JP2013247604A - リーダ・ライタアンテナ - Google Patents
リーダ・ライタアンテナ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013247604A JP2013247604A JP2012121743A JP2012121743A JP2013247604A JP 2013247604 A JP2013247604 A JP 2013247604A JP 2012121743 A JP2012121743 A JP 2012121743A JP 2012121743 A JP2012121743 A JP 2012121743A JP 2013247604 A JP2013247604 A JP 2013247604A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- reader
- writer
- dipole
- writer antenna
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
【課題】RFIDタグと通信を行うリーダ・ライタ用のアンテナであって、不感知帯が生じない、または不感知帯のエリアに簡単に対応できるリーダ・ライタ用のアンテナを提供する。
【解決手段】筒型レドームの内部に、中心軸に平行に、複数のダイポールアンテナが同軸上に設けられ、ダイポールアンテナと対向した反射板を設けられ、複数のダイポールアンテナは、放射する電磁波の位相が、ダイポールアンテナごとに順次ずれるインピーダンスを有することを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】筒型レドームの内部に、中心軸に平行に、複数のダイポールアンテナが同軸上に設けられ、ダイポールアンテナと対向した反射板を設けられ、複数のダイポールアンテナは、放射する電磁波の位相が、ダイポールアンテナごとに順次ずれるインピーダンスを有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、RFIDとリーダ・ライタとの間で送受信を行うための、リーダ・ライタのアンテナに関し、特にゲート状に設置されるリーダ・ライタのアンテナに関する。
RFID(Radio Frequency Identification)タグは、電磁気エネルギーをリーダ・ライタ(RW:Reader/Writer)との間でやり取りを行い、データ通信するものである。そして、現在いろいろの用途に利用されるようになっている。その用途は、電磁気エネルギーのやり取りの形態、すなわち電磁誘導方式とマイクロ波方式とで異なる。電磁誘導方式は、125k〜135kHz帯や13.56MHz帯の周波数帯域で利用されている。一方、マイクロ波方式は、2.45GHz帯などの周波数帯域で利用されており、800MHz〜960MHz前後のいわゆるUHF帯で利用されている。したがって、電磁誘導方式では、電磁気エネルギーが短距離でのやり取りとなり、マイクロ波方式では遠距離通信が主流となる。当初は、主に電磁誘導方式のRFIDタグが利用されていたが、マイクロ波方式のものも利用されるようになった。
このマイクロ波方式のものとして、物や人が通り抜ける場所で、物や人が有するRFIDタグとリーダ・ライタとの間でマイクロ波による通信を行う形態についての発明が、開示されるようになった。この場合、リーダ・ライタのアンテナは、主としてゲート状に設置して運用される。
このようなリーダ・ライタ用のアンテナとして、平面アンテナが開示されている(特許文献1)。この平面アンテナは、接地板に対向して、所定の距離で放射導体が備えられている。放射導体の端部は、所定の距離より小さい距離で接地板と対向し、インピーダンスマッチングのための整合部を形成している。また、整合部の端面から放射導体に給電を行う給電部を備えている。このような構成から、インピーダンスマッチングの取れた、送受信周波数帯の広い、また製造しやすく品質の安定した平面アンテナとしている。
そして、この平面アンテナを複数備えたゲートアンテナが開示されている。複数のアンテナを、ゲート内部の両側に設けた構成としている。物品の流通管理現場等に設置され、物品を搬送する運搬機器が、このゲートアンテナを通過することによって、物品の搬入や搬出の情報を管理することが出来る。ゲートアンテナが接続されたリーダ・ライタと、物品に備えられたRFIDタグとで送受信を行い、管理が出来る。本平面アンテナを利用することにより、送受信周波数帯の広い通信が出来る。
このようなアンテナを通信に利用する場合、次のような問題が発生する。リーダ・ライタ用のアンテナとしては、指向性が決まっているために、RFIDタグが置かれている環境により、不感知帯が生じ、読み取れないRFIDタグが発生してしまう場合がある。
図8は、このような平面アンテナを備えたゲートアンテナ間を、RFIDを具備した物品を搬送する状態の例を模式的に示した説明図である。支柱にリーダ・ライタアンテナを具備したゲートアンテナを、搬送方向の両側に2本づつ、搬送方向に対して垂直方向に対として並置している。RFIDタグを備えた物品は、向きがバラバラで幾重にも重ねられている。
