KR100979622B1 - Ｒｆ 태그 리더 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은, RF 태그 리더에서, 관리 대상체에 동행되는 RF 태그와 적절하게 통신을 행하는 것을 목적으로 한다. RF 태그 리더는, 제1 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 메인 안테나와, 제1 에리어보다 좁은 제2 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 서브 안테나와, 메인 안테나 및 서브 안테나를 선택적으로 절환하는 절환 제어 수단을 갖는다. 절환 제어 수단은, 1 이상의 관리 대상체와 함께 이동하는 무선 통신 수단으로부터, 서브 안테나를 통해서 응답 신호가 수신되면, 통신용의 안테나를 상기 서브 안테나로부터 상기 메인 안테나로 절환한다. 그리고, 메인 안테나를 통하여, 관리 대상체에 동반되는 RF 태그와의 통신이 행해진다.
관리 대상체, 서브 안테나, 메인 안테나, 지향성, RF 태그, 판독 에리어

Description

ＲＦ 태그 리더 및 방법{RF TAG READER AND METHOD}
본 발명은, RF 태그 및 RF 태그 리더간의 무선 통신에 관련된 것으로, 특히 패시브형의 RF 태그용의 리더 및 리더에서 사용되는 방법에 관련된 것이다.
근년, RF 태그를 이용하는 시스템이 주목받고 있으며, 이 시스템은 RF 태그 및 RF 태그 리더(또는 리더/라이터 장치)를 포함한다. 리더/라이터 장치는, RF 태그로부터의 정보를 판독하거나 또는 거기에 정보를 기입할 수 있다. 리더/라이터 장치는 질문기(interrogator)로도 불린다. RF 태그는, 무선 태그, RFID, RFID 태그, IC 태그, 전자 태그 등으로 언급된다.
RF 태그에는 일반적으로 능동형(액티브형)과 수동형(패시브형)이 있다. 액티브형의 RF 태그는, 스스로 전력을 준비할 수 있어，RF 태그 리더측의 장치 구성을 간단히 할 수 있다. 후자는, 스스로 전력을 준비할 수는 없어, 외부로부터 에너지를 받음으로써, ID 정보의 송신 등의 동작이 행해진다. 패시브형은, RF 태그를 염가로 하는 등의 관점에서 바람직하고, 장래적으로 특히 유망하다.
사용하는 신호의 주파수 대역의 관점에서는, 전자 결합 방식과 전자파 방식이 있다. 전자는 수킬로헤르츠 정도의 주파수 대역이나, 13.56㎒ 정도의 주파수 대역 등을 사용한다. 후자는, UHF대(예를 들면 950㎒)나, 2.45㎓와 같은 높은 주파수 대역을 사용한다. 통신 가능한 거리를 늘리는 등의 관점에서는 높은 주파수의 신호를 사용하는 것이 바람직하다.
RF 태그를 이용하는 시스템에서는，RF 태그를 통해서 임의의 식별 정보(ID)나 제품 번호 등과 같은 데이터가 읽기 쓰기되어, 제품이나 화물의 관리 등이 행해진다.
도 1은 RF 태그가 부가된 화물(12)을 RF 태그 리더(11)와 함께 관리하는 모습을 모식적으로 도시한다. 개개의 화물에는 A, B, …, J로 나타내어지는 RF 태그가 부가되고, 이들이 도시되지 않은 대차에 실려져, 지점 (P), (Q), (R)을 통과하도록 이동시켜진다. 이동은, 사람에 의해 또는 기계적으로 이루어져도 된다. 리더 라이터는 (Q)의 지점에서 그들 모두의 RF 태그와 통신하여, RF 태그 중의 정보를 추출한다. (Q)의 지점에서는, 리더 라이터(RF 태그 리더)로부터 소정 레벨 이상의 전파가 방사되고, 그 에리어(판독 에리어)(13)에 속해 있는 RF 태그는 전파를 정류하여 전력을 확보하고, 각자의 기억 정보를 리더 라이터에 무선 송신한다. 도면에서, 판독 에리어는 파선의 타원으로 표시되어 있다. (Q) 지점에서 RF 태그와 RF 태그 리더의 통신이 완료되면, 이들 화물은 (R)의 지점으로 이동하여, 이하 마찬가지의 수순이 계속된다. 이와 같이 하여 화물에 부가된 RF 태그 중의 정보가 자동적으로 리더 라이터에서 추출되어, 적절한 관리 업무가 행해진다.
그런데, 리더 라이터로부터 방사된 전파의 공간적인 강도 분포는, 실제 환경에서는 반드시 먼 곳일수록 약하다고는 할 수 없다. 옥내 또는 벽의 형상이나 재 질 그 밖의 요인에 기인하여, 전파는 다양하게 반사할 수도 있기 때문이다. 이 때문에 소정의 「판독 에리어」 이외에서도 RF 태그가 정보를 송신하는 것이 가능한 지역이 출현할 수도 있다.
