專利名稱：具有有源標簽的識別模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有有源標簽的SIM卡。
背景技術(shù)：
在GSM或USIM或UMTS網(wǎng)絡中移動電話經(jīng)常使用例如SIM卡的識別卡來識別用戶。裝有短程識別標簽的移動電話也是已知的；在美國專利申請US2005017068中描述了這種例子。在這個文獻中，標簽是無源標簽，其從讀取器的射頻信號獲得其能源。這種范圍必然是有限的。W006039946描述了另一種系統(tǒng)，以及在結(jié)合有RFID標簽和SIM卡的系統(tǒng)中的不同應用。若干文獻中描述了將RFID標簽嵌入SIM卡內(nèi)而不是嵌入電話內(nèi)，這也是已知的。 這允許即使改變移動電話也能進行卡識別以及用戶識別；此外，由于可以在提供SIM卡的同時提供標簽而不需要替換用戶的移動電話，因此這種用于移動網(wǎng)絡運營商的技術(shù)傳播得很快。US2009036166描述了包括SIM卡和智能卡的元件，其中智能卡使用SIM卡的特定功能。然而，卡內(nèi)不包含標簽天線，并且與該天線的連接、以及其在各種移動電話模型中的嵌入比較復雜。DE102004046845A1描述了一種能被用作運輸票(transport ticket)的卡，并包含同時用作SIM卡和標簽的雙界面。然而，該文獻沒有提供卡內(nèi)的天線集成的任何描述。US2007/0281549描述了一種SIM卡，其具有位于同一 PCB上的RFID標簽，以及用于外部天線的觸點。SIM卡和外部天線之間的組裝所需的空間比單獨的SIM卡大，并且因此可能難于集成在現(xiàn)有的移動設(shè)備內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種SIM卡，即使將該SIM卡安裝在移動電話內(nèi)，其也能夠使用射頻傳輸進行遠程通信。本發(fā)明的另一個目的是提供一種SIM卡，其適用于例如自動檢票的應用或適用于例如專利申請DE102004046845A1中所描述的其他應用。本發(fā)明的另一個目的是提供一種將天線集成在SIM卡內(nèi)的方案，其生產(chǎn)價格能夠適應大量生產(chǎn)，并具有足夠好的傳輸質(zhì)量從而覆蓋數(shù)米的范圍。EP1777781描述了一種包含在SIM卡中的GPS接收器天線。這種天線不適合有源標簽；此外，其需要特殊的電介質(zhì)材料，這種電介質(zhì)材料極大地增加了卡的生產(chǎn)成本。根據(jù)本發(fā)明，使用移動設(shè)備的識別模塊來實現(xiàn)那些目標，所述識別模塊包括一組將識別模塊連接到移動設(shè)備上的觸點，以及集成電路，該集成電路利用偶極天線實現(xiàn)發(fā)射-接收目的。偶極天線選為使得收發(fā)器被集成在與SIM卡相同的模塊上，因此這代表了標準SIM卡格式的剛性單一單元，標準SIM卡能被集成在任何具有SIM卡標準接口的普通移動設(shè)備內(nèi)。在優(yōu)選實施例中，基于天線結(jié)構(gòu)繞有共振槽，從而使位于整個模塊的有限空間內(nèi)的天線具有好的質(zhì)量。


結(jié)合附圖，通過實現(xiàn)方式的描述，會更好地理解本發(fā)明。附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的模塊的視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的模塊的俯視圖；圖3為位于本發(fā)明第三實施例中連接器下方的天線的視圖；圖4為位于根據(jù)本發(fā)明第三實施例的天線的相反側(cè)的連接器的視具體實施例方式SIM卡包括標準SIM或USIM處理器11以及使用CMOS技術(shù)的收發(fā)器(發(fā)送器和發(fā)射器)集成電路，該集成電路具有有源標簽的功能。