專(zhuān)利名稱(chēng)：被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器識(shí)別系統(tǒng)和信用卡模式發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器識(shí)別系統(tǒng)和一種基于信用卡模式的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器。該系統(tǒng)是通過(guò)信息的存儲(chǔ)和內(nèi)在數(shù)字來(lái)的傳送起作用的，特別是對(duì)于RF(射頻)被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器，此應(yīng)答器在ID近程卡、公共汽車(chē)或地鐵的通行卡以及諸如此類(lèi)的需要在近距離時(shí)像IC卡一樣馬上辨認(rèn)或者識(shí)別的場(chǎng)合非常有用。
背景技術(shù)：
此系統(tǒng)需要遠(yuǎn)程控制的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器，此應(yīng)答器配備有能被任何移動(dòng)目標(biāo)所攜帶的微型發(fā)射—接受電路。此發(fā)明特別為相對(duì)而言遠(yuǎn)距離的高速行駛目標(biāo)的識(shí)別技術(shù)提供了一種被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器。
傳統(tǒng)的被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器識(shí)別系統(tǒng)只發(fā)射單一的射頻，通過(guò)天線(xiàn)探測(cè)諸如發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的標(biāo)識(shí)符、半導(dǎo)體二極管的非線(xiàn)形阻抗等等。這里所用的半導(dǎo)體二極管有選擇性地產(chǎn)生高頻(HF)發(fā)射信號(hào)，此信號(hào)通過(guò)再輻射被接收設(shè)備所探測(cè)到。這樣地探測(cè)系統(tǒng)有一個(gè)特殊的缺陷，那就是，為了保證在探測(cè)區(qū)域內(nèi)發(fā)射機(jī)應(yīng)答器正確探測(cè)，一旦在靈敏度響應(yīng)方面或?qū)Σ煌沫h(huán)境響應(yīng)方面出現(xiàn)讀取錯(cuò)誤，它將無(wú)法正常使用。
值得重視的一點(diǎn)是，發(fā)射—接收電路及其內(nèi)部元件都是非線(xiàn)性的，除了產(chǎn)生基本的發(fā)射頻率外，還能產(chǎn)生HF(高頻)信號(hào)。即便發(fā)射機(jī)應(yīng)答器不存在非線(xiàn)性阻抗元件，這一點(diǎn)也將導(dǎo)致信號(hào)輸入給接收器。如果接收器的靈敏度低到削弱直接輻射的諧波(和聲學(xué))效應(yīng)，通過(guò)被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器元件再輻射的低能量諧波(和聲學(xué))將被前者吸收，從而無(wú)法到達(dá)接收器。當(dāng)然，通過(guò)對(duì)發(fā)射器及接收器的理想保護(hù)，和/或采用RF(射頻)濾波電路，這樣的問(wèn)題能得以最小化。然而，濾波器存在一個(gè)問(wèn)題，那就是再小的發(fā)射信號(hào)的頻率漂移都易被認(rèn)為是濾波帶寬外當(dāng)前的再輻射頻率信號(hào)。因而，濾波器需要很完善的保護(hù)能力。更進(jìn)一步說(shuō)，頻率的漂移可能來(lái)自探測(cè)區(qū)域內(nèi)發(fā)射機(jī)應(yīng)答器高速移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的多普勒(Doppler)效應(yīng)。這些容易外泄的諧波信號(hào)引起探測(cè)區(qū)域外任何發(fā)射機(jī)應(yīng)答器輻射的不受歡迎的數(shù)據(jù)信息(噪聲)。
因而，為了完成系統(tǒng)的起始目的，諸如多站式波的意外的反射所發(fā)射的HF(高頻)能量不再有效。
相反的，如果接收或諧波(和聲學(xué))再輻射的能量總量不足，即便發(fā)射機(jī)應(yīng)答器元件真實(shí)地存在于探測(cè)區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)也無(wú)法響應(yīng)。例如，當(dāng)發(fā)射機(jī)應(yīng)答器觸角的天線(xiàn)相對(duì)發(fā)射場(chǎng)沒(méi)有合適的定向或被附近的交通工具、路上的隔離墻、通行費(fèi)收費(fèi)處的攔截障礙物等造成來(lái)自接受器的電磁妨礙時(shí)，這樣的情形就可能發(fā)生。同樣地，一旦發(fā)射機(jī)應(yīng)答器靠近人體或金屬物體，它將偏離共振(共鳴)儲(chǔ)能電路的調(diào)諧，從而導(dǎo)致接收器所需要的高頻能量的消散。盡管為了補(bǔ)償頻率變化，發(fā)射機(jī)應(yīng)答器可以使用信號(hào)追蹤電路來(lái)控制來(lái)自接收器的頻率響應(yīng)，但是一旦調(diào)諧儲(chǔ)能電路工作于任何非正常頻率(偏離正常頻率)，發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的工作效率就會(huì)降低。
可選擇地，作為一種克服困難以限制探測(cè)區(qū)域內(nèi)的HF(高頻)發(fā)射的解決方法，在該探測(cè)區(qū)域內(nèi)，非線(xiàn)性阻抗元件用做在兩個(gè)并存的不同頻率發(fā)射信號(hào)之間產(chǎn)生和頻或差頻的信號(hào)混合器，兩個(gè)場(chǎng)系統(tǒng)使用在兩個(gè)不連續(xù)的按相反于HF(高頻)場(chǎng)設(shè)置的導(dǎo)體之間形成的LF(低頻)電統(tǒng)計(jì)場(chǎng)、并與探測(cè)區(qū)域相適應(yīng)。在這兩個(gè)場(chǎng)中應(yīng)用的非線(xiàn)性阻抗元件常用作產(chǎn)生和頻或差頻的混合器以再輻射到接收器。
然而，盡管在探測(cè)區(qū)域內(nèi)的能量消耗對(duì)形成探測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)所要求的電統(tǒng)計(jì)場(chǎng)非常重要，這樣的場(chǎng)可能會(huì)因?yàn)閲@它的導(dǎo)體的存在而阻礙發(fā)射機(jī)應(yīng)答器或由于含金屬材料制成的交通標(biāo)識(shí)或周?chē)渌饘俳ㄖ?的存在)而導(dǎo)致與發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(所形成的場(chǎng))相反。
另外，LF(低頻)場(chǎng)在遠(yuǎn)距離的金屬建筑物旁邊可能處于讀取錯(cuò)誤或靜止?fàn)顟B(tài)。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明是一種被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器識(shí)別系統(tǒng)，尤其是應(yīng)用一種方法發(fā)射兩個(gè)不同頻率的RF(射頻)信號(hào)的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器。這種方法從本質(zhì)上避免了由于相關(guān)技術(shù)的限制與不利造成的一個(gè)或更多的難題。
本發(fā)明的目標(biāo)之一就是使這兩個(gè)RF(射頻)信號(hào)中的任一信號(hào)變得音調(diào)可調(diào)、并被被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器接收，使通過(guò)非線(xiàn)性阻抗混合而來(lái)的信號(hào)在與兩個(gè)RF(射頻)信號(hào)的和頻相同的高頻上再輻射、并被窄帶接收器所識(shí)別。
本發(fā)明直接與無(wú)能量供應(yīng)的被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器相聯(lián)系。
本發(fā)明的又一目標(biāo)是提供包括諸如半導(dǎo)體IC(集成電路)等非線(xiàn)性阻抗元件的被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器。例如，在用于任意識(shí)別諸如交通工具等移動(dòng)物體的識(shí)別系統(tǒng)中的標(biāo)簽中，發(fā)射機(jī)應(yīng)答器被連接到一個(gè)在選定的中心頻率兩端移動(dòng)的微型條狀天線(xiàn)上。
為了形成能以選定頻率的二倍頻作為其共振(共鳴)頻率的調(diào)諧儲(chǔ)能電路，這種非線(xiàn)性阻抗元件在天線(xiàn)的一個(gè)末端將封閉環(huán)型區(qū)域的兩側(cè)連在了一起。
