CN102576421A - 移动电话和nfc通讯 - Google Patents

Abstract

一种适用于包括用户识别卡(14)的移动终端(60)的电子装置。电子装置包括近场通讯元件(12)、适用于近场通讯元件的天线(13)以及旨在用于将近场通讯元件连接至用户识别卡的连线接口(31)，所述接口定位于天线的层面上。

Description

移动电话和NFC通讯

本发明涉及非接触卡的领域，尤其涉及移动通讯终端作为非接触卡使用的领域。

非接触卡基于NFC(“近场通讯”)类技术并且允许不同类型的应用，诸如在银行或公共交通领域的电子交易乃至访问控制的身份校验应用。非接触卡由近场通讯元件和相关天线构成，下文将近场通讯元件称为NFC元件，而天线允许其与远程装置建立非接触的接口，远程装置为NFC装置，例如用于电子支付的终端或识别电子交通票据的终端，天线也允许与认证装置建立非接触的接口，这取决于所考虑的应用。

这类非接触卡的功能可以由移动电话终端提供。按惯例，移动电话终端包括“用户识别模块”，也称之为SIM卡。SIM卡包括具有微处理器和存储器的芯片。它用于存储专属于移动通讯网络用户的信息内容。

当这些移动电话可作为非接触卡使用时，它们还包括NFC元件以及相关天线。某些移动电话架构因此允许在移动电话功能和NFC(‘近场区域通讯’)类功能之间的协作。

图1示出了另一种这类移动电话的架构(可以推测到的)。这类移动电话10包括连接至SIM卡14的微处理器11，在所述SIM卡上执行NFC元件12。更具体的说，一方面，SIM卡与接触接口合并，以方便使用并且其功能关注于移动电话；另一方面，通过天线13实现非接触接口，用于NFC类型的功能。因此，SIM卡与用于近场通讯的NFC元件合并。在这样的条件下，为了将SIM卡中所合并的NFC元件与对应的天线13相连接，提出采用带状线缆21来建立连线接口。在该架构中，SIM卡上的NFC元件远离它的天线。于是，带状线缆21有可能在SIM卡14和天线13的两个触点之间路由两个天线的线路，即将天线13拓展至NFC元件，并且因此将NFC元件连接至所对应且由它使用的天线。因此，所传输的信号是模拟信号。

采用该方法来处理，通过将普通的SIM卡替换为合并NFC元件的SIM卡并将后者连接至专用天线13，就有可能使简单的移动电话转换为具有NFC元件的移动电话。此外，SIM卡、NFC元件以及天线都是可分离的，并且即使改变移动终端时还保持着。

然而，天线的带状线缆21将天线与SIM卡层面上NFC元件以及电子元件连接起来，该天线线缆21能承受多种金属块的影响，这些金属块放置在所考虑的移动终端外壳靠近天线的位置附近。

因此，在该架构中，就不容易确保确定的质量等级，因为连接天线和NFC元件的连线接口的可靠性是天线带状线缆位置的函数而变得难以确定。对于不是相同外壳形状的不同移动电话，该天线线缆21的连线接口可以在NFC元件与天线13之间循迹不同的路线；但是对相同的移动电话，据此将该带状线缆置于移动电话的壳内。因此，根据线缆路径的或长或短，可以获得不同程度的质量。

此外，由于传输的信号为模拟信号，确定适用于NFC元件最佳工作的连接线缆的长度，是十分明智的。这些连接线缆的长度与某些移动终端的外壳布局是不相称的。因此，有时就很难将与SIM卡结合在一起的NFC元件从一个移动终端转换至另一个终端。

此外，连线接口21包括带状线缆，其可能在SIM卡经多次手持插拔之后而损害，并且由于模拟信号传输的低质量等级，这有可能导致NFC类型功能的质量水平显著衰减。

此外，带状线缆21的天线连线连接至SIM卡上的两个触点C4和C8，这就因此而不能用于其它类型的连接。

本发明旨于改善这种状况。

本发明的第一方面提供了一种适用于移动终端的电子装置，所述移动终端包括用户识别卡，所述电子装置包括近场通讯元件、用于近场通讯元件的天线以及旨在连接近场元件和用户识别卡的连线接口，近场通讯元件定位于天线的层面上。

在本文中，专业术语“定位于天线的层面上”是指NFC元件和天线相隔不远，且相反是两者相互定位较近，使得模拟信号不会在天线和NFC元件之间衰减。在一个实施例中，NFC元件可以直接组合在天线中。

还可以提供了连接NFC元件和其天线的相对较短长度的线缆。在这种情况下，这样的天线线缆的长度使得通过这些线缆所传输的信号不会因为移动终端外壳内的环境而中断，具体为例如金属块或电子元件。

