JP3888034B2 - 無線タグシステムの質問器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、準マイクロ波帯の無線周波数を使う、電池を持たない無線ＩＣタグの質問器の回路方式および構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
準マイクロ波帯域で使用され、電池を持たない無線ＩＣタグを用いた従来のシステムが、社団法人電波産業会（ＡＲＩＢ）の標準規格第１号に規定される移動体識別装置標準システムのモデルＡとして紹介されている。
【０００３】
図１１に上記従来例を示す。同図において１１０１は質問器、１１０２は応答器、１１０３ないし１１０８はアンテナである。質問器１１０１は質問用と書き込み用の２つの送信部と、読み取り用の受信部と、データ処理部を有している。質問器１１０１の２つの送信部および受信部には、それぞれアンテナ１１０３，１１０７，１１０５が接続され、送信および受信で別個のアンテナが使われる。
【０００４】
これに対応する応答器１１０２では、質問器側のアンテナ１１０３，１１０７，１１０５に対応して、アンテナ１１０４，１１０８，１１０６を配し、それぞれ応答器１１０２の変調部、書き込み受信部に接続されている。
【０００５】
質問器１１０１の質問用送信部からの信号は、アンテナ１１０３，１１０４を介して応答器１１０２の変調部に伝送され、さらにアンテナ１１０６、１１０５を介して質問器の読み取り用受信部で応答器１１０２からの信号として検出される。
【０００６】
このとき、上記信号が応答器１１０２の変調部で加工を受けない場合、応答器１１０２は論理“０”の信号を返す処理がなされ、上記信号に応答器１１０２の変調部で何らかの加工が加えられ、アンテナ１１０５から放射される信号の一部に変化が認められた場合は、論理“１”の信号と見なすなどの処理が質問器でなされる。
【０００７】
応答器１１０２の変調部に対しては、情報記憶部の信号に応じて加工がなされる。応答器１１０２の情報記憶部に対しては、質問器１１０１の書き込み用送信部からの信号がアンテナ１１０７と１１０８を介して応答器１１０２の書き込み受信部に伝送されることによって、書き換えがなされる。
【０００８】
このシステムでは、応答器１１０２に複数のアンテナを配する必要があり、形状およびコストの点で不利となる。また、質問器１１０１に３個の独立したアンテナを使うことでもコスト面、形状面で有利とはいえない。また、アンテナとして、線状あるいは面状の放射型アンテナを用いることは、放射指向性と空間電波における減衰のために、長い距離の伝送では不利となる。さらに放射方向に阻止条件が発生した場合には伝搬ができなくなるなどの不利がある。
【０００９】
このほかに、空間伝送を行っている例として、エーアイエムジャパンの「データキャリア技術と応用」１９９０．Ｏｃｔ．（日刊工業新聞社）では、角型マイクロストリップ・パッチアンテナを利用した例についての記述がなされている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような放射型のアンテナを使った例では、信号のやりとりができる通信距離が短く、質問器が放射する電波の照射エリア内での信号のやりとりに制限され、多数の応答器との時系列的な信号のやりとりには適していなかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
時系列的に多数の応答器との間で信号のやりとりをする手段として、表面波線路を使った電波照射がある。これは、表面波線路の一つであるＧ線（Gaubeu線路の略）を使う方法である。Ｇ線は線状導体の表面に一様な厚さの誘電体の層を形成したもので、エナメル線やウレタン被覆導線などが利用できる。
【００１２】
Ｇ線では導体の周りの所定の半径の領域に進行波状の電磁波を分布させることができ、Ｇ線の入力端および出力端でホーンアンテナなどの進行波駆動器を使って励振させる。したがって接地導体を使わないので、伝送損失が少ないという特徴を備えており、長い距離での電磁波の伝送に適している。
【００１３】
