CN102663475B - 基于双界面智能卡芯片实现的sd卡及射频信号放大装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了基于双界面智能卡芯片实现的SD卡及射频信号放大装置，该SD卡支持接触式和非接触式SD卡应用，包括：射频天线、双界面智能卡芯片和SD卡芯片，其中，在所述射频天线和双界面智能卡芯片之间还设置能够增强所述射频天线的射频信号的信号放大电路，射频天线感应的射频信号经所述信号放大电路放大后传输至所述双界面智能卡芯片中，为了增强射频信号，还可以在SD卡内部增设一层铁磁性材料，增强SD卡区域内的磁通密度。本发明实施例可以将双界面智能卡芯片应用在SD卡中，在不改变SD尺寸的情况下将射频天线与SD卡结合成整体，既使SD卡具备非接触功能，而且在使用和外形上和普通SD卡没有什么区别。

Description

基于双界面智能卡芯片实现的SD卡及射频信号放大装置

技术领域

本发明涉及数据库技术领域，特别是涉及一种基于双界面智能卡芯片实现的SD卡、射频信号放大装置及移动终端。

背景技术

射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，RFID)是通过磁场或电磁场进行能量和数据传输，利用无线射频方式达到非接触双向通信功能。由于射频识别技术无需直接接触，而且操作灵活快捷，因此广泛应用于交通、物流、医疗、金融等领域。而在智能卡领域，使用接触式智能卡会出现接触点的腐蚀、磨损造成智能卡的使用寿命的降低，而且接触卡的通讯效率低，响应时间长等缺点，受到使用范围的限制，因此近年来在RFID技术的推动下，也逐渐在不同应用环境中使用非接触式智能卡来代替接触式智能卡。以13.56MHz作为工作频率的高频非接触卡具有安全、方便、数据传输快等优点，逐渐在卡片市场中独占鳌头。

参考图1所示，为现有技术中智能卡应用的结构示意图。在智能卡应用环境下，所示的应答器20则为一张小型的塑料卡片(标准尺寸为85.72mm*54.03mm*0.76mm)，(IntegratedCircuit，集成电路板)IC芯片和感应天线完全封装在一个标准的永久虚电路(PermanenceVirtualCircuit)PVC卡片内，天线无任何外露部分。非接触智能卡是无源卡，它通过天线获取读写器传输的射频能量不仅能够激励非接触卡为芯片供电，并且还可以通过载波调制传输数据。

为了实现双界面(SubscriberIdentityModule，客户识别模块)SIM卡，目前有SIMPass方案用于解决SIM卡的非接触应用。SIMPass非接触接口工作在13.56MHz频率下，它采用了“卡片+天线”的方式。其中卡体部分和一般的SIM卡一样安装在手机的SIM卡槽内，并引出两个天线引脚。IC卡则通过该天线引脚连接外置天线，实现无线传输功能。

工作在13.56MHz频率的非接触智能卡为了获取足够的磁场，一般其天线线圈尺寸较大，完全超出SD卡的尺寸，更不用说MiniSD卡了，若仅是简单的缩小天线线圈尺寸将目前非接触智能卡上的射频技术应用在SD卡中会造成非接触SD卡与读写器间的天线线圈互感量不足，无法满足实际需要。

若采用SIMPass方案，由于SD卡一般都是外接在手机侧面，因此无法实现象SIMPass一样将天线和SIM卡都内置于手机内，这样在SD卡上连接一外置天线，不仅造成不美观，还会导致用户难以操作，而且外置天线还容易断裂，影响使用。而且工作频率为13.56MHz的射频信号无法穿越金属材料，若限制具备SD卡插槽的手机必须为非金属制品这不大现实。

综上所述，如何提供一种基于双界面智能卡芯片实现的SD卡，来解决上述问题，以扩展射频技术在SD卡上的应用，同时也不影响实际中SD卡对电流的需求以及无法穿越金属材料的问题，就成为本领域技术人员需要解决的一个技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于双界面智能卡芯片实现的SD卡，在不减小SD卡尺寸的情况下，还能很好的应用无线射频技术，并且也不需要接外置天线。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于双界面智能卡芯片实现的SD卡，所述SD卡支持接触式和非接触式SD卡应用，包括：

射频天线、双界面智能卡芯片和SD卡芯片，所述SD卡芯片包括接口电路、控制模块和存储单元，所述接口电路与外部设备相连，所述控制模块解析所述接口电路的命令并对所述存储单元执行相应的操作；所述射频天线通过所述双界面智能卡芯片与所述SD卡芯片的控制模块连接；其中，

