JP2006339759A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦＩＤタグが添付された製品が多数並列に配置された状態で、効率良くリーダ装置間との通信を行うためのリーダ装置に接続されたアンテナ１を提供する。
【解決手段】ＲＦＩＤタグとリーダ装置間の通信を行うためのリーダ装置に接続されるアンテナ１であって、パッチアンテナ２の一組の対辺２１、２２に、または一組の対辺２１、２２に平行かつ近傍に、矩形状の反射板３、４の一辺３１、４１が、回動可能に備えられたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグとリーダ装置間の通信を行うためのリーダ装置に接続されたアンテナに関する。

近年、ＲＦＩＤタグを利用した商品が市場に提供され、販売店では在庫管理、支払い管理や万引き防止等、またメーカーや流通過程では、商品品質管理（混入防止等）、在庫管理等に利用され、実用化が進んでいる。特にＲＦＩＤタグでは、リーダ装置またはリーダ／ライタ装置（以下まとめてリーダ装置と言う）との間を無線通信でデータの送受が出来、上記の作業が非常に効率良く実行できるため、今後も普及が見こまれている。しかし、このような実用化が進むにつれて、データの送受についても新たな問題が生じている。従来、その通信の利用形態では、１個または数個のＲＦＩＤタグとリーダ装置間との間で通信を行うものであった。しかしこのような実用化の結果、多数のＲＦＩＤタグが広範囲にわたり配置された状態で、リーダ装置間の通信を行う必要が生じている。例えば、メーカーや流通過程ではＲＦＩＤタグが添付された製品が多数列状に並んでいる状態、あるいは倉庫に製品が多数並んで配置されている状態でリーダ装置間と通信を行う必要が生じている。このような場合、現状ではリーダ装置をＲＦＩＤタグの近くに移動させ、通信を行っている。このため作業が効率良くできない、という問題が生じている。

公知の文献は次の通りである。
特開平０６−２８４０２１号公報 特開２０００−１５１２６１号公報

本願は、このような問題を解決するもので、ＲＦＩＤタグが添付された製品が多数並列に配置された状態で、効率良くリーダ装置間との通信を行うためのリーダ装置に接続されたアンテナを提供することを課題とする。

本発明は係る課題に鑑みなされたもので、請求項１の発明は、ＲＦＩＤタグとリーダ装置間の通信を行うためのリーダ装置に接続されるアンテナであって、パッチアンテナの一組の対辺に、または一組の対辺に平行かつ近傍に、矩形状の反射板の一辺が、回動可能に備えられたことを特徴とするアンテナとしたものである。

本発明の請求項２の発明は、反射板とアンテナとをそれぞれ回動するための駆動装置と、駆動装置を制御するための制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナとしたものである。

本発明の請求項３の発明は、制御手段は、ＲＦＩＤタグとリーダ装置との位置関係および通信距離から、反射板の回動角度または／およびアンテナの回動角度を制御することを特徴とする請求項２に記載のアンテナとしたものである。

本発明の請求項４の発明は、反射板の幅が、通信電波の波長λの１／４または、１／２の長さであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のアンテナとしたもので
ある。

本発明は、以上のような構成であるから、ＲＦＩＤタグが添付された製品が多数並列に配置された状態で、効率良くリーダ装置間との通信を行うためのリーダ装置に接続されたアンテナとすることが出来る。

本発明のアンテナは、ＲＦＩＤタグとリーダ装置間の通信を行うためのリーダ装置に接続されるアンテナであって、パッチアンテナの一組の対辺に、または一組の対辺に平行かつ近傍に、矩形状の反射板の一辺が、回動可能に備えられている。図１は、本発明のアンテナの一実施例を示した説明図で、（ａ）は斜視で見た説明図、（ｂ）は正面から見た説明図、（ｃ）は上面から見た説明図である。図で、本アンテナ１は、パッチアンテナ２の一組の対辺２１、２２に、矩形状の反射板３、４の一辺３１、４１が、それぞれ回動可能に備えられている。あるいは、パッチアンテナ２の一組の対辺２１、２２に平行かつ近傍に、矩形状の反射板３の一辺３１、４１が、それぞれ回動可能に備えられている。

