CN112749571A - 读卡终端及无线射频识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种读卡终端及无线射频识别系统，所公开的读卡终端包括终端本体和金属面板，所述金属面板在其一侧边缘设置有缺口，且所述金属面板具有相背设置的内端面和外端面，所述缺口贯通所述内端面和所述外端面，所述终端本体设置于所述内端面一侧；所述缺口中设置有电容器件，所述电容器件与所述缺口两侧的金属面板均相连，以与所述金属面板构成LC振荡电路，而使所述金属面板形成天线辐射体，所述终端本体可发出第一电磁信号，所述LC振荡电路耦合所述第一电磁信号而激励形成第二电磁信号，并通过所述金属面板将所述第二电磁信号辐射至所述读卡终端外部。上述方案能够解决目前金属面板会导致读卡器存在感应灵敏度低、读卡距离短的问题。

Description

读卡终端及无线射频识别系统

技术领域

本发明涉及无线射频识别技术领域，尤其涉及一种读卡终端及无线射频识别系统。

背景技术

无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，无线射频识别系统一般由射频识别标卡(或电子标签，Tag)和读卡器(或阅读器，Reader)两部分组成，并具体通过电子标签和读卡器内部的天线的耦合，来实现信息和数据的读取。

目前，为了获得防护效果以及美化外观，读卡器表面通常设置有金属面板，但金属面板会隔绝电磁波的传输，因此需要在金属面板上开通孔，以便于读卡器内天线将信号通过电磁波的形式向外部辐射，但由于通孔所能通过的电磁波有限，如此仍然会存在读卡器与电子标签之间感应灵敏度差的问题。例如，在相关技术中，读卡器的天线线圈有电流通过时，就会产生磁场，该磁场部分通过金属面板上的通孔后再穿过感应卡片(即电子标签)的天线线圈，以产生电压来激活感应卡片；但由于金属面板的隔绝影响，读卡器的感应灵敏度较低，而存在读卡距离短、读卡困难的问题。

发明内容

本发明公开一种读卡终端及无线射频识别系统，以解决目前金属面板会导致读卡器存在感应灵敏度低、读卡距离短的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一方面，本发明提供一种读卡终端，其包括终端本体和金属面板，所述金属面板在其一侧边缘设置有缺口，且所述金属面板具有相背设置的内端面和外端面，所述缺口贯通所述内端面和所述外端面，所述终端本体设置于所述内端面一侧；

所述缺口中设置有电容器件，所述电容器件与所述缺口两侧的金属面板均相连，以与所述金属面板构成LC振荡电路，而使所述金属面板形成天线辐射体，所述终端本体可发出第一电磁信号，所述LC振荡电路耦合所述第一电磁信号而激励形成第二电磁信号，并通过所述金属面板将所述第二电磁信号辐射至所述读卡终端外部。

另一方面，本发明提供一种无线射频识别系统，其包括电子标签以及前述的读卡终端，所述电子标签可在所述外端面一侧与所述终端本体实现耦合。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

在本发明公开的读卡终端中，缺口中设置有电容器件，由于缺口形成不闭合的缝隙而成感性，电容器件呈容性，电容器件会与其和金属面板相连的区域构成LC振荡电路，而使得金属面板形成天线辐射体；读卡终端发出的第一电磁信号在与LC振荡电路耦合时，金属面板相当于一个磁场的耦合器件，其自身即可产生磁场进行辐射，而使得第一电磁信号被激励强化形成第二电磁信号，并将第二电磁信号发散辐射至读卡终端外部，在第二电磁信号的辐射范围更广和辐射距离更远的情况下，无疑能够扩大读卡终端的感应范围、增大读卡终端的读卡距离，进而提升读卡终端的感应灵敏度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的第一种读卡终端的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的第二种读卡终端的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的第三种读卡终端的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的第四种读卡终端的结构示意图；

