JP4892962B2

JP4892962B2 - Ｒｆｉｄ用の交信中継装置および交信処理装置

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Publication number: JP4892962B2
Application number: JP2005370557A
Authority: JP
Inventors: 智規有吉; 公洋尾崎
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2012-03-07
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Description

この発明は、半導体メモリを内蔵するＲＦＩＤタグと非接触の交信を行って、前記半導体メモリに保存されている情報を読み出したり、半導体メモリに所定の情報を書き込む技術に関する。

電磁結合方式または電磁誘導方式のＲＦＩＤタグ（以下、単に「タグ」という。）への読み書き処理を行うためのアンテナ装置には、一般に、アンテナコイルを用いてコマンドや電力を含む電磁波をタグに送信する機能や、タグから受信した信号を復調して、前記コマンドに対する応答情報を抽出する機能が含まれる。

タグに対するコマンドの作成や前記応答情報に対する処理は、一般に、パーソナルコンピュータやＰＬＣなどの上位機器で行われる。このため、従来のＲＦＩＤシステムでは、一般に、前記アンテナ装置と上位機器との間に、双方との通信機能を具備するコントローラを設けるか、上位機器と通信を行う機能が組み込まれたアンテナ装置を使用するようにしている。なお、以下では、アンテナ装置とコントローラとを別体にすることを前提に説明する。

上記したように、タグに対する交信を行うには、アンテナ装置とコントローラとが必要になる。さらに、アンテナ装置の交信可能領域より外に位置する複数のタグと交信する場合には、図１１に示すように、タグ４毎にアンテナ装置１００およびコントローラ２を設ける必要がある。

各コントローラ２の動作は１台の上位機器３により制御される。各コントローラ２は、上位機器３から受信したコマンド信号をアンテナ装置１００に与えてタグ４に送信させる。また、アンテナ装置１００で復調されたタグ４からの応答信号を受信して、上位機器３に転送する。
なお、上位機器３では、各タグに対する交信に衝突が起こることがないように、各タグ４に個別の処理時間（タイムスロット）を割り当て、各タグ４に対する交信処理がそれぞれの処理時間内に行われるように制御している。

ただし、図１１のようなシステム構成では、タグ４毎にアンテナ装置１００およびコントローラ２を設置する必要があるため、コストが増大するという問題がある。
この問題を防止する方法として、アンテナ装置１００を一台にして、このアンテナ装置１００と各タグ４との間にそれぞれ中継装置を介在させる方法が考えられる。

この点において、下記の特許文献１には、アンテナ装置のコイルに電磁結合される一次コイルと、タグ側のコイルに電磁結合される二次コイルとを、共振用のコンデンサを介して接続した構成の中継装置（アンテナアダプタ装置）が開示されている。

特開２００４−９４５３２号公報

また下記の特許文献２には、金属製の被検物を高周波により検出するためのリモートセンサについて、被検物および高周波発振回路を有する出力部の間に、一対の中継アンテナ部（引用文献２には検出部、伝送部と記載。）をケーブルにより接続した構成の中継装置を設けることが開示されている。

実用新案登録第２５２８３８６号公報

特許文献２の検出部には、高周波発振回路や検波回路が含まれている。伝送部は、検出部の検波回路からの出力信号をディジタル信号に変換した上で、このディジタル信号を含む電波を出力部に送信する。また、伝送部には、検出部の動作に必要な電力を生成するための電源回路が含まれる。

引用文献１は、アンテナ装置とタグとの間のコイル径の差が大きく、交信が不安定になるのを解消するために、それぞれのコイル径に応じた径の中継用コイルを介装させたものであり、リーダライタの交信可能領域より外側に電磁波を伝搬させるという技術的思想は全く開示されていない。

仮に上記特許文献１の構成を、前記図１１のシステムに適用すると、図１２に示すような構成になると考えられる。すなわち、アンテナ装置１００とタグ４との間に、一対のコイルＬ_Ａ、Ｌ_Ｂを共振回路２０１を介して接続した構成の中継装置２００が設けられることになる。

しかし、この構成では、コイルＬ_Ａ、Ｌ_Ｂを、共振回路２０１を介して接続するだけである（共振回路を設けない場合も考えられる。）から、遠方まで電磁波を中継する用途に適用するのは困難である。