在所述射频天线和双界面智能卡芯片之间还设置能够增强所述射频天线的射频信号的信号放大电路，射频天线感应的射频信号经所述信号放大电路放大后传输至所述双界面智能卡芯片中，由所述双界面智能卡芯片对所述射频信号进行解码处理并直接处理解码后的命令或是将此命令转发至所述控制模块；

所述SD卡内部采用磁场聚集方法，在SD卡内部增设一层高磁导率的铁磁性材料，以使更多的磁感应线沿着SD卡区域通过；

所述SD卡通过所述射频天线以无线的方式与外部非接触式设备进行通讯。

可选的，所述信号放大电路具体为调谐放大器。

可选的，所述高磁导率材料采用铁、钴、镍、各种合金以及铁氧体。

可选的，所述外部设备为与SD卡没有接触的外部接触式设备；所述SD卡通过外部设备的缝隙和外部非接触设备通讯，所述高导磁率的材料聚集的磁力线通过所述外部设备的缝隙穿过所述射频天线。

可选的，所述双界面智能卡芯片包括：射频接口模块、整流稳压模块、调制/解调器、微处理器和时钟复位模块。

可选的，所述SD卡的射频天线的工作频率为13.56Mhz。

可选的，所述外部设备为与SD卡没有接触的外部非接触设备，则由所述SD卡与所述外部设备的触点为所述SD卡芯片供电。

本发明还提供了一种基于双界面智能卡芯片实现的射频信号放大装置，包括：

射频天线、能够增强所述射频天线的射频信号的信号放大电路和双界面智能卡芯片；

其中，所述射频天线感应的射频信号经所述信号放大电路放大后传输至所述双界面智能卡芯片中，所述双界面智能卡芯片将所述放大后的信号进行解码处理并直接处理解码后的命令或者转发所述命令至与其相连的芯片；

所述信号放大装置内部采用磁场聚集方法，在信号放大装置内部增设一层高磁导率的铁磁性材料，以使更多的磁感应线沿着信号放大装置区域通过。

本发明实施例还提供了一种移动终端，在所述移动终端的SD卡的卡槽内用于卡和前述任一项SD卡。

从上述的技术方案可以看出，在本发明实施例中，在无需更改移动终端接口(例如手机接口)或是SD卡接口的情况下，可以将双界面智能卡芯片应用在SD卡中，在不改变SD尺寸的情况下将射频天线与SD卡结合成整体，既能使得SD卡具备非接触功能，而且在使用上和外形上和普通SD卡没有什么区别。

本发明实施例提出的SD卡支持接触式和非接触式应用，在非接触工作方式下，SD卡内部电路仍由SD触点供电，因而SD卡内部天线主要负责无线传输功能。由于SD卡的尺寸较小，无法布置足够横截面的天线线圈，因此本发明实施例进一步采用的信号放大电路的方式可以放大射频信号，并通过磁场聚集的方法，如在SD卡内部增设一层铁磁性材料层，使得SD卡通过手机缝隙获得更多的射频信号，增强了射频信号。为了增强射频信号，还可以在SD卡内部增设一层高磁导率的铁磁性材料，以使更多的磁感应线沿着SD卡区域通过，增强SD卡区域内的磁通密度，使射频天线通过手机缝隙获得更多的磁通量，增强射频信号。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中智能卡应用的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的SD卡的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的SD卡在手机中应用的结构示意图；

图4为增设了高导磁层的SD卡在手机中进行应用的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的射频信号放大装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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做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。

(SecureDigitalMemoryCard，安全存储卡)SD卡是一种基于半导体的存储设备，具有体积小使用灵活、快速数据传输、容量大等特点。随着闪存技术的发展，闪存卡价格不断下降且存储容量不断提高，SD卡在存储领域的应用越来越广泛。因此现在的手机都普遍具有SD扩展卡槽。为了在SD卡上实现非接触功能，本发明提出将双界面智能卡芯片应用到SD卡中，并在SD卡内置卡片天线，使SD卡能够在13.56MHz的工作频率下进行无线通讯。本发明实施例具体将SD卡芯片与双界面智能卡芯片结合起来，提供一种基于双界面智能卡芯片实现的SD卡，在不增大SD卡尺寸的情况下，还能很好的应用无线射频技术，并且也不需要接外置天线。其中，双界面指的是接触式、非接触式两种接口。

