專利名稱：具有射頻識別功能的sim卡芯片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及客戶識別模塊(Subscriber Identity Model,以下簡稱SIM)卡，特 別是一種具有射頻識別功能的支持雙界面的SIM卡芯片。
背景技術：
包括非接觸集成電路卡(Integrated Circuit Card,簡稱IC卡)在內(nèi)的射頻識 別技術(Radio Frequency Identification ，以下簡稱RFID)技術經(jīng)過十多年的 發(fā)展，己深入現(xiàn)代生活的各個角落，被廣泛應用于公交、門禁、小額電子支付等領 域。射頻識別技術是自動識別技術的一種，射頻識別系統(tǒng)的組成一般至少包括兩個 部分(1)電子標簽，英文名稱為Tag; (2)閱讀器，英文名稱為Reader。電子標 簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實際應用中，電子標簽附著在待識別物體 的表面。閱讀器又稱為讀出裝置，可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子 數(shù)據(jù)，從而達到自動識別物體的目的。進一步通過計算機及計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)對物體 識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。對大多數(shù)RFID系統(tǒng)而言，將采用 一個固定的頻率，并有一套標準協(xié)議與它相配套。RFID領域廣泛采用數(shù)字調(diào)制技術，如ASK、FSK和PSK調(diào)制。幅度鍵控(Amplitude ShiftKeying ，簡稱ASK)即按載波的幅度受到數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制而取不同的值，例如 對應二進制0，載波振幅為0;對應二進制l，載波振幅為l。調(diào)幅技術實現(xiàn)起來簡 單，但容易受增益變化的影響。頻移鍵控(Frequency Shift Keying ，簡稱FSK) 即按數(shù)字數(shù)據(jù)的值(如0或1)調(diào)制載波的頻率。例如對應二進制0的載波頻率為 Fl，而對應二進制1的載波頻率為F2。該技術抗干擾性能好，但占用帶寬較大。相 移鍵控(Phase Shift Keying ，簡稱PSK)即按數(shù)字數(shù)據(jù)的值調(diào)制載波相位。例如用 180相移表示1，用0相移表示0。這種調(diào)制技術抗干擾性能最好，且相位的變化也 可以作為定時信息來同步發(fā)送機和接收機的時鐘，并對傳輸速率起到加倍的作用。 這幾種調(diào)制方式都是現(xiàn)有的成熟調(diào)制技術，廣泛應用于各通信系統(tǒng)中。近年來，在軌道交通、物流管理、物品防偽、身份識別等需求推動下，RFID 技術的不斷進步，應用越來越普及，市場迫切需要各類RFID電子標簽和識別設備。電子標簽內(nèi)部一般有一個電子錢包，持卡人預先在電子標簽中存入一定的金額，交 易時直接從儲值帳戶中扣除交易金額。但單一功能電子標簽也有一些缺點，比如 電子標簽沖值必須到專門的沖值中心、比較大額的交易沒有辦法設置密碼以及無法 將RFID支付和移動支付結合起來等。而與此同時，移動通信終端經(jīng)歷20多年的迅速發(fā)展，幾乎己經(jīng)成為消費者人 手必備的隨身裝置，普及率非常高，并且有在移動終端上集成更多功能的趨勢。利 用手機本身的移動通信網(wǎng)絡如GSM、 CDMA等進行支付是現(xiàn)有的成熟技術，但將手機 和電子標簽有效結合起來，讓手機像公交卡這樣方便使用是目前射頻識別的發(fā)展方 向，也是設備提供商和移動運營商目前大力開拓的市場。受日本和韓國手機支付的影響，小額支付是運營商一直期望進入的領域。由于能夠非常好的為實時支付和現(xiàn)場支付提供解決方案，非接觸式近距離射頻識別具有 極為廣闊的應用前景，并將為目前發(fā)展緩慢的移動支付產(chǎn)業(yè)帶來前所未有的機遇。 而結合移動終端與RFID技術的一機多用或一卡多用將會是未來十年的新的發(fā)展方 向。