CN2454823Y - 远距离射频识别装置 - Google Patents

Abstract

一种远距离射频识别装置,包括分隔开来的接收支路和发射支路、接收天线和发射天线；接收支路与接收天线连接,发射支路与发射天线连接；接收支路、发射支路分别与主控计算机连接。识别作用距离可达10米,并且控制范围可以在2—10米内灵活调整。具有多目标识别能力,同时可识别六个目标。信号穿透能力强：可以穿透墙壁、路面、衣物、人等。数据交换速度高：数据传输速度可达1Kbps。抗干扰能力强,性能稳定,工作可靠。安装、调试方便。

Description

远距离射频识别装置

本实用新型涉及一种非接触式集成电路卡的读写器，特别涉及一种集成电路卡的远距离射频识别装置。

非接触式集成电路卡(Mifare逻辑加密卡)又称射频卡。射频识别技术起源于80年代中期，与条码技术、磁条技术相比，具有无接触、工作距离较远(2-10cm)精度高、信息收集快捷及较好的应用环境适应性等一系列优点，极大地加速了有关信息的收集和处理，在近几年来获得了极为迅速的发展。

如图1所示，非接触式IC卡和读写器均设置有发送和接收信号用的线圈(即天线)。由于IC卡内无电源，所以IC卡工作所需要的能量都是线圈提供的。读写器与IC卡之间的工作关系如下：

1、读写器发射13.56MHZ激励信号；

2、IC卡进入读写器工作区内被读写器信号激励；

3、IC卡接收到激励信号后，一方面将信号整形成为2V左右的工作直流电压，供卡内集成电路工作；另一方面卡内电路对接收到的信号进行逻辑分析，判断发自读写器的命令；

4、IC卡对读写器的命令进行处理后发射应答信号给读写器；

5、读写器接收IC卡的应答信号

非接触式IC卡的工作流程如图2和图3所示。

由上述可知，IC卡内无电源，IC卡工作所需要的能量全部由卡内天线线圈获得的感应电动势提供，IC卡的结构尺寸决定了取得的能量是有限的。IC卡与读写器工作在一个频率，是半双工通信方式。通信时间长，易受干扰。IC卡与读写器的通信方式是采取应答模式工作的，读写器对卡的操作是靠发送有间隙的射频场来实现的。要激活卡的调制，必须不断发送有间隙的射频场直到接收到卡发送的数据。所以卡进入射频场就减少了卡内电源的供给，只有靠缩短距离加强电磁耦合来补偿。

因此，非接触式IC卡的工作机理决定了它的识别距离最大只能是10cm左右，基于以上原因非接触式IC卡射频识别系统只能在近距离环境下工作。这样在一些环境中的应用受到了限制，尤其是对移动目标的识别简直是不可能的。

本实用新型的目的是提供一种识别距离可达10米、并在2-10米内可调的远距离射频识别装置。

为了达到上述的目的，本实用新型的技术方案如下：

一种远距离射频识别装置，包括分隔开来的接收支路和发射支路、接收天线和发射天线；接收支路与接收天线连接，发射支路与发射天线连接；接收支路、发射支路分别与主控计算机连接。

在本实用新型的优选方案中，所述的射频识别装置包括接收天线、发射天线、天线连接器、读卡器、主控计算机和控制执行机构；

天线连接器包括接收器、耦和放大器、调节器；

读卡器包括调制器、信号发生器、编码器、接收机、解调器、解码器；

接收天线、接收器、接收机、解调器、解码器依次串接构成接收支路；

发射天线、耦和放大器、调节器、调制器依次串接，调制器再分别与信号发生器、编码器连接，构成发射支路；

接收支路通过解码器与主控计算机连接，发射支路通过编码器与主控计算机连接。

由于采用上述的结构，识别作用距离可达10米，并且控制范围可以在2-10米内灵活调整。具有多目标识别能力，同时可识别六个目标。信号穿透能力强：可以穿透墙壁、路面、衣物、人等。数据交换速度高：数据传输速度可达1Kbps。抗干扰能力强，性能稳定，工作可靠。安装、调试方便。

图1为非接触式IC卡与读写器的通信原理图；

图2为非接触式IC卡的工作流程图；

图3为读写器初始化和防冲突流程图；

图4为本实用新型的构成示意图；

图5为本实用新型的原理框图；

图6至图10为本实用新型的一种实施方式的电路图；

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明：

如图4至图5所示，一种远距离射频识别装置，包括接收天线、发射天线、天线连接器、读卡器、主控计算机和控制执行机构。

发射天线发射无线电信号用以激活目标识别卡(射频卡)。

接收天线接收目标识别卡(射频卡)发出的无线电信号。

天线连接器包括接收器、耦和放大器和调节器。天线连接器是连接天线与读卡器之间必不可少的设备，它完成信号的传递和发射天线控制区域的调整。

读卡器包括调制器、信号发生器、编码器、接收机、解调器、解码器。一方面产生无线电信号，经调制后送往发射天线发射出去，用来激活通过该区域的射频卡。另一方面，把接收天线接收的来自射频卡的无线电信号经放大、解调、解码后变成数字信号送往主控计算机。

