JP2015026915A - Antenna and antenna manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a foldable antenna.SOLUTION: An antenna 100 includes a dielectric layer 2, bases 3, resonators 4 and conductive layers 5. The plurality of bases 3 are formed in juxtaposition in an X direction on the dielectric layer 2, apart from one another. The conductive layers 5 constituting open transmission lines are respectively disposed on the plurality of bases 3. The resonators 4 are respectively disposed on the plurality of bases 3 and connected to the conductive layers 5. The resonators 4 disposed on adjacent bases 3 are electromagnetically coupled.

Description

本発明はアンテナに関する。   The present invention relates to an antenna.

近接する領域のセンシングに用いるため、近接する領域にのみ電磁場を浸出させるアンテナが提案されている。こうした用途では、平板状のアンテナが用いられる場合が有る。平板上のアンテナでは、例えば対向配置された2枚の導電層間を電磁波が進行する構成が用いられる。   An antenna that leaches out an electromagnetic field only in an adjacent region has been proposed for use in sensing in an adjacent region. In such an application, a flat antenna may be used. In the antenna on a flat plate, for example, a configuration in which electromagnetic waves travel between two conductive layers arranged opposite to each other is used.

また、平板状アンテナの一方の導電層をメッシュ状の導電層とする構成が提案されている(特許文献1)。この例では、2つの導電層間には誘電体層が設けられる。この場合、導電層間(誘電体層)を進行する電磁波がメッシュ状の導電層から浸出する。浸出した電磁場の強度は、メッシュ状の導電層からの距離に応じて指数的に低減する。これにより、アンテナは、近接する領域にのみ電磁場を保持することができる。   In addition, a configuration in which one conductive layer of a flat antenna is a mesh-like conductive layer has been proposed (Patent Document 1). In this example, a dielectric layer is provided between two conductive layers. In this case, electromagnetic waves traveling through the conductive layer (dielectric layer) are leached from the mesh-shaped conductive layer. The intensity of the leached electromagnetic field decreases exponentially according to the distance from the mesh-like conductive layer. Thereby, the antenna can hold | maintain an electromagnetic field only to the area | region which adjoins.

特開2010−114696号公報JP 2010-114696 A

しかし、発明者らは、特許文献1の構成には以下に示す問題点が有ることを見出した。一般に、平板上のアンテナは用途によっては面積が大きくなるため、折りたたんで収納及び輸送できることが望ましい。しかし、特許文献1の構成では、アンテナの機械的強度を保つため、導電層や誘電体層を厚くする必要が有る。この場合、導電層や誘電体層の剛性が大きくなってしまい、アンテナを折り曲げることができなくなる。そのため、特許文献1の構成は、平板状アンテナの大型化には不適である。   However, the inventors have found that the configuration of Patent Document 1 has the following problems. In general, an antenna on a flat plate has a large area depending on the application, so it is desirable that the antenna can be folded and stored and transported. However, in the configuration of Patent Document 1, it is necessary to increase the thickness of the conductive layer and the dielectric layer in order to maintain the mechanical strength of the antenna. In this case, the rigidity of the conductive layer and the dielectric layer is increased, and the antenna cannot be bent. Therefore, the configuration of Patent Document 1 is not suitable for increasing the size of a flat antenna.

本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、折りたたみ可能なアンテナを実現することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to realize a foldable antenna.

本発明の一態様であるアンテナは、可撓誘電体層と、前記可撓誘電体性層上にそれぞれ離間して、かつ一定の方向に並んで形成された複数の台部と、前記複数の台部のそれぞれに設けられた開放型伝送線路を構成する導電層と、前記複数の台部のそれぞれに設けられ、前記導電層と接続される複数の共振器と、を備え、隣接する前記台部の共振器同士は電磁的に結合するものである。   An antenna that is one embodiment of the present invention includes a flexible dielectric layer, a plurality of base portions formed on the flexible dielectric layer, and spaced apart from each other and arranged in a certain direction, and the plurality of the plurality of platform portions. A conductive layer constituting an open-type transmission line provided on each of the pedestal portions; and a plurality of resonators provided on each of the plurality of pedestal portions and connected to the conductive layer, and adjacent to the pedestal The resonators of the part are electromagnetically coupled.

本発明の一態様であるアンテナの製造方法は、複数の台部を、可撓誘電体性層上にそれぞれ離間して、かつ一定の方向に並んで形成し、開放型伝送線路を構成する導電層を、前記複数の台部のそれぞれに形成し、複数の共振器を、前記複数の台部のそれぞれに、前記導電層と接続して形成し、隣接する前記台部の共振器同士は、電磁的に結合するものである。   According to an antenna manufacturing method which is one embodiment of the present invention, a plurality of bases are formed on a flexible dielectric layer so as to be spaced apart from each other and aligned in a certain direction, thereby forming an open transmission line. A layer is formed on each of the plurality of base parts, and a plurality of resonators are formed on each of the plurality of base parts in connection with the conductive layer. It is electromagnetically coupled.

本発明によれば、折りたたみ可能なアンテナを実現することができる。   According to the present invention, a foldable antenna can be realized.

実施の形態1にかかるアンテナ100の構成を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a configuration of an antenna 100 according to a first embodiment. 実施の形態1にかかるアンテナ100の構成を模式的に示す平面図である。1 is a plan view schematically showing a configuration of an antenna 100 according to a first embodiment. 実施の形態1にかかるアンテナ100の構成を模式的に示す正面図である。1 is a front view schematically showing a configuration of an antenna 100 according to a first embodiment. 実施の形態1にかかるアンテナ100を巻き取った場合の態様を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the aspect at the time of winding up the antenna 100 concerning Embodiment 1. FIG. アンテナ100のシミュレーションの条件を示す共振器4近傍の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the vicinity of a resonator 4 showing the simulation conditions of the antenna 100. アンテナ100の挿入損失のシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result of the insertion loss of the antenna 100. FIG. 実施の形態2にかかるアンテナ200の共振器近傍の要部拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of a main part in the vicinity of a resonator of an antenna 200 according to a second embodiment. 実施の形態3にかかるアンテナ300の共振器近傍の要部拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of a main part in the vicinity of a resonator of an antenna 300 according to a third embodiment. 実施の形態4にかかる物品管理システム4000の構成を模式的に示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram schematically showing a configuration of an article management system 4000 according to a fourth embodiment. 実施の形態4にかかる物品管理システム4000の構成を模式的に示す上面図である。FIG. 6 is a top view schematically showing a configuration of an article management system 4000 according to a fourth embodiment. 実施の形態4にかかる物品管理システム4000の正面図である。It is a front view of the article | item management system 4000 concerning Embodiment 4. FIG. 実施の形態4にかかる物品管理システム4000の側面図である。It is a side view of the article management system 4000 concerning Embodiment 4. 電界Eθにおける準静電界、誘導電界、放射電界の相対強度について波長λで規格化した距離γに関する依存性を示す表である。It is a table | surface which shows the dependence regarding the distance (gamma) normalized with wavelength (lambda) about the relative intensity | strength of the quasi-electrostatic field in the electric field E ( theta) , an induction electric field, and a radiation electric field. 実施の形態5にかかる物品管理システム5000の構成を模式的に示す上面図である。It is a top view which shows typically the structure of the article | item management system 5000 concerning Embodiment 5. FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as necessary.

実施の形態1
実施の形態1にかかるアンテナ100について説明する。図1は、実施の形態1にかかるアンテナ100の構成を模式的に示す斜視図である。図2は、実施の形態1にかかるアンテナ100の構成を模式的に示す平面図である。図3は、実施の形態1にかかるアンテナ100の構成を模式的に示す正面図である。アンテナ100は、導電層1、誘電体層2、台部3、共振器4及び導電層5を有する。図1〜3では、アンテナ100はX方向に延伸して形成されているが、図面の簡略化のため、アンテナ100の一部のみを表示している。
Embodiment 1
The antenna 100 according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of the antenna 100 according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the antenna 100 according to the first embodiment. FIG. 3 is a front view schematically showing the configuration of the antenna 100 according to the first embodiment. The antenna 100 includes a conductive layer 1, a dielectric layer 2, a base 3, a resonator 4, and a conductive layer 5. 1 to 3, the antenna 100 is formed to extend in the X direction, but only a part of the antenna 100 is displayed for simplification of the drawing.

導電層1は、例えばアルミなどの導電性材料で構成されるシート状の部材であり、容易に曲げることができる可撓部材である。誘電体層2は、導電層1上に形成される。誘電体層2は、例えば高発泡ポリエチレンなどの誘電体で構成されるシート状の部材であり、容易に曲げることができる可撓部材である。   The conductive layer 1 is a sheet-like member made of a conductive material such as aluminum, and is a flexible member that can be easily bent. The dielectric layer 2 is formed on the conductive layer 1. The dielectric layer 2 is a sheet-like member made of a dielectric material such as highly foamed polyethylene, and is a flexible member that can be easily bent.

台部3は、並んで配置される。図1では、台部3は、誘電体層2の主面に平行な方向であるX方向に並んで配置されている。図1では、X方向に垂直かつ誘電体層2の主面に平行なY方向と、X方向及びY方向に垂直なZ方向を併せて表示している。台部3は、Y方向に延伸している斜面31を有する。台部3は、頂部32の幅が、底部33の幅と等しい、又は底部33の幅よりも小さくなるように形成される。つまり、隣接する台部3の斜面31に挟まれるように谷部34が形成される。台部3は、例えば誘電体により構成される。この際、台部3は、中空構造としてもよい。   The base parts 3 are arranged side by side. In FIG. 1, the base 3 is arranged side by side in the X direction, which is a direction parallel to the main surface of the dielectric layer 2. In FIG. 1, the Y direction perpendicular to the X direction and parallel to the main surface of the dielectric layer 2 and the Z direction perpendicular to the X direction and the Y direction are shown together. The pedestal 3 has a slope 31 extending in the Y direction. The base 3 is formed such that the width of the top 32 is equal to the width of the bottom 33 or smaller than the width of the bottom 33. That is, the valley portion 34 is formed so as to be sandwiched between the slopes 31 of the adjacent base portions 3. The base 3 is made of a dielectric material, for example. At this time, the base part 3 may have a hollow structure.

1つの台部3が有する2つの斜面31上には、それぞれ共振器4が形成される。共振器4は、パラレル結合伝送線路として構成される。1つの台部3が有する2つの共振器4は、Y方向に離隔して形成されることが望ましい。1つの台部3が有する2つの共振器4は、頂部32及び斜面31に形成された導電層5を介して電気的に連結される。また、隣接する2つの台部3の共振器4は、それぞれ谷部34を挟んで対向するように形成される。谷部34を挟んで対向する共振器4は、共振することで電磁的に結合される。これにより、複数の台部3の導電層5と導電層1とは、一体となって開放型伝送線路の一形態であるマイクロストリップ線路として機能することができる。本構成により、図1〜3のZ方向の近接する領域に電磁場を放射することがきる。   Resonators 4 are formed on the two slopes 31 of the single base 3. The resonator 4 is configured as a parallel coupled transmission line. It is desirable that the two resonators 4 included in one base part 3 are formed apart from each other in the Y direction. Two resonators 4 included in one base 3 are electrically connected via a conductive layer 5 formed on the top 32 and the slope 31. Further, the resonators 4 of the two adjacent base parts 3 are formed so as to face each other with the valley part 34 interposed therebetween. The resonators 4 that face each other across the valley 34 are electromagnetically coupled by resonating. Thereby, the conductive layer 5 and the conductive layer 1 of the plurality of base parts 3 can function as a microstrip line which is one form of an open transmission line. With this configuration, it is possible to radiate an electromagnetic field to an adjacent region in the Z direction in FIGS.

上述のように、アンテナ100の導電層1及び誘電体層2は、可撓部材で構成される。そのため、アンテナ100は、Y方向と平行な軸を中心として、巻き取ることが可能である。図4は、実施の形態1にかかるアンテナ100を巻き取った場合の態様を模式的に示す正面図である。図4に示すように、谷部34の下方の導電層1及び誘電体層2が屈曲し、その結果、谷部34が狭まることで、Y方向と平行な軸を中心としてアンテナ100を巻き取って収納することが可能である。よって、本構成によれば、折りたたむことが可能なアンテナを実現することができる。   As described above, the conductive layer 1 and the dielectric layer 2 of the antenna 100 are formed of a flexible member. Therefore, the antenna 100 can be wound around an axis parallel to the Y direction. FIG. 4 is a front view schematically showing an aspect when the antenna 100 according to the first embodiment is wound. As shown in FIG. 4, the conductive layer 1 and the dielectric layer 2 below the trough 34 are bent, and as a result, the trough 34 is narrowed so that the antenna 100 is wound around an axis parallel to the Y direction. Can be stored. Therefore, according to this structure, the antenna which can be folded is realizable.

また、本構成では、台部3の厚みを厚くすることで、導電層1や誘電体層2などの厚みを変えることなく、アンテナ100の機械的強度を高めることができる。したがって、本構成によれば、折りたたみ性能を損なうことなく、アンテナの機械的強度を高めることができる。   Further, in this configuration, the mechanical strength of the antenna 100 can be increased without changing the thickness of the conductive layer 1 and the dielectric layer 2 by increasing the thickness of the base portion 3. Therefore, according to this configuration, the mechanical strength of the antenna can be increased without impairing the folding performance.

続いて、アンテナ100の挿入損失に関するシミュレーションについて説明する。図5は、アンテナ100のシミュレーションの条件を示す共振器4近傍の平面図である。このシミュレーションでは、誘電体層2及び台部3の厚みはともに1mm、誘電率は4.3とした。また、図5に示す各寸法は、W1=0.5mm、W2=22.5mm、W3=3mm、W4=8mm、W5=1.74mm、W6=3.92mm、L1=115mm、L2=88mm、L3=32mmである。   Next, a simulation regarding the insertion loss of the antenna 100 will be described. FIG. 5 is a plan view of the vicinity of the resonator 4 showing the simulation conditions of the antenna 100. In this simulation, the thicknesses of the dielectric layer 2 and the base 3 were both 1 mm and the dielectric constant was 4.3. Further, the dimensions shown in FIG. 5 are as follows: W1 = 0.5 mm, W2 = 22.5 mm, W3 = 3 mm, W4 = 8 mm, W5 = 1.74 mm, W6 = 3.92 mm, L1 = 115 mm, L2 = 88 mm, L3 = 32 mm.

