向中发射电磁场，同时抑制电磁场的辐射的开放式传输线。由此，在管理货架上的物品存在与否的情况下，使用将其强度衰减1/r³的准静电场，以及其强度衰减1/r²的感应场用作主电磁分量，同时抑制其强度仅衰减1/r的辐射的阅读器天线102，由此便于限制由一个阅读器天线102读取RF标签104的区域来管理物品。此外，诸如错误地读取另一相邻货架上的RF标签104的问题不太可能发生。在上文中，通过举例，已经描述了货架上的物品的管理。然而，同样地管理被放置于其他类型的货架上或地上的物品的情况下，事实上，能易于限制由一个阅读器天线102读取RF标签104的区域以及管理物品的区域。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，优选地第一距离L1和第二距离L2满足关系L2>L1。电磁耦合大大地取决于该距离，同时电磁耦合的强度取决于每一天线或共振器的结构和天线之间的媒介的特性而改变。在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，当满足L2>L1时，能将标签天线102和设置管理对象物品105的管理对象物品设置区110之间的耦合系数k2设定成大于耦合系数k1。换句话说，当确保关系L2>L1时，取决于物品的存在与否，由于标签天线112的频率特性的变化而导致的反射波强度的变化大于由于保持标签天线112和阅读器天线102之间的通信而导致的反射波强度的变化。即，根据第一示例性实施例的物品管理系统1能可靠地检测每一管理对象物品105的存在与否，由此防止错误检测。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，优选地阅读器天线102和标签天线112之间的耦合系数k1设定成等于或大于10^-5的值。给出当前UHF带RF标签的操作极限的受电灵敏度为约-20dBm，而高输出型的UHFF带RFID阅读器的输出为30dBm。因此，如果耦合系数k1为等于或大于10^-5的值，则能供给允许UHF带RF标签操作的电力。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，优选地将阅读器天线102和标签天线112之间的耦合系数k1设定成等于或小于10^-2的值。当将标签天线112看作偶极共振器时，以电路的方式，能将阅读器天线102(例如开放式传输线)和标签天线112之间的电磁耦合解释为开放式传输线和共振器之间的耦合。因此，极其高的耦合系数大大地影响开放式传输线的操作，导致作为耦合共振器系统，对其他RF标签104的操作的显著影响。能将多个共振器并联耦合到开放式传输线的状态看作带阻滤波器的电路。在这种情况下，当在室温下，将铜或铝用作UHF带RF标签的标签天线时，无负荷Q值为约100或更小。因此，如果确定分数带宽的耦合系数k1为值10^-2或更小，则标签天线的耦合几乎对开放式传输线的操作无影响。因此，当将耦合系数k1设定成等于或小于10^-2的值时，能抑制标签天线112的耦合对开放式传输线的影响，并且能抑制对并联地耦合到开放式传输线的RFID阅读器103的相互影响。

在根据第一示例性实施例的物品管理系统1中，优选地，当管理对象物品105存在于管理对象物品设置区110中时，阅读器天线102和标签天线112之间的耦合系数k1和管理对象物品105和标签天线112之间的耦合系数k2满足关系k1<k2。根据本发明，当满足关系k1<k2时，即，当将管理对象物品设置区110和标签天线112之间的耦合系数k2设定成大于阅读器天线102和标签天线112之间的耦合系数k1时，取决于物品的存在与否的由标签天线112的频率特性的变化而导致的反射信号强度的变化大于由于维持标签天线112和阅读器天线102之间的通信而导致的反射信号强度的变化。即，根据第一示例性实施例的物品管理系统1能可靠地检测管理对象物品105存在与否，由此防止错误检测。

尽管在第一示例性实施例中，已经详细地描述了阅读器天线102、RF标签104和管理对象物品105的设置的关系，但这些部件的相对位置和方向不限于图2所示的具体示例中所示的那些。

第二示例性实施例

在第二示例性实施例中，将描述将以平面状延伸的天线用作阅读器天线102的实施例。图6示出根据第二示例性实施例的物品管理系统2的俯视图。图7示出根据第二示例性实施例的物品管理系统2的正截面图。图8示出根据第二示例性实施例的物品管理系统2的侧截面图。在第二示例性实施例的描述中，与第一示例性实施例相同的第二示例性实施例的部件由与第一示例性实施例相同的参考数字表示，并且省略其描述。

