專利名稱：一種具有射頻識別功能的手機卡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及手機智能卡技術領域，特別涉及一種具有射頻識別功能的手機卡。
背景技術：
隨著近場支付功能應用的越來越廣泛，其使用環(huán)境也越來越復雜。第一，對應用的尺寸要求越來越小，如需要集成在手機SIM卡內或手機SD卡內；第二，需要在SM卡靠近金屬的條件下正常工作。目前手機SM卡托的結構均為金屬材質；第三，需要SM卡置于手機電池里面，射頻信號仍能穿透電池。目前現有的SM卡和SD卡設計無法很好滿足以上工作條件和環(huán)境的要求?，F有技術中，在手機13.56M非接觸支付應用中采用兩個方案:一種是SIMPass天線方案，即從SM卡外接上柔性PCB板天線；第二種是定制的NFC手機，事先在手機外殼內設計天線。但是以上兩種方案都存在其自身的缺點，其中，SIMPass天線方案的柔性PCB板天線需要疊入手機內，多次折疊后容易毀壞；而NFC定制手機的方案，則需要手機生產商和通信運營商合作才可以實施，而用戶無法自由選擇所需要的手機。這樣為用戶帶來很大的局限性。因此，如何提供一種具有良好近場支付功能的SM卡、SD卡以及手機是本領域技術人員需要解決的技術問題。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種具有射頻識別功能的手機卡，具有良好的近場支付功能。本實用新型提供一種具有射頻識別功能的手機卡，包括:非接觸通信芯片、信號接收和發(fā)射處理芯片、天線匹配電路、L型磁芯天線和PCB天線；所述非接觸通信芯片，用于完成手機通信功能，還用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片進行控制；所述信號接收和發(fā)射處理芯片，用于將所述非接觸通信芯片發(fā)送的信號放大后傳送給射頻RF天線，并將RF天線接收的信號傳送回所述非接觸通信芯片；所述天線匹配電路與所述信號接收和發(fā)射處理芯片相連接，用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片接收的信號以及發(fā)射的信號進行效率匹配；所述L型磁芯天線包括L型鐵氧體磁芯和天線線圈；所述天線線圈的一端連接所述天線匹配電路，另一端連接所述PCB天線；所述PCB天線布局在手機卡的最外圈。優(yōu)選地，所述信號接收和發(fā)射處理芯片與所述天線匹配電路集成在一起。[0018]優(yōu)選地，還包括電源自動控制電路，該電源自動控制電路與所述信號接收和發(fā)射處理芯片與所述天線匹配電路均集成在一起。優(yōu)選地，所述天線匹配電路包括串聯和/或并聯的電阻和電容。優(yōu)選地，所述手機卡為SM卡，所述L型磁芯天線的一個邊與SM卡的一個邊相平行。本實用新型還提供一種具有射頻識別功能的手機卡，包括:存儲芯片、控制芯片、非接觸通信芯片、信號接收和發(fā)射處理芯片、天線匹配電路、L型磁芯天線和PCB天線；所述存儲芯片連接所述控制芯片，所述存儲芯片用于存儲手機中的信息；所述非接觸通信芯片連接所述控制芯片，所述非接觸通信芯片用于完成手機通信功能，還用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片進行控制；所述控制芯片，用于對所述存儲芯片和非接觸通信芯片進行控制；所述信號接收和發(fā)射處理芯片，用于所述將非接觸通信芯片發(fā)送的信號放大后傳送給射頻RF天線，并將RF天線接收的信號傳送回所述非接觸通信芯片；所述天線匹配電路與所述信號接收和發(fā)射處理芯片相連接，用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片接收的信號以及發(fā)射的信號進行效率匹配；所述L型磁芯天線包括L型鐵氧體磁芯和天線線圈；所述天線線圈的一端連接所述天線匹配電路，另一端連接所述PCB天線；所述PCB天線布局在手機卡的最外圈。