JP5198897B2 - RFID tag reader - Google Patents

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Description

本発明は、物流や在庫管理などの分野で流通物に貼付されるRFIDタグから該RFIDタグに設定された固有識別子を非接触で読み取るRFIDタグ読取装置に関する。   The present invention relates to an RFID tag reader that reads a unique identifier set in an RFID tag in a non-contact manner from an RFID tag affixed to a distribution item in fields such as logistics and inventory management.

この種のRFIDタグ読取装置(以下単に「読取装置」と言う。)は、RFIDタグとの通信用のアンテナと、該アンテナに接続した高周波回路とが必須の構成要素である。これらの構成要素は、読取装置の使用用途等に応じて種々の実装形態が採用される。例えば特許文献1に示すように、店舗の棚に陳列されている商品に貼付されているRFIDタグを読み取る事を目的とした場合には、棚板の上面又は底面に該棚板とほぼ同面積の薄型のアンテナユニットを付設する。高周波回路は棚の適当な箇所に付設した筐体に収容される。高周波回路とアンテナユニットとは所定の特性インピーダンスを有する同軸ケーブルで接続される。アンテナユニットは、ループアンテナと、インピーダンス整合を図る整合回路とを備えている。このような読取装置では、棚に陳列されている多数の商品についてRFIDタグを順次読み取り、読み取ったデータをコンピュータなどの機器に送信する。
特開2001−118037
This type of RFID tag reader (hereinafter simply referred to as “reader”) is an essential component of an antenna for communication with an RFID tag and a high-frequency circuit connected to the antenna. For these components, various mounting forms are adopted depending on the intended use of the reader. For example, as shown in Patent Document 1, when the purpose is to read an RFID tag attached to a product displayed on a store shelf, the top surface or the bottom surface of the shelf plate has substantially the same area as the shelf plate. A thin antenna unit is attached. The high-frequency circuit is housed in a housing attached to an appropriate location on the shelf. The high frequency circuit and the antenna unit are connected by a coaxial cable having a predetermined characteristic impedance. The antenna unit includes a loop antenna and a matching circuit for impedance matching. In such a reader, RFID tags are sequentially read for a large number of products displayed on the shelf, and the read data is transmitted to a device such as a computer.
JP 2001-118037 A

しかし、上述のようなシステムでは、各商品に貼付するRFIDタグの位置及び角度、並びに、棚上での各商品の陳列方向が安定していないと、全てのRFIDタグを安定的に読み取ることは困難であった。これは、通常RFIDタグのアンテナは特定の方向に指向性を有しており、RFIDタグ及びアンテナの角度によっては読み取りが困難になる場合があるからである。   However, in the system as described above, if the position and angle of the RFID tag affixed to each product and the display direction of each product on the shelf are not stable, all RFID tags can be read stably. It was difficult. This is because the antenna of the RFID tag usually has directivity in a specific direction, and it may be difficult to read depending on the angle of the RFID tag and the antenna.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、RFIDタグを安定的に読み取ることができるRFIDタグの読取装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an RFID tag reader capable of stably reading an RFID tag.

上記目的を達成するために、本発明は、RFIDタグとの通信用のアンテナと、該アンテナを用いて通信を行うための高周波送受信回路とを備え、前記RFIDタグから固有識別子を読み取るRFIDタグの読取装置であって、前記アンテナは、指向方向が互いに直交する第1乃至第3のループアンテナを備え、高周波送受信回路からの高周波信号を3つに分配して第1乃至第3のループアンテナに供給する分配手段と、第1のループアンテナに供給される分配高周波信号の強度又は位相を周期的に変動させる変動手段と、第2のループアンテナに供給される分配高周波信号と第3のループアンテナに供給される分配高周波信号との間で位相差を発生させる位相シフト手段とを備えたことを特徴とするものを提案する。   To achieve the above object, the present invention provides an RFID tag comprising an antenna for communication with an RFID tag and a high-frequency transmission / reception circuit for performing communication using the antenna, and reading a unique identifier from the RFID tag. In the reading apparatus, the antenna includes first to third loop antennas whose directing directions are orthogonal to each other, and distributes the high-frequency signal from the high-frequency transmission / reception circuit into three to the first to third loop antennas. Distributing means for supplying, fluctuation means for periodically changing the intensity or phase of the distributed high-frequency signal supplied to the first loop antenna, distributed high-frequency signal supplied to the second loop antenna, and third loop antenna A phase shift means for generating a phase difference with the distributed high-frequency signal supplied to is provided.

