JP2012190256A - Rfidタグ機能を備えたrfidリーダライタおよびrfidタグ機能を備えたrfidリーダライタモジュール - Google Patents

Rfidタグ機能を備えたrfidリーダライタおよびrfidタグ機能を備えたrfidリーダライタモジュール Download PDF

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Abstract

【課題】 後からRFIDリーダライタモジュールの特性を調整、変更することが可能な、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタを提供する。
【解決手段】 本発明のRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100は、RFIDリーダライタモジュール2と、アンテナ7とを備え、RFIDリーダライタモジュール2は、第1〜第4の外部接続端子T1〜T4を備え、RFIDリーダライタモジュール2には、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ用IC4が内蔵され、所定の接続をおこなうことにより、外部接続端子T3、T4を、特性の調整、変更に使用できるようにした。
【選択図】 図2

Description

本発明は、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタに関し、さらに詳しくは、後からRFIDリーダライタモジュールの特性を調整、変更することが可能な、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタに関する。また、本発明は、上記RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタに使用される、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタモジュールに関する。
近時、情報を保存し、近距離から無線通信により取出すようにしたRFIDシステムが、有用なものとして、商品タグ、交通機関の乗車カード、社員証などに多用されている。
RFIDシステムは、RFIDタグとRFIDリーダライタとから構成され、対をなして使用される。具体的には、RFIDタグは、RFIDリーダライタから伝送されたエネルギーで作動し、RFIDリーダライタから伝送された情報を、たとえば、IC内のメモリ部に保存する。また、RFIDタグは、RFIDリーダライタから伝送されたエネルギーで作動し、保存された情報を、RFIDリーダライタに伝送する。
このようなRFIDシステムに使用されるRFIDリーダライタの中には、RFIDリーダライタとしての機能に加えて、RFIDタグとしての機能を兼ね備えたものがある。たとえば、特許文献1(特開2008‐22435号公報)には、RFIDリーダライタとして、他のRFIDタグに情報を書き込んだり、他のRFIDタグから情報を読み出したりする機能に加え、RFIDタグとして、他のRFIDリーダライタに情報を書き込まれたり、他のRFIDリーダライタから情報を読み出されたりする機能を兼ね備えた、携帯端末が開示されている。この携帯端末は、2つの機能を1つで果たすことができるため、非常に利便性の高いものである。
一方、RFIDリーダライタやRFIDタグにおいては、製造時の生産性を向上させるなどの目的で、主要構成のモジュール化が進められている。たとえば、RFIDリーダライタにおいては、アンテナ以外のほとんどの構成を1つに組み込んだRFIDリーダライタモジュールを予め製造しておき、RFIDリーダライタを製造するにあたっては、そのRFIDリーダライタモジュールと、アンテナと、他のわずかな電子部品を組み立てれば良いようにしている。また、RFIDタグにおいても、同様に、主要構成のモジュール化が進められている。
特開2008‐22435号公報
上述した、RFIDリーダライタやRFIDタグの主要構成のモジュール化は、RFIDリーダライタやRFIDタグを製造する際の生産性を向上させるものであり、非常に有益なものである。しかしながら、RFIDリーダライタモジュールやRFIDタグモジュールは、いったん製造してしまうと、特性を調整したり、特性を変更したりすることが、極めて難しいという問題があった。たとえば、モジュールに組み込んだコンデンサの容量値は、コンデンサの取り換えが必要になるため、後から変更することは極めて難しかった。
しかしながら、RFIDリーダライタやRFIDタグの製造工程において、しばしば、モジュールの特性の変更が求められることがあった。たとえば、あるアンテナと組み合わせて使用するために、そのアンテナとの整合性を考慮してRFIDリーダライタモジュールを設計し、予め製造していたところ、何らかの理由(品不足、不良品の発生など)で、そのアンテナを入手できなくなる場合があった。この場合には、代替のアンテナを使用せざるを得ないが、インピーダンスが異なるなどの理由により、モジュールの特性を変更せざるをえない場合があった。そして、モジュールの特性を変更できない場合は、改めて、代替のアンテナと整合するRFIDリーダライタモジュールを設計し、製造し直さなければならず、かつ、既に製造していたRFIDリーダライタモジュールが不良在庫になってしまうことがあった。
