专利名称：一种电压适用范围广的高频无线智能卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线通信技术领域，具体地说是一种电压适用范围广的高频无线智能卡。
背景技术：
现有技术中，已经有在手机SIM卡中增设射频芯片以扩展使用功能的技术方案， 以便此类同时具备SIM卡功能和射频芯片的无线智能卡能够具备更广泛的应用前景。但是现有的技术方案在研究之初，都是只在手机SIM卡中增设低频射频芯片，均未涉及或考虑增加射频芯片后的功耗增加问题。因为低频射频芯片的功耗较低，如果只是增加低频射频芯片，对无线智能卡的功耗影响不大，还处于可以接受的范围。但是，随着新技术的发展，新的应用更多的要求使用高频射频芯片，但高频射频芯片在工作状态的功耗极大，如果完全忽视其功耗问题，依旧按照在手机SIM卡中增设低频射频芯片的技术方案去增设高频射频芯片，则存在以下问题1、高频射频芯片功耗过大，造成手机待机时间过短，给客户带来极大的不便；普通 SIM卡休眠状态时电流一般在500微安以下，工作时电流一般几个毫安。待机时间远高于工作时间，这样平均电流应该在1毫安以下。现有手机的待机时间是充分考虑了这个因素而设计，其根本原则是要求手机的平均工作电流越低越好。高频无线智能卡的高频模块在作无线传输时电流很大。无论高频部分工作在接收模式，还是发送模式，电流都至少达到7毫安以上，最高可以达到12毫安以上。连同原有手机IC卡功耗，平均电流将超过8毫安。对于一个电池600毫安小时，待机72小时的手机而言，长期工作在无线收发模式下待机时间将直接减少到原来的一半即36小时，甚至更低。2、高频射频芯片功耗过大，要求的输入电压在1.9V 3.6V之间，而手机提供给 SIM卡的工作电压大致有三种，即1. 8V、3. 0V、5. 0V,高频射频芯片会因电压低而无法正常工作，或因电压过高而损坏，大大降低良品率及兼容性，不能很好的与现有的大多数手机配套使用；3、高频无线智能卡在生产流程中有一个重要的操作流程，就是要对卡进行初始化操作，例如写入软件系统、写入出厂参数、写入初始密钥等，现有惯用的初始化方法就是将高频无线智能卡插入一接触式读卡器进行读写数据的操作，而现有接触式读卡器的工作电压都在5. 0V,与高频射频芯片要求的输入电压1. 9V 3. 6V不配套，很容易造成高频无线智能卡在写卡时损害，影响出厂的良品率以及造成用户使用时的隐患。随着移动通信终端，比如手机的应用普及，基于移动终端的电子钱包，手机门禁、 手机支付等新的应用也越来越弓I起人们的广泛兴趣。要满足这些应用，最好的方式是跟现有射频卡刷卡使用方式相同或者相近。这就要求移动终端能够像射频卡一样可以通过无线数据通信来跟消费终端、或者门禁控制器来交换数据。通过手机实现移动支付等功能，需要在手机上实现近场通信功能，目前在手机上实现近场通信功能主要有以下几种模式，第一种模式是NFC手机，是在现有的手机上集成 NFC通信模块(Near Field Communication)，采用的是13. 56MHz的低频感应模式，属于被动式，需要用户更换手机；第二种模式是在手机SIM上加装13. 56MHz的低频感应模块，需要改装SIM卡，并且在SIM上会带很大一个感应电路，这种模式无法大规模商业化；第三种模式是在手机上加装2. 4G的有源高频感应模式，能有效的解决穿透问题，该种模式在日本得到发展，缺点是用户需要专用的手机，这一点不适合用户更换手机的使用习惯；第四种模式是在SIM卡上集成2. 4G的有源高频感应模块(以下称RF-SIM卡)，该种模式非常符合用户的使用习惯。我国国内正在推广的是第四种模式，并作为移动支付的首要标准，但就目前的商用情况，主要存在以下缺点第一是RF-SIM对手机的适应性问题，第二是RF-SIM卡和 RF-SIM卡读卡装置之间的配合问题，主要表现在读卡速度慢，读卡距离不稳定，控制读卡距离难，对于同一个读卡装置，有的手机读卡距离很近，有的手机读卡距离很远，第三是读卡后手机屏幕显示结果慢。其中，第一个问题，RF-SIM对手机的适应性问题是一个基本的问题。RF-SIM卡的适应性不好，首先会造成许多手机不能使用高频无线智能卡，加上功耗高、 瞬间电流大，读卡速度慢等一些缺点，导致用户体验效果很差，推广工作进展迟缓。另一个问题是读卡装置的问题，主要表现在对读卡距离缺少行之有效的控制方法。总之，现有的技术推出的产品不仅成本高，而且体验效果不好，从而影响了现有移动商务用户的体验及商业化进程，这也是目前推广该项技术应用的障碍之一。如何解决高频无线智能卡的适应性问题，实现低功耗，有效控制瞬间电流及实现高速刷卡，一直是该领域的一个技术难点，也是实现高频无线智能卡产业化的关键。有一些专利对相关技术进行了研究，例如，专利200410036263. 4描述了无线高频无线智能卡的硬件基本组成，包含的要素，但并未阐述如何去解决高频无线智能卡的适应性问题，也没有阐述如何实现低功耗及高速刷卡；另一项专利2007101243M. 7更细致的阐述了无线高速智能卡的几种物理结构及逻辑原理，但同样没有涉及到如何有效地解决高频无线智能卡的适应性问题，更没有阐述如何降低无线高频无线智能卡功耗和实现高速刷卡等非常重要的软件及硬件技术。对于移动终端，特别是手机来说，RF-SIM卡的适应性、低功耗是一个重要技术要求，否则会导致手机待机时间过短、无法识别RF-SIM卡，甚至无法开机；高速刷卡也是移动支付要求的一个重要指标。因此，解决这几个问题是无线高频无线智能卡产业化的技术关键。
