CN102412871B

CN102412871B - 对涡电流敏感的nfc卡

Info

Publication number: CN102412871B
Application number: CN201110280904.0A
Authority: CN
Inventors: B·查拉特; N·科尔迪耶
Original assignee: Inside Secure SA
Current assignee: Weimei Anshi Co., Ltd
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: CA2752609C; US8798535B2; CN102412872A; CA2752716C; US8811894B2; KR101899526B1; EP2431926B1; US20120071090A1; HK1165912A1; CA2752716A1; CN102412871A; US20120071088A1; CN102412872B; KR20120030986A; EP2431926A1; KR20120030987A; KR101899517B1; CA2752609A1

Abstract

公开一种对涡电流敏感的NFC卡。本发明涉及一种近距离无线通信NFC卡(1)，包括：天线电路，包括具有一个磁轴(MX)的至少一个天线线圈(30)，以及连接到天线电路的至少一个集成电路(20)。天线线圈的磁轴与卡的平面基本上平行，以及天线线圈的磁轴相对于卡1的纵向轴成45°±25°的角度。本发明特别适用于SIM-NFC卡和SD-NFC卡。

Description

对涡电流敏感的NFC卡

技术领域

本发明涉及近距离无线通信卡(NFC卡)，以及更为特别地涉及旨在插入诸如移动电话的手持设备的NFC卡。本发明还涉及用于在NFC卡和外部NFC设备之间执行非接触通信的方法。

背景技术

已知的旨在插入手持设备的NFC例如是NFC用户身份模块，也被称为SIM-NFC，或NFC安全数字(SD)卡。国际公布WO 98/58509公开了一种包括接触垫、微处理器、NFC模块和天线线圈的SIM-NFC卡。天线线圈具有与卡的平面平行的一个或多个共面同轴绕组，以及因此呈现与卡的平面垂直的磁轴。其可以通过接触垫与移动电话执行接触通信以及通过天线线圈与外部NFC设备执行NFC通信。

当将卡和外部NFC设备放置得彼此充分接近时，卡的天线线圈感应地耦合到外部NFC设备的天线线圈，并且使用诸如标准ISO 14443、ISO15693以及索尼所定义的那些技术的传统NFC技术来交换数据。

在大部分应用中，外部设备发射磁场，而NFC卡是无源的，并且通过负载调制来发送数据。为了那个目的，将卡的天线线圈与无源组件(例如，电容)相关联以形成被调谐为外部设备的工作频率(例如，13.56MHz)的天线电路。

手持设备通常包含金属部分或金属组件，例如印刷电路板。当将NFC卡插入到手持设备中时，这种金属部分或组件降低天线线圈的感应系数。因此改变天线电路的调谐频率并且降低NFC卡和外部设备之间的最大通信距离。

NFC卡制造商难以预先了解将在何种条件下使用NFC卡，即卡的金属环境将会是什么以及如何相对于印刷电路板来安排NFC卡，这就是说其纵轴平行或垂直于印刷电路板的一个边缘。卡的位置可能从手持设备到手持设备进行很大程度地改变。位置可以被更多或更少的电磁屏蔽，以及手持设备可能包括接近于卡的可变数量的金属部分。因此，卡的最大通信距离很大程度依赖于卡周围的环境以及可能基于卡所插入的手持设备而变化很大。

此外，外部设备所发射的磁场导致金属部分中的涡电流，其生成了趋向于抵消磁场的逆磁场，由此甚至更多地降低了NFC卡和外部设备之间的最大通信距离。

因此可能期望提供一种NFC卡，当将卡插入到手持设备中时、较少地依赖于卡周围的环境而提供最大通信距离。

发明内容

本发明的实施方式涉及一种近距离无线通信NFC卡，包括：天线电路，包括具有一个磁轴的至少一个天线线圈，以及连接到天线电路的至少一个集成电路，其中天线线圈的磁轴与卡的平面基本上平行，以及天线线圈的磁轴相对于卡1的纵向轴成45°±10°的角度。

