JP2015121863A - Article management system, reader antenna and sensor sheet - Google Patents

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JP2015121863A JP2013264120A JP2013264120A JP2015121863A JP 2015121863 A JP2015121863 A JP 2015121863A JP 2013264120 A JP2013264120 A JP 2013264120A JP 2013264120 A JP2013264120 A JP 2013264120A JP 2015121863 A JP2015121863 A JP 2015121863A
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小林 直樹
Naoki Kobayashi
小林  直樹
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in which in conventional article management systems, an optimum read condition cannot be maintained without relying on an installation environment of a reader antenna and an RF tag.SOLUTION: An article management system according to the present invention includes: an antenna substrate that has a strip conductor 102a formed in a first face, and has a ground conductor 102g formed in a second face facing the first face; an RFID reader that reads tag information on an RF tag 104 from the RF tag 104 arranged in the vicinity of the strip conductor 102a via the strip conductor 102a; and an adjustment plate 130 that, when viewing the antenna substrate in an upper face view in a state where the RF tag 104 is arranged on the antenna substrate, is arranged at a location overlapping with at least one part of the RF tag 104, and adjusts a resonance frequency of a tag antenna of the RF tag 104.

Description

本発明は、RFタグを用いた物品管理システム、リーダアンテナ及びセンサシートに関する。 The present invention relates to an article management system using a RF tag, a reader antenna, and a sensor sheet.

近年普及が進みつつあるRFID(Radio Frequency IDentification)システムにおいては、RFタグを用いた物品の管理を行う物品管理システムが多く提案されている。この物品管理システムには、RFタグと無線信号を送受信するリーダアンテナと、RFタグと、の位置関係に2つの方式がある。   In an RFID (Radio Frequency IDentification) system that has been spreading in recent years, many article management systems that manage articles using RF tags have been proposed. In this article management system, there are two methods for the positional relationship between the RF tag and the reader antenna that transmits and receives radio signals.

第1の方式は、RFタグの遠方にリーダアンテナを設け、遠方からRFタグのID情報(例えば、タグ情報)を読み出すことで管理対象物品の有無を管理するものである。この第1の方式では、リーダアンテナがRFタグの遠方に設けられるため、リーダアンテナとRFタグとの間に物、或いは、人が入り込んでしまうと誤検出が発生する問題がある。   In the first method, a reader antenna is provided far away from the RF tag, and ID information (for example, tag information) of the RF tag is read from far away to manage presence / absence of an article to be managed. In the first method, since the reader antenna is provided far from the RF tag, there is a problem that erroneous detection occurs when an object or a person enters between the reader antenna and the RF tag.

一方、第2の方式は、リーダアンテナの近傍にRFタグを設け、RFタグのタグ情報の読み出しの成否により管理対象物品の有無を管理するものである。この第2の方式では、リーダアンテナとRFタグとの間に物、或いは、人が入り込むことがなく第1の方式発生する誤検出の問題は生じない。   On the other hand, in the second method, an RF tag is provided in the vicinity of the reader antenna, and the presence / absence of an article to be managed is managed based on the success or failure of reading the tag information of the RF tag. In the second method, no object or person enters between the reader antenna and the RF tag, and the problem of false detection that occurs in the first method does not occur.

この第2の方式を採用した場合、リーダアンテナとして、プリント基板等(以下、基板部材と称す)の第1の面にアンテナとなる伝送線路を形成し、第1の面に対向する第2の面にグランド導体を形成したものを用いることができる。そこで、特許文献1にアンテナの一形態として非接触ICカードに利用されるTABテープ上にタグのアンテナを形成する技術が開示され、特許文献2には、補助アンテナと、補助アンテナが設けられる面とは反対側の面に、無線ICタグが備えるICチップと補助アンテナとを結線せずに、無線ICタグを配置するための配置面を有する第1のスペーサーと、補助アンテナを挟んで第1のスペーサーとは反対側に設けられる第2のスペーサーとが積層され、補助アンテナには、孔または切り欠きが設けられるとともに、通信周波数の電波に対して無指向性を示す共振部位が設けられるシート体が開示されている。   When this second method is adopted, a transmission line serving as an antenna is formed on a first surface of a printed circuit board or the like (hereinafter referred to as a substrate member) as a reader antenna, and a second antenna facing the first surface is formed. A surface in which a ground conductor is formed can be used. Therefore, Patent Document 1 discloses a technique for forming a tag antenna on a TAB tape used for a non-contact IC card as one form of an antenna. Patent Document 2 discloses a surface on which an auxiliary antenna and an auxiliary antenna are provided. A first spacer having an arrangement surface for arranging the wireless IC tag without connecting the IC chip and the auxiliary antenna included in the wireless IC tag on the surface opposite to the first IC, and the first antenna sandwiching the auxiliary antenna. The second spacer provided on the opposite side of the spacer is laminated, the auxiliary antenna is provided with a hole or a notch, and a resonance part that is omnidirectional with respect to radio waves of the communication frequency is provided. The body is disclosed.

特開2013−33354号公報JP 2013-33354 A 特開2011−15099号公報JP 2011-15099 A

上記第2の方式を採用した場合、RFタグと管理対象物品との距離が読み出し精度に大きく影響する。しかしながら、第2の方式を適用した物品管理システムでは、敷設したRFタグの上にカバー材等をさらに敷設する等の事情がある。そのため、第2の方式を適用した物品管理システムでは、カバー材の厚みに起因して生じるRFタグと管理対象物品との距離を、リーダアンテナとRFタグの間で送受信される信号の特性を最適な状態に設定できる環境とすることが出来ないことがある。この点、特許文献1、2では、RFタグと管理対象物品との最適距離をシステムの設置環境に応じて設定することができず、物品管理システムの読み出し精度を十分に確保できない問題がある。   When the second method is adopted, the distance between the RF tag and the article to be managed greatly affects the reading accuracy. However, in the article management system to which the second method is applied, there are circumstances such as further laying a cover material or the like on the laid RF tag. Therefore, in the article management system to which the second method is applied, the distance between the RF tag caused by the thickness of the cover material and the article to be managed is optimized, and the characteristics of the signal transmitted and received between the reader antenna and the RF tag are optimized. It may not be possible to create an environment that can be set to a simple state. In this regard, Patent Documents 1 and 2 have a problem that the optimum distance between the RF tag and the management target article cannot be set according to the installation environment of the system, and the reading accuracy of the article management system cannot be sufficiently secured.

本発明の目的は、このような課題を解決する物品管理システム、リーダアンテナ及びセンサシートを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an article management system, a reader antenna, and a sensor sheet that solve such problems.

本発明にかかる物品管理システムは、第1の面にストリップ導体が形成され、前記第1の面と対向する第2の面にグランド導体が形成されるアンテナ基板と、前記ストリップ導体を介して前記ストリップ導体の近傍に配置されるRFタグから前記RFタグのタグ情報を読み出すRFIDリーダと、前記RFタグが前記アンテナ基板上に配置された状態で、前記アンテナ基板を上面視した場合に、前記RFタグの少なくとも一部と重なる位置に配置され、前記RFタグのタグアンテナの共振周波数を調整する調整板と、を有する。   The article management system according to the present invention includes an antenna substrate in which a strip conductor is formed on a first surface and a ground conductor is formed on a second surface opposite to the first surface; When the antenna substrate is viewed from above with an RFID reader that reads out tag information of the RF tag from an RF tag disposed in the vicinity of a strip conductor, and the RF tag is disposed on the antenna substrate, the RF And an adjustment plate that is arranged at a position overlapping at least a part of the tag and adjusts the resonance frequency of the tag antenna of the RF tag.

また、本発明にかかるリーダアンテナは、グランド電位が与えられるグランド導体と、前記グランド導体の上面に形成される誘電体層と、前記誘電体層の上層に形成される配線であって、上部に置かれるRFタグとRFIDリーダとの間で送受信される信号を送受信するストリップ導体と、前記RFタグが前記ストリップ導体の上部に配置された状態で、前記ストリップ導体を上面視した場合に、前記RFタグの少なくとも一部と重なる位置に配置され、前記RFタグのタグアンテナの共振周波数を調整する調整板と、を有する。   The reader antenna according to the present invention includes a ground conductor to which a ground potential is applied, a dielectric layer formed on an upper surface of the ground conductor, and wiring formed on an upper layer of the dielectric layer. When the strip conductor is viewed from above with the strip conductor transmitting and receiving signals transmitted and received between the RF tag placed and the RFID reader, and with the RF tag disposed on the strip conductor, And an adjustment plate that is arranged at a position overlapping at least a part of the tag and adjusts the resonance frequency of the tag antenna of the RF tag.

また、本発明にかかるセンサシートは、RFタグと、第1の面に前記RFタグの下部に配線されるストリップ導体が形成され、前記第1の面と対向する第2の面にグランド導体が形成される複数のアンテナ基板と、前記RFタグが前記ストリップ導体の上部に配置された状態で、前記ストリップ導体を上面視した場合に、前記RFタグの少なくとも一部と重なる位置に配置され、前記RFタグのタグアンテナの共振周波数を調整する調整板と、を有する。   In the sensor sheet according to the present invention, an RF tag, a strip conductor wired on a lower portion of the RF tag is formed on a first surface, and a ground conductor is formed on a second surface facing the first surface. When the strip conductor is viewed from above with a plurality of antenna substrates to be formed and the RF tag disposed on the top of the strip conductor, the antenna substrate is disposed at a position overlapping at least a part of the RF tag, And an adjustment plate for adjusting the resonance frequency of the tag antenna of the RF tag.

本発明によれば、リーダアンテナ及びRFタグの設置環境によらず最適な読み出しが可能な設置を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize an installation capable of optimum reading regardless of the installation environment of the reader antenna and the RF tag.

実施の形態1にかかる物品管理システムの一部を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a part of an article management system according to a first embodiment. 実施の形態1にかかる物品管理システムにおける管理対象物品の配置、RFタグ及びリーダアンテナの位置関係を示す物品管理システムの上面図である。3 is a top view of the article management system showing the arrangement of articles to be managed and the positional relationship between the RF tag and the reader antenna in the article management system according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1にかかるにかかる物品管理システムにおける管理対象物品の配置、RFタグ及びリーダアンテナの位置関係を示す物品管理システムの正面側の断面図である。It is sectional drawing of the front side of the article management system which shows arrangement | positioning of the management object article in the article management system concerning Embodiment 1, and the positional relationship of RF tag and a reader antenna. 実施の形態1にかかるにかかる物品管理システムにおける管理対象物品の配置、RFタグ及びリーダアンテナの位置関係を示す物品管理システムの側面側の断面図である。It is sectional drawing by the side of the goods management system which shows arrangement | positioning of the management object goods in the goods management system concerning Embodiment 1, and the positional relationship of RF tag and a reader antenna. 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rに関する依存性を示す表を示す。The table | surface which shows the dependence regarding the distance r normalized by 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 is shown. 実施の形態1にかかる物品管理システムにおいて調整板を利用しない場合の信号特性のシミュレーション条件を説明する図である。It is a figure explaining the simulation conditions of the signal characteristic when not using an adjustment board in the article management system concerning Embodiment 1. FIG. 図6に示した条件において金属を管理対象物品とした場合における物品管理システムにおける信号特性のシミュレーション結果を説明するグラフである。It is a graph explaining the simulation result of the signal characteristic in the article | item management system at the time of setting the metal as a management object article on the conditions shown in FIG. 図6に示した条件において水を入れた容器を管理対象物品とした場合における物品管理システムにおける信号特性のシミュレーション結果を説明するグラフである。It is a graph explaining the simulation result of the signal characteristic in the goods management system at the time of making the container into which water was put into the management object goods on the conditions shown in FIG. 実施の形態1にかかる物品管理システムにおいて調整板を利用した場合の信号特性のシミュレーション条件を説明する図である。It is a figure explaining the simulation conditions of the signal characteristic at the time of using an adjustment board in the article management system concerning Embodiment 1. FIG. 図9に示した条件において金属を管理対象物品とした場合における物品管理システムにおける信号特性のシミュレーション結果を説明するグラフである。FIG. 10 is a graph for explaining a simulation result of signal characteristics in the article management system when a metal is a managed article under the conditions shown in FIG. 9. 図9示した条件において水を入れた容器を管理対象物品とした場合における物品管理システムにおける信号特性のシミュレーション結果を説明するグラフである。FIG. 10 is a graph for explaining a simulation result of signal characteristics in the article management system when a container containing water is used as a management target article under the conditions shown in FIG. 9. 実施の形態1にかかる物品管理システムにおける調整板の設置位置の別の形態を示した図である。It is the figure which showed another form of the installation position of the adjustment board in the article management system concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる物品管理システムにおける調整板の設置位置の別の形態を示した図である。It is the figure which showed another form of the installation position of the adjustment board in the article management system concerning Embodiment 1. FIG.

