專利名稱：帶有節(jié)電開關(guān)的數(shù)據(jù)令牌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電池供電的r.f.數(shù)據(jù)令牌，特別是一種用于延長電池使用壽命的改進(jìn)了的電池供電的r.f.數(shù)據(jù)令牌結(jié)構(gòu)。
數(shù)據(jù)令牌，如通常所知，一般包括一個(gè)卡片形狀的裝置，其具有結(jié)合在令牌結(jié)構(gòu)內(nèi)部，用于使裝置能夠同各種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)交互使用的有源電子系統(tǒng)元件，象能夠進(jìn)行折扣購買交易的信用卡記付系統(tǒng)、借款卡系統(tǒng)、公共交通收費(fèi)系統(tǒng)、安全通行設(shè)備及任何需要能同數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)交互的數(shù)據(jù)令牌的應(yīng)用。數(shù)據(jù)令牌具有兩類基本結(jié)構(gòu)一類使用提供電功率給結(jié)合在裝置內(nèi)的電子電路元件的r.f.電源；另一類使用提供所需電功率的小D.C.電源電池。第一類使用r.f.功率傳送，功率傳送電路結(jié)合在裝置內(nèi)，其典型地具有一個(gè)r.f.電源接收電路，包含用于將從外部接收的r.f.形式的電源轉(zhuǎn)換為可使用的D.C.形式的元件，其適用于裝置內(nèi)的電路。在使用電池的第二類中，電池持續(xù)地向裝置內(nèi)的電路元件供電以使它們能夠響應(yīng)遠(yuǎn)端產(chǎn)生的詢問信號。發(fā)表于Racom Systems,Inc.的題為About Smart Cards的文章對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)令牌技術(shù)作了一個(gè)概述，這里引作參考。
使用r.f.功率電源的數(shù)據(jù)令牌的缺陷在于有源電路元件只能在有充足供電的條件下工作。這一限制極大地減小了數(shù)據(jù)令牌的操作范圍，并且使裝置敏感于環(huán)境條件的變化，對通過空氣傳送r.f.電源造成不利影響。因此，含有D.C.功率電池電源的數(shù)據(jù)令牌通常更好。
含有D.C.功率電池電源的數(shù)據(jù)令牌的缺陷在于有限功率存儲的限制因?yàn)殡姵爻掷m(xù)地耦合于操作電子電路元件，電池的能源被持續(xù)地?fù)p耗。一旦存儲于電池內(nèi)的電源減小到閾值電平，數(shù)據(jù)令牌內(nèi)的電路就會(huì)停止運(yùn)行，則數(shù)據(jù)令牌失去作用。以往改善此缺陷的努力大多體現(xiàn)在提高電池的效力上，也就是使電池具備更多的能源存儲容量。這一方法在延長了數(shù)據(jù)令牌的有效壽命的同時(shí)，也增加了數(shù)據(jù)令牌的重量和尺寸或者提高了成本或者兩者兼而有之，所有這些都是我們所不希望的。獲得延長操作壽命的電池供電的數(shù)據(jù)令牌的努力尚未成功。
本發(fā)明包括一個(gè)結(jié)合了低成本功率開關(guān)電路的數(shù)據(jù)令牌，該低成本功率開關(guān)電路當(dāng)仍使用普通D.C.功率電池并且不明顯增加裝置的額外重量及尺寸時(shí)能夠延長令牌的操作壽命。
在主要方面，本發(fā)明包括一個(gè)延長了操作壽命的數(shù)據(jù)令牌，該數(shù)據(jù)令牌包括外殼，與外殼相結(jié)合并需D.C.功率的操作電路，一個(gè)被外殼攜帶的D.C.功率電源，一個(gè)具有一控制輸入終端和一對耦合于電源與操作電路之間的功率傳送終端的開關(guān)電路，以及一個(gè)頻率選擇器，具有一輸入端和一輸出端，用于感應(yīng)遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號并產(chǎn)生一個(gè)用于開關(guān)響應(yīng)所述遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號的操作信號，以使電源在沒有遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號的情況下不與操作電路電連接，而當(dāng)頻率選擇器感應(yīng)到遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號時(shí)與操作電路連接。
電源最好包括一個(gè)具有電能儲存的小電池。
頻率選擇器最好包括一個(gè)具有特別諧振頻率的晶體，當(dāng)感應(yīng)到匹配頻率的遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號時(shí)晶體只產(chǎn)生用于開關(guān)的操作信號。