本発明によれば、第2のループアンテナへの供給信号と第3のループアンテナと供給信号との間に位相差が生じているので、第2及び第3のループアンテナにより形成される合成磁界は、第2のループアンテナの指向方向と第3のループアンテナの指向方向により規定される面において回転する回転磁界となる。さらに、第1のループアンテナへの供給信号は、高周波送受信回路からの高周波信号に対して強度又は位相を周期的に変動させたものである。したがって、前記第2及び第3のループアンテナによる回転磁界に対して、第1のループアンテナによる強度又は位相が周期的に変動した磁界が合成されることにより、第1〜第3のループアンテナにより形成される合成磁界は経時的に全方向を向く。換言すれば三次元の回転磁界となる。これにより、RFIDタグが置かれている向きの影響を受けることなく、安定した読み取りが可能となる。   According to the present invention, since a phase difference is generated between the supply signal to the second loop antenna and the third loop antenna and the supply signal, the combined magnetic field formed by the second and third loop antennas. Is a rotating magnetic field that rotates in a plane defined by the directivity direction of the second loop antenna and the directivity direction of the third loop antenna. Furthermore, the supply signal to the first loop antenna is obtained by periodically changing the intensity or phase of the high frequency signal from the high frequency transmission / reception circuit. Therefore, the first to third loop antennas are combined with the rotating magnetic fields generated by the second and third loop antennas by synthesizing a magnetic field whose intensity or phase is periodically changed by the first loop antenna. The resultant magnetic field is oriented in all directions over time. In other words, it becomes a three-dimensional rotating magnetic field. Accordingly, stable reading can be performed without being affected by the direction in which the RFID tag is placed.

本発明の好適な態様の一例としては、前記変動手段は、高周波送受信回路における搬送波の周波数に対して変動周期に対応する周波数だけ離れた高周波信号を出力する発振手段と、第1のループアンテナに供給される分配高周波信号に対して前記発振手段からの高周波信号を混合する混合手段とを備えたことを特徴とするものが挙げられる。本発明によれば、第1のループアンテナへの供給信号は、高周波送受信回路からの高周波信号と発振手段による高周波信号との混合信号(合成信号)である。この混合信号は、振幅(強度)が所定の周波数で増減している。換言すれば、該混合信号は所定周期のうなりを伴った信号となる。なお、うなりの周波数は高周波送受信回路からの高周波信号と発振手段による高周波信号の周波数差により決定される。   As an example of a preferred aspect of the present invention, the changing means includes an oscillating means for outputting a high-frequency signal separated by a frequency corresponding to a changing period with respect to a carrier frequency in a high-frequency transmitting / receiving circuit, and a first loop antenna. And a mixing unit that mixes a high-frequency signal from the oscillation unit with a distributed high-frequency signal to be supplied. According to the present invention, the supply signal to the first loop antenna is a mixed signal (synthesized signal) of the high-frequency signal from the high-frequency transmitting / receiving circuit and the high-frequency signal from the oscillating means. The mixed signal has an amplitude (intensity) that increases or decreases at a predetermined frequency. In other words, the mixed signal is a signal with a predetermined period of beat. The beat frequency is determined by the frequency difference between the high frequency signal from the high frequency transmission / reception circuit and the high frequency signal from the oscillation means.

本発明のさらに具体的な態様の一例としては、前記第2のループアンテナには分配手段により分配された分配高周波信号を位相が維持されたまま供給され、前記位相シフト手段は分配手段により分配された分配高周波信号の位相をずらして第3のループアンテナに供給することを特徴とするものが挙げられる。本発明によれば、第2のループアンテナに供給される高周波信号と第3のループアンテナに供給される高周波信号との間に確実に位相差を生じさせることができる。   As an example of a more specific aspect of the present invention, the second loop antenna is supplied with the distributed high frequency signal distributed by the distributing means while maintaining the phase, and the phase shift means is distributed by the distributing means. The distributed high-frequency signal is supplied to the third loop antenna with the phase shifted. According to the present invention, it is possible to reliably generate a phase difference between the high-frequency signal supplied to the second loop antenna and the high-frequency signal supplied to the third loop antenna.

また、本発明の好適な態様の一例としては、前記変動手段は、変動周期に対応する周波数の信号を出力する発振手段と、第1のループアンテナに供給される分配高周波信号に対して前記発振手段からの信号を用いて位相変調を行う位相変調手段とを備えたことを特徴とするものを提案する。本発明によれば、第1のループアンテナへの供給信号は、高周波送受信回路からの高周波信号に対して発振手段からの信号の周期で位相を変動させたものとなる。   Also, as an example of a preferred aspect of the present invention, the fluctuation means includes an oscillation means for outputting a signal having a frequency corresponding to the fluctuation period, and the oscillation for the distributed high-frequency signal supplied to the first loop antenna. A phase modulation means for performing phase modulation using a signal from the means is proposed. According to the present invention, the supply signal to the first loop antenna is obtained by changing the phase of the high-frequency signal from the high-frequency transmission / reception circuit with the period of the signal from the oscillation means.

