屏蔽強(qiáng)的sim側(cè)插手機(jī)全卡方案天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻識(shí)別技術(shù)，特別涉及一種屏蔽強(qiáng)的SIM側(cè)插手機(jī)全卡方案天線。
【背景技術(shù)】
[0002]受日本和韓國(guó)手機(jī)支付的影響，小額支付是運(yùn)營(yíng)商一直期望進(jìn)入的領(lǐng)域。由于能夠非常好地為實(shí)時(shí)支付和現(xiàn)場(chǎng)支付提供解決方案，非接觸式近距離射頻識(shí)別具有極為廣闊的應(yīng)用前景，并將為目前發(fā)展緩慢的移動(dòng)支付產(chǎn)業(yè)帶來前所未有的機(jī)遇。而結(jié)合移動(dòng)終端與RFID技術(shù)的一機(jī)多用或一卡多用將會(huì)是未來十年的新的發(fā)展方向。特別是在3G時(shí)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(yīng)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(shù)的解決方案:Combi SIM卡方案和近場(chǎng)通信(NFC)方案。
[0003]Combi SIM卡方案，又稱雙界面SM卡方案，指用Combi SIM卡替換手機(jī)內(nèi)部SM卡，在保留原接觸式界面的SIM卡功能基礎(chǔ)上增加非接觸IC卡應(yīng)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SM卡表面；二、非接觸IC卡的非接觸天線作為一個(gè)獨(dú)立的部件附加在手機(jī)中，將天線引到手機(jī)的正面或反面，天線連接在SM卡尚未使用的C4和C8兩個(gè)接口上。但這兩種方案的缺點(diǎn)是:天線貼到SM卡表面或者引出到手機(jī)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(shí)由于手機(jī)電池和電路板的屏蔽作用，雙界面SIM卡能收到的閱讀器的信號(hào)和反射給閱讀器的信號(hào)都非常微弱。因此，雙界面SIM卡和閱讀器之間通信的質(zhì)量非常差，閱讀器幾乎收不到雙界面SIM卡返回的應(yīng)答。
[0004]而NFC方案是近年由Nokia、Philips等公司提出有關(guān)射頻識(shí)別的一種新的方案，基本的做法是在新設(shè)計(jì)的手機(jī)中加入用于支付的RFID模塊，RFID模塊和手機(jī)之間用專門的通信協(xié)議進(jìn)行相互通信。這種方法可以比較好地解決利用手機(jī)進(jìn)行射頻識(shí)別的問題，但缺點(diǎn)是用戶必須去改造現(xiàn)有的手機(jī)，甚至購(gòu)買一個(gè)全新的手機(jī)，這在現(xiàn)階段并不是所有用戶都能接收的方法，而且對(duì)整個(gè)社會(huì)而言也是很大的資源浪費(fèi)。
[0005]由于手機(jī)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(yīng)用到手機(jī)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(hào)，同時(shí)雙界面IC卡發(fā)出的信號(hào)經(jīng)手機(jī)環(huán)境后將大幅衰減，如此小的應(yīng)答信號(hào)無法由閱讀器接收并區(qū)分出來。
[0006]由于手機(jī)使用過程中一般都是帶電工作，就是開機(jī)狀態(tài)作交易，因此在SIM卡設(shè)計(jì)收發(fā)電路和天線，接收閱讀器的發(fā)送指令后，主動(dòng)發(fā)射一個(gè)相應(yīng)信號(hào)給閱讀器，使得閱讀器可以輕松的接收到類似無源負(fù)載調(diào)制的信號(hào)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)大部分手機(jī)SIM卡直接與閱讀器進(jìn)行通信，使用者只需要更換手機(jī)SIM即可，無需更換手機(jī)。