特別是在3G時代，無處不在的具有無線連接功能的RFID讀寫器與非接觸式應 用的RFID將是發(fā)展的重中之重。目前業(yè)界主要有兩套基于非接觸技術的解決方案 Combi SIM卡方案和近場通信方案。Combi SIM卡方案，又稱雙界面SIM卡方案，指用Combi SIM卡替換手機內(nèi)部 SIM卡，在保留原接觸式界面的SIM卡功能基礎上增加非接觸IC卡應用界面。比較 典型的做法有兩種 一、非接觸IC卡的非接觸天線印刷在塑料薄膜上，再貼至SIM 卡表面；二、非接觸IC卡的非接觸天線作為一個獨立的部件附加在手機中，將天 線引到手機的正面或反面，天線連接在SIM卡尚未使用的C4和C8兩個接口上。但 這兩種方案的缺點是天線貼到SIM卡表面或者引出到手機正面或反面，在安裝過 程中很容易造成天線斷裂、損壞，并造成用戶使用不方便，同時由于手機電池和電 路板的屏蔽作用，雙界面SIM卡能收到閱讀器的信號和反射給閱讀器的信號都非常 微弱，如果雙界面SIM卡返回的信號不進行功率放大且與該雙界面SIM卡相配套的 閱讀器上沒有信號增強器，雙界面SIM卡和閱讀器之間通信的質(zhì)量會非常差，閱讀 器幾乎收不到雙界面SIM卡返回的應答。NFC方案是近年由Norkia、Philips等公司提出有關射頻識別的一種新的方案， 基本的做法是在新設計的手機中加入用于支付的RFID模塊，RFID模塊和手機之間用專門的通信協(xié)議進行相互通信。這種方法可以比較好地解決利用手機進行射頻識 別的問題，但缺點是用戶必須去改造現(xiàn)有的手機，甚至購買一個全新的手機，這在 現(xiàn)階段并不是所有用戶都能接受方法，而且對整個社會而言也是很大的資源浪費。請參閱圖2己有技術典型雙界面IC卡的內(nèi)部結構示意圖和圖3已有技術典型 雙界面IC卡的RF接口電路示意圖。由Gemplus公司推出的典型的雙界面IC卡芯 片結構圖如圖2所示，接觸式部分通信標準符合ISO/ IEC7816標準，非接觸式部 分通信標準符合IS0/IEC 14443 TYPEA/TYPEB標準。該典型的雙界面IC卡芯片主 要由射頻(RadioFrequency，簡稱RF)接口、中央處理器(Central Processing Unit ， 以下簡稱CPU)、中斷處理器、隨機數(shù)發(fā)生器、只讀存儲器(簡稱ROM)、 EEPR0M (即 可編程的電擦除只讀存儲器)、外部RAM (即隨機存取存儲器)、循環(huán)冗余校驗(簡 稱CRC)模塊、時鐘模塊、IS0/IEC7816等模塊組成。其中，RF接口是雙界面IC 卡和13.56MHz閱讀器的通信接口； CPU是雙界面IC卡的中央處理器，和內(nèi)部軟件 —起主要用于手機通信的進行和13. 56MHz閱讀器交易的完成中斷處理器主要用 于處理各種外設的中斷；ROM用于存儲內(nèi)部的固件程序；EEPROM和外部RAM用于存 儲雙界面IC卡的數(shù)據(jù)和中間變量等；CRC模塊用于產(chǎn)生循環(huán)冗余校驗碼，保證通信 過程中數(shù)據(jù)的完整性；時鐘模塊用于內(nèi)部的時鐘處理；IS0/IEC7816模塊是手機和 雙界面IC卡的通信接口，且是手機提供電源給IC卡的通道。如圖3所示，RF接口主要由13.56MHz的非接觸式天線、解調(diào)電路、數(shù)字量化 電路和調(diào)制電路組成。閱讀器發(fā)到雙界面IC卡的信號通過13. 56MHz天線接收下來，由于閱讀器發(fā)到 雙界面IC卡的信號是100% ASK的調(diào)制信號，雙界面IC卡中解調(diào)電路采用二極管 峰值包絡檢波的方式進行解調(diào)。檢波輸出后，信號將經(jīng)過量化電路進行量化處理后 變成邏輯電路所需的基帶信號，再送CPU進行處理。 .當雙界面IC卡向閱讀器應答信號時，由CPU完成編碼，并送到調(diào)制電路進行 調(diào)制，通過改變RF接口中調(diào)制電路里的負載電阻完成信號的應答反射。由于手機電池和電路板的屏蔽作用，如果雙界面IC卡替換現(xiàn)有的普通SIM卡 應用到手機環(huán)境中，雙界面IC卡將無法可靠收到閱讀器發(fā)出的命令信號，同時雙 界面IC卡發(fā)出的信號經(jīng)手機環(huán)境后將大幅衰減,如此小的應答信號無法由閱讀器接 收并區(qū)分出來。鑒于這種情況，就無法將雙界面IC卡直接放到手機內(nèi)部應用于射頻識別中。 