JP3344534B2 - 移動体検出装置のループアンテナ - Google Patents

移動体検出装置のループアンテナ

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JP3344534B2 JP23328095A JP23328095A JP3344534B2 JP 3344534 B2 JP3344534 B2 JP 3344534B2 JP 23328095 A JP23328095 A JP 23328095A JP 23328095 A JP23328095 A JP 23328095A JP 3344534 B2 JP3344534 B2 JP 3344534B2
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一哉 岩崎
一太郎 小林
伸二 池澤
誠 山崎
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動体検出装置
のループアンテナに関し、詳しくは、人等が運搬あるい
は携帯することで人あるいは人とともに移動する物品を
無線によるトランスポンダ方式で監視する監視システム
において、トランスポンダからの無線の受信強度パター
ンにおける不感帯を排除しあるいは低減し、対象を確実
に検出することができるような移動体検出装置のループ
アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】無線を利用するトランスポンダ方式で人
の入退室,物品の移動,持ち出しを管理する非接触式情
報受信システムとして、移動体からの識別情報を乗せた
電磁波をアンテナ介して受信する監視装置がある。監視
対象として人等に付帯するトランスポンダは、カード状
のもの、ロッド状のもの、そしてタグ状のものがあっ
て、電池で駆動する場合にはその消耗が問題となる。そ
の関係で、リーダ側からトランスポンダに、送受信アン
テナあるいは、他の送信アンテナを介して送られる電波
(バースト信号)をトランスポンダが受けて、この電波
のエネルギーを利用してコンデンサに電荷を充電し、こ
のコンデンサを電池として、トランスポンダは、保持し
ている個体固有の識別コードを電波で送り返すようにな
っている。そのために、リーダには発信回路が設けられ
ている。
【0003】タグ状のトランスポンダ(以下タグ)を例
として以下説明すれば、タグが監視領域となるゲートを
通過する時に、ゲート内でタグからの識別情報をゲート
に設けたループアンテナで受信する。図4に、そのよう
な監視システム(監視ゲート)の基本構成の一例を示
す。この種の監視システムは,リーダ1とホストコンピ
ュータ10(以下ホスト)とを備えていて、これらは一
般にRS232CインタフェースやLANなどの回線で
接続される。リーダは、例えば、受信回路3、復調回路
4、コントローラ5、通信回路6等から構成される電波
モジュール2を内蔵し、送受信アンテナ7,7を介して
トランスポンダ8に対して、例えば、最初の50msec
を送信期間とし、次の50msec を受信期間として、1
00msec の周期で送受信を行う。
【0004】送受信アンテナ7,7は、ゲート11に配
置されていて、タグ(トランスポンダ)8側から送出さ
れる識別コードで変調されたFM信号を受信する。受信
信号は、受信回路3で増幅されて復調回路4により識別
コード部分がシリアルなデジタル値にされて抽出され
る。コントローラ5は、識別コードが検出されると、こ
れを受けて、これを検出し内部レジスタにセットしてこ
の識別コードをシリアルに通信回路6に送り、回線9へ
送出してホスト10側に送信する。このゲート11で使
用する送受信用アンテナ7,7は、対向し合う2辺が同
じ長さとなる矩形のループアンテナ形状とされるのが一
般的であり、タグ8の移動方向にほぼ平行となる面に配
置される。
【0005】タグ8がゲート11を通過する場合、管理
する人もしくは物にタグを付着させるさせているため
に、タグ8がゲート11に対して直角、水平となること
が最も多い。そのため、タグ8からの電波をアンテナ7
が効率よく受信できるようにするためにアンテナ7の辺
をタグ8と直角、水平となるように矩形にしてある。ま
