JP2004536361A - モジュラーrfidアンテナシステム - Google Patents
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Abstract
Description
発明の分野
本発明は一般的に,無線周波数同定デバイス(RFID)システムに関する。特に,本発明は,モジュラーRFIDアンテナおよび構造システムに関する。
【0002】
発明の背景
RFIDシステムは当業界では周知のものである。このようなシステムは,米国特許第4,274,083号に開示された同定システムのような,バッテリー駆動送信/受信回路を含む比較的大きなパッケージを有し,米国特許第4,654,658号に開示された同定システムのような,送受信機が基地局または質問機から電力を受け取っている受動システムに対して送受信する。
【0003】
典型的なRFIDシステムは,製品キャリアに固着または埋設されている再使用可能なタグ,RFリンクを介してタグを質問するアンテナシステムおよびコントローラから構成されている。このホスト(すなわちコンピュータ)システムは,コントローラと接続し,タグの質問を命令(direct)する。
【0004】
RFIDタグは閉ルームプロセスで,材料を同定し,モニターし,制御する有効な手段を与える。工場において,タグは,“自動化のアイランド”(すぐに起動でき,後に分析のためにダウンロードできる各プロセスの記録を与える)の間の輸送メカニズムとして採用されている。
【0005】
動作中,RFIDアンテナユニットの近くをタグが通過するとき,アンテナはタグに向けてRF信号を放出する。放出されたRF信号はタグ内に電流を誘導する。電流はタグを起動し,これによりタグはタグからアンテナユニットへ応答信号を送信することができる。
【0006】
タグは内部バッテリー(すなわち,“能動”タグ)により電力を受け取ることができる。能動タグの寿命は,しかし,バッテリーの寿命により制限される。RFIDはまた,動作範囲での制限のために,適用範囲制限を受ける。
【0007】
RFIDアンテナユニットは,典型的に,製造環境にある構造物のようなゲートに取り付けられ,タグが付された品物を,品物が通過したときに読みとるために使用される。アンテナは,2.45GHz,900MHzまたは125KHzの範囲で一般的に動作する。
【0008】
しかし,2.45GHz,900MHzまたは125KHzで,アンテナにより形成される場は,その場を通過するもの(金属および湿気を含む)により影響を受ける。金属は場を顕著に反射する一方,湿気は場を顕著に吸収する。したがって,金属,人体,湿気のようなものは,場を顕著に混乱し,アンテナとタグとの通信をだめにする。
【0009】
場を通過する金属対象物により生じる顕著な反射を除去,または実質的に減少させるべく,多数の反射性シールドが使用されてきた。このシールドはいつかタグと接するまで,場を連続して反射する。これは,しかし,コストの面でも,実用性の面でも問題がある。
【0010】
これとは対照的に,すなわち,125KHzの場合,金属も湿気も場にほとんど影響を与えないことから,よりよい環境状況が実施できる。しかし,上記動作周波数に関連した重大な欠点もある。大きな欠点は,125KHzの動作範囲を達成するために,アンテナにおいて100巻き以上が必要となるために,コストが非常に高いことである。
【0011】
これに代えて,13.56MHzの動作周波数が使用できる。この周波数は環境的にはよい性能を達成するが,上記周波数の動作範囲を達成することはしばしば不可能である。
【0012】
したがって,本発明の目的は,多く応用例のために,いろいろな構造で接続することができるモジュラーアンテナ部を使用するRFIDアンテナシステムを提供することである。
【0013】
本発明の要約
上記および以下に記載され,あるいは明確になろうであろう目的にしたがって,本発明にしたがったモジュラーRFIDアンテナシステムは,モジュラーRFIDアンテナ部を有し,このモジュラーRFIDアンテナ部は,アンテナシステムの場を通過する一つ以上の品物に配置される,少なくとも一つ以上の中継器またはタグに,多重方向(すなわち,全方向)RF通信を可能にするために,様々な構造に接続することができる。モジュラーRFIDアンテナシステムはさらに,特定の応用例に対して,モジュラーRFIDアンテナシステムをカスタマイズし,命令し,試験し,動作することのできる構造システムを含む。