附图标记说明：

100-终端本体、110-天线线圈、

200-金属面板、210-缺口、211-开放端、212-闭合端、220-内端面、230-外端面、

300-电容器件、400-电子标签。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

请参考图1～图4，本发明实施例公开一种读卡终端。在本发明公开的读卡终端中，其金属面板200的边缘开设有缺口210，缺口210中设置有电容器件300，由于缺口210形成不闭合的缝隙而成感性，电容器件300呈容性，电容器件300会与其和金属面板200相连的区域构成LC振荡电路，而使得金属面板200形成天线辐射体；读卡终端发出的第一电磁信号在与LC振荡电路耦合时，金属面板200相当于一个磁场的耦合器件，其自身即可产生磁场进行辐射，而使得第一电磁信号被激励强化形成第二电磁信号，并将第二电磁信号发散辐射至读卡终端外部，在第二电磁信号的辐射范围更广和辐射距离更远的情况下，无疑能够扩大读卡终端的感应范围、增大读卡终端的读卡距离，进而提升读卡终端的感应灵敏度。

具体地，本实施例的读卡终端包括终端本体100和金属面板200。在本实施例中，读卡终端的类型可以有多种，本实施例未限制读卡终端的具体类型，举例来说，读卡终端可以为读卡器，也可以为应用于智能手机、门禁装置、可穿戴设备、笔记本电脑等设备上的读卡装置。

通常，读卡终端包括有壳体，终端本体100设置在壳体内，壳体起到防护作用；金属面板200是壳体的重要组成部分，壳体主要依靠其对设置在壳体内的阅读区本体等构件起到防护作用，且金属面板200上还可设置有操作界面。金属面板200具有相背设置的内端面220和外端面230，终端本体100设置于内端面220一侧，如此金属面板200可对终端本体100进行防护。

终端本体100是读卡终端的主体构件，其具备信号收发功能。应理解的是，在相关技术中，读卡终端需要与电子标签配合使用，终端本体100可发出电磁信号，并发送至读卡终端之外，电磁信号在读卡终端外部一定范围内形成感应区域，电子标签可在感应区域内接收电磁信号；电子标签在接收电磁信号后，其内的芯片通电对电磁信号进行处理，并将电子标签内的信息形成反馈信号发出，终端本体100接收到反馈信号后，其内的芯片对反馈信号进行解调解码并将其与后台信息进行比对，以判断电子标签的信息是否匹配，至此完成一个完整的交互过程。读卡终端与电子标签的交互机制为常规手段，在此不再赘述。

在相关技术中，金属面板200上会开设通孔，通孔尺寸较小时，终端本体100发出的电磁信号通过量较小，会使得读卡终端的感应范围和读卡距离都较小，进而导致读卡终端的感应灵敏度交底；如果通过增大通孔尺寸的方式来提升读卡终端的感应灵敏度，却会在一定程度上破坏读卡终端的外观特性，同时也会弱化金属面板200的防护能力，因此该方式可行性较低。

在本实施例中，金属面板200在其一侧边缘设置有缺口210，缺口210贯通内端面220和外端面230，应理解的是，缺口210在靠近金属面板200边缘的一端形成了不闭合的缝隙，基于前文所述的电容器件300呈容性，与电容器件300相连的不闭合的缝隙呈相对感性；本实施例不限制缺口210的具体尺寸，其可以根据金属面板200的防护要求和外观需求来设置。

与此同时，本实施例的缺口210中设置有电容器件300，电容器件300与缺口210两侧的金属面板200区域均相连，并与金属面板200的连接区域构成LC振荡电路，而使金属面板200形成天线辐射体。具体而言，电容器件300自身即呈容性，其在与金属面板200连接后形成回路，该回路无疑会构成LC振荡电路，而LC振荡电路为放大电路，其可以对与之耦合的电磁信号进行激励增幅。

本实施例的终端本体100可发出第一电磁信号，LC振荡电路耦合第一电磁信号而激励形成第二电磁信号，并通过金属面板200将第二电磁信号辐射至读卡终端外部。应理解的是，当终端本体100发出用于电子标签感应的第一电磁信号后，LC振荡电路会与第一电磁信号耦合，结合前述，LC振荡电路会对第一电磁信号进行激励增幅，第一电磁信号的能力增强后形成第二电磁信号，并通过金属面板200整个区域而向读卡终端外部发散辐射；相较于相关技术中电磁信号只能通过金属面板200上的通孔发出，本实施例的读卡终端发出的第二电磁信号的辐射范围是基于金属面板200整个区域，无疑辐射范围更广，同时，第二电磁信号是被激励增幅而形成，其信号强度更大，无疑具有更大的辐射距离。