도 2는, 그와 같은 「의도되지 않은 판독 에리어」(14)가 본래의 판독 에어(13)와는 별도로(마치 핫 스폿인 것처럼) 출현하고 있는 모습을 도시한다. 본래의 판독 에리어는, 시스템 설계에서 상정되어 있는 영역으로, 도 1과 마찬가지로 (Q)의 위치에서의 큰 타원으로 도시되어 있다. 의도되지 않은 판독 에리어는, 시스템 설계에서는 상정되어 있지 않은 영역으로, (P)의 위치의 작은 타원으로 도시되어 있다. 이들 2개의 타원 내에서, RF 태그는 무선 송신 가능하다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, (P)의 장소(의도되지 않은 판독 영역(14))에서, RF 태그 B, C, D는 통신 가능하게 되어, 각자의 정보를 리더 라이터에 보고한다. 다른 RF 태그는 도시한 상황에서는 통신할 수 없다. 이후 이들 화물은 (Q)의 위치로 움직여져, RF 태그 및 리더 라이터는 본래의 통신을 행하고자 한다. 이 경우에, RF 태그 B, C, D는 이미 각자의 정보를 보고하였다. 만약 (P)로부터 (Q)로 화물이 움직여지는 동안, RF 태그 B, C, D에 전력이 공급되면, 그들은 자신이 보고 완료한 것을 기억할 수 있어, (Q)의 장소에 도착해도 중복적으로 기억 정보를 송신하지 않을 것이다. 그러나, (P)로부터 (Q)로 화물이 움직여지는 동안에, 리더 라이터로부터의 전파는 태그 B, C, D에 충분히 공급되지 않으므로, RF 태그 B, C, D는 (P) 지점에서 보고한 것을 잊고, (Q) 지점에서 다시 기억 정보를 리더 라이터에 보고하게 된다. RF 태그의 통신 가능한 영역이 대소의 타원으로 도시된 것이라 면, 그 이외의 영역에서는 RF 태그는 통신할 수 없고, RF 태그의 정보의 보고가 중복적으로 이루어지게 된다. 그 결과, RF 태그 B, C, D에 관한 정보 처리(RF 태그 및 리더 라이터에서의 처리)가 중복적으로 행하여져, 처리 시간 및 처리 노력이 여분으로 소비되게 될 우려가 있다. 이것은 관리 대상물의 관리 업무를 신속하게 진행시키는 관점에서는 유리한 것은 아니다.
또한, 도 2에서 (P)로부터 (Q)로 화물이 움직여지는 동안에, 만약 RF 태그 B, C, D 각자가 (Q) 지점에서 리더 라이터에 중복적으로 보고를 하지 않았다고 하여도 문제는 남는다. (P) 지점에서 생긴 「의도되지 않은 판독 에리어」는, 화물모두를 검사할 정도로 충분히 크지는 않다(도면에서는 작은 타원으로 도시되어 있음). 따라서, (P) 지점에서 일부의 화물에 관한 정보가 리더 라이터에 보고되고, 그 후 (Q) 지점에서 나머지의 화물에 관한 정보가 리더 라이터에 보고되게 된다. 결국, 전부의 화물에 대한 정보가 갖추어지는 것은 (Q) 지점에서의 통신 종료 후로서, (P) 지점으로부터 (Q) 지점에 이르기까지 처리 시간이 지연되게 된다. 따라서 RF 태그 정보 모두를 한번에 갖출 수 없고, 이 점도, 관리 대상물의 관리 업무를 신속하게 진행시키는 관점에서 유리한 것은 아니다.
특허 문헌1에서는, 반송파에 사용되고 있는 주파수의 전파가 약해지는 환경에서는，RF 태그의 통신이 행하여지기 어렵게 되어, 데이터 통신 속도가 저하되게 되는 것을 감안하여, 그와 같은 환경에서는 반송파의 주파수를 높게 하여 데이터 통신 속도의 향상을 도모하는 것이 기재되어 있다. 그러나 통신 상황에 따라서 반송파 주파수를 변화시켰다고 해도, 의도되지 않은 판독 에리어가 출현하게 되는 문 제에는 충분히 대처할 수 없다. 또한, 반송파를 변화시키기 위해서는 그것을 실현하기 위한 연구가 리더 라이터뿐만 아니라 RF 태그에도 필요하게 되어, 실현화가 곤란하게 될 우려가 있다.
