УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ДЛЯ ДОКУМЕНТА Российский патент 2011 года по МПК G06K7/00 G06K19/07 G06F21/00 

Изобретение относится к устройству считывания радиочастотной идентификации (RFID) для документа с, по меньшей мере, одним чипом RFID, а также к способу для настройки антенного колебательного контура такого устройства считывания RFID.

Документы со встроенным электронным колебательным контуром известны из уровня техники в различных формах. Например, такие документы имеются в преимущественно бумажной форме, как, например, электронный заграничный паспорт или как чип-карта, в частности так называемая интеллектуальная карта, в контактном, бесконтактном выполнении или в выполнении с двойным интерфейсом.

В частности, в уровне техники известны различные системы радиораспознавания для таких документов, также называемые системами радиочастотной идентификации (RFID). Известные системы RFID содержат, в основном, по меньшей мере, ретранслятор (транспондер) и блок передачи-приема. Транспондер также называется RFID-маркером, RFID-чипом, RFID-меткой, RFID-ярлыком или радиомаркером; блок передачи-приема также называется считывателем RFID. Кроме того, часто предусматривается интеграция с серверами, услугами и иными системами, как, например, кассовыми аппаратами или системами товарного хозяйства через так называемое промежуточное программное обеспечение.

Данные, сохраненные на RFID-чипе, предоставляются в распоряжение посредством радиоволн. На низких частотах это происходит индуктивным способом через поле ближней зоны, на более высоких частотах - через электромагнитное поле дальней зоны. Дальность, на которой RFID-чип может опрашиваться и считываться, находится в пределах, в зависимости от выполнения (пассивный/активный), используемого частотного диапазона, мощности передачи и других факторов окружающей среды, от примерно сантиметра до более чем километра.

В отношении коммуникации посредством поля ближней зоны проводится различие между бесконтактной связью (см. ISO 14443) и ближней связью (см. ISO 10536). В обоих случаях считывание RFID-чипа происходит индуктивно, посредством поля ближней зоны.

Транспондер RFID обычно содержит микрочип и антенну, которая помещена в держателе или в корпусе или напечатана на подложке. Активные транспондеры RFID также имеют источник энергии, как, например, батарею.

Транспондеры RFID применяются для различных документов, в частности на чип-картах, например, для реализации фондовой биржи или для электронной продажи и покупки билетов, или встраиваются в документы, например, в ценные бумаги и документы с защитой, в частности банкноты и удостоверения.

Из DE 201 00 158 U1 известна, например, карта идентификации и удостоверения из ламинированного и/или отформованного под давлением пластика, которая содержит интегрированный полупроводник с антенной для осуществления способа RFID. Из DE 10 2004 008 841 А1 также известен раскрываемый, подобный книжке, ценный документ, например, паспорт, который содержит блок транспондера.

Подобные защитные или ценные документы согласно уровню техники реализуются частично как чип-карты. Они могут быть оснащены контактным или бесконтактным интерфейсом, например, интерфейсом RFID, или интерфейсом, который допускает как проводную, так и беспроводную коммуникацию с терминалом чип-карт. В последнем случае говорят о так называемых чип-картах с двойным интерфейсом. Коммуникационные протоколы и способы чип-карт для бесконтактных карт установлены, например, в нормативном документе ISO 14443.

Недостаток таких документов с функциональностью RFID состоит в том, что без ведома держателя документа интерфейс RFID может опрашиваться, когда документ находится, например, в бумажнике владельца документа. Защитные механизмы для защиты от несанкционированного считывания данных из такого документа определяются как «Базовый контроль доступа» и стандартизованы Международной Организацией Гражданской Авиации (ICAO).

Кроме того, ICAO и соответственно EU также стандартизовали способ для так называемого расширенного контроля доступа (EAC) и для активной аутентификации (AA). За счет такого способа считывание критических данных, которые сохранены на RFID-чипе документа, должно быть особенно защищено (ЕАС), и аутентичность чипа в паспорте должна удостоверяться (АА). В частности, биометрические данные, такие как данные отпечатков пальцев, должны защищаться от несанкционированного доступа.

Из уровня техники известны различные способы электронного сохранения данных при криптографической защите. Защищенное ЗУ, получившее распространение в последние два года, представляет собой чип-карты, стандартизованные в ISO 7816, часть 1-4. К областям применения технологи чип-карт относятся также машиночитаемые дорожные документы (MRTD).