实用新型内容本实用新型的目的在于设计一种提高高频无线智能卡对供电电源电压的适应性、 增加其使用稳定性的方法，进而给出一种电压适用范围广的高频无线智能卡。该卡结构简单、实用，充分考虑到高频无线智能卡在生产、制造、使用各个环节面临的问题，有效的提高了高频无线智能卡的适应性，增加了高频无线智能卡的稳定性和耐用性，而且其生产方法简单，容易实施，成本低，有利于实现无线高频无线智能卡的产业化生产和大规模的推广应用。本实用新型的技术方案如下，包括终端通信模块01和射频模块02，其特征在于高频无线智能卡上还设有电源适配模块03，移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口 05与终端通信模块01的电源接口相连接，同时与电源适配模块03的电源输入接口相连接，电源适配模块03的电源输出接口与射频模块02的电源接口相连接，所述的高频无线智能卡 04的电压适用范围为1. 8V 5. 5V。进一步地，其特征在于所说的终端通信模块01、射频模块02、电源适配模块03固定设置在高频无线智能卡04的同一基板上，通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口 05向电源适配模块03供电，再通过电源适配模块03向射频模块02供电。进一步地，其特征在于所说的电源适配模块03和终端通信模块01集成在一个芯片里，通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口 05向该芯片供电，再由该芯片里的电源适配模块03向射频模块02供电。进一步地，其特征在于所说的电源适配模块03和终端通信模块01以及射频模块 02集成在一个芯片里，通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口 05向该芯片供电， 再由该芯片里的电源适配模块03向射频模块02供电。进一步地，其特征在于所说的电源适配模块03和射频模块02集成在一个芯片里， 通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口 05向该芯片里的电源适配模块03供电， 再由该电源适配模块03向射频模块02供电。以上所述的高频无线智能卡，其特征在于所述的射频模块02的电压适用范围为 1. 8V 5. 5V。
本实用新型有如下附图图1实施例1示意图图2实施例2示意图图3实施例3示意图图4实施例4示意图附图中编号说明01终端通信模块02射频模块03电源适配模块04高频无线智能卡05移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。本实用新型所述的高频是指很容易穿透移动通信终端的VHF频段和UHF频段以及 SHF频段，同时避开跟移动通信所使用的频段，以防冲突。所述的高频无线智能卡的设计方法是该高频无线智能卡至少有以下三部分组成， 包括终端通信模块，射频模块及电源适配模块，其中电源适配模块是解决高频无线智能卡和移动通信终端(比如手机)的适应性、使用的稳定性及耐用性的关键部分。终端通信模块主要完成移动通信终端的一般通信功能，比如手机的通话、短信、与基站的数据传输业务等，射频模块部分用于实现和读卡器的高频通信，比如刷卡支付、控制门禁等业务。终端通信模块可以由具备手机IS07816接口功能的安全芯片来实现(比如瑞士 EM公司的TG360 芯片)，射频模块包含射频芯片(比如NRF24L01)、电路、射频天线组成。电源适配模块可选用11111173芯片，可输出3.3伏的电压。封装外观可以类似于普通手机SIM卡。所述的设计方法中，三种模块一共有四种结构实施例，分别参见图1、图2、图3、图4所示。图1是指终端通信模块01、射频模块02、电源适配模块03固定在高频无线智能卡 04的同一基板上，通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口 05向电源适配模块03 供电，再通过电源适配模块03向射频模块02供电。图2是电源适配模块和终端通信模块集成在一个芯片里，通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口向该芯片供电，再由该芯片里的电源适配模块向射频模块供电。图3是电源适配模块和终端通信模块以及射频模块都集成在一个芯片里，通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口向该芯片供电，再由该芯片里的电源适配模块向射频模块供电。