專利名稱：具有有源標(biāo)簽的識(shí)別模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有有源標(biāo)簽的SIM卡。
背景技術(shù)：
在GSM或USIM或UMTS網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)電話經(jīng)常使用例如SIM卡的識(shí)別卡來識(shí)別用戶。裝有短程識(shí)別標(biāo)簽的移動(dòng)電話也是已知的；在美國專利申請(qǐng)US2005017068中描述了這種例子。在這個(gè)文獻(xiàn)中，標(biāo)簽是無源標(biāo)簽，其從讀取器的射頻信號(hào)獲得其能源。這種范圍必然是有限的。W006039946描述了另一種系統(tǒng)，以及在結(jié)合有RFID標(biāo)簽和SIM卡的系統(tǒng)中的不同應(yīng)用。若干文獻(xiàn)中描述了將RFID標(biāo)簽嵌入SIM卡內(nèi)而不是嵌入電話內(nèi)，這也是已知的。 這允許即使改變移動(dòng)電話也能進(jìn)行卡識(shí)別以及用戶識(shí)別；此外，由于可以在提供SIM卡的同時(shí)提供標(biāo)簽而不需要替換用戶的移動(dòng)電話，因此這種用于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的技術(shù)傳播得很快。US2009036166描述了包括SIM卡和智能卡的元件，其中智能卡使用SIM卡的特定功能。然而，卡內(nèi)不包含標(biāo)簽天線，并且與該天線的連接、以及其在各種移動(dòng)電話模型中的嵌入比較復(fù)雜。DE102004046845A1描述了一種能被用作運(yùn)輸票(transport ticket)的卡，并包含同時(shí)用作SIM卡和標(biāo)簽的雙界面。然而，該文獻(xiàn)沒有提供卡內(nèi)的天線集成的任何描述。US2007/0281549描述了一種SIM卡，其具有位于同一 PCB上的RFID標(biāo)簽，以及用于外部天線的觸點(diǎn)。SIM卡和外部天線之間的組裝所需的空間比單獨(dú)的SIM卡大，并且因此可能難于集成在現(xiàn)有的移動(dòng)設(shè)備內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種SIM卡，即使將該SIM卡安裝在移動(dòng)電話內(nèi)，其也能夠使用射頻傳輸進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種SIM卡，其適用于例如自動(dòng)檢票的應(yīng)用或適用于例如專利申請(qǐng)DE102004046845A1中所描述的其他應(yīng)用。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種將天線集成在SIM卡內(nèi)的方案，其生產(chǎn)價(jià)格能夠適應(yīng)大量生產(chǎn)，并具有足夠好的傳輸質(zhì)量從而覆蓋數(shù)米的范圍。EP1777781描述了一種包含在SIM卡中的GPS接收器天線。這種天線不適合有源標(biāo)簽；此外，其需要特殊的電介質(zhì)材料，這種電介質(zhì)材料極大地增加了卡的生產(chǎn)成本。根據(jù)本發(fā)明，使用移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別模塊來實(shí)現(xiàn)那些目標(biāo)，所述識(shí)別模塊包括一組將識(shí)別模塊連接到移動(dòng)設(shè)備上的觸點(diǎn)，以及集成電路，該集成電路利用偶極天線實(shí)現(xiàn)發(fā)射-接收目的。偶極天線選為使得收發(fā)器被集成在與SIM卡相同的模塊上，因此這代表了標(biāo)準(zhǔn)SIM卡格式的剛性單一單元，標(biāo)準(zhǔn)SIM卡能被集成在任何具有SIM卡標(biāo)準(zhǔn)接口的普通移動(dòng)設(shè)備內(nèi)。在優(yōu)選實(shí)施例中，基于天線結(jié)構(gòu)繞有共振槽，從而使位于整個(gè)模塊的有限空間內(nèi)的天線具有好的質(zhì)量。


結(jié)合附圖，通過實(shí)現(xiàn)方式的描述，會(huì)更好地理解本發(fā)明。附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的模塊的視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的模塊的俯視圖；圖3為位于本發(fā)明第三實(shí)施例中連接器下方的天線的視圖；圖4為位于根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的天線的相反側(cè)的連接器的視具體實(shí)施例方式SIM卡包括標(biāo)準(zhǔn)SIM或USIM處理器11以及使用CMOS技術(shù)的收發(fā)器(發(fā)送器和發(fā)射器)集成電路，該集成電路具有有源標(biāo)簽的功能。例如，收發(fā)器IC在標(biāo)準(zhǔn)ISM 2. 45GHz 頻帶內(nèi)通信；作為非限制性的示例目的，可以使用Nordic nRF2401電路。也可以使用其他包含在4. 5GHz范圍內(nèi)或之上的頻率。也可以使用超寬頻帶(UWB)調(diào)制。根據(jù)新的方面，并獨(dú)立于本方案的其他特征，該SIM卡集成了晶體，使用該晶體來產(chǎn)生由有源標(biāo)簽調(diào)制的信號(hào)。該標(biāo)簽不使用由移動(dòng)設(shè)備提供的時(shí)鐘信號(hào)，從而不會(huì)產(chǎn)生于由這種時(shí)鐘信號(hào)引起的穩(wěn)定性問題。因此，本發(fā)明還涉及訂戶識(shí)別卡，其包括電子標(biāo)簽，如在本文件中描述的天線，或不同的天線，以及晶體振蕩器，所述晶體振蕩器用作生成標(biāo)簽載體頻率的時(shí)基發(fā)生器。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過移動(dòng)設(shè)備的穩(wěn)定電壓給有源標(biāo)簽供電，并且通過SIM卡的觸點(diǎn)供給到有源標(biāo)簽。在不同實(shí)施例中，也可以在SIM卡內(nèi)集成自備電源，從而即使在移動(dòng)裝置不通電時(shí)也能使用有源標(biāo)簽。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過移動(dòng)設(shè)備的電池直接給有源標(biāo)簽供電，因此繞開了該設(shè)備的處理器。因?yàn)橛性礃?biāo)簽電路所需的電壓低于移動(dòng)設(shè)備所需電壓，標(biāo)簽的使用壽命比移動(dòng)設(shè)備的使用壽命長，即使來自電池的可用電壓不足以運(yùn)行移動(dòng)裝置的處理器，或者關(guān)閉處理器或處理器處于待機(jī)模式。優(yōu)選地，在SIM處理器頂部上安裝標(biāo)簽電路，從而避免使用卡上的額外空間。優(yōu)選地，通過同步三線接口(CK，In，Out)，這兩個(gè)電路都彼此通信。SIM處理器的固件優(yōu)選地被預(yù)編程，從而在處理器三個(gè)終端產(chǎn)生和接收SPI信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例中，將SIM處理器和收發(fā)器集成電路組合在單個(gè)芯片中；這個(gè)實(shí)施例更適合于大批量生產(chǎn)，但是對(duì)于每一次標(biāo)簽調(diào)整都需要重新設(shè)計(jì)整個(gè)SIM處理器。在測(cè)量由讀取器接收到的信號(hào)振幅后和/或作為由讀取器接受到的指令的功能， 收發(fā)器集成電路優(yōu)選地自動(dòng)適應(yīng)其傳輸功率。這種方案避免了以高于讀取器所需水平的功率進(jìn)行傳輸，這提高了機(jī)密性，降低了能源消耗并保持了恒定的通信范圍。收發(fā)器集成電路優(yōu)選使用GFSK調(diào)制，從而與遠(yuǎn)程RFID讀取器通信。接收靈敏度優(yōu)選地等于或優(yōu)于_85daii。隨后，在編程SIM處理器的監(jiān)督下，收發(fā)器集成電路優(yōu)選地是被動(dòng)模式；收發(fā)器集成電路基本上包含模擬傳輸和接收元件，以及最少量的可編程數(shù)字單元。優(yōu)選地，SIM處理器負(fù)責(zé)與RFID讀取器的數(shù)據(jù)交換管理、編碼管理以及解碼管理等。當(dāng)不需要使用收發(fā)器集成電路時(shí)，可通過SIM處理器將收發(fā)器集成電路設(shè)置為睡眠模式；這樣，消耗量會(huì)在1微安培范圍內(nèi)。例如，使用在接收電路上調(diào)制的無線電頻率信號(hào)來喚醒收發(fā)器集成電路，或者其被周期性喚醒作為對(duì)SIM處理器的特定事件的響應(yīng)。另一方面，當(dāng)組件處于待機(jī)模式或當(dāng)接收到喚醒信號(hào)時(shí)，也可以使用收發(fā)器集成電路來喚醒 SIM卡、移動(dòng)設(shè)備或者其某些功能。優(yōu)選地，有源標(biāo)簽所使用的用戶識(shí)別與蜂窩網(wǎng)絡(luò)IMSI識(shí)別一樣；因此，在RFID網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中是以相同方式識(shí)別移動(dòng)訂戶的。SIM卡的加密電路優(yōu)選用于對(duì)由有源標(biāo)簽接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別和加密解密。然而，存儲(chǔ)在標(biāo)簽自身中的不同id能夠用于有源標(biāo)簽的識(shí)別。標(biāo)簽天線12設(shè)置在襯底單面上，優(yōu)選位于觸點(diǎn)10相對(duì)側(cè)的面上。襯底較薄，從而限制標(biāo)簽的生產(chǎn)成本。標(biāo)簽的外部尺寸優(yōu)選為ID-OOO格式、可能是較小Mini-UICC SIM-格式的卡中的標(biāo)準(zhǔn)接頭(Plug)的尺寸。天線結(jié)構(gòu)是實(shí)心金屬的，并基于其繞有共振槽，因此當(dāng)SIM卡位于移動(dòng)電話內(nèi)時(shí)， 其對(duì)鄰近金屬元件具有較大的抗擾度(immunity)。天線內(nèi)的電流以相反方向繞著狹槽循環(huán)，以使狹槽的輻射結(jié)構(gòu)與電線的相反。天線呈現(xiàn)出電對(duì)稱性，并具有非對(duì)稱幾何結(jié)構(gòu)。在對(duì)稱結(jié)構(gòu)的兩個(gè)平面上接收到無線電信號(hào)的電磁場，該對(duì)稱結(jié)構(gòu)的表面相當(dāng)重要，以最小化SIM卡周圍的鄰近金屬物質(zhì)的影響。天線的幾何形狀使得其保留SIM卡電子組件所需的表面，尤其是卡上的晶體和電子集成電路10。接地平面(ground plane)在流動(dòng)電流感應(yīng)出與主磁場方向相反的電場的位置處反轉(zhuǎn)(inverse)，從而再次加強(qiáng)遠(yuǎn)場中的主電場向量。在電流以與主方向相反的方向流動(dòng)的位置處，通過切斷主平面實(shí)現(xiàn)接地平面的反轉(zhuǎn)。通過簡單接線和壓焊集成電路可以實(shí)現(xiàn)所述反轉(zhuǎn)。由這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的重要的感應(yīng)率通過兩個(gè)直接位于電路的反饋點(diǎn)處的襯底上的串聯(lián)低值電容器13來補(bǔ)償。不使用任何分離的組件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)，這優(yōu)化了生產(chǎn)成本。因此，天線優(yōu)選為偶極天線；偶極的一個(gè)第一部件120使用第一電磁路徑，同時(shí)偶極的另一部件121使用幾乎與第一電磁路徑對(duì)稱的第二電磁路徑，并具有匹配阻抗。如果將特殊電介質(zhì)用于天線，那么應(yīng)該使用陶瓷電介質(zhì)材料，和/或使用應(yīng)用了物理氣相沉積(PVD)的電介質(zhì)材料。減少了 SIM卡的觸點(diǎn)10對(duì)整個(gè)電磁場輻射結(jié)構(gòu)的的影響，因?yàn)橛|點(diǎn)被集成在天線結(jié)構(gòu)的整個(gè)接地平面內(nèi)。以這種方式，它們不會(huì)像移動(dòng)電話的鄰近金屬元件那樣干涉無線電模型。在圖2所描述的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射和接收了最大部分輻射的天線12 的有源部件集中在SIM卡末端A，與帶有觸點(diǎn)的末端相對(duì)。SIM卡的另一末端B在一側(cè)具有觸點(diǎn)。末端A處的偶極和末端B處的觸點(diǎn)之間的間隔能夠降低連接器影響，尤其是降低了金屬條夾具的影響，所述金屬條夾具經(jīng)常被用來將SIM卡的觸點(diǎn)10固定在其狹槽中。
在這個(gè)特定的實(shí)施例中，偶極由狹槽(非金屬區(qū)，其形成圖上的白色“2”)構(gòu)成，電流繞著這個(gè)狹槽流動(dòng)。圍繞狹槽120，121的金屬區(qū)包括末端B處的較大的接地平面，所述接地平面覆蓋金屬條夾具和觸點(diǎn)。在構(gòu)思天線的過程中，將接地平面的影響考慮在內(nèi)，并且降低觸點(diǎn)的影響和金屬條夾具的影響。在圍繞偶極120，121的兩個(gè)位置處反轉(zhuǎn)接地平面，這增加了天線電流，而不是減少。圍繞這兩個(gè)狹槽流動(dòng)的電流是從兩個(gè)感應(yīng)器14的中心和末端匯入的，尤其是通過焊線 (bonding wire) 140匯入。這兩個(gè)感應(yīng)器14用于網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)，并用于補(bǔ)償天線的電長度，所述天線的電長度小于匹配共振的最佳長度。優(yōu)選地，在電路11與天線的連接點(diǎn)處增加感應(yīng)在這個(gè)例子中，感應(yīng)器14在與天線相同的平面和相同的層內(nèi)由金屬區(qū)構(gòu)成。這種方案在生產(chǎn)中不需要任何調(diào)諧，并且具有以下優(yōu)點(diǎn)其降低了對(duì)因生產(chǎn)過程而產(chǎn)生的尺寸或形狀偏差的敏感性；因此，與使用分離的組件相比，共振阻抗更少地取決于加工偏差。然而，也能夠?qū)⒎蛛x的感應(yīng)器與其他實(shí)施例一起使用，從而匹配阻抗。在圖3和圖4描述的另一個(gè)實(shí)施例中，偶極產(chǎn)生于SIM模塊外圍。本實(shí)施例未展現(xiàn)共振天線的特征，因此其僅滿足典型為5至IOcm的短程通信要求，例如，訪問控制和/或小額支付應(yīng)用。受限于SIM模塊尺寸的天線尺寸允許使用SIM卡工業(yè)中現(xiàn)有的常規(guī)生產(chǎn)工具，因此能夠以理想價(jià)格立即投入生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別模塊，包括使其與移動(dòng)設(shè)備連接的觸點(diǎn)(10)和具有天線(12)的收發(fā)器集成電路(11)，其特征在于，所述天線是偶極天線。
2.如權(quán)利要求1所述的識(shí)別模塊，其中，天線結(jié)構(gòu)(12)是基于共振狹槽。
3.如權(quán)利要求1或2中的一項(xiàng)所述的識(shí)別模塊，其中，天線包括接地平面從而加強(qiáng)主電場向量，其中在電流產(chǎn)生與主磁場方向相反的電場的位置處反轉(zhuǎn)(inverse)所述接地平面。
4.如權(quán)利要求3所述的識(shí)別模塊，其中，在電流產(chǎn)生與主磁場方向相反的場的位置處， 通過切斷主平面實(shí)現(xiàn)接地平面的反轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的識(shí)別模塊，其中，通過焊線(bondingwire)實(shí)現(xiàn)所述反轉(zhuǎn)，所述焊線也被連接到集成電路上。
6.如權(quán)利要求1所述的識(shí)別模塊，其中，基于所述天線結(jié)構(gòu)，圍繞有線接偶極(wired dipole)結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1至6中一項(xiàng)所述的識(shí)別模塊，其中，天線呈現(xiàn)電對(duì)稱性，并具有非對(duì)稱幾何結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1至7中一項(xiàng)所述的識(shí)別模塊，其中，使用放置在電路(11)的反饋點(diǎn)處的兩個(gè)串聯(lián)電容器(1 來補(bǔ)償感應(yīng)率。
9.如權(quán)利要求1至8中一項(xiàng)所述的識(shí)別模塊，其中，使用嵌入襯底中的兩個(gè)串聯(lián)電容器(13)來補(bǔ)償感應(yīng)率。
10.如權(quán)利要求1至9中一項(xiàng)所述的識(shí)別模塊，其中，通過安裝在襯底上的至少一個(gè)感應(yīng)器(14)來補(bǔ)償阻抗。
11.如權(quán)利要求1至10中一項(xiàng)所述的識(shí)別模塊，包括兩個(gè)末端(A、B)， 第一所述末端設(shè)置有所述觸點(diǎn)，以使得所述觸點(diǎn)不覆蓋所述天線的方式，將所述天線設(shè)置在另一個(gè)所述末端。
12.如權(quán)利要求1至10中一項(xiàng)所述的識(shí)別模塊，包括電子識(shí)別電路(11)，將所述偶極天線(12)設(shè)置在所述電子識(shí)別電路(11)的末端處，并且不占據(jù)圍繞電路的襯底的剩余部分。
13.如權(quán)利要求12所述的識(shí)別模塊，其中，所述偶極天線不展現(xiàn)出共振天線的特征。
14.如權(quán)利要求1至13中一項(xiàng)所述的識(shí)別模塊，包括晶體振蕩器。
15.一種用于移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別模塊(1)，包括 一組用于與移動(dòng)設(shè)備接口的觸點(diǎn)(10)；收發(fā)器集成電路(11)； 偶極天線(12)； 石英振蕩器。
全文摘要
一種用于移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別模塊，包含與所述移動(dòng)裝置接口的觸點(diǎn)(10)以及設(shè)置有收發(fā)器集成電路和狹槽偶極天線(12)的有源標(biāo)簽。SIM卡還包含其自身的用作有源標(biāo)簽時(shí)基的晶體振蕩器。
文檔編號(hào)H04B5/00GK102576419SQ201080040306
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日
發(fā)明者奧利維爾.德瑟, 帕斯卡.格哈特 申請(qǐng)人:伊格卡姆薩爾公司