JP2020113141A - RFID system and reader/writer device - Google Patents

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Abstract

To make it possible to use an RF tag in the UHF band in a technology that arranges antennas of a reader/writer device in matrix on a two-dimensional plane and recognize where on the two-dimensional plane an RF tag is arranged.SOLUTION: An RFID system 1 comprises: an RF tag 3 that is provided with an antenna 31 for resonance in a loop shape including an impedance adjustment circuit for a dipole antenna for the UHF band; and a reader/writer device 2 that arranges a plurality of booster antennas 201 having the same shape as that of an antenna element of the dipole antenna for the UHF band in matrix on a surface panel 20 while shifting an arrangement angle by 90 degrees in an X-Y direction, and arranges a plurality of reader/writer antennas 210 having the same shape and the same size as those of the booster antennas 201 in matrix on a circuit board 21 such that the reader/writer antennas are aligned in direction with the booster antennas 201 and face the booster antennas 201 in the one-to-one correspondence relationship.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は,無線により人や物を自動認識するRFID(Radio Frequency Identification)分野に関し,更に詳しくは,UHF帯におけるマルチパスによる混信を防止することを目的とした発明である。 The present invention relates to the field of RFID (Radio Frequency Identification) for automatically recognizing a person or an object by radio, and more specifically, it is an invention for preventing interference due to multipath in the UHF band.

無線により人や物を自動認識するRFIDシステムに係る技術として,RFタグとの交信に用いるリーダライタ装置のアンテナを二次元平面にマトリクス状に配置し,RFタグが二次元平面のどこに配置されているかを認識する技術が知られている(例えば,特許文献1)。この技術を応用できるシチュエーションとしては,工場のセル生産職場において工具や中間製品が作業机のどこに置いてあるか確実に認識できるようにするシステムや、アミューズメント施設においてRFタグが装着された人形やカードを用いた対戦型ゲームが考えられる。 As a technology related to an RFID system for automatically recognizing a person or an object by radio, antennas of a reader/writer device used for communication with an RF tag are arranged in a matrix on a two-dimensional plane, and where the RF tag is arranged on the two-dimensional plane. A technique for recognizing whether or not there is known (for example, Patent Document 1). Situations to which this technology can be applied include a system that makes it possible to reliably recognize where tools and intermediate products are placed on the work desk in the cell production workplace of a factory, and dolls and cards equipped with RF tags in amusement facilities. A battle game using is conceivable.

RFIDシステムで用いる周波数帯としては,現在,HF(High Frequency)帯(13.56MHzなど)とUHF(Ultra High Frequency)帯(860-960MHz)が主流であり,UHF帯の方がRFタグの製造コストを安価にできることが知られている。これは,UHF帯用のICチップの価格がHF帯用のICチップより安価であること,UHF帯用のアンテナ構造がHF帯用のアンテナ構造より単純にできること,などの理由による。 Currently, the HF (High Frequency) band (13.56MHz, etc.) and UHF (Ultra High Frequency) band (860-960MHz) are the mainstream frequency bands used in RFID systems, and the UHF band is more costly to manufacture RF tags. It is known that can be made cheap. This is because the price of the IC chip for the UHF band is lower than that of the IC chip for the HF band, and the antenna structure for the UHF band can be made simpler than the antenna structure for the HF band.

RFタグとの交信に用いるリーダライタ装置のアンテナを二次元平面にマトリクス状に配置し,RFタグが二次元平面のどこに配置されているかを認識する技術でも,製造コストが安価になるUHF帯のRFタグを使用したいが,UHF帯のRFタグには,マルチパス(multipath propagation)による混信が発生し易い問題があるため,UHF帯のRFタグは,この技術に不向きとされていた。実際,特許文献1で開示された発明における周波数帯はHF帯(13.56MHz)で,リーダライタ装置のアンテナはコイルアンテナになっている。 Even in the technique of arranging the antennas of the reader/writer device used for communication with the RF tag in a matrix on the two-dimensional plane and recognizing where on the two-dimensional plane the RF tag is arranged, the manufacturing cost becomes low. Although it is desired to use the RF tag, the UHF band RF tag is not suitable for this technology because the RF tag in the UHF band is likely to cause interference due to multipath propagation. In fact, the frequency band in the invention disclosed in Patent Document 1 is the HF band (13.56 MHz), and the antenna of the reader/writer device is a coil antenna.

WO2014/136167号公報WO2014/136167

そこで,本発明は,RFタグとの交信に用いるリーダライタ装置のアンテナを二次元平面にマトリクス状に配置し,RFタグが二次元平面のどこに配置されているかを認識する技術で,UHF帯のRFタグを使用できるようにすることを目的とする。 Therefore, the present invention is a technique for arranging the antennas of the reader/writer device used for communication with the RF tag in a matrix on a two-dimensional plane and recognizing where on the two-dimensional plane the RF tag is arranged. The purpose is to enable the use of RF tags.

