CN100454328C

CN100454328C - 中频射频识别卡的远距离读卡头

Info

Publication number: CN100454328C
Application number: CNB2006101145978A
Authority: CN
Inventors: 蒋南峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Beijing Violet Micro Electronics System Co Ltd
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2026-11-17
Also published as: CN1959697A

Abstract

本发明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。

Description

中频射频识别卡的远距离读卡头

技术领域

本发明属于中频射频识别卡的远距离读取设备技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明的特点及技术效果：

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，本发明对普通收、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射频IC卡进入工作状态。必要时可采取间歇工作，或根据目标距离自动调整功率。

第三、在接收模块前增加足够的前级放大装置，并改用三极管解调或集成电路进行副载频解调。

第四、由于副载频解调时除了12.71兆赫的一个边带外，还必需有一定分量的13.56兆赫载频成分。在上述放大过程中，载频成分已被极大地抑制。因此在副载频解调器具有两个输入端，在通过前置放大器输入接收信号的同时，还通过发送模块输入一定量的13.56兆赫信号，以恢复载频成分。

第五、本发明的独特之处还在于采用了单边带接收技术；为了节约发送功率和占用频带，单边带发送技术只将调幅信号中有用信息的一个边带加以发送，载频分量并不传送，而在接收机中自行对载频进行恢复，然后解调出调制信号。本发明中，由于接收对象的调幅度极小，故接收过程中只分离出有用信息的一个边带，而将载频抑制，以便通常动态范围的放大器能正常工作。实行的是单边带的接收。

采用以上手段，可实现一米以远的距离读取ISO 14443 Type B标准的射频卡信息。

附图说明

图1为本发明的远距离读卡头实施例1总体结构框图。

图2为实施例1的天线模块结构图，其中，(A)为框式谐振天线及天线匹配转换器的组成结构，(B)为收发双工器的组成结构，(C)前置放大器的组成结构。

图3为实施例1的发送模块结构图。

图4为实施例1的接收模块结构图。

图5为实施例1的数字处理模块结构图。

图6为实施例1的管理模块结构图。

图7为本发明的远距离读卡头实施例2总体结构框图。

具体实施方式

本发明提出的IC卡的远距离读卡头结合附图及实施例详细说明如下：

本发明提出的IC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。

本发明还提出另一种IC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。

本发明上述两种天线模块中的收发双工器由两个带通或带阻滤波器构成。

上述带通或带阻滤波器可以用螺旋滤波器实现。螺旋滤波器的优点是设计制造工艺比较成熟，缺点是体积大、用铜量大因而重量大。可采用陶瓷滤波器或声表面波滤波器代之。

本发明上述两种天线模块中的框式谐振天线、天线匹配转换器和前置放大器均可采用常规产品设计制造，框式谐振天线的尺寸与所需的读卡距离成比例，例如，要求读卡距离为1米，则天线的尺寸至少为80公分×80公分。

本发明的发送模块基本结构与已有的IC卡读卡头的发送模块相同。

本发明的接收模块与已有的IC卡的读卡头的接收模块也基本相同，由副载频解调器和与其相连的副载频放大整形器构成，不同处只在于：副载频解调器不使用二极管解调器，改用三极管解调器，以提高灵敏度。

本发明的数字处理模块和管理模块的具体构成及采用的元器件，均可与已有的IC卡读卡头的相应模块相同。

本发明各模块基本工作原理与前述一般读卡头工作原理相同，不同之处在于：在天线模块中使用收发双工器或带通(或带阻)滤波器对收发信号进行了分隔，从而可以在接收模块对副载频解调前，先把微弱的接收信号进行前置放大；副载频解调改用了三极管解调器或集成电路。

本发明的远距离读卡头实施例1总体结构如图1所示。本实施例为收发共用一个平面天线(感应线圈)的单天线方案的读卡头，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；各部分的结构详细说明如下：

一)天线模块

本实施例的天线模块由天线、天线匹配转换器、收发双工器和前置放大器构成，如图2所示，其中，天线用直径2公分的紫铜管，弯成80公分×80公分不闭合的方框构成框式谐振天线；该天线的底部基座上，安装有天线匹配转换器、收发双工器和前置放大器三个部件；天线匹配转换器与框式谐振天线的开口处两端相连，收发双工器分别与天线匹配转换器和前置放大器相连。

本实施例的天线匹配转换器如图2(A)所示，由电容C1、电阻R1、高频变压器T1、对称/不对称转换器T2组成。

本实施例的天线匹配转换器用于把对称的框式天线和不对称的50欧姆阻抗的收发双工器天线通道相配接。其中电容C1用来和框式天线组成13.2兆赫的谐振回路，电阻R1用来增加天线的带宽，以兼顾发送与接收两个频率。高频变压器T1，用以将谐振天线的阻抗转换为标准的50欧姆。对称/不对称转换器T2，用以把对称的天线和不对称的同轴电缆相连。T1和T2均用胶质导线在高频铁氧体磁环上绕制。T2为三线并绕。天线匹配转换器的电缆插座CN1经高频功率电缆连接到收发双工器的天线通道插座CN2。