つぎに、引用文献２の被検物をタグ４、出力部をアンテナ装置１００に置き換えて、引用文献２の構成を前記図１１のシステムに適用すると、図１３のような構成になると考えられる。このシステムの中継装置２００は、一対のコイルＬ_Ａ，Ｌ_Ｂに、それぞれ信号処理回路２０２，２０３を接続し、これらの信号処理回路２０２，２０３をケーブル２０４により接続した構成のものになる。なお、各信号処理回路２０２，２０３には、共振回路のほか、ディジタル変換処理のための回路が含まれる。また引用文献２の構成に合わせると、信号処理回路２０２，２０３の少なくとも一方には、電源回路が含まれる。この電源回路は、前記ディジタル変換処理用の回路を作動させるためのＤＣ電源を生成するものと考えられる。

図１３の構成によれば、ケーブル２０４の長さを調整することにより、アンテナ装置１００は、交信可能領域より外側のタグと交信することが可能になる。しかし、この構成では、信号処理回路２０２，２０３において、ケーブル２０４に伝送する前の信号をディジタル信号に変換するため、信号処理回路２０２，２０３の構成が複雑になり、コストを低減するという問題を解消することはできない。また、図１３の構成では、信号処理回路で電力を必要とするため、電力ロスが発生するという問題もある。

この発明は上記の問題点に着目してなされたもので、簡易な構成で、アンテナ装置とタグとの間でやりとりされる信号を安定して中継することが可能な交信中継装置を提供することにより、複数のタグと交信する場合のコストを大幅に削減できるようにすることを目的とする。

この発明にかかるＲＦＩＤ用の交信中継装置は、半導体メモリを具備するタグと、このタグと非接触の交信を行うアンテナ装置との間に介装されて、両者間でやりとりされる信号を中継するための装置であって、コイルを含む一対の中継アンテナ部と同軸ケーブルとから成るアンテナユニットを複数含む。前記アンテナユニットの各中継アンテナ部のコイルは、前記同軸ケーブルを介して相互に接続されており、一方の中継アンテナ部は前記アンテナ装置からの磁束に感応する位置に、他方の中継アンテナ部はタグ内のコイルを感応することが可能な位置に、それぞれ配備される。

上記において、アンテナ装置は、従来と同様に、タグに対する非接触交信を単独で行うのに必要な構成を具備する。すなわち、アンテナコイルのほか、少なくとも搬送波を含む高周波信号を生成するための変調回路と、タグからの応答信号を抽出する復調回路とを含む必要がある。さらにこのアンテナ装置には、上位機器との通信のための機能を組み込んでもよい。

一方、アンテナユニットの一対の中継アンテナ部は、最低限コイルを具備していれば良い。ただし、同軸ケーブルを長くすると、高周波信号を伝送する際に反射が生じる可能性があるので、これを回避するために、インピーダンス整合用のコンデンサを含めるのが望ましい。さらに、各中継アンテナ部には、必要に応じて抵抗を含めても良い。
よって、簡易な構成で安定して送受信信号を中継することが可能になる。また、ケーブルの長さや向きを調整することにより、タグの置かれる場所にも柔軟に対応することができる。

アンテナ装置からの磁束に感応する位置に配置された中継アンテナ部（以下、後記する実施例に合わせて「サブアンテナ」という。）のコイルには、アンテナ装置からの磁束による起電力が生じる。これによりサブアンテナと他方のタグ側の中継アンテナ部（これも実施例に合わせて「タグ側アンテナ」という。）とは、同軸ケーブルを介して導通状態になり、タグ側アンテナにも磁界が生じる。

したがって、アンテナ装置において、搬送波やコマンドを含む高周波信号を電磁波に変換して送出すると、この電磁波によりサブアンテナのコイルに高周波信号が誘導され、同軸ケーブルを介してタグ側アンテナのコイルに伝送される。さらに、タグ側アンテナのコイルからは、アンテナ装置から送出されたのと同内容の電磁波が送出される。その結果、タグの内部のコイルに起電力が生じるとともに、前記電磁波により再び高周波信号が誘導され、タグ側の回路で信号復調処理や応答処理が行われる。さらにこの後も、アンテナ装置およびタグと前記アンテナユニットとの間の磁界が維持されていれば、タグからの応答信号を、アンテナユニットを介してアンテナ装置に伝送することができる。

このように、アンテナ装置とタグとは、アンテナユニットを介して信号のやりとりが可能な状態となるから、前記タグがアンテナ装置の交信可能領域に含まれていない場合でも、支障なく交信を行うことが可能になる。

