專利名稱：帶有節電開關的數據令牌的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及電池供電的r.f.數據令牌，特別是一種用于延長電池使用壽命的改進了的電池供電的r.f.數據令牌結構。
數據令牌，如通常所知，一般包括一個卡片形狀的裝置，其具有結合在令牌結構內部，用于使裝置能夠同各種數據處理系統交互使用的有源電子系統元件，象能夠進行折扣購買交易的信用卡記付系統、借款卡系統、公共交通收費系統、安全通行設備及任何需要能同數據處理系統交互的數據令牌的應用。數據令牌具有兩類基本結構一類使用提供電功率給結合在裝置內的電子電路元件的r.f.電源；另一類使用提供所需電功率的小D.C.電源電池。第一類使用r.f.功率傳送，功率傳送電路結合在裝置內，其典型地具有一個r.f.電源接收電路，包含用于將從外部接收的r.f.形式的電源轉換為可使用的D.C.形式的元件，其適用于裝置內的電路。在使用電池的第二類中，電池持續地向裝置內的電路元件供電以使它們能夠響應遠端產生的詢問信號。發表于Racom Systems,Inc.的題為About Smart Cards的文章對現有的數據令牌技術作了一個概述，這里引作參考。
使用r.f.功率電源的數據令牌的缺陷在于有源電路元件只能在有充足供電的條件下工作。這一限制極大地減小了數據令牌的操作范圍，并且使裝置敏感于環境條件的變化，對通過空氣傳送r.f.電源造成不利影響。因此，含有D.C.功率電池電源的數據令牌通常更好。
含有D.C.功率電池電源的數據令牌的缺陷在于有限功率存儲的限制因為電池持續地耦合于操作電子電路元件，電池的能源被持續地損耗。一旦存儲于電池內的電源減小到閾值電平，數據令牌內的電路就會停止運行，則數據令牌失去作用。以往改善此缺陷的努力大多體現在提高電池的效力上，也就是使電池具備更多的能源存儲容量。這一方法在延長了數據令牌的有效壽命的同時，也增加了數據令牌的重量和尺寸或者提高了成本或者兩者兼而有之，所有這些都是我們所不希望的。獲得延長操作壽命的電池供電的數據令牌的努力尚未成功。
本發明包括一個結合了低成本功率開關電路的數據令牌，該低成本功率開關電路當仍使用普通D.C.功率電池并且不明顯增加裝置的額外重量及尺寸時能夠延長令牌的操作壽命。
在主要方面，本發明包括一個延長了操作壽命的數據令牌，該數據令牌包括外殼，與外殼相結合并需D.C.功率的操作電路，一個被外殼攜帶的D.C.功率電源，一個具有一控制輸入終端和一對耦合于電源與操作電路之間的功率傳送終端的開關電路，以及一個頻率選擇器，具有一輸入端和一輸出端，用于感應遠端產生信號并產生一個用于開關響應所述遠端產生信號的操作信號，以使電源在沒有遠端產生信號的情況下不與操作電路電連接，而當頻率選擇器感應到遠端產生信號時與操作電路連接。
電源最好包括一個具有電能儲存的小電池。
頻率選擇器最好包括一個具有特別諧振頻率的晶體，當感應到匹配頻率的遠端產生信號時晶體只產生用于開關的操作信號。
開關最好包括一個具有一耦合至頻率選擇器的輸出端和一對耦合于電源與操作電路之間的功率終端的FET開關。
為了平滑由頻率選擇器輸出的控制信號，一個積分電路最好耦合于頻率選擇器的輸出端與開關的控制終端之間。
通過限制電池的能量損耗來顯著地延長電池即整個數據令牌的有效壽命只在需要操作電路動作時，以感應到正確頻率的遠端產生信號為記，電池才工作。
為全面理解本發明的特征和優點，下面參考附圖及其詳細說明。
圖1是按照本發明的數據令牌的方框圖；圖2是本發明最佳實施例的功率開關部分的電路圖。
最佳實施例圖1是按照本發明的智能卡形式的數據令牌的方框圖。如圖所示，智能卡包括標記11指示的用虛線表示的外殼，頻率選擇器12用于響應天線13接收到的r.f.信號。當預選頻率信號被天線13所接收時，這些信號即被頻率選擇器12檢測并耦合至積分器14。積分器14累積r.f.能量并將所得電壓耦合至功率開關16的控制輸入終端。
功率開關16耦合于小電池17的D.C.輸出端與智能卡內的操作電路18之間。圖1所示實施例中，操作電路18包含一個產生預定類型的r.f.輸出信號以響應r.f.輸入信號接收的r.f.產生裝置，r.f.輸出信號通過天線19從智能卡向遠端設置的接收設備廣播。遠端設備能感應來自智能卡的r.f.響應并用它進行某些控制(比如打開安全門，計算智能卡或類似裝置的位置)。
在沒有預選頻率的r.f.輸入信號時，電池17不與操作電路18電連接。結果，這樣的靜止狀態就沒有電池17的能量損耗。當頻率選擇器12感應到正確頻率的r.f.輸入信號，功率開關16則被積分器14的輸出端激活，電池17被電連接到操作電路18，從而開始工作。