【0014】
以下で,図面を参照して説明する本発明の好適実施例により,特徴,利点が明らかになろう。図面において,同じ部品,要素については同じ符号が付されている。
【0015】
好適な実施例の詳細な説明
本発明のモジュラー無線周波同定デバイス(RFID)アンテナシステムは,従来技術のRFIDアンテナシステムにともなう欠点,欠陥を軽減または除去する。本発明にしたがい,モジュラーRFIDアンテナシステムは多数の,組み立て容易なモジュラーRFIDアンテナ部を有し,このモジュラーRFIDアンテナ部は,アンテナシステムの場を通過する,一つ以上の商品に配置される,少なくとも一つの中継器またはタグと,全方位で通信を可能にする,様々な構造に連結できる。モジュラーRFIDアンテナシステムはさらに,利用者が特定の応用例に対して,モジュラーRFIDアンテナシステムを設計し,命令し,形成し,試験し,そして動作することができる構造システム(すなわちコンピュータシステム)を含む。
【0016】
本発明の好適な実施例を添付図面に示された例を参照して詳説する。発明は好適な実施例と関連して説明されるが,本発明がこれら実施例に限定されないことは理解されよう。対照的に,本発明は,特許請求の範囲により画成される本発明の思想および範囲内でなし得る変形,修正および同等のものを包含する。
【0017】
図1には,本発明にしたがった,組み立てられたRFIDアンテナシステムの一実施例が示されている。図1に図示されているように,システムS1は,本発明のアンテナシステムS1を通過する複数の商品またはコンテナ7に配置されたタグ5と,全方位通信を可能にする所望の構造をもつ,複数のモジュラーアンテナ部またはパネル10a−10dを有する。
【0018】
図2A−図2Kには,いろいろなRFIDアンテナシステム構造を構成するために好適に採用されるモジュラーRFIDアンテナパネル(または部)および要素の種々の実施例が示されている。本発明にしたがい,パネル12,14,16,18,20,22,24の長さ,幅および厚さは,いろいろな“通過”型構造,応用を容易にするためにいろいろに取ることができる。ここで説明するように,各パネル12,14,16,18,20,22,24は少なくとも一つのRFタグからの,少なくともRF信号を送受信するようになっている。
【0019】
本発明の好適な実施例において,パネルは実質的に直線的な形状で,長さは6から240インチ(15.24から610cm)の範囲で,幅は0.125から66インチ(0.32から167.4cm)の範囲で,厚さは0.0625から24インチ(0.16から61cm)の範囲である。
【0020】
図2Aおよび図2Bには,5フィート(152.4cm)の構造パネル12と下面部パネル14が示されている。本発明にしたがって,下面部パネル14は,図6に示されているシステムS2のような“通過”型アンテナシステムの接地部材として使用される。
【0021】
図2A−図2Cおよび図2Gに示されているように,側面部パネルおよび構造部パネルはいろいろな長さ(たとえば,8フィート(243.8cm))を取ることができる。図示のように,各パネルの長さは240(610cm)インチまでである。
【0022】
図2Dから図2Fに示されているように,アンテナシステムは好適に,いろいろな寸法および形状をもつ導管18,20,22を含む。システムはさらに,いろいろなセットアップ,応用を容易にするために,図2H−図2Jに示されている支持材26,コネクタ28および端部キャップ30のようないろいろな要素を含む。
【0023】
アンテナシステムの主要な要素は,図2Kに示されるコントローラ32である。下述するように,コントローラ32は所望のアンテナシステム構造に動作可能に接続され,パネルの動作(図6を参照)を制御する。
【0024】
