專利名稱：標(biāo)簽通信用天線、裝置、系統(tǒng)、掃描調(diào)整方法及程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過電波與RFID標(biāo)簽進行無線通信的標(biāo)簽通信裝置、該裝置中所使用的標(biāo)簽通信用天線、標(biāo)簽通信系統(tǒng)、標(biāo)簽通信裝置的掃描調(diào)整方法、及記錄有掃描調(diào)整程序的記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
近來，與RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識別)標(biāo)簽(無線標(biāo)簽)，作為閱讀器及/或?qū)懭肫鞯臉?biāo)簽通信裝置通過無線進行通信的RFID技術(shù)被得以利用。并且，RFID標(biāo)簽作為替代條形碼的技術(shù)特別在物流領(lǐng)域非常值得期待，可以預(yù)測在不遠的將來其將會得到爆發(fā)性的普及。
作為RFID標(biāo)簽及標(biāo)簽通信裝置之間的通信方式，包括電磁感應(yīng)方式和微波方式。電磁感應(yīng)方式用于125k-135kHz、13.56MHz的頻帶。而微波方式用于2.45GHz等頻帶，可以考慮在800MHz-960MHz前后的所謂UHF帶的利用。
目前，電磁感應(yīng)方式正得到普及。但是一般情況下，由于微波方式和電磁感應(yīng)方式相比，其通信距離易于拉長，且隨著頻帶變高能夠減小RFID標(biāo)簽的天線的大小，因此可以預(yù)測在不遠的將來，微波方式將得以普及。因此，微波方式的RFID標(biāo)簽及標(biāo)簽通信裝置的開發(fā)也獲得進展。
專利文獻1特開2002-151944號公報(2002年5月24日公開)專利文獻2特開平9-5431號公報(1997年1月10日公開)專利文獻3特開2002-198722號公報(2002年7月12日公開)
如上所述，在微波方式的情況下，與電磁感應(yīng)方式的情況相比，易于將標(biāo)簽通信裝置和RFID標(biāo)簽之間的通信距離從數(shù)cm拉長到數(shù)m左右，因此易于擴大作為標(biāo)簽通信裝置可以與RFID標(biāo)簽通信的區(qū)域的通信區(qū)域。但是當(dāng)擴大通信區(qū)域時會產(chǎn)生以下問題。
考慮作為標(biāo)簽通信裝置的天線的標(biāo)簽通信用天線，使用無指向性的天線或指向性較弱的天線的情況，及使用指向性強的天線的情況。例如，在上述專利文獻1中記載了使用指向性強的八木天線的RFID系統(tǒng)。但是，指向性強的天線和指向性弱的天線相比，其通信區(qū)域較窄，因此很難構(gòu)筑能夠以少量的天線同時讀寫多個RFID標(biāo)簽的系統(tǒng)。
另一方面，作為同時讀寫多個RFID標(biāo)簽的系統(tǒng)的天線結(jié)構(gòu)，一般考慮如圖13及圖14所示的天線結(jié)構(gòu)。圖13表示使用指向性弱的天線時的通信區(qū)域，圖14表示使用指向性強的天線時的通信區(qū)域。
當(dāng)使用指向性弱的天線時，如圖13所示，可以用少量的天線100覆蓋較寬的通信區(qū)域101。但是，當(dāng)用少量的天線100覆蓋較寬的通信區(qū)域101時，在通信區(qū)域101內(nèi)同時存在多個RFID標(biāo)簽102。因此，在少量的天線100和多個RFID標(biāo)簽102之間，發(fā)生較多的通信沖突，通信質(zhì)量下降。
并且，當(dāng)使用指向性弱的天線時，由于來自標(biāo)簽通信裝置的直接波和由地面、墻壁反射的反射波發(fā)生干擾產(chǎn)生所謂多路干擾，在通信區(qū)域內(nèi)會產(chǎn)生標(biāo)簽通信裝置無法和RFID標(biāo)簽通信的不可通信部分。這種情況下，有可能產(chǎn)生在通信區(qū)域內(nèi)無法通信的RFID標(biāo)簽，這是不希望出現(xiàn)的。并且，由于上述多路干擾，在通信區(qū)域以外產(chǎn)生標(biāo)簽通信裝置可以和RFID標(biāo)簽通信的可通信部分的可能性變大。這是在想要將通信區(qū)域限定到預(yù)定區(qū)域時所不希望發(fā)生的。
對此，可以考慮調(diào)整天線的位置、方向、輸出等，以使其不會產(chǎn)生不可通信部分。但是這種調(diào)整需要在確認在通信區(qū)域內(nèi)的各部分可以通信的同時來進行，因此需要很多時間及勞力。
另一方面，當(dāng)如圖14所示使用指向性強的天線110時，和如圖13所示使用指向性弱的天線100的情況相比，由于一個天線所覆蓋的通信區(qū)域111較窄，因此可以抑制上述通信沖突的發(fā)生，并可以抑制通信質(zhì)量的下降。并且，當(dāng)使用指向性強的天線110時，通過抑制傳送到地面、墻壁的電波的強度，能夠避免由于上述多路干擾所引起的問題。
但是，用指向性強的天線110覆蓋較寬的通信區(qū)域時，如圖14所示，需要大量的天線。并且指向性強的天線110，和指向性弱的天線100相比，其天線規(guī)模較大。因此標(biāo)簽通信裝置的天線部分的規(guī)模顯著增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述各問題而產(chǎn)生的，其目的在于提供一種可以用少量的指向性強的天線覆蓋沒有不可通信部分的、較寬的通信區(qū)域的標(biāo)簽通信用天線。
為了解決上述課題，本申請的發(fā)明人想到了在RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽通信用天線中使用波束掃描天線。波束掃描天線是集中了電波波束的指向性強的天線，并能夠掃描波束。波束掃描天線如上述專利文獻2、3所述，一般用于雷達，目前為止還沒有被用作RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽通信用天線。本發(fā)明人利用波束掃描天線對波束的形狀、行進方向、掃描方向等進行了各種變更并進行研究，從而得出如下所述的解決方法。
即，本發(fā)明所涉及的標(biāo)簽通信用天線，用于經(jīng)由電波和RFID標(biāo)簽進行無線通信的標(biāo)簽通信裝置，其特征在于，對發(fā)送的電波的波束進行掃描，并且，上述波束至少向一個方向集中，上述波束集中的方向中的至少一個方向和產(chǎn)生最強反射波的反射面相交。
在此，當(dāng)波束被掃描時，波束集中的方向發(fā)生變化，但即使在變化的方向上也會和上述反射面相交。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過使用可掃描發(fā)送的電波波束的波束掃描天線，和指向性強的一般天線相比，能夠擴大通信區(qū)域。因此可以用少量的天線覆蓋較寬的通信區(qū)域。
但是，在直接波的電波強度和反射波的電波強度程度相同時，會產(chǎn)生由多路干擾所引起的不可通信部分。本發(fā)明中的標(biāo)簽通信用天線發(fā)送的上述波束，至少在一個方向上集中，上述波束集中的方向中的至少一個方向和上述反射面相交。