さらに交信中継装置に複数のアンテナユニットを設けた場合には、いずれのアンテナユニットでも、上記の要領でアンテナ装置とタグとの間の交信を中継することが可能になる。よって、図１１に示したように、タグ毎にアンテナ装置とコントローラとを設けなくとも、１台のアンテナ装置で各タグと交信することが可能になる。また前記したように、アンテナユニットをきわめて簡易な構成にすることができるから、システム構成にかかるコストを大幅に低減することができる。

この発明の第１のタイプの交信中継装置では、複数のアンテナユニットのアンテナ装置側の中継アンテナ部（サブアンテナ）が、それぞれ前記コイルの軸をアンテナ装置のコイルの軸に対応させた状態で、アンテナ装置のコイルの軸方向に沿って並べて配置される。

なお、サブアンテナは、それぞれ相互に接触させても良いし、間隙をあけて配置してもよい。先頭のサブアンテナとアンテナ装置との間の関係も同様である。

さらに、第１のタイプの交信中継装置では、各サブアンテナにおいて、アンテナ装置から遠ざかるほど前記コイルのＱ値が大きく設定される。たとえば、コイルの断面積、巻数、抵抗値のいずれかを調整するとよい。Ｑ値を大きくすることにより、共振のピークを鋭くすることができるので、磁束が減衰しても、共振周波数に対応する信号（搬送波）の受信強度を高めることができ、信号の中継処理を支障なく行うことが可能になる。

この発明の第２のタイプの交信中継装置では、各アンテナユニットのサブアンテナは、それぞれ前記アンテナ装置のコイルより軸方向に直交する方向に沿う断面が小さなコイルを有するとともに、これらのコイルの軸方向が前記アンテナ装置のコイルの軸方向に対応し、かつ各軸の位置が重ならないようにして、アンテナ装置の磁束の出射面に対向配備される。

たとえば、アンテナ装置をその磁束出射面を上にして配置し、磁束出射面上に各サブアンテナを設置する。または、アンテナ装置の磁束出射面から所定の距離を隔てた位置に、各サブアンテナを配置してもよい。

なお、各サブアンテナとアンテナ装置の磁束出射面との距離とは均一であっても良いが、これに限らず、サブアンテナ側のコイルに起電力を発生させることが可能であれば、前記距離にばらつきがあってもよい。たとえば、サブアンテナ側のコイルがアンテナ装置側のコイルの中心から離れるほど、サブアンテナとアンテナ装置との距離を小さくするようにしてもよい。

さらに、この発明にかかるＲＦＩＤ用の交信処理装置は、タグに対し非接触の交信を行うアンテナ装置と、上記構成の交信中継装置とを具備する。交信中継装置には、上記第１のタイプおよび第２のタイプのいずれを適用してもよい。
なお、いずれの構成においても、アンテナ装置は、交信中継装置の各アンテナユニットを介してタグと交信することができるが、そのほかにアンテナ装置の交信可能領域に含まれるタグに対し、直接交信を行うこともできる。

この発明によれば、アンテナ装置の交信可能領域に含まれていないタグとの交信を、簡易な構成の交信中継装置を用いて安定して行うことが可能になる。よって、交信対象のタグが複数あり、これらのタグを前記アンテナ装置の交信可能領域に同時に含めることができない場合でも、アンテナ装置を増やす代わりに交信中継装置を配置すれば良くなり、コストを大幅に削減することができる。

図１は、この発明にかかるＲＦＩＤ用の交信処理装置が導入されたＲＦＩＤシステムの構成例を示す。
この実施例の交信処理装置１は、メインアンテナ１０と複数のアンテナユニット１５とにより構成される。メインアンテナ１０は、前記図１１に示した従来のアンテナ装置１００と同様の機能を有するもので、コントローラ２の制御下で複数のタグ４と個別に交信する。

各アンテナユニット１５は、一対の中継アンテナ部１１，１２を同軸ケーブル１３を介して接続した構成のものである。各中継アンテナ部１１，１２には、それぞれ送受信用のコイルＬ１，Ｌ２が含まれる。一方の中継アンテナ部１１は、前記メインアンテナ１０からの磁束に感応する位置に設置される（以下、この中継アンテナ部１１を「サブアンテナ１１」という。）。他方の中継アンテナ部１２は、その中継アンテナ部１２が発した磁束によりタグ４を感応させることができるように、前記タグ４の近傍位置に設置される（以下、この中継アンテナ部１２を「タグ側アンテナ１２」という。）。