実施の形態1
以下では、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、実施の形態1にかかる物品管理システムは、リーダアンテナの上部(リーダアンテナが管理対象物品に対向する方向)にRFタグを設置すると共に、上面視でRFタグの少なくとも一部と重なる位置にリーダアンテナとRFタグとの共振周波数を調整する調整板を設置する。以下では、実施の形態1にかかる物品管理システムの理解を容易にするために、調整板を利用しない物品管理システムを説明し、その後、調整板を利用した物品管理システムについて説明する。なお、以下の説明では、調整板を利用しない物品管理システムを物品管理システム1と称し、調整板を利用する物品管理システムを物品管理システム10と称す。
Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, in the article management system according to the first embodiment, an RF tag is installed above the reader antenna (the direction in which the reader antenna faces the article to be managed), and at a position overlapping with at least a part of the RF tag in a top view. An adjustment plate for adjusting the resonance frequency of the reader antenna and the RF tag is installed. In the following, in order to facilitate understanding of the article management system according to the first embodiment, an article management system that does not use the adjustment plate will be described, and then the article management system that uses the adjustment plate will be described. In the following description, an article management system that does not use an adjustment plate is referred to as an article management system 1, and an article management system that uses an adjustment plate is referred to as an article management system 10.

そこで、図1に実施の形態1にかかる物品管理システムの一部を示す概略図を示す。以下の説明では、実施の形態1にかかる物品管理システムの一部を物品管理システム1と称す。図1に示すように、実施の形態1にかかる物品管理システム1は、リーダアンテナ102、RFIDリーダ103、RFタグ104、管理対象物品105を有する。ここで、リーダアンテナ102は、誘電体層101、ストリップ導体102a、グランド導体102g及び整合終端抵抗Rtにより構成されるものである。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a part of the article management system according to the first embodiment. In the following description, a part of the article management system according to the first embodiment is referred to as an article management system 1. As illustrated in FIG. 1, the article management system 1 according to the first embodiment includes a reader antenna 102, an RFID reader 103, an RF tag 104, and a management target article 105. Here, the reader antenna 102 includes the dielectric layer 101, the strip conductor 102a, the ground conductor 102g, and the matching termination resistor Rt.

誘電体層101は、例えば、誘電体により形成される板状部材である。以下の説明では、誘電体層101の管理対象物品が置かれる面を表面と称す。また、以下の説明では、ストリップ導体とグランド導体とを個別に説明する場合を除きリーダアンテナの符号として102を用いる。リーダアンテナ102は、整合終端された開放形伝送線路で構成され、RFタグ104と無線信号の送受信を行う。リーダアンテナ102は、開放形伝送線路であるマイクロストリップラインを用いたリーダ用進行波型近傍界アンテナである。また、このリーダアンテナ102は、コプレーナライン、グラウンデッドコプレーナライン、スロットライン、平衡二線式伝送線路など、伝送線路周囲に主として準静電磁界と誘導電磁界からなる電磁界分布を生じさせるものを開放形伝送線路として使用できる。なお、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は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のため、電磁界を漏洩させる特別な工夫なくしてリーダアンテナ102としては使用できない。   The dielectric layer 101 is, for example, a plate member formed of a dielectric material. In the following description, the surface on which the article to be managed of the dielectric layer 101 is placed is referred to as a surface. Further, in the following description, 102 is used as a symbol for the reader antenna except when the strip conductor and the ground conductor are individually described. The reader antenna 102 is configured by an open transmission line that is matched and terminated, and transmits and receives radio signals to and from the RF tag 104. The reader antenna 102 is a traveling wave near-field antenna for a reader using a microstrip line that is an open transmission line. Also, the reader antenna 102 is open to those that generate an electromagnetic field distribution mainly composed of a quasi-electrostatic magnetic field and an induction electromagnetic field around the transmission line, such as a coplanar line, a grounded coplanar line, a slot line, and a balanced two-wire transmission line. It can be used as a transmission line. Note that the coaxial cable or waveguide that shields the periphery of the transmission line is a shielded transmission line that does not generate such an electromagnetic field around the transmission line. Cannot be used.

RFIDリーダ103は、リーダアンテナ102に送信信号を送出すると共にリーダアンテナ102を介してRFタグ104のタグアンテナで生成した応答信号を受信する。より具体的には、RFIDリーダ103には、リーダアンテナ102の一端が接続される。そして、RFIDリーダ103は、生成した送信信号をリーダアンテナ102に送り、リーダアンテナ102と電磁界結合されたRFタグ104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103は、リーダアンテナ102に無線通信により伝達されるRFタグ104で生成した応答信号を受信する。なお、リーダアンテナ102のストリップ導体の他端には整合終端抵抗Rtが接続される。   The RFID reader 103 transmits a transmission signal to the reader antenna 102 and receives a response signal generated by the tag antenna of the RF tag 104 via the reader antenna 102. More specifically, one end of the reader antenna 102 is connected to the RFID reader 103. Then, the RFID reader 103 sends the generated transmission signal to the reader antenna 102 and transmits the transmission signal to the tag antenna of the RF tag 104 that is electromagnetically coupled to the reader antenna 102. On the other hand, the RFID reader 103 receives a response signal generated by the RF tag 104 transmitted to the reader antenna 102 by wireless communication. A matching termination resistor Rt is connected to the other end of the strip conductor of the reader antenna 102.

RFタグ104は、管理対象物品が近傍に置かれた状態でリーダアンテナ102から見通せる位置であって、リーダアンテナ102と電磁界結合する位置に設置される。本実施の形態では、RFタグ104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104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、リーダアンテナ102からID(以下、タグ情報と称す)を問い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を参照し、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アンテナとして動作するストリップ導体102aに送信する。   The RF tag 104 is located at a position where the management target article can be seen from the reader antenna 102 in a state where the article to be managed is placed nearby, and is coupled to the reader antenna 102 by electromagnetic field coupling. Although an example in which a passive tag is used as the RF tag 104 is described in this embodiment, an active tag can also be used as the RF tag 104. When the passive tag receives a signal for inquiring an ID (hereinafter referred to as tag information) from the reader antenna 102, 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 refers to the tag information stored in the memory circuit in the chip, operates a modulation circuit (not shown) to generate a modulation signal, and operates using the modulation signal as an antenna via the tag antenna. To the strip conductor 102a.

管理対象物品105は、RFタグ104のタグアンテナと電磁界結合する位置に配置される。この管理対象物品105が置かれる位置を以下では管理対象物品配置領域110と称す。この管理対象物品105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、表皮厚さが厚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、比透磁率の違いには敏感なものの、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条件が緩くなる。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104は、プラスティック板等でカバーされていてもよい。これにより、タグの耐久性を挙げることができる。このRFタグの表面に結露などの微量の水分が付く場合もあるが、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 article to be managed 105 is disposed at a position where it is electromagnetically coupled to the tag antenna of the RF tag 104. Hereinafter, the position where the management target article 105 is placed is referred to as a management target article placement area 110. The management target article 105 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 thick, 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 a coupling by a magnetic field, it is sensitive to a difference in relative permeability, but is not sensitive to a difference 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 alignment conditions are relaxed. 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. Note that the RF tag 104 may be covered with a plastic plate or the like. Thereby, durability of a tag can be mentioned. The surface of the RF tag may get a small amount of moisture such as condensation. In such a case, the influence of the minute amount of water is eliminated by adjusting the coupling coefficient between the tag antenna and the managed product. It is also possible to do.

ここで、実施の形態1にかかる物品管理システム1の動作について説明する。物品管理システム1では、RFタグ104で生成した応答信号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1は、まず、RFIDリーダ103からリーダアンテナ102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 1 according to the first embodiment will be described. The article management system 1 detects the presence / absence of an article to be managed based on the response signal generated by the RF tag 104. In performing this detection operation, the article management system 1 first sends a tag information read command from the RFID reader 103 via the reader antenna 102 as a transmission signal.

続いて、RFタグ104は、送信信号を受信する。そして、RFタグ104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104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104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から判断して応答すべき場合には、タグ信号を元に生成した変調信号を応答信号としてリーダアンテナ102に送出する。   Subsequently, the RF tag 104 receives a transmission signal. Then, the RF tag 104 generates power using a part of the received signal and starts operation. Thereafter, the RF tag 104 decodes the received signal and reproduces the received data included in the received signal. The RF tag 104 refers to the received data and the tag information included in the built-in storage circuit, and when it should respond by judging from the tag information and the received data, the modulation signal generated based on the tag signal Is sent to the reader antenna 102 as a response signal.

このとき、RFIDリーダ103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104からの応答信号の強度或いは位相変化により管理対象物品の有無を判断する。より具体的な一例としては、RFIDリーダ103は、RFタグ104からの応答信号の信号強度が強ければ管理対象物品がないと判断し、RFタグ104からの応答信号の信号強度が弱ければ管理対象物品があると判断する。例えば、図1に示す例では、図面の最も右側に配置されたRFタグ104の上には管理対象物品がないため、このRFタグ104は、管理対象物品がある場合と比較して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103は、この信号強度の強さによりこのRFタグ104の位置には管理対象物品105はないと判断する。一方、図1の他の3つのRFタグ104の上には、管理対象物品105が置かれているため、他の3つのRFタグ104が送出する応答信号の信号強度は、管理対象物品がない場合と比較して弱くなる。そのため、RFIDリーダ103は、他の3つのRFタグ104の位置には管理対象物品105があると判断する。なお、応答信号の信号強度が弱い場合の一例には、RFIDリーダ103の受信感度を下回り応答信号が検出できない場合も含まれる。また、RFIDリーダ103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105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 103 determines the presence / absence of an article to be managed based on the intensity or phase change of the response signal from the RF tag 104 corresponding to the transmitted tag information read command. As a more specific example, the RFID reader 103 determines that there is no article to be managed if the signal strength of the response signal from the RF tag 104 is strong, and manages if the signal strength of the response signal from the RF tag 104 is weak. Judge that there is an article. For example, in the example shown in FIG. 1, since there is no managed article on the RF tag 104 arranged on the rightmost side of the drawing, the RF tag 104 has a stronger signal strength than when there is a managed article. The RFID reader 103 determines that there is no management target article 105 at the position of the RF tag 104 based on the strength of the signal intensity. On the other hand, since the management target article 105 is placed on the other three RF tags 104 in FIG. 1, the signal intensity of the response signal transmitted by the other three RF tags 104 does not exist for the management target article. It becomes weaker than the case. Therefore, the RFID reader 103 determines that there is a management target article 105 at the position of the other three RF tags 104. An example of the case where the signal strength of the response signal is weak includes a case where the response signal is below the reception sensitivity of the RFID reader 103 and the response signal cannot be detected. The RFID reader 103 is connected to a computer or functions as a part of the computer, and it is assumed that the presence / absence of the management target article 105 is determined by the computer.

