[發明專利]一種基于高頻射頻識別中的多天線自動匹配系統

在審

• 申請號: 202010126277.4
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111211816A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 徐勇;汪國海;李聰;陳善章
• 申請（專利權）人: 成都科鴻凌泰自動識別技術有限公司
• 主分類號: H04B5/00
• 分類號: H04B5/00;H04B1/04;G06K7/10;G05B19/042
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 張超

本發明公開了一種基于高頻射頻識別中的多天線自動匹配系統，包括射頻芯片、程控阻抗匹配切換模塊、繼電器多天線切換模塊、MCU模塊和多個射頻天線，射頻天線為帶常規阻抗匹配諧振電路的射頻天線；射頻芯片連接程控阻抗匹配切換模塊，繼電器多天線切換模塊連接程控阻抗匹配切換模塊和多個射頻天線連接，MCU模塊連接程控阻抗匹配切換模塊和繼電器多天線切換模塊。本發明使用一個多天線自動匹配系統，實現了對不同廠家不同證卡種類有效識別，增加了讀卡設備的兼容性，也節約了設備成本和設備安裝空間，避免資源的不必要浪費。

技術領域

本發明屬于射頻識別領域，具體涉及一種基于高頻射頻識別中的多天線自動匹配系統。

背景技術

目前基于高頻(HF)的射頻識別(RFID)技術在各行各業得到了廣泛應用，大到第二代居民身份證、銀行卡、社保卡和公交卡，小到門禁卡、考勤卡等。因此相應的證卡生產廠家也有幾十家之多，不同廠家的證卡雖然都滿足國際標準ISO14443等協議，但由于技術實力、工藝差異等原因，因此存在較大的性能差異。在實際應用中存在通用讀卡器設備因天線與證卡之間諧振頻率、阻抗匹配不當而識讀困難的情況，特別是需要識讀多種跨行業、跨協議的證卡的多功能讀卡器，這種現象更為明顯，往往對證卡設備的大規模應用造成了很大的阻礙和干擾。

目前的大多數基于HF和RFID技術的讀卡設備(主要工作頻率是13.56Mhz)，其天線諧振電路都是固定諧振頻率和阻抗的電路，因此存在兼容性差的問題，總是有對個別卡存在讀卡盲區，甚至讀不到卡的現象。而這些卡在其他家設備又能正常讀寫，造成客戶對設備質量提出質疑、降低效率、投訴增加的情況。實際原因是因為不同卡片，因為制造商或生產批次的不同，其諧振頻率和阻抗都會略有不同，而讀卡器的天線感應線圈與其互感通信時，諧振頻率和阻抗因此也會有所差異，如果這些差異超出了讀卡器硬件和軟件的接受范圍，就不再能可靠的通信了。

另外，讀卡設備的核心器件——射頻芯片廠家提供的參考設計往往是雙端差分輸出的標準電路，而這種電路只適合天線連接線較短(通常小于10cm)的應用情況,而實際使用現場往往需要較長的天線連接線(如大于30cm),這種情況往往就需要使用單端輸出的，帶屏蔽的射頻連接線了。

最后，隨著不同證卡類型的增多，實際應用場合往往需要多個天線進行區分，便于使用者操作，因此需要多個不同的天線識別區域。傳統解決方案就是集成增加不同的讀卡設備，這與集成設備對成本和空間要求較為苛刻的現實相矛盾。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：由于讀卡設備的天線諧振電路都是固定諧振頻率和阻抗的電路，而不同廠家不同批次的證卡其諧振頻率和阻抗會略有不同，因此存在兼容性差的問題，總是有對個別卡存在讀卡盲區，甚至讀不到卡的現象。目的在于提供一種基于高頻射頻識別中的多天線自動匹配系統，來解決讀卡設備與更多種類證卡的兼容性問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種基于高頻射頻識別中的多天線自動匹配系統，包括射頻芯片、程控阻抗匹配切換模塊、繼電器多天線切換模塊、MCU模塊和多個射頻天線，所述射頻天線為帶常規阻抗匹配諧振電路的射頻天線；所述射頻芯片連接所述程控阻抗匹配切換模塊，所述繼電器多天線切換模塊連接所述程控阻抗匹配切換模塊和所述多個射頻天線連接，所述MCU模塊連接所述程控阻抗匹配切換模塊和所述繼電器多天線切換模塊。

本發明是在讀卡設備的射頻天線和射頻芯片之間，加入一個由單片機(MCU模塊)程序控制的程控阻抗匹配切換模塊，用于多路切換開關，通過選擇切換不同的開關，改變連接外面的電路，因此實現阻抗匹配和諧振電路性能的可程控的微調，配合讀卡設備的固件程序，在讀卡過程中根據尋卡過程的響應不同，而實現實時切換，因此能夠極大的增加讀卡設備的天線匹配范圍，兼容更多廠家的不同證卡。在程控阻抗匹配切換模塊之后加入一個繼電器多天線切換模塊，對有多天線識別區域的應用場合，可通過該繼電器多天線切換模塊切換選擇不同的天線感應區，實現分時操作。