前記位相変動手段の一例としては、ブランチライン・ハイブリッド・カプラ(以下単に「BHC」と言う。)を備え、該BHCの第1のポートに分配高周波信号を入力するとともに、第1のポートに対向する第2のポート及び第1のポートの対角線上にある第3のポートをインピーダンス回路を介して終端させ、第4のポートから出力される高周波信号を第1のループアンテナに供給し、前記インピーダンス回路は前記発振手段からの信号に基づきインピーダンスを可変させるものが挙げられる。なお、前記インピーダンス回路の一例としては、可変容量ダイオードを含むものが挙げられる。   As an example of the phase variation means, a branch line hybrid coupler (hereinafter simply referred to as “BHC”) is provided, and a distributed high-frequency signal is input to the first port of the BHC and is opposed to the first port. The second port and the third port on the diagonal line of the first port are terminated via an impedance circuit, and a high frequency signal output from the fourth port is supplied to the first loop antenna, and the impedance is An example of the circuit is one that varies the impedance based on a signal from the oscillation means. An example of the impedance circuit includes a circuit including a variable capacitance diode.

以上説明したように本発明によれば、第2及び第3のループアンテナによる回転磁界に対して、第1のループアンテナによる強度又は位相が周期的に変動した磁界が合成されることにより、第1〜第3のループアンテナにより形成される合成磁界は経時的に全方向を向く三次元の回転磁界となる。これにより、RFIDタグが置かれている向きの影響を受けることなく、安定した読み取りが可能となる。   As described above, according to the present invention, the magnetic field in which the intensity or phase of the first loop antenna is periodically changed is synthesized with the rotating magnetic field of the second and third loop antennas. The combined magnetic field formed by the first to third loop antennas becomes a three-dimensional rotating magnetic field that faces all directions over time. Accordingly, stable reading can be performed without being affected by the direction in which the RFID tag is placed.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係るRFIDタグ読取装置について図面を参照して説明する。図1はRFIDタグ読取装置の構成図である。本実施の形態では、ショーケースなどの商品棚に陳列された商品のRFIDタグから固有識別子を読み取る装置について説明する。また、本実施の形態においては、RFIDタグ及びその読取手順としてJIS規格X6323に準ずるものとする。
(First embodiment)
An RFID tag reader according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an RFID tag reader. In this embodiment, a device that reads a unique identifier from an RFID tag of a product displayed on a product shelf such as a showcase will be described. In this embodiment, the RFID tag and the reading procedure thereof conform to JIS standard X6323.

RFIDタグ読取装置は、図1に示すように、通信用の高周波信号の生成やRFIDタグの読取処理等を行う主制御部10と、主制御部10から供給された高周波信号を処理する高周波処理部20と、3つのループアンテナ31,32,33とを備えている。   As shown in FIG. 1, the RFID tag reading apparatus includes a main control unit 10 that generates a high-frequency signal for communication and reading processing of an RFID tag, and a high-frequency process that processes a high-frequency signal supplied from the main control unit 10. A unit 20 and three loop antennas 31, 32, 33 are provided.

主制御部10は、他の装置(以下「上位装置」と言う。)の指示に基づき読取処理を行う。図1に示すように、主制御部10は、上位装置と接続するためのインタフェイス回路11と、RFIDタグの読取処理を制御する読取制御部12と、高周波信号の送受信回路からなるRF回路部13とを備えている。読取制御部12は、上位装置からの指示に基づきRFIDタグの読取処理を行い、読取結果(RFIDタグの固有識別子のリスト)を上位装置に送信する。RF回路部13は、搬送波として13.56MHzを用いた高周波送受信回路であり、発振回路・変調回路・検波回路・復調回路等を備えている。RF回路部13は、高周波処理部20と同軸ケーブル15を介して接続している。   The main control unit 10 performs a reading process based on an instruction from another device (hereinafter referred to as “higher device”). As shown in FIG. 1, the main control unit 10 includes an interface circuit 11 for connecting to a host device, a reading control unit 12 for controlling reading processing of the RFID tag, and an RF circuit unit including a high-frequency signal transmission / reception circuit. 13. The reading control unit 12 performs reading processing of the RFID tag based on an instruction from the host device, and transmits a reading result (list of unique identifiers of the RFID tag) to the host device. The RF circuit unit 13 is a high frequency transmission / reception circuit using 13.56 MHz as a carrier wave, and includes an oscillation circuit, a modulation circuit, a detection circuit, a demodulation circuit, and the like. The RF circuit unit 13 is connected to the high-frequency processing unit 20 via the coaxial cable 15.