図6は、アンテナ100の挿入損失のシミュレーション結果を示すグラフである。図6では、2つの共振器間において、反射損失を示すSパラメータS11を破線で、挿入損失を示すS21を実線で表示している。図6に示すように、使用する帯域を950MHz近傍とすると、挿入損失は−0.4dB程度となり、良好な信号伝達が実現できる。 FIG. 6 is a graph showing a simulation result of the insertion loss of the antenna 100. In Figure 6, between the two resonators, the S parameter S 11 showing the reflection loss by broken lines, displaying the S 21 indicating the insertion loss by the solid line. As shown in FIG. 6, when the band to be used is in the vicinity of 950 MHz, the insertion loss is about -0.4 dB, and good signal transmission can be realized.

実施の形態2
実施の形態2にかかるアンテナ200について説明する。図7は、実施の形態2にかかるアンテナ200の共振器近傍の要部拡大図である。アンテナ200は、アンテナ100の共振器4を、共振器6に置換した構成を有する。アンテナ200の共振器以外の構成は、アンテナ100と同様であるので、説明を省略する。
Embodiment 2
An antenna 200 according to the second embodiment will be described. FIG. 7 is an enlarged view of a main part near the resonator of the antenna 200 according to the second embodiment. The antenna 200 has a configuration in which the resonator 4 of the antenna 100 is replaced with a resonator 6. Since the configuration of the antenna 200 other than the resonator is the same as that of the antenna 100, description thereof is omitted.

実施の形態1にかかるアンテナ100では、共振器4はパラレル結合伝送線路共振器として構成されていた。これに対し、アンテナ200では、共振器6は、オープンリング共振器として構成される。この例では、谷部34を挟んで対向する共振器6は、リングのオープン部が谷部34側に向くように形成される。   In the antenna 100 according to the first embodiment, the resonator 4 is configured as a parallel coupled transmission line resonator. On the other hand, in the antenna 200, the resonator 6 is configured as an open ring resonator. In this example, the resonators 6 facing each other with the valley portion 34 interposed therebetween are formed so that the open portion of the ring faces the valley portion 34 side.

本実施の形態で示すように、共振器には、パラレル結合伝送線路共振器だけでなく、オープンリング共振器を用いても、アンテナ100と同様に巻き取り収納が可能なアンテナを構成することが可能である。   As shown in this embodiment mode, an antenna that can be wound and housed similarly to the antenna 100 can be configured using an open ring resonator as well as a parallel coupled transmission line resonator. Is possible.

実施の形態3
実施の形態3にかかるアンテナ300について説明する。図8は、実施の形態3にかかるアンテナ300の共振器近傍の要部拡大図である。アンテナ300は、アンテナ100の共振器4を、共振器7に置換した構成を有する。アンテナ300の共振器以外の構成は、アンテナ100と同様であるので、説明を省略する。
Embodiment 3
An antenna 300 according to the third embodiment will be described. FIG. 8 is an enlarged view of a main part near the resonator of the antenna 300 according to the third embodiment. The antenna 300 has a configuration in which the resonator 4 of the antenna 100 is replaced with a resonator 7. Since the configuration of the antenna 300 other than the resonator is the same as that of the antenna 100, description thereof is omitted.

実施の形態1にかかるアンテナ100では、共振器4はパラレル結合伝送線路共振器として構成されていた。これに対し、アンテナ300では、共振器7は、スパイラルコイル共振器として構成される。この例では、谷部34を挟んで対向する共振器7は、スパイラルコイルの巻き方向が逆になるように形成される。   In the antenna 100 according to the first embodiment, the resonator 4 is configured as a parallel coupled transmission line resonator. On the other hand, in the antenna 300, the resonator 7 is configured as a spiral coil resonator. In this example, the resonators 7 facing each other with the valley portion 34 interposed therebetween are formed such that the spiral coil winding direction is reversed.

本実施の形態で示すように、共振器には、パラレル結合伝送線路共振器だけでなく、スパイラルコイル共振器共振器を用いても、アンテナ100と同様に巻き取り収納が可能なアンテナを構成することが可能である。   As shown in the present embodiment, an antenna that can be rewound and housed similarly to the antenna 100 is configured by using not only a parallel coupled transmission line resonator but also a spiral coil resonator resonator as a resonator. It is possible.

実施の形態4
実施の形態4にかかる物品管理システム4000について説明する。物品管理システム4000には、上述の実施の形態で説明したアンテナが組み込まれる。図9は、実施の形態4にかかる物品管理システム4000の構成を模式的に示す構成図である。実施の形態4にかかる物品管理システム4000は、アンテナ400、スペーサ402、RFIDリーダ403、RFタグ404、管理対象物品405及び整合終端抵抗Rtを有する。
Embodiment 4
An article management system 4000 according to the fourth embodiment will be described. The article management system 4000 incorporates the antenna described in the above embodiment. FIG. 9 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration of an article management system 4000 according to the fourth embodiment. An article management system 4000 according to the fourth embodiment includes an antenna 400, a spacer 402, an RFID reader 403, an RF tag 404, an article to be managed 405, and a matching termination resistance Rt.

アンテナ400は、実施の形態1にかかるアンテナ100と同様の構成を有する。本実施の形態では、アンテナ400が4つの台部3を有する例について説明する。台部3の頂部32に配置された導電層5は、RFタグ404を読み取るためのリーダアンテナとして機能する。RFタグ404は、例えば非導電性のスペーサ402を介して、それぞれの導電層5の上方に配置される。   The antenna 400 has the same configuration as the antenna 100 according to the first embodiment. In the present embodiment, an example in which the antenna 400 includes four base parts 3 will be described. The conductive layer 5 disposed on the top portion 32 of the base portion 3 functions as a reader antenna for reading the RF tag 404. The RF tag 404 is disposed above each conductive layer 5 via, for example, a non-conductive spacer 402.

RFIDリーダ403は、4つの台部3のうちの一方の端に位置する台部3の導電層5の末端に接続される。RFIDリーダ403は、導電層5に送信信号を送出すると共に、導電層5を介してRFタグ404のタグアンテナが出力する応答信号を受信する。RFIDリーダ403は、生成した送信信号を導電層5に送り、導電層5と電磁界結合されたRFタグ404のタグアンテナに当該送信信号を伝達する。一方、RFIDリーダ403は、導電層5に無線通信により伝達されるRFタグ404で生成した応答信号を受信する。なお、4つの台部3のうちの他方の端に位置する台部3の導電層5の末端には、整合終端抵抗Rtが接続される。   The RFID reader 403 is connected to the end of the conductive layer 5 of the base 3 located at one end of the four bases 3. The RFID reader 403 transmits a transmission signal to the conductive layer 5 and receives a response signal output from the tag antenna of the RF tag 404 via the conductive layer 5. The RFID reader 403 sends the generated transmission signal to the conductive layer 5 and transmits the transmission signal to the tag antenna of the RF tag 404 that is electromagnetically coupled to the conductive layer 5. On the other hand, the RFID reader 403 receives a response signal generated by the RF tag 404 transmitted to the conductive layer 5 by wireless communication. A matching termination resistor Rt is connected to the end of the conductive layer 5 of the base part 3 located at the other end of the four base parts 3.

RFタグ404は、管理対象物品が近傍に置かれた状態で導電層5から見通せる位置であって、導電層5と電磁界結合される位置に設置される。本実施の形態では、RFタグ404として受動型のタグを用いた例について説明するが、RFタグ404としては、能動型のタグを利用することもできる。受動型タグは、導電層5からID(以下、タグ情報と称す)を問合せる信号を受信すると、タグアンテナを介して得た信号の一部によりチップ内の電源回路(不図示)を用いて自チップが動作するための電力を生成する。また、受動型タグは、受信した信号の一部をデコードして受信データを生成する。そして、受動型タグは、チップ内の記憶回路に格納されたタグ情報と受信データとを照合し、タグ情報と受信データとが一致した場合は、変調回路(不図示)を動作させて変調信号を生成し、タグアンテナを介して当該変調信号を導電層5に送信する。   The RF tag 404 is installed at a position where the object to be managed can be seen from the conductive layer 5 in a state where the article to be managed is placed in the vicinity and is electromagnetically coupled to the conductive layer 5. Although an example in which a passive tag is used as the RF tag 404 is described in this embodiment, an active tag can also be used as the RF tag 404. When the passive tag receives a signal for inquiring an ID (hereinafter referred to as tag information) from the conductive layer 5, the passive tag automatically uses a power circuit (not shown) in the chip by a part of the signal obtained via the tag antenna. Generates power to operate the chip. Further, the passive tag decodes a part of the received signal and generates reception data. The passive tag collates the tag information stored in the memory circuit in the chip with the received data. If the tag information matches the received data, the passive tag operates the modulation circuit (not shown) to generate the modulated signal. And the modulation signal is transmitted to the conductive layer 5 through the tag antenna.

管理対象物品405は、RFタグ404のタグアンテナと電磁界結合する位置に設置される。この管理対象物品405が置かれる位置を以下では管理対象物品配置領域410と称す。この管理対象物品405は、水分のような誘電率の高い材料、あるいは金属を含んでいるものが望ましいがそれに限らない。より具体的には、ペットボトル飲料、缶飲料、アルミ包装入りスナック菓子の他に、書籍などの厚い紙の束、おにぎり、パン、プラスチックパック入り惣菜、手や足の人体、さらに靴などを管理対象物品とすることができる。このような水分の多い物品等、多様な物品への対応は、UHF帯やマイクロ波帯のRFIDシステムを使用していることに起因する。13.56MHzやそれ以下の周波数帯で使用されるRFIDシステムではまず、表皮厚さが長くなるため水分への反応が極めて弱くなる。また、これらの周波数帯ではリーダとタグの間の結合に電磁誘導が使用されている。電磁誘導は磁界による結合であるため、比透磁率の際には敏感なものの、一方で比誘電率の違いには敏感ではない。従って、水の比誘電率が80と極めて高くても、電磁誘導の場合にはタグアンテナの動作は水分に敏感に反応しない。また、一般的に物質の多くは磁性材料でもない限り比透磁率は1近辺の値を取る。一方、比誘電率は1とは大きく異なる場合が多い。さらに電磁誘導だけに依存するRFIDシステムと異なり、本発明では、準静電磁界、誘導電磁界、放射電磁界の電磁界成分を使用するため、タグとリーダアンテナとの相対的な配置自由度が高くなる。例えば、電磁誘導を用いたRFIDシステムのように、リーダアンテナの発生した磁束がタグのコイル状アンテナを貫くようにアライメントする必要がないか、あるいはアライメントの要請が少なくなる。また、使用周波数帯が高いことに伴い、データレートも電磁誘導を使用するRFIDシステムの場合より高くなる。従って、UHF帯やマイクロ波帯のRFIDシステムを使用することが望ましい。なお、RFタグ404は、プラスティック板等でカバーされているが、このRFタグの表面に結露などの微量の水分が着いた場合もあるが、このような場合はタグアンテナと管理対象物品との間の結合係数等を調整することにより、微量の水分の影響を排除することも可能である。   The management target article 405 is installed at a position where the tag antenna of the RF tag 404 is electromagnetically coupled. Hereinafter, the position where the management target article 405 is placed is referred to as a management target article placement area 410. The management target article 405 preferably includes a material having a high dielectric constant such as moisture or a metal, but is not limited thereto. More specifically, in addition to PET bottle drinks, can drinks, snack foods packed in aluminum packages, bundles of thick paper such as books, rice balls, bread, side dishes in plastic packs, human bodies with hands and feet, and shoes It can be an article. The correspondence to various articles such as an article having a lot of moisture is caused by using an RFID system in a UHF band or a microwave band. In an RFID system used in a frequency band of 13.56 MHz or lower, first, the skin thickness becomes long, so the reaction to moisture becomes extremely weak. In these frequency bands, electromagnetic induction is used for coupling between the reader and the tag. Since electromagnetic induction is coupling by a magnetic field, it is sensitive to relative permeability, but is not sensitive to differences in relative permittivity. Therefore, even if the relative dielectric constant of water is as high as 80, the operation of the tag antenna does not react sensitively to moisture in the case of electromagnetic induction. In general, the relative permeability takes a value in the vicinity of 1 unless many of the substances are magnetic materials. On the other hand, the dielectric constant is often very different from 1. Furthermore, unlike the RFID system that relies only on electromagnetic induction, the present invention uses the electromagnetic field components of the quasi-electrostatic magnetic field, the induction electromagnetic field, and the radiated electromagnetic field. Get higher. For example, as in an RFID system using electromagnetic induction, it is not necessary to perform alignment so that the magnetic flux generated by the reader antenna penetrates the coiled antenna of the tag, or the demand for alignment is reduced. In addition, as the frequency band used is high, the data rate is also higher than in the case of an RFID system using electromagnetic induction. Therefore, it is desirable to use UHF band or microwave band RFID systems. Although the RF tag 404 is covered with a plastic plate or the like, there is a case where a minute amount of moisture such as condensation has adhered to the surface of the RF tag. It is also possible to eliminate the influence of a minute amount of moisture by adjusting the coupling coefficient between them.

ここで、実施の形態4にかかる物品管理システム4000の動作について説明する。物品管理システム4000では、RFタグ404のタグ情報に基づき管理対象物品の有無を検出するものである。この検出動作をするに当たり、物品管理システム4000は、まず、RFIDリーダ403から導電層5を介してタグ情報読み出しコマンドを送信信号として送出する。   Here, the operation of the article management system 4000 according to the fourth embodiment will be described. The article management system 4000 detects the presence / absence of an article to be managed based on the tag information of the RF tag 404. In performing this detection operation, the article management system 4000 first sends a tag information read command from the RFID reader 403 through the conductive layer 5 as a transmission signal.

続いて、RFタグ404は、導電層5を介して送信信号を受信する。そして、RFタグ404は、受信した信号の一部を用いて電力を生成し、動作を開始する。その後、RFタグ404は、受信した信号をデコードして受信した信号に含まれる受信データを再生する。RFタグ404は、この受信データと内蔵する記憶回路中に含まれるタグ情報とを参照し、タグ情報と受信データとが一致していれば、変調信号を応答信号として導電層5に送出する。   Subsequently, the RF tag 404 receives a transmission signal via the conductive layer 5. Then, the RF tag 404 generates power using a part of the received signal and starts operation. Thereafter, the RF tag 404 decodes the received signal and reproduces the received data included in the received signal. The RF tag 404 refers to the received data and the tag information included in the built-in storage circuit, and sends the modulated signal as a response signal to the conductive layer 5 if the tag information and the received data match.