図9は、ゲートアンテナから出射した電波の状態を模式的に示した説明図である。図では、メインローブのみを模式的に示している。図9(a)は、図8のようにリーダ・ライタアンテナを4つ共、水平方向に対として並置した例で、図9(b)は、水平方向と垂直方向に並置した例である。通常、このようなRFIDの読み取りに使われるリーダー・ライターアンテナは、平面型で広い半値幅(約70°)をもつパッチ型のアンテナが使用される。
このようにしてアンテナを設置し電波を送受信した場合、平面パッチアンテナは固定チルトであるために、設置方法によっては不感知帯が生じる。
また、リーダ・ライタアンテナの設置位置が固定されると、電波の方向が決まるため、電波の向きを変える場合は設置向きもかえる必要がある。
リーダ・ライタの出力電力と、アンテナの位置から、増幅利得の最大値は、アンテナ正対面のみであるため、正対位置から外れた位置では、ICタグに到達する電力値は減少する。
また、リーダ・ライタアンテナの配置と位相差によっては、アンテナから近距離でも不感知帯が生じる。図9(a)、(b)のいずれの場合でも、図8のような搬送例でも示されるように、対方向からの電波の重なるところでは、位相条件によっては不感知帯が生じてしまう。
本発明は、このような問題に対してなされたもので、ゲート状に設置される、RFIDタグと通信を行うリーダ・ライタ用のアンテナであって、不感知帯が生じない、または不感知帯のエリアに簡単に対応できるリーダ・ライタ用の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あり、請求項1の発明は、
RFIDタグと通信を行うリーダ・ライタ用のアンテナであって、筒型レドームの内部に、中心軸に平行に、複数のダイポールアンテナが同軸上に設けられ、ダイポールアンテナと対向した反射板を設けられたことを特徴とするリーダ・ライタアンテナとしたものである。
RFIDタグと通信を行うリーダ・ライタ用のアンテナであって、筒型レドームの内部に、中心軸に平行に、複数のダイポールアンテナが同軸上に設けられ、ダイポールアンテナと対向した反射板を設けられたことを特徴とするリーダ・ライタアンテナとしたものである。
本発明の請求項2の発明は、
複数のダイポールアンテナは、放射する電磁波の位相が、ダイポールアンテナごとに順次ずれることを特徴とする請求項1に記載のリーダ・ライタアンテナとしたものである。
複数のダイポールアンテナは、放射する電磁波の位相が、ダイポールアンテナごとに順次ずれることを特徴とする請求項1に記載のリーダ・ライタアンテナとしたものである。
本発明の請求項3の発明は、
可変位相器により、順次ずれることを特徴とする請求項2に記載のリーダ・ライタアンテナとしたものである。
可変位相器により、順次ずれることを特徴とする請求項2に記載のリーダ・ライタアンテナとしたものである。
本発明の請求項4の発明は、
中心軸と、複数のダイポールアンテナの同軸との最短距離が、1/4λであることを特徴とする請求項1または2に記載のリーダ・ライタアンテナとしたものである。
中心軸と、複数のダイポールアンテナの同軸との最短距離が、1/4λであることを特徴とする請求項1または2に記載のリーダ・ライタアンテナとしたものである。
本発明の請求項5の発明は、
筒型レドームを複数有し、それぞれ並列に設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のリーダ・ライタアンテナとしたものである。
筒型レドームを複数有し、それぞれ並列に設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のリーダ・ライタアンテナとしたものである。
本発明の請求項6の発明は、
複数のレドームが、電磁波の波長λの1/2λ〜λの間隔で設けられていることを特徴とする請求項5項に記載のリーダ・ライタアンテナとしたものである。
複数のレドームが、電磁波の波長λの1/2λ〜λの間隔で設けられていることを特徴とする請求項5項に記載のリーダ・ライタアンテナとしたものである。
本発明のリーダ・ライタ用アンテナは以上のような構成であって、RFIDタグと通信を行うリーダ・ライタ用のアンテナであって、不感知帯が生じない、または不感知帯のエリアに対応できるリーダ・ライタ用のアンテナとすることが出来る。
以下本発明を実施するための形態につき説明する。図1は、本発明のリーダ・ライタ用アンテナの第一の実施形態例を示す説明図である。
本形態例のリーダ・ライタアンテナは、RFIDタグと通信を行うリーダ・ライタ用のアンテナであって、筒型レドームの内部に、中心軸に平行に、複数のダイポールアンテナが同軸上に設けられ、ダイポールアンテナと対向した反射板を設けられているコーナレフレクト型アンテナである。
図2は、本実施形態例のリーダ・ライタアンテナの具体的な構成を示す説明図で、図2
(a)はダイポールアンテナと反射板との1つの組み合わせ、図2(b)はリーダ・ライタアンテナを断面で見た説明図である。
