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JP7032065B2 - Wireless communication equipment - Google Patents
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JP7032065B2 - Wireless communication equipment - Google Patents

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JP7032065B2 JP2017131219A JP2017131219A JP7032065B2 JP 7032065 B2 JP7032065 B2 JP 7032065B2 JP 2017131219 A JP2017131219 A JP 2017131219A JP 2017131219 A JP2017131219 A JP 2017131219A JP 7032065 B2 JP7032065 B2 JP 7032065B2
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Description

本発明は、RFタグを用いた無線通信機器に関する。 The present invention relates to a wireless communication device using an RF tag.

製造工場等において、製品等の識別や管理にRFタグが利用されることがある。固有情報が埋め込まれたRFタグを製品等に取り付けておき、リーダ/ライタが無線通信によりRFタグと情報をやり取りすることにより、製品等の物流管理や位置管理を実現することができる。 RF tags may be used to identify and manage products in manufacturing factories. An RF tag in which unique information is embedded is attached to a product or the like, and a reader / writer exchanges information with the RF tag by wireless communication, so that distribution management and location management of the product or the like can be realized.

RFタグとしては、内蔵電池により駆動するアクティブ型と、電池を保有せず、外部から受信する電波をエネルギー源として駆動するパッシブ型とがある。アクティブ型のRFタグは、通信距離を長距離とすることが可能であるが、単価が高く、また、内蔵電池の残容量を把握する必要があり、多数の製品等を取り扱う製造工場等ではほとんど採用されていない。それに対して、パッシブ型のRFタグは、単価が安く、電池の残容量を管理する必要がないことから、製造工場等で採用されることが多い。 There are two types of RF tags: an active type that is driven by a built-in battery and a passive type that does not have a battery and is driven by radio waves received from the outside as an energy source. Active RF tags can have a long communication distance, but the unit price is high and it is necessary to know the remaining capacity of the built-in battery, so most of the manufacturing factories that handle a large number of products etc. Not adopted. On the other hand, the passive type RF tag is often adopted in manufacturing factories and the like because the unit price is low and it is not necessary to manage the remaining capacity of the battery.

特開2008-177739号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-177739

パッシブ型のRFタグは、一般的に通信距離が5~6[m]程度であり、用途によっては通信距離を延ばすことが求められる。
RFタグの通信距離を延ばすために、例えばRFタグ内部のアンテナの面積、長さ、形状等を改良することが考えられるが、RFタグのメーカ側での対応となり、また、単価が高くなってしまう。
The passive type RF tag generally has a communication distance of about 5 to 6 [m], and it is required to extend the communication distance depending on the application.
In order to extend the communication distance of the RF tag, for example, it is conceivable to improve the area, length, shape, etc. of the antenna inside the RF tag, but it will be handled by the manufacturer of the RF tag, and the unit price will increase. It ends up.

通信距離を延ばすには、指向性を強くすることが考えられる。例えば特許文献1には、既存のRFIDタグの指向性を容易に可変にすることを目的として、RFIDタグを取付けるためのタグ取付け位置を予め印したベースプレートと、ベースプレート上に予め設けた無給電素子とを備えるRFIDタグ用アタッチメントが開示されている。ベースプレートをプリント基板材で形成し、該プリント基板材上に無給電素子のアンテナエレメントのパターンをエッチング加工で形成する構成になっている。しかしながら、特許文献1のようにプリント基板材上でアンテナエレメントを構築するといった二次元構造では、直線偏波(水平偏波又は垂直偏波)にしか対応できず、また、RFタグの周波数や形状によっては、対応できるRFIDタグが限定されることがあり、無線通信機能が限定的なものとなってしまう。 To extend the communication distance, it is possible to increase the directivity. For example, in Patent Document 1, for the purpose of easily changing the directivity of an existing RFID tag, a base plate in which a tag mounting position for mounting an RFID tag is pre-marked and a non-feeding element provided in advance on the base plate are provided. Attachments for RFID tags with and are disclosed. The base plate is formed of a printed substrate material, and the pattern of the antenna element of the non-feeding element is formed on the printed substrate material by etching. However, a two-dimensional structure such as constructing an antenna element on a printed substrate material as in Patent Document 1 can only support linear polarization (horizontal polarization or vertical polarization), and the frequency and shape of the RF tag. Depending on the case, the RFID tags that can be supported may be limited, and the wireless communication function is limited.

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、既存の一般的なRFタグを用いて、通信距離を延ばし、無線通信機能を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to extend a communication distance and improve a wireless communication function by using an existing general RF tag.