例如，收發(fā)器IC在標準ISM 2. 45GHz 頻帶內(nèi)通信；作為非限制性的示例目的，可以使用Nordic nRF2401電路。也可以使用其他包含在4. 5GHz范圍內(nèi)或之上的頻率。也可以使用超寬頻帶(UWB)調(diào)制。根據(jù)新的方面，并獨立于本方案的其他特征，該SIM卡集成了晶體，使用該晶體來產(chǎn)生由有源標簽調(diào)制的信號。該標簽不使用由移動設(shè)備提供的時鐘信號，從而不會產(chǎn)生于由這種時鐘信號引起的穩(wěn)定性問題。因此，本發(fā)明還涉及訂戶識別卡，其包括電子標簽，如在本文件中描述的天線，或不同的天線，以及晶體振蕩器，所述晶體振蕩器用作生成標簽載體頻率的時基發(fā)生器。在優(yōu)選實施例中，通過移動設(shè)備的穩(wěn)定電壓給有源標簽供電，并且通過SIM卡的觸點供給到有源標簽。在不同實施例中，也可以在SIM卡內(nèi)集成自備電源，從而即使在移動裝置不通電時也能使用有源標簽。在另一個實施例中，通過移動設(shè)備的電池直接給有源標簽供電，因此繞開了該設(shè)備的處理器。因為有源標簽電路所需的電壓低于移動設(shè)備所需電壓，標簽的使用壽命比移動設(shè)備的使用壽命長，即使來自電池的可用電壓不足以運行移動裝置的處理器，或者關(guān)閉處理器或處理器處于待機模式。優(yōu)選地，在SIM處理器頂部上安裝標簽電路，從而避免使用卡上的額外空間。優(yōu)選地，通過同步三線接口(CK，In，Out)，這兩個電路都彼此通信。SIM處理器的固件優(yōu)選地被預編程，從而在處理器三個終端產(chǎn)生和接收SPI信號。在另一個實施例中，將SIM處理器和收發(fā)器集成電路組合在單個芯片中；這個實施例更適合于大批量生產(chǎn)，但是對于每一次標簽調(diào)整都需要重新設(shè)計整個SIM處理器。在測量由讀取器接收到的信號振幅后和/或作為由讀取器接受到的指令的功能， 收發(fā)器集成電路優(yōu)選地自動適應其傳輸功率。這種方案避免了以高于讀取器所需水平的功率進行傳輸，這提高了機密性，降低了能源消耗并保持了恒定的通信范圍。收發(fā)器集成電路優(yōu)選使用GFSK調(diào)制，從而與遠程RFID讀取器通信。接收靈敏度優(yōu)選地等于或優(yōu)于_85daii。隨后，在編程SIM處理器的監(jiān)督下，收發(fā)器集成電路優(yōu)選地是被動模式；收發(fā)器集成電路基本上包含模擬傳輸和接收元件，以及最少量的可編程數(shù)字單元。優(yōu)選地，SIM處理器負責與RFID讀取器的數(shù)據(jù)交換管理、編碼管理以及解碼管理等。當不需要使用收發(fā)器集成電路時，可通過SIM處理器將收發(fā)器集成電路設(shè)置為睡眠模式；這樣，消耗量會在1微安培范圍內(nèi)。例如，使用在接收電路上調(diào)制的無線電頻率信號來喚醒收發(fā)器集成電路，或者其被周期性喚醒作為對SIM處理器的特定事件的響應。另一方面，當組件處于待機模式或當接收到喚醒信號時，也可以使用收發(fā)器集成電路來喚醒 SIM卡、移動設(shè)備或者其某些功能。優(yōu)選地，有源標簽所使用的用戶識別與蜂窩網(wǎng)絡IMSI識別一樣；因此，在RFID網(wǎng)絡和移動網(wǎng)絡中是以相同方式識別移動訂戶的。SIM卡的加密電路優(yōu)選用于對由有源標簽接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)進行識別和加密解密。然而，存儲在標簽自身中的不同id能夠用于有源標簽的識別。標簽天線12設(shè)置在襯底單面上，優(yōu)選位于觸點10相對側(cè)的面上。