专利名称：射频识别标签的读取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及物流等领域从流通物上贴附的射频识别标签(RFID标签)10 背景技术这种RFID标签读取装置(以下筒称为「读取装置」)所必需的构成要素是，与RFK)标签通信用的天线和连接于该天线的高频电路。这些 构成要素根据读取装置的用途等而釆用各种安装形态。例如，就特开 2001-118037号公^J斤述的读取装置进行说明。该读取装置用来读取商15 店货架上陈列的商品上贴附的RFID标签。在货架搁板的上面或底面 上，设置与该货架搁板大致相同面积的薄型天线单元。高频电路收纳 在设于货架的适当部位的框体中。高频电路和天线单元用具有预定特 性阻抗的同轴电缆连接。天线单元设有环形天线和用以实现阻抗匹配 的匹配电路。用这样的读取装置对货架上陈列的众多商品依次读取20 RFID标签，并将读取的数据发送给计算机等设备。但是，如上所述，读取货架上陈列着的商品的RFID标签时，共振 频率和天线的阻抗会因货架的材质和货架上陈列着的商品的材质、数 量、方向等而变动，因此，存在不能得到阻抗匹配的情况。结果，会 出现不能得到充分的KFID标签读取精度的情况。为了解决该问题，考25 虑了l个天线单元内设置多个天线的方法。但是，若在上述高频信号 传送用的同轴电缆以外另设切换天线的控制信号用的信号线，则会带 来设置操作性烦杂的问题。另一方面，上述公报中所述的装置中，在每个货架生设置切换天线的开关，但是需要对该开关进行控制的信号线。因而，存在设置操 作性烦杂的问题。发明内容5 本发明的目的在于，提供读取精度及设置操作性良好的RFID标签的读取装置。为达成上述目的，本申请提出的RFID标签读取装置的特征在于， 设有与RFID标签通信用的多个天线；处理与RFID标签通信用信号 高频电路；连接天线和高频电路的信号线；在从高频电路输出到天线10 的高频信号上叠加天线切换用的控制信号的叠加单元；将经由信号线 从叠加单元输入的叠加信号分离成高频信号和控制信号的分离单元； 以及基于由分离单元分离的控制信号来切换天线的天线切换单元。依据本发明，由于设有多个天线，可提高RFID标签的读取精度。 另外，依据本发明，天线切换用的控制信号被叠加在传送高频信号的15 信号线上，因此，不必设置控制信号传送用的信号线。于是，不需要 增加高频电路侧和天线侧之间的布线。从而，能够获得良好的设置操 作性。作为在高频信号上叠加控制信号的方法，也就是使传送高频信号 的信号线多路复用的方法，有各种方法可供利用。20 作为叠加方法之一例，本申请提出的方法的特征在于，上述叠加单元使高频信号的输出在预定时间停止，并在该停止时间内输出数字 化的控制信号；上述分离单元用滤波电路将高频信号和控制信号分 离；上述天线切换单元设有将分离单元分离的控制信号保持的保持单 元；同时基于该保持单元保持的控制信号进行天线切换。本方法是一25 种时分多路复用方法，在高频信号停止的时间区中将控制信号作为数 字信号传送。由于高频信号和控制信号通常成为不同的频率区域，天 线侧的滤波电路能够将高频信号和控制信号分离。然后，基于分离的 控制信号进行天线的切换。另外，本方法中，控制信号的传送间断地进行，因此在天线侧设置控制信号的保持单元，基于保持的控制信号 来调整控制匹配电路的常数。另外，本方法中，在天线侧有时在控制 信号的保持单元等中需设置电源。因而，本申请中，上述叠加单元在 叠加信号上加直流偏置，上述分离单元将偏置电流爿t人叠加信号分离， 5 同时将该偏置电流作为电源供给上述保持单元。另外，作为本发明的优选实施例之一，本申请提出的方案的特征 在于，多个天线由设于l个天线单元内的多个环形天线组成。而且， 本申请提出的方案的特征在于，将多个天线单元菊链式连接。本发明的上述以外的目的、结构和效果，将在以下的详细说明中 10 阐述。
图1是第1实施例的RFID标签读取装置的结构图。图2是第1实施例的控制单元的功能框图。 15 图3是笫1实施例的天线单元的结构图。图4是第1实施例的天线单元的功能框图。图5是第1实施例的天线单元的控制电路的功能框图。图6是第1实施例的集中控制装置的功能框图。图7是说明放大电路的输出信号的示图。 20 图8是j兌明直流偏置的输出信号的示图。图9是说明数字化控制信号的示图。图IO是说明传送信号的示图。图11是第2实施例的RFED标签读取装置的结构图。2具体实施方式
(第l实施例)以下，参照
