CN101330334B - 一种用于校准射频sim卡通信距离的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种校准射频SIM卡通信距离的装置及方法，该装置包括微控制器MCU(200)、射频发射及接收调制解调器(201)、射频功率检测模块(202)、模数转换器(203)和射频天线(204)；所述的方法包括步骤：在射频功率校准装置上设置一个校准值；射频功率校准器(100)向射频SIM卡(104)发送指令并接受从射频SIM卡(104)发送过来的功率与预置的校准置进行比较；射频功率校准器(100)根据判断结果向射频SIM卡(104)发送相关指令增大或减少发送功率直至与校准值完全一致。采用本发明所述的校准方法，可以消除由于移动终端对射频SIM卡的信号屏蔽差异的影响，使不同的移动终端具有相同的读卡距离。
Description
技术领域
本发明涉及连同机器一起使用的记录载体，特别涉及带有半导体电路元件的记录载体，尤其涉及校准射频SIM卡通信距离的装置及方法。
背景技术
随着技术发展，可以通过多种方法在普通移动电话(以下简称“手机”)内的SIM(Subscriber Identity Model)卡卡体内增加各种智能电路模块，使之除了有基本的SIM卡功能外，还有其它更加贴近于生活的功能。通过改造手机SIM卡使之成为具备支付功能的手机SIM卡，也可以让手机兼有各种诸如***、小额支付、考勤之类的功能。本发明所涉及的射频SIM卡就是具备这些功能的手机卡，它是一种经改造普通手机SIM卡后使之带射频无线通信功能的手机智能卡。该手机智能卡不仅具备常规SIM卡的所有功能，还加有一个与外部其它处理装置进行短距离双向数据通信的接口，利用该接口及智能卡的原有数据处理及存储功能，可让手机兼有诸如***，小额支付卡、考勤卡等之类的卡功能，而且其用卡过程中产生的信息能直接在持卡人的手机屏幕上看到，且需要持卡人通过手机键盘来完成各项操作。
本发明所涉及的射频SIM(Subscriber Identity Model)卡，包括卡体以及卡体内的电路；卡体上设有可与手机卡座匹配使用的接口，卡内电路包括有CPU、存储器、射频收发电路、射频收发天线，整个电路与所述接口的相应端点连接。这样，整个电路首先能通过手机得到电源而开始工作，接下来，在CPU的控制下，整个电路即能与手机通信以实现常规SIM的标准功能，同时也能通过射频收发电路和射频收发天线在短距离内与配套的***处理装置通信，通信内容和过程由卡内的CPU具体处理，必要时CPU通过手机的SIM卡座上的数据线并用标准协议向手机发指令去控制手机的屏幕显示和键盘输入。
这里所说的存储器，也可以包含在CPU之中，使CPU和存储器成为一块整体部件；所述卡内电路中的存储器存储有IMSI(International Mobile Subscriber IdentificationNumber)，也可以存储有实现其它应用所需的信息，从而使其具备基本的SIM卡功能，还能够兼作其它的功能卡；所述的射频收发天线为环行天线或偶极子天线或螺旋天线或鞭状天线；所述的带射频无线通信功能的手机智能卡内的CPU所运行的软件是利用APDU协议与手机通信，从而通过手机的STK(SIM card Tool Kit)功能来控制和使用手机的屏幕、键盘及其它资源。
然而，随着手机等移动通信终端逐渐成为具备电子钱包、手机门禁通行等消费功能的移动支付工具，在现实生活中，对手机等移动终端读卡操作距离的控制也提出了更加高的要求，为了避免误读卡操作和错读卡操作，必须对手机等移动终端读卡操作时距离读卡器的距离进行限制，只有在一定的距离时，读卡操作才能进行。
上述的这些应用场合都属于近距离通信，而对于手机这样的移动终端，由于其外壳所用的结构、材料的不同，会导致对信号的屏蔽效果不相同，特别是对射频或更高频率的信号尤为明显。这样，对于相同的读卡器或其他装置，不同的移动终端例如手机，其通信的距离就会远近不一，从而可能引起错误的读卡操作，例如对信号屏蔽效果好的手机A读卡距离较近，而对信号屏蔽效果差的手机B读卡距离较远，而当两手机同时靠近读卡器时(手机A离读卡器距离近，手机B离读卡器距离远)，此时，如果读卡器在手机A的读卡操作距离之外，而在手机B的读卡操作距离之内，这样实际是手机B在进行读卡操作，与人们的常识认为即应该是距离近的手机A在读卡操作这一现象相违背；另外一个例子是，对于上述例子中的手机B，由于其读卡距离比较远，当其在读卡器附近经过但不需要读卡操作时也产生读卡操作的行为，这样导致错误的读卡操作。
