用于智能钥匙柜的RFID 天线设计与实现*

张 岩王宗省孙胜凯刘 悦

(1.山东科技大学海洋科学与工程学院，山东青岛 266590；2.中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东青岛 266555)

智能钥匙柜是在一些重要机关和场所对大量钥匙集中安全管理的设施，能够详细记录钥匙使用情况，能够对不同钥匙使用人进行单独授权，具有安全、方便、智能、管理功能强大的特点。传统的钥匙柜是每个钥匙栓孔位安装有一个射频识别芯片及天线来对钥匙栓中的RFID 标签进行读取，一般都较笨重且造价昂贵。研究了一种可通过射频开关切换的PCB 天线来实现使用一个射频识别芯片实现智能钥匙柜中12 个钥匙栓位的读取，降低了钥匙柜的重量和生产成本，电路硬件的精简也提高了系统的可靠性。

主要讲述13.56 MHz 射频识别天线的工作机理及设计仿真实现方法，使其能够在射频开关的切换下准确识别指定钥匙栓位上的射频标签且不被相邻钥匙栓位上的天线所识别。

1 智能钥匙柜方案设计

为了实现智能钥匙柜结构的简单、低成本、高可靠性，采用单个RFID 读写芯片TRF7970A，通过使用单刀十二掷开关SKY13412 切换12 个PCB 射频天线扫描的方式来实现对钥匙栓的读取，相邻的钥匙栓位中心距离为45 mm。

智能钥匙柜的工作流程是当栓有指定钥匙的钥匙栓触发钥匙栓位上的微触开关时，读取该钥匙栓中射频标签的信息，将信息保存到服务器。取钥匙时，根据服务器信息打开指定钥匙栓位上的电磁铁及LED 指示灯。

钥匙栓位的三维图如图1 所示，采用一个推拉式电磁铁来实现钥匙栓的锁住与开启状态，采用一个微触开关来实现对钥匙栓插入钥匙栓位的检测，采用2 个LED 灯来指示钥匙栓位的状态。……