CN103762411A

CN103762411A - 带天线的苹果手机全卡方案sim卡的卡托

Info

Publication number: CN103762411A
Application number: CN201410060046.2A
Authority: CN
Inventors: 菅洪彦
Original assignee: KUNRUI ELECTRONIC SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd SHANGHAI
Current assignee: KUNRUI ELECTRONIC SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd SHANGHAI; Shanghai Quanray Electronics Co Ltd
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-04-30

Abstract

一种带天线的苹果手机全卡方案SIM卡的卡托，所述的卡托是非金属材料制成的，在卡托的托环部分嵌入有与SIM卡面平行的天线线圈，称之为托卡耦合天线线圈；在卡托的手机侧面设有与SIM卡平面垂直，即与手机侧面平行的线圈，称之为托卡收发天线线圈，该托卡收发天线线圈内部嵌有高磁导率的材料；所述的托卡耦合天线线圈和托卡收发天线线圈串联连接。本发明既保持原有卡托和SIM卡的分立结构，又排除了金属卡托对SIM卡天线的影响，解决了SIM卡与阅读器之间的通信问题。

Description

带天线的苹果手机全卡方案SIM卡的卡托

技术领域

本发明涉及手机支付，特别是一种带天线的苹果手机全卡方案的SIM卡的卡托。

背景技术

移动支付业务(Mobile money)将成为未来几年最重要的发展趋势之一，将为全球范围的用户带来新的益处，并对电信行业、科技行业和金融服务等行业带来深远影响。目前，移动支付技术现存的方案：双界面SIM卡方案(DI-SIM)、近场通信方案(Near Field Communication，简称NFC)和45GHz的RFSIM方案。

NFC方案：

NFC由飞利浦、诺基亚、索尼等厂商联合提出。它在单一芯片上结合射频读卡器、非接触卡片和点对点的功能，是一种短距离无线通信技术。NFC采用13.56MHz作为通信频率标准，兼容ISO14443、ISO15693等射频标准，作用距离10厘米左右，数据传输速度可以选择106Kb/s、212Kb/s或424Kb/s。NFC芯片装在阅读器天线外壳上，手机就可以实现电子支付和读取其他NFC设备或标签的信息。NFC芯片与SIM芯片由SWP协议连接。SWP（C6）一根信号线上基于电压和负载调制原理实现全双工通讯，可以实现SIM卡在ISO7816界面定义下同时支持7816和SWP两个接口，并预留了扩展第三个高速（USB）接口的引脚（C4、C8）。SWP***地定义了从物理层、链路层到应用层的多层协议，并已成为ETSI标准。

NFC手机有三种工作模式：

非接触式卡模拟模式：NFC手机可以模拟成一个非接触式卡被读/写，它只在其他设备发出的射频场中被动响应。

点对点模式：NFC手机与其他设备双方都主动发出射频场来建立点对点的通信。

读写器模式：NFC手机作为一个读写器，主动发出自己的射频场去识别和读/写别的NFC设备。

双界面SIM卡：

双界面SIM卡是在传统的SIM卡中加入非接触射频接口，将提供能量耦合和数据传输的天线集成在手机或者柔性电路板上，通过接触式界面处理传统GSM命令，采用非接触式界面提供电子支付等增值服务。

目前的主流双界面SIM卡移动支付解决方案能实现各种非接触移动应用，比如非接触移动支付、电子钱包、PBOC借记/贷记以及其他各种非电信应用。从产品结构有下列结构：

一）将SIM天线和电路都集成在SIM卡上；

二）将电路集成在SIM卡内，天线引出放置在手机或者手机电池背面；

三）电路和天线都在SIM卡之外，比如摩托罗拉的I－SIM方案,以及SIMpass方案。

上述方案都是采用无源的负载调制形式使得手机向读写器传递信号的，最近也有SIM卡主动发射的有缘负载调制形式，使得SIM卡内的天线就可以和读写器之间的通信，称之为SIM卡全卡方案NFC。但是由于SIM卡的供电电流有限，以及不同的手机的SIM卡的对天线发射的信号的屏蔽不同，使得手机适应性不高，主要适应SIM卡在电池外面的手机。

针对苹果这类手机SIM卡屏蔽强的手机，没有预先设计NFC的类型，有公司采用改装SIM卡和SIM卡的卡座形式，在SIM卡的卡座外面采用触电的形式与外面的放置在手机被盖上的天线连接的双界面卡的形式实现手机的NFC功能。但是由于是采用接触式的触点方式，将会产生使用时间长了接触不良等问题。

表1SIM卡尺寸列表

表1是SIM卡尺寸列表，显然SIM卡的尺寸越来越小，即便不考虑手机对SIM卡的屏蔽，小尺寸的SIM卡内部天线在于读写器的天线之间通信，由于是采用手机支付是采用的13.56MHz的磁性通信模式，通信信号的强度与耦合系数成正比，耦合系数与面积成正比，面积越小，两者之间的通信信号强度越低。

图1是Ihone手机内部的SIM卡卡槽图片，显示SIM卡的卡槽部分是金属覆盖的。图2苹果手机的SIM卡侧面边缘图片，显示侧面边缘以及卡托外侧图片，表示手机四周是金属框。而图3是苹果SIM卡卡槽的正面、反面图片，显示SIM卡的卡托也是金属结构。这样在SIM卡内部的天线就会造成天线被四周的金属包围，而读头的天线是磁场的线圈结构，与之通信必然涉及线圈结构的SIM卡天线，即便采用SIM有源发射磁场的形式，该天线产生的磁场也会被周边的金属涡流抵消绝大部分。因此被阅读器的读头天线接受到并且正确通信的几率非常低。