目前的射频SIM卡产品中，对不同的手机其通信距离有很大的差距，屏蔽效果差的手机，与读卡器的通信距离可达1米左右，而对于屏蔽效果好的手机，即使手机与读卡器相互贴近也不能通信。
本发明所涉及的射频SIM卡，是一种应用于移动终端如手机中的SIM卡，其工作于射频甚至更高的频段，能够执行通信和支付功能，是在现有的手机SIM卡的基础上，增加了无线支付、门禁考勤等其他功能。
基于上述，对读卡器与内置于移动终端的射频SIM卡的通信距离进行校准使其对不同的移动终端保持相同的读卡操作距离显得相当重要。
上面所述的读卡方法存在以下不足：
1、对于相同的读卡器或其他装置，不同的移动终端如手机与其通信距离就会远近不一，从而可能引起错误的读卡操作；
2、由于不同的手机终端屏蔽效果不同，从而影响手机卡与读卡器的操作。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种校准射频SIM卡近距离无线通信距离的装置及方法。
本发明就是利用一种射频功率校准装置，通过检测移动终端***频SIM卡的发射功率值，把该值与射频功率校准器内设置好的校准值比较，如果检测到的值与校准值不一致，功率校准装置则发送指令要求射频SIM卡改变发射功率，直到满足要求为止。
通过这样一个校准，把不同手机内的射频SIM卡的发射功率调整成不一样，但是其到达读卡器时的功率是一样的或者说在手机表面时的功率是一样的，这样就达到了解决问题的目的。
本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：一种校准射频SIM卡通信距离的射频功率校准装置，包括微控制器MCU、射频发射及接收调制解调器、射频功率检测模块、模数转换器和射频天线。
所述微控制器射频天线分别与射频功率检测模块和射频发射及接收调制解调器作电连接；所述射频功率检测模块与模数转换器作电连接；模数转换器与微控制器MCU相应端口通过总线作电连接；射频发射及接收调制解调器与微控制器MCU对应端口通过总线作相应电连接。
所述微控制器MCU的指令通过射频发射及接收调制解调器调制成射频信号后通过射频天线发射出去；所述射频功率检测模块将从射频天线接收的射频信号转换成模拟电压信号；模数转换器把该模拟信号转换成数字信号并传递给微控制器MCU进行比较处理，根据比较结果发送相关指令控制射频SIM卡增大或减少发射功率从而实现校准通SIM卡的通信距离。
所述射频功率校准装置与射频SIM卡的工作频率相同。
所述射频功率校准装置与射频SIM卡装置具有相同的通信协议，相互之间能够进行数据交换。
所述微控制器MCU把指令数据通过射频发射及接收调制解调器转换后交由射频天线发射。
所述射频功率检测模块用于检测外部的射频信号的功率强度并把其转换为模拟电压信号；所述模数转换器将所述模拟电压信号转换成数字信号；微控制器MCU将所述的数字信号进行进行处理。
本发明解决所述的技术问题，还可以进一步采用以下技术方案来实现，一种校准射频 SIM卡通信距离的方法，基于创建一种校准射频SIM卡通信距离的射频功率校准装置，所述方法依次包括以下步骤：
A、在射频功率校准装置内设定一个用于比较的校准值；
B、将内置了射频SIM卡的移动终端放置于射频功率校准装置的感应区内的假定位置；
C、射频功率校准装置发送指令给射频SIM卡，射频SIM卡接收所述功率校准装置的指令，连续发射功率；
D、射频功率校准装置检测射频SIM卡发射的功率，并进行相关运算转换成电压值；
E、判断射频功率校准装置将步骤D中的运算结果是否大于或等于步骤A中所述的校准值，若判断结果为“否”，即运算结果小于校准值，射频功率校准器向射频SIM卡发送指令，增加射频SIM卡发射功率，并返回到执行步骤D。
F、上述步骤E中，若判断结果为“是”，即运算结果大于或等于设定值，则进一步判断运算结果是大于还是等于校准值，若判断为运算结果大于校准值，射频功率校准器向射频SIM卡发送指令，减少射频SIM卡发射功率，并返回执行步骤D；
G、步骤F中，若判断为运算结果等于校准值，说明射频SIM卡满足功率发射要求，完成校准射频SIM卡近距离无线通信距离过程；
所述射频功率校准装置与射频SIM卡的工作频率相同；
所述射频功率校准装置与射频SIM卡装置具有相同的通信协议，相互之间能够进行数据交换。
所述方法工作在SHF频段、VHF频段或UHF超高频段。
所述方法在控制不同的射频SIM卡的发射功率时，使之与射频功率校准装置的校准值一致时，必须将内置了射频SIM卡的不同的移动终端放置在步骤B所述的感应区内的相同的假定位置。
