專利名稱：一種本式電子證件讀寫設備的天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及非接觸式集成電路卡讀寫設備領域，特別涉及一種本 式電子證件讀寫設備的天線。
技術背景傳統(tǒng)的本式證件一般包含持證人的照片等圖像信息和姓名、身份等文字信息，通常采用OCR閱讀機進行機讀。隨著非接觸式集成電路 卡技術的發(fā)展和普及，人們開始在傳統(tǒng)的本式證件中加入非接觸式集 成電路芯片，以增強本式證件的安全性、可重用性和可擴展性，構成 本式電子證件。根據(jù)目前市面上流通的本式電子證件的現(xiàn)狀，本式電 子證件內(nèi)部的非接觸式集成電路芯片可能在本式電子證件的各個不 同的頁面內(nèi)，即可能位于本式電子證件的封面或封底，或者是位于本 式電子證件的中間頁等不同位置。因此，要閱讀本式電子證件的內(nèi)部 電子信息，還需要在傳統(tǒng)的OCR證件閱讀機內(nèi)部增加射頻讀寫部件。 在目前的技術條件下，這種射頻讀寫部件由電源模塊、控制模塊、射 頻模塊、阻抗匹配和濾波模塊、射頻信號傳輸線和天線組成。其中， 電源模塊用來為整個設備供電，控制模塊用來控制射頻讀寫部件的工 作流程，射頻模塊將控制模塊發(fā)來的命令調(diào)制在載波上，并將收到的 已調(diào)波解調(diào)成控制模塊可以識別的命令格式，阻抗匹配和濾波模塊調(diào) 整輸出信號的質(zhì)量和阻抗，天線用于向需要閱讀的本式電子證件發(fā)送 已調(diào)波并接收本式電子證件返回的信號。目前能夠同時使用光學方式和射頻方式完成對本式電子證件內(nèi)部信息讀寫的本式電子證件閱讀 設備， 一般采用一個單回路天線或兩個分立的單回路天線的構造方 式。采用一個單回路天線的形式就需要多次放卡才能完成對本式電子 證件內(nèi)部的信息的閱讀，效率較低。如采用兩個單回路天線的形式， 射頻讀寫部件需要分別通過兩個天線去判斷本式電子證件內(nèi)部非接 觸式集成電路芯片的位置，并在確定位置之后通過對應的天線完成對 非接觸式集成電路芯片內(nèi)部信息的讀寫。這種使用兩個天線閱讀本式 電子證件內(nèi)部信息的方式存在以下缺點-射頻模塊的電路設計難度和成本較高。如果為每一塊天線單獨配 置一個射頻模塊，成本就會大幅增加，如果使用一個射頻模塊控制兩 個天線，阻抗匹配和濾波模塊的設計難度和成本就會成倍增加。并且 會使控制模塊的設計難度和成本大幅提高。閱讀速度較慢。在閱讀本式電子證件內(nèi)部電子信息時，需要通過 軟件切換兩個天線的工作狀態(tài)，即讓兩個天線輪換工作，以判斷證 件內(nèi)部非接觸式集成電路芯片的位置。因此，不可避免地增加讀寫的 時間，使讀寫速度變慢、效率變低。綜上所述，現(xiàn)有技術中的缺點主要是必須采用兩個天線才能夠保 證放置本式電子證件一次就能完成對其內(nèi)部電子信息的自動讀寫。否 則就需要多次放置本式電子證件，這樣不僅太繁瑣而且會降低效率， 而這種采用兩個天線的技術方案則存在著射頻控制模塊的電路設計 難度和成本較高、讀寫速度較慢、兩個天線之間存在相互干擾、輸出 能量損耗增大和讀寫成功率下降等缺點