上記の課題を解決するための本発明の要旨は、以下のとおりである。
[1] パッシブ型のRFタグと、
前記RFタグから離して配置された、反射器として機能する金属製の第1の丸棒材と、
前記RFタグを挟んで前記第1の丸棒材と反対側にて前記RFタグから離して配置された、導波器として機能する金属製の第2の丸棒材と、
前記RFタグと、前記第1の丸棒材と、前記第2の丸棒材とを支持する支持体とを備え、
前記第1の丸棒材と前記第2の丸棒材とが平行に配置され、
前記RFタグと、前記第1の丸棒材と、前記第2の丸棒材とは、前記第1の丸棒材の長さ方向及び前記第2の丸棒材の長さ方向に直交する直線に対して線対称に配置され、
前記RFタグの指向方向を前記第1の丸棒材の長さ方向及び前記第2の丸棒材の長さ方向に直交する方向に一致させて、前記第1の丸棒材から前記第2の丸棒材に向かう方向の指向性を強くする構成に
前記支持体は、前記第1の丸棒材及び前記第2の丸棒材を、前記指向性を強くする方向にスライド可能に支持することを特徴とする無線通信機器。
[2] 前記第2の丸棒材は複数本あり、前記指向性を強くする方向に所定の間隔で並べられることを特徴とする[1]に記載の無線通信機器。
[3] 前記第2の丸棒材が、前記指向性を強くする方向に対して垂直に四方向に延びるように配置されることを特徴とする[1]又は[2]に記載の無線通信機器。
[4] 前記第1の丸棒材が、前記指向性を強くする方向に対して垂直に四方向に延びるように配置されることを特徴とする[1]乃至[3]のいずれか一つに記載の無線通信機器。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
[1] Passive RF tags and
A first metal round bar that functions as a reflector and is placed away from the RF tag.
A second metal round bar that functions as a director and is arranged on the opposite side of the RF tag from the RF tag on the opposite side to the first round bar.
The RF tag, the first round bar material, and a support for supporting the second round bar material are provided.
The first round bar and the second round bar are arranged in parallel, and the first round bar is arranged in parallel.
The RF tag, the first round bar, and the second round bar are orthogonal to the length direction of the first round bar and the length direction of the second round bar. Arranged line-symmetrically with respect to a straight line
The directivity direction of the RF tag is made to coincide with the length direction of the first round bar and the direction orthogonal to the length direction of the second round bar, and the first round bar is used to the second round bar. In a configuration that strengthens the directivity in the direction toward the round bar material
The support is a wireless communication device that slidably supports the first round bar and the second round bar in a direction in which the directivity is strengthened .
[2] The wireless communication device according to [1], wherein the second round bar material has a plurality of rods and is arranged at predetermined intervals in a direction for strengthening the directivity.
[3] The wireless communication according to [1] or [2], wherein the second round bar member is arranged so as to extend in four directions perpendicular to the direction in which the directivity is strengthened. machine.
[4] Any one of [1] to [3], wherein the first round bar member is arranged so as to extend in four directions perpendicular to the direction in which the directivity is strengthened. The wireless communication device described in.

本発明によれば、既存の一般的なRFタグを用いて、通信距離を延ばし、無線通信機能を向上させることができる。 According to the present invention, the existing general RF tag can be used to extend the communication distance and improve the wireless communication function.

実施形態に係る無線通信機器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wireless communication device which concerns on embodiment. RFタグに対する反射器の位置と通信距離との関係の一例を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows an example of the relationship between the position of a reflector with respect to an RF tag, and a communication distance. 実施形態に係る無線通信機器の使用例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the use example of the wireless communication apparatus which concerns on embodiment. 本発明を適用した無線通信機器の変形例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the modification of the wireless communication apparatus to which this invention is applied. 丸棒材をクロスするように配置する構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example which arranges a round bar material so that it crosses.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図1に、実施形態に係る無線通信機器1の構成を示す。図1(a)は実施形態に係る無線通信機器1の平面図、(b)は左側面図である。実施形態に係る無線通信機器1は、RFタグの前後に導波器及び反射器が配置される構成になっている。本願においては、以下に詳述するようにRFタグの指向性を強くすることができるが、その指向方向D(図1中の矢印を参照)を前方として各方向を説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows the configuration of the wireless communication device 1 according to the embodiment. 1A is a plan view of the wireless communication device 1 according to the embodiment, and FIG. 1B is a left side view. The wireless communication device 1 according to the embodiment is configured such that a director and a reflector are arranged before and after the RF tag. In the present application, the directivity of the RF tag can be strengthened as described in detail below, and each direction will be described with the directivity direction D (see the arrow in FIG. 1) as the front.

図1に示すように、例えば角柱材からなる支持体2の上面にタグ用ステージ3が設けられており、このタグ用ステージ3に、固有情報が埋め込まれたRFタグ4が設置される。RFタグ4を設置する際には、その指向方向を支持体2の長手方向に一致させる。RFタグ4としては市販されている既存のものを用いればよく、本実施形態では周波数帯がUHF帯を含む全てのパッシブ型のRFタグが使用される。なお、図1に示すRFタグは一例に過ぎず、その形状や大きさ等は限定されるものではなく、多種多様なRFタグの形状や大きさの相違に対応可能である。また、タグ用ステージ3にRFタグ4を設置するときは、ネジ等を用いてRFタグ4を固定すればよいが、その設置の仕方も限定されるものではない。 As shown in FIG. 1, for example, a tag stage 3 is provided on the upper surface of a support 2 made of a prismatic material, and an RF tag 4 in which unique information is embedded is installed in the tag stage 3. When installing the RF tag 4, its directivity is aligned with the longitudinal direction of the support 2. As the RF tag 4, an existing commercially available one may be used, and in this embodiment, all passive RF tags whose frequency band includes the UHF band are used. The RF tag shown in FIG. 1 is only an example, and its shape and size are not limited, and it is possible to deal with a wide variety of differences in the shape and size of the RF tag. Further, when the RF tag 4 is installed on the tag stage 3, the RF tag 4 may be fixed by using a screw or the like, but the method of installing the RF tag 4 is not limited.