高周波処理部20は、主制御部10のRF回路部13から出力された高周波信号を3つに分配する分配器21と、11MHzの正弦波を出力する発振器22と、分配器21の出力信号の1つと発振器22の出力信号とを混合(合成)する混合器23と、分配器21の出力信号のうち1つ出力信号の位相をシフトさせる移相器24とを備えている。移相器24は、分配器21の出力のうち1つの出力信号の基本周波数、すなわちRF回路部13における搬送波の周波数における1/4波長(90°)分後方にシフトさせる。前記混合器23からの出力信号は第1のループアンテナ31に供給される。また、移相器24からの出力信号は第3のループアンテナ33に供給される。また、他の分配器21からの出力信号は位相を維持したまま第2のループアンテナ32に供給される。   The high-frequency processing unit 20 distributes the high-frequency signal output from the RF circuit unit 13 of the main control unit 10 into three, the oscillator 22 that outputs an 11 MHz sine wave, and the output signal of the distributor 21 A mixer 23 that mixes (combines) one output signal with the output signal of the oscillator 22 and a phase shifter 24 that shifts the phase of one of the output signals of the distributor 21 are provided. The phase shifter 24 shifts the fundamental frequency of one output signal out of the outputs of the distributor 21, that is, backward by ¼ wavelength (90 °) in the frequency of the carrier wave in the RF circuit unit 13. An output signal from the mixer 23 is supplied to the first loop antenna 31. The output signal from the phase shifter 24 is supplied to the third loop antenna 33. The output signal from the other distributor 21 is supplied to the second loop antenna 32 while maintaining the phase.

第1乃至第3のループアンテナ31,32,33は、RFIDタグの読取領域の周縁部に配置されており、それぞれ指向方向が互いに直交するように配置されている。換言すれば、第1乃至第3のループアンテナ31,32,33を貫く磁界の方向が互いに直交するように配置されている具体的には、図1に示すように、第1のループアンテナ31はx−z平面に配置され、第2のループアンテナ32はy−z平面に配置され、第3のループアンテナ33はx−y平面に配置されている。   The first to third loop antennas 31, 32, and 33 are arranged at the peripheral edge of the reading area of the RFID tag, and are arranged so that the directivity directions thereof are orthogonal to each other. In other words, as shown in FIG. 1, the first loop antenna 31 is arranged so that the directions of the magnetic fields passing through the first to third loop antennas 31, 32, 33 are orthogonal to each other. Are arranged in the xz plane, the second loop antenna 32 is arranged in the yz plane, and the third loop antenna 33 is arranged in the xy plane.

本実施の形態に係るRFIDタグの読取装置の動作について、特に本願発明の特徴的な点を含む高周波処理部20の動作について説明する。図2にRF回路部13の出力信号を示す。この出力信号は13.56MHzの搬送波に対して読取制御部12からの信号が変調されたものである。したがって、中心周波数は搬送波の周波数と同一である。図3に混合器23の出力信号を示す。図3に示すように混合器23の出力信号は、図2に示した高周波信号の振幅が所定の周期で増減したものである。換言すれば、混合器23の出力信号は、所定の周波数のうなり(ビート)を伴っている。混合器23の出力信号の中心周波数は、搬送波の周波数と発振器22の出力信号の周波数のほぼ中間である。一方、うなりの周波数は搬送波の周波数と発振器22の出力信号の周波数の差にほぼ等しくなっている。なお、図2及び図3では搬送波に変調された変調成分の記載は省略した。   The operation of the RFID tag reader according to the present embodiment will be described in particular with respect to the operation of the high-frequency processing unit 20 including the characteristic features of the present invention. FIG. 2 shows an output signal of the RF circuit unit 13. This output signal is a signal obtained by modulating a signal from the reading control unit 12 with respect to a 13.56 MHz carrier wave. Therefore, the center frequency is the same as the frequency of the carrier wave. FIG. 3 shows the output signal of the mixer 23. As shown in FIG. 3, the output signal of the mixer 23 is obtained by increasing or decreasing the amplitude of the high-frequency signal shown in FIG. 2 at a predetermined cycle. In other words, the output signal of the mixer 23 is accompanied by a beat (beat) of a predetermined frequency. The center frequency of the output signal of the mixer 23 is approximately between the frequency of the carrier wave and the frequency of the output signal of the oscillator 22. On the other hand, the beat frequency is approximately equal to the difference between the carrier frequency and the output signal frequency of the oscillator 22. In FIG. 2 and FIG. 3, the description of the modulation component modulated on the carrier wave is omitted.

次に、本実施の形態に係るRFIDタグの読取装置による磁界強度の分布について図4乃至図6を参照して説明する。図4乃至図6は、第1〜第3のループアンテナ31,32,33により囲まれた領域内において磁界強度が高い領域を示すものである。図4はx−z平面における磁界強度、図5はx−y平面における磁界強度、図6はy−z平面における磁界強度を示す。   Next, magnetic field intensity distribution by the RFID tag reader according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6 show a region where the magnetic field strength is high in the region surrounded by the first to third loop antennas 31, 32 and 33. 4 shows the magnetic field strength in the xz plane, FIG. 5 shows the magnetic field strength in the xy plane, and FIG. 6 shows the magnetic field strength in the yz plane.