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105とRFタグ104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105、RFタグ104及びリーダアンテナ102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 105 and the tag antenna of the RF tag 104 are electromagnetically coupled. Therefore, in the following, the positional relationship among the management target article 105, the RF tag 104, and the reader antenna 102 will be described in more detail.

まず、図2に実施の形態1にかかる物品管理システム1の上面図を示す。図2では、上面図として管理対象物品105が1つ置かれる領域を拡大した図を示した。図2に示すように、物品管理システム1では、誘電体層101上にリーダアンテナ102のストリップ導体102aが形成される。そして、ストリップ導体102aの上方にRFタグ104が設置される。さらに、RFタグ104の上方であって、RFタグ104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110が設定される。ここで、RFタグ104が覆われる位置と記載したが、RFタグ104と管理対象物品が十分強く電磁界結合する程度に近接すればよいため、RFタグ104と管理対象物品配置領域110の配置はこれに限られるものではない。また、RFタグ104は、RFIDチップ111及びタグアンテナ112を有する。   First, FIG. 2 shows a top view of the article management system 1 according to the first embodiment. In FIG. 2, the figure which expanded the area | region where one management object 105 is placed was shown as a top view. As shown in FIG. 2, in the article management system 1, the strip conductor 102 a of the reader antenna 102 is formed on the dielectric layer 101. The RF tag 104 is installed above the strip conductor 102a. Further, a management target article placement area 110 is set in which the management target article is placed at a position above the RF tag 104 and covered with the RF tag 104. Here, the position where the RF tag 104 is covered is described. However, since the RF tag 104 and the management target article need only be close enough to be electromagnetically coupled, the arrangement of the RF tag 104 and the management target article placement region 110 is as follows. It is not limited to this. The RF tag 104 includes an RFID chip 111 and a tag antenna 112.

続いて、図3に実施の形態1にかかる物品管理システム1の正面側の断面図を示す。図3では、図2と同様に管理対象物品105が1つ置かれる領域を拡大した図を示した。図3に示すように、物品管理システム1では、誘電体層101の表面側にストリップ導体102aが設けられ、誘電体層101の裏面にグランド導体102gが設けられ、リーダアンテナ102を形成する開放型電送線路の一種であるマイクロストリップラインを構成する。そして、ストリップ導体102aの一端とグランド導体102gは整合終端抵抗Rtを介して接続される。また、ストリップ導体102aの他端にRFIDリーダ103が接続される。このような接続とすることでストリップ導体102aは整合終端される。なお、ストリップ導体102aの上方やグランド導体102gの下方に、主に耐久性を向上させるためのカバーを配置しても良い。   Next, FIG. 3 shows a cross-sectional view of the front side of the article management system 1 according to the first embodiment. FIG. 3 shows an enlarged view of a region where one managed object 105 is placed as in FIG. As shown in FIG. 3, in the article management system 1, the strip conductor 102 a is provided on the front surface side of the dielectric layer 101, and the ground conductor 102 g is provided on the back surface of the dielectric layer 101 to form the reader antenna 102. A microstrip line which is a kind of transmission line is formed. One end of the strip conductor 102a and the ground conductor 102g are connected via a matching termination resistor Rt. The RFID reader 103 is connected to the other end of the strip conductor 102a. With this connection, the strip conductor 102a is terminated with matching. Note that a cover mainly for improving durability may be disposed above the strip conductor 102a and below the ground conductor 102g.

また、図3に示すように、管理対象物品105は、RFタグ104のタグアンテナ112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104のタグアンテナ112は、リーダアンテナ102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ことが望ましい。これにより、後述する結合係数k1とk2との関係をk1<k2とすることが容易になる。なお、図3では、管理対象物品105、タグアンテナ112、リーダアンテナ102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104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104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。また、ここでいう距離とは、より正確には波長短縮率を考慮した電気長とすることが望ましい。さらに、ここでいう距離とは、見通し距離とすることが望ましい。   Further, as shown in FIG. 3, the management target article 105 is disposed at a position where the distance between the RF tag 104 and the tag antenna 112 is the first distance L1. The tag antenna 112 of the RF tag 104 is disposed at a position where the distance from the reader antenna 102 is the second distance L2. The first distance L1 and the second distance L2 are preferably set to have a relationship of L1 <L2. This facilitates the relationship between coupling coefficients k1 and k2, which will be described later, to be k1 <k2. Note that FIG. 3 shows only the distance relationship between the management target article 105, the tag antenna 112, and the reader antenna 102. However, in order to satisfy the above distance relationship, for example, the RF tag 104 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 104 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. The distance here is more preferably an electrical length considering the wavelength shortening rate. Further, the distance here is preferably a line-of-sight distance.

続いて、図4に実施の形態1にかかる物品管理システム1の側面側の断面図を示す。図4では、図2と同様に管理対象物品105が1つ置かれる領域を拡大した図を示した。図4に示すように、実施の形態1では、ストリップ導体102aは、RFタグ104の下部の一部に設置される。また、物品管理システム1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104及び管理対象物品105が設置される。   Next, FIG. 4 shows a side sectional view of the article management system 1 according to the first embodiment. FIG. 4 shows an enlarged view of a region where one managed object 105 is placed as in FIG. As shown in FIG. 4, in the first embodiment, the strip conductor 102 a is installed at a part of the lower portion of the RF tag 104. In the article management system 1, the RF tag 104 and the management target article 105 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2〜図4を参照して、物品管理システム1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. 2 to 4 described above, the effect of the relationship between the components of the article management system 1 will be described in more detail.

まず、図2に示すように、物品管理システム1では、管理対象物品105が、RFタグ104のタグアンテナ112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103に接続されるリーダアンテナ102が、RFタグ104の下部であって、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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1では、管理対象物品105がリーダアンテナ102とRFタグ104との間に挟まれる領域以外に配置される。そのため、リーダアンテナ102とRFタグ104との間の見通しが管理対象物品105により遮られることがない。また、物品管理システム1では、リーダアンテナ102とタグアンテナ112との距離を第2の距離L2とする。   First, as shown in FIG. 2, in the article management system 1, the article to be managed 105 is arranged above the tag antenna 112 of the RF tag 104 and at a position where the distance is the first distance L1. Further, the reader antenna 102 connected to the RFID reader 103 is disposed below the RF tag 104 and the line-of-sight distance between the reader antenna 102 and the tag antenna 112 is separated by the second distance L2. As described above, in the article management system 1, the management target article 105 is disposed outside the region sandwiched between the reader antenna 102 and the RF tag 104. Therefore, the line of sight between the reader antenna 102 and the RF tag 104 is not blocked by the management target article 105. In the article management system 1, the distance between the reader antenna 102 and the tag antenna 112 is set as the second distance L2.

上述したように、物品管理システム1では、管理対象物品105とタグアンテナ112との間の第1の距離L1及びタグアンテナ112とリーダアンテナ102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1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105とタグアンテナ112との結合係数k2及びタグアンテナ112とリーダアンテナ102との結合係数k1を調節する。そして、物品管理システム1では、管理対象物品105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112とリーダアンテナ102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105の有無を判断する。   As described above, in the article management system 1, the first distance L1 between the article to be managed 105 and the tag antenna 112 and the second distance L2 that is the line-of-sight distance between the tag antenna 112 and the reader antenna 102 are adjusted. To do. In the article management system 1, the coupling coefficient k2 between the article to be managed 105 and the tag antenna 112 and the coupling coefficient between the tag antenna 112 and the reader antenna 102 are adjusted by adjusting the first distance L1 and the second distance L2. Adjust k1. In the article management system 1, the signal intensity between the tag antenna 112 and the reader antenna 102 is changed according to the coupling coefficient k2 that changes depending on the presence or absence of the article to be managed 105, and the article to be managed 105 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1にかかる物品管理システム1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112とリーダアンテナ102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 and k2, and the effect of the article management system 1 according to the first 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 112 and the reader antenna 102 is λ, the distance from the wave source (for example, the antenna) is λ / 2π (π is the pi). 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(r、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 2015121863
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Figure 2015121863
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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 indicated by a spherical coordinate system (r, θ, φ) and a phasor display. It can show by Formula (1)-Formula (4).
Figure 2015121863
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Figure 2015121863
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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r[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/rに比例する項が準静電磁界、1/rに比例する項が誘導電磁界、1/r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rに対する依存性が異なるため、距離r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 r [m]. Further, π is a circular constant, ε is a dielectric constant, and μ is a magnetic permeability. In the formulas (1) to (4), a term proportional to 1 / r 3 is a quasi-electrostatic magnetic field, a term proportional to 1 / r 2 is an induction electromagnetic field, and a term proportional to 1 / r is radiated. The electromagnetic field is shown. Since these electromagnetic field components have different dependencies on the distance r, the relative strength changes depending on the distance r.

続いて、図5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rに関する依存性を示す表を示す。なお、図5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, it shows a table illustrating the quasi-electrostatic field in FIG. 5 in a field E theta, induced electric field, the dependence on the distance r normalized by the wavelength λ for the relative intensity of the radiation field. The second row of the table shown in FIG. 5 shows the distance converted with a free space wavelength of 950 MHz which is almost the same as the frequency of UHF (Ultra High Frequency) band RFID permitted by the domestic radio law.

図5に示した表から分かる通り、距離r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、r<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、r>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、r>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、r>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、r<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r<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r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. 5, as the distance r increases, each electric field strength decreases, and each component ratio also changes. For example, in the region of r <λ / 2π, the electric field strength increases in the order of quasi-electrostatic field, induction field, and radiation field, and in the region of r> λ / 2π, the field strength decreases in order of quasi-electrostatic field, induction field, and radiation field. . Further, the contribution of the quasi-electrostatic field and the induced electric field is extremely small in the region where r> λ, and only the radiated electric field component is present in the far field where r> 2λ. On the other hand, the contribution of the quasi-electrostatic field and the induced electric field remains sufficiently in the region of r <λ, and the quasi-electrostatic field and the induced electric field make a large contribution in the reactive near field of r <λ / 2π. 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 an r-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、リーダアンテナ102とタグアンテナ112の間の結合やタグアンテナ112と管理対象物品105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. In addition, 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, a quasi-electrostatic magnetic field and an induction electromagnetic field exist in the near field, and the coupling between the reader antenna 102 and the tag antenna 112 and the coupling between the tag antenna 112 and the managed article 105 are performed by these electromagnetic fields. Arise.