RFタグ4の後方には、反射器として機能する金属製の丸棒材5が配置される。丸棒材5は、支持体2の上面に装着された保持部材6によって保持されて、図1(a)に示すように、平面視において支持体2に直交する。丸棒材5は、RFタグ4から所定の距離L1だけ離して配置される。丸棒材5としては、例えばアルミニウム合金製のパイプ材が用いられ、適宜な長さH1及び径を有する。なお、丸棒材5が本発明でいう第1の丸棒材に相当する。 Behind the RF tag 4, a metal round bar 5 that functions as a reflector is arranged. The round bar member 5 is held by the holding member 6 mounted on the upper surface of the support 2, and as shown in FIG. 1A, is orthogonal to the support 2 in a plan view. The round bar 5 is arranged at a predetermined distance L 1 from the RF tag 4. As the round bar material 5, for example, a pipe material made of an aluminum alloy is used, and has an appropriate length H 1 and a diameter. The round bar 5 corresponds to the first round bar in the present invention.

また、RFタグ4を挟んで丸棒材5と反対側、すなわちRFタグ4の前方には、導波器として機能する2本の金属製の丸棒材7a、7bが配置される。丸棒材7a、7bは、支持体2の上面に装着された保持部材8によってそれぞれ保持されて、図1(a)に示すように、平面視において支持体2に直交する。すなわち、丸棒材7a、7bは、丸棒材5と平行に配置される。丸棒材7aは、RFタグ4から所定の距離L2だけ離して配置される。また、丸棒材7bは、丸棒材7aから所定の距離L2だけ離して配置される。このように複数本の丸棒材7a、7b、・・・が配置される場合、RFタグ4から指向方向Dに距離L2の間隔で並べられる。丸棒材7a、7bとしては、例えばアルミニウム合金製のパイプ材が用いられ、適宜な長さH2(<丸棒材5の長さH1)及び径を有する。なお、丸棒材7a、7bが本発明でいう第2の丸棒材に相当する。 Further, two metal round bars 7a and 7b functioning as directors are arranged on the opposite side of the round bar 5 with the RF tag 4 interposed therebetween, that is, in front of the RF tag 4. The round bar members 7a and 7b are held by the holding member 8 mounted on the upper surface of the support 2, and as shown in FIG. 1A, are orthogonal to the support 2 in a plan view. That is, the round bar members 7a and 7b are arranged in parallel with the round bar member 5. The round bar 7a is arranged at a predetermined distance L 2 from the RF tag 4. Further, the round bar member 7b is arranged at a predetermined distance L 2 from the round bar member 7a. When a plurality of round bar members 7a, 7b, ... Are arranged in this way, they are arranged at intervals of a distance L 2 from the RF tag 4 in the directivity direction D. As the round bar members 7a and 7b, for example, a pipe material made of an aluminum alloy is used, and has an appropriate length H 2 (<length H 1 of the round bar member 5) and a diameter. The round bar members 7a and 7b correspond to the second round bar member in the present invention.

図1(b)に示すように、側面視において丸棒材5及び丸棒材7a、7bは同程度の高さ位置となるように、また、RFタグ4に対して適宜な高さ位置となるように配置される。 As shown in FIG. 1 (b), the round bar 5 and the round bars 7a and 7b are set to the same height position in the side view, and are set to appropriate height positions with respect to the RF tag 4. It is arranged so as to be.

