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RFID標簽系統(tǒng)及RFID讀寫器的制作方法與工藝

文檔序號:11964687閱讀:255來源:國知局
RFID標簽系統(tǒng)及RFID讀寫器的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及一種RFID(RadioFrequencyIdentification:射頻識別)標簽系統(tǒng)及RFID讀寫器(readerwriter),特別是涉及一種能夠防止產(chǎn)生無效點(nullpoint,發(fā)射零點)的RFID標簽系統(tǒng)及RFID讀寫器。

背景技術(shù):
以往,在日本專利第4581534號公報(日本專利文獻)中公開了具有多個接收天線元件的無線接收裝置,其中,接收天線元件用于接收從規(guī)定的通信對象發(fā)送來的信號。在專利文獻中,公開了一種無線接收裝置,在該無線接收裝置中,為了分別通過不同的接收天線元件與從通信對象多次發(fā)送同一信號的發(fā)送時刻同步地接收上述信號,在多個接收天線元件中,選擇性地切換接收信號的接收天線元件,與各發(fā)送時刻對應地存儲分別通過多個接收天線元件與從通信對象多次發(fā)送同一信號的發(fā)送時刻同步地接收上述信號來而到的接收信息,讀取所存儲的分別與從通信對象在各發(fā)送時刻發(fā)送的信號對應的多種接收信息,并且合成這些接收信息。其結(jié)果,能夠減少接收電路的數(shù)量,并且能夠獲得與利用多個接收天線元件同時接收信號的情況相同的接收結(jié)果。即,能夠提供一種通過利用盡可能簡單的結(jié)構(gòu)對接收信號進行合成處理,來獲得指向性控制等的效果的無線接收裝置。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本專利第4581534號公報(摘要等)以上述方式,構(gòu)成了可靠地監(jiān)視無線接收裝置監(jiān)視對象的系統(tǒng),能夠利用現(xiàn)有的比較簡單的結(jié)構(gòu)對接收信號進行合成處理,來獲得指向性控制等的效果的裝置。然而,在現(xiàn)有的裝置中,沒有考慮到在地面和/或墻壁等反射的電波與非反射波合成,導致丟失來自讀取錯誤的點(無效點)的RFID標簽的信號。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
由于本發(fā)明是鑒于上述的問題點而提出的,所以本發(fā)明的目的在于,提供一種不產(chǎn)生無效點的RFID標簽系統(tǒng)及RFID讀寫器。本發(fā)明的RFID標簽系統(tǒng)由RFID標簽和RFID讀寫器構(gòu)成。RFID讀寫器包括:發(fā)送電路,其利用圓極化波向RFID標簽發(fā)送電波;接收電路,其分別接收來自RFID標簽的回波的水平極化波成分及垂直極化波成分;接收信號合成單元,其邏輯性地合成由接收電路分別接收的信號。接收信號合成單元包括優(yōu)化合成單元,優(yōu)化合成單元合成水平極化波成分和垂直極化波成分,使得合成了所接收的信號而得到的信噪比,大于分別獨立地接收水平極化波成分和垂直極化波成分時的信號的信噪比。優(yōu)選地,RFID標簽系統(tǒng)包括一根天線,發(fā)送電路及接收電路與該一根天線連接。可以分開設置分別接受回波的水平極化波成分及垂直極化波成分的接收電路。針對水平極化波成分設置的接收電路和針對垂直極化波成分設置的接收電路,可以分別包括加權(quán)電路。在本發(fā)明的另一個技術(shù)方案中,RFID讀寫器與RFID標簽通信。RFID讀寫器包括:發(fā)送電路,其利用圓極化波向RFID標簽發(fā)送電波;接收電路,其分別接收來自RFID標簽的回波的水平極化波成分及垂直極化波成分;接收信號合成單元,其邏輯性地合成由接收電路分別接收的信號。