專利名稱：一種sd卡及其射頻識別系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信領域，特別涉及一種SD卡及具有該SD卡的射頻識別系統(tǒng)。
背景技術：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和信息技術的日新月異變化，我國擁有可移動設備，例如手機、PDA、平板電腦等的用戶已經(jīng)超過7億。在可移動設備中加入支付功能能夠減少人們隨身攜帶錢包的不便并使得人們享受隨時隨地支付的便捷，因此，移動支付受到越來越多的重視，并在可預見的未來具有廣闊的商業(yè)發(fā)展空間。目前已經(jīng)發(fā)展的移動支付設備有RFID-SM卡，即射頻識別SM卡。它通過在SM卡中內(nèi)置近距離識別芯片在手機上實現(xiàn)近距離身份識別和金融支付的功能。然而此類射頻 識別SM卡受限于電信運營商，并僅能應用于具有通話功能的移動設備上。SD卡作為各類移動設備的標準存儲卡，得到廣泛的應用。使用SD卡實現(xiàn)近距離身份識別和金融支付功能就能擺脫電信運營商的限制。然而由于移動支付的射頻頻率較低，因此目前的技術方案中，根據(jù)傳統(tǒng)天線設計方案將導致天線的體積較大，不符合移動設備小型化的發(fā)展趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述不足，提出一種SD卡，該SD卡集成有小型化的超材料射頻天線。本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是提供一種SD卡，包括控制器、智能卡芯片、存儲器及超材料射頻天線，所述智能卡芯片和所述存儲器分別與所述控制器連接，所述超材料射頻天線與所述智能卡芯片連接，所述超材料射頻天線包括第一介質基板、饋線、附著在第一介質基板一表面的金屬片以及覆蓋所述金屬片的第二介質基板，所述饋線通過耦合方式饋入所述金屬片，所述金屬片上鏤空有微槽結構。本發(fā)明中，所述微槽結構包括互補式開口諧振環(huán)結構、互補式螺旋線結構、開口螺旋環(huán)結構、雙開口螺旋環(huán)結構、互補式彎折線結構以及通過前面幾種結構衍生、復合或組陣得到的微槽結構。本發(fā)明中，所述SD卡還包括卡基板，所述控制器、智能卡芯片及存儲器設置在卡基板的一側表面上。本發(fā)明中，所述超材料射頻天線設置在卡基板的一側表面上。本發(fā)明中，所述超材料射頻天線設置在卡基板的內(nèi)部。本發(fā)明中，所述金屬片與饋線之間通過感性耦合方式饋電。本發(fā)明中，所述金屬片與饋線之間通過容性耦合方式饋電。本發(fā)明中，所述金屬片為銅片或銀片。本發(fā)明中，所述微槽結構通過蝕刻、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻分別形成在所述金屬片上。
根據(jù)本發(fā)明的SD卡，采用的是易于小型化的超材料射頻天線，可以不需要受限于運營商，實現(xiàn)移動支付等功能，且不需要增加阻抗匹配網(wǎng)絡，有利于成本的節(jié)約與大規(guī)模的應用。根據(jù)本發(fā)明的超材料射頻天線，在接收或者發(fā)射電磁波時均需要通過該第二介質基板，使得天線整體的分布電容增大，分布電容的增大能有效降低天線工作頻率，因此可在不改變饋線長度的情況下使得天線在低頻時仍然工作良好，滿足天線小體積、低工作頻率及寬帶多模的要求，實現(xiàn)SD卡的尺寸裝配需要。另外本發(fā)明還提供一種射頻識別系統(tǒng)，包括閱讀器以及應答器，所述應答器為上述的SD卡。


