CN103310268B

CN103310268B - 智能卡装置

Info

Publication number: CN103310268B
Application number: CN201310074853.5A
Authority: CN
Inventors: 沃尔特·卡格尔
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2017-06-09
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: DE102013102333A1; CN103310268A; US8833666B2; US20130233929A1

Abstract

在各种实施方式中，提供了一种智能卡装置，其包括：处理器、被配置成为至少一个智能卡装置外部设备提供电力的电力接口、被配置成为处理器提供电力的第一接收天线、以及被配置成为电力接口提供电力的第二接收天线。

Description

智能卡装置

技术领域

各种实施方式涉及一种智能卡装置。

背景技术

在各种应用中都可发现智能卡（也称为芯片卡或ICC（集成电路卡）），例如，作为可靠的用于进行识别、认证的便携式装置或者作为数据存储或数据处理的便携式装置。由于在各种技术领域中具有实用性并且产生可应用性，已经不断地提高其性能和可用性。在提供在使用的过程中无需插入读取器内而例如可保持在皮夹内的非接触智能卡时可见这样的改进，这种皮夹可与内部折叠接触的相应的非接触智能卡一起被置于读取器的接触区上，或者可刷过读取器。也存在可用的双接口芯片卡，其提供基于接触的接口（诸如，ISO/IEC 7816-2标准所定义的标准芯片卡接口）以及通常由芯片卡天线提供的非接触接口。

在非接触智能卡内，磁场用于为卡提供电力（功率）并且在智能卡和读取器之间交换数据。从读取器所提供的磁场中提取能量，该能量是可为位于芯片或其他电路/部件形式的芯片卡上的处理器或微控制器电路供电所需的能量。因此，在智能卡内可提供与一个天线耦接的非接触微控制器，以将能量提供给智能卡的外部部件以及提供给智能卡的主微控制器或处理器。由于随后通过单个非接触微控制器的一个接口为包括芯片卡以及可选的外部部件（例如，键盘、各种传感器或显示器）的整个系统提供电力，所以可存在不同处理之间的相关性或干扰，例如在非接触通信的处理、智能卡的主微控制器的执行或操作以及对外部部件的电力提供之间。智能卡上的面积优化输入结构甚至使得能够为外部部件提供电力，这是因为剩余的系统电流通过内部VDD分流器分流，从而节省了芯片面积。

发明内容

附图说明

在附图中，相似的参考标号通常表示所有不同示图中相同的部件。附图不必按比例绘出，而是通常重点示出本发明的原理。在以下描述中，参看以下附图描述本发明的各种实施方式，其中：

图1示出了根据各种实施方式的智能卡装置的一个示例性实施方式；以及

图2示出了根据各种实施方式的智能卡装置的另一个示例性实施方式。

具体实施方式

以下具体描述参考了附图，附图通过图示的方式示出了具体细节和实施方式，通过这些可实践本发明。

用语“示例性”在本文中用于表示“用作一个实例、示例或例证”。在本文中描述为“示例性”的任何实施方式或设计不必理解为优选于或优于其他实施方式或设计。

用于在一侧或表面“之上”形成的沉积材料中的用语“之上”在本文中可用于表示，沉积材料可在所指的侧或表面上“直接”形成，即，沉积材料与所指的侧或表面直接接触。用于在一侧或表面“之上”形成的沉积材料中的用语“之上”在本文中还可用于表示，沉积材料可在所指的侧或表面上“间接”形成，其中一个或多个额外的层被配置在所指的侧边或表面与沉积材料之间。