Из опубликованных к моменту подачи настоящей заявки заявок DE 10 2005 025 806 и DE 10 2006 027 253 того же заявителя, содержание которых посредством ссылки включено в настоящую заявку, известны машиночитаемые документы, в которых посредством сохраненной в интегральной схеме документа таблицы соответствия для различных сохраненных в интегральной схеме объектов данных определено, какой криптографический протокол должен выполняться для выполнения условия доступа для внешнего считывания соответствующего объекта данных. При этом также могут использоваться асимметричные криптографические протоколы, которые требуют пары ключей, состоящей из открытого ключа и секретного (личного) ключа. Для осуществления криптографического протокола сначала регистрируется оптическое опознавание документа.

Из опубликованной к моменту подачи настоящей заявки заявки DE 10 2005 062 827 того же заявителя, содержание которой посредством ссылки включено в настоящую заявку, известен машиночитаемый документ, в частности, электронный заграничный паспорт, который содержит несколько RFID-чипов. Например, электронный заграничный паспорт содержит несколько вклеенных в заграничный паспорт виз, причем каждая виза имеет отдельный RFID-чип.

Из US 2006/0065714 А1 известно считывающее устройство для заграничного паспорта с двумя антеннами (см. фиг.6 этого документа). При этом имеет место недостаток, состоящий в том, что трудно излучить мощность, требуемую для энергоснабжения RFID-чипов. Антенны настраиваются таким образом, что формируются противоположно направленные магнитные поля, которые на некотором удалении уничтожают друг друга.

В основе изобретения лежит задача создать улучшенное устройство считывания RFID для документа, а также способ для настройки антенных колебательных контуров такого считывающего устройства RFID.

Лежащая в основе изобретения задача решается, соответственно, признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с изобретением создано устройство считывания RFID для документа с, по меньшей мере, одним RFID-чипом. В случае документа речь может идти, например, о документе в форме книжки, в частности, о ценном документе или документе с защитой, как, например, машиночитаемый заграничный паспорт, удостоверение личности, водительские права, идентификационная карта, виза, кредитная карта, удостоверение покупателя, проездной документ, электронный ключ, удостоверение и т.п.

Согласно варианту осуществления изобретения, устройство считывания RFID предусмотрено для «раскрываемых» документов. В соответствии с изобретением «раскрываемыми» документами называются, в частности, документы в форме книжки, раскрываемые, разворачиваемые или иным образом открываемые, или состоящие из двух или трех частей документы.

Устройство считывания RFID имеет две опорные поверхности, которые служат для позиционирования раскрытого документа. Под опорными поверхностями размещены, соответственно, антенны. Это имеет преимущество, состоящее в том, что соответствующее изобретению устройство считывания RFID может быть использовано для различных типов документов, в которых RFID-чип может находиться в различных местах. Опорные поверхности могут быть выполнены как единственная сплошная опорная поверхность, которая имеет две частичные плоскости для позиционирования двух страниц документа. Опорные поверхности могут, кроме того, быть выполнены таким образом, что документ должен помещаться полностью раскрытым или что документ должен помещаться с некоторым углом раскрытия, отличающимся от 180 градусов.

Особенно предпочтительным является изобретение, если опорные поверхности образуют угол, отличающийся от 180 градусов, то есть не образуют плоскость, так что документ может помещаться в частично раскрытом состоянии. Ввиду обеих антенн, для каждой опорной плоскости получают примерно однородное распределение поля.

Например, с помощью соответствующего изобретению устройства считывания RFID может считываться документ, у которого RFID-чип встроен в переднюю сторону документа. Это имеет место, например, в электронном заграничном паспорте Федеративной Республики Германии, в переднюю переплетную обложку которого встроен RFID-чип.

RFID-чип может также встраиваться в заднюю сторону документа, как, например, в заднюю переплетную обложку электронного заграничного паспорта. В качестве альтернативы или дополнительно могут также один или несколько RFID-чипов встраиваться в одну или несколько внутренних страниц документа, например, когда в документ вклеены различные частичные документы, в частности визы.

Положение RFID-чипа или RFID-чипов документа может быть, таким образом, различным, то есть RFID-чип может находиться только на первой опорной поверхности, или только на второй опорной поверхности, или как на первой, так и на второй опорной поверхности.

Формы выполнения соответствующего изобретению устройства считывания RFID особенно предпочтительны, так как они универсально используются для различных документов, при которых RFID-чипы размещены в различных местах. Это особенно предпочтительно для паспортного контроля, так как в заграничных паспортах разных стран RFID-чипы могут размещаться в разных местах.