此外，第一個(gè)發(fā)射器產(chǎn)生偏向于中心頻率一端或被極化到中心頻率一端的可調(diào)諧高頻信號(hào)時(shí)，第二個(gè)發(fā)射器將產(chǎn)生被極化到中心頻率另一端的高頻連續(xù)波(CW)。這兩個(gè)信號(hào)突然獨(dú)立地轉(zhuǎn)向?yàn)楦采w指定區(qū)域而安排的彼此正交的偶極子天線(xiàn)帶。上述的偶極子天線(xiàn)帶在各自的任一頻率端成直角排成一行，并且，在相同的頻率，按正交于相反端定位。因此，它將使在必要的探測(cè)區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)頻率上的交錯(cuò)極化都能順利進(jìn)行。
發(fā)射機(jī)應(yīng)答器接收的兩個(gè)不同頻率通過(guò)非線(xiàn)性阻抗元件結(jié)合在一起。儲(chǔ)能電路在對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)頻率的和頻，即中心頻率二倍頻的高頻處形成共振(共鳴)。產(chǎn)生的共振(共鳴)頻率通過(guò)再輻射的方式供審查器進(jìn)行鑒別。它將被極上等的窄帶接收器檢測(cè)，在接收器中產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)于和頻的數(shù)據(jù)信息被裝載到被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器。
為了和在確定間隔內(nèi)輸出的接收到的數(shù)據(jù)代碼而預(yù)置的參考電平進(jìn)行比較，調(diào)制過(guò)的、包含發(fā)射機(jī)應(yīng)答器產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號(hào)的音調(diào)產(chǎn)生隨接收信號(hào)增加而日益增多的負(fù)荷。但這種情況只在當(dāng)探測(cè)到的信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)的，且有足夠的信號(hào)強(qiáng)度時(shí)才發(fā)生。
本發(fā)明與審查器及發(fā)射機(jī)應(yīng)答器識(shí)別系統(tǒng)相關(guān)，與較先進(jìn)的、需要監(jiān)控與識(shí)別的、利用已連接到任何已印好的絕緣微型帶狀天線(xiàn)的非線(xiàn)性阻抗半導(dǎo)體元件的、需要進(jìn)行監(jiān)控與識(shí)別的被動(dòng)型識(shí)別系統(tǒng)尤為相關(guān)。這些天線(xiàn)附著在諸如風(fēng)擋玻璃、汽車(chē)牌照、包裹、醫(yī)院里的病患者、動(dòng)物、信用卡等物體上。該系統(tǒng)具有以數(shù)字方式儲(chǔ)存的信息。
作為本發(fā)明的另一方面，用來(lái)探測(cè)存在于探測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)的汽車(chē)或其他物體的系統(tǒng)包括一個(gè)用來(lái)輻射兩個(gè)RF(射頻)信號(hào)、并在上述區(qū)域中有著與發(fā)射天線(xiàn)110頻率不同的發(fā)射器100，和可以選擇的、能調(diào)制到兩個(gè)不同中心頻率的天線(xiàn)210。其中的任一RF(射頻)信號(hào)都可以調(diào)制成某一確定的LF(低頻)信號(hào)。在上述的天線(xiàn)210中裝備的非線(xiàn)性阻抗半導(dǎo)體電路部分220用來(lái)聯(lián)結(jié)兩個(gè)RF(射頻)信號(hào)。此系統(tǒng)還包含一個(gè)包括接收天線(xiàn)310的窄帶接收器300。天線(xiàn)310能調(diào)整數(shù)據(jù)音調(diào)、再輻射數(shù)據(jù)音調(diào)給組合頻率、為了探測(cè)兩種頻率的調(diào)制信號(hào)而排除RF(射頻)信號(hào)與諧波(和聲學(xué))、接收和解調(diào)調(diào)制過(guò)的信號(hào)。
這樣的發(fā)射RF(射頻)信號(hào)之一是音調(diào)可調(diào)制的HF(高頻)f1，另外一個(gè)就是從確定的RF(射頻)f2(沒(méi)有調(diào)制過(guò)的CW(連續(xù)波))。LF(低頻)調(diào)制導(dǎo)致連續(xù)的、音調(diào)可調(diào)整的RF(射頻)信號(hào)，并將它們限制在一個(gè)按要求確定的頻率范圍。
這兩個(gè)不同的諧波(和聲學(xué))信號(hào)是由絕緣(非傳導(dǎo))偶極子發(fā)射天線(xiàn)110發(fā)射到探測(cè)區(qū)域的。如圖5所示，其中之一的f2信號(hào)在工作在確定頻率(例如，905MHz)的高穩(wěn)定性交替振蕩器111與CW(連續(xù)波)之間振蕩。上述信號(hào)同中心頻率的極化誤差大約是1％。為了形成與載波頻率相差±5KHz的HF(高頻)信號(hào)，另外一個(gè)信號(hào)f1必須是頻率范圍為1-25KHz的音調(diào)可調(diào)制信號(hào)。925KHz HF(高頻)(信號(hào))由圖4所示的VCO(壓控振蕩器)112產(chǎn)生。兩個(gè)頻率(信號(hào))都被選中的中心頻率統(tǒng)一極化。因此，這兩個(gè)信號(hào)的平均中心頻率與選中的中心頻率相同。
音調(diào)可調(diào)制的信號(hào)f1控制能在被被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200探測(cè)到的區(qū)域內(nèi)引起“盲點(diǎn)”的固定波的出現(xiàn)。
發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200由電荷泵電路230、絕緣襯底覆蓋的被動(dòng)型偶極子天線(xiàn)210和非線(xiàn)性阻抗半導(dǎo)體電路部分220組成。為了提供能調(diào)整第二諧波(和聲學(xué))共振(共鳴)頻率的儲(chǔ)能電路，電荷泵電路230被聯(lián)結(jié)到一個(gè)空間中的縱向部分，此空間被彼此相向的封閉環(huán)型區(qū)域包圍。電荷泵電路230由一個(gè)電容、一個(gè)電感組成。可選擇地，非線(xiàn)性阻抗電路部分220由一個(gè)非線(xiàn)性阻抗半導(dǎo)體220A、一個(gè)肖特基二極管D和電容器C1，C2以及半導(dǎo)體220A中配備的動(dòng)力供應(yīng)部分。
如圖6所示，上述窄帶接收器300由載波信號(hào)接收天線(xiàn)310、截?cái)喑鲜霭l(fā)射機(jī)應(yīng)答器200產(chǎn)生的窄帶信號(hào)外的所有信號(hào)的濾波器311和解調(diào)器組成。在解調(diào)器中，探測(cè)信號(hào)帶寬是為了下面的目的將濾波過(guò)的接收信號(hào)放在一起比較帶寬，僅當(dāng)超出預(yù)置參考電平、并依據(jù)比較器312的比較判決結(jié)果做出響應(yīng)時(shí)探測(cè)上述的LF(低頻)調(diào)制。在這方面，“探測(cè)”意思就是對(duì)LF(低頻)調(diào)制進(jìn)行探測(cè)。在被窄帶接收器300部分重疊的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中，探測(cè)功能被用作初始化預(yù)決定數(shù)字流的一種方法。這樣做的結(jié)果是無(wú)論何時(shí)，只要發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200中產(chǎn)生、并能被窄帶接收器300探測(cè)到的信號(hào)在強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間上超出了它預(yù)置的下限，它將指出探測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200的存在。
此外，上述接收器300包括帶通濾波器311，一系列工具，和一個(gè)鑒別器323。帶通濾波器311中，除產(chǎn)生于發(fā)射機(jī)應(yīng)答器共振(共鳴)電路、能被接收天線(xiàn)310接收、并包含于窄帶中的信號(hào)外，其他信號(hào)都被阻擋。這一系列工具中，有一個(gè)本地振蕩器314用來(lái)產(chǎn)生解調(diào)上述帶通濾波器311通帶范圍內(nèi)信號(hào)的中頻(IF)，多路復(fù)用器315、316，濾波器317、318，混合器319，一個(gè)放大上述中頻(IF)信號(hào)的放大器320，可選擇的放大器321、322用來(lái)比較和確定中頻(IF)的帶寬，僅當(dāng)比較輸出的寬度超出預(yù)設(shè)置的極限才產(chǎn)生LF(低頻)的比較器312。最終，為了解調(diào)上述的中頻(IF)，用鑒別器323來(lái)糾正依賴(lài)于比較判決輸出的響應(yīng)窄帶。上面的LF(低頻)信號(hào)是在形成穩(wěn)定音調(diào)調(diào)制的窄頻率偏離限度范圍內(nèi)的RF(射頻)信號(hào)之一。上述窄帶接收器300通過(guò)VOC 327能接受一種鎖相通訊方式以調(diào)整上述穩(wěn)定音調(diào)頻率。為了允許數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流以穩(wěn)定的周期運(yùn)轉(zhuǎn)，它能激活跟輸出相關(guān)的放大器340。
