CN104899635A - 一种高频和微波双频天线及智能卡 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高频和微波双频天线及智能卡，所述双频天线包括一基片，基片上布置有相对独立设置的高频天线部分和蓝牙微波天线部分，所述高频天线部分包括的高频天线和高频芯片，高频芯片通过第一匹配电路与高频天线连接；所述蓝牙微波天线部分包括蓝牙天线、蓝牙芯片和面积大于设定值的平板接地端，蓝牙芯片通过第二匹配电路与蓝牙天线连接；所述高频天线部分、蓝牙天线和蓝牙芯片布置在基片的一面，所述平板接地端布置在基片的另一面，蓝牙芯片的地端与平板接地端连接。采用本发明所提供的双频天线及智能卡，能够很好的解决高频和微波双频天线应用的问题。
Description
技术领域
本发明涉及智能卡天线领域，具体涉及一种高频和微波双频天线及智能卡。
背景技术
随着智能卡多功能应用越来越广泛，智能卡上需要集成更多的芯片及不同的频段的无线信号传输应用。像通用的金融卡或交通卡本身就含有近程支付功能的应用，该应用使用的是高频无线信号；如果在上述通用的智能卡上增加蓝牙应用功能，则需要传输微波信号。两个不同频段的信号要求智能卡必须集成高频和微波两个频段的天线。
现在实际应用的金融卡的高频天线设计大多使用铜绕线线圈焊接非接金融芯片，这种天线设计是目前市面上绝大多数普通金融卡天线实现的方式，但是该方式一般都只有高频一种类型天线。如果在同一张卡片中还要集成微波蓝牙天线，在工艺中也难度比较大。微波蓝牙天线目前有两种方式实现：一是PCB板上画倒F形或蛇形天线；另一种方式就是使用现成的陶瓷蓝牙天线。而这两种方式与铜绕线的高频天线集成时有以下几个问题：一是使用现有的方式实现的具有蓝牙功能的卡片比较厚，无法实现普通卡片厚度的金融蓝牙卡；另一个是不同材质的天线在压卡时工艺较难实现，成品率也不高；三是两种天线还会出现电磁兼容和影响问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能够使智能卡工作在高频和微波两个频段的高频和微波双频天线及智能卡。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高频和微波双频天线，包括一基片，所述基片上布置有相对独立设置的高频天线部分和蓝牙微波天线部分，所述高频天线部分包括的高频天线和高频芯片，高频芯片通过第一匹配电路与高频天线连接；所述蓝牙微波天线部分包括蓝牙天线、蓝牙芯片和面积大于设定值的平板接地端，蓝牙芯片通过第二匹配电路与蓝牙天线连接；所述高频天线部分、蓝牙天线和蓝牙芯片布置在基片的一面，所述平板接地端布置在基片的另一面，蓝牙芯片的地端与平板接地端连接。
进一步，如上所述的一种高频和微波双频天线，所述高频天线为线圈，线圈沿基片的边沿布置，高频芯片和第一匹配电路布置在线圈内侧。
进一步，如上所述的一种高频和微波双频天线，所述线圈的圈数为2～5圈。
进一步，如上所述的一种高频和微波双频天线，所述蓝牙微波天线部分设置在基片的一边角，且与高频天线部分不重叠。
进一步，如上所述的一种高频和微波双频天线，所述蓝牙天线呈倒F形或蛇形，平板接地端沿蓝牙天线的走向设置。
进一步，如上所述的一种高频和微波双频天线，所述平板接地端与基片的接地端连接。
进一步，如上所述的一种高频和微波双频天线，所述蓝牙微波天线部分还包括用于为蓝牙芯片提供工作电压的电源。
进一步，如上所述的一种高频和微波双频天线，所述基片为PCB板。
进一步，如上所述的一种高频和微波双频天线，所述高频天线和蓝牙天线为PCB天线。
本发明还提供了一种高频和微波双频智能卡，所述双频智能卡包括如上所述的任一高频和微波双频天线。
本发明的有益效果在于：本发明提供的双频天线及智能卡，能够同时工作在高频及微波两个频段，更好的拓展了智能卡的应用范围；通过将高频天线部分和微波天线部分的合理布置，有效减少了双频天线之间的相互影响和电磁干扰；此外，高频天线和微波天线采用相同的材质，能够有效解决卡片的厚度问题，满足了双频智能卡大批量生产的要求。
附图说明
图1为具体实施方式中提供的一种高频和微波双频天线的结构示意图；