開關(guān)最好包括一個(gè)具有一耦合至頻率選擇器的輸出端和一對耦合于電源與操作電路之間的功率終端的FET開關(guān)。
為了平滑由頻率選擇器輸出的控制信號，一個(gè)積分電路最好耦合于頻率選擇器的輸出端與開關(guān)的控制終端之間。
通過限制電池的能量損耗來顯著地延長電池即整個(gè)數(shù)據(jù)令牌的有效壽命只在需要操作電路動(dòng)作時(shí)，以感應(yīng)到正確頻率的遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號為記，電池才工作。
為全面理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，下面參考附圖及其詳細(xì)說明。


圖1是按照本發(fā)明的數(shù)據(jù)令牌的方框圖；圖2是本發(fā)明最佳實(shí)施例的功率開關(guān)部分的電路圖。
最佳實(shí)施例圖1是按照本發(fā)明的智能卡形式的數(shù)據(jù)令牌的方框圖。如圖所示，智能卡包括標(biāo)記11指示的用虛線表示的外殼，頻率選擇器12用于響應(yīng)天線13接收到的r.f.信號。當(dāng)預(yù)選頻率信號被天線13所接收時(shí)，這些信號即被頻率選擇器12檢測并耦合至積分器14。積分器14累積r.f.能量并將所得電壓耦合至功率開關(guān)16的控制輸入終端。
功率開關(guān)16耦合于小電池17的D.C.輸出端與智能卡內(nèi)的操作電路18之間。圖1所示實(shí)施例中，操作電路18包含一個(gè)產(chǎn)生預(yù)定類型的r.f.輸出信號以響應(yīng)r.f.輸入信號接收的r.f.產(chǎn)生裝置，r.f.輸出信號通過天線19從智能卡向遠(yuǎn)端設(shè)置的接收設(shè)備廣播。遠(yuǎn)端設(shè)備能感應(yīng)來自智能卡的r.f.響應(yīng)并用它進(jìn)行某些控制(比如打開安全門，計(jì)算智能卡或類似裝置的位置)。
在沒有預(yù)選頻率的r.f.輸入信號時(shí)，電池17不與操作電路18電連接。結(jié)果，這樣的靜止?fàn)顟B(tài)就沒有電池17的能量損耗。當(dāng)頻率選擇器12感應(yīng)到正確頻率的r.f.輸入信號，功率開關(guān)16則被積分器14的輸出端激活，電池17被電連接到操作電路18，從而開始工作。
圖2示出本發(fā)明的最佳實(shí)施例。如圖所示，頻率選擇器12包括一個(gè)具有特別諧振頻率并對所接收的匹配頻率的r.f.信號呈現(xiàn)極低阻抗的小晶體21。晶體21的輸出端耦合到一個(gè)檢波器23，從r.f.輸入信號提取一個(gè)D.C.控制電壓并將這個(gè)D.C.控制電壓提供給包含兩個(gè)電容器24、25和一個(gè)電阻26的積分器網(wǎng)絡(luò)。積分器網(wǎng)絡(luò)平滑來自檢波器23的D.C.信號。
積分器網(wǎng)絡(luò)的輸入端耦合至FET開關(guān)28的控制輸入終端。FET開關(guān)28的源極和漏極終端中的一個(gè)耦合至電池17。另一功率轉(zhuǎn)移終端作為電路18的供電電壓源且通過電阻29接地。顯然地，當(dāng)沒有D.C.控制電壓呈現(xiàn)于FET開關(guān)28的控制輸入終端時(shí)，這一元件不被激活，電池17就不與電路18電連接。相反地，當(dāng)D.C.控制電壓呈現(xiàn)于FET開關(guān)28的控制輸入終端時(shí)，電池17與電路18電連接，從而提供D.C.功率給電路18進(jìn)行操作。
由于電池17中的電能只在有效詢問信號(以合適頻率的r.f.輸入信號的形式)被頻率選擇器12感應(yīng)到時(shí)才被損耗，按照本發(fā)明的數(shù)據(jù)令牌的操作壽命相對于已知的電池永久連接在內(nèi)部操作電路上的數(shù)據(jù)令牌大大地延長了。另外，數(shù)據(jù)令牌操作壽命的延長僅通過增加小成本的晶體21、二極管23、電容器24、25、電阻26、29和FET開關(guān)28來獲得。這些元件并未明顯增加整個(gè)裝置的重量。進(jìn)一步地，因?yàn)樾枰僮鱂ET開關(guān)28的r.f.基本功率非常小，按照本發(fā)明的數(shù)據(jù)令牌能夠在比憑借提供操作功率給所有內(nèi)部電路的基本功率寬得多的范圍進(jìn)行操作。最后，隨著電池存儲容量的提高，本發(fā)明能夠向數(shù)據(jù)令牌提供更長的操作壽命。