主控计算机负责处理读卡器接收的数据信号。主控计算机对读卡器接收的数据信号经过逻辑判断后，向执行机构设备发出控制指令，使执行机构进行相应的动作。

执行机构准确无误的完成主控计算机发来的各种动作指令，达到设计目的。执行机构可以是自动门、道闸、显示牌、警号、信号灯、摄像机等其他自动设备。

接收天线、接收器、接收机、解调器、解码器依次串接构成接收支路；发射天线、耦和放大器、调节器、调制器依次串接，调制器再分别与信号发生器、编码器连接，构成发射支路；接收支路通过解码器与主控计算机连接，发射支路通过编码器与主控计算机连接。

读卡器将加密数据载波信号经发射天线向外发送；射频卡(即IC卡)进入发射天线工作区域后，由卡内天线和电容组成的谐振回路接收发射天线发射的载波信号，射频接口模块将此信号转变成电源启动信号、复位信号及系列时钟，使芯片激活。存取控制模块将存储器中的信息代码调制到载波上，经卡上天线发射出去。接收天线接收到射频卡发来的载波信号，经天线连接器传送给读卡器；读卡器对接收到的信号进行解调、解码后送至后台主控计算机；主控计算机根据卡号的合法性，针对不同的应用做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。根据特定的使用项目可以设计不同的软件来完成要达到的功能。

远距离射频识别装置的激活电磁场是读卡器的发射部件，通过发射天线发射出132KHZ的经加密的数码电磁波提供的。射频卡进入发射天线工作区，被激活的射频卡发射的315MHZ的载波信号将自有的卡号发射出去，接收天线将接收到的315MHZ的电磁波送往读卡器的接收部分。可见本装置的发送与接收是两个频点，两套独立的电路。信号通信是全双工通迅，互不影响，提高了传输效率。被激活的射频卡只发射自身的卡号，不需要复杂的读写、反复校验等繁琐程序。绝大多数工作是交给后台电脑来完成的，通信操作简单。载波频率窄，传输数据量小，反复瞬时通信抗干扰能力强。

本装置识别的距离可达到10米，远距离的识别即可实现对移动目标的识别，这样就极大的拓宽了应用领域。

图6所示的为读卡器的信号接收电路，图7所示的为读卡器信号发射电路，图8所示的读卡器的控制电路，图9所示的为天线连接器的电路，图10所示的为电源电路。

如图6至图10所示，发射信号的流程如下：

在图8所示的读卡器控制电路中，晶体振荡器OSC产生4.224MHZ正弦波信号经芯片D1:D、D1:F(芯片型号均为74LS04)整形后送至芯片D2:A(芯片型号为74LS393)的P1脚；

由主控计算机发来的读卡器编码经中央处理器D4(芯片型号为80C196)的P28脚送至芯片D2:A的P2脚；

芯片D2:A将其P1、P2脚送来的信号经分频、调制处理后，由读卡器编码调制的132KHZ载波信号从芯片D2:B(芯片型号为74LS393)的P11脚输出；

调制过的132KHZ载波信号经驱动器D3:E、D3:D(型片芯号为7406)送往图7所示的信号发射电路；

在图7所示的读卡器的信号发射电路中，132KHZ载波信号经芯片N1(芯片型号为IRF640)整形成一个标准正弦波，通过变压器T1的线圈5、6送到图9所示的天线连接器的电路中的接口TX-COM4；

在图9所示的天线连接器的电路中，信号由接口TX-COM4经耦合器T2和一组电容送至接口TX-COM3；

接口TX-COM3连接发射天线，即环行天线发射出经读卡器编码调制的准正弦波，用以激励射频卡。

接收信号的流程如下：

射频卡进入发射天线作用场后被132KHZ载波信号激活，射频卡发射出被卡号调制的315MHZ高频载波信号；

315MHZ高载波信号被接收天线接收后送到图9所示的天线连接器电路中接口RX-COM2，再由接口RX-COM1送到图6所示的读卡器的信号接收电路中的接收机N1(芯片型号RX5001)；

信号经接收机N1检波、解调处理后还原成一串方波编码信号，经接口芯片J1脚15、16送往图8所示的读卡器控制电路中的中央处理器D4；

中央处理器D4解释出卡号、读卡器号、区域号并变成二进制编码，经串行口输出电平转换组件转换成标准的RS-232信号，输出到主控计算机；

主控计算机对卡号进行逻辑判断，根据预置的功能性质控制执行机构动作。

Claims (2)

1、一种远距离射频识别装置，其特征在于：包括分隔开来的接收支路和发射支路、接收天线和发射天线；接收支路与接收天线连接，发射支路与发射天线连接；接收支路、发射支路分别与主控计算机连接。

2、根据权利要求1所述的远距离射频识别装置，其特征是所述的射频识别装置包括接收天线、发射天线、天线连接器、读卡器、主控计算机和控制执行机构；

天线连接器包括接收器、耦和放大器、调节器；

读卡器包括调制器、信号发生器、编码器、接收机、解调器、解码器；

接收天线、接收器、接收机、解调器、解码器依次串接构成接收支路；

发射天线、耦和放大器、调节器、调制器依次串接，调制器再分别与信号发生器、编码器连接，构成发射支路；

接收支路通过解码器与主控计算机连接，发射支路通过编码器与主控计算机连接。

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