图4是电源适配模块和射频模块集成在一个芯片里，通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口向该芯片里的电源适配模块供电，再由该电源适配模块向射频模块供 H1^ ο在实际应用中，我们尽可能选择已经大范围使用的射频芯片来作为射频模块的射频芯片选型。现有的射频芯片都有一个特点，就是要求输入电压为1.9V 3. 6V之间。高频无线智能卡在生产流程中有一个重要的流程，就是要对卡进行初始化，比如写入软件系统，写入出厂参数，写入初始密钥等重要操作，现有的方法就是将智能卡插入接触式读卡器进行读写数据的操作，现有的读卡器的工作电压都在5. 0V，而射频芯片要求的输入电压在1. 9V 3. 6V之间，这样如果在终端通信模块和射频模块之间如果没有一个电压适配模块，就很容易造成高频无线智能卡在写卡时的损害，影响出厂的良品率以及造成用户使用时的隐患；手机提供给SIM的工作电压有三种，S卩1.8V、3. 0V、5. 0V,比较老的手机有很多在5. 0V,这都有可能造成带射频模块的SIM卡无法工作或损坏。为避免因为手机和用于初始化高频无线智能卡的接触式读卡器无法满足这个电压要求，而对射频模块造成的损害。本实用新型增加了一个电压适配模块来给射频模块供电，以保证射频部分工作的稳定可靠。本实用新型高频无线智能卡的电压适用范围，特别是其射频模块的电压适用范围，从 1. 9V-3. 6V 增大为 1. 8V-5. 5V。对于某些能实现终端通信模块功能的芯片，比如瑞士 EM公司的TG360芯片，已具备电压适配模块的功能，这样在电路设计上，只需将射频模块的电源输入口连接到终端通信模块的芯片对应的电压适配输出口上即可(参见图2)。
权利要求1.一种电压适用范围广的高频无线智能卡，包括终端通信模块(01)和射频模块(02)， 其特征在于高频无线智能卡上还设有电源适配模块(03)，移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口(0 与终端通信模块(01)的电源接口相连接，同时与电源适配模块(0 的电源输入接口相连接，电源适配模块(0 的电源输出接口与射频模块(0 的电源接口相连接，所述的高频无线智能卡(04)的电压适用范围为1.8V 5.5V。
2.如权利要求1所述的高频无线智能卡，其特征在于所说的终端通信模块(01)、射频模块(02)、电源适配模块(0 固定设置在高频无线智能卡(04)的同一基板上，通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口(0 向电源适配模块(0 供电，再通过电源适配模块(03)向射频模块(02)供电。
3.如权利要求1所述的高频无线智能卡，其特征在于所说的电源适配模块(03)和终端通信模块(01)集成在一个芯片里，通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口(05) 向该芯片供电，再由该芯片里的电源适配模块(03)向射频模块(02)供电。
4.如权利要求1所述的高频无线智能卡，其特征在于所说的电源适配模块(03)和终端通信模块(01)以及射频模块(0 集成在一个芯片里，通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口(05)向该芯片供电，再由该芯片里的电源适配模块(03)向射频模块(02) {共 ο
5.如权利要求1所述的高频无线智能卡，其特征在于所说的电源适配模块(03)和射频模块(02)集成在一个芯片里，通过移动通信终端与高频无线智能卡的供电接口(05)向该芯片里的电源适配模块(03)供电，再由该电源适配模块(03)向射频模块(02)供电。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的高频无线智能卡，其特征在于所述的射频模块(02)的电压适用范围为1. 8V 5. 5V。
专利摘要一种电压适用范围广的高频无线智能卡，包括终端通信模块(01)和射频模块(02)，其特征在于高频无线智能卡上还设有电源适配模块(03)，高频无线智能卡的供电接口(05)与终端通信模块(01)的电源接口相连接，同时与电源适配模块(03)的电源输入接口相连接，电源适配模块(03)的电源输出接口与射频模块(02)的电源接口相连接，所述的高频无线智能卡(04)的电压适用范围为1.8V～5.5V。本实用新型结构简单、实用，充分考虑到高频无线智能卡在生产、制造、使用各个环节面临的问题，有效的提高了高频无线智能卡的适应性，增加了高频无线智能卡的稳定性和耐用性，而且其生产方法简单，容易实施，成本低，有利于实现无线高频无线智能卡的产业化生产和大规模的推广应用。
文档编号G06K19/077GK202049517SQ201120107960
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月14日 优先权日2010年5月19日
发明者唐德富, 姜凤明, 王李琰, 王海泉, 顾万水 申请人:王李琰, 王海泉