図4に示すように、x−z平面では磁界強度の分布は円を描いている。これは、第2のループアンテナ32と第3のループアンテナ33との位相が1/4波長(90°)ずれているためである。該磁界強度の円を描く周期、すなわち経時的変化の周期は搬送波の周期に一致する。一方、図5及び図6に示すように、x−y平面及びy−z平面における磁界強度は、各図の斜線に示す領域内において周期的に変化する。磁界強度の経時的変化の周期はうなりの周波数と一致する。   As shown in FIG. 4, the distribution of the magnetic field strength draws a circle on the xz plane. This is because the phase of the second loop antenna 32 and the third loop antenna 33 is shifted by ¼ wavelength (90 °). The period of drawing the circle of the magnetic field strength, that is, the period of change with time coincides with the period of the carrier wave. On the other hand, as shown in FIGS. 5 and 6, the magnetic field strength in the xy plane and the yz plane changes periodically in the region indicated by the oblique lines in each figure. The period of change in magnetic field strength over time coincides with the beat frequency.

このように、本実施の形態におけるRFIDタグの読取装置によれば、第1〜第3のループアンテナ31,32,33に囲まれた領域内では磁界強度の向きが経時的に変化しており、しかも磁界強度の向きは三次元空間のほぼ全方向にわたって変化する。これにより、RFIDタグがどのような向きに置かれていても、RFIDタグとの通信を可能にし、これにより安定的且つ確実な読取処理を行うことができる。   As described above, according to the RFID tag reading apparatus of the present embodiment, the direction of the magnetic field strength changes with time in the region surrounded by the first to third loop antennas 31, 32, 33. Moreover, the direction of the magnetic field strength changes in almost all directions of the three-dimensional space. Thereby, it is possible to communicate with the RFID tag regardless of the orientation of the RFID tag, thereby performing a stable and reliable reading process.

なお、上記実施の形態では、第1のループアンテナ31に供給する高周波信号のみうなり(ビート)を生じさせていたが、例えば第1のループアンテナ32と第2のループアンテナ33のように複数のアンテナにうなりを伴う高周波信号を供給するようにしてもよい。   In the above embodiment, only a high-frequency signal supplied to the first loop antenna 31 has a beat (beat), but for example, a plurality of loops such as a first loop antenna 32 and a second loop antenna 33 are used. You may make it supply the high frequency signal accompanying a beat to an antenna.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係るRFIDタグ読取装置について図面を参照して説明する。図7はRFIDタグ読取装置の構成図である。同図において第1の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
(Second Embodiment)
An RFID tag reader according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a configuration diagram of the RFID tag reader. In the figure, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施の形態に係るRFIDタグ読取装置が第1の実施の形態と異なる点は、第1のループアンテナ31に供給する高周波信号である。具体的には、第1の実施の形態では、第1のループアンテナ31には、振幅(強度)が周期的に変動した高周波信号、すなわちうなり(ビート)を伴った高周波信号が入力される。本実施の形態では、第1のループアンテナ31には、位相が周期的に変動した高周波信号が入力される。以下、相違点について詳述する。   The RFID tag reader according to the present embodiment is different from the first embodiment in the high frequency signal supplied to the first loop antenna 31. Specifically, in the first embodiment, the first loop antenna 31 receives a high-frequency signal whose amplitude (intensity) fluctuates periodically, that is, a high-frequency signal accompanied by a beat (beat). In the present embodiment, the first loop antenna 31 is input with a high-frequency signal whose phase periodically varies. Hereinafter, the differences will be described in detail.

本実施の形態に係るRFIDタグ読取装置の高周波処理部20は、図7に示すように、主制御部10のRF回路部13から出力された高周波信号を3つに分配する分配器21と、800Hz程度の低周波の正弦波を出力する発振器25と、分配器21の出力信号の1つに対して発振器25の出力信号を用いて位相変調する位相変調器26と、分配器21の出力信号のうち1つ出力信号の位相をシフトさせる移相器24とを備えている。移相器24は、分配器21の出力のうち1つの出力信号の基本周波数、すなわちRF回路部13における搬送波の周波数における1/4波長(90°)分後方にシフトさせる。前記位相変調器26からの出力信号は第1のループアンテナ31に供給される。また、移相器24からの出力信号は第3のループアンテナ33に供給される。また、他の分配器21からの出力信号は位相を維持したまま第2のループアンテナ32に供給される。   As shown in FIG. 7, the high-frequency processing unit 20 of the RFID tag reader according to the present embodiment includes a distributor 21 that distributes the high-frequency signal output from the RF circuit unit 13 of the main control unit 10 into three parts, An oscillator 25 that outputs a low-frequency sine wave of about 800 Hz, a phase modulator 26 that performs phase modulation on one of the output signals of the distributor 21 using the output signal of the oscillator 25, and an output signal of the distributor 21 And a phase shifter 24 for shifting the phase of the output signal. The phase shifter 24 shifts the fundamental frequency of one output signal out of the outputs of the distributor 21, that is, backward by ¼ wavelength (90 °) in the frequency of the carrier wave in the RF circuit unit 13. An output signal from the phase modulator 26 is supplied to the first loop antenna 31. The output signal from the phase shifter 24 is supplied to the third loop antenna 33. The output signal from the other distributor 21 is supplied to the second loop antenna 32 while maintaining the phase.

