專利名稱：一種近距離通訊多頻段天線裝置及其應(yīng)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及近距離無線通訊領(lǐng)域，尤其是一種近距離通訊多頻段天線裝置及其應(yīng)用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有移動(dòng)支付技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)近距離安全支付交易，主要方案有基于13. 56MHz的非接觸技術(shù)及NFC (Near Field Communication,近距離無線通訊技術(shù))技術(shù)方案和基于2. 4GHz的RFID-SM方案。NFC技術(shù)方案為工作頻段為13. 56MHz，其讀卡器裝置通過13. 56MHz天線發(fā)射、接收數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)讀卡器與移動(dòng)終端間的交易?；?. 4GHz的RFID-SIM方案利用低頻磁耦合線圈和2. 4G射頻天線實(shí)現(xiàn)近距離無線接收及發(fā)送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)刷卡交易，低頻磁耦合線圈用于距離控制，2. 4G射頻天線實(shí)現(xiàn)讀卡器與卡間無線數(shù)據(jù)交互。中國(guó)專利申請(qǐng)200810217967. X公開了該相關(guān)技術(shù)方法。在多方案共存的市場(chǎng)狀態(tài)下，現(xiàn)階 段有POS機(jī)廠商通過接入該兩種不同方案的讀卡器模塊，設(shè)置不同的刷卡交易位置及提醒標(biāo)識(shí)來實(shí)現(xiàn)不同用戶的刷卡需求，這必然導(dǎo)致用戶刷卡前必須判斷所持卡片所采用的技術(shù)方案和對(duì)應(yīng)的刷卡區(qū)域的不便，同時(shí)將導(dǎo)致POS機(jī)由于設(shè)置多個(gè)刷卡區(qū)域所導(dǎo)致的面積體積增大。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種近距離通訊多頻段天線裝置及其與應(yīng)用系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)同一區(qū)域內(nèi)多頻段天線的兼容，能夠?yàn)橛脩籼峁┙y(tǒng)一刷卡標(biāo)識(shí)區(qū)域且能支持多種移動(dòng)通訊終端。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種近距離通訊多頻段天線裝置，它包括接口模塊和與接口模塊連接的低頻磁耦合線圈、13. 56MHz天線模塊和2. 4GHz射頻天線模塊，所述低頻磁耦合線圈和13. 56MHz天線模塊間隔設(shè)置，
所述低頻磁耦合線圈，通過接口模塊與主控裝置進(jìn)行連接，發(fā)送低頻交變磁場(chǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)通訊終端；
所述13. 56MHz天線模塊發(fā)射射頻信號(hào)，通過接口模塊與主控裝置進(jìn)行連接，并與移動(dòng)通訊終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
所述2. 4GHz射頻天線模塊，通過接口模塊與主控裝置進(jìn)行連接，并與移動(dòng)通訊終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將多個(gè)頻段天線模塊集成在一起，使得客戶在刷卡時(shí)，不用判斷所持卡片所采用的技術(shù)方案，即卡片收發(fā)數(shù)據(jù)采用的頻段，也不用判斷哪個(gè)刷卡區(qū)域適應(yīng)的刷卡方案，就可以進(jìn)行刷卡操作，使得用戶操作便捷方便，更易推廣。本發(fā)明將多個(gè)頻段天線模塊集成在一起，該天線裝置所占用的體積和面積減小，并且可以根據(jù)安裝環(huán)境設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的天線，使得其具有易安裝、結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)等有點(diǎn)。根據(jù)各個(gè)頻段不同特性，利用低頻磁耦合線圈和13. 56MHz天線模塊之間的間距，由于間距的存在使得低頻磁耦合線圈和13. 56MHz天線模塊之間減小干擾，以及解決13. 56M卡片的刷卡的盲區(qū)問題，并且保持13. 56M卡片的刷卡效果。進(jìn)一步的,所述13. 56MHz天線模塊位于所述低頻磁稱合線圈的上方，13. 