專利名稱：雙射頻讀卡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻識別技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種基于射頻識別(Radio FrequencyIdentification)技術(shù)和IC卡技術(shù)的雙射頻讀卡器。
背景技術(shù)：
雙射頻讀卡器在計(jì)算機(jī)的控制下與其周圍近距離的電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通訊。因?yàn)殡p射頻讀卡器基于射頻識別(Radio Frequency Identification)技術(shù)通訊頻段為采用433MHZ或900MHZ(可選)，該頻段為公共頻段，無需申請和收費(fèi)，方便應(yīng)用；而與IC卡進(jìn)行通訊的工作頻段為13.56MHZ。為了滿足雙射頻讀卡器實(shí)現(xiàn)上述雙頻段通訊的要求，致使雙射頻讀卡器設(shè)置兩個射頻天線單元，從而增加了雙射頻讀卡器的體積和設(shè)計(jì)難度，不能滿足雙射頻讀卡器小型化和低成本的要求。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明提供一種低成本且小型化的多頻段射頻讀寫電子標(biāo)簽。本發(fā)明還提供一種包含所述雙射頻讀卡器的無線通訊系統(tǒng)。一種雙射頻讀卡器，包括一 RFID讀寫模塊、IC卡讀寫模塊及電磁復(fù)合材料天線；電磁復(fù)合材料天線基于所述RFID讀寫模塊的讀寫控制命令在第一頻段進(jìn)行輻射或接收電磁波信號；所述電磁復(fù)合材料天線還基于IC卡讀寫模塊的讀寫控制命令在第二頻段進(jìn)行輻射或接收電磁波信號。進(jìn)一步地,所述電磁復(fù)合材料天線包括一電磁響應(yīng)單元、用于圍繞所述電磁響應(yīng)單兀設(shè)置的一金屬開口環(huán)及與金屬開口環(huán)的一端相連的饋點(diǎn)，所述電磁響應(yīng)單兀包括一電場率禹合結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述第一頻段為900MHZ或433MHZ ;第二頻段為13. 56MH。進(jìn)一步地，所述電磁響應(yīng)單元還包括四個金屬結(jié)構(gòu)，所述四個金屬結(jié)構(gòu)分別設(shè)置于所述電場稱合結(jié)構(gòu)中且與電場稱合結(jié)構(gòu)相連成一體。進(jìn)一步地，所述電磁響應(yīng)單元還包括四個金屬結(jié)構(gòu)，所述四個金屬結(jié)構(gòu)分別設(shè)置于所述電場稱合結(jié)構(gòu)中且與電場稱合結(jié)構(gòu)f禹合。進(jìn)一步地,所述金屬結(jié)構(gòu)為一對互補(bǔ)式的開口諧振環(huán)金屬結(jié)構(gòu)中的任意一種。進(jìn)一步地，所述金屬結(jié)構(gòu)為一對互補(bǔ)式的互補(bǔ)式的螺旋線金屬結(jié)構(gòu)中的任意一種。進(jìn)一步地，所述金屬結(jié)構(gòu)為一對互補(bǔ)式的彎折線金屬結(jié)構(gòu)中的任意一種。進(jìn)一步地,所述金屬結(jié)構(gòu)為一對互補(bǔ)式的開口螺旋環(huán)金屬結(jié)構(gòu)中的任意一種。進(jìn)一步地，所述開口諧振環(huán)金屬結(jié)構(gòu)通過幾何形狀衍生方式產(chǎn)生開口曲線金屬結(jié)構(gòu)、開口三角形金屬結(jié)構(gòu)及開口多邊形金屬結(jié)構(gòu)中的任意一種。進(jìn)一步地，基于所述開口諧振環(huán)金屬結(jié)構(gòu)形成的互補(bǔ)式衍生結(jié)構(gòu)。一種包含所述雙射頻讀卡器的無線通訊系統(tǒng)，所述無線通訊系統(tǒng)還包括一計(jì)算系統(tǒng)，所述雙射頻讀卡器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制下生成所述讀寫控制命令。相對于現(xiàn)有技術(shù)，采用電磁復(fù)合材料方式設(shè)計(jì)等效于增加了天線物理長度(實(shí)際長度尺寸不增加)，而且此種設(shè)計(jì)使天線覆蓋的頻段寬度和諧振頻點(diǎn)個數(shù)都增加，因此通過設(shè)計(jì)一個電磁復(fù)合材料天線可以代替多個天線，雙射頻讀卡器可以使用一個天線就能實(shí)現(xiàn)多個頻段通訊，使現(xiàn)有雙射頻讀卡器的體積小型化和降低設(shè)計(jì)的成本。