位相変調器26について図8を参照して説明する。図8は位相変調器の回路図である。図8に示すように、位相変調器26は、ブランチライン・ハイブリッド・カプラ261を備えている。BHC261は、4つポート261a〜261dを有しており、(a)対向するポート間(ポート261a−261b間、ポート261c−261d間)の信号位相遅延量は90°、(b)対角線上のポート間(ポート261a−261c間、ポート261b−261d間)の信号位相遅延量は180°、(c)隣り合うポート間(ポート261a−261d間、ポート261b−261c間)では信号は伝送されない、(d)信号伝送特性は双方向性、という特性を有している。BHC261のポート261aには分配器21の出力信号が入力される。BHC261のポート261dは第1のループアンテナ31に接続している。BHC261のポート261b及び261cは、それぞれ可変容量ダイオード262,263を介してグランドに接続している。   The phase modulator 26 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a circuit diagram of the phase modulator. As shown in FIG. 8, the phase modulator 26 includes a branch line hybrid coupler 261. The BHC 261 has four ports 261a to 261d. (A) The signal phase delay amount between the opposing ports (between the ports 261a-261b and between the ports 261c-261d) is 90 °, and (b) on the diagonal line. The signal phase delay amount between ports (between ports 261a-261c and between ports 261b-261d) is 180 °, and (c) no signal is transmitted between adjacent ports (between ports 261a-261d and between ports 261b-261c). (D) The signal transmission characteristic is bidirectional. The output signal of the distributor 21 is input to the port 261a of the BHC 261. The port 261d of the BHC 261 is connected to the first loop antenna 31. The ports 261b and 261c of the BHC 261 are connected to the ground via variable capacitance diodes 262 and 263, respectively.

また、位相変調器26は、発振器25からの低周波の出力信号に対して所定電圧のバイアスをかける直流バイアス印加回路264を備えている。直流バイアス印加回路264により直流バイアスがかけられた低周波信号は、高周波チョークコイル265,266を介して前記可変容量ダイオード262,263に供給される。高周波チョークコイル265,266は、ポート261b,261cから出力される高周波信号が発振器25側に伝送されるのを防止するためのものである。   The phase modulator 26 includes a DC bias application circuit 264 that applies a predetermined voltage bias to the low-frequency output signal from the oscillator 25. The low frequency signal to which the DC bias is applied by the DC bias applying circuit 264 is supplied to the variable capacitance diodes 262 and 263 through the high frequency choke coils 265 and 266. The high frequency choke coils 265 and 266 are for preventing high frequency signals output from the ports 261b and 261c from being transmitted to the oscillator 25 side.

このような位相変調器26によれば、BHC261のポート261aから入力された高周波信号は、可変容量ダイオード262,263によるインピーダンス(容量性リアクタンス)に応じて位相がずれた状態でポート261dから出力される。ここで可変容量ダイオード262,263への逆バイアス電圧値は発振器25からの低周波信号に応じて周期的に変化する。これにより、可変容量ダイオード262,263によるインピーダンス(容量性リアクタンス)も周期的に変化する。したがって、第1のループアンテナ31に供給される信号は、分配器21により分配された高周波信号に対して発振器25の周期で位相が変動したものとなる。   According to such a phase modulator 26, the high frequency signal input from the port 261 a of the BHC 261 is output from the port 261 d in a state where the phase is shifted according to the impedance (capacitive reactance) by the variable capacitance diodes 262 and 263. The Here, the reverse bias voltage value to the variable capacitance diodes 262 and 263 periodically changes according to the low frequency signal from the oscillator 25. Thereby, the impedance (capacitive reactance) by the variable capacitance diodes 262 and 263 also periodically changes. Therefore, the signal supplied to the first loop antenna 31 has a phase that varies with the period of the oscillator 25 with respect to the high-frequency signal distributed by the distributor 21.