このとき、RFIDリーダ403は、送出したタグ情報読み出しコマンドに対応したRFタグ404からの応答信号の有無により管理対象物品の有無を判断する。より具体的には、RFIDリーダ403は、RFタグ404からの応答信号の信号強度が強ければ管理対象物品があると判断し、RFタグ404からの応答信号の信号強度が弱ければ管理対象物品がないと判断する。例えば、図9に示す例では、図面の最も右側に配置されたRFタグ404の上には管理対象物品がないため、このRFタグ404は、強い信号強度で応答信号を送出することが可能であり、RFIDリーダ403は、このRFタグ404の位置には管理対象物品405はないと判断する。一方、図9の他の3つのRFタグ404の上には、管理対象物品405が置かれているため、他の3つのRFタグ404が送出する応答信号の信号強度は弱くなる。そのため、RFIDリーダ403は、他の3つのRFタグ404の位置には管理対象物品405があると判断する。なお、RFIDリーダ403は、コンピュータが接続されるもの、又は、コンピュータの一部として機能するものであり、管理対象物品405の有無の判断については当該コンピュータにより行われるものとする。   At this time, the RFID reader 403 determines the presence / absence of an article to be managed based on the presence / absence of a response signal from the RF tag 404 corresponding to the transmitted tag information read command. More specifically, if the signal strength of the response signal from the RF tag 404 is strong, the RFID reader 403 determines that there is an article to be managed, and if the signal strength of the response signal from the RF tag 404 is weak, the article to be managed is Judge that there is no. For example, in the example shown in FIG. 9, since there is no article to be managed on the RF tag 404 arranged on the rightmost side of the drawing, this RF tag 404 can send a response signal with a strong signal strength. Yes, the RFID reader 403 determines that there is no managed object 405 at the position of the RF tag 404. On the other hand, since the management target article 405 is placed on the other three RF tags 404 in FIG. 9, the signal strength of the response signals transmitted by the other three RF tags 404 is weakened. Therefore, the RFID reader 403 determines that there is a management target article 405 at the position of the other three RF tags 404. Note that the RFID reader 403 is connected to a computer or functions as a part of the computer, and the computer determines whether or not the management target article 405 is present.

ここで、上記のように応答信号の信号強度が変化するのは、管理対象物品405とRFタグ404のタグアンテナとが電磁界結合するためである。そこで、以下では、管理対象物品405、RFタグ404及び導電層5の位置関係についてさらに詳細に説明を行う。   Here, the signal intensity of the response signal changes as described above because the managed object 405 and the tag antenna of the RF tag 404 are electromagnetically coupled. Therefore, in the following, the positional relationship among the management target article 405, the RF tag 404, and the conductive layer 5 will be described in more detail.

図10は、実施の形態4にかかる物品管理システム4000の構成を模式的に示す上面図である。図10では、管理対象物品405が1つ置かれる領域を拡大した図を示した。図10に示すように、物品管理システム4000では、導電層5の上方にRFタグ404が設置される。さらに、RFタグ404の上方であって、RFタグ404が覆われる位置に管理対象物品が置かれる管理対象物品配置領域410が設定される。また、RFタグ404は、RFIDチップ411及びタグアンテナ412を有する。   FIG. 10 is a top view schematically showing the configuration of the article management system 4000 according to the fourth embodiment. In FIG. 10, the figure which expanded the area | region where one management object article 405 is placed was shown. As shown in FIG. 10, in the article management system 4000, the RF tag 404 is installed above the conductive layer 5. Furthermore, a management target article arrangement area 410 is set in which a management target article is placed at a position above the RF tag 404 and covered with the RF tag 404. The RF tag 404 includes an RFID chip 411 and a tag antenna 412.

図11は、実施の形態4にかかる物品管理システム4000の正面図である。図11では、図10と同様に、管理対象物品405が1つ置かれる領域を拡大した図を示した。図11に示すように、導電層5の一端と導電層1とは、整合終端抵抗Rtを介して接続される。また、導電層5の他端にはRFIDリーダ403が接続される。また、RFIDリーダ403の接続側では、導電層1は設置される。このような接続とすることで導電層5は整合終端される。   FIG. 11 is a front view of the article management system 4000 according to the fourth embodiment. In FIG. 11, as in FIG. 10, an enlarged view of a region where one managed object 405 is placed is shown. As shown in FIG. 11, one end of the conductive layer 5 and the conductive layer 1 are connected via a matching termination resistor Rt. An RFID reader 403 is connected to the other end of the conductive layer 5. On the connection side of the RFID reader 403, the conductive layer 1 is installed. With this connection, the conductive layer 5 is terminated with matching.

また、図11に示すように、管理対象物品405は、RFタグ404のタグアンテナ412との間の距離が第1の距離L1となる位置に配置される。RFタグ404のタグアンテナ412は、導電層5との間の距離が第2の距離L2となる位置に配置される。そして、第1の距離L1と第2の距離L2は、L1<L2となる関係に設定される。なお、図3では、管理対象物品405、タグアンテナ412、導電層5の距離の関係のみを示したが、上記距離の関係を満たすために、例えば、RFタグ404をプラスティック板等でカバーする場合に、プラスティック板の厚みを用いることが可能である。つまり、RFタグ404をプラスティック板に内蔵し、当該プラスティック板によりRFタグが組み込まれたシートを形成することで上記第1の距離L1と第2の距離L2の関係を確保することができる。なお、プラスティック板によりシートを形成する手法は、第1の距離L1と第2の距離L2との関係を確保するための一形態であり、他の手法を用いることも可能である。   Further, as illustrated in FIG. 11, the management target article 405 is disposed at a position where the distance between the RF tag 404 and the tag antenna 412 is the first distance L1. The tag antenna 412 of the RF tag 404 is disposed at a position where the distance from the conductive layer 5 is the second distance L2. The first distance L1 and the second distance L2 are set to have a relationship of L1 <L2. FIG. 3 shows only the distance relationship between the management target article 405, the tag antenna 412, and the conductive layer 5. However, in order to satisfy the above distance relationship, for example, the RF tag 404 is covered with a plastic plate or the like. In addition, the thickness of the plastic plate can be used. That is, the relationship between the first distance L1 and the second distance L2 can be ensured by incorporating the RF tag 404 in a plastic plate and forming a sheet in which the RF tag is incorporated by the plastic plate. Note that the method of forming a sheet with a plastic plate is one form for securing the relationship between the first distance L1 and the second distance L2, and other methods can be used.

図12は、実施の形態4にかかる物品管理システム4000の側面図である。図12では、図10と同様に、管理対象物品405が1つ置かれる領域を拡大した図を示した。図12に示すように、実施の形態4では、導電層5は、RFタグ404の下部の一部に設置される。また、物品管理システム4000では、側面視においても、第1の距離L1と第2の距離L2との関係はL1<L2の条件を満たすようにRFタグ404及び管理対象物品405が設置される。   FIG. 12 is a side view of the article management system 4000 according to the fourth embodiment. In FIG. 12, the figure which expanded the area | region where one management object article 405 is put was shown like FIG. As shown in FIG. 12, in the fourth embodiment, the conductive layer 5 is disposed on a part of the lower portion of the RF tag 404. In the article management system 4000, the RF tag 404 and the management target article 405 are installed so that the relationship between the first distance L1 and the second distance L2 satisfies the condition of L1 <L2 also in a side view.

ここで、上記図10〜図12を参照して、物品管理システム4000の各構成要素の関係による効果についてさらに詳細に説明する。   Here, with reference to FIGS. 10 to 12 described above, the effect of the relationship between the components of the article management system 4000 will be described in more detail.

まず、図10に示すように、物品管理システム4000では、管理対象物品405が、RFタグ404のタグアンテナ412の上方であって、距離が第1の距離L1となる位置に配置される。さらに、RFIDリーダ403に接続される導電層5が、RFタグ404の下部であって、導電層5とタグアンテナ412との間の見通し距離が第2の距離L2だけ離して配置されている。このように、物品管理システム4000では、管理対象物品405が導電層5とRFタグ404との間に挟まれる領域以外に配置される。そのため、導電層5とRFタグ404との間の見通しが管理対象物品405により遮られることがない。また、物品管理システム4000では、導電層5とタグアンテナ412との距離を第2の距離L2とする。   First, as shown in FIG. 10, in the article management system 4000, the management target article 405 is disposed above the tag antenna 412 of the RF tag 404 at a position where the distance is the first distance L1. Further, the conductive layer 5 connected to the RFID reader 403 is disposed below the RF tag 404, and the line-of-sight distance between the conductive layer 5 and the tag antenna 412 is separated by the second distance L2. As described above, in the article management system 4000, the article to be managed 405 is disposed outside the region sandwiched between the conductive layer 5 and the RF tag 404. Therefore, the line of sight between the conductive layer 5 and the RF tag 404 is not blocked by the management target article 405. In the article management system 4000, the distance between the conductive layer 5 and the tag antenna 412 is set as the second distance L2.

上述したように、物品管理システム4000では、管理対象物品405とタグアンテナ412との間の第1の距離L1及びタグアンテナ412と導電層5の間の見通し距離である第2の距離L2を調節する。また、物品管理システム4000では、第1の距離L1及び第2の距離L2を調節することにより、管理対象物品405とタグアンテナ412との結合係数k2及びタグアンテナ412と導電層5との結合係数k1を調節する。そして、物品管理システム4000では、管理対象物品405の有無によって変化する結合係数k2に応じてタグアンテナ412と導電層5との間の信号強度を変化させ、当該信号強度の変化により管理対象物品405の有無を判断する。   As described above, in the article management system 4000, the first distance L1 between the managed article 405 and the tag antenna 412 and the second distance L2 that is the line-of-sight distance between the tag antenna 412 and the conductive layer 5 are adjusted. To do. In the article management system 4000, the coupling coefficient k2 between the managed article 405 and the tag antenna 412 and the coupling coefficient between the tag antenna 412 and the conductive layer 5 are adjusted by adjusting the first distance L1 and the second distance L2. Adjust k1. Then, in the article management system 4000, the signal intensity between the tag antenna 412 and the conductive layer 5 is changed according to the coupling coefficient k2 that changes depending on the presence / absence of the article to be managed 405, and the article to be managed 405 is changed by the change in the signal intensity. Determine the presence or absence.

そこで、第1の距離L1、第2の距離L2、結合係数k1、k2の関係及び当該設定に基づく実施の形態4にかかる物品管理システム4000の効果について以下で説明する。まず、本発明では電磁界結合を用いるがこの電磁界結合の強度を示す結合係数については、電磁界シミュレータにより比較的容易に評価可能である。また、電磁界結合の説明では、タグアンテナ412と導電層5との間の無線信号の波長をλとすると、波源(例えば、アンテナ)からの距離がλ/2π(πは円周率)より近い領域をリアクティブ近傍界(reactive near-field)、距離がλ/2πより遠く、且つ、λより近い領域を放射近傍界(radiative near-field)、さらにこれら二つの領域を合わせて近傍界(near-field region)と称す。   Therefore, the relationship between the first distance L1, the second distance L2, the coupling coefficients k1, k2, and the effect of the article management system 4000 according to the fourth embodiment based on the setting will be described below. First, in the present invention, electromagnetic coupling is used, but the coupling coefficient indicating the strength of this electromagnetic coupling can be evaluated relatively easily by an electromagnetic simulator. In the description of the electromagnetic field coupling, when the wavelength of the radio signal between the tag antenna 412 and the conductive layer 5 is λ, the distance from the wave source (for example, the antenna) is λ / 2π (π is the circumference). The near region is reactive near-field, the distance is longer than λ / 2π, and the region closer to λ is the radiative near-field, and these two regions are combined to produce the near field ( near-field region).

この近傍界では、電磁界は複雑な様相を示し、準静電磁界、誘導電磁界、放射電磁界が各々無視しえない強度比で存在し、それらの合成された電磁界のベクトルも空間的、時間的に様々に変化する。一例として波源を微小ダイポールアンテナとした場合に、このアンテナが形成する電界E[V/m]と磁界H[A/m]を球座標系(γ、θ、φ)及びフェーザー表示で示すと、式(1)〜式(4)で示すことができる。

Figure 2015026915
Figure 2015026915
Figure 2015026915
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In this near field, the electromagnetic field has a complex aspect, and there exists a non-negligible intensity ratio between the quasi-electrostatic magnetic field, the induction electromagnetic field, and the radiated electromagnetic field, and the resultant electromagnetic field vector is also spatial. , Changes in time variously. As an example, when the wave source is a minute dipole antenna, the electric field E [V / m] and the magnetic field H [A / m] formed by this antenna are shown in a spherical coordinate system (γ, θ, φ) and a phasor display. It can show by Formula (1)-Formula (4).
Figure 2015026915
Figure 2015026915
Figure 2015026915
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ここで、上記式(1)〜式(4)では、微小ダイポールアンテナに蓄えられる電荷をq[C]、アンテナの長さをl[m]、波長をλ[m]、波源から観測点までの距離をγ[m]とした。また、πは円周率、εは誘電率、μは透磁率である。この式(1)〜式(4)の中で、1/γに比例する項が準静電磁界、1/γに比例する項が誘導電磁界、1/γに比例する項が放射電磁界を示している。これらの電磁界成分は、各々距離γに対する依存性が異なるため、距離γに依存してその相対強度が変化する。 Here, in the above formulas (1) to (4), the charge stored in the minute dipole antenna is q [C], the length of the antenna is l [m], the wavelength is λ [m], and from the wave source to the observation point Was set to γ [m]. Further, π is a circular constant, ε is a dielectric constant, and μ is a magnetic permeability. In the equations (1) to (4), a term proportional to 1 / γ 3 is a quasi-electrostatic magnetic field, a term proportional to 1 / γ 2 is an induction electromagnetic field, and a term proportional to 1 / γ is radiated. The electromagnetic field is shown. Since these electromagnetic field components have different dependencies on the distance γ, the relative strength changes depending on the distance γ.

続いて、図13に電界Eθにおける準静電界、誘導電界、放射電界の相対強度について波長λで規格化した距離γに関する依存性を示す表を示す。なお、図13で示した表の2行目は、国内電波法で許可されているUHF(Ultra High Frequency)帯RFIDの周波数とほぼ同じ950MHzの自由空間波長で換算した距離を示した。 Subsequently, shows a table shown in FIG. 13 quasi-electrostatic field in an electric field E theta, induced electric field, the dependence on the distance γ normalized by the wavelength λ for the relative intensity of the radiation field. The second row of the table shown in FIG. 13 shows the distance converted with a free space wavelength of 950 MHz which is substantially the same as the frequency of UHF (Ultra High Frequency) band RFID permitted by the domestic radio law.

