WO2021192276A1 - アンテナユニット - Google Patents

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linearly polarized
antennas
antenna unit
polarization
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Inventor
鈴木　規之
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株式会社アスタリスク
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction

Definitions

  • the present invention relates to an antenna unit of an RFID reader.
  • an RFID communication system equipped with an RF tag and a portable RFID reader is used.
  • Product identification information is stored in advance in the IC chip of the RF tag.
  • a signal is transmitted as a radio wave from the antenna of the RFID reader in order to read the identification information, and the radio wave is received by the antenna of the RF tag, so that power and a signal are supplied to the IC chip, and the IC chip becomes a signal.
  • the identification information is transmitted as radio waves to the RFID reader.
  • a linearly polarized wave antenna (hereinafter referred to as a linearly polarized wave antenna) is used as the above antenna, but if the polarization direction of the radio wave does not match the RF tag, the communication distance becomes significantly short. In some cases, the communication itself was not established.
  • an axis extending in the traveling direction of radio waves is provided in the reader body so that the linearly polarized antenna provided in the RFID reader always has a constant posture, and the antenna rotates around the axis. It has a structure that is freely suspended. According to the patent document, since the antenna is always suspended from the reader body, the above-mentioned inconsistency is eliminated by providing an RF tag antenna so as to match the polarization direction of the antenna. be able to.
  • the posture of the goods (goods) with the RF tag is not uniform, and the attachment position and orientation of the RF tag on the goods (goods) are also not uniform, so that the RFID reader It is difficult to ensure the consistency of the polarization direction only by keeping the attitude of the antenna constant.
  • an object of the present invention is to provide an antenna unit that improves the consistency of the polarization direction in relation to the RF tag attached to the article.
  • Each of the directional antennas outputs radio waves in the same traveling direction, and the inclinations of planes of polarization with respect to the traveling direction are different from each other.
  • the feature is that they are arranged in such a manner.
  • the antenna unit described above a transmission / reception circuit for transmitting / receiving a signal between each of the directional antennas, and a switching unit provided between the at least three directional antennas and the transmission / reception circuit are provided.
  • the switching unit is characterized in that any one of the directional antennas is selectively switched and connected to the transmission / reception circuit.
  • the switching unit is characterized in that one of the at least three directional antennas is switched so as to be connected to the transmission / reception circuit for a longer period of time than the other directional antennas.
  • the present invention since a plurality of antennas are incorporated in the antenna unit so that the planes of polarization are different, it is possible to output radio waves in a plurality of polarization directions. Therefore, even if the position and direction of the RF tag attached to the article are not constant, the plane of polarization of the radio wave output from any of the antennas will match the RF tag of the article, and the reading efficiency will be high. Can be improved.
  • A A side view of the RFID reader according to the first embodiment, and (b) a front view of an antenna unit included in the RFID reader. It is a block diagram of the reader body and the antenna unit of the RFID reader.
  • A A rear view of the RFID reader according to the second embodiment, (b) a side view of the RFID reader, and (c) a view showing a communication area of each linearly polarized antenna.
  • A A diagram showing an arrangement mode of an antenna according to a modified example, and (b) a diagram showing an arrangement mode of an antenna according to a modified example.
  • the RFID reader 2 is a handy RFID reader 2 in which a known smartphone 4, a reader body 6, and an antenna unit 8 which are mobile information terminals are integrated.
  • the smartphone 4 incorporates an application that acquires information on a passive RF tag (not shown) attached to an article (product) and transmits the acquired information to an article management server (not shown) via a network. It has been.
  • the application is executed by the CPU (not shown) of the smartphone 4, the reading process by the reader main body 6 and the antenna unit 8 is executed.
  • the smartphone 4 is housed in the case 10 with the touch panel display exposed, and is attached to the reader body 6 by a magnet (not shown) provided on the back surface of the case 10.
  • the reader body 6 includes a gun-shaped housing 12 formed so that it can be gripped by the user.
  • a magnet (not shown) is provided on the upper surface of the housing 12, and the magnet of the housing 12 and the magnet of the case 10 are attracted to each other.
  • the smartphone 4 is held in the housing 12.
  • electronic components such as a Bluetooth (registered trademark) module 14, a CPU 16, a memory 18, and an RFID module 20 are mounted on a substrate in the housing 12, and power is supplied to these electronic components. It has a built-in power supply.
  • the housing 12 is provided with a trigger switch 22, and the output of the trigger switch 22 is electrically connected to the input terminal of the CPU 16.