本実施の形態に係るRFIDタグ読取装置によれば、第1の実施の形態と同様に、第2のループアンテナ32への供給信号と第3のループアンテナ33と供給信号とでは位相が90°ずれているので、第2及び第3のループアンテナ32,33により形成される合成磁界は回転磁界となる。さらに、第1のループアンテナへ31の供給信号は、前述したように発振器25の周期で位相が変動したものとなるので、第1〜第3のループアンテナ31〜33により形成される合成磁界は経時的に全方向を向く。換言すれば三次元の回転磁界となる。これにより、RFIDタグが置かれている向きの影響を受けることなく、安定した読み取りが可能となる。   According to the RFID tag reader according to the present embodiment, the phase of the supply signal to the second loop antenna 32, the third loop antenna 33, and the supply signal is 90 °, as in the first embodiment. Since they are shifted, the combined magnetic field formed by the second and third loop antennas 32 and 33 becomes a rotating magnetic field. Further, since the signal supplied to the first loop antenna 31 changes in phase with the period of the oscillator 25 as described above, the combined magnetic field formed by the first to third loop antennas 31 to 33 is Turn in all directions over time. In other words, it becomes a three-dimensional rotating magnetic field. Accordingly, stable reading can be performed without being affected by the direction in which the RFID tag is placed.

以上本発明の第1及び第2の実施の形態について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記各実施の形態では、第2のループアンテナ32への供給信号と第3のループアンテナ33への供給信号の位相差を1/4波長(90°)としていたが、他の値であってもよい。その場合には、x−z平面上において磁界強度は楕円を描くことになる。   Although the first and second embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to this. For example, in each of the above embodiments, the phase difference between the supply signal to the second loop antenna 32 and the supply signal to the third loop antenna 33 is set to ¼ wavelength (90 °). There may be. In that case, the magnetic field strength draws an ellipse on the xz plane.

また、上記各実施の形態では、第2のループアンテナ32への供給信号と第3のループアンテナ33への供給信号に位相差を生じさせるために、第3のループアンテナへの供給信号のみ移相器24を用いて位相をずらせていたが、両者間に位相差が生じるのであれば、第2及び第3のループアンテナ32,33への供給信号の双方の位相をずらしてもよい。   In each of the above embodiments, only the supply signal to the third loop antenna is shifted in order to cause a phase difference between the supply signal to the second loop antenna 32 and the supply signal to the third loop antenna 33. Although the phase is shifted using the phase shifter 24, the phase of both the signals supplied to the second and third loop antennas 32 and 33 may be shifted if a phase difference occurs between them.

また、上記各実施の形態では、主制御部10と高周波処理部20とをそれぞれ分けて実装していたが、これらを一つに実装するようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the main control unit 10 and the high frequency processing unit 20 are separately mounted. However, these may be mounted in one.

RFIDタグの読取装置の構成図Configuration diagram of RFID tag reader RF回路部の出力信号を説明する図The figure explaining the output signal of RF circuit part 混合器の出力信号を説明する図The figure explaining the output signal of a mixer x−z平面における磁界強度分布を説明する図The figure explaining magnetic field intensity distribution in xz plane x−y平面における磁界強度分布を説明する図The figure explaining magnetic field strength distribution in xy plane y−z平面における磁界強度分布を説明する図The figure explaining magnetic field strength distribution in a yz plane RFIDタグの読取装置の構成図Configuration diagram of RFID tag reader 位相変調器の構成図Configuration diagram of phase modulator

符号の説明Explanation of symbols

10…主制御部、11…インタフェイス回路、12…読取制御部、13…RF回路部、20…高周波処理部、21…分配器、22…発振器、23…混合器、24…移相器、25…発振器、26…位相変調器、261…ブランチライン・ハイブリッド・カプラ、262,263…可変容量ダイオード、264…直流バイアス印加回路、265,266…高周波チョークコイル、31,32,33…ループアンテナ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Main control part, 11 ... Interface circuit, 12 ... Reading control part, 13 ... RF circuit part, 20 ... High frequency processing part, 21 ... Distributor, 22 ... Oscillator, 23 ... Mixer, 24 ... Phase shifter, DESCRIPTION OF SYMBOLS 25 ... Oscillator, 26 ... Phase modulator, 261 ... Branch line hybrid coupler, 262, 263 ... Variable capacity diode, 264 ... DC bias application circuit, 265, 266 ... High frequency choke coil, 31, 32, 33 ... Loop antenna

Claims (5)