在根据第二示例性实施例的物品管理系统2中，阅读器天线102形成为通过改变网状导体部和片状导体部之间的窄空间区域中和位于网状导体部外的浸出区中的电磁场来发射信号。如图6所示，在根据第二示例性实施例的物品管理系统2中，在介电层101的正面上，以网状方式设置阅读器天线102的带状导体102a。此外，在根据第二示例性实施例的物品管理系统2中，在介电层101的背面上形成阅读器天线102的接地导体102g。注意可以在带状导体102a的上方，或在接地导体102g的下方，设置用于主要提高耐久性的盖。在这种情况下，泄漏电磁场的材料被用作设置在带状导体102a的上方的盖的材料。

如图7和8所示，在根据第二示例性实施例的物品管理系统2中，构成正视图和侧视图中的带状导体102a的网状导体设置成相互隔开。如从图7和8可以看出，在第二示例性实施例中，以网状形式设置阅读器天线102的带状导体102a。此外，如从图7和8可以看出，在第二示例性实施例中，在介电层101的背面上，以片状形成阅读器天线102的接地导体102g。

在根据第二示例性实施例的物品管理系统2的阅读器天线102的情况下，由于端部处理失败，在天线中产生驻波，但行波分量也存在，尽管它们不完全。因此，如果能忽略由于该驻波而导致的场分布的不均匀，则能使用该阅读器天线。

第三示例性实施例

在根据第三示例性实施例的物品管理系统3中，将描述将接地共面线用作开放式传输线的行波天线被用作阅读器天线102的实施例。图9示出根据第三示例性实施例的物品管理系统3的俯视图。图10示出根据第三示例性实施例的物品管理系统3的正截面图。图11示出根据第三示例性实施例的物品管理系统3的侧截面图。在第三示例性实施例的描述中，由与第一示例性实施例相同的参考数字，表示与第一示例性实施例相同的第三示例性实施例的部件，并且将省略其描述。

如图9所示，在根据第三示例性实施例的物品管理系统3中，在介电层101的正面上，形成阅读器天线102的带状导体102a和被设置成中间夹有带状导体102a的两个阅读器天线102的接地导体102ag。如图10和11所示，在根据第三示例性实施例的物品管理系统3中，在介电层101的背面上，以片状形成接地导体102g。

与使用微带线的第一示例性实施例相比，更可能在正面上感应共面线的场分布，由此，阅读器天线102和标签天线112更可能电磁耦合在一起。如图10的侧截面图所示，例如，从阅读器天线102到标签天线112的视线距离L2是横跨接地导体102ag可见的区域中，从带状导体102a到标签天线112的距离。尽管RF标签104和阅读器天线102设置在管理对象物品105的下方，但根据第三示例性实施例的物品管理系统3也能在例如，使其下表面旋转90度并且用作侧壁的状态中操作。不必说，物品管理系统3还能在使其下表面旋转180度并且用作上表面的状态中操作。即，在第三示例性实施例中所示的图9至11仅示出管理对象物品105、RF标签104和阅读器天线102的相对位置关系的示例。

第四示例性实施例

在根据第四示例性实施例的物品管理系统4中，将描述将平衡双线传输线用作阅读器天线102的示例性实施例。在第四示例性实施例中，将由作为平衡双线传输线的两个铜线形成的馈线用作开放式传输线，以及该传输线被用作行波天线。图12示出根据第四示例性实施例的物品管理系统4的俯视图。图13示出根据第四示例性实施例的物品管理系统4的正截面图。图14示出根据第四示例性实施例的物品管理系统4的侧截面图。在第四示例性实施例的描述中，将由与第一示例性实施例相同的参考数字表示与第一示例性实施例相同的第四示例性实施例的部件，并且将省略其描述。

如图12所示，在根据第四示例性实施例的物品管理系统4中，在管理对象物品105和RF标签104的侧面上，设置馈线121。如图13和14所示，在根据第四示例性实施例的物品管理系统4中，RF标签104设置在管理对象物品105的下方。RF标签104设置在RF标签104上方，设定管理对象物品设置区的物品管理货架上。在馈线121中提供引线122a和引线122b。例如，在馈线121的一端，通过匹配的终端电阻器Rt(未示出)，使引线122a和引线122b相互连接。该连接允许在阻抗匹配状态中端接馈线121。此外，RFID阅读器103(未示出)连接到馈线121的另一端。不必说，根据需要，在馈线121和匹配的终端电阻器Rt之间，或在馈线121和RFID阅读器103之间，可以设置阻抗变换器、平衡/不平衡变换器、分配器、耦合器等等。

