JP2008042734A - Rfid data carrier and rfid data carrier supporting member - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電波により非接触で各種データの送受信が行われるRFIDデータキャリアとRFIDデータキャリア用支持部材に関する。 The present invention relates to an RFID data carrier in which various types of data are transmitted and received by radio waves in a non-contact manner and a support member for the RFID data carrier.
従来、商品や荷物等の物品に関する各種データを管理する方法として、物品に取り付けられたタグとしてRFID(Radio Frequency Identification)データキャリアと呼ばれる送受信機を設けたシステムがある。このRFIDデータキャリアを用いたシステムでは、RFIDデータキャリアの情報の読み取り及び書き込みを行う読み取り書き込み装置を備え、コントローラで制御された電波を読み取り書き込み装置のアンテナから送信し、RFIDデータキャリアに対し非接触で、各種データの読み書きを行う。またこのシステムの他の利用例として、駐車場や建物の入口のゲート側近に取り付けた読み取り書き込み装置のアンテナに、RFIDデータキャリアをかざして、ゲートの施解錠を行う入退出管理にも用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for managing various data related to goods such as goods and luggage, there is a system provided with a transceiver called an RFID (Radio Frequency Identification) data carrier as a tag attached to the goods. This system using an RFID data carrier includes a read / write device that reads and writes information on the RFID data carrier, transmits radio waves controlled by the controller from the antenna of the read / write device, and does not contact the RFID data carrier. Then, read and write various data. As another example of this system, it is also used for entrance / exit management to lock and unlock the gate by holding the RFID data carrier over the antenna of the reading / writing device installed near the gate side of the entrance of a parking lot or building. Yes.
RFIDデータキャリアの構造は、データが記録され送受信回路等を備えたIC部とアンテナ部を、合成樹脂などから成るカード状の支持体に実装したものである。また、そのアンテナ部の形状は、認識距離の延長及び動作安定化のため、各種のパターン形状が知られている。 The structure of the RFID data carrier is such that an IC part and an antenna part, in which data is recorded and provided with a transmission / reception circuit, are mounted on a card-like support made of synthetic resin or the like. In addition, as the shape of the antenna portion, various pattern shapes are known for extending the recognition distance and stabilizing the operation.
例えば、アンテナ部の形状としては、特許文献1の従来技術に開示されているように、IC部を中心として同一直線上に延びる一対のダイポール素子を有したダイポールアンテナ型がある。また、IC部を有する直線状の放射器を備え、放射器よりも短い直線状の導波器と、放射器よりも長い直線状の反射器とが放射器を挟んだ両側に、等間隔で平行に配置され形成された3素子八木アンテナ型がある。さらに、IC部を有する直線状の放射器を備え、放射器よりも短い同一長さの直線状の導波器が放射器を挟んだ両側に等間隔で平行に配置された、双方向八木アンテナ型もある。
For example, as the shape of the antenna portion, there is a dipole antenna type having a pair of dipole elements extending on the same straight line with the IC portion as the center, as disclosed in the prior art of
また、特許文献1の発明は、アンテナ部の放射器と導波器の線長と線幅、及び間隔を適宜に設定することにより、アンテナの指向性の強弱を調節することが可能なRFIDデータキャリアを開示している。
Further, the invention of
そのほか、特許文献2は、支持材である基材が吸水せず、通信距離の低下を軽減する基材を有したRFIDデータキャリアを開示している。また、特許文献3では、RFIDデータキャリアであるタグとアンテナ間の距離が、より広範囲または遠距離に位置しても、安定的に認識される受信/送信感度の高い子局側アンテナが形成されたRFIDタグのアンテナ構造を開示している。
従来の一般的RFIDデータキャリアを用いた入退出管理システムでは、読み取り書き込み装置のアンテナは入口側近に設置され、入室する際に、カード状に形成されたRFIDデータキャリアとの信号の授受によりドア等を解錠する。このとき、読み取り書き込み装置のアンテナ面に、RFIDデータキャリアのカード面を平行にかざして、認識させているが、認識可能な距離が短く、誤認識が生じやすかった。 In a conventional entrance / exit management system using a general RFID data carrier, the antenna of the reading / writing device is installed near the entrance side, and when entering the room, a door is received by exchanging signals with the RFID data carrier formed in a card shape. To unlock. At this time, the card surface of the RFID data carrier is held in parallel with the antenna surface of the reading / writing device, but the recognizable distance is short and erroneous recognition is likely to occur.