接收信號合成單元包括優(yōu)化合成單元,優(yōu)化合成單元合成水平極化波成分和垂直極化波成分,使得合成后的信號的信噪比,大于分別接收水平極化波成分和垂直極化波成分時的信號的信噪比。上述水平極化波成分與垂直極化波成分意味著兩者的極化面偏離90度。例如,能夠構(gòu)成為與一方具有右傾斜45度的極化面,另一方具有左傾斜45度的極化面的電波對應。在本發(fā)明中,邏輯性地合成分別接收的信號,與分別接收到接收信號的水平極化波成分和垂直極化波成分的情況相比,合成了水平極化波成分和垂直極化波成分后的接收信號的信噪比有所增大。其結(jié)果,能夠不受RFID標簽的朝向的限制,接收來自RFID標簽的信號,并且,能夠接收信噪比很高的接收信號,因此,不產(chǎn)生無效點。附圖說明圖1是表示RFID標簽系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的概略框圖。圖2是表示第一實施方式的RFID標簽安裝到物品上的安裝狀態(tài)的立體圖。圖3A、3B是表示以往的情況和第一實施方式的情況的RFID標簽安裝到物品上的安裝狀態(tài)的立體圖。圖4是表示以往的情況與在第一實施方式的情況的效果的差的曲線圖。圖5A、5B是表示以往的RFID標簽和第二實施方式的RFID標簽的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖6是表示第三實施方式的RFID讀寫器的結(jié)構(gòu)的圖。圖7是表示第三實施方式的RFID讀寫器的控制部的動作的流程圖。圖8是表示用于驗證第三實施方式的效果的裝置的框圖。圖9是表示第三實施方式的效果的曲線圖。其中,附圖標記說明如下:10RFID讀寫器,11發(fā)送部,12接收部,14、31、52天線,20、37控制部,21發(fā)送數(shù)據(jù)生成部,22接收數(shù)據(jù)處理部,33循環(huán)器,32發(fā)送電路,34接收電路,35加權(quán)電路,36合成電路,50、51、54RFID標簽,53、55標簽殼,60搬運物品,62RFID讀寫器。具體實施方式(1)第一實施方式下面,參照附圖,針對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1是表示本發(fā)明的實施方式的RFID標簽系統(tǒng)100的整體結(jié)構(gòu)的框圖。RFID標簽系統(tǒng)100包括RFID讀寫器10、RFID標簽50。RFID讀寫器10包括整體控制RFID讀寫器10控制部20、與控制部20連接的發(fā)送部11及接收部12、與發(fā)送部11及接收部12連接的天線13??刂撇?0包括:CPU(中央處理器)23,其對控制部20進行控制;發(fā)送數(shù)據(jù)生成部21,其由CPU23控制,生成指令(command)等的規(guī)定的發(fā)送數(shù)據(jù);接收數(shù)據(jù)處理部22,其處理從RFID標簽50接收的接收數(shù)據(jù)。經(jīng)由發(fā)送部11及天線13將由發(fā)送數(shù)據(jù)生成部21生成的數(shù)據(jù)發(fā)送至RFID標簽50。另外,來自RFID標簽50的信號經(jīng)由天線13、接收部12而在接收數(shù)據(jù)處理部22中被處理。首先,針對本發(fā)明的第一實施方式進行說明。在第一實施方式中,RFID讀寫器10與RFID標簽50利用斜極化波(inclinedpolarization)進行通信。在此,斜極化波是指,水平方向的電場與垂直方向的電場的合成波的朝向(方向)為與地面和/或墻壁相交的方向。此外,例如,右傾斜45度的斜極化波在地面和/或墻壁發(fā)生反射時變化成左傾斜45度的斜極化波。在此,水平極化波與垂直極化波在地面等發(fā)生反射時具有相位差。