優(yōu)選地，所述信號接收和發(fā)射處理芯片與所述天線匹配電路集成在一起。優(yōu)選地，還包括電源自動控制電路，該電源自動控制電路與所述信號接收和發(fā)射處理芯片與所述天線匹配電路均集成在一起。優(yōu)選地，所述天線匹配電路包括串聯和/或并聯的電阻和電容。優(yōu)選地，所述手機卡為SD卡，所述L型磁芯天線的一個邊與SD卡的一個邊相平行。與現有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:本實用新型提供的手機卡中增加了信號接收和發(fā)射處理芯片以及天線匹配電路，并且在天線中設置L型的鐵氧體磁芯。所述天線匹配電路可以通過調整自身的電阻值和電容值，使發(fā)射信號和接收信號的效率達到最大化。另外L型磁芯天線可以增加讀卡器天線匹配和抗金屬干擾，采用L型鐵氧體磁芯可以使縱橫兩個方向的磁力線均能穿過天線內部，這樣將增加信號強度，提高通信質量。本實用新型提供的手機卡中的PCB天線與現有技術中的柔性PCB天線不同，現有技術中SIMPass天線方案的柔性PCB板天線需要疊入手機內，多次折疊后容易毀壞；而本實用新型中的PCB天線不需要折疊。本實用新型提供的手機卡可以很好地完成近場支付的功能。

圖1是本實用新型提供的標簽和讀卡器的磁場耦合示意圖；圖2是本實用新型當標簽被放置在金屬附近時磁力線方向改變示意圖；圖3是本實用新型提供的在天線內部加上鐵氧體磁芯后磁力線的方向示意圖；圖4是本實用新型提供的具有射頻識別功能的手機卡實施例一示意圖；[0039]圖5是本實用新型提供的具有射頻識別功能的手機卡實施例二示意圖。
具體實施方式
為了使本領域技術人員能夠更好地理解和實施本實用新型提供的技術方案，下面首先介紹與本實用新型有關的專業(yè)知識。射頻識別(RFID, Radio Frequency IDentification)技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。常用的有低頻(125k 134.2K)、高頻(13.56Mhz)、超高頻，無源等技術。RFID讀寫器分為移動式和固定式。從RFID的工作原 理可知，在標簽與讀寫器數據通信過程中起關鍵作用是天線。一方面，標簽的芯片啟動電路開始工作，需要通過天線從讀寫器產生的電磁場中獲得足夠的能量；另一方面，天線決定了標簽與讀寫器之間的通信信道和通信方式。對于工作在IM到100M頻段的RFID系統，系統工作在天線的近場，標簽所需的能量都是通過電感耦合的方式由讀寫器的耦合線圈輻射近場獲得，工作方式為電感耦合。感應耦合系統使用的是近場感應線圈天線，由多匝電感線圈組成，電感線圈和與其相并聯的電容構成并聯諧振回路以耦合最大的射頻能量。當標簽的線圈天線進入讀卡器天線產生的交變電磁場中，讀卡器線圈與標簽線圈的功能結構就類似于變壓器，讀卡器線圈相當于變壓器的初級線圈，標簽線圈相當于變壓器的次級線圈。通過初級線圈的高頻交流電，在磁芯和氣隙中稱合產生高頻磁場。高頻磁場穿過標簽線圈，感應產生同頻率的交流電。對交流電進行整流就可以獲得標簽芯片工作所需的電源電壓。因此線圈型RF天線設計中的首要問題就是在其他條件都不變的情況下，如何根據具體的應用要求，盡可能地增大磁耦合。因為良好的磁耦合能夠增強讀卡器到標簽的能量傳輸，同時也增強了標簽芯片送回讀卡器天線的信號強度。為了將能量更好地通過磁場傳給標簽，讀卡器和標簽RF天線一般設計為環(huán)形天線。參見圖1，該圖為標簽和讀卡器的磁場耦合示意圖。工作原理為:如果在電流通過的第一導體回路Al附近還有第二導體回路A2，那么穿過Al的部分磁通量Φ21也穿過Α2。兩個導體回路將通過這部分耦合磁通量Φ21連接在一起。耦合磁通量Φ21取決于兩個導體回路在布局中的幾何尺寸，彼此的位置以及磁導率。所以兩個導體回路經過磁場產生的耦合是電感耦合射頻識別系統的物理基礎。與單個導體回路的電感系數的定義相似，兩個導體回路的互感系數Μ21是被第二導體回路Α2包圍的部分磁通量Φ21與第一導體回路Al中的電流之比為公式(1)，其中I1S流經第一導體回路的電流:
Mn = Φ2 (/ι) =φ 1( I )
-1I3 2"同樣兩個導體回路還有一個互感系數M12，第二電流I2流經第二導體回路A2，決定了第一導體回路Al中的耦合磁通量Φ12。因此，兩個導體回路的互感系數相同:M=M12=M21 (2)[0051]當讀卡器天線被第一電流I1激發(fā)時，天線之間的耦合磁通量Φ21表示如下:O21 = N*/ sHy ds ^ NSHy (3)公式(3)中N是應答器天線線圈匝數；S是線圈面積；μ是所用磁芯磁導率；H是讀卡器天線在標簽天線內產生的磁場強度。根據公式(I)、公式(2)和公式(3)可得，當讀卡器天線的S大大超過微型標簽的S，并且微型標簽的N也受大尺寸的限制；那么就只能從增大磁芯磁導率μ入手，鐵氧體具有較強的導磁能力而不具有磁的吸引力，將它裝入空心線圈內，其磁導率和電感量會大大增強?？招木€圈的磁導率為1，而一般磁性材料的磁導率為幾十到100，插入線圈的磁芯磁導率一般取5到12即可。當標簽被放置在金屬附近或緊貼金屬時，讀寫器RF天線發(fā)射的信號產生的交變磁場的磁力線方向會發(fā)生改變，如圖2所示。這樣靠近金屬的標簽就無法接受讀寫器的信號或接受到讀寫器的信號很弱，自然就不會正常工作了。為了使貼近金屬表面的天線能正常工作，本實用新型提供的技術方案可以通過圖3所示的技術原理，以達到改變讀寫器的磁場磁力線方向的目的。在RF天線內部加上鐵氧體磁芯，這樣可以使讀寫器的磁場磁力線穿過鐵氧體磁芯，減少渦流損耗，從而達到RF線圈接收到的信號大大增強。與此同時，標簽發(fā)射出的返回信號也可以克服金屬的屏蔽，以鐵氧體磁芯為中心將信號發(fā)射出去，也大大增加了返回信號的強度。同時在線圈中間加上鐵氧體磁芯也可以大大提高RF線圈的Q值(衡量電感器件的一種參數)，從而提高RF線圈的效率。但是Q也不宜過高，一般適宜控制在40到50。為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細的說明。
需要說明的是，完成近場支付功能的手機是通過手機中的SM卡或者SD卡，因此，本實用新型實施例提供的技術方案可以在手機的SIM卡中實現，也可以在手機的SD卡中實現。下面首先介紹SIM卡實現近場支付的功能。參見圖4，該圖為本實用新型實施例提供的具有近場支付功能的手機SIM卡示意圖。本實施例提供的具有射頻識別功能的手機卡，包括:非接觸通信芯片10、信號接收和發(fā)射處理芯片20、天線匹配電路30、L型磁芯天線40和PCB天線50 ；所述非接觸通信芯片10，用于完成手機通信功能，還用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片20進行控制；所述非接觸通信芯片10集成了 13.56Μ射頻識別功能。所述信號接收和發(fā)射處理芯片20，用于將所述非接觸通信芯片10發(fā)送的信號放大后傳送給射頻RF天線(包含L型磁芯天線40和PCB天線50兩部分),并將RF天線接收的信號傳送回所述非接觸通信芯片10 ；所述天線匹配電路30與所述信號接收和發(fā)射處理芯片20相連接，用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片20接收的信號以及發(fā)射的信號進行效率匹配；所述L型磁芯天線40包括L型鐵氧體磁芯和天線線圈；所述天線線圈的一端連接所述天線匹配電路30，另一端連接所述PCB天線50 ；所述PCB天線50布局在手機卡的最外圈。采用這種方式可以降低手機卡槽周圍的金屬干擾，增加信號接收和發(fā)射的效率。需要說明的是，圖4實施例提供的手機卡為手機的SIM卡。本實用新型提供的手機卡中增加了信號接收和發(fā)射處理芯片20以及天線匹配電路30，并且在天線中設置L型的鐵氧體磁芯。所述天線匹配電路30可以通過調整自身的電阻值和電容值使發(fā)射信號和接收信號的效率達到最大化。另外L型磁芯天線40可以增加讀卡器天線匹配和抗金屬干擾，采用L型鐵氧體磁芯可以使縱橫兩個方向的磁力線均能穿過天線內部，這樣將增加信號強度，提高通信質量。