また、特許文献1の従来技術や特許文献1〜3に開示されたアンテナ構造の場合、読み取り書き込み装置のアンテナ面に対してRFIDデータキャリアのカード面を垂直にして、且つRFIDデータキャリアのアンテナが読み取り書き込み装置のアンテナ面に平行に並ぶようにカードを向ける必要がある。しかし、このような配置でカードを向ける動作は、カード面を読み取り書き込み装置のアンテナ面に平行にして認識させていた従来の一般的システムとはが異なり、使いづらいものである。
Further, in the case of the antenna structure disclosed in the prior art of
この発明は、上記従来技術の問題に鑑みて成されたもので、使い勝手が良く感度が良好で認識距離が長いRFIDデータキャリアとRFIDデータキャリア用支持部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide an RFID data carrier and an RFID data carrier support member that are easy to use, have good sensitivity, and have a long recognition distance.
この発明は、板状に形成された絶縁性の支持体と、外部の読み取り書き込み装置からの電波によりデータの通信を行う通信回路およびデータを読み書き可能に記憶する記憶素子を有して前記支持体に取り付けられたIC部と、このIC部に接続され前記支持体に設けられた導電性のアンテナ部から成るRFIDデータキャリアであって、前記アンテナ部は、直線状等の細長い導電性材料から成り前記IC部に接続した放射器と、前記放射器を挟んで両側に平行に位置した直線状等の細長い導電性材料の反射器により構成され、前記反射器は前記放射器より長く形成され、前記反射器と放射器の間隔が使用電波の波長の1/2〜1/4の長さに設定されているRFIDデータキャリアである。 The present invention includes an insulating support formed in a plate shape, a communication circuit that performs data communication using radio waves from an external read / write device, and a storage element that stores data in a readable / writable manner. An RFID data carrier comprising an IC part attached to the IC part and a conductive antenna part connected to the IC part and provided on the support, wherein the antenna part is made of an elongated conductive material such as a straight line. The radiator is connected to the IC part, and is formed of a reflector of a linear conductive material such as a straight line located parallel to both sides of the radiator, the reflector being formed longer than the radiator, In the RFID data carrier, the distance between the reflector and the radiator is set to a length of ½ to ¼ of the wavelength of the used radio wave.
前記放射器と前記反射器間の間隔を、使用電波の波長の約0.4〜0.5倍の長さに設定して成るものである。または、前記放射器と一方の前記反射器間の間隔を使用電波の波長の約0.3倍の長さに設定し、前記放射器と他方の前記反射器間の間隔を使用電波の波長の約0.4倍の長さに設定して成るものである。 The distance between the radiator and the reflector is set to a length of about 0.4 to 0.5 times the wavelength of the used radio wave. Alternatively, the interval between the radiator and one of the reflectors is set to about 0.3 times the wavelength of the used radio wave, and the interval between the radiator and the other reflector is set to the wavelength of the used radio wave. The length is set to about 0.4 times.
またこの発明は、板状に形成された絶縁性の支持体表面の両側に、互いに平行に位置した直線状等の細長い導電性材料の反射器を備え、この反射器の間に、外部の読み取り書き込み装置からの電波によりデータの通信を行う通信回路およびデータを読み書き可能に記憶する記憶素子を有して前記支持体に取り付けられるIC部と、このIC部に接続され前記支持体に設けられる直線状等の細長い導電性材料から成り前記IC部に接続した放射器とが積層可能に形成され、前記反射器は前記放射器より長く形成され互いに平行に位置し、前記反射器と放射器の間隔が使用電波の波長の1/2〜1/4の長さになるように設定されるRFIDデータキャリア用支持部材である。 In addition, the present invention is provided with reflectors of elongated conductive materials such as straight lines positioned parallel to each other on both sides of the surface of the insulating support formed in a plate shape, and external readings are provided between the reflectors. An IC unit attached to the support body having a communication circuit for communicating data by radio waves from the writing device and a storage element for storing data in a readable and writable manner, and a straight line connected to the IC part and provided on the support body A radiator made of an elongated conductive material such as a shape is formed so as to be able to be stacked, and the reflector is formed longer than the radiator and is located in parallel with each other, and the distance between the reflector and the radiator Is a support member for an RFID data carrier set so as to be 1/2 to 1/4 of the wavelength of the used radio wave.