た、ゲート11における矩形状のループアンテナの実装
方法は、通常、アンテナを2枚同じ高さで向かい合わ
せ、ゲート11において対向設置するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合、タ
グ(トランスポンダ)は、図5に示すように、小型であ
り、その発信エネルギーが小さく、それがアンテナルー
プの内部に入る関係で、ゲート11を通過するときに
は、図6に示すように、タグ8からの電波を受信できな
い不感帯エリアが発生する。その結果、トランスポンダ
からの信号をリーダが受けられない問題がある。なお、
図5において、12は、電池となるコンデンサであり、
20は、電波モジュールであって、ROM13を参照し
て識別コードで変調された返信用の電波を発生する。そ
の内部回路は、図4の電波モジュール2に対応している
が、電波モジュール2における復調回路4がこのモジュ
ールでは変調回路になっている。14は、タグ8に設け
られた電波発信用のアンテナである。図6において、
(a)は、ゲート11におけるアンテナ7の正面図であ
り、(b)がそのA−A断面からみた側面図であって、
これにタグ8に対する受信強度パターン16を加えて示
してある。ここでは、タグ8は、これに内蔵される発信
用のアンテナ14を代表として示してある。7aは、ア
ンテナ7のコイルそのものを示し、15は、アンテナ7
を収納する筐体であり、17がアンテナ7の受信強度パ
ターン16においてその中央部分に発生する不感帯であ
る。
【0007】さて、前記のような条件においては、トラ
ンスポンダ8からの電磁波の強さは、アンテナとトラン
スポンダまでの距離の2乗に反比例して減衰していく。
また、トランスポンダからの電磁波によってアンテナに
発生する誘導電流の強さは、情報を受け取るアンテナの
辺の長さによって決まる。そこで、タグ8がゲートを通
過する時に、ゲート内でタグ8からの識別信号を受信で
きない不感帯がある。この不感帯は、タグ8がゲートを
通過する時の対向角度によりそれぞれ特徴のあるエリア
となる。不感帯が発生する理由には、タグ8からの識別
情報の返信波がリーダ1の受信用のアンテナ7側で打ち
消し合う場合と、送信時のアンテナ7からの電磁波がタ
グ8側で打ち消し合う場合の2通りがあるが、特に前者
が問題になる。
【0008】図7は、不感帯が発生する原理の説明図で
あって、タグ8からの識別情報の返信波である電磁波1
8によって発生する誘導電流がリーダ1のコイル7a側
で打ち消し合いタグ8からの電波が受信できなくなる。
従来、トランスポンダ方式の監視ゲートにおいて、移動
体であるタグ8がループアンテナのコイル7aの対向す
る2辺からの距離と等しい場所、つまりコイル7aの中
心線に沿って対向角度が直角で通過する場合には、移動
体からの返信波である電磁波18を受信するコイル7a
の辺が同じでタグ8までの距離が同じために、電磁波1
8によってコイル7aに発生するタグ8からの識別情報
であるI1、I2の電流の大きさはほぼ等しくなる。その
ため、リーダ1へ流れる識別情報の電流Iaは、I1、
I2が打ち消し合うためにゼロになる。これは、タグ8
は、アンテナに比べて小さいので、タグ8が垂直方向に
なった場合もほぼ同様である。
【0009】その結果、タグ8とゲート11の対向角度
によって、コイル7aの中心線付近で情報の受信が行え
なくなる不感帯17が発生する。たとえ、このコイル7
aを2枚対向設置したとしても、そのゲートでは、ゲー
トの中心を前後に貫くような不感帯が生じる。したがっ
て、この発明は、トランスポンダからの無線の受信強度
パターンにおける不感帯をトランスポンダの移動方向か
ら排除しあるいは低減し、対象を確実に検出することが
できる移動体検出装置のループアンテナを提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための第1の発明の構成は、所定の領域内のトランス
ポンダの移動方向に沿ってほぼ平行に設けられた直線状
の導体からなるループアンテナであって、導体が形成す
コイルの正面からみた形状における中心線の少なくと
も一部がトランスポンダの移動方向に対して上下いずれ
か一方にずれ、このずれによりループ内の移動方向にお
いてトランスポンダからの電波を受信する受信領域が形
