JP4989663B2 - RF tag read / write device - Google Patents
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本発明は、誘電体アンテナにより放射・捕捉される電波を介してＲＦタグに対してデータを読み書きするＲＦタグ読み書き装置に関する。 The present invention relates to an RF tag read / write device that reads and writes data from and to an RF tag via radio waves radiated and captured by a dielectric antenna.
誘電体アンテナが基板上に実装されている構成として例えば特許文献１、２に示すものがある。
As a configuration in which a dielectric antenna is mounted on a substrate, for example, there are those shown in
ところで、ＲＦタグを利用したデータ通信は長い通信距離を確保することができる点に特徴を有するが、小型のＲＦタグ読み書き装置やハンディ型のＲＦタグ読み書き装置では、構造上の制約により、アンテナのサイズを適切に確保することが困難であり、利得を高めることができず、所望の通信距離を確保することができないのが現状である。 By the way, data communication using an RF tag is characterized in that a long communication distance can be secured. However, in a small RF tag read / write device or a handy type RF tag read / write device, due to structural limitations, the antenna It is difficult to ensure the size appropriately, the gain cannot be increased, and the desired communication distance cannot be ensured at present.
又、アンテナの方式としては直線偏波と回転偏波とがあるが、直線偏波はアンテナとＲＦタグとの位置関係によりデータ通信が成立する場合と成立しない場合とがあり、ハンディ型のＲＦタグ読み書き装置のようなＲＦタグとの相対位置が変動する態様には不適であり、回転偏波が望まれている。しかしながら、回転偏波はアンテナの面上に電流を流す必要があり、アンテナのサイズを大きくする必要がある。このような事情からも、アンテナのサイズが小さい場合には、利得を高めることができず、所望の通信距離を確保することができない。 In addition, there are linearly polarized waves and rotationally polarized waves as antenna systems, but linearly polarized waves may or may not be established depending on the positional relationship between the antenna and the RF tag. It is unsuitable for a mode in which the relative position with the RF tag such as a tag read / write device varies, and rotational polarization is desired. However, rotationally polarized waves require an electric current to flow on the surface of the antenna, and the size of the antenna needs to be increased. For this reason, when the antenna size is small, the gain cannot be increased and a desired communication distance cannot be secured.
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンテナのサイズに制約がある場合であっても、所望の通信距離を適切に確保することを可能とするＲＦタグ読み書き装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to read and write an RF tag that can appropriately secure a desired communication distance even when the size of the antenna is limited. To provide an apparatus.
請求項１に記載した発明によれば、誘電体の上部に導体部が搭載されてなる誘電体アンテナ背面側に、誘電体アンテナの導体部が電波を放射する放射方向とは反対側に位置するように導体部材を設け、導体部材を長手方向の寸法が誘電体アンテナの導体部により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されている一の導体部材と一の導体部材に対して長手方向に設けられている他の導体部材とを有し、一の導体部材と他の導体部材とが両者を直流的に接続し且つ高周波的に分離する性質を有する接続手段を介して接続されるように構成したので、一の導体部材を誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、誘電体アンテナから直接放射された電波と誘電体アンテナから放射されて一の導体部材で反射された電波とを合成させることで利得を高めることができる。これにより、誘電体アンテナのサイズに制約がある場合であっても、所望の通信距離を適切に確保することができる。 According to the first aspect of the present invention, the conductor portion of the dielectric antenna is located on the side opposite to the radiation direction in which the radio wave is radiated, on the back side of the dielectric antenna in which the conductor portion is mounted on the dielectric. A conductor member having a dimension corresponding to one half of the wavelength of the radio wave radiated and captured by the conductor portion of the dielectric antenna; The other conductor member provided in the longitudinal direction with respect to the one conductor member, and the one conductor member and the other conductor member have a property of connecting both in a direct current and separating in a high frequency Since it is configured to be connected via the connecting means, one conductor member can function as a reflector that reflects the radio wave radiated from the dielectric antenna, and the radio wave and dielectric directly radiated from the dielectric antenna can be functioned. Radiated from the body antenna It is possible to increase the gain by causing synthesizing the radio wave reflected by one conductor member. Thereby, even if there is a restriction on the size of the dielectric antenna, a desired communication distance can be appropriately ensured.