本發(fā)明適于各種數(shù)據(jù)令牌的應(yīng)用。例如，象上面提到的數(shù)據(jù)令牌可以包括一個(gè)用作r.f.識別裝置的智能卡，通過產(chǎn)生r.f.輸出信號響應(yīng)r.f.輸入信號以使系統(tǒng)具有控制功能，比如識別卡而令持有者獲得通過安全門進(jìn)入的資格。數(shù)據(jù)令牌也可以是一個(gè)指示數(shù)據(jù)令牌持有者的位置的定位詢問機(jī)。數(shù)據(jù)令牌可以是識別容器和/或其內(nèi)容的貨物容器安檢裝置。數(shù)據(jù)令牌可以是用于追蹤動(dòng)物的物理位置，識別家養(yǎng)或者野生動(dòng)物身上的標(biāo)簽的詢問機(jī)。數(shù)據(jù)令牌可以是一個(gè)商店貨品的讀簽器，象在超市中使用的r.f.結(jié)帳系統(tǒng)，為顧客結(jié)算費(fèi)用并維持目前存貨或市場統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)令牌可以是一個(gè)安裝或連接在飛機(jī)飛行記錄儀上，用以定位飛機(jī)失事時(shí)飛行記錄儀的聲納響應(yīng)裝置。本發(fā)明的其它應(yīng)用在現(xiàn)有技術(shù)中還有很多。總之，本發(fā)明能夠改善內(nèi)含電池向內(nèi)部電路供電的數(shù)據(jù)令牌的操作范圍并延長其操作壽命，不論電路應(yīng)用于何種功能。
盡管以上提供了本發(fā)明最佳實(shí)施例的具體描述，但現(xiàn)有技術(shù)中存在多種可替換的等價(jià)結(jié)構(gòu)。例如用于最佳實(shí)施例頻率選擇器12的晶體21，出現(xiàn)于現(xiàn)有技術(shù)中的其它低成本、低重量的裝置也可選擇。所以說本發(fā)明不僅限于上述內(nèi)容。
權(quán)利要求
1．一種延長了操作壽命的數(shù)據(jù)令牌，所述令牌包括一個(gè)外殼；與所述外殼相結(jié)合并需D.C.功率的操作電路；一個(gè)被所述外殼攜帶的D.C.功率電源；一個(gè)開關(guān)電路，具有一個(gè)控制輸入終端和一對耦合于所述電源與所述操作電路之間的功率傳送終端；以及一個(gè)頻率選擇器，具有一個(gè)耦合至所述開關(guān)的所述控制輸入終端的輸出端和一個(gè)輸入端，用于感應(yīng)遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號并產(chǎn)生一個(gè)用于所述開關(guān)響應(yīng)所述遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號的操作信號，其中所述電源在沒有所述遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號的情況下不與所述操作電路電耦合，當(dāng)所述頻率選擇器感應(yīng)到所述遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號時(shí)與所述操作電路電耦合。
2．如權(quán)利要求1的發(fā)明，其中所述電源包括一個(gè)能提供D.C.功率的電池。
3．如權(quán)利要求1的發(fā)明，其中所述頻率選擇器包括一個(gè)具有諧振頻率的晶體，并且其中所述遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號包括該諧振頻率信號。
4．如權(quán)利要求1的發(fā)明，其中所述開關(guān)電路包括一個(gè)FET開關(guān)，其具有一個(gè)耦合至所述頻率選擇器的控制終端和一對耦合于所述電源與所述操作電路之間的功率終端。
5．如權(quán)利要求1的發(fā)明，進(jìn)一步包括一個(gè)耦合于所述頻率選擇器與所述開關(guān)電路之間，用于平滑由所述頻率選擇器輸出的信號的積分電路。
全文摘要
一種延長了操作壽命的數(shù)據(jù)令牌,其操作電路需D.C.功率,一個(gè)電池向電路提供D.C.電源,一個(gè)功率開關(guān)耦合于電池與電路之間,且頻率選擇器用于感應(yīng)遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號并在信號被接收時(shí)操作開關(guān),以使D.C.功率僅當(dāng)遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號被感應(yīng)時(shí)才供電給電路操作,從而限制電池僅在需要電路操作時(shí)才有能量損耗,延長了數(shù)據(jù)令牌的有效壽命,擴(kuò)大了操作范圍。頻率選擇器是一個(gè)具有特別諧振頻率只響應(yīng)于匹配頻率的遠(yuǎn)端產(chǎn)生信號的晶體。開關(guān)是一個(gè)FET開關(guān)。一個(gè)積分電路耦合于頻率選擇器與FET開關(guān)之間以平滑晶體產(chǎn)生的D.C.電壓。
文檔編號G06K19/077GK1313675SQ0111081
公開日2001年9月19日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月17日
發(fā)明者林豐杰, 朱生勃 申請人:麥格耐克斯有限公司