專利名稱：具有射頻仿真電路的射頻識別安全系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)安全設(shè)備，特別涉及RFID安全系統(tǒng)，其中RFID標(biāo)簽和它輔助的閱讀／詢問設(shè)備利用了射頻(RF)仿真電路，該仿真電路代替了用硬件安全總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的RF部分。
電子鑰匙很早就用于阻止未授權(quán)的進(jìn)入限定區(qū)域。目前，在市場上有幾種不同類型的電子鑰匙。雖然這每種類型的電子鑰匙都有一定的效果，但它們都有一定的缺點。
一種這樣的電子鑰匙的類型是基于串行EEPROM20的電子鑰匙?；诖蠩EPROM的鑰匙為了運行要求4至5個分離的觸點。一個觸點用于每一個電源、地、時鐘和數(shù)據(jù)。兩個觸點可用于數(shù)據(jù)傳遞(即一個作為輸入觸點，一個作為輸出觸點)。在基于串行EEPROM20的電子鑰匙中的每個多重觸點為了通過它們傳遞時鐘和數(shù)據(jù)必須良好地接觸。在公寓或賓館應(yīng)用中，用戶從游泳池回來可能會將濕的鑰匙插入鎖中。這會導(dǎo)致觸點之間不良的接觸或短路，阻礙了正確的數(shù)據(jù)傳遞，從而阻礙鎖被打開。更進(jìn)一步，插入鎖中的鑰匙的極性錯誤將引起鎖的電子設(shè)備或EEPROM設(shè)備的毀壞，而使鑰匙無法使用。因此，對于多重觸點，潮濕、插入的極性以及磨損和／或毀壞是這種類型電子鑰匙存在的問題。
第二種電子鑰匙的類型是利用存取控制10個RFID標(biāo)簽。在這種類型的鑰匙中，將卡或標(biāo)簽提供給閱讀設(shè)備以進(jìn)入建筑物。在多數(shù)情況下，這種類電子鑰匙用于識別應(yīng)用而不是安全應(yīng)用。如果將這種類型的鑰匙用于安全(公寓和賓館的鎖)將產(chǎn)生問題，因為這種類型的鑰匙是不很安全的。隱秘的閱讀器、甚至電池供電的閱讀器，能增加標(biāo)簽的消耗和在主人不知道時盜竊它的密碼，即使標(biāo)簽在主人的口袋或錢包里。
一種解決該問題及相關(guān)的存取控制RFID標(biāo)簽的方法使用加密的電子鑰匙。幾種類型的電子鑰匙包括在模具本身上的加密算法。一些加密算法允許在每次讀取電子鑰匙時加密和更改該電子鑰匙上的密碼。雖然這些類型的電子鑰匙阻止未授權(quán)的“密碼攫取(grabbing)”，但它們比RFID設(shè)備昂貴很多。因此，安全是以昂貴的成本為代價的。
因此，需要提供一種改進(jìn)的RFID安全設(shè)備。改進(jìn)的RFID安全設(shè)備應(yīng)該要求極少的用于數(shù)據(jù)傳遞的觸點。改進(jìn)的RFID安全設(shè)備還必須在極性上是通用的。改進(jìn)的RFID安全設(shè)備還必須對環(huán)境因素有抵抗力。改進(jìn)的RFID安全設(shè)備還必須能安全地使用，并且還必須能抵抗“密碼攫取”。改進(jìn)的RFID安全設(shè)備將以低廉的成本解決上述提到的問題。改進(jìn)的RFID安全系統(tǒng)將利用簡單低成本的電路替代電子鑰匙和閱讀機構(gòu)中的RF部分。
依據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本發(fā)明的一個目的是提供一種改進(jìn)的RFID安全設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種要求極少的數(shù)據(jù)傳遞觸點的改進(jìn)的RFID安全設(shè)備。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種在極性上通用的改進(jìn)的RFID安全設(shè)備。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種能抵抗環(huán)境因素的改進(jìn)的RFID安全設(shè)備。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種使用上安全，還能抵抗“密碼攫取”的改進(jìn)的RFID安全設(shè)備。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種以低廉成本解決上述提到的問題的改進(jìn)的RFID安全設(shè)備。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種利用較低成本的電路替代電子鑰匙和閱讀機構(gòu)中RF部分的改進(jìn)的RFID安全設(shè)備。