成されているものである。
【0011】また、第2の発明の特徴は、矩形の第1お
よび第2のループアンテナをトランスポンダのゲート内
の移動方向に沿ってほぼ平行に設け、第1および第2の
ループアンテナは、直線状の導体を有していて、第1の
ループアンテナの導体が形成するコイルの正面からみた
形状と第2のループアンテナの導体が形成するコイルの
正面からみた形状との中心線がそれぞれトランスポンダ
の移動方向から一方が上に、他方が下にずれ、このずれ
によりループ内の移動方向においてトランスポンダから
の電波を受信する受信領域が形成されているものであ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】第1の発明にあっては、トランス
ポンダからの電波をゲートに配置したループアンテナで
受信する場合に、例えば、ループアンテナの形状を変形
させることでその中心線がトランスポンダの移動方向に
一致しない領域をループアンテナ内に形成する。アンテ
ナの不感帯は、中心線に沿って発生するので、これによ
り不感帯が移動方向からずれる。そのために、トランス
ポンダがアンテナを横切る場合には、移動する過程のど
こかでアンテナ上の受信領域を通過することができる。
この領域は、中心線と移動方向とが一致していないの
で、ループアンテナの対向する辺とトランスポンダとの
距離が等しくなく、アンテナの対向する辺に誘起する電
流値に差を発生させる。そこで、この領域でトランスポ
ンダからの電波を受信できる。また、第2の発明にあっ
ては、2つのアンテナの不感帯を移動方向に対して垂直
となる上下方向にずらせて一方のアンテナのループ内の
一部に受信領域を形成することで相互に不感帯を補完し
てトランスポンダからの受信をより確実にすることがで
きる。
【0013】
【実施例】図1は、この発明の移動体検出装置のループ
アンテナを適用した一実施例のループアンテナの説明図
であり、図2は、他の実施例のループアンテナの説明
図、図3は、さらに他の実施例のループアンテナの説明
図である。図1(a)は、ループアンテナの正面図であ
る。70は、矩形を2つ重ねた状態でその外形に沿って
コイル7bを形成したループアンテナである。15は、
その筐体である。図(b)は、そのA−A断面とB−B
断面とを重ねて示した受信強度の説明図である。(b)
に示すように、タグ8からの受信強度パターンは、ゲー
ト11内において受信強度パターンは16a,16bと
いう2つのパターンになる。受信強度パターン16a
は、A−A断面に対応するものであり、受信強度パター
ン16bは、B−B断面に対応するものである。
【0014】具体的な例としは、100×50cmのル
ープアンテナにおいて、上限の50cmの辺を比率を
7:3に変えて対向する辺が35cm、15cmとなる
ように段差を設ける。これによりコイル7bを正面から
見た場合、その形状における中心線に段差ができる。
れに沿って不感帯が発生する。側面から見た(b)で
は、それぞれの不感帯17a,17bがコイル7bの中
心から上下に約8cmずつずれているために、(b)で
は、お互いの受信領域が、相手の不感帯を補っている。
また、アンテナの角をくぼましているため、最大受信距
離は、多少低下するが、コイル7bの中心を対向角度が
直角でタグ8が横切る場合には、ずらした受信領域を通
過するので、見掛け上の不感帯は減少し、タグ8の移動
中には必ず受信領域が存在する。
【0015】すなわち、この場合に、受信強度パターン
16aに発生する不感帯17aは、受信強度パターン1
6bの受信強度の高い位置に配置され、受信強度パター
ン16bに発生する不感帯17bは、受信強度パターン
16aの受信強度の高い位置に配置されるように、コイ
ル7bは、2つの矩形が重ねらた外形の矩形ループを形
成している。点線7cがコイル7bのループ形状におけ
る中心線であって、この中心線7cは、その一部がタグ
8の移動方向から上下にずれている。したがって、不感
帯17a,17bもこの中心線7cに沿ってタグ移動方
向からずれる。これにより、ループ内のタグ移動方向に
おいて、その一部に受信領域が形成される。その結果、
不感帯17a,17bが相互に補完されてタグ8がゲー
ト11を移動中には、必ず、受信強度の高いエリアを通
