JP6872808B2 - Antenna array, RF tag direction search device, and trailer direction search device - Google Patents
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Description
本発明は、RFタグの位置を検索するための2つ、3つ、または4つのアンテナから構成されるアンテナアレイ、アンテナアレイを備えたRFタグ方向検索装置、およびRFタグ方向検索装置を備えたトレーラ方向検索装置に関する。 The present invention includes an antenna array composed of two, three, or four antennas for searching the position of an RF tag, an RF tag direction search device provided with the antenna array, and an RF tag direction search device. Regarding the trailer direction search device.
特許文献1(特開2007−303972号公報)には、読取り用の使用周波数を切替えながら、異なる偏波の方向を有する電波である垂直偏波、水平偏波、右回り円偏波、左回り円偏波などを用いて、固有IDを記憶した無線ICタグから固有IDを読み取る、複数のリーダ/ライタと、異なる偏波の方向を有する電波を用いてリーダ/ライタに固有IDの読み取りを行わせた結果、異なる偏波の方向を有する電波ごとに得られた、各固有IDについての受信信号の強度を用いて、無線ICタグの位置を算出する位置特定装置と、を有する位置特定システムが記載されている。 In Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-303972), while switching the frequency used for reading, radio waves having different polarization directions are vertically polarized, horizontally polarized, clockwise circularly polarized, and counterclockwise. Read the unique ID from the wireless IC tag that stores the unique ID using circularly polarized light, etc., and read the unique ID to the reader / writer using radio waves with different polarization directions. As a result of this, a position identification system having a position identification device that calculates the position of the wireless IC tag using the strength of the received signal for each unique ID obtained for each radio wave having a different polarization direction. Are listed.
特許文献2(特開2012−73245号公報)には、コンピュータが、RFIDリーダのアンテナを使用して複数の指定発射電力毎に線形配列となる対象タグを所定回数読み取り、各対象タグについて指定発射電力毎のアンテナによる読取が成功した回数を記録し、各対象タグについてのアンテナによる読取成功回数の合計を算出し、各対象タグ毎の読取成功回数の合計に対してソートすることにより各対象タグのアンテナに対する配列順序を特定し、各対象タグ毎のアンテナに対する正規化の読取確率を算出し、各対象タグ毎のアンテナに対する正規化の読取確率に基づいて、タグのアンテナに対する正規化の読取確率とタグのアンテナに対する距離との対応関係が記録される読取確率マップを検索することにより、各対象タグ毎の前記アンテナに対する距離を特定することを特徴とするRFIDタグ位置測定方法が記載されている。 In Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-73245), a computer reads a target tag in a linear arrangement for each of a plurality of designated emission powers a predetermined number of times by using an antenna of an RFID reader, and a designated launch is performed for each target tag. Each target tag is recorded by recording the number of successful readings by the antenna for each power source, calculating the total number of successful readings by the antenna for each target tag, and sorting against the total number of successful readings for each target tag. The sequence order for the antennas of the tags is specified, the read probability of the normalization for the antenna for each target tag is calculated, and the read probability of the normalization for the antenna of the tag is calculated based on the read probability of the normalization for the antenna for each target tag. Describes an RFID tag position measuring method characterized in that the distance to the antenna for each target tag is specified by searching a reading probability map in which the correspondence between the tag and the distance to the antenna of the tag is recorded. ..
特許文献3(特開2000−115041号公報)には、指向性を有した複数のアンテナを備えたアンテナユニットと、前記アンテナの切替を制御する機能を備えた制御ユニットとを設けた無線LANシステムの無線通信装置において、制御ユニットを共通化してアンテナ数を変更する無線LANシステムの無線通信装置が記載されている。 Patent Document 3 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-115041) provides a wireless LAN system provided with an antenna unit having a plurality of directional antennas and a control unit having a function of controlling switching of the antennas. In the wireless communication device of the above, the wireless communication device of the wireless LAN system in which the control unit is shared and the number of antennas is changed is described.
特許文献4(特開昭54−9521号公報)には、制御論理回路手段は、アンテナスイッチに各アンテナを1個の受信機手段に逐次的に切替えさせ、かつその論理回路手段が受信機手段の出力を処理しかつ各アンテナにより受信された信号を検出するための検出器手段を含み、それに関する予じめ決められた方法でアンテナスイッチを制御する多素子アンテナ切替システムにおいて、発生されるスプリアスレスポンスの検出を消去するためアンテナ切替の各瞬間に続いた予じめ決められた時間間隔の間、検出器手段の作動を禁止するための手段を具備することを特徴とするアンテナサンプリングシステムが記載されている。 In Patent Document 4 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 54-9521), the control logic circuit means causes an antenna switch to sequentially switch each antenna to one receiver means, and the logic circuit means is the receiver means. Spurious generated in a multi-element antenna switching system that includes detector means for processing the output of the antenna and detecting the signal received by each antenna and controls the antenna switch in a pre-determined manner relating to it. Described is an antenna sampling system characterized in that it comprises means for disabling the actuation of the detector means during a pre-determined time interval following each moment of antenna switching to eliminate response detection. Has been done.
以上のように、最も一般的なトレーラであるセミトレーラでは、トレーラとトラクタ(トレーラヘッドとも呼ばれる)とが連結される構造になっている。この場合、トラクタから見て、トレーラがどの方向にあるかを検索することが必要になる。 As described above, the semi-trailer, which is the most common trailer, has a structure in which the trailer and the tractor (also called a trailer head) are connected. In this case, it is necessary to find out in which direction the trailer is from the perspective of the tractor.
上記トレーラの方向検出には、RFタグ読取機をトラクタの背面に取り付け、RFタグをトレーラに取り付け、RFタグ読取機でRFタグの位置を検出することで可能になる。RFタグ読取機でRFタグの位置を検出することは従来から行われている。 The direction of the trailer can be detected by attaching an RF tag reader to the back surface of the tractor, attaching the RF tag to the trailer, and detecting the position of the RF tag with the RF tag reader. Detecting the position of an RF tag with an RF tag reader has been conventionally performed.