依據(jù)本發(fā)明的一個實施例，揭示了一種射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)。這種RFID安全系統(tǒng)使用電子鑰匙來保存數(shù)據(jù)。提供一種閱讀機構(gòu)，當(dāng)電子鑰匙連接到閱讀機構(gòu)構(gòu)時，用于讀取保存在電子鑰匙上的數(shù)據(jù)的調(diào)制信號。RF仿真電路連接到閱讀機構(gòu)，仿真到電子鑰匙的RF能量信號，以允許當(dāng)電子鑰匙連接到閱讀機構(gòu)時，使閱讀機構(gòu)讀取保存在電子鑰匙上的數(shù)據(jù)。
從下面附圖中所示的、特別是本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明，本發(fā)明的上述和其它目的、特點及優(yōu)點將會變得更加明顯。


圖1是本發(fā)明簡化的電氣方框圖。
圖2是本發(fā)明一個實施例的簡化的電氣方框圖。
圖3是本發(fā)明使用的一個RF仿真電路實施例的簡化的電氣示意圖。
圖4是用于本發(fā)明的第二個RF仿真電路實施例的簡化的電氣示意圖。
圖5是用于本發(fā)明的簡單閱讀機構(gòu)的電氣方框圖。
圖6A是調(diào)制的RF能量載波信號的時序圖。
圖6B是解調(diào)的基帶數(shù)據(jù)信號的時序圖。
參考圖1，表示一個改進(jìn)的RFID安全系統(tǒng)10(在下文中稱為系統(tǒng)10)。系統(tǒng)10使用射頻識別(RFID)標(biāo)簽設(shè)備12。RFID標(biāo)簽設(shè)備12被配置為電子鑰匙，并且被編程以在電子鑰匙中保存數(shù)據(jù)。當(dāng)RFID標(biāo)簽設(shè)備12通過RF仿真電路16連接到閱讀機構(gòu)14時，保存在RFID標(biāo)簽設(shè)備12中的數(shù)據(jù)將由閱讀機構(gòu)讀取。如果已經(jīng)將正確的RFID標(biāo)簽12插入閱讀機構(gòu)14中，閱讀機構(gòu)14將解開鎖定的設(shè)備(未示出)或依據(jù)它具體的應(yīng)用執(zhí)行其它的操作。
為了讀取RFID標(biāo)簽設(shè)備12中的數(shù)據(jù)，需要一個激勵電路連接到RFID標(biāo)簽設(shè)備12和閱讀機構(gòu)14上。在本發(fā)明中，RFID標(biāo)簽設(shè)備12和閱讀機構(gòu)14中的RF部分已經(jīng)由低成本的電路所替代。本發(fā)明使用RF仿真電路16。RF仿真電路16用于仿真給RFID標(biāo)簽設(shè)備12的RF能量載波信號。然后，“調(diào)制的”信號饋送到閱讀機構(gòu)14。閱讀機構(gòu)14能濾出載波信號以讀取存儲在RFID標(biāo)簽設(shè)備12中的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在參考圖2，其中相同的數(shù)字和符號代表相同的元件，圖中表示一個由RFID標(biāo)簽設(shè)備12如何配置成電子鑰匙18的實施例。電子鑰匙基本上由兩個主要部件組成RFID標(biāo)簽設(shè)備12和觸點設(shè)備20。如上所述，RFID標(biāo)簽設(shè)備12用于存儲將被閱讀機構(gòu)14讀取的數(shù)據(jù)。RFID標(biāo)簽設(shè)備12與觸點設(shè)備20連接。觸點設(shè)備20用于將RFID標(biāo)簽設(shè)備12與RF仿真電路16連接在一起。當(dāng)電子鑰匙18連接到RF仿真電路16時，RF仿真電路16將仿真并發(fā)送RF能量載波信號給RFID標(biāo)簽設(shè)備12。RFID標(biāo)簽設(shè)備12被進(jìn)入的RF能量載波信號激勵并且激活。一旦它被激活，RFID標(biāo)簽設(shè)備12通過調(diào)制進(jìn)入的RF能量載波信號將饋送它存儲的內(nèi)容。然后，這個“調(diào)制的”信號被饋送給閱讀機構(gòu)14。閱讀機構(gòu)14于是能濾出載波信號并讀取存儲在RFID標(biāo)簽設(shè)備12中的數(shù)據(jù)。
參考圖3，其中相同的數(shù)字和符號代表相同的元件，表示的是RF仿真電路16的一個實施例。RF仿真電路16將替代現(xiàn)有技術(shù)電子鑰匙中的和閱讀機構(gòu)中的L-C電路，因而可以使用簡化的電子鑰匙18和簡化的閱讀機構(gòu)14構(gòu)成本發(fā)明的組成。在圖3所描述的實施例中，RF仿真電路16使用開關(guān)元件22。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，開關(guān)元件22是一個晶體管。電阻器24的一端連接到開關(guān)元件22，而另一端連接到電壓源Vcc。第二個電阻器26的一端連接到開關(guān)元件22，而另一端連接到觸點設(shè)備28。當(dāng)電子鑰匙18(圖1和2)插入閱讀機構(gòu)14(圖1和2)中時，觸點設(shè)備28將RF仿真電路16連接到電子鑰匙18(圖1和2)。