上記Ｇ線の特徴を利用すれば、Ｇ線の電磁波の分布領域内に多数個配置した応答器を時系列的に処理することができる。Ｇ線の周辺に応答器を多数個配置する場合、Ｇ線に供給する電力はＡＲＩＢの標準規格第１号に規定されている電力を投入することになり、応答器の消費電力に応じて配置できる応答器の数が自ずと決まってしまう。そこで、できるだけ多くの応答器を配置するために、応答器の消費電力を低減することはもちろんのこと、複数の質問器の送信信号を利用するなどの手段が必要となってくる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施例を示す無線タグシステムの構成を示す。図において、１０１は制御信号／データ入出力端子、１０２は制御回路、１０３は信号処理回路、１０４は送信機、１０５は駆動器、１０６はＧ線、１０７は駆動器、１０８は終端器、１０９はタグ、１１０は受信機、１１１は駆動器、１１２はＧ線、１１３は駆動器、１１４は終端器である。
【００１５】
上記制御回路１０２は制御信号／データ入出力端子１０１からの制御信号に応じて送信機１０４および受信機１１０を適宜動作させ、Ｇ線１０６および１１２とタグ１０９との間でのデータのやりとりを制御する。
【００１６】
上記Ｇ線１０６または１１２は、それぞれ送信機１０４または受信機１１０と接続する場合、電磁ホーンなどの電磁波駆動器１０５あるいは駆動器１１１を介して電磁波が進行波として伝達されるようにする。同様にＧ線１０６または１１２は、それぞれ終端器１０８または１１４と接続する場合、電磁波駆動器１０７または１１３を介して接続される。受信機１１０は送信機１０４の出力信号の一部を受け取り、受信信号の検波、復調に使用する。
【００１７】
図１の実施例では、送信信号が伝搬するＧ線１０６と受信信号が伝搬するＧ線１１２とタグ１０９が電気的に結合し、データのやりとりがなされ、併せてタグ１０９に駆動電力が供給される。すなわち、Ｇ線１０６と１１２はアイソレーションを保ってタグ１０９と電気的に結合している。Ｇ線１０６および１１２は伝送損失が少ない特徴があり、したがって長い距離にわたって直線的に敷設することが可能である。タグ１０９はＧ線上の場所によらず、一様な受信電力を得るように、Ｇ線１０６，１１２にそって配置することができる。
【００１８】
図２は本発明の第２の実施例を示すシステム構成である。図において２０１は制御信号／データ入出力端子、２０２は制御回路、２０３は信号処理回路、２０４は送信機ａ、２０５は駆動器、２０６はＧ線、２０７は駆動器、２０８は終端器、２０９は送信機ｂ、２１０は駆動器、２１１はＧ線、２１２は駆動器、２１３は終端器、２１４はタグ、２１５は受信機、２１６は駆動器、２１７はＧ線、２１８は駆動器、２１９は終端器である。
【００１９】
本実施例は前記第１の実施例において送信系を１系統追加した構成である。これに伴い、信号処理回路における送信系の制御線が追加されている。同時に、送信機ａ２０４および送信機ｂ２０９は同期がとれるように制御線で接続することも可能である。受信機２１５は送信機ａ２０９の送信信号の一部を受けて受信信号の検波・復調を行う。
【００２０】
本実施例では、送信系を送信機ａ２０４および送信機ｂ２０９で構成し、Ｇ線２０６および２１１を同時に同一周波数あるいは異なる周波数の搬送波で駆動することにより、タグ２１４の受け取る電力を増加させようとするものである。この結果、時系列的に処理できるタグ２１４の総数を増加させることができる。
【００２１】
図３は本発明の第３の実施例を示すシステム構成を示す。図において３０１は制御信号／データ入出力端子、３０２は制御回路、３０３は信号処理回路、３０４は送信機、３０５は駆動器、３０６はＧ線、３０７は駆動器、３０８は終端器、３０９はタグ、３１０は受信機、３１１はＧ線、３１２は終端器である。
【００２２】
本実施例が前記第１の実施例と異なる点は、送信系の駆動器と受信系の駆動器を共通にした点である。Ｇ線３０６とＧ線３１１の送信機３０４あるいは受信機３１０側の駆動器３０５と、上記Ｇ線３０６とＧ線３１１の終端器３０８，３１２側の駆動器３０７がそれである。
【００２３】
駆動器３０５，３０７には電磁ホーンなどを用いるが、この電磁ホーンにおいて入力ポートを２個つけるか、あるいは後述するように電磁ホーンを平板導体で代用するなどすれば、入力ポートを２個付加することは容易である。