RFIDタグとの通信用のアンテナと、該アンテナを用いて通信を行うための高周波送受信回路とを備え、前記RFIDタグから固有識別子を読み取るRFIDタグの読取装置であって、
前記アンテナは、指向方向が互いに直交する第1乃至第3のループアンテナを備え、
高周波送受信回路からの高周波信号を3つに分配して第1乃至第3のループアンテナに供給する分配手段と、
第1のループアンテナに供給される分配高周波信号の強度又は位相を周期的に変動させる変動手段と、
第2のループアンテナに供給される分配高周波信号と第3のループアンテナに供給される分配高周波信号との間で位相差を発生させる位相シフト手段とを備え
前記変動手段は、高周波送受信回路における搬送波の周波数に対して変動周期に対応する周波数だけ離れた高周波信号を出力する発振手段と、第1のループアンテナに供給される分配高周波信号に対して前記発振手段からの高周波信号を混合する混合手段とを備えた
ことを特徴とするRFIDタグの読取装置。
An RFID tag reader comprising an antenna for communication with an RFID tag and a high-frequency transmission / reception circuit for performing communication using the antenna, and reading a unique identifier from the RFID tag,
The antenna includes first to third loop antennas whose directing directions are orthogonal to each other,
Distributing means for distributing the high-frequency signal from the high-frequency transmitting / receiving circuit into three and supplying the high-frequency signal to the first to third loop antennas;
Fluctuating means for periodically fluctuating the intensity or phase of the distributed high-frequency signal supplied to the first loop antenna;
Phase shift means for generating a phase difference between the distributed high-frequency signal supplied to the second loop antenna and the distributed high-frequency signal supplied to the third loop antenna ;
The fluctuation means outputs an high-frequency signal separated by a frequency corresponding to a fluctuation period with respect to a carrier frequency in the high-frequency transmission / reception circuit, and the oscillation for the distributed high-frequency signal supplied to the first loop antenna An RFID tag reader comprising: mixing means for mixing high-frequency signals from the means .
前記第2のループアンテナには分配手段により分配された分配高周波信号を位相が維持されたまま供給され、
前記位相シフト手段は分配手段により分配された分配高周波信号の位相をずらして第3のループアンテナに供給する
ことを特徴とする請求項記載のRFIDタグの読取装置。
The second loop antenna is supplied with the distributed high frequency signal distributed by the distributing means while maintaining the phase,
It said phase shifting means reading the RFID tag of claim 1, wherein the supply to the third loop antenna by shifting the phase of dispensing high-frequency signal distributed by the distribution unit device.
前記位相シフト手段における位相差の絶対値は90°である
ことを特徴とする請求項1又は2記載のRFIDタグの読取装置。
The RFID tag reader according to claim 1 or 2, wherein an absolute value of a phase difference in the phase shift means is 90 °.
RFIDタグとの通信用のアンテナと、該アンテナを用いて通信を行うための高周波送受信回路とを備え、前記RFIDタグから固有識別子を読み取るRFIDタグの読取装置であって、
前記アンテナは、指向方向が互いに直交する第1乃至第3のループアンテナを備え、
高周波送受信回路からの高周波信号を3つに分配して第1乃至第3のループアンテナに供給する分配手段と、
第1のループアンテナに供給される分配高周波信号の強度又は位相を周期的に変動させる変動手段と、
第2のループアンテナに供給される分配高周波信号と第3のループアンテナに供給される分配高周波信号との間で位相差を発生させる位相シフト手段とを備え
前記変動手段は、変動周期に対応する周波数の信号を出力する発振手段と、第1のループアンテナに供給される分配高周波信号に対して前記発振手段からの信号を用いて位相変調を行う位相変調手段とを備え、
前記位相変調手段は、ブランチライン・ハイブリッド・カプラ(以下単に「カプラ」と言う。)を備え、該カプラの第1のポートに分配高周波信号を入力するとともに、第1のポートに対向する第2のポート及び第1のポートの対角線上にある第3のポートをインピーダンス回路を介して終端させ、第4のポートから出力される高周波信号を第1のループアンテナに供給し、
前記インピーダンス回路は前記発振手段からの信号に基づきインピーダンスを可変させる
ことを特徴とするRFIDタグの読取装置。
An RFID tag reader comprising an antenna for communication with an RFID tag and a high-frequency transmission / reception circuit for performing communication using the antenna, and reading a unique identifier from the RFID tag,
The antenna includes first to third loop antennas whose directing directions are orthogonal to each other,
Distributing means for distributing the high-frequency signal from the high-frequency transmitting / receiving circuit into three and supplying the high-frequency signal to the first to third loop antennas;
Fluctuating means for periodically fluctuating the intensity or phase of the distributed high-frequency signal supplied to the first loop antenna;
Phase shift means for generating a phase difference between the distributed high-frequency signal supplied to the second loop antenna and the distributed high-frequency signal supplied to the third loop antenna ;
The fluctuation means includes an oscillation means for outputting a signal having a frequency corresponding to the fluctuation period, and phase modulation for performing phase modulation on the distributed high-frequency signal supplied to the first loop antenna using the signal from the oscillation means Means and
The phase modulation means includes a branch line hybrid coupler (hereinafter simply referred to as a “coupler”), and inputs a distributed high-frequency signal to the first port of the coupler and a second opposite to the first port. A third port on the diagonal of the first port and the first port is terminated via an impedance circuit, and a high-frequency signal output from the fourth port is supplied to the first loop antenna;
The RFID tag reader, wherein the impedance circuit varies impedance based on a signal from the oscillating means .
前記インピーダンス回路は可変容量ダイオードを含む
ことを特徴とする請求項記載のRFIDタグの読取装置。
The RFID tag reader according to claim 4, wherein the impedance circuit includes a variable capacitance diode.
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