襯底較薄，從而限制標簽的生產(chǎn)成本。標簽的外部尺寸優(yōu)選為ID-OOO格式、可能是較小Mini-UICC SIM-格式的卡中的標準接頭(Plug)的尺寸。天線結(jié)構(gòu)是實心金屬的，并基于其繞有共振槽，因此當SIM卡位于移動電話內(nèi)時， 其對鄰近金屬元件具有較大的抗擾度(immunity)。天線內(nèi)的電流以相反方向繞著狹槽循環(huán)，以使狹槽的輻射結(jié)構(gòu)與電線的相反。天線呈現(xiàn)出電對稱性，并具有非對稱幾何結(jié)構(gòu)。在對稱結(jié)構(gòu)的兩個平面上接收到無線電信號的電磁場，該對稱結(jié)構(gòu)的表面相當重要，以最小化SIM卡周圍的鄰近金屬物質(zhì)的影響。天線的幾何形狀使得其保留SIM卡電子組件所需的表面，尤其是卡上的晶體和電子集成電路10。接地平面(ground plane)在流動電流感應出與主磁場方向相反的電場的位置處反轉(zhuǎn)(inverse)，從而再次加強遠場中的主電場向量。在電流以與主方向相反的方向流動的位置處，通過切斷主平面實現(xiàn)接地平面的反轉(zhuǎn)。通過簡單接線和壓焊集成電路可以實現(xiàn)所述反轉(zhuǎn)。由這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的重要的感應率通過兩個直接位于電路的反饋點處的襯底上的串聯(lián)低值電容器13來補償。不使用任何分離的組件實現(xiàn)網(wǎng)絡自適應，這優(yōu)化了生產(chǎn)成本。因此，天線優(yōu)選為偶極天線；偶極的一個第一部件120使用第一電磁路徑，同時偶極的另一部件121使用幾乎與第一電磁路徑對稱的第二電磁路徑，并具有匹配阻抗。如果將特殊電介質(zhì)用于天線，那么應該使用陶瓷電介質(zhì)材料，和/或使用應用了物理氣相沉積(PVD)的電介質(zhì)材料。減少了 SIM卡的觸點10對整個電磁場輻射結(jié)構(gòu)的的影響，因為觸點被集成在天線結(jié)構(gòu)的整個接地平面內(nèi)。以這種方式，它們不會像移動電話的鄰近金屬元件那樣干涉無線電模型。在圖2所描述的本發(fā)明的另一個實施例中，發(fā)射和接收了最大部分輻射的天線12 的有源部件集中在SIM卡末端A，與帶有觸點的末端相對。SIM卡的另一末端B在一側(cè)具有觸點。末端A處的偶極和末端B處的觸點之間的間隔能夠降低連接器影響，尤其是降低了金屬條夾具的影響，所述金屬條夾具經(jīng)常被用來將SIM卡的觸點10固定在其狹槽中。
在這個特定的實施例中，偶極由狹槽(非金屬區(qū)，其形成圖上的白色“2”)構(gòu)成，電流繞著這個狹槽流動。圍繞狹槽120，121的金屬區(qū)包括末端B處的較大的接地平面，所述接地平面覆蓋金屬條夾具和觸點。在構(gòu)思天線的過程中，將接地平面的影響考慮在內(nèi)，并且降低觸點的影響和金屬條夾具的影響。在圍繞偶極120，121的兩個位置處反轉(zhuǎn)接地平面，這增加了天線電流，而不是減少。圍繞這兩個狹槽流動的電流是從兩個感應器14的中心和末端匯入的，尤其是通過焊線 (bonding wire) 140匯入。這兩個感應器14用于網(wǎng)絡自適應，并用于補償天線的電長度，所述天線的電長度小于匹配共振的最佳長度。優(yōu)選地，在電路11與天線的連接點處增加感應在這個例子中，感應器14在與天線相同的平面和相同的層內(nèi)由金屬區(qū)構(gòu)成。這種方案在生產(chǎn)中不需要任何調(diào)諧，并且具有以下優(yōu)點其降低了對因生產(chǎn)過程而產(chǎn)生的尺寸或形狀偏差的敏感性；因此，與使用分離的組件相比，共振阻抗更少地取決于加工偏差。然而，也能夠?qū)⒎蛛x的感應器與其他實施例一起使用，從而匹配阻抗。