發(fā)明內(nèi)容為克服上述已有技術的不足，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種雙界面的具 有射頻識別功能的SIM卡的SIM卡芯片，在不改造現(xiàn)有RFID閱讀器和手機的情況下， 實現(xiàn)了手機的非接觸式近距離射頻識別。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是一種SIM卡芯片，包括RF接口模塊、CPU、中斷處理器、隨機數(shù)發(fā)生器、R0M、 EEPR0M、外部RAM、循環(huán)冗余校驗模塊、時鐘模塊、IS0/IEC7816模塊及電源引腳 VCC、復位引腳RST、時鐘引腳CLK、第一天線引腳ANT'、第二天線引腳ANT2 、 10 引腳、備用引腳NC、接地引腳GND，所述的RF接口包括解調(diào)電路、數(shù)字量化電路和 調(diào)制電路。所述的SIM卡芯片的RF接口還包括接收放大電路，用于放大閱讀器發(fā)到雙界面 SIM卡的命令信號，該接收放大電路的輸出端與所述的解調(diào)電路的輸入端相連，該 接收放大電路的輸入端與非接觸式天線相連。所述的SIM卡芯片的RF接口還包括發(fā)送功率放大電路，用于放大雙界面SIM卡 返回給閱讀器的應答信號，所述的調(diào)制電路的輸出端與該發(fā)送功率放大電路的輸入 端相連，該發(fā)送功率放大電路的輸出端與所述的非接觸式天線相連。所述的發(fā)送功率放大電路用C類或D類功放實現(xiàn)。所述的接收放大電路采用電壓放大電路實現(xiàn)。所述的接收放大電路采用共射極放大電路實現(xiàn)。所述的雙界面SIM卡用于RFID領域時，和閱讀器進行非接觸通信部分符合 IS0/IEC 14443標準、IS0/IEC 15693標準或IS011784/IS011785標準。所述的雙界面SIM卡和移動通信設備之間的接口通過所述的復位引腳RST、時鐘 引腳CLK和10引腳，通信協(xié)議遵循IS0/IEC7816標準。該SIM卡芯片的供電電源由移動通信設備提供，電源輸入到所述的電源引腳VCC 和接地引腳GND。采用該SIM卡芯片的雙界面SIM卡的非接觸式天線直接內(nèi)嵌在SIM卡基內(nèi)部， 該SIM卡芯片與該非接觸式天線處于同一平面，該非接觸式天線的兩端分別連接到 該SIM卡芯片的兩個觸點第一天線引腳ANT'、第二天線引腳ANTs上。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是用本發(fā)明SIM卡芯片替換現(xiàn)有的雙界面IC卡芯片應用于雙界面SIM卡中，可以 有效解決發(fā)送和接收到的信號經(jīng)過手機這樣的移動通信設備后的信號衰減問題?，F(xiàn) 有技術中閱讀器發(fā)命令信號到SIM卡時，由于手機電池和電路板的屏蔽作用，命令 信號有較大的衰減；本發(fā)明中的SIM卡芯片通過接收放大電路進行信號放大，再送 到解調(diào)電路進行解調(diào)，就可正確得到閱讀器發(fā)出的命令?，F(xiàn)有技術中SIM卡芯片應 答信號返回給閱讀器時，由于手機電池和電路板的屏蔽作用，應答信號有很大的功 率衰減；本發(fā)明中的SIM卡芯片通過發(fā)送功率放大電路進行信號功率放大，再配合 信號增強器，就可以正確地將應答信號送到閱讀器。另外，用該SIM卡芯片制造的SIM卡既可作為普通的單界面接觸式SIM卡用， 也可作為雙界面SIM卡和移動通信設備一起可用于RFID領域，實現(xiàn)移動支付、門 禁控制等射頻識別應用。


圖1是本發(fā)明射頻識別系統(tǒng)結構示意圖； 圖2是已有技術典型雙界面IC卡芯片的內(nèi)部結構示意圖； 圖3是己有技術典型雙界面IC卡芯片的RF接口電路示意圖； 圖4是本發(fā)明雙界面SIM卡芯片的RF接口電路示意圖； 圖5是本發(fā)明雙界面SIM卡的內(nèi)部結構示意圖； 圖6是本發(fā)明信號增強器的外部結構示意圖； 圖7是本發(fā)明信號增強器的內(nèi)部結構示意圖； 圖8是圖5的A—A剖視圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步詳細的說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。 (1) SIM卡芯片該SIM卡芯片可以應用于普通的單界面接觸式SIM卡，也可應用于雙界面SIM 卡。當用作雙界面SIM卡時，和移動通信設備一起可用于RFID領域，實現(xiàn)射頻識別。 請參閱圖4和圖5。圖4是本發(fā)明雙界面SIM卡芯片的RF接口電路示意圖；圖5是本發(fā)明雙界面SIM卡的內(nèi)部結構示意圖。該SIM卡芯片12，包括RF接口模塊、CPIJ、中斷處理器、隨機數(shù)發(fā)生器、R0M、 EEPR0M、外部RAM、循環(huán)冗余校驗模塊、時鐘模塊、IS0/IEC7816模塊及電源引腳 VCCm、復位引腳RST122、時鐘引腳CLK123、第一天線引腳ANT,124、第二天線引 腳ANTa25、 10引腳126、備用引腳NC127、接地引腳GND128，所述的RF接口包括 解調(diào)放大電路、數(shù)字量化電路和調(diào)制電路。所述的SIM卡芯片12的RF接口還包括接收放大電路，用于放大閱讀器1發(fā)到 雙界面SIM卡10的命令信號，該接收放大電路的輸出端與所述的解調(diào)電路的輸入端 相連，該接收放大電路的輸入端與非接觸式天線相連。所述的SIM卡芯片12的RF接口還包括發(fā)送功率放大電路，用于放大雙界面SIM 卡IO返回給閱讀器1的應答信號，所述的調(diào)制電路的輸出端與該發(fā)送功率放大電路 的輸入端相連，該發(fā)送功率放大電路的輸出端與所述的非接觸式天線相連。 所述的發(fā)送功率放大電路用C類或D類功放實現(xiàn)。 所述的接收放大電路采用電壓放大電路實現(xiàn)，如共射極放大電路。 當所述的雙界面SIM卡10向閱讀器1應答信號時，該雙界面SIM卡的應答信 號經(jīng)過CPU編碼后，經(jīng)所述的調(diào)制電路進行調(diào)制后送到所述的功率放大電路進行功 率放大，再通過所述的非接觸式天線11發(fā)射至所述的信號增強器2，經(jīng)信號增強后 返回給閱讀器。當雙界面SIM卡10用于RFID領域時，非接觸式部分通信符合IS0/IEC 14443 標準、IS0/IEC 15693標準或IS011784/IS011785標準。SIM卡芯片12的雙界面SIM卡10的非接觸式天線11直接內(nèi)嵌在SIM卡基13內(nèi)部，該SIM卡芯片12與該非接觸式天線11處于同一平面，該非接觸式天線ll的兩端分別連接到該SIM卡芯片12的兩個觸點第一天線引腳ANTJ24、第二天線引腳ANT2125上。所述的SIM卡芯片12還包括若干根金線，SIM卡芯片12的各個引腳通過金線和 接觸式卡金屬觸點14的對應各個部分相連。所述雙界面SIM卡10的供電電源由移 動通信設備9提供，即SIM卡芯片12的供電電源由移動通信設備9提供，電源、地 線分別通過接觸式卡金屬觸點14和金線151、 152接到所述的電源引腳VCC121和接 地引腳GND128。雙界面SIM卡10和移動通信設備9之間的接口通過所述的復位引腳RST122、 時鐘引腳CLK123和IO引腳126，通信協(xié)議遵循IS0/IEC7816標準。移動通信設備9通過復位引腳RST122給雙界面SIM卡IO提供復位信號；雙界面SIM卡IO工作的 時鐘由移動通信設備9通過時鐘引腳CLK123提供；雙界面SIM卡10和移動通信設 備9之間串行通信的數(shù)據(jù)通過I0引腳126進行。備用引腳NC127在正常工作時一 般不用。(2) 將本發(fā)明SIM卡芯片用于雙界面SIM卡，以替換現(xiàn)有的單界面接觸式SIM卡。請參閱圖5和圖8。圖5是本發(fā)明雙界面SIM卡的內(nèi)部結構示意圖；圖8是圖 5的A—A剖視圖。所謂的單界面SIM卡是指現(xiàn)有技術中常見的接觸式界面的SIM卡，表面有金屬 觸點；所謂的雙界面SIM卡是在單界面SIM卡的基礎上加入非接觸式天線接口，可 以進行非接觸通信。要在原單界面SIM卡的通話等功能基礎上，增加了小額消費和 訪問控制的IC卡功能，本發(fā)明釆用的雙界面SIM卡采用圖5的結構，該雙界面SIM 卡的切面示意圖如圖8所示。一種雙界面SIM卡10，包括SIM卡基13、接觸式卡金屬觸點14和非接觸式天 線ll和若干個金線。該雙界面SIM卡10還包括內(nèi)嵌在所述的SIM卡基13內(nèi)部的SIM卡芯片12。