高頻多通道復(fù)用射頻識別天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種高頻多通道復(fù)用射頻識別天線，包括射頻輸入端、控制輸入端、至少一個射頻選擇開關(guān)以及至少兩個感應(yīng)天線回路；射頻選擇開關(guān)的輸入端與射頻輸入端連接；每個感應(yīng)天線回路各自與射頻選擇開關(guān)的一個輸出端連接；所述控制輸入端與射頻選擇開關(guān)的控制引腳連接。本實用新型的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線，能使讀卡范圍大大增加，而又成本低，容易實施。
【專利說明】高頻多通道復(fù)用射頻識別天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及射頻識別天線，具體涉及一種讀卡范圍大射頻識別天線。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，市場上使用的高頻（13. 56MHz)射頻識另ij(RFID-Radio Frequencyldentification)讀卡器一般都是設(shè)計用于在一定的刷卡區(qū)域內(nèi)（一般為10cm 見方大小）讀寫信用卡或者公交卡大小的一張卡片，其天線感應(yīng)工作原理如圖1所示，讀卡 器回路天線（loop antenna)的電感在通過13. 56MHz頻率的電流時產(chǎn)生電磁場，而卡片里 面同樣也有電感回路線圈，在卡片接近讀卡器天線時，電磁場供電給卡片內(nèi)部電路使用，并 利用13. 56MHz載波調(diào)制出信號與卡片進行通信。
[0003] 這種電磁感應(yīng)載波通信距離一般較短(一般為10cm之內(nèi)），適用于安全人手刷卡， 同時天線也不可能太大，實踐證明，天線尺寸為l〇cm時，場強達到最大值，線圈尺寸繼續(xù)增 大，則場強減小。但是也有很多RFID應(yīng)用是需要在比較大的區(qū)域讀取一張或多張卡片，t匕 如珠寶檢測，在一個珠寶盤里面放了很多珠寶，每個珠寶上面貼一張標(biāo)簽或者說是RFID卡 片；又比如工業(yè)流水線里面一盤一盤的產(chǎn)品過來需要檢測數(shù)量和編號。這些應(yīng)用場合都需 要比較大的讀卡區(qū)域，但不一定要比較大的讀卡距離，顯然普通公交地鐵刷卡的設(shè)備和天 線無法滿足要求。
[0004] 目前市面上有出現(xiàn)一種遠距離的讀卡器，它利用大功率功放和大回路天線來達 到半米甚至一米的讀卡距離和半米到一米的讀卡區(qū)域，但這并不符合珠寶檢測等應(yīng)用場 合，一方面是功率過大造成讀卡距離過遠，可能會把旁邊盤上的珠寶也讀出來；另一方面是 功率調(diào)小了由于天線太大造成天線中間磁場較弱，無法提供讀卡所需能量，而且大功率讀 卡器價格很高，無法批量使用，這時候就需要用到多個小天線并列平鋪的技術(shù)方案。一般一 個天線配備對應(yīng)的天線驅(qū)動電路和射頻芯片，假如區(qū)域過大，顯然需要多個讀卡器和配套 多個天線一起工作，但這無疑會增加很多成本，另外多個天線同時發(fā)射數(shù)據(jù)信號會造成數(shù) 據(jù)沖突從而無法正確識別卡片，為避免沖突天線與天線之間錯開放置也會有盲區(qū)無法識別 天線與天線之間空隙位置的卡片。 實用新型內(nèi)容
[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足，本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低、讀卡 范圍大的射頻識別天線，而且具有避免沖突、消除盲區(qū)的優(yōu)點。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為，高頻多通道復(fù)用射頻識別 天線，包括射頻輸入端、控制輸入端、至少一個射頻選擇開關(guān)以及至少兩個感應(yīng)天線回路； 射頻選擇開關(guān)的輸入端與射頻輸入端連接；每個感應(yīng)天線回路各自與射頻選擇開關(guān)的一個 輸出端連接；所述控制輸入端與射頻選擇開關(guān)的控制引腳連接。
[0007] 優(yōu)選的技術(shù)方案為，所述感應(yīng)天線回路的數(shù)量為射頻選擇開關(guān)數(shù)量的兩倍；一個 射頻選擇開關(guān)具有兩個輸出端，每個輸出端各連接一個感應(yīng)天線回路。
[0008] 進一步的技術(shù)方案為，每個射頻選擇開關(guān)的輸入端各通過一個隔直電容連接到射 頻輸入端。
[0009] 再進一步的技術(shù)方案為，所述感應(yīng)天線回路包括天線線圈；多個天線線圈并排排 列，且每個天線線圈的后部與下一個天線線圈的前部重疊。