(a)はダイポールアンテナと反射板との1つの組み合わせ、図2(b)はリーダ・ライタアンテナを断面で見た説明図である。
本形態例のリーダ・ライタアンテナ100は、筒型レドーム3の内部に、中心軸に平行にダイポールアンテナ1と、ダイポールアンテナ1と対向した反射板2と、を設けている。そして、ダイポールアンテナ1と対向した反射板2とは、複数の組合わせで、垂直方向に、同軸に設けられているコーナレフレクト型アンテナである。
中心軸と、複数のダイポールアンテナの同軸との最短距離が、1/4λであることが好ましい。ダイポールアンテナを基本素子(無指向性)として、1/4λ離れたところに反射板を置くことで、指向性を持たせることができる。このようなアンテナの特徴としては、反射板の形状によって任意の指向性パターンを形成することが可能である。この方法を用いて、従来のパッチアンテナの半値幅70°以外の半値幅で、指向性パターンを形成することができる。
さらに、複数のダイポールアンテナは、放射する電磁波の位相が、ダイポールアンテナごとに順次ずれる。
本実施形態例では、図1(a)に示すように、複数のダイポールアンテナが同軸上に設けられているので、出射される電波はこれらの合成波となる。そして、放射する電磁波の位相が、ダイポールアンテナごとに順次ずれることによって、リーダ・ライタアンテナより出射する電波のチルト角を垂直方向に、−θ〜0〜+θと、変えることができる。なお図では、メインローブのみを模式的に示している。
図1(b)は、可変位相器を用いて、ダイポールアンテナの位相を順次ずらす構成例である。それぞれのダイポールアンテナに可変位相器を接続し、可変位相器で位相を制御してダイポールアンテナに出力している。このように、4素子で1つのアンテナを構成した場合、最大放射利得の点から素子間隔は0.7λ〜0.8λが望ましい。また、1素子毎に可変位相器をつけることで、各素子の位相制御でアンテナの放射方向を任意の向きにする(チルト制御)ことができる。チルト角は第1素子と第4素子の位相差の大きさによって決まる。差異が大きいほどチルト角は大きくなる。
図3は、チルト角θで出射する例で、各可変位相器を設定する方法を説明する図である。最上位のダイポールアンテナから最下位のダイポールアンテナまでの距離をdとすると、チルト角θとするための最下位の波面の距離Lは、最上位の波面に対して、
L=d・Sinθ
となればよい。最上位からdkの距離にあるダイポールアンテナの波面の距離Lkは、
Lk=dk・Sinθ
これから位相差Pkは、波長をλとすれば、
Pk=2π(Lk/λ)=2π(dk/λ)Sinθ
となる。このように位相がずれるように各位相器を設定すれば、合成された電磁波をチルト角Θで出射できる。
L=d・Sinθ
となればよい。最上位からdkの距離にあるダイポールアンテナの波面の距離Lkは、
Lk=dk・Sinθ
これから位相差Pkは、波長をλとすれば、
Pk=2π(Lk/λ)=2π(dk/λ)Sinθ
となる。このように位相がずれるように各位相器を設定すれば、合成された電磁波をチルト角Θで出射できる。
このようにして本願発明のリーダ・ライタアンテナは、チルト角を変えることによって不感知帯が生じない、または不感知帯のエリアに対応できるリーダ・ライタ用のアンテナとすることが出来る。
また、コーナーレフレクト型アンテナによって半値幅を従来よりも狭くし、且つ指向性制御することにより、不感知帯を少なくし、アンテナ利得の増加(半値幅を狭くすることで、最大放射方向の利得を増加する)によって、リーダ・ライタ本体の出力電力を少なく
することができる。
することができる。
図4には、本発明の第二の実施形態例を示す説明図である。アンテナを並列に置いた状態での水平面内指向性について示している。本例のリーダ・ライタアンテナは、複数のダイポールアンテナが同軸に設けられた筒型レドームを複数有し、それぞれ並列に設けられている。さらに、複数のレドームが、電磁波の波長λの1/2λ〜λの間隔で設けられている。図4(a)は、筒状レドームを2列並列に設けたリーダ・ライタアンテナ、図4(b)は、筒状レドームを4列並列に設けたリーダ・ライタアンテナの例である。それぞれ、上から見たFRIDタグの読み取りエリアを同時に例示した。
第二の実施形態では、筒状レドームに、ダイポールアンテナ用とは別に、可変位相器を設け、筒状レドーム間でも位相をずらすことによって、水平方向(方位角方向)エリアを広くできる。このため、さらに不感知帯が生じない、または不感知帯のエリアに対応できるアンテナとすることができる。
図4の読み取りエリアは、位相をずらした場合のメインローブを模式的に示した図である。図5は、図4(a)の、筒状レドームが2個の場合の読み取りエリアの図を、位相をずらした場合に分けて示した図である。図5(T)は全て重ねた図で、図5(a)は位相が0の場合、図5(b)、(c)は位相をずらした場合である。