在一个实施方式中，所述卡进一步包括在天线线圈附近扩展的至少一个导电屏蔽，其不跨越磁轴，以及所述卡不包括在所述至少一个导电屏蔽和天线线圈之间的任何磁渗透材料。

在一个实施方式中，天线电路具有在存在所述至少一个导电屏蔽的情况下设置的调谐频率，以及当将金属元件放置在导电屏蔽附近时不去调谐。

在一个实施方式中，导电屏蔽在卡的上面或下面之上或附近扩展。

在一个实施方式中，NFC卡包括在天线线圈的一侧扩展且不跨越其磁轴的第一导电屏蔽，以及在天线线圈的另一侧上扩展且不跨越其磁轴的第二导电屏蔽。

在一个实施方式中，其中天线线圈围着磁渗透核心进行缠绕。

在一个实施方式中，其中天线线圈围着磁渗透核心以相对于导磁核心的纵向轴成45°±10°的角度进行缠绕。

在一个实施方式中，集成电路被配置为实现有源负载调制方法，其包括当要发送数据时通过天线线圈来发射磁场的脉冲(burst)，以补偿卡所提供的最大通信距离上屏蔽的负面效应，直到考虑通过负载调制来发送数据为止。

在一个实施方式中，导电屏蔽包括至少一个槽，以降低在存在外部磁场)的情况下在导电屏蔽中循环的涡电流的效应。

在一个实施方式中，将导电屏蔽分成至少两个子屏蔽，以降低在存在外部磁场的情况下在导电屏蔽中循环的涡电流的效应。

本发明的实施方式还涉及一种用于调谐近距离无线通信NFC卡的天线线圈的方法，包括以下步骤：提供根据本发明所述的卡，以及在存在所述至少一个导电屏蔽的情况下设置天线电路的调谐频率。

本发明的实施方式还涉及一种用于在近距离无线通信NFC卡和NFC外部设备之间执行非接触通信的方法，包括以下步骤：提供根据本发明所述的NFC卡，在存在所述至少一个导电屏蔽的情况下设置所述卡的天线电路的调谐频率，通过外部设备来发射第一振荡磁场，将卡放置在印刷电路板的边缘附近，以及利用NFC卡的天线线圈来感测印刷电路板中涡电流所生成的逆磁场，以增加卡和外部设备之间的最大通信距离。

在一个实施方式中，所述方法进一步包括使用导电屏蔽来保护天线电路的调谐频率防止印刷电路板的去调谐效应，增加卡和外部设备之间的最大通信距离。

在一个实施方式中，所述方法进一步包括当外部设备发射第一振荡磁场时，利用NFC卡的天线线圈来发射第二振荡磁场的脉冲，以将数据从卡传送到外部设备。

附图说明

现在将以非限制性的方式结合附图来介绍本发明的实施方式，其中：

图1A、1B、1C分别是根据本发明的NFC卡的第一实施方式的顶部、底部和横截面视图；

图2是NFC卡的集成电路的电子示意图；

图3A到3E示出了说明NFC卡的功能的不同电子信号；

图4示出了手持设备中的NFC卡的第一安排；

图5示出了NFC卡的导电屏蔽的一个实施方式；

图6示出了手持设备中的NFC卡的第二安排；

图7和8示出了导电屏蔽的其它实施方式；以及

图9是根据本发明的NFC卡的第二实施方式的顶部视图。

具体实施方式

图1A、1B、1C分别是根据本发明的NFC卡1的第一实施方式的顶部、底部和横截面视图。NFC卡可以是旨在被插入到移动电话中的SIM-NFC卡。在图1A中，通过内部元件所嵌入的材料来示出卡的内部元件。

