CN202041962U - 一种多频段读卡器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多频段读卡器，包括：主处理器、第一频率收发电路、第二频率收发电路、低频信号产生和放大电路、第一频率天线、第二频率天线、低频发射线圈、通信接口，其中：所述第一频率天线通过第一频率收发电路与主处理器连接，所述第二频率天线通过第二频率收发电路与主处理器连接，所述低频发射线圈通过低频信号产生和放大电路连接至主处理器，所述通信接口连接主处理器。通过本实用新型提出的多频段读卡器，实现了多频段通信，包括低频信号产生和放大电路、低频发射线圈，可以在通信时控制通信距离。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多频段读卡器。
背景技术
基于13.56MHz频段的射频识别(RFID)技术已经广泛的应用于各种领域，例如城市一卡通、校园卡、门禁、身份证等。工作于该频段的卡片或移动终端装置符合相关规定，如符合ISO/IEC14443协议规范以及近距离无线通讯技术(Near Field Communication，NFC)规范等。目前移动支付领域存在另一种技术方案即“2.4G RFID-SIM”技术，中国专利申请200920179981.5公开了2.4GRFID-SIM技术相关射频SIM卡装置、和与之对应的射频读卡器装置、以及采用上述射频卡装置和射频读卡器的通讯系统。
2.4G RFID-SIM方案技术工作在2.4G频段，与之对应的射频读卡器不支持传统的13.56M卡片，传统的13.56M读卡器不支持RFID-SIM卡。因此在2.4GRFID-SIM技术和13.56M技术同时应用的场合中，例如将RFID-SIM卡和13.56M卡都用作公共交通收费IC卡的情况，为实现两种技术的兼容，需要一种能够同时支持13.56M卡片和RFID-SIM卡的多频段读卡器。
现有技术通过在传统的13.56M RFID系统中简单地加装一套2.4GRFID-SIM的读卡器来实现两种技术的兼容，需要在原有的系统空间结构上做出较大改动以容纳2.4G读卡器，同时在数据接口上需要增加一个POS机或上位机与2.4G RFID-SIM读卡器的通讯接口，增加了POS机或上位机控制软件的复杂度；此外，由于要实现在同一位置使用两种频率的卡片，所以在结构设计上必须将两种频率的天线安排在同一位置，而13.56M频率的天线收到2.4G读卡器的金属干扰，降低了天线的性能，13.56M的卡片在刷卡过程中会产生盲区。现有技术的上述缺点造成设计的不便和性能的降低，不利于两种技术的兼容。
实用新型内容
本实用新型要解决的主要技术问题是，提供一种多频段读卡器，可以实现同一读卡器与不同频率的卡片通信。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多频段读卡器，包括：主处理器、第一频率收发电路、第二频率收发电路、低频信号产生和放大电路、第一频率天线、第二频率天线、低频发射线圈、通信接口，其中：所述第一频率天线通过第一频率收发电路与主处理器连接，所述第二频率天线通过第二频率收发电路与主处理器连接，所述低频发射线圈通过低频信号产生和放大电路连接至主处理器，所述通信接口连接主处理器。
本实用新型的有益效果是：提供了一种多频段读卡器，实现了多频段通信，包括低频信号产生和放大电路、低频发射线圈，可以在通信时控制通信距离。
附图说明
图1为本实用新型一种多频段读卡器的一实施例的模块示意图；
图2为本实用新型一种多频段读卡器的一种器件布局示意图；
图3为本实用新型一种多频段读卡器的又一种器件布局示意图；
图4为本实用新型一种多频段读卡器装置的一实施例的示意图；
图5为本实用新型一种多频段读卡器读卡方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
以下内容结合附图对兼容2.4G RFID-SIM方案技术和13.56M方案技术的多频段读卡器的装置及其工作方法进行描述。如图1所示，本实用新型一种多频段读卡器的一实施例包括主处理器101、13.56M收发电路102、2.4G收发电路103、低频信号产生和放大电路104、13.56M天线105、2.4G天线106、低频发射线圈107、接口电路108。
其中，13.56M天线105通过13.56M收发电路102连接主控制器101。主处理器101控制13.56M收发电路102，通过13.56M天线105与靠近读卡器(10cm内)的13.56M卡片建立无线通讯链接并传输数据。
2.4G天线106通过2.4G收发电路103连接主控制器101，低频发射线圈107通过低频信号产生和放大电路104连接主处理器101。主处理器101控制2.4G收发电路103和低频信号产生和放大电路104，并通过2.4G天线106和低频线圈107与靠近读卡器(10cm内)的装载有2.4G RFID-SIM卡的移动通讯终端建立无线链接并进行通讯。
低频信号产生和放大电路104与低频发射线圈107用于2.4G RFID-SIM卡的通信，低频信号产生和放大电路104输出一个经过放大以后的低频信号，该低频信号加载于低频发射线圈107，低频发射线圈107将信号在空中以无线的方式发射，2.4G RFID-SIM卡耦合感应到低频发射线圈107发射出来的低频信号，并检测信号的强度，当卡的感应信号强度达到一定值，卡和读卡器开始通信。卡离读卡器越远，感应的信号越小，所以将卡限定在近距离内才能通信。
接口电路108连接读卡器和POS机或上位机，读卡器通过接口电路108与上位机或POS机通讯，并从接口电路108取电。