図13に示した表から分かる通り、距離γが大きくなると、各々の電界強度が小さくなり、さらに各々の成分比も変化する。例えば、γ<λ/2πの領域では準静電界、誘導電界、放射電界の順に電界強度が強く、γ>λ/2πの領域では準静電界、誘導電界、放射電界の順に電界強度が弱くなる。さらに、γ>λの領域では準静電界と誘導電界の寄与は極めて小さくなり、γ>2λの領域となる遠方界ではほぼ放射電界成分のみとなる。一方で、γ<λの領域では準静電界と誘導電界の寄与が十分残っており、さらにγ<λ/2πのリアクティブ近傍界では準静電界と誘導電界が大きな寄与を占める。また、式(1)〜式(4)に見られるように放射電界と比較して、準静電磁界と誘導電磁界はθ方向成分以外にγ方向成分とφ方向成分を有しており、多様な方向の成分を有している。   As can be seen from the table shown in FIG. 13, as the distance γ increases, each electric field strength decreases, and each component ratio also changes. For example, in the region of γ <λ / 2π, the electric field strength increases in the order of quasi-electrostatic field, induction field, and radiation field, and in the region of γ> λ / 2π, the field strength decreases in order of quasi-electrostatic field, induction field, and radiation field. . Furthermore, the contribution of the quasi-electrostatic field and the induced electric field is extremely small in the region where γ> λ, and only the radiation field component is present in the far field where γ> 2λ. On the other hand, in the region of γ <λ, the contribution of the quasi-electrostatic field and the induced electric field remains sufficiently, and in the reactive near field of γ <λ / 2π, the quasi-electrostatic field and the induced electric field make a large contribution. Further, as seen in the equations (1) to (4), compared to the radiated electric field, the quasi-electrostatic magnetic field and the induction electromagnetic field have a γ direction component and a φ direction component in addition to the θ direction component, It has components in various directions.

一般的に、アンテナから空間中に放射されて伝搬する放射電磁界と比較して、このようにリアクティブ近傍界ではアンテナ近傍に留まる準静電磁界と誘導電磁界が支配的であり、さらに絶対的な電磁界強度も強い。放射近傍界では、一般的に、絶対的な電磁界強度は波源からの距離が長くなればなるほど弱くなる。また、準静電磁界と誘導電磁界の相対強度は弱まり、放射電磁界の相対強度が強くなる。以上の通り、近傍界では準静電磁界と誘導電磁界が存在し、これらの電磁界により、導電層5とタグアンテナ412との間の結合やタグアンテナ412と管理対象物品405との間の結合を生じる。   In general, compared to the radiated electromagnetic field radiated from the antenna into space, the quasi-electrostatic field and the induced electromagnetic field that remain in the vicinity of the antenna are dominant in the reactive near field. Strong electromagnetic field strength. In the near field of radiation, in general, the absolute electromagnetic field strength becomes weaker as the distance from the wave source becomes longer. Further, the relative strength of the quasi-electrostatic magnetic field and the induction electromagnetic field is weakened, and the relative strength of the radiated electromagnetic field is increased. As described above, there are quasi-electrostatic magnetic field and induction electromagnetic field in the near field, and these electromagnetic fields cause coupling between the conductive layer 5 and the tag antenna 412 and between the tag antenna 412 and the managed object 405. Create a bond.

通常のUHF帯やマイクロ波帯を使用する受動型RFIDシステムでは、導電層5とタグアンテナ412の間の距離γはγ>λの関係を満たしており、交信に放射電磁界を使用する。その放射電磁界を効率よく生成するため、導電層5はパッチアンテナを代表とする共振型アンテナが用いられる。このような共振型アンテナをγ<λの近傍界で使用すると、共振型アンテナ中の定在波により、電磁界強度が場所により大幅に変化する。例えば定在波の頂点付近では最も振幅が大きくなり、定在波の中点では振幅は0となる。従って、このような共振型アンテナを用いた導電層5とタグアンテナ412の間の距離γがγ<λの関係を満たす場合、リーダアンテナ中の定在波の中点に近い部分ではリーダアンテナからの信号をタグアンテナが受けることができなかったり、極めて受信信号強度が弱くなったりする。即ち、不感領域ができ、使用に支障を生じる。   In a passive RFID system using a normal UHF band or microwave band, the distance γ between the conductive layer 5 and the tag antenna 412 satisfies the relationship γ> λ, and a radiated electromagnetic field is used for communication. In order to efficiently generate the radiated electromagnetic field, the conductive layer 5 is a resonant antenna typified by a patch antenna. When such a resonant antenna is used in the near field where γ <λ, the electromagnetic field strength varies greatly depending on the location due to the standing wave in the resonant antenna. For example, the amplitude is the largest near the top of the standing wave, and the amplitude is 0 at the midpoint of the standing wave. Therefore, when the distance γ between the conductive layer 5 using such a resonant antenna and the tag antenna 412 satisfies the relationship γ <λ, the portion near the midpoint of the standing wave in the reader antenna is separated from the reader antenna. The signal cannot be received by the tag antenna, or the received signal strength becomes extremely weak. That is, an insensitive area is created, which hinders use.

このようなことから、RFIDを用いた一般的な物品管理システムでは、物品が置かれる棚、管理対象物品405及びRFタグからRFIDリーダを十分に離して設置することで、棚より十分小さいリーダアンテナから電波が照射され、カバーエリアを広く取る形態とならざるを得ない。従って、RFIDリーダとRFタグの間に広い空間を必要とする。また、棚の材質によっては、特に金属材質の棚などの場合、マルチパス現象を生じ、電波の干渉によってタグの読取が不安定になり、タグ情報が読めないことがある。また、リーダアンテナと物品を配置する場所の間に人やモノが入った場合、物品があるのと同様にタグが読めなくなり、物品が無いにもかかわらず、あると誤検知してしまうという問題を生じる。   For this reason, in a general article management system using RFID, a reader antenna that is sufficiently smaller than the shelf is installed by sufficiently separating the RFID reader from the shelf on which the article is placed, the management target article 405, and the RF tag. Radio waves are radiated from the area, and there is no choice but to take a wide cover area. Therefore, a large space is required between the RFID reader and the RF tag. Further, depending on the material of the shelf, especially in the case of a shelf made of metal, a multipath phenomenon may occur, and the tag reading may become unstable due to radio wave interference, and the tag information may not be read. Also, if a person or object enters between the reader antenna and the place where the article is placed, the tag cannot be read in the same way as there is an article, and it is falsely detected that there is no article. Produce.

一方、γ<λの近傍界、さらに望ましくはγ<λ/2πのリアクティブ近傍界に存在する準静電磁界と誘導電磁界を通してアンテナ間が電磁界結合して結合回路を形成することもできる。この場合、その条件通りRFIDリーダとRFタグの間に広い空間を必要としない。しかしながら、単純に導電層5に共振型アンテナを用いると、不感領域ができ、使用に支障を生じる。また、定在波アンテナは一般的にその大きさがλ程度であり、タグと近接して用いると、カバーエリアが極端に狭くなってしまう。   On the other hand, a coupling circuit can be formed by electromagnetic coupling between antennas through a quasi-electrostatic magnetic field and an induction electromagnetic field that exist in the near field of γ <λ, and more preferably in the reactive near field of γ <λ / 2π. . In this case, a large space is not required between the RFID reader and the RF tag according to the conditions. However, if a resonant antenna is simply used for the conductive layer 5, a dead area is created, which hinders use. In addition, the standing wave antenna is generally about λ in size, and when used in proximity to the tag, the cover area becomes extremely narrow.

そこで、実施の形態4にかかる物品管理システム4000では、RFIDリーダ403に接続される導電層5が整合終端され、導電層5とRFタグ404のタグアンテナ412とが電磁界結合されるようにRFタグ404を配置する。そして、物品管理システム4000では、RFIDリーダ403の導電層5として電波の放射の少ない開放形伝送線路を用いることで、開放形伝送線路周囲に生じる準静電磁界と誘導電磁界を通して、導電層5とタグアンテナ412とを電磁界結合させて結合回路を形成する。即ち、開放形伝送線路を近傍界で動作する進行波型アンテナとして用いている。この構成により、導電層5とRFタグ404との間に広い空間を必要としなくなる。また、導電層5とタグアンテナ412との間の交信が結合回路を通じて近距離で行われるため、マルチパス現象の発生と、導電層5と管理対象物品405を配置する場所との間に人やモノが入るといったことによる誤検知を抑制することができる。さらに、導電層5として整合終端された開放形伝送線路を用いるため、アンテナ中を伝搬する電磁波の主たる成分は定在波を生じず、進行波として整合終端まで伝搬する。ここで、定在波を生じないとは、厳密には十分定在波が小さいことを意味しており、通常、定在波比が2以下、望ましくは1.2以下の値であることを意味する。   Therefore, in the article management system 4000 according to the fourth embodiment, the conductive layer 5 connected to the RFID reader 403 is matched and terminated so that the conductive layer 5 and the tag antenna 412 of the RF tag 404 are electromagnetically coupled. A tag 404 is arranged. In the article management system 4000, the conductive layer 5 of the RFID reader 403 uses an open transmission line that emits less radio waves, thereby passing through the quasi-electrostatic magnetic field and the induction electromagnetic field generated around the open transmission line. And the tag antenna 412 are electromagnetically coupled to form a coupling circuit. That is, an open transmission line is used as a traveling wave antenna that operates in the near field. With this configuration, a large space is not required between the conductive layer 5 and the RF tag 404. In addition, since the communication between the conductive layer 5 and the tag antenna 412 is performed at a short distance through the coupling circuit, there is no human or the like between the occurrence of the multipath phenomenon and the place where the conductive layer 5 and the managed article 405 are disposed. It is possible to suppress erroneous detection due to a thing entering. Furthermore, since an open transmission line terminated with matching is used as the conductive layer 5, the main component of the electromagnetic wave propagating in the antenna does not generate a standing wave but propagates as a traveling wave to the matching end. Here, strictly speaking, the fact that a standing wave does not occur means that the standing wave is sufficiently small. Usually, the standing wave ratio is 2 or less, preferably 1.2 or less. means.

伝送線路の終端が十分な精度で整合している場合、或いは、伝送線路中を伝わる電磁波が終端付近で十分減衰している場合に、伝送線路内に大きな定在波が生じずに進行波が主成分となる。そして、このような伝送線路における電磁界分布を利用することにより進行波アンテナを形成することができる。さらに、この線路周辺の空間に形成される電磁界は放射電磁界が相対的に少なく、静電磁界と誘導電磁界が主たる成分となっている。これら、静電磁界と誘導電磁界の電磁界強度は、放射電磁界の強度より強く、リーダが同一の出力で動作していても、RFタグ404が得られる電磁界強度は強くなる。換言すれば、タグの動作を保証しながらも、周囲に放射電磁界をまきちらさない環境を形成できる。   When the end of the transmission line is matched with sufficient accuracy, or when the electromagnetic wave propagating in the transmission line is sufficiently attenuated near the end of the transmission line, a traveling wave is generated without generating a large standing wave in the transmission line. Becomes the main component. A traveling wave antenna can be formed by utilizing the electromagnetic field distribution in such a transmission line. Further, the electromagnetic field formed in the space around the line has a relatively small radiated electromagnetic field, and an electrostatic magnetic field and an induction electromagnetic field are main components. The electromagnetic field intensity of the electrostatic magnetic field and the induction electromagnetic field is stronger than the intensity of the radiated electromagnetic field, and the electromagnetic field intensity with which the RF tag 404 can be obtained is strong even when the reader is operating with the same output. In other words, it is possible to form an environment in which the radiation electromagnetic field is not scattered around while guaranteeing the operation of the tag.

通常用いられているパッチアンテナなどの定在波型のアンテナでは、アンテナ内部の定在波に応じてアンテナ近傍の電磁界分布が極めて不均一になっており、不感部分を避けるため、管理対象物品405を管理できる領域が限定される。これに対して本実施の形態に記載する開放形伝送線路からなる進行波型アンテナの場合、アンテナ近傍でも、電磁界分布に節のような変化しない部分が無く、至る所常に変化している。従って、近傍界においてもアンテナに沿った定在波に伴う電磁界の不均一がないため、RFタグ404のタグ情報を読み取れないエリアができない。即ち、導電層5とタグアンテナ412の配置の自由度が向上する。   In a standing wave type antenna such as a patch antenna that is normally used, the electromagnetic field distribution in the vicinity of the antenna is extremely non-uniform according to the standing wave inside the antenna. The area where 405 can be managed is limited. On the other hand, in the case of a traveling wave antenna composed of an open transmission line described in the present embodiment, there is no portion that does not change like a node in the electromagnetic field distribution even in the vicinity of the antenna, and it always changes everywhere. Accordingly, since there is no electromagnetic field non-uniformity associated with the standing wave along the antenna even in the near field, there is no area where the tag information of the RF tag 404 cannot be read. That is, the degree of freedom of arrangement of the conductive layer 5 and the tag antenna 412 is improved.

また、物品管理システム4000では、この進行波を信号として、導電層5とタグアンテナ412との間の電磁界結合を通じて交信するため、共振型アンテナと異なり、不感領域ができず、使用に支障を生じることがない。従って、物品管理システム4000は、開放形伝送線路周囲に生じる準静電磁界と誘導電磁界の強度がRFタグ404を動作させるに十分大きい範囲内で伝送線路を波長に無関係に延伸することにより、カバーエリアを広く取ることができる。即ち、実施の形態4にかかる物品管理システム4000では上記の開放形伝送線路を使用することで、電力の放射損を抑制し、カバーエリアの拡大が容易になる。   Further, in the article management system 4000, since this traveling wave is used as a signal to communicate through electromagnetic coupling between the conductive layer 5 and the tag antenna 412, unlike the resonant antenna, there is no insensitive area, which hinders use. It does not occur. Accordingly, the article management system 4000 extends the transmission line regardless of the wavelength within a range in which the strength of the quasi-electrostatic magnetic field and the induction electromagnetic field generated around the open transmission line is sufficiently large to operate the RF tag 404. A large cover area can be taken. That is, in the article management system 4000 according to the fourth embodiment, by using the above-described open transmission line, the radiation loss of power is suppressed and the cover area can be easily expanded.