NFC卡1包括：塑料主体10、集成电路20、调谐天线电路，调谐天线电路包括天线线圈30和调谐电容40、41和一组接触垫50(以虚线示出)。集成电路20是双重的接触/非接触设备并且被设计为执行接触和非接触通信。集成电路20可以是用于SIM-NFC卡的安全集成电路。

该组接触垫50包括8个传统的ISO 7816接触C1(Vcc)、C2(RST)、C3(CLK)、C4(RFU)、C5(GND)、C6(Vpp)、C7(I/O)以及C8(RFU)，集成电路20的端子连接到上述接触。集成电路20具有附加的端子TA、TB，其连接到天线线圈和电容器40、41。

天线线圈30优选地围绕导磁核心31进行缠绕，以及所述核心优选地是高渗透材料，例如铁酸盐。

天线线圈30具有多个同轴非共面绕组和磁轴MX，其基本上平行于卡的平面。“基本上平行于卡的平面”意思是磁轴MX平行于至少主体10的上或下表面，假设卡的上或下表面是平的，并且具有依赖于用于制造所述卡的方法的精确度，例如±10°。

此外，安排天线线圈30使得其磁轴MX大概在与卡1的纵轴LX成45°±10°角度。如果卡具有方形，纵轴LX将是平行于卡的外侧的卡的任意轴。

在一个实施方式中，卡1还包括至少一个导电屏蔽(conductivescreen)，此处为两个屏蔽。将第一屏蔽71(图1A、1B、1C)安排在天线线圈30下面与其磁轴距离为d1处。将第二屏蔽73(图1C)安排在天线线圈30上面与其磁轴距离为d2处。在天线线圈和导电屏蔽之间没有安排导磁材料，特别是没有安排铁酸盐。

在图1A到1C所示的实施方式中，第一和第二导电屏蔽71、73基本上是平面的并且优选地面向基本上平行于天线线圈的磁轴MX。“基本上平行”意思是屏蔽平行于磁轴MX，具有依赖于用于于制造所述卡的方法的精确度，例如±10°。第一和第二导电屏蔽71、73在卡的上和下表面上扩展并且几乎覆盖上和下表面的整个表面。在一些实施方式中，每个屏蔽具有可以是至少等于天线电路调谐频率上的集肤效应深度的厚度，例如对于13.56MHz调谐频率大约等于18μm。在一个实施方式中，将至少一个屏蔽，例如屏蔽71，连接到集成电路的地电位。

作为涉及导电屏蔽相对于天线线圈的磁轴MS的方向的通用规则，导电屏蔽必须被安排以使它们不跨越磁轴。当屏蔽是平面的且实质上面向平行于磁轴MS时，明显满足这个规则。

包括天线线圈30和调谐电容40、41的天线电路被调谐到具体的工作频率，例如标准ISO 14443、ISO 15693以及索尼所要求的13.56MHz。在存在导电屏蔽71、73的情况下完成所述调谐。然后，导电屏蔽71、73保护调谐的天线电路，免于一旦将卡安排到诸如移动电话的手持设备内部时金属部分在调谐频率上可能具有的去调谐效应。

换句话说，鉴于通常无法预先了解卡周围的金属环境并且依赖于卡所插入的设备，导电屏蔽允许在天线线圈附近创建固定已知的金属干扰，并且在存在这种金属干扰的情况下调谐所述天线电路。因此，如果提供了导电屏蔽71、73，则导电屏蔽创建当调谐天线电路时考虑的天线电路的“自发干扰”，并且将胜过来自其将被插入的设备中的金属部分的干扰。

在图1A到1C所示的实施方式中，卡1是由印刷电路板(PCB)制成的，印刷电路板包括电绝缘电介质基底70，以及被安排在基底70的上和下表面的上和下导电层。蚀刻下导电层以形成接触垫C1到C8的组50和屏蔽71，其通过间隙彼此隔离。蚀刻上导电层以形成导电轨道61、62、63。