次に、無線通信機器1の構造設計パラメータについて詳述する。無線通信機器1の構造設計パラメータは、RFタグ4の周波数帯λに応じて設定される。なお、以下では、丸棒材5を反射器5と呼び、丸棒材7a、7bを導波器7a、7bと呼ぶこともある。また、導波器をまとめて符号7を用いて説明することもある。
RFタグ4と反射器5との距離L1は、λ/4波長程度に設定される。例えばRFタグ4の周波数帯が920MHzであれば、L1=80[mm]±許容誤差となる。図2に、RFタグに対する反射器の位置と通信距離との関係の一例を示す。図2は、920MHz帯のRFタグに対して、金属製の丸棒材からなる反射器の位置を変えときの通信距離を実験的に得た結果を表わす(特性線201を参照)。なお、特性線202は、RFタグだけ(反射器なし)の場合の距離を表わす。この結果からもわかるように、距離L1を80[mm]前後に設定すれば、通信距離を最も延ばすことができる。
また、RFタグ4と導波器7aとの距離L2、及び、導波器7aと導波器7bとの距離L2も、λ/4波長程度(L2=80[mm]±許容誤差)に設定される。
Next, the structural design parameters of the wireless communication device 1 will be described in detail. The structural design parameters of the wireless communication device 1 are set according to the frequency band λ of the RF tag 4. In the following, the round bar member 5 may be referred to as a reflector 5, and the round bar members 7a and 7b may be referred to as directors 7a and 7b. Further, the directors may be collectively described by using reference numeral 7.
The distance L 1 between the RF tag 4 and the reflector 5 is set to about λ / 4 wavelength. For example, if the frequency band of the RF tag 4 is 920 MHz, L 1 = 80 [mm] ± tolerance. FIG. 2 shows an example of the relationship between the position of the reflector with respect to the RF tag and the communication distance. FIG. 2 shows the results of experimentally obtaining the communication distance when the position of the reflector made of a metal round bar is changed with respect to the RF tag in the 920 MHz band (see the characteristic line 201). The characteristic line 202 represents the distance in the case of only the RF tag (without the reflector). As can be seen from this result, if the distance L 1 is set to around 80 [mm], the communication distance can be extended most.
Further, the distance L 2 between the RF tag 4 and the director 7a and the distance L 2 between the director 7a and the director 7b are also about λ / 4 wavelength (L 2 = 80 [mm] ± tolerance. ) Is set.

反射器5の長さH1は、λ/2波長(160[mm])よりも長く設定され、本実施形態では175[mm]に設定されている。それに対して、導波器7a、7bの長さH2は、λ/2波長(160[mm])よりも短く設定され、本実施形態では137[mm]に設定されている。
なお、反射器5の径及び導波器7a、7bの径は、本実施形態ではいずれも直径4[mm]に設定されている。
The length H 1 of the reflector 5 is set to be longer than the λ / 2 wavelength (160 [mm]), and is set to 175 [mm] in this embodiment. On the other hand, the length H 2 of the directors 7a and 7b is set shorter than the λ / 2 wavelength (160 [mm]), and is set to 137 [mm] in this embodiment.
The diameter of the reflector 5 and the diameters of the directors 7a and 7b are both set to a diameter of 4 [mm] in this embodiment.

このようにした無線通信機器1では、反射器5及び導波器7a、7bを備えることにより、既存のRFタグ4を用いて、指向性を強くして通信距離を延ばすことができる。図1に矢印Dで示すように、反射器5からRFタグ4、導波器7a、7bに向かう方向、別の言い方をすれば支持体2の長手方向が指向方向Dになる。
本発明者が実験したところ、反射器5及び導波器7a、7bをいずれも設置しない場合、すなわちRFタグ4そのものの通信距離を1とすると、反射器5を設置する場合(図1において導波器7a、7bを省略した場合)、通信距離は約1.5倍となった。また、反射器5及び1本の導波器7aを設置する場合(図1において導波器7bを省略した場合)、通信距離は約2.0倍となった。また、図1に示すように反射器5及び2本の導波器7a、7bを設置する場合、通信距離は約3.0倍となった。このようにRFタグ4の通信距離が5~6[m]程度であれば、通信距離が10[m]を超えるようにすることも可能となり、通信距離を飛躍的に延ばすことができる。
By providing the reflector 5 and the directors 7a and 7b in the wireless communication device 1 as described above, the existing RF tag 4 can be used to enhance the directivity and extend the communication distance. As shown by the arrow D in FIG. 1, the direction from the reflector 5 toward the RF tag 4 and the directors 7a and 7b, in other words, the longitudinal direction of the support 2 is the directing direction D.
As a result of experiments by the present inventor, when neither the reflector 5 nor the directors 7a and 7b are installed, that is, when the communication distance of the RF tag 4 itself is set to 1, the reflector 5 is installed (guided in FIG. 1). (When the waveguides 7a and 7b are omitted), the communication distance is about 1.5 times longer. Further, when the reflector 5 and one director 7a are installed (when the director 7b is omitted in FIG. 1), the communication distance is about 2.0 times. Further, as shown in FIG. 1, when the reflector 5 and the two directors 7a and 7b are installed, the communication distance is about 3.0 times. As described above, if the communication distance of the RF tag 4 is about 5 to 6 [m], the communication distance can be set to exceed 10 [m], and the communication distance can be dramatically extended.

なお、図1に示す無線通信機器1の構成は一例であり、各部の形状等は限定されるものではない。反射器5だけでも通信距離を延ばすことができるので、導波器7を省いてもよい。また、通信距離をより延ばしたいときには、導波器7を3本以上としてもよい。 The configuration of the wireless communication device 1 shown in FIG. 1 is an example, and the shape and the like of each part are not limited. Since the communication distance can be extended only by the reflector 5, the director 7 may be omitted. Further, when it is desired to further extend the communication distance, the number of directors 7 may be three or more.