這種情況下，由于波束被集中在和上述反射面相交的方向上，因此在和上述反射面垂直的方向上也集中有波束。這種情況下，進行波束的掃描，當(dāng)直接波的行進方向和反射波反射前的波的行進方向中的任意一個與波束的行進方向一致時，直接波的電波強度和來自上述反射面的反射波的電波強度分別發(fā)生變化。此時在上述不可通信部分，直接波的電波強度和來自上述反射面的反射波的電波強度變得不同，多路干擾被抑制，可以進行標(biāo)簽通信裝置和RFID標(biāo)簽之間的通信。因此，本發(fā)明所涉及的標(biāo)簽通信用天線能夠覆蓋沒有不可通信部分的、較寬的通信區(qū)域。
并且，優(yōu)選的是，將上述波束集中方向中和上述反射面相交的方向作為上述波束的掃描方向。這種情況下，由于在波束集中的方向上進行掃描，因此可以有效地掃描預(yù)定區(qū)域。
并且，優(yōu)選的是，含有上述掃描方向的面與上述反射面大致垂直。這種情況下，由于直接波的電波強度和來自上述反射面的反射波的電波強度分別有效地變化，因此可以切實地抑制由多路干擾引起的不可通信部分，標(biāo)簽通信裝置和RFID標(biāo)簽可以切實的進行通信。
進一步，優(yōu)選的是，上述波束的行進方向至少含有和上述反射面大致平行的方向。當(dāng)波束的行進方向是和反射面大致平行的方向時，傳送到反射面的電波強度變小，反射波的電波強度也變小，因此可以進一步切實地抑制由于多路干擾引起的不可通信部分。
并且，優(yōu)選的是，上述波束僅向上述掃描方向集中。這種情況下，波束變?yōu)閽呙璺较蛏溪M窄、其他方向上較寬的形狀，由于該波束被掃描，因此通過一次掃描，可以確保如圖13所示的在所有方向上和指向性弱的波束一樣的通信區(qū)域。
并且，本發(fā)明所涉及的標(biāo)簽通信天線的特征在于，在上述結(jié)構(gòu)中，與上述反射面分離設(shè)置。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在標(biāo)簽通信用天線和反射面之間，可以確保不可通信部分得以抑制的空間，可切實地與通過該空間的多個RFID標(biāo)簽進行通信。
并且，優(yōu)選的是，上述分離的距離根據(jù)以下要素確定當(dāng)上述波束的行進方向朝向上述反射面時，上述波束行進方向和上述反射面所成的角；RFID標(biāo)簽的讀取所需要的空間；和在該所需要的空間內(nèi)沒有不可通信部分。
并且，優(yōu)選的是，上述標(biāo)簽通信用天線，通過移相器變更發(fā)送到多個天線元件的信號的相位，來掃描上述波束。這種情況下，由于無需用于掃描波束的機械性結(jié)構(gòu)，因此可提高可靠性。
并且，優(yōu)選的是，上述發(fā)送的電波為微波。微波是指頻率為300MHz左右-300GHz左右的電波。通過利用微波，使將標(biāo)簽通信裝置和RFID標(biāo)簽之間的通信距離拉長到數(shù)m以上變得容易。
并且，本發(fā)明涉及的標(biāo)簽通信裝置是和RFID標(biāo)簽進行無線通信的標(biāo)簽通信裝置，其特征在于具有上述結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽通信用天線；和掃描控制設(shè)備，控制由該標(biāo)簽通信用天線發(fā)送的電波的波束的掃描。
上述結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽通信裝置，具有上述結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽通信用天線，通過掃描控制設(shè)備的控制，掃描由通信用天線發(fā)送的電波波束，因此能夠獲得和上述效果一樣的效果。
并且，優(yōu)選的是，具有多個上述標(biāo)簽通信用天線。這種情況下，由于能夠縮小各標(biāo)簽通信用天線的掃描范圍，因此能夠減少掃描時間。
進一步，優(yōu)選的是，將至少二個上述標(biāo)簽通信用天線分離配置在和產(chǎn)生最強反射波的反射面大致垂直的方向上。這種情況下，由于能夠減小波束行進方向和上述反射面所成的角度，反射波的影響變小，能夠切實地抑制多路干擾。
但是，波束的掃描用于固定天線的位置并改變波束的行進方向，因此通過掃描可以與RFID標(biāo)簽通信的通信區(qū)域，在靠近標(biāo)簽通信用天線時變窄，在遠離時變寬。因此，在靠近標(biāo)簽通信用天線的區(qū)域中，有產(chǎn)生由于波束無法到達而引起的不可通信區(qū)域的危險。
因此，優(yōu)選的是，將至少二個上述標(biāo)簽通信用天線相對配置。這種情況下，靠近一個標(biāo)簽通信用天線的區(qū)域成為相對的標(biāo)簽通信用天線的通信區(qū)域，因此能夠防止發(fā)生上述不可通信區(qū)域。進一步，如果將互相相對的標(biāo)簽通信用天線在和上述反射面大致垂直的方向上錯開配置，則通信區(qū)域互相重疊的區(qū)域變少，可以防止來自多個標(biāo)簽通信用天線的電波混合。
并且，本發(fā)明涉及的標(biāo)簽通信裝置的特征在于，在上述結(jié)構(gòu)中，具有通信設(shè)備，經(jīng)由上述標(biāo)簽通信用天線和上述RFID標(biāo)簽進行無線通信；計數(shù)設(shè)備，對該通信設(shè)備結(jié)束了無線通信的上述RFID標(biāo)簽的數(shù)量進行計數(shù)；及掃描調(diào)整設(shè)備，向掃描控制設(shè)備指示使上述標(biāo)簽通信用天線在某一掃描時間對某一掃描范圍以某個步進角(刻み角)進行掃描，并取得在上述掃描期間上述計數(shù)設(shè)備所計算的RFID標(biāo)簽的通信完成數(shù)量，通過對各種掃描時間、掃描范圍、及步進角反復(fù)進行該操作，確定掃描時間、掃描范圍、及步進角，以使RFID標(biāo)簽的通信完成數(shù)量最大，從而調(diào)整上述波束的掃描。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，掃描調(diào)整設(shè)備對掃描時間、掃描范圍、及步進角進行自動調(diào)整，以使RFID標(biāo)簽的通信完成數(shù)為最大，因此在設(shè)置天線及維護時，可以容易地對天線進行調(diào)整，使所需的區(qū)域變?yōu)橥ㄐ艆^(qū)域。
本發(fā)明涉及的通信系統(tǒng)的特征在于具有上述結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽通信裝置；和反射強度降低體，設(shè)置在該標(biāo)簽通信裝置的標(biāo)簽通信用天線發(fā)送的電波的反射面上，用于降低反射波的電波強度。
這里的反射強度降低體，例如包括作為可較好吸收電波的物體的電波吸收體、作為使電波擴散反射的物體的擴散反射體等。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，標(biāo)簽通信裝置的標(biāo)簽通信用天線發(fā)送的電波所反射的反射面中，由于設(shè)有反射強度降低體的面，反射波的電波強度降低，因此可將沒有設(shè)置反射強度降低體的面作為產(chǎn)生最強反射波的反射面。因此，通過將電波的波束方向變更為和生成最強反射波的反射面垂直的方向，可以獲得和上述效果一樣的效果。