根据智能卡装置的各种实施方式，两个独立的输入结构可用于将电力提供给智能卡装置以及智能卡装置外部设备（下文中称为外部设备），例如可与智能卡装置耦接的键盘、传感器或显示器。一种输入结构（例如，第一接收天线）可与第一电路耦接，并且可用于将能量提供给标准的微控制器或处理器，该标准的微控制器或处理器可根据各种实施方式设置为智能卡装置上的芯片。然而，第一接收天线也可被配置为数据传输天线并且用于发送和接收数据。另一输入结构（例如，第二接收天线）可与第二电路耦接，并且可用于将能量提供给外部设备或可设置于智能卡装置内的其他额外的电路。然而，第二接收天线也可被配置为数据传输天线并且用于发送和接收数据。换言之，第一电路和第二电路可分别与第一接收天线和第二接收天线连接，其中，接收天线能够从由读取器（或从读取器中接收数据并且将数据发送给读取器）所提供的电磁场提供能量。接收天线可设置于智能卡装置内，并且其几何形状、形式和配置可被构造为使得在这两个天线之间几乎没有电感耦接或仅仅具有可忽略的电感耦接。在各种实施方式中，将接收天线的电感耦接被理解为通过互感将能量从一个接收天线传输到另一个接收天线的处理。由于可通过第二接收天线和第二电路为外部设备提供电力和/或外部设备可发送和接收数据，所以可从电磁场中提取电力或者可接收或发送数据，而不影响为外部设备供电的处理，从这个意义上来讲，根据各种实施方式的智能卡装置的标准微控制器或处理器可操作非接触接口。可根据需要，彼此独立地设置第一电路内提供的电压和第二电路内提供的电压。例如，在各个电路中可提供不同的电压电平，从而优化这些电压电平，以适合于各个电路内所包含的电子或硬件部件，或者适合各个电路内所包含的电子或硬件部件的使用特性。

第一接收天线和第二接收天线可设置有双天线结构的形式，其中，双天线结构被配置为使得第一接收天线和第二接收天线之间的耦接降低到最小。这两个接收天线之间的耦接系数可小于0.3，并且可例如小于0.2，其中，耦接系数0表示接收天线之间没有电感耦接的状态，并且耦接系数1表示这两个接收天线之间的最大电感耦接的状态。通过灭磁（场抑制），可实现第一接收天线与第二接收天线之间的解耦（分离），该灭磁可通过使接收天线的几何形状及它们的空间关系彼此适应来调节。通常，在接收天线内生成或感生振幅相同但是相位相差180的两个电压时，可发生灭磁。

如上所述，第一接收天线和第二接收天线可用于将数据发送给读取器并且从读取器中接收数据。在智能卡装置的各种实施方式中，单独的通信可包括使用不同的频率、不同的通信协议、和/或单独（例如，不同的）数据的通信的可能性。当载荷与智能卡装置的接收天线耦接时，可改变诸如各个天线的谐振频率或Q（品质）因数的性质。在操作一个接收天线时，其外场线与另一个接收天线内所感生的场的外场线相同，并且其外场线与另一个接收天线内所感生的场的外场线相同。因此，可抑制另一个接收天线内的场，从而导致接收天线解耦。作为替换，可通过应用补偿电压或电流来提供解耦。

本文中所提及的智能卡可包括ISO/IEC 7816标准中所定义的非接触芯片卡。根据各种实施方式的智能卡装置的尺寸例如可与ISO/IEC 7810标准中所定义的格式中的任何相对应，例如，ID-1或ID-2格式。根据各种实施方式的智能卡装置的通信接口可被配置为使得例如其符合ISO/IEC 14443标准。然而，根据各种实施方式的智能卡装置可被配置为双接口芯片卡，并且除了非接触接口，还包括基于接触的接口，该接口具有ISO/IEC 7816标准中所定义的接触场的形式。

在图1中，示出了根据各种实施方式的智能卡装置100的示例性实施方式。智能卡装置100可包括第一接收天线102和第二接收天线106。第一接收天线102可与标准的微控制器或处理器104连接。第一接收天线102可被配置成将电力提供给处理器104。第二接收天线106可与电力接口108连接。第二接收天线106可被配置成将电力提供给电力接口108。在某些实施方式中，第二接收天线106也可被配置成将电力提供给处理器104。至少一个外部设备110可与电力接口108电感或电流耦接，并且从而由第二接收天线106通过电力接口108为其提供电力。第一接收天线102和第二接收天线106可设置有扁平线圈的形式并且可包括一个或多个绕组。可选择各个接收天线的几何形状以及第一接收天线102与第二接收天线106之间的空间关系，从而可将可由耦接系数k量化的电感耦接130最小化。换言之，第一接收天线102和第二接收天线106可电感解耦，或者它们之间的电感耦接可忽略。