本発明は,UHF帯の周波数を利用するRFIDシステムであって,UHF帯用ダイポールアンテナのインピーダンス調整回路を含むループ状の共振用アンテナとICチップとから少なくとも構成されるインレイを備えたRFタグと,UHF帯用ダイポールアンテナの直線状のアンテナ素子と同形状になっている複数のブースターアンテナを,X−Y方向で配置角度を90度ずらしてマトリクス状に表面パネルに配置し,前記ブースターアンテナと同形状・同サイズになっている複数のリーダライタアンテナを,前記ブースターアンテナとの向きを揃え前記ブースターアンテナと一対一対応の関係で対向するようにマトリクス状に回路基板に配置しているリーダライタ装置とを含むRFIDシステムである。
なお,本発明では,前記リーダライタアンテナと接続しているRF回路の通信電波出力を,前記RFタグと無線通信可能となる最小出力値に設定することが望ましい。
更に,本発明では,本発明に係るRFIDシステムを構成するリーダライタ装置についても特許権を請求する。
The present invention relates to an RFID system that uses frequencies in the UHF band, and an RF tag including an inlay that includes at least a loop-shaped resonance antenna including an impedance adjustment circuit for a UHF dipole antenna and an IC chip. , A plurality of booster antennas having the same shape as the linear antenna element of the UHF band dipole antenna are arranged on the front panel in a matrix with the arrangement angles being shifted by 90 degrees in the XY direction. A reader/writer in which a plurality of reader/writer antennas having the same shape and size are arranged on a circuit board in a matrix so as to face the booster antenna in a one-to-one correspondence with the direction of the booster antenna aligned. An RFID system including a device.
In the present invention, it is desirable to set the communication radio wave output of the RF circuit connected to the reader/writer antenna to the minimum output value that enables wireless communication with the RF tag.
Furthermore, the present invention claims a patent right for the reader/writer device that constitutes the RFID system according to the present invention.

本発明では,UHF帯におけるマルチパスによる混信を防止するため,UHF帯用ダイポールアンテナの共振用アンテナをRFタグに備えさせ,UHF帯用ダイポールアンテナの直線状のアンテナ素子と同形状のブースターアンテナをリーダライタ装置に備えさせることで,ブースターアンテナの上にRFタグを置いたときのみ,RFタグが動作するようにしている。更に,本発明では,UHF帯におけるマルチパスによる混信を防止するため,ブースターアンテナとリーダライタアンテナを,X−Y方向で配置角度を90度ずらしてマトリクス状に配置することで,ブースターアンテナとリーダライタアンテナの対における混信を防止している。 In the present invention, in order to prevent interference due to multipath in the UHF band, an RF tag is provided with a resonance antenna of the UHF band dipole antenna, and a booster antenna having the same shape as the linear antenna element of the UHF band dipole antenna is provided. By providing the reader/writer device with the RF tag, the RF tag operates only when the RF tag is placed on the booster antenna. Further, according to the present invention, in order to prevent interference due to multipath in the UHF band, the booster antenna and the reader/writer antenna are arranged in a matrix with the arrangement angles shifted by 90 degrees in the XY directions. Interference between the pair of writer antennas is prevented.

本実施形態に係るRFIDシステムの構成を説明する図。The figure explaining the structure of the RFID system which concerns on this embodiment. 一般的なUHF帯用ダイポールアンテナを説明する図。The figure explaining the general dipole antenna for UHF bands. RFタグの構成を説明する図。FIG. 6 illustrates a structure of an RF tag. リーダライタ装置が備える表面パネルを説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a front panel included in a reader/writer device. リーダライタ装置が備える回路基板の表面を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a surface of a circuit board included in a reader/writer device. リーダライタ装置が備える回路基板の裏面を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a back surface of a circuit board included in the reader/writer device. RFタグがリーダライタ装置に置かれた状態を説明する図。FIG. 6 illustrates a state in which an RF tag is placed in a reader/writer device. カード読み取り部にRFタグが置かれたときのアンテナの重なり状態を説明する図。The figure explaining the overlapping state of the antenna when an RF tag is put on the card reading part. B−B’断面図。B-B' sectional drawing.

ここから,本発明に係る実施形態について記載する。本実施形態は,本発明の理解を容易にするためのものであり,本発明は,本実施形態に限定されるものではない。また,特に断りのない限り,図面は,本発明の理解を容易にするために描かれた模式的な図である。 From here, the embodiment concerning the present invention is described. This embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment. Further, the drawings are schematic diagrams drawn to facilitate understanding of the present invention, unless otherwise specified.

