一種基于優(yōu)化天線的音頻非接讀卡器及其實現(xiàn)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于優(yōu)化天線的音頻非接讀卡器及其實現(xiàn)方法，讀卡器包括數(shù)據(jù)處理模塊、天線及匹配模塊、電源及音頻接口，使用時通過智能手機的操作，將需要處理的數(shù)據(jù)通過音頻接口傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊，將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成載波調(diào)制的射頻信號，再通過匹配模塊及天線發(fā)射到附近的空間；標簽接收到射頻信號并將儲存的數(shù)據(jù)通過標簽天線發(fā)射出來，讀卡器天線接收到標簽發(fā)出的射頻信號并傳遞給信號處理模塊，信號處理模塊；處理天線所接收的射頻信號，并將射頻信號解調(diào)后通過音頻接口輸入到智能手機中，完成讀卡過程。本方案能夠?qū)崿F(xiàn)普通智能手機能夠讀取電子標簽，且方案簡單、易于實現(xiàn)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于優(yōu)化天線的音頻非接讀卡器及其實現(xiàn)方法
本專利技術(shù)涉及一種RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具體涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中數(shù)據(jù)讀取的技術(shù)。
技術(shù)介紹
在當今社會，隨著假冒偽劣的日益猖獗，商家與消費者的利益受到損害，RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生。隨著RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，電子標簽已經(jīng)逐步融入了日常生活中。從食品到家電都能找到電子標簽的蹤影。但由于現(xiàn)有的大部分手機都沒有NFC功能，消費者即使看到了電子標簽也無法從電子標簽中讀取其相應(yīng)的產(chǎn)品信息。從而導致電子標簽形同虛設(shè)，起不到實際意義。由此可見如何在沒有NFC功能的手機上實現(xiàn)對電子標簽中數(shù)據(jù)的讀取是本領(lǐng)域亟需要解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有沒有搭載NFC讀卡功能的普通智能手機無法讀取電子標簽中信息的問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于優(yōu)化天線的音頻非接讀卡器，其通過標準音頻口將電子標簽的數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C，使得普通智能手機能夠讀取電子標簽。基于該音頻非接讀卡器，本專利技術(shù)還提供一種音頻非接讀卡器的實現(xiàn)方法。為了達到上述目的，本專利技術(shù)采用如下的技術(shù)方案：一種基于優(yōu)化天線的音頻非接讀卡器，所述音頻非接讀卡器包括：音頻接口，所述音頻接口與手機的音頻接口相對應(yīng)；數(shù)據(jù)信號處理模塊，所述數(shù)據(jù)信號處理模塊與音頻接口相接，并通過匹配模塊連接至天線，將接受到數(shù)據(jù)信號與射頻信號進行轉(zhuǎn)換處理；天線，所述天線與匹配模塊相接，并與電子標簽耦合；電源，所述電源提供音頻非接讀卡器工作所需電源。在該音頻非接讀卡器的優(yōu)選方案中，所述音頻接口為標準3.5mm四線音頻接口。進一步的，所述數(shù)據(jù)信號處理模塊使用MFRC522芯片模塊，其匹配雙重高頻交叉對稱天線，使天線以雙倍的能量輸出。進一步的，所述天線為柔性雙重高頻天線，尺寸大小為8mm×35mm，工作頻率為13.56MHz。再進一步的，所述柔性雙重高頻天線由兩組天線互相嵌套形成，且兩組天線的電感量相等且相位相反。再進一步的，所述柔性雙重高頻天線中通孔集中對稱分布在中心對稱軸兩側(cè)。