专利号CN101043222B提出了两个线圈在所述线圈形成在可挠衬底上并且可环绕磁通量阻隔物而折迭，使得其中一个线圈朝向阻隔物，另一个线圈背向阻隔物。解决了SIM卡在手机的电池下面的SIM卡和读写器的通信问题。但是该专利不能解决SIM卡本身的卡槽和卡托都是金属对SIM卡的屏蔽问题。也就无从解决类似苹果手机SIM卡强屏蔽的SIM与阅读器之间的通信问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种苹果手机全卡方案的SIM卡的卡托，既解决金属卡托对SIM卡天线的负面影响，又解决苹果手机SIM卡天线磁场泄露不足的问题。大大降低手机对SIM卡天线的屏蔽，进而改善SIM卡与读写器之间的通信。

本发明的技术解决方案如下：

一种苹果手机全卡方案SIM卡的卡托，其特点在于，所述的卡托是非金属材料制成的，在卡托的托环部分嵌入有与SIM卡面平行的天线线圈，称之为托卡耦合天线线圈，耦合SIM卡的天线信号；在卡托的手机侧面设有与SIM卡平面垂直，即与手机侧面平行的线圈，称之为托卡收发天线线圈，该托卡收发天线线圈内部嵌有高磁导率的材料；所述的托卡耦合天线线圈和托卡收发天线线圈串联连接。

本发明的技术效果：

原SIM卡卡槽是金属的，SIM卡的天线的磁场方向上下面都是金属卡槽材料，因此该方向由于涡流作用，磁场在手机背面和屏幕面泄露很少；而在SIM卡的垂直面上，卡托是金属材料，进一步限制了磁场从手机侧面的泄露。本发明的卡托是非金属材料制成的，在卡托的SIM卡四周的环内嵌入与SIM卡天线平行的托卡耦合天线线圈，使得SIM卡上的天线与托卡耦合天线线圈是密耦合关系，两者信息传递紧密。而在卡托靠近手机侧面的空白部分设有与手机侧面平行，与SIM卡天线平面垂直的托卡收发天线线圈，该线圈与托卡耦合天线线圈直接相连，信息直接传递到收发天线；而所述的托卡收发天线线圈内部嵌有高磁导率的材料，因此等效的放大了为天线的面积为天线平面面积乘以磁导率，同时将与SIM卡平面垂直的SIM卡天线的磁场方向转为垂直手机侧面，因此在手机侧面就可以直接与阅读器通信或者手机侧面再添加一个无源信号增强天线，将信号折叠到手机的背面。

本发明卡托既保持SIM卡与卡托的分立特性，同时将SIM卡的信号从手机的侧面较大的发射出来，进而改善SIM卡与读写器之间的通信。

附图说明

图1是苹果手机内部的SIM卡的卡槽图片；

图2是苹果手机的SIM卡侧面边缘图片；

图3是苹果手机卡托正面、反面图片；

图4是本发明苹果手机全卡方案的SIM卡的卡托及带有线圈天线和NFC通信芯片的SIM卡示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例和附图，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

先请参阅图4，图4是本发明苹果手机全卡方案的SIM卡的卡托及带有线圈天线和NFC通信芯片的SIM卡示意图，天线采用基板40上的附铜的螺旋线圈41，构成SIM的NFC电路43的收发天线。SIM卡的触点42占据了较大的金属面积，还好所述的SIM卡的触点42是分立的金属块，形成的涡流会比较小；卡托44采用非金属材料制成，在SIM卡四周的环的部分嵌入金属耦合线圈45，称为托卡耦合天线线圈45，该托卡耦合天线线圈45的平面与SIM卡天线41平行；图4显然可见，卡托的托卡耦合天线线圈45与SIM卡上的天线41属于密耦合，这样卡托的托卡耦合天线线圈45和SIM卡天线41之间就可以实现很好的信息传递。在卡托靠近手机侧面49的内侧的空白部分采用中间挖空的形式放入一个高磁导率的嵌入体46。在高磁导率的嵌入体46的上面沿着卡托的平面，也是SIM卡平面的垂直面方向缠绕托卡收发天线线圈47。该托卡收发天线线圈47的一端直接与托卡耦合天线线圈45的一端相连，另一端通过过桥线48与所述的托卡耦合天线线圈45的另一端相连。托卡收发天线线圈47的磁场方向是沿着卡托平面传递的，也就是说托卡收发天线线圈47的磁场方向是垂直手机的侧面的。这样通过卡托的托卡耦合天线线圈45与SIM卡天线41密耦合，而卡托的托卡耦合天线线圈45和卡托收发天线47直接连接，就可以实现SIM卡的收发磁场垂至于手机的侧面。而卡托采用非金属材质，这样信号就可以顺利的从手机侧面的金属环上的卡托洞传递出来。而高磁导率的卡托收发天线47的嵌入体46，可以等效放大卡托天线的面积，进而实现了苹果手机SIM卡和阅读器之间的良好通信。

实验表明，本发明可以在不改变苹果手机的卡托尺寸结构，保持卡托和SIM的各自独立性的同时，实现了手机SIM卡和阅读器之间的良好通信。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种带天线的苹果手机全卡方案SIM卡的卡托，其特征在于，所述的卡托（44）是非金属材料制成的，在卡托（44）的托环部分嵌入有与SIM卡面平行的天线线圈，称之为托卡耦合天线线圈（45），耦合SIM卡的天线信号；在卡托的手机侧面设有与SIM卡平面垂直，即与手机侧面平行的线圈，称之为托卡收发天线线圈（47），该托卡收发天线线圈（47）内部嵌有高磁导率的材料（46）；所述的托卡耦合天线线圈（45）和托卡收发天线线圈（47）串联连接。