WO2021134563A1 - 多功能主动式射频卡 - Google Patents

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WO2021134563A1
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李庆远
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李庆远
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips

Definitions

  • the invention relates to a multifunctional active radio frequency card, in particular to a high frequency electronic tag containing a battery, which improves the radio frequency transmission distance while providing other functions.
  • NFC Near-Field Communication
  • RFID radio frequency identification
  • the first truly modern RFID charging device was granted a patent in 1973. It is powered by an external radio frequency and has 16-bit storage.
  • RFID is also called electronic tag.
  • barcodes were popularized worldwide. Although RFID can read hundreds of barcodes at a time, and barcodes can only be read at a time, it was not until 2010 that the application of RFID increased significantly. As the cost of electronic tags (as low as RMB 0.33 in 2011) has decreased, the reliability has increased to 99.9%.
  • RFID usually consists of a chip and antenna embedded in a polyvinyl chloride (PVC) encapsulation for waterproofing and avoiding physical damage.
  • PVC polyvinyl chloride
  • Common transportation cards and access control cards do not contain batteries and are passive RFID, including chips and antennas.
  • the chip receives the electromagnetic waves emitted by the RFID reader through the antenna to obtain energy, and returns the corresponding backscatter signal to the RFID reader.
  • the external dimensions of the radio frequency card are mainly determined by the antenna, which in turn depends on the working frequency and the requirements for the operating distance.
  • low frequency 125 or 134.2kHz
  • high frequency 13.56MHz
  • ultra high frequency 868 ⁇ 956MHz
  • microwave 2.45GHz
  • the car’s keyless entry system (Remote Keyless Entry, RKE), which is 315MHz (North America) or 433.9MHz (Asia-Europe) active RFID, can be driven by a built-in battery and actively transmit data to the RFID reader at any time, also known as It is an active electronic tag.
  • RKE Remote Keyless Entry
  • the existing access control card is quite cumbersome to use, and it would be better if the keyless entry system (RKE) experience similar to a car is realized.
  • the sensing distance can reach 0.5 meters. This distance is not sufficient, but it can be optimized by the antenna. For some applications, a smaller sensing range is better.
  • software optimization must be used for example, only the nearest (strongest signal) turnstile can be opened, but the old models may not support firmware upgrades.
  • the embodiment of the present invention has a built-in standard battery, such as a AAA battery or a AA battery.
  • the embodiment of the present invention integrates common tools, such as a signature pen, a utility knife, and so on.
  • the common 13.56MHz high-frequency card is the most widely used, including transportation cards, access control cards, and bank cards, because the price is cheap (as low as 0.33 yuan in 2011) and is a universal standard.
  • Ultra-high frequency (UHF) can achieve a larger reading range, but when it comes to UHF readers, this means a lot of upgrade costs for existing high-frequency card-based facilities.
  • a more practical application is to optimize the antenna through the built-in power supply. Support suitable sensing range.
  • an antenna supporting a passive radio frequency card is also included.
  • a power switch can be set, and GPS can also be built-in to confirm that the user is in a certain building (access card), station (traffic card), ATM machine/bank (bank card) and then turn on the power. If the existing RFID reader supports it, it can also switch standby/active (start sending radio frequency) according to the reader signal. If you need to charge frequently, it's not convenient.
  • the indicator light can also be used to prompt the user that the battery is too low.
  • the shape of the embodiment of the present invention is a pen tube, which naturally can be integrated with a signature pen.
  • various tools such as push-pull utility knives can also be integrated.
  • This part is modular and can be replaced with any suitable size tool.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