图2为具体实施方式中提供的一种高频和微波双频天线的正面示意图；
图3为具体实施方式中提供的一种高频和微波双频天线的反面示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
本发明提供了一种高频和微波双频天线，该双频天线主要涉及两个部分，高频天线部分和蓝牙微波天线部分，通过高频天线部分实现了现有常用智能卡中对高频无线信号的支持，通过蓝牙微波天线部分实现了智能卡对微波频段信号的支持，即对蓝牙功能的支持。
图1示出了本发明具体实施方式中一种高频和微波双频天线的结构示意图，该双频天线包括一基片100，基片100上布置有相对独立设置的高频天线部分和蓝牙微波天线部分，图2和图3分别示出了基片100两面的结构示意图，由图1-图3可以看出，高频天线部分包括高频天线101和高频芯片102，高频芯片102通过第一匹配电路103与高频天线101连接；蓝牙微波天线部分包括了蓝牙天线201、蓝牙芯片202和面积大于设定值的平板接地端204，蓝牙芯片202通过第二匹配电路203与蓝牙天线201连接；由图2和图3可以看出，高频天线部分(高频天线101、高频芯片102、第一匹配电路103)、蓝牙天线201和蓝牙芯片202布置在基片100的一面(本实施方式中称为正面)，蓝牙微波天线部分的平板接地端204布置在基片100的另一面(本实施方式中称为反面)，蓝牙芯片202的地端与平板接地端204连接。所述基片100为PCB板。图1中为了区分基片100两面的设计，将基片反面的设计采用了斜线和虚线表示。
本实施方式中的高频天线部分的主要作用是用来实现传统智能卡(包括金融卡、交通卡等)的近程支付功能，此部分一般设计成无源的，通过感应POS机具的交变磁场为芯片工作提供电压和电流，另外也能感应出POS机的交变磁场中与芯片通信的载波编码信号。在实际应用中，高频天线部分的高频天线101尽可能设计最大可能的尺寸，通常沿着卡片(基片)边沿布置，可以设计为2到5圈、线宽为0.1mm到1mm的柔性PCB天线，高频芯片102和第一匹配电路103布置在线圈内侧，如图2所示。由于仅使用单独的线圈设计制作的智能卡在性能上无法满足实际使用需求，高频天线部分还增加了所述第一匹配电路103，其主要作用是通过与高频天线的连接，调整高频天线的工作频率，保证高频天线部分的工作频率在高频芯片102所要求的频段内，高频天线部分的接地端直接采用基片的接地端104，即将高频天线101、高频芯片102等部件需要接地的部分接到基片的接地端104。第一匹配电路103可以设计为T型或者П型或者其它形状，第一匹配电路103中的电容可采用平板电容，第一匹配电路103的具体实现形式采用现有的匹配电路形式即可。
本实施方式中的蓝牙微波天线部分的主要作用是实现智能卡的蓝牙通信应用，实现智能卡的多功能应用部分，比如通过手机与卡的蓝牙连接实现充值等功能。该蓝牙微波天线部分受限蓝牙芯片必须使用有源设计，因此，本实施方式中的蓝牙微波天线部分还包括了用于为蓝牙芯片202提供工作电压的电源，该电源一般选用超薄纸电池。
在实际应用中，蓝牙天线201(也可以称作微波天线)可设计成倒F形或者图2所示的蛇形的柔性PCB天线，第二匹配电路203的作用与第一匹配电路103的作用类似，是为了调整蓝牙天线201的工作频段，保证微波天线部分的工作频率在蓝牙芯片202所要求的频段内，第二匹配电路203同样可以设计成T型或者П型或其它形状，采用现有的匹配电路设计即可。
本实施方式中，高频天线部分是通过感应POS机具的交变磁场来为高频芯片工作提供电压和电流的，如果基片的接地端104的面积设计太大，则会影响高频天线部分的感应效果，因此，基片的接地端面积不能够设计太大。为了在避免高频天线部分与蓝牙天线微波天线部分相互干扰的情况下，使高频天线使蓝牙微波天线部分能够充分接地，蓝牙微波天线部分的平板接地端204的设计很关键，本实施方式中，在蓝牙天线201的背面(基片的背面)沿天线的平行方向(走向)设计平板接地端，如图2和图3所示，考虑到能够有效增加蓝牙微波天线部分接地的面积，可将该平板接地端204与整个柔性PCB电路板的地即基片的接地端104连接，从而大大增加了蓝牙天线的发射效率。其中，平板接地端204可以根据需要设置成不同的形状，如可以设计成图3中所示的长方形，也可以设计成其它形状。