在图2中，示出了根据各种实施方式的智能卡装置200的另一个示例性实施方式。图2中的智能卡装置200基于图1中所示的智能卡装置100，因此，相同的部件具有相同的参考标号并且不再进行详细描述。

图2中所示的根据各种实施方式的智能卡装置200包括第一接收天线102和第二接收天线106。第一接收天线102与第一电路120中所包含的连接模块112连接，例如，根据ISO/IEC1443标准的标准模拟前端。第一电路120进一步包括与第一连接模块112耦接的处理器104。第一连接模块112可被配置成将能量从第一接收天线102提供给处理器104并且提供给可设置于智能卡装置200中的其他电子部件或电路。在下文中，提及芯片104或第一电路作为向其提供能量的用户，应包括可设置于智能卡装置200中的其他电子部件或电路也成为该能量的用户的可能性。第一连接模块112可进一步被配置成调适提供给芯片104的能量（即，电流和/或电压）的参数。

图2中所示的根据各种实施方式的智能卡装置200的第二接收天线106与开关114连接。开关114可被配置成连接第二接收天线106与第二电路122（例如，其第二连接模块116）或与第一电路（例如，其第一连接模块112）。第二连接模块116与电力接口108连接并且与通信模块118连接。如果相应地设置开关114，那么可从第二连接模块116为通信模块118和电力接口108提供能量。通信模块118可包括各种通信接口，例如，至少一个SPI（串行外围接口）和/或一个GPIO（通用输入/输出）。通信模块118与电力接口108连接并且可与电力接口108交换数据。各种外部设备110（例如，传感器、键盘和/或显示器）中的至少一个可与根据各种实施方式的智能卡装置200耦接，例如，与电力接口108耦接。从而，如果适当地设置开关114，即，如果将开关114设置为将第二接收天线106与第二电路（例如，其第二连接模块116）连接，那么可从第二接收天线106为所述至少一个外部设备110提供电力。与第一连接模块112类似，第二连接模块116可被配置成调整提供给连接模块118和电力接口108的能量（即，电流和/或电压）的参数。

第一接收天线102和第二接收天线106可进一步被配置成从读取器（图2中未显示）中接收数据并且将数据发送给读取器，从而处理器104可通过第一连接模块112和第一接收天线102与读取器通信，和/或与其独立，所述至少一个外部设备可通过第二连接模块116和第二接收天线106与读取器通信。

根据各种实施方式的智能卡装置200中提供的开关114被配置成将第二接收天线106与第二电路122或与第一电路120耦接。因此，当将开关114设置成将第二接收天线106与第一电路120连接时，能够通过第一接收天线102和第二接收天线106，将能量提供给第一电路120。因此，与仅仅第一接收天线106与第一电路120耦接的情况相比，可将更大量的能量提供给第一电路120。而且，在优化每个接收天线以与具有相应的不同频率的不同电磁场耦接的情况下，例如，如果检测到第一电路120中的电力需求增大，则从这两个不同的磁场中提取能量并且将该能量提供给第一电路120。同样，如果为不同的电磁场优化接收天线，那么可通过这两个不同的电磁场，从第一电路120发送和接收数据。

根据各种实施方式的智能卡装置可包括另外的接收天线，它们可与第一电路120和/或第二电路122耦接。该另外的接收天线可被配置成提供能量和/或数据传输，用于与第一接收天线102和/或第二接收天线106相同的通信标准，或用于不同的通信标准，例如蓝牙通信标准。