すなわち、ＲＦタグ読み書き装置のサイズによっては導体部材の長手方向の寸法を誘電体アンテナにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも長く構成する必要があり、導体部材を誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させるには導体部材を分割せざるを得ないものであるが、単純に導体部材を分割すると、グランドとして機能させることができないという新たな問題が発生する。このような問題に対して、長手方向の寸法が誘電体アンテナにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されている一の導体部材と、一の導体部材に対して長手方向に設けられている他の導体部材とで構成し、それら一の導体部材と他の導体部材とを両者を直流的に接続し且つ高周波的に分離する性質を有する接続手段を介して接続して構成することにより、一の導体部材における他の導体部材側の端部において当該他の導体部材による影響を排除することができ、一の導体部材を誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板としても適切に機能させることができ、且つ、一の導体部材と他の導体部材とをグランドとして機能させることができる。 That is, depending on the size of the RF tag read / write device, it is necessary to configure the length of the conductor member in the longitudinal direction to be longer than the dimension corresponding to half the wavelength of the radio wave radiated and captured by the dielectric antenna. In order for the member to function as a reflector that reflects the radio waves radiated from the dielectric antenna, the conductor member must be divided, but if the conductor member is simply divided, it cannot function as the ground. New problems arise. With respect to such a problem, one conductor member having a dimension in the longitudinal direction corresponding to a half of the wavelength of the radio wave radiated and captured by the dielectric antenna, and one conductor member Connecting means having a property of connecting the one conductor member and the other conductor member in a direct current and separating them at a high frequency. By connecting and connecting, it is possible to eliminate the influence of the other conductor member at the end portion on the other conductor member side of the one conductor member, and the one conductor member is radiated from the dielectric antenna. A reflector that reflects radio waves can also function appropriately, and one conductor member and another conductor member can function as a ground.
また、請求項１に記載した発明によれば、誘電体アンテナ及びＲＦタグ制御手段を平板形状をなす多層基板上に実装し、一の導体部材を多層基板における多数の層のうち一の層をなす導体層から構成したので、誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させる一の導体部材を多層基板における多数の層のうち一の層をなす導体層を用いて実現することができる。 According to the first aspect of the present invention, the dielectric antenna and the RF tag control means are mounted on the multilayer substrate having a flat plate shape, and one conductor member is attached to one of the many layers in the multilayer substrate. Since it is composed of a conductor layer formed, a conductor member that functions as a reflector for reflecting radio waves radiated from a dielectric antenna is realized by using a conductor layer that is one of a number of layers in a multilayer substrate. Can do.
請求項２に記載した発明によれば、導体層をグランド層又は電源層から構成したので、誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させる一の導体部材を多層基板における多数の層のうち一の層をなすグランド層又は電源層を用いて実現することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the conductor layer is composed of the ground layer or the power supply layer, one conductor member that functions as a reflector that reflects the radio wave radiated from the dielectric antenna is provided on the multilayer substrate. It can be realized by using a ground layer or a power supply layer which is one of the layers.
請求項３に記載した発明によれば、接続手段をインダクタにより構成したので、インダクタを適用することで一の導体部材を誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として適切に機能させることができる。
According to the invention described in
請求項４に記載した発明によれば、接続手段をインダクタとコンデンサとを備える並列共振回路により構成したので、インダクタとコンデンサとを備える並列共振回路を適用することで一の導体部材を誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として適切に機能させることができる。