所述的主处理器101包括一款主处理器芯片及其外围电路；所述13.56M收发电路102包括一款13.56M收发芯片及其外围配置电路；所述2.4G收发电路103包括一款2.4G无线收发芯片及其外围配置电路；所述低频信号产生和放大电路104包括一个带低频编码和输出功能的微处理器和驱动放大电路；所述13.56M天线105包括多匝PCB线圈和匹配电路；所述2.4G天线106包括单个或多个2.4G频段天线，例如FIPA天线，或者“倒F”型印制电路板(PCB)天线；所述低频发射线圈107包括多匝PCB绕线线圈；所述接口电路108指连接主处理器和刷卡机(POS，Point of sale)机或上位机的数据接口。
其中，各个组成部分可以有不同的分布方式，以下举例说明。
图2示出了本实用新型一种多频段读卡器的一种器件布局示意图，描述如下：所述实施例包括印制电路板201、13.56M天线202、低频发射线圈203和2.4G天线204。所述13.56M天线202、低频发射线圈203和2.4G天线204布置在同一块印制电路板201上；所述的13.56M天线202包括在印制电路板的周边形成的平面多匝绕线天线和匹配电路，匝数为1～12匝；所述的低频发射线圈203包括在印制电路板的周边形成的平面环形多匝绕线线圈，匝数为10～500匝。低频发射线圈的位置处于13.56M线圈的内侧或外侧；所述2.4G天线106包括单个或多个2.4G频段天线，例如FIPA天线，或者“倒F”型印制电路板(PCB)天线；进一步地，所述低频发射线圈的位置可以是13.56M线圈的内侧或者外侧。采用这种布局方式，可以只用一块印制电路板，体积更小。
图3示出了本实用新型一种多频段读卡器的又一种器件布局示意图，描述如下：所述实施例包括印制电路板301、13.56M抗金属材料302和印制电路板303；所述的13.56M天线包括在的周边形成的平面多匝绕线天线和匹配电路，匝数为1～12匝；所述的2.4G天线和低频发射线圈布置在印制电路板303；所述2.4G天线106包括单个或多个2.4G频段天线，例如FIPA天线，或者“倒F”型印制电路板(PCB)天线；所述的低频发射线圈包括在该印制电路板303的周边形成的多匝绕线线圈，匝数为10～500匝。所述的13.56M抗金属材料302结构上夹在印制电路板301和印制电路板303之间，材料可以是铁氧体或者磁布。采用这种布局方式，可以减少13.56M天线与2.4G天线的相互干扰。
以上以抗金属材料作为屏蔽材料，实际上也可以使用其他材料，只要在两个电路板间形成电磁屏蔽层即可。
图4示出了多频段读卡器装置的一实施例的示意图，该装置由读卡器控制电路板402和多频段天线板403组成。读卡器控制电路板402包括主处理器、2.4G收发电路、13.56M收发电路、低频信号产生和放大电路、通信接口。多频段天线板403包括2.4G天线、13.56M天线和低频发射线圈。控制电路板402通过多个信号连接线与多频段天线401连接。控制电路板和多频段天线板之间的组合结构可依据具体应用灵活设计，例如将控制电路板设计在多频段天线的正下方，并将两者通过一个外壳固定。所述读卡器控制电路402通过接口电路与POS机401进行通讯。
本实用新型各实施例多频段读卡器在操作实现上，主处理器通过接口电路接收来自上位机的命令，并根据命令控制对应的电路，完成与命令相对应的操作。
本实用新型各实施例多频段RFID读卡器支持2.4G RFID-SIM卡和所有类型的13.56M卡片(14443TypeA/B、Mifare、Felica)，用户可通过接口电路灵活配置读卡器支持的卡片类型。读卡器所支持的卡片类型可配置为所支持的全部卡片类型中的一种或多种，例如可将读卡器设置为仅支持RFID-SIM卡或者仅支持13.56M的Type A/B卡。这样可以让使用更灵活，例如某应用中，只接受13.56M的TypeA卡，此时可设置读卡器仅支持TypeA卡，其它类型卡一概不支持，好处是减少了讯卡时间、免去了其它类型卡的干扰。
图5示出了多频段读卡器读卡方法的一个实施例的流程示意图：
步骤501，读卡器上电。
步骤502，读卡器参数初始化设置，例如对2.4G收发芯片和13.56M收发芯片设置。
步骤503，读卡器等待来自POS机的命令，如果收到命令则进入步骤504.否则继续等待命令。
步骤504，读卡器对POS机命令进行判断，如果是卡片操作命令(例如对卡片扣款或充值)，则进入步骤505；否则进入步骤510。
步骤505，读卡器寻找并连接卡片，之后进入步骤506。
读卡器支持2.4G RFID-SIM卡和所有类型的13.56M卡片(14443TypeA/B、Mifare、Felica)，当读卡器所支持的卡片包括两种频段的卡片类型时，读卡器在设定的时间(30～100ms)内‘轮询’查找两种频段的卡片，如果在规定的时间内没有寻到卡片则返回至等待POS机命令状态，如果寻找到卡片则与卡片建立连接，同时，关闭另一频段的收发电路；当读卡器仅支持2.4G卡片或者仅支持13.56M卡片的一种或多种时，读卡器在设定的时间里循环查找对应频段的卡片，同时另一频段的收发电路处于休眠，当寻到卡片时与卡片建立连接，如果未寻到则返回至等待POS机命令状态。
步骤506，判断读卡器是否连接上卡片，如果连接上卡片则进入步骤507，否则进入步骤509。
步骤507，读卡器对与之建立连接的卡片进行读写操作，之后进入步骤508。
步骤508，读卡器与卡片断开连接。
步骤509，读卡器告知POS机连卡失败，之后返回至步骤501。
步骤510，读卡器执行对应的非卡片操作命令，例如设置读卡器参数等，之后进入步骤511.