本實用新型提供的手機卡中的PCB天線與現有技術中的柔性PCB天線不同，現有技術中SIMPass天線方案的柔性PCB板天線需要疊入手機內，多次折疊后容易毀壞；而本實用新型中的PCB天線不需要折疊。本實用新型提供的手機卡可以很好地完成近場支付的功能。所述信號接收和發(fā)射處理芯片20與所述天線匹配電路30集成在一起。還包括電源自動控制電路(圖中未示出)，該電源自動控制電路與所述信號接收和發(fā)射處理芯片20與所述天線匹配電路30均集成在一起。所述天線匹配電路30包括串聯和/或并聯的電阻和電容。所述L型磁芯天線40的一個邊與SM卡的一個邊相平行，如圖4所示。下面介紹另外一種具有射頻識別功能的手機卡，即手機中的存儲SD卡。參見圖5，該圖為本實用新型實施例提供的具有近場支付功能的手機SD卡示意圖。本實施例提供的具有射頻識別功能的手機卡，包括:存儲芯片31、控制芯片01、非接觸通信芯片11、信號接收和發(fā)射處理芯片21、天線匹配電路41、L型磁芯天線51和PCB天線61 ；所述存儲芯片31連接所述控制芯片01，所述存儲芯片31用于存儲手機中的信息；所述非接觸通信芯片11連接所述控制芯片01，所述非接觸通信芯片11用于完成手機通信功能，還用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片21進行控制；所述控制芯片01，用于對所述存儲芯片31和非接觸通信芯片11進行控制；所述信號接收和發(fā)射處理芯片21，用于所述將非接觸通信芯片11發(fā)送的信號放大后傳送給射頻RF天線，并將RF天線接收的信號傳送回所述非接觸通信芯片11 ；所述天線匹配電路41與所述信號接收和發(fā)射處理芯片21相連接，用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片21接收的信號以及發(fā)射的信號進行效率匹配；所述L型磁芯天線51包括L型鐵氧體磁芯和天線線圈；所述天線線圈的一端連接所述天線匹配電路，另一端連接所述PCB天線61 ；所述PCB天線61布局在手機卡的最外圈。所述PCB天線61布局在手機卡的最外圈。采用這種方式可以降低手機卡槽周圍的金屬干擾，增加信號接收和發(fā)射的效率。需要說明的是，圖5實施例提供的手機卡為手機的SD卡。本實用新型提供的手機卡中增加了信號接收和發(fā)射處理芯片21以及天線匹配電路41，并且在天線中設置L型的鐵氧體磁芯。所述天線匹配電路41可以通過調整自身的電阻值和電容值使發(fā)射信號和接收信號的效率達到最大化。另外L型磁芯天線51可以增加讀卡器天線匹配和抗金屬干擾，采用L型鐵氧體磁芯可以使縱橫兩個方向的磁力線均能穿過天線內部，這樣將增加信號強度，提高通信質量。本實用新型提供的手機卡中的PCB天線與現有技術中的柔性PCB天線不同，現有技術中SIMPass天線方案的柔性PCB板天線需要疊入手機內，多次折疊后容易毀壞；而本實用新型中的PCB天線不需要折疊。本實用新型提供的手機卡可以很好地完成近場支付的功能。所述信號接收和發(fā)射處理芯片21與所述天線匹配電路30集成在一起。還包括電源自動控制電路(圖中未示出)，該電源自動控制電路與所述信號接收和發(fā)射處理芯片21與所述天線匹配電路30均集成在一起。所述天線匹配電路41包括串聯和/或并聯的電阻和電容。所述L型磁芯天線51的一個邊與SD卡的一個邊相平行，如圖5所示。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制。雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術方案保護的范圍內。