図1は,本実施形態に係るRFIDシステム1の構成を説明する図である。本実施形態に係るRFIDシステム1は,本実施形態に係るRFIDシステム1で利用される非接触データキャリアとなるRFタグ3と,UHF帯の周波数を利用してRFタグ3と無線で通信するリーダライタ装置2を含む。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an RFID system 1 according to this embodiment. The RFID system 1 according to the present embodiment is a reader that wirelessly communicates with the RF tag 3 that is a non-contact data carrier used in the RFID system 1 according to the present embodiment and a frequency in the UHF band. A writer device 2 is included.

図1で図示したように,リーダライタ装置2の表面パネル20には,RFタグ3を置く位置を指定するカード読み取り部200をマトリクス状(ここでは,3行3列)に設け,カード読み取り部200の内側には,金属板(金属箔も含む)が用いられたブースターアンテナ201を設けている。カード読み取り部200の内側に設けるブースターアンテナ201の形状は直線形状で,複数のブースターアンテナ201が,X−Y方向で配置角度を90度ずらしてマトリクス状に配置されている。 As shown in FIG. 1, on the front panel 20 of the reader/writer device 2, card reading units 200 for designating a position to place the RF tag 3 are provided in a matrix form (here, 3 rows and 3 columns). Inside the 200, a booster antenna 201 using a metal plate (including metal foil) is provided. The shape of the booster antenna 201 provided inside the card reading unit 200 is a linear shape, and the plurality of booster antennas 201 are arranged in a matrix with the arrangement angle shifted by 90 degrees in the XY directions.

リーダライタ装置2の内側,すなわち,表面パネル20の下側には回路基板21が実装されており,回路基板21の表面には,ブースターアンテナ201と同形状・同サイズになっており,金属板(金属箔も含む)が用いられた複数のリーダライタアンテナ210が,ブースターアンテナ201との向きを揃えブースターアンテナ201と一対一対応の関係で対向するようにマトリクス状に配置されている。 A circuit board 21 is mounted on the inner side of the reader/writer device 2, that is, on the lower side of the surface panel 20, and the surface and the shape of the booster antenna 201 are the same as those of the booster antenna 201. A plurality of reader/writer antennas 210 (including metal foil) are arranged in a matrix so that they are aligned with the booster antenna 201 and face the booster antenna 201 in a one-to-one correspondence.

ブースターアンテナ201とは,UHF帯を利用するRFID分野では周知技術となるブースター方式を利用されるアンテナである。ブースター方式とは,例えば,特開2013−46326で述べているように,サイズが小さい共振用アンテナ31とこれに接続したICチップ32を含むインレイ30の通信距離を,共振用アンテナ31よりもサイズが大きいブースターアンテナ201を利用して延ばす方式である。 The booster antenna 201 is an antenna that uses a booster method, which is a well-known technique in the RFID field that uses the UHF band. The booster method is, for example, as described in JP-A-2013-46326, the communication distance of the resonance antenna 31 having a small size and the inlay 30 including the IC chip 32 connected thereto is smaller than that of the resonance antenna 31. This is a method of extending by using a booster antenna 201 having a large size.

一般的なブースター方式では,共振用アンテナ31を有するインレイ30とブースターアンテナ201を共にRFタグ3に実装するが,本実施形態では,共振用アンテナ31を有するインレイ30のみをRFタグ3に実装し,ブースターアンテナ201をリーダライタ装置2のカード読み取り部200に設けている。このようにすることで,リーダライタ装置2のカード読み取り部200に配置されたブースターアンテナ201の上側にRFタグ3を置くことで,共振用アンテナ31とブースターアンテナ201が電気的に結合してRFタグ3が動作する。 In a general booster method, both the inlay 30 having the resonance antenna 31 and the booster antenna 201 are mounted on the RF tag 3, but in the present embodiment, only the inlay 30 having the resonance antenna 31 is mounted on the RF tag 3. The booster antenna 201 is provided in the card reading unit 200 of the reader/writer device 2. By doing so, by placing the RF tag 3 on the upper side of the booster antenna 201 arranged in the card reading unit 200 of the reader/writer device 2, the resonance antenna 31 and the booster antenna 201 are electrically coupled to each other and the RF tag 3 is used. Tag 3 works.