作為本發(fā)明更深一層的方面，探測(cè)處于探測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)的被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200的系統(tǒng)包含存在于探測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)的發(fā)送器100，此發(fā)送器產(chǎn)生和輻射窄帶RF(射頻)以用作能被穩(wěn)定LF(低頻)音調(diào)調(diào)制的載波頻率。為了通過(guò)利用不同諧波(和聲學(xué))產(chǎn)生和再輻射載波信號(hào)，能響應(yīng)來(lái)自發(fā)射器100頻率信號(hào)的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200能被上述的發(fā)射器100輻射。其中的再輻射信號(hào)具有形成固定LF(低頻)音調(diào)的能力。接收器系統(tǒng)300由窄帶濾波器311和一個(gè)響應(yīng)于輸出比較電平的解調(diào)工具組成。為了產(chǎn)生響應(yīng)于被天線(xiàn)310接收的再輻射信號(hào)的過(guò)濾輸出，濾波器311容納以上述諧波(和聲學(xué))再輻射的載波信號(hào)。天線(xiàn)310接收再輻射載波信號(hào)，被天線(xiàn)310接收的信號(hào)頻率并不局限于窄帶頻率。僅當(dāng)由于超出預(yù)設(shè)置限度值而造成比較器312工作時(shí)，解調(diào)工具允許LF(低頻)信號(hào)產(chǎn)生和解調(diào)上述濾波輸出。
為了在觀(guān)察開(kāi)始后的最短時(shí)間內(nèi)激活輸出，上文提到的接收器系統(tǒng)有多種能對(duì)上述LF(低頻)調(diào)制信號(hào)的觀(guān)測(cè)做出響應(yīng)的解調(diào)工具。窄帶RF(射頻)信號(hào)包含能被固定聲音音調(diào)調(diào)制的穩(wěn)定載波。窄帶濾波器311包含一個(gè)本地振蕩器314，一個(gè)產(chǎn)生中頻(IF)信號(hào)的混合器319和一個(gè)能發(fā)射中頻(IF)信號(hào)的修正濾波器324。為了解調(diào)來(lái)自修正濾波器的信號(hào)，有兩種或更多的工具可通過(guò)在通帶范圍內(nèi)探測(cè)其寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)比較判決功能并放大中頻(IF)信號(hào)。上述的解調(diào)工具可對(duì)來(lái)自修正濾波器324的輸出信號(hào)寬度做出響應(yīng)。解調(diào)工具由一個(gè)為固定窄帶RF(射頻)識(shí)別裝備輸出而響應(yīng)比較判決功能的鉗制電路325，和一個(gè)修正鑒別器323組成，這將造成固定音調(diào)解調(diào)信號(hào)只朝出現(xiàn)的輸出方向發(fā)展。當(dāng)設(shè)置值超出極限值時(shí)，比較器312實(shí)現(xiàn)的比較判決就要派上用場(chǎng)了。
另外，由接收系統(tǒng)300構(gòu)成的解調(diào)工具能激活穩(wěn)定時(shí)間周期的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流輸出。長(zhǎng)度為64-16000比特的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代碼流的長(zhǎng)度是由附著在發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200中的存儲(chǔ)器電路220A(半導(dǎo)體)確定的。圖6給出了數(shù)據(jù)探測(cè)器328，單比特錯(cuò)誤探測(cè)器342和低通濾波器342的示意圖。
在上面描述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，如圖3所示，存在一個(gè)延伸的天線(xiàn)區(qū)，該區(qū)覆蓋了產(chǎn)生二次諧波(本發(fā)明為1830KHz)的非線(xiàn)性阻抗電路部分220；電荷泵電路230大約是選定中心頻率(此情況下為915KHz)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的1/4。電路部分220由半導(dǎo)體220A的電容器與閉合環(huán)路區(qū)域的電感決定，該閉合環(huán)路區(qū)域與天線(xiàn)210、電路部分220毗連。
圖3用圖說(shuō)明了發(fā)射線(xiàn)Z的500歐姆阻抗，以及經(jīng)過(guò)HF(高頻)整流的直流電流I1，I2。短路二極管D將f1，f2供給的整流電流注入半導(dǎo)體220A的電源部分，以實(shí)現(xiàn)混合正(+) 頻率、加倍正(+)數(shù)據(jù)、添加發(fā)送整流電流給接收器程序等功能。半導(dǎo)體220A利用短路探測(cè)二極管D形成的電荷泵f1(可調(diào)制的)與f2的動(dòng)力來(lái)加載數(shù)據(jù)。
更重要的是，利用兩種頻率的運(yùn)作方式能降低發(fā)射頻率的頻移效應(yīng)，并在用作再輻射附帶的、后部分散的HF(高頻)信號(hào)的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器有效性方面增加系統(tǒng)帶寬。尤為獨(dú)特的是，與發(fā)射機(jī)應(yīng)答器中天線(xiàn)210相和諧的頻率能出現(xiàn)于兩種發(fā)射頻率之間的任何場(chǎng)所，這兩種發(fā)射頻率都沒(méi)有過(guò)多的上述發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的效率衰減。因而，它沒(méi)必要使用專(zhuān)門(mén)制造的精確天線(xiàn)，但仍能保證相關(guān)的非調(diào)整問(wèn)題降至最小。在這一點(diǎn)上，由于毗連發(fā)射機(jī)的任何物體造成的絕緣加載效應(yīng)，發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200的常見(jiàn)調(diào)整點(diǎn)都傾向于向兩種頻率的低端極化。例如，如果這一點(diǎn)被重新向下調(diào)整以與上述發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200的天線(xiàn)的選定中心頻率相和諧，相對(duì)于任何比它低的發(fā)射頻率而言，它將增加發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的效率。由于希望得到的混合能力是按10或更多的HF(高頻)動(dòng)力比規(guī)劃出來(lái)的，因而整個(gè)混合器受環(huán)境的影響并不嚴(yán)重。通過(guò)上面描述的方式，發(fā)送器的漂移效應(yīng)得以最小化。換句話(huà)說(shuō)，不像單一頻率系統(tǒng)中再輻射的和頻(和聲學(xué))，發(fā)射器的頻移并沒(méi)有增加，并且在一種頻率的漂移可被另一頻率相反方面的漂移抵消。
發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200的再輻射信號(hào)提供最大的靈敏度和最小的接收器帶寬，并有著足以去除雙重識(shí)別錯(cuò)誤的強(qiáng)度穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性，該錯(cuò)誤在與響應(yīng)接收器的避免沖突軟件合作中可能出現(xiàn)。再輻射信號(hào)經(jīng)過(guò)非常窄的帶通濾波器攔截發(fā)射頻率使其進(jìn)入接收循環(huán)極化天線(xiàn)310；接收到的信號(hào)再經(jīng)過(guò)常規(guī)解調(diào)技術(shù)放大以產(chǎn)生調(diào)制數(shù)據(jù)音調(diào)?？傮w上說(shuō)，在調(diào)制RF(射頻)載波將來(lái)自穩(wěn)定本地振蕩器314的信號(hào)(比如說(shuō)1808.5KHz)應(yīng)用于接收輸入信號(hào)的被動(dòng)型混合器時(shí)，音頻音調(diào)(比如說(shuō)2KHz)是功不可沒(méi)的。這樣，為了在混合器319的輸出創(chuàng)造出更優(yōu)越的中頻(IF，比如說(shuō)21.5KHz)，音頻音調(diào)能將來(lái)自上述接收器上天線(xiàn)310的信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾與放大。來(lái)自混合器319的中頻(IF)被放大器320放大，隨后，讓它通過(guò)限定預(yù)探測(cè)帶寬的窄帶帶通濾波器(比如說(shuō)30KHz)及修正鑒別器以做辨別；然后一直被鉗制電路325鉗制，直到它的強(qiáng)度足以創(chuàng)造出超過(guò)自動(dòng)增益控制(AGC)探測(cè)器326參考電平的電壓。該參考電平是為測(cè)定系統(tǒng)靈敏度而設(shè)置的。緊接著，通過(guò)打開(kāi)鉗制電路325，VCO(壓控振蕩器)327應(yīng)用于PLL(Pulse Lock Loop，脈沖鎖相環(huán))/數(shù)據(jù)音調(diào)探測(cè)電路。此電路由VCO(壓控振蕩器)327和自由慢行探測(cè)電路313組成。此電路有與數(shù)據(jù)音調(diào)頻率相同的運(yùn)行頻率，并具有能在諸如10％的窄頻率范圍內(nèi)獲取穩(wěn)定數(shù)據(jù)音調(diào)的能力。一旦環(huán)型(探測(cè)器)得到數(shù)據(jù)音調(diào)，矩形探測(cè)器將從CPU獲取數(shù)字信息并轉(zhuǎn)向鎖相狀態(tài)以輸出接收到的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器數(shù)據(jù)信息，此信息具有足以被儲(chǔ)存的連續(xù)能力。