図3A−図3Cに,本発明にしたがった好適な下部のアンテナパネル40が示されている。パネル40は好適に,実質的に矩形で,長さは58−62インチ(147.3−157.5cm)の範囲で,幅は13−17インチ(33−43.2cm)の範囲で,厚さは1.0−1.5インチ(2.54−3.81cm)の範囲である。
【0025】
図4に示されているように,アンテナパネル40は少なくとも一つの巻き線板44に,ループ42が巻かれたアンテナを含む。アンテナパネル40はさらに,複数のRFコネクター46(図3Aを参照)を含む。当業者にはわかるように,種々のアンテナ42の構造および配置が本発明の範囲内で採用できる。
【0026】
図5に示されているように,パネル40は種々に応用できる実質的に平坦なアンテナシステムSpを構成するように利用され得る。パネル40は好適に端部近傍で連結され,従前の手段により所望の位置に取り付けられる。好適な実施例において,パネル40は複数の平坦なコネクター42により取り付けられている。
【0027】
図6−図7に,本発明にしたがったRFIDアンテナシステムの他の実施例が示されている。まず図6において,好適な地面または床置き“通過”型アンテナシステムS2が示されている。このシステムは好適に,構造物(または建物)の床または地面近傍に配置された複数の下面部パネル(14または40)を含む。パネル40は好適に,ケーブルシステム46を介して,互いに通信する。しかし,この実施例または他の実施例でも,パネル40は個々に利用できる。コントローラ32はまた,パネル40の動作を制御するために含まれる。
【0028】
図7において,コンベヤ“通過”型アンテナシステムS3の実施例が示されている。図7に示されているように,“ゲート”型システムS3は,内部接続されたアンテナパネル40および矢印Bの方向にアンテナ場を(コンベア50により)通過する一つ以上のタグにより,そしてそれらの間で,有効なRF通信を容易にする。
【0029】
図8において,他のコンベヤ“通過”型システムS4が示されている。この実施例において,二つのパネル部43a,43b(各部は少なくとも二つの内部連結されたパネル40をもつ)が利用される。
【0030】
パネル部43a,43bは好適に,コンベヤ50の両側に配置される。本発明にしたがって,システムS4は,パネル40および矢印Cの方向にアンテナ場を(コンベア50により)通過する一つ以上のタグにより,そしてそれらの間で,より有効なRF通信を与える。
【0031】
図9および図10において,さらに,“通過”型アンテナシステムS5,S6が示されている。図9に示されているように,システムS5は,直立して配置された複数の薄型のパネル40を含む。パネル40は,支持体44により,直立してかつ所望の位置に取り付けられる。
【0032】
当業者には分かるように,システムS5は,矢印Dで示された経路のように,アンテナ場を通過する複数の経路を容易に取ることができるようにする。システムS5はさらに,パネルおよびアンテナ場内の一つ以上のタグにより,そしてそれらの間でより効率的で全方向のRF通信を与える。
【0033】
図10において,“積み重ね”型パネルシステムS6が示されている。この“積み重ね”型パネルシステムS6はアンテナ場を様々に通過することを容易にする。
【0034】
RFIDモジュラーシステムまたは構造の,読み書き動作範囲を増加させるために,本発明は,増加した範囲で十分なタグの適用範囲を与える一方,FCC/CEにより課せられた範囲内に放射制限を維持する,新規なアンテナ回路を含む。本発明にしたがって,駆動アンテナパネル(たとえば40)は,アンテナパネルとタグとの間の完全なRF通信を行う一方で,同時に,FCC/CEにより許可された平均または準ピーク検出を見越すレートで反転するように,切り換えられる。
【0035】
個々のアンテナパネルとタグとの間で良好な通信を行うために,送信アンテナパネルは好適に,受動タグに連続してパワーを与える。タグにパワーを与えると,送信機は,タグにパワーを与える場を変調する。タグは,個々の受信アンテナを介して受信機と通信するとともに送信アンテナによりパワーを受け続ける。
【0036】
