CN103701964A

CN103701964A - 苹果手机全卡方案的sim卡的卡托

Info

Publication number: CN103701964A
Application number: CN201310744091.5A
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: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-04-02

Abstract

一种苹果手机全卡方案的SIM卡的卡托，所述的卡托的金属托环的一边断开一个比较狭窄的豁口，打断原有的卡托的但金属线圈的闭环结构。本发明卡托既保持原有卡托的强度和美观，又解决了非金属卡托的强度不足，金属卡托对SIM卡天线影响大的问题。

Description

苹果手机全卡方案的SIM卡的卡托

技术领域

本发明涉及手机支付，特别是一种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：

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系统地定义了从物理层、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卡内设计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，就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卡内部设计天线，而该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敌越低。

图1是Ihone手机内部的SIM卡卡卡槽图片，显示SIM卡的卡槽部分是金属覆盖。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显示手机四周是金属框。而图3是苹果SIM卡卡槽的正反面图片，显示SIM卡的卡托也是金属结构。这样在SIM卡内部设计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，与之通信必然设计线圈结构的SIM卡天线，即便采用SIM有源发射的磁场形式，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提出了两个线圈一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。

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，该卡托既保持原有卡托的强度和美观，又解决了非金属卡托的强度不足，金属卡托对SIM卡天线影响大的问题。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的SIM卡的卡托，其特点在于所述的卡托的金属托环的一边断开一个狭窄的豁口。

所述的豁口用非金属的物质粘合上。

所述的卡托的非手机外侧的所在三面的某一面断开一个很小的豁口即可，不考虑粘合。

本发明的技术效果：

本发明采用将SIM卡托的金属环打断，进而卡托不再构成涡流环路，进而大大减少了涡流对原有SIM卡发送电磁场的降低，同时由于涡流的降低，SIM卡天线等效的串联寄生电阻也会大大降低，进而提升了SIM天线的品质因数，天线内的电流的大小与天线的品质因数成正比，天线发送的实际电流也会大大增加，增大了SIM卡发送信号被阅读器接受到的可能性。

本发明卡托既保持原有卡托的强度和美观，又解决了非金属卡托的强度不足，金属卡托对SIM卡天线影响大的问题。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。

附图说明

图1是苹果手机内部的SIM卡卡卡槽图片；

图2是苹果手机的SIM卡侧面边缘图片；

图3是苹果手机卡托正反面图片；

图4是本发明带有线圈天线和NFC通信芯片的SIM卡示意图;

图5是放入卡托的SIM卡；

图6是SIM天线的等效电路；

图7是带有天线等效模型的SIM卡NFC发射电路的等效电路；

图8-采用非金属物品填充固定的金属卡托开的豁口示意图。

图中：

10是SIM卡卡槽；20是苹果手机图片；21是苹果手机卡托；22是苹果手机四周金属边框；30是苹果手机SIM卡卡托的正面照片；31是苹果手机SIM卡卡托的背面照片；40是SIM卡基板；41是线圈类型的SIM卡天线；42是SIM卡的电子接触点；43是NFC芯片和外围电路；50是SIM卡；51是金属卡托；70是等效电压源；71是阻抗匹配电路，其中C1和C2是串联阻抗匹配网络，C3是并联阻抗匹配网络；72是天线的等效电路；80是金属卡托；81是采用非金属物品填充固定的金属卡托开的豁口示意图。

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。

一种苹果手机全卡方案的SIM卡的卡托，所述的卡托的金属托环的一边断开一个狭窄的豁口，不再形成闭环；该豁口可以用非金属的物质粘合上或者在卡托的非手机外侧的所在三面的某一面断开一个很小的豁口即可，不考虑粘合。

图4是带有线圈天线和NFC通信芯片的SIM卡，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，还好其是分立的金属块，形成的涡流会比较小；图5是放入卡托的SIM卡图，SIM卡50被紧凑地嵌入金属卡托51中。结合图4，显然金属卡托构成的金属单线圈与SIM卡上的天线是属于密耦合的形式。图6是SIM天线的等效电路。其中Ls和RS分别是SIM天线的等效串联电感和串联电阻；Cs是天线相邻线圈的边缘电容；Cp1和Cp2是天线与周边金属的等效寄生电容；Rp是天线周边金属与天线之间寄生电容耦合过去的电压形成的位移电流的等效的损耗电阻；Lt和Rt是卡托等周边金属与天线性能的变压器耦合的等效串联电感和涡流损耗电阻。金属卡托结构是与SIM卡天线密耦合的单线圈，因此变压器耦合的损耗部分以卡托的损耗为主。图7是带有天线等效模型的SIM卡NFC发射电路的等效电路，其中70是等效电压源；71是阻抗匹配电路，其中C1和C2是串联阻抗匹配网络，C3是并联阻抗匹配网络；72是天线的等效电路；其中C3主管谐振，C1和C2主管阻抗匹配。在阻抗工作频率谐振，意味着天线内的电流是电源中流动电流的天线品质因数倍。因此天线的品质因数高是可以放大电流的，可以缓解SIM卡的供电能力有限。因此为了增大天线的品质因数，这里将金属卡槽的单线圈构成的环路断开一个比较狭窄的豁口，就可以大大降低卡托环构成的涡流，进而提升天线的性能。图8是开槽的金属卡托示意图。在金属卡托环80的某一边断开一个比较狭窄的豁口81，而后使用非金属的物体粘合上，保持卡槽的完整和强度，以及美观。开槽的位置不局限在图8所示的卡托环的示意图，理论上在卡托对着手机外面的部分开槽最佳。但是要处理好金属和非金属的粘合以及外观的美观。这样就解决了非金属卡托的强度不足，金属卡托对SIM卡天线影响大的问题。

实验表明，本发明卡托既保持原有卡托的强度和美观，又解决了非金属卡托的强度不足，金属卡托对SIM卡天线影响大的问题。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。

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

1.一种苹果手机全卡方案的SIM卡的卡托，其特征在于所述的卡托的金属托环的一边断开一个狭窄的豁口。

2.根据权利要求1所述的苹果手机全卡方案的SIM卡的卡托，其特征在于，所述的豁口用非金属的物质粘合上。

3.根据权利要求1所述的苹果手机全卡方案的SIM卡的卡托，其特征在于，所述的卡托的非手机外侧的所在三面的某一面断开一个很小的豁口。