由于在金屬面上的水平極化波與垂直極化波的反射點的相位差為約180°,所以右傾斜45度的極化波的反射波為左傾斜45度。即,從RFID讀寫器10輸出的以斜極化波方式入射到地面和/或墻壁等的電波的極化波方向變化90度。因此,在RFID標簽50的位置上,非反射波與反射波作為交叉極化波成分存在。如上所述,由于非反射波與反射波為交叉極化波成分,并且,RFID標簽采用線極化波,所以通過使RFID標簽的極化面與非反射波的極化面一致,能夠減小反射波的影響。根據(jù)上述效果,若使RFID讀寫器的天線與RFID標簽的天線一并傾斜,則非反射波與RFID標簽的極化波方向一致,但反射波與RFID標簽的天線的極化波方向不一致,從而能夠大幅度地減小反射波的影響。若能夠減小反射波的影響,則能夠如背景技術(shù)記載的那樣防止無效點的發(fā)生。接著,對以傾斜的方式將RFID標簽50設置在物品上的具體例子進行說明。圖2是例如在板(palette)這樣的長方體的搬運物品(搬運介質(zhì))60的一側(cè)的端面設置有RFID標簽51的情況的圖。RFID標簽51設置于搬運物品60的一側(cè)的端面,以相對于構(gòu)成搬運物品60的端面的矩形的邊向傾斜方向傾斜的方式設置RFID標簽51的天線52(圖中用虛線表示)。若像這樣,以相對于構(gòu)成搬運物品60的端面的矩形的邊向傾斜方向傾斜的方式安裝RFID標簽51,則RFID標簽的天線52必然配置成相對于地面和/或墻壁面傾斜。此外,在此,示出了以相對于地面和/或墻壁面傾斜的方式設置RFID標簽51的天線52的情況的例子,此時,優(yōu)選地,將RFID讀寫器的天線作為棒狀,以使該棒狀相對于水平面及垂直面傾斜的方式進行設置。另外,若使RFID標簽51的天線52與RFID讀寫器的天線兩者的傾斜度一致,并且以相對于地面和/或墻壁面傾斜的方式進行設置,則可以獲得最大的效果。此外,RFID讀寫器的天線可以為貼片天線(Patchantenna)或隙縫天線(Slotantenna),在使用貼片天線的情況下,可以以相對于地面和/或墻壁面產(chǎn)生斜極化波的方式配置供電點。接著,針對在該情況下的效果進行說明。圖3A、3B是表示在用于檢測現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)(圖3A)與第一實施方式的結(jié)構(gòu)(圖3B)的效果的差的實驗中所使用的裝置的圖。在此,取代地面,而沿著橫(側(cè)面)方向設置金屬板61,檢測在相對于金屬板61沿著平行(水平)方向設置RFID標簽56的天線52的情況下(圖3A)與在相對于金屬板61沿著傾斜45度方向設置RFID標簽56的天線52的情況下(圖3B)的接收電平(信號分貝)的變動。圖4是表示檢測結(jié)果的曲線圖。在此,RFID讀寫器62的天線(圖中省略)也與RFID標簽55的天線52的朝向相同。在圖4中,縱軸表示接收電平(dB),橫軸表示到RFID讀寫器62的距離(m)。實線表示在垂直設置的情況下的接收數(shù)據(jù),虛線表示在以傾斜45度的方式設置了上述天線52的情況下的接收數(shù)據(jù)。在實驗環(huán)境中,能夠確認:在垂直設置的情況下,在與RFID讀寫器62相距2m的位置產(chǎn)生無效點,但是在傾斜設置的情況下,能夠大幅度地減小影響。因此,能夠了解到:斜極化波對防止在地面等的以反射為主的環(huán)境中的丟失信號起很大的作用。(2)第二實施方式接著,針對本發(fā)明的第二實施方式進行說明。在上述實施方式中,以使RFID標簽51傾斜的方式設置了該RFID標簽51(參照圖2),如圖5A所示,該RFID標簽51在矩形狀的標簽殼53a上具有沿著水平方向延展的天線52a,該矩形狀的標簽殼53a由相對置的一對水平方向的邊和相對置的一對垂直方向的邊構(gòu)成。與此相對,在該實施方式中,以使RFID標簽51的天線相對于反射面(地面和/或墻壁)傾斜接近45度左右的方式配置該RFID標簽51的天線。