  • a reading program is stored in the memory 18 of the reader main body 6, and when the CPU 16 executes the reading program, the CPU 16 periodically confirms the input from the trigger switch 22, and the trigger switch 22 is pressed. When this is detected, a reading command is transmitted to the RFID module 20, and the information acquired from the RFID module 20 is transmitted to the smartphone 4 via the Bluetooth module 14.
  • the RFID module 20 controls the transmission / reception circuit 26 electrically connected to the antenna unit 8 via the connector 24 and the transmission / reception circuit 26 based on a read command from the CPU 16 to read information from the RF tag (control unit (). It has a control circuit 28).
  • the antenna unit 8 has three linearly polarized antennas 30a, 30b, and 30c. These three linearly polarized antennas 30a, 30b, and 30c are directional antennas, and are provided so that radio waves travel in the same traveling direction F (indicated in the front direction of the user in FIG. 1). Further, these three linearly polarized waves antennas 30a, 30b, and 30c are provided so that the inclinations of the planes of polarization with respect to the traveling direction are different from each other. In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the antenna unit 8 is connected to the reader main body 6 by the connecting portion 24, and as shown in FIG. 1B, the surroundings around the connecting portion 24.
  • the first antenna body 34a is provided so as to extend in the vertical direction from the connection portion 24, and the first linearly polarized wave antenna 30a (FIG. 2) outputs vertically polarized radio waves to the first antenna body 34a.
  • the second antenna body 34b and the third antenna body 34c extend to a position rotated 120 degrees to the left and right from the first antenna body 34a, and the first linearly polarized antenna 30a is biased to the second antenna body 34b.
  • a second linearly polarized antenna 30b that outputs radio waves on a plane of polarization with an angle of 120 degrees clockwise (60 degrees counterclockwise) with respect to the wave surface is built-in. Further, the third antenna body 34c outputs radio waves on a polarization plane at an angle of 120 degrees counterclockwise (60 degrees clockwise) with respect to the polarization plane of the first linearly polarized antenna 30a.
  • a linearly polarized antenna 30c is built in. That is, the three linearly polarized wave antennas 30a, 30b, and 30c are provided so that the angles formed by the polarization planes adjacent to each other are equal.
  • the distance that could be read is referred to as "the distance that could be read”. Readable distance ").
  • the linearly polarized wave antenna was rotated by 15 degrees from the position where the polarization directions were most matched without changing the traveling direction of the radio wave, the readable distance was 9.2 m.
  • the linearly polarized antenna is rotated 30 degrees, the readable distance is 8.2 m, and when the linearly polarized antenna is rotated 45 degrees, the readable distance is 5.4 m.
  • the readable distance When the is rotated 60 degrees, the readable distance is 2.8 m, when the linearly polarized antenna is rotated 75 degrees, the readable distance is 1.2 m, and when the linearly polarized antenna is rotated 90 degrees.
  • the readable distance was 0.6 m. According to the above-mentioned actual measurement results, the readable distance is the longest at the position (0 degree) where the polarization directions are most matched, and a relatively long readable distance can be obtained while rotating 30 degrees from the position. Further, the readable distance was relatively short between the position rotated by 30 degrees and the position rotated by 90 degrees. Therefore, based on the actual measurement result, the linearly polarized wave antenna 30a of the first antenna body 34a has a range shown by a broken line in FIG.
  • Each of the linearly polarized antennas 30a, 30b, 30c is electrically connected to the transmission / reception circuit 26 via switches 36a, 36b, 36c that function as switching portions.
  • the first linearly polarized wave antenna 30a is electrically connected to the transmission / reception circuit 26 via the first switch 36a.
  • the second linearly polarized wave antenna is electrically connected to the transmission / reception circuit 26 via the second switch 36b.
  • the third linearly polarized wave antenna 30c is electrically connected to the transmission / reception circuit 26 via the third switch 36c.
  • These first switches 36a to third switches 36c are open / closed controlled by a CPU 38 provided in the antenna unit 8.
  • the CPU 38 of the antenna unit 8 transmits an open / close signal to each of the switches 36a, 36b, 36c so as to selectively connect any one of the three linearly polarized antennas 30a, 30b, 30c to the transmission / reception circuit 26.
  • the CPU 38 outputs an open / close signal so that the first linearly polarized antenna 30a, the second linearly polarized antenna 30b, and the third linearly polarized antenna 30c are alternately connected to the transmission / reception circuit 26 in this order.
  • the open / close signal is output so that the first linearly polarized antenna 30a that outputs vertically polarized waves is connected to the transmission / reception circuit 26 longer than the other linearly polarized antennas 30b and 30c.