權利要求1.一種具有射頻識別功能的手機卡，其特征在于，包括:非接觸通信芯片、信號接收和發(fā)射處理芯片、天線匹配電路、L型磁芯天線和PCB天線； 所述非接觸通信芯片，用于完成手機通信功能，還用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片進行控制； 所述信號接收和發(fā)射處理芯片，用于將所述非接觸通信芯片發(fā)送的信號放大后傳送給射頻RF天線，并將RF天線接收的信號傳送回所述非接觸通信芯片； 所述天線匹配電路與所述信號接收和發(fā)射處理芯片相連接，用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片接收的信號以及發(fā)射的信號進行效率匹配； 所述L型磁芯天線包括L型鐵氧體磁芯和天線線圈；所述天線線圈的一端連接所述天線匹配電路，另一端連接所述PCB天線； 所述PCB天線布局在手機卡的最外圈。
2.根據權利要求1所述的具有射頻識別功能的手機卡，其特征在于，所述信號接收和發(fā)射處理芯片與所述天線匹配電路集成在一起。
3.根據權利要求2所述的具有射頻識別功能的手機卡，其特征在于，還包括電源自動控制電路，該電源自動控制電路與所述信號接收和發(fā)射處理芯片與所述天線匹配電路均集成在一起。
4.根據權利要求1所述的具有射頻識別功能的手機卡，其特征在于，所述天線匹配電路包括串聯和/或并聯的電阻和電容。
5.根據權利要求1-4任一項所述的具有射頻識別功能的手機卡，其特征在于，所述手機卡為SM卡，所述L型磁芯天線的一個邊與SM卡的一個邊相平行。
6.一種具有射頻識別功能的手機卡，其特征在于，包括:存儲芯片、控制芯片、非接觸通信芯片、信號接收和發(fā)射處理芯片、天線匹配電路、L型磁芯天線和PCB天線； 所述存儲芯片連接所述控制芯片，所述存儲芯片用于存儲手機中的信息； 所述非接觸通信芯片連接所述控制芯片，所述非接觸通信芯片用于完成手機通信功能，還用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片進行控制； 所述控制芯片，用于對所述存儲芯片和非接觸通信芯片進行控制； 所述信號接收和發(fā)射處理芯片，用于將所述非接觸通信芯片發(fā)送的信號放大后傳送給射頻RF天線，并將RF天線接收的信號傳送回所述非接觸通信芯片； 所述天線匹配電路與所述信號接收和發(fā)射處理芯片相連接，用于對所述信號接收和發(fā)射處理芯片接收的信號以及發(fā)射的信號進行效率匹配； 所述L型磁芯天線包括L型鐵氧體磁芯和天線線圈；所述天線線圈的一端連接所述天線匹配電路，另一端連接所述PCB天線； 所述PCB天線布局在手機卡的最外圈。
7.根據權利要求6所述的具有射頻識別功能的手機卡，其特征在于，所述信號接收和發(fā)射處理芯片與所述天線匹配電路集成在一起。
8.根據權利要求7所述的具有射頻識別功能的手機卡，其特征在于，還包括電源自動控制電路，該電源自動控制電路與所述信號接收和發(fā)射處理芯片與所述天線匹配電路均集成在一起。
9.根據權利要求6所述的具有射頻識別功能的手機卡， 其特征在于，所述天線匹配電路包括串聯和/或并聯的電阻和電容。
10.根據權利要求6-9任一項所述的具有射頻識別功能的手機卡，其特征在于，所述手機卡為SD卡，所述L 型磁芯天線的一個邊與SD卡的一個邊相平行。
專利摘要本實用新型提供一種具有射頻識別功能的手機卡，該手機卡中增加了信號接收和發(fā)射處理芯片以及天線匹配電路，在天線中設置L型的鐵氧體磁芯。所述天線匹配電路可以通過調整自身的電阻值和電容值，使發(fā)射信號和接收信號的效率達到最大化。另外L型磁芯天線可以增加讀卡器天線匹配和抗金屬干擾，采用L型鐵氧體磁芯可以使縱橫兩個方向的磁力線均能穿過天線內部，這樣將增加信號強度，提高通信質量。本實用新型提供的手機卡中的PCB天線與現有技術中的柔性PCB天線不同，現有技術中SIMPass天線方案的柔性PCB板天線需要疊入手機內，多次折疊后容易毀壞；而本實用新型中的PCB天線不需要折疊。本實用新型的手機卡可以很好地完成近場支付的功能。
文檔編號G06K19/077GK203025754SQ20122071741
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者龔學軍, 張雁, 嚴光文 申請人:北京握奇數據系統有限公司