JP2004199226A - リーダ／ライタアンテナ及び該アンテナを備えるｒｆｉｄシステム - Google Patents

Abstract

【課題】交信不可能エリアを減少させ、タグとの安定した交信を行うことができ、かつ、アンテナ近傍に設置される機器への影響を抑制することができるリーダ／ライタアンテナ及び該アンテナを備えたＲＦＩＤシステムの提供。
【解決手段】複数のループアンテナ２ａで構成され、各々のループアンテナ２ａは他の少なくとも１つのループアンテナ２ａと相隣り合うように配置され、かつ、少なくとも相隣り合うループアンテナ２ａに供給される電流の位相をずらしたものであり、例えば、角型の４つのループアンテナ２ａで読み取りエリアを４分割し、４分割した各々のループアンテナ２ａの電流位相を９０°ずつずらすことにより、発生磁場を駆動電力の周波数で回転させてループアンテナ固有の指向性を緩和し交信不可能エリアを減少させ、かつ、リーダ／ライタアンテナ２周辺に設置された機器への電磁放射を抑制する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムにおいて使用されるリーダ／ライタアンテナに関し、特に、ループアンテナを複数配置して構成されるリーダ／ライタアンテナ及び該リーダ／ライタアンテナを備えるＲＦＩＤシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、タグ（又はトランスポンダ）とリーダ／ライタ（又はリーダ）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、アンテナコイルとコンデンサとからなる共振回路とデータを保持するＩＣチップとを備えた移動可能なタグと、磁界を放射するためのリーダ／ライタアンテナと、リーダ／ライタアンテナで受信したタグからの情報を解析するリーダ／ライタとを備えるものである。
【０００３】
タグとリーダ／ライタのデータ交信はリーダ／ライタに接続されたアンテナを介して行われるが、３０ＭＨｚ程度までの周波数帯で使用されるアンテナとしては通常ループアンテナが用いられる。このループアンテナは、放射する磁界に固有の指向性を持っており、タグアンテナ及びリーダ／ライタアンテナ双方の角度、位置により交信状態が変化する。
【０００４】
また、リーダ／ライタアンテナとしてループアンテナを結合した８字型のアンテナ（又は双ループアンテナ）が用いられる場合もある。この８字型アンテナは、２つのループアンテナを直列又は並列に接続し、それらを同一の高周波電源で駆動するものであり、８字を構成する２つのループアンテナにより各々発生する磁束が互いに反対向きであり、遠方ではこれらが相殺して見えるために、遠方の電界強度を弱める効果がある。
【０００５】
また、米国特許第６，１６６，７０６号等では、８字型アンテナの中心部に給電しない別の単ループアンテナ（無給電中央ループアンテナ）を配置する構造も提案されている。この方法では、無給電中央ループアンテナにより経時的に磁界成分を変化させることができるため、通常の８字型アンテナの持つ欠点である８字型アンテナの中心部での磁界の相殺を抑制することができる。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６，１６６，７０６号明細書（第２−６頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した単一のループアンテナや通常の８字型アンテナ、中心部に無給電中央ループアンテナを配置した８字型アンテナは、各々の固有の指向性を有しているため、程度の差はあるがタグアンテナとリーダ／ライタアンテナ双方の角度、位置等により交信不能領域が生じるという欠点がある。