本發(fā)明的其它的優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將在兩部分進(jìn)行闡述。一部分是接下來(lái)描述的部分，另一部分是對(duì)那些對(duì)下面的檢查技術(shù)有一定了解的人來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的部分。當(dāng)然，這些也可以通過(guò)操作本發(fā)明獲得。
通過(guò)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的描述和權(quán)利要求，不難體會(huì)和理解本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明在附圖中

圖1本發(fā)明審查器與發(fā)射機(jī)應(yīng)答器完整結(jié)構(gòu)的方塊示意圖。
圖2上述審查器中輻射兩種不同RF(射頻)頻率(信號(hào))、再輻射在上述發(fā)射機(jī)應(yīng)答器中的額外的頻率(信號(hào))的機(jī)理的概念圖。
圖3a本發(fā)明中發(fā)射機(jī)應(yīng)答器執(zhí)行(過(guò)程)的方塊示意圖。
圖3b本發(fā)明中非線(xiàn)性阻抗半導(dǎo)體電路部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖4將調(diào)制音調(diào)用作圖1中顯示的功能角色部分的發(fā)送器信號(hào)、從而形成信號(hào)流的流程圖。
圖5將連續(xù)波用作圖1中顯示的功能部分的可選擇發(fā)送器信號(hào)、從而形成信號(hào)流的流程圖。
圖6將調(diào)制音調(diào)用作圖1中顯示的功能部分的接收器信號(hào)、從而形成信號(hào)流的流程圖。
圖7a傳統(tǒng)信用卡外觀(guān)的前視圖或主視圖。
圖7b圖7a所示信用卡的側(cè)視圖。
圖8a本發(fā)明中的即將應(yīng)用于信用卡的高增益天線(xiàn)設(shè)計(jì)的方塊示意圖。
圖8b本發(fā)明中可利用的極小的識(shí)別信用卡制造方法的剖視圖。
圖9本發(fā)明中高增益天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10可選擇原理天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11發(fā)明中天線(xiàn)結(jié)構(gòu)部分的剖視圖。
圖12相應(yīng)于天線(xiàn)各方向的比較圖。
圖13利用依據(jù)本發(fā)明(制造)的微型的內(nèi)置式RFID(RFIdentification，射頻識(shí)別)信用卡的自動(dòng)關(guān)卡系統(tǒng)的方塊示意圖。
圖14a、14b、14c配備如圖13中顯示的視頻識(shí)別(RFID)式信用卡的交通工具的示意圖。
圖15a RF(射頻)信號(hào)流方向以及在依據(jù)本發(fā)明(制造)的關(guān)卡結(jié)構(gòu)中的識(shí)別區(qū)域的平面視圖。
圖15b圖15a中相同事物的前視圖。
主要部件的編號(hào)說(shuō)明10信用卡11磁條31卡夾32卡支架33卡袋40審查器41識(shí)別處理計(jì)算機(jī)42掌管和控制計(jì)算機(jī)43中樞計(jì)算機(jī)45牌照號(hào)碼攝像系統(tǒng)(視頻系統(tǒng))46財(cái)政信息計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(VAN)100發(fā)射器110發(fā)射天線(xiàn)200發(fā)射機(jī)應(yīng)答器210被包圍的絕緣偶極子天線(xiàn)(金屬天線(xiàn))211偶極子共鳴天線(xiàn)212狹縫天線(xiàn)213數(shù)據(jù)狹縫天線(xiàn)220非線(xiàn)性阻抗半導(dǎo)體電路230電荷泵電路300窄帶310接收天線(xiàn)311濾波器
313自由慢行探測(cè)電路314本地振蕩器319混合器325鉗制電路328數(shù)據(jù)探測(cè)器發(fā)明的詳細(xì)描述下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式

進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施例1在作為本發(fā)明具體實(shí)施方式

中，為了進(jìn)行遠(yuǎn)距離識(shí)別，信用卡模式發(fā)射機(jī)應(yīng)答器配備有極小的應(yīng)用RF(射頻)的RF(射頻)識(shí)別系統(tǒng)(RFID)。
更獨(dú)特的是該系統(tǒng)最大限度地利用了微帶天線(xiàn)的開(kāi)放區(qū)域，并通過(guò)適當(dāng)?shù)匕仓脙蓚€(gè)狹縫天線(xiàn)與兩個(gè)偶極子天線(xiàn)、匹配和接收波二次諧波(和聲學(xué))相關(guān)的共鳴點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了最大的輻射效率。為了消除傳統(tǒng)系統(tǒng)的低效率的難題，該系統(tǒng)能在卡片大小的范圍內(nèi)最大限度地接收從審查器輻射過(guò)來(lái)的電波束。傳統(tǒng)系統(tǒng)利用有著同一發(fā)射/接收頻率的后部分散(系統(tǒng))作為載波。該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是，為了持續(xù)不斷地管理由天線(xiàn)方面決定的、接收到的能量，并確保進(jìn)行細(xì)微的識(shí)別，它包含通過(guò)相互正交安置上述兩個(gè)狹縫共鳴天線(xiàn)而形成雙極化天線(xiàn)。
本系統(tǒng)通常被分成一個(gè)被動(dòng)模式發(fā)射機(jī)應(yīng)答器系統(tǒng)和一個(gè)半被動(dòng)和/或積極模式發(fā)射機(jī)應(yīng)答器系統(tǒng)。被動(dòng)模式系統(tǒng)接收來(lái)自審查器的信標(biāo)，將信標(biāo)中的HF(高頻)轉(zhuǎn)換成直流(DC)電源以啟動(dòng)邏輯半導(dǎo)體和儲(chǔ)存器半導(dǎo)體、調(diào)制發(fā)射內(nèi)在信息到后部分散(系統(tǒng))。半被動(dòng)和/或積極模式系統(tǒng)將標(biāo)識(shí)發(fā)射機(jī)應(yīng)答器部分的標(biāo)識(shí)符處的可選擇動(dòng)力供應(yīng)用作儲(chǔ)存器半導(dǎo)體的工作動(dòng)力。
總體上說(shuō)，本發(fā)射機(jī)應(yīng)答器系統(tǒng)被廣泛使用于諸如公共汽車(chē)或地鐵的通行卡、ID近程卡、停車(chē)分配器、內(nèi)置電池的汽車(chē)控制系統(tǒng)、庫(kù)存管理系統(tǒng)等任何近距離應(yīng)用，并且應(yīng)用需求不斷增長(zhǎng)。多種類(lèi)型的天線(xiàn)也被使用。例如在確定鄰近距離應(yīng)用的標(biāo)識(shí)符類(lèi)型的小天線(xiàn)、用于LF(低頻)的圈型環(huán)狀天線(xiàn)。在HF(高頻)執(zhí)行過(guò)程中，天線(xiàn)是上述微型帶狀或偶極子天線(xiàn)型。該天線(xiàn)增益范圍為-3-+3dbi，并在極化端使用線(xiàn)狀天線(xiàn)。
利用后部分散(系統(tǒng))識(shí)別個(gè)人身份的高頻(UF)被動(dòng)發(fā)射/接收系統(tǒng)有一約束，那就是盡管它的好處在各種各樣的應(yīng)用中都具有可利用性，但是它的識(shí)別距離不超過(guò)5米。因而這項(xiàng)知名的被動(dòng)型系統(tǒng)存在不足并存在諸如識(shí)別范圍減小、識(shí)別率降低等局限性。