Частично документы со встроенным RFID-чипом также имеют экранирование, чтобы предотвратить несанкционированное считывание RFID-чипа с большей дальности. Например, металлизация встроена в переднюю переплетную обложку заграничного паспорта, в то время как RFID-чип находится в задней переплетной обложке. Металлизация служит для электромагнитного экранирования RFID-чипа, так что он при закрытом документе, ввиду его непосредственной близости к металлизации, не может быть считан. Документ может, таким образом, только в раскрытом состоянии считываться способом RFID, так как только тогда RFID-чип находится достаточно далеко от металлизированной плоскости передней переплетной обложки. Формы выполнения соответствующего изобретению устройства считывания RFID также особенно хорошо подходят и для таких документов с экранированием, так как для позиционирования документа на устройстве считывания RFID он должен быть раскрыт так, что RFID-чип оказывается в зоне одной из антенн, которая размещена на удалении от металлизированной плоскости.

Формы выполнения заявленного изобретения, кроме того, особенно предпочтительны, так как индуктивная связь между антенными колебательными контурами не может привести к формированию противоположно действующих и противофазно взаимно компенсирующихся магнитных полей. За счет этого может обеспечиваться, что RFID-чип, подлежащий считыванию, в достаточной степени снабжается энергией.

Согласно форме выполнения изобретения, опорные поверхности устройства считывания RFID образуют между собой угол. Он предпочтительным образом выбран таким образом, что возможно удобное позиционирование раскрываемого документа, не натягивая слишком сильно переплет. Например, угол составляет от 10 до 170^о, предпочтительно примерно 75^о.

Согласно форме выполнения изобретения, антенны устройства считывания RFID относятся к различным антенным колебательным контурам. Оба антенных колебательных контура индуктивно связаны, причем один из обоих антенных колебательных контуров управляется от возбудителя. Связь между антенными колебательными контурами является предпочтительно критической, но слабой. Например, связь k составляет от 0,05 до 0,2, в частности, от 0,1 до 0,15.

Согласно форме выполнения изобретения, оба антенных колебательных контура настроены на одну и ту же резонансную частоту. Это происходит, например, так, что сначала с помощью возбудителя гальванически не связанный антенный колебательный контур настраивается на резонансную частоту, причем связанный гальванически с возбудителем антенный колебательный контур отключен. Затем связанный гальванически с возбудителем антенный колебательный контур, при связи с настроенным сначала антенным колебательным контуром, настраивается на ту же самую резонансную частоту.

Например, осуществляется настройка на резонансную частоту боковой полосы для передачи команд и данных. Например, в случае RFID-чипа, соответствующего ISO 14443, резонансная частота составляет примерно 14,3 МГц. На средней частоте примерно 13,56 МГц может осуществляться питание RFID-чипа электрической энергией.

Согласно форме выполнения изобретения, антенны выполнены в форме катушек. Например, каждая из антенн состоит из одного или более витков, которые проходят в краевой зоне опорных поверхностей. Катушки могут при этом перекрываться или они могут в краевой зоне лежать одна над другой. Например, катушки могут размещаться на противолежащих сторонах подложки.

Согласно форме выполнения изобретения, подложка имеет гибкую зону. Ввиду этой гибкой зоны подложка настолько гибка, что антенны находятся в различных плоскостях, которые образуют угол между собой.

Согласно форме выполнения изобретения, устройство считывания RFID имеет оптический датчик для оптической регистрации идентификатора документа. Регистрация оптического идентификатора может быть предпосылкой для считывания информации из RFID-чипа. Например, на основе оптически зарегистрированного идентификатора проводится криптографический протокол. Только после успешного проведения криптографического протокола возможно считывание защищенной информации из RFID-чипа. При такой защищенной информации речь может идти о биометрических данных, например, данных отпечатков пальцев и/или данных сканирования радужной оболочки, которые сохранены в RFID-чипе документа.

Согласно форме выполнения изобретения, подложка имеет отверстие, через которое может осуществляться оптическая регистрация идентификатора. Таким способом та же самая опорная поверхность устройства считывания RFID, в зависимости от положения RFID-чипа, может служить либо только для оптической регистрации идентификатора, либо как для оптической регистрации идентификатора, так и для считывания RFID-чипа.

Формы выполнения изобретения особенно предпочтительны для документов, которые наряду с, по меньшей мере, одним RFID-чипом, также имеют оптически чувствительную машиночитаемую зону, например, так называемую ICAO-строку, как она размещена в нижней части заграничного паспорта. Посредством оптически считываемой зоны реализуется базовый контроль доступа, так как предпосылкой для считывания RFID-чипа является прежде всего оптическая регистрация идентификатора из этой зоны. Оптическая регистрация идентификатора, а также считывание RFID-чипа могут в одной форме выполнения соответствующего изобретению устройства считывания RFID осуществляться в одном рабочем цикле, не требуя изменения положения документа относительно устройства считывания RFID. Возможность этого обеспечивается в особенности тем, что подложка может иметь отверстие, через которое осуществляется оптическая регистрация.