集成电路20的端子TA是接合到导电轨道61的布线。集成电路20的端子TB是接合到导电轨道63的布线。集成电路的其它端子是通过基底70中构成的开口80接合到接触垫C1到C8的布线。可选地，第一导电屏蔽71是接合到地垫C5的布线，其使用穿过基底70中的另一开口81然后穿过开口80中的一个到接触垫C5的布线。

电容器40具有连接到导电轨道61的第一端子和连接到导电轨道62的第二端子。电容器41具有连接到导电轨道62的第一端子以及连接到导电轨道63的第二端子。天线线圈30具有连接到导电轨道62的第一端子32以及连接到导电轨道63的第二端子33。电容器41因此被安排为与天线线圈40并行以及电容器41被安排为串联在天线线圈的第一终端32和集成电路20的端子TA之间。

将集成电路20、天线线圈30、电容器40、41以及接合线封装到在基底70上扩展的聚合材料72中，例如树脂或聚氯乙烯(PVC)，其形成卡的主体10。

在卡的上表面上形成或沉积第二导电屏蔽73。其可以是金属盘或者可以包括一个或多个导电材料层，例如导电涂料。

在一个实施方式中，卡具有804μm的整体厚度，基底70具有100μm的厚度，第一导电屏蔽71具有18μm的厚度，第二导电屏蔽73厚度为18μm以及天线线圈30包括它的核心31具有500μm的厚度。天线线圈的中央和第一导电屏蔽71之间的距离d1是368μm以及天线线圈的中央和第一导电屏蔽71之间的距离d2是400μm。

在优选的实施方式中，集成电路20被配置为通过感应耦合使用有源负载调制方法来发送数据。所述方法包括在存在持续地发射第一交变磁场的外部NFC设备的情况下，发射第二交变磁场的脉冲的步骤。外部设备将这种磁场脉冲视为无源负载调制。本申请人在专利EP 1327222(US7098770B2)的附图4A到4E、第8页、表格4、段落074中提出了这种技术。

只要涉及卡发送数据，这种负载调制方法允许在不管导电屏蔽幕71、73的存在的情况下获得满意的最大通信距离。

图2是示出了实现有源负载调制方法的集成电路20的示例结构的框图。如图所示为装备有天线线圈AC2的外部设备ED。

集成电路20包括接触通信接口CINT、处理器PROC和非接触通信装置。

将接触通信接口CINT连接到接触垫C1至C8的组50，并且接触通信接口具有连接到处理器PROC的输入/输出。接口CINT确保在处理器PROC和外部处理器(例如移动电话的基带处理器)之间的接触通信期间的协议管理和数据编码/解码。

非接触通信装置包括编码电路CCT、解码电路DCT、调制电路MCT、解调电路DMCT、时钟电路CKCT、以及同步振荡器OSC。它还包括天线电路ACT，其包括之前介绍的电容器40、41和天线线圈30。

在与外部设备ED进行非接触通信的过程中，外部设备ED发射以工作频率振荡的磁场FLD1。处理器PROC为非接触通信装置提供要被发送到外部设备ED的数据DTx，以及从外部设备接收的由非接触通信装置所提供的处理数据DTr。

在所述非接触通信中，在天线电路ACT中通过磁场FLD1来感应天线信号AS。时钟电路CKCT接收天线信号AS并且从其中提取外部时钟信号CKe。一般来说，外部时钟信号CKe的频率与载波频率相同。

同步振荡器OSC接收外部时钟信号CKe并且提供内部时钟信号CKi。同步振荡器OSC具有同步操作模式，其中内部时钟信号CKi的相位和频率从属于外部时钟信号的相位和频率，以及自由振荡操作模式，其中外部时钟信号不再驱动振荡器。

当外部设备ED将数据DTr发送到集成电路20时，其通过携带数据的调制信号MS(DTr)来调制磁场FLD1。由于感应天线信号AS是磁场的影像，同样在天线信号AS中发现携带数据的调制信号。