[특허 문헌1] 일본 특개 2005-209002호 공보
본 발명의 과제는, 관리 대상체에 동행되는 RF 태그와 적절하게 통신을 행하기 위한 RF 태그 리더 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 제1 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 메인 안테나와, 상기 제1 에리어보다 좁은 제2 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 서브 안테나와, 상기 메인 안테나 및 상기 서브 안테나를 선택적으로 절환하는 절환 제어 수단을 갖는 RF 태그 리더가 사용된다. 절환 제어 수단은, 1 이상의 관리 대상체와 함께 이동하는 무선 통신 수단으로부터, 상기 서브 안테나를 통해서 응답 신호가 수신되면, 통신용의 안테나를 상기 서브 안테나로부터 상기 메인 안테나로 절환한다. 그리고, 상기 메인 안테나를 통하여, 상기 관리 대상체에 동반되는 RF 태그와의 통신이 행해진다.
본 발명에 따르면, RF 태그 리더에서, 관리 대상체에 동행되는 RF 태그와 적절하게 통신을 행할 수 있게 된다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 메인 안테나보다 좁은 에리어를 커버하는 서브 안테나가 RF 태그 리더에 설치된다. 예를 들면 화물인 관리 대상체와 함께 이동하는 무선 통신 수단으로부터, 서브 안테나를 통해서 응답 신호가 수신되면, 통신용의 안테나는 서브 안테나로부터 메인 안테나로 절환된다. 그 후에 메인 안테나를 통하여, 관리 대상체에 동반되는 RF 태그와의 통신이 행해진다.
좁은 에리어를 커버하는 서브 안테나는, 의도되지 않은 판독 에리어를 발생시키지 않으므로(또는 발생시켰다고 해도 무시할 수 있으므로), 서브 안테나를 이용함으로써 화물의 위치 검출을 정확하게 행할 수 있다. 그 결과, 화물이 본래의 판독 에리어에 온 것을 트리거로 하여 메인 안테나에 의한 통신을 시작할 수 있다. 따라서 화물이 본래의 판독 에리어에 오기 전에 메인 안테나가 RF 태그와 부적절하게 통신하는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 화물의 관리 업무의 원활화를 도모할 수 있다.
또한, 서브 안테나 및 절환을 위한 요소는 RF 태그 리더에 준비되면 되고, RF 태그 그 밖의 시스템 내의 요소는 전혀 변경되지 않아도 된다. 이것은 실제의 시스템에 본 발명을 간이하게 도입할 수 있는 점에서 바람직하다.
서브 안테나의 안테나 이득은 메인 안테나의 안테나 이득보다 낮은 것이 바람직하다. 일례로서, 메인 안테나는 평면 패치 안테나로 구성되고, 서브 안테나가 다이폴 안테나로 구성되어도 된다. 이것은 RF 태그 리더의 소형화 및 저코스트화의 관점에서 바람직하다.
서브 안테나는, 안테나 이득을 내리기 위한 감쇠기를 포함하여도 된다. 이것은, 지향성이 비교적 예리한 저이득 안테나를 간이하게 실현하는 관점에서 바람직하다.
메인 안테나도 서브 안테나도 안테나 이득을 조정하는 수단을 각각 구비하고 있어도 된다. 이것은 안테나 이득을 제외하고 메인 안테나 및 서브 안테나를 동등하게 취급할 수 있어, 설계의 자유도를 크게 확보할 수 있는 등의 점에서 바람직하다.
서브 안테나를 통해서 RF 태그 리더와 통신하는 무선 통신 수단은, 화물 각각에 동반되는 RF 태그 중 어느 하나이어도 되고, 화물 각각에 동반되는 어느 RF 태그와도 상이한 RF 태그이어도 된다. 전자의 경우, RF 태그가 부가된 화물 중 어느 하나를 위치 검출(화물이 판독 에리어에 온 것의 검출)에 이용할 수 있으므로, RF 태그 리더 이외의 요소를 변경하지 않고 본 발명을 도입하는 관점에서 바람직하다. 후자의 경우, 무선 통신 수단은, 화물을 반송 또는 운반하기 위한 반송 수단에 부착되어도 된다. 이것은, 화물의 쌓는 방법에 상관없이, 화물의 위치 검출을 확실하게 행하는 관점에서 바람직하다. 전자의 경우, 화물 모두의 RF 태그로부터의 정보를 모으기 위해서는, 서브 안테나에 의한 위치 검출 기간 외에 이후의 메인 안테나에 의한 통신 종료까지의 기간을 요한다. 후자의 경우, 메인 안테나에 의한 통신 기간만에서 화물 모두의 RF 태그로부터 정보를 모을 수 있다. 따라서 단기간에 많은 RF 태그로부터 정보를 수집하고, 화물 관리에 관한 정보 처리를 재촉하는 관점에서는 후자쪽이 바람직하다.
메인 안테나와 서브 안테나에서 서로 다른 편파 특성의 전파가 사용되어도 된다. 이것도, 화물의 쌓는 방법에 상관없이, 화물의 위치 검출을 확실하게 행하는 관점에서 바람직하다. 편파 특성이 서로 다른 전파로서, 편향면이 서로 다른 직선 편파가 이용되어도 되고, 선회 방향이 서로 다른 원 편파가 사용되어도 된다.