本発明は、上述した従来技術の有する課題を解決するためになされたものである。具体的には、本発明は、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタにおいて、後から、モジュールの特性の調整、変更を可能にした。その手段として、本発明のRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタは、RFIDリーダライタモジュールと、アンテナとを備え、RFIDリーダライタモジュールは、第1、第2、第3、第4の外部接続端子を備え、RFIDリーダライタモジュールには、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ用ICが内蔵され、RFIDリーダライタ用ICは、第1、第2の送信端子と、受信端子と、第1、第2のタグ機能端子を備え、RFIDリーダライタモジュールの内部において、第1の送信端子が第1の外部接続端子に接続され、第2の送信端子が第2の外部接続端子に接続され、第1のタグ機能端子が少なくとも第1の結合用コンデンサを介して第1の外部接続端子に接続され、第2のタグ機能端子が少なくとも第2の結合用コンデンサを介して第2の外部接続端子に接続され、さらに、第1のタグ機能端子が第3の外部接続端子に接続され、第2のタグ機能端子が第4の外部接続端子に接続され、RFIDリーダライダモジュールの外部において、第1、第2の外部接続端子と、アンテナとが接続されるようにした。
なお、接続された第1の送信端子と第1の外部接続端子との間、接続された第2の送信端子と第2の外部接続端子との間、第1の結合用コンデンサを介して接続された第1のタグ機能端子と第1の外部接続端子との間、第2の結合用コンデンサを介して接続された第2のタグ機能端子と第2の外部接続端子との間、接続された第1のタグ機能端子と第3の外部接続端子との間、接続された第2のタグ機能端子と第4の外部接続端子との間の少なくとも1つに、さらに、必要な電子部品を介在させるようにしても良い。この場合には、さらに、フィルタ回路、整合回路などの、周辺回路を構成することができる。
また、RFIDリーダライダモジュールの外部において、第1の外部接続と第3の外部接続端子の間、第2の外部接続と第4の外部接続端子の間の少なくとも一方に、コンデンサを接続するようにしても良い。この場合には、RFIDリーダライダモジュールの特性を調整または変更することができる。
また、RFIDリーダライダモジュールの外部において、アンテナと並列に、コンデンサを接続するようにしても良い。この場合には、共振周波数を調整することができる。
また、RFIDリーダライダモジュールの内部において、アンテナと並列に、コンデンサを接続するようにしても良い。この場合には、共振周波数を調整することができる。
また、本発明のRFIDタグ機能を備えたRRFIDリーダライタモジュールは、第1、第2、第3、第4の外部接続端子を備えるとともに、RRFIDリーダライタ用ICが内蔵され、RFIDリーダライタ用ICは、第1、第2の送信端子と、受信端子と、第1、第2のタグ機能端子を備え、第1の送信端子が第1の外部接続端子に接続され、第2の送信端子が第2の外部接続端子に接続され、第1のタグ機能端子が少なくとも第1の結合用コンデンサを介して第1の外部接続端子に接続され、第2のタグ機能端子が少なくとも第2の結合用コンデンサを介して第2の外部接続端子に接続され、さらに、第1のタグ機能端子が第3の外部接続端子に接続され、第2のタグ機能端子が第4の外部接続端子に接続されるようにした。
本発明のRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタは、上述した構造としたため、後から容易にRFIDリーダライタモジュールの特性を調整、変更することができる。
本発明の第1実施形態にかかるRFIDリーダライタ100を示す斜視図である。 図1に示したRFIDリーダライタ100の等価回路図である。 本発明の第2実施形態にかかるRFIDリーダライタ200を示す斜視図である。 図3に示したRFIDリーダライタ200の等価回路図である。
以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。
[第1実施形態]
図1および図2に、本発明の第1実施形態にかかるRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100を示す。ただし、図1は斜視図、図2は等価回路図である。
RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100は、マザー基板1を備える。
マザー基板1上には、RFIDリーダライタモジュール2が実装されている。
RFIDリーダライタモジュール2は、基板3を備える。基板3の表面には、RFIDリーダライタ用IC4と、結合用コンデンサC51、C52と、共振周波数調整用コンデンサC3と、その他、特定の機能を果たしたり、周辺回路を構成したりする、複数の種類からなる複数個の電子部品5が実装され、さらに樹脂6がモールドされている。そして、RFIDリーダライタモジュール2は、基板3の端面に、外部接続用端子T1、T2、T3、T4が形成されている。
なお、図1においては、内部が見えるように樹脂6の図示を省略し、鎖線で示している。また、図1に示したRFIDリーダライタモジュール2の内部の電子部品5は、参考例として示したものであり、図2に示した等価回路とは厳密には一致していない。
