CN103390802B - 一种nfc天线模块、读卡器以及智能卡 - Google Patents

Abstract

本发明适用于数据通讯技术领域，提供了一种NFC天线模块、读卡器以及智能卡，所述NFC天线模块包括至少两个NFC天线线圈。通过本发明，可以解决现有读卡器上NFC天线的灵敏度不高，容易在读卡时出现信号不稳定，甚至有时会出现信号盲区的问题。

Description

一种NFC天线模块、读卡器以及智能卡

技术领域

本发明属于数据通讯技术领域，尤其涉及一种NFC天线模块、读卡器以及智能卡。

背景技术

近距离无线通讯（NearFieldCommunication，NFC）是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输交换数据。

NFC天线是读卡器的重要组成部分，现有技术将NFC天线安装在读卡器的电路板上或将NFC天线与读卡器的电路板集成在一起，只能应用于标准智能卡。当某些异形智能卡（非标准智能卡）以及面积比较小的智能卡在使用所述读卡器时，由于读卡器上NFC天线的灵敏度不高，导致在刷卡或读卡时出现信号不稳定，甚至有时会出现信号盲区的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种NFC天线模块，以解决现有读卡器上NFC天线的灵敏度不高，导致非标准智能卡在刷卡或读卡时出现信号不稳定，甚至信号盲区的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种NFC天线模块，所述近距离无线通讯NFC天线模块包括至少两个NFC天线线圈。

进一步的，所述NFC天线模块包括至少两个面积大小不同的NFC天线线圈。

进一步的，所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈中面积小的NFC天线线圈内置于面积大的NFC天线线圈中，且所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈处于同一平面。

进一步的，所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈并列设置，且所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈处于同一平面。

进一步的，所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈呈一角度设置，所述角度可调整，且所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈处于不同平面。

进一步的，将所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈中的其中一个或者多个NFC天线线圈固定设置，剩余NFC天线线圈以插槽方式设置；所述剩余NFC天线线圈为所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈中除所述固定设置外的NFC天线线圈。

进一步的，所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈中任一个面积小的NFC天线线圈与任一个面积大的NFC天线线圈的面积比为1:2～1:16。

进一步的，所述至少两个NFC天线线圈的面积大小相同；

所述面积大小相同的至少两个NFC天线线圈并列设置或者呈一角度设置，所述角度可调整。

本发明实施例的目的还在于提供一种读卡器，所述读卡器包括多通道控制器，以及与所述多通道控制器连接的上述NFC天线模块；

所述多通道控制器用于对所述NFC天线模块中的至少两个NFC天线线圈以轮询的方式读取数据。

本发明实施例的目的还在于提供一种智能卡，所述智能卡包括多通道控制器，以及与所述多通道控制器连接的上述NFC天线模块；

所述多通道控制器用于对所述NFC天线模块中的至少两个NFC天线线圈以轮询的方式读取数据。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是:在NFC无线模块中设置多个NFC天线线圈，特别是当设置面积大小不同的NFC天线线圈时，小面积的NFC天线线圈可以适用小型智能卡、异形智能卡等，大面积的NFC天线线圈则可以适用普通智能卡或者标准智能卡，从而使得读卡器可以兼容不同种类的智能卡，提高读卡器中NFC天线的适应性，节省读卡器的成本。而且由于多NFC天线线圈之间的角度可以调整，使得读卡器使用更灵活、灵敏度更高、数据交换效率更高（通过轮询选择更合适的NFC天线线圈，当智能卡内的NFC天线线圈与读卡器内的某个NFC天线线圈重合度越高时，数据读取将更容易），比普通的读卡器在读卡时更方便、灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的NFC天线模块的组成结构图；

图2是本发明第一实施例提供的NFC天线模块的示意图；

图3是本发明第一实施例提供的NFC天线模块的另一示意图；

图4是本发明第二实施例提供的读卡器或智能卡的组成结构图；

图5是本发明第二实施例提供的RFID门禁的组成结构图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的NFC天线模块的组成结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