この発明のRFIDデータキャリアとRFIDデータキャリア用支持部材によれば、読み取り書き込み装置のアンテナ面に、カード状に形成されたRFIDデータキャリアの面をほぼ平行にかざして読み取りまたは書き込み可能なため、一般的なカード状のRFIDデータキャリアと同様に使いやすいものである。さらに、アンテナ利得が増大し通信可能な距離が長くなり、より使いやすいものである。 According to the RFID data carrier and the RFID data carrier supporting member of the present invention, reading or writing can be performed by holding the surface of the RFID data carrier formed in a card shape substantially parallel to the antenna surface of the reading / writing device. Like a typical card-like RFID data carrier, it is easy to use. Furthermore, the antenna gain increases and the communicable distance becomes longer, making it easier to use.
以下、この発明のRFIDデータキャリアの第一実施形態について、図1〜図4を基にして説明する。このRFIDデータキャリア10は、図1などに示すように、矩形のカード状に成形された支持材12表面に、IC部14と、導電性材料により形成したアンテナ部16とを実装したものである。
Hereinafter, a first embodiment of the RFID data carrier of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1 and the like, the
このRFIDデータキャリア10の通信方式は、周波数が2.45GHz帯のマイクロ波の電波を利用する方式を採用しており、静電結合方式や電磁誘導方式などの他の通信方式に比べ、通信距離が比較的広範囲に亘る。そして、図示しない外部の読み取り書き込み装置用のコントローラで制御されたマイクロ波の電波を読み取り書き込み装置のアンテナから送信し、その送信された電波をRFIDデータキャリア10のアンテナ部16で受信することにより、読み取り書き込み装置とRFIDデータキャリア10との間で、各種データの送受信が非接触で行われる。
The communication method of the
この実施形態のRFIDデーアキャリア10の支持体12は、図1(a)(b)に示すように、紙や合成樹脂などの絶縁性材料の板材から成り、支持体12の素材としては、紙の他、ポリエチレン、塩化ビニール、アセテート、ポリカーボネート、アクリルなどの合成樹脂や、ベークライト、マイカレックス、ガラス、セラミックス、石、布、不織布などで、常温時に、カード状またはフィルム状で平板に形成可能なものが用いられている。そして、支持体12の一方の面に、アンテナ部16が設けられている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
IC部14は、通信回路と記憶素子であるメモリが内蔵された薄型の集積回路チップから成る。メモリとしては、EEPROMやフラッシュメモリを用いることにより、電池レスタイプのデータキャリアとして使用できる。
The
アンテナ部16は、図2に示すように、支持体12の中央部に位置し、支持体12の短辺と平行に配置された放射器20と、その両側にS1、S2の間隔を適宜に設けて配置された各反射器22により構成されている。
As shown in FIG. 2, the
放射器20は、その中央位置付近に図示しない給電部が設けられ、給電部の両端にIC部14の電極が接続され、IC部14の通信回路に電気的に接続されている。放射器20は、導電性の皮膜からなり、たとえば、銀ペースト、黒鉛、カーボン等を含有した導電性塗料や金属箔により形成されている。放射器20は、図2に示すように、支持体12上に、幅W1、長さL1でパターン印刷して構成され、または金属箔を貼付して形成されている。放射器20は、図示しない外部の読み取り書き込み装置のアンテナから送信された電波を捕捉するとともに、読み取り書き込み装置のアンテナに向けて電波を放射する機能を有している。
The
反射器22は、支持体12の長辺方向の両端部近傍で、短辺と各々平行な位置に、直線状に形成されて各々配置されている。また、反射器22は、各放射器20と同様に、導電性の皮膜からなり、図2に示すように、たとえば、銀ペースト、黒鉛、カーボン等を含有した導電性塗料を支持体12上へ、幅をW2でパターン印刷し、または金属箔を貼付して形成されている。反射器22の長さL2は、放射器20の長さL1より長く形成されている。
The
この発明の実施形態では、使用周波数f=2448.875MHzとして、波長λ=122.5mmである。そして、図1(b)に示すように、RFIDデータキャリア10のアンテナ部16の指向性は、支持体12の表面に対して直角方向に設定されている。
In the embodiment of the present invention, the operating frequency f is 2448.875 MHz, and the wavelength λ is 122.5 mm. Then, as shown in FIG. 1B, the directivity of the
放射器20と一対の反射器22の構成は、放射器20と反射器22の各素子の線長および線幅と、放射器20と各反射器22の間隔を、例えば次の通りに設定する。放射器20のL1=43mm、W1=3mmとし、各反射器22のL2=62.5mm、W2=2.0mmとする。なお、反射器22の長さL2は、実験的に反射器動作の最良値に設定した。また、W2は、波長λより小さい幅に設定している。そのほか、放射器20と各反射器22の間隔S1、S2は、実験では、S1=S2=λ/2で最高感度であるが、例えば一般的なカード型のRFIDデータキャリアの大きさに収まるように設定し、S1=45.5mm、S2=38.0mmとした。
In the configuration of the