なお、ここでいう開放形伝送線路は、基本的に放射を抑制して線路長手方向に電磁波を伝送することを目的とした伝送線路であって、開放形のものを指す。例としては、平衡二線型伝送線路やそれに類似の伝送線路、マイクロストリップライン、コプレーナライン、スロットラインなどの伝送線路とそれらの伝送線路の変形であるグラウンデッドコプレーナ線路やトリプレート線路等が挙げられる。また、メッシュ状の導体部とシート状の導体部とに挟まれる狭間領域とメッシュ状の導体部側外側の浸出領域とにおいて電磁場を変化させて信号を伝達する面状に広がるアンテナも条件によっては利用することが可能である。この面状に広がるアンテナは、定在波が混在し、不完全ながら進行波アンテナとしても動作するものであり、定在波により生じる電磁界分布の不均一を無視できれば使用可能である。一方で伝送線路周囲をシールドしている同軸ケーブルや導波管など伝送線路周囲にこのような電磁界を生じない遮蔽型伝送線路は、使用できない。   The open transmission line here is basically a transmission line for the purpose of transmitting electromagnetic waves in the longitudinal direction of the line while suppressing radiation, and indicates an open type. Examples include balanced two-wire transmission lines and similar transmission lines, transmission lines such as microstrip lines, coplanar lines, and slot lines, and grounded coplanar lines and triplate lines that are modifications of these transmission lines. In addition, an antenna that spreads in a plane that transmits signals by changing the electromagnetic field in the gap region sandwiched between the mesh-like conductor portion and the sheet-like conductor portion and the leaching region on the outer side of the mesh-like conductor portion depends on the conditions. It is possible to use. This planar antenna has a standing wave mixed therein and operates as a traveling wave antenna although it is incomplete, and can be used if the non-uniformity of the electromagnetic field distribution caused by the standing wave can be ignored. On the other hand, a shielded transmission line that does not generate such an electromagnetic field around the transmission line such as a coaxial cable or a waveguide that shields the periphery of the transmission line cannot be used.

また、対向する導電性シート体に挟まれる狭間領域に電磁場を存在させ、2つの導電性シート体の間の電圧を変化させて当該電磁場を変化させたり、当該電磁場の変化によって導電性シート体の間の電圧を変化させたりして、電磁場を所望の方向に進行させる電磁波伝達シートがある。さらに広い意味では、この電磁波伝達シートもシート長手方向に見れば、本発明の開放形伝送線路の一種とみなせる場合もある。但し、電磁波伝達シートは、シート内の定在波により、透過係数にふらつきが生じるため、定在波がかなり大きく、本発明の実施に必ずしも最適とは言えない。また、電磁波伝達シートの場合、導波管上面が波長より十分細かい金属メッシュとなり、エバネッセント波が上面より漏洩しているとみなすことができる。このような一般に波長の1/10未満の間隔、幅、長さで電磁界が漏洩するスロットが複数設けられているような伝送線路は実施の形態4にかかる物品管理システム4000の開放形伝送線路の一種とみなすことができる。   In addition, an electromagnetic field exists in a region between the opposing conductive sheet bodies, and the electromagnetic field is changed by changing the voltage between the two conductive sheet bodies. There is an electromagnetic wave transmission sheet that changes the voltage between them to advance the electromagnetic field in a desired direction. In a broader sense, this electromagnetic wave transmission sheet may be regarded as a kind of the open transmission line of the present invention when viewed in the longitudinal direction of the sheet. However, the electromagnetic wave transmission sheet fluctuates in the transmission coefficient due to the standing wave in the sheet, so that the standing wave is considerably large and is not necessarily optimal for the implementation of the present invention. In the case of the electromagnetic wave transmission sheet, the upper surface of the waveguide becomes a metal mesh sufficiently finer than the wavelength, and the evanescent wave can be regarded as leaking from the upper surface. Such a transmission line having a plurality of slots in which electromagnetic fields leak at intervals, widths, and lengths generally less than 1/10 of the wavelength is an open transmission line of the article management system 4000 according to the fourth embodiment. Can be regarded as a kind of

一方で、開放形伝送線路から放射させることを意図してクランク形状を設計したり、あるいは高次モードを積極的に利用することにより一定の放射電磁界強度を得る、いわゆるクランクラインアンテナ、メアンダラインアンテナ、漏洩同軸ケーブル等を用いて遠方界での電磁放射を目的とした進行波アンテナと、実施の形態1にかかる物品管理システム4000の開放形伝送線路は異なる。これらは波長程度のサイズ、一般的には波長の1/10以上のサイズで周期的に設けられるクランク形状やスロットから優先的に放射が起こるため、先に述べた共振型アンテナ同様、電磁界の強度が場所により大幅に変化する。従って、近傍界での使用ではタグ情報の読取が不安定になったり、場所によりタグが読めないことがあるため、使用に支障を生じる。さらに、UHF帯RFIDシステムにおいては、世界各国で割り当て周波数が異なっており、概ね860〜960MHzの帯域に分布している。これは比帯域にして約10%と広い幅があり、共振型アンテナの共振点の設計やクランク、メアンダ、スロットの周期に重大な変更を要求する。一方で実施の形態4にかかる物品管理システム4000では、もともと極めて帯域の広い開放形伝送線路を使用するため、特段の変更無しに同一のアンテナを導電層5として使用できる。   On the other hand, so-called crankline antennas and meander lines are designed to obtain a constant radiated electromagnetic field strength by designing the crank shape with the intention of radiating from an open transmission line or by actively using higher-order modes. The traveling wave antenna for electromagnetic radiation in the far field using an antenna, a leaky coaxial cable, etc. is different from the open transmission line of the article management system 4000 according to the first embodiment. These are preferentially radiated from a crank shape or slot periodically provided with a size of about the wavelength, generally 1/10 or more of the wavelength. The intensity varies greatly depending on the location. Therefore, when using in the near field, the reading of tag information may become unstable, or the tag may not be read depending on the location. Furthermore, in the UHF band RFID system, the allocated frequency is different in each country in the world, and is distributed in a band of approximately 860 to 960 MHz. This has a wide range of about 10% as a specific band, and requires a significant change in the design of the resonance point of the resonance antenna and the cycle of the crank, meander, and slot. On the other hand, in the article management system 4000 according to the fourth embodiment, since an open transmission line having an extremely wide band is originally used, the same antenna can be used as the conductive layer 5 without any particular change.

また、実施の形態4にかかる物品管理システム4000によれば、管理対象物品405とRFタグ404のタグアンテナ412とが電磁界結合するように、RFタグ404と離間して管理対象物品405を置く管理対象物品配置領域410が設けられる。従って、管理対象物品405がある場合には管理対象物品405とタグアンテナ412が結合回路を形成するため、管理対象物品405が無い場合と比較してタグアンテナ412の共振周波数が変化したり、タグアンテナ412の給電点インピーダンスが変化する。タグアンテナ412は、自由空間において交信に使用する信号の周波数で共振し、給電点インピーダンスも調整されていて、受信感度が最大となるように作成されているため、上記の変化は受信感度を下げ、さらにRFIDリーダ403に反射信号を送る際のタグアンテナ412の動作にも悪影響を与える。その結果、交信に使用する信号に対する受電感度が低下する。また、RFタグ404が反射する信号の送信出力も低下する。従って、RFタグ404はRFIDリーダ403からの信号を受電できない、または信号の受電強度が低く、タグの動作電力を確保できない、あるいはタグが十分な強度の反射電磁界を生成できなくなる。その結果、RFIDリーダ403はRFタグ404のタグ情報を読めなくなる。あるいはRFIDリーダ403に届く反射電磁界の強度や位相はタグの共振周波数変化などに伴い大きく変化する。即ち、管理対象物品405が管理対象物品配置領域410にある場合には、タグ情報が読めなくなる、あるいは管理対象物品405がない場合と比較してRFタグ404からの反射電磁界の強度や位相が大きく変化するため、RFIDリーダ403は管理対象物品405があることを検出できる。即ち、管理対象物品405の有無によるタグアンテナ412の動作特性の変化が生じた結果、RFIDリーダ403はRFタグ404からの反射信号の強度や位相変化を検出することができ、その検出結果から管理対象物品の有無を検出することができる。   Further, according to the article management system 4000 according to the fourth embodiment, the managed object 405 is placed apart from the RF tag 404 so that the managed object 405 and the tag antenna 412 of the RF tag 404 are electromagnetically coupled. A management target article arrangement area 410 is provided. Accordingly, when the management target article 405 is present, the management target article 405 and the tag antenna 412 form a coupling circuit, so that the resonance frequency of the tag antenna 412 changes compared to the case where the management target article 405 is not present, The feed point impedance of the antenna 412 changes. Since the tag antenna 412 resonates at the frequency of the signal used for communication in free space, the feed point impedance is adjusted, and the reception sensitivity is maximized, the above change lowers the reception sensitivity. Furthermore, the operation of the tag antenna 412 when sending a reflected signal to the RFID reader 403 is also adversely affected. As a result, the power reception sensitivity with respect to the signal used for communication falls. Further, the transmission output of the signal reflected by the RF tag 404 is also reduced. Therefore, the RF tag 404 cannot receive a signal from the RFID reader 403, or the signal receiving strength is low, and the tag cannot have enough operating power, or the tag cannot generate a reflected electromagnetic field with sufficient strength. As a result, the RFID reader 403 cannot read the tag information of the RF tag 404. Alternatively, the intensity and phase of the reflected electromagnetic field that reaches the RFID reader 403 changes greatly with changes in the resonance frequency of the tag. That is, when the management target article 405 is in the management target article placement area 410, the tag information cannot be read, or the intensity or phase of the reflected electromagnetic field from the RF tag 404 is lower than when there is no management target article 405. Since it changes greatly, the RFID reader 403 can detect that there is an article to be managed 405. That is, as a result of the change in the operational characteristics of the tag antenna 412 due to the presence / absence of the management target article 405, the RFID reader 403 can detect the intensity and phase change of the reflected signal from the RF tag 404, and the management result is detected from the detection result. The presence or absence of the target article can be detected.

このように、実施の形態4にかかる物品管理システム4000は、管理対象物品405の有無の検出にRFタグ404とRFIDリーダ403の見通しを管理対象物品405がさえぎることは必ずしも必要なく、管理対象物品405はタグアンテナ412と電磁界結合するように、タグアンテナ412(或いはRFタグ404)と離間して管理対象物品405を置く場所が設けられていればよいため、必ずしも管理する物品の配置はRFIDリーダ403とRFタグ404の間に限定されず、自由な配置が可能となる。   As described above, in the article management system 4000 according to the fourth embodiment, it is not always necessary for the management target article 405 to block the prospects of the RF tag 404 and the RFID reader 403 in order to detect the presence or absence of the management target article 405. Since it is only necessary to provide a place where the article to be managed 405 is placed apart from the tag antenna 412 (or the RF tag 404) so that the tag 405 is electromagnetically coupled to the tag antenna 412, the arrangement of the article to be managed is not necessarily RFID. The arrangement is not limited between the reader 403 and the RF tag 404, and a free arrangement is possible.

また、実施の形態4にかかる物品管理システム4000は、単に給電されているタグアンテナ412の近傍に物品が配置されたことを、そのアンテナの動作特性変化から見るのではなく、タグアンテナ412の動作特性の変化をRFIDリーダ403におけるタグ情報の読み出し結果の可否に基づき判断する。これにより、導電層5とRFタグ404の相対位置の自由度が高く設定することができるため、RFタグ404を介在させることにより導電層5と管理対象物品405を配置する場所の相対位置の自由度を向上させることができる。さらに、タグアンテナ412が管理対象物品405を配置する場所に形成する電磁界は、放射電磁界以外に準静電磁界や誘導電磁界の成分を含む。従って、電磁界成分は通常の遠方界の放射電磁界成分と比較して、様々な方向に広がっている。従って、実施の形態4にかかる物品管理システム4000は、管理する物品とタグの相対位置の自由度を向上させることができる。   Further, the article management system 4000 according to the fourth embodiment does not look at the fact that the article is arranged in the vicinity of the tag antenna 412 that is simply supplied with power from the change in the operating characteristics of the antenna, but the operation of the tag antenna 412. A change in characteristics is determined based on whether or not the tag information read result of the RFID reader 403 is acceptable. Thereby, since the freedom degree of the relative position of the conductive layer 5 and the RF tag 404 can be set high, the freedom of the relative position of the place which arrange | positions the conductive layer 5 and the management target article 405 by interposing the RF tag 404. The degree can be improved. Further, the electromagnetic field formed at the place where the tag antenna 412 places the management target article 405 includes a quasi-electrostatic magnetic field and an induction electromagnetic field component in addition to the radiated electromagnetic field. Therefore, the electromagnetic field component spreads in various directions as compared with a normal far-field radiation electromagnetic field component. Therefore, the article management system 4000 according to the fourth embodiment can improve the degree of freedom of the relative position between the article to be managed and the tag.

また、実施の形態4にかかる物品管理システム4000では、RFIDシステムをベースとしており、RFタグ404が固有のID(タグ情報)を持っており、そのタグ情報を元に多元接続が可能である。従って、RFタグ404のタグ情報と管理対象物品405を配置する場所とをひも付けておけば、読めないRFタグ404のタグ情報から、管理対象物品405の有る場所を特定できる。一方で、管理対象物品405がない場合、RFタグ404はRFIDリーダ403からの信号に応答し、RFIDリーダ403はRFタグ404のタグ情報を読み取ることができる。従って、管理対象物品405がない場合には、通常の反射電磁界の強度でRFタグ404のタグ情報が読めるため、管理対象物品405がないことを検出できる。さらに読めたRFタグ404のタグ情報から、管理対象物品405の無い場所を特定できる。また、複数の管理対象物品405を管理する場合にも、管理対象物品405を配置する場所にひも付けたタグ情報が各々異なることにより、場所を特定して物品管理を行うことができる。以上の通り管理対象物品405の有無を検出できるため、実施の形態4にかかる物品管理システム4000は、RFタグ404を管理する物品に貼付する必要なく、管理対象物品405の有無を管理できる。   Further, the article management system 4000 according to the fourth embodiment is based on an RFID system, and the RF tag 404 has a unique ID (tag information), and multiple access is possible based on the tag information. Therefore, if the tag information of the RF tag 404 and the location where the management target article 405 is arranged are linked, the location of the management target article 405 can be specified from the tag information of the RF tag 404 that cannot be read. On the other hand, when there is no management target article 405, the RF tag 404 responds to a signal from the RFID reader 403, and the RFID reader 403 can read the tag information of the RF tag 404. Therefore, when there is no management target article 405, the tag information of the RF tag 404 can be read with the intensity of the normal reflected electromagnetic field, so that it can be detected that there is no management target article 405. Further, the location where the management target article 405 is not present can be identified from the tag information of the read RF tag 404. Also, when managing a plurality of management target articles 405, the tag information attached to the location where the management target article 405 is arranged is different, so that the location can be specified and the article management can be performed. Since the presence / absence of the management target article 405 can be detected as described above, the article management system 4000 according to the fourth embodiment can manage the presence / absence of the management target article 405 without having to attach the RF tag 404 to the management article.