本發(fā)明涉及的標(biāo)簽通信裝置的波束調(diào)整方法，用于調(diào)整上述結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽通信用天線發(fā)送的電波的波束的掃描，其特征在于具有以下步驟掃描步驟，在某一掃描時間對某一掃描范圍以某個步進角進行上述掃描；計數(shù)步驟，對在上述掃描期間完成了無線通信的RFID標(biāo)簽的通信完成數(shù)量進行計數(shù)；反復(fù)步驟，對各種掃描時間、掃描范圍、及步進角反復(fù)進行上述掃描步驟及計數(shù)步驟；和確定步驟，通過該反復(fù)步驟，確定掃描時間、掃描范圍、及步進角，以使上述RFID標(biāo)簽的通信完成數(shù)量最大。
根據(jù)上述方法，對掃描時間、掃描范圍、及步進角進行自動調(diào)整，以使RFID標(biāo)簽的通信完成數(shù)為最大，因此在設(shè)置天線及維護時，可對天線進行調(diào)整，使所需的區(qū)域變?yōu)橥ㄐ艆^(qū)域。
并且，可以通過掃描調(diào)整程序在計算機上運行上述標(biāo)簽通信裝置中的掃描調(diào)整設(shè)備。進一步，通過將上述掃描調(diào)整程序存儲到可以計算機讀取的記錄介質(zhì)中，可以在任意的計算機上運行上述掃描調(diào)整程序。
如上所述，本發(fā)明所涉及的標(biāo)簽通信用天線，通過使用可以對發(fā)送的電波波束進行掃描的波束掃描天線，和指向性強的一般天線相比，能夠擴大通信區(qū)域，起到能夠用少量的天線覆蓋較寬的通信區(qū)域的效果。并且，通過掃描波束使波束的行進方向由于掃描而變化為上述反射面的方向，以使由波束的掃描方向所確定的面和生成最強反射波的反射面相交，因此起到了以下效果在上述不可通信部分，直接波的電波強度和來自上述反射面的反射波的電波強度不同，多路干擾被抑制，標(biāo)簽通信裝置和RFID標(biāo)簽之間變得可以通信，并且可以覆蓋沒有不可通信部分的、較寬的通信區(qū)域。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的RFID系統(tǒng)的概要的主視圖。
圖2是表示從RFID讀/寫器的天線向某RFID標(biāo)簽發(fā)送的直接波及反射波的主視圖，同圖中(a)、(b)表示指向性強的波束的行進方向分別和上述直接波的行進方向及上述反射波反射前的波的行進方向相同的、上述RFID系統(tǒng)的情況，同圖(c)表示發(fā)送指向性弱的波束的現(xiàn)有情況。
圖3是表示上述RFID系統(tǒng)中的RFID讀/寫器的大致結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是表示上述RFID系統(tǒng)中的RFID標(biāo)簽的大致結(jié)構(gòu)的框圖。
圖5是表示設(shè)置在上述RFID讀/寫器上的、使用了移相器的波束掃描天線的概要的示意圖。
圖6表示上述波束掃描天線發(fā)送的電波的波束形狀，同圖(a)是俯視圖，同圖(b)是主視圖，同圖(c)是從和波束掃描天線相對的一側(cè)看到的側(cè)視圖。
圖7是表示上述RFID讀/寫器和上述RFID標(biāo)簽的通信區(qū)域的分布的曲線圖，同圖的(a)-(c)分別表示將指向性強的電波發(fā)送到斜上方、水平方向、及斜下方的情況，同圖(d)作為比較例表示發(fā)送指向性弱的電波的情況。
圖8是表示在上述RFID讀/寫器的控制單元中對發(fā)送的電波的波束進行掃描調(diào)整的功能結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9(a)-(c)是表示和上述掃描調(diào)整相關(guān)的掃描范圍、步進角、及保持時間的調(diào)整內(nèi)容的圖。
圖10是表示上述掃描調(diào)整處理流程的流程圖。
圖11是表示上述RFID讀/寫器的波束掃描天線發(fā)送的電波的掃描范圍的主視圖，同圖(a)表示僅設(shè)置一個波束掃描天線的情況，同圖(b)表示在上下方向設(shè)置二個波束掃描天線的情況，同圖(c)表示使二個波束掃描天線相對且在上下方向上錯開設(shè)置的情況。
圖12是對上述波束掃描天線發(fā)送的電波的其他波束形狀從和波束掃描天線相對的一側(cè)觀察的側(cè)視圖，表示將含有掃描方向的面從地面傾斜45度時的情況。
圖13是表示RFID讀/寫器使用指向性弱的天線時，可以和RFID標(biāo)簽通信的區(qū)域的側(cè)視圖。
圖14是表示RFID讀/寫器使用指向性強的天線時，可以和RFID標(biāo)簽通信的區(qū)域的側(cè)視圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)圖1至圖11對本發(fā)明的一個實施方式進行說明。圖1表示本實施方式的RFID系統(tǒng)(標(biāo)簽通信系統(tǒng))的概要。RFID系統(tǒng)1是非接觸地自動識別機場的航空隨身行李、物流中的貨物、制造工程中的工件(中間品)等物品的系統(tǒng)。具體而言，RFID系統(tǒng)1，對分別安裝在由自動搬運車、皮帶運輸機等搬運裝置5所搬運的多個物品4上的RFID標(biāo)簽3，由RFID讀/寫器(以下稱作“讀/寫器”)2進行無線通信，進行數(shù)據(jù)的讀寫。
在本實施方式中，讀/寫器(標(biāo)簽通信裝置)2發(fā)送的電波的頻帶為800MHz-960MHz左右的所謂UHF帶。這樣一來，讀/寫器2可以和RFID標(biāo)簽3通信的區(qū)域為離讀/寫器2的天線數(shù)m左右。一般情況下，使用UHF帶、2.45GHz帶的電波(radio wave)的微波方式，和使用125k-1355kHz帶、13.56MHz帶的電磁感應(yīng)的電磁感應(yīng)方式相比，具有易于擴大通信距離的優(yōu)點。并且，UHF帶的電波和2.4GHz帶的電波相比，具有易于衍射到隱蔽處的優(yōu)點。
RFID標(biāo)簽3是具有無線通信IC(Integrated Circuit)及天線的結(jié)構(gòu)。一般的RFID標(biāo)簽3不具有電池等電源，電路通過從讀/寫器2由電波發(fā)送的電力進行工作，和讀/寫器2進行無線通信。
這種情況下，由于讀/寫器2需要用電波發(fā)送可以使離開數(shù)m的RFID標(biāo)簽3工作的電力，所以電波的發(fā)送輸出為數(shù)W(瓦)左右。因此，在發(fā)送電波的RFID系統(tǒng)1中，需要進行用于降低由讀/寫器2發(fā)送的電波從預(yù)定區(qū)域泄漏的EMI(Electro-Magnetic Interference，電磁干擾)策略。并且，由于電波的發(fā)送輸出較大，因此從讀/寫器2發(fā)送的電波被地面7、側(cè)壁8、天花板9等反射的反射波的強度也很大，具有由于直接波和反射波多路干擾產(chǎn)生無法通信部分的問題。