解调电路DMCT从天线信号AS提取调制信号MS(DTr)，并且将其提供给解码电路DCT。解码电路DCT解码数据DTr并且将它们提供给处理器PROC。

当集成电路20将数据DTx发送到外部设备ED时，将要发送的数据DTx首先提供给编码电路CCT并且将同步振荡器OSC设置为自由振荡操作模式。编码电路CCT将数据携带调制信号MS(DTx)提供给调制电路MCT。

调制电路MCT将数据携带调制信号MS(DTx)和内部时钟信号CKi相组合，并且将有源负载调制信号LS提供给天线电路。有源负载调制信号LS包括由信号LS具有默认值的未调制时间段所分隔的内部时钟信号CKi的脉冲。例如，当MS(DTx)＝1时，调制电路MCT将内部时钟信号CKi提供作为调制信号LS，以及当MS(DTx)＝0时将它的输出设置为0。因此，当信号MS(DTx)为0时信号LS为0，以及当信号MS(DTx)为1时拷贝信号CKi。天线电路ACT因此接收内部时钟信号CKi的脉冲并且天线线圈30发射磁场FLD2的相应脉冲。外部设备ED检测这些磁场脉冲，作为无源负载调制。外部设备从其天线线圈AC2提取数据携带调制信号MS(DTx)，然后解码由集成电路20发送的数据DTx。

图3A到3E示例性地说明由集成电路20接收数据DTr的数据传输序列(图的左半部分)，以及由集成电路20发送数据DTx的数据传输序列(图的右半部分)。图3A示出了天线信号AS。图3B示出了调制信号MS(DTr)。图3C示出了内部时钟信号CKi。图3D示出了调制信号MS(DTx)，以及图3E示出了有源负载调制信号LS。

当外部设备ED发送数据DTr时，其利用依赖于所选通信协议的调制深度来调制磁场FLD1的幅度。如图3A的左侧所示，天线信号AS示出了调制的时间段M，其中它的幅度具有最小值a1，以及未调制的时间段UM，其中它的幅度具有最大值a2。

如图3A的右侧所示，当集成电路20发送数据DTx时，天线信号示出了与数据接收期间相同幅度a2的未调制时间段UM，以及过电压时间段OM，其中其幅度具有升高的值a3。在过电压时间段期间，通过将内部时钟信号CKi射入天线电路ACT来升高天线信号的幅度，并且通过外部磁场FLD1在天线电路ACT中感应的信号上重叠信号CKi。内部时钟信号CKi的射入导致由卡发射的磁信号FLD2的脉冲。

当将卡置于手持设备的卡连接器中之后处于使用状态时，其通常对于印刷电路板的XY平面，与后者在垂直距离或“z-距离”上接近设备的印刷电路板(PCB)。只要考虑“通用”卡(例如旨在用于任意类型的移动电话的卡)的制造，这种距离对于卡制造商来说通常是不可预测的。所述Z-距离依赖于设备的结构和卡连接器的位置。可以将卡连接器直接地安装在PCB上或布置在几个毫米之上。同样不可预测的是卡相对于PCB的XY位置，以及天线线圈的磁轴相对于PCB边缘的方向。

在非接触通信期间，卡和外部之间的最大通信距离受到不同因素和物理现象的影响，其包括：

1)位于卡下面的在天线电路的调谐频率上的金属材料的影响。这些金属材料可以包括PCB的金属部分以及其上可能的金属组件；

2)位于卡上面的在天线电路的调谐频率上的金属材料的影响。这些金属材料可以包括在卡上安排的电池的金属部分；

3)PCB中涡电流的出现。这种涡电流趋于根据楞次定律通过生成感应本地逆磁场来抵消由外部设备ED所发射的磁场FLD1。它们通常在在PCB的周围流通并且逆磁场出现在PCB边缘附近；