地面和/或墻壁等的結(jié)構(gòu)物相對于地面水平或者垂直,配置成傾斜的結(jié)構(gòu)物很少。即,通常,反射點相對于地面水平或者垂直。另外,由于將RFID標簽設置在板等上,所以大多是在水平方向或垂直方向的狀態(tài)下使用RFID標簽。因此,若以相對于地面和/或墻壁傾斜的方式設置RFID標簽的天線,則基本上從全部的反射點來看,都為傾斜的極化波。圖5B示出了本實施方式的RFID標簽的立體圖。如圖5B所示,在本實施方式中,RFID標簽54具有設置在矩形狀的面上的長形的天線52b。天線52b設置于RFID標簽54的標簽殼53b上,沿著相對于構(gòu)成標簽殼53b的矩形狀的面的邊54a、54b傾斜的方向延伸。另外,標簽殼53b可以為包括天線52b的成型體。通常,RFID標簽安裝在物品的標簽安裝部上,標簽安裝部設置成與構(gòu)成物品的矩形狀的面的邊平行或者垂直。因此,僅將RFID標簽安裝在矩形狀的標簽安裝部上即能夠使極化面傾斜。即,在本實施方式中,由于RFID標簽54的天線52b自身設置成傾斜的狀態(tài),所以用戶只要像通常那樣將RFID標簽54安裝在規(guī)定的標簽安裝部上,就能夠?qū)⑻炀€52b自動設置成傾斜的狀態(tài),因此,用戶能夠無意識地使用斜極化波。此外,在本實施方式中,使用了矩形的標簽殼,但標簽殼可以為具有在將RFID標簽安裝在物品上時成為底邊的邊的多邊形,也可以采用除了成為底邊的一個邊以外均為圓弧的形狀。此外,該情況當然也能夠達到與上述實施方式相同的效果。(3)第三實施方式接著,針對本發(fā)明的第三實施方式進行說明。在將RFID標簽安裝在板等上使用的情況下,不僅可以水平放置板,還可以垂直放置板。只要將RFID標簽以該RFID標簽準確地傾斜45度的方式安裝在板上,無論任何情況都能夠適用,但實際上還存在如下情況。在該情況下,若采用第一及第二實施方式,則會發(fā)生通信不良,僅使用斜極化波不能夠適用于水平放置/垂直放置這兩種狀態(tài)的板。例如,在水平放置板時,以右傾斜45度設置標簽,而在豎立該板的情況下則變成左傾斜45。在將RFID讀寫器的極化面以水平放置為基準而設置成右傾斜45度的情況下,RFID標簽的極化面沒有與RFID讀寫器的極化面一致,因此不能讀取信號。在此,本第三實施方式為在這種情況下也能夠應用的系統(tǒng)。在通信領域中,為了減小地面反射的影響,有時采用圓極化波來作為相對置的發(fā)送/接收天線所用的電波。然而,通常,RFID標簽的天線為偶極(Dipole)形狀,即作為線極化波天線進行動作。因此,就RFID讀寫器與RFID標簽之間的通信而言,極化波分集(Diversity)的效果很小,與有無地面等的反射無關,由標簽的朝向來決定最大的極化面。因此,通過固定的極化波來發(fā)送/接收RFID讀寫器的信號。在此,在本RFID標簽系統(tǒng)的實施方式中,在將RFID標簽的天線設置為傾斜的狀態(tài)下與RFID讀寫器通信,RFID讀寫器對垂直極化波與水平極化波進行分離,并且能夠利用極化波分集,進行最大比合成。另外,由于該天線發(fā)送圓極化波的電波,所以能夠應用貼片天線。圖6是表示在該情況下的RFID標簽系統(tǒng)的RFID讀寫器的整體的電路結(jié)構(gòu)的框圖。本實施方式的RFID讀寫器30包括:天線31;發(fā)送電路32,其經(jīng)由天線31發(fā)送所期望的數(shù)據(jù);接收電路34a,其接受水平極化波成分;接收電路34b,其接收通過90度相位器31a使接收信號的相位變更90度之后的垂直極化波成分;合成電路36,其與這些接收電路34a、34b連接,對這些接收電路34a、34b的信號進行合成;循環(huán)器33a、33b,其分別切換接收電路34a、34b與發(fā)送電路32;控制部37,其控制上述所有的電路。接收電路34a、34b分別接收水平極化波成分及垂直極化波成分的信號,通過合成電路36來邏輯性地進行合成??