具有優(yōu)化無源諧振電路的射頻應(yīng)答器設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種射頻設(shè)備(1A)，該設(shè)備包括與至少一個應(yīng)答器(22、22b)頻率調(diào)諧或旨在與其頻率調(diào)諧的無源天線(24、34)，一所述應(yīng)答器包括被連接至天線接口(28)的集成電路芯片(16)，該天線接口限定電磁耦合表面的外圍(P)，一所述無源天線包括由螺旋圈所形成的主環(huán)路(24)，該主環(huán)路包括至少一個在環(huán)路內(nèi)部的表面部分(B)、至少一個從主環(huán)路的內(nèi)部朝向外部的主環(huán)路凹處(R、R2)，所述表面部分(B)位于所述凹處(R、R2)中，用于實現(xiàn)與應(yīng)答器電路的電磁耦合；所述設(shè)備的區(qū)別之處在于其包括各自容納或旨在容納應(yīng)答器(22、22b)的兩個凹處(R、R2)。
【專利說明】具有優(yōu)化無源諧振電路的射頻應(yīng)答器設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有無源天線的射頻應(yīng)答器領(lǐng)域和這種射頻應(yīng)答器的結(jié)構(gòu)。
[0002]更具體地，本發(fā)明涉及無接觸式芯片的載體，諸如無接觸式芯片卡，其通信由無源天線放大。
[0003]本發(fā)明的目的也可以在于無接觸式電子旅行文檔系統(tǒng)，諸如以被布置在一起的應(yīng)答器形式的電子護照和電子簽證。特別地，這些文檔和簽證符合ICAO(英語表達“International Civil Aviation Organization,國際民航組織”的首字母縮寫)規(guī)范和IS0/IEC14443 標準。
【背景技術(shù)】
[0004]在圖1和2中所示出的文獻US6378774描述一種包括集成電路模塊(2)的芯片卡，所述集成電路模塊(2)具有接觸式和天線式通信接口?？w包括無源天線，所述無源天線包括被并行安裝在電容上的兩個線圈(3、4)，封閉的寬線圈可以基本上被布置在卡體外圍以及窄線圈以模塊的天線為中心而被布置。所述寬線圈功能在于與外部讀取器面對面通信并且所述窄線圈功能在于與所述模塊耦合并且通信。
[0005]在具有以8字形狀的兩個環(huán)路的無源主天線情況下，這些載體有呈現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)造的缺點。
[0006]在圖3中所示出的文獻US5955723描述一種數(shù)據(jù)載體，所述數(shù)據(jù)載體包括被連接至第一導(dǎo)體環(huán)路18的集成電路16、近似與所述載體表面對應(yīng)的耦合表面的至少一個第二導(dǎo)電環(huán)路14和屬于所述第二環(huán)路且近似具有所述第一環(huán)路的尺寸的第三環(huán)路13。所述第一和第三環(huán)路被基本上同心地布置并且被耦合在一起。在圖3中所示出的實施例中，所述第三環(huán)路向外開放；所述第三環(huán)路對應(yīng)于來自耦合表面的外部朝向其內(nèi)部的第一環(huán)路的呈中空或凹形的凹進部分，所述耦合表面由天線14的內(nèi)表面劃定界限。
[0007]所得到的載體的缺點在于需要其主環(huán)路在所述載體的整個外圍上擴展的無源天線。另外，所描述的構(gòu)造沒有使得能夠達到符合IS0/IEC14443標準的性能所追求的水平。
[0008]也已知SPS公司(Smart Card Solutions)的一個實施例,其使用被布置在銀行芯片卡體的空腔中的接觸式和天線式模塊。該模塊與被布置在幾乎整個卡體表面上的無源天線耦合；該模塊包括以螺旋形被布置在模塊空腔周圍的基本上同心的環(huán)路；與所述空腔相鄰的第一環(huán)路位于所述模塊空腔的位置以下，非常寬，為幾毫米、甚至5_，并且隨后的環(huán)路是同樣的，用于使得能夠在螺旋圈上壓紋(embossage)而沒有在壓紋時切斷螺旋圈的風(fēng)險。另外，所述天線被連接至電容器的金屬極板，所述極板被布置在天線載體的兩側(cè)。最后一個螺旋圈在所述卡的外圍擴展以便包容來自讀取器的盡可能多的射頻通量。