在以上段落中，用语模块（例如，通信模块118）应表示独立的电路或集成电路如微控制器，其被配置成提供所描述的有关模块的相应功能。

根据各种实施方式，提供了一种智能卡装置，其可包括：处理器、被配置成为至少一个智能卡装置外部设备提供电力的电力接口、被配置成为处理器提供电力的第一接收天线、以及被配置成为电力接口提供电力的第二接收天线。

根据其他实施方式，智能卡装置可进一步包括初级电路，其中，初级电路可包括处理器。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，初级电路可与第一接收天线耦接。

根据各种其他实施方式，智能卡装置可进一步包括次级电路，其中，次级电路可包括电力接口。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，电力接口可被配置成将次级电路与至少一个智能卡装置外部设备电流耦接。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，电力接口可被配置成将次级电路与至少一个智能卡装置外部设备电感耦接。

根据各种其他实施方式，智能卡装置可进一步包括选择开关，其可与第二接收天线连接并且被配置成选择性地将第二接收天线与初级电路或与次级电路耦接。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，初级电路和次级电路可彼此电解耦。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，第一接收天线和第二接收天线可彼此大致电感解耦。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，接收天线的外场线可大致相同，并且接收天线的内场线可大致相同。作为替换，可通过应用补偿电压或电流，提供解耦。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，第一接收天线和/或第二接收天线可进一步配置为数据传输天线。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，第一接收天线和第二接收天线可被配置成独立传输数据。

根据各种其他实施方式，智能卡装置可进一步包括至少一个另外的接收天线。

根据各种实施方式，提供了一种智能卡装置，其可包括：处理器；电路；第一接收天线，被配置成为处理器提供电力；以及第二接收天线，被配置成为电路提供电力。

根据其他实施方式，智能卡装置可进一步包括另一电路，其中，另一电路可包括处理器。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，另一电路可被配置成与第一接收天线耦接。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，电路可被配置成与至少一个智能卡装置外部设备电流耦接。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，电路可被配置成与至少一个智能卡装置外部设备电感耦接。

根据各种其他实施方式，智能卡装置可进一步包括开关，其与第二接收天线连接并且被配置成选择性地将第二接收天线与初级电路或与次级电路耦接。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，电路和另一电路可彼此电解耦。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，接收天线的外场线可大致相同，并且接收天线的中场线可大致相同。

根据各种实施方式，提供了一种智能卡装置，其可包括：处理器；第一接收天线，被配置成为处理器提供电力；以及第二接收天线，被配置成为处理器提供电力。

根据其他实施方式，智能卡装置可进一步包括第一电路，其中，第一电路包括处理器。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，第一电路可与第一接收天线耦接。

根据各种其他实施方式，智能卡装置可进一步包括第二电路，其被配置成将电力从第二接收天线提供给至少一个智能卡装置外部设备。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，第二电路可被配置成与至少一个智能卡装置外部设备电流耦接。

根据各种其他实施方式，智能卡装置可进一步包括开关，其可与第二接收天线连接并且可被配置成选择性地将第二接收天线与第一电路或与第二电路耦接。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，第一电路和第二电路彼此电解耦。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，接收天线的外场线可大致相同，并且接收天线的内场线可大致相同。

根据各种实施方式，提供了一种智能卡装置，其可包括被配置成提供电力的至少两个接收天线。

根据其他实施方式，智能卡装置可进一步包括芯片以及包括芯片的第一电路。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，第一接收天线可与第一电路耦接。

根据各种其他实施方式，智能卡装置可进一步包括第二电路，其中，第二电路包括电力接口，在该电力接口处可提供电力。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，电力接口可被配置成与至少一个智能卡装置外部设备电流耦接。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，电力接口可被配置成与至少一个智能卡装置外部设备电感耦接。

