中频射频识别卡的远距离读卡头制造技术

本发明专利技术涉及中频射频识别卡的远距离读卡头，属于中频射频识别卡的远距离读取设备技术领域。本发明专利技术包括：天线模块、发送模块、接收模块、数字模块和管理模块五个部分；其特征在于，该天线模块包括一框式谐振天线和与其相连的天线匹配转换器，以及与该天线匹配转换器相连的收发双工器；或包括一框式谐振接收天线和与其相连的天线匹配转换器，以及与该天线匹配转换器相连的接收带通或带阻滤波器；一框式谐振发送天线和与其相连的天线匹配转换器，以及与该天线匹配转换器相连的发送带通或带阻滤波器；还包括与收发双工器或接收带通滤波器相连的前置放大器。本发明专利技术可远距离自动地读取持卡人的信息。在一些特定场合可节约大批人力和时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于中频射频识别卡的远距离读取设备
，特别涉及基于ISO 14443Type B标准IC卡的远距离读卡头的结构设计。它的收、发可以共用一个平面天线(感应线圈)，或者将收、发天线分别安装于人员必经通道两侧，就能自动读取过往人员携带的IC卡信息。
技术介绍
对于应用越来越广泛的被动式射频识别卡，可以做到不需自带能源，不需直接接触，就可在一定距离之外读取它的信息。读取距离在一米以上的射频IC卡，一般使用超高频(400兆赫以上)频段，以便功率的定向传送，系统成本较高。对于13.56兆赫的中频工作频率，ISO15693标准的中频射频识别卡可以实现一米左右距离的读取。但它的数据传输速率低，只用在一般门禁系统中。目前，中国第二代身份证使用ISO 14443 Type B标准的中频射频识别卡，工作在13.56兆赫的射频频率。该标准的中频射频识别卡(以下简称射频IC卡或IC卡)主要针对近距离(10公分左右)、大信息量的应用场合。但是，实现远距离读取身份证信息具有越来越重要的意义在日益严峻的反恐战争形势下，如果在立法规定必须携带身份证的场合，例如公共交通枢纽的旅客必经通道，使用的读卡头能远距离地公开或隐蔽自动读取人员身份信息，将可节约大批警力。对于那些随身没有携带身份证的可疑人员，可通过监控探头辅之以人工检查。基于ISO 14443 Type B标准的射频IC卡工作原理是IC卡在射频电场中通过电磁感应取得工作所需的能量，并从电场幅度变化(10％的幅度调制)中获取读卡头发出的信息。IC卡用打开/关闭一个内部的能量吸收电阻的办法，产生对周边电磁场的幅度调制，以向读卡头回送信息。IC卡固定以载频的1/16的频率，即847.5千赫的副载频调制电磁场，但它的相位则取决于需传送的信息。所以，一般的基于ISO 14443 Type B标准的读卡头，可以划分为天线模块、发送模块、接收模块、数字处理模块和管理模块等几部分。其中天线模块主体是一个尺寸与IC卡相近的方框形感应线圈，它作为向IC卡提供能量并与卡交换信息的天线，与其配合的有相应的谐振回路和天线接口。发送模块用于产生13.56兆赫的射频功率信号以激励天线。该功率信号可以受发送数据流的调制，形成10％的调幅，以向IC卡传递信息。接收模块用于从天线信号幅度变化中解调出IC卡发出的847.5千赫副载频，加以放大和整形； 数字处理模块用于对整形后的接收副载频相位进行鉴别，从而取出调制在它相位上的接收码流。管理模块用于根据外部传来的操作命令，控制读卡头的收发状态，产生相应的发送码流，并把由接收码流得到的IC卡信息传送到外部设备。上述的发送、接收和数字处理三个模块已经可以集成在一个专用芯片中，例如STMicroelectronics公司的CRX14芯片。但这种现有结构的读卡头的收、发模块直接在天线接口上相连，相互没有有效的隔离措施。致使读卡距离局限于10公分左右。加大距离将遇到的困难是1、IC卡本身是无源的，它必须在读卡头发出的射频电磁场中，通过感应取得能量才能工作。对于13.56兆赫的频段，难以实现能量的定向传送。因此，距离加大将要求读卡头发出的射频功率平方地加大，也就是说，发送模块窜入接收模块的窜扰将平方地加大；同时距离加大将使读卡头接收到的IC卡信息平方地减小。结果要求接收模块在噪声中的接收灵敏度应按距离的四次方升高。2、发送模块窜入接收模块的窜扰将从两个方面影响接收模块一是天线上强大的发送信号本身可以占据前级接收放大器的全部动态范围，造成它的阻塞(所以现有该标准的读卡头都不设置前级放大，而用动态范围极大但灵敏度极低的二极管幅度检波器，直接由天线信号解出副载频)；二是发送模块产生的、与发送功率成比例的、处于接收频带内的边带噪声一旦进入天线，就再也不可能把它与接收信号分开，足以淹没微弱的接收信号。