前記メインアンテナ１０，サブアンテナ１１，タグ側アンテナ１２は、いずれも樹脂製ケースによる本体部内にコイルを含む回路が組み込まれた構成のものである。
この実施例では、各アンテナユニット１５のサブアンテナ１１の外形を、メインアンテナ１０と同一形状（薄型の直方体）に形成するとともに、コイルＬ１の径がメインアンテナ１０のコイルＬ０（図３に示す。）に等しくなるようにしている。そして、メインアンテナ１０および各サブアンテナ１１を、それぞれのコイルＬ０，Ｌ１の軸中心を合わせ、かつ相互に当接させた状態にして、メインアンテナ１０を先頭に、前記コイルの軸方向に沿って整列配置させている。

なお、上記の配置状態を安定させるには、たとえば、各アンテナ１０，１１の底面に突条部を設けるとともに、前記突条部に応じた形状の孔部が複数一連に形成された基台を準備し、各アンテナ１０，１１の突条部を前記孔部に順次挿入すればよい。または、各アンテナ１０，１１間を連結部材で繋いでもよい。または、各アンテナ１０，１１の背面にそれぞれ凹部を形成するとともに、各サブアンテナ１１の前面にそれぞれ凸部を形成し、各凸部を前方のアンテナの凹部に嵌合する方法により、メインアンテナ１０および各サブアンテナ１１を一体化してもよい。

一方、各タグ側アンテナ１２は、それぞれの交信対象のタグ４に応じた位置に個別に配置される。タグ側アンテナ１２の形状は、メインアンテナ１０やサブアンテナ１１と同一形状にしても良いし、設置位置等に応じて適宜変更してもよい。

図２（１）は、前記ＲＦＩＤシステムについて、複数のアンテナユニット１５のうちの１ユニットに関わる電気構成を示している。また、図２（２）では、前記アンテナユニット１５の詳細な構成を示す。

図２（１）に示すように、メインアンテナ１０は、前記コントローラ２に電気接続されるとともに、アンテナユニット１５のサブアンテナ１１に電磁結合可能な状態に置かれる。またアンテナユニット１５のタグ側アンテナ１２は、前記タグ４内のコイルＬ_Ｔ（図３に示す。）に電磁結合可能な状態に置かれている。

図２（２）に示すように、サブアンテナ１１およびタグ側アンテナ１２には、それぞれ前記コイルＬ１，Ｌ２のほか、コンデンサＣ１，Ｃ２による整合回路ＭＣが含まれる。各コイルＬ１，Ｌ２は、それぞれ整合回路ＭＣを介して前記同軸ケーブル１３に接続される。

上記構成によれば、メインアンテナ１０からの磁束によりサブアンテナ１１のコイルＬ１が感応して誘導電流が生じる。この結果、サブアンテナ１１のコイルＬ１とタグ側アンテナ１２のコイルＬ２との間が導通し、サブアンテナ１１のコイルＬ２にも磁界が発生し、このコイルＬ２とタグ４内のコイルＬ_Ｔとが電磁結合する。よって、メインアンテナ１０とタグ４とは、アンテナユニット１５を介して間接的に電磁結合した状態になり、タグ４がメインアンテナ１０の交信可能領域に含まれていなくとも、交信を行うことが可能になる。

また前記サブアンテナやタグ側アンテナ１２に整合回路ＭＣを組み込んで、コイルＬ１，Ｌ２間のインピーダンス整合をとるようにしているので、同軸ケーブル１３を長くしても、高周波信号の反射を防止することができる。
なお、サブアンテナ１１やタグ側アンテナ１２には、必要に応じて抵抗を組み込んでも良いが、変調回路や復調回路等の複雑な回路を組み込む必要はない。以下に述べるように、アンテナ装置からの磁束に含まれる高周波信号を復元してタグ側まで伝送するには、最低限、一対のコイルと同軸ケーブルとがあれば足りるからである。
よって、アンテナユニット１５の構成をごく簡単にすることができるので、タグ４毎に専用のリーダライタを設ける従来の構成よりも、コストを低減することができる。