如图12至14所示，在根据第四示例性实施例的物品管理系统4中，能相对于馈线121，可选地设定RF标签104的方向和RF标签104的位置。

尽管第四示例性实施例例示提供一个管理对象物品105、一个RF标签104和一个馈线121的示例，但管理对象物品105的数量、RF标签104的数量和馈线121的数量不限于图12至14所示的示例的数量。能由多个RF标签104检测管理对象物品105，以及能由一个馈线121读取多个RF标签104。此外，由于用作阅读器天线的馈线121基于传输线，因此，能串联或并联多个馈线，只要实现阻抗匹配。此外，能由m个RF标签104检测n个物品。

第五示例性实施例

在第五示例性实施例中，将描述以曲折形状设置、作为开放式传输线的一种线性开放式传输线的共面槽线142的示例性实施例。关于此，图15示出以曲折形状设置共面槽线142的介电层101的示意图。

如图15所示，在介电层101的正面上，形成在预定点弯曲的共面槽线142。然而，在这种情况下，与上述曲柄线天线和曲折线天线不同，阅读器天线不要求有源辐射。这是因为当产生辐射时，辐射损失增加并且该线的特性阻抗在辐射损失增加的位置大大地改变，导致驻波。由于该线的拉伸限制而导致的覆盖区的减小和非标记死区的产生是不期望的。因此，如果取决于曲线的间距等等，导致强辐射，优选地采取如提供部分屏蔽的措施。由此，具有预期曲线的线性开放式馈线的设置使得可以形成覆盖具有期望形状或期望面积的区域的阅读器天线102。

第六示例性实施例

在第六示例性实施例中，将描述在多个货架上提供阅读器天线和RF标签以及由一个RFID阅读器管理在多个货架上提供的多个RF标签的示例性实施例。关于这一点，图16示意性地示出根据第六示例性实施例的物品管理系统5。在第六示例性实施例的描述中，由与第一示例性实施例相同的参考数字表示与第一示例性实施例相同的第六示例性实施例的部件，并且省略其描述。

如图16所示，在第六示例性实施例中，在由四个搁板131a至131d组成的货架上设置管理对象物品105。通过电缆133a至133d，与RFID阅读器103串联连接的片状阅读器天线132a至132d分别放置在搁板131a至131d的正面上。在阅读器天线132a至132d中，阅读器天线132a的右端安装有匹配的终端电阻器Rt。

在多个阅读器天线贴在RFID阅读器103上的情况下，可以串联连接阅读器天线，如图16所示，或可以通过使用分配器并联连接。更多选择，可以组合使用串联连接和并联连接。当串联连接阅读器天线时，正使用的行波天线的开放式传输线能被用作电缆的一部分，因此，能缩短电缆的整体长度。此外，不需要使用分配器等等，消除了不希望的信号衰减。

另一方面，当并联连接阅读器天线时，能防止由于阅读器天线或电缆中的重叠衰减而导致的标签读取的不均匀。例如，可以防止因为来自RFID阅读器103的信号和由RF标签104生成的反射信号大大地衰减，易于读取位于阅读器天线132d的右上端的RF标签104，而不易于读取位于阅读器天线132a的右上端的RF标签104的情形。此外，在并联连接中，可以设置天线开关，代替分配器，并且受RFID阅读器103控制，由此使得可以使用阅读器天线132a至132d的多个阅读器天线，同时通过分时来切换它们。在这种情况下，如果减小RF标签104和阅读器天线之间的间隔来增强其间的耦合，则能充分地减小RFID阅读器103的输出。此外，能将来自每一阅读器天线的辐射场设计成小。该结构使得可以缩短能由阅读器天线识别RF标签104的距离。换句话说，该结构防止相邻阅读器天线132a或阅读器天线132c或阅读器天线132d读取阅读器天线132b上的RF标签104。当以这种方式独立地操作搁板时，如果通过分时使用多个阅读器天线，待处理的RF标签104的数量能增加到若干倍阅读器天线的数量。