圖I是本發(fā)明的超材料天線的透視圖；圖2a為互補式開口諧振環(huán)結構的示意圖； 圖2b所示為互補式螺旋線結構的示意圖；圖2c所示為開口螺旋環(huán)結構的示意圖；圖2d所示為雙開口螺旋環(huán)結構的示意圖；圖2e所示為互補式彎折線結構的示意圖；圖3a為圖2a所示的互補式開口諧振環(huán)結構其幾何形狀衍生示意圖；圖3b為圖2a所示的互補式開口諧振環(huán)結構其擴展衍生示意圖；圖4a為三個圖2a所示的互補式開口諧振環(huán)結構的復合后的結構示意圖；圖4b為兩個圖2a所示的互補式開口諧振環(huán)結構與圖2b所示為互補式螺旋線結構的復合示意圖；圖5為四個圖2a所示的互補式開口諧振環(huán)結構組陣后的結構示意圖。圖6所示為本發(fā)明SD卡的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明技術方案作進一步描述。圖6所示為本發(fā)明SD卡的結構示意圖。圖6中，SD卡包括卡基板100、以及設置于卡基板100 —側表面上的控制器101、智能卡芯片102、存儲器103以及超材料射頻天線104。其中，智能卡芯片102與存儲器103分別與控制器101連接，同時智能卡芯片102通過相應的天線引腳與超材料射頻天線104連接?？刂破?01用于識別外部設備對SD卡的操作，智能卡芯片102能接收所述超材料射頻天線104傳輸來的信號，以及將自身的應用數(shù)據(jù)信息通過電信號的形式發(fā)送至所述超材料射頻天線，所述智能卡芯片內(nèi)部存儲有應用數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各種非接觸應用。例如手機錢包、手機公交卡等。本實施例中，控制器、智能卡芯片以及存儲器均可使用常規(guī)的現(xiàn)有技術，其內(nèi)部結構和工作方式為本領域技術人員所公知，同時SD卡的封閉形式也與現(xiàn)有技術相同，且不是本發(fā)明主要發(fā)明技術要點，因此在此不做詳細描述。同時，為了使得超材料射頻天線104不被SD卡裝載的移動設備內(nèi)部的電路模塊干擾，超材料射頻天線104可以設置于SD卡的外側邊緣。當然也可以將超材料射頻天線104設置在卡基板100的內(nèi)部，進一步使得SD卡小型化，節(jié)省SD卡在移動設備中所占用的空間。
應用于移動支付領域的射頻標準一般為低頻頻率，例如13. 56MHZ或2. 4GHZ，為了使SD卡能工作于該低頻率，天線的作用尤為重要。然而根據(jù)傳統(tǒng)天線設計方案，天線的長短是與波長成正比的，頻率越低，波長越長從而導致天線體積越大。按照傳統(tǒng)天線設計方案，工作頻率仍以13. 56MHZ或2. 4GHZ為例，天線的厚度和長度都較大，很難實現(xiàn)在SD卡上的應用。且為了保證天線的高性能，傳統(tǒng)的射頻天線一般還需要增加阻抗匹配網(wǎng)絡。超材料是由具有一定圖案形狀的人造微結構排布于基材上而構成，人造微結構不同的圖案形狀和尺寸結構使得超材料具有不同的介電常數(shù)和不同的磁導率從而使得超材料具有不同的電磁響應。其中，當該人造微結構處于諧振頻段時，該人造微結構將表現(xiàn)出高度的色散特性，所謂高度的色散特性是指該人造微結構的阻抗、容感性、等效的介電常數(shù)和磁導率隨著頻率會發(fā)生劇烈的變化。本發(fā)明利用超材料的上述原理，設計一種超材料射頻天線，將微槽結構形成于輻射金屬片上，該輻射金屬片和饋線的耦合作用使得天線具有豐富的輻射特性從而省去阻抗匹配網(wǎng)絡的設計以實現(xiàn)天線的小型化。上述的微槽結構是人造微結構的一種形式。本發(fā)明 的SD卡可以應用在手機、PDA、MP3、MP4、電腦及數(shù)碼照相機中，其SD卡接口的形式與現(xiàn)有