また、図1では支持体2の上面に保持部材6、8を装着して丸棒材5、7a、7bを保持する構成例としたが、その構成は限定されるものではない。例えば支持体2の左右側面を貫通させるようにして丸棒材5、7a、7bを保持する構成にしてもよい。 Further, in FIG. 1, the holding members 6 and 8 are mounted on the upper surface of the support 2 to hold the round bar members 5, 7a and 7b, but the configuration is not limited. For example, the round bar members 5, 7a, and 7b may be held so as to penetrate the left and right side surfaces of the support 2.

また、反射器5を保持する保持部材6を支持体2の長手方向にスライド可能として、反射器5の位置(距離L1)を可変とする構成にしてもよい。同様に、導波器7を保持する保持部材8を支持体2の長手方向にスライド可能として、導波器7の位置(距離L2)を可変とする構成にしてもよい。この場合、搭載するRFタグ4の周波数帯に合わせて反射器5や導波器7の位置を任意に変えることができるので、使用可能なRFタグ4の種類に係らず、製造工場等の要求事項に適することが可能となる。 Further, the holding member 6 for holding the reflector 5 may be slidable in the longitudinal direction of the support 2, and the position (distance L 1 ) of the reflector 5 may be made variable. Similarly, the holding member 8 that holds the director 7 may be slidable in the longitudinal direction of the support 2, and the position (distance L 2 ) of the director 7 may be variable. In this case, the positions of the reflector 5 and the director 7 can be arbitrarily changed according to the frequency band of the mounted RF tag 4, and therefore, regardless of the type of RF tag 4 that can be used, a request from a manufacturing factory or the like is required. It becomes possible to suit the matter.

次に、図3を参照して、無線通信機器1の使用例を説明する。無線通信機器1では、指向性を強くして通信距離を延ばすことができるので、例えば一列に並ぶ対象物を識別するのに好適に利用することができる。
図3の例は、レール上を走行する貨車101の連結、切り離しを識別できるようにした使用例である。
各貨車101に、無線通信機器1を設置する。貨車101が前後いずれでも連結可能である場合、一台の貨車101に一対の無線通信機器1を設置し、一方を前方向に指向性を持たせるようにし、他方を後方向に指向性を持たせるようにする。また、牽引車102に、リーダ103を設置する。リーダ103のアンテナ104としては、指向性を持たせるために例えば八木・宇田アンテナを用いる。無線通信機器1とアンテナ104とは、相互に通信可能な高さ位置となるようにそれぞれ設置される。
Next, a usage example of the wireless communication device 1 will be described with reference to FIG. In the wireless communication device 1, since the directivity can be strengthened and the communication distance can be extended, for example, it can be suitably used for identifying objects lined up in a row.
The example of FIG. 3 is a usage example in which the connection and disconnection of the freight car 101 traveling on the rail can be identified.
A wireless communication device 1 is installed in each freight car 101. When the freight cars 101 can be connected either front or back, a pair of wireless communication devices 1 are installed in one freight car 101 so that one has directivity in the forward direction and the other has directivity in the rear direction. Let me do it. Further, the reader 103 is installed on the towing vehicle 102. As the antenna 104 of the reader 103, for example, a Yagi-Uda antenna is used in order to have directivity. The wireless communication device 1 and the antenna 104 are installed so as to be at height positions where they can communicate with each other.

このようにした使用例では、リーダ103が無線通信により各無線通信機器1のRFタグ4と情報をやり取りすることにより、牽引車102に連結する(或いは連結しようとする)貨車101を識別することができる。この場合に、上述したように一台の貨車101に一対の無線通信機器1を設置しておけば、貨車101ごとにその前後いずれが牽引車102の方向に向いているかまで識別することができる。
また、リーダ103と無線通信機器1とが無線通信する電波の強度に基づいて、その間の距離を推定することも可能であり、牽引車102に対してどういった順番で貨車101が並んでいるかまで識別することができる。
In such a usage example, the reader 103 identifies the freight car 101 connected to (or intends to be connected to) the towing vehicle 102 by exchanging information with the RF tag 4 of each wireless communication device 1 by wireless communication. Can be done. In this case, if a pair of wireless communication devices 1 are installed on one freight car 101 as described above, it is possible to identify which of the front and rear freight cars 101 is facing the direction of the towing vehicle 102 for each freight car 101. ..
It is also possible to estimate the distance between the reader 103 and the wireless communication device 1 based on the strength of the radio wave that wirelessly communicates with each other, and in what order the freight cars 101 are lined up with respect to the tow vehicle 102. Can be identified.