この欠点を補うためにアンテナに入力する電力を増加させた場合、磁界強度は相対的に上昇し、タグの向きによる交信不能領域を狭めることはできるが、同時に周囲への電磁放射も増加してしまい、リーダ／ライタアンテナの近傍に設置された精密機器に悪影響を及ぼすという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、タグの向きによる交信不能領域を減少させ、タグとの安定した交信を行うことができるリーダ／ライタアンテナ及び該アンテナを備えたＲＦＩＤシステムを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、リーダ／ライタアンテナ近傍に設置される機器への影響を抑制することができるリーダ／ライタアンテナ及び該アンテナを備えたＲＦＩＤシステムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のリーダ／ライタアンテナは、複数のループアンテナにより構成されるリーダ／ライタアンテナにおいて、前記複数のループアンテナの各々は、他の少なくとも一つのループアンテナと相隣り合うように配置され、少なくとも相隣り合う２つのループアンテナに供給される電流の位相が相異なるものである。
【００１１】
また、本発明のリーダ／ライタアンテナは、ｎ個（ｎは３以上の整数）のループアンテナにより構成されるリーダ／ライタアンテナにおいて、前記ｎ個のループアンテナは、交信エリアの中心付近でｎ分割するように配置され、少なくとも相隣り合う２つのループアンテナに供給される電流の位相が相異なり、前記交信エリアの中心付近を中心とする回転磁界を発生させるものである。
【００１２】
また、本発明のリーダ／ライタアンテナは、４つの略等しい形状の角型ループアンテナより構成されるリーダ／ライタアンテナにおいて、前記４つの角型ループアンテナは、交信エリアを４分割するように２行２列に配置され、相隣り合う２つの角型ループアンテナに供給される電流の位相が９０°異なるものである。
【００１３】
本発明においては、前記４つの角型ループアンテナの位相が、時計回り又は反時計回りに順番に９０°ずつずれるように設定され、前記リーダ／ライタアンテナの放射磁界が駆動電力の周波数に対応して回転することが好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、前記複数のループアンテナの少なくとも一つは、リーダ又はリーダ／ライタから直接給電されない無給電ループアンテナであり、前記無給電ループアンテナは、該無給電ループアンテナと相隣り合うループアンテナとの電磁誘導により駆動される構成とすることができ、前記無給電ループアンテナは、前記相隣り合うループアンテナと磁束が鎖交するように該ループアンテナに交差して配置される構成とすることもできる。
【００１５】
また、本発明においては、前記複数のループアンテナの２つで８字型ループアンテナが形成される構成とすることができ、前記８字型ループアンテナは、前記４つの角型ループアンテナの内、対角位置に配置される２つの角型ループアンテナにより形成されることが好ましい。
【００１６】
また、本発明のＲＦＩＤシステムは、上記リーダ／ライタアンテナを備えることを特徴とするものである。
【００１７】
このように、本発明の構成によれば、リーダ／ライタアンテナを構成する複数のループアンテナに供給する電流の位相をずらすことにより、発生磁場を駆動電力の周波数で変化させ、ループアンテナ固有の指向性を緩和することができる。特に、交信エリアを縦横に４分割した４つの角型ループアンテナを配置する構成の場合、これら４つの角型ループアンテナの電流位相を９０°ずつずらすことにより発生磁場を駆動電力の周波数で回転させ、周囲に電磁的な悪影響を及ぼすことなくタグの向きによる交信不能領域を減少させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るリーダ／ライタアンテナは、その好ましい一実施の形態において、複数のループアンテナ（給電ループアンテナ、無給電ループアンテナ、８字型アンテナ等）で構成され、各々のループアンテナは他の少なくとも１つのループアンテナと相隣り合う（互いに所定の間隔をおいて離れている場合や一部が交差している場合を含む。）ように配置され、かつ、少なくとも相隣り合うループアンテナに供給される電流の位相をずらしたものであり、例えば、角型の４つのループアンテナで交信エリアを４分割し、４分割した各々のループアンテナの電流位相を９０°ずつずらすことにより、発生磁場を駆動電力の周波数で回転させてループアンテナ固有の指向性を緩和すると共に、４つのループアンテナの放射磁界強度の均一性を高めてタグの向きによる交信不能領域を減少させ、かつ、リーダ／ライタアンテナからの電磁放射を抑制することができる。