為了將此系統(tǒng)應(yīng)用于高速運(yùn)動(dòng)物體，下述方案是可行的為了識(shí)別高速物體或遠(yuǎn)距離物體，可以利用主動(dòng)型發(fā)射/接收系統(tǒng)或內(nèi)置電池的半積極型或可選擇動(dòng)力供應(yīng)型，例如看管RF(射頻)通訊部分的OBU(船上單元，On Board Unit)。
上述主動(dòng)型或OBU型與發(fā)射/接收系統(tǒng)的小型化在連接時(shí)的困難而限制了它的應(yīng)用。并且，當(dāng)主動(dòng)型元件(功能)退化時(shí)，持續(xù)性沒(méi)法保證。特別是盡管利用了時(shí)鐘的電池，系統(tǒng)尺寸得以削減，但是，因?yàn)殡姵貕勖苯邮茏R(shí)別距離和使用次數(shù)的影響，影響電池持續(xù)性和穩(wěn)定性以及縮短電池壽命的問(wèn)題依然存在。
另外，有內(nèi)置電池的系統(tǒng)是不可能植入任何信用卡的。更進(jìn)一步地說(shuō)，因?yàn)榕鋫潆姵氐陌l(fā)射/接收系統(tǒng)中的天線(xiàn)是使用垂直極化的線(xiàn)性部分，其增益變化顯著增加了審查器與發(fā)射機(jī)應(yīng)答器相關(guān)方向的相關(guān)度，從而引起識(shí)別距離被削減這一難題。
本發(fā)明試圖解決上面提到的這些不足。
本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一個(gè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)最大限度地利用了微帶天線(xiàn)的開(kāi)放區(qū)域，并通過(guò)適當(dāng)?shù)匕仓脙蓚€(gè)狹縫天線(xiàn)與兩個(gè)偶極子天線(xiàn)、匹配和接收波二次諧波(和聲學(xué))相關(guān)的共鳴點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了最大的輻射效率。為了消除傳統(tǒng)系統(tǒng)的低效率難題，該系統(tǒng)能在卡片尺寸大小的范圍內(nèi)最大程度地接收從審查器輻射過(guò)來(lái)地電波束。傳統(tǒng)系統(tǒng)利用有著同一發(fā)射/接收頻率的后部分散(系統(tǒng))作為載波。該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是，為了持續(xù)不斷地管理由天線(xiàn)方面決定的、接收到的動(dòng)力，并確保進(jìn)行細(xì)微的識(shí)別，它包含通過(guò)相互正交安置上述兩個(gè)狹縫共鳴天線(xiàn)而形成雙極化天線(xiàn)。
實(shí)際上，關(guān)于天線(xiàn)的設(shè)計(jì)和制造方面，它包含由錐形狹縫天線(xiàn)、偶極子天線(xiàn)、集成電路結(jié)合而成的金屬天線(xiàn)。這樣的目的有以下幾點(diǎn)將兩個(gè)錐形狹縫天線(xiàn)彼此相互正交放置以形成與操作、放置信用卡的自愿方位一致的雙極化；為了最大程度上增加HF(高頻)動(dòng)力，拓寬足夠的開(kāi)放區(qū)域以與信用卡的尺寸匹配；給兩個(gè)偶極子天線(xiàn)定位以增加發(fā)射增益；接收在信用卡發(fā)行時(shí)以凸出標(biāo)識(shí)的信息，以讓厚為0.1毫米或更薄的薄銅板的兩面與覆蓋銅板的、PVC材料的絕緣常數(shù)值相匹配。
如上面提到的那樣，本發(fā)明與一種用來(lái)識(shí)別物體的被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器相關(guān)。其工作機(jī)理是來(lái)自審查器的發(fā)射信標(biāo)被接收，將接收到的HF(高頻)信標(biāo)轉(zhuǎn)變成DC(直流)電源以激活邏輯半導(dǎo)體與儲(chǔ)存器半導(dǎo)體，這樣就能調(diào)整內(nèi)在信息并將信息發(fā)射給后部分散(系統(tǒng))。
圖7a顯示的傳統(tǒng)信用卡尺度為85.6±0.12mm(A)×53.98±0.55mm(B)，并包含一個(gè)最小尺度為5.54mm(C)，最大尺度為15.82mm(D)的磁性帶。本發(fā)明的被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器被安裝于如圖8a所示厚度為0.76±0.08mm(E)的信用卡10中。在這點(diǎn)上，發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的被覆蓋的絕緣偶極子天線(xiàn)210(金屬材料制成)應(yīng)該在假想的接觸表面直接面向磁性帶11，并放置于信用卡10的較低部分以允許在狹縫的開(kāi)放端產(chǎn)生足夠量的電磁波束。
此外，發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的非線(xiàn)性阻抗半導(dǎo)體電路部分(集成電路)如圖8b所示，它是信用卡10的側(cè)視圖。它跟如圖8a所示的薄板狀天線(xiàn)210一起，被安置在PVC材料制成的卡中，離卡邊緣距離在最小值0.14mm與最大值0.19mm之間，這樣，它消除了信用卡10的字母凸出效應(yīng)。
可選擇地，圖9和圖10顯示了植入信用卡10中的天線(xiàn)結(jié)構(gòu)。被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200的動(dòng)力由審查器(沒(méi)有顯示)RF(射頻)帶寬供應(yīng)，并被用來(lái)激活半導(dǎo)體電路部分220。發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200通過(guò)天線(xiàn)210及其他非線(xiàn)性元件的阻抗調(diào)制消耗能量以發(fā)射響應(yīng)信號(hào)。它由天線(xiàn)210、至少一個(gè)半導(dǎo)體電路部分220的組件組成。天線(xiàn)210的結(jié)構(gòu)、特征是由物理和/或化學(xué)屬性，或圍繞發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的材料的行動(dòng)需求頻率決定。
換句話(huà)說(shuō)，如圖9、圖10所述，400MHz-25GHz的HF(高頻)RFID發(fā)射機(jī)應(yīng)答器應(yīng)用于信用卡10中，使之成為全功能信用卡的同時(shí)，能應(yīng)用于以下各種傳統(tǒng)系統(tǒng)關(guān)卡或道路費(fèi)用征收系統(tǒng)、加油站結(jié)算系統(tǒng)、停車(chē)分配器收費(fèi)管理系統(tǒng)等諸如此類(lèi)的、不連接選擇性通訊設(shè)備的系統(tǒng)。
400MHz-25GHz HF RFID中有用的薄板狀狹縫結(jié)構(gòu)的狹縫天線(xiàn)212、偶極子結(jié)構(gòu)的天線(xiàn)211以及位于狹縫中央部分的電路部分220，在PVC材料范圍內(nèi)都裝備在卡10和/或各種各樣ID近鄰卡中、相對(duì)于磁性帶11較寬的那端，如圖8a，8b所示。
圖11顯示植入信用卡10中的天線(xiàn)。該天線(xiàn)是由薄銅板或相似的傳導(dǎo)性材料制成，它用來(lái)構(gòu)造相應(yīng)于其中心頻率1/4波長(zhǎng)的狹縫天線(xiàn)212，還能形成喇叭狀錐形狹縫天線(xiàn)213。
除此之外，如圖9所示，為了增加發(fā)射效率、減小或從本質(zhì)上消除定向難題，兩個(gè)狹縫天線(xiàn)212按直角安置以形成雙極化并構(gòu)建兩個(gè)偶極子共鳴天線(xiàn)211。
上述構(gòu)造的，例如，915KHz或2.45GHz發(fā)射機(jī)應(yīng)答器最好包含一個(gè)線(xiàn)性偶極子或被覆蓋的偶極子，以吸收大量的能量、提供動(dòng)力并響應(yīng)半導(dǎo)體電路220。
天線(xiàn)210是上述超HF(高頻)RFID發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的一個(gè)重要部件。假設(shè)發(fā)射機(jī)應(yīng)答器運(yùn)行于高頻率(400MHz-25GHz)，最重要的屬性將是天線(xiàn)的定向及帶寬。它通常依賴(lài)于一個(gè)長(zhǎng)為半波長(zhǎng)或半波長(zhǎng)倍數(shù)的偶極子天線(xiàn)的增益。
標(biāo)準(zhǔn)微型帶狀偶極子天線(xiàn)有非常低的輻射阻抗，從而導(dǎo)致低效率。盡管通過(guò)利用相應(yīng)的厚板，這一點(diǎn)能被克服掉，但這并不適用于信用卡。
因而，本發(fā)明的具體體現(xiàn)是一個(gè)與裝備在信用卡中的細(xì)小RFID發(fā)射機(jī)應(yīng)答器金屬天線(xiàn)210相配的錐形狹縫天線(xiàn)。
上述金屬天線(xiàn)210是完全扁平的、并有軸向輻射方向圖。它提供準(zhǔn)確定向、高帶寬。它實(shí)際上是用薄板精處理過(guò)的，有良好的輻射模式案和好的輻射效率，并減少TMO表面波形式的功能性損失。
上述錐形狹縫天線(xiàn)213是狹縫寬度一步一步逐漸擴(kuò)展的喇叭型天線(xiàn)，它輻射平行于天線(xiàn)端的電磁波。
因?yàn)樯鲜鎏炀€(xiàn)213的結(jié)構(gòu)相似于狹縫線(xiàn)，所以其接觸區(qū)域位于微型帶狀線(xiàn)上。