なお、各サブアンテナ１１は、上記したように、各コイルＬ１の軸を位置合わせした状態で配置されるのが望ましいが、これに限らず、メインアンテナ１０からの磁束の範囲内であれば、各コイルＬ１間の軸の位置に多少のずれがあってもよい。また各サブアンテナ１１のコイルＬ１の軸方向やサブアンテナ１１の並び方向はメインアンテナ１０のコイルの軸方向に平行になるのが望ましいが、これに限らず、若干の角度ずれがあってもよい。

図３は、前記メインアンテナ１０およびタグ４の詳細な構成を示す。
前記メインアンテナ１０には、コイルＬ０のほかに、マイクロコンピュータによる制御部１０１、変調回路１０２、復調回路１０３、整合回路１０４、および前記コントローラ２に対するインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１０５や入出力（Ｉ／Ｏ）回路１０６などが組み込まれる。
なお、変調回路１０２には、搬送波の生成のための発振回路や整合回路などが含まれる。また復調回路１０３には、前記搬送波からタグ４側のコマンド信号を検出するために、検波回路やローパスフィルタなどが含まれる。

前記タグ４には、信号処理回路４１や半導体メモリ４２を含むＩＣ４０が組み込まれるほか、メインアンテナ１０との交信のために、コイルＬ_Ｔ、コンデンサ４３、ロードスイッチ４４（この実施例では接点付抵抗を使用する。）などが組み込まれる。なお、信号処理回路４１には、マイクロコンピュータ、変復調処理のための回路、コイルに生じた交流電流を直流に変換するための回路などが含まれる。

上記構成において、メインアンテナ１０のコイルＬ０とタグのコイルＬ _Ｔとの間には、前記アンテナユニット１５が配備される。
メインアンテナ１０では、前記搬送波やコマンド信号を含む送信信号を電磁波に変換して送出する。この電磁波がアンテナユニット１５を介してタグ４に伝えられることにより、タグ４側に動作に必要な電力が発生し、メインアンテナ１０との交信が可能な状態になる。

タグ４の信号処理回路４１では、前記アンテナユニット１５を介して受信した信号からコマンド信号を復調し、そのコマンドの内容に応じた処理（前記メモリ４２からの情報の読み出し、またはメモリ４２への情報の書き込み）を実行する。さらに、この処理が終了すると、メインアンテナ１０に応答信号を返送する。
なお、この応答信号の返送は、前記ロードスイッチ４４のオン／オフの切替によりタグ４のインピーダンスを変化させる方法で行われる。タグ４側のインピーダンス変化により、前記アンテナユニット１５およびメインアンテナ１０のインピーダンスも変化して、各コイルＬ２，Ｌ１，Ｌ０に流れる電流が変化する。メインアンテナ１０の復調回路１０２は、この電流の変化に基づき、前記コマンド信号を復調する。

図４（１）は、前記メインアンテナ１０で行われる送信信号の生成処理の具体例を示す。また図４（２）は、前記送信信号に対するタグ側の応答信号の生成、およびメインアンテナ１０における応答信号の復調処理の具体例を示す。

図４（１）において、（ａ）は前記した搬送波であり、（ｂ）はタグ４へのコマンド信号（２値信号）である。前記メインアンテナ１０の復調回路１０３では、このコマンド信号により搬送波を振幅変調（ＡＳＫ変調）して、（ｃ）に示すような送信信号を生成する。

タグ４の信号処理回路４１では、前記送信信号を復調してコマンドの内容を認識すると、そのコマンドに応じた処理を実行するとともに、複数ビット構成の応答信号を生成する。この処理では、図４（２）の（ｄ）（ｅ）に示すように、応答信号を構成する各ビットの信号に所定長さの送信期間を設定し、各信号を順に送信する。具体的には、「０」の信号を送信する場合には、前記期間の前半にロードスイッチ４４のオン／オフの切替を複数回行った後、期間の後半では前記ロードスイッチ４４をオフ状態にする。「１」の信号を送信する場合には、上記とは反対に、期間の前半でロードスイッチ４４をオフ状態にし、後半にオン／オフの切替を行う。

上記のロードスイッチ４４の切替動作により、メインアンテナ１０の前記復調回路１０３は、図４（２）の（ｆ）に示すような信号を抽出する。さらに復調回路１０３は、この信号を所定のしきい値により２値化することにより、図４（２）の（ｇ）に示すように、前記ロードスイッチ４４の切替動作を反映した信号を復調する。さらに、この信号を、前記１ビット分の送信期間毎に切り分けて、各期間内の信号変化のパターンを認識することにより、図４（２）の（ｈ）に示すように、前記応答信号が復調される。

