CN2569356Y - 一种非接触卡读卡机具天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于非接触卡读卡机具领域，特别是涉及非接触卡读卡机具的天线领域。本实用新型提出了一种非接触卡读卡机具访问天线：该天线包含两个处于不同平面的导体环路，两个导体环路的异名端相连并构成非接触卡读卡机具天线(也称环路天线或磁偶极子天线)的线圈部分；当导体环路中存在电流时，在两个导体环路平面所夹的空间产生稳定的激励场。读卡机具可以与处于激励场中的非接触卡实现能量与数据交换。由于该实用新型产生的激励场规则、场强分布均匀、边缘分布少，因此具有工作区间明确、无盲区、驱动能量低、调节简单、无相位失调和邻近干扰小的优点，便于构成天线阵列进行大规模的多卡并行通讯。

Description

一种非接触卡读卡机具天线

(一)技术领域：

本实用新型属于非接触卡读卡机具领域，特别是涉及非接触卡读卡机具的天线技术。

(二)背景技术：

采用磁耦合的非接触卡系统包括非接触卡和读卡机具两大部份，读卡机具通常由以下几部分构成(图1)：非接触卡读卡机具的控制系统1、信号调制2(简单系统可能没有)、射频功放3、信号解调5、天线的匹配电路4和环路天线线圈6。匹配电路4和环路天线线圈6构成系统的天线，射频功放3驱动经过阻抗匹配(根据无线标准，通常为50欧姆)的天线，流经天线线圈6的电流感生出激励磁场B，当非接触卡进入激励场B时，非接触卡7通过天线从激励场中获得能量并进行数据交换。图2是ISO10373-6规范中所说的、采用通用印刷电路板(PCB)工艺实现的读卡机具天线(标注尺寸单位：mm)。图3显示了这类平面环形天线的场强分布特点。

由图3可见，这种平面天线产生环形磁力线，对于激励场中的非接触卡天线，存在为零的无效磁通，能量利用效率低；场强分布不均匀，在一定的信号发射功率下，工作区间有限且存在盲区；对邻近的同类系统干扰大。

(三)实用新型内容：

本实用新型为了克服现有技术的缺陷，提出一种非接触卡读卡机天线结构：由匹配电路4及位于不同平面的两个导体环路11、12构成，通过异名端相连来构成读卡机具的环路天线线圈6，两个导体环路11、12固定在导体环路基板10上，如图4所示。

在两个导体环路11、12的中间产生激励场B，非接触卡在两个导体回路11、12所在平面的中间工作。任一时刻，激励场B的磁力线起始于某个导体环路、终止于另一个导体环路。

本发明所说的导体环路11和12可以是采用通用印刷电路板(PCB)工艺的覆铜，也可以是各种美国漆包线线规(AWG)规格的漆包线、或一般及特殊的导线；

所说的导体环路11和12可以是简单环路，也可以是包含环地补偿的复杂环路；

所说的导体环路11和12的面积大小可以小到半径5毫米包含的圆的面积，也可以大到长2000毫米、宽1200毫米的矩形所包含的面积；

所说的单个导体环路11和12所在平面的形状可以是圆形、正方形、矩形、带园角修正的正方形或矩形、或其他任意形状；

所说的单个导体环路11或12可以是单匝环路，也可以是导体环路面积所能容纳的多匝环路；

所说的两个导体环路11或12之间的间距可以小到0.76毫米(国际标准的单个非接触卡的厚度)，也可大到所用电磁波长的1/10；

所说的导体环路基板10可以是通用印刷电路板的基材、有机玻璃等非金属材料，也可以是磁场可穿透的铝、铜等软磁体材料，或无导

体环路基板10(即采用无骨架的线圈)；

所说的环路天线线圈匹配电路4可以采用T匹配、伽马匹配、变压器匹配、电容匹配或其他无线匹配技术，也可以不匹配成标准的无线阻抗而直接由射频功放3驱动。

本实用新型有益效果：和单个导体环路的天线相比，对于工作在其中的非接触卡天线线圈，不存在为零的磁通，因此能量利用率高，或者产生相同能量的激励场，所需的驱动功率低；激励场强分布规则，工作区间没有盲区；产生的激励场能量主要集中在工作区间，对邻近的其他同类系统干扰小；不需对线圈天线的匹配和调节方式进行改动，因此调节简单；不是采用分束器将两个环路做独立的天线来驱动，不存在相位失调的问题。

此外，由于本实用新型的天线工作时对邻近的单元干扰极小，特别适于构成天线阵，对密排的非接触卡进行并行通讯；同时，能量利用率高，特别适于便携式的读卡机具。

(四)附图说明：

图1为一般读卡机具构成框图。

图2为采用通用印刷电路板工艺的读卡机具天线。

图3为平面环形天线的场强分布。

图4为本发明具有两个导体环路的天线结构。

图5为一个导体环路的实施例。

图6为匹配电路。

(五)具体实施方式

本实用新型的天线上下两个导体回路11、12由两块PCB板的覆铜线圈构成，两块PCB板中间采用长60毫米的铜杆支架固定。

以下结合附图说明实施例。

图5是采用通用印刷电路板(PCB)工艺制作的天线实例，电路板尺寸：长95毫米，宽54毫米；覆铜22外圈大小：长72毫米，宽42毫米；覆铜22线宽20mil，间距20mil；覆铜22厚度：50微米。通过跳线21可以选择导体环路的匝数，PCB板的其余部分为电容匹配电路20和BNC同轴插头19。选择外层的单匝线圈，采用双绞线将上下两个覆铜线圈11、12的异名端相连，将其余的两端与任意一块PCB板上的电容匹配电路20相连。

本实施例采用电容匹配电路，如图6所示，其中：C1，C2：47pC3：未接Cp：0～60pR1，R2，R3，R4，R5：5*30欧

Claims (7)

1.一种非接触卡读卡机具天线，其特征在于由匹配电路(4)及位于不同平面的两个导体环路(11)、(12)构成，通过异名端相连米构成读卡机具的环路天线线圈(6)。

2.如权利要求1所述的一种非接触卡读卡机具天线，所述导体环路(11)、(12)的材料可以是采用通用印刷电路板(PCB)工艺的覆铜，也可以是各种美国漆包线线规(AWG)规格的漆包线、或一般及特殊的导线；

3.如权利要求1所述的一种非接触卡读卡机具天线，所述的导体环路(11)或(12)可以是简单环路，也可以是包含环地补偿的复杂环路；

4.如权利要求1所述的一种非接触卡读卡机具天线，所述的导体环路(11)或(12)的面积大小可以小到半径5毫米包含的圆的面积，也可大到长2000毫米、宽1200毫米的矩形所包含的面积；

5.如权利要求1所述的一种非接触卡读卡机具天线，所述的单个导体环路(11)或(12)的形状可以是圆形、正方形、矩形、带园角修正的正方形或矩形、或其他任意形状；

6.如权利要求1所述的一种非接触卡读卡机具天线，所述的单个导体环路(11)或(12)可以是单匝环路，也可以是导体环路面积所能容纳的多匝环路；

7.如权利要求1所述的一种非接触卡读卡机具天线，所述的两个导体环路(11)、(12)所在平面之间的间距可以小到0.76毫米(国际标准的单个非接触卡的厚度)，也可大到所用电磁波长的1/10；

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