一种天线复用的高频RFID读写装置的制作方法

一种天线复用的高频rfid读写装置
技术领域
1.本实用新型涉及射频识别技术领域，更具体的说是涉及一种天线复用的高频rfid读写装置，其支持在同一个天线上对具有多种协议标准或数据格式的不同rfid卡片分别进行读写操作。


背景技术：

2.rfid(radio frequency identification，射频识别)技术，又称无线射频识别，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对电子标签或射频卡进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。
3.rfid标签按工作频段划分，主要有微波、超高频、高频(hf)、低频等，其中高频rfid的典型工作频率为13.56mhz。高频rfid广泛用于图书馆、城市交通、餐饮服务、门禁考勤等场景。由于应用普及程度高，存在很多组织机构都在发行高频rfid卡片的现象，某些应用中，要求同一个设备能够支持多个组织发行的rfid卡，有时候实现难度很大，这是因为：
4.(1)存在技术难度问题，高频rfid卡存在多个不同的技术标准，常见的有nfc、iso14443a、iso14443b、iso15693、iso18000-3m3等，同一设备支持多个标准本身具有一定技术难度。
5.(2)存在知识产权问题，例如mifare1卡虽然遵循iso14443a标准，但数据读写前需要进行密码认证，其三重认证的技术是philips的专利，其它厂家的技术方案往往不能涉及其中的细节。
6.(3)存在法律法规问题，例如中华人民共和国二代居民身份证，虽然遵循iso14443b标准，但读取身份证数据内容需要公安部授权。
7.(4)存在数据加密问题，例如广州市的“羊城通”、厦门市的“易通卡”等，因为里面存有余额这一敏感数据，自然进行了加密处理，其它厂商制造的rfid读卡机具自然难以读取其中的敏感内容。
8.针对以上情况，如果应用场景确实需要支持多种rfid卡，现有技术通常是在同一设备中集成多个独立的高频rfid读卡模块，由于每个模块都需要一个天线线圈，设备操作台往往很难布局，并且不同的卡片需要在不同的天线区域感应，给使用者造成很大的不便。
9.因此，如何提供一种结构简单、使用方便的天线复用高频rfid读写装置是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

