射頻識別標(biāo)簽的讀取裝置的制作方法

專利名稱：射頻識別標(biāo)簽的讀取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物流等領(lǐng)域從流通物上貼附的射頻識別標(biāo)簽(RFID標(biāo)簽)10 背景技術(shù)這種RFID標(biāo)簽讀取裝置(以下筒稱為「讀取裝置」)所必需的構(gòu)成要素是，與RFK)標(biāo)簽通信用的天線和連接于該天線的高頻電路。這些 構(gòu)成要素根據(jù)讀取裝置的用途等而釆用各種安裝形態(tài)。例如，就特開 2001-118037號公^J斤述的讀取裝置進(jìn)行說明。該讀取裝置用來讀取商15 店貨架上陳列的商品上貼附的RFID標(biāo)簽。在貨架擱板的上面或底面 上，設(shè)置與該貨架擱板大致相同面積的薄型天線單元。高頻電路收納 在設(shè)于貨架的適當(dāng)部位的框體中。高頻電路和天線單元用具有預(yù)定特 性阻抗的同軸電纜連接。天線單元設(shè)有環(huán)形天線和用以實現(xiàn)阻抗匹配 的匹配電路。用這樣的讀取裝置對貨架上陳列的眾多商品依次讀取20 RFID標(biāo)簽，并將讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機等設(shè)備。但是，如上所述，讀取貨架上陳列著的商品的RFID標(biāo)簽時，共振 頻率和天線的阻抗會因貨架的材質(zhì)和貨架上陳列著的商品的材質(zhì)、數(shù) 量、方向等而變動，因此，存在不能得到阻抗匹配的情況。結(jié)果，會 出現(xiàn)不能得到充分的KFID標(biāo)簽讀取精度的情況。為了解決該問題，考25 慮了l個天線單元內(nèi)設(shè)置多個天線的方法。但是，若在上述高頻信號 傳送用的同軸電纜以外另設(shè)切換天線的控制信號用的信號線，則會帶 來設(shè)置操作性煩雜的問題。另一方面，上述公報中所述的裝置中，在每個貨架生設(shè)置切換天線的開關(guān)，但是需要對該開關(guān)進(jìn)行控制的信號線。因而，存在設(shè)置操 作性煩雜的問題。發(fā)明內(nèi)容5 本發(fā)明的目的在于，提供讀取精度及設(shè)置操作性良好的RFID標(biāo)簽的讀取裝置。為達(dá)成上述目的，本申請?zhí)岢龅腞FID標(biāo)簽讀取裝置的特征在于， 設(shè)有與RFID標(biāo)簽通信用的多個天線；處理與RFID標(biāo)簽通信用信號 高頻電路；連接天線和高頻電路的信號線；在從高頻電路輸出到天線10 的高頻信號上疊加天線切換用的控制信號的疊加單元；將經(jīng)由信號線 從疊加單元輸入的疊加信號分離成高頻信號和控制信號的分離單元； 以及基于由分離單元分離的控制信號來切換天線的天線切換單元。依據(jù)本發(fā)明，由于設(shè)有多個天線，可提高RFID標(biāo)簽的讀取精度。 另外，依據(jù)本發(fā)明，天線切換用的控制信號被疊加在傳送高頻信號的15 信號線上，因此，不必設(shè)置控制信號傳送用的信號線。于是，不需要 增加高頻電路側(cè)和天線側(cè)之間的布線。從而，能夠獲得良好的設(shè)置操 作性。作為在高頻信號上疊加控制信號的方法，也就是使傳送高頻信號 的信號線多路復(fù)用的方法，有各種方法可供利用。20 作為疊加方法之一例，本申請?zhí)岢龅姆椒ǖ奶卣髟谟?，上述疊加單元使高頻信號的輸出在預(yù)定時間停止，并在該停止時間內(nèi)輸出數(shù)字 化的控制信號；上述分離單元用濾波電路將高頻信號和控制信號分 離；上述天線切換單元設(shè)有將分離單元分離的控制信號保持的保持單 元；同時基于該保持單元保持的控制信號進(jìn)行天線切換。