参见图2，示出了本发明的一种基于双界面智能卡芯片实现的SD卡的结构示意图，其中，所述SD卡20可以同时支持接触式和非接触式SD卡应用，所述SD卡20具体可以包括：

射频天线202、双界面智能卡芯片204和SD卡芯片201，所述SD卡芯片201包括接口电路2012、控制模块2011和存储单元2013，所述接口电路2012与外部设备相连，所述控制模块2011解析所述接口电路的命令并对所述存储单元2013执行相应的操作；所述射频天线202通过所述双界面智能卡芯片与所述SD卡芯片的控制模块通信连接；其中，在所述射频天线202和双界面智能卡芯片204之间还设置能够增强所述射频天线202的射频信号的信号放大装置203，射频天线感应的射频信号经所述信号放大装置203放大后传输至所述双界面智能卡芯片204中，由所述双界面智能卡芯片204对所述射频信号进行解码处理并直接处理解码后的命令或是将此命令转发至所述控制模块2011；所述SD卡20通过所述射频天线以无线的方式与外部非接触式设备进行通讯。

在上述SD卡的工作过程中，所述射频天线与所述外部设备的线圈互感产生电压，当所述电压超过一定阈值，激活所述双界面智能卡芯片，并通过所述SD卡与外部设备之间的触点为所述双界面智能卡芯片供电，其中，外部设备指的是接口电路2012所连接的设备，例如手机或是SD卡读卡器。

由于SD卡面积较小，无法布置足够大的天线，因此通过射频天线202获取的信号强度较小，为了获得更佳的通讯信号，可以在双界面智能卡芯片204和射频天线202间加入信号放大电路203。信号放大电路203能够将从射频天线202获取的射频信号进行放大，射频信号在进行放大后由双界面智能卡芯片204进行解码处理。因为SD卡是由触点供电，所以信号放大装置203有足够的能量电压进行工作。其中，所述信号放大电路具体可以采用调谐放大器实现，所述信号放大装置采用磁场聚集的方式实现，例如，在SD卡内部可以增设一层高磁导率的铁磁性材料，以聚集更多的产生的磁力线，使更多的磁感应线沿着SD卡区域通过，使射频天线通过手机缝隙获得更多的磁通量，增强射频信号。。本发明实施例在非接触的工作方式下也可通过触点为内部芯片供电。因此在磁场强度非常弱的情况下，只要少量的射频信号通过SD卡即可使非接SD卡正常工作。

其中，所述SD卡的射频天线的工作频率可以为13.56Mhz，工作在13.56MHz下的非接触智能卡内的射频天线主要起着两个作用，一是为智能卡芯片进行能量供应，二是是实现数据传输功能。在本发明实施例中，由于SD卡是直接通过触点和手机相连，应用本发明方法的SD卡即使是在非接触的工作方式下也可通过触点为内部芯片供电。因此SD卡的内部电路工作所需要的能量无需从射频天线202获取。通过互感，天线202上产生的电压可用于产生“唤醒”信号，当线圈上的电压超过某一预定值时，即可激活双界面智能卡芯片204，通过SD卡触点开始对双界面智能卡芯片204进行供电，SD卡的射频模块进入工作状态。射频天线202只作为SD卡内部射频模块的触发信号，无需考虑馈电功能，因此射频天线202的主要功能是为SD卡和外接非接触射频提供无线通讯功能，接收、发送射频信号。

其中，双界面智能卡芯片204内部可以由射频接口模块、整流稳压模块、调制/解调器、微处理器、时钟复位单元等射频处理模块及接触式芯片控制模块。双界面智能卡芯片61能够对天线62接收到的射频信号进行解码、处理、加载调制，通过射频接口结合芯片外部天线62能够以无线的方式与外部非接触式设备进行通讯，支持各类非接触式应用。

参考图3所示，为本发明实施例提供的SD卡在手机中应用的结构示意图。手机30的SD卡槽32一般位于手机侧面，用户将SD卡31插入SD卡插槽32中即可扩展手机的存储空间。SD卡上的射频天线线圈外形很小，而且SD卡一般插在手机的插槽中，因此SD卡与读写器(这里的读写器指的是手机，此时手机作为读写器，SD卡作为应答器)间的天线线圈互感量较小，需要将磁场聚集到SD卡上。

