(57)【要約】【課題】ＲＦタグシステムにおいて発生する電波干渉を効果的に防止する。【解決手段】電波制限装置５を、ＲＦタグ４を間に挟んでリーダライタ１と対向する側に配置し、周波数測定部並びに電界強度測定部がリーダライタ１より送信されるキャリアの周波数ｆ及び電界強度Ｅを測定すると、制御信号生成部及び送信機は、その測定結果に基づいて、受信信号と周波数が等しい信号を発振出力すると共に、前記信号の振幅が受信信号の強度Ｅに等しくなるように調整する。そして、制御信号生成部が、発振機が生成した信号を逆相化し、且つ受信アンテナと送信アンテナとの距離に応じた位相差θを付与すると、送信アンテナにより受信電波信号の到来方向側と逆方向側に妨害波を送信する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タグリーダとＲＦタグとが電波信号を用いて通信を行うＲＦタグシステムにおいて、前記ＲＦタグを間に挟んで前記タグリーダと対向する側に配置され、
前記タグリーダより送信される電波信号を受信する受信アンテナと、
この受信アンテナにより受信された電波信号の周波数及び強度を測定する測定手段と、
この測定手段による測定結果に基づいて、前記受信信号と周波数が等しい信号を発振出力する発振手段，及び前記発振手段により出力された信号の振幅が、前記受信信号の強度に等しくなるように調整する振幅調整手段を有する信号生成手段と、
この信号生成手段によって生成された信号を、前記受信電波信号が到来した方向側と逆方向側に送信するための送信アンテナと、
前記信号生成手段によって生成された信号を逆相化し、且つ前記受信アンテナと前記送信アンテナとの距離に応じた位相差を付与して前記送信アンテナより送信させる位相調整手段とを備えてなることを特徴とする不要電波減衰装置。
【請求項２】
前記受信アンテナと前記送信アンテナとは、本体を間に挟んで対向する側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の不要電波減衰装置。
【請求項３】
前記送信アンテナは、面形状のエレメントを備えて構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の不要電波減衰装置。
【請求項４】
前記送信アンテナは、周囲がシールド板により覆われて形成される開口部内に配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の不要電波減衰装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の不要電波減衰装置と、タグリーダ及びＲＦタグとで構成されることを特徴とするＲＦタグシステム。
【請求項６】
前記不要電波減衰装置は、１つのタグリーダに対して１つ以上配置されることを特徴とする請求項５記載のＲＦタグシステム。
【請求項７】
前記不要電波減衰装置は、１つのタグリーダに対して複数配置され、それぞれの送信アンテナの送信軸が開くように角度を付与して配置されることを特徴とする請求項５記載のＲＦタグシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タグリーダとＲＦタグとが電波信号を用いて通信を行うＲＦタグシステムに使用される不要電波減衰装置，及び当該装置を使用するＲＦタグシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦタグ（電子タグ）システムでは、リーダライタが送信した電波信号をＲＦタグが受信すると、ＲＦタグは、送信されたコマンドに対する応答をリーダライタに返信する。この場合、リーダライタが送信した電波信号はある程度の距離まで到達するため（特にＵＨＦ帯の場合）、本来の通信対象以外のＲＦタグが上記電波信号を受信すると、そのＲＦタグも応答を返そうとする。その結果、複数のＲＦタグの応答が干渉して通信が不調となるおそれがある。
【０００３】
例えば図８に示すように、ある程度の体積がある荷物Ａ，ＢにＲＦタグ（図示せず）を貼付する場合、タグの貼付位置が一定になるとは限らず、また、貼付面が必ずしもリーダライタ（Ｒ／Ｗ）に対向する側になるとも限らない。また、荷物Ａ，Ｂの内容物がどのようなものであるかによっても通信可能距離は異なり、例えば金属や水分等を含んでいると荷物の内部を通過する電波信号は減衰するため、通信可能距離は短くなる。したがって、読み取りを効率的に行うには通信エリアをある程度広くするのが好ましい。