過できる。アンテナ70は、ゲート移動中に必ずタグ8
の信号を受信できる。これにより対象が検出できなかっ
たり、誤検出する問題が発生し難くなる。
【0016】図2は、ループアンテナのコイル7bを平
行四辺形のループとした実施例であって、点線で示すの
がその形状における中心線7cである。このように中心
線を形成すれば、その一部がタグ8の移動方向に対して
そこから外れるので、この外れる位置ではループの対向
する辺までの距離が等しくなくなる。その結果、移動方
向から外れた中心線の範囲では、タグ8がゲート11を
移動中にループアンテナのコイル7bは、必ず受信領域
21,22においてタグ8からの電波を受信できる。
【0017】図3は、ゲート11内に対向してループア
ンテナ71,72の2つのアンテナを設け、それぞれの
コイル部分7d,7eを相互に段違いにして設けた実施
例である。(a)は、その正面図であり、(b)は、そ
のA−A断面図である。ここでは、それぞれのアンテナ
の筐体15は、ゲート11においては同じ高さである
が、それぞれのアンテナのコイル7d,7eは、それぞ
れの不感帯をお互いの受信領域で補うように、高さを上
下にずらして対向設置してある。(b)から分かるよう
に、ループアンテナ71の受信強度パターン16cとル
ープアンテナ72の受信強度パターン16dとは、相互
に不感帯17c,17dを補完するように配置されてい
る。
【0018】例えば、100cm×50cmのアンテナ
では、タグ8がゲート11に対して対向角度が直角で通
過した場合、先の図6においては、コイル7aの中心で
ゲートを前後に貫くように不感帯ができるが、コイル7
aの最大受信個所は、アンテナのコイル線上であるた
め、互いのアンテナのコイル7d,7eを相互に50c
m上下にずらすことにより、一方のアンテナの不感帯を
他方のアンテナの受信領域で補うことができる。この図
3の例では、タグ8が監視ゲートを通過する場合には、
ずらした受信領域のどれかを通過するので、見掛け上不
感帯が減少する。これにより前記実施例と同様にゲート
11を通過中のタグ8からの受信が可能になる。
【0019】以上説明したきたが、実施例では、タグ8
が水平方向に配置されている例について説明している。
しかし、タグ8が垂直方向に配置されても、ループアン
テナとタグ8からの電波の関係がほぼ同様になるため、
これについてもこの発明を同様に適用できる。また、実
施例のアンテナループの形状は、一例であって、ループ
アンテナのループ形状における中心線の少なくとも一部
を前記トランスポンダの移動方向から外してそこに受信
領域が形成される直線状のループであればよく、角に凹
凸を付けたアンテナであってもよい。さらに、実施例で
は、トランスポンダとしてタグの例を挙げているが、カ
ード型やロッド型においてもこの発明が同様に適用でき
ることはもちろんである。
【0020】
【発明の効果】以上で説明したように、この第1の発明
にあっては、トランスポンダの移動方向に対してループ
アンテナの導体の形状における中心線がずれるように配
置しているので、アンテナの不感帯も中心線に添って発
生して移動方向からずれるために、トランスポンダがア
ンテナを横切る場合には、移動過程のどこかでアンテナ
上の受信領域を通過することができる。また、第2の発
明にあっては、2つのアンテナの不感帯を移動方向に対
して垂直となる上下方向にずらせて一方のアンテナのル
ープ内の一部に受信領域を形成することで相互に不感帯
を補完してトランスポンダからの受信をより確実にする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の移動体検出装置のループア
ンテナを適用した一実施例のループアンテナの説明図で
あって、(a)は、そのループアンテナの正面図、
(b)は、そのA−A断面における受信強度パターンの
説明図である。
【図2】図2は、他の実施例のループアンテナの説明図
である。
【図3】図3は、さらに、2つのアンテナを設ける場合
の実施例のループアンテナの説明図であって、(a)
は、そのループアンテナの正面図、(b)は、そのA−
A断面における受信強度パターンの説明図である。
【図4】図4は、従来の移動体監視システムの概要図で
ある。
【図5】図5は、従来のタグ型のトランスポンダの内部