RFIDリーダライタ用IC4は、RFIDタグに対して伝送する情報を送り出す機能、RFIDタグから伝送された情報を受け取る機能、他のRFIDリーダライタから伝送された情報を書き込む機能、他のRFIDリーダライタの命令に従って書き込まれた情報をそのRFIDリーダライタに送り出す機能などを備える。そして、RFIDリーダライタ用IC4は、RFIDタグへ情報を送り出す送信端子TX1、TX2と、RFIDタグからの情報を受け取る受信端子RXと、RFIDタグとして情報を受け取りかつ送り出すタグ機能端子PF1、PF2を備える(図1においては図示せず)。
そして、RFIDリーダライタモジュール2の内部において、次の接続がなされている。
まず、送信端子TX1が、コイルL1、コンデンサC21を介して、外部接続端子T1に接続され、送信端子TX2が、コイルL2、コンデンサC22を介して、外部接続端子T2に接続されている。
また、タグ機能端子PF1が、結合用コンデンサC51を介して、外部接続端子T1に接続され、タグ機能端子PF2が、結合用コンデンサC52を介して、外部接続端子T2に接続されている。
さらに、タグ機能端子PF1が外部接続端子T3に接続され、タグ機能端子PF2が外部接続端子T4に接続されている。
また、コイルL1とコンデンサC21の接続点と、コイルL2とコンデンサC22の接続点との間に、直列に接続されたコンデンサC11、C12が接続されている。そして。コンデンサC11とC12の接続点が、グランドに接地されている。
また、コンデンサC21と外部接続端子T1との接続点と、コンデンサC22と外部接続端子T2との接続点との間に、共振周波数調整用コンデンサC3が接続されている。
さらに、抵抗R1、コンデンサC7を介して、外部接続端子T2と受信端子RXが接続され、かつ、受信端子RXが、抵抗R2、コンデンサC8を介してグランドに接続されている。
一方、RFIDリーダライタモジュール2の外部においては、マザー基板1の表面に、スパイラル状の導電線路パターンによりアンテナ7が形成されている。そして、アンテナ7の一方端が、RFIDリーダライタモジュール2の外部接続端子T1に、アンテナ7の他方端が、RFIDリーダライタモジュール2の外部接続端子T2に、それぞれ接続されている。
図1においては、アンテナ7は、2周のスパイラル状になっているが、1周であっても良いし、2周より多くても良い。なお、2周以上のスパイラル状である場合には、導電線路パターンは途中で交差する。このため、本実施形態では、図1に示すように、交差部分に、導電線路パターンを相互に絶縁する絶縁層8を設けている。あるいは、これに代えて、マザー基板1を貫通させて1対のスルーホールを形成し、短絡しないように、一方の導電線路パターンをマザー基板1の裏面側に迂回させるようにしても良い。
そして、マザー基板1上には、アンテナ7に対して並列に接続されるように、共振周波数調整用コンデンサC4が実装されている。
かかる接続構造からなるRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100において、結合用コンデンサC51、C52は、RFIDリーダライタ用IC4のタグ機能端子PF1、PF2を、アンテナ7に結合させるためのものである。結合用コンデンサC51、C52には、アンテナ7のインピーダンスなどに応じて、適切な容量値のコンデンサが使用される。
また、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100において、コイルL1、L2、コンデンサC11、C12は、フィルタ回路を構成している。
また、コンデンサC21、C22は、DCカットに用いられている。
また、RFIDリーダライタモジュール2の内部に設けられた共振周波数調整用コンデンサC3と、RFIDリーダライタモジュール2の外部に設けられた共振周波数調整用コンデンサC4は、両者でRFIDリーダライタ100の共振周波数を調整するのに用いられている。なお、共振周波数調整用コンデンサC3の容量値を、共振周波数調整用コンデンサC4の容量値よりも大きくして、共振周波数調整用コンデンサC3を粗調用、共振周波数調整用コンデンサC4を微調用とすれば、より精度の高い周波数調整をおこなうことができる。この場合には、粗調用の共振周波数調整用コンデンサC3には、共振周波数を調整するために必要な容量値よりも小さな容量値を備えたコンデンサを使用してRFIDリーダライタモジュール2を設計、製造しておき、不足する容量値は、微調用の共振周波数調整用コンデンサC4で補うようにすれば良い。
さらに、抵抗R1、コンデンサC7、抵抗R2、コンデンサC8は、受信端子RXに入力される信号の振幅とDCバイアスを調整するのに用いられている。
なお、本実施形態にかかるRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100においては、RFIDモジュール2の外部接続端子T3、T4は、それぞれ、マザー基板1に形成された配線には接続されているが、それらの配線がいずれの機能ないし電子部品にも接続されていないため、終端した状態となっている。しかしながら、マザー基板1に形成されたランドP1にコンデンサを実装すれば、外部接続端子T1とT3との間、いいかえれば、結合用コンデンサC51と並列にコンデンサを接続することができる。同様に、マザー基板1に形成されたランドP2にコンデンサを実装すれば、外部接続端子T2とT4との間、いいかえれば、結合用コンデンサC52と並列にコンデンサを接続することができる。すなわち、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100においては、後から、RFIDリーダライタモジュール2の内部の結合用コンデンサC51、C52の容量値を、調整ないし変更することができる。
RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100は、RFIDリーダライタとして使用する場合には、RFIDリーダライタ用IC4の送信端子TX1、TX2から送り出された情報を、アンテナ7を経由して、RFIDタグに伝送し、RFIDタグから伝送された情報を、アンテナ7を経由して、RFIDリーダライタ用IC4の送信端子4の受信端子RXで受け取る。一方、RFIDタグとして使用する場合には、RFIDリーダライタ用IC4のタグ機能端子PF1、PF2が、他のRFIDリーダライタからの信号に応じてインピーダンスを変化させ、信号の反射状態を変化させることにより、他のRFIDリーダライタと通信をおこない、他のRFIDリーダライタから伝送された情報をRFIDリーダライタ用IC4に保存し、また、RFIDリーダライタ用C14に保存した情報を他のRFIDリーダライタに伝送する。
RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100は、たとえば、次の方法で製造することができる。
まず、表面に予めアンテナ7が形成された、マザー基板1を準備する。
また、RFIDリーダライタモジュール2を製造するために、表面に予め所定の配線が形成されるとともに、端面に外部接続用端子T1、T2、T3、T4が形成された基板3を準備する。そして、基板3に、RFIDリーダライタ用IC4と、結合用コンデンサC51、C52と、共振周波数調整用コンデンサC3と、所定の電子部品5を、たとえば、リフローはんだにより実装する。
そして、RFIDリーダライタ用IC4、結合用コンデンサC51、C52、共振周波数調整用コンデンサC3、所定の電子部品5が実装された基板3の表面に、加熱されて半溶融状態となった熱硬化性樹脂のシートを被覆し、さらに加熱して硬化させて、樹脂6を形成し、RFIDリーダライタモジュール2を完成させる。
次に、マザー基板1に、RFIDリーダライタモジュール2と、共振周波数調整用コンデンサC4と、その他の必要な電子部品(図示せず)を、たとえば、リフローはんだにより実装する。
マザー基板1に、RFIDリーダライタモジュール2と、第2共振周波数調整用コンデンサC4と、その他の必要な電子部品を実装することにより、本実施形態にかかるRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタモジュール100は完成する。
以上、第1実施形態にかかるRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100、およびその製造方法の一例について説明した。しかしながら、本発明がこれらの内容に限定されることはなく、発明の主旨に沿って、種々の変更を加えることができる。
たとえば、RFIDリーダライタモジュール2において、構成される回路は任意であり、上述した内容には限られない。また、RFIDリーダライタ用IC4、第1共振周波数調整用コンデンサC3などが実装された基板3を、樹脂6により保護するのではなく、たとえば、金属ケースなどで保護するようにしても良い。
また、アンテナ7の形状や大きさも任意であり、上述した内容には限られない。また、アンテナ7は、マザー基板1の表面に形成するのではなく、別部品として構成し、マザー基板3の表面に実装するようにしても良い。
なお、本発明においては、送信端子とタグ機能端子は2端子となっているが、1端子で同様の構成に展開することも考えられる。この場合には、外部接続端子T1、T2、T3、T4はそれぞれ対応した端子のみとなる。
[第2実施形態]
図3および図4に、本発明の第2実施形態にかかるRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ200を示す。ただし、図3は斜視図、図4は等価回路図である。
RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ200は、上述した第1実施形態にかかるRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100(図1および図2参照)の、ランドP1にコンデンサC61が、ランドP2にコンデンサC62が、それぞれ実装されている。この結果、コンデンサC61は、RFIDリーダライタモジュール2の内部の結合用コンデンサ51と並列に接続され、コンデンサC62は、RFIDリーダライタモジュール2の内部の結合用コンデンサ52と並列に接続されている。
コンデンサC61、C62は、RFIDリーダライタモジュール2の特性を、調整ないし変更するためのものである。
すなわち、RFIDリーダライタモジュール2を製造した後に、結合用コンデンサC51、C52の容量値が不足することが判明した場合には、不足分の容量値を備えたコンデンサC61、C62を実装することにより、両者を合わせた適正な容量値に調整することができる。