本发明一实施例的RFID标签的读取装置。图 1ARPID标签读取装置的总体结构图，图2是控制单元的功能框图，图3是天线单元的结构图，图4是天线单元的功能框图。本实施例的读取装置是用来从陈列拒1中陈列的商品10上附设的置。 一般地说，陈列柜l的商品搁板2是金属制的，对电磁场的形成 5 有大的影响。另外，商品搁板2上有各种材质的商品10陈列，且商品 IO的陈列数也不断变化。因而，为了对商品搁板2上陈列的全部商品 lO读取RFID标签ll,需要在读取装置的设置时和使用时进行调整操 作。本实施例的读取装置中进行天线的阻抗匹配调整。陈列柜1中设有陈列商品10的多层商品搁板2和冷却商品10的冷 10 却机构(图示省略)。冷却机构与7〉知的装置相同，因此这里省略其说 明。在各商品搁板2的上面设有天线单元200,用以与陈列的商品10的 RFID标签11进行通信。天线单元200设在各商品搁板2的上面，左右各 并排地设置2个。另外，陈列柜l中设有与各天线单元200—对一连 接的控制单元100;以及对各控制单元IOO执行集中控制的集中控制装于该标签上的固有编号。集中控制装置300将各控制单元100读取的 RFID标签11的固有编号汇总，并将该汇总数据发送到设于商店的计算 机50。本实施例的RFE)标签的读取装置中，用同轴电缆400连接上述 控制单元100和天线单元200。20 如图2所示，控制单元100中设有与集中控制装置300连接用的通信接口101;控制与RFID标签11的通信的标签通信控制部102;将标 签通信控制部102的输出信号调制到高频信号的调制电路111;生成载 波的振荡电路112;放大高频信号的放大电路120;在来自放大电路120 的高频信号上加直流偏置的直流偏置施加电路130;混频器140;以及25 测量电压驻波比(VSWR)的驻波比测量电路150。驻波比测量电路150 经由连接器(图示省略)和同轴电缆400与天线单元200连接。另外，控 制单元100中设有将从天线单元200接收的高频信号放大的放大电路 160;以及从高频信号解调通信信号的解调电路113。而且，控制单元100中还设有生成阻抗调整用和天线切换控制用的控制信号的控制 信号生成部170;以及将控制信号生成部170生成的控制信号进行数字 信号化的编码部180。该编码部180的输出信号由上述混频器140混频。 再有，上述调制电路lll、解调电路113、振荡电路112集成在专用的 5 通信IC110中。控制信号生成部170，仅在从标签通信控制部102接收到阻抗调整 指示信号或天线切换指示信号时，生成并发送阻抗调整用的控制信号 或天线切换用的控制信号。阻抗调整用控制信号在反馈控制下生成， 使驻波比测量电路150测量的驻波比成为最小。另外，天线切换用的10 控制信号根据来自标签通信控制部102的天线切换指示而生成。如图3所示，天线单元200中设有配置在薄型箱状的框体201的 内部的2个环形天线211、 212;以及与该环形天线211、 212连^f妄的电 路部220。各环形天线211、 212并排设置，以使磁通的中心轴分别处 在框体201的厚度方向上。另外，图3是框体201的上面的盖部取下后15的示图。再有，本实施例中，l个天线单元200设置了2个环形天线211、 212，但是也可根据天线单元200的大小、频率区域等设置3个以上。另外，如图4所示，天线单元200中设有经由连接器(图示省略) 与同轴电缆400连接的交直流分离电路221;使交直流分离电路221分 离的直流信号稳定的电源电路222;使交直流分离电路221分离的交流20 信号的高频波段通过的高通滤波器231;使低频波段通过的低通滤波 器232;阻抗匹配电路241;将连接的环形天线211、 212切换的开关电 路242;以及执行匹配电路241的常数控制和开关电路242的切换控制 的控制电路250。上述交直流分离电路221将从控制单元100接收的信号分离成直 25流分量和交流分量。分离出的直流分量的电压作为由控制单元100的 直流偏置施加电路13O施加的偏置值。分离出的交流分量是从发送端 的放大电路120输出的高频信号或从编码部180输出的数字信号。由交 直流分离电路221分离的直流信号经电源电路222稳定，作为控制电路250的电源提供。上述高通滤波器231，至少让放大电路120输出的高频信号通过。 另外，低通滤波器232,至少让编码部180的输出信号通过。也就是， 该高通滤波器231和低通滤波器232用作将与RFID标签11通信用的高 5 频信号和控制信号分离的分离电路。