10.有鉴于此，本实用新型提供了一种天线复用的高频rfid读写装置，支持在同一个天线上对具有多种协议标准或数据格式的不同rfid卡片分别进行读写操作。
11.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
12.一种天线复用的高频rfid读写装置，包括：高频rfid读写阵列、射频信号分配器、天线和微控制器；
13.所述高频rfid读写阵列包括n个高频rfid读写模组；所述射频信号分配器内部集成若干电子射频开关，并包括n个射频信号输入端口、一个射频输出端口和微控制器接口，每个所述高频rfid读写模组与一个所述射频信号输入端口连接，所述射频输出端口与所述天线连接，所述微控制器与所述微控制接口连接；
14.所述n为不小于2的自然数；
15.所述微控制器用于对所述射频信号分配器内部的电子射频开关进行控制，使所述射频输出端口同任意一个所述射频信号输入端口之间射频信号呈低阻抗特性，并使其余所述射频信号输入、输出端口之间射频信号呈高阻抗特性。
16.每个所述高频rfid读写模组至少支持一种协议标准且至少支持一种数据格式。
17.优选的，所述射频信号分配器为hmc544ae集成电路芯片，第1引脚和第 3引脚为射频信号输入端口，第4引脚和第6引脚为微控制器接口，第5引脚为射频输出端口，内部集成有集成电子射频开关。
18.优选的，所述射频信号分配器包括n个相同的支路，每个支路包括一个 pin二极管和外围电路，所述pin二极管为电子射频开关。上述中，n为不小于2的自然数,并且与高频rfid读写模组数目相等。
19.优选的，所述射频信号分配器包括n个相同的支路，每个支路包括第一电容c11、pin二极管d1、第二电容c12、第一电感l11、第二电感l12、第一电阻r11、第二电阻r12和场效应管q1，所述第一电容c11的一端为射频信号输入端口，另一端连接所述pin二极管d1的正极，pin二极管d1的负极连接所述第二电容c12的一端，第二电容c12的另一端为射频输出端口，所述场效应管q1为pmos管，其源极连接电源正极，其栅极为微控制器接口并与所述微控制器连接，其漏极串联所述第二电阻r12、第一电感l11后连接到所述pin二极管d1与所述第一电容c11的公共端，所述场效应管q1的源极和栅极之间还接有第一电阻r11，所述第二电感l12的一端连接所述pin二极管d1与所述第二电容c12的公共端，另一端接地。
20.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种天线复用的高频rfid读写装置，具有不少于两个高频rfid读写模组，共用同一个天线，可以分时工作、互不干扰，从而支持在同一个天线上对具有多种协议标准或数据格式的不同rfid卡片分别进行读写操作。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型天线复用的高频rfid读写装置的电路框图。
23.图2为实施例1的电路图。
24.图3为实施例2的电路图。
25.其中，1、高频rfid读写阵列，2、射频信号分配器，3、天线，4、微控制器。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1所示，本实用新型实施例公开了一种天线复用的高频rfid读写装置，包括高频rfid读写阵列1、射频信号分配器2、天线3和微控制器4。高频rfid读写阵列1包括n个高频rfid读写模组，每个高频rfid读写模组至少支持一种协议标准并且至少支持一种数据格式，数据格式可以是加密的，也可以是非加密的，高频rfid读写模组不包括天线但各自具备天线接口。射频信号分配器2包括微控制器接口、n个射频输入端口和一个射频输出端口，内部集成了电子射频开关,微控制器4可以通过对集成在内部的电子射频开关进行控制，从而使射频输出端口同任意一个射频信号输入端口之间射频信号呈低阻抗特性，并使其余射频信号输入、输出端口之间射频信号呈高阻抗特性，从而从n个射频输入端口中选择任意一个连接到射频输出端口。
28.上述中，n为大于1的自然数。
29.上述中，高频rfid读写模组和天线的具体实现采用现有技术方案，不予赘述。
30.上述高频rfid读写阵列中的每个高频rfid读写模组通过其天线接口连接到上述射频信号分配器2的一个射频输入端口；射频信号分配器的射频输出端口连接到上述天线3；射频信号分配器还通过微控制接口连接到上述微控制器4。微控制器4里面还固化有专门的嵌入式软件，使用过程中软件按应用需要对射频信号分配器2内部的电子射频开关进行控制，从n个高频rfid读写模组里面选择其中一个连接到天线3，同时将其它高频rfid读写模组同天线断开，实现分时操作、互不干扰。其中，嵌入式软件采用常规技术手段，不予赘述。
31.更具体的，射频信号分配器2其中一种具体表现形式如图2所示，射频信号分配器2由集成电路芯片21及必要的外围电路组成，集成电路芯片21 的型号为hmc544ae。hmc544ae为单刀双掷电子射频开关，其第5脚为射频信号公共端，第1、3脚为射频开关的另外两个触点，第4、6脚为控制引脚。本实施例中，第5脚做为射频信号分配器2的射频输出端口连接到天线，其第1、3脚分别做为射频信号分配器2的两个射频输入端口，分别连接到高频 rfid读写模组1和高频rfid读写模组2，其第4、6脚做为微控制器接口分别连接到微控制器4的不同管脚。当hmc544ae的第4脚输入低电平，并且第 6脚输入高电平时，其第5脚同第1脚之间射频信号呈低阻抗(导通)，同时与第3脚之间射频信号呈高阻抗(断开)，对应天线连接高频rfid读写模组 1的状态；当hmc544ae的第4脚输入高电平，并且第6脚输入低电平时，其第5脚同第3脚之间射频信号呈低阻抗(导通)，同时与第1脚之间射频信号呈高阻抗(断开)，对应天线连接高频rfid读写模组2的状态；第4、6 脚的其它状态组合为无效状态，软件操作须避免使用无效状态。
32.另一个实施例中，射频信号分配器包括n个相同的支路，每个支路包括一个pin二极管和外围电路，pin二极管为电子射频开关，其中一种具体表现形式如图3所示，其中，射频信号分配器包括n个相同的支路，每个支路都具有一个pin二极管，按照pin二极管的特性，pin二极管两端施加足够的正向直流电压时，对射频信号呈低阻抗特性，可以看作是射
频开关的导通状态，当pin二极管两端不加直流电压或施加反向直流电压时，对射频信号呈高阻抗特性，可以看作是射频开关的断开状态，熟悉了pin二极管的特性，本领域普通技术人员不需要通过创造性劳动，就可以实现具体控制电路。本实施中，每个支路包括第一电容c11、pin二极管d1、第二电容c12、第一电感l11、第二电感l12、第一电阻r11、第二电阻r12和场效应管q1，第一电容c11的一端为射频信号输入端口，另一端连接pin二极管d1的正极，pin二极管d1 的负极连接第二电容c12的一端，第二电容c12的另一端为射频输出端口，场效应管q1为pmos管，其源极连接电源正极，其栅极为微控制器接口与微控制器连接，其漏极串联第二电阻r12、第一电感l11后连接到pin二极管d1与第一电容c11的公共端，场效应管q1的源极和栅极之间还接有第一电阻 r11，第二电感l12的一端连接pin二极管d1与第二电容c12的公共端，另一端接地。在本实施例中，某个支路的微控制器接口(场效应管栅极)输入高电平时，场效应管q1的源极和漏极导通，电流由电源正极经场效应管q1、第二电阻r12、第一电感l11、pin二极管d1、第二电感l12后流到地，pin 二极管d1两端存在正向直流偏置电压，处于射频导通状态。请注意第一电感 l11、第二电感l12具有“通直流、阻交流”的特性，在参数选择合理的情况下，电感所处的直流回路在13.56mhz频段阻抗很高，对射频信号的影响可以忽略不计。
33.附图3中，n的数目具体设置为3，但并不用于做具体限定，也可以根据实际需求设置其余大于等于2的数目。
34.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
35.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。