本方法是一25 種時分多路復(fù)用方法，在高頻信號停止的時間區(qū)中將控制信號作為數(shù) 字信號傳送。由于高頻信號和控制信號通常成為不同的頻率區(qū)域，天 線側(cè)的濾波電路能夠?qū)⒏哳l信號和控制信號分離。然后，基于分離的 控制信號進(jìn)行天線的切換。另外，本方法中，控制信號的傳送間斷地進(jìn)行，因此在天線側(cè)設(shè)置控制信號的保持單元，基于保持的控制信號 來調(diào)整控制匹配電路的常數(shù)。另外，本方法中，在天線側(cè)有時在控制 信號的保持單元等中需設(shè)置電源。因而，本申請中，上述疊加單元在 疊加信號上加直流偏置，上述分離單元將偏置電流爿t人疊加信號分離， 5 同時將該偏置電流作為電源供給上述保持單元。另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例之一，本申請?zhí)岢龅姆桨傅奶卣?在于，多個天線由設(shè)于l個天線單元內(nèi)的多個環(huán)形天線組成。而且， 本申請?zhí)岢龅姆桨傅奶卣髟谟冢瑢⒍鄠€天線單元菊鏈?zhǔn)竭B接。本發(fā)明的上述以外的目的、結(jié)構(gòu)和效果，將在以下的詳細(xì)說明中 10 闡述。


圖1是第1實施例的RFID標(biāo)簽讀取裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是第1實施例的控制單元的功能框圖。 15 圖3是笫1實施例的天線單元的結(jié)構(gòu)圖。圖4是第1實施例的天線單元的功能框圖。圖5是第1實施例的天線單元的控制電路的功能框圖。圖6是第1實施例的集中控制裝置的功能框圖。圖7是說明放大電路的輸出信號的示圖。 20 圖8是j兌明直流偏置的輸出信號的示圖。圖9是說明數(shù)字化控制信號的示圖。圖IO是說明傳送信號的示圖。圖11是第2實施例的RFED標(biāo)簽讀取裝置的結(jié)構(gòu)圖。2具體實施方式
(第l實施例)以下，參照

本發(fā)明一實施例的RFID標(biāo)簽的讀取裝置。圖 1ARPID標(biāo)簽讀取裝置的總體結(jié)構(gòu)圖，圖2是控制單元的功能框圖，圖3是天線單元的結(jié)構(gòu)圖，圖4是天線單元的功能框圖。本實施例的讀取裝置是用來從陳列拒1中陳列的商品10上附設(shè)的置。 一般地說，陳列柜l的商品擱板2是金屬制的，對電磁場的形成 5 有大的影響。另外，商品擱板2上有各種材質(zhì)的商品10陳列，且商品 IO的陳列數(shù)也不斷變化。因而，為了對商品擱板2上陳列的全部商品 lO讀取RFID標(biāo)簽ll,需要在讀取裝置的設(shè)置時和使用時進(jìn)行調(diào)整操 作。本實施例的讀取裝置中進(jìn)行天線的阻抗匹配調(diào)整。陳列柜1中設(shè)有陳列商品10的多層商品擱板2和冷卻商品10的冷 10 卻機構(gòu)(圖示省略)。冷卻機構(gòu)與7〉知的裝置相同，因此這里省略其說 明。在各商品擱板2的上面設(shè)有天線單元200,用以與陳列的商品10的 RFID標(biāo)簽11進(jìn)行通信。天線單元200設(shè)在各商品擱板2的上面，左右各 并排地設(shè)置2個。另外，陳列柜l中設(shè)有與各天線單元200—對一連 接的控制單元100;以及對各控制單元IOO執(zhí)行集中控制的集中控制裝于該標(biāo)簽上的固有編號。集中控制裝置300將各控制單元100讀取的 RFID標(biāo)簽11的固有編號匯總，并將該匯總數(shù)據(jù)發(fā)送到設(shè)于商店的計算 機50。