為了避免這些問題，在本實施方式的RFID系統(tǒng)1中，讀/寫器2發(fā)送的電波到達的側(cè)壁8及天花板9中，設(shè)有吸收上述電波的電波吸收體、擴散反射上述電波的擴散反射體等用于降低反射波的強度的反射強度降低體6。這樣一來，可以降低電波從預(yù)定區(qū)域泄漏，并且降低反射波的強度。
作為電波吸收體的材料，可以使用EMI策略中所使用的公知的材料，例如電阻膜、橡膠及碳的復(fù)合材料、附著有碳的纖維、發(fā)泡苯乙烯、含碳的發(fā)泡尿烷、鐵素體、碳/鐵素體的復(fù)合材料等。并且，作為擴散反射體，選自具有和電波波長同等程度或比其大的凹凸形狀的材料、及具有各種介電常數(shù)的材料。
這樣一來，由于電波吸收體、電波散亂體是柔軟的、或凹凸的材料，因此最好不要設(shè)置在人們運動或搬送貨物的地面7上。因此，無法忽視來自地面7的反射波的影響，直接波和來自地面7的反射波所引起的多路干擾成為問題。
對此，本實施方式的讀/寫器2使用了可以對發(fā)送的電波波束進行掃描的波束掃描天線。這樣一來，由于可改變上述波束的行進方向P，所以和指向性強的一般天線相比，能夠擴大通信區(qū)域。因此，可以用少量的天線覆蓋較寬的通信區(qū)域。
但是，由于波束的掃描方向Sc對應(yīng)于波束的行進方向P而變化，所以波束的掃描由含有掃描方向Sc的面確定。例如，在圖1所示情況下，含有波束的掃描方向Sc的面是和圖紙平行的面。在本實施方式的讀/寫器2中，對波束進行掃描，以使含有波束的掃描方向的面和作為產(chǎn)生最強反射波的反射面的地面7相交。
這種情況下，波束的行進方向P由于掃描而向地面7一方變化。因此在通信區(qū)域內(nèi)的任意的位置下，直接波的電波強度和來自地面7的反射波的電波強度分別發(fā)生變化。
圖2表示從讀/寫器2的天線向某個RFID標(biāo)簽3直接發(fā)送的直接波DW、和由地面7被反射發(fā)送的反射波RW。同圖(a)(b)表示使用本實施方式的波束掃描天線40的情況，其分別表示通過掃描波束的行進方向P的不同的情況。同圖(c)表示使用現(xiàn)有技術(shù)中的指向性弱的天線100時的情況。
并且在圖中，當(dāng)在RFID標(biāo)簽3接收的直接波DW的電波強度和反射波RW的電波強度為相同程度時，用實線表示直接波DW及反射波RW，而當(dāng)不同時，用實線表示電波強度較強的一方，用虛線表示較弱的一方。并且，用點劃線表示波束的形狀。
參照圖2，在現(xiàn)有技術(shù)中，如同圖(c)所示，RFID標(biāo)簽3接收的直接波DW的電波強度和反射波RW的電波強度是同一程度。因此，當(dāng)圖示位置的RFID標(biāo)簽3由于多路干擾，直接波DW和反射波RW互相減弱時，RFID標(biāo)簽3接收的電波強度明顯降低，無法和讀/寫器2進行通信。
另一方面，如圖2(a)所示，通過波束的掃描，在波束的行進方向P上存在RFID標(biāo)簽3時，直接波DW的電波強度比反射波RW的電波強度大。因此，即使在圖示位置的RFID標(biāo)簽3由于多路干擾，直接波DW和反射波RW互相減弱時，RFID標(biāo)簽3接收的電波強度也不會明顯降低，從而可以和讀/寫器2進行通信。
并且，如圖2(b)所示，通過波束的掃描，波束的行進方向P和同圖(a)相比靠下，在波束行進方向P中，存在RFID標(biāo)簽3相對于地面7的對稱位置時，反射波RW的電波強度比直接波DW的電波強度大。因此，即使在圖示位置的RFID標(biāo)簽3由于多路干擾，直接波DW和反射波RW互相減弱時，RFID標(biāo)簽3接收的電波強度也不會明顯降低，從而可以和讀/寫器2進行通信。
綜上所述，在由于多路干擾而不可通信的部分，當(dāng)直接波的電波強度和來自地面7的反射波的電波強度不同時，多路干擾被抑制，可以進行讀/寫器2和RFID標(biāo)簽3的通信。因此，可以覆蓋沒有無法通信部分的、較寬的通信區(qū)域。并且，在本實施方式中，僅僅變更標(biāo)簽2的天線及其控制即可，無需對RFID標(biāo)簽3進行特別的變更。
以下，參照圖3-圖11對讀/寫器2及RFID標(biāo)簽3的具體結(jié)構(gòu)進行說明。
圖3表示讀/寫器2的大致結(jié)構(gòu)。如圖所示，讀/寫器2包括控制單元20、存儲單元21、無線處理單元(通信設(shè)備)22、天線單元(標(biāo)簽通信用天線)23、計時單元24、及外部I/F(接口)單元25。
控制單元20用于對讀/寫器2內(nèi)的上述各種結(jié)構(gòu)的動作進行統(tǒng)一控制?？刂茊卧?0例如由基于PC(Personal Computer)的計算機構(gòu)成。并且，各種結(jié)構(gòu)的動作控制通過由計算機執(zhí)行控制程序而進行。該程序例如可以是讀入并使用記錄在CD-ROM等可移動媒體中的信息的方式，也可以是讀入并使用安裝在硬盤等中的信息的方式。并且，也可以考慮經(jīng)由外部I/F單元25下載上述程序并安裝到硬盤等之中來執(zhí)行的方式。
存儲單元21由上述硬盤等非易失性存儲裝置構(gòu)成。作為存儲在該存儲單元21中的內(nèi)容，包括上述控制程序、OS(operating system，操作系統(tǒng))程序、及其他各種程序、及各種數(shù)據(jù)。在本實施方式中，存儲單元21中存儲有天線單元23中的天線的掃描范圍、步進角(刻み角)及保持時間的數(shù)據(jù)。
無線處理單元22，用于將從控制單20接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適于無線發(fā)送的形式，并將轉(zhuǎn)換的無線信號經(jīng)由天線單元23發(fā)送到外部，并且將經(jīng)由天線單元23從外部接收到的無線信號轉(zhuǎn)換為原來的形式，并將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制單元20。無線處理單元22中使用A/D(Analog to Digital)轉(zhuǎn)換電路、D/A(Digital to Analog)轉(zhuǎn)換電路、調(diào)制解調(diào)電路、RF電路等。
天線單元23，將來自無線處理單元22的無線信號轉(zhuǎn)換為電波并發(fā)送到外部，并且將從外部接收的電波轉(zhuǎn)換為無線信號并發(fā)送到無線處理單元22。天線單元23中使用天線、諧振電路等。在本實施方式中，天線單元23是能夠掃描向外部發(fā)送的電波的波束方向的波束掃描天線。對波束掃描天線的具體內(nèi)容在稍后論述。
計時單元24，根據(jù)來自控制單元20的指令計測各種時間，并將計測的時間數(shù)據(jù)發(fā)送到控制單元20。在本實施方式中，計時單元24用于調(diào)整由天線單元23發(fā)送的電波的波束方向。
外部I/F單元25用于和PC等外部設(shè)備進行通信。外部I/F單元25的接口規(guī)格，例如為USB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、Ethernet(注冊商標(biāo))等。