該雙界面SIM卡10的非接觸式天線11直接內(nèi)嵌在所述的SIM卡基13內(nèi)部，該 非接觸式天線11的兩端分別連接到所述的SIM卡芯片12的第一天線引腳ANT,124 和第二天線引腳ANTJ25上。由于非接觸天線在卡基內(nèi)部，這樣用戶在使用過程中， 不會造成非接觸天線的斷裂、損壞，也避免了給用戶造成使用不方便。該雙界面SIM卡10和其所在的移動通信設備9之間通信的協(xié)議符合IS0/IEC7816標準。所述的閱讀器1發(fā)到該雙界面SIM卡10的信號符合ISO/IEC 14443標準，或 ISO/IEC 15693標準，或IS011784/ IS011785標準。例如ISO/IEC 14443 TAPEA/TAPEB 標準。所述的非接觸式天線11所在的平面和所述的SIM卡芯片12所在的平面兩者平行。所述的非接觸式天線11所在的平面和所述的SIM卡基13平面兩者平行。(3) 雙界面SIM卡內(nèi)部的電子錢包雙界面SIM卡內(nèi)部的電子錢包結構由發(fā)卡機構在發(fā)行時確定，具體格式需配合各個發(fā)卡機構的整個射頻識別系統(tǒng)。電子錢包的沖值可以有兩種方式 一是由用戶 從移動通信設備賬戶自己直接轉(zhuǎn)入，二是通過專門的沖值中心進行沖值。電子錢包 的消費通過設定可以有兩種方式 一是較大額的消費可以要求用戶自己確認或?qū)ｉT 的賬戶認證，二是小額的消費可以由雙界面SIM卡和閱讀器自動完成。移動通信設備所在的GSM/CDMA/3G/4G等移動通信網(wǎng)絡可以實時監(jiān)測交易的進 行情況，這樣就把移動通信網(wǎng)絡和RFID支付網(wǎng)絡有效聯(lián)系起來。考慮到系統(tǒng)的安全性，所有涉及到電子錢包建立、沖值、消費都需要雙界面SIM 卡和發(fā)卡機(發(fā)行時)或雙界面SIM卡和閱讀器(沖值、消費時)進行相互認證。電子錢包部分可以采用現(xiàn)有技術，在此不加贅述。應用本發(fā)明SIM卡芯片的雙界面SIM卡相對應的射頻識別系統(tǒng)還包括信號增強器技術，該信號增強器的核心是信號增強器芯片，請見下面介紹。 (4)信號增強器芯片請參閱圖7本發(fā)明信號增強器的內(nèi)部結構示意圖。所述的信號增強器芯片5包 括接收電路、發(fā)送電路和電源模塊506，該接收電路包括濾波器501、解調(diào)放大模塊 502、數(shù)字量化模塊503，該發(fā)送電路包括邏輯控制模塊504、調(diào)制模塊505。所述的接收天線8將所述的雙界面SIM卡10發(fā)到信號增強器2的信號先傳送至 所述的濾波器501的輸入端，經(jīng)該濾波器濾波，獲得要解調(diào)的千凈調(diào)制信號。該濾 波器501的輸出端與所述的解調(diào)放大模塊502的輸入端相連，解調(diào)之后將進行信號 放大，再輸出至所述的數(shù)字量化模塊503的輸入端，供數(shù)字量化模塊503進行量化 處理。所述的濾波器501由帶阻濾波器和帶通濾波器組成，該帶阻濾波器用于濾去閱 讀器1發(fā)到信號增強器的調(diào)制波信號和載波信號，帶通濾波器用于通過雙界面SIM 卡發(fā)到信號增強器的調(diào)制波信號和載波信號，帶通和帶阻濾波器的中心頻率和信號 增強器或閱讀器發(fā)到信號增強器的載波頻率一致，具體值根據(jù)該信號增強器芯片所 采用的ISO/IEC 14443標準、ISO/IEC 15693或IS011784/ IS011785標準而定。如 采用IS0/IEC 14443或IS0/IEC 15693標準時，載波頻率是13. 56MHz,采用IS01簡/ IS011785標準時，載波頻率是100-150kHz,該帶阻濾波器和帶通濾波器可以采用但 不限于切比雪夫濾波器。該解調(diào)放大模塊502用于解調(diào)雙界面SIM卡發(fā)到信號增強器的ASK、 FSK或PSK 信號，采用二極管檢波的非相干解調(diào)模式。所述的數(shù)字量化模塊503用模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡稱ADC或比較器即Co即arator電路將 所述的解調(diào)放大模塊502輸出的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，輸出至所述的邏輯控制 模塊504的輸入端。