【００２４】
図４は本発明の第４の実施例になる無線タグシステムの構成例である。図において４０１は制御信号／データ入出力端子、４０２は制御回路、４０３は信号処理回路、４０４は送信機ａ、４０５は駆動器、４０６はＧ線、４０７は駆動器、４０８は終端器、４０９は送信機ｂ、４１０はＧ線、４１１は終端器、４１２はタグ、４１３は受信機、４１４は駆動器、４１５はＧ線、４１６は駆動器、４１７は終端器である。
【００２５】
本実施例が図２の実施例と異なる点は、送信系の駆動器をそれぞれ共通にした点である。
【００２６】
図５は本発明の第５の実施例になる無線タグシステムの構成例である。図において５０１は制御信号／データ入出力端子、５０２は制御回路、５０３は信号処理回路、５０４は送信機ａ、５０５は駆動器、５０６はＧ線、５０７は駆動器、５０８は終端器、５０９は送信機ｂ、５１０はＧ線、５１１は終端器、５１２はタグ、５１３は受信機、５１４はＧ線、５１５は終端器である。
【００２７】
本実施例が図２の実施例と異なる点は、送信系および受信系のＧ線５０６，５１０，５１４の駆動器が共通になっている点である。駆動器５０５，５０７を、それぞれを一つの板状導体で構成し、送信系および受信系に共通の駆動器導体板として用いる。
【００２８】
図６（ａ）および（ｄ）に本発明に用いるＧ線および駆動器の構成例を示す。
【００２９】
図６（ｂ）は図６（ａ）の、図６（ｃ）は図６（ｄ）の、それぞれ断面図である。
【００３０】
図において６０１はＧ線、６０２、６０３は駆動器、６０４、６０５は円筒導体部、６０６は入力端子、６０７は出力端子である。
【００３１】
Ｇ線６０１は両端を入力端子６０６，出力端子６０７とする線状導体に誘電体を一様な厚さで被覆したものである。駆動器６０２，６０３は入力端子６０６，出力端子６０７の同軸線路部を構成する円筒導体６０４，６０５と駆動器６０２あるいは６０３と電気的に接続されている。駆動器の形状の一例として、駆動器６０２は矩形状、駆動器６０３は円形状をなしている。
【００３２】
図７（ａ）および（ｄ）に本発明に用いるＧ線および駆動器の他の構成例を示す。図７（ｂ）は図７（ａ）の、図７（ｃ）は図７（ｄ）の、それぞれ断面図である。図において７０１はＧ線、７０２、７０３は駆動器、７０４、７０５は誘電体板、７０６，７０７は円筒導体部、７０８は入力端子、７０９は出力端子である。第７の実施例と異なる点は、駆動器７０２および７０３を、片面銅張りの誘電体基板７０４、７０５で形成した点である。同軸線路を構成する円筒導体部７０６と７０７は、それぞれ駆動器７０４，７０５を構成する誘電体基板の導体と電気的に結合している。駆動器の形状として、駆動器７０２では円形状に、駆動器７０３では矩形状に成形されている。
【００３３】
図８は２組のＧ線と駆動器を配置した例を示す。図８において、８０１，８０２はＧ線、８０３，８０４，８０５，８０６は駆動器、８０７，８０８，８０９，８１０は信号の入出力端子である。駆動器８０３，８０４，８０５，８０６の導体部分は銅張り誘電体基板の導体部分を利用して形成している。
【００３４】
この実施例は、第１の実施例の送信と受信のＧ線および駆動器部分の構成であり、第２の実施例にも展開可能である。２組のＧ線８０１および８０２と駆動器を近接して配置して、タグとＧ線との間で信号のやりとりができるようにすることが必要である。
【００３５】
図９は図８の実施例の２組のＧ線と駆動器のうち、片方同士の駆動器部分の導体を片面銅張りの誘電体基板の銅箔部分を電気的に共通にした実施例である。図において９０１，９０２はＧ線、９０３，９０４は駆動器、９０５，９０６，９０７，９０８は信号の入出力端子である。
【００３６】
図１０は前記第５の実施例におけるＧ線と駆動器の組み合わせを示したものである。図において１００１，１００２，１００３はＧ線、１００４，１００５は駆動器、１００６ないし１０１１は信号の入出力端子である。本実施例ではＧ線１００１，１００２，１００３の片方同士の駆動器を、片面銅張りの誘電体基板の導体部分を共通に使用した駆動器で構成したものである。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の無線ＩＣタグシステムにより次の効果が期待できる。