図2は,一般的なUHF帯用ダイポールアンテナ4を説明する図である。図2(a)では,一般的なUHF帯用ダイポールアンテナ4の構造を図示している。一般的なUHF帯用ダイポールアンテナ4は,電力の供給と電波の送受信に用いられる線状のアンテナ素子40と,共振周波数の調整に用いられるインダクタンスを有するインピーダンス調整回路41がアンテナ素子40に接続した構造になっており,ICチップ32はインピーダンス調整回路41に接続している。 FIG. 2 is a diagram illustrating a general UHF band dipole antenna 4. FIG. 2A shows the structure of a general UHF band dipole antenna 4. In a general UHF band dipole antenna 4, a linear antenna element 40 used for supplying electric power and transmitting/receiving radio waves, and an impedance adjusting circuit 41 having an inductance used for adjusting resonance frequency are connected to the antenna element 40. The IC chip 32 has a structure and is connected to the impedance adjustment circuit 41.

図2(a)で図示した一般的なUHF帯用ダイポールアンテナ4は,その機能に応じて,図2(b)のように2つのパートに分けることができる。一つは,電力の供給と電波の送受信に用いられる線状のアンテナ素子40で,もう一つは,共振周波数の調整に用いられるインダクタンスを有するインピーダンス調整回路41である。本実施形態では,電力の供給と電波の送受信に用いられるアンテナ素子40をブースターアンテナ201に利用し,共振周波数の調整に用いられるインダクタンスを有しICチップ32が接続されるインピーダンス調整回路41をインレイ30に利用する。 The general UHF band dipole antenna 4 shown in FIG. 2A can be divided into two parts as shown in FIG. 2B according to its function. One is a linear antenna element 40 used for power supply and radio wave transmission/reception, and the other is an impedance adjustment circuit 41 having an inductance used for resonance frequency adjustment. In this embodiment, the antenna element 40 used for power supply and radio wave transmission/reception is used for the booster antenna 201, and the impedance adjustment circuit 41 having the inductance used for resonance frequency adjustment and connected to the IC chip 32 is inlaid. Use for 30.

図3は,本実施形態に係るRFタグ3の構成を説明する図である。図3で図示したように,RFタグ3の中央部の内部にはインレイ30が実装されている。インレイ30は,共振周波数の調整に用いられるインダクタンスを有する共振用アンテナ31とこれに接続したICチップ32を有し,インレイ30が有する共振用アンテナ31の形状は,インピーダンス調整回路41を含むループ状になっている。なお,インレイ30が有する共振用アンテナ31は,銅箔やアルミニウム箔などの金属箔を用いたエッチング加工や,導電性ペースを用いた印刷加工などにより形成できる。 FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the RF tag 3 according to this embodiment. As illustrated in FIG. 3, an inlay 30 is mounted inside the center of the RF tag 3. The inlay 30 has a resonance antenna 31 having an inductance used for adjusting the resonance frequency and an IC chip 32 connected to the resonance antenna 31. The shape of the resonance antenna 31 included in the inlay 30 is a loop shape including an impedance adjustment circuit 41. It has become. The resonance antenna 31 included in the inlay 30 can be formed by etching using a metal foil such as copper foil or aluminum foil, or printing using a conductive pace.

インレイ30が有する共振用アンテナ31の形状は,インピーダンス調整回路41を含むループ状にしているのは,カード読み取り部200に置くときのRFタグ3の向きやインレイ30を実装したRFタグ3を置くカード読み取り部200に応じて,共振用アンテナ31とブースターアンテナ201の相対角度が変わるからである。例えば,「a」の記号が付されたカード読み取り部200と,その右側になる「b」の記号が付されたカード読み取り部200では,ブースターアンテナ201の角度は90度ずれている。 The shape of the resonance antenna 31 included in the inlay 30 is a loop including the impedance adjusting circuit 41. The orientation of the RF tag 3 when placed in the card reading unit 200 and the RF tag 3 having the inlay 30 placed therein are placed. This is because the relative angle between the resonance antenna 31 and the booster antenna 201 changes depending on the card reading unit 200. For example, the angle of the booster antenna 201 is deviated by 90 degrees between the card reading unit 200 with the symbol "a" and the card reading unit 200 with the symbol "b" on the right side thereof.

インピーダンス調整回路41を含むループ状に共振用アンテナ31の形状をすることで,カード読み取り部200に置くときのRFタグ3の向きやインレイ30を実装したRFタグ3を置くカード読み取り部200にかかわらず,カード読み取り部200に配置されたブースターアンテナ201の上側に置くことで,共振用アンテナ31とブースターアンテナ201により一般的なUHF帯用ダイポールアンテナ4の形状を形成できる。 By forming the resonance antenna 31 in a loop shape including the impedance adjustment circuit 41, the orientation of the RF tag 3 when placed on the card reading unit 200 and the card reading unit 200 on which the RF tag 3 having the inlay 30 is placed can be provided. Instead, by placing it on the upper side of the booster antenna 201 arranged in the card reading unit 200, the resonance antenna 31 and the booster antenna 201 can form the general shape of the dipole antenna 4 for the UHF band.

