JP2008288687A - 無線タグシステム - Google Patents

Abstract

【課題】無線タグが密集した状態にあっても各無線タグの位置を検知でき、これらのデータを正確かつ効率的に読み出すことが可能な無線タグシステムを提供すること。
【解決手段】本発明の一態様の無線タグシステムは、堆積された複数の無線タグに質問信号を送信する磁界型の送信アンテナと、この送信アンテナと直交するように配設され前記無線タグから送信された応答信号を受信する電界型の受信アンテナと、前記無線タグに問い合わせる質問データを生成し変調して質問信号を出力し、前記無線タグから送信され前記受信アンテナにより受信された応答信号を復調する質問器と、この質問器から出力される質問信号を前記送信アンテナに入力し前記受信アンテナにより受信された応答信号を前記質問器に入力する方向性結合手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、質問器に接続されたアンテナと応答器としての無線タグの間で交信を行う無線タグシステムに係わり、特にそのアンテナに関する。

封筒などに無線タグを付して、この無線タグに対してデータを書込み、またこの無線タグからデータを読み出す質問器のアンテナとの間で交信を行う無線タグシステムは、最近かなり普及してきた。

しかし、上記封筒などを積み上げるなどして無線タグが密集した状態になると、データの書込み読出し特に、無線タグ内のデータを読み出すことが困難な状況になる。従来、このような問題を解決するために無線タグ自体の改良や無線タグの環境を改善する方向でなされてきた。

質問器で良好に無線タグのデータを読み出すためには、無線タグの出力を上げて位置を正確に検知できるようにすればよい。規格（ＩＳＯ１８００６）では無線タグの起電力が１ｍＷ以上でなければならないとされている。そこで質問器に接続されるアンテナの指向性を制御し電力を上げればよい。しかし、質問器のアンテナは通常、送受信共用とされており、受信アンテナとしての機能を上げると、送信アンテナとしても電力が上がるが、電波法の規制により利得をある一定以上にすることができないという問題がある。

したがって、従来の無線タグシステムでは、封筒などが堆積された状態、すなわち無線タグが密集した状態では各無線タグのデータを正確に読み出すことができないという問題があった。これを解決する方法として所定の厚みを有するスペーサを介在させる方法が開示されている（特許文献１参照）。しかし、そのためには無線タグを付した封筒等を高密度の堆積することができず、無線タグと効率的な交信が行えないという問題があった。

なお、送信アンテナと受信アンテナを分けたシステムとしては、所定偏波の信号を送信する送信アンテナとその偏波方向が異なる信号を受信する受信アンテナを有する無線タグシステムが知られている（特許文献２参照）。
特開２００５−１６９２号公開公報 特開２００６−２３８２８２号公開公報

本発明は、上記のような従来の無線タグシステムの問題点に鑑みてなされたもので、無線タグが密集した状態にあっても各無線タグの位置を検知でき、これらのデータを正確かつ効率的に読み出すことが可能な無線タグシステムを提供することを目的とする。

本発明の請求項１によれば、堆積された複数の無線タグに質問信号を送信する磁界型の送信アンテナと、この送信アンテナと直交するように配設され前記無線タグから送信された応答信号を受信する電界型の受信アンテナと、前記無線タグに問い合わせる質問データを生成し変調して質問信号を出力し、前記無線タグから送信され前記受信アンテナにより受信された応答信号を復調する質問器と、この質問器から出力される質問信号を前記送信アンテナに入力し前記受信アンテナにより受信された応答信号を前記質問器に入力する方向性結合手段と、を有することを特徴とする無線タグシステムを提供する。

本発明によれば、無線タグが密集した状態にあっても無線タグからのデータを正確かつ効率的に読み出すことができる効果がある。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。本発明による無線タグシステムにおいては、送信アンテナと受信アンテナを分けて、受信アンテナとして電界型のアンテナを用いる。

図１は本発明による無線タグシステムの一実施形態の全体構成を示す図である。この無線タグシステム１０は、無線タグ１１へ送信するデータを生成し、無線タグ１１から読み出されたデータを電気的に処理する質問器１２と、この質問器１２に第１の端子を接続された３端子を有するサーキュレータ１３と、このサーキュレータ１３の第２の端子に接続された送信アンテナ１４と、上記サーキュレータ１３の第３の端子に接続された受信アンテナ１５とを有する。

質問器１２は、無線タグ１１に問い合わせる質問データを生成する質問データ生成部１６と、この生成された質問データを変調する変調部１７と、サーキュレータ１３の第１端子から出力された応答信号を復調する復調部１８と、この復調部により復調された応答データを再生する応答データ再生部１９とを有する。