特許文献1に記載の位置特定システムは、異なる偏波の方向を有する電波ごとに得られた、各固有IDについての受信信号の強度を用いて、無線ICタグの距離を含む位置を算出できる点に特徴がある。しかし、特許文献1に記載の発明は構成が複雑すぎるとの課題がある。 The position identification system described in Patent Document 1 can calculate the position including the distance of the wireless IC tag by using the strength of the received signal for each unique ID obtained for each radio wave having a different polarization direction. There is a feature in. However, the invention described in Patent Document 1 has a problem that the structure is too complicated.
また、特許文献2に記載のRFIDタグ位置測定方法は、対象タグのアンテナに対する正規化の読取確率を算出し、正規化の読取確率とタグのアンテナに対する距離との対応関係が記録される読取確率マップを検索することにより、対象タグの前記アンテナに対する距離を特定することができる点に特徴がある。しかし、特許文献2に記載の発明も、構成が複雑すぎるとの課題がある。
Further, the RFID tag position measuring method described in
さらに、特許文献3に記載の無線LANシステムの無線通信装置は、指向性を有した複数のアンテナを備えたアンテナユニットと、前記アンテナの切替を制御する機能を備えた制御ユニットとを設けた無線LANシステムの無線通信装置である。しかし、特許文献3に記載の発明も、構成が複雑すぎるとの課題がある。 Further, the wireless communication device of the wireless LAN system described in Patent Document 3 is a wireless device provided with an antenna unit having a plurality of directional antennas and a control unit having a function of controlling switching of the antennas. It is a wireless communication device of a LAN system. However, the invention described in Patent Document 3 also has a problem that the configuration is too complicated.
特許文献4に記載のアンテナサンプリングシステムには、8個のアンテナ素子および45°反射器を備え、各アンテナセクタが限られた水平角度内から発生されている送信信号の受信が可能な多素子アンテナ切替システムが記載されている。しかし、特許文献4に記載の発明も、構成が複雑すぎるとの課題がある。 The antenna sampling system described in Patent Document 4 includes eight antenna elements and a 45 ° reflector, and each antenna sector is a multi-element antenna capable of receiving a transmission signal generated from a limited horizontal angle. The switching system is described. However, the invention described in Patent Document 4 also has a problem that the configuration is too complicated.
本発明の主な目的は、読取機に対してRFタグがどの方向にあるかを検出するために必要な指向性を有した複数のアンテナからなるアンテナアレイを提供すること、および、アンテナアレイを用いたRFタグ方向検索装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、トレーラがトラクタから見てどの方向にあるかを検索するトレーラ方向検索装置を提供することにある。
A main object of the present invention is to provide an antenna array consisting of a plurality of antennas having the directivity necessary for detecting the direction of the RF tag with respect to the reader, and to provide an antenna array. It is an object of the present invention to provide the RF tag direction search apparatus used.
Another object of the present invention is to provide a trailer direction search device for searching in which direction the trailer is viewed from the tractor.
(1)
一局面に従うアンテナアレイは、第1のループアンテナと、第2のループアンテナと、導電性の反射板と、導電性の金属板と、を含むアンテナアレイであって、第1のループアンテナおよび第2のループアンテナは、ループ面がループ面の中心をそれぞれ結ぶ第1軸線に垂直に配置され、反射板は、第1軸線に垂直で、第1のループアンテナと第2のループアンテナとの間に配置され、金属板は、第1軸線と直交する第2軸線の一方向側に第2軸線に垂直に配置され、第1のループアンテナおよび第2のループアンテナの一方向側の端部に接するか、または一方向側の端部から所定の距離をおいて配置され、反射板と金属板とは互いに電気的に導通され、アンテナアレイの第2軸線の他方向側に配置されたRFタグから、第1のループアンテナを介して受信された電波の強度と、第2のループアンテナを介して受信された電波の強度と、を比較するために用いられる。
(1)
The antenna array according to one aspect is an antenna array including a first loop antenna, a second loop antenna, a conductive reflector, and a conductive metal plate, the first loop antenna and the first loop antenna. The second loop antenna is arranged perpendicular to the first axis whose loop surface connects the centers of the loop surfaces, respectively, and the reflector is perpendicular to the first axis and is between the first loop antenna and the second loop antenna. The metal plate is arranged on the unidirectional side of the second axis orthogonal to the first axis, perpendicular to the second axis, and at the unidirectional end of the first loop antenna and the second loop antenna. An RF tag that is in contact with or placed at a predetermined distance from the one-way end, the reflector and the metal plate are electrically conductive with each other, and are placed on the other side of the second axis of the antenna array. Therefore, it is used to compare the intensity of the radio wave received through the first loop antenna with the intensity of the radio wave received through the second loop antenna.
この場合、第1のループアンテナは、第1軸線方向の第1のループアンテナ側の遠方界での利得が高くなり、第2のループアンテナは、第1軸線方向の第2のループアンテナ側の遠方界での利得が高くなる。したがって、第1のループアンテナおよび第2のループアンテナを介して交互にRFタグと通信し、第1のループアンテナおよび第2のループアンテナを介して受信された電波の強度を比較することにより、RFタグが、第1軸線方向の、第1のループアンテナ側と第2のループアンテナ側のうちどちらに位置しているかを検索することができる。 In this case, the first loop antenna has a high gain in the far field on the first loop antenna side in the first axis direction, and the second loop antenna is on the second loop antenna side in the first axis direction. The gain in the distant world is high. Therefore, by alternately communicating with the RF tag via the first loop antenna and the second loop antenna and comparing the intensities of the radio waves received through the first loop antenna and the second loop antenna, It is possible to search whether the RF tag is located on the first loop antenna side or the second loop antenna side in the first axis direction.