由于磁性天线具有方向性，能够在某一方向上聚集磁场量，因此可以通过在SD卡生产时中在SD卡内部电路板增设一层具有高导磁率的铁磁性材料以增大互感量，从而补偿线圈横截面减小的问题。参考图4所示，为增设了高导磁层的SD卡在手机中进行应用的结构示意图。可以从图4中看出，磁场42的部分磁力线从手机上SD卡槽32的隙缝中穿透到SD卡31，为了让SD卡31的天线能够获得磁通量，SD卡上的天线不在一个平面上，它是将天线以螺管形状绕制在SD卡的铁磁性层外，这样SD卡上的天线横截面垂直于磁场42，加上天线线圈内的铁磁性层，使SD卡从手机的卡槽缝隙中获得更多的磁力线，可以增大互感量。此时SD卡上的天线可看作图4右下角的内置磁芯的磁性天线了，磁性天线具有方向性，当磁芯的轴线和交变磁力线平行时收到的信号最强。

其中，所述接口电路2012所连接的外部设备为与SD卡没有接触的外部非接触设备，则由所述SD卡与所述外部设备的触点为所述SD卡芯片供电，所述SD卡通过外部设备的缝隙和外部非接触设备通讯，所述铁磁性材料产生的磁力线通过所述外部设备的缝隙穿过所述射频天线。

需要说明的是，本发明实施例可以应用在SD卡、MiniSD卡、MMC卡等存储卡或是其他需要增加非接触功能的存储设备及其他设备等。因此，参见图5，示出了一种基于双界面智能卡芯片实现的射频信号放大装置实施例的结构示意图，所述信号放大装置50可以包括：

射频天线202、能够增强所述射频天线的射频信号的信号放大电路203和双界面智能卡芯片204，所述双界面智能卡芯片则与所述信号放大装置外接的芯片相连；其中，所述射频天线感应的射频信号经所述信号放大电路放大后传输至所述双界面智能卡芯片中，所述双界面智能卡芯片将所述放大后的信号进行解码处理并直接处理解码后的命令或是将此命令转发至与其相连的芯片。

具体的，所述50连接的存储卡芯片可以不同，例如可以是MiniSD卡或者MMC卡等。

同时，本发明实施例提供了一种移动终端，可以在所述移动终端的SD卡的卡槽内卡和前述实施例所公开的SD卡。

本发明实施例公开的SD卡、信号放大装置以及移动终端，可以不需要重新部署目前的移动终端，降低了使用成本，也不会限制应用的推广。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于双界面智能卡芯片实现的SD卡，其特征在于，所述SD卡支持接触式和非接触式SD卡应用，包括：

射频天线、双界面智能卡芯片和SD卡芯片，所述SD卡芯片包括接口电路、控制模块和存储单元，所述接口电路与外部设备相连，所述控制模块解析所述接口电路的命令并对所述存储单元执行相应的操作；所述射频天线通过所述双界面智能卡芯片与所述SD卡芯片的控制模块连接；其中，

在所述射频天线和双界面智能卡芯片之间还设置能够增强所述射频天线的射频信号的信号放大电路，射频天线感应的射频信号经所述信号放大电路放大后传输至所述双界面智能卡芯片中，由所述双界面智能卡芯片对所述射频信号进行解码处理并直接处理解码后的命令或是将此命令转发至所述控制模块；其中，所述信号放大电路具体为调谐放大器；

所述SD卡内部采用磁场聚集方法，在SD卡内部增设一层高磁导率的铁磁性材料，以使更多的磁感应线沿着SD卡区域通过，所述SD卡将天线以螺管形状绕制在SD卡的铁磁性层外；

所述SD卡通过所述射频天线以无线的方式与外部非接触式设备进行通讯。

2.根据权利要求1所述的SD卡，其特征在于，所述高磁导率材料采用铁、钴、镍、各种合金以及铁氧体。

3.根据权利要求2所述的SD卡，其特征在于，所述外部设备为与SD卡没有接触的外部非接触设备；所述SD卡通过外部设备的缝隙和外部非接触设备通讯，所述高磁导率的材料聚集的磁力线通过所述外部设备的缝隙穿过所述射频天线。

4.根据权利要求1所述的SD卡，其特征在于，所述双界面智能卡芯片包括：射频接口模块、整流稳压模块、调制/解调器、微处理器和时钟复位模块。

5.根据权利要求1所述的SD卡，其特征在于，所述SD卡的射频天线的工作频率为13.56Mhz。

6.根据权利要求1所述的SD卡，其特征在于，所述外部设备为与SD卡没有接触的外部非接触设备，则由所述SD卡与所述外部设备的触点为所述SD卡芯片供电。

7.一种移动终端，其特征在于，在所述移动终端的SD卡的卡槽内用于卡和前述权利要求1-6任一项所述的SD卡。