本實施例的RFE)標(biāo)簽的讀取裝置中，用同軸電纜400連接上述 控制單元100和天線單元200。20 如圖2所示，控制單元100中設(shè)有與集中控制裝置300連接用的通信接口101;控制與RFID標(biāo)簽11的通信的標(biāo)簽通信控制部102;將標(biāo) 簽通信控制部102的輸出信號調(diào)制到高頻信號的調(diào)制電路111;生成載 波的振蕩電路112;放大高頻信號的放大電路120;在來自放大電路120 的高頻信號上加直流偏置的直流偏置施加電路130;混頻器140;以及25 測量電壓駐波比(VSWR)的駐波比測量電路150。駐波比測量電路150 經(jīng)由連接器(圖示省略)和同軸電纜400與天線單元200連接。另外，控 制單元100中設(shè)有將從天線單元200接收的高頻信號放大的放大電路 160;以及從高頻信號解調(diào)通信信號的解調(diào)電路113。而且，控制單元100中還設(shè)有生成阻抗調(diào)整用和天線切換控制用的控制信號的控制 信號生成部170;以及將控制信號生成部170生成的控制信號進(jìn)行數(shù)字 信號化的編碼部180。該編碼部180的輸出信號由上述混頻器140混頻。 再有，上述調(diào)制電路lll、解調(diào)電路113、振蕩電路112集成在專用的 5 通信IC110中。控制信號生成部170，僅在從標(biāo)簽通信控制部102接收到阻抗調(diào)整 指示信號或天線切換指示信號時，生成并發(fā)送阻抗調(diào)整用的控制信號 或天線切換用的控制信號。阻抗調(diào)整用控制信號在反饋控制下生成， 使駐波比測量電路150測量的駐波比成為最小。另外，天線切換用的10 控制信號根據(jù)來自標(biāo)簽通信控制部102的天線切換指示而生成。如圖3所示，天線單元200中設(shè)有配置在薄型箱狀的框體201的 內(nèi)部的2個環(huán)形天線211、 212;以及與該環(huán)形天線211、 212連^f妄的電 路部220。各環(huán)形天線211、 212并排設(shè)置，以使磁通的中心軸分別處 在框體201的厚度方向上。另外，圖3是框體201的上面的蓋部取下后15的示圖。再有，本實施例中，l個天線單元200設(shè)置了2個環(huán)形天線211、 212，但是也可根據(jù)天線單元200的大小、頻率區(qū)域等設(shè)置3個以上。另外，如圖4所示，天線單元200中設(shè)有經(jīng)由連接器(圖示省略) 與同軸電纜400連接的交直流分離電路221;使交直流分離電路221分 離的直流信號穩(wěn)定的電源電路222;使交直流分離電路221分離的交流20 信號的高頻波段通過的高通濾波器231;使低頻波段通過的低通濾波 器232;阻抗匹配電路241;將連接的環(huán)形天線211、 212切換的開關(guān)電 路242;以及執(zhí)行匹配電路241的常數(shù)控制和開關(guān)電路242的切換控制 的控制電路250。上述交直流分離電路221將從控制單元100接收的信號分離成直 25流分量和交流分量。分離出的直流分量的電壓作為由控制單元100的 直流偏置施加電路13O施加的偏置值。分離出的交流分量是從發(fā)送端 的放大電路120輸出的高頻信號或從編碼部180輸出的數(shù)字信號。由交 直流分離電路221分離的直流信號經(jīng)電源電路222穩(wěn)定，作為控制電路250的電源提供。上述高通濾波器231，至少讓放大電路120輸出的高頻信號通過。 另外，低通濾波器232,至少讓編碼部180的輸出信號通過。也就是， 該高通濾波器231和低通濾波器232用作將與RFID標(biāo)簽11通信用的高 5 頻信號和控制信號分離的分離電路。