Далее формы выполнения изобретения поясняются более подробно со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

Фиг.1 - блок-схема формы выполнения соответствующего изобретению устройства считывания RFID с установленным документом,

Фиг.2 - блок-схема RFID документа,

Фиг.3 - принципиальная схема формы выполнения антенных колебательных контуров соответствующего изобретению устройства считывания RFID,

Фиг.4 - вид в плане подложки с двумя связанными антеннами формы выполнения соответствующего изобретению устройства считывания RFID,

Фиг.5 - пространственное представление согнутой подложки формы выполнения соответствующего изобретению устройства считывания RFID,

Фиг.6 - пространственное представление формы выполнения соответствующего изобретению устройства считывания RFID с устройством индикации,

Фиг.7 - блок-схема формы выполнения соответствующего изобретению способа для настройки антенных колебательных контуров.

Далее соответствующие друг другу элементы различных форм выполнения обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

Фиг.1 показывает форму выполнения соответствующего изобретению устройства 100 считывания RFID. Устройство 100 считывания RFID имеет опорную поверхность 102 и опорную поверхность 104 для документа 106. Документ 106 является раскрываемым.

Например, документ 106 выполняется в форме книжки. В частности, в случае документа 106 речь может идти о машиночитаемом заграничном паспорте. Документ 106 имеет переднюю переплетную обложку 108 и заднюю переплетную обложку 110. Например, в переднюю переплетную обложку встроен RFID-чип 112, как это имеет место, например, в электронных заграничных паспортах в Федеративной Республике Германии. В RFID-чипе 112 может быть сохранена требующая защиты информация, как, например, биометрические данные, в частности, данные отпечатков пальцев и/или данные сканирования радужной оболочки владельца документа 106.

RFID-чип 112 может также быть встроен в другом месте документа 106, например, в его задней переплетной обложке 110, как представлено пунктирной линией.

В рассматриваемой здесь форме выполнения документа 106 имеется его первая внутренняя страница 114 из пластиковой карты с фотографией для паспорта владельца документа 106 и персональные данные, например, имя, адрес, дата рождения и параметры в открытом тексте. Кроме того, внутренняя страница 114 содержит оптически считываемую зону 116 с оптически считываемым идентификатором. Например, в случае оптически считываемой зоны 116 речь идет о так называемой ICAO-строке.

Оптическая регистрация этого идентификатора посредством устройства 100 считывания RFID является предпосылкой того, что устройство 100 считывания RFID может считывать защищенную информацию из RFID-чипа 112.

Документ 106 может иметь другие внутренние страницы 118, 120,… . Другие внутренние страницы 120,… состоят, например, из бумаги с защитной печатью. Внутренние стороны 118, 120,… могут служить для занесения отметок и/или вклеивания виз. Такие вклеиваемые визы могут, со своей стороны, соответственно, содержать другой RFID-чип 112 с информацией визы.

Документ 106 может также иметь экранирование, чтобы предотвратить несанкционированное считывание RFID-чипа(ов) 112. Если RFID-чип 112 размещен, например, в его представленной на фиг.1 пунктиром позиции в задней переплетной обложке 110 документа 106, то документ 106 может иметь на/в своей передней переплетной обложке 108 или внутренней странице 114 металлизацию, так что считывание RFID-чипа 112 невозможно, если документ 106 закрыт, так как тогда RFID-чип 112 находится в непосредственной близости от металлизации.

Опорные поверхности 102 и 104 устройства 100 считывания RFID образуют угол между собой, который выбран таким образом, что возможно удобное позиционирование документа 106 на опорных поверхностях 102 и 104 без излишнего растягивания документа 106. Например, угол 122 (см. фиг. 5), образованный опорными поверхностями 102 и 104, может составлять от 10 до 170°, предпочтительно около 75°.

Под опорной поверхностью 102 размещена антенна 124. При этом речь идет о так называемой магнитной антенне для индуктивного считывания RFID-чипа 112 посредством поля ближней зоны. Антенна 124 может быть выполнена в форме катушки. В примере выполнения согласно фиг.1 антенна 124 состоит из двух витков катушки, которые проходят вдоль обрамления опорной поверхности 102.

Опорная поверхность 102 оптически прозрачна, по меньшей мере, под оптически считываемой зоной 116, так что размещенный под опорной поверхностью 102 оптический датчик 126 может регистрировать оптически считываемую зону 116.

Под опорной поверхностью 104 устройства 100 считывания RFID размещена другая антенна 128. Как и антенна 124, также антенна 128 в рассматриваемой форме выполнения выполнена в форме катушки, причем оба витка катушки проходят вдоль краевой зоны опорной поверхности 104.