所述的邏輯控制模塊504用于處理數(shù)字量化模塊503輸入的數(shù)字信號，并產(chǎn)生 返回給閱讀器所需的副載波控制信號，輸出至所述的調(diào)制模塊505的輸入端。所述 的邏輯控制模塊504和所述的調(diào)制模塊505產(chǎn)生的副載波信號根據(jù)該信號增強器芯 片所采用的IS0/IEC 14443標準、IS0/IEC 15693或IS011784/ IS011785標準而定。 如采用IS0/IEC 14443標準時，副載波信號頻率是847kHz;采用IS0/IEC 15693標 準時，副載波信號頻率是423. 75 kHz或484. 28 kHz (由標準確定)。所述的調(diào)制模塊505通過發(fā)出高電平或低電平控制連接天線兩端的絕緣柵場效 應管(簡稱M0S管)開關5051，從而改變加到所述的發(fā)送天線7的負載電流，產(chǎn)生 副載波反射調(diào)制信號返回到所述的閱讀器1。當調(diào)制模塊505通過發(fā)出高電平時， MOS管開關5051導通，所述的發(fā)送天線7構成一個回路，這樣就有負載電流流過， 就產(chǎn)生副載波反射調(diào)制信號返回到所述的閱讀器1;當調(diào)制模塊505通過發(fā)出低電 平時，MOS管開關5051截止，所述的發(fā)送天線7不構成一個回路，這樣就沒有負載 電流流過，也就不會產(chǎn)生副載波反射調(diào)制信號返回到所述的閱讀器1。所述的信號增強器芯片5工作時，通過所述的發(fā)送天線7直接取用閱讀器1發(fā) 出的載波能量，所述的電源模塊506利用橋式整流電路產(chǎn)生信號增強器芯片5工作 所需的工作電源，供該信號增強器芯片5整個芯片使用。采用上述信號增強器芯片的信號增強器介紹如下。請參閱圖6和圖7。圖6是本發(fā)明信號增強器的外部結構示意圖；圖7是本發(fā)明信號增強器的內(nèi)部結構示意圖。信號增強器的信號收發(fā)由兩個天線實現(xiàn)。該信號增強器2包括該信號增強器2 和閱讀器1通信的發(fā)送天線7、該信號增強器2和雙界面SIM卡10通信的接收天線 8、信號增強器芯片5、第一天線引腳51、第二天線引腳52、第三天線引腳53、第 四天線引腳54。所述的發(fā)送天線7通過導線連接到所述的信號增強器芯片5的第一天線引腳51、 第二天線引腳52上，所述的接收天線8通過導線連接到所述的信號增強器芯片5的 第三天線53、第四天線引腳54。所述的信號增強器2粘貼到閱讀器1上或者移動通信設備9上，用于增強所述的雙界面SIM卡10返回所述的閱讀器1的應答信號。閱讀器1發(fā)出的信號由移動通信設備9中的雙界面SIM卡10直接接收，而雙界 面SIM卡〗0向所述的閱讀器1應答的信號先發(fā)到所述的信號增強器2和雙界面SIM 卡10通信的接收天線8，經(jīng)所述的信號增強器芯片5完成信號增強后，再以與所述 的閱讀器1相一致的頻率協(xié)議通過發(fā)送天線7返回給該閱讀器1 。在對應的射頻識別系統(tǒng)中，雙界面SIM卡和信號增強器通信的調(diào)制方式是ASK 或FSK或PSK調(diào)制，載波頻率是6. 78MHz或13. 56MHz或27. 12MHz。該信號增強器2應答到閱讀器1的信號頻率、協(xié)議與閱讀器1通信的頻率、協(xié) 議一致，可以但不限于ISO/IEC 14443標準、或ISO/IEC 15693或IS01醒/ IS011785 標準。所述的信號增強器2工作時，通過所述的發(fā)送天線7直接取用閱讀器1發(fā)出的 載波能量。由于手機電池和電路板的屏蔽作用，雙界面SIM卡10發(fā)出的信號經(jīng)手機環(huán)境后 將大幅衰減,如果沒有信號增強器2迸行信號的增強，閱讀器1就無法收到雙界面 SIM卡10返回的應答信號，也就無法實現(xiàn)雙界面SIM卡10和閱讀器1的正常通信。 該信號增強器2利用信號增強器芯片5內(nèi)部的各個模塊有效解決了上述信號衰減的 問題，實現(xiàn)了信號的增強，并且無需改造閱讀器和雙界面SIM卡10所在的移動通信 設備。(5)雙界面SIM卡相對應的射頻識別系統(tǒng) 請參閱圖1本發(fā)明射頻識別系統(tǒng)結構示意圖。