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、リーダアンテナ102とタグアンテナ112の間の距離rはr>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、リーダアンテナ102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r<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、電磁界強度がアンテナに沿った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リーダアンテナ102とタグアンテナ112の間の距離rがr<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 r between the reader antenna 102 and the tag antenna 112 satisfies the relationship r> λ, and a radiated electromagnetic field is used for communication. In order to efficiently generate the radiated electromagnetic field, the reader antenna 102 is a resonant antenna typified by a patch antenna. When such a resonant antenna is used in the near field of r <λ, the electromagnetic field strength varies greatly depending on the location along the antenna 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 r between the reader antenna 102 and the tag antenna 112 using such a resonant antenna satisfies the relationship r <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、背景技術の欄で説明した第1の方式を採用したシステムでは、物品が置かれる棚、物品105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、第1の方式を採用したシステムでは、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、管理対象物品の有無に関わらず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 the system adopting the first method described in the background art section, the RFID reader is sufficiently separated from the shelf on which the article is placed, the article 105, and the RF tag, so that it is more than the shelf. Radio waves are radiated from a small reader antenna, and there is no choice but to take a wide cover area. Therefore, a system employing the first method requires a large space between the RFID reader and the RF tag. In addition, depending on the material of the shelf, especially in the case of a metal shelf, a multipath phenomenon occurs, and the tag reading becomes unstable due to radio wave interference, and the tag information cannot be read regardless of whether or not there is an article to be managed. There is. 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、r<λの近傍界、さらに望ましくはr<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、単純にリーダアンテナ102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 r <λ, and more preferably in the reactive near field of r <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 as the reader antenna 102, a dead area is formed, 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1にかかる物品管理システム1では、RFIDリーダ103に接続されるリーダアンテナ102が、整合終端された開放形伝送線路で構成され、開放形伝送線路とRFタグ104のタグアンテナ112とが電磁界結合されるようにRFタグ104を配置する。そして、物品管理システム1では、RFIDリーダ103のリーダアンテナ102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、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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、リーダアンテナ102とRFタグ104との間に広い空間を必要としなくなる。また、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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、リーダアンテナ102と管理対象物品105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、リーダアンテナ102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 1 according to the first exemplary embodiment, the reader antenna 102 connected to the RFID reader 103 is configured with an open transmission line that is matched and terminated, and the tag transmission antenna 112 of the RF tag 104 and the open transmission line. The RF tag 104 is arranged so that and are electromagnetically coupled. In the article management system 1, an open transmission line with less radio wave emission is used as the reader antenna 102 of the RFID reader 103, so that the reader antenna 102 passes through a quasi-electrostatic magnetic field and an induction electromagnetic field generated around the open transmission line. And the tag antenna 112 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 reader antenna 102 and the RF tag 104. In addition, since communication between the reader antenna 102 and the tag antenna 112 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 reader antenna 102 and the managed article 105 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 reader antenna 102, the main component of the electromagnetic wave propagating through 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104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 that of the radiated electromagnetic field, and the electromagnetic field intensity obtained from the RF tag 104 is increased 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105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が均一となるため、RFタグ104のタグ情報を読み取れないエリアができない。即ち、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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 105 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. Therefore, even in the near field, the electromagnetic field associated with the standing wave along the antenna becomes uniform, so that there is no area where the tag information of the RF tag 104 cannot be read. That is, the degree of freedom of arrangement of the reader antenna 102 and the tag antenna 112 is improved.

また、物品管理システム1では、この進行波を信号として、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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1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104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1にかかる物品管理システム1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 1, since this traveling wave is used as a signal to communicate through electromagnetic coupling between the reader antenna 102 and the tag antenna 112, unlike the resonance type antenna, there is no insensitive area, which hinders use. It does not occur. Therefore, the article management system 1 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 104, A large cover area can be taken. That is, in the article management system 1 according to the first 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、上述した電磁界を漏洩させる特別な工夫なくして使用できない。   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 without special measures for leaking the electromagnetic field.

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、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1にかかる物品管理システム1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 is not necessarily optimal for the implementation of the present invention due to the standing wave in the sheet. 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 with an interval, width and length generally less than 1/10 of the wavelength is an open transmission line of the article management system 1 according to the first embodiment. Can be regarded as a kind of

一方で、開放形伝送線路から強く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1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1にかかる物品管理システム1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リーダアンテナ102として使用できる。   On the other hand, so-called crankline antennas and meanders are designed to obtain a certain radiated electromagnetic field strength by designing a crank shape with the intention of radiating strongly from an open transmission line or by actively using higher-order modes. A traveling wave antenna for electromagnetic radiation in the far field using a line antenna, a leaky coaxial cable, etc. is different from an open transmission line of the article management system 1 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, since the article management system 1 according to the first embodiment uses an open transmission line with an extremely wide band from the beginning, the same antenna can be used as the reader antenna 102 without any particular change.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム1によれば、管理対象物品105とRFタグ104のタグアンテナ112とが電磁界結合するように、RFタグ104と離間して管理対象物品105を置く管理対象物品配置領域110が設けられる。従って、管理対象物品105がある場合には管理対象物品105とタグアンテナ112が結合回路を形成するため、管理対象物品105が無い場合と比較してタグアンテナ112の共振周波数が変化したり、タグアンテナ112の給電点インピーダンスが変化する。タグアンテナ112は、一般的に、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103に反射信号を送る際のタグアンテナ112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104が反射する信号の送信出力も低下する。従って、RFタグ104はRFIDリーダ103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103はRFタグ104のタグ情報を読めなくなる。あるいはRFIDリーダ103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105が管理対象物品配置領域110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105がない場合と比較してRFタグ104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103は管理対象物品105があることを検出できる。即ち、管理対象物品105の有無によるタグアンテナ112の動作特性の変化が生じた結果、RFIDリーダ103はRFタグ104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 1 according to the first exemplary embodiment, the management target article 105 is placed apart from the RF tag 104 so that the management target article 105 and the tag antenna 112 of the RF tag 104 are electromagnetically coupled. A managed article placement area 110 is provided. Therefore, when the management target article 105 is present, the management target article 105 and the tag antenna 112 form a coupling circuit, so that the resonance frequency of the tag antenna 112 changes compared to the case where the management target article 105 is not present, The feeding point impedance of the antenna 112 changes. The tag antenna 112 generally 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 reception sensitivity is lowered, and the operation of the tag antenna 112 when a reflected signal is sent to the RFID reader 103 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 104 is also reduced. Therefore, the RF tag 104 cannot receive a signal from the RFID reader 103, or the received power of the signal is low, so that the operation power of the tag cannot be secured, or the tag cannot generate a reflected electromagnetic field with sufficient strength. As a result, the RFID reader 103 cannot read the tag information of the RF tag 104. Alternatively, the intensity and phase of the reflected electromagnetic field that reaches the RFID reader 103 change greatly with changes in the resonance frequency of the tag. That is, when the management target article 105 is in the management target article placement area 110, the tag information cannot be read, or the intensity or phase of the reflected electromagnetic field from the RF tag 104 is smaller than when there is no management target article 105. Since it changes greatly, the RFID reader 103 can detect that there is an article to be managed 105. That is, as a result of the change in the operational characteristics of the tag antenna 112 due to the presence / absence of the management target article 105, the RFID reader 103 can detect the intensity and phase change of the reflected signal from the RF tag 104, and manage 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1にかかる物品管理システム1は、管理対象物品105の有無の検出にRFタグ104とRFIDリーダ103の見通しを管理対象物品105がさえぎることは必ずしも必要なく、管理対象物品105はタグアンテナ112と電磁界結合するように、タグアンテナ112(或いはRFタグ104)と離間して管理対象物品105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103とRFタグ104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 1 according to the first embodiment, it is not always necessary for the management target article 105 to block the prospects of the RF tag 104 and the RFID reader 103 to detect the presence or absence of the management target article 105. Since it is only necessary to provide a place to place the management target article 105 away from the tag antenna 112 (or the RF tag 104) so that the tag 105 is electromagnetically coupled to the tag antenna 112, the arrangement of the articles to be managed is not necessarily RFID. The arrangement is not limited between the reader 103 and the RF tag 104, and a free arrangement is possible.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム1は、単に給電されているリーダアンテナ102の近傍に物品が配置されたことを、リーダアンテナ102の動作特性変化から見るのではなく、タグアンテナ112の動作特性の変化をリーダアンテナ102を介したRFIDリーダ103におけるタグ情報の読み出し信号変化に基づき判断する。このように、RFタグ104を介在させることによりリーダアンテナ102と管理対象物品105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。また、1つのリーダアンテナ102や、RFIDリーダ103であっても、複数のRFタグ104を配置することにより、複数の管理対象物品105の有無を検出することができる。さらに、タグアンテナ112が管理対象物品105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1にかかる物品管理システム1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。   In addition, the article management system 1 according to the first exemplary embodiment does not look at the fact that the article is arranged in the vicinity of the reader antenna 102 to which power is supplied, from the change of the operating characteristics of the reader antenna 102, A change in operating characteristics is determined based on a change in a read signal of tag information in the RFID reader 103 via the reader antenna 102. Thus, by interposing the RF tag 104, the degree of freedom of the relative position of the place where the reader antenna 102 and the management target article 105 are arranged can be improved. In addition, even with one reader antenna 102 or RFID reader 103, the presence or absence of a plurality of management target articles 105 can be detected by arranging a plurality of RF tags 104. Furthermore, the electromagnetic field formed in the place where the tag antenna 112 places the management target article 105 includes components of a quasi-electrostatic magnetic field and an induction electromagnetic field 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 1 according to the first 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1にかかる物品管理システム1では、RFIDシステムをベースとしており、RFタグ104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104のタグ情報と管理対象物品105を配置する場所とをひも付けておけば、読めないRFタグ104のタグ情報から、管理対象物品105の有る場所を特定できる。一方で、管理対象物品105がない場合、RFタグ104はRFIDリーダ103からの信号に応答し、RFIDリーダ103はRFタグ104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105がない場合には、通常の反射電磁界の強度でRFタグ104のタグ情報が読めるため、管理対象物品105がないことを検出できる。さらに読めたRFタグ104のタグ情報から、管理対象物品105の無い場所を特定できる。また、複数の管理対象物品105を管理する場合にも、管理対象物品105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105の有無を検出できるため、実施の形態1にかかる物品管理システム1は、RFタグ104を管理する物品に貼付する必要なく、管理対象物品105の有無を管理できる。   The article management system 1 according to the first embodiment is based on the RFID system, and the RF tag 104 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 104 and the location where the management target article 105 is arranged are linked, the location where the management target article 105 is located can be identified from the tag information of the RF tag 104 that cannot be read. On the other hand, when there is no management target article 105, the RF tag 104 responds to a signal from the RFID reader 103, and the RFID reader 103 can read the tag information of the RF tag 104. Therefore, when there is no management target article 105, the tag information of the RF tag 104 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 105. Further, the location where the management target article 105 is not present can be identified from the tag information of the read RF tag 104. Also, when managing a plurality of management target articles 105, the tag information attached to the location where the management target article 105 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 105 can be detected as described above, the article management system 1 according to the first embodiment can manage the presence / absence of the management target article 105 without having to attach the RF tag 104 to the management article.

なお、実施の形態1にかかる物品管理システム1では、管理対象物品105はRFタグ104のタグアンテナ112と電磁界結合するように、RFタグ104と離間して管理対象物品105を置く場所が設けられていればよいため、RFタグ104は管理対象物品105に貼付されず、RFタグ104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104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 1 according to the first embodiment, a place for placing the management target article 105 away from the RF tag 104 is provided so that the management target article 105 is electromagnetically coupled to the tag antenna 112 of the RF tag 104. Since the RF tag 104 is not attached to the management target article 105 and the RF tag 104 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 104 can be solved by repeating a sufficient number of times of use.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム1では、RFタグ104は管理対象物品105に貼付されないため、管理対象物品105に貼付されたRFタグ104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1にかかる物品管理システム1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 1 according to the first embodiment, since the RF tag 104 is not attached to the management target article 105, privacy infringement or information caused by illegally reading the RF tag 104 attached to the management target article 105. Does not cause security problems. That is, the article management system 1 according to the first embodiment does not cause a problem of illegal reading of tag information by a third party.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム1は、RFIDリーダ103とRFタグ104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105とタグアンテナ112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105を置く管理対象物品配置領域110が設けられる。また、実施の形態1にかかる物品管理システム1は、RFIDリーダ103のリーダアンテナ102とRFタグ104のタグアンテナ112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1にかかる物品管理システム1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。   Further, the article management system 1 according to the first exemplary embodiment is configured such that the wavelength of the signal used for communication between the RFID reader 103 and the RF tag 104 is λ, and the first management between the management target article 105 and the tag antenna 112 is performed. A managed article placement area 110 is provided in which the managed article 105 is placed so that the distance L1 satisfies the relationship of L1 ≦ λ. In the article management system 1 according to the first embodiment, the second distance L2 that is the line-of-sight distance between the reader antenna 102 of the RFID reader 103 and the tag antenna 112 of the RF tag 104 satisfies the relationship L2 ≦ λ. . In addition, the distance in the article management system 1 according to the first embodiment is a distance in radio wave propagation, and substantially coincides with the shortest geometric distance.