【０００４】
以上のような諸条件を考慮して、リーダライタが送信する電波信号強度（送信電力）を所定の値に設定するが、その結果、電波信号強度が相対的に弱い場合は、図８（ａ）に示すように、通信エリアは読み取り対象である荷物Ａの一部に留まることになる。一方、電波信号強度が相対的に強い場合は、図８（ｂ）に示すように、通信エリアは読み取り対象外である荷物Ｂの一部にまでかかってしまう。
【０００５】
例えば、特許文献１には、地上波デジタル放送の中継局について、送信アンテナから受信アンテナへの回り込み波を除去するため、受信アンテナを親局の方向に指向させると共に追加補助アンテナを設け、その指向方向を中継局自身の送信アンテナ側に向け、その追加補助アンテナで受信した信号の励振振幅および励振位相を調整することで、出力される信号の合成電力中の干渉波成分をゼロにする技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１３６１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術は、規模が大きな地上波デジタル放送用中継局について受信−送信間で発生する電波干渉を対策したもので、ＲＦタグシステムのように小規模なシステムとは基本的な構成が相違しているため、直ちに適用することはできない。例えば、１つのタグリーダにおける送信−受信間の電波干渉についてはここでは問題としておらず、１つのタグリーダと複数のＲＦタグとの間で生じる干渉が問題である。また、特許文献１では、上述したようなＲＦタグシステムに特有な事情に基づいて、送信電力を調整する必要もない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＲＦタグシステムにおいて発生する電波干渉を効果的に防止できる不要電波減衰装置，及び当該装置を使用するＲＦタグシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の不要電波減衰装置によれば、当該装置を、ＲＦタグを間に挟んでタグリーダと対向する側に配置し、測定手段は、タグリーダより送信される電波信号の周波数及び強度を測定する。信号生成手段は、その測定結果に基づいて、受信信号と周波数が等しい信号を発振出力すると共に、前記信号の振幅が前記受信信号の強度に等しくなるように調整する。そして、位相調整手段が、信号生成手段により生成された信号を逆相化して受信アンテナ，送信アンテナ間の距離に応じた位相差を付与すると、前記送信アンテナにより、受信電波信号の到来方向側と逆方向側に電波信号として送信させる。
したがって、不要電波減衰装置を基準にタグリーダと逆方向となる側には、タグリーダが送信する電波信号と逆相の電波信号が送信されるようになり、両者が打ち消し合うことで不要な電波を減衰させて、本来の通信対象以外のＲＦタグに電波信号が到達することを防止できる。
【０００９】
請求項２記載の不要電波減衰装置によれば、受信アンテナと送信アンテナとを、本体を間に挟んで対向する側に配置するので、当該装置における送受信間の電波干渉を防止し易くなる。
【００１０】
請求項３記載の不要電波減衰装置によれば、送信アンテナを、面形状のエレメントを備えるものとする。すなわち、タグリーダより送信される電波信号は、到達距離が長くなるほど進行波面の曲率が小さくなり、平面に近づく。それに対して、送信アンテナより送信される電波信号の進行波面の曲率が大きい場合には、両者の進行波面が交差してしまい、不要電波のキャンセル効果が低下することが想定される。そこで、送信アンテナのエレメントを面形状にすれば、進行波面が最初から平面に近い電波を送信でき、不要電波のキャンセル効果を向上させることが可能となる。
【００１１】
請求項４記載の不要電波減衰装置によれば、送信アンテナを、周囲がシールド板により覆われて形成される開口部内に配置するので、逆相電波信号の送信領域が拡がることを抑制して、主として狙った方向について不要電波をキャンセルすることができる。
【００１２】
請求項５記載のＲＦタグシステムによれば、請求項１乃至４の何れかに記載の不要電波減衰装置とタグリーダ及びＲＦタグとで構成するので、タグリーダが送信した電波信号が、本来の通信対象以外のＲＦタグに電波信号が到達することがなく、通信効率を向上させることができる。
【００１３】