According to the invention described in
請求項５に記載した発明によれば、並列共振回路の共振周波数が誘電体アンテナの導体部により放射・捕捉される電波の周波数と略一致するように構成したので、特性を最適化することができる。
According to the invention described in
請求項６に記載した発明によれば、誘電体アンテナの導体部により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されている羽導体部材を備え、一の導体部材の長手方向と羽導体部材の長手方向とが直交するように一の導体部材と羽導体部材とを配置したので、一の導体部材を誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させることができることに加えて、羽導体部材をも誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、所望の通信距離をより適切に確保することができる。又、羽導体部材を誘電体アンテナにより放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成したので、軸比を「１（０ｄＢ）」に近づけることにより、ＲＦタグ読み書き装置の向きに拘らずＲＦタグに対してデータを適切に読み書きすることができる。
According to the invention described in
請求項７に記載した発明によれば、羽導体部材を格納状態と展開状態との間で回動可能とし、格納状態で導体部材の長手方向に沿うように構成し、展開状態で一の導体部材の長手方向に対して直交する方向に誘電体アンテナの導体部により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法を有するように構成したので、ＲＦタグに対してデータを読み書きしないときには羽導体部材を格納状態に回動させ、ＲＦタグに対してデータを読み書きするときにのみ羽導体部材を展開状態に回動させれば良く、使い勝手を高めることができる。
According to the invention described in
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１乃至図６を参照して説明する。図１（ａ）はＲＦタグ読み書き装置の平面図を示しており、図１（ｂ）はＲＦタグ読み書き装置の縦断側面図を示している。ＲＦタグ読み書き装置（リーダライタ）１は、ユーザが把持可能なハンディ型のものであり、その筐体２は幅広な頭部２ａとユーザが把持する把持部２ｂとが組み合わされて構成されている。頭部２ａには例えば液晶ディスプレイからなる表示部３が設けられており、把持部２ｂには複数のキーが配列されてなるキー操作部４が設けられている。筐体２の内部にはメイン基板としての多層基板５が実装されており、その多層基板５の一方の表面部には誘電体アンテナ６とＲＦタグ制御部７（本発明でいうＲＦタグ制御手段）とが実装されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1A shows a plan view of the RF tag read / write device, and FIG. 1B shows a vertical side view of the RF tag read / write device. An RF tag read / write device (reader / writer) 1 is a handy type that can be gripped by a user, and a
図２（ａ）は誘電体アンテナ６が実装されている多層基板５の平面図を示しており、図２（ｂ）は誘電体アンテナ６が実装されている多層基板５の縦断側面図を示している。多層基板５は、その両表面部に電子部品を実装可能に構成されていると共に、その内部にはグランド層８（本発明でいう導体部材）及び電源層９が積層されている。上記した誘電体アンテナ６は、矩形状の誘電体１０の上部に金属板からなる導体部１１が搭載されて構成されている。多層基板５は、その長手方向の寸法（図２中「Ｌ１」にて示す）が誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも長く構成されている。グランド層８は、第１のグランド層８ａ（本発明でいう一の導体部材）と第２のグランド層８ｂ（本発明でいう他の導体部材）とが接続手段１２を介して接続されて構成されている。
2A is a plan view of the
第１のグランド層８ａは、その長手方向の寸法（図２中「Ｌ２」にて示す）が誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法と同等に構成されている。誘電体アンテナ６は、第１のグランド層８ａの長手方向の端部から誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法だけ離れた位置、つまり、第１のグランド層８ａの長手方向の中央部に搭載されている。接続手段１２は、第１のグランド層８ａと第２のグランド層８ｂとを直流的に接続し且つ高周波的に分離する性質を有する手段であり、具体的にはインダクタ１３の単体である。又、筐体２の内部にはＲＦタグ読み書き装置１の動作電力を各部に供給するバッテリ１４が搭載されている。
The
図３は、上記したＲＦタグ読み書き装置１の電気的な構成を機能ブロック図により示している。処理部１５は、ＣＰＵ１６、メモリ１７及び入出力部１８を有し、上記した表示部３、キー操作部４及びＲＦタグ制御部７を接続して構成されている。ＣＰＵ１６は、データ通信指令をＲＦタグ制御部７に出力することにより、送信データを変調して所定周波数の電波を誘電体アンテナ６から放射する送信処理及び誘電体アンテナ６により捕捉された所定周波数の電波を復調して受信データを抽出する受信処理をＲＦタグ制御部７により行わせる。又、ＣＰＵ１６は、表示指令を表示部３に出力することにより、各種の表示情報を表示部３に表示させ、ユーザがキー操作部４を操作したことに応じてキー操作部４から入力した操作信号を受付けて処理する。尚、処理部１５を構成する各種の電子部品は多層基板５の表面上に実装されている。尚、誘電体アンテナ６が放射・捕捉する電波の所定周波数は例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］である。
FIG. 3 is a functional block diagram showing the electrical configuration of the RF tag read / write
上記した構成では、第１のグランド層８ａの長手方向の寸法が誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法とされ、且つ、誘電体アンテナ６が第１のグランド層８ａの長手方向の中央部に搭載されている構成を採用しているが、これは、以下の理由を根拠とするものである。すなわち、発明者は、上記した第１のグランド層８ａを金属板と見做し、誘電体アンテナと金属板との関係について以下の（１）、（２）を測定した。尚、ここでいう第１のグランド層８ａの長手方向の中央部とはある程度の幅を有する範囲を示す。
（１）金属板の長さ（長手方向の寸法）を変化させたときのＶ偏波の最大利得の変化
（２）金属板の中央部から誘電体アンテナまでの距離を変化させたときのＶ偏波の最大利得の変化
In the configuration described above, the dimension in the longitudinal direction of the