本实施例的收发双工器如图2(B)所示，由13.56兆赫带通螺旋滤波器和12.71兆赫带通螺旋滤波器组合而成，等效于将双向的天线通道插座CN2分离为两个独立的、互不干扰的发送通道CN3插座和接收通道CN4插座。

本实施例的收发双工器指标(实测)：

1)发送通道螺旋滤波器

中心频率：13.56MHz，

3dB带宽：222KHz，

插损：2.88dB，

带外抑制：12.71MHz处87.7dB，

端口阻抗：50Ω，

通过功率：≥25W，

外形尺寸：450mm×240mm×200mm。

2)接收通道螺旋滤波器

中心频率：12.71MHz，

3dB带宽：190KHz，

插损：2.73dB，

带外抑制：13.56MHz处84.1dB，

端口阻抗：50Ω，

外形尺寸：450mm×240mm×200mm。

也就是说，它能将收发两个通道(分别为12.71兆赫和13.56兆赫两个频率)的隔离比做到80分贝以上。按四次方关系，与当前未加任何措施的10公分读卡头相比，约略相当于作用距离增加到：10^(80/4/10)＝100倍以上(这里没有考虑天线的尺寸和射频场强受到的环境限制)。因此可在一米以上的的远距离内读取第二代身份证(ISO 14443 Type B标准)卡。

本实施例的前置放大器如图2(C)所示，它是由两个高频低噪声三极管Q1、Q2(2SC3355)组成的级联放大器。R2、R3、R4、R5为放大器的偏置和直流工作点稳定电阻。电容C3、C7为它们的旁路电容。高频变压器T3、T4分别与C8、C4构成12.71兆赫谐振回路。电容C2、C6和电感L1构成电源去耦滤波电路。

本实施例的前置放大器用以对接收到的微弱的12.71兆赫信号进行放大，以便经过较长的电缆传送接收信号。经双工器分离后的天线信号由CN5插座输入，经过两个高频低噪声三极管Q1、Q2(2SC3355)组成的级联谐振放大器，可获得较高的稳定增益，并进一步保证对干扰信号的抑制。电缆插座CN6既是放大后的接收信号输出端，同时也是前置放大器的供电端。

二)发送模块

本实施例的发送模块由三级射频功率放大器和发送幅度调制器构成，如图3所示，

本实施例的三极管Q3(2SC2086)、Q4(2SC2166)和Q5(2SC1969)组成典型的三级射频功率放大器。数字模块产生的13.56兆赫射频信号TRF经电容C9输入。电容C9和二极管D1作为Q3的基极电路，能在有信号输入时产生一定的正偏置以提高增益。Q3的收集极负载是高频变压器T5和电容C11组成的13.56兆赫谐振回路。T3除了通过电容C12和电阻R7向Q4的基极输送激励信号外，还在次级经过电缆向接收模块传送一个载频恢复信号CF。

Q4由电感L2取得直流供电，通过电容C14、C15和电感L3、L5组成的Q5基极匹配网络，激励功率输出管Q5。L6是Q5的直流供电电感，电容C20-C23和电感L7、L8组成输出功率匹配网络。经三级放大后，Q5可以产生10瓦的射频功率，经电缆插座CN7输出到天线模块的收发双工器发送通道，由于双工器的插入损耗将近3dB，再加上匹配转换的损耗，激励天线的功率约为5瓦。

Q7(SS8050)和达林顿管Q6(TIP120)组成发送幅度调制器，数字处理模块送来的、反相后的发送数据调制输入TAM由电阻R11、R12分压后，加到Q7的基极。造成Q7收集极通断状态的改变，使电阻R9、R10分压端产生的Q6基极电压产生改变，从而改变由Q6发射极输出的、经电感L6给功率输出管Q5的供电电压，实现对射频功率信号的10％幅度调制。二极管D2是为了防止Q6基极反向击穿。电阻R6、R8、电容C10、C13、C16-C19和电感L4为电源去耦滤波电路。