この実施例では、アンテナユニット１５毎に、前記図２（１）に示した関係を設定しているので、メインアンテナ１０は、いずれのタグ４に対しても、そのタグ４に対応するアンテナユニット１５を介して、上記図４の（ｃ）（ｆ）に示した信号のやりとりを行うことができる。
よって、メインアンテナ１０では、各タグ４がメインアンテナ１０の交信可能領域内に置かれている場合と同様のシークエンスに基づいて交信処理を行うことが可能になる。

なお、前記コントローラ２では、従来と同様に、上位機器３からの指示に基づき、各タグ４に個別の処理時間を割り当ててメインアンテナ１０に交信処理を行わせるので、交信の衝突が起こるのを防止することができる。よって、各タグ４が他のタグ４に対するコマンドを誤って処理したり、コントローラ２や上位機器３での応答信号の認識に混同が生じるおそれはない。

ところで図１の構成によれば、各サブアンテナ１１を、メインアンテナ１０の磁束の届く範囲に設置する必要があるが、この磁束はメインアンテナ１０から遠ざかるほど弱くなる。したがって、アンテナユニット１５の数が増加すると、メインアンテナ１０から離れたサブアンテナ１１に十分な量の磁束が届かなくなり、信号の中継処理が不安定になる可能性がある。

つぎの図５〜８に示す実施例は、上記の問題に対応できるように、図１の構成のサブアンテナ１１に若干の変更を加えている（実施例によっては、メインアンテナ１０にも同様の変更を加える場合がある。）。以下、各実施例毎に変更された部分について説明する。

図５，６の実施例では、サブアンテナ１１のコイルＬ１の内側にフェライトコア１６を設けている。このフェライトコア１６は、サブアンテナ１１の本体部を型成形する際に、本体部に一体形成されるもので、図６に示すように、本体部の横幅方向にわたって設けられる。またサブアンテナ１１間でフェライトコア１６の形成位置や径を統一しているので、サブアンテナ１１同士を当接させることにより、各コア１６が連なった状態にすることができる。なお、図示はしていないが、メインアンテナ１０にも同様のフェライトコア１６を設けてもよい。

上記の構成によれば、一連に並べられたフェライトコア１６にメインアンテナ１０からの磁束を集めることで、磁束をより平衡化することができるので、メインアンテナ１０からの離れたサブアンテナ１１にも電磁誘導に必要な量の磁束を作用させて、安定した中継処理を行うことが可能になる。

つぎに図７の実施例も、フェライトコアを設けることで磁束をより平衡化するものである。この実施例では、メインアンテナ１０および各サブアンテナ１１のコイルの内側に、それぞれ幅方向に貫通する孔部１７を形成するとともに、前記孔部１７に応じた径を有するフェライト棒１８を用意し、このフェライト棒１８に各アンテナ１０，１１を前記孔部１７の位置で挿通する。
この構成によれば、各アンテナ１０，１１は、フェライト棒１８を介して連結した状態になるから、前記した連結部材や嵌合部による連結を不要にすることができる。

つぎの図８の例では、フェライトコアを設ける方法に代えて、サブアンテナ１１のコイルＬ１の断面積を、メインアンテナ１０からの距離に応じて調整するようにしている。具体的には、図８の（Ａ）枠内に示すように、各コイルＬ１の軸中心を合わせ、かつメインアンテナ１０からの距離が大きくなるほど、コイルＬ１の径が大きくなるように調整する。

上記構成のように、各サブアンテナ１１のコイルＬ１の径は、メインアンテナ１０から離れるほど大きくなるので、インダクタンスが高められる。この結果、Ｑ値が高められて、共振のピークが鋭くなり、もって搬送波の受信強度が高められるので、コイルＬ１に作用する磁束が弱くなっても、信号の中継を支障なく行うことが可能になる。

なお、コイルＬ１の径を調整する方法に代えて、コイルＬ１に抵抗を接続し、その抵抗値を変化させるようにしてもよい。すなわち、メインアンテナ１０から遠ざかるほど抵抗値を小さくすることにより、Ｑ値が高められるので、図８の実施例と同様に、磁束の減衰に対応することが可能になる。または、コイルＬ１の巻数を変えることによって、コイルＬ１のＱ値を変化させるようにしてもよい。