(2)
第2の発明にかかるアンテナアレイは、一局面に従うアンテナアレイにおいて、第1のループアンテナおよび第2のループアンテナの形状は、同一形状の多角形により形成され、金属板は、多角形の一辺に接するか、または多角形の一辺から所定の距離をおいて近接されていてもよい。
(2)
The antenna array according to the second invention is an antenna array according to one aspect, in which the shapes of the first loop antenna and the second loop antenna are formed by polygons having the same shape, and the metal plate is formed on one side of the polygon. They may be in contact with each other or may be close to each other at a predetermined distance from one side of the polygon.
この場合、一辺を他の金属に接近または接触させた場合でも、整合回路により容易に整合をとることができ、リターンロスの影響をなくすことができる。 In this case, even when one side is brought close to or in contact with another metal, matching can be easily performed by the matching circuit, and the influence of return loss can be eliminated.
(3)
第3の発明にかかるアンテナアレイは、一局面から第2の発明にかかるアンテナアレイにおいて、第1のループアンテナと反射板との距離、および第2のループアンテナと反射板との距離は、電波の波長をλとして、1/4λとしてもよい。
(3)
The antenna array according to the third invention is the antenna array according to the first aspect to the second invention, in which the distance between the first loop antenna and the reflector and the distance between the second loop antenna and the reflector are radio waves. The wavelength of λ may be 1/4 λ.
この場合、アンテナの最大利得を最も大きくし、アンテナの指向性を強くすることができる。 In this case, the maximum gain of the antenna can be maximized and the directivity of the antenna can be strengthened.
(4)
第4の発明にかかるアンテナアレイは、一局面から第3の発明にかかるアンテナアレイにおいて、第1のループアンテナおよび第2のループアンテナのエレメント長は、電波の波長をλとして、λの整数倍に等しい。
(4)
The antenna array according to the fourth invention is the antenna array according to the third aspect to the third aspect, and the element lengths of the first loop antenna and the second loop antenna are integral multiples of λ, where λ is the wavelength of the radio wave. be equivalent to.
ループアンテナではエレメント長を1波長とすることにより高い利得を得ることができることが知られており、本発明においてもループアンテナのエレメント長をλの整数倍としてもよい。 It is known that a high gain can be obtained by setting the element length to one wavelength in a loop antenna, and in the present invention as well, the element length of the loop antenna may be an integral multiple of λ.
(5)
第5の発明にかかるアンテナアレイは、一局面から第4の発明にかかるアンテナアレイにおいて、第1のループアンテナおよび第2のループアンテナを、電波の波長をλとして、長辺が1/2λ、短辺が1/6λの長方形のエレメントで構成され、長方形の長辺のそれぞれ1点に給電点が設けられた、ヘンテナとしてもよい。
(5)
The antenna array according to the fifth invention is the antenna array according to the first aspect to the fourth aspect, wherein the first loop antenna and the second loop antenna have a long side of 1 / 2λ, where the wavelength of the radio wave is λ. It may be a hentenna in which the short side is composed of a rectangular element of 1 / 6λ and a feeding point is provided at one point on each of the long sides of the rectangle.
この場合、ループアンテナの最大利得をさらに大きくし、アンテナの指向性を強くすることができる。 In this case, the maximum gain of the loop antenna can be further increased to enhance the directivity of the antenna.
(6)
第6の発明にかかるアンテナアレイは、一局面から第5の発明にかかるアンテナアレイにおいて、前方アンテナを、さらに含み、前方アンテナは、前方アンテナを介して受信された電波の強度と、第1のループアンテナを介して受信された電波の強度と、第2のループアンテナを介して受信された電波の強度と、を比較するために用いられてもよい。
(6)
The antenna array according to the sixth invention further includes a front antenna in the antenna array according to the fifth aspect to the fifth aspect, and the front antenna includes the strength of the radio wave received through the front antenna and the first. It may be used to compare the strength of the radio wave received through the loop antenna with the strength of the radio wave received through the second loop antenna.
この場合、前方アンテナを追加することにより、RFタグが前方(第2軸線の他方向側)の近傍に位置する場合に、前方アンテナを介して受信された電波の強度が増加することでRFタグの位置をより正確に検索することができる。 In this case, by adding the front antenna, when the RF tag is located near the front (the other direction side of the second axis), the strength of the radio wave received through the front antenna increases, so that the RF tag You can search for the position of.
(7)
第7の発明にかかるアンテナアレイは、第6の発明にかかるアンテナアレイにおいて、前方アンテナが板状逆Fアンテナまたはパッチアンテナであって、前方アンテナの放射板が第2軸線に対して垂直に配置されていてもよい。
(7)
The antenna array according to the seventh invention is the antenna array according to the sixth invention, in which the front antenna is a plate-shaped inverted F antenna or a patch antenna, and the radiation plate of the front antenna is arranged perpendicular to the second axis. It may have been done.
この場合、板状逆Fアンテナおよびパッチアンテナは放射板に垂直な前方(第2軸線の他方向側)の遠方界での利得が高いため、RFタグがアンテナアレイの前方にあるかどうかの検索が容易になる。 In this case, since the plate-shaped inverted-F antenna and the patch antenna have a high gain in the far field in the front (the other direction side of the second axis) perpendicular to the radiation plate, the search for whether the RF tag is in front of the antenna array. Becomes easier.
(8)
第8の発明にかかるアンテナアレイは、一局面から第5の発明にかかるアンテナアレイにおいて、さらに第1のループアンテナおよび第2のループアンテナと同一形状の第3のループアンテナおよび第4のループアンテナを含む。
第3のループアンテナおよび第4のループアンテナは、それぞれ、第1のループアンテナおよび第2のループアンテナと金属板に対して面対称に配置され、反射板は第2軸線の一方向側に延長されて第3のループアンテナと第4のループアンテナとの間にも配置されてもよい。
(8)
The antenna array according to the eighth invention is a third loop antenna and a fourth loop antenna having the same shape as the first loop antenna and the second loop antenna in the antenna array according to the first aspect to the fifth invention. including.
The third loop antenna and the fourth loop antenna are arranged plane-symmetrically with respect to the first loop antenna and the second loop antenna and the metal plate, respectively, and the reflecting plate extends in one direction of the second axis. It may also be arranged between the third loop antenna and the fourth loop antenna.