서브 안테나는 복수의 안테나 소자를 포함하는 어레이 안테나로 구성되어도 된다. 이것은, 서브 안테나의 지향성을 다양하게 조정할 수 있는 점에서 바람직하다. 단순히 이득을 내리는 것만으로는, 지향성 패턴은 상사형으로 될 수도 있지만, 어레이 안테나의 경우에는 상사형이 아닌 지향성을 실현할 수 있고, 예를 들면, 메인 안테나의 지향 방향과 상이한 지향 방향의 서브 안테나를 실현할 수 있다. 이것은, 화물용의 RF 태그와 대차의 RF 태그의 방향이 상당히 상이한 경우에 특히 유리하다.
설명의 편의상, 본 발명을 몇 개의 실시예로 나누어 설명하지만, 각 실시예의 구분은 본 발명에 본질적인 것은 아니며, 2 이상의 실시예가 필요에 따라서 사용되어도 된다.
[실시예1]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 태그 리더가 RF 태그와 통신을 행하는 모습을 도시한다. 본 실시예에서는, 리더 라이터(RF 태그 리더)(30)는, 제1 에리어(13)를 커버하는 지향성을 갖는 메인 안테나(31)와, 제1 에리어(13)보다 좁은 제2 에리어(33)를 커버하는 지향성을 갖는 서브 안테나(32)와, 메인 안테나 및 서브 안테나를 선택적으로 절환하는 절환 제어 수단을 포함한다. 본 실시예에서는, 제2 에리어(33)는 제1 에리어(13)와 중복되어 있다.
1 이상의 화물(관리 대상체)(12)과 함께 이동하는 무선 통신 수단(제1 실시예에서는, 「A」로 나타내어지는 RF 태그(11))으로부터, 서브 안테나(32)를 통해서 응답 신호가 수신되면, 통신용의 안테나가, 서브 안테나(32)로부터 메인 안테나(31)로 절환된다. 이후 메인 안테나(31)를 통하여, 화물에 동반되는 다수의 RF 태그(11)와의 통신이 행해진다. 서브 안테나(32)를 통해서 응답 신호가 얻어지지 않았다면, 메인 안테나에 의한 통신은 행해지지 않는다. 따라서, 화물의 전부 또는 일부가, 의도되지 않은 판독 에리어(14)에 들어갔다고 해도, RF 태그 리더(30)는 바로는 통신을 행하지 않고, 그 통신은, 서브 안테나(32)에 의한 응답 신호의 검출까지 대기시켜진다. 이에 의해，RF 태그의 정보가 중복적으로 판독되는 문제를 적어도 경감할 수 있다.
도 4는, 리더 라이터(30)의 부분적인 기능 블록도이다. 도 4에는, 메인 안테나(31), 서브 안테나(32), 스위치(41), 서큘레이터(42), 수신기(43), 복조기(44), 신호 처리 회로(45), 제어 회로(46), 변조기(47) 및 송신기(48)가 도시되어 있다.
메인 안테나(31)는, 제1 에리어(13)를 커버하는 지향성을 갖는다.
서브 안테나(32)는, 제1 에리어(13)보다 좁은 제2 에리어(33)를 커버하는 지향성을 갖는다. 일례로서, 제2 에리어(33)는 제1 에리어(13)의 1/4의 면적을 망라하여도 된다.
스위치(41)는, 제어 회로로부터의 지시에 따라서, 메인 안테나 및 서브 안테 나를 선택적으로 절환한다.
서큘레이터(42)는 송신 신호 및 수신 신호를 적절하게 분리한다.
수신기(43)는 수신 신호의 전력, 대역 및 위상 등을 적절하게 조정하고, 베이스 밴드에서 처리하기 쉬운 신호로 변환한다.
복조기(44)는 수신 신호를 데이터 복조한다.
신호 처리 회로(45)는 제어 회로(46)의 제어 하에서 다양한 신호 처리를 행한다.
제어 회로(46)는 리더 라이터 중의 각 요소의 동작을 제어한다. 특히, 제어 회로(46)는 도 5에 도시되는 수순에 따라서 통신에 사용하는 안테나를 절환하기 위한 제어 신호를 스위치(41)에 공급한다.
변조기(47)는 송신 신호를 데이터 변조한다.
송신기(48)는 송신 신호의 전력, 대역 및 위상 등을 적절하게 조정하여, 무선 송신하기 쉬운 신호로 변환한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리더 라이터에서(특히, 제어 회로(46)에서) 사용되는 방법을 도시한다. 스텝 S1에서는, 리더 라이터(30)는 통신에 서브 안테나(32)가 사용되도록 스위치(41)를 설정하고 있다. 리더 라이터(30)는, 서브 안테나(32)를 통해서 전파를 제2 에리어(33)에 방사하고 있다. 이 전파는, RF 태그가 그것을 수신하면 전력으로 변환 가능한 것이다.