この実施形態の放射器20と反射器22の動作は、図3に示すように、同位相で給電された3素子からなるビームアンテナ24と等価である。両側の反射器22は、放射器20と反射器22の間隔で0.5λ分、即ち180°位相が遅れ、再輻射にともなってさらに180°の位相遅れが生じて、放射器20とは合計360°の位相差となる。すなわち、放射器20とその両側に設けられた各反射器22の位相は、全て同相である。図3に示すように、3素子とも同相電流Iで励振されているとき、波長に比較して十分な距離d0の遠地点の電界強度Eは式(1)で示される。
E=(60I/d0)・sin(1.5πcosθ)/sin(0.5πcosθ)・・・(1)
なお、sin(1.5πcosθ)/sin(0.5πcosθ)は、3素子ビームアンテナの指向性係数を求めるものである。そして、図4は、電界強度Eと指向性係数をグラフに表した指向性図である。図4に示すように、アンテナ利得は、3倍で指向性パターンDが形成されている。
The operations of the
E = (60I / d 0 ) · sin (1.5πcos θ) / sin (0.5πcos θ) (1)
Note that sin (1.5πcos θ) / sin (0.5πcos θ) is for determining the directivity coefficient of the three-element beam antenna. FIG. 4 is a directivity diagram showing the electric field strength E and the directivity coefficient in a graph. As shown in FIG. 4, the antenna gain is 3 times and the directivity pattern D is formed.
なお、この発明の周波数範囲は、理論的には波長が電波の範囲であれば適用できるが実用範囲としては、100MHz〜10GHzである。日本のUHF以上のRFID周波数帯は2.45GHz帯および952〜955MHzであるが、可能であれば、上記の100MHz〜10GHzがより好ましい。 The frequency range of the present invention is theoretically applicable as long as the wavelength is in the radio wave range, but is practically 100 MHz to 10 GHz. The RFID frequency band above UHF in Japan is the 2.45 GHz band and 952 to 955 MHz. If possible, the above 100 MHz to 10 GHz is more preferable.
この実施形態のRFIDデータキャリア10によれば、入退出管理システムなど、出入口側近の壁面に設置された読み取り書き込み装置のアンテナに、カード状に形成されたRFIDデータキャリア10の表面を平行にかざして通信可能なため、従来のカード状のRFIDデータキャリアと使い勝手が変わらないものである。また、支持体12の上に形成された放射器20と、その両側の平行な位置にそれぞれ配置された反射器22の間隔を、使用電波の波長λに対して、λ/2〜λ/4の長さに近い値に設定することにより、RFIDデータキャリア10のアンテナ利得が向上し、読み取り書き込み装置のアンテナに支持体12を平行にかざす動作時においても、通信可能距離が長く、容易に正確な認識が可能となるものである。
According to the
次に、この発明の第二実施形態について、図5に基づいて説明する。なお、ここで、上記実施形態と同様の部材は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態は、絶縁材から成る矩形で板状形成された支持体12から成るRFIDデータキャリア用支持部材30についてのもので、長辺方向の両端部近傍に、短辺と各々平行に直線状に反射器22が各々配置されているものである。反射器22は、予め支持体12に印刷等により導電性塗料で形成され、または金属箔が貼付されて形成されたものである。この支持体12には、後に各反射器22と平行に、支持体中央部に放射器とIC部が貼付される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same members as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. This embodiment is for an RFID data
この実施形態のRFIDデータキャリア用支持部材30によれば、IC部と放射器により形成された既存のRFIDデータキャリアの通信感度を向上させるRFIDデータキャリア用支持部材30を形成するもので、既存のRFIDデータキャリアの通信距離を容易に延長させることが出来る。さらに、読み取り書き込み装置のアンテナにRFIDデータキャリア用支持部材30の表面を平行にかざすことで、通信可能なため、使い勝手も良好なものである。
According to the RFID data
なお、この発明のRFIDデータキャリアは上記実施形態に限定されるものではなく、放射器の両側に規定の間隔で平行に反射器が形成され、反射器が放射器より長く形成されていればよく、放射器と反射器は直線状以外に細長く形成され、湾曲したものでも良く、使用する周波数により、幅や長さを適宜設定可能なものである。また、各部材の形状や素材など適宜変更可能である。 The RFID data carrier of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is sufficient that reflectors are formed in parallel at regular intervals on both sides of the radiator, and the reflector is formed longer than the radiator. The radiator and the reflector may be formed in an elongated shape other than a straight shape, may be curved, and the width and length can be appropriately set depending on the frequency used. In addition, the shape and material of each member can be appropriately changed.