また、RFIDリーダライタモジュール2を設計し、製造した後に、RFIDリーダライタ200に使用するアンテナ7が変更になったような場合には、コンデンサC61、C62を実装することにより、タグ機能端子PF1とアンテナ7の間の結合容量値を変更し、適正な結合を得ることができる。
RFIDリーダライタ200の他の構成は、図1および図2に示した、第1実施形態にかかるRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ100と同様である。
1: マザー基板
2、12:RFIDリーダライタモジュール
3:基板
4、14:RFIDリーダライタ用IC
5:電子部品
6:樹脂
7:アンテナ
8:絶縁層
100、200:RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ
C3、C4:共振周波数調整用コンデンサ
C51、C52:結合用コンデンサ
C61、C62:コンデンサ(容量値の調整ないし変更用)
TX1、TX2:送信端子
RX:受信端子
PF1、PF2:RFIDタグ機能用端子
T1、T2、T3、T4:外部接続用端子

Claims (6)

  1. RFIDリーダライタモジュールと、アンテナとを備えてなる、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタであって、
    前記RFIDリーダライタモジュールは、第1、第2、第3、第4の外部接続端子を備え、
    前記RFIDリーダライタモジュールには、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ用ICが内蔵され、
    前記RFIDリーダライタ用ICは、第1、第2の送信端子と、受信端子と、第1、第2のタグ機能端子を備え、
    前記RFIDリーダライタモジュールの内部において、前記第1の送信端子が前記第1の外部接続端子に接続され、前記第2の送信端子が前記第2の外部接続端子に接続され、前記第1のタグ機能端子が少なくとも第1の結合用コンデンサを介して前記第1の外部接続端子に接続され、前記第2のタグ機能端子が少なくとも第2の結合用コンデンサを介して前記第2の外部接続端子に接続され、さらに、前記第1のタグ機能端子が前記第3の外部接続端子に接続され、前記第2のタグ機能端子が前記第4の外部接続端子に接続され、
    前記RFIDリーダライダモジュールの外部において、前記第1、第2の外部接続端子と、前記アンテナとが接続されている、RFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ。
  2. 接続された前記第1の送信端子と前記第1の外部接続端子との間、接続された前記第2の送信端子と前記第2の外部接続端子との間、前記第1の結合用コンデンサを介して接続された前記第1のタグ機能端子と前記第1の外部接続端子との間、前記第2の結合用コンデンサを介して接続された前記第2のタグ機能端子と前記第2の外部接続端子との間、接続された前記第1のタグ機能端子と前記第3の外部接続端子との間、接続された前記第2のタグ機能端子と前記第4の外部接続端子との間の少なくとも1つに、さらに、必要な電子部品が介在されている、請求項1に記載されたRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ。
  3. 前記RFIDリーダライダモジュールの外部において、前記第1の外部接続と前記第3の外部接続端子の間、前記第2の外部接続と前記第4の外部接続端子の間の少なくとも一方に、特性の調整用または変更用のコンデンサが接続されている、請求項1または2に記載されたRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ。
  4. 前記RFIDリーダライダモジュールの外部において、前記アンテナと並列に、共振周波数調整用のコンデンサが接続されている、請求項1ないし3のいずれか1項に記載されたRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ。
  5. 前記RFIDリーダライダモジュールの内部において、前記アンテナと並列に、共振周波数調整用のコンデンサが接続されている、請求項1ないし4のいずれか1項に記載されたRFIDタグ機能を備えたRFIDリーダライタ。
  6. 第1、第2、第3、第4の外部接続端子を備えるとともに、RRFIDリーダライタ用ICが内蔵された、FIDタグ機能を備えたRRFIDリーダライタモジュールであって、
    前記RFIDリーダライタ用ICは、第1、第2の送信端子と、受信端子と、第1、第2のタグ機能端子を備え、
    前記第1の送信端子が前記第1の外部接続端子に接続され、前記第2の送信端子が前記第2の外部接続端子に接続され、前記第1のタグ機能端子が少なくとも第1の結合用コンデンサを介して前記第1の外部接続端子に接続され、前記第2のタグ機能端子が少なくとも第2の結合用コンデンサを介して前記第2の外部接続端子に接続され、さらに、前記第1のタグ機能端子が前記第3の外部接続端子に接続され、前記第2のタグ機能端子が前記第4の外部接続端子に接続された、FIDタグ機能を備えたRRFIDリーダライタモジュール。
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