JP5016252B2 - Connector integrated RFID reader / writer - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、パソコン等の外部機器に着脱することにより、ＲＦＩＤカードに対して非接触で情報の読み書きを行うことができるＲＦＩＤリーダライタに係り、特に、ブースター用の共振アンテナを備えることにより、通信距離を犠牲にすることなく小型化を可能としたものである。 The present invention relates to an RFID reader / writer that can read / write information without contact with an RFID card by attaching / detaching it to / from an external device such as a personal computer, and in particular, by including a booster resonant antenna. The size can be reduced without sacrificing the communication distance.
近年、情報を電子的に記憶することができるＩＣチップと、このＩＣチップと外部との間で情報をやり取りするインタフェースを備えたカードやタグを利用したシステムが、その多様な可能性から注目を集めている。かかるシステムは、一般的には、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｃａｔｉｏｎ）システムと呼ばれ、小型の記録媒体（カードやタグ）とこれに読み書きを行うリーダライタとの組み合わせによって、様々な場面での固体認証やデータの送受信に利用することができる。 In recent years, an IC chip that can store information electronically, and a system using a card or a tag that includes an interface for exchanging information between the IC chip and the outside, has attracted attention because of its various possibilities. Collecting. Such a system is generally referred to as an RFID (Radio Frequency Identification) system. By combining a small recording medium (card or tag) with a reader / writer that reads and writes data on the recording medium, it is possible to perform solid-state authentication in various situations. It can be used to send and receive data.
小型の記録媒体については、ＲＦＩＤカード、ＩＣカード、ワイヤレスカード、ＲＦＩＤタグ、ＩＣタグ等、種々の称呼がある。本発明では、ＲＦＩＤカードと呼ぶが、特定の種類のものに限定する意図ではなく、上記のようなカードやタグ等を全て含む広い概念である。このようなＲＦＩＤカードは、従来のカードに用いられていた磁気記録方式のものに比べて、ＩＣチップのメモリに大量の情報を記憶しておくことができ、偽造の防止も可能となるため、クレジットカード、電子マネー、電子乗車券、テレフォンカード、ＩＤカード、貨物管理用タグ等として、広く利用されている。 As for a small-sized recording medium, there are various names such as an RFID card, an IC card, a wireless card, an RFID tag, and an IC tag. In the present invention, although referred to as an RFID card, it is not intended to be limited to a specific type, but is a broad concept including all the above cards, tags, and the like. Since such an RFID card can store a large amount of information in the memory of the IC chip and prevent counterfeiting, compared with the magnetic recording type used in conventional cards, Widely used as credit cards, electronic money, electronic tickets, telephone cards, ID cards, cargo management tags, and the like.
また、リーダライタとの間で情報を送受信するための方式としては、ＲＦＩＤカードの表面に設けられた電極接点とリーダライタに設けられた接触端子とを接触させる接触型、ＲＦＩＤカードとリーダライタに設けられたアンテナ（コイル）を介して無線により行う非接触型がある。特に、非接触型のＲＦＩＤカードは、接触による磨耗がないこと、リーダライタ側にＲＦＩＤカードを移動させる機構が必要ないこと、送受信の際の方向性の自由度が高いことなどから、高い耐久性と利便性を有するものとして、普及が期待されている。 As a method for transmitting and receiving information to and from the reader / writer, a contact type in which an electrode contact provided on the surface of the RFID card and a contact terminal provided on the reader / writer are brought into contact with each other, an RFID card and a reader / writer are used. There is a non-contact type that is performed wirelessly through an antenna (coil) provided. In particular, non-contact type RFID cards have high durability because they do not wear due to contact, do not require a mechanism to move the RFID card to the reader / writer, and have a high degree of freedom in direction during transmission and reception. It is expected to spread as something with convenience.
更に、このような読み書きを行うリーダライタとしては、商店のレジや駅の改札等に設置された固定式のものから、手に持って使用できる小型のハンディタイプのもの（特許文献１参照）など、様々なものが利用されている。 Furthermore, as a reader / writer that performs such reading and writing, from a fixed type installed at a cash register of a store or a ticket gate of a station, a small handy type that can be used by hand (see Patent Document 1), etc. Various things are used.