第一個電阻器24和第二個電阻器26形成分壓電路。開關(guān)元件22與第一個電阻器24和第二個電阻器26一起形成驅(qū)動電路以模擬給RFID標(biāo)簽設(shè)備12(圖1和2)的載波信號。仔細(xì)地選擇電阻器24和26，開關(guān)元件22的接通電阻(on resistance)值將使RF仿真電路16以足夠的電流和上電電壓驅(qū)動RFID標(biāo)簽設(shè)備12(圖1和2)并正確地運行RFID標(biāo)簽設(shè)備12。
當(dāng)RFID標(biāo)簽設(shè)備12(圖1和2)被來自RF仿真電路16的載波信號驅(qū)動后，RFID標(biāo)簽設(shè)備的內(nèi)部時鐘將與載波信號同步運行，并且儲存在RFID標(biāo)簽設(shè)備12中的數(shù)據(jù)用于“調(diào)制”該載波信號。這個調(diào)制的RF信號通過RF仿真電路16饋送給簡化的RFID閱讀器14。在圖3的實施例描述中，在RFID標(biāo)簽設(shè)備12的接通電阻上產(chǎn)生的方波(參看圖6A)被疊加在B點的載波信號上。于是閱讀機構(gòu)14(圖1和2)就能解調(diào)該信號并提取出標(biāo)簽數(shù)據(jù)流來獲得儲存在RFID標(biāo)簽設(shè)備12中的數(shù)據(jù)。
例如，假定RFID標(biāo)簽設(shè)備12具有10K歐姆的接通電阻和100K歐姆的關(guān)斷電阻(off-resistance)。第一電阻器24和第二電阻器26的電阻值均是10K歐姆。電壓源提供的5伏電壓電平。在運行時，開關(guān)元件22將從閱讀機構(gòu)14(圖1和2)接收到載波信號。該載波信號將有高電壓電平和低電壓電平，將分別激活和不激活開關(guān)元件22(即載波信號電壓電平可以是從0到5伏)。當(dāng)開關(guān)元件22被激活時，B點的電壓將是電壓電平為0伏的方波。當(dāng)開關(guān)元件22不被激活時，B點的電壓或者是對應(yīng)于RFID標(biāo)簽設(shè)備12的關(guān)斷電阻的4．2伏，或者是對應(yīng)于RFID標(biāo)簽設(shè)備12的接通電阻的1．7伏。調(diào)制的載波信號如圖6A所示。該信號被解調(diào)，以提取在RFID標(biāo)簽設(shè)備12存儲器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。簡化的閱讀器14也具有微控制器(或處理器)以解碼已解調(diào)的信號。參看圖6A和6B，分別是調(diào)制和解調(diào)信號。該載波信號可在簡化的閱讀器14中使用簡單濾波器或比較電路被濾出。于是就能驅(qū)動從1．7伏到4．2伏的數(shù)據(jù)流(參看圖6B)不用放大就進(jìn)入數(shù)據(jù)解碼電路(微控制器)中。
參考圖4，表示RF仿真電路16的第二個實施例，其中相同的數(shù)字和符號代表相同的元件。如上所述，該RF仿真電路16將替代現(xiàn)有技術(shù)電子鑰匙中的和閱讀機構(gòu)中的L-C電路，從而可以用簡化的電子鑰匙18(圖1和2)和閱讀機構(gòu)14(圖1和2)組成本發(fā)明的組成部分。在圖4所描述的實施例中，RF仿真電路16使用單個電阻器30。該電阻器的一端連接到閱讀機構(gòu)14(圖1和2)的輸出上，另一端連接到閱讀機構(gòu)14(圖1和2)的輸入上。電阻器30的另一端也連接到觸點電路28上。當(dāng)電子鑰匙18(圖1和2)插入閱讀機構(gòu)14(圖1和2)中時，觸點電路28將RF仿真電路16與電子鑰匙18(圖1和2)連接起來。圖4所描述的實施例按與圖3描述的實施例相似的方式運行。載波信號被驅(qū)動加在電阻器30上。B點的電壓電平也有三個電平值。載波信號可用簡單的濾波器或比較電路濾出。當(dāng)RFID標(biāo)簽設(shè)備12被激活時，在B點出現(xiàn)調(diào)制信號。通過解調(diào)輸出信號可獲得數(shù)據(jù)信號。于是得到的信號不用放大就被驅(qū)動到數(shù)據(jù)解碼電路。
參考圖5，表示本發(fā)明使用的閱讀機構(gòu)14，其中相同的數(shù)字和符號代表相同的元件。該閱讀機構(gòu)14大大地簡化了目前使用來讀取RFID標(biāo)簽設(shè)備的RFID閱讀器。當(dāng)電子鑰匙連接到閱讀機構(gòu)14時，閱讀機構(gòu)14用于讀取儲存在電子鑰匙中到的數(shù)據(jù)。當(dāng)電子鑰匙18(圖2)通過RF仿真電路16(圖1-4)連接到閱讀機構(gòu)14時，閱讀機構(gòu)14使用處理器讀取儲存在電子鑰匙18(圖2)中的數(shù)據(jù)流。在圖5描述的實施例中，處理器是微控制器。定時器設(shè)備34連接到處理器32和RF仿真電路16。定時器設(shè)備34用于給處理器32和RF仿真電路16提供時鐘信號。定時器設(shè)備34可以是振蕩器或可產(chǎn)生時鐘信號的任何其它類型的設(shè)備。信號傳遞電路36(即解調(diào)器)連接到處理器32和RF仿真電路16上。信號傳遞電路36用于解調(diào)和濾出載波信號，并且不用放大就可驅(qū)動數(shù)據(jù)流進(jìn)入處理器32。應(yīng)注意到，連接到參考信號的比較電路或低通濾波器是信號傳遞電路36的兩個例子。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，使用了低通濾波器。