在本发明的实施例中，天线是自适应性天线，以便定位于移动终端壳内并且能方便的分离。在这种情况下，当取出天线时，直接连接着天线的NFC元件也一起取出。

在这类电子装置中，因此提供了将NFC元件或近场通讯元件安装在与其相关的天线层面上，以便执行所管理的通讯。将近场通讯元件和天线放置在同一位置上，有可能确保NFC类型功能的质量水平，无论所述电子装置在移动电话类型中的位置如何，也无论在电话壳内的SIM卡和NFC元件之间连线接口所循迹的路径如何。

因此，所获得的电子装置为移动终端的用户既能提供移动电话性能又能提供非接触卡的功能，同时即使更换移动电话，还能够保持所有的功能并且存储与其相关的用户数据。然而，所述电子装置的架构还有可能保证NFC元件的性能水平，因为性能不再受到连线接口的路由的影响，这就不同于上述参照图1所讨论的情况。不同于现有的技术，这里所传输的信号是数字信号，而不是模拟信号。在这种情况下，即使改变所传输的某些信号内容，管理协议还有可能恢复它们。

此外，优选地，SIM卡的触点通常为触点C4和C8，先前用于通过带状线缆将天线连接至SIM卡中的NFC元件，因为NFC元件不在SIM卡中实现，所以就不再需要这些触点。

还提供根据近场通讯的管理协议使用SIM卡上的触点C6来传输信息内容。

在本发明的实施例中，在SIM卡和近场通讯元件之间有连线接口，与现有技术的实施例不同，由于NFC元件远离SIM卡，即不能组合在SIM卡中。

在此，有可能提供适用于各种移动终端外壳长度的连线接口，且不会影响NFC应用的性能，这与现有技术不同，天线的线缆是由连线接口所提供的。由于信号是数字的，这里的线缆长度就不会影响到线缆的传输质量。

本发明的一个实施例可优选应用于NFC元件，其包括非接触卡或包括作为读卡器工作的元件。

在对卡进行模仿的情况下，NFC元件的电源功率供给可由NFC装置的NFC元件的天线13提供，即非接触卡与作为非接触卡读卡器的NFC装置进行通讯。在此，连线接口仅支持NFC元件和SIM卡之间的单一连接线缆，所述线缆可适用于根据近场通讯管理协议来传输信息内容。

在其它条件下，例如，在根据本发明实施例的电子装置是NFC元件的情况下，其作为读卡器进行操作，连线接口包括电源功率以及根据NFC类型的通讯管理协议传输信息内容的连线。

电源功率可优选由触点直接提供给NFC元件，使得触点上的SIM卡能获取电源功率。

因此，可以容易地实施作为非接触卡仿真器的工作模式和作为非接触卡读卡器的工作模式。

在本发明的实施例中，连线接口由包括至少一段连接线缆和与所述连接线缆相关的触点的塑料薄膜构成，所述与连接线缆相关地触点设置在用户识别卡触点的层面上，并且塑料薄膜贯穿在触点附近的多个位置。

因此，在NFC元件和SIM卡之间的连线接口包括一个或多个连接线缆，线缆由铜之类的传导金属制成，有可能将SIM卡和NFC元件连接在一起。所述塑料薄膜或塑料带状物，因此包括在各个连接线缆端处的触点，用于将线缆与相关的SIM触点相连接。

为了有可能实现在连线接口的触点和SIM卡触点之间更可靠的连接，在此优选提供塑料带状物在连接线缆所连接的触点区域中贯穿。因此，有可能产生柔性的孔，通过使得塑料薄膜的厚度更加柔性，就有可能在连线接口的触点和SIM卡的触点之间形成更加可靠的连接。

更精确地说，当需要建立在连线接口的触点和SIM卡的触点之间的连接时，这两个触点可以是一个叠加在另一个的上方。因此，当电子装置定位于移动终端外壳内，则电话的机械式触点仍旧保留在定位成一个叠加在另一个上方的两个触点上。事实上，在连线接口的触点的周围所形成的柔性孔允许这两个触点相互间更好的接触，即使终端外壳的机械触点没有承受非常大的压力。

在本发明的实施例中，与连线接口的连接线缆相关的触点通过键合方法定位于用户识别卡触点的层面上。

采用这种方法进行处理，就有可能确保在SIM卡触点的层面上以及与NFC元件相关的连线接口触点层面上的可靠机械连接，即使在移动终端的机械触点自身没有承受到较大压力时。在SIM卡触点和连线接口触点之间的粘连层面有可能确保在两个触点之间良好的保持性。

提供使用粘连有可能键合和/或重新键合在SIM卡上的连线接口的触点。

在本发明的实施例中，连线接口根据近场通讯管理协议来传输信息内容。

这种连线接口的质量对移动终端外壳内的循迹路径不具有敏感性，这不同于上述的现有技术。此外，所述连线接口有可能根据NFC通讯管理协议来传输信息内容，并因此管理相应应用的近场通讯。所传输的信息内容对应于根据NFC通讯管理的需要来交换NFC元件和SIM卡之间的数据。

