CN110334557A - 一种rfid读卡器增加读卡距离的方法和rfid读卡器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RFID读卡器增加读卡距离的方法和RFID读卡器。RFID读卡器附加独立的第二谐振天线，第二谐振天线布置在读卡器电路第一谐振天线读卡区域的一侧，第二谐振天线的线圈与第一谐振天线的线圈平行布置，第二谐振天线的谐振频率与第一谐振天线的谐振频率相同，第一谐振天线与第二谐振天线通过谐振感应耦合实现信号传输；RFID读卡器增加的读卡区域位于第二谐振天线线圈的两侧。本发明的RFID读卡器结构简单，可以将读写区域扩大50％以上，第二谐振天线不需接任何电线电缆，容易安装，施工方便，特别适合在门型通道上使用。
Description
[技术领域]
本发明涉及射频识别技术，尤其涉及一种RFID读卡器增加读卡距离的方法和RFID读卡器。
[背景技术]
无源RFID有低频(LF),高频(HF)和超高频(UHF)三个常用的频段，低频有125KHz和134.2KHz两个频段，高频则采用13.56MHz。低频和高频的无源RFID***中，读写器和标签之间的能量和信息传递是通过近场电磁耦合原理来实现的。读写器包括一个由线圈和匹配电容构成的LC谐振天线，将电磁波发射出去，也通过该天线接收标签反射的电磁波；标签则包括一个由线圈和匹配电容组成的谐振天线，接收读写器发射的电磁波，通过电磁波供电，并通过内部逻辑调节匹配程度，实现电磁波的返向耦合，从而传递信息。
读写器和标签的通信距离，通常称读写距离，是低频和高频RFID***的主要性能指标，和读写器的发射功率、天线效率、接收灵敏度以及标签的唤醒门限和天线效率等参数有关。
低频和高频RFID读写器的技术都比较成熟，通过以上参数提高读写距离的技术方案基本达到了其极限范围。在某些需要进一步提高读写距离的应用领域，现有技术的优化程度比较有限。
在读写器和标签的最大通信距离已经确定的情况下，在实际应用中，如果不能满足工程需求，一般选用多天线的方式，通过增加天线来扩展读写标签的区域。公开号为CN206058212U的实用新型专利和公开号为CN202632300U的实用新型专利都描述了多个天线的应用。增加天线有两种方式，一种是每个天线配独立的射频读写电路，，另一种是多个天线共用一组射频读写电路，由电子开关进行切换。上述无论哪个实用新型专利都存在结构复杂和需要新增天线的连接电缆，给施工带来了不便。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种施工方便、能够增加RFID读卡器读卡距离的方法。
本发明另一个要解决的技术问题是提供一种结构简单、施工方便、读卡距离较大的RFID读卡器。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种RFID读卡器增加读卡距离的方法，RFID读卡器附加独立的第二谐振天线，第二谐振天线布置在读卡器电路第一谐振天线读卡区域的一侧，第二谐振天线的线圈与第一谐振天线的线圈平行布置，第二谐振天线的谐振频率与第一谐振天线的谐振频率相同，第一谐振天线与第二谐振天线通过谐振感应耦合实现信号传输；RFID读卡器增加的读卡区域位于第二谐振天线线圈的两侧.
一种RFID读卡器，包括读卡器电路和第二谐振天线，读卡器电路包括第一谐振天线和谐振电路，第一谐振天线包括第一线圈，第一线圈与谐振电路连接，第二谐振天线包括第二线圈和匹配电容，第二线圈的两端接匹配电容的两端；第二线圈与第一线圈平行布置，第二谐振天线的谐振频率与第一谐振天线的谐振频率相同，两者谐振感应耦合。
以上所述的RFID读卡器，第二线圈与第一线圈的距离大于读卡器电路第一线圈读卡的极限距离。
以上所述的RFID读卡器，第二线圈与第一线圈的距离为第一线圈读卡的极限距离的150％至200％。
以上所述的RFID读卡器，所述的RFID读卡器为通道门读卡器，第一线圈与第二线圈竖直放置，两者之间形成读卡的通道门。
以上所述的RFID读卡器，包括壳体，读卡器电路布置在壳体中，第二线圈布置在壳体上，读卡区域在第二线圈外侧。
以上所述的RFID读卡器，读卡器电路包括电路板，第一线圈作为印刷天线布置在电路板上。
本发明的RFID读卡器结构简单，可以将读写区域扩大50％以上，第二谐振天线不需接任何电线电缆，容易安装，施工方便，特别适合在门型通道上使用。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例RFID读卡器的原理图。
图2是本发明实施例1RFID读卡器的结构图。
图3是本发明实施例2RFID读卡器的结构图。
[具体实施方式]
本发明实施例RFID读卡器是低频或高频的RFID读写器，其原理如图1所示，包括读卡器电路和第二LC谐振天线21。
读卡器电路包括第一LC谐振天线11和谐振电路10，第一LC谐振天线11包括第一线圈L1和第一匹配电容C1，第一线圈L1与谐振电路10连接。第一匹配电容C1与第一线圈L1谐振，谐振频率为读写器的发射频率。
第二LC谐振天线21包括第二线圈L2和第二匹配电容C2，第二线圈L2的两端接第二匹配电容C2的两端。第二线圈L2与第一线圈L1平行布置，第二LC谐振天线21的谐振频率与第一LC谐振天线11的谐振频率相同，为了获得更好的空间扩展效果，第二线圈L2一般与第一线圈L1采用相同的物理尺寸。