ところで、上記のようなＲＦＩＤシステムを導入する際には、既存の管理システムのアプリケーション、データベース、ハードウェア等を有効に活用できるようにすることが望ましい。また、ＲＦＩＤカードに対する読み書きを行うリーダライタは、今後、港湾、空港、工場、商店等の様々な拠点等において、自由に移動して使用できるように、安価で小型のものが好ましい。 By the way, when introducing the RFID system as described above, it is desirable to be able to effectively utilize applications, databases, hardware, and the like of existing management systems. In addition, a reader / writer that reads / writes an RFID card is preferably inexpensive and small so that it can be freely moved and used in various bases such as ports, airports, factories, and shops.
しかしながら、従来のＲＦＩＤカード用のリーダライタは、専用の装置として構成されていたために、装置を新たに導入する場合のコストが高くなる。また、リーダライタを小型化しても、用途に汎用性を持たせて通信距離を確保するためには、アンテナのサイズを大きくする必要がある（特許文献１参照）。ノートパソコン等に接続して利用する形態も考えられるが、ノートパソコンにリーダライタと大型のアンテナとを接続した場合には、持ち運びがしにくく、移動しながら利用することは、必ずしも容易ではない。 However, since a conventional reader / writer for an RFID card is configured as a dedicated device, the cost for newly introducing the device increases. Even if the reader / writer is reduced in size, it is necessary to increase the size of the antenna in order to ensure versatility for use and secure a communication distance (see Patent Document 1). A form of connection to a notebook personal computer or the like is also conceivable, but when a reader / writer and a large antenna are connected to the notebook personal computer, it is difficult to carry and use while moving.
このような観点から、本出願人は、特許文献２に示すように、外部機器との接続用のコネクタと、非接触ＲＦＩＤカードとの情報の送受信用のアンテナと、前記アンテナを介して送受信される情報を処理する制御部とを有するＲＦＩＤリーダライタにおいて、コネクタをリーダライタ本体の一方の端部側に配設し、アンテナをコネクタと反対側の端部の近傍に配設したものを提案した。 From such a viewpoint, as shown in Patent Document 2, the present applicant transmits / receives data via a connector for connection with an external device, an antenna for transmitting / receiving information to / from a non-contact RFID card, and the antenna. In a RFID reader / writer having a control unit for processing information, a connector is disposed on one end side of the reader / writer main body, and an antenna is disposed near the end opposite to the connector. .
以上のような特許文献２の発明では、アンテナがコネクタと反対端にあるため、外部機器にコネクタを接続した際に、外部機器とアンテナとの間の距離を長く確保することができ、ＲＦＩＤカードをアンテナに近づける際に、外部機器が邪魔にならず、十分な受信感度を得ることができる。
しかしながら、前記特許文献２の発明は、コネクタを一体としてＲＦＩＤリーダライタの小型化を可能とするものではあるが、その送受信用アンテナの寸法は、ＲＦＩＤリーダライタの寸法、特にＲＦＩＤリーダライタをスティック状として場合にはその幅寸法に制限されることから、大径のアンテナを用意することができず、その通信距離が短いという問題があった。 However, although the invention of Patent Document 2 makes it possible to reduce the size of the RFID reader / writer by integrating the connector, the size of the antenna for transmission / reception is the size of the RFID reader / writer, in particular, the RFID reader / writer is stick-shaped. In this case, since the width is limited, there is a problem that a large-diameter antenna cannot be prepared and the communication distance is short.
特に、特許文献２のＲＦＩＤリーダライタは、コネクタとしてＵＳＢ端子を設けることで、パソコンのＵＳＢ端子に直接挿入して使用されることが多く、その場合、前記のような通信距離が短いという理由から、パソコンをテーブルなどに置いた状態で、ＲＦＩＤカードをＲＦＩＤリーダライタにほとんど接触するまで近づけてデータの授受を行っていた。 In particular, the RFID reader / writer of Patent Document 2 is often used by being directly inserted into a USB terminal of a personal computer by providing a USB terminal as a connector. In this case, the communication distance is short as described above. In a state where a personal computer is placed on a table or the like, data is exchanged by bringing the RFID card close to the RFID reader / writer until it is almost in contact.