この場合、第1、第2、第3、および第4のループアンテナを介して受信された電波の強度を比較することにより、RFタグが第1軸線と第2軸線とで規定される平面上のどの方向に位置しているかを検索することができる。 In this case, by comparing the intensities of the radio waves received through the first, second, third, and fourth loop antennas, the RF tag is on the plane defined by the first axis and the second axis. You can search in which direction you are located.
(9)
第9の発明はRFタグ方向検索装置の発明であって、一局面から第7の発明にかかるアンテナアレイと、アンテナ切換回路と、送受信回路と、制御回路と、を備える。
アンテナ切換回路は、複数のアンテナと送受信回路との接続を順次切り換え、送受信回路はRFタグと複数のアンテナのそれぞれを介して順次送受信し、制御回路はアンテナごとの受信電波の強度を比較することにより、RFタグがアンテナアレイから見てどの方向に位置しているかを検索する。
(9)
A ninth invention is an invention of an RF tag direction search device, which includes an antenna array, an antenna switching circuit, a transmission / reception circuit, and a control circuit according to the first aspect to the seventh invention.
The antenna switching circuit sequentially switches the connection between multiple antennas and the transmission / reception circuit, the transmission / reception circuit sequentially transmits / receives via each of the RF tag and the multiple antennas, and the control circuit compares the strength of the received radio waves for each antenna. Finds in which direction the RF tag is located with respect to the antenna array.
この場合、RFタグ方向検索装置の2つのループアンテナを介して、または2つのループアンテナと前方アンテナとを介してRFタグと順次送受信し、アンテナごとの受信電波の強度を比較するとの簡単な手順により、RFタグが、第1軸線方向において第1のループアンテナ側と第2のループアンテナ側のうちどちらかに位置しているか、あるいは第2軸線の他方向側の近傍に位置しているかを検索することができる。 In this case, a simple procedure of sequentially transmitting and receiving to and from the RF tag via the two loop antennas of the RF tag direction search device or via the two loop antennas and the front antenna and comparing the strength of the received radio waves for each antenna. Therefore, whether the RF tag is located on either the first loop antenna side or the second loop antenna side in the first axis direction, or is located near the other direction side of the second axis. You can search.
(10)
第10の発明はトレーラ方向検索装置の発明であって、第9の発明にかかるRFタグ方向検索装置をトラクタの背面に取り付け、RFタグをトラクタがけん引するトレーラの前面に取り付け、RFタグ方向検索装置の複数のアンテナのそれぞれを介してRFタグと順次送受信し、アンテナごとの受信電波の強度を比較することにより、トラクタから見たトレーラの方向を検索する。
(10)
The tenth invention is the invention of the trailer direction search device, wherein the RF tag direction search device according to the ninth invention is attached to the back surface of the tractor, the RF tag is attached to the front surface of the trailer towed by the tractor, and the RF tag direction search device is used. The direction of the trailer as seen from the tractor is searched by sequentially transmitting and receiving to and from the RF tag via each of the plurality of antennas of the device and comparing the strength of the received radio waves for each antenna.
この場合、RFタグ方向検索装置の2つのループアンテナを介して、または2つのループアンテナと前方アンテナを介してRFタグと順次送受信し、アンテナごとの受信電波の強度を比較するとの簡単な手順により、トレーラがトラクタから見て、どの方向に位置しているかを正確に検索することができる。 In this case, a simple procedure of transmitting and receiving sequentially to and from the RF tag via the two loop antennas of the RF tag direction search device or via the two loop antennas and the front antenna and comparing the strength of the received radio waves for each antenna is used. , It is possible to accurately search in which direction the trailer is located when viewed from the tractor.
(11)
第11の発明はRFタグ方向検索装置の発明であって、第8の発明にかかるアンテナアレイと、アンテナ切換回路と、送受信回路と、制御回路と、を備える。
アンテナ切換回路は、複数のアンテナと送受信回路との接続を順次切り換え、送受信回路は、RFタグと複数のアンテナのそれぞれを介して順次送受信し、アンテナごとの受信電波の強度を比較することにより、RFタグがアンテナアレイから見てどの方向に位置しているかを検索する。
(11)
The eleventh invention is an invention of an RF tag direction search device, which includes an antenna array, an antenna switching circuit, a transmission / reception circuit, and a control circuit according to the eighth invention.
The antenna switching circuit sequentially switches the connection between the plurality of antennas and the transmission / reception circuit, and the transmission / reception circuit sequentially transmits / receives via each of the RF tag and the plurality of antennas, and compares the strength of the received radio waves for each antenna. Find out in which direction the RF tag is located with respect to the antenna array.