스텝 S2에서는，RF 태그로부터의 응답 신호가 수신되었는지의 여부가 확인된다. 보다 구체적으로는, 도 3에 도시되는 바와 같은 상황으로 되어, 제2 에리 어(33)에 「A」로 나타내어지는 RF 태그(11)가 들어오면, 그 RF 태그는 수신한 전파를 정류하고, 그것을 전력으로 변환하고, RF 태그에 기억된 제품 정보 그 밖의 정보를 리더 라이터에 응답 신호로서 송신한다. 스텝 S2에서 응답 신호가 얻어지면, 플로우는 스텝 S3으로 진행하지만, 얻어지지 않으면 플로우는 그것이 얻어질 때까지 대기한다.
스텝 S3에서는, 제2 에리어(33) 중의 RF 태그로부터의 응답 신호가 수신되며, 필요에 따라서 그것이 처리 및 기억된다. 그리고, 제어 회로(46)는 통신용의 안테나를 서브 안테나(32)로부터 메인 안테나(31)로 절환하도록 제어 신호를 스위치(41)에 공급한다.
스텝 S4에서는, 메인 안테나(31) 및 RF 태그의 통신이 행해진다. 즉, 메인 안테나(31)로부터 전파가 방출되고, 그 전파를 받은 RF 태그 B∼J가 각자의 정보를 리더 라이터(30)에 응답 신호로서 송신한다. RF 태그 A는 자신의 정보를 보고하였고, 안테나의 절환 전후에서 적절하게 전력이 공급되고 있으므로, 중복하여 정보를 송신하지 않는다. 리더 라이터(30)는 다수의 RF 태그 각각으로부터 적절한 정보를 순서대로 취득하기 위해서, 적절한 어떠한 통신 프로토콜이 이용되어도 된다.
스텝 S5에서는，RF 태그와의 통신 완료 후에, 제어 회로(46)는 통신용의 안테나를 메인 안테나(31)로부터 서브 안테나(32)로 절환하도록 제어 신호를 스위치(41)에 공급한다. RF 태그와의 통신 완료 후, RF 태그가 부가된 화물은 다른 지점 (R)로 움직여진다. 이후, 플로우는 스텝 S1로 되돌아가서, 서브 안테나에 의해 신호의 수신 상황이 감시된다. 이하, 후속의 다른 화물(RF 태그)에 관해서 설명한 수순이 반복된다.
전술한 바와 같이, 서브 안테나(32)는, 메인 안테나(31)보다도 좁은 에리어를 커버하는 지향성을 갖는다. 도시의 예에서는，1개의 화물을 커버할 수 있을 정도의 넓이를 갖도록 지향성이 설정되어 있지만, 용도나 환경에 따라서 지향성은 다양하게 조정되어도 된다. 어쨌든, 화물이 판독 에리어(13)에 온 것을 검출한 후에 메인 안테나(31)를 사용하도록 하여, 의도되지 않은 에리어(14) 내의 RF 태그와 통신하지 않도록 할 수 있으면 되기 때문이다. 즉, 서브 안테나가 커버하는 에리어가 너무 넓으면, 서브 안테나에 관한 「의도되지 않은 에리어」가 발생하게 되므로, 서브 안테나가 커버하는 에리어는 그와 같은 「의도되지 않은 에리어」가 생기지 않을 정도로 좁아야 한다.
일례로서, 서브 안테나의 안테나 이득은, 메인 안테나의 안테나 이득보다 낮아도 된다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 고이득의 메인 안테나는 평면 패치 안테나로 구성되고, 서브 안테나가 저이득의 다이폴 안테나로 구성되어도 된다. 이것은, 소형화 및 저코스트화를 도모하는 관점에서 바람직하다.
혹은, 도 7에 도시된 바와 같이, 서브 안테나(31)는, 안테나 이득을 내리기 위한 감쇠기(71)를 포함해도 된다. 일반적으로 저이득 안테나는 지향성이 넓으므로, 특정한 좁은 지역으로 지향성을 좁히는 것이 곤란할 수도 있다. 그와 같은 경우에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 지향성이 예리한 안테나에 감쇠기(71)를 설치함으로써, 지향성이 비교적 예리한 저이득 안테나를 실현할 수 있다. 이 경우에, 명시적으로는 도시하지 않지만, 메인 안테나(31)에도 서브 안테나(32)에도 안테나 이 득을 조정하는 수단을 각각에 준비하여도 된다. 그와 같이 하면，2개의 안테나에 관해서 메인 및 서브의 구별은 오로지 안테나 이득을 조정함으로써 실행 가능하게 되어, 리더 라이터의 설계의 자유도를 크게 확보할 수 있다. 임의의 저도의 기간 리더 라이터가 사용된 후에, 안테나 이득을 역전시킴으로써 메인과 서브의 역할을 교체하여, 2개의 안테나가 동등하게 사용되도록 하여도 된다.