如圖5所示，控制電路250中設(shè)有將通過了低通濾波器232的信 號解碼后取出控制信號的解碼部251;將來自該解碼部251的的控制信 號的值保持的數(shù)據(jù)保持部252;基于數(shù)椐保持部252保持的控制值來控 制匹配電路241的常數(shù)的阻抗調(diào)整控制部253;以及控制開關(guān)電路24210 的天線切換控制部254，在其控制下環(huán)形天線211、 212基于數(shù)據(jù)保持 部252保持的控制值切換。如圖6所示，集中控制裝置300中設(shè)有用以與控制單元100連接 的通信接口301;用以與計算機50連接的通信接口302;將從各控制單 元100接收的RFID標(biāo)簽11的固有編號匯總后發(fā)送給計算機50的中繼處15 理部303;以及用于該中繼處理部303中固有編號的匯總處理的存儲部 304。中繼處理部303對所連接的控制單元100依次請求數(shù)據(jù)發(fā)送，從 各控制單元100接收RFID標(biāo)簽11的固有編號，并臨時存儲在存儲部 304中。然后，中繼處理部303將存儲部304中存儲的信息發(fā)送給計算 機50。這里，中繼處理部303僅在存儲數(shù)據(jù)中存在變更時將該數(shù)據(jù)發(fā)20 送給計算機50。也就是，中繼處理部303只將差異信息發(fā)送給計算機 50。接著，就該讀取裝置中的RFE)標(biāo)簽11的讀取動作進(jìn)行說明。首先， 就讀取裝置的基本動作時的信號處理進(jìn)行說明。標(biāo)簽通信控制部102 按照與RFID標(biāo)簽11的通信協(xié)議輸出通信電文。標(biāo)簽通信控制部102的 25 輸出信號通過調(diào)制電路111來調(diào)制振蕩電路112供給的載波。調(diào)制電路 lll輸出的高頻信號，由放大電路120放大，根據(jù)需要由直流偏置施加 電路130加直流偏置。直流偏置施加電路130輸出的高頻信號，經(jīng)由同 軸電纜400傳送給天線單元200 。傳送到天線單元200的高頻信號，在交直流分離電路221中分離為 直流信號和交流信號。該直流信號與上述直流偏置施加電路130施加 的直流偏置相當(dāng)。而交流信號則與上述調(diào)制電路l 1 l輸出的高頻信號 相當(dāng)。該高頻信號，經(jīng)由匹配電路241和開關(guān)電路242從任一個環(huán)形天 5 線211、 212發(fā)射。RFID標(biāo)簽11將接收的高頻信號用作電源進(jìn)行工作， 并發(fā)出響應(yīng)信號。環(huán)形天線212、 212接收的響應(yīng)信號經(jīng)由開關(guān)電路 242、匹配電路241、交直流分離電路221、同軸電纜400, -故輸入接收 端的放大電路160。經(jīng)放大電路160放大的高頻信號由解調(diào)電路113解 調(diào)。經(jīng)解調(diào)的信號^皮輸入標(biāo)簽通信控制部102。10 接著，就本實施例的讀取裝置中的阻抗匹配調(diào)整的動作進(jìn)行說明。標(biāo)簽通信控制部102按預(yù)定時間間隔停止發(fā)送信號的輸出，在發(fā) 送信號的停止時間內(nèi)對控制信號生成部170發(fā)出阻抗調(diào)整指示信號。 直流偏置施加電路130對經(jīng);改大的高頻信號施加預(yù)定偏置電壓。另一 方面，控制信號生成部170在反饋控制下生成控制信號，使得駐波比15測量電路150測量的駐波比成為最小，僅在從標(biāo)簽通信控制部102接收 到阻抗調(diào)整指示信號時將控制信號輸出。該控制信號通過編碼部180 而數(shù)字化，在混頻器140中與直流偏置施加電路130的輸出信號混頻。 