CN203871470U - 高频多通道复用射频识别天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种高频多通道复用射频识别天线，包括射频输入端、控制输入端、至少一个射频选择开关以及至少两个感应天线回路；射频选择开关的输入端与射频输入端连接；每个感应天线回路各自与射频选择开关的一个输出端连接；所述控制输入端与射频选择开关的控制引脚连接。本实用新型的高频多通道复用射频识别天线，能使读卡范围大大增加，而又成本低，容易实施。

Description

高频多通道复用射频识别天线

技术领域

本实用新型涉及射频识别天线，具体涉及一种读卡范围大射频识别天线。

背景技术

目前，市场上使用的高频（13.56MHz）射频识别（RFID-Radio FrequencyIdentification）读卡器一般都是设计用于在一定的刷卡区域内（一般为10cm见方大小）读写信用卡或者公交卡大小的一张卡片，其天线感应工作原理如图1所示，读卡器回路天线（loop antenna）的电感在通过13.56MHz频率的电流时产生电磁场，而卡片里面同样也有电感回路线圈，在卡片接近读卡器天线时，电磁场供电给卡片内部电路使用，并利用13.56MHz载波调制出信号与卡片进行通信。

这种电磁感应载波通信距离一般较短（一般为10cm之内），适用于安全人手刷卡，同时天线也不可能太大，实践证明，天线尺寸为10cm时，场强达到最大值，线圈尺寸继续增大，则场强减小。但是也有很多RFID应用是需要在比较大的区域读取一张或多张卡片，比如珠宝检测，在一个珠宝盘里面放了很多珠宝，每个珠宝上面贴一张标签或者说是RFID卡片；又比如工业流水线里面一盘一盘的产品过来需要检测数量和编号。这些应用场合都需要比较大的读卡区域，但不一定要比较大的读卡距离，显然普通公交地铁刷卡的设备和天线无法满足要求。

目前市面上有出现一种远距离的读卡器,它利用大功率功放和大回路天线来达到半米甚至一米的读卡距离和半米到一米的读卡区域，但这并不符合珠宝检测等应用场合，一方面是功率过大造成读卡距离过远，可能会把旁边盘上的珠宝也读出来；另一方面是功率调小了由于天线太大造成天线中间磁场较弱，无法提供读卡所需能量，而且大功率读卡器价格很高，无法批量使用，这时候就需要用到多个小天线并列平铺的技术方案。一般一个天线配备对应的天线驱动电路和射频芯片，假如区域过大，显然需要多个读卡器和配套多个天线一起工作，但这无疑会增加很多成本，另外多个天线同时发射数据信号会造成数据冲突从而无法正确识别卡片，为避免冲突天线与天线之间错开放置也会有盲区无法识别天线与天线之间空隙位置的卡片。

实用新型内容

针对上述现有技术不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种成本低、读卡范围大的射频识别天线，而且具有避免冲突、消除盲区的优点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为，高频多通道复用射频识别天线，包括射频输入端、控制输入端、至少一个射频选择开关以及至少两个感应天线回路；射频选择开关的输入端与射频输入端连接；每个感应天线回路各自与射频选择开关的一个输出端连接；所述控制输入端与射频选择开关的控制引脚连接。

优选的技术方案为，所述感应天线回路的数量为射频选择开关数量的两倍；一个射频选择开关具有两个输出端，每个输出端各连接一个感应天线回路。

进一步的技术方案为，每个射频选择开关的输入端各通过一个隔直电容连接到射频输入端。

再进一步的技术方案为，所述感应天线回路包括天线线圈；多个天线线圈并排排列，且每个天线线圈的后部与下一个天线线圈的前部重叠。

再进一步的技术方案还可以为，所述感应天线回路包括天线线圈；多个天线线圈并排排列，相邻两个天线线圈的相接处的上方或下方设有反射天线。

优选地，所述感应天线回路还包括输入电容、振荡电容和电阻；输入电容的第一端与对应的射频选择开关的输出端连接；输入电容的第二端通过振荡电容与电阻的并联支路接地；天线线圈并联于电阻的两端。