しかし、最近では、特許文献２のＲＦＩＤリーダライタの使用方法として、図４のように、パソコンＰＣにＵＳＢケーブルＣＢを接続し、そのケーブルの先端にＲＦＩＤリーダライタＲＷを接続して、このＲＦＩＤリーダライタ自体をＲＦＩＤカード側に近づけて使用することが要望されている。特に、ＲＦＩＤカードが非常に小さなものになり、商品やそのタグなどに組み込まれた場合には、商品そのものをパソコンに接続したＲＦＩＤリーダライタＲＷ側に近づけることは面倒であり、ＵＳＢケーブルＣＢ先端のＲＦＩＤリーダライタを商品のタグなどに近づける方が、読取作業が極めて容易なことから、このような使用方法が望まれている。 However, recently, as a method of using the RFID reader / writer of Patent Document 2, as shown in FIG. 4, a USB cable CB is connected to a personal computer PC, and an RFID reader / writer RW is connected to the tip of the cable. There is a demand for using the writer itself close to the RFID card. In particular, when the RFID card becomes very small and is incorporated in a product or its tag, it is troublesome to bring the product itself close to the RFID reader / writer RW connected to the personal computer, and the end of the USB cable CB Since the reading operation is extremely easy when the RFID reader / writer is brought closer to a product tag or the like, such a method of use is desired.
また、従来のＲＦＩＤリーダライタは、特許文献１に示すように、送受信用のアンテナやデータ読取部以外に、特許文献２のパソコンに相当する専用の演算部や表示部を備えた大型で高価なものである。そのため、汎用のパソコンとＵＳＢケーブルを用意するだけで、特許文献１のようなＲＦＩＤリーダライタが得られる特許文献２のＲＦＩＤリーダライタが注目されている。 Further, as shown in Patent Document 1, a conventional RFID reader / writer is large and expensive with a dedicated calculation unit and display unit corresponding to a personal computer of Patent Document 2 in addition to a transmission / reception antenna and a data reading unit. Is. Therefore, the RFID reader / writer of Patent Document 2 that can obtain an RFID reader / writer like Patent Document 1 only by preparing a general-purpose personal computer and a USB cable has attracted attention.
しかし、特許文献２のＲＦＩＤリーダライタを、ＵＳＢケーブルの先端に取り付けて、ＲＦＩＤカード側に近づけることは、ＲＦＩＤリーダライタ自体が小型なこともあって両者を正確に近接させることが難しい問題があった。しかも、特許文献２のＲＦＩＤリーダライタは、小型化を優先して製作されているため、送受信用アンテナも小径で通信距離が短いため、ＲＦＩＤリーダライタとカードとを確実に接近させないと、データの授受が不可能になる欠点があった。 However, attaching the RFID reader / writer of Patent Document 2 to the end of the USB cable and bringing it closer to the RFID card side has a problem that it is difficult to bring them close to each other accurately because the RFID reader / writer itself is small. It was. In addition, since the RFID reader / writer in Patent Document 2 is manufactured with priority given to downsizing, the transmission / reception antenna is also small in diameter and the communication distance is short. There was a drawback that it was impossible to give and receive.
このような場合に、特許文献３に示すように、ＲＦＩＤカード側に近接してブースターアンテナを設けることも提案されているが、商品に付されたＲＦＩＤカード側にブースターアンテナを設けることは、商品自体が大きなものや商品の収納庫にブースターアンテナを設けることができる場合はいざ知らず、商品のタグに組み込まれるような小型のＲＦＩＤカードについて適用不可能であった。 In such a case, as shown in Patent Document 3, it has also been proposed to provide a booster antenna close to the RFID card side, but providing a booster antenna on the RFID card side attached to the product When the booster antenna can be provided in a large product or in a product storage case, it is not known, and it cannot be applied to a small RFID card incorporated in a product tag.
本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、小型化されたコネクタ一体型ＲＦＩＤリーダライタのケースに対して、ブースターアンテナを一体に設けることにより、送受信用アンテナが小径のものであっても、必要とする通信距離を確保したＲＦＩＤリーダライタを提供することにある。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to integrate a booster antenna into a miniaturized connector-integrated RFID reader / writer case. By providing the RFID reader / writer, it is possible to secure a necessary communication distance even if the transmission / reception antenna has a small diameter.