本発明の主要な特徴は,構造システムおよびソフトウエア要素が,PC―Windows(登録商標)に基づく,所望のモジュラーRFIDアンテナシステムの設計および構造のためのインターフェイスをユーザーに提供することである。
【0037】
図11−図13に示され,以下で説明するように,RFIDアンテナシステムのソフトウエア要素はユーザーに,アンテナシステムの位置およびそれらに関連したパラメータ(図11),パネルの構造および大きさ(図12),ならびにデータ制御(材料の明細の準備および印刷)(図13)といった多数のオプションを提供する。
【0038】
図14に示されているように,ソフトウエア要素50は,次のサブシステムまたはモジュール,すなわちメモリー52,設計54,設計の妥当性56,材料の明細58,および構造60を含む。各サブシステム52,54,56,58,60は以下で詳説する。
【0039】
メモリー
図14に示されているように,サブシステムのそれぞれ54,56,58,60は好適に,メモリーモジュールまたはサブシステム52と通信する。本発明にしたがって,メモリーサブシステム52は少なくとも,次のデータベースまたは情報,すなわち複数の利用可能なモジュールアンテナシステム(たとえば,図6−図10を参照),各アンテナシステム(図2A−図2Jを参照)の機械的要素またはパーツ,およびセットアップおよび動作パラメータ(図19および20を参照)を含む。
【0040】
設計
本発明にしたがって,設計サブシステム54はユーザーが,複数の利用可能なモジュールアンテナシステムの一つまたはそれ以上を選択することができるようにする。このシステムは図1,図6−図10に示すシステムS1−S6を含む。
【0041】
所望のサブシステムが選択された後,設計サブシステム54はユーザーに,設計メニュー51a(図16を参照)を提供する。設計メニュー51aは,選択されたシステム(図17を参照)に匹敵する機械的要素またはパーツのリストを与えるパーツリストメニュー51bに,ユーザーを結びつけるパーツリストプロンプト55を含む。
【0042】
下述するように,設計サブシステム64はさらに,図面を作製する手段を含む。
【0043】
設計妥当性
本発明にしたがって,設計妥当性サブシステム56は,選択されたアンテナシステムおよび機械的要素の妥当性を検討する手段を含む。
【0044】
本発明の一実施例において,選択された機械的要素の一つまたはそれ以上の選択された機械的要素が誤りでる場合,および/または選択されたアンテナシステムに匹敵するものでない場合,設計妥当性部システム56はエラーメッセージおよびこれに関連した詳細を与える。
【0045】
材料の明細
本発明にしたがって,材料の明細サブシステム58は材料の明細を発生する手段を含む。材料の明細は好適に表の構造をもち,以下で詳説するが,少なくとも次の分野を含む(ラインアイテム分野(サプライヤーパート番号,パート明細,品質,ユニット価格,増値):グローバルアイテム分野(顧客名,住所および他の識別情報,(顧客番号)プロジェクト名,P.O.番号,出荷情報および特別指示))。
【0046】
上記情報は好適に,もし必要ならば,購入注文への付録のように貼り付け得る印刷可能な様式で与えられる。
【0047】
本発明のさらなる実施例において,材料の明細サブシステム58はまた,ユーザー(または顧客)およびサプライヤー(またはベンダー)の購入/受領システムと両立できる様式で,電子媒体を介して輸出できる材料の明細を与える。当業者にはわかるように,上記の特徴は,eコマースデータ/情報送信を容易にする。
【0048】
構造
ソフトウエア要素の主要サブシステムが構造サブシステム60である。本発明にしたがって,構造サブシステム60はアンテナシステムの,組み立て,構造および制御の手段を含む。
【0049】
図15に示されているように,構造サブシステム60は少なくとも三つの要素,すなわち組み立て62,セットアップ64およびテスト66を含む。このサブシステム62,64,66は構造メニュー51c(図18を参照)を介して,同様にアクセスできる。
【0050】
組み立て
本発明にしたがって,組み立て要素62は据え付け組み立て図面を作製する手段を含む。図面は予め決められた図面(メモリーモジュール52に記録)のセットから自動または手動で選択することができる。