請求項６記載のＲＦタグシステムによれば、不要電波減衰装置を、１つのタグリーダに対して１つ以上配置するので、不要電波のキャンセル効果をより高めることができる。
請求項７記載のＲＦタグシステムによれば、複数の不要電波減衰装置をそれぞれの送信アンテナの送信軸が開くように角度を付与して配置するので、それぞれに、タグリーダより送信された電波信号の進行波面に沿う形で逆相電波信号を送信させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図６を参照して説明する。図１は、ＲＦタグシステムの構成を示すものである。ＲＦタグのリーダライタ（タグリーダ）１は、送信用のアンテナ２よりＵＨＦ帯（例えば９５３ＭＨｚ帯）のキャリア（電波信号）を、図１中右方向に向けて送信し、荷物３に貼付されているＲＦタグ４に記録された当該荷物３に関するデータを読み取る。この場合、リーダライタ１の通信エリアは、荷物３の位置を超えて右方向に拡がっている。
【００１５】
本実施例では、荷物３を間にしてリーダライタ１と逆側となる位置に、電波制限装置（不要電波減衰装置）５を複数配置している。電波制限装置５は、リーダライタ１が送信しているキャリアについて逆相となる電波信号：妨害波を生成し、図中右方向に送信することで、荷物３の位置を超えて拡がろうとするキャリアを減衰させるように作用するものである。
【００１６】
図２は、電波制限装置５の電気的構成を示す機能ブロック図である。また、図３は、電波制限装置５の動作内容を示すフローチャートであり、以下双方を参照して説明する。電波制限装置５は、受信アンテナ６，受信機７，制御信号生成部（信号生成手段，位相調整手段）８，送信機（信号生成手段）９，送信アンテナ１０等で構成されている。受信アンテナ６は、リーダライタ１が送信するキャリアを受信して（ステップＳ１）、受信信号を受信機７に出力する。受信機７は、周波数測定部（測定手段）１１並びに電界強度測定部（測定手段）１２を備えており、これらにより受信信号の周波数ｆ，電界強度Ｅを測定すると（ステップＳ２，Ｓ３）、測定結果を制御信号生成部８に出力する。
【００１７】
制御信号生成部８は、測定された周波数ｆ，電界強度Ｅに基づいて、送信機９が備える発振機１３及びＡＭＰ１４を制御する。発振機１３に対しては、周波数がｆに等しく、受信信号に対し、受信アンテナ６−送信アンテナ１０間の配置距離（若しくは信号伝送距離）に相当する位相差θを有する信号を発振出力させる（ステップＳ４，Ｓ５）。また、制御信号生成部８は、ＡＭＰ１４に対し、送信機９より出力される信号が、電界強度Ｅに応じて受信信号の逆相となるように増幅率を設定する（ステップＳ６）。
【００１８】
またこの時、上記出力信号が送信アンテナ１０より電波信号として送信される場合に、電界強度がリーダライタ１のキャリアに等しくなるように補正を行う（ステップＳ７）。すなわち、強度がＥよりも若干低めとなるように調整する。そして、送信機９の出力信号は、送信アンテナ１０より妨害波：［−Ｅ・ｓｉｎ（２πｆｔ＋θ）］として送信される（ステップＳ８，実際には、ＥはＳ７での調整によりやや小さいＥ’となる）。この妨害波が、リーダライタ１が送信するキャリアに干渉することでキャリアを減衰させ、当該キャリアが不要に長い距離まで到達することを防止する。
【００１９】
図４は、電波制限装置５における受信アンテナ６，送信アンテナ１０の配置状態を説明するものである。図４（ａ）は、電波制限装置５を上方から見た場合であり、図中左側がキャリアの到来方向、同右側が妨害波の送信方向となる。受信アンテナ６は、間にグランド板１５を挟んで左側に配置され、送信アンテナ１０は同右側に配置されている。そして、両者の配置間隔が、ステップＳ５で付与する位相差θに対応する距離（位相ずれ補正距離）となる。また、アンテナ６，１０は、何れも面状のエレメントを備えたパッチアンテナで構成されている。
ここで、受信アンテナ６，送信アンテナ１０の配置間隔と、それに応じて付与する位相差θの具体例を挙げると、キャリア周波数が９５３ＭＨｚである場合、その波長は約３１．５ｃｍとなる。したがって、配置間隔が約１０．５ｃｍであればθ＝１２０°，配置間隔が約２１．０ｃｍであればθ＝２４０°となる。
【００２０】
図４（ｂ）は、送信アンテナ１０を手前側にした電波制限装置５の斜視図である。電波制限装置５における受信アンテナ６，送信アンテナ１０の電波信号の受信，送信方向を除く周辺部分は、金属製のシールドケース（シールド板）１６により覆われており、アンテナ６，１０は、シールドケース１６の開口部内に配置されている。
