專利名稱：一種sd卡及其射頻識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線通信領(lǐng)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(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和信息技術(shù)的日新月異變化，我國擁有可移動設(shè)備，例如手機(jī)、 PDA、平板電腦等的用戶已經(jīng)超過7億。在可移動設(shè)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(yù)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(shè)備有RFID-SIM卡，即射頻識別SIM卡。它通過在SIM 卡中內(nèi)置近距離識別芯片在手機(jī)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SIM卡受限于電信運(yùn)營商，并僅能應(yīng)用于具有通話功能的移動設(shè)備上。SD卡作為各類移動設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)存儲卡，得到廣泛的應(yīng)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(yùn)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(shù)方案中，根據(jù)傳統(tǒng)天線設(shè)計方案將導(dǎo)致天線的體積較大，不符合移動設(shè)備小型化的發(fā)展趨勢。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)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。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)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(zhì)基板、饋線、附著在第一介質(zhì)基板一表面的金屬片以及覆蓋所述金屬片的第二介質(zhì)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(jié)構(gòu)。本實用新型中，所述微槽結(jié)構(gòu)為互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)、開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)或互補(bǔ)式彎折線結(jié)構(gòu)。本實用新型中，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(shè)置在卡基板的一側(cè)表面上。本實用新型中，所述超材料射頻天線設(shè)置在卡基板的一側(cè)表面上。本實用新型中，所述超材料射頻天線設(shè)置在卡基板的內(nèi)部。本實用新型中，所述金屬片與饋線之間通過感性耦合方式饋電。本實用新型中，所述金屬片與饋線之間通過容性耦合方式饋電。本實用新型中，所述金屬片為銅片或銀片。本實用新型中，所述微槽結(jié)構(gòu)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。[0015]根據(jù)本實用新型的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(yùn)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(luò)，有利于成本的節(jié)約與大規(guī)模的應(yīng)用。根據(jù)本實用新型的超材料射頻天線，在接收或者發(fā)射電磁波時均需要通過該第二介質(zhì)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。另外本實用新型還提供一種射頻識別系統(tǒng)，包括閱讀器以及應(yīng)答器，所述應(yīng)答器為上述的SD卡。

圖1是本實用新型的超材料天線的透視圖；圖加為互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2b所示為互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2c所示為開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2d所示為雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2e所示為互補(bǔ)式彎折線結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3a為圖加所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)其幾何形狀衍生示意圖；圖北為圖加所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)其擴(kuò)展衍生示意圖；圖如為三個圖加所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的復(fù)合后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b為兩個圖加所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)與圖2b所示為互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)的復(fù)合示意圖；圖5為四個圖加所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)組陣后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6所示為本實用新型SD卡的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。圖6所示為本實用新型SD卡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6中，SD卡包括卡基板100、以及設(shè)置于卡基板100 —側(cè)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(yīng)的天線引腳與超材料射頻天線104連接。控制器101用于識別外部設(shè)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(yīng)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(yīng)用數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各種非接觸應(yīng)用。例如手機(jī)錢包、手機(jī)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(shù)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作方式為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，同時SD卡的封閉形式也與現(xiàn)有技術(shù)相同，且不是本實用新型主要實用新型技術(shù)要點，因此在此不做詳細(xì)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(shè)備內(nèi)部的電路模塊干擾，超材料射頻天線104可以設(shè)置于SD 卡的外側(cè)邊緣。當(dāng)然也可以將超材料射頻天線104設(shè)置在卡基板100的內(nèi)部，進(jìn)一步使得 SD卡小型化，節(jié)省SD卡在移動設(shè)備中所占用的空間。[0032]應(yīng)用于移動支付領(lǐng)域的射頻標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(dǎo)致天線體積越大。按照傳統(tǒng)天線設(shè)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(yīng)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(luò)。超材料是由具有一定圖案形狀的人造微結(jié)構(gòu)排布于基材上而構(gòu)成，人造微結(jié)構(gòu)不同的圖案形狀和尺寸結(jié)構(gòu)使得超材料具有不同的介電常數(shù)和不同的磁導(dǎo)率從而使得超材料具有不同的電磁響應(yīng)。其中，當(dāng)該人造微結(jié)構(gòu)處于諧振頻段時，該人造微結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的阻抗、容感性、等效的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率隨著頻率會發(fā)生劇烈的變化。本實用新型利用超材料的上述原理，設(shè)計一種超材料射頻天線，將微槽結(jié)構(gòu)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(luò)的設(shè)計以實現(xiàn)天線的小型化。上述的微槽結(jié)構(gòu)是人造微結(jié)構(gòu)的一種形式。