4)第一和第二导电屏蔽71、73中涡电流的出现，其也生成靠近每个屏蔽的本地逆磁场。

根据手持设备中的卡1的安排的实例，现在将通过简单的方式来介绍卡1的功能上这些不同现象的影响。

图4示例性地示出了根据第一安排的安装或插入到手持设备HD中的NFC卡1。手持设备HD可以是移动电话，个人数据助理(PDA)等。手持设备包括印刷电路板PCB1，其包括金属部分，诸如导电轨道，并且电子组件(未示出)被安装在所述金属部分上。假设，例如将主处理器HP安装在板PCB1上，例如移动电话的基带处理器。主处理器HP具有连接到卡的接触垫的组50的输入/输出。图4还示出了发射磁场FLD1的外部设备ED。

在本实例中，卡1被安排使得其包括第一导电屏蔽蔽71的下面在板PCB1上扩展，并且使得其纵向边缘中的一个靠近且平行于板PCB1的一个边缘。因此，卡的纵轴LX还平行于板的边缘并且天线线圈的磁轴MX相对于板的边缘近似为45°。为了简化的目的，图4仅示出了天线线圈30、天线核心31、接触垫组50、以及导电屏蔽71；卡的其它元件并未示出。

在存在磁场FLD1的情况下，涡电流EC1被感应并且在印刷电路板PCB1的周围流通，假设后者具有较大的接地平面。涡电流EC1生成趋于抵消磁场FLD1的逆磁场FEC1。卡的导电屏蔽71中的涡电流EC2也生成逆磁场FEC2，从天线线圈30来看其具有与逆磁场FEC1相同的极性。如图5所示，通过导电屏蔽73的底部视图(即，从天线线圈来观察导电屏蔽73)，导电屏蔽73中的涡电流EC3还生成逆磁场FEC3，从天线线圈30来看其具有与逆磁场FEC1和FEC2相反的极性。此处假设如果屏蔽实质上具有相同的尺寸和相同的电导率，逆磁场FEC2和FEC3在天线线圈30被安排的屏蔽71、73之间的区域中彼此抵消。

可以注意的是，当按图所示的来安排卡时，即使得天线线圈接近PCB边缘中的一个，其磁轴与这个边缘处于45°，并且当Z-距离较小时，逆磁场FEC1的幅度胜过外部磁场FLD1的幅度，并且提升对由外部设备ED所发送的数据DTr的接收。因此，由天线线圈30而不是原始磁场FLD1来感测逆磁场FEC1，允许卡1从具有更大的最大通信距离的外部设备接收数据。如果天线核心31是由高渗透材料(例如，铁酸盐)制成的，核心集中于磁场线并且进一步增加最大通信距离。

将会了解的是，如果天线线圈的磁轴相对于PCB的边缘为90°，将会进一步改进对由外部设备ED发送的数据DTr的接收。然而，安排天线线圈30使得其磁轴MX相对于卡的纵轴LX近似地成45°的角度是考虑如下事实的折中，事实是如图6所示，还可以将卡安排为与边缘垂直。

图6与图4相类似，除了卡的安排是使得卡1的纵轴LX垂直于印刷电路板PCB1的边缘。借助于磁轴MX相对于卡的纵轴LX的45°的安排，天线线圈30接近于PCB的边缘，其磁轴与边缘成45°。因此，当Z-距离较小时，逆磁场FEC1的幅度还胜过外部磁场FLD1的幅度，并且改进对由外部设备ED所发送的数据DTr的接收。

将会了解的是，如果天线线圈的磁轴与PCB的边缘平行，本地逆磁场FEC1不会通过天线线圈30，并且不会增加卡和外部设备ED之间的最大通信距离。

第一和第二导电屏蔽还充当屏蔽以使得NFC卡的性能更小地依赖于位于其下或其上的金属环境。特别地，由于在存在上层导电屏蔽73的情况下设置天线线路的调谐频率，由卡上的电池的存在所导致的去调谐效应被极大地削弱了。