この回動を行うために、駆動装置５、６が反射板３の各一辺３１、４１に設けられている。アンテナ１は筐体で覆われ、この駆動装置５、６は、筐体上に固定して設けられている。さらに、アンテナ１自体を回動するために、駆動装置７が設けられている。これは、パッチアンテナ２の配置されている筐体部分のパッチアンテナ幅方向の中央部の位置が回動するように設けたほうが好ましい。さらにこれらの駆動装置を制御するための制御手段（図示せず）を備えている。

このような本願のアンテナの例で、パッチアンテナから送信される電波は、直進する電波のほかに、斜め前方に進行する電波や横方向あるいは後ろ方向に漏れる電波などが反射板によって反射され、合成されて、前方に送信される。この結果、広い範囲にかつ効率良く電波を送信できる。パッチアンテナは、放射電極板と接地電極板とを平行に設け、接地電極板を接地し放射電極板側から電波が放射されるが、この二つの電極板間から電波が一部漏れてしまう。したがって反射板はその一辺が接地電極板側もしくは両電極板の間に設けたほうが出射効率がよく好ましい。

図２は、本願のアンテナを用いてＲＦＩＤタグと通信している例を斜視で見た説明図である。二列に並んだタグの垂直方向の所定位置に、タグに向けて本例のアンテナを配置する。アンテナはリーダライタ装置（図示せず）に接続している。パッチアンテナをタグ８列と平行に配置して送信した電波１０と、パッチアンテナを回転しタグ列に斜め方向に送信した電波１１、１２を模式的に示した。斜め方向に送信した場合は、平行にした場合に比較しパッチアンテナとタグとの距離が変わり、通信距離が変化し、最適な電波を受信する位置が変化するので、反射板の角度を変更して調整する。本願のように反射板が回動しない場合は、図３に示す様にアンテナの位置を変えなければならず、通信の効率が悪い。

図４は、本アンテナの反射板と通信距離との関係を模式的に示した説明図である。反射板に対して垂直方向に離れたところに送信する目的物（タグ）を配置しており、図（ａ）は、反射板が無い場合、図（ｂ）は、反射板があり角度を狭くした場合、図（ｃ）は、反射板の角度を広くした場合、図（ｄ）は、反射板を反射面が平行になる方向に向けた場合の説明図である。反射板が無い場合は（図（ａ））、パッチアンテナから直進する電波のみが目的物のタグに送信される。反射板を配置しパッチアンテナとそのなす角度を狭くした場合（図（ｂ））、目的物に効率良く送信される。反射板の角度が広い場合（図（ｃ））、送信される電波は殆どパッチアンテナから直進する電波のみとなり、図（ａ）と同様で効率が悪い。反射板を平行になる方向に向けた場合（図（ｄ））、乱反射などから目的
物には送信できない。したがって図（ｂ）の場合が効率良く送信できるが、前述の様に目的物の位置によって反射板の角度を変える必要がある。

図５は、本アンテナの反射板の角度とタグとの距離の関係を実測した例を示す説明図である。図の（ａ）は、測定した各パラメタを示したもので、パッチアンテナに垂直な位置を基準とし、反射板をバッチアンテナの外側に傾けた時の角度θ（°）、パッチアンテナから、その面の中央から垂直方向に離れた位置に配置したタグまでの距離Ｓ（ｃｍ）を、パラメタとする。反射板のサイズは通信電波の波長λ（実測では、２．４ＧＨｚ帯を使用したため、λ＝１２ｃｍ）の１／４で、ほぼ３ｃｍとした。パッチアンテナの幅は６ｃｍとした。２枚の反射板を、それぞれの一辺がパッチアンテナから１ｃｍほど離れたところで同じ角度で回動させた。データの測定は、反射板の角度をパラメタとして、その角度に対してタグをその中心がパッチアンテナの中心と合うようにし、バッチアンテナから垂直方向に距離を変えて遠ざけていき、通信できなくなる距離を測定し、通信距離Ｓとした。反射板角度は、０°〜９０°まで（５°間隔）とした。図（ｂ）は、この結果をまとめた表（表１）である。