進一步的，所述匹配模塊包括天線匹配諧振電路，所述天線匹配諧振電路由兩諧振單元并接形成，每個諧振單元包括一調(diào)整電阻、第一芯片端諧振匹配電容、第二芯片端諧振匹配電容、一信號耦合電容、一天線端諧振匹配電容、以及一電感，所述調(diào)整電阻分別連接到第一芯片端諧振匹配電容、第二芯片端諧振匹配電容以及信號耦合電容的一端，第一芯片端諧振匹配電容、第二芯片端諧振匹配電容的另一端接地，信號耦合電容的另一端連接到電感和天線端諧振匹配電容的一端，天線端諧振匹配電容的另一端接地，第二芯片端諧振匹配電容與信號耦合電容、天線端諧振匹配電容又形成一個π型電容帶通濾波單元。基于上述音頻非接讀卡器的，本專利技術(shù)提供的一種基于優(yōu)化天線的音頻非接讀卡器的實現(xiàn)方法，該實現(xiàn)方法通過智能手機的操作，將需要處理的數(shù)據(jù)通過音頻接口傳輸?shù)綌?shù)據(jù)信號處理模塊，將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成載波調(diào)制的射頻信號，再通過匹配模塊及天線發(fā)射到附近的空間；標簽接收到射頻信號并將儲存的數(shù)據(jù)通過標簽天線發(fā)射出來，讀卡器天線接收到標簽發(fā)出的射頻信號并傳遞給數(shù)據(jù)信號處理模塊，數(shù)據(jù)信號處理模塊將天線所接收的射頻信號解調(diào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過音頻接口輸入到智能手機中，完成讀卡過程。通過本專利技術(shù)提供的方案能夠使得沒有搭載NFC讀卡功能的普通智能手機上具有射頻芯片讀取功能，能夠讀取電子標簽。整個方案的實施還具有如下優(yōu)點：(1)數(shù)據(jù)處理模塊能夠最大程度的使雙重天線的功能最大程度的體現(xiàn)。(2)天線采用雙重高頻天線，天線的電感量相等且相位相反，其優(yōu)點在于相比單個天線有雙倍的能量輸出。(3)天線大小屬于微型天線，能夠有效的減少讀卡器的體積。(4)天線采用柔性材料制作，能夠方便安裝，并有效地減少應(yīng)力的原因而損壞。(5)天線的通孔集中在中心對稱軸兩側(cè)，能夠最大程度的提高窄長方形天線的遠端射頻性能。(6)兩層天線互相嵌套，能夠最大程度的保證2層天線的磁力線分布更加均勻。(7)電源采用小型鋰電池供電，使設(shè)備能夠使用獨立的電源，不再額外消耗手機設(shè)備電源。附圖說明以下結(jié)合附圖和具體實施方式來進一步說明本專利技術(shù)。圖1為本專利技術(shù)中天線匹配諧振電路的電路原理圖；圖2為本專利技術(shù)中天線的布線示意圖；圖3為本專利技術(shù)中天線上的通孔示意圖。具體實施方式為了使本專利技術(shù)實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本專利技術(shù)。本專利技術(shù)提供的非接讀寫器，其通過標準音頻口外接于手機，將獲取到的電子標簽的數(shù)據(jù)通過音頻接口傳輸?shù)绞謾C，從而使得普通智能手機能夠讀取電子標簽。由于讀卡器需要配合手機使用，其整體結(jié)構(gòu)必須緊湊，以實現(xiàn)讀卡器的微型，要求實現(xiàn)微型非接讀卡器，其天線的設(shè)計尤為重要，既要在非常狹小的空間實現(xiàn)天線的安裝，又要獲得良好的天線性能，這需要從設(shè)計上來滿足這雙重要求。基于上述原理和要求，本專利技術(shù)提供一種基于優(yōu)化天線的微型音頻非接讀卡器，該微型音頻非接讀卡器包括：音頻接口、數(shù)據(jù)信號處理模塊、匹配模塊、天線、以及電源。音頻接口，其用于實現(xiàn)微型音頻非接讀卡器與手機的數(shù)據(jù)通信。該音頻接口采用3.5mm通用音頻接口，即普通的手機音頻接口，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)與擁有標準3.5mm四線音頻接口的任意手機進行通信相接，由此保證該微型音頻非接讀卡器的實用性。數(shù)據(jù)信號處理模塊為微型音頻非接讀卡器中的數(shù)據(jù)信號處理中心，其數(shù)據(jù)端連接至音頻接口，信號端通過匹配模塊連接至天線，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號與射頻信號之間的實時轉(zhuǎn)換處理。