  • the first linearly polarized antenna 30a, the second linearly polarized antenna 30b, and the third linearly polarized antenna 30c are arranged around the traveling direction F of the radio wave. Since the polarization planes are staggered, any of these linearly polarized antennas 30a, 30b, and 30c can easily match the polarization direction of the RF tag antenna attached to the article, and communication with good sensitivity is achieved. Can be realized.
  • the RFID reader according to the second embodiment has an antenna unit 108 different from that of the RFID reader 2 of the first embodiment.
  • the antenna unit 108 has a configuration in which three linearly polarized antennas 30a, 30b, and 30c (FIG. 2) are attached to the base 140.
  • the base portion 140 is a portion for attaching the linearly polarized waves antennas 30a, 30b, and 30c, and is formed in a hollow regular triangular columnar shape in the present embodiment.
  • Three switches 36a, 36b, 36c that are switched and controlled by the CPU 38 are provided inside the base 140, and a connector 124 having terminals connected to these three switches 36a, 36b, 36c is on the back surface of the base 140. It is provided in 142.
  • the linearly polarized antennas 30a, 30b, 30c connected to each of the switches 36a, 36b, 36c are housed in the antenna bodies 134a, 134b, 134c and attached to each side surface 144 of the base 140. Therefore, the linearly polarized wave antennas 30a, 30b, and 30c are arranged so that their respective polarization planes 146a, 146b, and 146c form an angle of 60 degrees with each other. Specifically, the polarization plane 146a of the first linearly polarized wave antenna 30a is horizontal.
  • the polarization plane 146b of the second linearly polarized antenna 30b is inclined by +60 degrees with respect to the polarization plane 146a of the first linearly polarized antenna 30a.
  • the polarization plane 146c of the third linearly polarized wave antenna 30c is inclined by ⁇ 60 degrees with respect to the polarization plane 146a of the first linearly polarized wave antenna 30a. Further, the first linearly polarized wave antennas 30a to the third linearly polarized wave antennas 30c are arranged at intervals from each other so as not to cause radio wave interference.
  • FIG. 3C shows a polarization plane and a communication region when viewed from the traveling direction of the radio wave.
  • the horizontal plane polarization plane of the first linear polarization antenna 30a
  • the horizontal plane polarization plane of the first linear polarization antenna 30a
  • 330 degrees to 30 degrees are included in the communication region of the first linearly polarized antenna 30a.
  • 30 degrees to 90 degrees are included in the communication region of the third linearly polarized wave antenna 30c.
  • 90 degrees to 150 degrees are included in the communication region of the second linearly polarized wave antenna 30b. Further, 150 degrees to 210 degrees are included in the communication area of the first linearly polarized wave antenna 30a. Further, 210 degrees to 270 degrees are included in the communication area of the third linearly polarized wave antenna 30c. The range from 270 degrees to 330 degrees is included in the communication area of the second linearly polarized wave antenna 30b. Therefore, the RF tag in the traveling direction of the radio wave can communicate with any of the linearly polarized antennas 30a, 30b, and 30c regardless of its posture.
  • the antenna unit of the present invention has been described based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and may be modified as follows, for example.
  • the switching unit is switched so that the first linearly polarized antenna 30a is connected longer than the other linearly polarized antennas 30b and 30c, but the switching timings are uniform. It doesn't matter.
  • the switching portion is not limited to the mode provided in the antenna unit 8, and may be provided in the reader main body.
  • the antenna unit 8 has three linearly polarized antennas 30a, 30b, and 30c, but the antenna unit 8 is not limited to three and may include four or more linearly polarized antennas. .. In this case, each linearly polarized antenna is provided in a posture in which the plane of polarization is evenly inclined with respect to the traveling direction of the radio wave.
  • the plurality of antennas included in the antenna unit 8 do not necessarily have to be linearly polarized antennas, but both a circularly polarized antenna (hereinafter referred to as a circularly polarized antenna) and a linearly polarized antenna. May be provided.
  • a circularly polarized antenna hereinafter referred to as a circularly polarized antenna
  • a linearly polarized antenna By providing the circularly polarized antenna in this way, it is possible to stably perform communication with the RF tag when approaching the RF tag. Even when antennas having different polarization methods are used as described above, the antenna unit has a switching unit for alternately switching and alternately connecting each antenna to the transmission / reception circuit 26. ..