因此，因?yàn)樘炀€(xiàn)能簡(jiǎn)單地與任何連接線(xiàn)(電源線(xiàn))、任何適應(yīng)電路結(jié)合，它最好是被用作用于小型化識(shí)別HF(高頻)發(fā)射/接收系統(tǒng)的寬帶寬天線(xiàn)元件。
根據(jù)適用于微型帶狀天線(xiàn)的增益計(jì)算公式，天線(xiàn)的接收動(dòng)力正比于區(qū)域面積。
如圖12所示，通過(guò)安置兩個(gè)狹縫天線(xiàn)212彼此相互正交，可以得到一個(gè)能克服定向難題定向比較圖。在其兩個(gè)末端包含有兩個(gè)偶極子天線(xiàn)211以完成共鳴電路，從而獲得最大增益。
實(shí)施例2在本發(fā)明又一具體的實(shí)施例中，用于正在行駛的汽車(chē)的電子費(fèi)用收集系統(tǒng)，諸如道路通行費(fèi)收費(fèi)系統(tǒng)(參見(jiàn)下文中的“收費(fèi)系統(tǒng)”)等，使用例1中準(zhǔn)備好的小型化RFID植入式信用卡(參見(jiàn)下文中的“RFID信用卡”)。
圖13闡述了應(yīng)用RFID信用卡收費(fèi)系統(tǒng)體系的示意圖。該系統(tǒng)由用于直接識(shí)別不需要裝載在汽車(chē)上而只需放置在行駛汽車(chē)內(nèi)的RFID信用卡的審查器40、探測(cè)汽車(chē)并將其分類(lèi)的探測(cè)器44、拍攝違法通過(guò)汽車(chē)的車(chē)牌號(hào)碼的視頻系統(tǒng)45、識(shí)別通過(guò)關(guān)卡汽車(chē)的RFID信用卡的識(shí)別控制計(jì)算機(jī)組成。系統(tǒng)還包括一臺(tái)知名的，收集費(fèi)用的管理計(jì)算機(jī)42以接收識(shí)別計(jì)算機(jī)41發(fā)射的數(shù)據(jù)，一臺(tái)中樞計(jì)算機(jī)43和一個(gè)財(cái)政信息計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(VAN)46。
為了表示付費(fèi)意向，使用者可以將RFID信用卡10插入或置于卡支架32上、并將它放于汽車(chē)的儀表盤(pán)(如圖14b所示)，安裝在位于車(chē)內(nèi)后視鏡后面(如圖14a所示)、由PVC材料制成的卡夾31或?qū)⑿庞每ú迦胗赏该饕蚁┗牧现瞥傻目ù?3中。
此外，上述RFID審查器40在其上層中心部分被安置于距地面4.5m的水平面上，視頻系統(tǒng)45的照相機(jī)45a位于同一水平面但比它靠后20m。在交叉路口，為了將相互干擾降至最低，兩者被安排到兩個(gè)彼此方向相反的信標(biāo)(信號(hào)指示燈)上。
當(dāng)放置RFID信用卡10的汽車(chē)進(jìn)入信標(biāo)區(qū)域時(shí)，本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)能伴隨審查器40的問(wèn)題而發(fā)射信標(biāo)，對(duì)卡內(nèi)在數(shù)字和已進(jìn)入信標(biāo)區(qū)的汽車(chē)信息進(jìn)行解碼，通過(guò)與新標(biāo)提供的動(dòng)力，RFID信用卡10對(duì)汽車(chē)做出響應(yīng)；本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)還能通過(guò)審查器40讀取卡內(nèi)在數(shù)字和由RFID信用卡10發(fā)射的信息，然后將讀取信息送到計(jì)算機(jī)41。計(jì)算機(jī)41接收由探測(cè)器44發(fā)射的、與汽車(chē)類(lèi)型相關(guān)的信息以探測(cè)汽車(chē)并將其分類(lèi)、計(jì)算汽車(chē)相應(yīng)的費(fèi)用，經(jīng)由知名的管理計(jì)算機(jī)42和中樞計(jì)算機(jī)43傳送以信用卡識(shí)別的信息、請(qǐng)求相當(dāng)于信用卡的上級(jí)公司批準(zhǔn)使用支付方式。
如果來(lái)自上級(jí)公司的“支付方式無(wú)法使用”被接收，警燈或其他輸出設(shè)備馬上將結(jié)果顯示給使用者。假設(shè)來(lái)自探測(cè)器44的探測(cè)結(jié)果被識(shí)別為無(wú)RFID信用卡10的識(shí)別，可選擇地，除了顯示信用卡“無(wú)法使用”外，汽車(chē)將被分入違法通行的汽車(chē)當(dāng)中。
管理計(jì)算機(jī)42收集來(lái)自識(shí)別計(jì)算機(jī)41的相應(yīng)信息以收取每輛(違法)車(chē)的罰款，并管理這些信息；將信用卡的使用批準(zhǔn)輸入到跟管理計(jì)算機(jī)42相連的CPU；搜尋包括“無(wú)法使用”的數(shù)據(jù)庫(kù)并將搜尋結(jié)果發(fā)射到VAN46。中樞計(jì)算機(jī)43管理并控制罰款信息、把信息列表給上級(jí)公司，并通過(guò)VAN46連接到上級(jí)公司。
為了有效地識(shí)別RFID信用卡10，將由PVC材料制成的信用卡夾31安裝到車(chē)內(nèi)后視鏡較遠(yuǎn)端(如圖14a所示)、或制作一個(gè)卡支架32并將其放置到汽車(chē)儀表盤(pán)上(如圖14b所示)以使其在汽車(chē)前面容易被識(shí)別。還有一種做法是，由透明的乙烯基材料制成的信用卡袋(如圖14c所示)被貼到汽車(chē)前玻璃上想要的地方，以保存RFID信用卡并顯示付費(fèi)意向。
用來(lái)識(shí)別放置在行駛汽車(chē)上的RFID信用卡10的審查器40和視頻照相機(jī)45a(的位置)是按圖15a所示安排的。位于兩條道路相反方向的識(shí)別區(qū)域是相互交叉的。如圖15b所示，為了允許包括大型交通工具的汽車(chē)(順利)通行以形成有效的系統(tǒng)，審查器40位于道路中央的平面。
作為本發(fā)明的另一具體實(shí)施例，為了直接識(shí)別汽車(chē)上的RFID信用卡10，本發(fā)明對(duì)用于停車(chē)場(chǎng)和/或加油站的、包含小型化RFID審查器40的自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)是可行的。在權(quán)利精神和/或權(quán)利范圍內(nèi)，RFID信用卡10并不能解釋為僅局限于本發(fā)明。
本發(fā)明是作為一種克服現(xiàn)有技術(shù)中識(shí)別范圍受限和由頻率漂移引起的錯(cuò)誤有關(guān)的問(wèn)題而得以發(fā)展的。該頻率漂移是由探測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)、出現(xiàn)于高速移動(dòng)的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的多普勒效應(yīng)導(dǎo)致的。本發(fā)明也能用于諸如關(guān)卡收費(fèi)系統(tǒng)的、遠(yuǎn)距離或近距離移動(dòng)物體識(shí)別系統(tǒng)。
本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)發(fā)展應(yīng)用于小型信用卡模式被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的高增益雙極化天線(xiàn)，可以獲得穩(wěn)定的增益值，以保證在發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的任意方向都能獨(dú)立地進(jìn)行遠(yuǎn)距離識(shí)別；通過(guò)提供利用沒(méi)有動(dòng)力供應(yīng)的小型信用卡模式被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的、期望的識(shí)別執(zhí)行過(guò)程，改進(jìn)的增益比傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)應(yīng)答器高6-9db以確保亞穩(wěn)定壽命期；能被應(yīng)用于任何系統(tǒng)以識(shí)別和辨別高速移動(dòng)物體。
值得注意的是，通過(guò)被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器技術(shù)的提高和依照本發(fā)明的各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)的出現(xiàn)，本發(fā)明能被應(yīng)用于各種場(chǎng)合關(guān)卡收費(fèi)系統(tǒng)、停車(chē)管理系統(tǒng)、允許進(jìn)出管理系統(tǒng)、加油站自動(dòng)號(hào)碼識(shí)別管理系統(tǒng)等等。
特別是通過(guò)使用配置RFID功能的信用卡，本發(fā)明提供了征收關(guān)卡(或通行費(fèi)道路)費(fèi)用的執(zhí)行過(guò)程。該過(guò)程比以前的手動(dòng)收費(fèi)或機(jī)械式收費(fèi)系統(tǒng)快大約4倍，更平穩(wěn)的、更快的交通流成為可能。本發(fā)明系統(tǒng)也有與使用以前在發(fā)達(dá)國(guó)家使用的汽車(chē)加載設(shè)備方式相同的通訊速度，但更加經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樗恍枰蠹s是信用卡價(jià)格40倍的昂貴的加載設(shè)備。當(dāng)然，它不需要購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)加載設(shè)備。