(1) Change in the maximum gain of V polarization when the length (dimension in the longitudinal direction) of the metal plate is changed (2) V when the distance from the center of the metal plate to the dielectric antenna is changed Change in maximum polarization gain
図４は、上記した（１）における測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、金属板の幅が「４０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」、誘電体アンテナの位置が金属板の端部から「２５ｍｍ」のときに、金属板の長さａを「４０〜２００ｍｍ」で変化させたときの、Ｖ偏波の最大利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、金属板の長さが「約１４５ｍｍ」であるときにＶ偏波の最大利得が最良であることが判る。この金属板の長さである「約１４５ｍｍ」は誘電体アンテナ６が放射・捕捉する所定周波数である例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］の電波の波長の２分の１倍に近い値である。
FIG. 4 shows the measurement conditions (a) and measurement results (b) in (1) described above. The width of the metal plate is “40 mm”, and the distance from the back surface of the dielectric antenna to the metal plate is “5 mm”. When the position of the dielectric antenna is “25 mm” from the end of the metal plate and the length a of the metal plate is changed from “40 to 200 mm”, the change in the maximum gain of the V polarization is shown. Yes. As is apparent from this measurement result, it is understood that the maximum gain of the V polarization is the best when the length of the metal plate is “about 145 mm”. The length of the metal plate “about 145 mm” is a value close to one half of the wavelength of the radio wave of 952 to 954 [MHz], which is a predetermined frequency radiated and captured by the
図５は、上記した（２）における測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、金属板の幅が「４０ｍｍ」、金属板の長さが「１４０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」のときに、金属板の中央部から誘電体アンテナまでの距離ｂを「−５０〜０ｍｍ」で変化させたときの、Ｖ偏波の最大利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、金属板の中央部から誘電体アンテナまでの距離が「０ｍｍ」であるときに（誘電体アンテナが金属板の中央部に近いほど）Ｖ偏波の最大利得が最良であることが判る。これは、誘電体アンテナが金属板の中央部に搭載されていることにより、金属板が誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として機能し、誘電体アンテナから直接放射された電波と誘電体アンテナから放射されて金属板で反射された電波とが合成されることで利得が高められるためである。 FIG. 5 shows measurement conditions (a) and measurement results (b) in (2) described above. The width of the metal plate is “40 mm”, the length of the metal plate is “140 mm”, and the back surface of the dielectric antenna. When the distance from the center of the metal plate to the dielectric antenna is changed by “−50 to 0 mm” when the distance from the metal plate to the metal plate is “5 mm”, the change in the maximum gain of V polarization is Show. As is clear from this measurement result, when the distance from the central portion of the metal plate to the dielectric antenna is “0 mm” (as the dielectric antenna is closer to the central portion of the metal plate), the maximum gain of V polarization is It turns out to be the best. This is because the dielectric antenna is mounted at the center of the metal plate, so that the metal plate functions as a reflector that reflects the radio waves radiated from the dielectric antenna. This is because the gain is increased by combining the radio wave radiated from the dielectric antenna and reflected by the metal plate.
以上に示した測定結果を根拠として、本実施形態では、ハンディ型のＲＦタグ読み書き装置１における誘電体アンテナ６のサイズの制約を解消するために、第１のグランド層８ａの長手方向の寸法を誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法とし、且つ、誘電体アンテナ６を第１のグランド層８ａの長手方向の中央部に搭載しているものである。
Based on the measurement results shown above, in this embodiment, in order to eliminate the size restriction of the