以下、本発明を適用した無線通信機器の無線通信機能について説明する。なお、各構成要素には、実施形態の無線通信機器1と共通の符号を付して説明する。
まず、本発明を適用した無線通信機器1では、無線通信機器1やアンテナ104の傾きに対応可能となる。この点について説明する。
RFタグ4の偏波特性が直線偏波(水平偏波又は垂直偏波)である場合、図4(a)に示すように、水平方向に延出する反射器5及び水平方向に延出する導波器7を備える無線通信機器1では、アンテナ104との間で偏波方向が合っていれば、RFタグ4を確実に検知することができる。
しかしながら、図4(b)に示すように、指向方向Dを軸とする回転方向に無線通信機器1とアンテナ104とが相対的に傾くと、無線通信機器1とアンテナ104との間で偏波方向がずれて、通信距離が徐々に短くなる。このように無線通信機器1とアンテナ104との相対的な傾きによっては、RFタグ4の未検知が発生するおそれがある。
Hereinafter, the wireless communication function of the wireless communication device to which the present invention is applied will be described. It should be noted that each component will be described with a reference numeral common to that of the wireless communication device 1 of the embodiment.
First, the wireless communication device 1 to which the present invention is applied can cope with the inclination of the wireless communication device 1 and the antenna 104. This point will be described.
When the polarization characteristic of the RF tag 4 is linear polarization (horizontal polarization or vertical polarization), as shown in FIG. 4A, the reflector 5 extending in the horizontal direction and the reflector 5 extending in the horizontal direction extend in the horizontal direction. In the wireless communication device 1 provided with the waveguide 7, the RF tag 4 can be reliably detected if the polarization directions are aligned with the antenna 104.
However, as shown in FIG. 4B, when the wireless communication device 1 and the antenna 104 are relatively tilted in the rotation direction about the directivity direction D, the polarization between the wireless communication device 1 and the antenna 104 The direction shifts and the communication distance gradually shortens. As described above, the RF tag 4 may not be detected depending on the relative inclination of the wireless communication device 1 and the antenna 104.

そこで、図4(c)に示すように、RFタグ4の偏波特性を円偏波とするとともに、反射器5及び導波器7をそれぞれクロスするように配置する、すなわち反射器5及び導波器7をそれぞれ指向方向Dに対して垂直に四方向に延びるように配置する。なお、クロスするように配置する場合も、反射器5及び導波器7は相互に平行に配置する。このようにクロスアンテナ化することにより、指向方向Dを軸とする回転方向に無線通信機器1とアンテナ104とが相対的に傾いたとしても(例えば図4(c)に示すように、アンテナ104が傾いたとしても)、すなわち無線通信機器1とアンテナ104との間で偏波方向がずれても、RFタグ4を確実に検知することができる。 Therefore, as shown in FIG. 4C, the polarization characteristic of the RF tag 4 is circularly polarized, and the reflector 5 and the director 7 are arranged so as to cross each other, that is, the reflector 5 and The directors 7 are arranged so as to extend in four directions perpendicular to the direction D. Even when the reflectors 5 and the directors 7 are arranged so as to cross each other, the reflectors 5 and the directors 7 are arranged in parallel with each other. By making the antenna cross-antenna in this way, even if the wireless communication device 1 and the antenna 104 are relatively tilted in the rotation direction about the directivity direction D (for example, as shown in FIG. 4C), the antenna 104 That is, even if the polarization direction deviates between the wireless communication device 1 and the antenna 104, the RF tag 4 can be reliably detected.

図5に、反射器5や導波器7をクロスするように配置する構成例を示す。支持体2の左右側面を貫通させるようにして反射器5(又は導波器7)を配設し、また、支持体2の上下面を貫通させるようにして反射器5(又は導波器7)を配設する。クロスさせる位置は指向方向Dの同位置であるのが好ましいが、図5に示すように、略同位置とみなせる範囲であれば、指向方向Dでずれがあってもよい。図2に示すように、RFタグに対する反射器の位置がわずかにずれたとしても、通信距離に影響はないからである(導波器についても同様である)。 FIG. 5 shows a configuration example in which the reflector 5 and the director 7 are arranged so as to cross each other. The reflector 5 (or director 7) is arranged so as to penetrate the left and right side surfaces of the support 2, and the reflector 5 (or director 7) is arranged so as to penetrate the upper and lower surfaces of the support 2. ) Is arranged. The crossing position is preferably the same position in the directivity direction D, but as shown in FIG. 5, there may be a deviation in the directivity direction D as long as it can be regarded as substantially the same position. This is because, as shown in FIG. 2, even if the position of the reflector with respect to the RF tag is slightly displaced, the communication distance is not affected (the same applies to the director).

以上のとおり、丸棒材からなる反射器5や導波器7を用いる構造により、特許文献1にあるような二次元構造では困難であった円偏波にも対応でき、無線通信機器1やアンテナ104の傾きに対応可能となる。無線通信機器1やアンテナ104の傾きが変動するような使用環境下であれば、図4(c)で説明したようにクロスアンテナ化すればよい。なお、図3で説明した使用例の場合は、貨車101や牽引車102に設置される無線通信機器1やアンテナ104が指向方向Dを軸とする回転方向に大きく傾くことはないので、図1や図4(a)で説明した形態で対応できる。 As described above, the structure using the reflector 5 and the director 7 made of a round bar can cope with circular polarization, which was difficult with the two-dimensional structure as described in Patent Document 1, and the wireless communication device 1 and the like. It becomes possible to cope with the inclination of the antenna 104. In a usage environment where the inclination of the wireless communication device 1 or the antenna 104 fluctuates, a cross antenna may be used as described with reference to FIG. 4 (c). In the case of the usage example described with reference to FIG. 3, the wireless communication device 1 and the antenna 104 installed in the freight car 101 and the towing vehicle 102 do not significantly tilt in the rotation direction with the directivity direction D as the axis. And the form described in FIG. 4 (a) can be used.