本發(fā)明的RFID信用卡能被上級(jí)公司用作現(xiàn)有信用卡的替代品，這將導(dǎo)致電子收費(fèi)系統(tǒng)的快速推廣。因此，本發(fā)明能節(jié)約巨大的運(yùn)行費(fèi)用，因?yàn)樵诿織l道路上它解決了了由以前由于在煙霧、安全問(wèn)題等惡劣工作環(huán)境下而需要平均3.5人/路的問(wèn)題。另外，如果本發(fā)明系統(tǒng)能迅速推廣，可以通過(guò)減少汽車(chē)在關(guān)卡的停留時(shí)間，還能減少損失額外的時(shí)間、存儲(chǔ)費(fèi)用、交通費(fèi)用。
在其他應(yīng)用當(dāng)中，本發(fā)明能有效地應(yīng)用于停車(chē)分配器的諸如汽車(chē)識(shí)別和付費(fèi)系統(tǒng)、管理和收費(fèi)系統(tǒng)等系統(tǒng)。
未列出的具體實(shí)施方式

都是模仿性的，并不能解釋為僅局限于本發(fā)明。上述能容易地應(yīng)用于其他類(lèi)型的設(shè)備。本發(fā)明的描述只是為了進(jìn)行解釋?zhuān)皇菍?duì)權(quán)利范圍進(jìn)行限制。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，很容易對(duì)本發(fā)明的技術(shù)進(jìn)行選擇、修改和變更。
權(quán)利要求
1.用于探測(cè)和管理在固定探測(cè)區(qū)域內(nèi)汽車(chē)以及其他物體存在的被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器識(shí)別系統(tǒng)包括一個(gè)用來(lái)在上述區(qū)域中輻射兩個(gè)RF(射頻)信號(hào)到接收天線(xiàn)110的發(fā)射器100，和能調(diào)制到兩個(gè)不同中心頻率的天線(xiàn)210。其中的任一RF(射頻)信號(hào)都可以調(diào)制成某一確定的LF(低頻)。在上述的調(diào)制天線(xiàn)中裝備的阻抗半導(dǎo)體電路部分220用來(lái)聯(lián)結(jié)兩個(gè)RF(射頻)。此系統(tǒng)還包含一個(gè)帶有儲(chǔ)能電路的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200和一個(gè)帶有接收天線(xiàn)310的窄帶接收器300。為了再輻射數(shù)據(jù)音調(diào)載波信號(hào)給組合頻率(信號(hào))，上述發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200包含一個(gè)頻率等于兩個(gè)不同頻率(信號(hào))和頻的共振(共鳴)頻率。為了探測(cè)LF(低頻)調(diào)制信號(hào)，通過(guò)排除發(fā)射的RF(射頻)信號(hào)與其諧波(和聲學(xué))，窄帶接收器300能接收和解調(diào)上述載波信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)探測(cè)到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)與窄帶接收器300部分重疊時(shí)，開(kāi)始傳送數(shù)字流。這樣做的結(jié)果是無(wú)論何時(shí)，只要發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200中出現(xiàn)的、并能被窄帶接收器300探測(cè)到的信號(hào)在強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間上超出了其最小值，它將指出探測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200的存在。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)中，當(dāng)用作兩發(fā)射RF(射頻)信號(hào)之一的LF(低頻)調(diào)制是由窄帶頻率調(diào)制產(chǎn)生的音調(diào)可調(diào)的HF(高頻)波f1時(shí)，另一個(gè)發(fā)射連續(xù)波的RF(射頻)信號(hào)存在于固定RF(射頻)范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)中，當(dāng)LF(低頻)調(diào)制包含連續(xù)音調(diào)可調(diào)RF(射頻)信號(hào)時(shí)，它將限制RF(射頻)信號(hào)于確定頻率范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200由電荷泵電路230，被覆蓋的絕緣偶極子天線(xiàn)210和非線(xiàn)性阻抗半導(dǎo)體電路220組成。為了提供能調(diào)整第二諧波(和聲學(xué))共振(共鳴)頻率調(diào)整的儲(chǔ)能電路，電荷泵電路230被聯(lián)結(jié)一個(gè)空間中的縱向部分，此空間被彼此相向的封閉環(huán)型區(qū)域包圍。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)中，為了形成能以選定頻率的二倍頻作為其共振(共鳴)頻率的調(diào)諧儲(chǔ)能電路，這種非線(xiàn)性阻抗電路在天線(xiàn)的一個(gè)末端將封閉環(huán)型區(qū)域的兩側(cè)連在了一起。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)中，窄帶接收器300由載波信號(hào)接收天線(xiàn)310、截?cái)喑鲜霭l(fā)射機(jī)應(yīng)答器200產(chǎn)生的窄帶信號(hào)外的所有信號(hào)的濾波器311和解調(diào)器組成。解調(diào)器的用途是通過(guò)比較濾波過(guò)的載波信號(hào)帶寬、運(yùn)行比較判決輸出來(lái)探測(cè)信號(hào)帶寬，僅當(dāng)比較判決結(jié)果超出預(yù)置參考電平時(shí)探測(cè)上述LF(低頻)調(diào)制，依據(jù)比較器312的比較判決結(jié)果做出響應(yīng)。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)中，上述LF(低頻)調(diào)制開(kāi)始后，調(diào)制探測(cè)將在最短的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)LF(低頻)調(diào)制以激活數(shù)據(jù)流輸出。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)由帶通濾波器311，用來(lái)產(chǎn)生解調(diào)上述帶通濾波器311通帶范圍內(nèi)信號(hào)的中頻(IF)(信號(hào))的一系列工具，用來(lái)比較和確定中頻(IF)的帶寬的可選擇的放大器321、322，和一個(gè)窄帶修正鑒別器323組成。帶通濾波器311中，除產(chǎn)生于發(fā)射機(jī)應(yīng)答器共振(共鳴)電路、能被接收天線(xiàn)310接收、并且包含于窄帶中的信號(hào)外，其他信號(hào)都被阻擋。鑒別器323依據(jù)比較判決輸出做出響應(yīng)以解調(diào)上述LF(低頻)，從而允許比較器312僅在比較輸出的寬度超出預(yù)設(shè)置的極限產(chǎn)生LF(低頻)信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)中，作為狹窄RF(射頻)偏離限度范圍內(nèi)RF(射頻)信號(hào)之一的LF(低頻)包含一個(gè)穩(wěn)定音調(diào)調(diào)制。上述窄帶接收器300通過(guò)VOC 324能接受一種鎖相通訊方式以調(diào)整上述穩(wěn)定音調(diào)頻率。為了允許數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流以穩(wěn)定的周期運(yùn)轉(zhuǎn)，接收器300還能激活跟輸出相關(guān)的放大器340。