図6は、筒状レドームを4列並列に設けたリーダ・ライタアンテナの具体的な例である。半地幅60°ビームのコーナーレフレクト型アンテナとしている。図6(a)、(b)、(c)はそれぞれ方位角の位相差が+60°、0°、−60°の場合のフィールドパターンを示している。また図のパターンは、抑角が90°固定で方位角面の電場の分布を示す。図で、垂直面のチルト角については、同位相としている。
以上に例示されるように、筒状レドームを並列に設けたリーダ・ライタアンテナでは、垂直方向にチルト角を変え、水平方向(方位角方向)にも位相を変えることによって、読み取りエリアを広くでき、さらに不感知帯が生じない、または不感知帯のエリアに対応できる。具体的には、次のように列挙できる。
(1)コーナーレフレクト型アンテナとしているので、指向性パターンを可変できる。すなわち、アンテナ背面の反射板の大きさ、形状を変えることによって。指向性ビームを可変できる。
(2)4素子1アンテナの構成による、垂直面内指向性のチルト角を任意に設定できることで不感知帯を少なくすることができる。
(3)アンテナの配置(4本1列、2本1列×2など)で、水平面内指向性を変えることができる。(2)との相互作用で、ほとんどの不感知帯を除くことができる。
(4)4素子1アンテナのチルト角は、−θ〜0〜+θまで可変可能である。
(5)アンテナ1本の半値角を狭くすることによる、読み取りエリアの減少を、(2)と(3)の方法をとることで読み取りエリアの減少はなくなる。また、半値角を狭くすることから利得があがるため、リーダ・ライタ本体の出力電力を低く抑えることができる。
なお、本発明のリーダ・ライタアンテナの具体的な構造として、図2の第一の実施形態で例示する。図7は、図2bのリーダ・ライタアンテナの具体的な構造の例を断面で示した説明図である。ダイポールアンテナや反射板はプリント配線板を利用して作製できる。
反射板は、長方形の基板に長手方向に反射板用導体22を形成し、プリント配線板B42とする。プリント配線板B42の両端を樹脂B52でレドーム32に取り付ける。また中央には他のプリント配線板Aを挟み込むように樹脂A51で長手方向に長い凹部を形製する。ダイポールアンテナは、反射板の中央部からレドーム32までの幅を持つ基板を用意し、その長手方向の一方の端部にダイポールアンテナ用導体12のラインを形製してダイポールアンテナとしたプリント配線板A41を作製する。プリント配線板A41の他端は反射板の樹脂A51で形製した凹部に合わせる。2つのプリント配線板は、各樹脂で脱着可能に形製しても良い。このようにして本実施形態例のリーダ・ライタアンテナを作製できる。
反射板は、長方形の基板に長手方向に反射板用導体22を形成し、プリント配線板B42とする。プリント配線板B42の両端を樹脂B52でレドーム32に取り付ける。また中央には他のプリント配線板Aを挟み込むように樹脂A51で長手方向に長い凹部を形製する。ダイポールアンテナは、反射板の中央部からレドーム32までの幅を持つ基板を用意し、その長手方向の一方の端部にダイポールアンテナ用導体12のラインを形製してダイポールアンテナとしたプリント配線板A41を作製する。プリント配線板A41の他端は反射板の樹脂A51で形製した凹部に合わせる。2つのプリント配線板は、各樹脂で脱着可能に形製しても良い。このようにして本実施形態例のリーダ・ライタアンテナを作製できる。
100・・・リーダ・ライタアンテナ
1・・・ダイポールアンテナ
2・・・反射板
3・・・レドーム
200・・・リーダ・ライタアンテナ
12・・・ダイポールアンテナ用導体
22・・・反射板用導体
32・・・レドーム
41・・・プリント配線板A
42・・・プリント配線板B
51・・・樹脂A
52・・・樹脂B
1・・・ダイポールアンテナ
2・・・反射板
3・・・レドーム
200・・・リーダ・ライタアンテナ
12・・・ダイポールアンテナ用導体
22・・・反射板用導体
32・・・レドーム
41・・・プリント配線板A
42・・・プリント配線板B
51・・・樹脂A
52・・・樹脂B
Claims (6)
- RFIDタグと通信を行うリーダ・ライタ用のアンテナであって、
筒型レドームの内部に、中心軸に平行に、複数のダイポールアンテナが同軸上に設けられ、ダイポールアンテナと対向した反射板を設けられたことを特徴とするリーダ・ライタアンテナ。 - 複数のダイポールアンテナは、放射する電磁波の位相が、ダイポールアンテナごとに順次ずれることを特徴とする請求項1に記載のリーダ・ライタアンテナ。
- 可変位相器により、順次ずれることを特徴とする請求項2に記載のリーダ・ライタアンテナ。
- 中心軸と、複数のダイポールアンテナの同軸との最短距離が、1/4λであることを特徴とする請求項1または2に記載のリーダ・ライタアンテナ。
- 筒型レドームを複数有し、それぞれ並列に設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のリーダ・ライタアンテナ。