【００２１】
図５は、送信アンテナ１０としてパッチアンテナを用いるのが有利であることを説明する図である。リーダライタ１より送信されるキャリアの進行波面は、到達距離が長くなるのに応じて曲率が小さくなり平面に近づく。それに対して、図５（ａ）に示すように、送信アンテナのエレメント形状が点や線形である場合、送信される妨害波の進行波面はエレメントに近いほど曲率が大きくなるため、電波制限装置５の位置に到達したキャリアの進行波面と交差する部分が生じる。このような状態では、妨害波によるキャリアのキャンセル効果が小さくなる。
一方、図５（ｂ）に示すように、送信アンテナのエレメント形状が面である場合、送信される妨害波の進行波面は最初から平面に近いので、電波制限装置５の位置に到達したキャリアの進行波面と交差する部分がなくなる。したがって、妨害波によるキャリアのキャンセル効果が向上する。
【００２２】
また、図６は、図１に示すように、１つのリーダライタ１に対して電波制限装置５を複数配置する場合、シールドケース１６を設けることの効果を説明する図である。すなわち、リーダライタ１が送信するキャリアは放射状に広がって行くため、電波制限装置５を複数配置した方がより広いエリアに亘ってキャリアをキャンセルすることができる。その場合、図６（ａ）に示すようにシールドケース１６がなければ、２つの電波制限装置５より送信された妨害波の間で干渉が発生する。
【００２３】
それに対して、図６（ｂ）に示すようにシールドケース１６を設けると、それぞれより送信される妨害波の拡がりが抑制されるため、両者間で干渉が発生し難くなる。したがって、キャリアのキャンセル効果をより高めることができる。またこの場合、図６（ｃ）に示すように、２つの電波制限装置５の妨害波の送信軸が外側に開くように角度をつけて両者を配置すると、妨害波の進行波面が、キャリアの進行波面により対応し易くなり（トータルでより平面に近づく）、キャリアのキャンセル効果が更に高くなる。
【００２４】
電波制限装置５を以上のように構成する結果、図１に示すように、リーダライタ１より送信されるキャリアが荷物３（ＲＦタグ４）の位置を超えてより遠方まで到達しようとする場合に、電波制限装置５が発生する妨害波によりキャリアを減衰させて、図中右側に通信対象以外のＲＦタグが存在する場合でも、キャリアがそこまで到達することは回避される。
【００２５】
以上のように本実施例によれば、電波制限装置５を、ＲＦタグ４を間に挟んでリーダライタ１と対向する側に配置し、周波数測定部１１並びに電界強度測定部１２が、リーダライタ１より送信されるキャリアの周波数ｆ及び電界強度Ｅを測定すると、制御信号生成部８及び送信機９は、その測定結果に基づいて、受信信号と周波数が等しい信号を発振出力すると共に、前記信号の振幅が受信信号の強度Ｅに等しくなるように調整する。そして、制御信号生成部８が、発振機１３が生成した信号を逆相化し、且つ受信アンテナ６と送信アンテナ１０との距離に応じた位相差θを付与すると、送信アンテナ１０により、受信電波信号の到来方向側と逆方向側に妨害波を送信する。
したがって、電波制限装置５を基準にリーダライタ１と逆方向となる側には、リーダライタ１が送信する電波信号と逆相の妨害波が送信されるようになり、両者が打ち消し合うことで不要な電波を減衰させて、本来の通信対象以外のＲＦタグに電波信号が到達することを防止できる。
【００２６】
また、受信アンテナ６と送信アンテナ１０とを、電波制限装置５の本体を間に挟んで対向する側に配置するので、当該装置５における送受信間の電波干渉を防止し易くなる。更に、送信アンテナ１０をパッチアンテナで構成するので妨害波の進行波面を最初から平面に近い状態で送信でき、不要なキャリアのキャンセル効果を向上させることが可能となる。加えて、送信アンテナ１０を、周囲がシールドケース１６により覆われて形成される開口部内に配置するので、妨害波の送信領域が拡がることを抑制し、主として狙った方向に送信を行い、不要キャリアのキャンセル効果を高めることができる。
また、電波制限装置５を、１つのリーダライタ１に対して複数配置し、且つそれらの送信アンテナ１０の送信軸が開くように角度を付与して配置するので、それぞれに、リーダライタ１より送信されたキャリアの進行波面に沿う形で、妨害波を送信させることができる。
【００２７】