圖I是包含本發(fā)明雙射頻讀卡器的無線通訊系統(tǒng)模塊示意圖；圖2為圖I電磁復(fù)合材料天線的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明電磁復(fù)合材料天線另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；圖4a為圖2所示金屬結(jié)構(gòu)中的一種開口諧振環(huán)金屬結(jié)構(gòu)的平面圖； 圖4b為圖4a所示開口諧振環(huán)金屬結(jié)構(gòu)的一種互補(bǔ)式金屬結(jié)構(gòu)的平面圖；圖5a為圖2所示金屬結(jié)構(gòu)中的一種螺旋線金屬結(jié)構(gòu)的平面圖；圖5b為圖5a所示螺旋線金屬結(jié)構(gòu)的一種互補(bǔ)式金屬結(jié)構(gòu)的平面圖；圖6a為圖2所示金屬結(jié)構(gòu)的一種彎折線金屬結(jié)構(gòu)的平面圖；圖6b為圖6a所示彎折線金屬結(jié)構(gòu)的一種互補(bǔ)式金屬結(jié)構(gòu)的平面圖；圖7a為圖2所示金屬結(jié)構(gòu)中的一種開口螺旋環(huán)金屬結(jié)構(gòu)的平面圖；圖7b為圖7a所示開口螺旋環(huán)金屬結(jié)構(gòu)的一種互補(bǔ)式金屬結(jié)構(gòu)的平面圖；圖8a為圖2所示金屬結(jié)構(gòu)中的一種雙開口螺旋環(huán)金屬結(jié)構(gòu)的平面圖；圖8b為圖8a所示雙開口螺旋環(huán)金屬結(jié)構(gòu)的一種互補(bǔ)式金屬結(jié)構(gòu)的平面圖；圖9是本發(fā)明電磁復(fù)合材料天線第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；圖10是本發(fā)明電磁復(fù)合材料天線第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式請參考圖1，為本發(fā)明基于射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)的雙射頻讀卡器的模塊示意圖，雙射頻讀卡器2在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I的控制下生成讀寫控制命令，雙射頻讀卡器2將所述讀寫控制命令通過電磁復(fù)合材料天線3以電磁波形式向外輻射。電子標(biāo)簽4或IC卡5響應(yīng)該讀取控制命令將數(shù)據(jù)信息回傳給雙射頻讀卡器2。所述雙射頻讀卡器2包括一電磁復(fù)合材料天線3、RFID讀寫模塊22及IC卡讀寫模塊23。電磁復(fù)合材料天線3基于所述RFID讀寫模塊22的讀寫控制命令在第一頻段進(jìn)行輻射或接收電磁波信號；所述電磁復(fù)合材料天線3還基于IC卡讀寫模塊23的讀寫控制命令在第二頻段進(jìn)行輻射或接收電磁波信號。所述電磁復(fù)合材料天線51是由具有一定圖案形狀的人造金屬導(dǎo)電片鏤刻形成。不同圖案形狀的人造金屬導(dǎo)電片使其具有不同的介電常數(shù)和不同的磁導(dǎo)率從而具有不同的電磁響應(yīng)。其中，當(dāng)該人造金屬導(dǎo)電片處于諧振頻段時，該人造金屬導(dǎo)電片將表現(xiàn)出高度的色散特性，所謂高度的色散特性是指該人造金屬導(dǎo)電片的阻抗、容感性、等效的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率隨著頻率會發(fā)生劇烈的變化。通過上述原理從而可以設(shè)計(jì)一個電磁復(fù)合材料天線同時具有433MHZ和13. 56MH兩個頻段諧振頻點(diǎn)，或者900MHZ和13. 56MH兩個頻段諧振頻點(diǎn)的雙頻諧振天線。