- 複数のレドームが、電磁波の波長λの1/2λ〜λの間隔で設けられていることを特徴とする請求項5項に記載のリーダ・ライタアンテナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012121743A JP2013247604A (ja) | 2012-05-29 | 2012-05-29 | リーダ・ライタアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012121743A JP2013247604A (ja) | 2012-05-29 | 2012-05-29 | リーダ・ライタアンテナ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013247604A true JP2013247604A (ja) | 2013-12-09 |
Family
ID=49847046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012121743A Pending JP2013247604A (ja) | 2012-05-29 | 2012-05-29 | リーダ・ライタアンテナ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013247604A (ja) |
-
2012
- 2012-05-29 JP JP2012121743A patent/JP2013247604A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9509061B2 (en) | Antenna array with asymmetric antenna elements | |
KR102332120B1 (ko) | 메타 구조 안테나 및 메타 구조 배열 | |
US10158178B2 (en) | Low profile, antenna array for an RFID reader and method of making same | |
US7427955B2 (en) | Dual polarization antenna and RFID reader employing the same | |
JP4407617B2 (ja) | 無線通信システム | |
JP5205455B2 (ja) | スロットアンテナ及びその操作方法 | |
US20050159187A1 (en) | Antenna system and method | |
US20050110641A1 (en) | RFID tag reading system and method | |
US20050110674A1 (en) | Tracking apparatus, system and method | |
JP6395984B2 (ja) | アレーアンテナ装置 | |
US8362954B2 (en) | Array antenna, tag communication device, tag communication system, and beam control method for array antenna | |
KR102276509B1 (ko) | 안테나 및 이를 구비하는 안테나 모듈 | |
WO2018077408A1 (en) | Compact dual-band mimo antenna | |
US8912960B1 (en) | Antenna apparatus | |
Karmakar et al. | Development of smart antenna for RFID reader | |
JP2011180912A (ja) | 無線タグ読取装置及び無線タグ読取方法 | |
JP6344528B2 (ja) | Rfidタグのリーダ用のアンテナ付きトレイ及びrfidシステム | |
JP2009003560A (ja) | タグ通信システム及びゲート装置 | |
Chou et al. | Near-field focused radiation by two edge-coupled microstrip antenna arrays | |
JP2013247604A (ja) | リーダ・ライタアンテナ | |
Lee et al. | Wide-coverage array antenna using a dual-beam switching for UHF RFID applications | |
JP2015103898A (ja) | リーダ・ライタアンテナ | |
KR102039398B1 (ko) | 복수의 주파수 대역에서 동작하는 통합 안테나 | |
Patel et al. | Passive RFID tags for metallic environments using phased array reader antennas | |
Lee et al. | Quadruple‐feed beam‐controlled antenna array for the localisations of ultra‐high‐frequency radio‐frequency identification tags |