尽管第六示例性实施例例示在一个搁板上设置一个阅读器天线的示例，但本发明不限于此。例如，可以将多个阅读器天线设置在一个搁板上。此外，通过利用阅读器天线的开放式传输线的特性，可以使与电缆连接的部分与连续形成的阅读器天线连接，由此消除电缆的需要。即，可以将一个阅读器天线设置在多个搁板上。

现在，将描述根据第六示例性实施例的物品管理系统5的操作。在物品管理系统5中，设置在图16所示的阅读器天线132a至132d上的RF标签104包括唯一标签信息(ID)。预先记录RF标签104的标签信息。此时，如果需要知道每一管理对象物品105的位置，优选地以将该位置链接到标签信息的方式，记录货架上的每一物品的位置。RFID阅读器103发送信号来询问阅读器天线132a至132d有关标签信息。在这种情况下，位于不存在相应管理对象物品105的位置的RF标签104发送回包括在每一RF标签104中的标签信息。另一方面，如在第一示例性实施例中所述，当管理对象物品105存在时，RF标签104发送回无响应，或反射信号的强度减小，不同于不存在管理对象物品105的情形。同样在物品管理系统5中，基于信号强度，确定管理对象物品105的存在与否。在这种情况下，将链接到标签信息的位置与有关管理对象物品105存在与否的信息进行比较，由此可以检测管理对象物品105存在和管理对象物品105不存在。注意，能基于标签信息，对每一RF标签104，单独地确定用于确定每一管理对象物品105的存在与否的信号强度的阈值。这使得可以补偿由于每一标签的设置差异而导致的信号强度差，以及确定用于确定每一管理对象物品105存在与否的最佳阈值。此外，当不存在相应的管理对象物品105时，可以测量每一RF标签104的信号强度，以及可以将比信号强度低预定比率的强度用作确定每一管理对象物品105存在与否的信号强度的阈值。这使得易于确定阈值。

尽管第六示例性实施例例示RF标签104分散在搁板的底面上的具体示例，但本发明不限于此。例如，在平面地摆放物品，例如，以铝箔包装的巧克力的零食，或书的状态下，RF标签104被放置于货架的壁面上。在这种情况下，也改变阅读器天线的设置。或者，可以将RF标签104放在货架的顶板上。例如，便利店的许多冷藏箱具有带滚轮的搁板，允许当顾客取出瓶子时，在其后面的瓶子自动地向前。在这种情况下，RF标签104可以设置在搁板的顶板上来检测位于其下方的瓶子。

检测其存在与否的管理对象物品105的示例包括含金属材料的物品，诸如包装的零食、香烟、巧克力和用铝箔包装的口香糖。此外，还能检测作为具有高相对介电常数的材料的包含大量水分的物品。例如，能检测饮料、饭团、面包、配菜和盒饭。此外，在实验中，还能检测厚纸包，诸如书籍。由于能检测人体，因此，例如，如果系统包含在地板中，也能检测人的行走路线。此外，例如，能检测有关人是否正躺在休息室中的地板上、坐或站立的信息，而不侵犯隐私。此外，如果系统粘贴在壁面上，则能检测人触摸壁面，由此，使得可以通过在阅读器天线上移动RF标签104，实现可移动触摸按钮。

注意，本发明不限于上述示例性实施例，以及能适当地改进，而不背离本发明的范围。例如，尤其是在本发明的示例性实施例中描述了货架上的物品的管理，但本发明的物品管理系统的适用范围不限于货架。例如，本发明的物品管理系统可以被放置于托盘或地板上，当然，也能管理被放置于托盘或地板上的物品。

尽管在每一RF标签104具有包含在其中的半导体芯片的前提下，描述了本发明，但也能使用近年来正在开发中的无芯片RF标签。术语“无芯片RF标签”是指包含具有不同共振频率的多个共振器以及阅读器检测共振频率的组合，由此无线地读取若干位的ID编号的标签。同样在这种无芯片RF标签中，当不存在管理对象物品105时，能读取ID，而当存在该物品时，不能读取ID。因此，本发明也能适用于无芯片RF标签。

如上所述，根据本发明，可以提供抑制由于多路径现象的发生和由于人或物体进入能设置阅读器天线和物品的位置之间的空间的错误检测，无需将RF标签贴在待管理的物品上，无需将待管理的每一物品的位置限定到阅读器和标签之间的位置，以及不需要RFDI阅读器和RF标签之间的大的空间的物品管理系统。