【００１９】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について、図１乃至図１０を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係るＲＦＩＤシステムの全体構成を示す図であり、図２は、ループアンテナとタグアンテナとの位置関係における交信状態を説明するための図である。また、図３は、リーダ／ライタアンテナを構成するループアンテナに流す電流の向きを示す図であり、図４及び図５は磁界分布のシミュレーション結果を示す図である。また、図６は、磁束密度のシミュレーション位置を説明するための図であり、図７乃至図１０は、磁束密度のシミュレーション結果を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施例のＲＦＩＤシステム１は、内部にタグアンテナ４ａ及びコンデンサ（図示せず）からなる共振回路とデータを保持するＩＣ（図示せず）を備えるラベル型、コイン型、シート型等の任意の形状のタグ４と、タグ４への電力供給と信号の送受信を行うためのリーダ／ライタアンテナ２と、リーダ／ライタアンテナ２を駆動し、タグ４からの信号を処理するリーダ／ライタ（又はリーダ）３とからなり、リーダ／ライタアンテナ２は複数（図では４つ）のループアンテナ２ａで構成されている。また、リーダ／ライタ３は、高周波を発生させる高周波電源部３ａと、送受信信号を変換するための通信回路部３ｂと、送受信信号をデコードするための演算処理部３ｃとを備えている。
【００２１】
一般に、リーダ／ライタアンテナ２として、３０ＭＨｚ程度までの周波数帯域での交信にはループアンテナが使用され、タグ４とリーダ／ライタアンテナ２の交信可能エリアは、双方のアンテナの形状、角度などによって決定される。このループアンテナ２ａには固有の指向性があり、鎖交磁束による起電力によってＩＣチップを駆動し、負荷インピーダンスの変化によってデータ伝送を行う無電池式のタグ４の場合、タグ４の角度によっては、近距離でも交信できないエリアが発生する。
【００２２】
このタグの向きによる交信不能領域について図２を参照して説明する。図２は１つのループアンテナ２ａとタグアンテナ４ａとの位置関係を示す図であり、（ａ）は交信可能な状態を、（ｂ）は交信不可能な状態を示している。例えば、図２（ａ）に示すように、双方のアンテナ面が同じ向きで、ループアンテナ２ａ内にタグアンテナ４ａがある場合や、双方のアンテナ面が直交する向きで、ループアンテナ２ａの各辺に沿ってタグアンテナ４ａを配置した場合には良好な交信状態を確保することができるが、図２（ｂ）に示すように、双方のアンテナ面が同じ向きで、ループアンテナ２ａの各辺に重なるようにタグアンテナ４ａを配置した場合や、双方のアンテナ面が直交する向きで、ループアンテナ２ａの各辺に直交してタグアンテナ４ａを配置した場合や、双方のアンテナ面が直交する向きで、タグアンテナ４ａをループアンテナ２ａの中心部近傍に配置した場合は交信ができなくなってしまう。
【００２３】
このタグの向きによる交信不能領域の問題を回避する方法として、複数のループアンテナ２ａを相隣り合うように設置し、アンテナ近傍の磁束方向を複雑化する方法が考えられ、例えば、図３（ａ）に示すように４つの角形のループアンテナ２ａを２行２列に配置する構成も考えられる。しかしながら、各々のループアンテナ２ａをそのまま隣接させると、各辺が合わさる部分では電流の絶対値が等しくその方向が逆になってしまうため、その部分の磁界が相殺されて、結局、外辺のみの大型なアンテナと同等の扱いとなってしまい、上記タグの向きによる交信不能領域の問題を回避することができなくなってしまう。