[실시예2]
서브 안테나(32)는, 메인 안테나(31)보다도 좁은 에리어(33)를 커버하는 지향성을 갖도록 형성된다. 따라서 화물이 판독 에리어(13)에 도착한 것을 정확하게 검출하기 위해서는, 그 좁은 에리어(33) 내에 RF 태그가 확실하게 들어오지 않으면 안된다. 따라서 도 3에 도시되는 바와 같은 화물의 쌓아 올림에는 충분히 배려를 요한다. 쌓는 방법에 따라서는 「A」의 RF 태그가 위치 검출용의 에리어(33)에 들어가지 않게 될 수도 있기 때문이다. 본 발명의 제2 실시예는 이와 같은 염려에 대처하는 것이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 RF 태그 리더가 RF 태그와 통신을 행하는 모습을 도시한다. 1 이상의 화물(관리 대상체)(12)과 함께 이동하는 무선 통신 수단으로부터, 서브 안테나(32)를 통해서 응답 신호가 수신되면, 통신용의 안테나가, 서브 안테나(32)로부터 메인 안테나(31)로 절환된다. 이후 메인 안테나(32)를 통하여, 화물에 동반되는 다수의 RF 태그(11)와의 통신이 설명된 방법과 마찬가지로 하여 행해진다. 본 실시예에서는, 무선 통신 수단은, 「K」로 나타내어지는 RF 태그(11)이다. 이 무선 통신 수단은, 1 이상의 화물 각각에 동반되는 어느 RF 태 그와도 상이한 RF 태그이다. 서브 안테나(32)를 통해서 통신을 행하는 무선 통신 수단은, 이들 화물을 반송하기 위한 대차(반송 수단)(81)에 부착되어 있다. 따라서 화물이 어떻게 쌓여져 있다고 해도, 그 쌓는 방법은 화물이 판독 에리어(13)에 온 것의 검출(위치 검출)에는 영향을 주지 않는다. 단, 본래의 판독 에리어(13)에서 화물의 RF 태그가 적절하게 판독되도록 화물이 쌓여져 있는 것은 필요하다.
도 9는, 메인 안테나(31)와 서브 안테나(32)에서 서로 다른 편파 특성의 전파가 사용되는 예를 도시한다. 도시의 예에서는, 편파 특성이 서로 다른 전파로서, 편향면이 서로 다른 직선 편파가 사용된다. 화물에 부가된 RF 태그는 수평 편파를, 대차에 부가된 RF 태그는 수직 편파를 이용하여 리더 라이터와 통신이 행해진다. 이 때문에, 리더 라이터의 메인 안테나는 수평 편파용의 안테나이며, 서브 안테나는 수직 편파용의 안테나이다. 메인 안테나가 수직 편파를 이용하고, 서브 안테나가 수평 편파를 이용하여도 된다. 메인 안테나 및 서브 안테나에서 편파 특성이 서로 다른 전파가 이용되므로, 대차와 화물을 확실하게 분리할 수 있다.
도 10은, 메인 안테나(31)와 서브 안테나(32)에서 서로 다른 편파 특성의 전파가 사용되는 다른 예를 도시한다. 도시의 예에서는, 편파 특성이 서로 다른 전파로서, 선회 방향이 서로 다른 원 편파가 사용된다. 화물에 부가된 RF 태그는 우선 편파를, 대차에 부가된 RF 태그는 좌선 편파를 이용하여 리더 라이터와 통신이 행해진다. 이 때문에, 리더 라이터의 메인 안테나는 우선 편파용의 안테나이며, 서브 안테나는 좌선 편파용의 안테나이다. 메인 안테나가 좌선 편파를 이용하고, 서브 안테나가 우선 편파를 이용하여도 된다. 메인 안테나 및 서브 안테나에서 편 파 특성이 서로 다른 전파가 이용되므로, 대차와 화물을 확실하게 분리할 수 있다. 원 편파를 사용하는 것은, 화물의 탑재 방향이나 대차의 방향이 다소 일치하고 있지 않았다고 해도, RF 태그와의 통신을 확실하게 행하는 등의 관점에서 바람직하다.
[실시예3]
도 11은, 어레이 안테나로 서브 안테나를 구성한 예를 도시한다. 본 실시예 에서는, 서브 안테나(32)는, 위상 진폭 분배 회로(321)와 그것에 접속된 복수의 안테나 소자(322)를 포함한다. 각 안테나 소자(322)를 통해서 전송되는 신호의 위상을 위상 진폭 분배 회로(321)에서 적절하게 조정함으로써도, 메인 안테나(31)보다도 좁은 에리어(33)를 커버하는 지향성을 실현할 수 있다.