又、発明者は、第１のグランド層８ａと第２のグランド層８ｂとを接続する接続手段１２としてインダクタ１３の単体を適用したことによる影響について測定した。図６は、その測定結果を示すもので、第１のグランド層８ａに相当する第１の金属板の幅が「４０ｍｍ」、第１の金属板の長さが「１４５ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から第１の金属板までの距離が「５ｍｍ」、第２のグランド層８ｂに相当する第２の金属板の幅が「４０ｍｍ」、第２の金属板の長さが「５２ｍｍ」、第１の金属板と第２の金属板との間隔が「３ｍｍ」のときに、インダクタ１３のインダクタンスを変化させたときの利得の変化を示している。図６で「基板長１４５ｍｍ」に対応する「○」は、上記した第２の金属板が省略されている状態での利得を示しており、目標値である。この測定結果から明らかなように、インダクタ１３の単体を挿入するときには、４０［ｎＨ］以上のインダクタを挿入することで目標値と同等の利得が得られていることが判る。つまり、第１の金属板における第２の金属板側の端部において当該第２の金属板による影響を排除することができ、第１の金属板を誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として適切に機能させていることが判る。
Further, the inventor measured the influence of applying a
以上に説明したように第１の実施形態によれば、ＲＦタグ読み書き装置１において、多層基板５の第１のグランド層８ａの長手方向の寸法を誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法としたので、第１のグランド層８ａを誘電体アンテナ６から放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、誘電体アンテナ６から直接放射された電波と誘電体アンテナ６から放射されて第１のグランド層８ａで反射された電波とを合成させることで利得を高めることができ、誘電体アンテナ６のサイズに制約がある場合であっても、所望の通信距離を適切に確保することができる。
As described above, according to the first embodiment, in the RF tag read /
又、誘電体アンテナ６を第１のグランド層８ａの長手方向の中央部に配置したので、利得をより確実に高めることができる。又、第１のグランド層８ａを誘電体アンテナ６から放射された電波を反射する反射板として機能させるように構成したので、反射板として機能させる層を別途設ける必要がなく、第１のグランド層８ａを用いて実現することができる。
In addition, since the
又、第１のグランド層８ａと第２のグランド層８ｂとを両者を直流的に接続し且つ高周波的に分離する性質を有する接続手段１２を介して接続して構成したので、多層基板５の長手方向の寸法を誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法よりも長く構成する必要がある場合であっても、第１のグランド層８ａにおける第２のグランド層８ｂ側の端部において当該第２のグランド層８ｂによる影響を排除することができ、第１のグランド層８ａを誘電体アンテナ６から放射された電波を反射する反射板として適切に機能させることができ、且つ、第１のグランド層８ａと第２のグランド層８ｂとをグランドとして機能させることができる。
In addition, since the
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図７乃至図１１を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。この第２の実施形態は、第１のグランド層８ａと第２のグランド層８ｂとを接続する接続手段２１としてインダクタ２２とコンデンサ２３とからなる並列共振回路を適用し、並列共振回路の共振周波数を誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の周波数と略一致するように構成したものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, description is abbreviate | omitted about the same part as above-mentioned 1st Embodiment, and a different part is demonstrated. In the second embodiment, a parallel resonance circuit including an
図７（ａ）は誘電体アンテナ６が実装されている多層基板５の平面図を示しており、図７（ｂ）は誘電体アンテナ６が実装されている多層基板５の縦断側面図を示している。この場合も、発明者は、第１のグランド層８ａと第２のグランド層８ｂとを接続する接続手段２１としてインダクタ２２とコンデンサ２３とからなる並列共振回路を適用したことによる影響について測定した。図８乃至図１０は、それらの測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、第１のグランド層８ａに相当する第１の金属板の幅が「４０ｍｍ」、第１の金属板の長さが「１４５ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から第１の金属板までの距離が「５ｍｍ」、第２のグランド層８ｂに相当する第２の金属板の幅が「４０ｍｍ」、第２の金属板の長さが「５２ｍｍ」、第１の金属板と第２の金属板との間隔が「３ｍｍ」のときに、インダクタ２２のインダクタンスやコンデンサ２３の容量を変化させたときの利得の変化を示している。図８乃至図１０で「基板長１４５ｍｍ」に対応する「○」は、上記した第２の金属板が省略されている状態での利得を示しており、「Ｌ，Ｃなし」に対応する「△」は、上記した第２の金属板が存在するがインダクタ２２とコンデンサ２３が省略されている状態での利得を示しており、目標値である。
7A shows a plan view of the
これらの測定結果から明らかなように、並列共振回路を挿入するときには、インダクタ２２のインダクタンスが６８［ｎＨ］であるときにはコンデンサ２３の容量が０．６〜０．８［ｐＦ］の範囲で目標値と同等の利得が得られていることが判る。又、コンデンサ２３の容量が０．７［ｐＦ］であるときにはインダクタ２２のインダクタンスが６０〜８０［ｎＨ］の範囲で目標値と同等の利得が得られていることが判る。又、インダクタ２２のインダクタンスが１５［ｎＨ］であるときにはコンデンサの容量が約２［ｐＦ］で目標値と同等の利得が得られていることが判る。つまり、第１の実施形態と同様にして、第１の金属板における第２の金属板側の端部において当該第２の金属板による影響を排除することができ、第１の金属板を誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として適切に機能させていることが判る。
As is apparent from these measurement results, when the parallel resonant circuit is inserted, when the inductance of the
又、発明者は、第２のグランド層８ｂに相当する第２の金属板の長手方向の寸法を変化させたことによる影響について測定した。図１１は、その測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、第１のグランド層８ａに相当する第１の金属板の幅が「４０ｍｍ」、第１の金属板の長さが「１４５ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から第１の金属板までの距離が「５ｍｍ」、第２のグランド層８ｂに相当する第２の金属板の幅が「４０ｍｍ」、第１の金属板と第２の金属板との間隔が「３ｍｍ」、インダクタ２２のインダクタンスが６８［ｎＨ］であるときに、第２の金属板の長さｃを変化させたときの利得の変化を示している。この測定結果から明らかなように、第２の金属板の長さに拘らず目標値と同等の利得が得られていることが判る。つまり、第２の金属板の長さに拘らず第１の金属板における第２の金属板側の端部において当該第２の金属板による影響を排除することができ、第１の金属板を誘電体アンテナから放射された電波を反射する反射板として適切に機能させていることが判る。