【００２４】
また、各辺が合わさる部分での磁界の相殺を抑制するために、図３（ｂ）に示すように相隣り合うループアンテナ２ａの電流を逆相に設定する（すなわち、図の左上及び右下のループアンテナ２ａの組と、右上及び左下のループアンテナ２ａの組の電流の向きを逆にする）構成も考えられ、各辺が合わさる部分の電流は同位相となるため磁界を強め合うが、この構成では位相が等しいために交信不能のタグの方向がある程度改善されるのみである。
【００２５】
そこで、本実施例では、複数のループアンテナ２ａをそのまま隣接させるのではなく、図３（ｃ）に示すように、各ループアンテナ２ａに流す電流の位相を順番にずらす（ここでは順番に９０°ずらす）ことにより発生磁界を回転させ、ループアンテナ２ａの指向性を緩和し、タグの向きによる交信不能領域の低減を図っている。なお、図３では、角型のループアンテナ２ａを４つ設け、受信エリアを４分割するように配置しているが、ループアンテナ２ａの形状、配置、位相のずれ量は図３の構成に限定されず、複数のループアンテナ２ａが互いに相隣り合うように配置され、かつ、少なくとも相隣り合うループアンテナ２ａの電流の位相が同位相又は逆位相とならないように調整されていればよい。また、各々のループアンテナ２ａの形状も同一に限られず、形状の異なるループアンテナ２ａを組み合わせてもよい。
【００２６】
本実施例のリーダ／ライタアンテナ２の効果を確認するために、図３（ａ）の従来構成と図３（ｃ）の本実施例の構成の各々について、５０Ω系の３０ｃｍ□のループアンテナ２ａを４つ隣接させ、各ループアンテナ２ａに０．２５Ｗずつ入力した場合の、アンテナ平面から１０ｃｍ離れた平面上の磁界を成分ごとに計算した。その結果を図４及び図５に示す。なお、図の縦横の目盛りはアンテナ平面の距離（ｃｍ）を示し、双方の構成ともに経時的な最大磁界値を算出し、任意の一定値以上になるエリアを濃く表示している。また、リーダ／ライタアンテナ２の位置を白抜きの四角で示している。
【００２７】
図４のｘ成分に関して、図３（ａ）の従来構造（図４の（ａ））では、上下のループアンテナ２ａが隣接する辺において磁界の相殺が生じてしまうため、リーダ／ライタアンテナ２の中央部分に大きなタグの向きによる交信不能領域が生じているが、図３（ｃ）の本実施例の構造（図４（ｂ））では、上下のループアンテナ２ａの位相をずらしている（ここでは左側の上下ループアンテナ２ａ及び右側の上下ループアンテナ２ａの双方とも位相を９０°ずらしている。）ため、磁界の相殺を抑制することができ、タグの向きによる交信不能領域が大幅に縮小されていることがわかる。
【００２８】
また、図５のｚ成分に関して、図３（ａ）の従来構造（図５（ａ））では、リーダ／ライタアンテナ２内部の磁界強度は大きくなるが、リーダ／ライタアンテナ２の外枠からわずかに外れた部分で磁界が急速に弱まって交信不可能になってしまうと共に、更にその外側では同相の４つのループアンテナ２ａの相互作用により磁界が強め合い、アンテナ外部に放出される磁界が増加してしまう。これに対して、図３（ｃ）の本実施例の構造（図５（ｂ））では、各々のループアンテナ２ａ内の磁界強度のみならず、アンテナ近傍での交信可能エリアを拡大させることができ、かつ、４つのループアンテナ２ａの電流位相をずらし磁界を回転させているため、リーダ／ライタアンテナ２外部に放出される磁界が相殺され、外部に対する影響を抑制しつつ必要な領域のみ磁界強度を高めることができる。
【００２９】
図３（ａ）の従来構造と、図３（ｃ）の本実施例の構造における磁界強度を詳細に比較するために、図６のＡ−Ａ′面（リーダ／ライタアンテナ２の中心を通過する面）及びＢ−Ｂ′面（中心から１５ｃｍずれた位置を通過する面）におけるアンテナ平面から１０ｃｍ離れた地点のｘ成分及びｚ成分の磁束密度を測定した。その結果を図７及び図８に示す。
【００３０】