【0051】
図面は好適に,ユーザーにより表示可能で,印刷可能な様式で与えられる。ファイルはまたAuto CADフォーマットで輸出できる。
【0052】
セットアップ
セットアップ要素64はユーザーに,必要なRF通信パラメータを与える。図19に示されているように,セットアップ要素は,したがって少なくとも次のもの(複数のボー(baud)レート,インターフェースオプション(たとえばハードウエハプロトコル),動作モード(たとえば,テストおよびラン)ならびに読みパラメータ(たとえば,連続,非連続,開始アドレスなど))を含む。
【0053】
テスト要素66は組み立てられたアンテナシステムをテストする手段を含む。図20に示されているように,テスト要素6は好適に,複数のアンテナパネルおよび/または個々のパネルの存在,および動作健全性を証明するために,複数の命令を与える。
【0054】
本発明の特定の実施例は説明および図示の目的のために示されている。それらは本発明を説明のものに限定するためではい。本発明の思想および範囲から逸脱することなく,当業者であれば,種々の使用や条件に沿うように,本発明を容易に,修正,変形できるであろう。このような修正,変形は,適正かつ公平に特許請求の範囲内に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は,本発明を実施したモジュラーRFIDアンテナシステムの一実施例の略示図である。
【図2A】
図2Aは本発明を実施したモジュラーアンテナパネルの図である。
【図2B】
図2Bは本発明を実施したモジュラーアンテナパネルの図である。
【図2C】
図2Cは本発明を実施したモジュラーアンテナパネルの図である。
【図2D】
図2Dは本発明を実施したRFIDアンテナシステム回路の図である。
【図2E】
図2Eは本発明を実施したRFIDアンテナシステム回路の図である。
【図2F】
図2Fは本発明を実施したRFIDアンテナシステム回路の図である。
【図2G】
図2Gは本発明を実施したモジュラーアンテナの他の実施例の図である。
【図2H】
図2Hは本発明を実施したアンテナパネル支持デバイスの実施例の斜視図である。
【図2I】
図2Iは本発明を実施したアンテナパネルコネクタの斜視図である。
【図2J】
図2Jは本発明を実施したアンテナパネル端部キャップの斜視図である。
【図2K】
図2Kは本発明を実施したコントローラの斜視図である。
【図3】
図3Aは本発明を実施したアンテナパネルの他の実施例の斜視図であり,
図3Bおよび図3Cは本発明を実施した図3Aのアンテナパネルの側面図および平面図である。
【図4】
図4は本発明を実施した,図3Aのアンテナループの配置を示す,
【図5】
図5は本発明を実施した平坦なRFIDアンテナシステムの平面図である。
【図6】
図6は本発明を実施したRFIDアンテナシステムの他の実施例の略示図である。
【図7】
図7は本発明を実施したRFIDアンテナシステムの他の実施例の略示図である。
【図8】
図8は本発明を実施したRFIDアンテナシステムの他の実施例の略示図である。
【図9】
図9は本発明を実施したRFIDアンテナシステムの他の実施例の略示図である。
【図10】
図10は本発明を実施したRFIDアンテナシステムの他の実施例の略示図である。
【図11】
図11は本発明を実施した,PCに関連した構造の略示図である。
【図12】
図12は本発明を実施した,PCに関連した構造の略示図である。
【図13】
図13は本発明を実施した,PCに関連した構造の略示図である。
【図14】
図14は本発明を実施したシステムモジュールの構造の略示図である。
【図15】
図15は本発明を実施したシステムモジュールの構造の略示図である。
【図16】
図16は本発明を実施した種々の実施例での,システムメニューの略示図である。
【図17】
図17は本発明を実施した種々の実施例での,システムメニューの略示図である。
【図18】
図18は本発明を実施した種々の実施例での,システムメニューの略示図である。
【図19】
図19は,本発明を実施したシステムのセットアップの略示図である。
【図20】
図20は本発明を実施したシステムのテストコマンドの略示図である。