なお、実施の形態4にかかる物品管理システム4000では、管理対象物品405はRFタグ404のタグアンテナ412と電磁界結合するように、RFタグ404と離間して管理対象物品405を置く場所が設けられていればよいため、RFタグ404は管理対象物品405に貼付されず、RFタグ404は繰り返し使用できるため、物品一品当たりのタグコストは、実質的にタグの使用回数で除した値となる。即ち、RFタグ404のコストが高いという問題は、十分な使用回数を重ねることで解消できることは言うまでもない。   In the article management system 4000 according to the fourth embodiment, a place for placing the management target article 405 is provided so as to be separated from the RF tag 404 so that the management target article 405 is electromagnetically coupled to the tag antenna 412 of the RF tag 404. Since the RF tag 404 is not attached to the management target article 405 and the RF tag 404 can be used repeatedly, the tag cost per article is substantially divided by the number of times the tag is used. . That is, it goes without saying that the problem of the high cost of the RF tag 404 can be solved by repeating a sufficient number of times of use.

また、実施の形態4にかかる物品管理システム4000では、RFタグ404は管理対象物品405に貼付されないため、管理対象物品405に貼付されたRFタグ404を不正に読み取られることによるプライバシーの侵害や情報セキュリティ上の問題を生じない。即ち、実施の形態4にかかる物品管理システム4000は、第三者によるタグ情報の不正読み取りの問題を生じない。   Further, in the article management system 4000 according to the fourth embodiment, since the RF tag 404 is not attached to the management target article 405, privacy infringement or information caused by illegally reading the RF tag 404 attached to the management target article 405. Does not cause security problems. That is, the article management system 4000 according to the fourth embodiment does not cause a problem of illegal reading of tag information by a third party.

また、実施の形態4にかかる物品管理システム4000は、RFIDリーダ403とRFタグ404が交信に使用する信号の波長をλとした場合、管理対象物品405とタグアンテナ412との間の第1の距離L1がL1≦λの関係を満たすように管理対象物品405を置く管理対象物品配置領域410が設けられる。また、実施の形態4にかかる物品管理システム4000は、RFIDリーダ403の導電層5とRFタグ404のタグアンテナ412との間の見通し距離である第2の距離L2がL2≦λの関係を満たす。なお、実施の形態4にかかる物品管理システム4000における距離とは、電波伝搬における距離であり、ほぼ幾何学的な最短距離に一致する。   In addition, the article management system 4000 according to the fourth embodiment has a first wavelength between the management target article 405 and the tag antenna 412 when the wavelength of a signal used for communication between the RFID reader 403 and the RF tag 404 is λ. A management target article arrangement area 410 is provided in which the management target articles 405 are placed so that the distance L1 satisfies the relationship L1 ≦ λ. In the article management system 4000 according to the fourth embodiment, the second distance L2 that is the line-of-sight distance between the conductive layer 5 of the RFID reader 403 and the tag antenna 412 of the RF tag 404 satisfies the relationship of L2 ≦ λ. . Note that the distance in the article management system 4000 according to the fourth embodiment is a distance in radio wave propagation, and substantially coincides with the shortest geometric distance.

管理対象物品405を配置する管理対象物品配置領域410とRFタグ404のタグアンテナ412との間の距離L1がL1≦λの関係を満たしていれば、RFタグ404から見て物品を配置する場所は近傍界の範囲内になる。従って、準静電界と誘導電界の寄与が十分あり、管理対象物品405が水分のような誘電率の高い材料、あるいは金属を具備する場合であって、管理対象物品配置領域410に管理対象物品405がある場合には、タグアンテナ412と管理対象物品405は準静電磁界や誘導電磁界を通して電磁界結合することができる。なお、管理対象物品405として、人体も多量の水分を含んでいるため、検出可能であり、人の動線管理などにも使用できる。   If the distance L1 between the management object placement area 410 where the management target article 405 is placed and the tag antenna 412 of the RF tag 404 satisfies the relationship of L1 ≦ λ, the place where the article is placed when viewed from the RF tag 404 Is in the range of the near field. Therefore, the contribution of the quasi-electrostatic field and the induction electric field is sufficient, and the managed article 405 includes a material having a high dielectric constant such as moisture or a metal, and the managed article 405 is placed in the managed article placement area 410. If there is, the tag antenna 412 and the management object 405 can be electromagnetically coupled through a quasi-electrostatic magnetic field or an induction electromagnetic field. Since the human body also contains a large amount of moisture as the management target article 405, it can be detected and used for human flow line management.

第1の距離L1をL1≦λとなる値に設定することで、タグアンテナ412の近傍界内では準静電磁界と誘導電磁界の成分が無視しえない強度で存在し、これら電磁界の成分はタグアンテナ412と管理対象物品405との間に相互インダクタンスやキャパシタンスなどを介した電磁界結合を生じる。従って、管理対象物品405の有無によりタグアンテナ412の回路定数が変化し、タグアンテナ412の動作特性が変化する。また、管理対象物品405の有無によるさらに分かりやすい変化として、タグアンテナ412の共振周波数が変化する。システムコスト抑制のために、通常市販されているRFタグをRFタグ404として使用すると、タグアンテナ412はダイポールアンテナを基本とする定在波アンテナである。このようなRFタグ404では、タグアンテナ412の共振周波数を無線通信の周波数に合わせて設定することで高感度化を実現する。このようにタグアンテナ412の共振周波数が設定した周波数で共振する状態が管理対象物品405がない状態に相当する。   By setting the first distance L1 to a value satisfying L1 ≦ λ, the components of the quasi-electrostatic magnetic field and the induction electromagnetic field are present in the near field of the tag antenna 412 with non-negligible intensities. The component generates electromagnetic field coupling between the tag antenna 412 and the management target article 405 through mutual inductance, capacitance, or the like. Therefore, the circuit constant of the tag antenna 412 changes depending on the presence / absence of the management target article 405, and the operation characteristics of the tag antenna 412 change. Further, as a more easily understandable change depending on the presence / absence of the management target article 405, the resonance frequency of the tag antenna 412 changes. If a commercially available RF tag is used as the RF tag 404 for system cost reduction, the tag antenna 412 is a standing wave antenna based on a dipole antenna. In such an RF tag 404, high sensitivity is realized by setting the resonance frequency of the tag antenna 412 according to the frequency of wireless communication. Thus, the state in which the resonance frequency of the tag antenna 412 resonates at the set frequency corresponds to the state in which there is no managed object 405.

次に、管理対象物品405がRFタグ404上に置かれた場合、タグアンテナ412は管理対象物品405と結合するために共振周波数は概ね低下する。従って、無線通信周波数におけるタグアンテナ412の感度は大幅に低下する。例えば、受信感度低下によりRFIDチップ411の動作電力を賄えない場合、RFタグ404はRFIDリーダ403の問い合わせに応答しない。あるいは、動作電力を賄えた場合にも、タグアンテナ412は、RFIDチップ411で生成した変調信号による、十分な強度の空間の電磁界変化を生じさせることができない。   Next, when the management target article 405 is placed on the RF tag 404, the tag antenna 412 is coupled to the management target article 405, so that the resonance frequency generally decreases. Therefore, the sensitivity of the tag antenna 412 at the radio communication frequency is greatly reduced. For example, when the operating power of the RFID chip 411 cannot be provided due to a decrease in reception sensitivity, the RF tag 404 does not respond to an inquiry from the RFID reader 403. Alternatively, even when operating power is covered, the tag antenna 412 cannot cause a change in electromagnetic field in a sufficiently strong space due to the modulation signal generated by the RFID chip 411.

その結果、管理対象物品405がある場合、RFIDリーダ403からの問い合わせに対してRFタグ404は応答しなくなる、或いは、管理対象物品405がない場合と比較してRFタグ404からの反射電磁界の強度が大きく変化する。この反射電磁界の強度変化をRFIDリーダ403で検出することで管理対象物品405がないことを判断できる。この判断の処理は、例えばコンピュータに行わせることができる。以上のように、実施の形態4にかかる物品管理システム4000は、RFタグ404を管理対象物品405に貼り付けることなく、管理対象物品405の有無を検出し、管理対象物品405の有無を管理することができる。   As a result, the RF tag 404 does not respond to the inquiry from the RFID reader 403 when the management target article 405 exists, or the reflected electromagnetic field from the RF tag 404 does not respond to the case where the management target article 405 does not exist. The intensity changes greatly. By detecting the change in the intensity of the reflected electromagnetic field by the RFID reader 403, it can be determined that there is no managed object 405. This determination process can be performed by, for example, a computer. As described above, the article management system 4000 according to the fourth embodiment detects the presence / absence of the management target article 405 and manages the presence / absence of the management target article 405 without attaching the RF tag 404 to the management target article 405. be able to.

また、実施の形態4にかかる物品管理システム4000は、管理対象物品405の有無によるRFタグ404の応答の変化を生じるためには、RFタグ404と管理対象物品405との間の第1の距離L1がL1≦λの関係を満足すればよく、RFタグ404と導電層5の見通しを管理対象物品405により遮る必要はない。即ち、管理対象物品405の配置はRFIDリーダ403のタグアンテナ412とRFタグ404の間に限定されず、配置の自由度が向上する。例えば商品陳列棚上の商品の有無を検知する場合、導電層5とRFタグ404を棚板に組み込むことができ、アンテナが隠れることにより、美観上も極めて優れる。   Further, in the article management system 4000 according to the fourth embodiment, in order to change the response of the RF tag 404 depending on the presence / absence of the management target article 405, the first distance between the RF tag 404 and the management target article 405 is used. L1 only needs to satisfy the relationship of L1 ≦ λ, and the prospect of the RF tag 404 and the conductive layer 5 does not need to be blocked by the management target article 405. That is, the arrangement of the management target article 405 is not limited between the tag antenna 412 and the RF tag 404 of the RFID reader 403, and the degree of freedom of arrangement is improved. For example, when detecting the presence / absence of a product on a product display shelf, the conductive layer 5 and the RF tag 404 can be incorporated into the shelf board, and the antenna is hidden, so that the appearance is extremely excellent.

なお、ここでは主としてタグアンテナ412の共振周波数が無線通信周波数とずれることによる、信号強度の変化を検出する方式について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。共振周波数がずれるならば、リーダが法律上許されている範囲内で無線通信周波数を掃引し、共振周波数のずれを検知することにより、物品の有無を検知してもよい。また、共振周波数前後では位相が大きく変化する。従って、位相変化を観察することによっても物品の有無を検知できることは言うまでもない。   Although a method for detecting a change in signal strength mainly due to the resonance frequency of the tag antenna 412 deviating from the wireless communication frequency has been described here, the present invention is not limited to this. If the resonance frequency is shifted, the presence / absence of the article may be detected by sweeping the wireless communication frequency within a range legally permitted by the reader and detecting the deviation of the resonance frequency. Also, the phase changes greatly before and after the resonance frequency. Therefore, it goes without saying that the presence / absence of an article can also be detected by observing the phase change.

また、上記第1の距離L1と同様に、タグアンテナ412と導電層5との間の見通し距離L2がL2≦λの関係を満たしていれば、導電層5とタグアンテナ412は近傍界の範囲内になる。ここで、見通し距離l2L2は、導電層5中で特に強い波源となるストリップ導体とタグアンテナ412の間の距離を意味する。見通し距離L2をλ以下とすることで、準静電界と誘導電界の寄与が十分あり、導電層5とタグアンテナ412とは電磁界結合することができる。特に実施の形態1にかかる物品管理システム4000では、RFタグ404からの反射電磁界の強度という、アナログ量により物品の有無を判定するため、電波干渉による反射電磁界強度の変化は誤検出を招きやすい。しかし、この構成により、実施の形態1にかかる物品管理システム4000では、導電層5とタグアンテナ412との間の無線通信は直接波が中心となり、マルチパス現象に伴う電波干渉が起こりにくい。従って、誤検知が抑制できる。また、RFIDリーダ403とRFタグ404の各々のアンテナが形成する電磁界は、放射電磁界以外に準静電磁界や誘導電磁界の成分を含む。従って、電磁界成分は通常の遠方界の放射電磁界成分のみの場合と比較して、様々な方向に広がっている。従って、実施の形態1にかかる物品管理システム4000では、導電層5とRFタグ404の相対位置の自由度を向上させることができる。   Similarly to the first distance L1, if the line-of-sight distance L2 between the tag antenna 412 and the conductive layer 5 satisfies the relationship L2 ≦ λ, the conductive layer 5 and the tag antenna 412 are within the range of the near field. Be inside. Here, the line-of-sight distance l2L2 means the distance between the strip conductor that becomes a particularly strong wave source in the conductive layer 5 and the tag antenna 412. By setting the line-of-sight distance L2 to be λ or less, the contribution of the quasi-electrostatic field and the induction field is sufficient, and the conductive layer 5 and the tag antenna 412 can be electromagnetically coupled. In particular, in the article management system 4000 according to the first embodiment, since the presence / absence of an article is determined based on an analog quantity, that is, the intensity of the reflected electromagnetic field from the RF tag 404, a change in the reflected electromagnetic field intensity due to radio wave interference causes erroneous detection. Cheap. However, with this configuration, in the article management system 4000 according to the first embodiment, the wireless communication between the conductive layer 5 and the tag antenna 412 is centered on the direct wave, and radio wave interference due to the multipath phenomenon hardly occurs. Therefore, erroneous detection can be suppressed. Further, the electromagnetic field formed by each antenna of the RFID reader 403 and the RF tag 404 includes a quasi-electrostatic magnetic field and an induction electromagnetic field component in addition to the radiated electromagnetic field. Therefore, the electromagnetic field component spreads in various directions as compared with the case of only a normal far-field radiation electromagnetic field component. Therefore, in the article management system 4000 according to the first embodiment, the degree of freedom of the relative position between the conductive layer 5 and the RF tag 404 can be improved.

また、実施の形態1にかかる物品管理システムでは、RFタグ404からの反射電磁界の強度や位相変化、タグアンテナ412の共振周波数変化といった、アナログ量により物品の有無を判定するため、周囲環境に伴う電波干渉は誤検出を招く。しかしながら、実施の形態1にかかる物品管理システム4000によれば、L2≦λの関係を満たすことにより、導電層5とタグアンテナ412との間の無線通信は直接波が中心となり、周囲環境を反映したマルチパス現象に伴う電波干渉が起こりにくい。従って、誤検知が抑制できる。特に棚上の商品の有無を管理する場合に棚が金属であったり、金属の冷蔵ケースであったりする場合も多くあるが、このような環境においても安定してこのシステムを動作できる。   In the article management system according to the first embodiment, the presence / absence of an article such as the intensity or phase change of the reflected electromagnetic field from the RF tag 404 or the resonance frequency change of the tag antenna 412 is determined. The accompanying radio wave interference leads to false detection. However, according to the article management system 4000 according to the first embodiment, by satisfying the relationship of L2 ≦ λ, the wireless communication between the conductive layer 5 and the tag antenna 412 is centered on the direct wave and reflects the surrounding environment. The radio interference caused by the multipath phenomenon is less likely to occur. Therefore, erroneous detection can be suppressed. In particular, when managing the presence / absence of products on the shelf, the shelf is often made of metal or a metal refrigerated case, but the system can be stably operated even in such an environment.