第一LC谐振天线11与第二LC谐振天线21通过谐振感应耦合实现信号传输；RFID读卡器扩大的读卡区域位于第二LC谐振天线线圈L2的两侧。
当RFID读卡器开始读卡时，通过第一谐振天线发射电磁波信号，第二谐振天线的线圈收到同频电磁波激励后开始谐振，第一谐振天线和第二谐振天线之间的区域是电磁波能量高密度区域，在这一区域之间，电子标签能够被有效读写。除此之外，在第二谐振天线线圈远离第一谐振天线的一侧，也存在有效的读写区域，进一步的扩展了读写器的读写范围。
本发明实施例1RFID读卡器的结构和原理如图2所示。
实施例2的RFID读卡器为134.2KHz低频通道门读卡器，包括读写器电路、第一谐振天线和第二谐振天线。第一谐振天线包括一个线圈和多个高压薄膜电容，线圈由铜丝绕制，电感量350uH，在绕制过程中，可能有电感量的误差，可以通过调整谐振电容的大小来进行调谐。所有高压薄膜电容先并联，再和线圈串联，薄膜电容的容值总和和根据公式确定。
第二谐振天线采用和第一谐振天线相同的线圈和同等容量的谐振电容，线圈L2的两端分别与电容C2的两端连接。
第一线圈L1与第二线圈L2均竖直放置，两者之间相距60cm，形成一个通道门。第二线圈L2与第一线圈L1的距离大于读卡器电路第一线圈L1读卡的极限距离。两者之间的间距一般可以采用第一线圈L1读卡的极限距离的150％至200％。
在本实施例中，读写器电路接第一谐振天线读卡。在没有第二谐振天线时，读写器读取直径1.2mm的动物注射用玻璃管电子标签100最远距离在35cm，已经达到行业领先水平；增加第二谐振天线后，在第一谐振天线和第二谐振天线之间形成的60cm通道空间内，都可以进行有效读卡。
本发明实施例2高频13.56MHz RFID读写器的结构和原理如图3所示。
RFID读写器有一个壳体30，高频RFID读写器一般采用PCB印刷线圈天线，读取距离为0～10cm。
读写器电路的电路板40布置在壳体30中的下部，第一线圈L1作为印刷天线41布置在电路板40上。由于结构限制，读写器电路板40安装在壳体30以下一段距离，导致壳体30外读写距离很小，无法满足使用要求的情况。
本实施例在读写器外增加一个谐振天线，扩大读取区域。增加的谐振天线由柔性印刷电路板和电容组成，其中柔性印刷电路板上蚀刻线圈，线圈的两端有焊盘，焊接电容。电容和线圈电感的谐振频率是13.56MHz。
第二谐振天线的线圈L2布置在壳体30的顶板31上，位于高频读写器印刷天线41的读取极限处，则在第二谐振天线的线圈L2外侧可以增加新的读取区域。在本实施例中，RFID读写器扩展后的读写区域在第二线圈L2上方，电子标签100读写时处于第二线圈L2上方。
读写器通过内置天线(第一谐振天线)发射电磁波时，第二谐振天线受到电磁波激励，开始产生同频谐振，并在远离读写器的一侧形成新的电磁场区域。这一区域的电磁场强度远大于由读写器天线发射的电磁波，经过空间衰减到达同一位置的强度。电子标签100在此区域内，可以被激活，并返向耦合信号。返向信号同样先到达第二谐振线圈，再由第二谐振线圈耦合到读写器的内置天线。
Claims (7)
1.一种RFID读卡器增加读卡距离的方法，其特征在于，RFID读卡器附加独立的第二谐振天线，第二谐振天线布置在读卡器电路第一谐振天线读卡区域的一侧，第二谐振天线的线圈与第一谐振天线的线圈平行布置，第二谐振天线的谐振频率与第一谐振天线的谐振频率相同，第一谐振天线与第二谐振天线通过谐振感应耦合实现信号传输；RFID读卡器增加的读卡区域位于第二谐振天线线圈的两侧。
2.一种RFID读卡器，包括读卡器电路，读卡器电路包括第一谐振天线和谐振电路，第一谐振天线包括第一线圈，第一线圈与谐振电路连接，其特征在于，包括第二谐振天线，第二谐振天线包括第二线圈和匹配电容，第二线圈的两端接匹配电容的两端；第二线圈与第一线圈平行布置，第二谐振天线的谐振频率与第一谐振天线的谐振频率相同，两者谐振感应耦合。
3.根据权利要求2所述的RFID读卡器，其特征在于，第二线圈与第一线圈的距离大于读卡器电路第一线圈读卡的极限距离。
4.根据权利要求3所述的RFID读卡器，其特征在于，第二线圈与第一线圈的距离为第一线圈读卡的极限距离的150％至200％。
5.根据权利要求3所述的RFID读卡器，其特征在于，所述的RFID读卡器为通道门读卡器，第一线圈与第二线圈竖直放置，两者之间形成读卡的通道门。
6.根据权利要求2所述的RFID读卡器，其特征在于，包括壳体，读卡器电路布置在壳体中，第二线圈布置在壳体上，读卡区域在第二线圈外侧。
7.根据权利要求2所述的RFID读卡器，其特征在于，读卡器电路包括电路板，第一线圈作为印刷天线布置在电路板上。
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| CN114065793A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-02-18 | 新开普电子股份有限公司 | 一种基于磁场耦合的餐盘读卡器 |
| CN115133271A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-09-30 | 西南交通大学 | 一种并联式双环磁耦合通信抗干扰线圈天线 |
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