前記の目的を達成するために、本発明は、ケースと、前記ケース内部に配置された基板と、前記基板の上面に設けられた、非接触ＲＦＩＤカードとの情報の送受信用アンテナと、前記基板の下面に設けられ、前記アンテナを介して送受信される情報を処理する制御部と、前記ケースの一方の端部に設けられた外部機器との接続用のコネクタと、を備えたＲＦＩＤリーダライタにおいて、ループコイルと前記ループコイルと接続されたキャパシタとを含み、ＲＦＩＤリーダライタの搬送周波数近傍で前記送受信用アンテナと共振する共振アンテナが設けられ、前記ループコイルは前記送受信用アンテナとは電気的に独立し、前記ケースの内面に前記送受信用アンテナと対向するように配置され、前記送受信用アンテナよりも大径でかつ前記基板上面から見て前記送受信用アンテナがそのループ内に収まるように配置されていることを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention includes a case, a substrate disposed inside the case, provided on the upper surface of the substrate, and the antenna for transmitting and receiving information to and from the non-contact RFID cards, the provided on the lower surface of the substrate, RFID reader-writer provided with a connector for connection to a control unit for processing information transmitted and received, an external device which is provided at one end of the casing through the antenna A resonance antenna that includes a loop coil and a capacitor connected to the loop coil and resonates with the transmission / reception antenna in the vicinity of the carrier frequency of the RFID reader / writer, and the loop coil is electrically connected to the transmission / reception antenna. The substrate is disposed on the inner surface of the case so as to face the transmitting / receiving antenna, and has a larger diameter than the transmitting / receiving antenna and the substrate. Wherein the transmitting and receiving antenna as viewed from the surface is arranged to fit within the loop.
この場合、前記コネクタがＵＳＢコネクタであることが望ましい。また、共振アンテナは、粘着テープ上にループコイルを配置し、これをケース内面に貼り付けたり、ループコイルをケースを構成する樹脂内部に埋設したり、フレキシブル基板上に印刷により形成することができる。 In this case, it is desirable that the connector is a USB connector. Further, the resonant antenna can be formed by arranging a loop coil on an adhesive tape and sticking it on the inner surface of the case, embedding the loop coil in the resin constituting the case, or printing on a flexible substrate. .
また、ケースが一端にコネクタが形成されたスティック状をなし、共振アンテナを構成するループコイルがスティック状のケースの長手方向に長軸を有する長円形をなし、その短軸がスティック状のケースの幅方向とほぼ等しく形成されていることも本発明の一態様である。 In addition, the case has a stick shape with a connector formed at one end, the loop coil constituting the resonant antenna has an oval shape having a major axis in the longitudinal direction of the stick-shaped case, and the minor axis of the stick-shaped case. It is also an embodiment of the present invention that it is formed substantially equal to the width direction.
更に、共振アンテナの共振周波数は、ＲＦＩＤリーダライタの搬送周波数よりも多少高い周波数に設定されていることが望ましい。 Furthermore, it is desirable that the resonant frequency of the resonant antenna is set to be slightly higher than the carrier frequency of the RFID reader / writer.
本発明によれば、ＲＦＩＤリーダライタのケースに共振アンテナを設けるという簡単な構成により、送受信用アンテナ自体は小型化したままで、その通信距離を延長することが可能になる。その結果、本発明のＲＦＩＤリーダライタをＵＳＢケーブルでパソコンに接続することにより、通信距離に優れたハンディタイプのＲＦＩＤリーダライタとして使用することができる。 According to the present invention, it is possible to extend the communication distance while the antenna for transmission / reception itself is downsized by a simple configuration in which a resonance antenna is provided in the case of the RFID reader / writer. As a result, by connecting the RFID reader / writer of the present invention to a personal computer with a USB cable, it can be used as a handy type RFID reader / writer with excellent communication distance.