[0009]該構(gòu)造的缺點在于在構(gòu)成卡體的塑料片材不良地附著于所述天線的螺旋圈和/或電容器極板的金屬表面的情況下呈現(xiàn)分層的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的在于解決前述缺點。
[0011]具體地，本發(fā)明的目的在于改進實施無源天線的射頻設(shè)備或射頻應(yīng)答器的性能，同時具有實現(xiàn)無源天線的更簡單構(gòu)造。
[0012]本發(fā)明的目的也在于為無源天線和/或相關(guān)聯(lián)的電容器實施較少金屬表面，尤其是用于避免分層和/或節(jié)約導(dǎo)體表面。
[0013]為此，本發(fā)明的目的在于一種射頻設(shè)備，其包括旨在與至少一個應(yīng)答器頻率調(diào)諧的無源天線，
[0014]-所述應(yīng)答器包括被連接至天線接口的集成電路芯片，該天線接口限定電磁耦合的外圍，
[0015]-所述無源天線包括:
[0016]-由螺旋圈所形成的主環(huán)路，該主環(huán)路包括至少一個在所述環(huán)路內(nèi)部的表面部分，
[0017]-至少一個從主環(huán)路的內(nèi)部朝向外部的主環(huán)路凹處，所述表面部分(B)位于所述凹處內(nèi)，用于實現(xiàn)與應(yīng)答器電路的電磁耦合；
[0018]所述設(shè)備的區(qū)別之處在于其包括各自容納或旨在容納應(yīng)答器(22、22b)的兩個凹處(R、R2)。
[0019] 根據(jù)所述設(shè)備的其它特征:
[0020]-所述無源天線的多個螺旋圈基本上鄰近于和沿應(yīng)答器(或射頻模塊)的天線接口在多于一半的外圍上擴展或旨在基本上鄰近于和沿應(yīng)答器(或射頻模塊)的天線接口在多于一半的外圍上擴展；
[0021]-所述無源天線的多個螺旋圈與所述模塊接口的螺旋圈并排直立(? aplombde)地被定位或旨在并排直立(? aplomb de)地被定位；
[0022]-所述無源天線的多個螺旋圈在所述模塊接口多于四分之三的外圍上擴展或旨在在所述模塊接口多于四分之三的外圍上擴展；
[0023]-所述凹處具有向所述環(huán)路的內(nèi)表面開放的“U”形或“V”形的凹形形狀；
[0024]-所述設(shè)備在接觸式模塊中包括或旨在包括通向所述設(shè)備表面的第一應(yīng)答器和不通的第二應(yīng)答器；
[0025]一所述第一應(yīng)答器符合A類型的IS0/IEC14443標準并且第二應(yīng)答器符合B類型的 IS0/IEC14443 標準；
[0026]-所述無源天線基本上僅僅在IS07816銀行卡的標準化表面的一半上擴展；所述無源天線在壓紋區(qū)外擴展；所述無源天線的耦合表面優(yōu)選地在大約為IS07816芯片卡的表面的一半、即81 X 25mm或更小的表面上擴展；
[0027]- “U”形的外部平行分支由被包括在5mm至15mm之間的距離間隔開；
[0028]-所述凹處旨在與訂戶識別模塊(SM)并排直立地被定位，所述訂戶識別模塊(SIM)構(gòu)成射頻應(yīng)答器或者是NFC類型的；所述設(shè)備可以包括或構(gòu)成可定位于訂戶識別模塊周圍、尤其是在移動電話機身中的柔性載體，用于改進與被包含在模塊中的射頻或NFC應(yīng)答器的耦合。
[0029]由于本發(fā)明:
[0030]-所述無源天線的圖案(motif)不需要呈現(xiàn)兩個封閉線圈，所述兩個封閉線圈中之一與所述模塊的天線基本上同心；[0031]-在IS014443-2測試期間，由于在無源天線和所述一個或多個模塊的天線之間的優(yōu)化耦合，得到良好的產(chǎn)品功能性；
[0032]-所述呈“U”形、“V”形或“C”形的凹處(向天線內(nèi)部開放的天線凹形形狀)使得能夠與具有單一線圈的無源天線形狀耦合并且具有被減小一半的耦合表面，用于使得能夠在銀行卡上壓紋；
[0033]-本發(fā)明確保與較少擴展的環(huán)路和表面較小的螺旋圈的良好耦合；其優(yōu)點在于避免分層問題，同時釋放被預(yù)留用于壓紋的整個標準壓紋表面；
[0034]-本發(fā)明使得能夠釋放由天線占用的表面；因而，卡可以容納圖形個性化元件，諸如窗口或透明部分；