この場合、RFタグ方向検索装置の4つのループアンテナを介して、RFタグと順次送受信し、アンテナごとの受信電波の強度を比較するとの簡単な手順により、RFタグが第1軸線方向において第1のループアンテナ側と第2のループアンテナ側のうちどちらに位置しているか、また、第2軸線方向において一方向側(後ろ側)、他方向側(前側)のうちどちらに位置しているかを検索することができる。 In this case, the RF tag is first in the first axis direction by a simple procedure of sequentially transmitting and receiving to and from the RF tag via the four loop antennas of the RF tag direction search device and comparing the strength of the received radio waves for each antenna. Which of the loop antenna side and the second loop antenna side is located, and which of the one direction side (rear side) and the other direction side (front side) is located in the second axis direction. You can search.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are designated by the same reference numerals. Moreover, in the case of the same code, their names and functions are also the same. Therefore, the detailed description of them will not be repeated.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態のアンテナアレイ30の模式的斜視図であり、図2は、第1の実施形態のアンテナアレイ30の+X方向(前方から見て左方向)から見た模式的平面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic perspective view of the
(アンテナアレイ30の構造)
アンテナアレイ30は、第1のループアンテナ100、第2のループアンテナ200、反射板300、金属板400、第1の給電線500、および第2の給電線600を備える。
本実施の形態において、第1のループアンテナ100,および第2のループアンテナ200は同一形状の長方形で構成される。第1のループアンテナ100は、アンテナアレイ30の左(+X)側、第2のループアンテナ200は、アンテナアレイ30の右(−X)側に、ループ面が互いに平行になるように配置されている。
反射板300は、第1のループアンテナ100、および第2のループアンテナ200のループ面に平行で第1のループアンテナ100、および第2のループアンテナ200の中間に配置されている。
金属板400は、第1のループアンテナ100、および第2のループアンテナ200のループ面に垂直でアンテナアレイ30の後部(−Y方向)に配置される。また、金属板400は、第1のループアンテナ100、および第2のループアンテナ200の1辺から所定の距離をおいて近接配置されている。なお、金属板400は、第1のループアンテナ100、および第2のループアンテナ200の1辺に接続されてもよい。
反射板300と金属板400とは、電気的に導通(接続)されている。
(Structure of antenna array 30)
The
In the present embodiment, the
The
The
The
図2に示すように、第1のループアンテナ100は正方形であり、上(+Z)側の辺の中間に給電点を備え、給電点から第1の給電線500が伸びている。
第2のループアンテナ200についても同様に給電点から第2の給電線600が伸びている。第1の実施例では送受信電波の周波数が1GHzであり、1GHzの電波の波長は300mmであることから、第1のループアンテナ100、および第2のループアンテナ200の4辺の合計長さは電波の波長と同じ300mmである。
なお、第1の実施例では第1のループアンテナ100、および第2のループアンテナ200の形状は正方形であるが、ループアンテナの形状は長方形、円形、楕円形など、他の任意の形状であってもよい。
As shown in FIG. 2, the
Similarly, for the
In the first embodiment, the shapes of the
(ループアンテナの指向性)
図3は、第1の実施形態のアンテナアレイ30の第1のループアンテナ100および第2のループアンテナ200の指向性を示すグラフである。
図3にFDTD法(Finite Difference Time Domain method)で計算した、第1の実施形態の第1のループアンテナ100、および第2のループアンテナ200の遠方界での利得を示す。
第1のループアンテナ100は左(+X)方向を中心に利得が高く、右(−X)方向には利得が低下している。
一方、第2のループアンテナ200は、第1のループアンテナ100と反射板300に対して面対称であることからも理解されるように、右(−X)方向を中心に利得が高く、左(+X)方向には利得が低下している。
したがって、RFタグ43をアンテナアレイ30の前方(+Y方向)左または右に配置した場合、第1のループアンテナ100を介して受信した場合のRFタグ43からの電波の強度と、第2のループアンテナ200を介して受信した場合のRFタグ43からの電波の強度とを比較することにより、RFタグ43がアンテナアレイ30の左(+X)側に位置しているか、右(−X)側に位置しているかを容易に検索することができる。
(Directivity of loop antenna)
FIG. 3 is a graph showing the directivity of the
FIG. 3 shows the gains of the
The
On the other hand, as can be understood from the fact that the
Therefore, when the RF tag 43 is arranged to the left or right in front of the antenna array 30 (+ Y direction), the strength of the radio wave from the RF tag 43 when received through the
第1のループアンテナ100と反射板300との距離、および第2のループアンテナ200と反射板300との距離はともに、電波の波長をλとして、1/4λとすることが好ましい。これは、第1のループアンテナ100と反射板300との距離を1/4λとした場合、図3の最大利得の大きさを最も大きくすることができるためである。
また、第2のループアンテナ200と反射板300との距離を1/4λとした場合、図3の最大利得の大きさを最も大きくすることができるためである。
The distance between the
Further, when the distance between the
第1のループアンテナ100、および第2のループアンテナ200のエレメント長(ループアンテナの4辺の長さの合計)は電波の波長λの整数倍に等しくすることが望ましい。これは、ループアンテナのエレメント長を電波の波長λに等しくすることにより、エレメントに定在波を生じさせ、アンテナの利得を高くすることができるためである。
本実施の形態における図1および図2のループアンテナでは各辺の長さが1/4λの正方形で構成されている。
It is desirable that the element lengths of the
The loop antennas of FIGS. 1 and 2 in the present embodiment are composed of squares having a length of 1 / 4λ on each side.
図4には、第1の実施形態において、ループアンテナをヘンテナ(電波の波長をλとして、長辺が1/2λ、短辺が1/6λの長方形のエレメントで構成され、長方形の長辺のそれぞれ1点に給電点を設けたループアンテナ)とした場合の、アンテナアレイ30の模式的斜視図を示す。
また、図5には、ループアンテナをヘンテナとした場合の、アンテナアレイ30の+X方向(前方から見て左方向)から見た模式的平面図を示す。
第1のループアンテナ100および第2のループアンテナ200として用いられるヘンテナは、長辺が1/2λ、短辺が1/6λで、上(+Z)側の短辺から1/6λのところに横(Y)方向に第1の給電部700および第2の給電部800(図示せず)が形成される。第1の給電部700および第2の給電部800の両方の端部は、ヘンテナの長辺に接続されている。また、第1の給電部700および第2の給電部800の中点には第1の給電線500および第2の給電線600が接続されている。
In FIG. 4, in the first embodiment, the loop antenna is composed of hentenna (a rectangular element having a long side of 1 / 2λ and a short side of 1 / 6λ, where the wavelength of the radio wave is λ, and the long side of the rectangle. A schematic perspective view of the
Further, FIG. 5 shows a schematic plan view of the
The hentenna used as the
図6には、FDTD法(Finite Difference Time Domain method)で計算した、反射板300および金属板400がないヘンテナの遠方界での指向性および利得、図4および図5に記載のヘンテナの形状をした第1のループアンテナ100の遠方界での指向性および利得、および図1および図2に記載の正方形の第1のループアンテナ100の遠方界での指向性および利得を示したグラフである。
反射板および金属板がない場合のヘンテナは、左(+X)方向と右(−X)方向との遠方界での利得は同一である。しかし、反射板300および金属板400を設置することで、右(−X)方向の利得が大幅に低下している。
また、図4および図5に記載のヘンテナの遠方界での利得を図1および図2に記載の正方形のループアンテナの遠方界での利得と比較した場合、ヘンテナの方が、左(+X)方向および前(+Y)方向の利得が高いことがわかる。
すなわち、本発明のループアンテナとして、正方形のループアンテナを用いるよりもヘンテナを用いるほうがより利得が高い。したがって、第1のループアンテナ100を介して受信した場合のRFタグ43からの電波の強度と、第2のループアンテナ200を介して受信した場合のRFタグ43からの電波の強度を比較してRFタグ43の方向を検索する場合、正方形のループアンテナを用いるよりもヘンテナを用いるほうが、より正確に検索することができる。
FIG. 6 shows the directivity and gain of the hentenna in the distant field without the
Hentenna in the absence of a reflector and a metal plate has the same gain in the far field in the left (+ X) and right (-X) directions. However, by installing the
Further, when the gain in the far field of the hentenna shown in FIGS. 4 and 5 is compared with the gain in the far field of the square loop antenna shown in FIGS. 1 and 2, the hentenna is on the left (+ X). It can be seen that the gain in the direction and the forward (+ Y) direction is high.