Устройство 100 считывания RFID имеет электронный компонент 130, который обозначен как RFID-считыватель. Электронный компонент 130 содержит возбудитель 132 для антенн 124 и 128, при этом возбудитель 132 гальванически соединен только с одной из антенн 124 или 128. Далее, без ограничения общности, будем исходить из того, что возбудитель 132 гальванически связан с антенной 124, чтобы ее непосредственно настраивать.

Антенны 124 и 128 размещены по отношению друг к другу таким образом, что они индуктивно связаны. Например, связь между антеннами 124 и 128 является критической, но слабой. Например, связь k составляет от 0,05 до 0,2, предпочтительно, от 0,1 до 0,15.

Возбудитель 132 может, таким образом, управлять обеими антеннами, причем в отношении антенны 124 это осуществляется непосредственно с помощью гальванического соединения, а в отношении антенны 128 - косвенным образом, на основе индуктивной связи антенн 124 и 128. Соответствующее условие справедливо для приема сигналов от RFID-чипа 112, которые могут приниматься либо непосредственно через антенну 128, либо опосредованным образом через антенну 128 на основе индуктивной связи с антенной 124.

Электронный компонент 130 имеет, кроме того, процессор 134 для выполнения программных инструкций 136. Программные инструкции 136 служат для управления электронным компонентом 130 и, в частности, для выполнения криптографического протокола. Электронный компонент 130 имеет, кроме того, электронную память 138, например, для временного хранения информации, считанной из RFID-чипа 112.

Электронный компонент 130 может иметь, кроме того, интерфейс 140, как, например, интерфейс чип-карт или сетевой интерфейс, например, для использования секретного криптографического ключа. Например, использование устройства 100 считывания RFID возможно только авторизованным для этого персоналом. Авторизация использования может осуществляться, например, путем вставления соответствующей чип-карты в устройство считывания чип-карт интерфейса 140.

Для считывания защищенной информации из RFID-чипа 112, например, для проведения паспортного контроля, действуют следующим образом:

Документ 106 открывается и своей внутренней страницей 114 укладывается на опорную поверхность 102, как показано на фиг. 1. Остальные страницы документа 106, то есть внутренние страницы документа 118, 120,…, и задняя переплетная обложка 110 находятся тогда на опорной поверхности 104.

С помощью оптического датчика 126 электронный компонент 130 регистрирует сначала идентификатор из оптически считываемой зоны 116 документа 106. После регистрации идентификатора возбудитель 132 управляет антеннами 124 и 128, чтобы обмениваться данными с RFID-чипом 112.

Посредством выполнения программных инструкций 136 и соответствующих программных инструкций 142 (см. фиг.2) RFID-чипа 112 выполняется криптографический протокол с применением идентификатора, зарегистрированного из оптически считываемой зоны 116. После того как криптографический протокол успешно обработан посредством RFID-чипа 112 и электронного компонента 130, электронный компонент 130 может считывать защищенную информацию из RFID-чипа 112 индуктивным образом посредством соответствующего управления антеннами 124 и 128. Эта информация, например, временно сохраняется в памяти 138, в частности, для того, чтобы индицировать ее на экране.

RFID-коммуникация между RFID-чипом 112 и электронным компонентом 130 может осуществляться, например, в диапазоне рабочих частот от 100 кГц до 30 МГц. Если документ 106 не имеет энергоснабжения для RFID-чипа 112, что, в частности, является традиционным для электронных проездных документов, то через антенны 124 или 128 индуктивным образом вводится энергия, требуемая для работы RFID-чипа 112. Это осуществляется на первой частоте. Передача данных между RFID-чипом 112 и электронным компонентом 130 осуществляется на второй частоте, на которую настроены антенны 124 и 128.

Предпочтительным образом используется так называемый способ бесконтактной связи или ближней связи. В частности, RFID-чип 112 может соответствовать ISO 14443 или ISO 10536.

Например, ввод электрической энергии в RFID-чип 112 осуществляется на частоте 13,56 МГц, в то время как передача данных осуществляется в боковой полосе на частоте, например, 14,3 МГц.

Особое преимущество в устройстве по фиг.1 обеспечивает RFID-диапазон обнаружения в пределах нескольких уровней, которые определены опорными поверхностями 102 и 104, а также находящимися под ними антеннами 124 или 128, и относительно равномерное распределение поля, являющееся следствием такого антенного устройства.