在某些NFC应用中，由NFC装置通过它的天线为NFC元件提供电源功率，以便为执行NFC应用进行通讯。在其它应用中，NFC元件需要直接提供电源功率。

为此目的，该连线接口还包括用于传输电源功率的连接。因此，连线接口还可以将电源功率从SIM卡传输至NFC元件。在该条件下，电源功率从适用于接收电源功率的SIM卡的触点处获取，然后再通过连线接口传输至NFC元件。

可选择地，可以提供NFC元件直接连接至移动终端的电池。在该情况下，就不再需要连线接口来提供NFC元件的电源功率。此外，也满足更换电池，以便将常用的移动终端转换为根据本发明实施例的NFC移动终端。

在本发明的实施例中，分别通过连接对应连线接口的两个触点的两个连接线缆将电源功率传输至近场通讯元件，连线接口的各个触点允许从触点的一面到另一面的传导。在这种情况下，提供连线接口的触点位置，并与旨在传输电源功率的连接线缆相关，实现在一方面为提供电源功率的移动终端的触点和另一方面为用于接收电源功率的SIM卡之间的电源功率的传输。于是，根据本发明的实施例，提供连线接口的触点是十分明智的，该触点能够具有从其的一面传导至到另一面的传导。十分明智的是，这些触点，能够提供通过连线接口的对应触点将电源功率从移动终端的触点传输至SIM卡的触点，这有利于提供塑料带状物，使之在这些触点的层面上具有良好的柔性，即能在连线接口的对应触点周围贯穿的塑料薄膜。

近场通讯管理协议可以是SWP(‘Single Wire Protocol一单线缆协议’)类型的协议。

在一个实施例中，近场通讯根据第一频率数值来管理，所述电子装置还包括提供大于第一频率数值的第二频率数值的石英钟和分频器。

这些特征有利于提供石英钟，其与提供NFC类通讯管理所需的较低频率数值所使用的石英钟相比，具有相比较小的尺寸。因此，通过使用分频器，有可能减少所使用的时钟的尺寸，并因此能够更容易将本发明实施例的电子装置引入移动终端的外壳内。

第一频率数值可以是由NFC标准所定义的数值，可以将数值选择为例如13.56MHz。在这种情况中，就有可能使用数值大约为27

Mhz的石英钟。

本发明的第二部分提供既能适用于在通讯网络中工作又能适用于管理近场通讯的移动终端，它包括根据本发明第一部分的电子装置。

移动终端可以包括用户识别卡以及包括根据本发明第一部分的电子装置。

电子装置包括在近场通讯元件和用户识别卡之间的连线接口。该连线接口由包括至少一个连接线缆以及与该连接线缆相关的触点的塑料薄膜构成，并且与连接线缆相关的触点定位于用户识别卡触点和终端触点之间，塑料薄膜在触点周围的多个位置上贯穿。

在连线接口的触点周围的塑料薄膜上的孔，有可能将柔性引入到塑料带状物的厚度中，进而能够在终端触点、SIM卡触点以及连线接口触点之间形成机械连接，即使终端的触点没有承受较大的压力。这些特征能确保从终端的触点通过连线接口的触点至SIM卡的触点的传导，进而后者能确保从触点的一个面至另一个面的传导。

本发明的第三方面提出了移动通讯系统，其包括根据本发明的第二方面的多个移动终端。

本发明的其它方面、目的、优势将通过下文所述的实施例的阐述变得明晰。

本发明还能籍助于附图有更好的理解，附图包括：

-图1示出了根据现有技术的移动终端的构架，如上文所述；

-图2示出了根据本发明实施例的电子装置的构架；

-图3详细示出了根据本发明实施例在SIM卡层面上的触点之间的连接；

-图4示出了根据本发明实施例的连线接口的区域；以及，

-图5示出了根据本发明实施例的移动电话系统。

图2示出了根据本发明实施例的电子装置的构架。

该电子装置30旨在用于移动终端，诸如移动电话终端，以便提供移动电话类型的功能以及非接触卡类型的功能。为此目的，终端因此包括例如适用于移动电话应用的SIM卡的用户识别卡14，以及根据本发明实施例的电子装置包括近场通讯元件12，即NFC元件，适用于该NFC元件的天线13以及旨在用于连接NFC元件与SIM卡的连线接口，实施远程控制。