如图1所示，该NFC天线模块1包括有至少两个NFC天线线圈11。

优选的是，所述NFC天线模块1包括至少两个面积大小不同的NFC天线线圈11；

优选的是，所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈中面积小的NFC天线线圈内置于面积大的NFC天线线圈中，且所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈处于同一平面。图2给出了其中一种示例，所述NFC天线模块包含两个面积大小不同的NFC天线线圈，其中面积小的NFC天线线圈内置于面积大的NFC天线线圈中，且所述两个面积大小不同的NFC天线线圈处于同一平面。

进一步的是，所述面积大的NFC天线线圈中还设置有中心标签，所述中心标签位于所述面积大的NFC天线线圈和所述面积小的NFC天线线圈的中心位置（如图2所示）。

优选的是，所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈还可以并列设置，且所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈处于同一平面。

优选的是，所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈呈一角度设置，所述角度可调整，且所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈处于不同平面。

进一步的，将所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈中的其中一个或者多个NFC天线线圈固定设置，剩余NFC天线线圈以插槽方式设置；所述剩余NFC天线线圈为所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈中除所述固定设置外的NFC天线线圈。其中的一种示例方式如图3所示，在图3中，1为固定柱，2、3分别为NFC天线线圈支撑面，NFC天线线圈可以固定在所述2、3上面，2、3可以以1为中心旋转以调整两个NFC天线线圈之间的角度。

为了降低成本，提高灵敏度，以及实际应用中智能卡与读卡器内NFC天线线圈的重合关系，优选的是，所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈中任一个面积小的NFC天线线圈与任一个面积大的NFC天线线圈的面积比为1:2～1:16。

需要说明的是，两NFC天线线圈（简称为线圈1和线圈2）的互感系数计算公式为：其中M为互感系数，μ=μ₀×μ₂，μ₀为4π×10^-7H（亨）/m（米），μ₂为空气中的相对磁导率，l为NFC天线线圈的有效长度，N₁和N₂分别为线圈1和线圈2的匝数。当线圈1的电流发生变化时，其所激发的变化磁场，会在其相邻的线圈（即线圈2）中产生感应电动势；同样，线圈2的电流发生变化时，其所激发的变化磁场，也会在线圈1中产生感应电动势。这种现象称为互感现象，所产生的感应电动势称为互感电动势。本实施例通过多次实验发现，当两NFC天线线圈的面积比在1:2～1:16时，其互感电动势较弱，可以最大程度的消除两NFC天线线圈之间的干扰，从而提高NFC天线模块的灵敏度。

优选的是，本实施例所述至少两个NFC天线线圈的面积大小还可以相同；

所述面积大小相同的至少两个NFC天线线圈可以并列设置或者呈一角度设置，所述角度可调整；

当所述面积大小相同的至少两个NFC天线线圈并列设置时，所述面积大小相同的至少两个NFC天线线圈处于同一平面；

当所述面积大小相同的至少两个NFC天线线圈呈一角度设置时，所述面积大小相同的至少两个NFC天线线圈处于不同平面。

本实施例所述NFC天线线圈的形状可以为长方形、圆形、矩形、正方形、半圆形或者其他不规则形状等。

实施例二：

图4示出了本发明第二实施例提供的读卡器或智能卡的组成结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

如图4所示，该读卡器或智能卡4包括多通道控制器41，以及与所述多通道控制器41连接的如实施例一所述的NFC天线模块42；

所述多通道控制器41用于对所述NFC天线模块42中的至少两个NFC天线线圈421以轮询的方式读取数据。即当所述多通道控制器41对某一个NFC天线线圈421读取数据无反应时，读取另外一个NFC天线线圈421的数据，直到获取重合度最高，即读取数据最容易的NFC天线线圈421。

下面给出采用上述实施例的具体应用场景。

场景一：在射频识别（RadioFrequencyIDentification，RFID）门禁的读卡器中安装如图2所示的NFC天线模块，则针对该RFID门禁的智能卡可以做成异形智能卡或者小型智能卡，降低生产成本。而且由于所述异形智能卡或者小型智能卡更适用面积小的NFC天线线圈，从而使得刷卡变得更灵活、方便，且刷卡效率更高。

场景二：在现有技术中，门禁中的读卡器一般安装在门的两侧，用于采集出入数据。因为每一个读卡器包括控制器以及与所述控制器连接的NFC天线模块，若采用双门禁，即出入都须要身份识别，那么每一个门上至少需要两个读卡器，一个安装在门外侧，一个安装在门内侧，即需要两个控制器以及两个NFC天线模块，因为控制器的成本较高，特别是当门禁较多的时候，控制器的增加将直接导致门禁生产成本的增加。