【００３８】
（１）マイクロ波帯の少なくとも一つの信号送信器と少なくとも一つの信号受信機を持つ質問器と応答器間の信号のやりとりに表面波線路であるＧ線を送信機および受信機の総数だけ使うことにより、Ｇ線に近接して信号のやりとりを行う応答器であるタグをより多く配置することができる。これにより、棚状に多数整列配置した物品に付されたタグ情報の読み出し書き込みを時系列的、自動的に行うことが可能となる。
【００３９】
（２）Ｇ線に対してマイクロ信号を励振する駆動器を、平板導体を用いて構成することにより、移動体識別装置のアンテナ部分をより低価格化することができる。
【００４０】
（３）Ｇ線に対してマイクロ信号を励振する駆動器を複数個電気的に連結して構成することにより、移動体識別装置のアンテナ部分をより低価格化することができる。
【００４１】
（４）移動体識別装置の送信機および受信機に接続されるアンテナ部分を駆動器とＧ線からなる伝送系で置き換えることにより、送信信号と受信信号の高周波的なアイソレーションをより高めることができ、受信信号のＳ／Ｎ向上に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す無線ＩＣタグシステムのブロック図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す無線ＩＣタグシステムのブロック図。
【図３】本発明の第３の実施例を示す無線ＩＣタグシステムのブロック図。
【図４】本発明の第４の実施例を示す無線ＩＣタグシステムのブロック図。
【図５】本発明の第５の実施例を示す無線ＩＣタグシステムのブロック図。
【図６】本発明の実施に用いるＧ線および駆動器の構成例を示す正面図および断面図。
【図７】本発明の実施に用いるＧ線および駆動器の構成例を示す正面図および断面図。
【図８】本発明の実施に用いるＧ線および駆動器の構成例を示す断面図。
【図９】本発明の実施に用いるＧ線および駆動器の構成例を示す断面図。
【図１０】本発明の実施に用いるＧ線および駆動器の構成例を示す断面図。
【図１１】従来例の無線タグシステムの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
５０１…制御信号／データ入出力端子、５０２…制御回路、５０３…信号処理回路、５０４…送信機ａ、５０５、５０７…駆動器、５０６、５１０、５１４…Ｇ線、５０９…送信機ｂ、５０８、５１１、５１５…終端器、５１２…タグ、５１３…受信機。

Claims (6)

1. マイクロ波帯を使う質問器と応答器（無線タグ）から成り、質問器に送信用アンテナと受信用アンテナを備える無線タグシステムの質問器において、送信用アンテナおよび受信用アンテナを矩形平板導体で構成される駆動器と上記駆動器によってマイクロ波を励振する表面波線路であるＧ線（Gaubeu線路の略）でそれぞれ構成したことを特徴とする無線タグシステムの質問器。
2. マイクロ波帯を使う質問器と応答器（無線タグ）から成り、質問器に複数の送信用アンテナと一つの受信用アンテナを備える無線タグシステムの質問器において、質問器の複数の送信用アンテナおよび一つの受信用アンテナを、矩形平板導体で構成される駆動器と上記駆動器によってマイクロ波を励振する表面波線路であるＧ線でそれぞれ構成したことを特徴とする無線タグシステムの質問器。
3. 請求項１において、上記駆動器のうち上記Ｇ線の同一向きにある送信用および受信用の駆動器導体を、それぞれ共通の導体としたことを特徴とする無線タグシステムの質問器。
4. 請求項１において、上記駆動器のうち上記Ｇ線の同一向きにある送信用および受信用の駆動器導体を、それぞれ銅張り誘電体基板の銅導体を使い、共通の導体としたことを特徴とする無線タグシステムの質問器。
5. 請求項２において、上記駆動器のうち上記Ｇ線の同一向きにある複数の送信用および一つの受信用の駆動器導体を、それぞれ銅張り誘電体基板の銅導体を使い、共通の導体としたことを特徴とする無線タグシステムの質問器。
6. 請求項２において、上記駆動器のうち上記Ｇ線の同一向きにある複数の送信用の駆動器導体を、それぞれ銅張り誘電体基板の銅導体を使い、共通の導体としたことを特徴とする無線タグシステムの質問器。

Images