一種應用上述雙界面SIM卡10的射頻識別系統(tǒng)，包括閱讀器1、后臺系統(tǒng)3、 該閱讀器和后臺系統(tǒng)的通信接口4、移動通信設備9，該射頻識別系統(tǒng)還包括雙界面 SIM卡10和信號增強器2，所述的雙界面SIM卡10安裝在所述的移動通信設備9上，所述的信號增強器2粘貼到閱讀器1上或者移動通信設備9上，用于增強所述 的雙界面SIM卡10返回所述的閱讀器1的應答信號，所述的閱讀器1發(fā)出的信號由移動通信設備9中的雙界面SIM卡10直接接收， 而雙界面SIM卡10向所述的閱讀器1應答的信號先發(fā)到所述的信號增強器2，經(jīng)該 信號增強器2完成信號增強后，再以與所述的閱讀器1相一致的頻率協(xié)議返回給該 閱讀器1。所述閱讀器1發(fā)到所述的雙界面SIM卡10的信號符合ISO/IEC 14443標準、或 ISO/IEC 15693標準、或IS011784/ IS011785標準。所述的雙界面SIM卡10發(fā)到信號增強器2的信號調(diào)制方式是ASK、或FSK、或PSK調(diào)制方式，載波頻率是6. 78MHz或13. 56固z或27. 12固z。當采用ASK、或FSK、或PSK調(diào)制方式時，可用現(xiàn)有廣泛應用的ASK、 FSK或PSK調(diào)制解調(diào)電路即可實現(xiàn)。 所述的信號增強器2到所述的閱讀器1的通信標準與所述的閱讀器1到所述的雙界面SIM卡10的通信標準一致，也符合ISO/IEC 14443標準、或ISO/IEC 15693標準、或IS011784/ IS011785標準。所述的移動通信設備9是使用GSM、 CDMA、 3G或4G通信網(wǎng)絡的手機。 在該系統(tǒng)中，閱讀器1主要進行交易命令的發(fā)送和響應的接收，雙界面SIM卡主要進行交易命令的接收并給出響應，而信號增強器主要在雙界面SIM卡和閱讀器之間作信號的中繼和增強。閱讀器1發(fā)出的信號由移動通信設備9中的雙界面SIM卡10直接接收，而雙界面SIM卡10向所述的閱讀器1應答的信號先以ASK或FSK或PSK調(diào)制方式發(fā)到所述的信號增強器2，完成信號增強后，再返回給該閱讀器l。所述信號增強器的發(fā)送天線7除了作為所述的閱讀器1和信號增強器2的通信通道外，還將載波能量從所述的閱讀器1傳遞到該信號增強器的協(xié)議頻率處理器5。因為該能量的傳輸，信號增強器2可以脫離外接直流或交流電源，進行無源地工作。所述的通信接口 4用于所述的后臺系統(tǒng)3和閱讀器1的通信連接，提供RFID交易所需的后臺支持。該通信接口 4是RS232或以太網(wǎng)等通信接口q閱讀器1操作原來相配套的電子標簽時，該標簽就放在閱讀器天線信號增強器2以外的讀寫區(qū)域。閱讀器1操作移動通信設備9內(nèi)的雙界面SIM卡10時，移動通信設備9就放在信號增強器2上面，雙界面SIM卡10經(jīng)由信號增強器2和閱讀器1進行通信交互并完成交易。雙界面SIM卡10返回給閱讀器1的信號經(jīng)過信號增強器2增強，這樣無需改動 閱讀器1和移動通信設備9，有效地拓展了系統(tǒng)的應用范圍、降低系統(tǒng)研發(fā)的資金 和時間投入。本發(fā)明射頻識別系統(tǒng)的工作流程如下1) 將信號增強器2粘貼在現(xiàn)有閱讀器系統(tǒng)的閱讀器1上；2) 如果要操作與閱讀器1頻率和協(xié)議相配套的原電子標簽時，則將該標簽就14放在閱讀器天線信號增強器2以外的讀寫區(qū)域，按照正常的流程完成交 易；3) 如果要操作移動通信設備內(nèi)的雙界面SIM卡10時，移動通信設備9就放 在信號增強器2上面；4) 閱讀器1發(fā)出的命令由移動通信設備9中的雙界面SIM卡10直接接收， 而雙界面SIM卡10應答的信號先以ASK、 FSK或PSK調(diào)制方式發(fā)到信號增 強器2，經(jīng)信號增強器2完成信號增強后，再以與閱讀器l相一致的頻率 協(xié)議返回給閱讀器l;5) 交易結束，閱讀器l給出聲光信號提示用戶；6) 用戶在得到交易結束提示后，拿走帶雙界面SIM卡10的移動通信設備9。7) 信號增強器2發(fā)現(xiàn)移動通信設備9離開后，進行包括數(shù)據(jù)清零，等待下一 次交易的開始。本發(fā)明由于雙界面SIM卡的橋梁作用，可以有效地將移動通信設備所在的 GSM/CDMA/3G/4G等移動通信網(wǎng)絡和RFID支付網(wǎng)絡聯(lián)系起來，從而更有效地實現(xiàn)非 接觸式近距離射頻識別。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依 本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應為本發(fā)明的技術范疇。