管理対象物品105を配置する管理対象物品配置領域110とRFタグ104のタグアンテナ112との間の距離L1がL1≦λの関係を満たしていれば、RFタグ104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105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110に管理対象物品105がある場合には、タグアンテナ112と管理対象物品105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105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 target article placement area 110 where the management target article 105 is placed and the tag antenna 112 of the RF tag 104 satisfies the relationship L1 ≦ λ, the place where the article is placed when viewed from the RF tag 104 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 105 includes a material having a high dielectric constant such as moisture or a metal, and the managed article 105 is placed in the managed article placement area 110. If there is, the tag antenna 112 and the management target article 105 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 105, 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112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112と管理対象物品105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105の有無によりタグアンテナ112の回路定数が変化し、タグアンテナ112の動作特性が変化する。また、管理対象物品105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112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104として使用すると、タグアンテナ112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104では、タグアンテナ112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112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105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 exist in the near field of the tag antenna 112 with non-negligible intensities. The component causes electromagnetic field coupling between the tag antenna 112 and the managed article 105 via mutual inductance, capacitance, or the like. Therefore, the circuit constant of the tag antenna 112 changes depending on the presence / absence of the management target article 105, and the operating characteristics of the tag antenna 112 change. Further, the resonance frequency of the tag antenna 112 changes as a more easily understandable change depending on the presence or absence of the management target article 105. If a commercially available RF tag is used as the RF tag 104 for system cost reduction, the tag antenna 112 is a standing wave antenna based on a dipole antenna. In such an RF tag 104, high sensitivity is realized by setting the resonance frequency of the tag antenna 112 according to the frequency of wireless communication. Thus, the state where the resonance frequency of the tag antenna 112 resonates at the set frequency corresponds to the state where there is no managed object 105.

次に、管理対象物品105がRFタグ104上に置かれた場合、タグアンテナ112は管理対象物品105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112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111の動作電力を賄えない場合、RFタグ104はRFIDリーダ103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112は、RFIDチップ111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 105 is placed on the RF tag 104, the tag antenna 112 is coupled to the management target article 105, so that the resonance frequency generally decreases. Therefore, the sensitivity of the tag antenna 112 at the radio communication frequency is greatly reduced. For example, when the operating power of the RFID chip 111 cannot be provided due to a decrease in reception sensitivity, the RF tag 104 does not respond to an inquiry from the RFID reader 103. Alternatively, even when operating power can be covered, the tag antenna 112 cannot cause an electromagnetic field change in a sufficiently strong space due to the modulation signal generated by the RFID chip 111.

その結果、管理対象物品105がある場合、RFIDリーダ103からの問い合わせに対してRFタグ104は応答しなくなる、或いは、管理対象物品105がない場合と比較してRFタグ104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103で検出することで管理対象物品105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1にかかる物品管理システム1は、RFタグ104を管理対象物品105に貼り付けることなく、管理対象物品105の有無を検出し、管理対象物品105の有無を管理することができる。   As a result, the RF tag 104 does not respond to the inquiry from the RFID reader 103 when the management target article 105 is present, or the reflected electromagnetic field from the RF tag 104 is smaller than when the management target article 105 is not present. The intensity changes greatly. By detecting the change in the intensity of the reflected electromagnetic field with the RFID reader 103, it can be determined that there is no managed object 105. This determination process can be performed by, for example, a computer. As described above, the article management system 1 according to the first embodiment detects the presence / absence of the management target article 105 without attaching the RF tag 104 to the management target article 105, and manages the presence / absence of the management target article 105. be able to.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム1は、管理対象物品105の有無によるRFタグ104の応答の変化を生じるためには、RFタグ104と管理対象物品105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104とリーダアンテナ102の見通しを管理対象物品105により遮る必要はない。即ち、管理対象物品105の配置はRFIDリーダ103のタグアンテナ112とRFタグ104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、リーダアンテナ102とRFタグ104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 1 according to the first embodiment, in order to cause a change in the response of the RF tag 104 depending on the presence / absence of the management target article 105, a first distance between the RF tag 104 and the management target article 105 is used. L1 only needs to satisfy the relationship of L1 ≦ λ, and the prospect of the RF tag 104 and the reader antenna 102 does not need to be blocked by the management target article 105. That is, the arrangement of the management target article 105 is not limited between the tag antenna 112 and the RF tag 104 of the RFID reader 103, 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 reader antenna 102 and the RF tag 104 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112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。   Note that although a method for detecting a change in signal strength due to a shift in the resonance frequency of the tag antenna 112 from the radio 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112とリーダアンテナ102との間の見通し距離L2がL2≦λの関係を満たしていれば、リーダアンテナ102とタグアンテナ112は近傍界の範囲内になる。ここで、見通し距離L2は、リーダアンテナ102中で特に強い波源となるストリップ導体102aとタグアンテナ112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、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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1では、RFタグ104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1では、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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103とRFタグ104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1では、リーダアンテナ102とRFタグ104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 112 and the reader antenna 102 satisfies the relationship L2 ≦ λ, the reader antenna 102 and the tag antenna 112 are within the range of the near field. Be inside. Here, the line-of-sight distance L <b> 2 means the distance between the strip conductor 102 a that is a particularly strong wave source in the reader antenna 102 and the tag antenna 112. 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 reader antenna 102 and the tag antenna 112 can be electromagnetically coupled. In particular, in the article management system 1 according to the first embodiment, since the presence or absence of an article is determined based on an analog quantity, that is, the intensity of the reflected electromagnetic field from the RF tag 104, 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 1 according to the first embodiment, the radio communication between the reader antenna 102 and the tag antenna 112 is centered on direct waves, 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 103 and the RF tag 104 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 1 according to the first embodiment, the degree of freedom of the relative position between the reader antenna 102 and the RF tag 104 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104からの反射電磁界の強度や位相変化、タグアンテナ112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1によれば、L2≦λの関係を満たすことにより、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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。   Further, 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 104 or the resonance frequency change of the tag antenna 112 is determined. The accompanying radio wave interference leads to false detection. However, according to the article management system 1 according to the first embodiment, by satisfying the relationship of L2 ≦ λ, the wireless communication between the reader antenna 102 and the tag antenna 112 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1では、L2≦λの関係を満たすことにより、リーダアンテナ102とRFタグ104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110とRFタグ104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、リーダアンテナ102と管理対象物品配置領域110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1を用いることで、管理対象物品105とRFタグ104或いはリーダアンテナ102との間隔を狭くすることにより、管理対象物品105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。   Furthermore, in the article management system 1 according to the first embodiment, the line-of-sight distance L2 between the reader antenna 102 and the RF tag 104 is UHF, which is one of the frequencies of the RFID standard, by satisfying the relationship of L2 ≦ λ. 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 managed article placement region 110 and the RF tag 104 also satisfies the relationship of L1 ≦ λ, in the UHF band, which is 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. Accordingly, the interval between the reader antenna 102 and the managed object placement area 110 is also in this order and becomes narrower. Therefore, by using the article management system 1 according to the first embodiment, by narrowing the interval between the management target article 105 and the RF tag 104 or the reader antenna 102, an object or person different from the management target article 105 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1は、円周率をπとした場合、第1の距離L1がL1≦λ/2πの関係を満たすことが望ましい。管理対象物品105がタグアンテナ112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112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1では、管理対象物品105とタグアンテナ112の結合が強くなる。その結果、管理対象物品105の有無によるタグアンテナ112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1は、RFタグ104からRFIDリーダ103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 1 according to the first embodiment, it is desirable that the first distance L1 satisfies the relationship L1 ≦ λ / 2π when the circumference ratio is π. When the managed object 105 affects the frequency characteristics of the tag antenna 112, when the first distance L1 is located within the reactive near field that satisfies the relationship of L1 ≦ λ / 2π, L1> λ / The intensity of the electromagnetic field formed by the tag antenna 112 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 1 according to the first embodiment, the coupling between the management target article 105 and the tag antenna 112 becomes strong. As a result, the influence of the presence / absence of the management target article 105 on the operation characteristics of the tag antenna 112 is increased. Therefore, the article management system 1 according to the first embodiment also increases the change in the reflected electromagnetic field transmitted from the RF tag 104 to the RFID reader 103, becomes an article management system that is resistant to disturbances and noise, and can suppress false detection.

また、実施の形態1にかかる物品管理システム1は、見通し距離L2がL2≦λ/2πの関係を満たすことが望ましい。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1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、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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1では、RFIDリーダ103とRFタグ104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1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1は、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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 1 according to the first embodiment, it is desirable that 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 L2 ≦ λ / 2π, the article management system 1 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 reader antenna 102 and the tag antenna 112 is strengthened. Therefore, in the article management system 1 according to the first embodiment, communication between the RFID reader 103 and the RF tag 104 is also less susceptible to disturbance and noise. Thereby, the article management system 1 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 strength, and the vector direction changes with time, the article management system 1 according to the first embodiment. Can improve the degree of freedom of the relative orientation of the reader antenna 102 and the tag antenna 112.