図７より、図３（ａ）の同位相の構造（図７の黒塗り菱形と白抜き菱形）ではリーダ／ライタアンテナ２の外枠に対応する±３０ｃｍの位置で磁束密度が大きくなっているが、ループアンテナ２ａの辺が近接する０ｃｍの位置で上述したように磁束が相殺して広い範囲に渡ってタグの向きによる交信不能領域が発生していることがわかる。これに対して、図３（ｃ）の位相を９０°ずらした構造（図７の黒塗り丸と白抜き丸）では外枠に対応する±３０ｃｍの位置のみならず、ループアンテナ２ａの辺が近接する０ｃｍの位置でも位相のずれにより磁束密度が大きくなっている。なお、±１８ｃｍ程度の位置で磁束密度が０となっているがその範囲は狭く、又、中心からずれたＢ−Ｂ′面（図７の白抜き丸）では４つのループアンテナ２ａの非対称性により磁束密度は０にはならないため、通信に与える影響は軽微であり実用上問題にならないと言える。
【００３１】
また、図８より、図３（ａ）の同位相の構造（図８の黒塗り菱形と白抜き菱形）ではリーダ／ライタアンテナ２の外枠に対応する±３０ｃｍよりも内側で磁束密度が平均的に大きくなっているが、外枠から外れると急速に磁束密度は低下し、かつ、更にその外側には磁束密度が一定の値以上の領域が続いており、外部に対する影響が無視できないことがわかる。これに対して、図３（ｃ）の位相を９０°ずらした構造（図８の黒塗り丸と白抜き丸）では、リーダ／ライタアンテナ２の外部の磁束密度を小さくすることができるため、外部に対する影響を抑制できることがわかる。なお、ループアンテナ２ａの辺が近接する０ｃｍの位置で磁束密度が０となっているがその範囲は狭く、又、中心からずれたＢ−Ｂ′面（図８の白抜き丸）では４つのループアンテナ２ａの非対称性により磁束密度は０にはならないため、通信に与える影響は軽微であり実用上問題にならないと言える。
【００３２】
また、複数のループアンテナ２ａを使用しないで、１機の大型のアンテナ（例えば、６０ｃｍ□アンテナ）を用い、アンテナに供給する電力を増加させる（例えば、１Ｗ）ことにより、図９及び図１０の白抜き三角及び黒塗り三角に示すようにｘ成分の中心付近の磁束密度の落ち込みを比較的抑えた分布を得ることができる。しかしながら、本実施例の位相制御を行った複数のループアンテナ２ａのようにアンテナの外側において各ループアンテナ２ａから放射される磁束密度が相殺しないことから磁束密度が大きい領域が広がってしまい、周辺の電子機器に電磁的な悪影響を及ぼすことになる。従って、法律の規制を勘案すると実際に入力できる電力はかなり低下することになり、結局、ｘ成分の中心付近の磁束密度の落ち込みを抑制することができない。
【００３３】
このように、複数のループアンテナ２ａを相隣り合うように配置したリーダ／ライタアンテナ２において、少なくとも相隣り合うループアンテナ２ａの位相をずらして磁界を変化（好ましくは４つの角型ループアンテナ２ａの位相を９０°ずつずらして磁界を回転）させることにより、ループアンテナ２ａの辺が合わさる領域における磁界の相殺を抑制してタグの向きによる交信不能領域を減少させることができると共に、リーダ／ライタアンテナ２外部に放出される磁束を抑制することができ、設置場所に制限されないＲＦＩＤシステムを構築することができる。以下、本発明のリーダ／ライタアンテナ２への給電方法及びリーダ／ライタアンテナ２の構成のバリエーションについて説明する。
【００３４】
［実施例１］
本発明の第１の実施例に係るリーダ／ライタアンテナの構造及びＲＦＩＤシステムについて、図１１乃至図１５を参照して説明する。図１１乃至図１４は複数のループアンテナ２ａへの給電方法を模式的に示す図であり、図１５は、ループアンテナ２ａの形状及び配置のバリエーションを示す図である。なお、図１１乃至図１３では説明を容易にするために、ループアンテナ又は８字型アンテナを横に並べて記載しているが、図の構成は例示であり、同様に給電できる配置であればよく、図３（ｃ）に示したようにマトリクス状に配置してもよい。また、本実施例では４つのループアンテナ２ａに給電する方法について記載するが、４以外の複数のループアンテナ２ａに給電する場合も同様に適用することができる。