該數(shù)據(jù)信號處理模塊具體采用MFRC522芯片模塊，該MFRC522芯片模塊通過匹配雙重高頻交叉對稱天線，彌補雙重高頻交叉對稱天線互相抵消的缺點，使天線能夠起到雙倍的能量輸出。天線，其用于與電子標簽耦合，向電子標簽發(fā)送射頻信號和接收電子標簽反饋的信號。為了保證具有良好的信號以及與MFRC522芯片模塊配合，本專利技術(shù)中的天線具體為柔性雙重高頻交叉對稱天線，其相對于單個天線來說，輸出能量大，且當天線匹配網(wǎng)絡(luò)達到最佳匹配時可以獲得雙倍的能量輸出。為了能夠在非常狹小的空間實現(xiàn)天線的安裝，又要獲得良好的天線性能，參見圖2，該柔性雙重高頻交叉對稱天線由兩層天線互相嵌套而形成，且兩組天線的電感量相等且相位相反，由此形成尺寸屬于微型的微型天線，最優(yōu)尺寸大小為8mm×35mm，其工作頻率(諧振頻率)為13.56MHz，整體采用柔性材料制作，具體采用聚酰亞胺柔性材料制作。參見圖3，由此形成的柔性雙重高頻交叉對稱天線其通孔集中對稱分布在中心對稱軸兩側(cè)，且相對距離由內(nèi)側(cè)向外逐漸減少，由此使天線長邊兩端獲得最大的磁力線密度，增加有效通信距離。為了能夠很好的將柔性雙重高頻交叉對稱天線與MFRC522芯片模塊進行匹配，本專利技術(shù)中匹配模塊主要由一天線匹配諧振電路構(gòu)成。參見圖1，其所示為本專利技術(shù)中天線匹配諧振電路的電路原理圖。由圖可知該天線匹配諧振電路主要由電阻R24、R23、電容C11、C13、C15、C17、C12、C14、C16、C18、電感L2、L3以及插件J3構(gòu)成。其中，插件J3用于連接天線，電阻R24的一端連接到插件J3的端口3，另一端分別連接到電容C11、C13、C15的一端，電容C11、C13另一端接地，電容C15的另一端接電感L2的一端以及電容C17的一端，電容C17的另一端接地，電感L2的另一端作為信號端TX1；電阻R23的一端連接到插件J3的端口1，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于優(yōu)化天線的音頻非接讀卡器，其特征在于，所述音頻非接讀卡器包括：音頻接口，所述音頻接口與手機的音頻接口相對應(yīng)；數(shù)據(jù)信號處理模塊，所述數(shù)據(jù)信號處理模塊與音頻接口相接，并通過匹配模塊連接至天線，將接受到數(shù)據(jù)信號與射頻信號進行轉(zhuǎn)換處理；天線，所述天線與匹配模塊相接，并與電子標簽耦合；電源，所述電源提供音頻非接讀卡器工作所需電源。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于優(yōu)化天線的音頻非接讀卡器，其特征在于，所述音頻非接讀卡器包括：音頻接口，所述音頻接口與手機的音頻接口相對應(yīng)；數(shù)據(jù)信號處理模塊，所述數(shù)據(jù)信號處理模塊與音頻接口相接，并通過匹配模塊連接至天線，將接受到數(shù)據(jù)信號與射頻信號進行轉(zhuǎn)換處理；所述匹配模塊包括天線匹配諧振電路，所述天線匹配諧振電路由兩諧振單元并接形成，每個諧振單元包括一調(diào)整電阻、第一芯片端諧振匹配電容、第二芯片端諧振匹配電容、一信號耦合電容、一天線端諧振匹配電容、以及一電感，所述調(diào)整電阻分別連接到第一芯片端諧振匹配電容、第二芯片端諧振匹配電容以及信號耦合電容的一端，第一芯片端諧振匹配電容、第二芯片端諧振匹配電容的另一端接地，信號耦合電容的另一端連接到電感和天線端諧振匹配電容的一端，天線端諧振匹配電容的另一端接地，第二芯片端諧振匹配電容與信號耦合電容、天線端諧振匹配電容又形成一個π型電容帶通濾波單元；天線，所述天線與匹配模塊相接，并與電子標簽耦合；電源，所述電源提供音頻非接讀卡器工作所需電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)化天線的音頻非接讀卡器，其特征在于，所述音頻接口為標準3.5mm四線音頻接口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于優(yōu)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊輝峰，馬文耀，徐振，李欣華，
申請(專利權(quán))人：上海儀電智能電子有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31