56MHz天線模塊和所述低頻磁稱合線圈之間的間距為Imm 10mm。進(jìn)一步的,所述13. 56MHz天線模塊位于低頻磁稱合線圈的下方或13. 56MHz天線模塊與低頻磁耦合線圈位于同一平面，13. 56MHz天線模塊和所述低頻磁耦合線圈之間的水平方向的間距大于5mm。進(jìn)一步的，所述13. 56MHz天線模塊和所述低頻磁耦合線圈之間設(shè)有抗干擾裝置。 進(jìn)一步的，所述抗干擾裝置采用13. 56MHz頻段的吸波材料或?qū)?3. 56MHz磁場(chǎng)起導(dǎo)磁作用的鐵氧體制成。采用上述方案的有益效果是減小干擾，以及解決13. 56M卡片的刷卡的盲區(qū)問題。進(jìn)一步的,所述低頻磁稱合線圈和13. 56MHz天線模塊之間的間距大于5mm。進(jìn)一步的，所述低頻磁耦合線圈工作頻率為IOOHz以上，最高工作頻率為2MHz，低頻磁耦合線圈為為兩端開口，中間連續(xù)的連接線繞成的線圈。進(jìn)一步的，所述低頻磁耦合線圈為繞線線圈或PCB線圈，低頻磁耦合線圈為方形、圓形或不規(guī)則圖形。進(jìn)一步的，所述13. 56MHz天線模塊為PCB線圈、FPC線圈或漆包線線圈，13. 56MHz天線模塊為方形、圓形、弧形、梯形或不顧則圖形；或者，所述13. 56MHz天線模塊為差分天線或單端天線。進(jìn)一步的，所述13. 56MHz天線模塊包括依次相連的濾波電路、放大電路、匹配調(diào)整電路、調(diào)Q電路和天線，
所述匹配調(diào)整電路用于13. 56MHz天線模塊的調(diào)諧，為一個(gè)電容或多個(gè)電容串聯(lián)或并聯(lián)而成；
所述調(diào)Q電路用于13. 56MHz天線模塊Q值的調(diào)節(jié)，為一個(gè)電阻或多個(gè)電阻并聯(lián)或串聯(lián)而成；
進(jìn)一步的，所述2. 4GHz射頻天線模塊包括連接在一起的放大電路和天線。進(jìn)一步的，所述2. 4GHz射頻天線模塊的天線接口為SMA或SMB同軸電纜線連接接口。一種近距離通訊多頻段天線裝置的應(yīng)用系統(tǒng)，所述的近距離通訊多頻段天線裝置、主控裝置和移動(dòng)通訊終端，所述近距離通訊多頻段天線裝置與主控裝置和移動(dòng)通訊終端連接，近距離通訊多頻段天線裝置與移動(dòng)通訊終端進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通訊，所述主控裝置用于處理近距離通訊多頻段天線裝置接收的信號(hào)，并通過近距離通訊多頻段天線裝置將處理后的信號(hào)發(fā)出。采用上述方案的有益效果是天線裝置和主控裝置分離設(shè)計(jì)，可以使得用戶開發(fā)更加自主靈活，
進(jìn)一步的，所述近距離通訊多頻段天線裝置和主控裝置為一體結(jié)構(gòu)。采用上述方案的有益效果是使得開發(fā)成本降低。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明低頻磁耦合線圈、13. 56MHz天線模塊和2. 4GHz射頻天線模塊實(shí)施例I結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明低頻磁耦合線圈、13. 56MHz天線模塊和2. 4GHz射頻天線模塊實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明低頻磁耦合線圈、13. 56MHz天線模塊和2. 4GHz射頻天線模塊實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明近距離通訊多頻段天線裝置應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明一種近距離通訊多頻段天線裝置的總結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示，一種近距離通訊多頻段天線裝置，它包括接口模塊1150和與接口模塊1150連接的低頻磁耦合線圈1110、13. 56MHz天線模塊1130和2. 4GHz射頻天線模塊1120，所述低頻磁耦合線圈1110和13. 56MHz天線模塊1130間隔設(shè)置，即低頻磁耦合線圈1110和13. 56MHz天線模塊1130之間有間距。所述低頻磁耦合線圈1110，通過接口 I和接口 2與接口模塊1150連接，并通過接口模塊1150與主控裝置進(jìn)行連接，采用電磁耦合原理發(fā)送低頻交變磁場(chǎng)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)通訊終端；
所述13. 56MHz天線模塊1130發(fā)射射頻信號(hào)，通過接口 3和接口 4與接口模塊1150連接，并通過接口模塊1150與主控裝置進(jìn)行連接，采用電磁耦合原理將能量和數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)通訊終端，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)的交互；