【００３５】
前記したように、複数のループアンテナ２ａを用い、各々の電流の位相を制御することにより磁界を変化（好ましくは回転）させてタグの向きによる交信不能領域を減少させることができるが、複数のループアンテナ２ａに給電する方法は様々である。例えば、４機のループアンテナ２ａに給電する場合を考えると、４機それぞれの位相をずらしてオンラインで給電することも可能であり、２機に位相をずらして給電し、残りの２つを無給電ループアンテナとして鎖交磁束による再放射を利用してもよい。また、２機を８字構造とし、残りの２つを各々独立した無給電ループアンテナとしたり、残りの２つを８字型無給電アンテナとすることもできる。この無給電ループアンテナや無給電８字型アンテナから放射される磁界は、給電されたループアンテナ２ａから放射される磁界と９０°ずれるため、いずれの方法でも９０°ずつ放射磁界のずれたリーダ／ライタアンテナ２を構成することができる。
【００３６】
図を用いて具体的に説明すると、第１の給電方法は、図１１に示すように、１台のリーダライタ３で、スプリッタ５を介して４機のループアンテナ２ａを駆動する方法であり、スプリッタ５で各々のループアンテナ２ａに供給する電流の位相を制御する（例えば、９０°ずつ位相をずらす）構成である。この場合、２機以上のリーダ／ライタ３の出力するキャリアの同期をとり、位相を制御する構成としても良い。
【００３７】
また、第２の給電方法は、図１２に示すように、１機のリーダ／ライタ３から、スプリッタ５を介して２機のループアンテナ２ａに給電し、残りのアンテナは無給電ループアンテナ２ｂとして、給電されたループアンテナ２ａとの電磁誘導により給電する方法であり、スプリッタ５で２機のループアンテナ２ａに供給する電流の位相を制御する（例えば、１８０°位相をずらす）構成である。なお、図１１と同様にリーダ／ライタ３を２機以上設け、キャリアの同期をとって位相を制御する構成としても良い。
【００３８】
また、第３の給電方法は、図１３に示すように、４機のループアンテナ２ａの２機で８字型アンテナ２ｃを構成し、残りのアンテナは無給電ループアンテナ２ｂとし、給電された８字型アンテナ２ｃとの電磁誘導により給電する方法である。この場合、８字型アンテナ２ｃを構成する２つのループアンテナの位相は１８０°ずれ、各々のループアンテナと電磁誘導する無給電ループアンテナ２ｂの位相は各々９０°ずれるため、結局４つのループアンテナの位相を９０°ずつずらすことができる。
【００３９】
また、第４の給電方法は、図１４に示すように、４機のループアンテナの２機ずつで８字型アンテナを２機形成し、１機のリーダ／ライタ３から１機の８字型アンテアナ２ｃに給電し、他方の８字型アンテナを無給電８字型アンテナ２ｄとし、給電された８字型アンテナ２ｃとの電磁誘導により給電する方法である。この場合、８字型アンテナ２ｃを構成する２つのループアンテナの位相は１８０°ずれ、８字型アンテナ２ｃと電磁誘導する無給電８字型アンテナ２ｄの位相は９０°ずれるため、結局４つのループアンテナの位相を９０°ずつずらすことができる。
【００４０】
ここで、無給電ループアンテナ２ｂや無給電８字型アンテナ２ｄを使用する場合、給電されたループアンテナ２ａや８字型アンテナ２ｃとの電磁誘導が充分とれるように配置する必要があり、例えば、鎖交磁束量を調整するため、給電ループアンテナと無給電ループアンテナとが相重なるように配置することもできる。また、各ループアンテナの配置にあたって、放射磁界が均一になるようにアンテナ間隔を調整することが好ましい。
【００４１】
また、上記第３及び第４の給電方法において、ループアンテナ２ａを結合して８字型アンテナ２ｃを形成する場合、対称性、磁界の発生方法を考慮し、図１５（ａ）に示すように、実線どうし（左上と右下のループアンテナ２ａの組）、破線どうし（右上と左下のループアンテナ２ａの組）で８字型アンテナ２ｃを構成することが好ましい。無給電８字型アンテナ２ｄを用いる場合も、同様に対称性を考慮し、実線部分（又は破線部分）を無給電８字型アンテナ２ｄとすることが好ましい。