構造の説明図である。
【図6】図6は、従来の矩形のループアンテナの説明図
であって、(a)は、そのループアンテナの正面図、
(b)は、そのA−A断面における受信強度パターンの
説明図である。
【図7】図7は、矩形のループアンテナにおける不感帯
説明図であって、(a)は、そのループアンテナの正面
図、(b)は、側面図である。
【符号の説明】
1…リーダ、2…電波モジュール、3…受信回路、4…
復調回路、5…コントローラ、6…通信回路、7…送受
信用アンテナ、8…タグ(トランスポンダ)、9…RS
ー232Cインターフェース回線、10…ホストコンピ
ュータ、11…ゲート、12…コンデンサ、13…RO
M、16a,16b,16c…ループアンテナの受信強
度パターン、17a,17b17c…ループアンテナの
不感帯。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 一太郎 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社 日立コンピュータエレクトロニクス内 (72)発明者 池澤 伸二 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社 日立コンピュータエレクトロニクス内 (72)発明者 山崎 誠 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社 日立コンピュータエレクトロニクス内 (56)参考文献 特開 平8−330838(JP,A) 特開 平6−334418(JP,A) 特開 平4−134911(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 7/00 H04B 5/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の領域内を移動するトランスポンダか
    らの電波を前記トランスポンダがループの内側に入る大
    きな形状のループアンテナで受信して前記トランスポン
    ダからみら情報を受けることで前記トランスポンダある
    いはこれが付着されている人もしくは物を検出する移動
    体検出装置のループアンテナにおいて、 前記所定の領域内における前記トランスポンダの移動方
    向に沿ってほぼ平行に設けられた直線状の導体からなる
    ループアンテナであって、前記導体が形成するコイルの
    正面からみた形状における中心線の少なくとも一部が前
    記トランスポンダの移動方向に対して上下いずれか一方
    にずれ、このずれによりループ内の移動方向において前
    記トランスポンダからの電波を受信する受信領域が形成
    されている移動体検出装置のループアンテナ。
  2. 【請求項2】前記直線状の導体により形成されるループ
    の形状は、複数の矩形を重ね合わせた外形に沿ったもの
    である請求項1記載の移動体検出装置のループアンテ
    ナ。
  3. 【請求項3】ゲート内を移動するトランスポンダからの
    電波を前記トランスポンダがループの内側に入る大きな
    形状のループアンテナで受信して前記トランスポンダか
    らの情報を受けることで前記トランスポンダあるいはこ
    れが付着されている人もしくは物を検出する移動体検出
    装置のループアンテナにおいて、 矩形の第1および第2のループアンテナを前記トランス
    ポンダの前記ゲート内の移動方向に沿ってほぼ平行に設
    け、前記第1および第2のループアンテナは、直線状の
    導体を有していて、前記第1のループアンテナの導体が
    形成するコイルの正面からみた形状と前記第2のループ
    アンテナの導体が形成するコイルの正面からみた形状と
    の中心線は、それぞれ前記トランスポンダの移動方向か
    ら一方が上に、他方が下にずれ、このずれによりループ
    内の移動方向において前記トランスポンダからの電波を
    受信する受信領域が形成されている移動体検出装置のル
    ープアンテナ。
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