なお、これまでの実施例では、メインアンテナ１０とサブアンテナ１１とを同一形状にして、各アンテナ１０，１１をコイルの軸方向に沿って整列配置したが、各アンテナ１０，１１の構成はこれに限定されるものではない。たとえば、図９，１０に示すように、メインアンテナ１０をサブアンテナ１１より大きく形成し、その磁束出射面に対向する位置に、各サブアンテナ１１を面状に配置してもよい。

図９の実施例のメインアンテナ１０は、磁束出射面（コイルＬ０の軸方向に直交する面）がサブアンテナ１１の該当部位の複数倍になるように形成される。メインアンテナ１０は、この磁束の出射面を上方に向けて、図示しない水平面上に設置される。またメインアンテナ１０のコイルＬ０（この実施例では長方形状とする。）も、サブアンテナ１１側のコイルＬ１の複数倍の大きさになるように設定される。

各サブアンテナ１１は、それぞれのコイルＬ１の軸方向をメインアンテナ１０のコイルＬ０の軸方向に平行にした状態で、前記メインアンテナ１０の上面に、前記コイルＬ０の巻き方向に沿って配置される。なお、ここには図示していないが、サブアンテナ１１とメインアンテナ１０とは、前記した凸部と凹部などの嵌合部材により連結されるのが望ましい。

図１０の実施例のメインアンテナ１０も、サブアンテナ１１に対し、コイルＬ０や磁束出射面の面積が複数倍になるように形成されている。
一方、サブアンテナ１１の構成は、図９に示したのと同様であるが、この実施例では、各サブアンテナ１１を、メインアンテナ１０の上面から所定距離を隔てた地点に設置している。たとえば、所定長さの足部を有する樹脂製の基台を設置し、その基台の下方にメインアンテナ１０を設置し、基台の上面に各サブアンテナ１１を設置することで、図１０の設置状態を実現させることができる。

このような設置状態でも、各サブアンテナ１１がメインアンテナ１０からの磁束に感応する位置に設置されていれば、その磁束により生じた誘導電流によって、サブアンテナ１１とタグ側アンテナ１２とを導通させることができるので、メインアンテナ１０とタグ４との間での信号中継処理を、支障なく行うことが可能になる。

なお、上記した実施例では、いずれも、アンテナユニット１５につき、中継対象のタグ４を１つずつ割り当てているが、タグ側アンテナ１２の磁束の届く範囲に複数個のタグ４を含めることができれば、これらのタグ４については、共通のアンテナユニット１５により信号の中継処理を行うことが可能である。また、メインアンテナ１０の交信可能領域に含まれるタグ４がある場合には、メインアンテナ１０は、そのタグ４に対しては、アンテナユニット１５を介さずに、直接交信を行うようにしてもよい。
またいずれの実施例でも、メインアンテナ１０にコントローラ２の機能まで組み込んで、上位機器３にメインアンテナ１０を直接接続するようにしてもよい。

この発明にかかる交信処理装置が導入されたＲＦＩＦシステムの構成例を示す説明図である。ＲＦＩＤシステムの電気構成を示すブロック図およびアンテナユニットの構成を示す回路図である。メインアンテナおよびタグの構成を示すブロック図である。コマンド送信および応答信号の生成／復調に関する信号処理を示すタイミングチャートである。ＲＦＩＤシステムの他の例を示す説明図である。図５のシステムに使用されるサブアンテナの断面図である。ＲＦＩＤシステムの他の例を示す説明図である。ＲＦＩＤシステムの他の例を示す説明図である。ＲＦＩＤシステムの他の例を示す説明図である。ＲＦＩＤシステムの他の例を示す説明図である。従来のＲＦＩＤシステムの構成を示すブロック図である。特許文献１に開示された技術を適用したＲＦＩＤシステムのブロック図である。特許文献２に開示された技術を適用したＲＦＩＤシステムのブロック図である。