Фиг.2 показывает блок-схему формы выполнения RFID-чипа 112. RFID-чип 112 имеет память 144 для сохранения критически важной информации, например, биометрических данных, в частности, данных отпечатков пальцев и/или данных сканирования радужной оболочки. RFID-чип 112 также имеет процессор 146 для выполнения программных инструкций. Программные инструкции 142 служат, в частности, для выполнения криптографического протокола, относящегося к RFID-чипу 112. RFID-интерфейс 148 RFID-чипа 112 имеет антенну для ввода электрической энергии и для передачи данных от и к электронному компоненту 130 (см. фиг.1).

Фиг.3 показывает принципиальную схему формы выполнения соответствующего изобретению антенного устройства RFID. Антенна 125 индуктивности L1 образует с конденсатором 150 емкости С1 антенный колебательный контур 152. Через включенный последовательно с антенным колебательным контуром 152 конденсатор 154 емкости Cs и проводник 155 антенный колебательный контур 152 связан с возбудителем 132.

Антенна 182 индуктивности L2 образует с конденсатором 156 емкости Ср2 другой антенный колебательный контур 158, который, как и антенный колебательный контур 152, предпочтительно выполнен как замкнутый колебательный контур.

Антенны 124 и 128 расположены таким образом, что они магнитным образом, т.е. индуктивно связаны, а именно со связью k, которая предпочтительно является критической, но слабой. Например, связь k составляет от 0,05 до 0,2, предпочтительно, от 0,1 до 0,15.

Особенно предпочтительно, что оба антенных колебательных контура 152 и 158 могут управляться одним и тем же возбудителем 132, причем не требуется переключение. При этом индуктивная связь колебательных контуров 152 и 158 обеспечивает возможность любой ориентации обоих антенных колебательных контуров 152 и 158 по отношению друг к другу, если только между антеннами 124 и 128 существует достаточная связь. В зависимости от различных выполнений считываемого документа 106, в частности, различных положений RFID-чипа 112, магнитное поле, вырабатываемое антеннами 124 и 128, может оптимизироваться трехмерным образом в различных плоскостях, так что могут считываться RFID-чипы из документов всех соответствующих типов.

Слабая связь антенных колебательных контуров 152 и 158 имеет ряд преимуществ:

- Если в зоне влияния одной из антенн 124 или 128 находится документ с экранированием, например, металлизированной плоскостью, то работоспособность другой антенны для RFID-коммуникации с RFID-чипом соответствующего документа сохраняется.

- Так как антенна 128 с конденсатором 156 образует колебательный контур, высокочастотное поле, выработанное антенным колебательным контуром 158, имеет, по существу, ту же величину, что и соответствующее поле, выработанное посредством антенного колебательного контура 152.

- Ввиду критической, но слабой связи антенн 124 и 128, также помехи, которые испытывает одна из антенн 124 или 128, передаются на, соответственно, другую антенну только со связью k.

- Ввиду связи, резонансные частоты обоих антенных колебательных контуров 152 и 158 испытывают дрейф относительно друг друга, что является желательным эффектом. Именно за счет расхождения резонансных частот создается боковая полоса для передачи данных между RFID-чипом и электронным компонентом. Резонансная характеристика схемы, состоящей из связанных антенных колебательных контуров, имеет, именно из-за связи, так называемую седловину (двугорбую характеристику связанных контуров), которая определяет боковые полосы.

Предпочтительным образом, антенные колебательные контура 152 и 158 в их параллельном резонансе антенны 124 с конденсатором 150 или, соответственно, антенны 128 с конденсатором 156 настроены на одинаковый импеданс.

Например, для этого осуществляется следующее. Сначала реализуется антенный колебательный контур 158. Антенный колебательный контур 158 настраивается на резонансную частоту, которая предусмотрена для передачи данных RFID. Предпочтительным образом речь идет о резонансной частоте в боковой полосе, которая является результатом расхождения резонансных частот ввиду связи. Например, резонанс резонансного контура, ввиду связи, имеет провал при 13,56 МГц и боковую полосу при резонансной частоте 14,3 МГц. Резонансная частота в зоне провала может применяться для ввода электрической энергии в RFID-чип, в то время как резонансная частота в боковой полосе применяется для передачи информации.

Настройка антенного колебательного контура 158 на резонансную частоту в боковой полосе для передачи информации осуществляется, например, путем регулировки конденсатора 156.

После настройки антенного колебательного контура 158 реализуется настройка антенного колебательного контура 152. Антенный колебательный контур 152 настраивается на ту же резонансную частоту в боковой полосе для передачи информации, что и антенный колебательный контур 158, причем эта настройка антенного колебательного контура 152 осуществляется при одновременной связи антенного колебательного контура 158. Таким образом, схема, состоящая из обоих связанных антенных колебательных контуров 152, 158, настраивается на резонансную частоту.