根据各种其他实施方式，智能卡装置可进一步包括选择开关，其与一个接收天线连接并且被配置成选择性地将一个接收天线与第一电路或与第二电路耦接。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，至少两个接收天线的外场线可大致相同，并且至少两个接收天线的内场线可大致相同。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，接收天线可被配置成彼此大致解耦。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，至少两个接收天线中的至少一个可进一步被配置为数据传输天线。

根据智能卡装置的各种其他实施方式，至少两个接收天线可被配置成独立传输数据。

虽然已经根据具体实施方式特别地示出并描述了本发明，但本领域的技术人员应理解的是，在不背离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可在其中进行形式和细节上的各种变化。因此本发明的范围由所附权利要求表示，并且因此意在包括权利要求的等同的意义和范围中的所有变化。

Claims

1.一种智能卡装置，包括：

处理器；

电力接口，被配置成为至少一个智能卡装置外部设备提供电力；

第一接收天线，被配置成为所述处理器提供电力；以及

第二接收天线，被配置成为所述电力接口提供电力，

所述智能卡装置进一步包括：

初级电路，其中，所述初级电路包括所述处理器，其中，所述初级电路与所述第一接收天线耦接；

次级电路，其中，所述次级电路包括所述电力接口；

选择开关，其与所述第二接收天线连接并且被配置成选择性地将所述第二接收天线与所述初级电路或与所述次级电路耦接。

2.根据权利要求1所述的智能卡装置，

其中，所述电力接口被配置成将所述次级电路与所述至少一个智能卡装置外部设备电流耦接。

3.根据权利要求1所述的智能卡装置，

其中，所述电力接口被配置成将所述次级电路与所述至少一个智能卡装置外部设备电感耦接。

4.根据权利要求1所述的智能卡装置，

其中，所述第一接收天线和所述第二接收天线彼此大致电感解耦。

5.根据权利要求1所述的智能卡装置，进一步包括：

至少一个另外的接收天线。

6.一种智能卡装置，包括：

处理器；

电路；

第一接收天线，被配置成为所述处理器提供电力；

第二接收天线，被配置成为所述电路提供电力；以及

选择开关，其与所述第二接收天线连接并且被配置成选择性地将所述第二接收天线与所述电路或与所述处理器耦接。

7.根据权利要求6所述的智能卡装置，进一步包括：

另一电路，其中，所述另一电路包括所述处理器。

8.一种智能卡装置，包括：

处理器；

第一接收天线，被配置成为所述处理器提供电力；

第二接收天线，被配置成为所述处理器提供电力；

第一电路，其中，所述第一电路包括所述处理器，并且所述第一电路与所述第一接收天线耦接；

第二电路，被配置成将电力从所述第二接收天线提供给至少一个智能卡装置外部设备；以及

选择开关，其与所述第二接收天线连接并且被配置成选择性地将所述第二接收天线与所述第一电路或与所述第二电路耦接。

9.根据权利要求8所述的智能卡装置，

其中，所述第一电路和所述第二电路彼此电解耦。

10.根据权利要求8所述的智能卡装置，

11.根据权利要求8所述的智能卡装置，

其中，这些接收天线的外场线大致相同，并且其中，这些接收天线的内场线大致相同。

12.根据权利要求8所述的智能卡装置，

其中，所述第一接收天线和/或所述第二接收天线进一步被配置为数据传输天线。

13.一种智能卡装置，包括：

至少两个接收天线，被配置成提供电力，

芯片，

第一电路，其包括所述芯片，

第二电路，其中，所述第二电路包括电力接口，在所述电力接口处被提供电力；以及

选择开关，其与所述至少两个接收天线中的第二接收天线连接并且被配置成选择性地将所述第二接收天线与所述第一电路或与所述第二电路耦接，

其中，所述至少两个接收天线中的第一接收天线与所述第一电路耦接，并且所述第一接收天线被配置为向所述第一电路提供电力；并且

所述第二接收天线被配置为向所述电力接口提供电力。

14.根据权利要求13所述的智能卡装置，

其中，所述至少两个接收天线被配置成独立地传输数据。