  • the arrangement mode of the antenna in the second embodiment may be, for example, the arrangement mode shown in FIG. 4A. Specifically, it is common with the second embodiment in that the polarization planes of adjacent antennas form an angle of 60 degrees and the respective antennas are arranged at intervals from each other, but the first linear polarization One end of the third linearly polarized antenna 30c is arranged on the polarization plane of the wave antenna 30a, and one end of the second linearly polarized antenna 30b is arranged on the polarization plane of the third linearly polarized antenna 30c. It differs from the arrangement mode of the second embodiment in that one end of the first linearly polarized antenna 30a is arranged on the polarization plane of the linearly polarized antenna 30b.
  • the arrangement mode shown in FIG. 4B may be used. Specifically, it is the same as the second embodiment in that the polarization planes of adjacent antennas are arranged so as to form an angle of 60 degrees, but the adjacent antennas are arranged so as to be in contact with each other. It is different from the second embodiment.
  • the CPU 38 may be configured to monitor the communication state of each linearly polarized antenna and switch the switches 36a to 36c in the non-communication state. For example, the CPU 38 detects a signal between the connector 24 and the switches 36a to 36c, and switches the switches 36a to 36c in a non-communication state when the signal does not fluctuate. As a result, the communication signal to the linearly polarized antenna is switched to the non-communication state.
  • the CPU 38 switches the switches 36a to 36c provided in the antenna unit 8 to switch the radio wave output from the first linearly polarized wave antenna 30a to the third linearly polarized wave antenna 30c.
  • a changeover switch may be provided in the reader main body 6.
  • a switch connected to the first linearly polarized wave antenna 30a is provided in the reader main body 6, and other terminals of the switch are connected to the transmission / reception circuit.
  • a switch connected to the second linearly polarized wave antenna 30b and a switch connected to the third linearly polarized wave antenna 30c are provided in the reader main body 6, and other terminals of each switch are connected to the transmission / reception circuit.
  • these switches are connected to the output terminal of the CPU 16 in the reader main body 6, and the switches are controlled by the CPU 16.