（１）実施形態の構成
以下、本発明の第１実施形態を図１乃至図３に従って具体的に説明する。図１に示すように、本実施形態のＲＦＩＤリーダライタは、基板１０にリーダライタに必要な部品を配設し、ケース２０に収容することによって構成されている。基板１０は、略直方体形状のプリント配線板であり、長手方向の一端にコネクタ１１が設けられている。
(1) Configuration of Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the RFID reader / writer according to the present embodiment is configured by arranging components necessary for a reader / writer on a substrate 10 and accommodating them in a case 20. The board 10 is a substantially rectangular parallelepiped printed wiring board, and a connector 11 is provided at one end in the longitudinal direction.
このコネクタ１１は、例えば、パーソナルコンピュータ等のコネクタに挿入することにより、プラグ＆プレイ等を実現できるＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）のインタフェースである。図面では、ＵＳＢ２．０のシリーズＡのものを示しているが、シリーズＢ、シリーズミニＢ等、現在又は将来において利用可能なものを適用可能である。例えば、従前のＵＳＢ１．０，１．１や、今後、普及が見込まれるＵＳＢ Ｏｎ−Ｔｈｅ−Ｇｏ（ＯＴＧ）等も適用可能である。 The connector 11 is a USB (Universal Serial Bus) interface capable of realizing plug and play or the like by being inserted into a connector such as a personal computer. In the drawing, USB 2.0 series A is shown, but series B, series mini B, and the like that can be used at present or in the future can be applied. For example, conventional USB 1.0, 1.1, USB On-The-Go (OTG), etc., which are expected to become popular in the future, can be applied.
なお、一般的には、雄側と雌側を合わせて「コネクタ」と呼び、雄側を「プラグ」と呼ぶが、請求項及び以下の説明では、便宜的に「プラグ」についても「コネクタ」と呼ぶ。また、コネクタ１１は、ケース２０の一端から露出しており、ケース２０に着脱自在なキャップ３０によって保護される構成となっている。 In general, the male side and the female side are collectively referred to as a “connector” and the male side is referred to as a “plug”. However, in the claims and the following description, for convenience, the “plug” is also referred to as a “connector”. Call it. The connector 11 is exposed from one end of the case 20 and is protected by a cap 30 that is detachable from the case 20.
基板１０の上面（パソコンとの接続時に上側となる面）には、アンテナ１２が、コイル状のパターンにより形成されている。このアンテナ１２は、基板１０のコネクタ１１とは反対側の端部の近傍に配設されている。アンテナ１２は、例えば、１３．５６ＭＨｚ帯を利用するＲＦＩＤカードの場合に、約２ｃｍ程度の通信距離を確保できるように、直径約１ｃｍ、円形の渦巻状のループとし、線幅１００μｍ、線間１２５μｍとすることが考えられる。但し、本発明の態様が、これらの数値に限定されるものではない。 An antenna 12 is formed in a coiled pattern on the upper surface of the substrate 10 (the upper surface when connected to a personal computer). The antenna 12 is disposed in the vicinity of the end portion of the substrate 10 opposite to the connector 11. For example, in the case of an RFID card using the 13.56 MHz band, the antenna 12 is a circular spiral loop having a diameter of about 1 cm so that a communication distance of about 2 cm can be secured, a line width of 100 μm, and a line spacing of 125 μm. It can be considered. However, the embodiment of the present invention is not limited to these numerical values.
また、基板１０には、発振子１３、制御用ＩＣ１４等を含む制御回路及び電波インタフェースが構成されている。発振子１３は、搬送波となる高周波を発生させ、増幅器による増幅後、アンテナ１２に供給するための水晶発振子であり、これらは基板１０の上面側におけるコネクタ１１とアンテナ１２との間に配設されている。 The substrate 10 includes a control circuit including a resonator 13, a control IC 14 and the like, and a radio wave interface. The oscillator 13 is a crystal oscillator for generating a high frequency wave as a carrier wave and supplying the antenna 12 after amplification by an amplifier. These are disposed between the connector 11 and the antenna 12 on the upper surface side of the substrate 10. Has been.
