一种非接触式读卡器的制造方法

xiaoxiao2020-10-23  23

一种非接触式读卡器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种非接触式读卡器。
【背景技术】
[0002] 目前非接触式读卡器采用13. 56MHz频率标准,用于近场通信的技术领域,是依照 IS014443 国际标准,以及EMVco制定的EMVContactlessSpecificationsforpayment systems的支付标准进行设计。目前非接触卡主要是通过负载调制技术向读卡器回复数据, 卡数据信号幅度很小。因此,非接触式读卡器的天线需要足够的接收灵敏度以实现最好的 接收效果。
[0003] 目前主要是通过提高接收天线的Q值或者提高非接触式读卡器的芯片内部接收 增益两种方式来提升非接触式读卡器天线的接收灵敏度。但是,提高接收天线的Q值,意味 着非接触式读卡器天线易于被卡片的靠近所影响,容易产生盲区,一致性亦相对较差。提高 非接触式读卡器的芯片内部接收增益,芯片接收电路在放大卡片信号的同时,也会将噪声 放大,导致芯片解码出错,读卡失败。
[0004] 申请号200820158571. 8公开的非接触式射频读卡器包括微控制器MCU、非接触器 读卡机芯片FM1702SL、放大电路、一级谐振电路、二级谐振电路、整形电路,MCU通过SPI通 信接口控制非接触器读卡机芯片FM1702SL,该芯片第6脚TX2不断的输出载波信号,由放大 电路放大后顺次耦合到用于滤除高次谐波和将信号谐振放大的一级LC谐振电路和二级LC 谐振电路,将载波信号放大使天线上有足够的能量向外面发射无线电磁波。
[0005] 但接收无线电磁波时,由于载波信号放大会抑制接收到的卡信号,从而大幅降低 读卡器接收天线的灵敏度。