步骤A所述射频功率校准装置内的校准值可以更改。
同现有技术相比较，本发明采用的上述技术方案的有益效果在于：
1、通过控制射频SIM卡的发射功率，可以消除由于移动终端对射频SIM卡的信号屏蔽差异造成的影响；
2、通过控制射频SIM卡的发射功率，使不同的移动终端具有相同的读卡距离。
附图说明
图1是本发明所述校准射频SIM卡通信距离的方法的工作原理图；
图2是射频功率校准装置内部逻辑框图；
图3是本发明之校准射频SIM卡通信距离的方法的工作流程图。
具体实施方式
以下结合各附图所示之最佳实施例作进一步详述。
本发明之一种校准射频SIM卡104近距离无线通信距离的射频功率校准装置100，如图2所示，该装置包括微控制器MCU 200、射频发射及接收调制解调器201、射频功率检测模块202、模数转换器203和射频天线204。
如图2所示，所述微控制器射频天线204分别与射频功率检测模块202和射频发射及接收调制解调器201作电连接；所述射频功率检测模块202与模数转换器203作电连接；模数转换器203与微控制器MCU 200相应端口通过总线作电连接；射频发射及接收调制解调器201与微控制器MCU 200对应端口通过总线作相应电连接。
所述微控制器MCU 200的指令通过射频发射及接收调制解调器201调制成射频信号后通过射频天线204发射出去；所述射频功率检测模块202将从射频天线201接收的射频信号转换成模拟电压信号；模数转换器203把该模拟信号转换成数字信号并传递给微控制器MCU 200进行比较处理，根据比较结果发送相关指令控制射频SIM卡104增大或减少发射功率从而实现校准SIM卡的通信距离。
如图2所示，所述射频功率校准装置100与射频SIM卡104的工作频率相同。
所述射频功率校准装置100与射频SIM卡104装置具有相同的通信协议，相互之间能够进行数据交换。
如图2所示，所述微控制器MCU 200把指令数据通过射频发射及接收调制解调器201转换后交由射频天线204发射；所述射频功率检测模块202用于检测外部的射频信号的功率强度并把其转换为模拟电压信号；所述模数转换器203将所述模拟电压信号转换成数字信号；微控制器MCU 200将所述的数字信号进行进行处理。
射频功率校准装置100在控制射频SIM卡104的发射功率时的工作原理图可以参照图1，射频功率校准装置100内的射频功率检测模块202检测从射频SIM卡104发过来的功率，然后进行相关处理，并通过微控制器MCU 200将相关操作指令发送给射频SIM卡104，进行实现对射频SIM卡104的发射功率控制。
为了解决本发明所提出的技术问题，其技术方案还可以是，提供一种校准射频SIM卡104近距离无线通信距离的方法，基于创建一种校准射频SIM卡104通信距离的射频功率校准装置100，所述方法包括以下步骤，如图3所示：
A、在射频功率校准装置100内设定一个用于比较的校准值；
B、将内置了射频SIM卡104的移动终端102放置于射频功率校准装置100的感应区内的假定位置；
C、如图3步骤301和步骤302所示，射频功率校准装置100发送指令给射频SIM卡104，射频SIM卡104接收所述功率校准装置100的指令，连续发射功率；
D、如图3步骤303所示，射频功率校准装置100检测射频SIM卡104发射的功率，并进行相关运算转换成电压值，执行下一步骤；
E、如图3步骤304所示，判断射频功率校准装置100中的运算结果是否大于或等于步骤A中所述的校准值，若判断结果为“否”，即运算结果小于校准值，射频功率校准器100向射频SIM卡104发送指令，增加射频SIM卡104发射功率，并返回到执行步骤D。
F、如图3步骤305所示，上述步骤E中，若判断结果为“是”，即运算结果大于或等于设定值，则进一步判断运算结果是大于还是等于校准值，若判断为运算结果大于校准值，射频功率校准器100向射频SIM卡104发送指令，减少射频SIM卡104发射功率，并返回执行步骤D；
G、如图3步骤305所示，步骤F中，若判断为“否，”则说明运算结果等于校准值，说明射频SIM卡104满足功率发射要求，完成校准射频SIM卡104近距离无线通信距离过程。
所述方法工作在SHF频段、VHF频段或UHF超高频段。
所述方法在校准射频SIM卡104的近距离无线通信距离，必须将内置了射频SIM卡104的不同的移动终端102放置在步骤B所述的感应区内的相同的假定位置，通过本发明所述的校准射频SIM卡104近距离无线通信距离的方法，使不同手机内的射频SIM卡104在距离读卡器感应区内的相同距离时，到达读卡器时的功率是一样的或者说在手机表面时的功率是一样的，从而使不同的手机保持相同的读卡操作距离。