サーキュレータ１３は、第１端子に入力された信号を第２の端子に出力し、第２の端子に入力された信号を第３の端子に出力し、第３の端子に入力された信号を第１の端子に出力する特性を有する素子である。

送信アンテナ１４は、主に磁界により信号を送信する、いわゆる磁界型のアンテナ、例えばループアンテナである。送信アンテナは複数の無線タグの堆積方向に向けて配設されている。図示するようにｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の座標系を取ると、ｘ軸方向にスタック状に積層された複数の無線タグ１１に対向して、ｘ軸方向、すなわちｙ軸とｚ軸により構成される平面に平行にアンテナ面が配設されている。無線タグ１１に設けられるタグアンテナ２０は、ｙ軸とｚ軸により形成される平面に平行に、例えば図２に示すような形状を有するアンテナである。

即ちこのタグアンテナ２０は、給電部２１を中心にダイポール部２２ａ，２２ｂを有し、このダイポール部２２ａ，２２ｂの途中に各々両端を接続されたループ状のループ部２３を有する、ループ付ダイポールアンテナである。これらのダイポール部２２ａ，２２ｂとループ部２３が絶縁シート２５上に導体で形成されて無線タグ１１が構成されている。

一方、受信アンテナ１４は、図３に示すように、例えば幅（無線タグの積み重ねられた方向；ｘ軸方向）Ｗ、奥行き（無線タグの幅方向；ｚ軸方向）Ｄの長方形状をしたパッチアンテナであり、スタック状に積み重ねられた複数の無線タグ１１の、例えば下方など堆積方向の側面に、ｚ軸とｘ軸により形成される面に平行な面にアンテナ面を向けて、設置される。したがって、送信アンテナ１４のアンテナ面（ｙ軸とｚ軸が形成する面）と受信アンテナ１５のアンテナ面（ｚ軸とｘ軸が形成する面）は直交している。

送信アンテナ１４に対向してｘ軸方向から見た送信アンテナ１４と受信アンテナ１５と無線タグの位置関係を、図４に示す。このように受信アンテナ１５は無線タグ１１の下方に設けられている。しかし、受信アンテナ１５は無線タグの堆積方向の側面であって、送信アンテナと直交した方向に設置されていればよく、点線で示すように１５ａ，１５ｂ，１５ｃなどの位置に設置されていてもよい。

次に、本発明のこの実施形態の無線タグシステムの動作を説明する。各無線タグ１１への質問のデータは質問器１２において生成され、所定周波数で変調されて質問信号としてサーキュレータ１３の第１端子に入力される。この変調された質問信号はサーキュレータ１３の第２端子から出力されこの端子に接続された電界型アンテナである送信アンテナから無線タグ１１に向けて電磁界（主に磁界変動）として送信される。

送信アンテナ１４からされた送信された質問信号は、無線タグ１１のタグアンテナ２０に図２に番号２６で示した方向（紙表面から紙裏面方向）の磁界変動として伝えられる。この磁界変動に対してその直交方向に電界が生じ、タグアンテナ２０のループ部２３に電流が発生する。この電流変動が無線タグ１１内で電気的に処理され対応する応答データ（応答信号）が生成される。

応答信号は変調され、タグアンテナ２０のダイポール部２２ａ，２２ｂからバックスキャッタ信号として送信（放射）される。無線タグから出力された電力のバックスキャッタ信号はその下方に設けられている受信アンテナ１５で受信される。

受信アンテナで受信された応答信号は、サーキュレータ１３の第３端子に入力され、このサーキュレータ１４３の第１端子から出力され、質問器１２に入力される。質問器１２では、サーキュレータ１３の第１端子から出力された応答信号が復調されて応答データとして処理される。

ところで、受信アンテナ１５はできるだけ指向性が鋭いほうが、各無線タグ１１の位置を正確に把握でき、しかも電力的にも効率がよい。そのためには、受信アンテナ１５の幅Ｗは小さいほどよい。一方、この幅Ｗが小さくなるほど感度は低下するので、この感度の要求と指向性の要求から、適当な幅Ｗが定まる。

なお、受信アンテナの奥行きＤはタグアンテナ２０の幅（図２に示すＷｄ）と同程度あるいはそれ以上あることが好ましい。

この実施形態では、送信アンテナと受信アンテナが互いに直交する方向に向けて設置されるので、送信アンテナ１４から送信された信号を受信アンテナ１５が受信することはほとんどない。