如图5所示，控制电路250中设有将通过了低通滤波器232的信 号解码后取出控制信号的解码部251;将来自该解码部251的的控制信 号的值保持的数据保持部252;基于数椐保持部252保持的控制值来控 制匹配电路241的常数的阻抗调整控制部253;以及控制开关电路24210 的天线切换控制部254，在其控制下环形天线211、 212基于数据保持 部252保持的控制值切换。如图6所示，集中控制装置300中设有用以与控制单元100连接 的通信接口301;用以与计算机50连接的通信接口302;将从各控制单 元100接收的RFID标签11的固有编号汇总后发送给计算机50的中继处15 理部303;以及用于该中继处理部303中固有编号的汇总处理的存储部 304。中继处理部303对所连接的控制单元100依次请求数据发送，从 各控制单元100接收RFID标签11的固有编号，并临时存储在存储部 304中。然后，中继处理部303将存储部304中存储的信息发送给计算 机50。这里，中继处理部303仅在存储数据中存在变更时将该数据发20 送给计算机50。也就是，中继处理部303只将差异信息发送给计算机 50。接着，就该读取装置中的RFE)标签11的读取动作进行说明。首先， 就读取装置的基本动作时的信号处理进行说明。标签通信控制部102 按照与RFID标签11的通信协议输出通信电文。标签通信控制部102的 25 输出信号通过调制电路111来调制振荡电路112供给的载波。调制电路 lll输出的高频信号，由放大电路120放大，根据需要由直流偏置施加 电路130加直流偏置。直流偏置施加电路130输出的高频信号，经由同 轴电缆400传送给天线单元200 。传送到天线单元200的高频信号，在交直流分离电路221中分离为 直流信号和交流信号。该直流信号与上述直流偏置施加电路130施加 的直流偏置相当。而交流信号则与上述调制电路l 1 l输出的高频信号 相当。该高频信号，经由匹配电路241和开关电路242从任一个环形天 5 线211、 212发射。RFID标签11将接收的高频信号用作电源进行工作， 并发出响应信号。环形天线212、 212接收的响应信号经由开关电路 242、匹配电路241、交直流分离电路221、同轴电缆400, -故输入接收 端的放大电路160。经放大电路160放大的高频信号由解调电路113解 调。经解调的信号^皮输入标签通信控制部102。10 接着，就本实施例的读取装置中的阻抗匹配调整的动作进行说明。标签通信控制部102按预定时间间隔停止发送信号的输出，在发 送信号的停止时间内对控制信号生成部170发出阻抗调整指示信号。 直流偏置施加电路130对经;改大的高频信号施加预定偏置电压。另一 方面，控制信号生成部170在反馈控制下生成控制信号，使得驻波比15测量电路150测量的驻波比成为最小，仅在从标签通信控制部102接收 到阻抗调整指示信号时将控制信号输出。该控制信号通过编码部180 而数字化，在混频器140中与直流偏置施加电路130的输出信号混频。 图7表示放大电路120输出的高频信号。图8表示直流偏置施加电路130 输出的高频信号。图9表示来自编码部180的输出信号。图10表示混频20 器140输出的叠加信号。同轴电缆400中传送的叠加信号，在天线单元200的交直流分离电 路221中分离为直流信号和高频信号。分离出的直流信号在电源电路 222中电压得到稳定，并作为电源提供给控制电路250。分离出的高频 信号中的来自放大电路120的输出信号，经由高通滤波器231、匹配电25 ，各241、开关电路242传送给环形天线211、 212。分离出的高频信号中 的数字信号分量，经由低通滤波器232输入到控制电路250。通过了低 通滤波器232的数字信号，经控制电路250的解码部251解码而取出控 制信号。解码后的控制信号由数据保持部252保持。阻抗调整控制部253，基于数据保持部252保持的控制信号来控制匹配电路241的常数。 作为阻抗匹配调整用的具体电路结构之一例，匹配电路241中预先设 置一个或多个由预定的阻抗元件和晶体管或中继开关等开关元件组 成的串联电路。而阻抗调整控制部253基于控制信号切换上述开关元 5件的导通/截止，从而切换匹配电路241的常数。接着，就本实施例的读取装置中的天线切换的动作进行说明。标 签通信控制部102将发送信号的输出停止，并在发送信号的停止时间 内对控制信号生成部170发出天线切换指示信号。直流偏置施加电路 130对经放大的高频信号施加预定偏置电压。另一方面，在从标签通 10 信控制部102接收到天线切换指示信号的期间，控制信号生成部170输 出天线切换用的控制信号。