That is, as the loop antenna of the present invention, the gain is higher when a hentenna is used than when a square loop antenna is used. Therefore, the strength of the radio wave from the RF tag 43 when received via the
[第2の実施形態]
図7は、第2の実施形態のアンテナアレイ30の模式的斜視図を示す図である。
第2の実施形態のアンテナアレイ30は、図1に示した第1の実施形態のアンテナアレイ30の、第1のループアンテナ100、第2のループアンテナ200、反射板300、金属板400、第1の給電線500、および第2の給電線600に加えて、RFタグ43がアンテナアレイ30の前(+Y)方向に存在しているかどうかを検索するために用いられる前方アンテナ900および第3の給電線10が追加されている。本実施の形態において前方アンテナ900は、板状逆Fアンテナまたはパッチアンテナである。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a diagram showing a schematic perspective view of the
The
図8は、前方アンテナ900として用いられる板状逆Fアンテナ11の模式的斜視図を示す図である。
図8に示すように、板状逆Fアンテナ11は、金属板400、誘電体13を介して金属板400に対向配置された放射板12、金属板400と放射板12とを電気的に接続する短絡部15および第3の給電部14で構成される。第3の給電部14は、第3の給電線10と接続されている。放射板12は、前(+Y)方向に対して、垂直となるよう配置されている。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic perspective view of a plate-shaped
As shown in FIG. 8, the plate-shaped
図9は、前方アンテナ900として用いられるパッチアンテナ16の模式的斜視図を示す図である。
図9に示すように、パッチアンテナ16は、金属板400の上に誘電体13を載置し、誘電体13の表面中央に誘電体13より小さい放射板12を載置したものである。さらに、放射板12の中心より少し外れた位置に第4の給電部17を設けたものである。また、第4の給電部17は、第3の給電線10と接続されている。図9の放射板12は、前(+Y)方向に対して、垂直となるよう配置されている。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic perspective view of the
As shown in FIG. 9, in the
図10は、FDTD法(Finite Difference Time Domain method)で計算した、第1のループアンテナ100の遠方界での指向性および利得、第2のループアンテナ200の遠方界での指向性および利得、およびパッチアンテナ16で構成される前方アンテナ900の遠方界での指向性および利得を示す図である。
第1のループアンテナ100の遠方界での利得と第2のループアンテナ200の遠方界での利得と、は図3とほぼ同じである。
一方、パッチアンテナ16で構成される前方アンテナ900の遠方界での利得は、第1のループアンテナ100および第2のループアンテナ200に比べて前(+Y)方向の利得が大幅に高くなっている。
したがって、RFタグ43をアンテナアレイ30の前方(+Y方向)左または右に配置した場合、第1のループアンテナ100を介して受信した電波の強度と、第2のループアンテナ200を介して受信した電波の強度と、前方アンテナ900を介して受信した電波の強度とを比較することにより、RFタグ43がアンテナアレイ30の左(+X)側に位置しているか、右(−X)側に位置しているか、前(+Y)方向に位置しているかを容易に検索することができる。
FIG. 10 shows the directivity and gain of the
The gain in the far field of the
On the other hand, the gain of the
Therefore, when the RF tag 43 is arranged in front (+ Y direction) of the
[第3の実施形態]
図11は、第3の実施形態の第1から第4のループアンテナを用いたアンテナアレイ30の上(+Z)方向から見た模式的平面図を示す図である。
図11に示すように、第3の実施形態のアンテナアレイ30は、図7に記載の第1のループアンテナ100、および第2のループアンテナ200と同一形状および同一構造のアンテナを金属板400に対して面対称になるように配置し、第3のループアンテナ18、および第4のループアンテナ19としたものである。
また、第3のループアンテナ18、および第4のループアンテナ19にはそれぞれ、第4の給電線20、および第5の給電線21が接続されている。
なお、第3の実施形態のアンテナアレイ30においては、前方アンテナ900が備えられていないが、これに限定されず、前方アンテナ900をさらに備えてもよい。また、前方アンテナ900と金属板400とに対して面対称になるアンテナを後方アンテナとして備えてもよい。
[Third Embodiment]
FIG. 11 is a diagram showing a schematic plan view of the
As shown in FIG. 11, in the
Further, a
The
第3の実施形態のアンテナアレイ30では、第3のループアンテナ18および第4のループアンテナ19の遠方界の利得は、図3の第1のループアンテナ100および第2のループアンテナ200の遠方界の利得とX軸を対称軸として線対称となる。
したがって、第1のループアンテナ100、第2のループアンテナ200、第3のループアンテナ18、第4のループアンテナ19を介して受信した電波の強度を比較する。
その結果、RFタグ43がアンテナアレイ30の左前(+X+Y)方向、右前(−X+Y)方向、左後ろ(+X−Y)方向、右後ろ(−X−Y)方向のいずれの方向に位置しているかを容易に検索することができる。
In the
Therefore, the intensities of the radio waves received through the
As a result, the RF tag 43 is located in any of the left front (+ X + Y) direction, the right front (-X + Y) direction, the left rear (+ XY) direction, and the right rear (-XY) direction of the