三)接收模块

本实施例的接收模块如图4所示，它包括由Q8组成的副载频解调器，和一片CMOS集成电路U1构成廉价的副载频放大整形器。

Q8(2SC3355)是副载频解调器，电阻R13-R15为它的偏置和直流工作点稳定电路，C27为发射极旁路电容。高频变压器T6和电容C28组成847.5千赫的谐振回路，作为Q8的收集极负载。来自天线模块的、经前置放大后的12.71兆赫接收信号，由电缆插座CN8输入，经电容C24加到Q8的基极。与CN8相连的电感L8用来给天线模块的前置放大器进行直流馈电。另一路来自发送模块的载频恢复信号CF经电容C25同时加到Q8的基极。两路信号在Q8的基极混合产生差拍。经Q8解调后，由谐振回路T6、C28选出847.5千赫副载频，经T6的次级向副载频放大整形器U1输出。电感L10、L11和电容C26、C29、C31是Q8的电源去耦滤波电路。解调器的工作过程与一般超外差接收设备中的混频器完全相同。为提高性能，可改用集成电路模拟乘法器实现解调。

U1(CMOS集成反相放大器CD4069)构成廉价的副载频放大整形器。电容C30、C34和C35分别是U1A、U1B、和U1C三级放大器的输入隔直耦合电容。电阻R16和R18、R17和R19、R21和R20分别组成三极放大器的并联负反馈电路，以稳定它们的直流工作点和交流增益。U1D是副载频整形器，电阻R22把它的直流输出正反馈到U1C的输入端，使得U1D只有高低两个电平输出状态，从而将由U1C输入的副载频正弦信号整形为方波。U1E将U1D整形后的方波再进行一次放大，成为副载频方波AFI信号，送往数字模块解码。

四)数字处理模块

本实施例的数字处理模块如图5所示，它使用了一片XILINX公司的可编程逻辑芯片(CPLD)XC9536。可编程逻辑芯片的特点是，它可以根据用户的需要，像编写计算机软件一样，用编程的方法实现所需要的硬件功能。在本实施方案中，它被编写为13.56兆赫石英振荡器、射频产生器、发送数据缓冲器和相位解码器四个部件。

U2(XC9536)的第39腿和43腿外接13.56兆赫石英晶体X1，电阻R23和电容C37、C38，构成石英振荡器，作为模块内的射频产生器和解码器的13.56兆赫频率基准，并由29腿输出CLK信号给管理模块，作为单片微计算机的时钟信号。

U2的第13腿是射频产生器的输出端，向发送模块输出13.56兆赫的射频信号TRF。U2的16腿是管理模块送来的射频开关控制信号RFEN。它控制射频信号TRF的有无，从而控制整个系统的工作或关闭。

U2的20腿和12腿构成发送数据缓冲器。由管理模块输入到20腿的发送码流TDI反相后，成为幅度调制信号TAM，经12腿输出到发送模块。

U2的第19腿、22腿和27腿为片内相位解码器的输入、输出端。解码器内部有一个由13.56兆赫频率分频产生的847.5千赫参考频率。管理模块送来的收发状态控制信号T/R加到19腿上。当该信号命令模块进入接收状态后，如果22腿收到射频卡IC发出的、经接收模块解调整形后的副载频信号AFI，解码器将迅速调整其内部的参考频率相位，与副载频锁定。然后以此参考频率相位为基准，当以后输入的副载频信号AFI与它一致时，27腿解码输出RDO为‘1’，否则为‘0’。从而解出接收码流送往管理模块。

连接到U2的9腿、10腿、11腿和23腿的插头J1是用来接到外部设备，给U2的功能进行编程。其过程可参阅XILINX公司的使用说明。

五)管理模块

本实施例的管理模块如图6所示，由一片AVR单片微计算机U4(ATMEL公司的AT90S2313)，和与其相连的RS232串行接口电平转换器U3(MAXIM公司的MAX202)组成。J2是读卡头对外通信用的、标准的RS232接口9针插座。

管理模块的主体U4是一片ATMEL公司的AVR单片微计算机AT90S2313，为该读卡头的的智能控制中心。电阻R24和电容C43为它的开机复位电路，连接到它的复位端第1腿。来自数据处理模块的时钟信号CLK由它的第5腿输入。高层的主计算机系统的命令经U3电平转换后成为RXD信号，串行输入它的第2腿。它可以根据这些命令，由11腿输出射频开关控制信号RFEN，使读卡头工作或停止；可以由第8腿产生发送码流TDI向射频IC卡发送数据；也可以用第9腿的收发状态控制信号T/R，使系统由发送转入接收状态，并把由第6腿输入的接收码流RDO进行格式转换后，成为第3腿的TXD信号，由U3进行电平转换后转发到高层主计算机。

U3是RS232串行接口电平转换器，功能是在外部高层计算机与单片微计算机U4的串行接口之间进行逻辑电平的转换。它的11腿输入U4需要向高层计算机传送的数据，转换后由第14腿经插座J2第2腿输出。由J2第4腿传来的高层计算机的命令进入U3的第13腿，经转换后成为RXD信号，由U3的第12腿输出到U4。为了把5V电源转换为RS232串行接口所需的正负电源，U3需外接四个储能电容C39-C42。电阻R25、R28用来防止外接电缆意外短路造成U3的损坏。