圖7表示放大電路120輸出的高頻信號。圖8表示直流偏置施加電路130 輸出的高頻信號。圖9表示來自編碼部180的輸出信號。圖10表示混頻20 器140輸出的疊加信號。同軸電纜400中傳送的疊加信號，在天線單元200的交直流分離電 路221中分離為直流信號和高頻信號。分離出的直流信號在電源電路 222中電壓得到穩(wěn)定，并作為電源提供給控制電路250。分離出的高頻 信號中的來自放大電路120的輸出信號，經(jīng)由高通濾波器231、匹配電25 ，各241、開關(guān)電路242傳送給環(huán)形天線211、 212。分離出的高頻信號中 的數(shù)字信號分量，經(jīng)由低通濾波器232輸入到控制電路250。通過了低 通濾波器232的數(shù)字信號，經(jīng)控制電路250的解碼部251解碼而取出控 制信號。解碼后的控制信號由數(shù)據(jù)保持部252保持。阻抗調(diào)整控制部253，基于數(shù)據(jù)保持部252保持的控制信號來控制匹配電路241的常數(shù)。 作為阻抗匹配調(diào)整用的具體電路結(jié)構(gòu)之一例，匹配電路241中預(yù)先設(shè) 置一個或多個由預(yù)定的阻抗元件和晶體管或中繼開關(guān)等開關(guān)元件組 成的串聯(lián)電路。而阻抗調(diào)整控制部253基于控制信號切換上述開關(guān)元 5件的導(dǎo)通/截止，從而切換匹配電路241的常數(shù)。接著，就本實施例的讀取裝置中的天線切換的動作進(jìn)行說明。標(biāo) 簽通信控制部102將發(fā)送信號的輸出停止，并在發(fā)送信號的停止時間 內(nèi)對控制信號生成部170發(fā)出天線切換指示信號。直流偏置施加電路 130對經(jīng)放大的高頻信號施加預(yù)定偏置電壓。另一方面，在從標(biāo)簽通 10 信控制部102接收到天線切換指示信號的期間，控制信號生成部170輸 出天線切換用的控制信號。該控制信號通過編碼部180數(shù)字化，在混 頻器140中與直流偏置施加電路130的輸出信號混頻。天線切換用的控制信號通過與上述阻抗調(diào)整用的控制信號相同 的步驟保持在數(shù)據(jù)保持部252中。天線切換控制部254,基于數(shù)據(jù)保持 15部252保持的控制信號來控制開關(guān)電路242的開關(guān)元件的導(dǎo)通/截止，從 而選擇控制所連接的環(huán)形天線211、 212。依據(jù)這樣的讀取裝置，能夠?qū)⑴cRFH)標(biāo)簽11通信用的高頻信號與 阻抗匹配調(diào)整用和天線切換用的控制信號在一個同軸電纜400中傳 送，從而改善設(shè)置操作性并提高讀取精度。 加 (第2實施例)下面，參照附圖就本發(fā)明的第2實施例的RFID標(biāo)簽的讀取裝置進(jìn) 行說明。本實施例與第l實施例的不同點在于，對于I個控制單元IOO 連接了多個天線單元200。具體而言，如圖11所示，控制單元100和笫 l天線單元200通過同軸電纜400連接，且第1天線單元200和第2天線單 25 元200，通過同軸電纜401連接。也就是，將多個天線單元200菊鏈?zhǔn)竭B ^接于1個控制單元100。該RFK)標(biāo)簽的讀取裝置中，控制單元100的標(biāo)簽通信控制部102 使在天線切換用的控制信號中包含識別各天線單元200、 200，的編號。各天線單元200、 200，的天線切換控制部254設(shè)有存儲了自身的識別編號的存儲部或設(shè)定自身的識別編號的開關(guān)等的設(shè)定單元。而且，若天線切換用的控制信號中包含有自身的識別編號，則天線切換控制部254進(jìn)行與上述第1實施例相同的天線切換控制。