盡管對本發(fā)明已參照其優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明作出上述和其它形式上和細(xì)節(jié)上的修改。
權(quán)利要求
1.一種射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)包括一個電子鑰匙，用于儲存數(shù)據(jù)；一個閱讀機構(gòu)，當(dāng)所述電子鑰匙連接到所述閱讀機構(gòu)時，用于產(chǎn)生RF時鐘信號，解調(diào)和讀取含有儲存在所述電子鑰匙中的所述數(shù)據(jù)的調(diào)制信號；一個RF仿真電路，與所述閱讀機構(gòu)連接，用于仿真給所述電子鑰匙的RF能量載波信號，以允許所述電子鑰匙調(diào)制所述RF能量信號，以及當(dāng)所述電子鑰匙連接到所述閱讀機構(gòu)時，允許所述閱讀機構(gòu)讀取儲存在所述電子鑰匙中的所述數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述電子鑰匙包括一個RFID標(biāo)簽設(shè)備，用于將所述數(shù)據(jù)存儲在所述電子鑰匙中；一個鑰匙觸點，連接到所述RFID標(biāo)簽設(shè)備上，當(dāng)所述電子鑰匙連接到所述閱讀機構(gòu)時，用于連接所述RF標(biāo)簽設(shè)備到所述RF仿真電路。
3.如權(quán)利要求1所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述閱讀機構(gòu)包括一個處理器，當(dāng)所述電子鑰匙連接到所述閱讀機構(gòu)時，用于讀取含有儲存在所述電子鑰匙中的所述數(shù)據(jù)的解調(diào)的基帶數(shù)據(jù)信號；一個定時器設(shè)備，連接到所述處理器和所述RF仿真電路，用于給所述處理器和所述RF仿真電路提供時鐘信號；以及一個信號傳遞電路，連接到所述處理器和所述RF仿真電路，用于導(dǎo)出所述解調(diào)的基帶數(shù)據(jù)信號，并且將所述解調(diào)的基帶數(shù)據(jù)信號傳遞給所述處理器以使所述處理器讀取存儲在所述電子鑰匙中的所述數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述信號傳遞電路是一個低通濾波器。
5.如權(quán)利要求3所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述信號傳遞電路是一個比較器。
6.如權(quán)利要求1所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述RF仿真電路包括一個開關(guān)設(shè)備，連接到所述閱讀機構(gòu)；一個分壓電路，連接到所述開關(guān)設(shè)備；和一個電壓源，連接到所述分壓電路。
7.如權(quán)利要求6所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述RF仿真電路還包括連接到所述分壓電路的觸點，用于連接所述電子鑰匙與所述RF仿真電路。
8.如權(quán)利要求6所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述開關(guān)設(shè)備是一個晶體管，其第一端連接到所述分壓電路，第二端連接到所述閱讀機構(gòu)，以及第三端連接到地。
9.如權(quán)利要求6所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述分壓電路包括第一電阻器，其一端連接到所述開關(guān)設(shè)備，另一端連接到所述電壓源；和第二電阻器，其一端連接到所述開關(guān)設(shè)備，另一端連接到所述閱讀機構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述RF仿真電路包括一個連接到所述閱讀機構(gòu)的電阻器。
11.如權(quán)利要求10所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述RF仿真電路還包括連接到所述電阻器的觸點，用于連接所述電子鑰匙與所述RF仿真電路。