また、制御用ＩＣ１４は、モールド封止されたＩＣチップであり、ＵＳＢ接続及びリーダライタに必要な処理を行うＣＰＵ、メモリ等を構成している。この制御用ＩＣ１４は、図２に示すように、基板１０の下面側におけるコネクタ１１とアンテナ１２との間に配設されている。 The control IC 14 is a mold-sealed IC chip, and constitutes a CPU, a memory, and the like that perform processing necessary for USB connection and a reader / writer. As shown in FIG. 2, the control IC 14 is disposed between the connector 11 and the antenna 12 on the lower surface side of the substrate 10.
図２に示すように、前記ケース２０の内面には、前記ＲＦＩＤリーダライタの回路とは電気的に独立した回路である共振アンテナ２１が設けられている。本実施形態では、この共振アンテナ２１は、ケース２０における基板１０上に設けられた受信用アンテナ１２に対向した内面に設けられ、これによって送受信用アンテナ１２をＲＦＩＤカード４０に近接させた場合に、送受信用アンテナ１２とＲＦＩＤカード４０との間に共振アンテナ２１が配置される。 As shown in FIG. 2, a resonance antenna 21, which is a circuit that is electrically independent of the circuit of the RFID reader / writer, is provided on the inner surface of the case 20. In the present embodiment, the resonant antenna 21 is provided on the inner surface of the case 20 facing the receiving antenna 12 provided on the substrate 10, thereby causing the transmitting / receiving antenna 12 to approach the RFID card 40. A resonant antenna 21 is disposed between the transmission / reception antenna 12 and the RFID card 40.
この共振アンテナ２１は、本実施例では、図３に示すように、粘着テープ２２上にループ状に巻回されたループコイル２３と、このループコイル２３に接続されたキャパシタ２４とから構成され、前記粘着テープ２２をケース２０の内面に貼り付けることにより、ケース２０に固定されている。この場合、前記ループコイル２３とキャパシタ２４とは、ＲＦＩＤリーダライタの送信周波数である１３．５６ＭＨｚで共振するように、そのコイル長及び静電容量が決定されている。 In this embodiment, the resonant antenna 21 includes a loop coil 23 wound in a loop on an adhesive tape 22 and a capacitor 24 connected to the loop coil 23, as shown in FIG. The adhesive tape 22 is fixed to the case 20 by affixing it to the inner surface of the case 20. In this case, the coil length and the capacitance of the loop coil 23 and the capacitor 24 are determined so as to resonate at 13.56 MHz which is the transmission frequency of the RFID reader / writer.
（２）実施形態の作用
一般に、前記送受信用アンテナ１２のようなループアンテナの中心からｚの距離の磁束密度Ｂ（ｚ）は、ループアンテナに流れる電流Ｉ、円形のループアンテナの半径ａ、ＭＫＳ単位の変換定数μ0とすると、
Ｂ（ｚ）＝（μ0Ｉａ2）／２（ｚ2＋ａ2）3/2
となり、半径ａが小さくなると磁束密度Ｂ（ｚ）は大きく（高く）なり、ｚが大きくなるとｚの３乗に比例して小さく（低く）なる。
(2) Operation of Embodiment In general, the magnetic flux density B (z) at a distance z from the center of a loop antenna such as the transmission / reception antenna 12 is the current I flowing through the loop antenna, the radius a of the circular loop antenna, MKS When the unit conversion constant μ 0 is
B (z) = (μ 0 Ia 2 ) / 2 (z 2 + a 2 ) 3/2
As the radius a decreases, the magnetic flux density B (z) increases (higher), and as z increases, it decreases (lowers) in proportion to the cube of z.