另一方面，若天線切 5換用的控制信號中不包含自身的識別編號，則天線切換控制部254控制開關(guān)電路242，使全部環(huán)形天線211、 212成為連接/斷開。依據(jù)本實施例的RFID標(biāo)簽的讀取裝置，能夠由多個天線單元共用I個控制單元IOO，因此可降低成本。另外，通過將各天線單元200菊鏈?zhǔn)竭B接，因此設(shè)置操作性得到了改善。 10 以上就本發(fā)明的實施例作了詳述，但本發(fā)明并不以此為限。例如，上述各實施例中，就作為讀取裝置的設(shè)置地點的陳列拒作了說明，但本發(fā)明并不限定使用用途。另外，上述實施例中，作為控制信號的疊加方法例示了在高頻電路的停止期間將數(shù)字化信號疊加的方法，但是也可以采用其他的疊加 15方法。例如，可以考慮振幅調(diào)制或頻率調(diào)制等各種方法。
權(quán)利要求
1. 一種RFID標(biāo)簽讀取裝置，其特征在于，設(shè)有與RFID標(biāo)簽通信用的多個天線；處理與RFID標(biāo)簽通信用信號的高頻電路；將天線和高頻電路連接的信號線；在從高頻電路輸出到天線的高頻信號上疊加天線切換用的控制信號的疊加單元；將經(jīng)由信號線從疊加單元輸入的疊加信號分離為高頻信號和控制信號的分離單元；以及基于由分離單元分離出的控制信號進(jìn)行天線切換的天線切換單元。
2. 權(quán)利要求1的RFID標(biāo)簽讀取裝置，其中， 所述疊加單元使高頻信號的輸出在預(yù)定時間停止，并在該停止時間內(nèi)輸出經(jīng)數(shù)字化的控制信號；所述分離單元通過濾波電路將高頻信號和控制信號分離， 所述天線切換單元設(shè)有將分離單元分離出的控制信號保持的保持 單元，同時基于由該保持單元保持的控制信號將天線切換。
3. 權(quán)利要求1的RFID標(biāo)簽讀取裝置，其中 20 所述疊加單元在疊加信號上加直流偏置，所述分離單元將偏置電流從疊加信號分離，同時將該偏置電流作 為電源供給所述保持單元。
4. 權(quán)利要求l、 2、 3的RFE)標(biāo)簽讀取裝置，其中 所述疊加單元將阻抗調(diào)整用的控制信號與天線切換用的控制信號 —起疊加在高頻信號上，另外，還設(shè)有使得由分離單元分離出的高頻信號進(jìn)行阻抗匹配 并輸入到天線的匹配電路；以及基于由分離單元分離出的阻抗調(diào)整用的控制信號來控制匹配電路 的電路常數(shù)的調(diào)整單元。
5. 權(quán)利要求4的RFID標(biāo)簽讀取裝置，其中 所述匹配電路和調(diào)整單元為多個天線所共用。
6. 權(quán)利要求l、 2、 3的RFID標(biāo)簽讀取裝置，其中 多個天線是l個天線單元內(nèi)配置的多個環(huán)形天線。
7. 權(quán)利要求6的RFID標(biāo)簽讀取裝置，其中 將多個天線單元菊鏈?zhǔn)竭B接。
全文摘要
讀取裝置的控制單元(100)在從高頻電路輸出到天線單元(200)的高頻信號上疊加天線切換用的控制信號。天線單元(200)中設(shè)有將該疊加信號分離為高頻信號和控制信號的分離單元(221、231、232)；切換環(huán)形天線(211、212)的開關(guān)電路(242)；以及基于由分離單元分離出的控制信號來控制開關(guān)電路(242)的控制電路(250)。
文檔編號H01Q7/00GK101276397SQ20081008702
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月26日
發(fā)明者佐藤正亮, 島本岳, 松本尚人, 桑子祐治, 田幡勝 申請人:三電有限公司