【００４２】
また、図１１乃至図１４では各々のループアンテナ２ａを角型として記載しているが、図１５（ｂ）に示すように、各々のループアンテナ２ａを三角形とし４つの三角型ループアンテナを組み合わせて交信エリアをカバーする構成とすることもでき、同様に実線部分又は破線部分で８字型アンテナ８ｃ又は無給電８字型アンテナ２ｄを形成してもよい。また、４つのループアンテナ２ａの形状は同一である必要はなく、例えば、図１５（ｃ）に示すように、２つの三角型ループアンテナと２つの台形型ループアンテナとを組み合わせて交信エリアをカバーする構成とすることもでき、同様に実線部分又は破線部分で８字型アンテナ８ｃ又は無給電８字型アンテナ２ｄを形成してもよい。
【００４３】
なお、上記説明では、複数のループアンテナ２ａで一つのリーダ／ライタアンテナ２を構成する場合について説明したが、複数のループアンテナ２ａで構成されるリーダ／ライタアンテナ２を対向配置してゲートアンテナを形成することもできる。また、本発明のアンテナ構成はＲＦＩＤシステムに用いられるアンテナに限らず、タグの向きによる交信不能領域を減少させることが求められる任意のアンテナに適用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のリーダ／ライタアンテナの構造及び該アンテナを備えたＲＦＩＤシステムによれば、下記記載の効果を奏する。
【００４５】
本発明の第１の効果は、従来のアンテナでは交信できなかったエリアの交信が可能になるということである。
【００４６】
その理由は、リーダ／ライタアンテナを複数のループアンテナで構成し、かつ、各々のループアンテナの電流位相をずらすことによって磁界を変化（好ましくは回転）させているからであり、また、相隣り合うループアンテナの辺が隣接する部分における磁界の相殺を抑制することができるからである。
【００４７】
また、本発明の第２の効果は、周囲に電磁的な悪影響を及ぼすことなく、高電力の入力が可能となるということである。
【００４８】
その理由は、各々のループアンテナの電流位相を調整することによりリーダ／ライタアンテナ外部における磁界を相殺し、高電力の入力による磁束密度の広がりを防止することができるからである。
【００４９】
そして、このような構成のリーダ／ライタアンテナを用いることにより、設置場所が制限されることなく、安定してタグと交信することができるＲＦＩＤシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るＲＦＩＤシステムの構成を模式的に示す図である。
【図２】ループアンテナとタグアンテナの位置関係における交信状態を説明するための図である。
【図３】複数のループアンテナからなるリーダ／ライタアンテナの構成を示す図であり、（ａ）は電流の向きが同一な従来構造、（ｂ）は相隣り合うループアンテナの電流の向きが反対となる構造、（ｃ）は各々のループアンテナの位相をずらした本実施例の構造を示す図である。
【図４】図３（ａ）の従来構造及び図３（ｃ）の本実施例の構造における磁界分布（ｘ成分）のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】図３（ａ）の従来構造及び図３（ｃ）の本実施例の構造における磁界分布（ｚ成分）のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】磁束密度のシミュレーション位置を説明するための図である。