ｚの距離が徐々に大きくなり、ｚ＞ａの距離になってくると、磁束密度Ｂ（ｚ）は低下してくるため、最後にはＲＦＩＤカードとの通信ができなくなる。つまり、送受信用アンテナ１２の半径が大きいほど通信距離は優位になる。そのため、特許文献２に示したような従来技術において、使用者がＲＦＩＤカードやＲＦＩＤタグをリーダライタに近づける用途に使用した場合には送受信用アンテナ１２を小径化し機器を小型化して、通信距離を犠牲にしても不都合はなかったが、本実施形態では、共振アンテナ２１により、送受信用アンテナ１２の磁束密度がより遠方まで高い強度を保持して届くようにすることで、ＲＦＩＤリーダライタをカードやタグ側に近づける用途にも使用が可能になる。 When the distance of z gradually increases and becomes a distance of z> a, the magnetic flux density B (z) decreases, and finally communication with the RFID card becomes impossible. That is, the greater the radius of the transmission / reception antenna 12, the greater the communication distance. Therefore, in the conventional technology as shown in Patent Document 2, when the user uses the RFID card or RFID tag for the purpose of bringing the RFID card or RFID tag close to the reader / writer, the transmission / reception antenna 12 is reduced in diameter, the device is reduced in size, and the communication distance is increased. Although there was no inconvenience even if sacrificed, in this embodiment, the resonance antenna 21 allows the magnetic flux density of the transmitting / receiving antenna 12 to reach and reach a farther distance, so that the RFID reader / writer can be connected to a card or It can also be used for applications close to the tag side.
すなわち、本実施形態では、送受信用アンテナ１２からの送信周波数で共振する共振アンテナ２１をケース２０に設けることで、送受信用アンテナ１２に近接してより大径のブースターアンテナを配置したことになる。そのため、ＲＦＩＤリーダライタからの送信時に、その共振作用により共振アンテナ２１部分において送受信用アンテナ１２部分よりも強い磁束密度が得られる。その結果、送受信用アンテナ１２を単独で使用した場合に比較して、はるかに大きな通信距離を確保することができ、ＲＦＩＤリーダライタをＵＳＢケーブルでパソコンに接続することで、ハンディタイプのＲＦＩＤリーダライタとして使用することが可能になる。 In other words, in this embodiment, the resonant antenna 21 that resonates at the transmission frequency from the transmission / reception antenna 12 is provided in the case 20, so that a larger-diameter booster antenna is disposed in the vicinity of the transmission / reception antenna 12. Therefore, at the time of transmission from the RFID reader / writer, a magnetic flux density stronger in the resonance antenna 21 portion than in the transmission / reception antenna 12 portion can be obtained by the resonance action. As a result, it is possible to secure a much larger communication distance than when the transmission / reception antenna 12 is used alone, and by connecting the RFID reader / writer to a personal computer with a USB cable, a handy type RFID reader / writer is obtained. Can be used as
（３）他の実施形態
本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、次のような他の実施形態も包含するものである。
(3) Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes the following other embodiments.
(a) 共振アンテナ２１の共振点波、共振周波数をｆ、インダクタンスをＬ、キャパシタンスをＣとすると、
(b) 共振アンテナの効果を高くするためには、基板上に形成されている送受信用アンテナ１２の共振回路のインピーダンスをＲＦ部出力インピーダンスにマッチングさせるため調整を行うが、このときに容量性となるようにＬＣＲメータ等で調整することにより、共振周波数のピークを搬送周波数より下になるようにする。 (b) In order to increase the effect of the resonant antenna, adjustment is performed to match the impedance of the resonant circuit of the transmitting / receiving antenna 12 formed on the substrate with the output impedance of the RF unit. By adjusting with an LCR meter or the like, the peak of the resonance frequency is made lower than the carrier frequency.
(c) 基板上面から見たときに、基板上の送受信用アンテナ１２が共振アンテナ２１のループ内に収まるようにしないと、本発明の効果がない。しかし、その点に配慮すれば、送受信用アンテナ１２と共振アンテナ２１との位置関係は図示のものに限定されない。たとえば、図５のように、共振アンテナ２１を送受信用アンテナ１２の基板を挟んで反対側に設けることも可能である。 (c) The effect of the present invention is not achieved unless the transmitting / receiving antenna 12 on the substrate is within the loop of the resonant antenna 21 when viewed from above the substrate. However, in consideration of this point, the positional relationship between the transmitting / receiving antenna 12 and the resonant antenna 21 is not limited to the illustrated one. For example, as shown in FIG. 5, it is possible to provide the resonant antenna 21 on the opposite side with the substrate of the transmitting / receiving antenna 12 interposed therebetween.