的一致。本發(fā)明的核心在于超材料射頻天線，以下詳細描述本發(fā)明的超材料射頻天線。為了更好的描述本發(fā)明的天線的結構，圖I采用透視圖畫法，如圖I所示，本發(fā)明的所述超材料天線104包括第一介質基板I、饋線2、附著在第一介質基板I 一表面的金屬片4以及覆蓋所述金屬片4的第二介質基板5，所述饋線2通過耦合方式饋入所述金屬片4，所述金屬片上鏤空有微槽結構41。從圖I中我們可以看出，金屬片4位于第一介質基板I與第二介質基板5之間，使得天線在接收或者發(fā)射電磁波時均需要通過該第二介質基板，使得天線整體的分布電容增大，分布電容的增大能有效降低天線工作頻率，因此可在不改變饋線長度的情況下使得天線在低頻時仍然工作良好，滿足天線小體積、低工作頻率及寬帶多模的要求。圖I中，金屬片4上的畫剖面線的部分為金屬部分，金屬片4上的空白部分(鏤空的部分)表示微槽結構41。另外，饋線2也用剖面線表示。饋線2圍繞金屬片4設置以實現(xiàn)信號耦合。另外金屬片4與饋線2可以接觸，也可以不接觸。當金屬片4與饋線2接觸時，饋線2與金屬片4之間感性耦合；當金屬片4與饋線2不接觸時，饋線2與金屬片4之間容性耦合。本發(fā)明中的所述微槽結構41可以是圖2a所示的互補式開口諧振環(huán)結構、圖2b所示的互補式螺旋線結構、圖2c所示的開口螺旋環(huán)結構、圖2d所示的雙開口螺旋環(huán)結構、圖2e所示的互補式彎折線結構中的一種或者是通過前面幾種結構衍生、復合或組陣得到的微槽結構。衍生分為兩種，一種是幾何形狀衍生，另一種是擴展衍生，此處的幾何形狀衍生是指功能類似、形狀不同的結構衍生，例如由方框類結構衍生到曲線類結構、三角形類結構及其它不同的多邊形類結構；此處的擴展衍生即在圖2a至圖2e的基礎上開設新的槽以形成新的微槽結構；以圖2a所示的互補式開口諧振環(huán)結構為例，圖3a為其幾何形狀衍生示意圖，圖3b為其幾何形狀衍生示意圖。此處的復合是指，圖2a至圖2e的微槽結構多個疊加形成一個新的微槽結構，如圖4a所示，為三個圖2a所示的互補式開口諧振環(huán)結構復合后的結構示意圖；如圖4b所示,為兩個圖2a所示的互補式開口諧振環(huán)結構與圖2b所示為互補式螺旋線結構共同復合后的結構示意圖。此處的組陣是指由多個圖2a至圖2e所示的微槽結構在同一金屬片上陣列形成一個整體的微槽結構，如圖5所示，為多個如圖2a所示的互補式開口諧振環(huán)結構組陣后的結構示意圖。以下均以圖2c所示的開口螺旋環(huán)結構為例闡述本發(fā)明。另外，本發(fā)明中，第一介質基板及第二介質基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。優(yōu)選地，由高分子材料制成，具體地可以是FR-4、F4B等高分子材料。第一介質基板與第二介質基板的材料根據(jù)需要可以相同也可以不同。本發(fā)明中，金屬片為銅片或銀片。優(yōu)選為銅片，價格低廉，導電性能好。 本發(fā)明中，饋線選用與金屬片同樣的材料制成。優(yōu)選為銅。本發(fā)明中，超材料射頻天線的加工制造，只要滿足本發(fā)明的設計原理，可以采用各種制造方式。最普通的方法是使用各類印刷電路板(PCB)的制造方法，當然，雙面覆銅的PCB制造也能滿足本發(fā)明的加工要求。除此加工方式，還可以根據(jù)實際的需要引入其它加工 手段，比如RFID (RFID是Radio Frequency Identif ication的縮寫，即射頻識別技術,俗稱電子標簽)中所使用的導電銀漿油墨加工方式、各類可形變器件的柔性PCB加工、鐵片天線的加工方式以及鐵片與PCB組合的加工方式。其中，鐵片與PCB組合加工方式是指利用PCB的精確加工來完成超材料射頻天線微槽結構的加工，用鐵片來完成其它輔助部分。