さらに実施の形態1にかかる物品管理システム1では、L2≦λ/2πの関係を満たすことにより、リーダアンテナ102とRFタグ104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1によれば、リーダアンテナ102とRFタグ104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、商品棚にリーダアンテナ102、RFタグ104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 1 according to the first embodiment, the line-of-sight distance between the reader antenna 102 and the RF tag 104 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 1 according to the first embodiment, an article management system that does not require a large space between the reader antenna 102 and the RF tag 104 can be realized. For example, the reader antenna 102, the RF tag 104, and an article to be managed can be stored in a 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/r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 at 1 / r 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1によれば、RFタグ104は商品に貼付しないため、例えば商品棚底面にリーダアンテナ102を敷設し、その上に結合係数を調整して、RFタグ104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1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/rでしか強度が減衰しない放射を抑制し、1/rで減衰する準静電磁界や1/r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リーダアンテナ102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、一つのリーダアンテナ102でRFタグ104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104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、同様に一つのリーダアンテナ102でRFタグ104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 1 according to the first embodiment, since the RF tag 104 is not affixed to a product, for example, the reader antenna 102 is laid on the bottom of the product shelf, and the coupling coefficient is adjusted on the RF tag 104. It is easy to arrange 104 so as to satisfy the relationship of L2 ≦ λ / 2π, and further to arrange a product to be managed thereon. Therefore, in the article management system 1 according to the first embodiment, it is possible to use an open transmission line for the purpose of basically suppressing radiation and transmitting electromagnetic waves in the longitudinal direction of the line. Thus, the reader antenna 102 that suppresses radiation whose intensity is attenuated only at 1 / r and uses a quasi-electrostatic magnetic field attenuated at 1 / r 3 or an induced electromagnetic field attenuated at 1 / r 2 as a main electromagnetic field component. By using it, when managing the presence or absence of products on the product shelf, it becomes easy to read the RF tag 104 with one reader antenna 102 and limit the product management area. The problem of reading the RF tag 104 is unlikely to occur. In addition, although the example of merchandise management on the merchandise shelf has been described here, even when managing other shelves and floor-standing items, similarly, the area where the RF tag 104 is read by one reader antenna 102 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1は、第1の距離L1と第2の距離L2がL2>L1の関係を満たすことが望ましい。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1によれば、L2>L1とすることで、管理対象物品105を配置する管理対象物品配置領域110とタグアンテナ112との間の結合係数k2を、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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112とリーダアンテナ102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112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1は、管理対象物品105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 1 according to the first embodiment, it is desirable that 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 1 according to the first embodiment, by setting L2> L1, the coupling coefficient k2 between the management target article placement area 110 where the management target article 105 is placed and the tag antenna 112 is determined as a reader antenna. The coupling coefficient k1 between 102 and the tag antenna 112 can be made larger. 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 112 due to the presence or absence of the article becomes larger than the maintenance of the communication between the tag antenna 112 and the reader antenna 102. . That is, since the article management system 1 according to the first embodiment can reliably grasp the presence / absence of the article to be managed 105, 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1は、リーダアンテナ102とタグアンテナ112との結合係数k1が10−5以上の値に設定されることが望ましい。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UHFF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 1 according to the first embodiment, it is desirable that the coupling coefficient k1 between the reader antenna 102 and the tag antenna 112 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-power 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1は、リーダアンテナ102とタグアンテナ112の結合係数k1が10−2以下の値に設定されることが望ましい。タグアンテナ112をダイポール共振器とみた場合、リーダアンテナ102(例えば、開放形伝送線路)とタグアンテナ112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104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112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103の間の相互に与える影響も抑制できる。 In the article management system 1 according to the first embodiment, the coupling coefficient k1 between the reader antenna 102 and the tag antenna 112 is preferably set to a value of 10 −2 or less. When the tag antenna 112 is regarded as a dipole resonator, the reader antenna 102 (for example, an open transmission line) and the tag antenna 112 are electromagnetically coupled. When the open transmission line and the resonator are coupled, a circuit is obtained. Can be interpreted. Therefore, if the coupling coefficient is too strong, the operation of the open transmission line is greatly affected, and as a result, the operation of the other RF tag 104 as a coupled resonator system is also affected. 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 112 can be suppressed from affecting the open transmission line, and the RFID reader 103 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1は、リーダアンテナ102とタグアンテナ112の結合係数k1と、管理対象物品配置領域110に管理対象物品105がある場合における管理対象物品105とタグアンテナ112の結合係数k2とが、k1<k2の関係を満たすことが望ましい。本発明によれば、k1<k2、即ち、管理対象物品配置領域110とタグアンテナ112との間の結合係数k2を、リーダアンテナ102とタグアンテナ112との間の結合係数k1よりも大きくすることにより、リーダアンテナ102とタグアンテナ112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112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1では、管理対象物品105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 1 according to the first embodiment includes the management target article 105 and the tag antenna 112 when the management target article 105 exists in the management target article placement area 110 and the coupling coefficient k1 between the reader antenna 102 and the tag antenna 112. It is desirable that the coupling coefficient k2 satisfies the relationship of k1 <k2. According to the present invention, k1 <k2, that is, the coupling coefficient k2 between the managed article placement region 110 and the tag antenna 112 is made larger than the coupling coefficient k1 between the reader antenna 102 and the tag antenna 112. Thus, the change in the reflected signal intensity due to the change in the frequency characteristics of the tag antenna 112 due to the presence or absence of an article becomes larger than the maintenance of the communication between the reader antenna 102 and the tag antenna 112. That is, in the article management system 1 according to the first embodiment, the presence / absence of the article to be managed 105 can be reliably detected, so that erroneous detection can be suppressed.

なお、上記実施の形態1では、リーダアンテナ102、RFタグ104及び管理対象物品105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 arrangement relationship between the reader antenna 102, the RF tag 104, and the management target article 105 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.

上記説明のように、実施の形態1にかかる物品管理システム1では、タグアンテナ112の共振周波数が、リーダアンテナ102の上部に置かれたRFタグ104と管理対象物品との距離に依存して変化することに起因して生じる無線信号の信号強度の変化に基づき、管理対象物品の有無を判断する。しかしながら、上記で説明した物品管理システム1では、タグアンテナ112の共振周波数の変動に起因した信号強度の変化は、RFタグ104と管理対象物品との距離に対して線形な変化とはならない。そのため、上記実施の形態1にかかる物品管理システム1では、管理対象物品がRFタグ104上に置かれた状態でのRFタグ104と管理対象物品と距離によっては、誤検出が生じる問題が生じる。例えば、RFタグ104の上層にカバー材等を設けた場合、カバー材の厚みに起因して生じるRFタグ104と管理対象物品との距離が適切でない場合、誤検出が生じる可能性がある。そこで、上記問題を以下で詳細に説明する。   As described above, in the article management system 1 according to the first embodiment, the resonance frequency of the tag antenna 112 varies depending on the distance between the RF tag 104 placed on the upper part of the reader antenna 102 and the article to be managed. The presence / absence of an article to be managed is determined on the basis of a change in signal strength of a radio signal caused by doing so. However, in the article management system 1 described above, the change in the signal intensity due to the change in the resonance frequency of the tag antenna 112 is not a linear change with respect to the distance between the RF tag 104 and the article to be managed. Therefore, in the article management system 1 according to the first embodiment, there arises a problem that erroneous detection occurs depending on the distance between the RF tag 104 and the management target article in a state where the management target article is placed on the RF tag 104. For example, when a cover material or the like is provided in the upper layer of the RF tag 104, erroneous detection may occur if the distance between the RF tag 104 and the management target article generated due to the thickness of the cover material is not appropriate. The above problem will be described in detail below.

まず、RFタグ104と管理対象物品105との距離に応じた信号強度の変化をシミュレーションにより検討する。そこで、当該シミュレーションの条件を説明する図を図6に示す。図6の上図は、信号の入出力ポートP1、P2と、信号強度を観測する観測ポートP3の位置を説明する物品管理システム1の上面図である。また、図6の下図は、ストリップ導体102aとRFタグ104との距離、及び、RFタグ104と管理対象物品105との距離を説明する物品管理システム1の断面図である。   First, a change in signal intensity according to the distance between the RF tag 104 and the management target article 105 is examined by simulation. FIG. 6 is a diagram for explaining the simulation conditions. 6 is a top view of the article management system 1 for explaining the positions of the signal input / output ports P1 and P2 and the observation port P3 for observing the signal intensity. 6 is a cross-sectional view of the article management system 1 for explaining the distance between the strip conductor 102a and the RF tag 104 and the distance between the RF tag 104 and the article to be managed 105.

図6の上図に示すように、本シミュレーションでは、ストリップ導体102aの一端に設けられたポートP1からストリップ導体102aの他端に設けられたポートP2に対して信号を伝搬させる。そして、タグアンテナ112に設けられた観測ポートP3の信号強度を観測する。   As shown in the upper diagram of FIG. 6, in this simulation, a signal is propagated from a port P1 provided at one end of the strip conductor 102a to a port P2 provided at the other end of the strip conductor 102a. Then, the signal strength of the observation port P3 provided in the tag antenna 112 is observed.

また、図6の下図に示すように、本シミュレーションでは、ストリップ導体102aの上層に厚みがT1の第1の絶縁部材121を設け、第1の絶縁部材121の上層にRFタグ104を配置する。さらに、RFタグ104の上層にはカバー材として厚みがT2となる第2の絶縁部材122を設ける。ここで、厚みT1は5mmに設定し、厚みT2は1mmに設定した。そして、RFタグ104と管理対象物品105との距離L1を変化させたときのタグアンテナ112での信号強度を観測する。   As shown in the lower diagram of FIG. 6, in this simulation, the first insulating member 121 having a thickness T1 is provided on the upper layer of the strip conductor 102a, and the RF tag 104 is arranged on the upper layer of the first insulating member 121. Further, a second insulating member 122 having a thickness of T2 is provided as a cover material on the upper layer of the RF tag 104. Here, the thickness T1 was set to 5 mm, and the thickness T2 was set to 1 mm. Then, the signal intensity at the tag antenna 112 when the distance L1 between the RF tag 104 and the management target article 105 is changed is observed.

続いて、図6に示したシミュレーション条件において観測ポートP3で観測される信号強度の特性を図7、図8に示す。図7は、図6に示した条件において金属を管理対象物品とした場合における物品管理システムにおける信号特性のシミュレーション結果を説明するグラフである。   Next, the characteristics of the signal intensity observed at the observation port P3 under the simulation conditions shown in FIG. 6 are shown in FIGS. FIG. 7 is a graph for explaining a simulation result of signal characteristics in the article management system in the case where metal is an article to be managed under the conditions shown in FIG.

図7の上図に示すように、管理対象物品105として金属を用いた場合、距離L1が遠くなるほどタグアンテナ112の共振周波数が高くなっていき、距離L1が20mmを超えると、共振周波数の変動はほぼなくなる。ここで、実施の形態1にかかる物品管理システム1では、950MHzの信号によりRFタグ104の読み出しを行うため、950MHzの信号の距離L1に対する信号強度の変化を図7の下図に示す。   As shown in the upper diagram of FIG. 7, when a metal is used as the management target article 105, the resonance frequency of the tag antenna 112 increases as the distance L1 increases. When the distance L1 exceeds 20 mm, the resonance frequency fluctuates. Is almost gone. Here, in the article management system 1 according to the first embodiment, since the RF tag 104 is read by a 950 MHz signal, a change in signal strength with respect to the distance L1 of the 950 MHz signal is shown in the lower diagram of FIG.

図7の下図に示すように、信号周波数が950MHzである場合、RFタグ104と管理対象物品105との距離L1が5mmとなると信号強度が、管理対象物品105が20mm以上離れた場合の信号強度に近くなる。そのため、例えば、第2の絶縁部材122の厚みが5mm程度で設定されてしまった場合、管理対象物品105が第2の絶縁部材122上に置かれているにも変わらず、管理対象物品105がないと判断されてしまう可能性がある。   7, when the signal frequency is 950 MHz, the signal intensity when the distance L1 between the RF tag 104 and the management target article 105 is 5 mm and the management target article 105 is separated by 20 mm or more is shown. Close to. Therefore, for example, when the thickness of the second insulating member 122 is set to about 5 mm, the managed object 105 is not changed even though the managed object 105 is placed on the second insulating member 122. There is a possibility that it will be judged.

また、図8は、図6に示した条件において水を入れた容器を管理対象物品105とした場合における物品管理システムにおける信号特性のシミュレーション結果を説明するグラフである。図7の上図に示すように、管理対象物品105として水を入れた容器を用いた場合も、距離L1が遠くなるほどタグアンテナ112の共振周波数が高くなっていき、距離L1が20mmを超えると、共振周波数の変動はほぼなくなる。また、管理対象物品105として水を入れた容器を用いた場合、距離L1が3mm以下の領域では、周波数による信号強度の変化が小さい。ここで、実施の形態1にかかる物品管理システム1では、950MHzの信号によりRFタグ104の読み出しを行うため、950MHzの信号の距離L1に対する信号強度の変化を図8の下図に示す。   FIG. 8 is a graph for explaining a simulation result of signal characteristics in the article management system when a container filled with water under the conditions shown in FIG. As shown in the upper diagram of FIG. 7, even when a container filled with water is used as the management target article 105, the resonance frequency of the tag antenna 112 increases as the distance L1 increases, and the distance L1 exceeds 20 mm. The fluctuation of the resonance frequency is almost eliminated. Further, when a container filled with water is used as the article to be managed 105, the change in the signal intensity due to the frequency is small in the region where the distance L1 is 3 mm or less. Here, in the article management system 1 according to the first embodiment, since the RF tag 104 is read by a 950 MHz signal, the change in signal strength with respect to the distance L1 of the 950 MHz signal is shown in the lower diagram of FIG.

