CN105550738A - 非接触式卡片及其通讯和供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非接触式卡片及其通讯和供电方法，克服当前大容量非接触式卡片传输速度慢、成本高以及体积大导致便利性较差的不足。该卡片包括NFC模块和蓝牙通信模块，其中：所述NFC模块用于接收外部的调制信号和/或载波信号，并根据所述调制信号和/或载波信号输出直流电压；所述蓝牙通信模块接入所述直流电压作为工作电源，用于与外部进行蓝牙通信。本发明克服了非接触式卡片传输速度较慢的缺陷，能有效利用非接触式卡片的容量，使得非接触式卡片可以存储丰富的信息的同时，能高速地进行信息传输。

Description

非接触式卡片及其通讯和供电方法
本申请要求享有于2014年12月15日提交的名称为“非接触式无源卡片”的中国专利申请CN201410782498.1、以及于2015年1月26日提交的名称为“非接触式无源卡片”的中国专利申请CN201510039763.1的优先权，该些申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种非接触式卡片及其通讯和供电方法。
背景技术
随着智能手机等移动终端的大量普及，越来越多的信息可以通过移动终端进行获取并通过互联网或者移动互联网传递。然而，能直接通过移动终端获取信息的信息源却不多。例如传统的U盘(USBFlashDisk)采用标准的USB接口，而手机等移动终端往往采用miniUSB或者microUSB接口，由于接口及传输协议等不对应，手机等移动终端不能方便直接地读取U盘中的信息。移动硬盘也同样存在不能方便地读取信息的问题。通过在现有的硬盘上加装WiFi或者蓝牙模块，手机等移动终端通过自身的蓝牙模块或者WiFi模块访问硬盘中的数据，也可以给手机等移动终端提供大容量的信息源，但这需要给硬盘加装电池以提供足够大的电功率，而且增加了电池的硬盘体积将会更加大，并不方便携带。
随着支持NFC(NearFieldCommunication，近距离无线通信技术，又称近场通信)的移动终端(例如手机)越来越普及，通过NFC模块来获取信息是一种非常方便的途径，目前已经出现了应用NFC技术的电子名片(NFC名片)。这些NFC名片除了可以像传统的实物名片那样在名片的两个表面印刷主人信息(例如名字、职位、电话等)，在名片内部还嵌入了NFC模块。当NFC模块中存储有名片信息时，只需要将NFC名片近距离贴近支持NFC的移动终端，移动终端就能迅速、准确地读取到NFC名片中的主人信息。
NFC是一种短距高频的无线电技术，在13.56兆赫兹(MHz)频率运行，通信距离一般10厘米距离内，建立连接时间小于1秒。目前，其传输速度有106千比特(kbit)/秒、212kbit/秒或者424kbit/秒三种。NFC已通过成为ISO/IEC18092国际标准、EMCA-340标准及ETSITS102190标准。
NFC采用主动和被动两种读取模式。由于NFC为点对点通信，而且通信距离短，用户能方便地控制读取NFC名片的传播范围，避免NFC名片中的信息未经同意而被其他人获取，具有较高的安全性。
然而，现有的NFC控制芯片只有几千字节(Kilobyte，KB)到几十千字节的容量，只适合存储纯文本信息。随着多媒体技术的发展，人们希望NFC名片能承载图片、声音甚至视频等多媒体信息，这样的NFC名片能向其他人传播更多信息，能提高名片接收人的关注度。但是，多媒体信息的存储需要以兆字节(Megabyte，MB)为单位甚至更大的存储容量，虽然单纯地扩充NFC名片的存储容量可以解决容量问题，但是即使是用目前的最大的传输速度424kbit/秒来传输以MB为单位的多媒体信息，也需要上百甚至几百秒钟的传输时间，显然这是难以让交换NFC名片的双方都能接受的速度。而实际情况是，采用手机等移动终端时，因为考虑到功耗及干扰问题，传输速度是远低于NFC通信协议中的最大传输速度的。