図4は,本実施形態に係るリーダライタ装置2の表面パネル20を説明する図である。図1や図4で図示したように,リーダライタ装置2の表面パネル20には,RFタグ3を置く位置を指定するカード読み取り部200がマトリクス状に設けられ,一つのカード読み取り部200には,RFタグ3に実装したインレイ30と電気的に結合する直線状のブースターアンテナ201が設けられている。 FIG. 4 is a diagram illustrating the front panel 20 of the reader/writer device 2 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1 and FIG. 4, on the front panel 20 of the reader/writer device 2, card reading units 200 for designating a position where the RF tag 3 is placed are provided in a matrix, and one card reading unit 200 is provided. , A linear booster antenna 201 that is electrically coupled to the inlay 30 mounted on the RF tag 3 is provided.

ブースターアンテナ201は,ブースターアンテナ201の上側に置かれたRFタグ3の共振用アンテナ31と重なり,図2(a)で図示した一般的なUHF帯用ダイポールアンテナ4の形状を形成する。共振用アンテナ31とブースターアンテナ201により一般的なUHF帯用ダイポールアンテナ4の形状を形成することで,RFタグ3は,ブースターアンテナ201の上側に置かれたときのみ正常に動作する状態になり,UHF帯におけるマルチパスによる混信を防止できる。 The booster antenna 201 overlaps with the resonance antenna 31 of the RF tag 3 placed on the upper side of the booster antenna 201, and forms the shape of the general UHF band dipole antenna 4 shown in FIG. 2A. By forming the shape of the general UHF band dipole antenna 4 by the resonance antenna 31 and the booster antenna 201, the RF tag 3 is in a state of operating normally only when placed on the upper side of the booster antenna 201. It is possible to prevent interference due to multipath in the UHF band.

なお,RFタグ3は,ブースターアンテナ201の上側に置かれたときのみ正常に動作する状態になるため,カード読み取り部200には,RFタグ3を置く位置を指定するための工夫が必要になる。この工夫は,印刷絵柄により実現することもできるが,RFタグ3を置く位置を規制する凹部により実現することもできる。 Since the RF tag 3 is in a state of operating normally only when placed on the upper side of the booster antenna 201, the card reading unit 200 needs a device for designating the position where the RF tag 3 is placed. .. This device can be realized by a printed pattern, but can also be realized by a concave portion that regulates the position where the RF tag 3 is placed.

ブースターアンテナ201は,表面パネル20の表面または表面パネル20の裏面に設けることができるが,本実施形態では,図4のA−A’断面図で図示したように,カード読み取り部200の表面にブースターアンテナ201を設け,ブースターアンテナ201を覆う保護フィルム20aを接着層20bにより貼り付けている。これは,ブースターアンテナ201を保護するとともに,カード読み取り部200に置かれたRFタグ3とブースターアンテナ201の距離を短くする工夫である。 The booster antenna 201 can be provided on the front surface of the front panel 20 or the back surface of the front panel 20, but in the present embodiment, as shown in the AA′ sectional view of FIG. The booster antenna 201 is provided, and the protective film 20a that covers the booster antenna 201 is attached by the adhesive layer 20b. This is a device for protecting the booster antenna 201 and shortening the distance between the RF tag 3 placed on the card reading unit 200 and the booster antenna 201.

本実施形態において,X−Y方向で配置角度を90度ずらしてマトリクス状に複数のブースターアンテナ201を配置しているのは,X−Y方向で隣り合うブースターアンテナ201が相互に干渉するのを防止することで,UHF帯におけるマルチパスによる混信を防止するためである。 In the present embodiment, the plurality of booster antennas 201 are arranged in a matrix with the arrangement angle being shifted by 90 degrees in the XY direction, because the booster antennas 201 adjacent in the XY direction interfere with each other. This is to prevent interference due to multipath in the UHF band.

ブースターアンテナ201の形状を直線状にしているのは,ブースターアンテナ201に指向性を持たせるためである。ブースターアンテナ201の形状を直線状にしてブースターアンテナ201に指向性を持たせ,X−Y方向で隣り合うブースターアンテナ201の配置角度を90度ずらすことで,X−Y方向で隣り合うブースターアンテナ201は相互に干渉しなくなる。 The shape of the booster antenna 201 is linear because the booster antenna 201 has directivity. By making the shape of the booster antenna 201 linear and giving the booster antenna 201 directivity and shifting the arrangement angle of the booster antennas 201 adjacent in the XY direction by 90 degrees, the booster antennas 201 adjacent in the XY direction are shifted. Do not interfere with each other.

図5は,リーダライタ装置2の回路基板21の表面を説明する図で,図6は,リーダライタ装置2の回路基板21の裏面を説明する図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating the front surface of the circuit board 21 of the reader/writer device 2, and FIG. 6 is a diagram illustrating the back surface of the circuit board 21 of the reader/writer device 2.