さらに、実施の形態1にかかる物品管理システム4000では、L2≦λの関係を満たすことにより、導電層5とRFタグ404との間の見通し距離L2は、RFID規格の周波数の一つであるUHF帯では約0.3m以下、2.4GHz帯では約0.12m以下となる。且つ、管理対象物品配置領域410とRFタグ404との間の距離L1もL1≦λの関係を満たすため、同じくRFID規格の周波数の一つであるUHF帯では約0.3m以下、2.4GHz帯では約0.12m以下となる。従って、導電層5と管理対象物品配置領域410の間の間隔もこのオーダーとなり、狭くなる。従って、実施の形態1にかかる物品管理システム4000を用いることで、管理対象物品405とRFタグ404或いは導電層5との間隔を狭くすることにより、管理対象物品405と異なる物や人が入ったりすることを抑制でき、誤検知を抑制できる。   Further, in the article management system 4000 according to the first embodiment, by satisfying the relationship of L2 ≦ λ, the line-of-sight distance L2 between the conductive layer 5 and the RF tag 404 is UHF, which is one of the frequencies of the RFID standard. The band is about 0.3 m or less, and the 2.4 GHz band is about 0.12 m or less. In addition, since the distance L1 between the management target article placement region 410 and the RF tag 404 also satisfies the relationship of L1 ≦ λ, in the UHF band, which is also one of the frequencies of the RFID standard, about 0.3 m or less, 2.4 GHz The band is about 0.12 m or less. Therefore, the interval between the conductive layer 5 and the management target article arrangement area 410 is also in this order and becomes narrower. Therefore, by using the article management system 4000 according to the first embodiment, by narrowing the interval between the management target article 405 and the RF tag 404 or the conductive layer 5, an object or person different from the management target article 405 may enter. Can be suppressed and erroneous detection can be suppressed.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム4000は、円周率をπとした場合、第1の距離L1がL1≦λ/2πの関係を満たす。管理対象物品405がタグアンテナ412の周波数特性に影響を与える際、第1の距離L1がL1≦λ/2πの関係を満たすリアクティブ近傍界の範囲内に位置する場合には、L1>λ/2πの放射近傍界の場合と比較してタグアンテナ412が形成する電磁界の強度は強くなる。さらにアンテナ近傍に留まる準静電磁界と誘導電磁界の寄与が相対的に大きくなり、放射電磁界の寄与は小さくなる。従って、実施の形態1にかかる物品管理システム4000では、管理対象物品405とタグアンテナ412の結合が強くなる。その結果、管理対象物品405の有無によるタグアンテナ412の動作特性への影響が大きくなる。従って、実施の形態1にかかる物品管理システム4000は、RFタグ404からRFIDリーダ403へ送信される反射電磁界の変化も大きくなり、外乱やノイズに強い物品管理システムとなり、誤検知を抑制できる。   Further, in the article management system 4000 according to the first embodiment, the first distance L1 satisfies the relationship L1 ≦ λ / 2π when the circumference ratio is π. When the managed object 405 affects the frequency characteristics of the tag antenna 412, if the first distance L1 is located within the reactive near field that satisfies the relationship L1 ≦ λ / 2π, L1> λ / The intensity of the electromagnetic field formed by the tag antenna 412 is stronger than in the case of the 2π radiation near field. Furthermore, the contribution of the quasi-electrostatic magnetic field and the induction electromagnetic field that remain in the vicinity of the antenna becomes relatively large, and the contribution of the radiated electromagnetic field becomes small. Therefore, in the article management system 4000 according to the first embodiment, the coupling between the management target article 405 and the tag antenna 412 becomes strong. As a result, the influence of the presence / absence of the management target article 405 on the operation characteristics of the tag antenna 412 increases. Therefore, the article management system 4000 according to the first embodiment also has a large change in the reflected electromagnetic field transmitted from the RF tag 404 to the RFID reader 403, becomes an article management system that is resistant to disturbance and noise, and can suppress erroneous detection.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム4000は、見通し距離L2がL2≦λ/2πの関係を満たす。このように、見通し距離L2がL2≦λ/2πの関係を満たすことで、実施の形態1にかかる物品管理システム4000は、見通し距離L2がL2>λ/2πの場合と比較してアンテナ近傍に留まる準静電磁界と誘導電磁界の寄与が相対的に大きくなり、導電層5とタグアンテナ412との結合が強くなる。従って、実施の形態1にかかる物品管理システム4000では、RFIDリーダ403とRFタグ404の間の交信も外乱やノイズを受けにくくなる。これにより、実施の形態1にかかる物品管理システム4000は、外乱やノイズを受けにくい物品管理システムを実現することができる。また、準静電磁界と誘導電磁界、放射電磁界の電磁界成分が十分な強度で混在し、かつベクトルの方向も時間的に様々に変化するため、実施の形態1にかかる物品管理システム4000は、導電層5とタグアンテナ412の相対的な向きの自由度を向上させることができる。   In the article management system 4000 according to the first embodiment, the line-of-sight distance L2 satisfies the relationship L2 ≦ λ / 2π. As described above, when the line-of-sight distance L2 satisfies the relationship of L2 ≦ λ / 2π, the article management system 4000 according to the first embodiment is closer to the antenna than the case where the line-of-sight distance L2 is L2> λ / 2π. The contribution of the remaining quasi-electrostatic magnetic field and induction electromagnetic field is relatively large, and the coupling between the conductive layer 5 and the tag antenna 412 is strengthened. Therefore, in the article management system 4000 according to the first embodiment, communication between the RFID reader 403 and the RF tag 404 is also less susceptible to disturbance and noise. Thereby, the article management system 4000 according to the first embodiment can realize an article management system that is less susceptible to disturbance and noise. In addition, since the electromagnetic field components of the quasi-electrostatic magnetic field, the induction electromagnetic field, and the radiated electromagnetic field are mixed with sufficient intensity and the direction of the vector changes with time, the article management system 4000 according to the first embodiment. Can improve the degree of freedom of the relative orientation of the conductive layer 5 and the tag antenna 412.

さらに実施の形態1にかかる物品管理システム4000では、L2≦λ/2πの関係を満たすことにより、導電層5とRFタグ404との間の見通し距離は、RFID規格の周波数の一つであるUHF帯では約0.05m以下、2.4GHz帯では約0.02m以下となる。従って、実施の形態1にかかる物品管理システム4000によれば、導電層5とRFタグ404の間に広い空間を必要としない物品管理システムが実現できる。例えば、商品棚に導電層5、RFタグ404及び管理する物品を納めることが可能となる。また、間隔が狭まることにより、さらに人やモノが間に入ったりすることを抑制でき、見通しを遮ることによる誤検知を抑制できる。   Furthermore, in the article management system 4000 according to the first embodiment, the line-of-sight distance between the conductive layer 5 and the RF tag 404 is one of the frequencies of the RFID standard by satisfying the relationship of L2 ≦ λ / 2π. The band is about 0.05 m or less and the 2.4 GHz band is about 0.02 m or less. Therefore, according to the article management system 4000 according to the first embodiment, an article management system that does not require a large space between the conductive layer 5 and the RF tag 404 can be realized. For example, the conductive layer 5, the RF tag 404, and the article to be managed can be stored in the product shelf. In addition, by narrowing the interval, it is possible to further prevent people and objects from entering between them, and to suppress erroneous detection caused by blocking the line of sight.

一方、通常、よく知られる、商品棚上の商品にRFタグを貼付して管理する場合には、RFタグの貼付位置はタグを貼付する商品に応じて変化する。従って、上記のL2≦λ/2πの関係を満たすことは商品の種別を限定したり、RFタグの貼付位置を限定することになり、好ましくない。そのため、RFタグを管理対象物品に貼付して管理する場合には、少々距離が離れてもリーダアンテナとRFタグが交信できるように、遠方界まで交信できる放射電磁界を用いたアンテナを使用する必要がある。従って、基本的に放射を抑制して線路長手方向に電磁波を伝送することを目的とした開放形伝送線路の使用には適さず、通常用いられるような共振型アンテナや漏洩同軸ケーブルが使用される。しかしながら、このような高効率に放射電磁界を生じるリーダアンテナを使用すると、放射電磁界は距離に対して1/γでしか強度が減衰しないため、読取領域が広がってしまう。これにより、隣接する他の棚上の商品に貼付されているRFタグも読み取ってしまうなど、商品管理上の不具合を生じる。   On the other hand, in general, when an RF tag is attached to a well-known product on the product shelf for management, the attachment position of the RF tag varies depending on the product to which the tag is attached. Therefore, satisfying the relationship of L2 ≦ λ / 2π described above is not preferable because it restricts the type of product and limits the attachment position of the RF tag. Therefore, when the RF tag is attached to the management target article for management, an antenna using a radiated electromagnetic field that can communicate to the far field is used so that the reader antenna and the RF tag can communicate with each other even if the distance is slightly apart. There is a need. Therefore, it is not suitable for the use of an open transmission line for the purpose of basically suppressing radiation and transmitting electromagnetic waves in the longitudinal direction of the line, and a resonance type antenna or a leaky coaxial cable that is normally used is used. . However, when a reader antenna that generates a radiated electromagnetic field with such high efficiency is used, the intensity of the radiated electromagnetic field is attenuated only by 1 / γ with respect to the distance, so that the reading area is expanded. As a result, troubles in product management occur, such as reading RF tags attached to products on other adjacent shelves.

しかし、実施の形態1にかかる物品管理システム4000によれば、RFタグ404は商品に貼付しないため、例えば商品棚底面に導電層5を敷設し、その上に結合係数を調整して、RFタグ404をL2≦λ/2πの関係を満たして配置し、さらにその上に管理対象の商品を配置することは容易である。従って、実施の形態1にかかる物品管理システム4000では基本的に放射を抑制して線路長手方向に電磁波を伝送することを目的とした開放形伝送線路を使用できる。このように1/γでしか強度が減衰しない放射を抑制し、1/γで減衰する準静電磁界や1/γで減衰する誘導電磁界を主たる電磁界成分として用いる導電層5を使用することにより、商品棚上の商品の有無を管理する場合に、一つの導電層5でRFタグ404を読み商品管理を行う領域を限定することが容易になり、隣接する他の棚上のRFタグ404を読んでしまうと言った問題を生じにくい。なお、ここでは商品棚上の商品管理の例で説明したが、他の棚や床置きの物品を管理する場合であっても、同様に一つの導電層5でRFタグ404を読む領域を限定し、物品管理する領域を限定することが容易であることは言うまでもない。 However, according to the article management system 4000 according to the first embodiment, since the RF tag 404 is not attached to the product, for example, the conductive layer 5 is laid on the bottom of the product shelf, and the coupling coefficient is adjusted on the RF tag 404 to It is easy to arrange 404 so as to satisfy the relationship of L2 ≦ λ / 2π, and to arrange a management target product thereon. Therefore, the article management system 4000 according to the first embodiment can use an open transmission line for the purpose of basically suppressing radiation and transmitting electromagnetic waves in the longitudinal direction of the line. In this way, the conductive layer 5 which suppresses radiation whose intensity is attenuated only at 1 / γ and uses a quasi-electrostatic magnetic field attenuated at 1 / γ 3 or an induced electromagnetic field attenuated at 1 / γ 2 as a main electromagnetic field component. By using it, when managing the presence / absence of products on the product shelf, it becomes easy to read the RF tag 404 with one conductive layer 5 and limit the region for product management, and on the other adjacent shelf It is difficult to cause a problem that the RF tag 404 is read. In addition, although the example of merchandise management on the merchandise shelf has been described here, even in the case of managing other shelves and floor-standing items, similarly, the region where the RF tag 404 is read by one conductive layer 5 is limited. Needless to say, it is easy to limit the area for article management.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム4000は、第1の距離L1と第2の距離L2がL2>L1の関係を満たす。電磁界結合の強さはアンテナや共振器の構造、アンテナ間の媒質の特性によっても変化するが、距離にも大きく依存する。実施の形態1にかかる物品管理システム4000によれば、L2>L1とすることで、管理対象物品405を配置する管理対象物品配置領域410とタグアンテナ412との間の結合係数k2を、導電層5とタグアンテナ412との間の結合係数k1よりも大きくすることができる。つまり、L2>L1の関係を確保することで、タグアンテナ412と導電層5との間の交信の維持よりも、物品の有無によるタグアンテナ412の周波特性変化による反射波強度の変化が大きくなる。即ち、実施の形態1にかかる物品管理システム4000は、管理対象物品405の有無を確実に捉えることができるため、誤検知を抑制できる。   In the article management system 4000 according to the first embodiment, the first distance L1 and the second distance L2 satisfy the relationship L2> L1. The strength of electromagnetic coupling varies depending on the structure of the antenna and resonator, and the characteristics of the medium between the antennas, but also greatly depends on the distance. According to the article management system 4000 according to the first embodiment, by setting L2> L1, the coupling coefficient k2 between the management target article placement region 410 where the management target article 405 is placed and the tag antenna 412 is set to the conductive layer. 5 and the tag antenna 412 can be made larger than the coupling coefficient k1. That is, by ensuring the relationship of L2> L1, the change in the reflected wave intensity due to the change in the frequency characteristics of the tag antenna 412 due to the presence or absence of the article becomes larger than the maintenance of the communication between the tag antenna 412 and the conductive layer 5. . That is, the article management system 4000 according to the first embodiment can reliably detect the presence / absence of the management target article 405, and thus can suppress erroneous detection.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム4000は、導電層5とタグアンテナ412との結合係数k1が10−5以上の値に設定される。現行のUHF帯RFタグの動作限界を与える受電感度はほぼ−20dBmである。一方、高出力版UHF帯RFIDリーダの出力は30dBmである。従って、結合係数k1が10−5以上の値であれば、UHF帯RFタグが動作する電力を給電できる。 In the article management system 4000 according to the first embodiment, the coupling coefficient k1 between the conductive layer 5 and the tag antenna 412 is set to a value of 10 −5 or more. The power receiving sensitivity that gives the operation limit of the current UHF band RF tag is approximately −20 dBm. On the other hand, the output of the high output version UHF band RFID reader is 30 dBm. Therefore, if the coupling coefficient k1 is a value of 10 −5 or more, power for operating the UHF band RF tag can be supplied.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム4000は、導電層5とタグアンテナ412の結合係数k1が10−2以下の値に設定される。タグアンテナ412をダイポール共振器とみた場合、導電層5(例えば、開放形伝送線路)とタグアンテナ412とが電磁界結合することは、開放形伝送線路と共振器が結合していると回路的に解釈できる。従って、結合係数が強すぎる場合、開放形伝送線路の動作に大きく影響を与え、その結果結合共振器系として他のRFタグ404の動作にも影響を与えることになる。開放形伝送線路に複数の共振器が並列に結合する状況は、帯域阻止フィルタの回路として考えられる。その場合、UHF帯RFタグのタグアンテナは常温で銅やアルミを用いると、無負荷Q値が概ね100以下であるため、比帯域を決める結合係数k1が10−2以下の値であれば、ほとんど開放形伝送線路の動作に影響を与えなくなる。従って、結合係数k1を10−2以下の値とすることにより、タグアンテナ412の結合が開放形伝送線路に影響を与えることを抑制でき、さらに開放形伝送線路に並列に結合するRFIDリーダ403の間の相互に与える影響も抑制できる。 In the article management system 4000 according to the first embodiment, the coupling coefficient k1 between the conductive layer 5 and the tag antenna 412 is set to a value of 10 −2 or less. When the tag antenna 412 is regarded as a dipole resonator, the conductive layer 5 (for example, an open transmission line) and the tag antenna 412 are electromagnetically coupled to each other when the open transmission line and the resonator are coupled. Can be interpreted. Therefore, when the coupling coefficient is too strong, the operation of the open transmission line is greatly affected, and as a result, the operations of the other RF tags 404 are also affected as a coupled resonator system. A situation where a plurality of resonators are coupled in parallel to the open transmission line is considered as a circuit of a band rejection filter. In that case, if the tag antenna of the UHF band RF tag uses copper or aluminum at room temperature, since the no-load Q value is approximately 100 or less, if the coupling coefficient k1 that determines the ratio band is 10 −2 or less, Almost no influence on the operation of the open transmission line. Therefore, by setting the coupling coefficient k1 to a value of 10 −2 or less, the coupling of the tag antenna 412 can be suppressed from affecting the open transmission line, and the RFID reader 403 coupled in parallel to the open transmission line can be suppressed. The mutual influence between them can also be suppressed.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム4000は、導電層5とタグアンテナ412の結合係数k1と、管理対象物品配置領域410に管理対象物品405がある場合における管理対象物品405とタグアンテナ412の結合係数k2とが、k1<k2の関係を満たす。本発明によれば、k1<k2、即ち、管理対象物品配置領域410とタグアンテナ412との間の結合係数k2を、導電層5とタグアンテナ412との間の結合係数k1よりも大きくすることにより、導電層5とタグアンテナ412との間の交信の維持よりも、物品の有無によるタグアンテナ412の周波特性変化による反射信号強度の変化が大きくなる。即ち、実施の形態1にかかる物品管理システム4000では、管理対象物品405の有無を確実に捉えることができるため、誤検知を抑制できる。   In addition, the article management system 4000 according to the first embodiment includes the coupling coefficient k1 between the conductive layer 5 and the tag antenna 412 and the management target article 405 and the tag antenna 412 when the management target article 405 exists in the management target article placement area 410. The coupling coefficient k2 satisfies the relationship k1 <k2. According to the present invention, k1 <k2, that is, the coupling coefficient k2 between the managed article placement region 410 and the tag antenna 412 is made larger than the coupling coefficient k1 between the conductive layer 5 and the tag antenna 412. Thus, the change in the reflected signal intensity due to the change in the frequency characteristics of the tag antenna 412 due to the presence or absence of the article becomes larger than the maintenance of the communication between the conductive layer 5 and the tag antenna 412. That is, in the article management system 4000 according to the first embodiment, the presence / absence of the management target article 405 can be reliably detected, and thus erroneous detection can be suppressed.