更优的技术方案为，所述射频选择开关的数量为两个，所述感应天线回路的数量为四个。

本实用新型的高频多通道复用射频识别天线，能使读卡范围大大增加，而又成本低，容易实施。

附图说明

图1是读卡原理图。

图2是本实用新型的高频多通道复用射频识别天线的原理框图。

图3是本实用新型的高频多通道复用射频识别天线的射频选择开关连接图。

图4是PE4257芯片的控制示意图。

图5是本实用新型的高频多通道复用射频识别天线的感应天线回路的连接图。

图6是本实用新型的高频多通道复用射频识别天线的天线线圈分布结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图2所示，本实用新型的高频多通道复用射频识别天线，包括射频输入端1、控制输入端2、两个射频选择开关3以及四个感应天线回路4。两个射频选择开关3的输入端均连接到射频输入端1，具体地，如图3所示，本实施例中射频选择开关3选用PE4257芯片，PE4257芯片的输入端为其第八引脚（RFC引脚），此外，每个PE4257芯片的输入端还各自通过一个隔直电容（图中的电容C95和电容C96）与射频输入端1连接。PE4257芯片的功能是使其RFC引脚上的输入信号由其两个输出端，即第三引脚（RF1引脚）或者第十三引脚（RF2引脚）输出，又或者两个输出端都不输出，具体控制原理如图4所示。PE4257芯片的第十六引脚（CTRL2引脚）和第十七引脚（CTRL2引脚）为控制引脚，两个PE4257芯片的总共四个控制引脚则连接到所述控制输入端2，由控制器（图未示出，控制器可以是单片机等实现）通过控制输入端2向各个控制引脚输出不同的电平从而使不同的感应天线回路4工作，这样保证了四个感应天线回路4是逐一工作，不会同时工作，排除了感应天线回路4之间的干扰；另一方面，由于读卡时间很快，一般10ms-50ms不等，因此只需要以这样的间隔时间，分别控制各个感应天线回路4轮流工作，进行时分复用，对使用者而言，就像同时工作一样，扩大了读卡的范围。需要注意的是，本实用新型旨在提出一种可以实现上述功能效果的装置，而不在于对多个感应天线回路4的具体控制方法，实际实施中，如果故意使控制输入端2仅控制其中一个感应天线回路4工作而其他的不工作，导致读卡感应范围不能达到预期的大范围，这样的情况不应理解为本实用新型无法达到技术效果。

如图5所示，每个所述感应天线回路4包括天线线圈、输入电容、振荡电容和电阻，具体地，本实施例中（以第一个感应天线回路4为例），输入电容由电容C1和电容C2的并联支路来实现，电容C1的第一端（即输入电容的第一端）与对应的射频选择开关3的输出端（本实施例中为第一块PE4257芯片的RF2引脚）连接；所述振荡电容为电容C3和电容C4的并联支路，所述电阻为电阻R2；电容C1的第二端（即输入电容的第二端）通过电容C3、电容C4和电阻R2的并联支路接地；天线线圈ANT1并联于电阻R2的两端。其他的感应天线回路4与此相同。

如图6所示，多个天线线圈并排排列，且每个天线线圈的后部与下一个天线线圈的前部重叠，本实施例中，天线线圈ANT1、天线线圈ANT2、天线线圈ANT3和天线线圈ANT4自左至右并排排列，其中天线线圈ANT1和天线线圈ANT3置于顶层而天线线圈ANT2和天线线圈ANT4置于底层；天线线圈ANT1的后部（即图中所示的“右部”）与天线线圈ANT2的前部（即图中的“左部”）重叠，而天线线圈ANT2的后部又与天线线圈ANT3的前部重叠，如果实施中天线线圈的数量更多，则依次类推；直到最后一个天线线圈（本实施例中为天线线圈ANT4），则仅其前部与上一个天线线圈的后部重叠。由于磁场线的分布，在单一天线线圈的边缘附近，尽管还处于该天线线圈的读卡范围，但对于一些较小的卡片，会出现磁场强度较弱、磁场线与卡片线圈平面平行的情况，导致天线线圈不能读取到该卡片（下文简称为“盲区”）；当两个天线线圈的边缘部分有重叠时，以天线线圈ANT1和天线线圈ANT2为例，若某卡片在天线线圈ANT1的“盲区”，天线线圈ANT1读取不了该卡片，但由于天线线圈ANT1与天线线圈ANT2重叠，此时该卡片必然会处于天线线圈ANT2的有效读卡范围内，当到天线线圈ANT2工作时，必然能读取出该卡片。这样的方式解决了两个天线线圈交接点处读卡不良的问题，这点尤其对小型卡片能起到很好的作用。除了采用重叠的方式外，还可通过在相邻两个天线线圈的相接处的上方或下方设置反射天线的方式，增强天线线圈边缘处的场强，消除盲区。

此外，由于本实用新型旨在提供一种更有效的射频识别天线，而不在于射频选择开关3本身；PE4257芯片是技术较为成熟的射频选择开关3芯片，因此从成本与使用范围的角度考虑属于优选；然而如果技术条件允许，直接选用具有四选一功能射频选择芯片也属于本实用新型的技术思想之内。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.高频多通道复用射频识别天线，包括射频输入端；其特征在于：还包括控制输入端、至少一个射频选择开关以及至少两个感应天线回路；射频选择开关的输入端与射频输入端连接；每个感应天线回路各自与射频选择开关的一个输出端连接；所述控制输入端与射频选择开关的控制引脚连接。

2.根据权利要求1所述的高频多通道复用射频识别天线，其特征在于：所述感应天线回路的数量为射频选择开关数量的两倍；一个射频选择开关具有两个输出端，每个输出端各连接一个感应天线回路。

3.根据权利要求1所述的高频多通道复用射频识别天线，其特征在于：每个射频选择开关的输入端各通过一个隔直电容连接到射频输入端。

4.根据权利要求1所述的高频多通道复用射频识别天线，其特征在于：所述感应天线回路包括天线线圈；多个天线线圈并排排列，且每个天线线圈的后部与下一个天线线圈的前部重叠。

5.根据权利要求1所述的高频多通道复用射频识别天线，其特征在于：所述感应天线回路包括天线线圈；多个天线线圈并排排列，相邻两个天线线圈的相接处的上方或下方设有反射天线。

6.根据权利要求4或5所述的高频多通道复用射频识别天线，其特征在于：所述感应天线回路还包括输入电容、振荡电容和电阻；输入电容的第一端与对应的射频选择开关的输出端连接；输入电容的第二端通过振荡电容与电阻的并联支路接地；天线线圈并联于电阻的两端。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的高频多通道复用射频识别天线，其特征在于：所述射频选择开关的数量为两个，所述感应天线回路的数量为四个。