[第4の実施形態]
図12は、第4の実施形態のRFタグ方向検索装置40のブロック図を示す図である。
図12に示すように、RFタグ方向検索装置40は、アンテナアレイ30、アンテナ切換回路31、送受信回路32、制御回路33を備えている。
アンテナアレイ30は、第1のループアンテナ100、第2のループアンテナ200、および前方アンテナ900を備える。
アンテナ切換回路31は、第1のループアンテナ100、第2のループアンテナ200、および前方アンテナ900と、送受信回路32との接続を順次切り替える。
送受信回路32は、RFタグ43と、第1のループアンテナ100、第2のループアンテナ200、および前方アンテナ900を介して順次送受信を行う。
そして、制御回路33は、それぞれのアンテナを介して受信した電波の強度を比較することにより、RFタグ43がアンテナアレイ30から見てどの方向に位置しているかを検索する。
なお、アンテナ切換回路31への制御信号は制御回路33から直接アンテナ切換回路31に送ることもできるが、制御回路33から一度送受信回路32に制御信号を送り、送受信回路32においてアンテナへの送受信信号に重畳して、アンテナ切換回路31に送ることもできる。
[Fourth Embodiment]
FIG. 12 is a diagram showing a block diagram of the RF tag
As shown in FIG. 12, the RF tag
The
The
The transmission /
Then, the
The control signal to the
[第5の実施形態]
図13は、第5の実施形態のトレーラ方向検索装置50の横方向から見た模式的平面図を示す図である。
第5の実施形態のトレーラ方向検索装置50は、第4の実施形態のRFタグ方向検索装置40とRFタグ43とで構成される。RFタグ方向検索装置40は、トラクタ(トレーラヘッドともいう)41の背面に取り付けられ、RFタグ43は、トレーラ42の前面でトレーラ42の直進時にRFタグ方向検索装置40に対向する位置に取り付けられる。
[Fifth Embodiment]
FIG. 13 is a diagram showing a schematic plan view of the trailer
The trailer
図14は、トラクタ41の背面に取り付けられたRFタグ方向検索装置40の第1のループアンテナ100の指向性(アンテナ利得の高い方向)44、第2のループアンテナ200の指向性45、および前方アンテナ900の指向性46を示す図である。
図14は、図10のグラフに描かれた各アンテナの遠方界での利得に基づいて描かれている。
図14に示すように、第5の実施形態のトレーラ方向検索装置50では、RFタグ方向検索装置40のそれぞれのアンテナが図14の指向性を備え、トレーラ42の前面でトレーラ42の直進時にRFタグ方向検索装置40に対向する位置にRFタグ43が取り付けられている。この場合、RFタグ方向検索装置40が各アンテナの受信電波強度を比較することによって、トラクタ41から見たトレーラ42の方向を検索することができる。
FIG. 14 shows the directivity (direction of high antenna gain) 44 of the
FIG. 14 is drawn based on the gain in the far field of each antenna depicted in the graph of FIG.
As shown in FIG. 14, in the trailer
[第6の実施形態]
図15は、第6の実施形態のRFタグ方向検索装置40のブロック図を示す図である。
図15に示すように、RFタグ方向検索装置40は、アンテナアレイ30、アンテナ切換回路31、送受信回路32、制御回路33を備えている。
アンテナアレイ30は、第1のループアンテナ100、第2のループアンテナ200、第3のループアンテナ18、および第4のループアンテナ19を備えている。
第6の実施形態におけるアンテナ切換回路31、送受信回路32、制御回路33の動作は第4の実施形態と同一で、アンテナ切換回路31に接続されるアンテナアレイ30が、第1のループアンテナ100、第2のループアンテナ200、第3のループアンテナ18、および第4のループアンテナ19を備えている点が第4の実施形態と異なる。
[Sixth Embodiment]
FIG. 15 is a diagram showing a block diagram of the RF tag
As shown in FIG. 15, the RF tag
The
The operation of the
本発明においては、第1のループアンテナ100が『第1のループアンテナ』に相当し、第2のループアンテナ200が『第2のループアンテナ』に相当し、反射板300が『反射板』に相当し、金属板400が『金属板』に相当し、X軸が『第1軸線』に相当し、Y軸が『第2軸線』に相当し、前方アンテナ900が『前方アンテナ』に相当し、板状逆Fアンテナ11が『板状逆Fアンテナ』に相当し、パッチアンテナ16が『パッチアンテナ』に相当し、第3のループアンテナ18が『第3のループアンテナ』に相当し、第4のループアンテナ19が『第4のループアンテナ』に相当し、アンテナアレイ30が『アンテナアレイ』に相当し、アンテナ切換回路31が『アンテナ切換回路』に相当し、送受信回路32が『送受信回路』に相当し、制御回路33が『制御回路』に相当し、RFタグ方向検索装置40が『RFタグ方向検索装置』に相当し、トラクタ41が『トラクタ』に相当し、トレーラ42が『トレーラ』に相当し、RFタグ43が『RFタグ』に相当し、トレーラ方向検索装置50が『トレーラ方向検索装置』に相当する。
In the present invention, the
本発明の好ましい実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。 Preferred embodiments of the present invention are as described above, but the present invention is not limited thereto. It will be appreciated that various embodiments are made that do not deviate from the spirit and scope of the invention. Further, in the present embodiment, the actions and effects according to the constitution of the present invention are described, but these actions and effects are examples and do not limit the present invention.