Фиг.4 показывает подложку 160. На верхней стороне подложки 160 в краевой зоне расположены витки 162, посредством которых реализована антенна 124. На нижней стороне подложки 160 размещены витки 164, которые проходят также в краевой зоне и посредством которых реализована антенна 128. Витки 162 и 164 проходят в средней зоне 166 подложки 160, которая на фиг.4 представлена пунктирными линиями, друг над другом. В результате реализуется магнитная связь антенн 124 и 128.

Подложка 160 имеет зону 168 монтажа, которая на фиг.4 также представлена пунктирными линиями. Эта зона 168 монтажа соединяется посредством проводящих дорожек 170 с витками 162 и 164. Монтаж зоны 168 монтажа конденсаторами 150, 156 и 154 может осуществляться таким образом, что, в результате, получается схема, показанная на фиг. 3. В качестве альтернативы монтаж может осуществляться так, что антенный колебательный контур 158, а не антенный колебательный контур 152, непосредственно соединен с возбудителем 132.

Посредством подложки 160 образуется прямоугольная зона 172, которая охватывает отверстие в подложке 160. В зоне этого отверстия может размещаться оптический датчик 126 (см. фиг.1 и фиг.5), чтобы через отверстие оптически регистрировать идентификатор документа 106.

Подложка может быть выполнена в одной или более частичных зонах или полностью гибкой. Например, прямоугольная зона 172 выполняется с возможностью сгибания, чтобы поворачивать ее относительно зоны подложки, на которой размещены витки 162, в желательное угловое положение, которое задается положением опорных поверхностей 102 и 104 (см. фиг.1).

Фиг.5 показывает соответствующую форму выполнения подложки 160 во встроенном положении. Подложка 160 имеет две выполненные гибкими зоны 174, которые обеспечивают возможность отклонения прямоугольной зоны 172, чтобы, таким образом, привести прямоугольную зону 172 в показанное встроенное положение, то есть установить под углом 122. Это упрощает монтаж антенн 124 и 128 под опорными поверхностями 102 и 104 (см. фиг.1).

Фиг.6 показывает пространственное представление формы выполнения устройства 100 считывания RFID. Устройство 100 считывания RFID имеет углубленную зону 176 позиционирования и, по существу, горизонтальную опорную зону 178 для документа 106. В углубленной зоне 176 позиционирования находится опорная поверхность 102 (фиг.1), которая в форме выполнения по фиг. 6 проходит не горизонтально, а с наклоном косо вниз. В противоположность этому опорная зона 178 образуется опорной поверхностью 104 (см. фиг.1), которая здесь проходит, по существу, в горизонтальном направлении. Устройство 100 считывания RFID имеет экран 180 для индикации информации, считанной с RFID-чипа документа, которая находится в памяти 138 электронного компонента 130 (см. форму выполнения по фиг.1).

Фиг.7 показывает блок-схему для представления возможного способа работы устройства 100 считывания RFID. На этапе 200 документ раскрывается и в своем раскрытом состоянии устанавливается на устройство 100 считывания RFID. Это происходит таким образом, что оптически считываемая зона документа 100 позиционируется в зоне регистрации оптического датчика 126 устройства 100 считывания RFID.

На этапе 202 этот индикатор оптически регистрируется с помощью датчика. На этапе 204 осуществляется обмен данными между электронным компонентом 130 устройства 100 считывания RFID и RFID-чипом 112 документа 106, чтобы обработать этапы криптографического протокола, причем вводится оптически зарегистрированный идентификатор. Обмен этими данными осуществляется на резонансной частоте, на которую настроены антенные колебательные контура 152 и 158.

После успешного выполнения криптографического протокола электронный компонент 130 на этапе 206 может считывать защищенную информацию из RFID-чипа, так что она может индицироваться на этапе 208.