權利要求
1、一種具有射頻識別功能的SIM卡芯片(12)，包括RF接口模塊、CPU、中斷處理器、隨機數(shù)發(fā)生器、ROM、EEPROM、外部RAM、循環(huán)冗余校驗模塊、時鐘模塊、ISO/IEC7816模塊及電源引腳VCC(121)、復位引腳RST(122)、時鐘引腳CLK(123)、第一天線引腳ANT1(124)、第二天線引腳ANT2(125)、IO引腳(126)、備用引腳NC(127)、接地引腳GND(128)，所述的RF接口包括解調(diào)電路、數(shù)字量化電路和調(diào)制電路，其特征在于所述的SIM卡芯片(12)的RF接口還包括接收放大電路，用于放大閱讀器(1)發(fā)到雙界面SIM卡(10)的命令信號，該接收放大電路的輸出端與所述的解調(diào)電路的輸入端相連，該接收放大電路的輸入端與非接觸式天線相連；所述的SIM卡芯片(12)的RF接口還包括發(fā)送功率放大電路，用于放大雙界面SIM卡(10)返回給閱讀器(1)的應答信號，所述的調(diào)制電路的輸出端與該發(fā)送功率放大電路的輸入端相連，該發(fā)送功率放大電路的輸出端與所述的非接觸式天線相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述的SIM卡芯片，其特征在于所述的發(fā)送功率放大電路用C類 或D類功放實現(xiàn)。
3.根據(jù)權利要求1所述的SIM卡芯片，其特征在于所述的接收放大電路采用電壓放 大電路實現(xiàn)。
4. 根據(jù)權利要求1或3所述的SIM卡芯片，其特征在于所述的接收放大電路采用共 射極放大電路實現(xiàn)。
5. 根據(jù)權利要求1所述的SIM卡芯片，其特征在于所述的雙界面SIM卡(10)用于 RFID領域時，和閱讀器(1)進行非接觸通信部分符合ISO/IEC 14443標準、ISO/IEC 15693標準或IS011784/IS011785標準。
6. 根據(jù)權利要求1所述的SIM卡芯片，其特征在于所述的雙界面SIM卡(10)和移 動通信設備(9)之間的接口通過所述的復位引腳RST(122)、時鐘引腳CLK(123)和 10引腳(126)，通信協(xié)議遵循IS0/IEC7816標準。
7.根據(jù)權利要求1所述的SIM卡芯片，其特征在于該SIM卡芯片(12)的供電電源 由移動通信設備(9)提供，電源輸入到所述的電源引腳VCC(121)和接地引腳 GND(128)。
8. 根據(jù)權利要求1所述的SIM卡芯片，其特征在于采用該SIM卡芯片(12)的雙界 面SIM卡(10)的非接觸式天線(11)直接內(nèi)嵌在SIM卡基(13)內(nèi)部，該SIM卡 芯片(12)與該非接觸式天線(11)處于同一平面，該非接觸式天線(11)的兩端分別連接到該SIM卡芯片(12)的兩個觸點第一天線引腳ANT,(124)、第二天線引腳 ANT2(125)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種的具有射頻識別功能的SIM卡芯片，包括RF接口模塊及電源引腳VCC、復位引腳RST、時鐘引腳CLK、第一天線引腳ANT₁、第二天線引腳ANT₂、IO引腳、備用引腳NC、接地引腳GND，RF接口包括解調(diào)電路、數(shù)字量化電路和調(diào)制電路。SIM卡芯片的RF接口還包括接收放大電路和發(fā)送功率放大電路。該發(fā)送功率放大電路用于放大雙界面SIM卡返回給閱讀器的應答信號，調(diào)制電路的輸出端與該發(fā)送功率放大電路的輸入端相連。用本發(fā)明SIM卡芯片替換現(xiàn)有的雙界面IC卡芯片應用于雙界面SIM卡中，可以有效解決發(fā)送和接收到的信號經(jīng)過手機這樣的移動通信設備后的信號衰減問題。
文檔編號G06K19/07GK101276429SQ20081003625
公開日2008年10月1日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權日2008年4月18日
發(fā)明者金可威 申請人:上海坤銳電子科技有限公司