专利名称：一种本式电子证件读写设备的天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及非接触式集成电路卡读写设备领域，特别涉及一种本 式电子证件读写设备的天线。
技术背景传统的本式证件一般包含持证人的照片等图像信息和姓名、身份等文字信息，通常采用OCR阅读机进行机读。随着非接触式集成电路 卡技术的发展和普及，人们开始在传统的本式证件中加入非接触式集 成电路芯片，以增强本式证件的安全性、可重用性和可扩展性，构成 本式电子证件。根据目前市面上流通的本式电子证件的现状，本式电 子证件内部的非接触式集成电路芯片可能在本式电子证件的各个不 同的页面内，即可能位于本式电子证件的封面或封底，或者是位于本 式电子证件的中间页等不同位置。因此，要阅读本式电子证件的内部 电子信息，还需要在传统的OCR证件阅读机内部增加射频读写部件。 在目前的技术条件下，这种射频读写部件由电源模块、控制模块、射 频模块、阻抗匹配和滤波模块、射频信号传输线和天线组成。其中， 电源模块用来为整个设备供电，控制模块用来控制射频读写部件的工 作流程，射频模块将控制模块发来的命令调制在载波上，并将收到的 已调波解调成控制模块可以识别的命令格式，阻抗匹配和滤波模块调 整输出信号的质量和阻抗，天线用于向需要阅读的本式电子证件发送 已调波并接收本式电子证件返回的信号。目前能够同时使用光学方式和射频方式完成对本式电子证件内部信息读写的本式电子证件阅读 设备， 一般采用一个单回路天线或两个分立的单回路天线的构造方 式。采用一个单回路天线的形式就需要多次放卡才能完成对本式电子 证件内部的信息的阅读，效率较低。如采用两个单回路天线的形式， 射频读写部件需要分别通过两个天线去判断本式电子证件内部非接 触式集成电路芯片的位置，并在确定位置之后通过对应的天线完成对 非接触式集成电路芯片内部信息的读写。这种使用两个天线阅读本式 电子证件内部信息的方式存在以下缺点-射频模块的电路设计难度和成本较高。如果为每一块天线单独配 置一个射频模块，成本就会大幅增加，如果使用一个射频模块控制两 个天线，阻抗匹配和滤波模块的设计难度和成本就会成倍增加。并且 会使控制模块的设计难度和成本大幅提高。阅读速度较慢。在阅读本式电子证件内部电子信息时，需要通过 软件切换两个天线的工作状态，即让两个天线轮换工作，以判断证 件内部非接触式集成电路芯片的位置。因此，不可避免地增加读写的 时间，使读写速度变慢、效率变低。综上所述，现有技术中的缺点主要是必须采用两个天线才能够保 证放置本式电子证件一次就能完成对其内部电子信息的自动读写。否 则就需要多次放置本式电子证件，这样不仅太繁琐而且会降低效率， 而这种采用两个天线的技术方案则存在着射频控制模块的电路设计 难度和成本较高、读写速度较慢、两个天线之间存在相互干扰、输出 能量损耗增大和读写成功率下降等缺点
发明内容
本发明的目的是为了克服上述已有技术的不足之处，提出一种本 式电子证件读写设备的天线。本发明的一种本式电子证件读写设备的天线由两个天线导体环 路、与天线导体环路连接的阻抗匹配网络、与阻抗匹配网络连接的射 频连接头以及天线基板构成，金属天线线圈从射频连接头出发，经一 次或多次环绕再次回到射频连接头，形成了电流大小相等、方向相反 的两个天线导体环路。根据法拉第电磁感应定律，在同一时刻两个天 线导体环路内形成的磁场的方向是相反的。因此，整个天线导体环路 构成了一个完整的磁场空间。当天线处于工作状态时，两个天线导体 环路之间就不会相互干扰，即不会造成能量上的相互削弱，提高了读 写的成功率和速度，并可获得更好的电磁兼容性。在射频输入能量允 许的情况下，还可以根据上述原理构成多个闭合环路的天线。本发明天线的阻抗匹配网络模块由电阻和电容构成。其中，电阻和天线线圈的电阻一起构成用于调整天线的品质因数的天线电阻；电 容与天线线圈的电感和天线的电阻一起构成谐振阻抗匹配电路，使天线谐振在由射频连接头输入的谐振频率上，并使天线的输出阻抗与射 频连接头的输入阻抗匹配。本发明有效地解决了 一次完成本式电子证件内部非接触式集成 电路芯片读写操作的问题，能够同时阅读证件内部多个区域内的ic 卡，提高了读写的成功率和速度，同时也避免了两个天线之间的相互 干扰，具有良好的电磁兼容性和阻抗匹配平衡特性，同时降低了本式 电子证件读写设备设计的难度和成本，使读写设备的输出能量得到了充分利用。