【図７】図３（ａ）の従来構造及び図３（ｃ）の本実施例の構造における磁束密度（ｘ成分）のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】図３（ａ）の従来構造及び図３（ｃ）の本実施例の構造における磁束密度（ｚ成分）のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】大型の単ループアンテナ及び図３（ｃ）の本実施例の構造における磁束密度（ｘ成分）のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】大型の単ループアンテナ及び図３（ｃ）の本実施例の構造における磁束密度（ｚ成分）のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施例に係るリーダ／ライタアンテナの給電方法（第１の給電方法）を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施例に係るリーダ／ライタアンテナの給電方法（第２の給電方法）を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施例に係るリーダ／ライタアンテナの給電方法（第３の給電方法）を示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施例に係るリーダ／ライタアンテナの給電方法（第４の給電方法）を示す図である。
【図１５】本発明の第１の実施例に係るリーダ／ライタアンテナの形状及び配置例を示す図である。
【符号の説明】
１ ＲＦＩＤシステム
２ リーダ／ライタアンテナ
２ａ ループアンテナ
２ｂ 無給電ループアンテナ
２ｃ ８字型アンテナ
２ｄ 無給電８字型アンテナ
３ リーダ／ライタ
３ａ 高周波電源部
３ｂ 通信回路部
３ｃ 演算処理部
４ タグ
４ａ タグアンテナ
５ スプリッタ

Claims (9)

1. 複数のループアンテナにより構成されるリーダ／ライタアンテナにおいて、
   前記複数のループアンテナの各々は、他の少なくとも一つのループアンテナと相隣り合うように配置され、
   少なくとも相隣り合う２つのループアンテナに供給される電流の位相が相異なることを特徴とするリーダ／ライタアンテナ。
2. ｎ個（ｎは３以上の整数）のループアンテナにより構成されるリーダ／ライタアンテナにおいて、
   前記ｎ個のループアンテナは、交信エリアの中心付近でｎ分割するように配置され、
   少なくとも相隣り合う２つのループアンテナに供給される電流の位相が相異なり、前記交信エリアの中心付近を中心とする回転磁界を発生させることを特徴とするリーダ／ライタアンテナ。
3. ４つの略等しい形状の角型ループアンテナより構成されるリーダ／ライタアンテナにおいて、
   前記４つの角型ループアンテナは、交信エリアを４分割するように２行２列に配置され、
   相隣り合う２つの角型ループアンテナに供給される電流の位相が９０°異なることを特徴とするリーダ／ライタアンテナ。
4. 前記４つの角型ループアンテナの位相が、時計回り又は反時計回りに順番に９０°ずつずれるように設定され、前記リーダ／ライタアンテナの放射磁界が駆動電力の周波数に対応して回転することを特徴とする請求項３記載のリーダ／ライタアンテナ。
5. 前記複数のループアンテナの少なくとも一つは、リーダ又はリーダ／ライタから直接給電されない無給電ループアンテナであり、前記無給電ループアンテナは、該無給電ループアンテナと相隣り合うループアンテナとの電磁誘導により駆動されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のリーダ／ライタアンテナ。
6. 前記無給電ループアンテナは、前記相隣り合うループアンテナと磁束が鎖交するように該ループアンテナに交差して配置されることを特徴とする請求項５記載のリーダ／ライタアンテナ。
7. 前記複数のループアンテナの２つで８字型ループアンテナが形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のリーダ／ライタアンテナ。
8. 前記８字型ループアンテナは、前記４つの角型ループアンテナの内、対角位置に配置される２つの角型ループアンテナにより形成されることを特徴とする請求項７記載のリーダ／ライタアンテナ。
9. 請求項１乃至８のいずれか一に記載のリーダ／ライタアンテナを備えることを特徴とするＲＦＩＤシステム。

Images