(d) 共振アンテナ側の回路は、印刷技術を利用して粘着シート上に形成したり、フレキシブル基板上に印刷などで形成することも可能であり、薄くしかも安価に製造することは容易である。 (d) The circuit on the resonant antenna side can be formed on an adhesive sheet using printing technology, or can be formed on a flexible substrate by printing, etc., and it is easy to manufacture thinly and inexpensively. .
(e) 図６に示すように、共振アンテナをケースを構成する樹脂内に埋設することも可能である。 (e) As shown in FIG. 6, it is also possible to embed the resonant antenna in the resin constituting the case.
(f) 基板上の送受信用アンテナ１２と共振アンテナ２１との距離は、基板上のアンテナの半径と同じ距離が最も通信距離が大きくなるが、この距離以内であれば、共振アンテナを使用しない場合に比べ効果が確認できる。ただし、半径の距離より離れて共振アンテナを使用した場合には、効果が期待できない。 (f) The distance between the transmitting / receiving antenna 12 and the resonant antenna 21 on the substrate is the same as the radius of the antenna on the substrate, and the communication distance is the longest. The effect can be confirmed compared to. However, the effect cannot be expected when the resonant antenna is used apart from the radius distance.
(g) 共振アンテナをケースに設ける位置は、前記のような送受信用アンテナとの位置関係に配慮すれば、ケースの上面側、下面側のいずれでも良い。また、共振アンテナの面積は、ケースに収まる限り、最大になるようにした方がより効果が大きくなる。 (g) The position where the resonant antenna is provided in the case may be on either the upper surface side or the lower surface side of the case, considering the positional relationship with the transmitting / receiving antenna as described above. In addition, as long as the area of the resonance antenna can be accommodated in the case, it is more effective to maximize the area.
１０…基板
１１…コネクタ
１２…送受信用アンテナ
１３…発振子
１４…制御用ＩＣ
２０…ケース
２１…共振アンテナ
２２…粘着シート
２３…ループコイル
２４…キャパシタ
３０…キャップ
４０…ＲＦＩＤカード
ＰＣ…パソコン
ＣＢ…ＵＳＢケーブル
ＲＷ…ＲＦＩＤリーダライタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Board | substrate 11 ... Connector 12 ... Transmission / reception antenna 13 ... Oscillator 14 ... Control IC
20 ... Case 21 ... Resonant antenna 22 ... Adhesive sheet 23 ... Loop coil 24 ... Capacitor 30 ... Cap 40 ... RFID card PC ... PC CB ... USB cable RW ... RFID reader / writer
Claims (7)
前記ケース内部に配置された基板と、
前記基板の上面に設けられた、非接触ＲＦＩＤカードとの情報の送受信用アンテナと、
前記基板の下面に設けられ、前記アンテナを介して送受信される情報を処理する制御部と、
前記ケースの一方の端部に設けられた外部機器との接続用のコネクタと、を備えたＲＦＩＤリーダライタにおいて、
ループコイルと前記ループコイルと接続されたキャパシタとを含み、ＲＦＩＤリーダライタの搬送周波数近傍で前記送受信用アンテナと共振する共振アンテナが設けられ、
前記ループコイルは前記送受信用アンテナとは電気的に独立し、前記ケースの内面に前記送受信用アンテナと対向するように配置され、前記送受信用アンテナよりも大径でかつ前記基板上面から見て前記送受信用アンテナがそのループ内に収まるように配置されていることを特徴とするコネクタ一体型ＲＦＩＤリーダライタ。 Case and
A substrate disposed inside the case ;
Provided on the upper surface of the substrate, and the antenna for transmitting and receiving information to and from the non-contact RFID cards,
A control unit that is provided on the lower surface of the substrate and processes information transmitted and received via the antenna ;
In an RFID reader / writer comprising a connector for connection with an external device provided at one end of the case,
A resonance antenna that includes a loop coil and a capacitor connected to the loop coil, and that resonates with the transmitting and receiving antenna in the vicinity of the carrier frequency of the RFID reader / writer ;
The loop coil is electrically independent from the transmission / reception antenna, and is disposed on the inner surface of the case so as to face the transmission / reception antenna. The loop coil has a larger diameter than the transmission / reception antenna and is viewed from the top surface of the substrate. A connector-integrated RFID reader / writer, wherein a transmission / reception antenna is disposed within the loop .
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