所述2. 4GHz射頻天線模塊1120，通過接口 5與接口模塊1150連接，并通過接口模塊1150與主控裝置和移動(dòng)通訊終端進(jìn)行連接。所述低頻磁耦合線圈1110工作頻率為IOOHz以上，最高工作頻率為2MHz ；
所述低頻磁耦合線圈1110為兩端開口，中間不間斷的連接線繞成的線圈，可以為繞線
線圈、PCB線圈；
所述低頻磁感應(yīng)線圈的匝數(shù)可以為10至500匝；
所述低頻磁耦合線圈1110可以為方形、圓形、梯行等規(guī)則圖形或不規(guī)則圖形；
所述2. 4GHz射頻天線模塊1120工作頻段為2. 4GHz，其接口可以為SMA(Sub-Miniature-A的簡(jiǎn)稱)、SMB (Server Message Block)等同軸電纜線連接接口，并與移動(dòng)通訊終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
所述2. 4GHz射頻天線模塊1120包括連接在一起的放大電路和天線；
所述2. 4GHz射頻天線模塊1120可以為陶瓷天線、PCB板天線等各形態(tài)的天線；
低頻磁耦合線圈1110發(fā)送低頻交變磁場(chǎng)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)通訊終端，移動(dòng)通訊終端將磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給2. 4GHz射頻天線模塊1120將2. 4GHz射頻天線模塊1120激活，進(jìn)而2. 4GHz射頻天線模塊1120與移動(dòng)通訊終端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
所述13. 56MHz天線模塊1130工作頻率為13. 56MHz,所述13. 56MHz天線模塊發(fā)射射頻信號(hào)，利用電磁耦合原理將能量和數(shù)據(jù)傳輸至支持NFC功能的移動(dòng)通訊終端或13. 56MHz卡片,進(jìn)而完成數(shù)據(jù)的傳輸；
所述13. 56MHz天線模塊1130可以為I匝到12匝的線圈，所述13. 56MHz天線模塊1130可以為基于PCB材料的線圈，或基于FPC材料的線圈，或漆包線繞制的線圈等多種形態(tài)線圈；所述13. 56MHz天線模塊1130可以為方形、圓形、弧形、梯形或不規(guī)則圖形；
所述13. 56MHz天線模塊1130可以為差分天線，也可以為單端天線；
所述13. 56MHz天線模塊1130可以為包括依次相連的濾波電路、放大電路、匹配調(diào)整電路、調(diào)Q電路和天線；所述匹配調(diào)整電路用于13. 56MHz天線的調(diào)諧，可以為一個(gè)電容或多個(gè)電容串聯(lián)或并聯(lián)而成；所述調(diào)Q電路用于13. 56MHz天線Q值的調(diào)節(jié)，可以為一個(gè)電阻或多個(gè)電阻并聯(lián)或串聯(lián)而成；
本發(fā)明近距離通訊多頻段天線裝置應(yīng)用時(shí)，近距離通訊多頻段天線裝置1100與主控裝置1200連接和移動(dòng)通訊終端2000連接，近距離通訊多頻段天線裝置1100與移動(dòng)通訊終端2000進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通訊，主控裝置1200處理發(fā)送和接受信號(hào)。如圖5所示，本發(fā)明近距離通訊多頻段天線裝置應(yīng)用時(shí)，所述近距離通訊多頻段天線裝置1100和主控裝置1200可以集成為一體，如組成讀卡器1000，主控裝置1200與多頻段天線裝置1100連接，近距離通訊多頻段天線裝置1100與移動(dòng)通訊終端2000進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸；主控裝置1200處理近距離通訊多頻段天線裝置1100接收的信號(hào)，并通過近距離通訊多頻段天線裝置1100將處理后的信號(hào)發(fā)出。所述低頻磁稱合線圈1110和所述13. 56MHz天線模塊1130均利用電磁稱合的原理來傳輸能量，處在同一空間中，必將互相產(chǎn)生影響。所述低頻磁耦合線圈1110和所述13. 56MHz天線模塊1130對(duì)對(duì)方的影響，可以看作金屬材料對(duì)對(duì)方的影響，而金屬材料對(duì)電磁耦合的隔離和衰減作用是隨信號(hào)頻率的變化而改變的。其中的關(guān)鍵指標(biāo)即電磁信號(hào)的“趨膚深度”。