图1是本发明所述一种本式电子证件读写设备的天线的结构示 意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明所述一种本式电子证件 读写设备的天线作进一步详细的说明。如图1所示，本发明的一种本 式电子证件读写设备的天线由下天线导体环路5和上天线导体环路 6、与下天线导体环路5和上天线导体环路6连接的阻抗匹配网络3、 与阻抗匹配网络3连接的射频连接头4以及下天线基板1和上天线基 板2构成，金属天线线圈从射频连接头4出发，经一次或多次环绕再 次回到射频连接头4，形成了电流大小相等、方向相反的下天线导体 环路5和上天线导体环路6。下天线导体环路5和上天线导体环路6可以采用通用印制电路板 工艺的覆铜，也可以是各种规格的漆包线、或一般及特殊的导线；可 以是单匝环路，也可以是多匝环路；下天线导体环路5和上天线导体环路6所在平面的形状可以是任意形状；下天线导体环路5和上天线 导体环路6可以小到半径为5mm圆形所包含的面积，也可以大到长 2000mm、宽1200mm的矩形所包含的面积。本发明天线的阻抗匹配网络模块3由电阻和电容构成，电容C1 与电阻R1串联后一端连接到射频连接头4，另一端连接到下天线导
体环路5，电容C2与电阻R2串联后， 一端连接到射频连接头4，另 一端连接到下天线导体环路5，电容C3的一端分别与电容C1和电阻 Rl连接，电容C3的另一端分别与电容C2和电阻R2连接。其中电 阻Rl、 R2和天线线圈的电阻一起构成用于调整天线品质因数的天线 电阻，电容C1 C3与天线线圈的电感和天线的电阻一起构成谐振阻 抗匹配电路，使天线谐振在由射频连接头4输入的谐振频率上，并使 天线的输出阻抗与射频连接头4的输入阻抗匹配。其中，Rl和R2阻 值相等，C1和C2容值相等。这种阻抗匹配电路的形式构成了保证了 天线两个输出端电特性的平衡，具有更好的电磁兼容性。阻抗匹配网络模块3的每个电阻和电容可以采用一个或多个电 阻和电容的并联和串联实现。本实施例中阻抗匹配网络3中元件的具体参数为R1二R2二0. 1 5. 0 Q ; Cl=C2=C3=30 80pF。天线导体环路附着的下天线基板1和上天线基板2可以是通用的 印制电路板基材、有机玻璃、塑料、纸板等非导磁材料，也可以是磁 场可穿透的铝、铜等软导体材料，或采用无导体环路基板即无骨架的 线圈。本发明天线也可以用在除本式证件以外的非接触式集成电路读 写设备中。本发明不限于上述实施例，对于本领域技术人员来说，对本发明 的上述实施例所做出的任何改进或变更都不会超出仅以举例的方式 示出的本发明的实施例和所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种本式电子证件读写设备的天线，其特征在于，包括以下部分两个电流大小相等、方向相反的下天线导体环路(5)和上天线导体环路(6)，与下天线导体环路(5)和上天线导体环路(6)连接的阻抗匹配网络(3)、与阻抗匹配网络(3)连接的射频连接头(4)以及下天线基板(1)和上天线基板(2)，天线线圈从射频连接头(4)出发，经一次或多次环绕再次回到射频连接头。
2. 如权利要求1所述的本式电子证件读写设备的天线，其特征在于: 所述的天线的阻抗匹配网络(3)由电阻R1和R2和电容C1、 C2、 C3构 成，电容C1与电阻R1串联后一端连接到射频连接头(4)，另一端连接 到下天线导体环路(5)，电容C2与电阻R2串联后， 一端连接到射频连 接头(4)，另一端连接到下天线导体环路(5)，电容C3的一端分别与 电容C1和电阻R1连接，电容C3的另一端分别与电容C2和电阻R2连接。
3. 如权利要求2所述的本式电子证件读写设备的天线，其特征在于: 所述的天线的阻抗匹配网络(3)的电阻R1和R2阻值相等，电容C1和 C2容值相等。
4. 如权利要求1所述的本式电子证件读写设备的天线，其特征在于: 所述的下天线导体环路(5)和上天线导体环路(6)采用覆铜通用印制 电路板、单匝环路或多匝的漆包线、导线之一。
全文摘要
本发明公开了一种本式电子证件读写设备的天线，其由下天线导体环路(5)和上天线导体环路(6)、与下天线导体环路(5)和上天线导体环路(6)连接的阻抗匹配网络(3)、与阻抗匹配网络(3)连接的射频连接头(4)以及下天线基板(1)和上天线基板(2)构成，金属天线线圈从射频连接头(4)出发，经一次或多次环绕再次回到射频连接头，阻抗匹配网络部分(3)由电阻和电容构成。本发明能够同时阅读证件内部多个区域的非接触式集成电路芯片且避免了天线之间的相互干扰问题，提高了读写的成功率和速度，具有良好的电磁兼容性和阻抗匹配平衡特性，同时降低了本式电子证件读写设备设计的难度和成本，并充分利用了能量。
文档编号H01Q7/00GK101150221SQ20071017599
公开日2008年3月26日 申请日期2007年10月17日 优先权日2007年10月17日
发明者张之津, 刚 李, 熠 肖, 林 谭 申请人:公安部第一研究所