在本发明的实施例中，NFC元件定位于天线13的层面上并且通过连线接口31连接至用户识别卡14。所述连线接口31包括：

-第一连接线缆，其由铜制成，旨在用于根据近场通讯协议传输信息内容；

-第二和第三连接线缆，其由铜制成，旨在用于传输电源功率。

更加具体的说，移动终端具有机械触点，它们能够承受SIM卡触点层面的压力。这些触点中的两个分别以接地端GND和电源端VCC来表示电源。根据本发明的实施例，提供在移动终端的GND和VCC的触点和SIM卡对应的触点以及连线接口的触点之间的位置。这些连线接口的触点具有支撑在薄膜两面上的两个面并从一个面传导至另一个面。

图3示详细示出了根据本发明实施例在SIM卡层面上的触点之间的连接。

如图2所示，连线接口31由Kapton类型的材料制成塑料薄膜所构成，并且其提供了在SIM卡的触点和NFC元件的触点之间的连接线缆。这些连接线缆各自终止于触点，如图3所示的触点42-43。连线接口的触点在薄膜46各个面上具有第一面触点42和第二面触点43。连线接口触点的两个面各自通过定位于在面42和43之间塑料薄膜中的金属孔45而相互传导。

连线接口的触点42-43旨在用于连接SIM卡的触点44。为此目的，连线接口的触点42-43定位于SIM卡触点44上，使得移动终端的机械触点41能承受对这些触点42、43和44的机械压力。

为了确保在触点42、43和44之间具有良好的保持性，无论移动终端的触点41是否承受的压力，都在塑料薄膜外部一面的表面43和SIM卡外部触点44的表面之间提供粘贴层。

图4示出了根据本发明实施例的连线接口的区域。本文所阐述的区域对应于连接至SIM卡触点的触点区域，以根据本发明实施例将NFC元件触点连接至远离NFC元件的SIM卡触点。因此，塑料薄膜46支撑连线接口的触点42，这些触点悬浮在塑料薄膜中。接近各个触点42，有可能便于在塑料薄膜中提供柔性的孔51。这些孔51有可能改善塑料薄膜厚度的柔性，并且因此有可能改善连接的可靠性，如图3所示。

图5示出了根据本发明实施例的移动电话系统。

这类系统包括多个终端60，根据本发明的实施例，一方面，各自适用于管理移动电话通讯，另一方面，各自适用于管理NFC类型的通讯。

为此目的，所述系统包括适用于移动电话网络的装置，例如基站62，终端60可以通过移动电话的天线63与基站进行通讯。还可以包括用于NFC应用的NFC装置，移动电话60可以通过天线13与NFC装置进行通讯。这两个天线63和13分别适用于执行移动电话的应用和NFC的应用。

Claims (9)

1.一种适用于移动终端(60)的电子装置(30)，所述移动终端包括用户识别卡(14)，

所述电子装置包括近场通讯元件(12)、适用于近场通讯元件的天线(13)以及旨在用于连接近场通讯元件和用户识别卡的连线接口(31)，近场通讯元件定位于天线的层面上，

其中所述连线接口(31)由至少包括一个连接线缆和与所述连接线缆相关的触点的塑料薄膜构成，所述与连接线缆相关的触点旨在定位于用户识别卡触点的层面上，并且所述塑料薄膜在所述触点的多个位置上贯穿。

2.根据权利要求1所述的电子装置(30)，其特征在于，所述与连线接口的连接线缆相关的触点采用键合方法定位于用户识别卡的触点的层面上。

3.根据权利要求1所述的电子装置(30)，其特征在于，所述连接接口(31)根据近场通讯管理协议传输信息内容。

4.根据权利要求3所述的电子装置(30)，其特征在于，所述连线接口(31)还能传输电源功率。

5.根据权利要求4所述的电子装置(30)，其特征在于，所述电源功率通过分别对应连接接口的两个触点(42-43)的两个连接线缆的连线接口(31)传输至所述近场通讯元件，所述连线接口的各个触点允许从触点的一面(42)传导到另一面(43)。

6.根据权利要求3所述的电子装置(30)，其特征在于，所述近场通讯管理协议为SWP(‘Single Wire Protocol-单线缆协议’)类型的协议。

7.根据权利要求1所述的电子装置(30)，其特征在于，所述近场通讯根据第一频率数值来管理，所述电子装置还包括提供大于所述第一频率数值的第二频率数值的石英钟和分频器。

8.一种通讯终端(60)，既能适用于在通讯网络中的工作，又能适用于管理近场通讯的工作，包括用户识别卡和包括电子装置(30)；所述电子装置包括近场通讯元件(12)、适用于近场通讯元件的天线(13)以及旨在用于连接近场通讯元件和用户识别卡的连线接口(31)，

所述近场通讯元件定位于天线的层面上，并且所述连线接口(31)由包括至少一个连接线缆和与所述连接线缆相关的触点的塑料薄膜构成，

并且其中与连接线缆相关的触点定位于用户识别卡的触点和终端的触点之间，以及所述塑料薄膜在触点多个位置上贯穿。

9.移动通讯系统，包括根据权利要求8所述的多种移动终端(60)。

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