Claims (8)
- モジュラーRFIDアンテナシステムであって,
少なくとも一つのRFタグからの少なくとも一つのRF信号を,それぞれ送受信する,複数のモジュラーアンテナ部からなり,
前記アンテナ部が,複数のアンテナシステム構造を形成するために着脱自在に連結可能で,前記複数のアンテナシステム構造の,少なくとも第一のものが第一のアンテナ場を与え,該第一のアンテナ場が実質的に全方位で前記RF信号の送受信を提供する,ところのモジュラーRFIDアンテナシステム。 - 請求項1に記載のモジュラーRFIDアンテナシステムであって,
当該アンテナシステムが構造手段を含み,
該構造手段が,前記複数のアンテナシステム構造の少なくとも第一のものを設計するための設計手段,前記第一のアンテナシステム構造の前記設計の妥当性を検討する設計妥当性手段,および前記第一のアンテナシステム構造のための,少なくとも一つの組み立て図および制御パラメータを与える構造手段を含み,前記構造手段が,組み立て後,前記第一のアンテナシステム構造の動作を制御する制御手段を含む,ところのモジュラーRFIDアンテナシステム。 - 請求項2に記載のモジュラーRFIDアンテナシステムであって,
前記構造手段がさらに,前記組み立てられた,第一のアンテナシステム構造をテストするためのテスト手段を含む,ところのモジュラーRFIDアンテナシステム。 - 請求項2に記載のモジュラーRFIDアンテナシステムであって,
前記構造手段が,少なくとも,複数の異なる前記アンテナ部,前記複数のアンテナシステム構造,および前記複数のアンテナシステム構造の制御パラメータを記憶するメモリー手段を含む,ところのモジュラーRFIDアンテナシステム。 - アンテナシステム構造を形成するために組み立てられた,複数のアンテナ部を含む,モジュラーRFIDアンテナシステムアンテナのための構造システムであって,
前記複数のアンテナシステム部を選択するための手段を含む,前記アンテナシステム構造を設計する設計手段と,
前記アンテナシステム構造の前記設計の妥当性を検討するための設計妥当性手段と,
前記アンテナシステムのための,少なくとも一つの組み立て図,および前記RFIDアンテナシステムのための制御パラメータを与える構造手段と,
を含み,
前記構造手段は前記RFIDアンテナシステムをテストするテスト手段,前記RFIDアンテナシステムの動作を制御する制御手段,および前記アンテナシステムの前記制御のための少なくとも制御パラメータを記憶するメモリー手段を含む,
ところの構造システム。 - モジュラーRFIDアンテナシステムであって,
少なくとも一つのRFタグからの少なくとも一つのRF信号を,それぞれ送受信する,複数のモジュラーアンテナ部と,
構造手段と,
を含み,
前記アンテナ部が,複数のアンテナシステム構造を形成するために着脱自在に連結可能で,前記複数のアンテナシステム構造の,少なくとも第一のものが,第一のアンテナ場を与え,該第一のアンテナ場が実質的に全方位で前記RF信号の送受信を提供し,
前記構造手段が,前記複数のアンテナシステム構造の少なくとも第一のものを設計する設計手段,前記第一のアンテナシステム構造の前記設計の妥当性を検討する設計妥当性手段,および前記第一のアンテナシステム構造の制御パラメータおよび少なくとの一つの組み立て図を与える構造手段を含み,前記構造手段が,組み立て後,前記第一のアンテナシステム構造の動作を制御する制御手段を含む,
ところのモジュラーRFIDアンテナシステム。 - 請求項6に記載のモジュラーRFIDアンテナシステムであって,
前記構造手段がさらに,前記組み立てられた第一のアンテナシステム構造をテストするテスト手段を含む,ところのモジュラーRFIDアンテナシステム。 - 請求項7に記載のモジュラーRFIDアンテナシステムであって,
前記構造手段が,少なくとも,複数の異なる前記アンテナ部,前記複数のアンテナシステム構造,および前記複数のアンテナシステム構造のための制御パラメータを記憶するメモリー手段を含む,ところのモジュラーRFIDアンテナシステム。
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