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述已有技術的不足之處，提出一種本 式電子證件讀寫設備的天線。本發(fā)明的一種本式電子證件讀寫設備的天線由兩個天線導體環(huán) 路、與天線導體環(huán)路連接的阻抗匹配網(wǎng)絡、與阻抗匹配網(wǎng)絡連接的射 頻連接頭以及天線基板構成，金屬天線線圈從射頻連接頭出發(fā)，經(jīng)一 次或多次環(huán)繞再次回到射頻連接頭，形成了電流大小相等、方向相反 的兩個天線導體環(huán)路。根據(jù)法拉第電磁感應定律，在同一時刻兩個天 線導體環(huán)路內(nèi)形成的磁場的方向是相反的。因此，整個天線導體環(huán)路 構成了一個完整的磁場空間。當天線處于工作狀態(tài)時，兩個天線導體 環(huán)路之間就不會相互干擾，即不會造成能量上的相互削弱，提高了讀 寫的成功率和速度，并可獲得更好的電磁兼容性。在射頻輸入能量允 許的情況下，還可以根據(jù)上述原理構成多個閉合環(huán)路的天線。本發(fā)明天線的阻抗匹配網(wǎng)絡模塊由電阻和電容構成。其中，電阻和天線線圈的電阻一起構成用于調(diào)整天線的品質(zhì)因數(shù)的天線電阻；電 容與天線線圈的電感和天線的電阻一起構成諧振阻抗匹配電路，使天線諧振在由射頻連接頭輸入的諧振頻率上，并使天線的輸出阻抗與射 頻連接頭的輸入阻抗匹配。本發(fā)明有效地解決了 一次完成本式電子證件內(nèi)部非接觸式集成 電路芯片讀寫操作的問題，能夠同時閱讀證件內(nèi)部多個區(qū)域內(nèi)的ic 卡，提高了讀寫的成功率和速度，同時也避免了兩個天線之間的相互 干擾，具有良好的電磁兼容性和阻抗匹配平衡特性，同時降低了本式 電子證件讀寫設備設計的難度和成本，使讀寫設備的輸出能量得到了充分利用。
圖1是本發(fā)明所述一種本式電子證件讀寫設備的天線的結構示 意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明所述一種本式電子證件 讀寫設備的天線作進一步詳細的說明。如圖1所示，本發(fā)明的一種本 式電子證件讀寫設備的天線由下天線導體環(huán)路5和上天線導體環(huán)路 6、與下天線導體環(huán)路5和上天線導體環(huán)路6連接的阻抗匹配網(wǎng)絡3、 與阻抗匹配網(wǎng)絡3連接的射頻連接頭4以及下天線基板1和上天線基 板2構成，金屬天線線圈從射頻連接頭4出發(fā)，經(jīng)一次或多次環(huán)繞再 次回到射頻連接頭4，形成了電流大小相等、方向相反的下天線導體 環(huán)路5和上天線導體環(huán)路6。下天線導體環(huán)路5和上天線導體環(huán)路6可以采用通用印制電路板 工藝的覆銅，也可以是各種規(guī)格的漆包線、或一般及特殊的導線；可 以是單匝環(huán)路，也可以是多匝環(huán)路；下天線導體環(huán)路5和上天線導體環(huán)路6所在平面的形狀可以是任意形狀；下天線導體環(huán)路5和上天線 導體環(huán)路6可以小到半徑為5mm圓形所包含的面積，也可以大到長 2000mm、寬1200mm的矩形所包含的面積。本發(fā)明天線的阻抗匹配網(wǎng)絡模塊3由電阻和電容構成，電容C1 與電阻R1串聯(lián)后一端連接到射頻連接頭4，另一端連接到下天線導
體環(huán)路5，電容C2與電阻R2串聯(lián)后， 一端連接到射頻連接頭4，另 一端連接到下天線導體環(huán)路5，電容C3的一端分別與電容C1和電阻 Rl連接，電容C3的另一端分別與電容C2和電阻R2連接。其中電 阻Rl、 R2和天線線圈的電阻一起構成用于調(diào)整天線品質(zhì)因數(shù)的天線 電阻，電容C1 C3與天線線圈的電感和天線的電阻一起構成諧振阻 抗匹配電路，使天線諧振在由射頻連接頭4輸入的諧振頻率上，并使 天線的輸出阻抗與射頻連接頭4的輸入阻抗匹配。其中，Rl和R2阻 值相等，C1和C2容值相等。這種阻抗匹配電路的形式構成了保證了 天線兩個輸出端電特性的平衡，具有更好的電磁兼容性。