リーダライタ装置2の表面パネル20に実装したブースターアンテナ201は,RFタグ3に実装したインレイ30の共振用アンテナ31と電気的に結合して機能するアンテナになるため,リーダライタ装置2が備える回路基板21の表面には,ブースターアンテナ201を利用してRFタグ3に実装したインレイ30と無線通信するためのリーダライタアンテナ210が実装される。 Since the booster antenna 201 mounted on the front panel 20 of the reader/writer device 2 becomes an antenna that electrically functions with the resonance antenna 31 of the inlay 30 mounted on the RF tag 3, the circuit included in the reader/writer device 2 A reader/writer antenna 210 for wirelessly communicating with the inlay 30 mounted on the RF tag 3 using the booster antenna 201 is mounted on the surface of the substrate 21.

リーダライタアンテナ210の形状・サイズは,ブースターアンテナ201と同形状・同サイズになっており,複数のリーダライタアンテナ210は,ブースターアンテナ201との向きを揃えブースターアンテナ201と一対一対応の関係で対向するようにマトリクス状に配置されている。ブースターアンテナ201と同様に,リーダライタアンテナ210をこのように配置することで,X−Y方向で隣り合うリーダライタアンテナ210は相互に干渉せず,UHF帯におけるマルチパスによる混信を防止できる。 The reader/writer antenna 210 has the same shape and size as the booster antenna 201, and the plurality of reader/writer antennas 210 are aligned with the booster antenna 201 in a one-to-one correspondence relationship with the booster antenna 201. They are arranged in a matrix so as to face each other. By arranging the reader/writer antennas 210 in this way, like the booster antennas 201, the reader/writer antennas 210 adjacent in the XY direction do not interfere with each other, and interference due to multipath in the UHF band can be prevented.

また,リーダライタアンテナ210とブースターアンテナ201を対向させることで,ブースターアンテナ201の上側に置かれたRFタグ3と無線通信可能となる通信電波出力の最小出力値を下げることができる。リーダライタ装置2の通信電波出力を,カード読み取り部200に置かれたRFタグ3と無線通信可能となる最小出力値に設定することで,リーダライタ装置2は,表面パネル20に置かれたRFタグ3以外を検出せず,UHF帯におけるマルチパスによる混信を確実に防止できる。 Further, by making the reader/writer antenna 210 and the booster antenna 201 face each other, it is possible to reduce the minimum output value of the communication radio wave output that enables wireless communication with the RF tag 3 placed above the booster antenna 201. By setting the communication radio wave output of the reader/writer device 2 to the minimum output value that enables wireless communication with the RF tag 3 placed in the card reading unit 200, the reader/writer device 2 is set to the RF placed on the front panel 20. Interference due to multipath in the UHF band can be reliably prevented without detecting anything other than the tag 3.

ブースターアンテナ201とリーダライタアンテナ210の間隔は,ブースターアンテナ201とリーダライタアンテナ210が物理的に接触しないことを条件として短い方が,上述の最小出力値を小さくでき,UHF帯におけるマルチパスによる混信をより確実に防止できる。また,リーダライタ装置2の筐体外郭を金属などの電波遮蔽材で構成すると,UHF帯におけるマルチパスによる混信の防止効果をより高められる。 The shorter the interval between the booster antenna 201 and the reader/writer antenna 210 is, the shorter the condition is that the booster antenna 201 and the reader/writer antenna 210 do not come into physical contact with each other. Can be prevented more reliably. Further, if the outer casing of the reader/writer device 2 is made of a radio wave shielding material such as metal, the effect of preventing interference due to multipath in the UHF band can be further enhanced.

図6で図示したように,リーダライタ装置2が備える回路基板21の裏面には,リーダライタ装置2の表面パネル20に置かれたRFタグ3とその位置を認識できるように,インレイ30との無線通信を制御する電気回路であるRF回路211と,リーダライタ装置2の動作を制御する電気回路である制御回路212の対が,回路基板21の表面に配置したリーダライタアンテナ210ごとに実装されている。回路基板21の表面に配置したリーダライタアンテナ210それぞれは,リーダライタアンテナ210に対応するRF回路211と接続している。また,制御回路212それぞれは,リーダライタ装置2が備える出力ポート213と接続している。制御回路212は,出力ポート213を介してRFタグ3から読み取ったデータを上位システムへ出力し,上位システムは,RFタグ3からデータを読み取った制御回路212から,リーダライタ装置2の表面パネル20におけるRFタグ3とその位置を認識できる。 As shown in FIG. 6, the RF tag 3 placed on the front panel 20 of the reader/writer device 2 and the inlay 30 are provided on the back surface of the circuit board 21 of the reader/writer device 2 so that the position of the RF tag 3 can be recognized. A pair of an RF circuit 211 that is an electric circuit that controls wireless communication and a control circuit 212 that is an electric circuit that controls the operation of the reader/writer device 2 is mounted for each reader/writer antenna 210 arranged on the surface of the circuit board 21. ing. Each reader/writer antenna 210 arranged on the surface of the circuit board 21 is connected to an RF circuit 211 corresponding to the reader/writer antenna 210. Further, each of the control circuits 212 is connected to the output port 213 provided in the reader/writer device 2. The control circuit 212 outputs the data read from the RF tag 3 to the host system via the output port 213, and the host system uses the control circuit 212 that reads the data from the RF tag 3 to display the front panel 20 of the reader/writer device 2. The RF tag 3 and its position in can be recognized.