圖4表示RFID標(biāo)簽3的大致結(jié)構(gòu)。如圖所示，RFID標(biāo)簽3具有天線單元30及無線通信IC31。
天線單元30用于將來自讀/寫器2的電波作為使無線通信IC31工作的電力源進行接收。并且，天線單元30將從讀/寫器2接收的電波轉(zhuǎn)換為無線信號并發(fā)送到無線通信IC31，并且將來自無線通信IC31的無線信號轉(zhuǎn)換為電波并發(fā)送到讀/寫器2。天線部30中使用天線、諧振電路等。
無線通信IC31，根據(jù)從讀/寫器2經(jīng)由天線單元30接收的信號，存儲來自讀/寫器2的數(shù)據(jù)，并將存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)由天線單元30發(fā)送到讀/寫器2。如圖4所示，無線通信IC31具有電源單元32、無線處理單元33、控制單元34、及存儲器單元35。
電源單元32，用于將通過天線單元30接收電波所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓在整流電路中進行整流，并在電源電路中調(diào)整為預(yù)定的電壓后，提供到無線通信IC31的各單元。電源單元32中使用橋式二極管、電壓調(diào)整用電容器等。
無線處理單元33，用于將從外部經(jīng)由天線單元30接收的無線信號轉(zhuǎn)換為原來的形式，并將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制單元34，并且將從控制單元34接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適于無線發(fā)送的形式，并將轉(zhuǎn)換的無線信號經(jīng)由天線單元30發(fā)送到外部。無線處理單元33中使用A/D(Analog to Digital)轉(zhuǎn)換電路、D/A(Digital to Analog)轉(zhuǎn)換電路、調(diào)制解調(diào)電路、RF電路等。
控制單元34用于對無線通信IC31內(nèi)的上述各種結(jié)構(gòu)的動作進行統(tǒng)一控制。控制單元34具有邏輯運算電路、寄存器等，作為計算機而發(fā)揮作用。并且，各種結(jié)構(gòu)的動作控制通過由計算機執(zhí)行控制程序而進行。該程序例如可以是讀入并使用安裝在存儲器單元35的ROM(Read Only Memory)等中的信息的方式，也可以是從讀/寫器2經(jīng)由天線單元30及無線處理單元33下載上述程序并安裝到存儲器單元35來執(zhí)行的方式。
特別是，控制單元34根據(jù)從讀/寫器2經(jīng)由天線單元30及無線處理單元33接收的數(shù)據(jù)，將來自讀/寫器2的數(shù)據(jù)存儲到存儲器單元35，或讀出存儲在存儲器單元35中的數(shù)據(jù)并經(jīng)由無線處理單元33及天線單元30發(fā)送到讀/寫器2。
存儲器單元35由上述ROM、SRAM(Static RAM)、FeRAM(強電介體存儲器)等半導(dǎo)體存儲器構(gòu)成。存儲在該存儲器單元35中的內(nèi)容，包括上述控制程序、及其他各種程度、各種數(shù)據(jù)。并且，無線通信IC31，以從讀/寫器2發(fā)送的電波為電力源，因此優(yōu)選使用ROM等非易失性存儲器、SRAM、FeRAM等電力消耗較少的存儲器。
接著，參照圖5-圖7對讀/寫器2的天線單元23中所使用波束掃描天線進行說明。作為能夠掃描向外部發(fā)送的電波的波束方向的波束掃描天線，如上述專利文獻3所述，包括搖動天線自身的方式、切換并利用波束方向不同的多個天線的方式、及使用移相器的方式。
其中，在搖動天線自身的方式中，由于需要機械性的驅(qū)動設(shè)備，因此裝置規(guī)模大型化，并且需要進行定期的維護。并且，在切換并利用多個天線的方式中，雖然不需要機械性的驅(qū)動設(shè)備，但由于沒有同時使用所有的天線，因此天線的使用效率較低。與這些方式相比，利用移相器的方式在無需機械性驅(qū)動裝置、及所有天線可同時利用因而天線使用效率較高這二點上較為出色。
因此，在本實施方式中，將利用了移相器的貼片天線作為波束掃描天線來使用。貼片天線是平面天線的一種，由作為天線元件發(fā)揮作用的多個片狀導(dǎo)體和電介體構(gòu)成。
圖5表示利用了移相器的波束掃描天線的概要。波束掃描天線40的構(gòu)成是排列多個天線元件41，將可變移相器(移相器)42連接到各天線元件41。
當(dāng)所有的天線元件41以同一相位發(fā)送電波時，電波作為和天線元件41的排列方向垂直方向上的平面波傳送。另一方面，為使電波的傳送方向從和天線元件41的排列方向垂直的方向僅傾斜角度θ(rad)，只要如下所述錯開各天線元件41發(fā)送的電波相位即可。
即，如圖5所示，發(fā)送或接收的電波的波長設(shè)為λ(m)、基準(zhǔn)天線元件41a和第k個天線元件41的距離設(shè)為dk(m)，圖5中虛線所示的等相位面中，通過基準(zhǔn)天線元件41a的等相位面和第k個天線元件41的距離設(shè)為1k(m)時，第k個天線元件41的相位相對于基準(zhǔn)天線元件41a的相位的錯開值φk如下式所示。
φk＝(1k/λ)×2π＝(dk×sinθ/λ)×2π...(1)這樣一來，利用移相器的波束掃描天線，可以通過各可變移相器42以滿足上式的方式錯開信號的相位，從而使電波的波束朝向目的方向。另一方面，當(dāng)接收到電波時，通過檢測各天線元件41的相位錯開，可以判斷接收的電波的方向。
圖6表示本實施方式的波束掃描天線40發(fā)送的電波的波束形狀45。同圖(a)是俯視圖，同圖(b)是主視圖，同圖(c)是從和波束掃描天線40相對的一側(cè)觀察到的側(cè)視圖。并且，同圖(b)、(c)也表示了波束形狀45通過掃描而變化的樣子。
如圖6(a)-(c)所示，由本實施方式的波束掃描天線40發(fā)送的波束形狀45，是在掃描方向Sc上狹窄、而在其他方向上較寬的形狀。即，上述波束是在掃描方向Sc上指向性較強，在其他方向上指向性較弱的波束。由于波束形狀45在掃描方向Sc以外的方向上較寬，通過一次掃描，可以確保與如圖13所示的指向性較弱的波束相同程度的較寬的通信區(qū)域。
圖7表示在橫2.5m、高2.5m的區(qū)域中，作為讀/寫器2可以和RFID標(biāo)簽3通信的區(qū)域的通信區(qū)域、及作為不可通信的區(qū)域的不可通信區(qū)域的分布情況。在圖中，電波從左端(x＝-1.25m)的高(H)為1.25m的地點向右方發(fā)送。并且，白色區(qū)域為通信區(qū)域，黑色區(qū)域為不可通信區(qū)域，灰色區(qū)域為通信不穩(wěn)定區(qū)域。
并且，圖7(a)-(c)，表示和圖6(b)對應(yīng)，利用了本實施方式的波束掃描天線40時的通信區(qū)域的分布情況，同圖(d)作為比較例表示將利用現(xiàn)有的指向性弱的天線100時的通信區(qū)域的分布的情況。進一步，同圖(a)-(c)分別表示將電波向斜上方、水平方向、及斜下方發(fā)送時的通信區(qū)域的分布情況。