在圖3和圖4描述的另一個實施例中，偶極產(chǎn)生于SIM模塊外圍。本實施例未展現(xiàn)共振天線的特征，因此其僅滿足典型為5至IOcm的短程通信要求，例如，訪問控制和/或小額支付應用。受限于SIM模塊尺寸的天線尺寸允許使用SIM卡工業(yè)中現(xiàn)有的常規(guī)生產(chǎn)工具，因此能夠以理想價格立即投入生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于移動設(shè)備的識別模塊，包括使其與移動設(shè)備連接的觸點(10)和具有天線(12)的收發(fā)器集成電路(11)，其特征在于，所述天線是偶極天線。
2.如權(quán)利要求1所述的識別模塊，其中，天線結(jié)構(gòu)(12)是基于共振狹槽。
3.如權(quán)利要求1或2中的一項所述的識別模塊，其中，天線包括接地平面從而加強主電場向量，其中在電流產(chǎn)生與主磁場方向相反的電場的位置處反轉(zhuǎn)(inverse)所述接地平面。
4.如權(quán)利要求3所述的識別模塊，其中，在電流產(chǎn)生與主磁場方向相反的場的位置處， 通過切斷主平面實現(xiàn)接地平面的反轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的識別模塊，其中，通過焊線(bondingwire)實現(xiàn)所述反轉(zhuǎn)，所述焊線也被連接到集成電路上。
6.如權(quán)利要求1所述的識別模塊，其中，基于所述天線結(jié)構(gòu)，圍繞有線接偶極(wired dipole)結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1至6中一項所述的識別模塊，其中，天線呈現(xiàn)電對稱性，并具有非對稱幾何結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1至7中一項所述的識別模塊，其中，使用放置在電路(11)的反饋點處的兩個串聯(lián)電容器(1 來補償感應率。
9.如權(quán)利要求1至8中一項所述的識別模塊，其中，使用嵌入襯底中的兩個串聯(lián)電容器(13)來補償感應率。
10.如權(quán)利要求1至9中一項所述的識別模塊，其中，通過安裝在襯底上的至少一個感應器(14)來補償阻抗。
11.如權(quán)利要求1至10中一項所述的識別模塊，包括兩個末端(A、B)， 第一所述末端設(shè)置有所述觸點，以使得所述觸點不覆蓋所述天線的方式，將所述天線設(shè)置在另一個所述末端。
12.如權(quán)利要求1至10中一項所述的識別模塊，包括電子識別電路(11)，將所述偶極天線(12)設(shè)置在所述電子識別電路(11)的末端處，并且不占據(jù)圍繞電路的襯底的剩余部分。
13.如權(quán)利要求12所述的識別模塊，其中，所述偶極天線不展現(xiàn)出共振天線的特征。
14.如權(quán)利要求1至13中一項所述的識別模塊，包括晶體振蕩器。
15.一種用于移動設(shè)備的識別模塊(1)，包括 一組用于與移動設(shè)備接口的觸點(10)；收發(fā)器集成電路(11)； 偶極天線(12)； 石英振蕩器。
全文摘要
一種用于移動設(shè)備的識別模塊，包含與所述移動裝置接口的觸點(10)以及設(shè)置有收發(fā)器集成電路和狹槽偶極天線(12)的有源標簽。SIM卡還包含其自身的用作有源標簽時基的晶體振蕩器。
文檔編號H04B5/00GK102576419SQ201080040306
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者奧利維爾.德瑟, 帕斯卡.格哈特 申請人:伊格卡姆薩爾公司