この発明の一実施例によるRFIDデータキャリア10の読み取り実験データを表1に挙げる。この実験では、図6に示すように、RFIDデータキャリア10を段ボール製の箱26に取り付けて、図示しない読み取り書き込み装置のアンテナ18に相対させて配置した。そして、読み取り書き込み装置がRFIDデータキャリア10を認識する最大通信可能距離dを測定した。なお、RFIDデータキャリア10のアンテナを構成する放射器20及び反射器22は、図2の各寸法において表1に示すように、一般的なカード型に用いられる放射器20の幅W1及び長さであるW1=3mm、L1=43mmに固定した。また、反射器22の幅W2は、実験の結果から、W2=2.0mmに固定した。
Table 1 shows the reading experiment data of the
そして、反射器22の長さL2、放射器20と各反射器22との間隔S1、S2を適宜変更して、最大通信可能距離dを測定した。なお、使用する周波数fを2448.875MHz、波長λが122.5mmであり、この周波数と波長から放射器20と各反射器22の理論上のS1、S2の最適値は、λ/2=61.3mmまたはλ/4=30.6mmである。この実験の測定結果を表1に示す。表1において、(キ)はアンテナ部が放射器のみの構成であり、(ア)〜(カ)は反射器を備えた構成である。
Then, the maximum communicable distance d was measured by appropriately changing the length L2 of the
この測定結果によると、図6に示すように、最大通信可能距離dは、理論値と同じ放射器20の両側に設けられた各反射器22との距離がλ/2の時の、(ア)の2250mmであった。また、一般的な大きさのカード型の支持体12に形成された、RFIDデータキャリア10である(オ)では、最大通信可能距離dが2150mmであり、表1では2番目に長い最大通信可能距離であり、十分な通信距離を有するものであった。(オ)の例は、支持体のカードを小さくすることができ、より実用的である。
According to this measurement result, as shown in FIG. 6, the maximum communicable distance d is (A) when the distance to each
また、(イ)、(ウ)でも、アンテナ部のみの構成と比較して、2倍程度の最大通信可能距離dを得た。その他、(カ)では、(オ)と同様にS1、S2の距離を異なるものとし、反射器の長さが(オ)と比較して短いものであったが、アンテナ部のみの構成と比較して、2倍程度の最大通信可能距離dを得ることができ、この場合も、支持体のカードを小さくすることができ実用的である。 Also, in (A) and (C), the maximum communicable distance d that is about twice that of the configuration of only the antenna unit was obtained. In addition, in (F), the distance between S1 and S2 is different as in (E), and the length of the reflector is shorter than that in (E). Thus, a maximum communicable distance d of about twice can be obtained, and in this case as well, the support card can be made small, which is practical.
その他、(エ)は、S1、S2が短くその方向の支持体寸法を小さくすることができるが、反射器の長さが長い割には、最大通信可能距離dの延長効果が小さく、用途が限られるものである。 In addition, (d) is short in S1 and S2 and can reduce the size of the support in that direction, but the effect of extending the maximum communicable distance d is small for a long reflector length, It is limited.
10 RFIDデータキャリア
12 支持体
14 IC部
16 アンテナ部
20 放射器
22 反射器
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Reflectors made of elongated conductive material positioned parallel to each other are provided on both sides of the surface of the insulating support formed in a plate shape, and data communication is performed between the reflectors by radio waves from an external read / write device. An IC part that has a communication circuit for performing data storage and a memory element that stores data in a readable and writable manner and is attached to the support body, and an elongated conductive material that is connected to the IC part and provided on the support body. Connected radiators are formed so as to be capable of being stacked, and the reflectors are formed longer than the radiators and are parallel to each other, and the distance between the reflectors and the radiators is ½ to ¼ of the wavelength of the used radio wave. A support member for an RFID data carrier, which is set to have a length of
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Legal Events
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110622 |