図8の下図に示すように、信号周波数が950MHzである場合、RFタグ104と管理対象物品105との距離L1が10mmとなると信号強度が、管理対象物品105が20mm以上離れた場合の信号強度に近くなる。そのため、例えば、第2の絶縁部材122の厚みが10mm程度で設定されてしまった場合、管理対象物品105が第2の絶縁部材122上に置かれているにも変わらず、管理対象物品105がないと判断されてしまう可能性がある。   As shown in the lower diagram of FIG. 8, when the signal frequency is 950 MHz, the signal intensity is 10 mm when the distance L1 between the RF tag 104 and the management target article 105 is 10 mm, and the signal intensity when the management target article 105 is separated by 20 mm or more. Close to. Therefore, for example, when the thickness of the second insulating member 122 is set to about 10 mm, the managed object 105 is not changed even though the managed object 105 is placed on the second insulating member 122. There is a possibility that it will be judged.

上述したように、実施の形態1にかかる物品管理システム1をそのまま用いた場合、第2の絶縁部材122として設けられるカバー材の厚みによっては、誤検出が生じる問題がある。そこで、実施の形態1にかかる物品管理システム10では、RFタグ104の少なくとも一部と重なる部分ににタグアンテナ112の共振周波数を調整する調整板を用いる。この実施の形態1にかかる物品管理システム10における調整板の配置及びシミュレーション条件を示す図を図9に示す。なお、以下の説明では、誘電体層101、ストリップ導体102a及びグランド導体102gにより形成される基板をアンテナ基板と称す。   As described above, when the article management system 1 according to the first embodiment is used as it is, depending on the thickness of the cover material provided as the second insulating member 122, there is a problem that erroneous detection occurs. Therefore, in the article management system 10 according to the first embodiment, an adjustment plate that adjusts the resonance frequency of the tag antenna 112 is used in a portion that overlaps at least a part of the RF tag 104. FIG. 9 is a diagram showing the arrangement of the adjusting plate and the simulation conditions in the article management system 10 according to the first embodiment. In the following description, a substrate formed by the dielectric layer 101, the strip conductor 102a, and the ground conductor 102g is referred to as an antenna substrate.

図9の上図に示すように、物品管理システム10では、RFタグ104の下部にストリップ導体102aと並列に並べられるように調整板(例えば、導体片130)が設けられる。この導体片130は、図9の下図に示すように、ストリップ導体102aと同じ層に配置される。   As shown in the upper diagram of FIG. 9, in the article management system 10, an adjustment plate (for example, a conductor piece 130) is provided below the RF tag 104 so as to be arranged in parallel with the strip conductor 102 a. As shown in the lower diagram of FIG. 9, the conductor piece 130 is disposed in the same layer as the strip conductor 102a.

この導体片130は、RFタグ104がアンテナ基板のストリップ導体102a上に配置された状態で、RFタグ104の少なくとも一部と重なるように配置されるものである。つまり、RFタグ104がストリップ導体102a上に置かれていない状態では、単にストリップ導体102aに並べられているのみである。また、図9に示す例では、導体片130は、RFタグ104の長さに応じた長さとなっているが、例えば、ストリップ導体102aの長さに応じた長さであて良い。この場合、導体片130は、複数のRFタグ104に対して一本の導体テープとなる。また、図9に示す例では、調整板として金属を用いたが、調整板は誘電率が比較的高い布等を用いることができる。   The conductor piece 130 is disposed so as to overlap at least a part of the RF tag 104 in a state where the RF tag 104 is disposed on the strip conductor 102a of the antenna substrate. That is, when the RF tag 104 is not placed on the strip conductor 102a, the RF tag 104 is simply arranged on the strip conductor 102a. In the example shown in FIG. 9, the conductor piece 130 has a length corresponding to the length of the RF tag 104, but may be a length corresponding to the length of the strip conductor 102a, for example. In this case, the conductor piece 130 becomes one conductor tape for the plurality of RF tags 104. In the example shown in FIG. 9, metal is used as the adjustment plate, but a cloth or the like having a relatively high dielectric constant can be used as the adjustment plate.

ここで、図7及び図8に示したシミュレーションと同じシミュレーションにより、実施の形態1にかかる物品管理システム10を検証した結果について説明する。実施の形態1にかかる物品管理システム10のシミュレーション条件は、図6に示した実施の形態1にかかるシミュレーション条件と同じである。また、ここでは、図6に示した実施の形態1にかかる物品管理システム1と図9に示した実施の形態1にかかる物品管理システム10との違いをより明確にするために、図7及び図8において最も読み取り条件が厳しい図7のL1=5mmと図8のL1=10mmのときのシミュレーション結果について説明する。そこで、図10及び図11に実施の形態1に物品管理システム10における信号特性のシミュレーション結果を説明するグラフを示す。   Here, the result of verifying the article management system 10 according to the first embodiment by the same simulation as the simulation shown in FIGS. 7 and 8 will be described. The simulation conditions of the article management system 10 according to the first embodiment are the same as the simulation conditions according to the first embodiment shown in FIG. In order to clarify the difference between the article management system 1 according to the first embodiment shown in FIG. 6 and the article management system 10 according to the first embodiment shown in FIG. The simulation results when L1 = 5 mm in FIG. 7 and L1 = 10 mm in FIG. 8 are the most severe reading conditions in FIG. 8 will be described. Therefore, FIGS. 10 and 11 are graphs illustrating signal characteristic simulation results in the article management system 10 according to the first embodiment.

図10に示す例は、図9に示した条件において金属を管理対象物品とした場合における物品管理システムにおける信号特性のシミュレーション結果を説明するグラフである。そして、図10の上図に示すように、導体片130を有する物品管理システム10の共振周波数は、導体片130を有していない物品管理システム1よりも低い周波数となる。また、信号の周波数が950MHzとなる点を見ると、導体片130を有する物品管理システム10では、L1=5mmとしたときの信号強度と、管理対象物品105が置かれていない状態での信号強度と、の差が導体片130を有していない物品管理システム1よりも大きくなっている。具体的には、図10の下図に示すように、L1=5mmのときの信号強度と、管理対象物品105が置かれていない状態での信号強度との差は、導体片130を有していない物品管理システム1では3dB程度であるのに対して、導体片130を有している物品管理システム10では20dB程度となっていいる。また、図10の上図に示すように、導体片130を有する物品管理システム10では、950MHzに近い位置に、管理対象物品105が置かれてない状態で信号強度が最も大きくなるピーク点が位置している。つまり、図10に示す例では、導体片130を設けることでタグアンテナ112の共振周波数を調整することで、管理対象物品105が置かれていない状態で最も信号強度が大きくなる。   The example shown in FIG. 10 is a graph for explaining the simulation result of the signal characteristics in the article management system in the case where metal is the article to be managed under the conditions shown in FIG. 10, the resonance frequency of the article management system 10 having the conductor piece 130 is lower than that of the article management system 1 not having the conductor piece 130. Further, when looking at the point where the frequency of the signal is 950 MHz, in the article management system 10 having the conductor piece 130, the signal intensity when L1 = 5 mm and the signal intensity when the article 105 to be managed is not placed. Is larger than that of the article management system 1 that does not have the conductor piece 130. Specifically, as shown in the lower diagram of FIG. 10, the difference between the signal strength when L1 = 5 mm and the signal strength when the managed article 105 is not placed has a conductor piece 130. It is about 3 dB in the article management system 1 that is not present, whereas it is about 20 dB in the article management system 10 having the conductor piece 130. Further, as shown in the upper diagram of FIG. 10, in the article management system 10 having the conductor piece 130, the peak point where the signal intensity is the highest when the managed article 105 is not placed is located at a position close to 950 MHz. doing. In other words, in the example illustrated in FIG. 10, the signal strength is maximized when the management target article 105 is not placed by adjusting the resonance frequency of the tag antenna 112 by providing the conductor piece 130.

図11に示す例は、図9示した条件において水を入れた容器を管理対象物品とした場合における物品管理システムにおける信号特性のシミュレーション結果を説明するグラフである。そして、図11の上図に示す例においても、図10の上図に示した例と同様に、導体片130を有する物品管理システム10の共振周波数は、導体片130を有していない物品管理システム1よりも低い周波数となる。また、信号の周波数が950MHzとなる点を見ると、導体片130を有する物品管理システム10では、L1=5mmとしたときの信号強度と、管理対象物品105が置かれていない状態での信号強度と、の差が導体片130を有していない物品管理システム1よりも大きくなっている。具体的には、図11の下図に示すように、L1=5mmのときの信号強度と、管理対象物品105が置かれていない状態での信号強度との差は、導体片130を有していない物品管理システム1では2dB程度であるのに対して、導体片130を有している物品管理システム10では8dB程度となっていいる。また、図11の上図に示すように、導体片130を有する物品管理システム10では、950MHzに近い位置に、管理対象物品105が置かれてない状態で信号強度が最も大きくなるピーク点が位置している。つまり、図11に示す例においても、導体片130を設けることでタグアンテナ112の共振周波数を調整することで、管理対象物品105が置かれていない状態で最も信号強度が大きくなる。   The example shown in FIG. 11 is a graph for explaining a simulation result of signal characteristics in the article management system when a container filled with water under the conditions shown in FIG. Also in the example shown in the upper diagram of FIG. 11, similarly to the example shown in the upper diagram of FIG. 10, the resonance frequency of the article management system 10 having the conductor piece 130 is The frequency is lower than that of the system 1. Further, when looking at the point where the frequency of the signal is 950 MHz, in the article management system 10 having the conductor piece 130, the signal intensity when L1 = 5 mm and the signal intensity when the article 105 to be managed is not placed. Is larger than that of the article management system 1 that does not have the conductor piece 130. Specifically, as shown in the lower diagram of FIG. 11, the difference between the signal strength when L1 = 5 mm and the signal strength when the managed article 105 is not placed has a conductor piece 130. It is about 2 dB in the article management system 1 that is not present, whereas it is about 8 dB in the article management system 10 having the conductor piece 130. Further, as shown in the upper diagram of FIG. 11, in the article management system 10 having the conductor piece 130, the peak point where the signal intensity is the highest when the managed article 105 is not placed is located at a position close to 950 MHz. doing. That is, in the example shown in FIG. 11 as well, by adjusting the resonance frequency of the tag antenna 112 by providing the conductor piece 130, the signal intensity becomes the highest when the article to be managed 105 is not placed.

上記説明より、実施の形態1にかかる物品管理システム10では、リーダアンテナ102を上面視した場合に、RFタグ104の少なくとも一部と重なる位置に調整片(例えば、導体片130)を設けた。この導体片130は、RFタグ104のタグアンテナ112と容量結合する。そのため、導体片130を有する物品管理システム10では、タグアンテナ112の共振周波数を、導体片130とタグアンテナ112との容量結合の強度により調整する。そして、この容量結合の強度を調節することで、管理対象物品105が置かれていない状態でのタグアンテナ112の共振周波数を使用周波数極めて近い位置に設定することができる。   As described above, in the article management system 10 according to the first exemplary embodiment, the adjustment piece (for example, the conductor piece 130) is provided at a position that overlaps at least a part of the RF tag 104 when the reader antenna 102 is viewed from above. The conductor piece 130 is capacitively coupled to the tag antenna 112 of the RF tag 104. Therefore, in the article management system 10 having the conductor piece 130, the resonance frequency of the tag antenna 112 is adjusted by the strength of capacitive coupling between the conductor piece 130 and the tag antenna 112. Then, by adjusting the strength of this capacitive coupling, the resonance frequency of the tag antenna 112 in a state where the management target article 105 is not placed can be set at a position very close to the use frequency.