步骤A所述射频功率校准装置100内的校准值可以更改。
Claims (7)
1.一种用于校准射频SIM卡(104)通信距离的射频功率校准装置(100)，其特征在于，包括微控制器MCU(200)、射频发射及接收调制解调器(201)、射频功率检测模块(202)、模数转换器(203)和射频天线(204)。
所述射频天线(204)分别与射频功率检测模块(202)和射频发射及接收调制解调器(201)作电连接；所述功率检测模块(202)与模数转换器(203)作电连接；模数转换器(203)与微控制器MCU(200)相应端口通过总线作电连接；射频发射及接收调制解调器(201)与微控制器MCU(200)对应端口通过总线作相应电连接。
所述微控制器MCU(200)的指令通过射频发射及接收调制解调器(201)调制成射频信号后通过射频天线(204)发射出去；所述射频功率检测模块(202)将从射频天线(201)接收的射频信号转换成模拟电压信号；模数转换器(203)把该模拟信号转换成数字信号并传递给微控制器MCU(200)进行比较处理，根据比较结果发送相关指令控制射频SIM卡(104)增大或减少发射功率从而实现校准SIM卡的通信距离；
所述射频功率校准装置(100)与射频SIM卡(104)的工作频率相同；
所述射频功率校准装置(100)与射频SIM卡(104)装置具有相同的通信协议，相互之间能够进行数据交换。
2.如权利要求1所述的用于校准射频SIM卡(104)通信距离的射频功率校准装置(100)，其特征在于：
所述微控制器MCU(200)把指令数据通过射频发射及接收调制解调器(201)调后交由射频天线(204)发射。
3.如权利要求1所述的用于校准射频SIM卡(104)通信距离的射频功率校准装置(100)，其特征在于：
所述射频功率检测模块(202)用于检测外部的射频信号的功率强度并把其转换为模拟电压信号；所述模数转换器(203)将所述模拟电压信号转换成数字信号；微控制器MCU(200)将所述的数字信号进行处理。
4.一种用于校准射频SIM卡(104)通信距离的方法，基于创建一种校准射频SIM卡(104)通信距离的射频功率校准装置(100)，其特征在于，所述方法包括步骤：
A、在射频功率校准装置(100)内设定一个用于比较的校准值；
B、将内置了射频SIM卡(104)的移动终端(102)放置于射频功率校准装置(100)的感应区内的假定位置；
C、射频功率校准装置(100)发送指令给射频SIM卡(104)，射频SIM卡(104)接收所述功率校准装置(100)的指令，连续发射功率；
D、射频功率校准装置(100)检测射频SIM卡(104)发射的功率，并进行相关运算转换成电压值，执行下一步骤；
E、判断射频功率校准装置(100)中的运算结果是否大于或等于步骤A中所述的校准值，若判断结果为“否”，即运算结果小于校准值，射频功率校准器(100)向射频SIM卡(104)发送指令，增加射频SIM卡(104)发射功率，并返回到执行步骤D。
F、上述步骤E中，若判断结果为“是”，即运算结果大于或等于设定值，则进一步判断运算结果是大于还是等于校准值，若判断为运算结果大于校准值，射频功率校准器(100)向射频SIM卡(104)发送指令，减少射频SIM卡(104)发射功率，并返回执行步骤D；
G、步骤F中，若判断为运算结果等于校准值，说明射频SIM卡(104)满足功率发射要求，完成校准射频SIM卡(104)近距离无线通信距离过程；
所述射频功率校准装置(100)与射频SIM卡(104)的工作频率相同；
所述射频功率校准装置(100)与射频SIM卡(104)装置具有相同的通信协议，相互之间能够进行数据交换。
5.如权利要求6所述的用于校准射频SIM卡(104)通信距离的方法，其特征在于：
所述方法工作在SHF频段、VHF频段或UHF超高频段。
6.如权利要求6所述的用于校准射频SIM卡(104)通信距离的方法，其特征在于：
所述方法在控制不同的射频SIM卡(104)的发射功率时，使之与射频功率校准装置(100)的校准值一致时，必须将内置了射频SIM卡(104)的不同的移动终端(102)放置在步骤B所述的感应区内的相同的假定位置。
7.如权利要求6所述的用于校准射频SIM卡(104)通信距离的方法，其特征在于：
步骤A所述射频功率校准装置(100)内的校准值可以更改。
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