如圖7(d)所示，從指向性弱的天線發(fā)送電波時，可獲得較寬的通信區(qū)域，但特別在低的位置上會產(chǎn)生較多的不可通信部分。與之相對，如同圖(a)-(c)所示，當(dāng)從指向性強的天線發(fā)送電波時，雖然通信區(qū)域較窄，但能夠在電波波束的行進方向上確保通信區(qū)域。因此，如本實施方式所示，通過掃描電波波束，可以使同圖(a)-(c)所示的通信區(qū)域重合，并可以消除不可通信區(qū)域。
并且，比較圖7(b)和同圖(a)、(c)，可以清楚當(dāng)將電波波束在水平方向上發(fā)送時，成為和電波的波束行進方向?qū)?yīng)的良好的通信區(qū)域。這是因為相對于未設(shè)置反射強度降低體6的地面7、即最易于產(chǎn)生反射波影響的面，在平行方向上發(fā)送電波，從而可以抑制由于多路干擾所造成的影響。因此，優(yōu)選的是，電波的波束的行進方向，包括相對于最易于產(chǎn)生反射波影響的面平行的方向的情況。
并且，如圖6(b)及圖7(a)-(c)所示，優(yōu)選的是，天線和地面分離進行配置。并且，天線和地面之間的距離如圖7(c)所示，優(yōu)選根據(jù)以下要素確定發(fā)送的電波的波束的行進方向朝向地面時，上述波束的行進方向和上述地面所成的角；RFID標(biāo)簽3的讀取所需要的空間；以及在該需要的空間中沒有不可通信部分。這種情況下，天線和地面之間，可以確保抑制了不可通信部分的空間，從而可以切實地與通過該空間的多個RFID標(biāo)簽3進行通信。
接下來，參照圖8-圖10對來自讀/寫器2的電波的掃描調(diào)整進行說明。本實施方式的讀/寫器2具有以下功能調(diào)整表示電波發(fā)送方向(行進方向)的范圍的掃描范圍、發(fā)送方向的步進、保持向某個發(fā)送方向電波的發(fā)送的保持時間，并使之最佳化，以使能夠在預(yù)定的時間和幾乎所有RFID標(biāo)簽3進行通信。
圖8表示在讀/寫器2的控制單元20中進行電波發(fā)送方向調(diào)整的功能框。如圖所示，控制單元20具有通信完成數(shù)量計數(shù)單元(計數(shù)設(shè)備)50、掃描范圍調(diào)整單元(掃描調(diào)整設(shè)備)51、步進角調(diào)整單元(掃描調(diào)整設(shè)備)52、保持時間調(diào)整單元(掃描調(diào)整設(shè)備)53、及掃描方向指示單元(掃描控制設(shè)備)54。并且，圖9(a)-(c)分別表示掃描范圍調(diào)整單元51、步進角調(diào)整單元52、及保持時間調(diào)整單元53中的電波發(fā)送方向的調(diào)整。
通信完成數(shù)量計數(shù)單元50，通過從無線處理單元22接收進行無線通信并正常結(jié)束的RFID標(biāo)簽3的信息，對上述通信完成的RFID標(biāo)簽3的數(shù)量進行計數(shù)。通信完成數(shù)量計數(shù)單元50，將上述通信完成的RFID標(biāo)簽3的計數(shù)信息發(fā)送到掃描范圍調(diào)整單元51、步進角調(diào)整單元52、及保持時間調(diào)整單元53。
掃描方向指示單元54，根據(jù)從掃描范圍調(diào)整單元51、步進角調(diào)整單元52、及保持時間調(diào)整單元53接收的電波的發(fā)送方向θ的指示，控制天線單元23。具體而言，掃描方向指示單元54，根據(jù)上述電波的發(fā)送方向θ的指示，對由圖5所示的各天線元件41發(fā)送的電波的相位φk根據(jù)上述公式(1)進行計算，并將計算出的相位φk發(fā)送到天線單元23的各可變移相器42。
掃描范圍調(diào)整單元51，如圖9(a)所示，用于對電波的發(fā)送方向調(diào)整掃描開始角a(rad)和掃描結(jié)束角b(rad)。并且，掃描范圍調(diào)整單元51，將調(diào)整后的掃描的開始角a及結(jié)束角b存儲到存儲單元21，在實際操作中使用。并且，作為角度基準(zhǔn)的方向可以選擇水平方向、垂直方向等任意的方向。
具體而言，掃描范圍調(diào)整單元51，首先向掃描方向指示單元54進行指示以某個掃描開始角a及結(jié)束角b、預(yù)定的步進角Δθ(rad)、及預(yù)定的掃描時間T(s)進行一次掃描。之后，從通信完成數(shù)量計數(shù)單元50取得在預(yù)定的掃描時間T內(nèi)完成了通信的RFID標(biāo)簽3的數(shù)量。并且，對掃描的開始角a及結(jié)束角b進行各種變更反復(fù)進行這些動作，從而確定通過一次掃描完成了通信的RFID標(biāo)簽3的數(shù)量最多的掃描開始角a及結(jié)束角b。
步進角調(diào)整單元52，如圖9(b)所示，用于調(diào)整表示變更電波發(fā)送方向時的變更量的步進角Δθ。并且，步進角調(diào)整單元52將調(diào)整后的步進角Δθ存儲到存儲單元21，在實際的操作中使用。
具體而言，步進角調(diào)整單元52，首先向掃描方向指示單元54指示以掃描范圍調(diào)整單元51所確定的掃描開始角a及結(jié)束角b、某個步進角Δθ、及預(yù)定的掃描時間T進行一次掃描。之后，從通信完成數(shù)量計數(shù)單元50取得在預(yù)定的掃描時間T內(nèi)完成了通信的RFID標(biāo)簽3的數(shù)量。并且，對步進角Δθ進行各種變更來反復(fù)進行這些動作，從而確定通過一次掃描完成了通信的RFID標(biāo)簽3的數(shù)量最多的步進角Δθ。
保持時間調(diào)整單元53，如圖9(c)所示，用于調(diào)整保持向某個方向發(fā)送電波的保持時間t(s)。并且，保持時間調(diào)整單元53，將調(diào)整后的保持時間t存儲到存儲單元21，在實際的操作中使用。
具體而言，保持時間調(diào)整單元53，首先向掃描方向指示單元54指示以掃描范圍調(diào)整單元51所確定的掃描開始角a及結(jié)束角b、步進角調(diào)整單元52所確定的步進角Δθ(rad)、及某個保持時間t進行掃描。之后，從通信完成數(shù)量計數(shù)單50取得在預(yù)定的掃描時間T內(nèi)完成了通信的RFID標(biāo)簽3的數(shù)量。并且，對保持時間t進行各種變更來反復(fù)進行這些動作，從而確定通過一次掃描完成了通信的RFID標(biāo)簽3的數(shù)量最多的保持時間t。
圖10表示在上述結(jié)構(gòu)的RFID系統(tǒng)1中，調(diào)整來自讀/寫器2的電波的發(fā)送方向的處理流程。該調(diào)整在根據(jù)實際應(yīng)用時的動作狀態(tài)來進行。
首先，進行基準(zhǔn)工件的設(shè)定(步驟S10。以下有時簡單表示為“S10”。其他步驟也同樣)。具體而言，例如對航空隨身行李非接觸地進行自動識別時，首先，向在作為搬運裝置5的皮帶運輸機上流動的手提箱、瓦楞板紙等工件4安裝RFID標(biāo)簽3。另一方面，讀/寫器2在適當(dāng)?shù)膱鏊O(shè)置天線，使天線的周邊環(huán)境和實際應(yīng)用時相同。接著，將具有RFID標(biāo)簽3的工件4在皮帶運輸機上以實際的傳送速度流動，在預(yù)定時間T內(nèi)，使預(yù)定數(shù)量的工件4通過和讀/寫器2的通信區(qū)域內(nèi)。