该控制信号通过编码部180数字化，在混 频器140中与直流偏置施加电路130的输出信号混频。天线切换用的控制信号通过与上述阻抗调整用的控制信号相同 的步骤保持在数据保持部252中。天线切换控制部254,基于数据保持 15部252保持的控制信号来控制开关电路242的开关元件的导通/截止，从 而选择控制所连接的环形天线211、 212。依据这样的读取装置，能够将与RFH)标签11通信用的高频信号与 阻抗匹配调整用和天线切换用的控制信号在一个同轴电缆400中传 送，从而改善设置操作性并提高读取精度。 加 (第2实施例)下面，参照附图就本发明的第2实施例的RFID标签的读取装置进 行说明。本实施例与第l实施例的不同点在于，对于I个控制单元IOO 连接了多个天线单元200。具体而言，如图11所示，控制单元100和笫 l天线单元200通过同轴电缆400连接，且第1天线单元200和第2天线单 25 元200，通过同轴电缆401连接。也就是，将多个天线单元200菊链式连 ^接于1个控制单元100。该RFK)标签的读取装置中，控制单元100的标签通信控制部102 使在天线切换用的控制信号中包含识别各天线单元200、 200，的编号。各天线单元200、 200，的天线切换控制部254设有存储了自身的识别编号的存储部或设定自身的识别编号的开关等的设定单元。而且，若天线切换用的控制信号中包含有自身的识别编号，则天线切换控制部254进行与上述第1实施例相同的天线切换控制。另一方面，若天线切 5换用的控制信号中不包含自身的识别编号，则天线切换控制部254控制开关电路242，使全部环形天线211、 212成为连接/断开。依据本实施例的RFID标签的读取装置，能够由多个天线单元共用I个控制单元IOO，因此可降低成本。另外，通过将各天线单元200菊链式连接，因此设置操作性得到了改善。 10 以上就本发明的实施例作了详述，但本发明并不以此为限。例如，上述各实施例中，就作为读取装置的设置地点的陈列拒作了说明，但本发明并不限定使用用途。另外，上述实施例中，作为控制信号的叠加方法例示了在高频电路的停止期间将数字化信号叠加的方法，但是也可以采用其他的叠加 15方法。例如，可以考虑振幅调制或频率调制等各种方法。
权利要求
1. 一种RFID标签读取装置，其特征在于，设有与RFID标签通信用的多个天线；处理与RFID标签通信用信号的高频电路；将天线和高频电路连接的信号线；在从高频电路输出到天线的高频信号上叠加天线切换用的控制信号的叠加单元；将经由信号线从叠加单元输入的叠加信号分离为高频信号和控制信号的分离单元；以及基于由分离单元分离出的控制信号进行天线切换的天线切换单元。
2. 权利要求1的RFID标签读取装置，其中， 所述叠加单元使高频信号的输出在预定时间停止，并在该停止时间内输出经数字化的控制信号；所述分离单元通过滤波电路将高频信号和控制信号分离， 所述天线切换单元设有将分离单元分离出的控制信号保持的保持 单元，同时基于由该保持单元保持的控制信号将天线切换。
3. 权利要求1的RFID标签读取装置，其中 20 所述叠加单元在叠加信号上加直流偏置，所述分离单元将偏置电流从叠加信号分离，同时将该偏置电流作 为电源供给所述保持单元。
4. 权利要求l、 2、 3的RFE)标签读取装置，其中 所述叠加单元将阻抗调整用的控制信号与天线切换用的控制信号 —起叠加在高频信号上，另外，还设有使得由分离单元分离出的高频信号进行阻抗匹配 并输入到天线的匹配电路；以及基于由分离单元分离出的阻抗调整用的控制信号来控制匹配电路 的电路常数的调整单元。
5. 权利要求4的RFID标签读取装置，其中 所述匹配电路和调整单元为多个天线所共用。
6. 权利要求l、 2、 3的RFID标签读取装置，其中 多个天线是l个天线单元内配置的多个环形天线。
7. 权利要求6的RFID标签读取装置，其中 将多个天线单元菊链式连接。
全文摘要
读取装置的控制单元(100)在从高频电路输出到天线单元(200)的高频信号上叠加天线切换用的控制信号。天线单元(200)中设有将该叠加信号分离为高频信号和控制信号的分离单元(221、231、232)；切换环形天线(211、212)的开关电路(242)；以及基于由分离单元分离出的控制信号来控制开关电路(242)的控制电路(250)。
文档编号H01Q7/00GK101276397SQ20081008702
公开日2008年10月1日 申请日期2008年3月26日 优先权日2007年3月26日
发明者佐藤正亮, 岛本岳, 松本尚人, 桑子祐治, 田幡胜 申请人:三电有限公司