도 12는 도 11과 같이 어레이 안테나로 구성된 서브 안테나 및 메인 안테나의 수평면 내 지향성의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 시뮬레이션에서는, 메인 안테나를 1개, 서브 안테나를 반파장 간격으로 상하 좌우로 합계 4소자 배치하고, 입력 전력을 1/4로 한 경우가 계산되었다. 도시되어 있는 바와 같이, 메인 안테나보다 저이득에서 예리한 지향성을 서브 안테나에 갖게 할 수 있다.
[실시예4]
도 7에서는 감쇠기(71)를 이용하여 판독 범위가 조정되고, 도 11에서는 위상진폭 분배 회로(321)를 이용하여 판독 범위가 조정되었다. 이득이나 위상을 조정함으로써 판독 범위를 변화시키는 관점에서는, RF 태그 리더에 준비되는 안테나는, 제1 내지 제3 실시예와 같이 반드시 2종류 이상 필요한 것은 아니다. 그들은 동시 에는 사용되지 않기 때문이다. 지향성이나 이득을 변화시킬 수 있는 안테나가 1개 준비되고, 처음에는 서브 안테나로서의 지향성을 실현하면서 사용되어, 화물의 위치 검출이 행해지고, 그 검출 후에 지향성이나 이득이 변화되어, 메인 안테나로서 사용되어도 된다.
RF 태그를 이용하는 본 발명은, 상기한 바와 같은 화물의 관리뿐만 아니라, 적절한 다양한 용도로 사용되어도 된다. 예를 들면 RF 태그에 티켓이나 포인트와 같은 임의의 가치를 나타내는 정보가 읽기 쓰기되어도 된다. 단순한 제품 관리뿐만 아니라, 차세대 교통 시스템용의 전자 티켓이나 교통 승차권, 또한 전자 머니 등을 포함하는 다양한 용도도 생각된다.
이하, 본 발명에 의해 교시되는 수단을 예시적으로 열거한다.
(부기 1)
제1 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 메인 안테나와,
상기 제1 에리어보다 좁은 제2 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 서브 안테나와,
상기 메인 안테나 및 상기 서브 안테나를 선택적으로 절환하는 절환 제어 수단
을 갖고,
상기 절환 제어 수단은, 1 이상의 관리 대상체와 함께 이동하는 무선 통신 수단으로부터, 상기 서브 안테나를 통해서 응답 신호가 수신되면, 통신용의 안테나 를 상기 서브 안테나로부터 상기 메인 안테나로 절환하고,
상기 메인 안테나를 통하여, 상기 관리 대상체에 동반되는 RF 태그와의 통신이 행해지는 것을 특징으로 하는 RF 태그 리더.
(부기 2)
상기 서브 안테나의 안테나 이득은, 상기 메인 안테나의 안테나 이득보다 낮은 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 RF 태그 리더.
(부기 3)
상기 메인 안테나는 평면 패치 안테나로 구성되고, 상기 서브 안테나가 다이폴 안테나로 구성되는 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 RF 태그 리더.
(부기 4)
상기 서브 안테나는, 안테나 이득을 내리기 위한 감쇠기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 RF 태그 리더.
(부기 5)
상기 메인 안테나도 상기 서브 안테나도 안테나 이득을 조정하는 수단을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 RF 태그 리더.
(부기 6)
상기 무선 통신 수단은, 1 이상의 관리 대상체 각각에 동반되는 RF 태그 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 RF 태그 리더.
(부기 7)
상기 무선 통신 수단은, 1 이상의 관리 대상체 각각에 동반되는 어느 RF 태 그와도 상이한 RF 태그인 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 RF 태그 리더.
(부기 8)
상기 무선 통신 수단은, 1 이상의 관리 대상체를 반송하기 위한 반송 수단에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 7에 기재된 RF 태그 리더.
(부기 9)
상기 메인 안테나와 상기 서브 안테나에서 서로 다른 편파 특성의 전파가 사용되는 것을 특징으로 하는 부기 7에 기재된 RF 태그 리더.
(부기 10)
상기 편파 특성이 서로 다른 전파로서, 편향면이 서로 다른 직선 편파가 사용되는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재된 RF 태그 리더.
(부기 11)
상기 편파 특성이 서로 다른 전파로서, 선회 방향이 서로 다른 원 편파가 사용되는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재된 RF 태그 리더.
(부기 12)
상기 서브 안테나가, 복수의 안테나 소자를 포함하는 어레이 안테나로 구성되는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 RF 태그 리더.
(부기 13)
제1 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 메인 안테나와,
상기 제1 에리어보다 좁은 제2 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 서브 안테나와,
상기 메인 안테나 및 상기 서브 안테나를 선택적으로 절환하는 절환 제어 수단
을 갖는 RF 태그 리더에서 사용되는 방법으로서，
1 이상의 관리 대상체와 함께 이동하는 무선 통신 수단으로부터, 상기 서브 안테나를 통해서 응답 신호를 수신하고,
통신용의 안테나를 상기 서브 안테나로부터 상기 메인 안테나로 절환하고,
상기 메인 안테나를 통하여, 상기 관리 대상체에 동반되는 RF 태그와 통신을 행하는 것을 특징으로 하는 RF 태그 리더에서 사용되는 방법.