然后，掃描范圍調(diào)整單元51進行上述調(diào)整動作，進行掃描范圍a-b的最佳化(S11)，步進角調(diào)整單元52進行上述調(diào)整動作，進行步進角Δθ的最佳化(S12)，保持時間調(diào)整單元53進行上述調(diào)整動作，進行保持時間t的最佳化(S13)。
根據(jù)上述內(nèi)容，確定最佳的掃描動作條件，并將該條件作為初始條件存儲到存儲單元21中，在實際應(yīng)用中使用。
因此，在本實施方式中，由于最佳的掃描動作條件自動被確定，因此在設(shè)置天線的初始設(shè)定時、及維護時，可以容易地進行天線的調(diào)整，以使所需的區(qū)域成為通信區(qū)域。并且，不僅在初期設(shè)定及維護時，而且在實際應(yīng)用中也可以適當(dāng)進行。
并且，掃描范圍a-b、步進角Δθ、及保持時間t的調(diào)整動作的順序可以進行各種變更。并且也可以用調(diào)整預(yù)定時間T來代替調(diào)整保持時間t。
接著，參照圖11對讀/寫器2所使用的波束掃描天線40的個數(shù)及設(shè)置位置進行說明。圖11表示讀/寫器2的波束掃描天線40發(fā)送的電波的掃描范圍。同圖(a)表示僅設(shè)置一個波束掃描天線40的情況，同圖(b)表示在上下方向上設(shè)置二個波束掃描天線40的情況，同圖(c)表示將二個波束掃描天線40相對且上下錯開設(shè)置的情況。
比較圖11(a)和圖11(b)、(c)，當(dāng)設(shè)置一個波束掃描天線40時，由于掃描范圍60較寬，因此一次掃描所需的時間較長。并且，由于向下的傾斜較大，因此電波發(fā)送方向和地面7所成角度變大，由地面7反射的反射波擴散到后方(圖的右側(cè))，存在多路干擾增大的危險。
與之相對，如圖11(b)、(c)所示，當(dāng)在上下方向上設(shè)置二個波束掃描天線40時，由于掃描范圍60變窄，一次掃描所需時間變短。并且，由于向下的傾斜較小，因此上側(cè)的波束掃描天線40中，電波的發(fā)送方向和地面不相交，從而能夠防止多路干擾。進一步，下側(cè)的波束掃描天線40中，電波的發(fā)送方向和地面所呈的角較小，且由地面反射的反射波并不怎么向后方擴散，因此能夠抑制多路干擾。
因此，優(yōu)選的是，讀/寫器2使用多個波束掃描天線40。并且，為了抑制由地面反射波引起的多路干擾，優(yōu)選的是，讀/寫器2將多個波束掃描天線40配置在上下方向、即和地面垂直的方向上。
但是，從圖11(a)-(c)可知，讀/寫器2經(jīng)由波束掃描天線40而可以與RFID標(biāo)簽3通信的通信區(qū)域，在靠近波束掃描天線40的地方狹窄，在遠離的地方較寬。因此，如圖11(a)、(b)所示，在靠近波束掃描天線40的區(qū)域中，存在即使掃描波束也無法到達的區(qū)域，該區(qū)域有成為不可通信區(qū)域的危險。并且，如圖11(b)所示，在遠離波束掃描天線40的區(qū)域中，存在各波束掃描天線40的通信區(qū)域互相重疊的區(qū)域，在該區(qū)域中有發(fā)生信號混合的可能。
因此，如圖11(c)所示，優(yōu)選將多個波束掃描天線40相對配置。這種情況下，由于靠近一個波束掃描天線40的區(qū)域成為相對的波束掃描區(qū)域天線40的通信區(qū)域，因此能夠防止產(chǎn)生上述不可通信區(qū)域。進一步，如果將互相相對的波束掃描天線40在與地面7大致垂直的方向上錯開配置，則如圖11(c)所示，通信區(qū)域互相重疊的區(qū)域變少，可以防止來自多個波束掃描天線40的電波的信號混合。
本發(fā)明不限于上述實施方式，在權(quán)利要求所示的范圍內(nèi)可以有各種變更。即，在權(quán)利要求所示的范圍內(nèi)組合適當(dāng)變更的技術(shù)手段所獲得的實施方式也屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
例如在上述實施方式中，讀/寫器2，對RFID標(biāo)簽3進行信息的讀寫，但也可以僅具有從RFID標(biāo)簽3讀取信息的閱讀器功能，也可以僅具有向RFID標(biāo)簽3寫入信息的寫入器功能。并且，讀/寫器2可以用波束掃描天線接收RFID標(biāo)簽3發(fā)送的電波，也可以用另外設(shè)置的天線接收。
并且，在上述實施方式中，使發(fā)送的電波的波束的行進方向變更到和地面垂直的方向，但當(dāng)產(chǎn)生最強反射波的反射面為側(cè)面8時，優(yōu)選使電波的波束行進方向變更到和側(cè)面8垂直的方向。這樣一來，優(yōu)選的是，含有發(fā)送電波的波束的行進方向的面和上述反射面大致垂直。
并且，在上述實施方式中，含有掃描方向Sc的面如圖6所示是和地面7垂直的面，但只要是和地面7平行的面以外的面，即如果是和地面7相交的面，就能夠選擇任意的面。例如，圖12和圖6(c)對應(yīng)，表示使含有掃描方向Sc的面從地面7傾斜45度的情況。這種情況下，直接波的電波強度和來自地面7的反射波的電波強度發(fā)生變化，可以抑制由于多路干擾引起的不可通信區(qū)域的產(chǎn)生。
進一步，如圖2(a)(b)所示，如果波束集中在和地面7垂直的方向上，則能夠抑制由于多路干擾引起的不可通信區(qū)域的產(chǎn)生。因此，波束和掃描方向Sc無關(guān)，至少在一個方向上集中，上述波束集中的方向中的至少一個方向和產(chǎn)生最強反射波的反射面相交即可。
并且，讀/寫器2的各個塊可以通過硬件邏輯構(gòu)成，也可以如下所示利用CPU通過軟件來實現(xiàn)。
即，讀/寫器2具有執(zhí)行實現(xiàn)各功能的控制程序的命令的CPU、存儲了上述各程序的ROM、展開上述程序的RAM、存儲上述程序及各種數(shù)據(jù)的存儲器等存儲裝置(記錄介質(zhì))等。并且，本發(fā)明的目的也可以通過以下方式實現(xiàn)將記錄介質(zhì)提供到上述讀/寫器2，計算機(或者CPU、MPU)讀出記錄在記錄介質(zhì)中的程序代碼并執(zhí)行，其中上述記錄介質(zhì)可以通過計算機讀取地記錄了作為實現(xiàn)上述功能的軟件的讀/寫器2的控制程序的程序代碼(執(zhí)行形式程序、中間碼程序、源程序)。
上述記錄介質(zhì)，例如可以使用磁帶、盒式磁帶等磁帶類，軟盤/硬盤等磁盤或含有CD-ROM/MO/MD/DVD/CD-R等的光盤的盤類，IC卡(包括存儲卡)/光卡等卡類，或者掩模型ROM/EPROM/EEPROM/快速ROM(閃存)等半導(dǎo)體存儲器類。
