专利名称：带有节电开关的数据令牌的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电池供电的r.f.数据令牌，特别是一种用于延长电池使用寿命的改进了的电池供电的r.f.数据令牌结构。
数据令牌，如通常所知，一般包括一个卡片形状的装置，其具有结合在令牌结构内部，用于使装置能够同各种数据处理系统交互使用的有源电子系统元件，象能够进行折扣购买交易的信用卡记付系统、借款卡系统、公共交通收费系统、安全通行设备及任何需要能同数据处理系统交互的数据令牌的应用。数据令牌具有两类基本结构一类使用提供电功率给结合在装置内的电子电路元件的r.f.电源；另一类使用提供所需电功率的小D.C.电源电池。第一类使用r.f.功率传送，功率传送电路结合在装置内，其典型地具有一个r.f.电源接收电路，包含用于将从外部接收的r.f.形式的电源转换为可使用的D.C.形式的元件，其适用于装置内的电路。在使用电池的第二类中，电池持续地向装置内的电路元件供电以使它们能够响应远端产生的询问信号。发表于Racom Systems,Inc.的题为About Smart Cards的文章对现有的数据令牌技术作了一个概述，这里引作参考。
使用r.f.功率电源的数据令牌的缺陷在于有源电路元件只能在有充足供电的条件下工作。这一限制极大地减小了数据令牌的操作范围，并且使装置敏感于环境条件的变化，对通过空气传送r.f.电源造成不利影响。因此，含有D.C.功率电池电源的数据令牌通常更好。
含有D.C.功率电池电源的数据令牌的缺陷在于有限功率存储的限制因为电池持续地耦合于操作电子电路元件，电池的能源被持续地损耗。一旦存储于电池内的电源减小到阈值电平，数据令牌内的电路就会停止运行，则数据令牌失去作用。以往改善此缺陷的努力大多体现在提高电池的效力上，也就是使电池具备更多的能源存储容量。这一方法在延长了数据令牌的有效寿命的同时，也增加了数据令牌的重量和尺寸或者提高了成本或者两者兼而有之，所有这些都是我们所不希望的。获得延长操作寿命的电池供电的数据令牌的努力尚未成功。
本发明包括一个结合了低成本功率开关电路的数据令牌，该低成本功率开关电路当仍使用普通D.C.功率电池并且不明显增加装置的额外重量及尺寸时能够延长令牌的操作寿命。
在主要方面，本发明包括一个延长了操作寿命的数据令牌，该数据令牌包括外壳，与外壳相结合并需D.C.功率的操作电路，一个被外壳携带的D.C.功率电源，一个具有一控制输入终端和一对耦合于电源与操作电路之间的功率传送终端的开关电路，以及一个频率选择器，具有一输入端和一输出端，用于感应远端产生信号并产生一个用于开关响应所述远端产生信号的操作信号，以使电源在没有远端产生信号的情况下不与操作电路电连接，而当频率选择器感应到远端产生信号时与操作电路连接。
电源最好包括一个具有电能储存的小电池。
频率选择器最好包括一个具有特别谐振频率的晶体，当感应到匹配频率的远端产生信号时晶体只产生用于开关的操作信号。
开关最好包括一个具有一耦合至频率选择器的输出端和一对耦合于电源与操作电路之间的功率终端的FET开关。
为了平滑由频率选择器输出的控制信号，一个积分电路最好耦合于频率选择器的输出端与开关的控制终端之间。
通过限制电池的能量损耗来显著地延长电池即整个数据令牌的有效寿命只在需要操作电路动作时，以感应到正确频率的远端产生信号为记，电池才工作。
为全面理解本发明的特征和优点，下面参考附图及其详细说明。
图1是按照本发明的数据令牌的方框图；图2是本发明最佳实施例的功率开关部分的电路图。
最佳实施例图1是按照本发明的智能卡形式的数据令牌的方框图。如图所示，智能卡包括标记11指示的用虚线表示的外壳，频率选择器12用于响应天线13接收到的r.f.信号。当预选频率信号被天线13所接收时，这些信号即被频率选择器12检测并耦合至积分器14。积分器14累积r.f.能量并将所得电压耦合至功率开关16的控制输入终端。
功率开关16耦合于小电池17的D.C.输出端与智能卡内的操作电路18之间。图1所示实施例中，操作电路18包含一个产生预定类型的r.f.输出信号以响应r.f.输入信号接收的r.f.产生装置，r.f.输出信号通过天线19从智能卡向远端设置的接收设备广播。远端设备能感应来自智能卡的r.f.响应并用它进行某些控制(比如打开安全门，计算智能卡或类似装置的位置)。
在没有预选频率的r.f.输入信号时，电池17不与操作电路18电连接。结果，这样的静止状态就没有电池17的能量损耗。当频率选择器12感应到正确频率的r.f.输入信号，功率开关16则被积分器14的输出端激活，电池17被电连接到操作电路18，从而开始工作。