[0010] 再進一步的技術(shù)方案還可以為，所述感應(yīng)天線回路包括天線線圈；多個天線線圈 并排排列，相鄰兩個天線線圈的相接處的上方或下方設(shè)有反射天線。
[0011] 優(yōu)選地，所述感應(yīng)天線回路還包括輸入電容、振蕩電容和電阻；輸入電容的第一端 與對應(yīng)的射頻選擇開關(guān)的輸出端連接；輸入電容的第二端通過振蕩電容與電阻的并聯(lián)支路 接地；天線線圈并聯(lián)于電阻的兩端。
[0012] 更優(yōu)的技術(shù)方案為，所述射頻選擇開關(guān)的數(shù)量為兩個，所述感應(yīng)天線回路的數(shù)量 為四個。
[0013] 本實用新型的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線，能使讀卡范圍大大增加，而又成本 低，容易實施。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是讀卡原理圖。
[0015] 圖2是本實用新型的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線的原理框圖。
[0016] 圖3是本實用新型的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線的射頻選擇開關(guān)連接圖。
[0017] 圖4是PE4257芯片的控制示意圖。
[0018] 圖5是本實用新型的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線的感應(yīng)天線回路的連接圖。
[0019] 圖6是本實用新型的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線的天線線圈分布結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0021] 如圖2所示，本實用新型的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線，包括射頻輸入端1、控 制輸入端2、兩個射頻選擇開關(guān)3以及四個感應(yīng)天線回路4。兩個射頻選擇開關(guān)3的輸入端 均連接到射頻輸入端1，具體地，如圖3所示，本實施例中射頻選擇開關(guān)3選用PE4257芯片， PE4257芯片的輸入端為其第八引腳（RFC引腳)，此外，每個PE4257芯片的輸入端還各自通 過一個隔直電容（圖中的電容C95和電容C96)與射頻輸入端1連接。PE4257芯片的功能是 使其RFC引腳上的輸入信號由其兩個輸出端，即第三引腳（RF1引腳）或者第十三引腳（RF2 引腳)輸出，又或者兩個輸出端都不輸出，具體控制原理如圖4所示。PE4257芯片的第十六 引腳（CTRL2引腳)和第十七引腳（CTRL2引腳)為控制引腳，兩個PE4257芯片的總共四個控 制引腳則連接到所述控制輸入端2,由控制器（圖未示出，控制器可以是單片機等實現(xiàn))通過 控制輸入端2向各個控制引腳輸出不同的電平從而使不同的感應(yīng)天線回路4工作，這樣保 證了四個感應(yīng)天線回路4是逐一工作，不會同時工作，排除了感應(yīng)天線回路4之間的干擾； 另一方面，由于讀卡時間很快，一般10m S-50ms不等，因此只需要以這樣的間隔時間，分別 控制各個感應(yīng)天線回路4輪流工作，進行時分復(fù)用，對使用者而言，就像同時工作一樣，擴 大了讀卡的范圍。需要注意的是，本實用新型旨在提出一種可以實現(xiàn)上述功能效果的裝置， 而不在于對多個感應(yīng)天線回路4的具體控制方法，實際實施中，如果故意使控制輸入端2僅 控制其中一個感應(yīng)天線回路4工作而其他的不工作，導(dǎo)致讀卡感應(yīng)范圍不能達到預(yù)期的大 范圍，這樣的情況不應(yīng)理解為本實用新型無法達到技術(shù)效果。
[0022] 如圖5所示，每個所述感應(yīng)天線回路4包括天線線圈、輸入電容、振蕩電容和電阻， 具體地，本實施例中（以第一個感應(yīng)天線回路4為例)，輸入電容由電容C1和電容C2的并聯(lián) 支路來實現(xiàn)，電容C1的第一端（即輸入電容的第一端）與對應(yīng)的射頻選擇開關(guān)3的輸出端 (本實施例中為第一塊PE4257芯片的RF2引腳)連接；所述振蕩電容為電容C3和電容C4的 并聯(lián)支路，所述電阻為電阻R2 ;電容C1的第二端（即輸入電容的第二端）通過電容C3、電容 C4和電阻R2的并聯(lián)支路接地；天線線圈ΑΝΤΙ并聯(lián)于電阻R2的兩端。其他的感應(yīng)天線回 路4與此相同。