[0035]-本發(fā)明使得能夠合理化利用單一類型的無源天線用于多種潛在應(yīng)用的生產(chǎn)，所述天線包括基本上呈“U”形或“C”形形狀的多個凹處，其中各個凹處的表面基本上對應(yīng)于各個模塊的表面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]在閱讀作為非限制性示例和參考附圖所做出的以下描述時，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得明顯:
[0037]-圖1和2說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙接口芯片卡；
[0038]-圖3說明現(xiàn)有技術(shù)的無接觸式芯片卡；
[0039]-圖4A說明符合本發(fā)明的實施例的設(shè)備的示意視圖；
[0040]-圖4B說明包括圖4A的設(shè)備的芯片卡的示意視圖；
[0041]-圖4C說明圖4A的凹處R的示意視圖；
[0042]-圖5說明圖4A的凹處R的另一實施例的示意視圖；
【具體實施方式】
[0043]現(xiàn)有技術(shù)的圖1-3先前已經(jīng)在引言中被描述。所述無源天線分別被標記為(3、4)和(13、14)。其分別包括小環(huán)路(3、13)和大環(huán)路(4、14)。
[0044]在圖3中,在環(huán)路14內(nèi)部感應(yīng)的電磁通量與在環(huán)路13內(nèi)部感應(yīng)的電磁通量相反，并且可能損害電磁耦合的效率。
[0045]在圖4A中，以示意圖形式表示符合本發(fā)明的射頻設(shè)備IA(未示出原則上被連接至天線端子的頻率調(diào)諧電容)。所述設(shè)備此處在本示例中為符合IS07816和IS0/IEC14443標準的無接觸式和/或接觸式芯片卡。其可以構(gòu)成電子護照或其它無接觸式物件，所述其它無接觸式物件如電子標簽、徽章、交通票等等。
[0046]所述設(shè)備包括與至少一個射頻應(yīng)答器22或22B頻率調(diào)諧或旨在與其頻率調(diào)諧的無源天線24 ;所述應(yīng)答器包括被連接至(此處用示意圖表示的)天線接口 28或36的射頻集成電路芯片16。天線接口 28的外螺旋圈29限定應(yīng)答器的電磁耦合表面的外圍P ;所述模塊也包括內(nèi)螺旋圈30。所述應(yīng)答器在本示例中可以是雙接口模塊22 (在卡體表面處的接觸區(qū)段和天線36)或芯片卡的無接觸式模塊22b (圖7B)。
[0047]通常，在本描述的范圍內(nèi)，“應(yīng)答器”指的是借助于電磁場來通信并且包括被連接至電容器和/或集成電路的線圈的任何射頻電子電路。[0048]所述應(yīng)答器被用于不同經(jīng)濟領(lǐng)域，諸如銀行(電子錢包)、通信、運輸、身份識別(電子護照、ID卡)。尤其是在身份識別領(lǐng)域中，已知通過與RFID類型的無接觸式便攜電子物件的射頻通信來實行人員的身份識別。
[0049]所述模塊可以包括或不包括承載天線和/或接觸區(qū)段(plage)的絕緣襯底。所述無源天線可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何技術(shù)而被實現(xiàn)在絕緣襯底上，尤其是通過天線導(dǎo)線的鑲嵌、通過蝕刻、通過絲網(wǎng)印刷。在本示例中，天線是被蝕刻的。
[0050]無源天線24包括由至少一個或多個螺旋圈所形成的唯一主環(huán)路；所述無源天線24包括至少一個在所述環(huán)路內(nèi)部的表面部分(A)，用于實現(xiàn)與至少一個應(yīng)答器電路的電磁耦合。
[0051]優(yōu)選地，為了更好的耦合結(jié)果和滿足尤其是IS0/IEC14443標準的測試的性能，無源天線24的多個螺旋圈基本上鄰近于和沿模塊的接口 28在多于一半的其外圍(P)上擴展或旨在基本上鄰近于和沿模塊的接口 28在多于一半的其外圍(P)上擴展。也就是說，限定了隱蔽角落(recoin)的無源天線24的螺旋圈路徑的一部分在至少與外圍P螺旋圈(29)長度的一半對應(yīng)的距離上非常接近地伴隨和/或基本上平行于應(yīng)答器的天線接口 28的螺旋圈路徑。
[0052]在關(guān)于芯片卡模塊的本示例中，天線24和28被彼此緊鄰地布置，例如被分離小于一毫米。在例如USB閃存驅(qū)動器、電話的其它設(shè)備中，鄰近可以更大，例如為幾毫米甚至為一或幾厘米的數(shù)量級。