次に、本発明を適用した無線通信機器1では、対応できる周波数の帯域幅を広くして、使用可能なRFIDタグ4が限定されないようにすることができる。この点について説明する。
RFタグ4は、混信防止目的のため、周波数に幅を持っており、例えばf0=920MHz帯のRFタグでは910MHz~922MHzの幅がある。
ここで、共振条件(回路を流れる電流が最も大きくなる=RFタグ4からの電波が最も大きくなる条件)は、下記のとおりである。なお、√(LC)の表記は(LC)の上に√が付されているものとする。
0(共振周波数)=1/2π√(LC)
ω0(共振角周波数)=2πf0
このように共振周波数f0は、インダクタンス分L及びキャパシタンス分Cとで決まる。インダクタンス分Lは、電磁エネルギーを貯める能力の大きさを示すものであり、物質の性質から決まる。キャパシタンス分Cは、電気エネルギーを貯める能力の大きさを示すものであり、物質の性質から決まる。
Next, in the wireless communication device 1 to which the present invention is applied, the bandwidth of the frequencies that can be supported can be widened so that the RFID tags 4 that can be used are not limited. This point will be described.
The RF tag 4 has a range in frequency for the purpose of preventing interference. For example, an RF tag in the f 0 = 920 MHz band has a range of 910 MHz to 922 MHz.
Here, the resonance condition (the condition where the current flowing through the circuit becomes the largest = the condition where the radio wave from the RF tag 4 becomes the largest) is as follows. The notation of √ (LC) is assumed to be √ above (LC).
f 0 (resonance frequency) = 1 / 2π√ (LC)
ω 0 (resonance angular frequency) = 2πf 0
In this way, the resonance frequency f 0 is determined by the inductance component L and the capacitance component C. The inductance component L indicates the magnitude of the ability to store electromagnetic energy and is determined by the properties of the substance. Capacitance C indicates the magnitude of the ability to store electrical energy and is determined by the nature of the substance.

特許文献1にあるような二次元構造でも、本発明のように丸棒材からなる反射器5や導波器7を用いる構造でも、長さが同一であれば、そのインダクタンス分Lは同一とみなされる。その一方で、丸棒材からなる反射器5や導波器7を用いる構造では、その径又は表面積を大きくすると、インダクタンス分Lが持つキャパシタンス分が浮遊静電容量等のストレーキャパシティによって大きくなり、その結果、キャパシタンス分Cが増加方向となる。二次元構造と比べて、丸棒材からなる反射器5や導波器7を用いる構造の場合、同一の幅であれば表面積は3.14倍になり、より大きい静電容量を持つことができる。 Whether it is a two-dimensional structure as described in Patent Document 1 or a structure using a reflector 5 made of a round bar or a director 7 as in the present invention, if the lengths are the same, the inductance component L is the same. It is regarded. On the other hand, in a structure using a reflector 5 or a director 7 made of a round bar material, when the diameter or surface area thereof is increased, the capacitance of the inductance component L increases due to the stray capacity such as stray capacitance. As a result, the capacitance C tends to increase. Compared to the two-dimensional structure, in the case of a structure using a reflector 5 made of a round bar or a director 7, the surface area is 3.14 times larger and has a larger capacitance if the width is the same. can.

ここで、Q値は下記のように表わされ、キャパシタンス分Cの増加がある場合にQ値は低下する。抵抗分Rは、電気エネルギーを消費する能力の大きさを示すものであり、物質の性質から決まる。なお、√(L/C)の表記は(L/C)の上に√が付されているものとする。
Q=ω0L/R=1/ω0CR=1/R・√(L/C)
Here, the Q value is expressed as follows, and the Q value decreases when the capacitance C increases. The resistance component R indicates the magnitude of the ability to consume electric energy, and is determined by the properties of the substance. The notation of √ (L / C) is assumed to be √ above (L / C).
Q = ω 0 L / R = 1 / ω 0 CR = 1 / R ・ √ (L / C)

また、Q値は下記のように表わされる。
Q=ω0/ω2-ω1
ω0:中心角周波数(共振角周波数)
ω2:上限角周波数
ω1:下限角周波数
Q値の低下は、上限角周波数ω2と下限角周波数ω1の差(半値幅と呼ばれる)が大きいことに等価であることから、帯域幅が広くなることになる。
The Q value is expressed as follows.
Q = ω 0 / ω 2 -ω 1
ω 0 : Central angle frequency (resonance angle frequency)
ω 2 : Upper limit angular frequency ω 1 : Lower limit angle frequency The decrease in Q value is equivalent to a large difference between the upper limit angle frequency ω 2 and the lower limit angle frequency ω 1 (called the half width), so the bandwidth is It will be wider.