[0007]但是該方案針對(duì)SM卡側(cè)插環(huán)境，如圖1，其中卡槽11頂部21是金屬結(jié)構(gòu)，SM12放置在卡托13中，而后插入卡槽11.?？ú?1的底部一般都有手機(jī)的主板電路板16，電路板上空余的地方都會(huì)不限為地，等效強(qiáng)大的金屬屏蔽。而手機(jī)邊框14為了好看，很多手機(jī)都設(shè)計(jì)為金屬邊框，手機(jī)的卡托13卡托側(cè)邊豎起部分15也都是金屬的。手機(jī)背蓋17有的是金屬。圖3是SIM卡天線的結(jié)構(gòu)示意圖，天線32是螺旋形的線圈，通過端口 31連接電路。SM卡的底部還有較大面積的金屬觸點(diǎn)33。天線32的磁場(chǎng)發(fā)送基本上垂直天線的平面，磁力線一出來就遇到了大面積的金屬，交變的電磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流的磁場(chǎng)方向與原有電磁場(chǎng)的方向相反。SIM卡周邊已經(jīng)構(gòu)建了一個(gè)金屬包圍的強(qiáng)屏蔽結(jié)構(gòu)，電磁場(chǎng)很難輸送出來。使得SIM卡發(fā)送的信號(hào)會(huì)很小，現(xiàn)有的已經(jīng)布好的閱讀器的靈敏度都不是很高，閱讀器接收困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)有源發(fā)射SIM卡全卡中SIM卡側(cè)插的屏蔽強(qiáng)手機(jī)不能工作的問題。通過手機(jī)結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，SIM卡的位置屏蔽最強(qiáng)，卡托的SIM卡側(cè)面為了卡托頂出的機(jī)械結(jié)構(gòu)留取的空間位置屏蔽較弱，本發(fā)明通過在卡托上設(shè)計(jì)了與SIM卡天線耦合的天線，或者采用金金接觸的方法將信號(hào)轉(zhuǎn)移到了卡托的側(cè)面。
[0009]本發(fā)明在一個(gè)方面在手機(jī)卡托和SIM卡之間設(shè)計(jì)了一個(gè)與SIM卡那天線緊密耦合的天線，之后稱之為卡托天線?？ㄍ刑炀€有兩部分組成，卡托SIM卡下天線以及卡托SIM卡側(cè)天線兩部分組成?？ㄍ蠸M卡下天線的尺寸與SIM上的螺旋天線線圈的尺寸相當(dāng)，兩個(gè)天線的垂直距離緊挨著，此時(shí)兩者耦合系數(shù)最大。就可以讓SIM卡發(fā)射的電磁場(chǎng)直接轉(zhuǎn)移到了卡托SM卡下天線上。
[0010]由于很多SM卡側(cè)插手機(jī)的邊框是金屬邊框，手機(jī)內(nèi)的PCB布線在沒有元器件的地方都會(huì)布上地，因此手機(jī)SM卡側(cè)面天線足以使得SIM卡發(fā)送的信號(hào)讓閱讀器接收到。[0011 ] 本發(fā)明還在手機(jī)外設(shè)計(jì)了與卡托天線二次耦合的天線，手機(jī)貼天線。該天線也有兩種形式，一個(gè)是從卡托側(cè)面插入卡托與卡托SIM卡側(cè)面天線密耦合，另外一種形式是在卡托側(cè)面的手機(jī)外面與卡托SIM卡側(cè)面天線疏耦合的形式。
[0012]因此，經(jīng)過多次耦合，可以將SM卡的發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)移到手機(jī)外面，這樣SM卡就可以與閱讀器進(jìn)行良好的通信。
[0013]本發(fā)明的具體解決技術(shù)方案如下:
[0014]一種屏蔽強(qiáng)的SIM側(cè)插手機(jī)全卡方案天線，其特點(diǎn)在于，包括用于射頻識(shí)別系統(tǒng)的增強(qiáng)無源信號(hào)的卡托天線和手機(jī)密耦合貼天線，所述的手機(jī)密耦合貼天線由小天線和大天線組成，所述的小天線和大天線經(jīng)第三調(diào)諧電容串聯(lián)，小天線與所述的卡托天線密耦合；
[0015]所述的卡托天線，包括:卡托SIM卡下天線、卡托SIM卡側(cè)天線和第一調(diào)諧電容，所述的卡托SIM卡下天線和卡托SIM卡側(cè)天線經(jīng)調(diào)諧電容串聯(lián)；所述的卡托SIM卡下天線與SIM卡上的天線密耦合，或者SIM卡觸點(diǎn)與卡托天線觸點(diǎn)直接接觸，將屏蔽強(qiáng)的SIM卡位置的SIM卡發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)移到卡托連線上，該連線與SIM卡側(cè)天線直接相連，磁場(chǎng)在屏蔽弱的SIM卡側(cè)面被輻射。
[0016]一種用于射頻識(shí)別系統(tǒng)的增強(qiáng)無源信號(hào)的卡托天線，包括:卡托SIM卡下天線、卡托SIM卡側(cè)天線和第一調(diào)諧電容，所述的卡托SIM卡下天線和卡托SIM卡側(cè)天線經(jīng)調(diào)諧電容串聯(lián)；所述的卡托SIM卡下天線與SIM卡上的天線密耦合，或者SIM卡觸點(diǎn)與卡托天線觸點(diǎn)直接接觸，將屏蔽強(qiáng)的SIM卡位置的SIM卡發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)移到卡托連線上，該連線與SIM卡側(cè)天線直接相連，磁場(chǎng)在屏蔽弱的SIM卡側(cè)面被福射。
[0017]所述的卡托SM卡下天線與SIM卡上的天線密耦合，卡托SM卡下天線的磁力線方向與SIM卡的天線的磁力線方向都是垂直于天線的平面。
[0018]所述的卡托SIM卡側(cè)天線的磁場(chǎng)出射方向包括:垂直手機(jī)屏幕的方向、沿著手機(jī)短邊的側(cè)面垂直方向；以及沿著手機(jī)長(zhǎng)邊的方向。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述信號(hào)增強(qiáng)天線組合具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]卡托與SIM卡分離，不是卡托SIM卡一體化的形式，導(dǎo)致SIM卡通用，可以在其他手機(jī)使用，非特殊設(shè)計(jì)；由于SIM卡是有源發(fā)射信號(hào)，可以與各種尺寸的閱讀器天線之間進(jìn)行良好通信，滿足不同接收靈敏度的閱讀器的接收要求。
[0021]通過卡托天線將SIM卡的電路收發(fā)端口采用天線耦合形式或者直接連接的金金接觸形式將信號(hào)從屏蔽強(qiáng)的卡槽內(nèi)轉(zhuǎn)移到SIM卡外側(cè)的卡托的天線上，也就是卡槽外面，其屏蔽大大降低，進(jìn)而使得閱讀器可以接收到SIM卡發(fā)送的信號(hào)。通過再次設(shè)計(jì)二次耦合，還可以進(jìn)一步加大SIM卡與閱讀器的耦合系數(shù)，使得側(cè)插手機(jī)SIM卡和閱讀器之間實(shí)現(xiàn)良好的通信。這樣的設(shè)計(jì)SM卡仍舊是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，非特制產(chǎn)品，是通用產(chǎn)品，仍可以放置在其他類型的手機(jī)上使用。
【附圖說明】
[0022]圖1是現(xiàn)有技術(shù)SIM卡側(cè)插的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是現(xiàn)有技術(shù)卡槽示意圖；
[0024]圖3是現(xiàn)有技術(shù)SM卡天線示意圖；
[0025]圖4是金屬卡托的基本結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是處理過的SM卡卡托；
[0027]圖6是處理過的卡托側(cè)面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7是在卡托上SM卡下墊著的卡托天線結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a) SM卡側(cè)面的卡托天線主磁場(chǎng)方向在Z軸；(b): SIM卡側(cè)面的卡托天線主磁場(chǎng)方向在X軸；(c) SIM卡側(cè)面的卡托天線主磁場(chǎng)方向在I軸；
[0029]圖8是卡托天線放入卡托的示意圖；
[0030]圖9是與卡托天線密耦合的貼天線；
[0031]圖10是與卡托天線疏親合的貼天線；
[0032]圖11是與卡托天線密耦合的貼天線與手機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖12是與卡托天線疏耦合的貼天線與手機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖13接觸式SM卡觸點(diǎn)設(shè)計(jì)示意圖；
[0035]圖14接觸式卡托天線示意圖。
[0036]11:卡槽；12:SM卡；13:卡托；14:手機(jī)邊框；15:卡托側(cè)邊豎起部分；16:手機(jī)主板；17:手機(jī)背蓋；21:卡槽頂部的金屬屏蔽；22:卡槽底部的彈簧凸點(diǎn)；31:天線端口 ；32天線線圈；33:SIM卡觸點(diǎn)；41:卡托環(huán)；42:卡托的SIM卡托起臺(tái)階；43)SIM卡頂出凸點(diǎn)；44)卡托側(cè)面；45:為了卡托頂出機(jī)構(gòu)保留的活動(dòng)空間導(dǎo)致固態(tài)金屬區(qū)域；46:卡托的頂出孔；51:SIM卡固定的三角；52:卡托的SIM卡托起臺(tái)階延伸到卡托側(cè)面；53:卡托頂出凸點(diǎn)；54:卡托側(cè)面開孔或者開槽位置；61:手機(jī)邊框；62:卡托；63:卡托開孔；64:卡托開槽；71: SM卡下方的卡托天線；72:SM卡的觸點(diǎn)；73:通孔；74:凸點(diǎn)；75:卡托定位三角豁口 ；76:主磁場(chǎng)方向在Z軸的SIM卡側(cè)面的卡托天線；77:調(diào)諧電容；78:主磁場(chǎng)方向在x軸的SIM卡側(cè)面的卡托天線；79:主磁場(chǎng)方向在y軸的SIM卡側(cè)面的卡托天線；91:貼中深入手機(jī)卡托側(cè)面的天線；92貼中折疊到手機(jī)背面的部分；93:調(diào)諧電容；94:抗金屬磁膜；101:手機(jī)背面貼天線；