在本實(shí)施方式中，所述第一頻段為900MHZ或433MHZ ;所述第二頻段為13. 56MH。所述電磁復(fù)合材料天線的工作頻段為用433MHZ和13. 56MH兩個頻段，或者為900MHZ和13. 56MH兩個頻段。從而通過所述電磁復(fù)合材料天線51同時發(fā)出433MHZ和13. 56MH，或者900MHZ和13. 56MH頻段的電磁波信號以與讀取電子標(biāo)簽4內(nèi)的數(shù)據(jù)信息。電磁復(fù)合材料天線51基于RFID讀寫模塊22的讀寫控制命令輻射900MHZ或433MHZ電磁波信號和接收900MHZ或433MHZ電磁波信號。電磁復(fù)合材料天線51基于IC卡讀寫模塊23的讀寫控制命令福射13. 56MH電磁波信號并接收13. 56MH電磁波信號。所述電磁復(fù)合材料天線51接收電電磁波信號來自一基于射頻識別(Radio Frequency Identification)技術(shù)的電子標(biāo)簽4或者來自一 IC卡5。在其他實(shí)施方式，所述電子標(biāo)簽4和IC卡5為一整體裝置。請參考圖2，電磁復(fù)合材料天線51包括一電磁響應(yīng)單元120、用于包裹所述電磁響應(yīng)單元120的一金屬開口環(huán)121及與金屬開口環(huán)121的一端延長末端相連的饋點(diǎn)123。所述饋點(diǎn)123用于接收RFID模塊52及IC卡模塊53的發(fā)送的電信號。所述電磁響應(yīng)單元 120包括一個電場稱合結(jié)構(gòu)(electric-field-coupled,縮寫ELC)。此種設(shè)計(jì)等效于增加了天線物理長度(實(shí)際長度尺寸不增加)，這樣就可以在極小的空間內(nèi)設(shè)計(jì)出工作在極低工作頻率下的射頻天線。解決傳統(tǒng)天線在低頻工作時天線受控空間面積的物理局限。請一并參閱圖2和圖3，電磁復(fù)合材料天線的結(jié)構(gòu)圖和本發(fā)明天線第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。為了實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和更好提高電磁復(fù)合材料天線51的性能，還可以將其進(jìn)一步設(shè)計(jì)，即所述電磁復(fù)合材料天線51還包括至少一個金屬結(jié)構(gòu)122，即在所述電磁響應(yīng)單元123的電場f禹合結(jié)構(gòu)(electric-field-coupled,縮寫ELC)中嵌套至少一個金屬結(jié)構(gòu)122。在本實(shí)施方式中，在電場I禹合結(jié)構(gòu)(ELC)中嵌套分別四個相同的金屬結(jié)構(gòu)122且與電場率禹合結(jié)構(gòu)相連成一體(如圖3所示)。在本其他方式中，所述四個相同的金屬結(jié)構(gòu)122可以直接與電場耦合結(jié)構(gòu)采用電場耦合或電感耦合方式連接。上述四個金屬結(jié)構(gòu)122中的至少兩個金屬結(jié)構(gòu)的形狀不相同，即所述四個金屬結(jié)構(gòu)122可以完全不相同和部分不相同。各種無線通訊裝置都可以采用本發(fā)明中的電磁復(fù)合材料天線51，但是為了電磁復(fù)合材料天線51與各種無線通訊裝置之間的阻抗匹配或者實(shí)現(xiàn)多模工作模式，所述金屬結(jié)構(gòu)122可以采用各種對電磁波響應(yīng)的金屬結(jié)構(gòu)及其衍生結(jié)構(gòu)。如所述金屬結(jié)構(gòu)122可選用互補(bǔ)式的開口諧振環(huán)金屬結(jié)構(gòu)(如圖4a、4b所示)，即如圖4a、4b所示兩種金屬結(jié)構(gòu)的形狀形成互補(bǔ)。所述圖4a和4b所示金屬結(jié)構(gòu)122相互形成一對互補(bǔ)式的開口諧振環(huán)金屬結(jié)構(gòu)。由于如圖4a所示的金屬結(jié)構(gòu)122未設(shè)置有連接末端，因此圖4a所示的金屬結(jié)構(gòu)122可以采用耦合方式設(shè)置于電磁復(fù)合材料天線51中，從而形成本發(fā)明的所述天線10 (如圖9所示)。同理，圖4b所示也未設(shè)置由連接末端，也可采用耦合方式設(shè)置于電磁復(fù)合材料天線51中。所述金屬結(jié)構(gòu)122還可選用如圖5a和5b所示的一對互補(bǔ)式螺旋線金屬結(jié)構(gòu)、如圖6a和6b所不的一對互補(bǔ)式彎折線金屬結(jié)構(gòu)、如圖7a和7b所不的一對互補(bǔ)式的開口螺旋環(huán)金屬結(jié)構(gòu)及如圖8a和8b所不的一對互補(bǔ)式的雙開口螺旋環(huán)金屬結(jié)構(gòu)。