100 第1のループアンテナ
200 第2のループアンテナ
300 反射板
400 金属板
500 第1の給電線
600 第2の給電線
700 第1の給電部
800 第2の給電部
900 前方アンテナ
10 第3の給電線
11 板状逆Fアンテナ
12 放射板
13 誘電体
14 第3の給電部
15 短絡部
16 パッチアンテナ
17 第4の給電部
18 第3のループアンテナ
19 第4のループアンテナ
20 第4の給電線
21 第5の給電線
30 アンテナアレイ
31 アンテナ切換回路
32 送受信回路
33 制御回路
40 RFタグ方向検索装置
41 トラクタ
42 トレーラ
43 RFタグ
44 第1のループアンテナの指向性
45 第2のループアンテナの指向性
46 前方アンテナの指向性
50 トレーラ方向検索装置
100
Claims (11)
第2のループアンテナと、
導電性の反射板と、
導電性の金属板と、を含むアンテナアレイであって、
前記第1のループアンテナおよび前記第2のループアンテナは、ループ面が前記ループ面の中心をそれぞれ結ぶ第1軸線に垂直に配置され、
前記反射板は、前記第1軸線に垂直で、前記第1のループアンテナと前記第2のループアンテナとの間に配置され、
前記金属板は、前記第1軸線と直交する第2軸線の一方向側に前記第2軸線に垂直に配置され、前記第1のループアンテナおよび前記第2のループアンテナの前記一方向側の端部に接するか、または前記一方向側の端部から所定の距離をおいて配置され、
前記反射板と前記金属板とは互いに電気的に導通され、
前記アンテナアレイの前記第2軸線の他方向側に配置されたRFタグから、前記第1のループアンテナを介して受信された電波の強度と、前記第2のループアンテナを介して受信された電波の強度と、を比較するために用いられる、アンテナアレイ。 The first loop antenna and
With the second loop antenna,
Conductive reflector and
An antenna array that includes a conductive metal plate.
The first loop antenna and the second loop antenna are arranged perpendicular to the first axis whose loop surfaces connect the centers of the loop surfaces, respectively.
The reflector is arranged perpendicular to the first axis and between the first loop antenna and the second loop antenna.
The metal plate is arranged perpendicular to the second axis on the one-way side of the second axis orthogonal to the first axis, and the ends of the first loop antenna and the second loop antenna on the one-way side. Placed in contact with the portion or at a predetermined distance from the one-way end.
The reflector and the metal plate are electrically conductive with each other.
The intensity of the radio wave received from the RF tag arranged on the other direction side of the second axis of the antenna array via the first loop antenna and the radio wave received via the second loop antenna. Antenna array used to compare with the strength of.
前記金属板は、前記多角形の一辺に接するか、または前記多角形の一辺から所定の距離をおいて近接された、請求項1に記載のアンテナアレイ。 The shapes of the first loop antenna and the second loop antenna are formed by polygons having the same shape.
The antenna array according to claim 1, wherein the metal plate is in contact with one side of the polygon or is close to the metal plate at a predetermined distance from one side of the polygon.
前記前方アンテナは、
前記前方アンテナを介して受信された電波の強度と、
前記第1のループアンテナを介して受信された電波の強度と、
前記第2のループアンテナを介して受信された電波の強度と、を比較するために用いられる、請求項1から5のいずれか1項に記載のアンテナアレイ。 Including the front antenna,
The front antenna
The strength of the radio wave received through the front antenna and
The intensity of the radio wave received through the first loop antenna and
The antenna array according to any one of claims 1 to 5, which is used for comparing the intensity of radio waves received through the second loop antenna.
前記第3のループアンテナおよび前記第4のループアンテナは、それぞれ、前記第1のループアンテナおよび前記第2のループアンテナと前記金属板に対して面対称に配置され、
前記反射板は前記第2軸線の一方向側に延長されて前記第3のループアンテナと前記第4のループアンテナとの間にも配置される、請求項1から5のいずれか1項に記載のアンテナアレイ。 Further, the first loop antenna and the third loop antenna and the fourth loop antenna having the same shape as the second loop antenna are included.
The third loop antenna and the fourth loop antenna are arranged symmetrically with respect to the first loop antenna, the second loop antenna, and the metal plate, respectively.
The one according to any one of claims 1 to 5, wherein the reflector is extended in one direction of the second axis and is also arranged between the third loop antenna and the fourth loop antenna. Antenna array.
前記アンテナ切換回路は、前記複数のアンテナと前記送受信回路との接続を順次切り換え、
前記送受信回路は、RFタグと前記複数のアンテナのそれぞれを介して順次送受信し、制御回路は、アンテナごとの受信電波の強度を比較することにより、前記RFタグが前記アンテナアレイから見てどの方向に位置しているかを検索する、RFタグ方向検索装置。 The antenna array including the plurality of antennas according to any one of claims 1 to 7, an antenna switching circuit, a transmission / reception circuit, and a control circuit are included.
The antenna switching circuit sequentially switches the connection between the plurality of antennas and the transmission / reception circuit.
The transmission / reception circuit sequentially transmits / receives via the RF tag and the plurality of antennas, and the control circuit compares the intensity of the received radio wave for each antenna in which direction the RF tag is viewed from the antenna array. RF tag direction search device that searches if it is located in.
前記アンテナ切換回路は、前記複数のアンテナと前記送受信回路との接続を順次切り換え、
前記送受信回路は、RFタグと前記複数のアンテナのそれぞれを介して順次送受信し、アンテナごとの受信電波の強度を比較することにより、前記RFタグが前記アンテナアレイから見てどの方向に位置しているかを検索する、RFタグ方向検索装置。
The antenna array including the plurality of antennas according to claim 8, an antenna switching circuit, a transmission / reception circuit, and a control circuit are included.
The antenna switching circuit sequentially switches the connection between the plurality of antennas and the transmission / reception circuit.
The transmission / reception circuit sequentially transmits / receives via each of the RF tag and the plurality of antennas, and by comparing the strength of the received radio waves for each antenna, the RF tag is located in which direction as viewed from the antenna array. RF tag direction search device that searches for antennas.
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