以上のとおり、二次元構造では、上限角周波数ω2と下限角周波数ω1の差が小さく、対応できる周波数の帯域幅が狭くなって、使用可能なRFIDタグが限定される。上述したように、例えば920MHz帯のRFタグであっても910MHz~922MHzの幅があるが、その幅での周波数の違いでも無線通信機能が悪くなってしまうおそれがある。
それに対して、丸棒材からなる反射器5や導波器7を用いる構造により、キャパシタンス分Cが増加し、その結果、Q値が小さくなる。換言すれば、上限角周波数ω2と下限角周波数ω1の差が大きくなるので、対応できる周波数の帯域幅を広くして、使用可能なRFIDタグ4が限定されないようにすることができる。
As described above, in the two-dimensional structure, the difference between the upper limit angle frequency ω 2 and the lower limit angle frequency ω 1 is small, the bandwidth of the frequencies that can be supported is narrowed, and the usable RFID tags are limited. As described above, for example, even an RF tag in the 920 MHz band has a range of 910 MHz to 922 MHz, but there is a risk that the wireless communication function will deteriorate due to the difference in frequency in that range.
On the other hand, due to the structure using the reflector 5 and the director 7 made of a round bar material, the capacitance C increases, and as a result, the Q value decreases. In other words, since the difference between the upper limit angular frequency ω 2 and the lower limit angular frequency ω 1 becomes large, the bandwidth of the frequencies that can be supported can be widened so that the usable RFID tag 4 is not limited.

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
例えば図3で説明した使用例は一例に過ぎず、本発明を適用した無線通信機器は、製品等の物流管理や位置管理に広く利用することができる。
Although the present invention has been described above with the embodiments, the above embodiments are merely examples of embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention is limitedly interpreted by these. It shouldn't be. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or its main features.
For example, the usage example described with reference to FIG. 3 is only an example, and the wireless communication device to which the present invention is applied can be widely used for physical distribution management and location management of products and the like.

1:無線通信機器、2:支持体、3:タグ用ステージ、4:RFタグ、5:反射器(丸棒材)、6:保持部材、7、7a、7b:導波器(丸棒材)、8:保持部材 1: Wireless communication equipment, 2: Support, 3: Tag stage, 4: RF tag, 5: Reflector (round bar material), 6: Holding member, 7, 7a, 7b: Waveguide (round bar material) ), 8: Holding member

Claims (4)

パッシブ型のRFタグと、
前記RFタグから離して配置された、反射器として機能する金属製の第1の丸棒材と、
前記RFタグを挟んで前記第1の丸棒材と反対側にて前記RFタグから離して配置された、導波器として機能する金属製の第2の丸棒材と、
前記RFタグと、前記第1の丸棒材と、前記第2の丸棒材とを支持する支持体とを備え、
前記第1の丸棒材と前記第2の丸棒材とが平行に配置され、
前記RFタグと、前記第1の丸棒材と、前記第2の丸棒材とは、前記第1の丸棒材の長さ方向及び前記第2の丸棒材の長さ方向に直交する直線に対して線対称に配置され、
前記RFタグの指向方向を前記第1の丸棒材の長さ方向及び前記第2の丸棒材の長さ方向に直交する方向に一致させて、前記第1の丸棒材から前記第2の丸棒材に向かう方向の指向性を強くする構成にし
前記支持体は、前記第1の丸棒材及び前記第2の丸棒材を、前記指向性を強くする方向にスライド可能に支持することを特徴とする無線通信機器。
Passive RF tags and
A first metal round bar that functions as a reflector and is placed away from the RF tag.
A second metal round bar that functions as a director and is arranged on the opposite side of the RF tag from the RF tag on the opposite side to the first round bar.
The RF tag, the first round bar material, and a support for supporting the second round bar material are provided.
The first round bar and the second round bar are arranged in parallel, and the first round bar is arranged in parallel.
The RF tag, the first round bar, and the second round bar are orthogonal to the length direction of the first round bar and the length direction of the second round bar. Arranged line-symmetrically with respect to a straight line
The directivity direction of the RF tag is made to coincide with the length direction of the first round bar and the direction orthogonal to the length direction of the second round bar, and the first round bar is used to the second round bar. It is configured to strengthen the directivity in the direction toward the round bar material .
The support is a wireless communication device that slidably supports the first round bar and the second round bar in a direction in which the directivity is strengthened .
前記第2の丸棒材は複数本あり、前記指向性を強くする方向に所定の間隔で並べられることを特徴とする請求項1に記載の無線通信機器。 The wireless communication device according to claim 1, wherein the second round bar material has a plurality of rods and is arranged at predetermined intervals in a direction for strengthening the directivity. 前記第2の丸棒材が、前記指向性を強くする方向に対して垂直に四方向に延びるように配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信機器。 The wireless communication device according to claim 1 or 2, wherein the second round bar member is arranged so as to extend in four directions perpendicular to the direction in which the directivity is strengthened. 前記第1の丸棒材が、前記指向性を強くする方向に対して垂直に四方向に延びるように配置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の無線通信機器。 The wireless communication according to any one of claims 1 to 3, wherein the first round bar member is arranged so as to extend in four directions perpendicular to the direction in which the directivity is strengthened. machine.
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