而本实施例RFID门禁包括主机1和RFID读卡器2，RFID读卡器包括至少一个NFC天线模块21，以及与所述NFC天线模块连接的多通道控制器22，多通道控制器对NFC天线模块内所述至少两个NFC天线线圈211以轮询的方式读取数据，主机通过所述多通道控制器实现与RFID读卡器的交互通信（如图5所示），本实施例所述门禁只需要一个读卡器，一个多通道控制器。

其中，所述主机可以为电脑系统等。所述多通道控制器可以为双通道控制器，门内门外共用一个NFC天线模块，即门内、门外各装一个NFC天线线圈（如实施例一中所述的将所述NFC天线模块中的至少两个NFC天线线圈呈一角度设置，即一个在门内一个在门外）。本实施例通过一个控制器即可以解决出入都须要身份识别的问题，减少了控制器的数量，从而节省门禁的生产成本以及减少门禁的体积。

另外，所述多通道控制器还可以为四通道控制器，门外侧，门内侧各装至少两个NFC天线模块，每个NFC天线模块中包括至少两个NFC天线线圈。其中，同侧NFC天线线圈的位置关系可以是垂直，也可以是呈一定角度（具体可以采用图3所示NFC天线线圈设置的方式）以避免出现信号盲区。

从该应用场景可以看出，通过本实施例所述的NFC天线模块，可以优化门禁中的控制器，即每一个门禁可以节省一个控制器，从而节省门禁的生产成本，并减少门禁的体积。而且由于多NFC天线线圈之间的角度可以调整，使得刷卡变得更灵活、方便，且刷卡效率更高。

综上所述，本发明实施例通过在NFC无线模块中设置多个NFC天线线圈，特别是当设置面积大小不同的NFC天线线圈时，小面积的NFC天线线圈可以适用小型智能卡、异形智能卡等，大面积的NFC天线线圈则可以适用普通智能卡或者标准智能卡，从而使得读卡器可以兼容不同种类的智能卡，提高读卡器中NFC天线的适应性，节省读卡器的成本。而且由于多NFC天线线圈之间的角度可以调整，使得读卡器使用更灵活、灵敏度更高、数据交换效率更高（通过轮询选择更合适的NFC天线线圈，当智能卡内的NFC天线线圈与读卡器内的某个NFC天线线圈重合度越高时，数据读取将更容易），比普通的读卡器在读卡时更方便、灵活，具有较强的易用性和实用性。

在本发明实施例所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的NFC天线模块、读卡器或智能卡，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，所述NFC天线模块、读卡器或智能卡的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的组件可以是或者也可以不是物理上分开的，作为组件显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明实施例各个实施例中的各组件可以集成在一个模块中，也可以是各个组件单独物理存在，也可以两个或两个以上组件集成在一个组件中。上述集成的组件既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的组件如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或处理器（processor）执行本发明实施例各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种NFC天线模块，其特征在于，所述近距离无线通讯NFC天线模块包括至少两个NFC天线线圈；

所述NFC天线模块包括至少两个面积大小不同的NFC天线线圈，所述面积大的NFC天线线圈中设置有中心标签；

所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈中任一个面积小的NFC天线线圈与任一个面积大的NFC天线线圈的面积比为1:2～1:16；

所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈呈一角度设置，所述角度可调整，且所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈处于不同平面；

将所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈中的其中一个或者多个NFC天线线圈固定设置，剩余NFC天线线圈以插槽方式设置；所述剩余NFC天线线圈为所述至少两个面积大小不同的NFC天线线圈中除所述固定设置外的NFC天线线圈。

2.一种读卡器，其特征在于，所述读卡器包括多通道控制器，以及与所述多通道控制器连接的如权利要求1所述的NFC天线模块；

所述多通道控制器用于对所述NFC天线模块中的至少两个NFC天线线圈以轮询的方式读取数据。

3.一种智能卡，其特征在于，所述智能卡包括多通道控制器，以及与所述多通道控制器连接的如权利要求1所述的NFC天线模块；

所述多通道控制器用于对所述NFC天线模块中的至少两个NFC天线线圈以轮询的方式读取数据。