为了使得第一电磁信号与LC振荡电路之间具有更优的耦合效果，本实施例的LC振荡电路的谐振频率可以与第一电磁信号的频率相同，以激励金属面板200产生辐射磁场。应理解的是，第一电磁信号的频率即为该读卡终端的工作频率，当其与LC振荡电路的谐振频率相同或接近时，第一电磁信号的能量即可绝大部分耦合至金属面板200上，如此就有更多的能量耦合至第二电磁信号，进而使得第二电磁信号的能量更强，以达到更广的辐射范围和更大的辐射距离，由此来使得读卡终端获得更优的感应灵敏度。

本实施例未限制电容器件300的具体数量，其可为单个电容器件300，也可以为多个电容器件300的组合结构；由于金属面板200的结构确定，也即缺口210的形状是确定的，在电容器件300与金属面板200的连接方式不变的情况下，金属面板200与电容器件300连接的区域的感值也是确定的，因此通过改变电容器件300的构成(通常是改变电容器件300的数量，或者改变电容器件300的型号)即可改变电容器件300的整体电容值，进而调节LC振荡电路的谐振频率。上述使得LC振荡电路的谐振频率与第一电磁信号的频率相同，即可通过设置预设数量的电容器件300来实现。

通常，读卡终端的工作频率在13.56MHz或者125KHz附近，因此为了使得读卡终端获得更优的感应灵敏度，可以通过设置预设数量的电容器件300来使得LC振荡电路的谐振频率接近或在13.56MHz或者125KHz左右，例如LC振荡电路的频率被调节为在13.0～14.5MHz或者120.0～130.0KHz的频段范围内。本实施例不限制读卡终端的工作频率，也不限制LC振荡电路的具体谐振频率，即二者可配置为适用多个通讯频段，并在配置的通讯频段内进行正常工作。

本实施例的电容器件300在缺口210中的设置位置有多种，本实施例未限制电容器件300在缺口210中的具体设置位置。如图1所示，本实施例公开第一种读卡终端。

其中，本实施例的缺口210可以包括位于金属面板200边缘的开放端211，以及位于金属面板200内的闭合端212，电容器件300设置于缺口210靠近开放端211的一侧。应理解的是，如此设置下，缺口210为开设于金属面板200上的延伸结构，其在金属面板200内有一定的长度尺寸；本实施例不限制缺口210的具体形状，举例来说，缺口210可选为条形缺口，其形状较为规则，具有一定的外观特性；或者，缺口210还可选为L形缺口、弧形缺口等；或者，缺口210的边缘可通过构形来形成复杂的镂空图案，如波浪纹路、花朵形状等，如此能够进一步的优化缺口210的外观特性。

同时，由于电容器件300设置于缺口210靠近开放端211的一侧，其相对于闭合段具有一段距离，因此构成的LC振荡电路具有更大的回路区域，如此就能够增大LC振荡电路产生的磁场区域，进而增大第二电磁信号的辐射范围，最终在一定程度上优化了读卡终端的感应灵敏度。进一步地，本实施例的电容器件300可直接设置在缺口210的开放端211中。

在另外的实施方式中，本实施例的电容器件300可设置在开放端211和闭合端212之间区域，可参照图2，本实施例的第二种读卡终端示出了该种实施方式。

进一步地，本实施例的闭合端212可以延伸至金属面板200背离开放端211的一侧边缘，可参照图3，本实施例的第三种读卡终端示出了该种实施方式。应理解的是，由于开放端211位于金属面板200的一侧边缘，而闭合端212设置在与开放端211相背离的一侧边缘，此时开放端211和闭合端212之间的距离最大，也就是说LC振荡电路的回路区域最大，即可产生最大的磁强区域，进而增大第二电磁信号的辐射范围，最终在一定程度上优化了读卡终端的感应灵敏度。