Список ссылочных позиций

100 устройство считывания RFID

102 опорная поверхность

104 опорная поверхность

106 документ

108 передняя переплетная обложка

110 задняя переплетная обложка

112 RFID-чип

114 внутренняя страница

116 оптически считываемая зона

118 внутренняя страница

120 внутренняя страница

122 угол

124 антенна

126 оптический датчик

128 антенна

130 электронный компонент

132 возбудитель

134 процессор

136 программные инструкции

138 электронная память

140 интерфейс

142 программные инструкции

144 память

146 процессор

148 RFID-интерфейс

150 конденсатор

152 антенный колебательный контур

154 конденсатор

155 проводник

156 конденсатор

158 антенный колебательный контур

160 подложка

162 виток

164 виток

166 зона

168 зона монтажа

170 проводящая дорожка

172 прямоугольная зона

174 гибко выполненная зона

176 углубленная зона позиционирования

178 опорная зона

180 экран

Изобретение относится к устройству считывания RFID для документа (106) с, по меньшей мере, одним RFID-чипом (112). Технический результат - повышение защищенности данных документа. Устройство содержит первую опорную поверхность (102) для первой страницы (108, 114) документа и вторую опорную поверхность (104) для второй страницы (110, 118, 120,…) документа, первую антенну (124), которая размещена под первой опорной поверхностью, и вторую антенну (128), которая размещена под второй опорной поверхностью, причем первая и вторая антенны, соответственно, выполнены для индуктивного считывания, по меньшей мере, одного RFID-чипа посредством поля ближней зоны. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство считывания RFID для документа (106) с, по меньшей мере, одним RFID-чипом (112) с
- первой опорной поверхностью (102) для первой страницы (108, 114) документа и второй опорной поверхностью (104) для второй страницы (110, 118, 120,…) документа,
- первой антенной (124), которая размещена под первой опорной поверхностью, и второй антенной (128), которая размещена под второй опорной поверхностью,
причем первая и вторая антенны соответственно выполнены с возможностью индуктивного считывания, по меньшей мере, одного RFID-чипа посредством поля ближней зоны, причем первая антенна относится к первому антенному колебательному контуру (152), и вторая антенна относится ко второму антенному колебательному контуру (158), при этом первый и второй колебательные контуры индуктивно связаны.

2. Устройство считывания RFID по п.1, причем первая и вторая опорные поверхности образуют угол (122), причем угол предпочтительно составляет от 10 до 170°, предпочтительно примерно 75°.

3. Устройство считывания RFID по п.1 или 2 со средствами (132) для возбуждения первого антенного колебательного контура высокочастотным сигналом, так что возбуждение второго антенного колебательного контура осуществляется посредством индуктивной связи, так что как первый, так и второй антенный колебательный контур выполнены с возможностью индуктивного считывания, по меньшей мере, одного RFID-чипа посредством соответствующего поля ближней зоны.

4. Устройство считывания RFID по п.1, причем связь между первым и вторым антенными колебательными контурами составляет от 0,05 до 0,2, в частности от 0,1 до 0,15.

5. Устройство считывания RFID по п.1, причем второй антенный колебательный контур настроен на резонансную частоту, и причем связанный со вторым антенным колебательным контуром первый антенный колебательный контур настроен на ту же самую резонансную частоту.

6. Устройство считывания RFID по п.1 с возбудителем (132), причем только первый антенный колебательный контур гальванически связан с возбудителем.

7. Устройство считывания RFID по п.1, причем первый и второй антенные колебательные контуры выполнены с возможностью индуктивного считывания RFID-чипа посредством поля ближней зоны при резонансной частоте.

8. Устройство считывания RFID по п.1 с подложкой (160) для позиционирования первой и второй антенн, причем подложка имеет, по меньшей мере, одну гибкую зону (174), которая может сгибаться таким образом, что первая и вторая антенны лежат в разных плоскостях.

9. Устройство считывания RFID по п.8, причем подложка имеет первую зону для размещения под первой опорной поверхностью и вторую зону для размещения под второй опорной поверхностью.

10. Устройство считывания RFID по п.1 с оптическим датчиком (126) для оптической регистрации идентификатора с документа.

11. Устройство считывания RFID по п.10 со средствами (134, 136) для выполнения криптографического протокола с помощью оптически зарегистрированного идентификатора в качестве условия для считывания защищенной информации из RFID-чипа.

12. Устройство считывания RFID по п.10 или 11 с подложкой (160) для позиционирования первой и второй антенн и с оптическим датчиком (126), который размещен за отверстием подложки.

13. Устройство считывания RFID по п.1, причем первая и вторая опорные поверхности образуют угол, отличающийся от 180°.

14. Устройство считывания RFID по п.1, причем второй антенный колебательный контур выполнен как замкнутый колебательный контур.

15. Способ для настройки первого и второго антенных колебательных контуров (152, 158) устройства (100) считывания RFID, причем первый антенный колебательный контур имеет первую катушку (124), а второй антенный колебательный контур имеет вторую катушку (128), которые индуктивно связаны друг с другом, со следующими этапами:
- настройка второго антенного колебательного контура на резонансную частоту при разомкнутом первом антенном колебательном контуре,
- настройка первого антенного колебательного контура на ту же самую резонансную частоту при индуктивной связи со вторым антенным колебательным контуром,
- подключение первого антенного колебательного контура к возбудителю устройства считывания RFID.