尽管在上文中，参考示例性实施例，描述了本发明，但本发明不限于上述示例性实施例。在本发明的范围内，能以本领域的技术人员能理解的各种方式改进本发明的结构和细节。

本申请基于并要求2012年9月14日提交的日本专利申请No.2012-202890的优先权，其全部公开内容在此引入以供参考。

参考标记列表

1-5  物品管理系统

101  介电层

102  阅读器天线

102a 带状导体

102ag  接地导体

102g   接地导体

103    RFID阅读器

104    RF标签

105    管理对象物品

110    管理对象物品设置区

111    RFID芯片

112    标签天线

121    馈线

122    铜线

131a-131d  搁板

132a-132d  阅读器天线

133a-133d  电缆

142     共面槽线

Rt      匹配的终端电阻器

Claims (11)

1.一种物品管理系统，包括：

阅读器天线，所述阅读器天线包括开放式传输线，并且发射和接收无线电信号，在阻抗匹配状态下端接所述开放式传输线；

RF标签，所述RF标签被放置于电磁耦合到所述阅读器天线并且在管理对象物品被放置于所述RF标签附近的状态下从所述阅读器天线可见的位置；

管理对象物品设置区，所述管理对象物品被放置于所述管理对象物品设置区中，所述管理对象物品设置区设定在所述管理对象物品电磁耦合到所述RF标签的标签天线的位置中；以及

RFID阅读器，所述RFID阅读器将发射信号发送到所述阅读器天线，并且经由所述阅读器天线接收从所述标签天线输出的响应信号，

其中，所述RFID阅读器基于来自所述RF标签的反射信号的强度或相位的变化，通过检测由于所述管理对象物品的存在导致的所述标签天线的操作特性的变化，检测所述管理对象物品存在与否。

2.根据权利要求1所述的物品管理系统，其中，

假定由λ表示用于所述RFID阅读器和所述RF标签之间的通信的信号的波长，以及由L1表示所述管理对象物品和所述标签天线之间的第一距离，所述管理对象物品设置区设定在满足关系L1≤λ的位置中，以及

假定由L2表示作为所述阅读器天线和所述标签天线之间的视线距离的第二距离，所述RF标签被放置于满足关系L2≤λ的位置。

3.根据权利要求2所述的物品管理系统，其中，假定由π表示圆周率，所述第一距离满足关系L1≤λ/2π。

4.根据权利要求2所述的物品管理系统，其中，假定由π表示圆周率，所述第二距离满足关系L2≤λ/2π。

5.根据权利要求2所述的物品管理系统，其中，所述第一距离和所述第二距离满足关系L2>L1。

6.根据权利要求1至5的任一项所述的物品管理系统，其中，所述阅读器天线和所述标签天线之间的耦合系数k1为由10^-5≤k1≤10^-2表示的值。

7.根据权利要求1至6的任一项所述的物品管理系统，其中，所述阅读器天线和所述标签天线之间的耦合系数k1小于所述管理对象物品和所述标签天线之间的耦合系数k2。

8.根据权利要求1至7的任一项所述的物品管理系统，其中，

所述阅读器天线包括：

介电层；

带状导体，所述带状导体在所述介电层的正面侧上、以网状方式形成；以及

接地导体，所述接地导体形成在所述介电层的背面侧上，并且经由匹配的终端电阻器连接到所述带状导体，以及

以所述RF标签设置在所述正面侧的上方和所述管理对象物品设置区设定在所述RF标签上方的方式，提供物品管理板。

9.根据权利要求1至7的任一项所述的物品管理系统，其中，

所述阅读器天线包括介电层、带状导体和经由匹配的终端电阻器连接到所述带状导体的接地导体，

交替地设置所述带状导体和所述接地导体，使得在所述介电层的正面侧上相互隔开，以及所述接地导体设置在所述介电层的背面侧上，以及

以所述RF标签设置在所述带状导体的上方和所述管理对象物品设置区设定在所述RF标签上方的方式，提供物品管理板。

10.根据权利要求1至7的任一项所述的物品管理系统，其中，以所述阅读器天线设置在所述RF标签的侧面侧上、所述RF标签设置在所述正面侧上，以及所述管理对象物品设置区设定在所述RF标签的上方的方式，提供物品管理货架。

11.根据权利要求1至10的任一项所述的物品管理系统，其中，所述RFID阅读器通过使用UHF带或微波带中的无线电信号，与所述RF标签进行通信。