一种多功能主动式射频卡，通过内置电池驱动高频电子标签提高射频传输距离，同时提供其他功能。

Description

多功能主动式射频卡 发明领域
本发明涉及多功能主动式射频卡，具体涉及一种含有电池的高频电子标签，提高射频传输距离的同时提供其他功能。
背景技术
伴随着移动互联网普及，现代人外出只带手机即可。然而，仍然存在一些无法彻底整合的手机的服务。例如，需要额外芯片配合的近场通讯(Near-Field Communication，NFC)技术，通常只出现在2000元以上部分手机中，只有市场领先企业才有能力与各地公交集团进行合作，以全国交通一卡通为例，从2013年交通部建设一卡通清分结算平台开始，到2015年长春市发行国内首张一卡通，2019年接入全国260市、89县，却仍然存在部分城市、部分线路无法使用，例如：重庆主城区、杭州都没接入，上海、成都的地铁不可用，珠海部分公交不可用。这些未加入交通联合的城市定居用户，仍需购买实体交通卡。此外，加密门禁卡也无法通过NFC模拟。
无论公交卡还是门禁卡，都利用了射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术。第一个真正的现代RFID收费装置于1973年被授予专利，由外部射频提供能量，具备16位存储。RFID又被称为电子标签。在RFID发明出现的前20年，在全球范围内普及的是条形码，尽管RFID每次可读取上百个，而条码只能一次一读，但直到2010年RFID的应用才得到显著增加，归功于电子标签成本(2011年低至0.33元)下降、可靠性增加至99.9％。RFID通常由芯片和天线嵌入聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)封装以防水、避免物理损坏。
常见交通卡、门禁卡(标准卡片尺寸85.5×54×0.76毫米)都不含电池，属于被动式RFID，包含了芯片和天线。芯片通过天线接收RFID读取器发出的电磁波获得能量，并回传相应的反向散射讯号至RFID读取器。
射频卡的外形尺寸主要由天线决定，而天线又取决于工作频率和对作用距离的要求。目前有4种频率的射频卡在使用中比较常见：低频(125或134.2kHz)、高频(13.56MHz)、超高频(868～956MHz)及微波(2.45GHz)。射频卡的频率越高，感应的距离就越大，数据传输率也就越高，识别标签的外形尺寸就可以做得更小，但成本也越高。
汽车的无钥匙进入系统(Remote Keyless Entry,RKE)，即为315MHz(北美)或433.9MHz(亚欧)主动式RFID，可通过内置电池驱动，随时主动发射数据到RFID读取器，又被称为有源电子标签。
发明概述
现有的门禁卡，使用起来相当繁琐，如果实现类似汽车的无钥匙进入系统(RKE)体验会更好。基于天线测试数据，常见的13.56MHz高频卡，感应距离可达0.5米。这个距离并不充足，但可以通过天线优化。对于有些应用，更小的感应范围更好。譬如交通卡，如果多个闸机同时打开，还得通过软件优化，比如，只打开最近的(信号最强的)闸机，但老旧型号未必支持固件升级。
现在很多电子设备，都内置了电池，即便可以充电，甚至可以更换，其电池仍然缺乏保障。因为不是标准电池，一旦产品停产，很难买到配套电池。而且非标准电池缺乏竞争，质量也无法得到保证，一旦电池漏液反而可能会损坏设备。本发明的实施例内置标准电池，譬如7号或9号电池。
伴随着移动互联网普及，现代人外出只带手机即可。然而，有时候用户需要拆快递，否则快递包装过大，不方便携带，手头又缺乏合适的工具。可以设想本发明实施例集成常用工具，例如签字笔、美工刀，等等。
然而，应当理解，本发明内容可能不包含本发明的所有方面和实施例该发明内容并不意味着以任何方式进行限制或限制，并且本文公开的本发明将被下列之一理解：本领域普通技术人员包括对其的明显改进和修改。
具体实施方式
现在将在下文中更充分地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。但愿，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。
应当理解，在不脱离所附权利要求书中阐述的精神和范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。因此，实施例是本发明的示例或实现，而不是唯一的实现。各种出现“一个实施例”，“实施例”或“一些实施例”不一定都指代相同的实施例。虽然可以在单个实施例的上下文中描述本发明的各种特征，但是特征也可以单独地或以任何合适的组合提供。相反的，尽管为了清楚起见，本文中可以在单独的实施例的上下文中描述本发明，但是本发明也可以在单个实施例或实施例的任何组合中实现。
除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。
参考术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“底”、“侧”旨在用于在描绘本发明实施例中的具体特征，结构或元件的取向。显然，关于设备的实际使用的这种方向性术语没有特定的含义，因为设备可以由用户或多个用户在多个方向中使用。
常见的13.56MHz高频卡(HF)，应用最为广泛，包含了交通卡、门禁卡、银行卡，因为价格便宜(2011年低至0.33元)，全球通用标准。超高频(UHF)可以获得更大读取范围，然而涉及到UHF读取器，这对于已有的基于高频卡设施，意味着大量升级成本，更实际的应用是通过内置电源、优化天线支持合适的感应范围。
为了保证电池电力不足时本发明实施例能正常使用，除了针对特定应用合适感应范围专门优化的天线，也包含一个支持被动式射频卡的天线。
为节约电力、保证续航时长，可以设置电源开关，也可以内置GPS确认用户在某个建筑物内(门禁卡)、车站(交通卡)、ATM机/银行(银行卡)再开启电源。如果现有的RFID读取器支持，也可以根据读取器信号，再切换待机/激活(开始发送射频)。如果需要频繁充电，就谈不上便利。此外也可以通过指示灯提示用户电量过低。
用户可以随身携带各种工具，但这与现代手机集成越来越多功能的趋势相悖，例如：手表/计算器/随身听/MP3播放器/卡片数码相机，甚至单反和摄像机、个人电脑都被取代或部分取代。
因为内置标准电池，譬如7号或9号电池，本发明实施例外形为笔管，自然的，可集成签字笔。此外，也可以集成推拉式美工刀，等各种刀具。这部分模块化，可以换装任何尺寸合适的工具。
以上描述仅是本发明的实施例，并不意在限制本发明的范围。根据本公开的权利要求书和说明书的各种变化和修改仍在所要求保护的发明的范围内。此外，每个实施例和权利要求书未必包含了所公开的所有优点或特性。此外，摘要和标题仅用于便于搜索专利文献,并且不旨在以任何方式限制所要求保护的发明的范围。

Claims (8)

  1. 一种主动式高频电子标签，包含射频芯片、天线、电池和指示灯，具有如下特征：所述电子标签工作于13.56MHz，通过电池供能和优化天线，可以长距离主动传输信号到读取器；当所述电池电量低之时，所述指示灯会亮起。
  2. 如权利要求2所述电子标签，形状为圆柱状，可安装集成其他工具。
  3. 一种主动式高频电子标签，包含射频芯片、天线、电池和指示灯，具有如下特征：所述电子标签工作于13.56MHz，通过电池供能和优化天线，可以长距离主动传输信号到读取器；当所述电池电量低之时，所述指示灯会亮起。
  4. 如权利要求3所述电子标签，形状为圆柱状，可安装集成其他工具。
  5. 如权利要求3所述电子标签，进一步包含：电源开关，以开启/关闭所述电池的供电。
  6. 一种主动式高频电子标签，包含射频芯片、天线、电池和指示灯，具有如下特征：所述电子标签工作于13.56MHz，通过电池供能和优化天线，可以长距离主动传输信号到读取器；当所述电池电量低之时，所述指示灯会亮起。
  7. 如权利要求6所述电子标签，形状为圆柱状，可安装集成其他工具。
  8. 如权利要求6所述电子标签，进一步包含：定位系统模块，以预设在特定位置，才开启所述电池的供电。
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