射频IC卡向读卡头发回的信息用847.5千赫的副载频调制在13.56兆赫的载频上，因此接收到的有用信息集中在(13.56±0.8475)兆赫，即12.71兆赫和14.41兆赫频率附近。如果能阻止发送模块产生的、相同频率范围的边带噪声进入天线，免至淹没接收信号，并阻止天线上的功率信号进入接收模块，免至造成阻塞，就可能把微弱的有用信息单独加以放大后再进行解调，实现高灵敏度的接收。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，适应实际应用的需求，提出一种远距离读卡头，可远距离自动地读取持卡人的信息。在一些特定场合可节约大批人力和时间。本专利技术提出的一种中频射频识别卡的远距离读卡头，它包括天线模块、发送模块、接收模块、数字模块和管理模块五个部分；其连接关系为天线模块的输入端与输出端分别与发送模块的输出端和接收模块的输入端相连，发送模块的输入端与数字模块的输出端相连，接收模块的输出端与数字模块的输入端相连；数字模块与管理模块之间进行双向相连；其特征在于，该天线模块包括一框式谐振天线和与其相连的天线匹配转换器，以及与该天线匹配转换器相连的收发双工器；还包括一前置放大器，该前置放大器的输入端与该模块的收发双工器的输出端相连，其输出端与所述的接收模块的输入端相连，且发送模块的另一输出端与接收模块的另一输入端相连。本专利技术提出的另一种中频射频识别卡的远距离读卡头，它包括天线模块、发送模块、接收模块、数字模块和管理模块五个部分；其连接关系为天线模块的输入端与输出端分别与发送模块的输出端和接收模块的输入端相连；发送模块的输入端与数字模块的输出端相连，接收模块的输出端与数字模块的输入端相连；数字模块与管理模块之间进行双向相连；其特征在于，该天线模块包括一框式谐振接收天线和与其相连的天线匹配转换器，以及与该天线匹配转换器相连的接收带通或带阻滤波器；一框式谐振发送天线和与其相连的天线匹配转换器，以及与该天线匹配转换器相连的发送带通或带阻滤波器；还包括一前置放大器，该前置放大器的输入端与该模块的接收带通滤波器的输出端相连，其输出端与所述的接收模块的输入端相连，且发送模块的另一输出端与接收模块的另一输入端相连。本专利技术的特点及技术效果和一般对讲机不同，人们常用的手机可以和几千米外的蜂窝台通信，边讲边听。其关键在于手机内部有一个收发双工器，用以将收、发信号加以分离。它实际上是收、发两个带通(或带阻)滤波器发送通道的滤波器只让发送频带内的信号通过它进入天线，其中混杂的、处于接收频带内的、将大大降低接收灵敏度的边带噪声被滤除；而接收通道的滤波器只让接收频带内的天线信号通过它进入接收机，功率强大、可能造成接收机阻塞的发送信号不能进入。参照手机等一般收发同时工作的双工无线电台的方法，本专利技术对普通收、发共用天线(感应线圈)的读卡头的天线模块进行了以下改进第一、增加一套由两个带通(或带阻)滤波器构成的双工器。或者在分别使用发送、接收两套天线的系统中，给发送、接收通道增加两个相应的带通(或带阻)滤波器。处于发送通道中的滤波器只允许13.56兆赫发送功率信号通过，阻止发送模块产生的、与接收频率范围相同的边带噪声进入天线；处于接收通道的滤波器只允许接收信号的下边带12.71兆赫(也可选用上边带14.41兆赫)通过，阻止天线上的功率信号进入接收模块。第二、根据读卡距离相应加大天线尺寸和发出的射频功率，以便能激发远距离的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中频射频识别卡的远距离读卡头，它包括：天线模块、发送模块、接收模块、数字模块和管理模块五个部分；其连接关系为：天线模块的输入端与输出端分别与发送模块的输出端和接收模块的输入端相连，发送模块的输入端与数字模块的输出端相连，接收模块的输出端与数字模块的输入端相连；数字模块与管理模块之间进行双向相连；其特征在于，该天线模块包括一框式谐振天线和与其相连的天线匹配转换器，以及与该天线匹配转换器相连的收发双工器；还包括一前置放大器，该前置放大器的输入端与该模块的收发双工器的输出端相连，其输出端与所述的接收模块的输入端相连，且发送模块的另一输出端与接收模块的另一输入端相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋南峰，
申请(专利权)人：蒋南峰，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]