なお,リーダライタ装置2の表面パネル20に置かれたRFタグ3とその位置を認識できるように,リーダライタ装置2が備える回路基板21に実装するRF回路211と制御回路212を一つにし,それぞれのリーダライタアンテナ210と接続するスイッチング回路を設け,スイッチング回路を利用してRF回路211と接続するリーダライタアンテナ210を切り替えるように構成することもできる。 In order to recognize the RF tag 3 placed on the front panel 20 of the reader/writer device 2 and its position, the RF circuit 211 and the control circuit 212 mounted on the circuit board 21 of the reader/writer device 2 are integrated into one, A switching circuit connected to each reader/writer antenna 210 may be provided, and the switching circuit may be used to switch the reader/writer antenna 210 connected to the RF circuit 211.

図7は,RFタグ3がリーダライタ装置2に置かれた状態を説明する図である。図7では,3枚のRFタグ3がリーダライタ装置の表面パネル20の上に置かれている。一枚目のRFタグ3は,「a」の記号が付されたカード読み取り部200の上に置かれ,二枚目のRFタグ3は,「f」の記号が付されたカード読み取り部200の上に置かれ,そして,三枚目のRFタグ3は,「g」の記号が付されたカード読み取り部200の上に置かれている。 FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the RF tag 3 is placed on the reader/writer device 2. In FIG. 7, three RF tags 3 are placed on the front panel 20 of the reader/writer device. The first RF tag 3 is placed on the card reading unit 200 with the symbol "a", and the second RF tag 3 is the card reading unit 200 with the symbol "f". , And the third RF tag 3 is placed on the card reading unit 200 marked with "g".

図8は,リーダライタ装置2のカード読み取り部200にRFタグ3が置かれたときのアンテナの重なり状態を説明する図である。図8では,アンテナ以外の要素(例えば,リーダライタ装置2の表面パネル20など)を図示していない。 FIG. 8 is a diagram illustrating an overlapping state of antennas when the RF tag 3 is placed on the card reading unit 200 of the reader/writer device 2. In FIG. 8, elements other than the antenna (for example, the front panel 20 of the reader/writer device 2) are not shown.

図8(a)では,「a」の記号が付されたカード読み取り部200の上に置かれたRFタグ3におけるアンテナの重なり状態を図示し,図8(b)では,「f」の記号が付されたカード読み取り部200の上に置かれたRFタグ3におけるアンテナの重なり状態を図示し,そして,図8(c)では,「g」の記号が付されたカード読み取り部200の上に置かれたRFタグ3におけるアンテナの重なり状態を図示している。 In FIG. 8A, the overlapping state of the antennas in the RF tag 3 placed on the card reading unit 200 with the symbol “a” is illustrated, and in FIG. 8B, the symbol “f” is shown. The overlapping state of the antennas in the RF tag 3 placed on the card reading unit 200 marked with is shown, and in FIG. 8(c), on the card reading unit 200 marked with "g". The overlapping state of the antennas in the RF tag 3 placed in FIG.

図8(a)から(c)で図示したように,カード読み取り部200にRFタグ3が置かれた状態で,リーダライタ装置2の表面側から順に,インレイ30の共振用アンテナ31,ブースターアンテナ201そしてリーダライタアンテナ210が順に積層された格好になる。図8(a)と図8(b)ではブースターアンテナ201の配置角度が異なり,また,図8(a)と図8(c)では共振用アンテナ31の向きが異なるが,図8(a)から(c)いずれの場合でも,共振用アンテナ31とブースターアンテナ201により一般的なUHF帯用ダイポールアンテナ4の形状を形成できる。 As illustrated in FIGS. 8A to 8C, with the RF tag 3 placed on the card reading unit 200, the resonance antenna 31 of the inlay 30 and the booster antenna are sequentially arranged from the front side of the reader/writer device 2. 201 and the reader/writer antenna 210 are laminated in order. The arrangement angle of the booster antenna 201 is different between FIGS. 8A and 8B, and the orientation of the resonance antenna 31 is different between FIGS. 8A and 8C, but FIG. In any of the cases from (c) to (c), the resonance antenna 31 and the booster antenna 201 can form the general shape of the UHF band dipole antenna 4.