圖2示出本發明的最佳實施例。如圖所示，頻率選擇器12包括一個具有特別諧振頻率并對所接收的匹配頻率的r.f.信號呈現極低阻抗的小晶體21。晶體21的輸出端耦合到一個檢波器23，從r.f.輸入信號提取一個D.C.控制電壓并將這個D.C.控制電壓提供給包含兩個電容器24、25和一個電阻26的積分器網絡。積分器網絡平滑來自檢波器23的D.C.信號。
積分器網絡的輸入端耦合至FET開關28的控制輸入終端。FET開關28的源極和漏極終端中的一個耦合至電池17。另一功率轉移終端作為電路18的供電電壓源且通過電阻29接地。顯然地，當沒有D.C.控制電壓呈現于FET開關28的控制輸入終端時，這一元件不被激活，電池17就不與電路18電連接。相反地，當D.C.控制電壓呈現于FET開關28的控制輸入終端時，電池17與電路18電連接，從而提供D.C.功率給電路18進行操作。
由于電池17中的電能只在有效詢問信號(以合適頻率的r.f.輸入信號的形式)被頻率選擇器12感應到時才被損耗，按照本發明的數據令牌的操作壽命相對于已知的電池永久連接在內部操作電路上的數據令牌大大地延長了。另外，數據令牌操作壽命的延長僅通過增加小成本的晶體21、二極管23、電容器24、25、電阻26、29和FET開關28來獲得。這些元件并未明顯增加整個裝置的重量。進一步地，因為需要操作FET開關28的r.f.基本功率非常小，按照本發明的數據令牌能夠在比憑借提供操作功率給所有內部電路的基本功率寬得多的范圍進行操作。最后，隨著電池存儲容量的提高，本發明能夠向數據令牌提供更長的操作壽命。
本發明適于各種數據令牌的應用。例如，象上面提到的數據令牌可以包括一個用作r.f.識別裝置的智能卡，通過產生r.f.輸出信號響應r.f.輸入信號以使系統具有控制功能，比如識別卡而令持有者獲得通過安全門進入的資格。數據令牌也可以是一個指示數據令牌持有者的位置的定位詢問機。數據令牌可以是識別容器和/或其內容的貨物容器安檢裝置。數據令牌可以是用于追蹤動物的物理位置，識別家養或者野生動物身上的標簽的詢問機。數據令牌可以是一個商店貨品的讀簽器，象在超市中使用的r.f.結帳系統，為顧客結算費用并維持目前存貨或市場統計。數據令牌可以是一個安裝或連接在飛機飛行記錄儀上，用以定位飛機失事時飛行記錄儀的聲納響應裝置。本發明的其它應用在現有技術中還有很多。總之，本發明能夠改善內含電池向內部電路供電的數據令牌的操作范圍并延長其操作壽命，不論電路應用于何種功能。
盡管以上提供了本發明最佳實施例的具體描述，但現有技術中存在多種可替換的等價結構。例如用于最佳實施例頻率選擇器12的晶體21，出現于現有技術中的其它低成本、低重量的裝置也可選擇。所以說本發明不僅限于上述內容。
權利要求
1．一種延長了操作壽命的數據令牌，所述令牌包括一個外殼；與所述外殼相結合并需D.C.功率的操作電路；一個被所述外殼攜帶的D.C.功率電源；一個開關電路，具有一個控制輸入終端和一對耦合于所述電源與所述操作電路之間的功率傳送終端；以及一個頻率選擇器，具有一個耦合至所述開關的所述控制輸入終端的輸出端和一個輸入端，用于感應遠端產生信號并產生一個用于所述開關響應所述遠端產生信號的操作信號，其中所述電源在沒有所述遠端產生信號的情況下不與所述操作電路電耦合，當所述頻率選擇器感應到所述遠端產生信號時與所述操作電路電耦合。
2．如權利要求1的發明，其中所述電源包括一個能提供D.C.功率的電池。
3．如權利要求1的發明，其中所述頻率選擇器包括一個具有諧振頻率的晶體，并且其中所述遠端產生信號包括該諧振頻率信號。
4．如權利要求1的發明，其中所述開關電路包括一個FET開關，其具有一個耦合至所述頻率選擇器的控制終端和一對耦合于所述電源與所述操作電路之間的功率終端。
5．如權利要求1的發明，進一步包括一個耦合于所述頻率選擇器與所述開關電路之間，用于平滑由所述頻率選擇器輸出的信號的積分電路。
全文摘要
一種延長了操作壽命的數據令牌,其操作電路需D.C.功率,一個電池向電路提供D.C.電源,一個功率開關耦合于電池與電路之間,且頻率選擇器用于感應遠端產生信號并在信號被接收時操作開關,以使D.C.功率僅當遠端產生信號被感應時才供電給電路操作,從而限制電池僅在需要電路操作時才有能量損耗,延長了數據令牌的有效壽命,擴大了操作范圍。頻率選擇器是一個具有特別諧振頻率只響應于匹配頻率的遠端產生信號的晶體。開關是一個FET開關。一個積分電路耦合于頻率選擇器與FET開關之間以平滑晶體產生的D.C.電壓。
文檔編號G06K19/077GK1313675SQ0111081
公開日2001年9月19日 申請日期2001年2月16日 優先權日2000年2月17日
發明者林豐杰, 朱生勃 申請人:麥格耐克斯有限公司