低頻磁場(chǎng)其趨膚深度大，透射能力強(qiáng)，金屬對(duì)其的屏蔽作用減弱，同時(shí)其工作波長(zhǎng)長(zhǎng)，繞射能力強(qiáng)，因此所述13. 56MHz天線模塊1130對(duì)所述低頻磁耦合線圈1110的干擾很小，不影響其工作。13. 56MHz其趨膚深度小，并且其波長(zhǎng)對(duì)比IOOHz到2MHz的波長(zhǎng)更長(zhǎng)，其透射和繞射能力均相對(duì)較弱，易被所述低頻磁耦合線圈1110干擾。所述2. 4GHz射頻天線模塊1120與13. 56MHz天線模塊1130和低頻磁耦合線圈1110的頻段相差較大，2. 4GHz射頻天線模塊與13. 56MHz天線模塊1130和低頻磁耦合線圈1110的頻段之間的干擾可以忽略不計(jì)，所以2. 4GHz射頻天線模塊1120的位置可以在本發(fā)明近距離通訊多頻段天線裝置內(nèi)隨意放置。為減小13. 56MHz天線模塊1130和低頻磁耦合線圈1110之間的互相干擾，13. 56MHz天線模塊1130位于低頻磁耦合線圈1110的上方，或13. 56MHz天線模塊1130位于不被低頻磁耦合線圈1110遮擋的位置等結(jié)構(gòu)，或在13. 56MHz天線模塊1130和低頻磁耦合線圈1110之間設(shè)置抗干擾裝置。實(shí)施例I :如圖2所示，采用層疊式結(jié)構(gòu)，13. 56MHz天線模塊1130在最頂層，低頻磁耦合線圈1110在其正下方，2. 4GHz射頻天線模塊1120位于低頻磁耦合線圈1110所圍形狀的中間，為了屏蔽低頻磁感應(yīng)線圈1110對(duì)13. 56MHz天線模塊1130的干擾，在13. 56M天線模塊1130和低頻磁感應(yīng)線圈1110間留出一定的間距，Imm到IOmm均可行，從而實(shí)現(xiàn)13. 56MHz磁力線的閉環(huán)和能量的向外輻射。實(shí)施例2 :如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述13. 56MHz天線模塊1130和所述低頻磁耦合線圈1110之間設(shè)有抗干擾裝置1140，抗干擾裝置1140采用13. 56MHz頻段的吸波材料或?qū)?3. 56MHz磁場(chǎng)起導(dǎo)磁作用的導(dǎo)磁材料制成，如鐵氧體，從而實(shí)現(xiàn)13. 56MHz磁力線的閉環(huán)和能量的向外輻射。實(shí)施例3 :如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例I和實(shí)施例2的區(qū)別在于采用平鋪結(jié)構(gòu)，13. 56MHz天線模塊1130在最外層，低頻磁耦合線圈1110與13. 56M天線模塊1130以及2. 4GHz射頻天線模塊1120在同一平面，且低頻磁耦合線圈1110與13. 56MHz天線模塊1130間隔一定距離，低頻磁耦合線圈1110與13. 56MHz天線模塊1130水平方向的間距為5mm以上均可行，利用該間距，13. 56MHz天線模塊1130所輻射出來的磁場(chǎng)大部分通過該空隙，低頻磁耦合線圈1110對(duì)其阻擋的輻射能量相當(dāng)小從而使得13. 56MHz天線模塊1130能量能輻射出去并不存在盲區(qū)。13. 56MHz天線模塊1130與低頻磁耦合線圈1110還可以不在一個(gè)平面上，但是 13. 56MHz天線模塊1130位于不被低頻磁耦合線圈1110遮擋的位置。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種近距離通訊多頻段天線裝置，其特征在于它包括接口模塊和與接口模塊連接的低頻磁稱合線圈、13. 56MHz天線模塊和2. 4GHz射頻天線模塊,所述低頻磁稱合線圈和13.56MHz天線模塊間隔設(shè)置， 所述低頻磁耦合線圈，通過接口模塊與主控裝置進(jìn)行連接，發(fā)送低頻交變磁場(chǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)通訊終端； 所述13. 56MHz天線模塊發(fā)射射頻信號(hào)，通過接口模塊與主控裝置進(jìn)行連接，并與移動(dòng)通訊終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互； 所述2. 4GHz射頻天線模塊，通過接口模塊與主控裝置進(jìn)行連接，并與移動(dòng)通訊終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近距離通訊多頻段天線裝置，其特征在于所述13.56MHz天線模塊位于所述低頻磁耦合線圈的上方，13. 56MHz天線模塊和所述低頻磁耦合線圈之間的間距為Imm 10mnin