  • the timing of switching the switch is preferably switched when the output from the transmission / reception circuit is completed.
  • wireless communication is performed with the smartphone 4 via the Bluetooth module, but the wireless communication may be wireless communication such as Wi-Fi. Further, the communication between the reader main body 8 and the smartphone 4 may be wired communication.

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Abstract

【課題】物品に付されたＲＦタグとの関係で偏波方向の整合性を向上させるアンテナユニットを提供する。 【解決手段】ＲＦタグから情報を読み取るＲＦＩＤリーダ２のアンテナユニット８であって、前記ＲＦタグに対して電波を出力する複数のアンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを備え、前記複数のアンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、互いに前記電波の進行方向が同一となるように配置され、互いに前記電波の偏波面が前記進行方向周りに均等な角度で傾斜するよう設けられている、アンテナユニット８。

Description

アンテナユニット
　本発明は、ＲＦＩＤリーダのアンテナユニットに関する。
　例えば、商品管理や物流管理において、ＲＦタグと携帯型ＲＦＩＤリーダを備えたＲＦＩＤ通信システムが用いられる。当該ＲＦタグが有するＩＣチップには商品の識別情報が予め記憶されている。そして、当該識別情報を読み取るためにＲＦＩＤリーダのアンテナから信号が電波として送信され、当該電波がＲＦタグのアンテナで受信されることで、ＩＣチップに電力と信号が供給され、ＩＣチップが信号に基づいて識別情報をＲＦＩＤリーダに対して電波として送信する。
　ここで、上記のアンテナとして直線偏波方式のもの（以下、直線偏波アンテナという。）が用いられているが、電波の偏波方向がＲＦタグと整合しない場合には通信距離が著しく短くなったり、通信そのものが成立しない場合があった。
　上記のような偏波方向の不整合を解決する発明が特許文献に記載されている。特許文献に記載の発明では、ＲＦＩＤリーダに設けられた直線偏波アンテナが常に一定の姿勢になるように、電波の進行方向に向かって伸びる軸をリーダ本体に設け、アンテナが当該軸周りに回転自在に吊り下げられた構成となっている。当該特許文献によれば、アンテナがリーダ本体に対して常に吊り下げられた姿勢となるため、当該アンテナの偏波方向と整合するようにＲＦタグのアンテナを設けることで上記の不整合を解消することができる。
特開２００９－１２４５３６号公報
　しかしながら、商品管理や物流管理においては、ＲＦタグが付された物品（商品）の姿勢は一様ではなく、また物品（商品）におけるＲＦタグの取り付け位置や向きも一様ではないため、ＲＦＩＤリーダのアンテナの姿勢を一定にするだけでは偏波方向の整合性を担保することは困難である。
　上記した課題に鑑み、本発明は、物品に付されたＲＦタグとの関係で偏波方向の整合性を向上させるアンテナユニットを提供することを目的とする。
　ＲＦＩＤリーダのアンテナユニットであって、少なくとも３つの指向性アンテナを備え、前記指向性アンテナの各々が、互いに同一の進行方向に対して電波を出力し、前記進行方向に対する偏波面の傾きが互いに異なるように配置されていることを特徴とする。
　また、互いに隣接する前記偏波面同士の成す角度が均等であることを特徴とする。
　また、上記記載のアンテナユニットと、前記指向性アンテナの各々との間で信号を送受信する送受信回路と、前記少なくとも３つの指向性アンテナと前記送受信回路の間に設けられた切替部と、を備え、前記切替部は、前記指向性アンテナのいずれかを択一的に切り替えて前記送受信回路に接続させることを特徴とする。
　また、前記切替部は、前記少なくとも３つの指向性アンテナのうち一の指向性アンテナを他の指向性アンテナよりも長い間前記送受信回路に接続させるよう切り替えることを特徴とする。
　本発明は、偏波面が異なるように複数のアンテナがアンテナユニットに組み込まれているため、複数の偏波方向の電波を出力することができる。このため、例え物品に付されたＲＦタグの位置や方向が一定でない場合であっても、いずれかのアンテナから出力された電波の偏波面が当該物品のＲＦタグと整合することとなり、読み取り効率を向上させることができる。
（ａ）第１実施形態に係るＲＦＩＤリーダの側面図、（ｂ）当該ＲＦＩＤリーダが有するアンテナユニットの正面図。 上記ＲＦＩＤリーダのリーダ本体とアンテナユニットのブロック図である。 （ａ）第２実施形態に係るＲＦＩＤリーダの背面図、（ｂ）当該ＲＦＩＤリーダの側面図、（ｃ）各直線偏波アンテナの通信領域を示す図 （ａ）変形例に係るアンテナの配置態様を示す図、（ｂ）変形例に係るアンテナの配置態様を示す図
　以下、本発明の実施形態に係るアンテナユニットを備えたＲＦＩＤリーダを図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