执行不同的测试来评估可选导电屏蔽在非接触通信过程中对卡的性能的影响。

首先研究不包括导电屏蔽的NFC卡。将卡直接地放置在印刷电路板上，然后调谐到13.56MHz。发射13.56MHz的磁场并且测量天线信号的电压。接下来，在天线线圈不去调谐的情况下，将卡放置在印刷电路板上2mm处。减小调谐频率，并且天线信号的电压大约小于第一实例的电压33％。

利用仅包括第一导电屏蔽71(第二屏蔽被用于预定安排在电池或金属部分之下的卡)的NFC卡1来重复这些测量。将卡1直接地放置在印刷电路板上，并且然后调谐为13.56MHz。天线电路的电压与不利用导电屏蔽71来获得的电压相等。当将卡1放置在印刷电路板PCB之上2mm时，调谐频率不改变，也不改变天线信号的电压。

图7示出了第二导电屏蔽的第一变形73’。屏蔽73’具有纵向槽74，其改变涡电流EC3的流通。涡电流遵循屏蔽的边缘，然后遵循槽的边缘，并且因此遵循U型路径而不是围绕屏蔽周围的环形。

图8示出了第二导电屏蔽的第二变形。将屏蔽分成形成两个子屏蔽73a、73b的两部分。每个子屏蔽73a、73b都经过涡电流EC3a、EC3b，其在是被图6中的涡电流EC3所跟随的环形尺寸的一半的环形中流通。

第二屏蔽73的这些变形允许降低由屏蔽所生成的逆磁场FEC3。因此，由第一屏蔽71所生成的逆磁场FEC2不会被逆磁场FEC3抵消并且将逆磁场FEC2增加到由印刷电路板PCB1所生成的逆磁场FEC1。

在其它实施方式中，屏蔽73可以具有与其边缘垂直的多个槽或者其可以被分成更多数量的子屏蔽，以进一步减少涡电流所环绕的区域的表面。

可以注意的是，与用于接收数据的最大通信距离相反，当卡通过发射磁场FLD2的脉冲来发送数据时，用于发送数据的最大通信距离对天线线圈相对于印刷电路板的XYZ位置不是非常敏感。因此，只要考虑向外部设备ED发送数据，图4和图6中的最大通信距离近似相同。

图9是图1中示出的NFC卡的变形1’的顶部视图。这个变形与图1的仅有区别在于，线圈的导磁核心31’具有相对于卡1的纵轴LX近似成90°的纵轴，而线圈的磁轴MX仍然相对于卡1的纵轴LX近似成90°。大意是，线圈围着核心31以相对于导磁核心31’的纵轴成45°±10°的角度进行缠绕。

对于本领域技术人员来说将是清楚明了的是，根据本发明的NFC卡容易为各种其他实施方式。特别地，天线线圈可以包括两个串联的线圈，每个线圈具有相对于卡的纵轴LX成45°±10°安排的磁轴。在另一实施方式中，天线线圈可以包括串联的四个线圈，两个线圈具有相对于纵轴LX成45°±10°安排的磁轴并且彼此成90°，以及另外两个线圈具有相对于纵轴LX成0°和90°±10°安排的磁轴。

此外，本发明不限于天线线圈的磁轴MX相对于卡的纵轴LX成45°±10°的实施方式。在其它实施方式中，天线线圈的磁轴MX相对于卡的纵轴LX可以成45°±25°，即包括在20°和70°之间。一般来说，可以通过经验来定义磁轴MX和纵轴LX之间的最小和最大角度，使得逆磁场FEC1的幅度改进对在图4和图6中示出的卡排列中的外部设备ED所发送的数据的接收。