阻抗匹配網(wǎng)絡模塊3的每個電阻和電容可以采用一個或多個電 阻和電容的并聯(lián)和串聯(lián)實現(xiàn)。本實施例中阻抗匹配網(wǎng)絡3中元件的具體參數(shù)為R1二R2二0. 1 5. 0 Q ; Cl=C2=C3=30 80pF。天線導體環(huán)路附著的下天線基板1和上天線基板2可以是通用的 印制電路板基材、有機玻璃、塑料、紙板等非導磁材料，也可以是磁 場可穿透的鋁、銅等軟導體材料，或采用無導體環(huán)路基板即無骨架的 線圈。本發(fā)明天線也可以用在除本式證件以外的非接觸式集成電路讀 寫設備中。本發(fā)明不限于上述實施例，對于本領域技術人員來說，對本發(fā)明 的上述實施例所做出的任何改進或變更都不會超出僅以舉例的方式 示出的本發(fā)明的實施例和所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種本式電子證件讀寫設備的天線，其特征在于，包括以下部分兩個電流大小相等、方向相反的下天線導體環(huán)路(5)和上天線導體環(huán)路(6)，與下天線導體環(huán)路(5)和上天線導體環(huán)路(6)連接的阻抗匹配網(wǎng)絡(3)、與阻抗匹配網(wǎng)絡(3)連接的射頻連接頭(4)以及下天線基板(1)和上天線基板(2)，天線線圈從射頻連接頭(4)出發(fā)，經(jīng)一次或多次環(huán)繞再次回到射頻連接頭。
2. 如權利要求1所述的本式電子證件讀寫設備的天線，其特征在于: 所述的天線的阻抗匹配網(wǎng)絡(3)由電阻R1和R2和電容C1、 C2、 C3構 成，電容C1與電阻R1串聯(lián)后一端連接到射頻連接頭(4)，另一端連接 到下天線導體環(huán)路(5)，電容C2與電阻R2串聯(lián)后， 一端連接到射頻連 接頭(4)，另一端連接到下天線導體環(huán)路(5)，電容C3的一端分別與 電容C1和電阻R1連接，電容C3的另一端分別與電容C2和電阻R2連接。
3. 如權利要求2所述的本式電子證件讀寫設備的天線，其特征在于: 所述的天線的阻抗匹配網(wǎng)絡(3)的電阻R1和R2阻值相等，電容C1和 C2容值相等。
4. 如權利要求1所述的本式電子證件讀寫設備的天線，其特征在于: 所述的下天線導體環(huán)路(5)和上天線導體環(huán)路(6)采用覆銅通用印制 電路板、單匝環(huán)路或多匝的漆包線、導線之一。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種本式電子證件讀寫設備的天線，其由下天線導體環(huán)路(5)和上天線導體環(huán)路(6)、與下天線導體環(huán)路(5)和上天線導體環(huán)路(6)連接的阻抗匹配網(wǎng)絡(3)、與阻抗匹配網(wǎng)絡(3)連接的射頻連接頭(4)以及下天線基板(1)和上天線基板(2)構成，金屬天線線圈從射頻連接頭(4)出發(fā)，經(jīng)一次或多次環(huán)繞再次回到射頻連接頭，阻抗匹配網(wǎng)絡部分(3)由電阻和電容構成。本發(fā)明能夠同時閱讀證件內(nèi)部多個區(qū)域的非接觸式集成電路芯片且避免了天線之間的相互干擾問題，提高了讀寫的成功率和速度，具有良好的電磁兼容性和阻抗匹配平衡特性，同時降低了本式電子證件讀寫設備設計的難度和成本，并充分利用了能量。
文檔編號H01Q7/00GK101150221SQ20071017599
公開日2008年3月26日 申請日期2007年10月17日 優(yōu)先權日2007年10月17日
發(fā)明者張之津, 剛 李, 熠 肖, 林 譚 申請人:公安部第一研究所