JP2006252253A

JP2006252253A - Ｒｆｉｄシステム

Info

Publication number: JP2006252253A
Application number: JP2005068843A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Mori; 英一森
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-21
Also published as: US20070096879A1; US7679516B2

Abstract

【課題】複数のＲＦＩＤタグが高密度に存在した場合でも、まばらに存在した場合でも、常に全てのＲＦＩＤタグを読み取ることが可能なＲＦＩＤシステムを提供する。
【解決手段】ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３から出力された切り替え制御信号３１を受けて、切り替え制御手段４はアンテナユニット２の給電点２１，２２，２３を順次切り替え可能になっている。給電点２１，２２，２３を順次切り替え、給電点毎に、初めに交信したＲＦＩＤタグから最後に交信したＲＦＩＤタグ情報までの全てを、ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３にて保持させる
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤシステムに関し、特に、複数のアンテナ給電点を備えたＲＦＩＤシステムに関する。

近年、固有の無線ＩＤ（ＲＦＩＤ）が設定されるとともに、情報の書き換え可能なメモリエリアを有し、無線を利用して非接触でＲＦＩＤの読み出しや任意の情報の書き込み及び読み出しができる無線データキャリアが利用されている。

例えば、郵便物や配送物等にそれぞれ固有のＲＦＩＤを有する無線データキャリアを貼付あるいは内蔵させて、移動体の識別を行っている。

ところが、郵便物や配送物等が重なったりした状態では、各ＲＦＩＤタグの相互インダクタンスによりＲＦＩＤタグの共振周波数が設計値の共振周波数から変動してしまう。このため、リーダライタとの共振同調状態がずれてしまうので、ＲＦＩＤタグがリーダライタから給電される電力が低下してしまって通信性能が悪化してしまう。

そこで、ＲＦＩＤタグの共振周波数がずれた場合であっても、送信アンテナから送信される送信周波数においてＲＦＩＤタグと十分に通信が可能となる有効周波数帯域が全てのＲＦＩＤタグの共振周波数変動範囲をカバーするように周波数スキャン回路により送信周波数を順に変更するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２２７９４７号公報

一般的に、物の管理用ＲＦＩＤで使用される周波数帯として、わが国では、２．４５ＧＨｚのマイクロ波帯が使用されている。多くの場合、送信周波数帯域の変更は容易ではないという問題点があった。

ＲＦＩＤタグが密集している場合、あるいはまばらに存在している場合、送信周波数帯域の変更により、読み取る方式は実際的ではないという問題点があった。

本発明は、上記事情によりなされたもので、複数のＲＦＩＤタグが高密度に存在した場合でも、まばらに存在した場合でも、常に全てのＲＦＩＤタグを読み取ることを可能にしたＲＦＩＤシステムを提供することを目的とするものである。

本発明の一態様によれば、ＩＣチップとアンテナをモールドされて成る複数のＲＦＩＤタグと、前記ＲＦＩＤタグに内蔵されたアンテナと電波の受け渡しを行い、複数の給電点を備えたアンテナユニットと、前記アンテナユニットを介して前記ＲＦＩＤタグとの交信制御を行うとともに、上位機器とＲＦＩＤタグ間のプロトコル交換を行うＲＦＩＤタグ用リーダライタと、前記ＲＦＩＤタグ用リーダライタによって制御され、前記アンテナユニットの給電点を切り替える切り替え制御手段とを備えたことを特徴とするＲＦＩＤシステムが提供される。

また、本発明の別の一態様によれば、前記複数のＲＦＩＤタグと一度に交信する際、前記切り替え制御手段により、前記アンテナユニットの給電点を切り替え、前記ＲＦＩＤタグを最も多く読めたチャンネルを設定することを特徴とするＲＦＩＤシステムが提供される。

さらに、本発明の別の一態様によれば、前記アンテナユニットの給電点を順次切り替え、交信出来た前記ＲＦＩＤタグ全ての個別情報を、給電点毎に保持することを特徴とするＲＦＩＤシステムが提供される。

本発明によれば、複数のＲＦＩＤタグが高密度に存在した場合でも、まばらに存在した場合でも、常に全てのＲＦＩＤタグを読み取ることが可能なＲＦＩＤシステムが提供される。

以下、本発明の実施の形態にかかるＲＦＩＤシステムについて、図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付している。