可以将芯片卡制造领域中的不同已知方法用于制造根据本发明的卡的不同实施方式。在一些实施方式中，可以将导电屏蔽嵌入到卡的主体之内并且可以在卡的上面和下面附近扩展。卡的上和/或下面可以不是平面。屏蔽可以是弯曲的，而代替平面。屏蔽可以仅在卡表面的部分上扩展。接触垫组可以仅包括两个接触垫，以当卡发射磁场时向其供电。还可以通过电池来向卡供电，并且所述卡可能没有任何接触垫。卡还可以是纯无源的并且被配置为通过无源负载调制来发送数据，并且从外部磁场FLD1提取电源电压。

此外，在本说明和权利要求中，术语“NFC”应当理解为通过感应耦合执行的任意类型的非接触通信，不管所使用的协议和工作频率。此外，术语“NFC卡”应当理解为具有NFC能力的任意类型的手持支持。

Claims

1.一种近距离无线通信NFC卡，包括：

天线电路，包括具有一个磁轴的至少一个天线线圈；以及

连接到天线电路的至少一个集成电路；

其特征在于：

天线线圈的磁轴与卡的平面基本上平行；以及

天线线圈的磁轴相对于卡的纵向轴成45°±25°的角度。

2.根据权利要求1所述的NFC卡，其中：

所述卡进一步包括在天线线圈附近扩展的至少一个导电屏蔽，其不跨越磁轴，以及

所述卡不包括在所述至少一个导电屏蔽和天线线圈之间的任何磁渗透材料。

3.根据权利要求2所述的NFC卡，其中天线电路具有在存在所述至少一个导电屏蔽的情况下设置的调谐频率，以及当将金属元件放置在导电屏蔽附近时不去调谐。

4.根据权利要求2所述的NFC卡，其中导电屏蔽在卡的上表面或下表面之上或附近扩展。

5.根据权利要求2所述的NFC卡，包括在天线线圈的一侧扩展且不跨越其磁轴的第一导电屏蔽,以及在天线线圈的另一侧上扩展且不跨越其磁轴的第二导电屏蔽。

6.根据权利要求2到5中的一项所述的NFC卡，其中天线线圈围着磁渗透核心进行缠绕。

7.根据权利要求6所述的NFC卡，其中天线线圈围着磁渗透核心以相对于导磁核心的纵向轴成45°±10°角度进行缠绕。

8.根据权利要求2到5中的一项所述的NFC卡，其中集成电路被配置为实现有源负载调制方法，其包括当要发送数据时通过天线线圈来发射磁场的脉冲，以补偿卡所提供的最大通信距离上屏蔽的负面效应，直到考虑通过负载调制来发送数据为止。

9.根据权利要求2到5中的一项所述的NFC卡，其中将导电屏蔽包括至少一个槽，以降低在存在外部磁场的情况下在导电屏蔽中循环的涡电流的效应。

10.根据权利要求2到5中的一项所述的NFC卡，其中将导电屏蔽分成至少两个子屏蔽，以降低在存在外部磁场的情况下在导电屏蔽中循环的涡电流的效应。

11.一种用于调谐近距离无线通信NFC卡的天线线圈的方法，包括以下步骤：

提供根据权利要求2至10中的一项所述的卡；

在存在所述至少一个导电屏蔽的情况下设置天线电路的调谐频率。

12.一种用于在近距离无线通信NFC卡和NFC外部设备之间执行非接触通信的方法，包括以下步骤：

提供根据权利要求2至10中的一项所述的NFC卡；

在存在所述至少一个导电屏蔽的情况下设置所述卡的天线电路的调谐频率；

通过外部设备来发射第一振荡磁场；

将卡放置在印刷电路板的边缘附近；以及

利用NFC卡的天线线圈来感测印刷电路板中涡电流所生成的逆磁场，以增加卡和外部设备之间的最大通信距离。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括使用导电屏蔽来保护天线电路的调谐频率防止印刷电路板的去调谐效应，增加卡和外部设备之间的最大通信距离。

14.根据权利要求12和13中的一个所述的方法，进一步包括当外部设备发射第一振荡磁场时，利用NFC卡的天线线圈来发射第二振荡磁场的脉冲，以将数据从卡传送到外部设备。