【发明内容】

[0006] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种非接触式读卡器,提高读卡器天线接收 灵敏度。
[0007] 为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
[0008] 一种非接触式读卡器,包括非接触式读卡器芯片、EMC滤波器、阻抗匹配电路、天线 线圈和接收电路,所述非接触式读卡器芯片分别与EMC滤波器和接收电路连接;所述EMC滤 波器通过阻抗匹配电路与天线线圈连接;还包括LC并联谐振电路;所述天线线圈通过串联 LC并联谐振电路与接收电路连接;所述LC并联谐振电路的谐振频率与非接触式读卡器芯 片的载波频率的差值小于预设阀值。
[0009] 本发明的有益效果在于:在传统的非接触式读卡器的接收电路和天线线圈之间增 加串联的LC并联谐振电路,并且设置预设阀值尽可能小,说明LC并联谐振电路的谐振频率 尽可能接近非接触式读卡器芯片的载波频率,当LC并联谐振电路的谐振频率与非接触式 读卡器芯片的载波频率越接近时,对载波信号会产生越大的抑制作用,进而提升了卡信号 与载波信号的信号强度比,相当于在载波信号不变的情况下,对卡信号进行放大,从而提高 了非接触式读卡器天线接收灵敏度。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明【具体实施方式】的一种非接触式读卡器的结构示意图;
[0011] 标号说明:
[0012] 10、非接触式读卡器芯片;20、EMC滤波器;30、阻抗匹配电路;40、天线线圈;50、LC 并联谐振电路;60、接收电路。
【具体实施方式】
[0013] 为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附 图予以说明。
[0014] 本发明最关键的构思在于:在传统的非接触式读卡器的接收电路和天线线圈之间 增加串联的LC并联谐振电路,并且所述LC并联谐振电路的谐振频率与非接触式读卡器芯 片的载波频率的差值小于预设阀值,设置预设阀值尽可能小。
[0015] 本发明涉及的技术术语解释:
[0017] 请参照图1,本发明提供的一种非接触式读卡器,包括非接触式读卡器芯片10、 EMC滤波器20、阻抗匹配电路30、天线线圈40和接收电路60,所述非接触式读卡器芯片10 分别与EMC滤波器20和接收电路60连接;所述EMC滤波器20通过阻抗匹配电路30与天 线线圈40连接;还包括LC并联谐振电路50 ;所述天线线圈40通过串联LC并联谐振电路 50与接收电路60连接;所述LC并联谐振电路的谐振频率与非接触式读卡器芯片的载波频 率的差值小于预设阀值。
[0018] 从上述描述可知,本发明的有益效果在于:在传统的非接触式读卡器的接收电路 和天线线圈之间增加串联的LC并联谐振电路,并且设置预设阀值尽可能小,说明LC并联谐 振电路的谐振频率尽可能接近非接触式读卡器芯片的载波频率,当LC并联谐振电路的谐 振频率与非接触式读卡器芯片的载波频率越接近时,对载波信号会产生越大的抑制作用, 进而提升了卡信号与载波信号的信号强度比,相当于在载波信号不变的情况下,对卡信号 进行放大,从而提高了非接触式读卡器天线接收灵敏度。
[0019] 进一步的,所述预设阀值为847KHz。
[0020] 通常现有的非接触式读卡器的天线接收灵敏度为3. 5mV左右(3. 5mV为认证要 求)。但如果天线环境不好,或天线尺寸较小,接收灵敏度会变差,根据情况,有可能灵敏度 会为10mV左右(值越小,表示灵敏度越高)。在这种情况下,如果加入LC谐振电路,则接收 灵敏度可以有很大提高,很容易可以达到3. 5mV,甚至是lmV。
[0021] 理论上来说,LC谐振频率范围为13. 56MHz-847KHz至13. 56MHz+847KHz之间,最 优值为13. 56MHz。最优值时的灵敏度可以达到lmV,甚至更小。(因测试设备问题,lmV以 下无法测试。)
[0023] 由上表可知,通常天线接收灵敏度为3. 5mV时,对应的预设阀值为0. 80MHz,在实 际实验过程中,采用的预设阀值为0. 847MHz。
[0024] 进一步的,所述非接触式读卡器芯片的载波频率为13. 56MHz,所述LC并联谐振电 路的谐振频率范围为13. 56MHz-847KHz至13. 56MHz+847KHz之间。
[0025] 进一步的,所述非接触式读卡器芯片的副载波频率为847KHz;所述非接触式读卡 器芯片的卡数据速率为l〇6KHz。
[0026] 进一步的,所述LC并联谐振电路的谐振频率的最优值为13. 56MHz。
[0027] 在实际实验过程中,LC并联谐振电路的谐振频率的最优值为13. 56MHz,此时,天 线接收灵敏度可达到lmV。
[0028] 进一步的,所述非接触式读卡器芯片包括调制模块和解调模块;
[0029] 所述调制模块与EMC滤波器连接;所述调制模块,用于调制并发送发射信号给EMC 滤波器;< br>[0030] 所述解调模块与接收电路连接;所述解调模块,用于接收并解调接收电路发送来 的接收信号。
[0031] 进一步的,所述发射信号为差分方波信号,可以使芯片输出功率达到最大。
[0032] 进一步的,所述接收电路包括分压模块,用于获取载波信号和卡信号。
[0033] 本发明实施例1
[0034] 传统的非接触式读卡器的工作原理:
[0035] 传统的非接触式读卡器包含非接触式读卡器芯片、EMC滤波器、阻抗匹配电路、天 线线圈还有接收电路。非接触式读卡器芯片用于发射信号和接收信号,完成信号的调制和 解调。
[0036] 非接触式读卡器发射信号时,非接触式读卡器芯片的射频驱动引脚TX1、TX2引脚 输出13. 56MHz的差分方波信号,经过EMC滤波器滤除高次谐波后再经过阻抗匹配电路传输 给天线线圈辐射出去。