なお、上記実施形態では、図４に示したように、受信アンテナを無線タグの下方に設置していた。しかし、受信アンテナの設置位置は必ずしも無線タグの下方でなくてもよく、例えば、無線タグの横の位置（番号４２）あるいは上方の位置（番号４３）に設けることも可能でありさらに番号４４，４５に示すように無線タグに対して斜めの方向に設けることも可能である。

なお本発明の上記実施形態では、送信アンテナ１４としてループアンテナ、受信アンテナ１５としてパッチアンテナを用いた場合について説明した。しかし本発明はこれらのアンテナに限られず、送信アンテナとして磁界型のアンテナを用い、受信アンテナとして電界型のアンテナを用いればよい。

上記実施形態では、３端子のサーキュレータを用いていたが４端子以上のサーキュレータを用いることもできる。本発明はサークレータを用いる場合に限られず、一般的には質問器から出力された質問信号を送信アンテナに出力し、受信アンテナにより受信された応答信号を質問器に入力する特性を有する方向性結合手段を用いることが可能である。

本発明では受信アンテナを送信アンテナとは別に設けているので、送信アンテナの求められる要求を考慮することなく、受信アンテナを設計することができ、したがって無線タグの位置検知を正確に行うことに最適な配置及び形状にすることが可能となる利点がある。

そのほか本発明はその技術思想の範囲内で種々変形して実施することが可能である。

本発明一実施形態の無線タグシステムの全体構成を示す図。 本発明一実施形態の無線タグシステムにおいて交信を行う無線タグの構成を示す平面図。 本発明一実施形態の無線タグシステムの受信アンテナの構成を示す斜視図。 本発明一実施形態の無線タグシステムの送信アンテナと受信アンテナ及び交信を行う無線タグの位置関係を示す図。

符号の説明

１０・・・無線タグシステム、
１１・・・無線タグ、
１２・・・質問器、
１３・・・サーキュレータ、
１４・・・送信アンテナ、
１５・・・受信アンテナ、
１６・・・質問データ生成部、
１７・・・変調部、
１８・・・復調部、
１９・・・応答データ再生部、
２０・・・タグアンテナ、
２１・・・給電部、
２２ａ，２２ｂ・・・ダイポール部、
２３・・・ループ部。

Claims (8)

1. 堆積された複数の無線タグに質問信号を送信する磁界型の送信アンテナと、
   この送信アンテナと直交するように配設され前記無線タグから送信された応答信号を受信する電界型の受信アンテナと、
   前記無線タグに問い合わせる質問データを生成し変調して質問信号を出力し、前記無線タグから送信され前記受信アンテナにより受信された応答信号を復調する質問器と、
   この質問器から出力される質問信号を前記送信アンテナに入力し前記受信アンテナにより受信された応答信号を前記質問器に入力する方向性結合手段と、
   を有することを特徴とする無線タグシステム。
2. 前記送信アンテナは、質問信号を前記無線タグの堆積方向に向けて送信するように配設されることを特徴とする請求項１記載の無線タグシステム。
3. 前記受信アンテナは、前記無線タグの堆積方向の側面に設置され前記無線タグから出力される電力のバックスキャッタ信号を受信することを特徴とする請求項２記載の無線タグシステム。
4. 前記送信アンテナはループアンテナであり、前記受信アンテナはパッチアンテナであることを特徴とする請求項１記載の無線タグシステム。
5. 堆積された複数の無線タグに質問信号を送信する磁界型の送信アンテナと、
   この送信アンテナと直交するように配設され前記無線タグから送信された応答信号を受信する電界型の受信アンテナと、
   前記無線タグに問い合わせる質問データを生成し変調して質問信号を出力し、前記無線タグから送信され前記受信アンテナにより受信された応答信号を復調する質問器と、
   この質問器に第１端子を接続され前記送信アンテナに第２端子を接続され前記受信アンテナに第３端子を接続され、第１端子に入力された信号を第２端子に出力し第２端子に入力された信号を第３端子に出力し第３端子に入力された信号を第１端子に出力する特性を有するサーキュレータと、
   を有することを特徴とする無線タグシステム。
6. 前記送信アンテナは、質問信号を前記無線タグの堆積方向に向けて送信するように配設されることを特徴とする請求項５記載の無線タグシステム。
7. 前記受信アンテナは、前記無線タグの堆積方向の側面に設置され前記無線タグから出力される電力のバックスキャッタ信号を受信することを特徴とする請求項５記載の無線タグシステム。
8. 前記送信アンテナはループアンテナであり、前記受信アンテナはパッチアンテナであることを特徴とする請求項５記載の無線タグシステム。

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