(부기 14)
상기 관리 대상체에 동반되는 RF 태그와의 통신 완료 후에, 통신용의 안테나를 상기 메인 안테나로부터 상기 서브 안테나로 되돌리는 것을 특징으로 하는 부기 13에 기재된 방법.
도 1은 화물에 부가된 RF 태그와 통신을 행하는 모습을 도시하는 도면.
도 2는 의도되지 않은 판독 에리어가 출현하고 있는 모습을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리더 라이터를 포함하는 시스템을 도시하는 도면.
도 4는 리더 라이터의 부분적인 기능 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리더 라이터에서 사용되는 플로우차트를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리더 라이터를 포함하는 시스템을 도시하는 도면.
도 7은 서브 안테나에 저이득 안테나가 사용되는 모습을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 태그 리더를 포함하는 시스템을 도시하는 도면.
도 9는 직선 편파를 이용하는 시스템을 도시하는 도면.
도 10은 원 편파를 이용하는 시스템을 도시하는 도면.
도 11은 서브 안테나에 어레이 안테나를 이용하는 시스템을 도시하는 도면.
도 12는 어레이 안테나로 구성된 서브 안테나 및 메인 안테나의 수평면 내 지향성의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : RF 태그
12 : 화물
13 : 판독 에리어
14 : 의도되지 않은 판독 에리어
30 : RF 태그 리더
31 : 메인 안테나
32 : 서브 안테나
33 : 검출용의 판독 에리어
41 : 스위치
42 : 서큘레이터
43 : 수신기
44 : 복조기
45 : 신호 처리 회로
46 : 제어 회로
47 : 변조기
48 : 송신기
71 : 감쇠기
81 : 대차
321 : 위상 진폭 분배 회로
322 : 안테나 소자

Claims (10)

  1. 제1 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 메인 안테나와,
    상기 제1 에리어보다 좁은 제2 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 서브 안테나와,
    상기 메인 안테나 및 상기 서브 안테나를 선택적으로 절환하는 절환 제어 수단
    을 갖고,
    상기 절환 제어 수단은, 1 이상의 관리 대상체와 함께 이동하는 무선 통신 수단으로부터, 상기 서브 안테나를 통해서 응답 신호가 수신되면, 통신용의 안테나를 상기 서브 안테나로부터 상기 메인 안테나로 절환하고,
    상기 메인 안테나를 통하여, 상기 관리 대상체의 각각에 동반되는 RF 태그와의 통신이 행해지는 것을 특징으로 하는 RF 태그 리더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브 안테나의 안테나 이득은, 상기 메인 안테나의 안테나 이득보다 낮은 것을 특징으로 하는 RF 태그 리더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인 안테나도 상기 서브 안테나도 안테나 이득을 조정하는 수단을 각 각 갖는 것을 특징으로 하는 RF 태그 리더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 수단은, 1 이상의 관리 대상체 각각에 동반되는 RF 태그 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 RF 태그 리더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 수단은, 1 이상의 관리 대상체 각각에 동반되는 어느 RF 태그와도 상이한 RF 태그인 것을 특징으로 하는 RF 태그 리더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무선 통신 수단은, 1 이상의 관리 대상체를 반송하기 위한 반송 수단에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 RF 태그 리더.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 메인 안테나와 상기 서브 안테나에서 서로 다른 편파 특성의 전파가 사용되는 것을 특징으로 하는 RF 태그 리더.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서브 안테나가, 복수의 안테나 소자를 포함하는 어레이 안테나로 구성 되는 것을 특징으로 하는 RF 태그 리더.
  9. 제1 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 메인 안테나와,
    상기 제1 에리어보다 좁은 제2 에리어를 커버하는 지향성을 갖는 서브 안테나와,
    상기 메인 안테나 및 상기 서브 안테나를 선택적으로 절환하는 절환 제어 수단
    을 갖는 RF 태그 리더에서 사용되는 방법으로서，
    1 이상의 관리 대상체와 함께 이동하는 무선 통신 수단으로부터, 상기 서브 안테나를 통해서 응답 신호를 수신하고,
    상기 응답 신호를 수신하면 통신용의 안테나를 상기 서브 안테나로부터 상기 메인 안테나로 절환하고,
    상기 메인 안테나를 통하여, 상기 관리 대상체의 각각에 동반되는 RF 태그와 통신을 행하는 것을 특징으로 하는, RF 태그 리더에서 사용되는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 관리 대상체에 동반되는 RF 태그와의 통신 완료 후에, 통신용의 안테나를 상기 메인 안테나로부터 상기 서브 안테나로 되돌리는 것을 특징으로 하는, RF 태그 리더에서 사용되는 방법.
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