本實用新型的SD卡可以應(yīng)用在手機(jī)、PDA、MP3、MP4、電腦及數(shù)碼照相機(jī)中，其SD卡接口的形式與現(xiàn)有的一致。本實用新型的核心在于超材料射頻天線，以下詳細(xì)描述本實用新型的超材料射頻天線。為了更好的描述本實用新型的天線的結(jié)構(gòu)，圖1采用透視圖畫法，如圖1所示，本實用新型的所述超材料天線104包括第一介質(zhì)基板1、饋線2、附著在第一介質(zhì)基板1 一表面的金屬片4以及覆蓋所述金屬片4的第二介質(zhì)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(jié)構(gòu)41。從圖1中我們可以看出，金屬片4位于第一介質(zhì)基板1與第二介質(zhì)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(zhì)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1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(jié)構(gòu)41。另外，饋線2也用剖面線表示。饋線2圍繞金屬片4設(shè)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(dāng)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(dāng)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。本實用新型中的所述微槽結(jié)構(gòu)41可以是圖加所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、圖 2b所示的互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)、圖2c所示的開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、圖2d所示的雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、圖加所示的互補(bǔ)式彎折線結(jié)構(gòu)中的一種或者是通過前面幾種結(jié)構(gòu)衍生、復(fù)合或組陣得到的微槽結(jié)構(gòu)。衍生分為兩種，一種是幾何形狀衍生，另一種是擴(kuò)展衍生，此處的幾何形狀衍生是指功能類似、形狀不同的結(jié)構(gòu)衍生，例如由方框類結(jié)構(gòu)衍生到曲線類結(jié)構(gòu)、三角形類結(jié)構(gòu)及其它不同的多邊形類結(jié)構(gòu)；此處的擴(kuò)展衍生即在圖加至圖2e的基礎(chǔ)上開設(shè)新的槽以形成新的微槽結(jié)構(gòu)；以圖加所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)為例，圖3a為其幾何形狀衍生示意圖，圖北為其幾何形狀衍生示意圖。此處的復(fù)合是指，圖加至圖2e的微槽結(jié)構(gòu)多個疊加形成一個新的微槽結(jié)構(gòu)，如圖如所示，為三個圖加所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)合后的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖4b所示，為兩個圖加所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)與圖2b所示為互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)共同復(fù)合后的結(jié)構(gòu)示意圖。此處的組陣是指由多個圖加至圖加所示的微槽結(jié)構(gòu)在同一金屬片上陣列形成一個整體的微槽結(jié)構(gòu)，如圖5所示，為多個如圖加所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)組陣后的結(jié)構(gòu)示意圖。以下均以圖2c所示的開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)為例闡述本實用新型。另外，本實用新型中，第一介質(zhì)基板及第二介質(zhì)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(zhì)基板與第二介質(zhì)基板的材料根據(jù)需要可以相同也可以不同。本實用新型中，金屬片為銅片或銀片。優(yōu)選為銅片，價格低廉，導(dǎo)電性能好。本實用新型中，饋線選用與金屬片同樣的材料制成。優(yōu)選為銅。本實用新型中，超材料射頻天線的加工制造，只要滿足本實用新型的設(shè)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(dāng)然，雙面覆銅的PCB制造也能滿足本實用新型的加工要求。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 Identification的縮寫，即射頻識別技術(shù)，俗稱電子標(biāo)簽)中所使用的導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(shè)計好合適的微槽結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋱D案后，通過蝕刻設(shè)備， 利用溶劑與金屬的化學(xué)反應(yīng)去除掉輻射金屬片上預(yù)設(shè)微槽結(jié)構(gòu)圖案的金屬部分。另外本實用新型還提供一種射頻識別系統(tǒng)，包括閱讀器以及應(yīng)答器，所述應(yīng)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(qū)動SD卡將存儲在智能卡芯片上的應(yīng)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(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。上面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進(jìn)行了描述，但是本實用新型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(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)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(zhì)基板、饋線、附著在第一介質(zhì)基板一表面的金屬片以及覆蓋所述金屬片的第二介質(zhì)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(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的SD卡，其特征在于，所述微槽結(jié)構(gòu)為互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)、開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)或互補(bǔ)式彎折線結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1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(shè)置在卡基板的一側(cè)表面上。
4.如權(quán)利要求3所述的SD卡，其特征在于，所述超材料射頻天線設(shè)置在卡基板的一側(cè)表面上。
5.如權(quán)利要求3所述的SD卡，其特征在于，所述超材料射頻天線設(shè)置在卡基板的內(nèi)部。
6.如權(quán)利要求1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(quán)利要求1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(quán)利要求1所述的SD卡，其特征在于，所述金屬片為銅片或銀片。
9.如權(quán)利要求1所述的SD卡，其特征在于，所述微槽結(jié)構(gòu)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(yīng)答器，其特征在于，所述應(yīng)答器為權(quán)利要求 1至9任意一項所述的SD卡。
專利摘要本實用新型提供了一種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(zhì)基板、饋線、附著在第一介質(zhì)基板一表面的金屬片以及覆蓋所述金屬片的第二介質(zhì)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(jié)構(gòu)。根據(jù)本實用新型的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(yùn)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(yīng)用。
文檔編號G06K7/00GK202217307SQ20112021750
公開日2012年5月9日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者劉若鵬, 徐冠雄 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院