当然，本实施例的缺口210也可以不向金属面板200内延伸，而仅为设置于金属面板200一侧边缘的槽口结构。

为了进一步地优化第一电磁信号与LC振荡电路之间的耦合效果，本实施例的终端本体100包括天线线圈110，天线线圈110发出第一电磁信号，天线线圈110可以与缺口210相对设置。应理解的是，由于电容器件300在缺口210处与金属面板200构成LC振荡电路，如此就相当于天线线圈110与LC振荡电路相对设置，其发出的第一电信信号更便于与LC振荡电路耦合，且耦合效果会更好，有利于第一电磁信号的能量更多地耦合至第二电磁信号，进而使得第二电磁信号的能量更强，以达到更广的辐射范围和更大的辐射距离，由此来使得读卡终端获得更优的感应灵敏度。

为了更进一步地优化第一电磁信号与LC振荡电路之间的耦合效果，本实施例的天线线圈110可以设置于内端面220上，且覆盖缺口210，可参照图4，本实施例的第四种读卡终端示出了该种实施方式。如此设置下，天线线圈110贴合在金属面板200上，在极大程度上拉近了天线线圈110和LC振荡电路，相较于天线线圈110与金属面板200间隔分布的实施方式，无疑有利于第一电磁信号与LC振荡电路耦合，以及有利于激励LC振荡电路产生更大强度磁场。

基于前述的读卡终端，本实施例还公开一种无线射频识别系统，该无线射频识别系统包括电子标签以及前述的读卡终端，电子标签可在外端面230一侧与终端本体100实现耦合。当终端本体100发出的第一电磁信号经过金属面板200和电容器件300构成的LC振荡电路激励振幅形成了第二电磁信号，第二电磁信号被金属面板200发散辐射至读卡终端外部，电子标签可接收第二电磁信号并进行处理。

本实施例未限制无线射频识别系统的具体类型，其可以为门禁系统、移动支付系统和非接触式读卡系统的其中一种。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种读卡终端，其特征在于，包括终端本体(100)和金属面板(200)，所述金属面板(200)在其一侧边缘设置有缺口(210)，且所述金属面板(200)具有相背设置的内端面(220)和外端面(230)，所述缺口(210)贯通所述内端面(220)和所述外端面(230)，所述终端本体(100)设置于所述内端面(220)一侧；

所述缺口(210)中设置有电容器件(300)，所述电容器件(300)与所述缺口(210)两侧的金属面板(200)均相连，以与所述金属面板(200)构成LC振荡电路，而使所述金属面板(200)形成天线辐射体，所述终端本体(100)可发出第一电磁信号，所述LC振荡电路耦合所述第一电磁信号而激励形成第二电磁信号，并通过所述金属面板(200)将所述第二电磁信号辐射至所述读卡终端外部。

2.根据权利要求1所述的读卡终端，其特征在于，所述缺口(210)包括位于所述金属面板(200)边缘的开放端(211)，以及位于所述金属面板(200)内的闭合端(212)，所述电容器件(300)设置于所述缺口(210)靠近所述开放端(211)的一侧。

3.根据权利要求2所述的读卡终端，其特征在于，所述缺口(210)为条形缺口。

4.根据权利要求3所述的读卡终端，其特征在于，所述闭合端(212)延伸至所述金属面板(200)背离所述开放端(211)的一侧边缘。

5.根据权利要求1所述的读卡终端，其特征在于，所述终端本体(100)包括天线线圈(110)，所述天线线圈(110)发出所述第一电磁信号，所述天线线圈(110)与所述缺口(210)相对设置。

6.根据权利要求5所述的读卡终端，其特征在于，所述天线线圈(110)设置于所述内端面(220)上，且覆盖所述缺口(210)。

7.根据权利要求1所述的读卡终端，其特征在于，所述LC振荡电路的频率为13.0～14.5MHz或者120.0～130.0KHz。

8.根据权利要求1所述的读卡终端，其特征在于，所述LC振荡电路的谐振频率与所述第一电磁信号的频率相同，以激励所述金属面板(200)产生辐射磁场。

9.一种无线射频识别系统，其特征在于，包括电子标签(400)以及前述权利要求1至8中任一项所述的读卡终端，所述电子标签(400)可在所述外端面(230)一侧与所述终端本体(100)实现耦合。

10.根据权利要求9所述的无线射频识别系统，其特征在于，所述无线射频识别系统为门禁系统、移动支付系统和非接触式读卡系统的其中一种。

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