（第２実施例）
図７は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例は、本発明のＲＦタグシステムについてより具体的な適用例を示す。荷物３がコンベア２１により搬送されるシステムであり、その搬送経路の途中にリーダライタ１が配置され、荷物３がリーダライタ１の通信エリアに到達するとそこで通信が行われる。そして、コンベア２１は、２本（Ａ，Ｂ）が併設されており、それぞれに対応するリーダライタ１Ａ，１Ｂの位置は、図中で上下にずれている。電波制限装置５は、コンベア２１Ａ，２１Ｂの間において、リーダライタ１Ａの通信エリアに対応する位置に複数配置されている。
【００２８】
この場合、コンベア２１Ａ，２１Ｂの配置間隔を拡げることができない前提では、リーダライタ１Ａのキャリア送信電力を低くし過ぎると、コンベア２１Ａにより搬送される荷物３Ａに貼付されているＲＦタグ４（図示せず）が通信し難い状態にある場合は、データの読み取りができなくなるおそれがある。一方、リーダライタ１Ａのキャリア送信電力を、コンベア２１Ａ側のＲＦタグ４との通信が十分可能なレベルに設定すると、通信対象外であるコンベア２１Ｂ側のＲＦタグ４にキャリアが到達してしまうおそれがある。
そこで、コンベア２１Ａ，２１Ｂの間に電波制限装置５を複数配置することで、リーダライタ１Ａより送信されるキャリアを、コンベア２１Ｂ側に到達しないように減衰させて、リーダライタ１Ａが荷物３ＢのＲＦタグ４と通信してしまうことを回避する。
【００２９】
以上のように第２実施例によれば、本発明のＲＦタグシステムを、併設される２本のコンベア２１Ａ，２１Ｂにリーダライタ１Ａ，１Ｂを配置して、それぞれがコンベア２１Ａ，２１Ｂにより搬送される荷物３Ａ，３Ｂに貼付されるＲＦタグ４と通信を行うものに適用した。したがって、レイアウトの都合などによりコンベア２１Ａ，２１Ｂの配置間隔に制限があったり、既設の状態から何れかを移動させるのが困難であるため、配置間隔を広くとることができない場合でも、リーダライタ１Ａが荷物３ＢのＲＦタグ４と通信してしまうことがないから、設備のスペースを有効に使用できる。
【００３０】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
キャリアの周波数帯は、９５３ＭＨｚ帯に限ることはない。
電波制限装置５は、１つのリーダライタ１に対して１つだけ配置しても良い。また、不要なキャリアを十分減衰させることが可能であれば、２つのリーダライタ１に対して１つ配置しても良い。
シールドケース１６は、必要に応じて設ければ良い。
受信アンテナ６はパッチアンテナに限ることなく、八木アンテナやダイポールアンテナなどでも良い。また、送信アンテナ１０についても、妨害波による減衰効果が十分確保できれば、エレメントの形状が異なるものを使用しても良い。
第２実施例のようなコンベアによる荷物の搬送システムに限ることなく、その他、例えばフォークリフトなどを用いた搬送システムなどにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施例であり、ＲＦタグシステムの構成を示す図
【図２】電波制限装置の電気的構成を示す機能ブロック図
【図３】電波制限装置の動作内容を示すフローチャート
【図４】（ａ）は受信アンテナ，送信アンテナの配置状態を説明する模式的な平面図、（ｂ）は送信アンテナを手前側にした電波制限装置の斜視図
【図５】送信アンテナにパッチアンテナを用いるのが有利なことを説明する図
【図６】電波制限装置を複数配置する場合、シールドケースを設けることの効果を説明する図
【図７】本発明の第２実施例であり、ＲＦタグシステムを、コンベアにより搬送される荷物に適用した場合を示す図
【図８】従来技術の問題を説明する図
【符号の説明】
【００３２】
図面中、１はリーダライタ（タグリーダ）、３は荷物、４はＲＦタグ、５は電波制限装置（不要電波減衰装置）、６は受信アンテナ、８は制御信号生成部（信号生成手段，位相調整手段）、９は送信機（信号生成手段）、１０は送信アンテナ、１１は周波数測定部（測定手段）、１２は電界強度測定部（測定手段）、１６はシールドケース（シールド板）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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