[0053]在圖4B(或4A)中，注意到天線24在IS07816尺寸的芯片卡體10的半表面上擴展。所述無源天線的隱蔽角落部分呈橫放的字母“U”或字母“C”的形狀；所述部分在此處形成從無源天線24脫離的、向模塊的位置37擴展的部分，用來并入或繞過該位置。
[0054]由于以上布置，在只是IS07816標準芯片卡表面的一半的情況下，所述卡與讀取器的射頻通信被改善并且可以符合IS0/IEC14443標準。
[0055]在表面(A)中感應(yīng)的電磁通量與在所述凹處的表面B中感應(yīng)的電磁通量具有相同方向。
[0056]所述無源天線可以基本上在所述卡的整個長度上、甚至超過模塊擴展(在圖左側(cè))。
[0057]在與從圖4A所提取的隱蔽角落的放大部分對應(yīng)的圖4C中，所述隱蔽角落R呈字母“C”形狀。在主天線24和天線接口 28之間的重疊分別在其垂直鄰邊中的三個Cp、Dp、Ep和Cm、Dm、Em上實現(xiàn)。
[0058]在該實施例中，所述無源天線的多個螺旋圈在所述模塊的天線接口 28的外圍的四分之三或更多上擴展或旨在在所述模塊的天線接口 28的外圍的四分之三或更多上擴展。
[0059]可替換地，所述無源天線可以通過補充部分包圍所述應(yīng)答器或位置37更多一些，然而不完全封閉表面B并將其與表面A隔離。
[0060]所述無源天線可以被連接至兩個電容器極板Cl、C2，所述兩個電容器極板例如被實現(xiàn)在所述天線襯底的兩側(cè)(可替換地，所述電容可以由集成電路芯片實現(xiàn))。被固定在所述襯底兩側(cè)的接點40通過其鉆孔和變形使得能夠連接所述兩個極板，所述兩個極板本身被連接至所述無源天線的端部。[0061]所述無源天線可以在凹處R中包括向凹處R或R2的中垂線或向模塊22、22b的位置37、37B內(nèi)部變寬的內(nèi)螺旋圈33。優(yōu)點是在需要時可以以大制造公差加工模塊空腔，而沒有在隱蔽角落處切割天線24或34的內(nèi)螺旋圈的風(fēng)險；因而，可能提供具有相同無源天線剖面(profil)的多個空腔尺寸。螺旋圈的變寬此處僅僅在由應(yīng)答器天線所覆蓋的該凹處中。
[0062]根據(jù)其它實施變型，本發(fā)明規(guī)定通過倍增疊合極板來實現(xiàn)串聯(lián)電容。這些極板或柵格可以利用導(dǎo)線的連續(xù)路徑而形成。
[0063]此外，本發(fā)明規(guī)定在天線螺旋圈的路徑上實現(xiàn)疊合極板或柵格。
[0064]因而，要么通過疊合至少三個柵格，要么通過在相同螺旋圈(或如果沒有天線則為相同導(dǎo)電軌道)的路徑上實現(xiàn)至少兩個電容器而得到電容器的串聯(lián)組裝。
[0065]例如在實現(xiàn)螺旋圈的過程中，在襯底上導(dǎo)向?qū)Ь€的工具實現(xiàn)“之”字形或任意柵格形式的極板，然后螺旋圈第二匝或后繼匝的導(dǎo)線實現(xiàn)第二極板和/或其它后繼極板用于使電容器彼此串聯(lián)。
[0066]串聯(lián)電容器的優(yōu)點在于增加用于極板的面積。
[0067]可替換地，在實現(xiàn)第一極板后，本發(fā)明規(guī)定緊跟著具有連續(xù)導(dǎo)線的第一極板之后、例如讓導(dǎo)線在繼續(xù)天線的路徑之前重新經(jīng)過剛形成的柵格而實現(xiàn)第二極板或第η極板。
[0068]根據(jù)所期望的電容值，可以通過切割導(dǎo)線來調(diào)整形成電容器的疊合柵格。例如，如果端子?xùn)鸥竦囊徊糠滞ㄟ^在柵格的或通往柵格的位置處切斷導(dǎo)線而與電路斷開，同樣多的電容被去活。其它示例，如在圖3中，如果柵格的端子部分包含N條線路，與N條其它線路相交，本發(fā)明規(guī)定可以優(yōu)選地在位于柵格邊緣的或遠離柵格的線路處切斷導(dǎo)線。本發(fā)明提供在被刪去的“N”條線路和對應(yīng)被取消的電容值之間的對應(yīng)性表格。
[0069]以下表格指示利用根據(jù)圖8的無源天線和基本上符合圖7Β的模塊所得到的結(jié)果。用于測試的模塊可以符合SPS公司的標準模塊。與用于一種無源天線產(chǎn)品的現(xiàn)有技術(shù)相反，這些值在只有天線半表面的情況下充分滿足ISO 14443標準。
[0070]本發(fā)明使得能夠具有用于三種可能用途的通用天線:兩模塊型式、具有雙接口的單一模塊型式以及無接觸式模塊型式。因而，可以減少庫存，并且合理化利用單一類型天線用于多種用途的生產(chǎn)。
[0071]所述表格指示為高邊帶(USB)和低邊帶(LSB)所得到的值。所述無源天線可以是以傳統(tǒng)方式蝕刻的天線；所述無源天線具有以下特征:
[0072]-匝數(shù):4
[0073]-電感:3.2μ H
[0074]-阻抗:3.1Ohm
[0075]-C:大約 53pF
【權(quán)利要求】
1.一種射頻設(shè)備，其包括與至少一個應(yīng)答器(22、2b)頻率調(diào)諧或旨在與其頻率調(diào)諧的無源天線(24)， -所述應(yīng)答器包括被連接至天線接口(28)的集成電路芯片(16)，該天線接口(28)限定電磁稱合表面的外圍(P)， -所述無源天線包括: -由螺旋圈所形成的主環(huán)路(24)，該主環(huán)路包括至少一個在所述環(huán)路內(nèi)部的表面部分(B), -至少一個從主環(huán)路的內(nèi)部向外部開放的主環(huán)路凹處(R、R2)，所述表面部分(B)位于所述凹處(R、R2)中，用于實現(xiàn)與應(yīng)答器電路的電磁耦合， 其特征在于，所述射頻設(shè)備包括各自容納或旨在容納應(yīng)答器(22、22b)的兩個凹處(R、R2)。
2.根據(jù)前項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述無源天線的多個螺旋圈基本上鄰近于和沿天線接口(28) (Dm, Cm, Em)在多于一半的所述外圍(P)上擴展或旨在基本上鄰近于和沿天線接口(28) (Dm、Cm、Em)在多于一半的所述外圍(P)上擴展。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述無源天線(24)的多個螺旋圈與所述天線接口(28)的螺旋圈并排直立地被定位或旨在與所述天線接口(28)的螺旋圈并排直立地被定位。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述無源天線(24)的多個螺旋圈在天線接口(28)多于四分之三的外圍(P)上擴展或旨在在天線接口(28)多于四分之三的外圍(P)上擴展。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述凹處(R、R2)具有向無源天線(24)的內(nèi)表面開放的“U”或“V”或“C”的凹形形狀。
6.根據(jù)前項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備在接觸式模塊(36)中包括或旨在包括通向所述設(shè)備表面的第一應(yīng)答器和不通的第二應(yīng)答器。
7.根據(jù)前項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一應(yīng)答器(22)符合A類型的IS0/IEC14443標準并且所述第二應(yīng)答器(22b)符合B類型的IS0/IEC14443標準，或者反之亦然。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述無源天線的耦合表面(A)優(yōu)選地在大約為IS07816芯片卡的表面的一半、即81 X 25mm或更小的表面上擴展。
9.根據(jù)前項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，無源天線(24)在壓紋區(qū)(EMB)外擴展。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，“U”的外部平行分支(Cp、Ep)具有被包括在5mm和15mm之間的間隔。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述凹處(R、R2)旨在與訂戶識別模塊(SM)并排直立地被定位，所述訂戶識別模塊(SM)構(gòu)成射頻或NFC類型應(yīng)答器。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括與所述凹處中之一并排直立地被定位的單一應(yīng)答器。
【文檔編號】G06K19/077GK103649970SQ201280023872
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月17日
【發(fā)明者】N·拉烏伊, A·比于卡倫德, F·塞邦 申請人:格馬爾托股份有限公司