The inventor also measured the effect of changing the longitudinal dimension of the second metal plate corresponding to the
以上に説明したように第２の実施形態によれば、第１のグランド層８ａと第２のグランド層８ｂとを両者を直流的に接続し且つ高周波的に分離する性質を有する接続手段２１としてインダクタ２２とコンデンサ２３とからなる並列共振回路が適用した場合でも、上記した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができ、第１のグランド層８ａを誘電体アンテナ６から放射された電波を反射する反射板として適切に機能させることができ、且つ、第１のグランド層８ａと第２のグランド層８ｂとをグランドとして機能させることができる。
As described above, according to the second embodiment, the connection means 21 has the property of connecting the
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図１２及び図１３を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。この第３の実施形態は、上記した第１の実施形態に対して羽アンテナ部を追加したものである。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, description is abbreviate | omitted about the same part as above-mentioned 1st Embodiment, and a different part is demonstrated. In the third embodiment, a wing antenna unit is added to the first embodiment described above.
図１２（ａ）、（ｂ）はＲＦタグ読み書き装置の平面図を示しており、図１２（ｃ）はＲＦタグ読み書き装置の縦断側面図を示している。すなわち、ＲＦタグ読み書き装置３１の筐体３２は頭部３２ａと把持部３２ｂとが同一幅で構成されており、頭部３２ａには表示部３３が設けられており、把持部３２ｂには上記した第１の実施形態で説明したキー操作部４が設けられている。筐体３２の内部にはメイン基板としての多層基板３４が設けられており、その多層基板３４の一方の表面部には上記した第１の実施形態で説明した誘電体アンテナ６とＲＦタグ制御部７とが実装されている。
12A and 12B are plan views of the RF tag read / write device, and FIG. 12C is a vertical side view of the RF tag read / write device. That is, the
多層基板３４は、その両表面部に電子部品を実装可能に構成されていると共に、その内部にはグランド層３５及び電源層が積層されている。グランド層３５は、上記した第１の実施形態で説明したグランド層８と同様にして、第１のグランド層３５ａ（本発明でいう一の導体部材）と第２のグランド層３５ｂ（本発明でいう他の導体部材）とが接続手段３６を介して接続されて構成されている。第１のグランド層３５ａは、その長手方向の寸法（図１２中「Ｌ３」にて示す）が誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法と同等に構成されている。誘電体アンテナ６は、第１のグランド層３５ａの長手方向の端部から誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の波長の４分の１倍に相当する寸法だけ離れた位置、つまり、第１のグランド層３５ａの長手方向の中央部に搭載されている。
The
そして、この第３の実施形態では、第１のグランド層３５ａに左右対称に羽アンテナ部３７（本発明でいう羽導体部材）が回動可能に設けられている。羽アンテナ部３７は、筐体３２の長手方向に沿って格納される格納状態と、それらの先端側が筐体３２から突出される展開状態との間で回動可能になっており、展開状態での寸法（図１２中「Ｌ４」にて示す）は誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法とされている。これは、以下の理由を根拠とするものである。すなわち、発明者は、羽アンテナ部の形状について軸比を測定した。
In the third embodiment, the
図１３は、測定条件（ａ）及び測定結果（ｂ）を示しており、金属板の幅が「４０ｍｍ」、金属板の長さが「１４０ｍｍ」、誘電体アンテナの背面から金属板までの距離が「５ｍｍ」のときに、羽アンテナ部の形状（横方向の寸法ｄ及び縦方向の寸法ｅ）を変化させたときの軸比の変化を示している。この測定結果から明らかなように、羽アンテナ部の横方向の寸法が「約１２０ｍｍ」であるときに軸比が最良（軸比が「１（０ｄＢ）」に近い）であることが判り、この羽アンテナ部の横方向の寸法である「約１２０ｍｍ」は誘電体アンテナが放射・捕捉する所定周波数である例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］の電波の波長の２分の１倍に近い値である。 FIG. 13 shows measurement conditions (a) and measurement results (b). The width of the metal plate is “40 mm”, the length of the metal plate is “140 mm”, and the distance from the back surface of the dielectric antenna to the metal plate. Is a change in the axial ratio when the shape of the wing antenna part (the dimension d in the horizontal direction and the dimension e in the vertical direction) is changed. As is apparent from this measurement result, it is understood that the axial ratio is the best (the axial ratio is close to “1 (0 dB)”) when the lateral dimension of the wing antenna portion is “about 120 mm”. The horizontal dimension “about 120 mm” of the wing antenna portion is a value close to one-half the wavelength of a radio wave of, for example, 952 to 954 [MHz], which is a predetermined frequency radiated and captured by the dielectric antenna.
