专利名称：远距离射频识别装置的制作方法
技术领域：
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以下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。
权利要求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。
专利摘要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。
文档编号G06K9/00GK2454823SQ0120788
公开日2001年10月17日 申请日期2001年3月13日 优先权日2000年10月26日
发明者白世藻 申请人:深圳市世纪潮智能科技有限公司