并且，也可以將讀/寫器2構(gòu)成為可以與通信網(wǎng)絡(luò)連接，經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)提供上述程序代碼。該通信網(wǎng)絡(luò)沒有特別限定，例如可以是因特網(wǎng)、內(nèi)部網(wǎng)、外部網(wǎng)、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網(wǎng)、虛擬專用網(wǎng)(virtual private network)、電話線路網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等。并且，構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)的傳送介質(zhì)沒有特別限定，可以使用IEEE1394、USB、電線傳送、有線電視線路、電話線、ADSL線路等有線介質(zhì)，也可以使用IrDA、遙控器這樣的紅外線、Bluetooth(藍牙)(注冊商標(biāo))、802.11無線、HDR、攜帶電話網(wǎng)、衛(wèi)星線路、地面波數(shù)據(jù)網(wǎng)等無線介質(zhì)。并且本發(fā)明也可以通過以電子傳送而使上述程序代碼具體化的傳送波或者數(shù)據(jù)信號串的方式實現(xiàn)。
(產(chǎn)業(yè)應(yīng)用可能性)本發(fā)明涉及的RFID系統(tǒng)，通過掃描波束，以使包括從讀/寫器的天線發(fā)送的電波波束的掃描方向的面與產(chǎn)生最強反射波的反射面相交，從而能夠抑制由多路干擾引起的不可通信區(qū)域的產(chǎn)生，因此只要是發(fā)送電波的方式的RFID系統(tǒng)，就能夠適用于任意頻率的電波。
權(quán)利要求
1.一種標(biāo)簽通信用天線，用于經(jīng)由電波和RFID標(biāo)簽進行無線通信的標(biāo)簽通信裝置，其特征在于，對發(fā)送的電波的波束進行掃描，并且，上述波束至少向一個方向集中，上述波束集中的方向中的至少一個方向和產(chǎn)生最強反射波的反射面相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)簽通信用天線，其特征在于，將上述波束集中方向中和上述反射面相交的方向作為上述波束的掃描方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的標(biāo)簽通信用天線，其特征在于，包含上述掃描方向的面與上述反射面大致垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的標(biāo)簽通信用天線，其特征在于，上述波束的行進方向至少包含和上述反射面大致平行的方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的標(biāo)簽通信用天線，其特征在于，上述波束僅向上述掃描方向集中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)簽通信用天線，其特征在于，與上述反射面分離設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)簽通信用天線，其特征在于，通過移相器錯開發(fā)送到多個天線元件的信號的相位，來掃描上述波束。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)簽通信用天線，其特征在于，上述發(fā)送的電波是微波。
9.一種標(biāo)簽通信裝置，和RFID標(biāo)簽進行無線通信，其特征在于，具有權(quán)利要求1至8的任意一項所述的標(biāo)簽通信用天線；和掃描控制設(shè)備，控制從該標(biāo)簽通信用天線發(fā)送的電波的波束的掃描。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的標(biāo)簽通信裝置，其特征在于，具有多個上述標(biāo)簽通信用天線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的標(biāo)簽通信裝置，其特征在于，將至少二個上述標(biāo)簽通信用天線分離配置在和產(chǎn)生最強反射波的反射面大致垂直的方向上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的標(biāo)簽通信裝置，其特征在于，將至少二個上述標(biāo)簽通信用天線相對配置。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的標(biāo)簽通信裝置，其特征在于，具有通信設(shè)備，經(jīng)由上述標(biāo)簽通信用天線和上述RFID標(biāo)簽進行無線通信；計數(shù)設(shè)備，對該通信設(shè)備結(jié)束了無線通信的上述RFID標(biāo)簽的數(shù)量進行計數(shù)；及掃描調(diào)整設(shè)備，向掃描控制設(shè)備指示使上述標(biāo)簽通信用天線在某一掃描時間對某一掃描范圍以某個步進角進行掃描，并取得在上述掃描期間上述計數(shù)設(shè)備所計算的RFID標(biāo)簽的通信完成數(shù)量，通過對各種掃描時間、掃描范圍、及步進角反復(fù)進行該操作，確定掃描時間、掃描范圍、及步進角，以使RFID標(biāo)簽的通信完成數(shù)量最大，從而調(diào)整上述波束的掃描。
14.一種標(biāo)簽通信系統(tǒng)，其特征在于，具有權(quán)利要求9所述的標(biāo)簽通信裝置；和反射強度降低體，設(shè)置在該標(biāo)簽通信裝置的標(biāo)簽通信用天線發(fā)送的電波的反射面上，用于降低反射波的電波強度。
15.一種標(biāo)簽通信用天線的掃描調(diào)整方法，用于調(diào)整權(quán)利要求1至8的任意一項所述的標(biāo)簽通信用天線發(fā)送的電波的波束的掃描，其特征在于，具有以下步驟掃描步驟，在某一掃描時間對某一掃描范圍以某個步進角進行上述掃描；計數(shù)步驟，對在上述掃描期間完成了無線通信的RFID標(biāo)簽的通信完成數(shù)量進行計數(shù)；反復(fù)步驟，對各種掃描時間、掃描范圍、及步進角反復(fù)進行上述掃描步驟及計數(shù)步驟；和確定步驟，通過該反復(fù)步驟，確定掃描時間、掃描范圍、及步進角，以使上述RFID標(biāo)簽的通信完成數(shù)量最大。
16.一種記錄有掃描調(diào)整程序的記錄介質(zhì)，該程序用于使權(quán)利要求13所述的標(biāo)簽通信裝置工作，其特征在于，該程序用于使計算機作為上述掃描調(diào)整設(shè)備產(chǎn)生作用。
全文摘要
提供一種能夠以少量的指向性強的天線覆蓋沒有不可通信部分的、較寬的通信區(qū)域的標(biāo)簽通信用天線，其中，RFID讀/寫器(2)經(jīng)由電波和RFID標(biāo)簽(3)進行無線通信；RFID讀/寫器(2)所使用的標(biāo)簽通信用天線是能夠掃描發(fā)送的電波波束的波束掃描天線(40)；波束是在掃描方向(Sc)上指向性較強的波束；波束的掃描以使含有掃描方向(Sc)的面與作為產(chǎn)生最強反射波的反射面的地面(7)相交的方式進行。
文檔編號G06K19/00GK1716696SQ200510082080
公開日2006年1月4日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者齋藤啟介, 岡村慎一郎, 河合武宏 申請人:歐姆龍株式會社