この実施例では、反射板の角度を０°から大きくし、反射板を広げることによって通信距離が伸び、効率が高くなった。通信の最良となる通信距離は、反射板の角度を変えることによって得られることが解る。しかし、反射板の角度が３０°より大きくなると、通信距離が伸びず、効率は低くなった。これは反射板による反射波が減少するために起こったと考えられる。これから本例では、反射板の回動範囲は０〜３０°までとする。

図６は、図５の例で、タグの種類(Tag1 Tag2 Tag3 Tag4)を変え、また反射板の幅（λ/4、λ/2）を変えて通信距離を測定した例（表２）である。これから、タグの種類や反射板の幅を変えても、通信の最良となる通信距離は、反射板の角度を変えることによって得られることが解る。また、反射板の幅を波長λの１／２、１／４のようにしたことから、反射波の位相が揃い、さらに実測結果から、概ね幅の広い方（λ／２）が通信距離が伸び、効率が良くなることがわかる。

以上のように、通信距離にしたがって反射板の角度を変え、効率良く通信が行える。したがって、あらかじめ効率良く通信の行える通信距離と反射板の角度を求めておき、この関係を上記の駆動装置を制御するための制御手段に登録しておくことにより、通信距離を与えることによって、自動的に反射板の角度を最良に設定することが出来る。さらに、タグ列に向けアンテナの角度を順に変え、そのときの通信距離を自動的に算出し、アンテナと反射板の角度を自動的に設定するようにしても良い。例えば、アンテナとタグ列との距離が一番近くなる距離Ｌを与えれば、アンテナをそれから角度φで回動すれば、通信距離はＬ／cosφとして算出でき、上記制御手段に組み込むことが出来る。

また、上記のような本願発明のアンテナは、その作用効果からパッチアンテナの他の対辺にも反射板を追加して設けてもよい。パッチアンテナは、一対の辺が電波の発信源であるが、その他の辺に反射板を設けた場合、発信源の辺の場合よりも劣るが、反射の効率をさらに良くすることが出来る。すなわち、ＲＦＩＤタグとリーダ装置間の通信を行うためのリーダ装置に接続されるアンテナであって、パッチアンテナの各四辺に、または各四辺に平行かつ近傍に、矩形状の反射板の一辺が、回動可能に備えられたアンテナとしてもよい。その場合、制御手段や駆動装置は上記と同様に備えられる。

本発明のアンテナの一実施例を示した説明図で、（ａ）は斜視で見た説明図、（ｂ）は正面から見た説明図、（ｃ）は上面から見た説明図である。 本願のアンテナを用いてＲＦＩＤタグと通信している例を斜視で見た説明図である。 反射板の角度を変えないアンテナの例を斜視で見た説明図である。 本アンテナの反射板と通信距離との関係を模式的に示した説明図で、（ａ）は、反射板が無い場合、（ｂ）は、反射板があり角度を狭くした場合、（ｃ）は、反射板の角度を広くした場合、（ｄ）は、反射板を同方向に向けた場合の説明図である。 本アンテナの反射板の角度とタグとの距離の関係を実測した例を示す説明図である。 本アンテナの反射板の角度とタグとの距離の関係を実測した他の例を示す説明図である。

符号の説明

１・・・・・・・アンテナ
２・・・・・・・パッチアンテナ
２１、２２・・・パッチアンテナの一組の対辺
３、４・・・・・反射板
３１、４１・・・反射板の一辺
５、６・・・・・反射板駆動装置
７・・・・・・・アンテナ駆動装置
８・・・・・・・タグ
１０・・・・・・タグ列と平行に配置して送信した電波
１１、１２・・・タグ列に斜め方向に送信した電波

Claims (4)

1. ＲＦＩＤタグとリーダ装置間の通信を行うためのリーダ装置に接続されるアンテナであって、パッチアンテナの一組の対辺に、または一組の対辺に平行かつ近傍に、矩形状の反射板の一辺が、回動可能に備えられたことを特徴とするアンテナ。
2. 反射板とアンテナとをそれぞれ回動するための駆動装置と、駆動装置を制御するための制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
3. 制御手段は、ＲＦＩＤタグとリーダ装置との位置関係および通信距離から、反射板の回動角度または／およびアンテナの回動角度を制御することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
4. 反射板の幅が、通信電波の波長λの１／４または、１／２の長さであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のアンテナ。