図１に示すように、ＲＦＩＤシステム１００は、ＩＣチップとアンテナをモールドされて成る複数のＲＦＩＤタグ１と、ＲＦＩＤタグ１に内蔵されたアンテナと電波の受け渡しを行い、複数の給電点を備えたアンテナユニット２と、アンテナユニット２を介してＲＦＩＤタグ１との交信制御を行うとともに、上位機器（図示しない）とＲＦＩＤタグ間のプロトコル交換を行うＲＦＩＤタグ用リーダライタ３と、ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３に制御され、アンテナユニット２の給電点を切り替える切り替え制御手段４とを備えている。

ＲＦＩＤタグ１は、無線データキャリアの一種であり、送受信可能なタグアンテナとＩＣチップとを基板に一体成形した独立の部品である。ＩＣチップには、タグアンテナで受信した変調電波の整流と安定化を行うことによりＩＣチップの各部に電源を供給する電源生成部、変調電波を復調して制御部へ送出する復調部、制御部から送出されたデータを変調してタグアンテナに送出する変調部、復調部で復調されたデータのメモリへの書き込みやメモリから送信データを読み出して変調部へ送出する制御部及びメモリが設けられている。

メモリは、当該ＲＦＩＤタグの製造段階で製造業者により割当て設定された固有のＲＦＩＤを記憶する無線ＩＤエリアと、ユーザが任意のデータを書き込むことができるユーザエリアとから成る。ユーザエリアには当該ＲＦＩＤタグが貼付あるいは内蔵された郵便物あるいは配送物等の固有の追跡管理用コードが記録されている。

ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３は、外部あるいは内部に送受信アンテナを具備しており、この送受信アンテナの交信エリア内にある全てのＲＦＩＤタグのメモリデータを非接触で読み取るものである。図１では、送受信アンテナであるアンテナユニット２は、ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３の外部に配設されるものとして説明している。ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３は、例えばパソコン等の上位装置に接続され、データの授受を行うインタフェース部と、ＲＦＩＤタグとの通信や接続するハードウエアを制御するＣＰＵ、動作プログラムを記憶したＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ等で構成される制御部と、制御部から与えられるデータを無線通信に適した変調信号に変調する変調部と、変調信号を増幅して送受信アンテナから電波として放射させる送信アンプと、アンテナユニット２で受信した電波信号を増幅する受信アンプと、増幅された電波信号からデータを復調して制御部に与える復調部とから構成されている。

ＲＦＩＤタグ１との交信を行う際には、まず、キヤリア信号を送信部で変調して電力用電波信号として送信アンテナから送信し、その後、送信すべきデータを電力用電波信号に重畳するように送信部で変調して送信アンテナから送信する。

ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３のアンテナの作る誘導電磁界内にＲＦＩＤタグ１が置かれると、ＲＦＩＤタグ１のアンテナコイルとＲＦＩＤタグ用リーダライタ３の送信アンテナコイルとの間の電磁誘導作用でＲＦＩＤタグ１のアンテナコイルに電圧が誘起される。この電圧、すなわち電力エネルギを用いてＲＦＩＤタグ１が作動し、ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３側のＣＰＵと情報の交信が行われる。ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３のアンテナコイルは、送信アンテナと受信アンテナと共用させることができる。

ＲＦＩＤタグ１から発信された電波信号は、受信用アンテナにより受信し、受信部で復調してデータとして弁別する。ＣＰＵは、受信部で復調されたデータをＲＡＭに一時的に記憶し、その後、当該データを通信部を介して送信する。アンテナによる通信エリアに存在する全てのＲＦＩＤタグと通信するマルチリードモード、ＲＦＩＤタグのＩＤ番号を指定して該当タグからデータを読み取るシングルリードモード、ＲＦＩＤタグのＩＤ番号を指定して該当タグにデータを書き込むシングルライトモードがある。

上述したように、アンテナは、ＲＦＩＤ及びＲＦＩＤタグ用リーダライタの一部を構成する要素で、電磁界あるいは電波の送受信を行うものである。

電波通信方式（ヘルツ方式）の場合、電波の吸収面積を大きくするために、アンテナは平面パッチアンテナが用いられる。

ＲＦＩＤタグ上の受信アンテナも該当する周波数から決まる波長λであるとき、１／２λの長さのアンテナのときに共振特性が得られ、電波信号の吸収が効率的に行える。そこで、１／２λに共振する平面板を用いて電波を前方に発射させる。

複数個のパッチアンテナを組み合わせ、出力を合成して指向性を持った電波を出力する構造とすることが好適である。また、直線偏波でなく、電波の偏波面が回転しながら伝播する円偏波の電波を出力する平面パッチアンテナでもよいことは勿論である。

ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３のアンテナとＲＦＩＤタグ１のアンテナが正面に向かい合っている状態が一番安定して交信ができ、一般的に、送信側アンテナである平面パッチアンテナにおいては、給電点インピーダンスは５０Ωに設定されている。

ところが、ＲＦＩＤタグ１が複数並び、そのＲＦＩＤタグ１を一度に読み取る際、電波の特性上、ＲＦＩＤタグ１同士の密着度が上がると、送信側アンテナの給電点インピーダンスが変動し、ＲＦＩＤタグ１とのインピーダンスのずれが起きてしまう。同様に、ＲＦＩＤタグ１がまばらに存在する場合にも、給電点インピーダンスの変動が起きる。インピーダンスマッチングがとれていない場合、全てのＲＦＩＤタグを正確に識別することができなくなる。

本発明の実施形態においては、アンテナユニット２としての平面パッチアンテナには、複数の給電点２１，２２，２３が設けられている。給電点については、正確なマッチングをとるために、ガンママッチさせ、給電点を決定することができる。また、平面パッチアンテナの輻射器の複数箇所に、給電線である同軸を取着する簡易な構成を採用してよい。

本発明の実施形態においては、送信側アンテナとＲＦＩＤタグとのインピーダンスが不整合となった場合には、送信側アンテナの給電位置を変えることでインピーダンスのずれを補正する。

すなわち、ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３から出力された切り替え制御信号３１を受けて、切り替え制御手段４はアンテナユニット２の給電点を順次切り替え可能になっている。切り替え制御手段４によって、送信側アンテナの給電点が変わると、インピーダンスが変化する。このため、給電点毎に、ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３と交信できるＲＦＩＤタグ１、交信できないＲＦＩＤタグ１が生じてくる。最も、多くのＲＦＩＤタグと交信できたとき、その数が、ＲＦＩＤタグの総数であると判断することができる。

したがって、送信側アンテナの給電点を変えることでインピーダンスのマッチングを行うことができ、ＲＦＩＤタグが密集していてもまばらであっても、全てのＲＦＩＤタグを読み取ることができる。

給電点２１，２２，２３を順次切り替え、給電点毎に、初めに交信したＲＦＩＤタグから最後に交信したＲＦＩＤタグ情報までの全てを、ＲＦＩＤタグ用リーダライタ３にて保持させることもできる。このようにすれば、まず、最もインピーダンスのマッチングがとれる給電点を決定し、改めて、当該給電点で全てのＲＦＩＤタグと交信し、各ＲＦＩＤタグの個別情報を入手するという、迂遠な処理をしなくて済むからである。

上述したように、本実施形態によれば、複数のＲＦＩＤタグが高密度に存在した場合でも、まばらに存在した場合でも、常に全てのＲＦＩＤタグを読み取ることが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施の形態に係るＲＦＩＤシステムの構成を示す構成図である。

符号の説明

１００・・・ＲＦＩＤシステム、１・・・ＲＦＩＤタグ、２・・・アンテナユニット、２１，２２，２３・・・給電点、３・・・ＲＦＩＤタグ用リーダライタ、３１・・・切り替え制御信号、３２・・・ＲＦ信号、４・・・切り替え制御手段。

Claims

ＩＣチップとアンテナをモールドされて成る複数のＲＦＩＤタグと、
前記ＲＦＩＤタグに内蔵されたアンテナと電波の受け渡しを行い、複数の給電点を備えたアンテナユニットと、
前記アンテナユニットを介して前記ＲＦＩＤタグとの交信制御を行うとともに、上位機器とＲＦＩＤタグ間のプロトコル交換を行うＲＦＩＤタグ用リーダライタと、
前記ＲＦＩＤタグ用リーダライタによって制御され、前記アンテナユニットの給電点を切り替える切り替え制御手段とを
備えたことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
前記切り替え制御手段は、ＲＦＩＤタグ用リーダライタに組み込まれていることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤシステム。
前記複数のＲＦＩＤタグと一度に交信する際、前記切り替え制御手段により、前記アンテナユニットの給電点を切り替え、前記ＲＦＩＤタグを最も多く読めたチャンネルを設定することを特徴とする請求項１又は２記載のＲＦＩＤシステム。
前記アンテナユニットの給電点を順次切り替え、交信出来た前記ＲＦＩＤタグ全ての個別情報を、給電点毎に保持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤシステム。