專利名稱：移動(dòng)支付轉(zhuǎn)接橋方案通信距離均衡的sim天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線，尤其是一種移動(dòng)支付轉(zhuǎn)接橋通信距離均衡的SIM天線。
背景技術(shù)：
移動(dòng)支付業(yè)務(wù)(Mobile money)將成為未來(lái)幾年最重要的發(fā)展趨勢(shì)之一，將為全球范圍的用戶帶來(lái)新的益處，并對(duì)電信行業(yè)、科技行業(yè)和金融服務(wù)等行業(yè)帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。目前，移動(dòng)支付技術(shù)現(xiàn)存的方案包括雙界面SIM卡方案(DI-SIM)、近場(chǎng)通信(Near Field Communication，簡(jiǎn)稱為 NFC)方案、2. 45GHz 的 RFSIM 方案。NFC 方案NFC由飛利浦、諾基亞、索尼等廠商聯(lián)合提出。它在單一芯片上結(jié)合射頻讀卡器、非接觸卡片和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能，是一種短距離無(wú)線通信技術(shù)。NFC采用13. 56MHz作為通信頻率標(biāo)準(zhǔn)，兼容IS014443、IS015693等射頻標(biāo)準(zhǔn)，作用距離10厘米左右，數(shù)據(jù)傳輸速度可以選擇 106Kb/s、212Kb/s或424Kb/s。NFC芯片裝在閱讀器天線外殼上，手機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)電子支付和讀取其他NFC設(shè)備或標(biāo)簽的信息。NFC芯片與SIM芯片由SWP協(xié)議連接。SWP (C6) 一根信號(hào)線上基于電壓和負(fù)載調(diào)制原理實(shí)現(xiàn)全雙工通訊，可以實(shí)現(xiàn)SIM卡在IS07816界面定義下同時(shí)支持7816和SWP兩個(gè)接口，并預(yù)留了擴(kuò)展第三個(gè)高速(USB)接口的引腳(C4、C8)。 SffP系統(tǒng)地定義了從物理層、鏈路層到應(yīng)用層的多層協(xié)議，并已成為ETSI標(biāo)準(zhǔn)。NFC手機(jī)有三種工作模式非接觸式卡模擬模式NFC手機(jī)可以模擬成一個(gè)非接觸式卡被讀/寫(xiě)，它只在其他設(shè)備發(fā)出的射頻場(chǎng)中被動(dòng)響應(yīng)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式NFC手機(jī)與其他設(shè)備雙方都主動(dòng)發(fā)出射頻場(chǎng)來(lái)建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。讀寫(xiě)器模式NFC手機(jī)作為一個(gè)讀寫(xiě)器，主動(dòng)發(fā)出自己的射頻場(chǎng)去識(shí)別和讀/寫(xiě)別的NFC設(shè)備。DI-SIM 方案雙界面SIM卡是在傳統(tǒng)的SIM卡中加入非接觸射頻接口，將提供能量耦合和數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶炀€集成在手機(jī)或者柔性電路板上，通過(guò)接觸式界面處理傳統(tǒng)GSM命令，采用非接觸式界面提供電子支付等增值服務(wù)。目前的主流雙界面SIM卡移動(dòng)支付解決方案能實(shí)現(xiàn)各種非接觸移動(dòng)應(yīng)用，比如非接觸移動(dòng)支付、電子錢包、PBOC借記/貸記以及其他各種非電信應(yīng)用。從產(chǎn)品形態(tài)上來(lái)講有一)將SIM天線和電路都集成在SIM卡上；二)將電路集成在SIM卡內(nèi)，天線引出放置在制定手機(jī)或者手機(jī)電池背面；三)電路和天線都在SIM卡之外，比如摩托羅拉的I-SIM方案。QSIM 方案目前pos機(jī)器以及公交等的閱讀器的頻率多數(shù)是13. 56MHz,因此我們的支付方案要兼容目前的閱讀器。支付方案采用13. 56MHz收發(fā)的形式。但是放置在手機(jī)內(nèi)的SIM卡
3或者SD卡的屏蔽作用，以及目前閱讀器的接收靈敏度不夠高，使得難以單存使用13. 56MHz 直接與閱讀器進(jìn)行雙向的通信。因此，我們采用了 SIM卡13. 56MHz接收，而發(fā)送6. 78MHz的頻率給高接收靈敏度的無(wú)源閱讀器線橋，線橋貼在閱讀器天線的外殼上。線橋?qū)?. 78MHz 的信號(hào)轉(zhuǎn)成常規(guī)無(wú)源卡片的負(fù)載調(diào)制形式，將信息傳遞給閱讀器，完成整個(gè)鏈路的通信。這樣的設(shè)計(jì)只需要使用QSIM的SIM，閱讀器天線外殼上粘帖一個(gè)線橋即可，不需要?jiǎng)邮謾C(jī)和閱讀器就可以與現(xiàn)有的各種13. 56MHz的pos機(jī)器和公交卡等閱讀器兼容使用。QSIM的線橋方案同時(shí)排除了 NFC需要更換手機(jī)，雙界面卡有一個(gè)SIM外置天線與SIM連接的使用不便和經(jīng)常損壞的事宜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種一種移動(dòng)支付轉(zhuǎn)接橋通信距離均衡的SIM天線，該 SIM天線能自適應(yīng)地平衡不同手機(jī)收接收和發(fā)送信號(hào)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種移動(dòng)支付轉(zhuǎn)接橋通信距離均衡的SIM天線，其特點(diǎn)在于該天線是由位于SIM 卡的邊緣的、每個(gè)線圈相互交錯(cuò)而不重疊的、SIM卡的底層金屬的螺旋纏繞線圈和SIM卡的頂層金屬的螺旋纏繞線圈通過(guò)兩個(gè)通孔串聯(lián)構(gòu)成，該天線的兩個(gè)端口開(kāi)設(shè)在該天線線圈內(nèi)所述的SIM卡上電路連接的位置，該天線中間用于封裝SIM的芯片和QSIM的SIM芯片及相關(guān)電路。所述的相關(guān)電路包括功率放大器、阻抗匹配電路、串聯(lián)諧振的接收電路和收發(fā)切換開(kāi)關(guān)，所述的功率放大器和阻抗匹配電路組成發(fā)送單元電路，所述的天線的兩端通過(guò)所述的收發(fā)切換開(kāi)關(guān)控制與所述的發(fā)送單元電路或所述的接收電路的兩端的連接，通過(guò)阻抗匹配電路將天線和功率放大電路的寄生阻抗構(gòu)成的電感電容和電阻電路的諧振頻率在屏蔽強(qiáng)的手機(jī)時(shí)為天線的發(fā)送頻率6. 78MHz。。本發(fā)明的技術(shù)效果本發(fā)明利用一層基板的兩層金屬，在SIM開(kāi)的外邊緣，設(shè)計(jì)了串聯(lián)的天線。上下兩層天線的線圈交錯(cuò)開(kāi)，降低了天線的寄生電容，提升了天線的性能。實(shí)現(xiàn)了大電感，高性能的天線。本發(fā)明通過(guò)使用天線和電路的配合設(shè)計(jì)，使得屏蔽強(qiáng)的手機(jī)內(nèi)的收發(fā)性能最佳， 而在屏蔽弱的手機(jī)收發(fā)性能降低的方法，自適應(yīng)地平衡不同手機(jī)的通信局距離，可以將手機(jī)的通信距離壓縮5cm以內(nèi)，不同的手機(jī)通信局差異在3倍左右。


圖1是本發(fā)明的QSIM線橋支付方案的系統(tǒng)原理圖；圖2是不同尺寸閱讀器不同距離的磁場(chǎng)強(qiáng)度圖；圖3是本發(fā)明天線結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明收發(fā)電路和天線的等效電路示意圖；圖5是本發(fā)明相同條件下不同手機(jī)接收電路端口電壓與頻率的關(guān)系圖；圖6是本發(fā)明不同手機(jī)的天線內(nèi)的發(fā)送電流。
圖中10-QSIM的SIM芯片主要模塊框圖；11-SIM微控制器；12-QSIM的SIM芯片的數(shù)字基帶；13-QSIM的SIM芯片的13. 56MHz接收單元；14-QSIM的SIM芯片的6. 78MHz發(fā)射單元；15-QSIM的SIM芯片的收發(fā)切換開(kāi)關(guān)；16-QSIM的SIM芯片的近場(chǎng)收發(fā)天線；17-QSIM的線橋芯片主要模塊框圖；18-QSIM的線橋芯片基帶；19-QSIM的線橋芯的6. 78MHz接收射頻單元；110-QSIM的線橋芯的13. 56MHz能量接收單元；111- QSIM的線橋芯的6. 78MHz近場(chǎng)天線；112-QSIM的線橋芯的13. 56MHz負(fù)載調(diào)制單元；113-QSIM的線橋芯的13. 56MHz近場(chǎng)天線；114-13. 56MHz閱讀器讀頭；115-13. 56MHz閱讀器天線；30-D類功率放大器；31-阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；32-接收電路等效并聯(lián)電路；33-天線等效模型；34-開(kāi)關(guān)。60-底層金屬；61-頂層金屬；62-通孔；63-SIM卡邊緣；64-天線端口
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明的QSIM線橋支付方案的系統(tǒng)原理圖。下面以QSIM線橋方案的原理圖1簡(jiǎn)單描述一下其工作原理QSIM的SIM芯片10與收發(fā)近場(chǎng)天線16集成在手機(jī)的SIM卡內(nèi)，芯片10與SIM 自帶的微控制器通信11，而微控制器11與手機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)SIM中的QSIM芯片的與手機(jī)的信號(hào)連接。QSIM的芯片10部分主要由數(shù)字基帶12，6. 78MHz的發(fā)射單元13，13. 56MHz的接收單元14，和天線切換開(kāi)關(guān)單元15組成。SIM的天線16是近場(chǎng)天線，實(shí)現(xiàn)接收閱讀器的 13. 56MHz和發(fā)送給線橋6. 78MHz信號(hào)的功能。無(wú)源工作的線橋芯片17的主要功能是使用 13. 56MHz的天線122接收閱讀器天線114發(fā)送的電磁波，由13. 56MHz的能量接收單元110 將交流的電能轉(zhuǎn)換成直流提供芯片17工作。6. 78MHz的近場(chǎng)天線111接收QSIM的天線16 發(fā)送的近場(chǎng)6. 78MHz的電磁波，將其轉(zhuǎn)換成交流信號(hào)傳遞給線橋芯片17的6. 78MHz的接收單元19，19解調(diào)后將信號(hào)傳遞給線橋芯片17的基帶部分18，18對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解碼， 處理后轉(zhuǎn)換成13. 56MHz的負(fù)載調(diào)制信號(hào)，傳遞給線橋芯片17的13. 56MHz的負(fù)載調(diào)制單元 112，112調(diào)制線橋的13. 56MHz的天線113。該負(fù)載調(diào)制信息會(huì)被閱讀器114的天線115接收，114將其解調(diào)解碼。這樣線橋就實(shí)現(xiàn)了 SIM卡6. 78MHz發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換成閱讀器可以接收處理的常規(guī)13. 56MHz標(biāo)準(zhǔn)卡片實(shí)現(xiàn)的13. 56MHz的負(fù)載調(diào)制信號(hào)。不同手機(jī)的SIM卡擺放位置是不同的，有的在手機(jī)的電池下面，SIM卡的卡槽還是金屬的，尤其是大部分金屬覆蓋的，同時(shí)手機(jī)的背蓋也是金屬的，手機(jī)的主板是金屬的，此時(shí)SIM卡被各種金屬包圍著，這些金屬起著磁場(chǎng)屏蔽的作用，可以衰減大部分閱讀器的發(fā)送信號(hào)。信道對(duì)收發(fā)的衰減是一致的，反過(guò)來(lái)手機(jī)周邊的金屬也會(huì)衰減大部分SIM天線的發(fā)送信號(hào)。但是某些手機(jī)的SIM卡在手機(jī)的電池外面，SIM卡的卡槽不是金屬的，同時(shí)，手機(jī)的背蓋也不是金屬的，這樣的手機(jī)對(duì)SIM卡收發(fā)信號(hào)的屏蔽會(huì)非常微弱。屏蔽強(qiáng)弱的手機(jī)， 在SIM卡的天線空間的磁場(chǎng)強(qiáng)度差異達(dá)到幾十倍，這就意味著不同手機(jī)的通信距離差異會(huì)非常大。圖2是測(cè)試兩種尺寸天線的不同距離磁場(chǎng)強(qiáng)度圖，盡管隨著距離的增大，天線的磁場(chǎng)衰減是比較大的，但是屏蔽強(qiáng)弱的手機(jī)之間的通信距離，可以從Icm到大于20cm。顯然， 屏蔽強(qiáng)的手機(jī)通信距離太近，但是屏蔽弱的手機(jī)通信距離太遠(yuǎn)。SIM卡不能區(qū)別手機(jī)屏蔽強(qiáng)弱的差異，無(wú)法根據(jù)手機(jī)對(duì)SIM天線的屏蔽強(qiáng)弱來(lái)改變發(fā)射功率，進(jìn)而控制距離。如果將手機(jī)的類型建立數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)手機(jī)發(fā)送短信給數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心將手機(jī)的發(fā)送功率數(shù)值發(fā)送給手機(jī)，配置龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，手機(jī)不斷更新，對(duì)于不在數(shù)據(jù)庫(kù)中的手機(jī)可能將有通信問(wèn)題。同時(shí)SIM卡更換手機(jī)也就意味著需要更新配置SIM的發(fā)送功率。由于手機(jī)的SIM供電限制，其不可能發(fā)送很大的功率，因此線橋的接收靈敏度設(shè)計(jì)是很高的，可以達(dá)到-SOdBm -90dBm，甚至更高。線橋的芯片也不能智能地識(shí)別是哪種手機(jī)，以改變自身的接收靈敏度來(lái)調(diào)整不同手機(jī)通信距離的巨大差異。不同手機(jī)對(duì)SIM的屏蔽強(qiáng)弱的巨大差異會(huì)造成不同手機(jī)通信距離的巨大差異，屏蔽弱的手機(jī)與閱讀器天線近距離時(shí)候，會(huì)阻塞接收電路；屏蔽強(qiáng)的手機(jī)發(fā)送信號(hào)會(huì)很微弱。 強(qiáng)弱手機(jī)之間的通信距離差距，從2cm左右到20cm左右，比較大，且通信距離離散較大。而安全的通信距離一般是5cm左右，且近距離不能有盲區(qū)。本發(fā)明就是利用SIM的天線設(shè)計(jì)自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)屏蔽強(qiáng)的手機(jī)內(nèi)衰減接收信號(hào)，發(fā)送功率低；屏蔽弱的手機(jī)內(nèi)，放大接收信號(hào)，發(fā)送信號(hào)功率大，無(wú)需校準(zhǔn)的天線設(shè)計(jì)方案來(lái)平衡不同手機(jī)之間的通信距離。圖3是本發(fā)明天線的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見(jiàn)，本發(fā)明移動(dòng)支付轉(zhuǎn)接橋通信距離均衡的SIM天線，是由位于SIM卡的邊緣63的、每個(gè)線圈相互交錯(cuò)而不重疊的、SIM卡的底層金屬的螺旋纏繞線圈60和SIM卡的頂層金屬的螺旋纏繞線圈61通過(guò)兩個(gè)通孔62串聯(lián)構(gòu)成，該天線的兩個(gè)端口 64開(kāi)設(shè)在該天線線圈內(nèi)所述的SIM卡上電路連接的位置，該天線中間用于封裝SIM的芯片和QSIM的SIM芯片及相關(guān)電路。圖4是本發(fā)明收發(fā)電路和天線的等效電路示意圖，所述的相關(guān)電路包括功率放大器30、阻抗匹配電路31、串聯(lián)諧振的接收電路32和收發(fā)切換開(kāi)關(guān)34，所述的功率放大器30 和阻抗匹配電路31組成的發(fā)送單元電路，所述的天線33的兩端通過(guò)所述的收發(fā)切換開(kāi)關(guān) 34的控制與所述的發(fā)送單元電路的兩端或所述的接收電路32的兩端連接，通過(guò)阻抗匹配電路(31)將天線(33)和功率放大電路(30)的寄生阻抗構(gòu)成的電感電容和電阻電路的諧振頻率在屏蔽強(qiáng)的手機(jī)內(nèi)為天線(33)的發(fā)送頻率6. 78MHz。手機(jī)中的SIM天線接收13. 56MHz的閱讀器信號(hào)。接收電路32可以等效為一個(gè)電阻和一個(gè)電容并聯(lián)；天線33的等效模型為一個(gè)電感和一個(gè)電阻串聯(lián)后，并聯(lián)一個(gè)寄生電容。該天線的等效模型在不同的手機(jī)內(nèi)的數(shù)值是不同的，尤其是天線電感的數(shù)值不同。由于渦流的磁場(chǎng)抵消天線的磁場(chǎng)，屏蔽強(qiáng)的手機(jī)的渦流大，而屏蔽弱的手機(jī)渦流小，導(dǎo)致屏蔽強(qiáng)的手機(jī)內(nèi)的天線電感數(shù)值低，屏蔽弱的手機(jī)內(nèi)的天線電感數(shù)值大。天線設(shè)計(jì)的時(shí)候，如果使得天線在屏蔽強(qiáng)的手機(jī)內(nèi)時(shí)天線與電路在13. 56MHz或者附近諧振，天線和電路對(duì)天線的13. 56MHz的感生電壓起著放大作用；在屏蔽弱的手機(jī)內(nèi)，天線的自諧振頻率略高于 13. 56MHz，這樣在屏蔽弱的手機(jī)內(nèi)的天線與電路之間的諧振頻率會(huì)低于13. 56MHz，天線起著濾波作用，對(duì)天線的13. 56MHz感生電壓起著一定的衰減作用。這樣的天線設(shè)計(jì)會(huì)自動(dòng)平衡不同手機(jī)的接收強(qiáng)度。QSIM的SIM中的功率放大器30是D類功率放大器，他在信號(hào)的上半周期時(shí)，電流是從左上的PMOS流向右下的NMOS管，而在信號(hào)的下半周期，電流則從右上的PMOS管流向左下的NMOS管。所有的MOS管都是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所述的功率放大器的效率取決于MOS 管的工作內(nèi)阻以及開(kāi)關(guān)損耗和驅(qū)動(dòng)損耗。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)31連接天線到該功率放大器的兩個(gè)開(kāi)關(guān)，功率放大器的功率取決于阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)入的阻抗數(shù)值。在電源電壓一定的前提下，阻抗大，發(fā)送功率大；阻抗小則發(fā)射功率小。在理想情況的時(shí)候，天線33和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)31 (包括了功率放大器的寄生電容)在發(fā)送頻率諧振，天線內(nèi)的電流與電路的品質(zhì)因數(shù)成正比。天線接收電路32放大天線的感生電壓。一旦失諧，則阻抗變大，功放的電流降低，同時(shí)工作頻率的品質(zhì)因數(shù)也會(huì)變低，進(jìn)而導(dǎo)致天線內(nèi)的電流降低，發(fā)送的磁場(chǎng)變?nèi)酢Ｔ谠O(shè)計(jì)發(fā)送的阻抗匹配電路的時(shí)候，屏蔽強(qiáng)的手機(jī)阻抗是匹配的，屏蔽弱的手機(jī)，由于渦流降低，天線的電感數(shù)值將變大，天線與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)失諧，天線內(nèi)的發(fā)送電流自然降低。這樣的設(shè)計(jì)自然不能平衡不同手機(jī)的發(fā)送功率。相同的電流下，線圈的圈數(shù)越多，磁通量就越大。因此在滿足電路諧振和阻抗匹配的條件下，設(shè)計(jì)盡量大的電感，或者說(shuō)更多的圈數(shù)，天線的收發(fā)性能就會(huì)更好。圖4是本發(fā)明收發(fā)電路和天線的等效電路圖。其中功率放大器30是采用D類開(kāi)關(guān)功率放大器。接收回路32等效為一個(gè)電阻Rr和電容Cr并聯(lián)。線圈類型的近場(chǎng)天線的電路33等效為一個(gè)電感Ls串聯(lián)一個(gè)電阻Rs后兩者并聯(lián)一個(gè)寄生電容Cap。射頻開(kāi)關(guān)34 控制近場(chǎng)天線33是連接功率放大器30和阻抗匹配電路31組成的發(fā)送單元電路，還是連接接收電路32。這樣就避免了在同一個(gè)小面積的SIM卡內(nèi)，設(shè)計(jì)兩個(gè)互感低的天線，使得天線的面積可以達(dá)到最大，大面積的天線意味著，相同的電流下有更大的磁通量，收發(fā)信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)更大。當(dāng)電路處在接收狀態(tài)的時(shí)候，天線33和接收電路32諧振在13. 56MHz，電路端口的入射電壓與天線33和接收電路33構(gòu)成的串聯(lián)等效電路的品質(zhì)因數(shù)成正比，在諧振的時(shí)候品質(zhì)因數(shù)最大，一旦失去諧振，意味著在接收頻率的品質(zhì)因數(shù)會(huì)降低，電路端口的入射信號(hào)也就會(huì)降低。圖5是相同條件下不同手機(jī)接收電路端口電壓與諧振頻率的關(guān)系圖。其縱坐標(biāo)是電路端口的感生電壓，橫坐標(biāo)是天線和接收電路構(gòu)成的等效串聯(lián)電路的諧振頻率。我們?cè)O(shè)計(jì)天線的時(shí)候，讓天線在屏蔽強(qiáng)的手機(jī)內(nèi)的諧振頻率最接近13. 56MHz。這樣在屏蔽強(qiáng)的手機(jī)內(nèi)，天線電路會(huì)對(duì)磁場(chǎng)在天線內(nèi)的感生電壓起著放大作用。接收電路32中的并聯(lián)Rr 和Cr數(shù)值不會(huì)隨著手機(jī)的不同而不同，由于渦流降低，屏蔽弱的手機(jī)的電感數(shù)值大，意味著SIM接收天線在屏蔽弱的手機(jī)內(nèi)的諧振頻率會(huì)偏低。我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候，在屏蔽弱的手機(jī)內(nèi)，SIM的接收天線的自諧振頻率略高13. 56MHz。這樣使得屏蔽弱內(nèi)的手機(jī)接收天線和接收電路諧振偏低，天線和電路會(huì)對(duì)如何的磁場(chǎng)在天線感生的電壓有一定的衰減作用。這樣的天線降低了手機(jī)屏蔽強(qiáng)弱導(dǎo)致的手機(jī)接收芯片端口入射電壓的巨大差異。進(jìn)而平衡了不同手機(jī)接收信號(hào)的距離的巨大差異。我們的關(guān)鍵是在屏蔽強(qiáng)的手機(jī)內(nèi)，天線33和功率放大器30之間采用串聯(lián)電容 Cis和并聯(lián)電容Cip構(gòu)成的阻抗匹配電路31，將天線33和功率放大電路30寄生阻抗構(gòu)成的電感電容和電阻電路的諧振頻率設(shè)計(jì)在發(fā)送頻率6. 78MHz。手機(jī)對(duì)SIM的天線屏蔽作用主要體現(xiàn)在金屬對(duì)交變的磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流，抵消了入射的磁場(chǎng)。由于天線的收發(fā)是對(duì)等的， 意味著渦流大造成的屏蔽強(qiáng)會(huì)直接降低天線的電感數(shù)值。換句話說(shuō)屏蔽弱的手機(jī)的電感數(shù)值大，而電路的寄生阻抗和阻抗匹配部分不會(huì)隨著手機(jī)的不同而不同，這就意味著功率放大器30的阻抗匹配失去諧振，進(jìn)而天線發(fā)送的功率在屏蔽弱的手機(jī)會(huì)自動(dòng)降低。圖6是本發(fā)明相同的SIM卡發(fā)送天線在不同手機(jī)內(nèi)的發(fā)送電流。天線在不同手機(jī)內(nèi)的阻抗數(shù)值是使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試的，代入發(fā)送電路的仿真結(jié)果。仿真數(shù)據(jù)顯示，阻抗匹配好但屏蔽強(qiáng)的手機(jī)的峰值電流達(dá)到32. ^mA,而屏蔽弱的手機(jī)SIM天線電流是 6.448mA。屏蔽強(qiáng)的手機(jī)發(fā)送電流大，屏蔽弱的手機(jī)發(fā)送電流小。這樣可以均衡不同手機(jī)的天線的發(fā)送磁場(chǎng)強(qiáng)度。從上面的分析可見(jiàn)，無(wú)論是接收還是發(fā)射都希望是大的天線線圈，也就是大的電感，這樣相同的電流下，天線的收發(fā)性能會(huì)提升。相同的電流下，線圈的圈數(shù)越多，磁通量就越大。因此在滿足電路諧振和阻抗匹配的條件下，設(shè)計(jì)盡量大的電感，或者說(shuō)更多的圈數(shù)，天線的收發(fā)性能就會(huì)更好。作為一個(gè)磁場(chǎng)工作模式的天線33，本身的寄生電容越小，其電能轉(zhuǎn)換為磁能的效率就越高。要實(shí)現(xiàn)大的電感，一般采用上下疊層的螺旋結(jié)構(gòu)，兩層金屬線圈重疊，但是這樣的設(shè)計(jì)會(huì)增大天線之間的寄生電容，進(jìn)而進(jìn)一步降低線圈的圈數(shù)，也就是電感的數(shù)值。圖3是本發(fā)明天線的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的天線由底層金屬構(gòu)成的螺旋纏繞線圈60和頂層金屬構(gòu)成的螺旋天線線圈61串聯(lián)構(gòu)成。兩個(gè)線圈上下重疊，但是上下線圈是交錯(cuò)的，大大降低天線兩層線圈之間的平板電容。圖3中的62是兩層天線的連接通孔。這樣的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，既增大了天線的電感，降低了天線的寄生電容，節(jié)省了線圈內(nèi)外連接的過(guò)橋金屬層，使用兩層金屬就可以實(shí)現(xiàn)疊層天線。天線與電路的接口 64可以方便的開(kāi)口在電路需要的位置。天線線圈的四周緊靠著SIM卡的邊緣63，天線中間用來(lái)封裝SIM的芯片和QSIM的SIM芯片以及外圍電路。本發(fā)明既增大了天線的電感數(shù)值，降低了所需金屬的層數(shù)，又節(jié)省了成本，提升了天線的性能。實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明可以平衡不同手機(jī)的通信距離，降低了手機(jī)通信距離的離散，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需校準(zhǔn)的手機(jī)通信距離控制。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)支付轉(zhuǎn)接橋通信距離均衡的SIM天線，其特征在于該天線是由位于SIM卡的邊緣(6 的、每個(gè)線圈相互交錯(cuò)而不重疊的、SIM卡的底層金屬的螺旋纏繞線圈(60)和 SIM卡的頂層金屬的螺旋纏繞線圈(61)通過(guò)兩個(gè)通孔(62)串聯(lián)構(gòu)成，該天線的兩個(gè)端口 (64)開(kāi)設(shè)在該天線線圈內(nèi)所述的SIM卡上電路連接的位置，該天線中間用于封裝SIM的芯片和QSIM的SIM芯片及相關(guān)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)支付轉(zhuǎn)接橋通信距離均衡的SIM天線，其特征在于所述的相關(guān)電路包括功率放大器(30)、阻抗匹配電路(31)、串聯(lián)諧振的接收電路(32)和收發(fā)切換開(kāi)關(guān)(34)，所述的功率放大器(30)和阻抗匹配電路(31)組成的發(fā)送單元電路，所述的天線(33)的兩端通過(guò)所述的收發(fā)切換開(kāi)關(guān)(34)的控制與所述的發(fā)送單元電路或所述的接收電路(32)的兩端的連接，通過(guò)阻抗匹配電路(31)將天線(33)和功率放大電路(30)的寄生阻抗構(gòu)成的電感電容和電阻電路的諧振頻率為天線(33)的發(fā)送頻率6. 78MHz。
全文摘要
一種移動(dòng)支付轉(zhuǎn)接橋通信距離均衡的SIM天線，由位于SIM卡的邊緣的、每個(gè)線圈相互交錯(cuò)而不重疊的、SIM卡的底層金屬的螺旋纏繞線圈和SIM卡的頂層金屬的螺旋纏繞線圈通過(guò)兩個(gè)通孔串聯(lián)構(gòu)成，該天線的兩個(gè)端口開(kāi)設(shè)在該天線線圈內(nèi)所述的SIM卡上電路連接的位置，該天線中間用于封裝SIM的芯片和QSIM的SIM芯片及相關(guān)電路，設(shè)計(jì)屏蔽強(qiáng)的手機(jī)接收時(shí)候諧振在13.56MHz，屏蔽弱的手機(jī)天線電感會(huì)加大，自動(dòng)失諧，接收信號(hào)會(huì)被少放大或抑制；而設(shè)計(jì)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)在屏蔽強(qiáng)的手機(jī)內(nèi)電路與天線阻抗匹配在6.78MHz的發(fā)射頻率，在屏蔽弱的手機(jī)天線的電感數(shù)值會(huì)增大，自動(dòng)阻抗匹配失諧，發(fā)射功率降低，可以平衡不同手機(jī)的通信距離，降低了手機(jī)通信距離的離散，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需校準(zhǔn)的手機(jī)通信距離控制。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK102509866SQ201110343948
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者菅洪彥 申請(qǐng)人:上海坤銳電子科技有限公司