　図１に示すように、第１実施形態に係るＲＦＩＤリーダ２は、携帯情報端末である公知のスマートフォン４、リーダ本体６、及びアンテナユニット８が一体化されたハンディ型のＲＦＩＤリーダ２である。スマートフォン４には、物品（商品）に付された不図示のパッシブ型のＲＦタグの情報を取得し、当該取得した情報をネットワークを介して物品の管理サーバ（不図示）に送信するアプリケーションが組み込まれている。当該アプリケーションがスマートフォン４のＣＰＵ（不図示）によって実行されることで、リーダ本体６およびアンテナユニット８による読み取り処理が実行される。なお、当該スマートフォン４は、タッチパネルディスプレイを露出させた状態でケース１０に収納されており、当該ケース１０の背面に設けられた磁石（不図示）によりリーダ本体６に取り付けられている。
　リーダ本体６は、ユーザによって把持可能に形成されたガン型の筐体１２を備えている。当該筐体１２の上面には磁石（不図示）が設けられており、当該筐体１２の磁石とケース１０の磁石が互いに吸着する。これによりスマートフォン４が筐体１２に保持される。筐体１２内には、図２に示すように、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール１４、ＣＰＵ１６、メモリ１８、ＲＦＩＤモジュール２０などの電子部品が基板に実装されており、これらの電子部品に電力を供給するための電源が内蔵されている。また、筐体１２には、トリガースイッチ２２が設けられており、当該トリガースイッチ２２の出力がＣＰＵ１６の入力端子に電気的に接続されている。
　リーダ本体６のメモリ１８には読取プログラムが記憶されており、当該読取プログラムをＣＰＵ１６が実行することで、ＣＰＵ１６は、トリガースイッチ２２からの入力を定期的に確認し、トリガースイッチ２２が押されたことを検出すると、ＲＦＩＤモジュール２０に読取命令を送信し、ＲＦＩＤモジュール２０から取得した情報をＢｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール１４を介してスマートフォン４へと送信する。
　ＲＦＩＤモジュール２０は、コネクタ２４を介してアンテナユニット８に電気的に接続された送受信回路２６と、ＣＰＵ１６からの読取命令に基づいて送受信回路２６を制御して、ＲＦタグから情報を読み取る制御部（制御回路２８）を有している。
　アンテナユニット８は３つの直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを有している。これら３つの直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、指向性アンテナであって、同一の進行方向Ｆ（図１ではユーザの前方方向を示す）に電波が進行するように設けられている。さらに、これら３つの直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、進行方向に対する偏波面の傾きが互いに異なるように設けられている。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、アンテナユニット８が接続部２４によりリーダ本体６に接続されており、図１（ｂ）に示すように当該接続部２４を中心とした周りに１２０度ずつ角度をつけて３つの平板状のアンテナ体３４ａ，３４ｂ，３４ｃが設けられている。第１アンテナ体３４ａは接続部２４から鉛直方向に延出するように設けられており、当該第１アンテナ体３４ａには垂直偏波の電波を出力する第１直線偏波アンテナ３０ａ（図２）が内蔵されている。当該第１アンテナ体３４ａから左右に１２０度回転した位置には第２アンテナ体３４ｂおよび第３アンテナ体３４ｃが延出しており、第２アンテナ体３４ｂには、第１直線偏波アンテナ３０ａの偏波面に対して時計回りに１２０度（反時計回りに６０度）の角度をつけた偏波面で電波を出力する第２直線偏波アンテナ３０ｂが内蔵されている。また、第３アンテナ体３４ｃには、第１直線偏波アンテナ３０ａの偏波面に対して反時計回りに１２０度（時計回りに６０度）の角度をつけた偏波面で電波を出力する第３直線偏波アンテナ３０ｃが内蔵されている。すなわち、３つの直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、互いに隣接する偏波面同士の成す角度が均等となるように設けられている。
　ＲＦタグと偏波方向が最も整合するように一の直線偏波アンテナを設けた場合には、当該ＲＦタグから１０ｍ離れた位置において読み取ることができた（以下、読み取ることができた距離を「読取可能距離」という）。また、当該偏波方向が最も整合した位置から、電波の進行方向を変えないで直線偏波アンテナを１５度回転させた場合には、読取可能距離は９.２ｍであった。以下同様に、直線偏波アンテナを３０度回転させた場合には読取可能距離が８.２ｍ、直線偏波アンテナを４５度回転させた場合には読取可能距離が５.４ｍ、直線偏波アンテナを６０度回転させた場合には読取可能距離は２.８ｍ、直線偏波アンテナを７５度回転させた場合には読取可能距離が１.２ｍ、直線偏波アンテナを９０度回転させた場合には読取可能距離が０.６ｍとなった。上記の実測結果によれば、偏波方向が最も整合する位置（０度）では読取可能距離が最も長く、当該位置から３０度回転させる間は比較的長い読取可能距離を得ることができた。また、３０度回転させた位置から９０度回転させた位置までの間では比較的短い読取可能距離となった。したがって、当該実測結果に基づけば、第１アンテナ体３４ａの直線偏波アンテナ３０ａは、図１（ｂ）において破線で示される範囲（アンテナ体の接続部２４を中心とする上下６０度の範囲）で長い読取可能距離を発揮する。第２アンテナ体３４ｂの直線偏波アンテナ３０ｂおよび第３アンテナ体３４ｃの直線偏波アンテナ３０ｃも同様に接続部２４を中止とする左右６０度の範囲で長い読取距離を発揮する。したがって、少なくとも３つの直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを有することにより、アンテナユニット８の接続部２４を中心とする３６０度の範囲で長い読取距離を確保することができる。