[0037] 非接触式读卡器接收信号时,接收电路从天线线圈上分压得到载波信号和卡信 号,接收电路通过RX引脚输出给非接触式读卡器芯片进行内部处理、解调后得到卡数据。
[0038] 本发明提供的非接触式读卡器是在传统的非接触式读卡器基础上在接收电路与 天线线圈之间串联一个LC并联谐振电路,其谐振频率约为13. 56MHz。
[0039] 本发明提供的非接触式读卡器的工作原理是:
[0040] 当LC并联谐振电路在通过频率为13. 56MHz的信号时,其阻抗最大;当慢慢远离频 率为13. 56MHz的信号时,其阻抗慢慢变小。
[0041] 设置所述非接触式读卡器芯片工作在13. 56MHz的载波频率上,副载波频率为 847KHz,因此,卡信号实际有效频率为13. 56MHz-847KHz和13. 56MHz+847KHz。
[0042] 增加LC并联谐振电路后,LC并联谐振电路对频率为13. 56MHz的载波信号抑制较 大,对卡信号抑制相对较小,相当于增加了卡信号与载波信号之间的信号强度比(例如:采 用传统的非接触式读卡器,卡信号与载波信号的幅值为1: 1,采用本发明提供的非接触式读 卡器后,卡信号与载波信号的幅值为3:1)。当芯片接收引脚上有相同频率的载波信号时,卡 信号的幅值变大了。因此,LC并联谐振电路在本发明提供的非接触式读卡器中相当于一个 放大器,其放大倍数据与LC并联谐振电路的Q值相关。
[0043] 在非接触式读卡器发送数据方面:设置LC并联谐振电路的谐振频率约为 13. 56MHz。在13. 56MHz时,LC并联谐振电路的阻抗最大,且为纯阻抗,对读卡器天线线圈 的Q值、匹配和谐振频率基本没有影响,因此LC并联谐振电路对非接触式读卡器发送功率、 发送数据波形也基本没有影响。
[0044] 在非接触式读卡器接收数据方面:接收卡数据时,卡信号经过LC并联谐振电路, 卡信号被LC并联谐振电路"放大"后进入非接触式读卡器芯片,非接触式读卡器芯片对接 收到的卡信号进行解调处理,获取卡数据。
[0045] 在整个工作过程中,不需要改变天线线圈的Q值,也不需要改变非接触式读卡器 芯片内部接收增益,仅依靠LC并联谐振电路就可以大大提高了读卡器接收灵敏度。
[0046] 综上所述,本发明提供的一种非接触式读卡器,在传统的非接触式读卡器的接收 电路和天线线圈之间增加串联的LC并联谐振电路,并且设置预设阀值尽可能小,说明LC并 联谐振电路的谐振频率尽可能接近非接触式读卡器芯片的载波频率,当LC并联谐振电路 的谐振频率与非接触式读卡器芯片的载波频率越接近时,对载波信号会产生越大的抑制作 用,进而提升了卡信号与载波信号的信号强度比,相当于在载波信号不变的情况下,对卡信 号进行放大,在不改变天线线圈的Q值和非接触式读卡器芯片内部接收增益的情况下,提 高了非接触式读卡器天线接收灵敏度。
[0047] 以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括 在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种非接触式读卡器,包括非接触式读卡器芯片、EMC滤波器、阻抗匹配电路、天线 线圈和接收电路,所述非接触式读卡器芯片分别与EMC滤波器和接收电路连接;所述EMC滤 波器通过阻抗匹配电路与天线线圈连接;其特征在于,还包括LC并联谐振电路;所述天线 线圈通过串联LC并联谐振电路与接收电路连接;所述LC并联谐振电路的谐振频率与非接 触式读卡器芯片的载波频率的差值小于预设阀值。2. 根据权利要求1所述的一种非接触式读卡器,其特征在于,所述预设阀值为847KHZ。3. 根据权利要求1所述的一种非接触式读卡器,其特征在于,所述非接触式读卡器芯 片的载波频率为13. 56MHz,所述LC并联谐振电路的谐振频率范围为13. 56MHz-847KHz至 13. 56MHz+847KHz之间。4. 根据权利要求3所述的一种非接触式读卡器,其特征在于,所述非接触式读卡器芯 片的副载波频率为847KHz。5. 根据权利要求3所述的一种非接触式读卡器,其特征在于,所述LC并联谐振电路的 谐振频率的最优值为13. 56MHz。6. 根据权利要求1所述的一种非接触式读卡器,其特征在于,所述非接触式读卡器芯 片包括调制t吴块和解调t吴块; 所述调制模块与EMC滤波器连接;所述调制模块,用于调制并发送发射信号给EMC滤波 器; 所述解调模块与接收电路连接;所述解调模块,用于接收并解调接收电路发送来的接 收信号。7. 根据权利要求6所述的一种非接触式读卡器,其特征在于,所述发射信号为差分方 波信号。8. 根据权利要求1所述的一种非接触式读卡器,其特征在于,所述接收电路包括分压 模块,用于获取载波信号和卡信号。
【专利摘要】本发明涉及一种非接触式读卡器。在传统的非接触式读卡器的接收电路和天线线圈之间增加串联的LC并联谐振电路,并且设置预设阀值尽可能小,说明LC并联谐振电路的谐振频率尽可能接近非接触式读卡器芯片的载波频率,当LC并联谐振电路的谐振频率与非接触式读卡器芯片的载波频率越接近时,对载波信号会产生越大的抑制作用,进而提升了卡信号与载波信号的信号强度比,相当于在载波信号不变的情况下,对卡信号进行放大,在不改变天线线圈的Q值和非接触式读卡器芯片内部接收增益的情况下,提高了非接触式读卡器天线接收灵敏度。
【IPC分类】G06K7/00
【公开号】CN104899534
【申请号】CN201510280314
【发明人】童佳育, 蒋锦扬, 叶芳耀
【申请人】福建联迪商用设备有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月28日

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