刂撇?7通過合成電路36重建數(shù)據(jù),以使得總是保持最大的信噪比(S/N)。圖7是表示在該情況下的RFID讀寫器30的控制部37的動作的流程圖。從發(fā)送電路32經(jīng)由天線31發(fā)送用于起動圖中省略的RFID標簽的起動數(shù)據(jù)(S11)。通過天線31接收來自RFID標簽的信號。此時,接收電路34a接收水平極化波成分,接收電路34b接收垂直極化波成分(S12)??刂撇?7將接收的數(shù)據(jù)分別保存在圖中省略的存儲器內(nèi)(S13)?;谒4娴臄?shù)據(jù),通過合成電路36進行最大比合成(S14)。具體來說,通過合成水平極化波成分和垂直極化波成分,使得接收信號的信噪比大于由合成電路36分別接收水平極化波成分和垂直極化波成分的情況的信噪比。因此,合成電路作為合成單元及優(yōu)化合成單元工作。另外,優(yōu)化合成單元還可以構(gòu)成為選擇水平極化波成分與垂直極化波成分的接收信號中信噪比高的一方。在上述說明中,說明了利用水平極化波和垂直極化波進行接收的方式,但利用右傾斜45度極化波及左傾斜45度極化波進行接收也能夠達到相同的效果。接著,針對本實施方式的效果的驗證進行說明。為了驗證本實施方式的效果,取代圖6示出的電路,而手動切換水平/垂直天線,確認無效點的不同。圖8是表示本驗證所使用的整體結(jié)構(gòu)的框圖。在驗證中,使RFID標簽50與RFID讀寫器40相對置,與圖3A、3B同樣地,在RFID標簽50與RFID讀寫器40的側(cè)面設置金屬的墻壁面61來作為反射面。另外,圖中10a為非反射波,10b為反射波。RFID讀寫器40包括:發(fā)送天線32和接收天線34、切換發(fā)送天線32和接收天線34的循環(huán)器33、與循環(huán)器33連接的控制部39。圖9是表示在采用圖8的結(jié)構(gòu)手動切換接收天線34時,在水平極化波H(圖中的虛線)、垂直極化波V(圖中的雙點劃線)、合成了水平極化波H和垂直極化波V而分別使接收電平達到最高狀態(tài)下的通信距離(橫軸),與RFID讀寫器40的接收電平(dB)的關系的曲線圖。此外,在圖中還示出了圓極化波CIR(圖中的單點劃線)的情況,以作參考。水平極化波H、垂直極化波V,根據(jù)通信距離的長短,各自接收電平的變動很大,但是,若對水平極化波H與垂直極化波V進行合成,將兩者中的處于接收電平最高的狀態(tài)的數(shù)據(jù)相連(圖中用實線表示的數(shù)據(jù)),則能夠獲得不受通信距離的影響的很高的接收電平。即,能夠確認:若利用合成電路進行最大比合成,則能夠減少無效點。此外,在該情況下,能夠得到比作為參考而示出的圓極化波CIR更高的接收電平。另外,在上述實施方式中,從設置面積等的觀點出發(fā),針對利用一根天線兼用作發(fā)送/接收天線的情況進行了說明,但還可以分別設置發(fā)送/接收天線。另外,在本實施方式中,如圖6所示,針對設置了兩個接收電路的情況進行了說明。然而,也可以設置一個接收電路,并設置切換電路來分時(按照時間)進行處理,以兩次的通信結(jié)果作為基準進行計算。此外,在本實施方式中說明的通過分時(按照時間)進行處理的方法,作為自適應陣列天線(AdaptiveArrayAntenna)的控制方法,已知有在例如日本專利4581534號公報等中公開的公知的技術(shù),因此,省略具體的說明。上面,參照附圖,對本發(fā)明的實施方式進行了說明,本發(fā)明不限于圖中示出的實施方式。針對圖中示出的實施方式,在與本發(fā)明相同的范圍內(nèi),或者在等同的范圍內(nèi),能夠進行各種各樣的修正或變形。由于本發(fā)明的RFID標簽系統(tǒng)不產(chǎn)生無效點,所以有利于用作RFID標簽系統(tǒng)。
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