　上記直線偏波アンテナの各々３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、切替部として機能するスイッチ３６ａ，３６ｂ，３６ｃを介して送受信回路２６に対して電気的に接続されている。具体的には、第１直線偏波アンテナ３０ａは第１スイッチ３６ａを介して送受信回路２６に電気的に接続される。また、第２直線偏波アンテナは第２スイッチ３６ｂを介して送受信回路２６に電気的に接続される。また、第３直線偏波アンテナ３０ｃは、第３スイッチ３６ｃを介して送受信回路２６に電気的に接続される。これらの第１スイッチ３６ａから第３スイッチ３６ｃは、アンテナユニット８内に設けられたＣＰＵ３８によって開閉制御される。アンテナユニット８のＣＰＵ３８は、３つの直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃのいずれかを択一的に送受信回路２６へと接続するよう各スイッチ３６ａ，３６ｂ，３６ｃに開閉信号を送信する。なお、本実施形態では、ＣＰＵ３８は、第１直線偏波アンテナ３０ａ、第２直線偏波アンテナ３０ｂ、第３直線偏波アンテナ３０ｃがこの順に交互に送受信回路２６に接続されるよう開閉信号を出力しており、なおかつ、垂直偏波を出力する第１直線偏波アンテナ３０ａが他の直線偏波アンテナ３０ｂ，３０ｃよりも長く送受信回路２６に接続されるように開閉信号を出力している。
　本実施形態のアンテナユニット８を備えたＲＦＩＤリーダ２によれば、第１直線偏波アンテナ３０ａ、第２直線偏波アンテナ３０ｂ、及び第３直線偏波アンテナ３０ｃが、電波の進行方向Ｆ周りに偏波面をずらして設けられているため、これらの直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃのいずれかが、物品に付されたＲＦタグのアンテナの偏波方向と整合しやすくなり、感度の良い通信を実現することが可能となる。
［第２実施形態］
　図３に示すように、第２実施形態に係るＲＦＩＤリーダはアンテナユニット１０８が第１実施形態のＲＦＩＤリーダ２と異なっている。当該アンテナユニット１０８は、３つの直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ（図２）が基部１４０に取り付けられた構成となっている。
　基部１４０は、直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを取り付けるための部分であり、本実施形態では、中空の正三角柱状に形成されている。当該基部１４０の内部にはＣＰＵ３８によって切り替え制御される３つのスイッチ３６ａ，３６ｂ，３６ｃが設けられており、これら３つのスイッチ３６ａ，３６ｂ，３６ｃに接続された端子を有するコネクタ１２４が基部１４０の背面１４２に設けられている。
　スイッチ３６ａ，３６ｂ，３６ｃの各々に接続されている直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、アンテナ体１３４ａ，１３４ｂ，１３４ｃ内に収容されて上記基部１４０の各側面１４４に取り付けられている。よって、直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、各々の偏波面１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃが互いに６０度の角度を成すように配置されることとなっている。具体的には、第１直線偏波アンテナ３０ａの偏波面１４６ａは水平となっている。第２直線偏波アンテナ３０ｂの偏波面１４６ｂは、当該第１直線偏波アンテナ３０ａの偏波面１４６ａに対して＋６０度傾斜している。また、第３直線偏波アンテナ３０ｃの偏波面１４６ｃは第１直線偏波アンテナ３０ａの偏波面１４６ａに対して－６０度傾斜している。また、第１直線偏波アンテナ３０ａ乃至第３直線偏波アンテナ３０ｃは、電波干渉が生じないよう互いに間隔を開けて配置されている。
　上記の３つの直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、ビーム幅が６０度、すなわち偏波面に対して＋／－３０度の範囲において高い利得をえることができるものである。ここで、図３（ｃ）は電波の進行方向から見た場合の偏波面および通信領域であるが、当該図３に示すように、水平面（第１直線偏波アンテナ３０ａの偏波面）を０度とした場合、３３０度～３０度は第１直線偏波アンテナ３０ａの通信領域に含まれる。また、３０度～９０度は第３直線偏波アンテナ３０ｃの通信領域に含まれる。また、９０度～１５０度は第２直線偏波アンテナ３０ｂの通信領域に含まれる。また、１５０度～２１０度までは第１直線偏波アンテナ３０ａの通信領域に含まれる。また、２１０度～２７０度までは第３直線偏波アンテナ３０ｃの通信領域に含まれる。２７０度～３３０度までは第２直線偏波アンテナ３０ｂの通信領域に含まれる。よって、電波の進行方向にあるＲＦタグは、その姿勢に関わらずいずれかの直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃと通信することができる。
　本発明のアンテナユニットを実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、例えば以下のように変形したものであっても構わない。