本实施例向射频IC卡发送信息的过程是：

1.由石英振荡器产生的13.56兆赫载频信号，经射频功率放大器形成射频功率激励信号，沿收发双工器的发送通道进入天线匹配转换器，激励框式谐振天线(感应线圈)。

2.当需要向射频IC卡发送信息时，单片微计算机产生发送数据流，通过发送幅度调制器对射频功率放大器进行10％的幅度调制。

3.当需要该读卡头间歇工作时，单片微计算机可通过射频开关控制信号打开或关闭射频功率产生器。

在以上过程中，由于双工器发送通道带宽约为200千赫，因此调制在射频上的发送数据(码率106千比/秒)可以顺利通过，而在接收频率12.71兆赫附近的发射边带噪声将被衰减80分贝以上，不能进入天线干扰接收。

本实施例接收射频IC卡信息的过程是：

1.根据收到的读卡头的命令，处于射频电磁场中的射频IC卡以847.5千赫的副载频频率，通过自身的能量吸收功能，对射频电磁场进行调幅。射频IC卡需要传送的数据(码率106千比/秒)反映在副载频的相位上。因此，所需传送的信息能量集中在12.71兆赫和14.41兆赫附近的106千赫带宽内，它将在框式谐振天线上感应出相应的电压信号。

2.谐振天线上感应出的12.71兆赫的微弱的接收信号经天线匹配转换器进入收发双工器的天线通道，然后通过它的接收通道(带宽为190千赫)进入前置放大器。该接收通道对发送的13.56兆赫的射频信号有80分贝以上的衰减，这就把微弱的12.71兆赫的接收信号从天线中分离了出来，经放大后用电缆传送到副载频解调器。

3.射频IC卡发出的信息是用副载频调制在13.56兆赫射频上。为保证接收机前端的正常工作，经过双工器的接收通道后，其中的13.56兆赫载频已被滤除，只留下载有信息的12.71兆赫下边带。副载频解调器先恢复接收信号中的13.56兆赫载频成分，然后由它和接收信号的差拍解调出847.5千赫副载频。

4.至此，解调出的847.5千赫副载频就可和普通读卡头一样，由副载频放大整形器和相位解码器进行放大、整形和解码。解出接收数据码流交给单片微计算机处理。

5.为了区分作用范围内可能存在的的多个射频IC卡，信息处理系统可采用“防冲突”技术。这已经是相当成熟的技术，不必赘述。

本发明的远距离读卡头实施例2总体结构如图7所示。本实施例为收发分开使用两个平面天线(感应线圈)、构成一个检测通道的双天线方案的读卡头。本实施例与实施例1不同之处只是把天线模块中的的收发双工器分裂为两个独立的发送和接收带通(或带阻)滤波器，分开使用了发送和接收两套天线系统，其它各部分的组成结构及工作原理与实施例1并无差别。但由于它的收发天线系统完全分开，可以调谐在各自的最佳频率。而且由于分立通道两侧(或者将发送天线置于通道中间，两侧放置两个接收天线，两路接收信号经前置放大后以适当方式混合)，相互干扰更小，可作到更远的检测距离。

Claims

1、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；所述五个部分的连接关系为：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天线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；所述的收发双工器由两个带通滤波器、或两个带阻滤波器、或一个带通滤波器和一个带阻滤波器构成：连接天线匹配转换器和发送模块输出端的带通或带阻滤波器只允许13.56兆赫发送载频功率信号通过，阻止发送模块产生的、与接收频率范围相同的载频边带噪声进入天线模块；连接天线匹配转换器和前置放大器的带通或带阻滤波器，只允许载频为13.56兆赫的接收信号的下边带12.71兆赫、或上边带14.41兆赫通过。

2、如权利要求1所述的远距离读卡头，其特征在于，所述收发双工器的带通或带阻滤波器采用螺旋滤波器、陶瓷滤波器或声表面波滤波器。

3、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；所述五个部分的连接关系为：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接收天线匹配转换器，以及与该接收天线匹配转换器相连的接收带通或接收带阻滤波器；一框式谐振发送天线和与其相连的发送天线匹配转换器，以及与该发送天线匹配转换器相连的发送带通或发送带阻滤波器；还包括一前置放大器，该前置放大器的输入端与该天线模块的接收带通或接收带阻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；所述的发送带通或发送带阻滤波器只允许13.56兆赫发送载频功率信号通过，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模块；所述的接收带通或接收带阻滤波器只允许接收信号的下边带12.71兆赫、或上边带14.41兆赫通过。

4、如权利要求3所述的远距离读卡头，其特征在于，所述的发送带通或发送带阻滤波器和接收带通或接收带阻滤波器采用螺旋滤波器、陶瓷滤波器或声表面波滤波器。