なお、上記実施の形態1では、導電層5、RFタグ404及び管理対象物品405の配置関係について具体的に説明したが、これら構成要素の相対位置や向きは図2に示した具体的な例に限定されるものでははい。   In the first embodiment, the positional relationship among the conductive layer 5, the RF tag 404, and the management target article 405 has been specifically described. However, the relative positions and orientations of these components are the specific examples shown in FIG. Yes it is not limited to.

実施の形態5
実施の形態5にかかる物品管理システム5000について説明する。物品管理システム5000は、実施の形態4にかかる物品管理システム4000の変形例であり、スペーサ402を有せず、RFIDタグ404の配置が異なる。物品管理システム5000のその他の構成は物品管理システム4000と同様である。
Embodiment 5
An article management system 5000 according to the fifth embodiment will be described. The article management system 5000 is a modification of the article management system 4000 according to the fourth embodiment, and does not have the spacer 402 and the arrangement of the RFID tag 404 is different. The other configuration of the article management system 5000 is the same as that of the article management system 4000.

図14は、実施の形態5にかかる物品管理システム5000の構成を模式的に示す上面図である。図14では、管理対象物品405が1つ置かれる領域を拡大した図を示した。図14に示すように、物品管理システム5000では、導電層5の側方に、導電層5と離隔してRFタグ404が設置される。さらに、RFタグ404の上方であって、RFタグ404が覆われる位置に管理対象物品が置かれる管理対象物品配置領域410が設定される。   FIG. 14 is a top view schematically showing the configuration of the article management system 5000 according to the fifth embodiment. In FIG. 14, the figure which expanded the area | region where one management object article 405 is placed was shown. As shown in FIG. 14, in the article management system 5000, the RF tag 404 is installed on the side of the conductive layer 5 so as to be separated from the conductive layer 5. Furthermore, a management target article arrangement area 410 is set in which a management target article is placed at a position above the RF tag 404 and covered with the RF tag 404.

以上のように、導電層5の側方に、導電層5と離隔してRFタグ404が設置されることで、スペーサ402がなくとも、導電層5とRFタグ404との距離を、一定(例えば、L2)に保つことができる。その結果、物品管理システム5000は、物品管理システム4000と同様に、管理対象物品405の有無を検出することができる。   As described above, the RF tag 404 is disposed on the side of the conductive layer 5 so as to be separated from the conductive layer 5, so that the distance between the conductive layer 5 and the RF tag 404 can be kept constant even without the spacer 402 ( For example, it can be kept at L2). As a result, the article management system 5000 can detect the presence / absence of the management target article 405, similarly to the article management system 4000.

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、アンテナに設けられる開放型伝送線路をマイクロストリップラインとして説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、導電層1を設けずに、導電層5をコプレーナ線路又はスロット線路として形成してもよい。
Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the open transmission line provided in the antenna has been described as a microstrip line, but this is merely an example. For example, the conductive layer 5 may be formed as a coplanar line or a slot line without providing the conductive layer 1.

また、図4では、台部3が内側を向くようにアンテナを巻き取る例について示したが、巻き取り方はこれに限らない。すなわち、上述の実施の形態にかかるアンテナを、台部3が外側を向くように巻き取ってもよい。   Moreover, although the example which winds up an antenna so that the base part 3 may face inward was shown in FIG. 4, how to wind up is not restricted to this. That is, you may wind up the antenna concerning the above-mentioned embodiment so that the base part 3 may face the outer side.

アンテナ200の共振器6はオープンリング共振器のオープン部の位置は上述の例に限られず、適宜変更することが可能である。   In the resonator 6 of the antenna 200, the position of the open part of the open ring resonator is not limited to the above example, and can be changed as appropriate.

アンテナ300の共振器7はスパイラルコイル共振器の配置は上述の例に限られず、適宜変更することが可能である。   The arrangement of the spiral coil resonators in the resonator 7 of the antenna 300 is not limited to the above example, and can be changed as appropriate.

実施の形態4及び5にかかる物品管理システムに、アンテナ100以外にも、アンテナ200及び300をはじめとする上述の実施の形態にかかる他のアンテナを適用することができるのは勿論である。   Of course, in addition to the antenna 100, other antennas according to the above-described embodiments including the antennas 200 and 300 can be applied to the article management system according to the fourth and fifth embodiments.

1 導電層
2 誘電体層
3 台部
4、6、7 共振器
5 導電層
31 斜面
32 頂部
33 底部
34 谷部
100、200、300、400、500 アンテナ
402 スペーサ
403 RFIDリーダ
404 RFIDタグ
405 管理対象物品
410 管理対象物品配置領域
411 チップ
412 タグアンテナ
4000、5000 物品管理システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive layer 2 Dielectric layer 3 Base part 4, 6, 7 Resonator 5 Conductive layer 31 Slope 32 Top part 33 Bottom part 34 Valley part 100, 200, 300, 400, 500 Antenna 402 Spacer 403 RFID reader 404 RFID tag 405 Management object Article 410 Managed object placement area 411 Chip 412 Tag antenna 4000, 5000 Article management system

Claims (11)

可撓誘電体層と、
前記可撓誘電体性層上にそれぞれ離間して、かつ一定の方向に並んで形成された複数の台部と、
前記複数の台部のそれぞれに設けられた開放型伝送線路を構成する導電層と、
前記複数の台部のそれぞれに設けられ、前記導電層と接続される複数の共振器と、を備え、
隣接する前記台部の共振器同士は電磁的に結合する、
アンテナ。
A flexible dielectric layer;
A plurality of pedestals formed on the flexible dielectric layer and spaced apart from each other and arranged in a certain direction;
A conductive layer constituting an open-type transmission line provided on each of the plurality of base parts;
A plurality of resonators provided on each of the plurality of bases and connected to the conductive layer,
The resonators of the adjacent base parts are electromagnetically coupled,
antenna.
隣接する前記台部間の間隙の前記台部の頂部側の幅は、前記間隙の前記可撓誘電体層側の幅と等しい又は大きい、
請求項1に記載のアンテナ。
The width on the top side of the base portion of the gap between the adjacent base portions is equal to or larger than the width of the gap on the flexible dielectric layer side,
The antenna according to claim 1.
前記台部は、
前記可撓誘電体層の主面と平行な頂部面と、
前記可撓誘電体層の主面に対して傾斜した側面と、を有し、
隣接する前記台部間の前記間隙は、隣接する前記台部のそれぞれの前記側面に挟まれる、
請求項2に記載のアンテナ。
The platform is
A top surface parallel to the major surface of the flexible dielectric layer;
A side surface inclined with respect to the main surface of the flexible dielectric layer,
The gap between the adjacent base parts is sandwiched between the side surfaces of the adjacent base parts,
The antenna according to claim 2.
隣接する前記台部間の前記共振器同士は、前記間隙を介して対向するように、隣接する前記台部のそれぞれの前記側面に形成される、
請求項3に記載のアンテナ。
The resonators between the adjacent base parts are formed on the side surfaces of the adjacent base parts so as to face each other through the gap.
The antenna according to claim 3.
1つの前記台部の一方の側面に設けられた前記共振器は、他方の側面に設けられた前記共振器と前記導電層を介して接続される、
請求項4に記載のアンテナ。
The resonator provided on one side surface of one of the base parts is connected to the resonator provided on the other side surface via the conductive layer.
The antenna according to claim 4.
前記共振器は、パラレル結合伝送線路共振器である、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のアンテナ。
The resonator is a parallel coupled transmission line resonator,
The antenna according to any one of claims 1 to 5.
前記共振器は、オープンリング共振器である、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のアンテナ。
The resonator is an open ring resonator;
The antenna according to any one of claims 1 to 5.
前記共振器は、スパイラルコイル共振器である、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のアンテナ。
The resonator is a spiral coil resonator.
The antenna according to any one of claims 1 to 5.
前記可撓誘電体層を挟んで前記導電層と対向して形成される可撓導電層を更に備え、
前記導電層と前記可撓導電層とは、マイクロストリップ線路を構成する、
請求項1乃至8のいずれか一項に記載のアンテナ。
A flexible conductive layer formed opposite to the conductive layer across the flexible dielectric layer;
The conductive layer and the flexible conductive layer constitute a microstrip line.
The antenna according to any one of claims 1 to 8.
前記導電層は、コプレーナ線路又はスロット線路として構成される、
請求項1乃至8のいずれか一項に記載のアンテナ。
The conductive layer is configured as a coplanar line or a slot line.
The antenna according to any one of claims 1 to 8.
複数の台部を、可撓誘電体性層上にそれぞれ離間して、かつ一定の方向に並んで形成し、
開放型伝送線路を構成する導電層を、前記複数の台部のそれぞれに形成し、
複数の共振器を、前記複数の台部のそれぞれに、前記導電層と接続して形成し、
隣接する前記台部の共振器同士は、電磁的に結合する、
アンテナの製造方法。
A plurality of pedestals are formed on the flexible dielectric layer so as to be spaced apart from each other and aligned in a certain direction,
A conductive layer constituting an open transmission line is formed on each of the plurality of base parts,
A plurality of resonators are formed on each of the plurality of base parts, connected to the conductive layer,
The resonators of the adjacent base parts are electromagnetically coupled,
Antenna manufacturing method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11088468B2 (en) 2017-12-28 2021-08-10 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Antenna module
JP7499520B2 (en) 2018-11-13 2024-06-14 マイラップス ビーブイ Roll-up antenna mat

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7376207B2 (en) 2020-12-25 2023-11-08 清治 折戸 Rough terrain moving device and its control method
WO2024028645A1 (en) * 2022-08-05 2024-02-08 Sato Holdings Corporation Rfid tunnel reader

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000093337A (en) * 1998-09-21 2000-04-04 Yasuhiko Kubota Shutter type bath cover
JP2004165707A (en) * 2001-10-31 2004-06-10 Kobe Steel Ltd High frequency microstrip line
US20050140472A1 (en) * 2003-12-24 2005-06-30 Ko Kyoung S. Microstrip band pass filter using end-coupled SIRs
JP2005223392A (en) * 2004-02-03 2005-08-18 Ntt Docomo Inc Coupling line and filter
JP2008067012A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Univ Of Tokushima High frequency signal transmission device
JP2010021505A (en) * 2008-06-13 2010-01-28 Sony Corp Connection method, and substrate

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000093337A (en) * 1998-09-21 2000-04-04 Yasuhiko Kubota Shutter type bath cover
JP2004165707A (en) * 2001-10-31 2004-06-10 Kobe Steel Ltd High frequency microstrip line
US20050140472A1 (en) * 2003-12-24 2005-06-30 Ko Kyoung S. Microstrip band pass filter using end-coupled SIRs
JP2005223392A (en) * 2004-02-03 2005-08-18 Ntt Docomo Inc Coupling line and filter
JP2008067012A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Univ Of Tokushima High frequency signal transmission device
JP2010021505A (en) * 2008-06-13 2010-01-28 Sony Corp Connection method, and substrate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11088468B2 (en) 2017-12-28 2021-08-10 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Antenna module
JP7499520B2 (en) 2018-11-13 2024-06-14 マイラップス ビーブイ Roll-up antenna mat

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