＜変形例＞
（１）上記の実施形態では、第１直線偏波アンテナ３０ａを他の直線偏波アンテナ３０ｂ，３０ｃよりも長く接続されるよう切替部の切り替えを行なっていたが、切り替えのタイミングは均等であっても構わない。
（２）また、上記の切替部は、アンテナユニット８内に設けられる態様に限定されず、リーダ本体内に設けても構わない。
（３）上記の実施形態では、アンテナユニット８は３つの直線偏波アンテナ３０ａ，３０ｂ，３０ｃを有していたが、３つに限られず４つ以上の直線偏波アンテナを備えても構わない。この場合、電波の進行方向に対して偏波面が均等に傾斜する姿勢で各直線偏波アンテナが設けられる。
（４）また、アンテナユニット８が備える複数のアンテナは、全てが直線偏波アンテナである必要はなく、円偏波式のアンテナ（以下、円偏波アンテナという。）と直線偏波アンテナの両方を備えても構わない。このように、円偏波アンテナを備えることで、ＲＦタグに近づいた場合には、ＲＦタグとの通信を安定して行うことが可能となる。なお、このように偏波方式が異なるアンテナを用いた場合であっても、アンテナユニット内には、各々のアンテナを送受信回路２６に対して交互に切り替えて択一的に接続させる切替部を有する。
（５）上記第２実施形態におけるアンテナの配置態様は、例えば図４（ａ）に示す配置態様であっても構わない。具体的には、隣接するアンテナの偏波面同士が６０度の角度を成し、互いに間隔を設けて各アンテナが配置されている点において第２実施形態と共通しているが、第１直線偏波アンテナ３０ａの偏波面上に第３直線偏波アンテナ３０ｃの一端部が配置され、第３直線偏波アンテナ３０ｃの偏波面上に第２直線偏波アンテナ３０ｂの一端部が配置され、第２直線偏波アンテナ３０ｂの偏波面上に第１直線偏波アンテナ３０ａの一端部が配置されている点において第２実施形態の配置態様と異なっている。
　また、図４（ｂ）に示す配置態様であっても構わない。具体的には、隣接するアンテナの偏波面同士が６０度の角度を成すよう配置されている点で第２実施形態と同様であるが、隣接するアンテナ同士が互いに接するよう配置されている点で第２実施形態と異なっている。
　（６）上記実施形態において、ＣＰＵ３８は、各直線偏波アンテナの通信状態を監視し、非通信状態においてスイッチ３６ａ～３６ｃを切り替えるように構成してもよい。例えば、ＣＰＵ３８は、コネクタ２４とスイッチ３６ａ～３６ｃの間の信号を検出し、当該信号が変動していない時を非通信状態としてスイッチ３６ａ～３６ｃを切り替える。これにより、直線偏波アンテナへの通信信号が非通信状態に切り替わることとなる。
　（７）上記実施形態では、アンテナユニット８内に設けられたスイッチ３６ａ～３６ｃをＣＰＵ３８で切り替えることで、第１直線偏波アンテナ３０ａ乃至第３直線偏波アンテナ３０ｃからの電波出力を切り替える構成としたが、当該構成に限定されず、リーダ本体６内に切り替えスイッチを設けても構わない。具体的には第１直線偏波アンテナ３０ａに接続されるスイッチをリーダ本体６に設け、当該スイッチの他端子を送受信回路に接続する。同様に、第２直線偏波アンテナ３０ｂに接続されるスイッチおよび第３直線偏波アンテナ３０ｃに接続されるスイッチをリーダ本体６内に設け、各スイッチの他端子を送受信回路に接続する。そして、これらのスイッチはリーダ本体６内のＣＰＵ１６の出力端子に接続し、ＣＰＵ１６によってスイッチを制御する。なお、スイッチを切り替えるタイミングは送受信回路からの出力が終了した時点で切り替えるのが好ましい。
　（８）また、上記実施形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュールを介してスマートフォン４と無線通信を行なっているが、無線通信はＷｉ－Ｆｉなどの無線通信であっても構わない。また、リーダ本体８とスマートフォン４との通信は有線通信であっても構わない。
　本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。
　２　…　ＲＦＩＤリーダ
　８，１０８　…　アンテナユニット
　２６　…　送受信回路
　３０ａ　…　第１直線偏波アンテナ（アンテナ）
　３０ｂ　…　第２直線偏波アンテナ（アンテナ）
　３０ｃ　…　第３直線偏波アンテナ（アンテナ）
　３６ａ，３６ｂ，３６ｃ　…　スイッチ（切替部）

 

Claims (4)

  1. 　ＲＦＩＤリーダのアンテナユニットであって、
    　少なくとも３つの指向性アンテナを備え、
    　前記指向性アンテナの各々が、
    　　互いに同一の進行方向に対して電波を出力し、
    　　前記進行方向に対する偏波面の傾きが互いに異なるように配置されていることを特徴とするアンテナユニット。
  2. 　互いに隣接する前記偏波面同士の成す角度が均等であることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナユニット。
  3. 　前記請求項１または請求項２に記載のアンテナユニットと、
    　前記指向性アンテナの各々との間で信号を送受信する送受信回路と、
    　前記少なくとも３つの指向性アンテナと前記送受信回路の間に設けられた切替部と、
    を備え、
    　前記切替部は、前記指向性アンテナのいずれかを択一的に切り替えて前記送受信回路に接続させることを特徴とする、ＲＦＩＤリーダ。
  4. 　前記切替部は、前記少なくとも３つの指向性アンテナのうち一の指向性アンテナを他の指向性アンテナよりも長い間前記送受信回路に接続させるよう切り替えることを特徴とする、請求項３に記載のＲＦＩＤリーダ。

     
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