关于高频天线部分和蓝牙微波天线部分的制版布局需要考虑：可以首先将微波天线部分布署在基片100相对边角独立位置，尽量减少与高频天线部分相交或重叠，这样即减少高频和微波信号的相互干扰，在蓝牙微波天线部分所在的区域的基片的正反面上也不布设其它器件和线路，以尽可能的减少其它器件或线路对微波信号的影响，也提高了蓝牙微波天线的发射效率；其次在柔性电路板上采用了两面布局，如图2和图3所示，高频天线101绕线时需要过孔连接(高频天线101的一端与第一匹配电路103的一端过孔连接，高频芯片102的接地端与基片的地104过孔连接)，蓝牙芯片202的地端与平板接地端204过孔连接，此外，还可以在蓝牙芯片202底部添加适量过孔，使蓝牙芯片202充分接地的同时，保证了芯片工作时的有效散热。
需要说明的是，本实施方式中，所述的高频芯片102指的是工作在高频频段的芯片，包括但不限于现有通用的银行卡芯片、交通卡芯片等。所述的蓝牙芯片202指的是具有蓝牙功能的芯片(工作在微波频段)。其中，高频天线工作部分的工作频段范围一般为3-30MHz，典型工作频率一般为13.56MHz，微波天线部分的工作频段范围一般为1-10GHz，本实施方式中微波天线部分的工作频率为2.45GHz即蓝牙协议的工作频率。高频天线101及蓝牙天线201等名称只是为了便于理解天线的功能，使其与其所在的高频天线部分和微波天线部分相对应，并不具体起到对天线的限定作用。
本发明的实施例中还提供了一种高频和微波双频智能卡，该双频智能卡包括如上所述的任一高频和微波双频天线，该智能卡可以工作在高频和微波两个频段。
需要说明的是，所述的高频和微波双频天线、以及高频和微波双频智能卡，除了包括本实施方式中所描述的上述各部分外，还包括本领域技术人员所熟知的现有天线及智能卡必不可少的部分，如芯片的信号线连接或者其它部分，在此不再祥述。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种高频和微波双频天线，包括一基片(100)，其特征在于：所述基片(100)上布置有相对独立设置的高频天线部分和蓝牙微波天线部分，所述高频天线部分包括的高频天线(101)和高频芯片(102)，高频芯片(102)通过第一匹配电路(103)与高频天线(101)连接；所述蓝牙微波天线部分包括蓝牙天线(201)、蓝牙芯片(202)和面积大于设定值的平板接地端(204)，蓝牙芯片(202)通过第二匹配电路(203)与蓝牙天线(201)连接；所述高频天线部分、蓝牙天线(201)和蓝牙芯片(201)布置在基片(100)的一面，所述平板接地端(204)布置在基片的另一面，蓝牙芯片(202)的地端与平板接地端(204)连接。
2.如权利要求1所述的一种高频和微波双频天线，其特征在于，所述高频天线(101)为线圈，线圈沿基片的边沿布置，高频芯片(102)和第一匹配电路(103)布置在线圈内侧。
3.如权利要求2所述的一种高频和微波双频天线，其特征在于，所述线圈的圈数为2～5圈。
4.如权利要求1所述的一种高频和微波双频天线，其特征在于，所述蓝牙微波天线部分设置在基片(100)的一边角，且与高频天线部分不重叠。
5.如权利要求4所述的一种高频和微波双频天线，其特征在于，所述蓝牙天线(201)呈倒F形或蛇形，平板接地端(204)沿蓝牙天线(201)的走向设置。
6.如权利要求5所述的一种高频和微波双频天线，其特征在于，所述平板接地端(204)与基片(100)的接地端连接。
7.如权利要求1所述的一种高频和微波双频天线，其特征在于，所述蓝牙微波天线部分还包括用于为蓝牙芯片(202)提供工作电压的电源。
8.如权利要求1所述的一种高频和微波双频天线，其特征在于，所述基片(100)为PCB板。
9.如权利要求1所述的一种高频和微波双频天线，其特征在于，所述高频天线(101)和蓝牙天线(201)为PCB天线。
10.一种高频和微波双频智能卡，其特征在于，所述双频智能卡包括如权利要求1至9任一所述的高频和微波双频天线。
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