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近距離通訊多頻段天線裝置，其特征在于所述13.56MHz天線模塊位于低頻磁耦合線圈的下方或13. 56MHz天線模塊與低頻磁耦合線圈位于同一平面，13. 56MHz天線模塊和所述低頻磁稱合線圈之間的水平方向的間距大于5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的近距離通訊多頻段天線裝置，其特征在于所述13.56MHz天線模塊和所述低頻磁耦合線圈之間設(shè)有抗干擾裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的近距離通訊多頻段天線裝置，其特征在于所述抗干擾裝置采用13. 56MHz頻段的吸波材料或?qū)?3. 56MHz磁場(chǎng)起導(dǎo)磁作用的鐵氧體制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近距離通訊多頻段天線裝置，其特征在于所述低頻磁耦合線圈工作頻率為IOOHz以上，最高工作頻率為2MHz，低頻磁耦合線圈為兩端開口，中間連續(xù)的連接線繞成的線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述的近距離通訊多頻段天線裝置，其特征在于所述低頻磁耦合線圈為繞線線圈或PCB線圈，低頻磁耦合線圈為方形、圓形或不規(guī)則圖形。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近距離通訊多頻段天線裝置，其特征在于所述13.56MHz天線模塊為PCB線圈、FPC線圈或漆包線線圈，13. 56MHz天線模塊為方形、圓形、弧形、梯形或不規(guī)則圖形；或者，所述13. 56MHz天線模塊為差分天線或單端天線。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的近距離通訊多頻段天線裝置，其特征在于所述13.56MHz天線模塊包括依次相連的濾波電路、放大電路、匹配調(diào)整電路、調(diào)Q電路和天線，其中 所述匹配調(diào)整電路用于13. 56MHz天線模塊的調(diào)諧，為一個(gè)電容或多個(gè)電容串聯(lián)或并聯(lián)而成； 所述調(diào)Q電路用于13. 56MHz天線模塊Q值的調(diào)節(jié)，為一個(gè)電阻或多個(gè)電阻并聯(lián)或串聯(lián)而成； 根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種近距離通訊多頻段天線裝置，其特征在于所述2. 4GHz射頻天線模塊包括連接在一起的放大電路和天線。
10.一種近距離通訊多頻段天線裝置的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于它包括如權(quán)利要求1-10所述的近距離通訊多頻段天線裝置、主控裝置和移動(dòng)通訊終端，所述近距離通訊多頻段天線裝置與主控裝置和移動(dòng)通訊終端連接，近距離通訊多頻段天線裝置與移動(dòng)通訊終端進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通訊，所述主控裝置用于處理近距離通訊多頻段天線裝置接收的信號(hào)，并通過近距離通訊多頻段天線裝置將處理后的信號(hào)發(fā)出。
11.根據(jù)權(quán)利要求11所述的近距離通訊多頻段天線裝置的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于所述近距離通訊多頻段天線裝置和主控裝置為一體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種近距離通訊多頻段天線裝置，它包括接口模塊和與接口模塊連接的低頻磁耦合線圈、13.56MHz天線模塊和2.4GHz射頻天線模塊，所述低頻磁耦合線圈和13.56MHz天線模塊之間設(shè)有間距，所述低頻磁耦合線圈，通過接口模塊與主控裝置進(jìn)行連接，發(fā)送低頻交變磁場(chǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)通訊終端；所述13.56MHz天線模塊發(fā)射射頻信號(hào)，通過接口模塊與主控裝置進(jìn)行連接，并與移動(dòng)通訊終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述2.4GHz射頻天線模塊,通過接口模塊與主控裝置進(jìn)行連接，并與移動(dòng)通訊終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。本發(fā)明的有益效果是使得用戶操作便捷方便，更易推廣。
文檔編號(hào)H01Q5/01GK102780070SQ201110118199
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者王根平 申請(qǐng)人:國(guó)民技術(shù)股份有限公司