步骤511，读卡器返回给POS机操作结果，之后返回至步骤501。
本实用新型提出了一种多频段读卡器读卡方法，包括：读卡器在设定的时间内轮询寻找第一频段卡片和第二频段卡片；当查找到任一频段卡片后，建立与该卡片的连接，关闭另一频段的收发电路；判断读卡器是否连接上卡片，若是则进行相应的操作。
以上以13.56M与2.4G为例进行了说明，实际上对于其他频率的信号，也可以应用本实用新型的装置及方法，只需要简单的做出相应的改变即可。
以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种多频段读卡器，其特征在于，包括：主处理器、第一频率收发电路、第二频率收发电路、低频信号产生和放大电路、第一频率天线、第二频率天线、低频发射线圈、通信接口，其中：所述第一频率天线通过第一频率收发电路与主处理器连接，所述第二频率天线通过第二频率收发电路与主处理器连接，所述低频发射线圈通过低频信号产生和放大电路连接至主处理器，所述通信接口连接主处理器。
2.根据权利要求1所述的多频段读卡器，其特征在于：
所述第一频率天线、第二频率天线与低频发射线圈在同一电路板上。
3.根据权利要求2所述的多频段读卡器，其特征在于：
所述第一频率天线为13.56M天线，所述第二频率天线为2.4G天线；
所述13.56M天线包括在印制电路板的周边形成的平面多匝绕线天线和匹配电路，所述平面多匝绕线天线的匝数为1～12匝；
所述低频发射线圈包括在印制电路板的周边形成的平面环形多匝绕线线圈，所述平面环形多匝绕线线圈的匝数为10～500匝；
所述2.4G天线包括单个或多个2.4G频段天线，包括FIPA天线，或者“倒F”型印制电路板天线。
4.根据权利要求1所述的多频段读卡器，其特征在于：
所述第一频率天线在第一电路板上，所述第二频率天线与低频发射线圈在第二电路板上，所述第一电路板和第二电路板之间包括电磁屏蔽层。
5.根据权利要求4所述的多频段读卡器，其特征在于：
所述第一频率天线为13.56M天线，所述第二频率天线为2.4G天线；
所述13.56M天线包括在印制电路板的周边形成的平面多匝绕线天线和匹配电路，所述平面多匝绕线天线的匝数为1～12匝；
所述低频发射线圈包括在印制电路板的周边形成的平面环形多匝绕线线圈，所述平面环形多匝绕线线圈的匝数为10～500匝；
所述2.4G天线包括单个或多个2.4G频段天线，包括FIPA天线，或者“倒F”型印制电路板天线。
6.根据权利要求4所述的多频段读卡器，其特征在于：
所述电磁屏蔽层包括抗金属材料。
7.根据权利要求1所述的多频段读卡器，其特征在于：
所述第一频率为13.56M，所述第二频率为2.4G；
所述的主处理器包括主处理器芯片及其外围电路；
所述第一频率收发电路包括第一频率收发芯片及其外围配置电路；
所述第二频率收发电路包括第二频率收发芯片及其外围配置电路；
所述低频信号产生和放大电路包括带低频编码和输出功能的微处理器和驱动放大电路；
所述第一频率天线包括多匝PCB线圈和匹配电路；
所述第二频率天线包括单个或多个2.4G频段天线，包括FIPA天线，或者“倒F”型印制电路板天线；
所述低频发射线圈包括多匝PCB绕线线圈；
所述接口电路指连接主处理器和POS机或上位机的数据接口。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102708387A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-10-03 | 上海天臣防伪技术股份有限公司 | 多频段rfid读写器及其读写方法 |
| CN103854002A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-06-11 | 青岛英飞凌电子技术有限公司 | 多模型读写卡装置 |
| US9743564B2 (en) | 2014-08-28 | 2017-08-22 | Apple Inc. | Electromagnetic shielding structures |
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