この場合、軸比が「１」から大きく外れてしまうと、ＲＦタグ読み書き装置３１においてデータを読み書き可能な向きと読み書き不可能な向きとが発生することになるので、軸比は「１」に近い方が望ましい。本実施形態では、羽アンテナ部３６の横方向の寸法を誘電体アンテナ６が放射・捕捉する所定周波数である例えば９５２〜９５４［ＭＨｚ］の電波の波長の２分の１倍に近い値にすることにより、軸比を「１」に近い値としており、その結果、ユーザは、ＲＦタグ読み書き装置３１の向きを意識することなく、データを読み書きすることができ、使い勝手を高めることができる。
In this case, if the axial ratio deviates significantly from “1”, the RF tag read /
以上に説明したように第３の実施形態によれば、ＲＦタグ読み書き装置３１において、羽アンテナ部３７を設けたので、第１のグランド層３５ａを誘電体アンテナ６から放射された電波を反射する反射板として機能させることに加えて、羽アンテナ部３７をも誘電体アンテナ６から放射された電波を反射する反射板として機能させることができ、所望の通信距離をより適切に確保することができる。又、羽アンテナ部３７の寸法を誘電体アンテナ６により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成したので、軸比を略「１」にすることができ、ＲＦタグ読み書き装置１の向きに拘らずＲＦタグに対してデータを適切に読み書きすることができ、使い勝手を高めることができる。
As described above, according to the third embodiment, since the
さらに、羽アンテナ部３７を格納状態と展開状態との間で回動可能に構成したので、ＲＦタグに対してデータを読み書きしないときには羽アンテナ部３７を格納状態に回動させ、ＲＦタグに対してデータを読み書きするときにのみ羽アンテナ部３７を展開状態に回動させれば良く、使い勝手を高めることができる。
Further, since the
（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
ＲＦタグ読み書き装置は、ＲＦタグに対してデータを読み書きする専用の装置に限らず、ＲＦタグに対してデータを読み書きするモジュールが組み込まれた携帯電話機や携帯情報端末などの携帯端末であっても良い。又、ＲＦタグ読み書き装置は、固定されて用いられる態様のものであっても良い。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified or expanded as follows.
The RF tag read / write device is not limited to a dedicated device for reading / writing data from / to the RF tag, and may be a portable terminal such as a mobile phone or a portable information terminal incorporating a module for reading / writing data from / to the RF tag. good. In addition, the RF tag read / write device may be fixed and used.
図面中、１はＲＦタグ読み書き装置、６は誘電体アンテナ、７はＲＦタグ制御部（ＲＦタグ制御手段）、８はグランド層（導体部材、導体層）、８ａは第１のグランド層（一の導体部材）、８ｂは第２のグランド層（他の導体部材）、９は電源層、１０は誘電体、１１は導体部、１２は接続手段、１３はインダクタ、２１は接続手段、２２はインダクタ、２３はコンデンサ、３１はＲＦタグ読み書き装置、３５はグランド層（導体部材、導体層）、３５ａは第１のグランド層（一の導体部材）、３５ｂは第２のグランド層（他の導体部材）、３６は接続手段、３７は羽アンテナ部（羽導体部材）である。 In the drawings, 1 is an RF tag read / write device, 6 is a dielectric antenna, 7 is an RF tag control unit (RF tag control means), 8 is a ground layer (conductor member, conductor layer), and 8a is a first ground layer (one). , 8b is a second ground layer (other conductor member), 9 is a power supply layer, 10 is a dielectric, 11 is a conductor, 12 is a connection means, 13 is an inductor, 21 is a connection means, and 22 is a connection means. Inductor, 23 capacitor, 31 RF tag read / write device, 35 ground layer (conductor member, conductor layer), 35a first ground layer (one conductor member), 35b second ground layer (other conductors) Member), 36 is a connection means, and 37 is a wing antenna part (wing conductor member).