11.探測(cè)位于探測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)汽車(chē)或其他物體的系統(tǒng)由發(fā)射器100、發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200、接收系統(tǒng)300組成。通過(guò)使用被穩(wěn)定LF(低頻)音調(diào)調(diào)制過(guò)的載波頻率，發(fā)射器100可以產(chǎn)生和輻射窄帶RF(射頻)(信號(hào))。發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200對(duì)來(lái)自發(fā)射器100的頻率信號(hào)做出響應(yīng)，然后通過(guò)發(fā)射器100再輻射，以不同諧波(和聲學(xué))產(chǎn)生和再輻射載波信號(hào)。其中的再輻射信號(hào)包含通過(guò)疊加數(shù)據(jù)流到LF(低頻)音調(diào)而產(chǎn)生的固定LF(低頻)音調(diào)。接收系統(tǒng)300由窄帶濾波器311和一個(gè)響應(yīng)于輸出比較電平的解調(diào)工具組成。濾波器311容納能被上述諧波(和聲學(xué))再輻射的載波信號(hào)，因而它能產(chǎn)生響應(yīng)于天線(xiàn)310接收到的再輻射信號(hào)的過(guò)濾輸出。該過(guò)濾輸出能接收上述再輻射載波信號(hào)，并阻止除被天線(xiàn)310接收的窄帶外、包含其他同等頻率的信號(hào)。僅當(dāng)比較器312超出其預(yù)設(shè)置限度值、并工作時(shí)，解調(diào)工具對(duì)輸出的比較電平做出響應(yīng)，以產(chǎn)生LF(低頻)調(diào)制信號(hào)、并解調(diào)過(guò)濾過(guò)的輸出。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)中，對(duì)LF(低頻)解調(diào)信號(hào)的管理開(kāi)始以后，接收系統(tǒng)有一系列的解調(diào)工具以保證在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)激活輸出的LF(低頻)調(diào)制的探測(cè)做出響應(yīng)。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)中，窄帶RF(射頻)信號(hào)包含能被固定聲音音調(diào)調(diào)制的穩(wěn)定載波。上述窄帶濾波器311包含一個(gè)本地振蕩器314，一個(gè)產(chǎn)生中頻(IF)信號(hào)的混合器319和一個(gè)能發(fā)中頻(IF)信號(hào)的修正濾波器324。在通帶范圍內(nèi)、由比較判決程序操縱的、用來(lái)放大中間信號(hào)以調(diào)制來(lái)自修正濾波器324的信號(hào)的一系列工具能探測(cè)相應(yīng)于來(lái)自修正濾波器324的輸出寬度的寬度。這些多樣化的調(diào)制工具由一個(gè)為固定窄帶RF(射頻)識(shí)別裝備輸出而響應(yīng)比較判決功能的鉗制電路325，和一個(gè)修正鑒別器323組成，這將造成輸出過(guò)程中固定音調(diào)解調(diào)信號(hào)的產(chǎn)生。當(dāng)設(shè)置值超出極限值時(shí)，比較器312實(shí)現(xiàn)的比較判決就失效了。
14.如權(quán)利要求11或13所述的系統(tǒng)中，接收系統(tǒng)300包括上述若干種用來(lái)以穩(wěn)定周期運(yùn)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流輸出的解調(diào)工具，和長(zhǎng)度為64-16000比特的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代碼流。代碼流的長(zhǎng)度是由附著在發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200中的存儲(chǔ)器電路確定的。
15.包括400MHz-25GHz的高頻RFID發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200在內(nèi)的信用卡模式發(fā)射機(jī)應(yīng)答器由一個(gè)偶極子天線(xiàn)211，一個(gè)狹縫天線(xiàn)212和一個(gè)半導(dǎo)體電路部分200組成。上述RFID發(fā)射機(jī)應(yīng)答器200裝備于標(biāo)準(zhǔn)信用卡10中。
16.如權(quán)利要求15所述的信用卡模式發(fā)射機(jī)應(yīng)答器包含400MHz-25GHz HF RFID中有用的薄板狀狹縫結(jié)構(gòu)的狹縫天線(xiàn)212、可選擇的偶極子結(jié)構(gòu)的天線(xiàn)211以及位于狹縫中央部分的電路部分220。該電路裝備在信用卡10中、相對(duì)于磁性帶11較寬的那端。
17.如權(quán)利要求15所述的信用卡模式發(fā)射機(jī)應(yīng)答器中，信用卡10配備有由薄板狀導(dǎo)體制成的、中心部分為1/4波長(zhǎng)的狹縫天線(xiàn)212，以及一個(gè)狹縫寬度能輻射擴(kuò)展到90°角的喇叭狀錐形狹縫天線(xiàn)213。
18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)中，兩個(gè)狹縫天線(xiàn)212彼此相互正交安置以形成雙極化，這樣它能增加發(fā)射增益、并減少與天線(xiàn)定向相聯(lián)系的麻煩。并且，兩個(gè)偶極子天線(xiàn)211分別位于發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的兩個(gè)末端。
19.信用卡模式發(fā)射機(jī)應(yīng)答器系統(tǒng)由直接識(shí)別放置在行駛汽車(chē)內(nèi)的RFID信用卡的審查器40、探測(cè)汽車(chē)并將其分類(lèi)的探測(cè)器44、拍攝違法通過(guò)汽車(chē)的車(chē)牌號(hào)碼的視頻系統(tǒng)45、識(shí)別通過(guò)關(guān)卡汽車(chē)的RFID信用卡的識(shí)別控制計(jì)算機(jī)41組成。系統(tǒng)還包括一臺(tái)知名的，收集費(fèi)用的管理計(jì)算機(jī)42以接收識(shí)別計(jì)算機(jī)41發(fā)射的數(shù)據(jù)，一臺(tái)中樞計(jì)算機(jī)43和一個(gè)VAN46。
20.如權(quán)利要求1所述的信用卡模式發(fā)射機(jī)應(yīng)答器系統(tǒng)允許RFID信用卡10容易地被任何收費(fèi)系統(tǒng)獲得，或被使用者取回。有下列不同的方式可以顯示出駕駛員的付費(fèi)意向插入RFID信用卡10或?qū)⑵渲糜诳ㄖЪ?2、并將它放于汽車(chē)的儀表盤(pán)(如圖14b所示)，安裝位于車(chē)內(nèi)后視鏡后面(如圖14a所示)、由PVC材料制成的卡夾31或?qū)⑿庞每ú迦胗赏该饕蚁┗牧现瞥傻目ù?3。
21.如權(quán)利要求17所述的信用卡模式發(fā)射機(jī)應(yīng)答器系統(tǒng)中，上述RFID審查器40在其上層中心部分被安置于距地面4.5m的水平面上，視頻系統(tǒng)45的照相機(jī)45a位于同一水平面但比它靠后20m。在交叉路口，為了將相互干擾降至最小程度，兩者被安排到兩個(gè)彼此方向相反的信標(biāo)(信號(hào)指示燈)上。
22.如權(quán)利要求17所述系統(tǒng)還包括一個(gè)用于直接識(shí)別行駛汽車(chē)上的RFID信用卡10的小型化RFID審查器40、和一臺(tái)能應(yīng)用于停車(chē)分配器和/或加油站的任何收費(fèi)系統(tǒng)以收集費(fèi)用的管理計(jì)算機(jī)42。
全文摘要
被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器識(shí)別系統(tǒng)和信用卡模式發(fā)射機(jī)應(yīng)答器被公開(kāi)了,特別是提供了利用兩種不同RF信號(hào)的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器識(shí)別系統(tǒng)。本發(fā)明直接涉及到一種無(wú)需任何能量來(lái)源的被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器。因此,它主要有以下優(yōu)點(diǎn):通過(guò)發(fā)展應(yīng)用于小型信用卡模式被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的高增益雙極化天線(xiàn),可以獲得穩(wěn)定的增益值,以保證在發(fā)射機(jī)應(yīng)答器的任意方向都能獨(dú)立地進(jìn)行遠(yuǎn)距離識(shí)別;通過(guò)利用無(wú)需任何能量來(lái)源的小型信用卡模式被動(dòng)型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器期望的識(shí)別執(zhí)行過(guò)程,改進(jìn)的增益值比傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)應(yīng)答器高6－9db以確保亞穩(wěn)定壽命期;能被應(yīng)用于任何系統(tǒng)以識(shí)別和辨別高速運(yùn)動(dòng)的物體。
文檔編號(hào)B42D15/10GK1383621SQ01801869
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月4日
發(fā)明者金池泰, 鄭東錫 申請(qǐng)人:克里蒂帕斯株式會(huì)社