符号の説明

１交信処理装置
４ＲＦＩＤタグ
１０メインアンテナ
１１サブアンテナ
１２タグ側アンテナ
１３同軸ケーブル
１５アンテナユニット
Ｌ１，Ｌ２コイル

Claims

半導体メモリを具備するＲＦＩＤタグと、このＲＦＩＤタグと非接触の交信を行うアンテナ装置との間に介装されて、両者間でやりとりされる信号を中継するための装置であって、
コイルを含む一対の中継アンテナ部と同軸ケーブルとから成るアンテナユニットを複数含み、
前記アンテナユニットの各中継アンテナ部のコイルは、前記同軸ケーブルを介して相互に接続されており、一方の中継アンテナ部はアンテナ装置からの磁束に感応する位置に、他方の中継アンテナ部はＲＦＩＤタグ内のコイルを感応させることが可能な位置に、それぞれ配置され、
各アンテナユニットのアンテナ装置側の中継アンテナ部は、それぞれのコイルの軸をアンテナ装置のコイルの軸に対応させた状態で、アンテナ装置のコイルの軸方向に沿って並べて配置されると共に、アンテナ装置から遠ざかるほど前記コイルのＱ値が大きく設定される、ＲＦＩＤ用の交信中継装置。
各アンテナユニットのアンテナ装置側の中継アンテナ部のコイルは、アンテナ装置から遠ざかるほど軸方向に直交する方向に沿う断面が大きくなるように形成されている請求項１に記載されたＲＦＩＤ用の交信中継装置。
半導体メモリを具備するＲＦＩＤタグと、このＲＦＩＤタグと非接触の交信を行うアンテナ装置との間に介装されて、両者間でやりとりされる信号を中継するための装置であって、
コイルを含む一対の中継アンテナ部と同軸ケーブルとから成るアンテナユニットを複数含み、
前記アンテナユニットの各中継アンテナ部のコイルは、前記同軸ケーブルを介して相互に接続されており、一方の中継アンテナ部はアンテナ装置からの磁束に感応する位置に、他方の中継アンテナ部はＲＦＩＤタグ内のコイルを感応させることが可能な位置に、それぞれ配置され、
各アンテナユニットのアンテナ装置側の中継アンテナ部は、それぞれ前記アンテナ装置のコイルより軸方向に直交する方向に沿う断面が小さなコイルを有するとともに、これらのコイルの軸方向が前記アンテナ装置のコイルの軸方向に対応し、かつ各コイルの軸が重ならないようにして、前記アンテナ装置の磁束の出射面に対向配備される、ＲＦＩＤ用の交信中継装置。
半導体メモリを含むＲＦＩＤタグに対し非接触の交信を行うアンテナ装置と、このアンテナ装置と前記ＲＦＩＤタグとの間に介装されて、両者間でやりとりされる信号を中継する交信中継装置とを具備し、
前記交信中継装置は、コイルを含む一対の中継アンテナ部と同軸ケーブルとから成るアンテナユニットを複数含み、前記アンテナユニットの各中継アンテナ部のコイルは、前記同軸ケーブルを介して相互に接続されており、一方の中継アンテナ部はアンテナ装置からの磁束に感応する位置に、他方の中継アンテナ部はＲＦＩＤタグ内のコイルを感応させることが可能な位置に、それぞれ配置され、
各アンテナユニットのアンテナ装置側の中継アンテナ部は、それぞれのコイルの軸をアンテナ装置のコイルの軸に対応させた状態で、アンテナ装置のコイルの軸方向に沿って並べて配置されると共に、アンテナ装置から遠ざかるほど前記コイルのＱ値が大きく設定される、ＲＦＩＤ用の交信処理装置。
各アンテナユニットのアンテナ装置側の中継アンテナ部のコイルは、アンテナ装置から遠ざかるほど軸方向に直交する断面が大きくなるように形成されている請求項４に記載されたＲＦＩＤ用の交信処理装置。
半導体メモリを含むＲＦＩＤタグに対し非接触の交信を行うアンテナ装置と、このアンテナ装置と前記ＲＦＩＤタグとの間に介装されて、両者間でやりとりされる信号を中継する交信中継装置とを具備し、
前記交信中継装置は、コイルを含む一対の中継アンテナ部と同軸ケーブルとから成るアンテナユニットを複数含み、前記アンテナユニットの各中継アンテナ部のコイルは、前記同軸ケーブルを介して相互に接続されており、一方の中継アンテナ部はアンテナ装置からの磁束に感応する位置に、他方の中継アンテナ部はＲＦＩＤタグ内のコイルを感応させることが可能な位置に、それぞれ配置され、
各アンテナユニットのアンテナ装置側の中継アンテナ部は、それぞれ前記アンテナ装置のコイルより軸方向に直交する方向に沿う断面が小さなコイルを有するとともに、これらのコイルの軸方向が前記アンテナ装置のコイルの軸方向に対応し、かつ各コイルの軸が重ならないようにして、前記アンテナ装置の磁束の出射面に対向配備される、ＲＦＩＤ用の交信処理装置。