図9は,図8(a)におけるB−B’断面図である。本実施形態では,図9で図示したように,RFタグ3に実装された共振用アンテナ31とリーダライタ装置2に実装されたブースターアンテナ201の間には,保護フィルム20aやRFタグ3の基材が存在する。共振用アンテナ31とブースターアンテナ201の間に存在する物の材料として比誘電率が高い材料を選択することで,共振用アンテナ31とブースターアンテナ201は電気的に結合して図2(a)で図示した一般的なUHF帯用ダイポールアンテナ4として機能する。 FIG. 9 is a sectional view taken along the line B-B′ in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 9, between the resonance antenna 31 mounted on the RF tag 3 and the booster antenna 201 mounted on the reader/writer device 2, the protective film 20a and the base of the RF tag 3 are provided. There is wood. By selecting a material having a high relative permittivity as the material of the material existing between the resonance antenna 31 and the booster antenna 201, the resonance antenna 31 and the booster antenna 201 are electrically coupled to each other and the resonance antenna 31 and the booster antenna 201 are electrically connected as shown in FIG. It functions as the illustrated general UHF band dipole antenna 4.

一方で,リーダライタ装置2に実装されたブースターアンテナ201とリーダライタ装置2に実装されたリーダライタアンテナ210の間には,表面パネル20や空気層が存在する。空気層の比誘電率は低いため,ブースターアンテナ201とリーダライタアンテナ210は電気的に結合せず,ブースターアンテナ201とリーダライタアンテナ210間で,電波方式による電力供給や無線通信は可能であるが,上述した理由により,UHF帯におけるマルチパスによる混信は防止される。 On the other hand, the surface panel 20 and the air layer are present between the booster antenna 201 mounted on the reader/writer device 2 and the reader/writer antenna 210 mounted on the reader/writer device 2. Since the relative permittivity of the air layer is low, the booster antenna 201 and the reader/writer antenna 210 are not electrically coupled to each other, and electric power supply and wireless communication by the radio wave method are possible between the booster antenna 201 and the reader/writer antenna 210. Due to the above-mentioned reasons, interference due to multipath in the UHF band is prevented.

1 RFIDシステム
2 リーダライタ装置
20 表面パネル
200 カード読み取り部
201 ブースターアンテナ
21 回路基板
210 リーダライタアンテナ
211 RF回路
3 RFタグ
30 インレイ
31 共振用アンテナ
32 ICチップ
1 RFID System 2 Reader/Writer Device 20 Surface Panel 200 Card Reader 201 Booster Antenna 21 Circuit Board 210 Reader/Writer Antenna 211 RF Circuit 3 RF Tag 30 Inlay 31 Resonant Antenna 32 IC Chip

Claims (3)

UHF帯用ダイポールアンテナのインピーダンス調整回路を含むループ状の共振用アンテナとICチップとから少なくとも構成されるインレイを備えたRFタグと,
UHF帯用ダイポールアンテナの直線状のアンテナ素子と同形状になっている複数のブースターアンテナを,X−Y方向で配置角度を90度ずらしてマトリクス状に表面パネルに配置し,前記ブースターアンテナと同形状・同サイズになっている複数のリーダライタアンテナを,前記ブースターアンテナとの向きを揃え前記ブースターアンテナと一対一対応の関係で対向するようにマトリクス状に回路基板に配置しているリーダライタ装置と,を含むRFIDシステム。
An RF tag having an inlay at least composed of a loop-shaped resonance antenna including an impedance adjusting circuit for a UHF band dipole antenna, and an IC chip,
A plurality of booster antennas, which have the same shape as the linear antenna element of the UHF band dipole antenna, are arranged on the front panel in a matrix with the arrangement angle shifted by 90 degrees in the XY direction. A reader/writer device in which a plurality of reader/writer antennas having the same shape and the same size are arranged on a circuit board in a matrix form so as to be aligned with the booster antenna and face the booster antenna in a one-to-one correspondence relationship. And an RFID system including.
前記リーダライタアンテナと接続しているRF回路の通信電波出力を,前記RFタグと無線通信可能となる最小出力値に設定したことを特徴とする,請求項1に記載したRFIDシステム。 The RFID system according to claim 1, wherein a communication radio wave output of an RF circuit connected to the reader/writer antenna is set to a minimum output value that enables wireless communication with the RF tag. 請求項1または2に記載したRFIDシステムを構成するリーダライタ装置。
A reader/writer device constituting the RFID system according to claim 1.
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