若所述金屬結(jié)構(gòu)122設(shè)置有連接末端，則所述金屬結(jié)構(gòu)122可以與電磁復(fù)合材料天線51直接相連，如圖6b金屬結(jié)構(gòu)122。請一并參閱圖10，將如圖6b金屬結(jié)構(gòu)122電連接于電磁復(fù)合材料天線51的電場耦合結(jié)構(gòu)上，從而獲得本發(fā)明衍生的天線10。在上述各種金屬結(jié)構(gòu)122形成各種的彎折處都是呈直角形狀的。在其他實(shí)施方式中，金屬結(jié)構(gòu)122形成各種的彎折處為圓角，如電磁響應(yīng)單元120的彎折處的圓角形狀。所述金屬結(jié)構(gòu)122可以由一種或者是通過前面幾種結(jié)構(gòu)衍生、復(fù)合或組陣得到的金屬結(jié)構(gòu)。衍生分為兩種，一種是幾何形狀衍生，另一種是擴(kuò)展衍生。此處的幾何形狀衍生是指功能類似、形狀不同的結(jié)構(gòu)衍生，例如由方框類結(jié)構(gòu)衍生開口曲線金屬結(jié)構(gòu)、開口三角形金屬結(jié)構(gòu)、開口多邊形金屬結(jié)構(gòu)及其它不同的多邊形類結(jié)構(gòu)，以圖4a所示的開口諧振金屬子環(huán)結(jié)構(gòu)為例，由上述幾何形狀衍生方式從而得出相對應(yīng)的互補(bǔ)式衍生結(jié)構(gòu)，如基于所述開口諧振環(huán)金屬結(jié)構(gòu)形成的互補(bǔ)式衍生結(jié)構(gòu)。此處的擴(kuò)展衍生即在圖4至圖8的金屬結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上相互復(fù)合疊加形成符合金屬結(jié)構(gòu)；此處的復(fù)合是指，如圖4至圖8所示的至少兩個金屬結(jié)構(gòu)復(fù)合疊加形成一個復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)122。在本發(fā)明中，電磁復(fù)合材料天線51直接嵌入在電子標(biāo)簽基板內(nèi)且為銅或銀材料制成。優(yōu)選為銅，價格低廉，導(dǎo)電性能好。為了實(shí)現(xiàn)更好阻抗匹配，電磁復(fù)合材料天線51也 為銅和銀組合，例如，電磁響應(yīng)單元120和金屬結(jié)構(gòu)122采用銀材料制成，而金屬開口環(huán)121與饋點(diǎn)123采用銅材料制成，如此可以得出多種銅和銀組合制成的電磁復(fù)合材料天線51。本發(fā)明中，關(guān)于上述電磁復(fù)合材料天線51的加工制造，只要滿足本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理，可以采用各種制造方式。最普通的方法是使用各類印刷電路板(PCB)的制造方法，當(dāng)然，金屬化的通孔，雙面覆銅的PCB制造也能滿足本發(fā)明的加工要求。除此加工方式，還可以根據(jù)實(shí)際的需要引入其它加工手段，如本發(fā)明中的電子標(biāo)簽5中所使用的導(dǎo)電銀漿油墨加工方式、各類可形變器件的柔性PCB加工、鐵片天線的加工方式以及鐵片與PCB組合的加工方式。其中，鐵片與PCB組合加工方式是指利用PCB的精確加工來完成天線微槽結(jié)構(gòu)的加工，用鐵片來完成其它輔助部分。另外，還可以通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法來加工。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙射頻讀卡器，其特征在于，所述雙射頻讀卡器包括一 RFID讀寫模塊、IC卡讀寫模塊及電磁復(fù)合材料天線；電磁復(fù)合材料天線基于所述RFID讀寫模塊的讀寫控制命令在第一頻段進(jìn)行輻射或接收電磁波信號；所述電磁復(fù)合材料天線還基于IC卡讀寫模塊的讀寫控制命令在第二頻段進(jìn)行輻射或接收電磁波信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙射頻讀卡器，其特征在于，所述電磁復(fù)合材料天線包括一電磁響應(yīng)單兀、用于圍繞所述電磁響應(yīng)單兀設(shè)置的一金屬開口環(huán)及與金屬開口環(huán)的一端相連的饋點(diǎn)，所述電磁響應(yīng)單元包括一電場稱合結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙射頻讀卡器，其特征在于，所述第一頻段為900MHZ或433MHZ ;第二頻段為 13. 