Claims (8)
前記誘電体アンテナの前記導体部により放射・捕捉される電波を介してＲＦタグに対してデータを読み書きするＲＦタグ制御手段と、
前記誘電体アンテナの前記導体部が電波を放射する放射方向とは反対側に位置するように当該誘電体アンテナの背面側に設けられている導体部材とを備え、
前記誘電体アンテナ及び前記ＲＦタグ制御手段は、平板形状をなす多層基板上に実装され、
前記導体部材は、長手方向の寸法が前記誘電体アンテナの前記導体部により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されている一の導体部材と、前記一の導体部材に対して長手方向に設けられている他の導体部材とを有し、前記一の導体部材と前記他の導体部材とが両者を直流的に接続し且つ高周波的に分離する性質を有する接続手段を介して接続されて構成され、
前記一の導体部材は、前記多層基板における多数の層のうち一の層をなす導体層から構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。 A dielectric antenna in which a conductor is mounted on top of a dielectric;
RF tag control means for reading and writing data to and from the RF tag via radio waves radiated and captured by the conductor portion of the dielectric antenna;
A conductor member provided on the back side of the dielectric antenna so that the conductor portion of the dielectric antenna is located on the opposite side to the radiation direction of radiating radio waves,
The dielectric antenna and the RF tag control means are mounted on a multi-layer substrate having a flat plate shape,
The conductor member includes a conductor member having a longitudinal dimension corresponding to a half of a wavelength of a radio wave radiated and captured by the conductor portion of the dielectric antenna; The other conductor member provided in the longitudinal direction with respect to the conductor member, and the one conductor member and the other conductor member are connected in a direct current and separated in a high frequency manner. is configured by connecting through the connecting means having,
The RF tag read / write device according to claim 1, wherein the one conductor member is formed of a conductor layer that forms one of a plurality of layers in the multilayer substrate .
前記導体層は、グランド層又は電源層から構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。The RF tag read / write device, wherein the conductor layer is composed of a ground layer or a power supply layer.
前記接続手段は、インダクタにより構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。The RF tag read / write device, wherein the connection means is constituted by an inductor.
前記接続手段は、インダクタとコンデンサとを備える並列共振回路により構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。The RF tag read / write device, wherein the connection means is constituted by a parallel resonant circuit including an inductor and a capacitor.
前記並列共振回路は、その共振周波数が前記誘電体アンテナの前記導体部により放射・捕捉される電波の周波数と略一致するように構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。The RF tag read / write device, wherein the parallel resonance circuit is configured such that a resonance frequency thereof substantially matches a frequency of a radio wave radiated and captured by the conductor portion of the dielectric antenna.
前記誘電体アンテナの前記導体部により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法に構成されている羽導体部材を備え、A wing conductor member configured to have a size corresponding to a half of the wavelength of a radio wave radiated and captured by the conductor portion of the dielectric antenna;
前記一の導体部材の長手方向と前記羽導体部材の長手方向とが直交するように前記一の導体部材と前記羽導体部材とが配置されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。The RF tag read / write device, wherein the one conductor member and the wing conductor member are arranged so that a longitudinal direction of the one conductor member and a longitudinal direction of the wing conductor member are orthogonal to each other.
前記羽導体部材は、格納状態と展開状態との間で回動可能であり、前記格納状態で前記一の導体部材の長手方向に沿うように構成され、前記展開状態で前記一の導体部材の長手方向に対して直交する方向に前記誘電体アンテナの前記導体部により放射・捕捉される電波の波長の２分の１倍に相当する寸法を有するように構成されていることを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。The wing conductor member is rotatable between a retracted state and an unfolded state, and is configured to extend along a longitudinal direction of the one conductor member in the retracted state. RF having a size corresponding to a half of a wavelength of a radio wave radiated and captured by the conductor portion of the dielectric antenna in a direction orthogonal to the longitudinal direction Tag read / write device.
前記誘電体アンテナの前記導体部は、９５３ＭＨｚ帯域の電波を放射・捕捉する特性を有することを特徴とするＲＦタグ読み書き装置。The RF tag read / write device, wherein the conductor portion of the dielectric antenna has a characteristic of radiating and capturing a 953 MHz band radio wave.
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