12.一種射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，包括一個電子鑰匙，用于儲存數(shù)據(jù)，其中所述電子鑰匙包括一個RFID標(biāo)簽設(shè)備，用于將所述數(shù)據(jù)存儲在所述電子鑰匙中；一個鑰匙觸點，連接到所述RFID標(biāo)簽設(shè)備，當(dāng)所述電子鑰匙連接到所述閱讀機構(gòu)時，用于連接所述RFID標(biāo)簽設(shè)備與所述RF仿真電路；和一個閱讀機構(gòu)，當(dāng)所述電子鑰匙連接到所述閱讀機構(gòu)時，用于解調(diào)和讀取含有存儲在所述電子鑰匙中的所述數(shù)據(jù)的調(diào)制信號，其中所述閱讀機構(gòu)包括一個處理器，當(dāng)所述電子鑰匙連接到所述閱讀機構(gòu)時，用于讀取含有存儲在所述電子鑰匙中的所述數(shù)據(jù)的解調(diào)的基帶數(shù)據(jù)信號；一個定時設(shè)備，連接到所述處理器和所述仿真電路，以便給所述處理器和所述仿真電路提供時鐘信號；一個信號傳遞電路，連接到所述處理器和所述RF仿真電路，用于導(dǎo)出所述解調(diào)的基帶數(shù)據(jù)信號，并且將所述解調(diào)的基帶數(shù)據(jù)信號傳遞給所述處理器以使所述處理器讀取存儲在所述電子鑰匙中的所述數(shù)據(jù)；和一個RF仿真電路，連接到所述閱讀機構(gòu)，用于仿真給所述電子鑰匙的RF能量信號，并且允許所述閱讀機構(gòu)調(diào)制所述RF能量載波信號，以及當(dāng)所述電子鑰匙連接到所述閱讀機構(gòu)時，允許所述閱讀機構(gòu)讀取儲存在所述電子鑰匙中的數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求12所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述信號傳遞電路是一個低通濾波器。
14.如權(quán)利要求12所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述信號傳遞電路是一個比較器。
15.如權(quán)利要求12所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述RF仿真電路包括一個開關(guān)設(shè)備，連接到所述閱讀機構(gòu)；一個分壓電路，連接到所述開關(guān)設(shè)備；和一個電壓源，連接到所述分壓電路。
16.如權(quán)利要求15所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述RF仿真電路還包括連接到所述分壓電路的觸點，用于連接所述電子鑰匙與所述RF仿真電路。
17.如權(quán)利要求15所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述開關(guān)設(shè)備是一個晶體管，其第一端連接到所述分壓電路，第二端連接到所述閱讀機構(gòu)，以及第三端連接到地。
18.如權(quán)利要求15所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述分壓電路包括第一電阻器，其一端連接到所述開關(guān)設(shè)備，另一端連接到所述電壓源；和第二電阻器，其一端連接到所述開關(guān)設(shè)備，另一端連接到所述閱讀機構(gòu)。
19.如權(quán)利要求12所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述RF仿真電路包括一個連接到所述閱讀機構(gòu)的電阻器。
20.如權(quán)利要求19所述的射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)，其中所述RF仿真電路還包括連接到所述電阻器的觸點，用于連接所述電子鑰匙與所述RF仿真電路。
全文摘要
一種射頻識別(RFID)安全系統(tǒng)(10)使用電子鑰匙(12)來存儲數(shù)據(jù)。提供一種閱讀機構(gòu)(14),當(dāng)電子鑰匙(12)連接到閱讀機構(gòu)(14)時,用于讀取含有存儲在電子鑰匙(12)中的數(shù)據(jù)的調(diào)制信號。一個RF仿真電路(16)連接到閱讀機構(gòu)(14),用于仿真給電子鑰匙(12)的RF能量信號,當(dāng)電子鑰匙(12)連接到閱讀機構(gòu)(14)時,允許閱讀機構(gòu)(14)讀取儲存在電子鑰匙(12)中的數(shù)據(jù)。
文檔編號E05B49/00GK1293788SQ99803971
公開日2001年5月2日 申請日期1999年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月23日
發(fā)明者李·尤博克, 彼得·索雷爾斯 申請人:密克羅奇普技術(shù)公司