56MH。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙射頻讀卡器，其特征在于，所述電磁響應(yīng)單元還包括四個金屬結(jié)構(gòu)，所述四個金屬結(jié)構(gòu)分別設(shè)置于所述電場耦合結(jié)構(gòu)中且與電場耦合結(jié)構(gòu)相連成一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙射頻讀卡器，其特征在于，所述電磁響應(yīng)單元還包括四個金屬結(jié)構(gòu)，所述四個金屬結(jié)構(gòu)分別設(shè)置于所述電場耦合結(jié)構(gòu)中且與電場耦合結(jié)構(gòu)耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的雙射頻讀卡器，其特征在于，所述金屬結(jié)構(gòu)為一對互補(bǔ)式的開口諧振環(huán)金屬結(jié)構(gòu)中的任意一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的雙射頻讀卡器，其特征在于，所述金屬結(jié)構(gòu)為一對互補(bǔ)式的互補(bǔ)式的螺旋線金屬結(jié)構(gòu)中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的雙射頻讀卡器，其特征在于，所述金屬結(jié)構(gòu)為一對互補(bǔ)式的彎折線金屬結(jié)構(gòu)中的任意一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的雙射頻讀卡器，其特征在于，所述金屬結(jié)構(gòu)為一對互補(bǔ)式的開口螺旋環(huán)金屬結(jié)構(gòu)中的任意一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙射頻讀卡器，其特征在于，所述開口諧振環(huán)金屬結(jié)構(gòu)通過幾何形狀衍生方式產(chǎn)生開口曲線金屬結(jié)構(gòu)、開口三角形金屬結(jié)構(gòu)及開口多邊形金屬結(jié)構(gòu)中的任意一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙射頻讀卡器，其特征在于，基于所述開口諧振環(huán)金屬結(jié)構(gòu)形成的互補(bǔ)式衍生結(jié)構(gòu)。
12.一種包含權(quán)利要求I至11任意一項(xiàng)所述雙射頻讀卡器的無線通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述無線通訊系統(tǒng)還包括一計(jì)算系統(tǒng)，所述雙射頻讀卡器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制下生成所述讀寫控制命令。
全文摘要
一種雙射頻讀卡器包括一RFID讀寫模塊、IC卡讀寫模塊及電磁復(fù)合材料天線；電磁復(fù)合材料天線基于所述RFID讀寫模塊的讀寫控制命令在第一頻段進(jìn)行輻射或接收電磁波信號；所述電磁復(fù)合材料天線還基于IC卡讀寫模塊的讀寫控制命令在第二頻段進(jìn)行輻射或接收電磁波信號。采用電磁復(fù)合材料方式設(shè)計(jì)等效于增加了天線物理長度(實(shí)際長度尺寸不增加)，而且此種設(shè)計(jì)使天線覆蓋的頻段寬度和諧振頻點(diǎn)個數(shù)都增加，因此通過設(shè)計(jì)一個電磁復(fù)合材料天線可以代替多個天線，雙射頻讀卡器可以使用一個天線就能實(shí)現(xiàn)多個頻段通訊，使現(xiàn)有雙射頻雙射頻讀卡器的體積小型化和降低設(shè)計(jì)的成本。本發(fā)明還提供一種包含所述雙射頻讀卡器的無線通訊系統(tǒng)。
文檔編號G06K17/00GK102880883SQ20111019695
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者劉若鵬, 趙治亞, 尹武 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司