另外，還可以通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法來加工。其中蝕刻是較優(yōu)的制造工藝，其步驟是在設計好合適的微槽結構的拓撲圖案后，通過蝕刻設備，利用溶劑與金屬的化學反應去除掉輻射金屬片上預設微槽結構圖案的金屬部分。另外本發(fā)明還提供一種射頻識別系統(tǒng)，包括閱讀器以及應答器，所述應答器為上述的SD卡。所述閱讀器為常規(guī)的閱讀器。閱讀器發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給SD卡，用以驅動SD卡將存儲在智能卡芯片上的應用數(shù)據(jù)送出，此時閱讀器便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應用程序做相應的處理。上面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
權利要求
1.一種SD卡，包括控制器、智能卡芯片、存儲器及超材料射頻天線，所述智能卡芯片和所述存儲器分別與所述控制器連接，所述超材料射頻天線與所述智能卡芯片連接，其特征在于，所述超材料射頻天線包括第一介質基板、饋線、附著在第一介質基板一表面的金屬片以及覆蓋所述金屬片的第二介質基板，所述饋線通過耦合方式饋入所述金屬片，所述金屬片上鏤空有微槽結構。
2.如權利要求I所述的SD卡，其特征在于，所述微槽結構包括互補式開口諧振環(huán)結構、互補式螺旋線結構、開口螺旋環(huán)結構、雙開口螺旋環(huán)結構、互補式彎折線結構以及通過前面幾種結構衍生、復合或組陣得到的微槽結構。
3.如權利要求I所述的SD卡，其特征在于，所述SD卡還包括卡基板，所述控制器、智能卡芯片及存儲器設置在卡基板的一側表面上。
4.如權利要求3所述的SD卡，其特征在于，所述超材料射頻天線設置在卡基板的一側表面上。
5.如權利要求3所述的SD卡，其特征在于，所述超材料射頻天線設置在卡基板的內(nèi)部。
6.如權利要求I所述的SD卡，其特征在于，所述金屬片與饋線之間通過感性耦合方式饋電。
7.如權利要求I所述的SD卡，其特征在于，所述金屬片與饋線之間通過容性耦合方式饋電。
8.如權利要求I所述的SD卡，其特征在于，所述金屬片為銅片或銀片。
9.如權利要求I所述的SD卡，其特征在于，所述微槽結構通過蝕刻、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻分別形成在所述金屬片上。
10.一種射頻識別系統(tǒng)，包括閱讀器以及應答器，其特征在于，所述應答器為權利要求I至9任意一項所述的SD卡。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種SD卡，包括控制器、智能卡芯片、存儲器及超材料射頻天線，所述智能卡芯片和所述存儲器分別與所述控制器連接，所述超材料射頻天線與所述智能卡芯片連接，所述超材料射頻天線包括第一介質基板、饋線、附著在第一介質基板一表面的金屬片以及覆蓋所述金屬片的第二介質基板，所述饋線通過耦合方式饋入所述金屬片，所述金屬片上鏤空有微槽結構。根據(jù)本發(fā)明的SD卡，采用的是易于小型化的超材料射頻天線，可以不需要受限于運營商，實現(xiàn)移動支付等功能，有利于成本的節(jié)約與大規(guī)模的應用。
文檔編號G06K19/077GK102890789SQ20111017288
公開日2013年1月23日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
發(fā)明者劉若鵬, 徐冠雄 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司