[0023] 如圖6所示，多個天線線圈并排排列，且每個天線線圈的后部與下一個天線線圈 的前部重疊，本實施例中，天線線圈ΑΝΤΙ、天線線圈ΑΝΤ2、天線線圈ΑΝΤ3和天線線圈ΑΝΤ4 自左至右并排排列，其中天線線圈ΑΝΤΙ和天線線圈ΑΝΤ3置于頂層而天線線圈ΑΝΤ2和天線 線圈ΑΝΤ4置于底層；天線線圈ΑΝΤΙ的后部（即圖中所示的"右部"）與天線線圈ΑΝΤ2的前 部（即圖中的"左部"）重疊，而天線線圈ΑΝΤ2的后部又與天線線圈ΑΝΤ3的前部重疊，如果 實施中天線線圈的數(shù)量更多，則依次類推；直到最后一個天線線圈（本實施例中為天線線圈 ΑΝΤ4)，則僅其前部與上一個天線線圈的后部重疊。由于磁場線的分布，在單一天線線圈的 邊緣附近，盡管還處于該天線線圈的讀卡范圍，但對于一些較小的卡片，會出現(xiàn)磁場強度較 弱、磁場線與卡片線圈平面平行的情況，導(dǎo)致天線線圈不能讀取到該卡片（下文簡稱為"盲 區(qū)"）；當(dāng)兩個天線線圈的邊緣部分有重疊時，以天線線圈ΑΝΤΙ和天線線圈ΑΝΤ2為例，若某 卡片在天線線圈ΑΝΤΙ的"盲區(qū)"，天線線圈ΑΝΤΙ讀取不了該卡片，但由于天線線圈ΑΝΤΙ與 天線線圈ΑΝΤ2重疊，此時該卡片必然會處于天線線圈ΑΝΤ2的有效讀卡范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)教炀€線 圈ΑΝΤ2工作時，必然能讀取出該卡片。這樣的方式解決了兩個天線線圈交接點處讀卡不良 的問題，這點尤其對小型卡片能起到很好的作用。除了采用重疊的方式外，還可通過在相鄰 兩個天線線圈的相接處的上方或下方設(shè)置反射天線的方式，增強天線線圈邊緣處的場強， 消除盲區(qū)。
[0024] 此外，由于本實用新型旨在提供一種更有效的射頻識別天線，而不在于射頻選擇 開關(guān)3本身；ΡΕ4257芯片是技術(shù)較為成熟的射頻選擇開關(guān)3芯片，因此從成本與使用范圍 的角度考慮屬于優(yōu)選；然而如果技術(shù)條件允許，直接選用具有四選一功能射頻選擇芯片也 屬于本實用新型的技術(shù)思想之內(nèi)。
[0025] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 高頻多通道復(fù)用射頻識別天線，包括射頻輸入端；其特征在于：還包括控制輸入端、 至少一個射頻選擇開關(guān)以及至少兩個感應(yīng)天線回路；射頻選擇開關(guān)的輸入端與射頻輸入端 連接；每個感應(yīng)天線回路各自與射頻選擇開關(guān)的一個輸出端連接；所述控制輸入端與射頻 選擇開關(guān)的控制引腳連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線，其特征在于：所述感應(yīng)天線 回路的數(shù)量為射頻選擇開關(guān)數(shù)量的兩倍；一個射頻選擇開關(guān)具有兩個輸出端，每個輸出端 各連接一個感應(yīng)天線回路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線，其特征在于：每個射頻選擇 開關(guān)的輸入端各通過一個隔直電容連接到射頻輸入端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線，其特征在于：所述感應(yīng)天線 回路包括天線線圈；多個天線線圈并排排列，且每個天線線圈的后部與下一個天線線圈的 前部重疊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線，其特征在于：所述感應(yīng)天線 回路包括天線線圈；多個天線線圈并排排列，相鄰兩個天線線圈的相接處的上方或下方設(shè) 有反射天線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線，其特征在于：所述感應(yīng) 天線回路還包括輸入電容、振蕩電容和電阻；輸入電容的第一端與對應(yīng)的射頻選擇開關(guān)的 輸出端連接；輸入電容的第二端通過振蕩電容與電阻的并聯(lián)支路接地；天線線圈并聯(lián)于電 阻的兩端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的高頻多通道復(fù)用射頻識別天線，其特征在于：所 述射頻選擇開關(guān)的數(shù)量為兩個，所述感應(yīng)天線回路的數(shù)量為四個。
【文檔編號】H01Q3/24GK203871470SQ201420123721
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】譚治超 申請人:深圳市佳瑞路科技有限公司