图2示出本发明的最佳实施例。如图所示，频率选择器12包括一个具有特别谐振频率并对所接收的匹配频率的r.f.信号呈现极低阻抗的小晶体21。晶体21的输出端耦合到一个检波器23，从r.f.输入信号提取一个D.C.控制电压并将这个D.C.控制电压提供给包含两个电容器24、25和一个电阻26的积分器网络。积分器网络平滑来自检波器23的D.C.信号。
积分器网络的输入端耦合至FET开关28的控制输入终端。FET开关28的源极和漏极终端中的一个耦合至电池17。另一功率转移终端作为电路18的供电电压源且通过电阻29接地。显然地，当没有D.C.控制电压呈现于FET开关28的控制输入终端时，这一元件不被激活，电池17就不与电路18电连接。相反地，当D.C.控制电压呈现于FET开关28的控制输入终端时，电池17与电路18电连接，从而提供D.C.功率给电路18进行操作。
由于电池17中的电能只在有效询问信号(以合适频率的r.f.输入信号的形式)被频率选择器12感应到时才被损耗，按照本发明的数据令牌的操作寿命相对于已知的电池永久连接在内部操作电路上的数据令牌大大地延长了。另外，数据令牌操作寿命的延长仅通过增加小成本的晶体21、二极管23、电容器24、25、电阻26、29和FET开关28来获得。这些元件并未明显增加整个装置的重量。进一步地，因为需要操作FET开关28的r.f.基本功率非常小，按照本发明的数据令牌能够在比凭借提供操作功率给所有内部电路的基本功率宽得多的范围进行操作。最后，随着电池存储容量的提高，本发明能够向数据令牌提供更长的操作寿命。
本发明适于各种数据令牌的应用。例如，象上面提到的数据令牌可以包括一个用作r.f.识别装置的智能卡，通过产生r.f.输出信号响应r.f.输入信号以使系统具有控制功能，比如识别卡而令持有者获得通过安全门进入的资格。数据令牌也可以是一个指示数据令牌持有者的位置的定位询问机。数据令牌可以是识别容器和/或其内容的货物容器安检装置。数据令牌可以是用于追踪动物的物理位置，识别家养或者野生动物身上的标签的询问机。数据令牌可以是一个商店货品的读签器，象在超市中使用的r.f.结帐系统，为顾客结算费用并维持目前存货或市场统计。数据令牌可以是一个安装或连接在飞机飞行记录仪上，用以定位飞机失事时飞行记录仪的声纳响应装置。本发明的其它应用在现有技术中还有很多。总之，本发明能够改善内含电池向内部电路供电的数据令牌的操作范围并延长其操作寿命，不论电路应用于何种功能。
尽管以上提供了本发明最佳实施例的具体描述，但现有技术中存在多种可替换的等价结构。例如用于最佳实施例频率选择器12的晶体21，出现于现有技术中的其它低成本、低重量的装置也可选择。所以说本发明不仅限于上述内容。
权利要求
1．一种延长了操作寿命的数据令牌，所述令牌包括一个外壳；与所述外壳相结合并需D.C.功率的操作电路；一个被所述外壳携带的D.C.功率电源；一个开关电路，具有一个控制输入终端和一对耦合于所述电源与所述操作电路之间的功率传送终端；以及一个频率选择器，具有一个耦合至所述开关的所述控制输入终端的输出端和一个输入端，用于感应远端产生信号并产生一个用于所述开关响应所述远端产生信号的操作信号，其中所述电源在没有所述远端产生信号的情况下不与所述操作电路电耦合，当所述频率选择器感应到所述远端产生信号时与所述操作电路电耦合。
2．如权利要求1的发明，其中所述电源包括一个能提供D.C.功率的电池。
3．如权利要求1的发明，其中所述频率选择器包括一个具有谐振频率的晶体，并且其中所述远端产生信号包括该谐振频率信号。
4．如权利要求1的发明，其中所述开关电路包括一个FET开关，其具有一个耦合至所述频率选择器的控制终端和一对耦合于所述电源与所述操作电路之间的功率终端。
5．如权利要求1的发明，进一步包括一个耦合于所述频率选择器与所述开关电路之间，用于平滑由所述频率选择器输出的信号的积分电路。
全文摘要
一种延长了操作寿命的数据令牌,其操作电路需D.C.功率,一个电池向电路提供D.C.电源,一个功率开关耦合于电池与电路之间,且频率选择器用于感应远端产生信号并在信号被接收时操作开关,以使D.C.功率仅当远端产生信号被感应时才供电给电路操作,从而限制电池仅在需要电路操作时才有能量损耗,延长了数据令牌的有效寿命,扩大了操作范围。频率选择器是一个具有特别谐振频率只响应于匹配频率的远端产生信号的晶体。开关是一个FET开关。一个积分电路耦合于频率选择器与FET开关之间以平滑晶体产生的D.C.电压。
文档编号G06K19/077GK1313675SQ0111081
公开日2001年9月19日 申请日期2001年2月16日 优先权日2000年2月17日
发明者林丰杰, 朱生勃 申请人:麦格耐克斯有限公司