これにより、実施の形態1にかかる物品管理システム10では、管理対象物品105が第2の絶縁部材122の上部に置かれているにも関わらず、ないとご判断ることを防止することができる。例えば、厚みが5mmとなる第2の絶縁部材122の上部に管理対象物品105として金属が置かれている場合、導体片130がないと、管理対象物品105の有無による信号強度の差は3dBとなり誤判断のおそれがある。一方、導体片130を設けることで、第2の絶縁部材122の厚みを5mmとしても管理対象物品105の有無による信号強度差が20dBとなり誤判断が発生する危険性が極めて低くなる。   Thereby, in the article management system 10 according to the first exemplary embodiment, it is possible to prevent the management target article 105 from being determined not to be present despite being placed on the upper part of the second insulating member 122. . For example, when a metal is placed as the management target article 105 on the second insulating member 122 having a thickness of 5 mm, if there is no conductor piece 130, the difference in signal strength due to the presence or absence of the management target article 105 is 3 dB. There is a risk of misjudgment. On the other hand, by providing the conductor piece 130, even if the thickness of the second insulating member 122 is 5 mm, the signal intensity difference depending on the presence or absence of the management target article 105 is 20 dB, and the risk of erroneous determination is extremely reduced.

物品管理システム10では、誘電体層101、ストリップ導体102a、グランド導体102g及びRFタグ104を含むセンサシートを床、或いは、棚に敷き詰める。そして、物品管理システム10では、センサシートの耐久性或いは美観のためにセンサシートの上部に床材等のカバー材を設けることがある。そして、このカバー材には、用途によって種々の厚みが求められる。そのため、物品管理システム10では、カバー材の厚みによらず誤検出を防止することが求められている。このような状況においては、カバー材の厚みが5mm〜10mm程度となった場合においても誤検出を防止できる導体片130を有する物品管理システム10は特に有効である。   In the article management system 10, a sensor sheet including a dielectric layer 101, a strip conductor 102a, a ground conductor 102g, and an RF tag 104 is spread on a floor or a shelf. In the article management system 10, a cover material such as a flooring may be provided on the upper part of the sensor sheet for durability or aesthetics of the sensor sheet. And various thickness is calculated | required by this use for this cover material. Therefore, the article management system 10 is required to prevent erroneous detection regardless of the thickness of the cover material. In such a situation, the article management system 10 having the conductor piece 130 that can prevent erroneous detection even when the thickness of the cover material is about 5 mm to 10 mm is particularly effective.

なお、上記実施の形態の説明では、調整板をストリップ導体102aと同じ層に形成した。この場合、調整板はストリップ導体102aと同じ工程でプリント基板等の誘電体層101上に形成することができる。   In the description of the above embodiment, the adjustment plate is formed in the same layer as the strip conductor 102a. In this case, the adjustment plate can be formed on the dielectric layer 101 such as a printed board in the same process as the strip conductor 102a.

また、上記実施の形態の説明では、調整板をストリップ導体102aと同じ層に形成したが、調整板は、RFタグ104の少なくとも一部と重なる位置に形成されていれば良く、例えば、RFタグ104と同じ層に形成されていても良い。そこで、調整板の設置位置の別の形態を示す図を図12及び図13に示す。   In the description of the above embodiment, the adjustment plate is formed in the same layer as the strip conductor 102a. However, the adjustment plate may be formed at a position overlapping at least a part of the RF tag 104. For example, the RF tag It may be formed in the same layer as 104. Then, the figure which shows another form of the installation position of an adjustment board is shown in FIG.12 and FIG.13.

図12に示す物品管理システム20は、調整板(例えば、導体片131)をRFタグ104と同じ層であって、RFタグ104の下部に設けたものである。図13に示す物品管理システム30は、調整板(例えば、導体片132)をRFタグ104と同じ層であって、RFタグ104の上部に設けたものである。この図12及び図13に示した設置方法は、調整板を例えば導体シールとし、導体シールをRFタグ104に貼り付けることで実現することができる。   In the article management system 20 shown in FIG. 12, an adjustment plate (for example, a conductor piece 131) is provided in the same layer as the RF tag 104 and is provided below the RF tag 104. In the article management system 30 illustrated in FIG. 13, an adjustment plate (for example, a conductor piece 132) is the same layer as the RF tag 104 and is provided on the upper part of the RF tag 104. The installation method shown in FIGS. 12 and 13 can be realized by using an adjustment plate as a conductor seal, for example, and attaching the conductor seal to the RF tag 104.

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。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

1、10、20、30 物品管理システム
11 アンテナ基板
12 アンテナ基板
13 導体シート
14a、14b 分配器
16 スペーサー
101 誘電体層
102 リーダアンテナ
102a ストリップ導体
102g グランド導体
103 RFIDリーダ
104 RFタグ
105 管理対象物品
110 管理対象物品配置領域
111 RFIDチップ
112 タグアンテナ
121 第1の絶縁部材
122 第2の絶縁部材
130、131、132 導体片
Rt 整合終端抵抗
1, 10, 20, 30 Item management system 11 Antenna substrate 12 Antenna substrate 13 Conductor sheet 14a, 14b Distributor 16 Spacer 101 Dielectric layer 102 Reader antenna 102a Strip conductor 102g Ground conductor 103 RFID reader 104 RF tag 105 Management object 110 Managed object arrangement area 111 RFID chip 112 Tag antenna 121 First insulating member 122 Second insulating member 130, 131, 132 Conductor piece Rt Matching termination resistance

Claims (13)

第1の面にストリップ導体が形成され、前記第1の面と対向する第2の面にグランド導体が形成されるアンテナ基板と、
前記ストリップ導体を介して前記ストリップ導体の近傍に配置されるRFタグから前記RFタグのタグ情報を読み出すRFIDリーダと、
前記RFタグが前記アンテナ基板上に配置された状態で、前記アンテナ基板を上面視した場合に、前記RFタグの少なくとも一部と重なる位置に配置され、前記RFタグのタグアンテナの共振周波数を調整する調整板と、
を有する物品管理システム。
An antenna substrate having a strip conductor formed on a first surface and a ground conductor formed on a second surface facing the first surface;
An RFID reader that reads tag information of the RF tag from an RF tag disposed in the vicinity of the strip conductor via the strip conductor;
When the antenna substrate is viewed from above with the RF tag disposed on the antenna substrate, the RF tag is disposed at a position overlapping at least a part of the RF tag, and the resonance frequency of the tag antenna of the RF tag is adjusted. An adjustment plate to be
An article management system.
前記ストリップ導体が形成される層に積層される第1の絶縁部材を有し、
前記RFタグは、前記第1の絶縁部材を介して前記ストリップ導体に近接するように配置され、
前記調整板は、前記ストリップ導体が形成される層と同じ層に形成される請求項1に記載の物品管理システム。
A first insulating member laminated on the layer where the strip conductor is formed;
The RF tag is disposed so as to be close to the strip conductor via the first insulating member,
The article management system according to claim 1, wherein the adjustment plate is formed in the same layer as the layer in which the strip conductor is formed.
前記グランド導体から前記ストリップ導体に向かう方向を上方向とした場合、前記調整板は、前記RFタグの上又は下に形成される請求項1に記載の物品管理システム。   2. The article management system according to claim 1, wherein when the direction from the ground conductor toward the strip conductor is an upward direction, the adjustment plate is formed above or below the RF tag. 前記調整板は、導体である請求項1又は2に記載の物品管理システム。   The article management system according to claim 1, wherein the adjustment plate is a conductor. 前記調整板は、前記RFタグ毎に設けられる請求項1乃至3のいずれか1項に記載の物品管理システム。   The article management system according to claim 1, wherein the adjustment plate is provided for each of the RF tags. グランド電位が与えられるグランド導体と、
前記グランド導体の上面に形成される誘電体層と、
前記誘電体層の上層に形成される配線であって、上部に置かれるRFタグとRFIDリーダとの間で送受信される信号を送受信するストリップ導体と、
前記RFタグが前記ストリップ導体の上部に配置された状態で、前記ストリップ導体を上面視した場合に、前記RFタグの少なくとも一部と重なる位置に配置され、前記RFタグのタグアンテナの共振周波数を調整する調整板と、
を有するリーダアンテナ。
A ground conductor to which a ground potential is applied;
A dielectric layer formed on the top surface of the ground conductor;
A strip conductor that is formed in an upper layer of the dielectric layer, and that transmits and receives signals transmitted and received between the RF tag placed on the dielectric layer and the RFID reader;
When the strip conductor is viewed from above with the RF tag disposed on the top of the strip conductor, the RF tag is disposed at a position overlapping at least a part of the RF tag, and the resonance frequency of the tag antenna of the RF tag is set. An adjustment plate to be adjusted;
A reader antenna.
前記ストリップ導体が形成される層に積層される第1の絶縁部材を有し、
前記RFタグは、前記第1の絶縁部材を介して前記ストリップ導体に近接するように配置され、
前記調整板は、前記ストリップ導体が形成される層と同じ層に形成される請求項6に記載のリーダアンテナ。
A first insulating member laminated on the layer where the strip conductor is formed;
The RF tag is disposed so as to be close to the strip conductor via the first insulating member,
The reader antenna according to claim 6, wherein the adjustment plate is formed on the same layer as the layer on which the strip conductor is formed.
前記グランド導体から前記ストリップ導体に向かう方向を上方向とした場合、前記調整板は、前記RFタグの上又は下に形成される請求項6に記載のリーダアンテナ。   The reader antenna according to claim 6, wherein the adjustment plate is formed above or below the RF tag when a direction from the ground conductor toward the strip conductor is an upward direction. 前記調整板は、導体である請求項6乃至8のいずれか1項に記載のリーダアンテナ。   The reader antenna according to claim 6, wherein the adjustment plate is a conductor. RFタグと、
第1の面に前記RFタグの下部に配線されるストリップ導体が形成され、前記第1の面と対向する第2の面にグランド導体が形成される複数のアンテナ基板と、
前記RFタグが前記ストリップ導体の上部に配置された状態で、前記ストリップ導体を上面視した場合に、前記RFタグの少なくとも一部と重なる位置に配置され、前記RFタグのタグアンテナの間の共振周波数を調整する調整板と、
を有するセンサシート。
An RF tag;
A plurality of antenna substrates on which a strip conductor is formed on the first surface and is wired below the RF tag, and a ground conductor is formed on a second surface opposite to the first surface;
When the strip conductor is viewed from above in a state where the RF tag is disposed on the upper portion of the strip conductor, the RF tag is disposed at a position overlapping at least a part of the RF tag, and resonance between the tag antennas of the RF tag An adjustment plate for adjusting the frequency,
A sensor sheet.
前記ストリップ導体が形成される層に積層される第1の絶縁部材を有し、
前記RFタグは、前記第1の絶縁部材を介して前記ストリップ導体に近接するように配置され、
前記調整板は、前記ストリップ導体が形成される層と同じ層に形成される請求項10に記載のセンサシート。
A first insulating member laminated on the layer where the strip conductor is formed;
The RF tag is disposed so as to be close to the strip conductor via the first insulating member,
The sensor sheet according to claim 10, wherein the adjustment plate is formed in the same layer as the layer in which the strip conductor is formed.
前記グランド導体から前記ストリップ導体に向かう方向を上方向とした場合、前記調整板は、前記RFタグの上又は下に形成される請求項10に記載のセンサシート。   The sensor sheet according to claim 10, wherein the adjustment plate is formed above or below the RF tag when a direction from the ground conductor toward the strip conductor is an upward direction. 前記調整板は、導体である請求項10乃至12のいずれか1項に記載のセンサシート。   The sensor sheet according to claim 10, wherein the adjustment plate is a conductor.
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