因为操作的便利性等诸多优点，通过非接触的方式来获取信息越来越受欢迎，例如公交卡、医疗卡、门禁卡、通行卡、通行证等得到了迅速的应用和普及。但是，和上述的基于NFC的电子名片一样，这些非接触式卡片都有存储信息量小的特点，当需要在卡片中存储大容量的信息时，现有的通信速度非常慢，不能满足用户日益增长的高速度传输需求。若考虑向这些非接触卡片增加WiFi或者蓝牙模块，虽然可以解决传输速度慢的问题，但是，这样就需要在非接触卡片上增设供电电池以支持通讯模块的工作。显然，这样就会导致非接触卡片的成本和体积极大地增加，难以对非接触卡片进行小型化设计和生产。
因此，提供一种便携性佳且数据传输速度较快的非接触式卡片是需要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的大容量非接触式卡片传输速度慢、成本高以及体积大导致便利性较差的不足。
本发明首先提供了一种非接触式卡片，包括NFC模块和蓝牙通信模块，其中：所述NFC模块用于接收外部的调制信号和/或载波信号，并根据所述调制信号和/或载波信号输出直流电压；所述蓝牙通信模块接入所述直流电压作为工作电源，用于与外部进行蓝牙通信。
优选地，所述蓝牙通信模块仅使用所述直流电压作为工作电源。
优选地，该非接触式卡片包括：蓄电模块，用于利用所述NFC模块输出的直流电压进行充电，独立地或者与所述NFC模块一起为所述蓝牙通信模块进行供电。
优选地，所述蓝牙通信模块的瞬时功率不大于所述NFC模块输出直流电压的功率。
优选地，所述NFC模块包括：耦合天线，用于接收外部的调制信号和/或载波信号；转换电路，用于对所述耦合天线接收的调制信号和/或载波信号进行整流和稳压，输出所述直流电压。
优选地，所述蓝牙通信模块包括：蓝牙天线，用于向外部发射蓝牙信号或者接收外部的蓝牙信号；蓝牙主控模块，用于接入所述直流电压作为工作电源，用于调制生成向外部发射的所述蓝牙信号和/或对外部接收的所述蓝牙信号进行解调。
优选地，所述蓝牙主控模块被配置为减小发射功率、降低通信速率或者降低接收灵敏度以降低功耗。
优选地，所述蓝牙主控模块进一步包括内部存储器，用于为所述蓝牙通信存储数据；所述内部存储器的容量大于200千字节。
优选地，所述非接触式卡片包括：外部存储器；所述蓝牙主控模块进一步包括内部存储器；所述外部存储器与所述内部存储器用于为所述蓝牙通信存储数据，所述外部存储器与所述内部存储器的总容量大于200千字节。
本发明还提供了一种非接触式卡片的通讯方法，所述卡片包括NFC模块和蓝牙通信模块，其中：所述NFC模块接收外部的调制信号和/或载波信号，并根据所述调制信号和/或载波信号输出直流电压；所述蓝牙通信模块接入所述直流电压作为工作电源；所述蓝牙通信模块与外部进行蓝牙通信。
优选地，所述蓝牙通信模块与外部进行蓝牙通信时，减小发射功率、降低通信速率或者降低接收灵敏度以降低功耗。
优选地，所述蓝牙通信模块的瞬时功率不大于所述NFC模块输出直流电压的功率。
本发明还提供了一种非接触式卡片的供电方法，所述卡片包括NFC模块和蓝牙通信模块，其中：所述NFC模块接收外部的调制信号和/或载波信号，并根据所述调制信号和/或载波信号输出直流电压；所述蓝牙通信模块接入所述直流电压作为工作电源。
优选地，所述蓝牙通信模块仅使用所述直流电压作为工作电源。
优选地，该方法包括：利用所述NFC模块输出的直流电压对所述非接触式卡片的内置的蓄电模块进行充电，利用所述蓄电模块独立地或者与所述NFC模块一起为所述蓝牙通信模块进行供电。
优选地，所述蓝牙通信模块与外部进行蓝牙通信时，减小发射功率、降低通信速率或者降低接收灵敏度以降低功耗。
优选地，所述蓝牙通信模块的瞬时功率不大于所述NFC模块输出直流电压的功率。
与现有技术相比，本发明克服了现有技术中的非接触式卡片传输速度较慢的缺陷，能有效利用非接触式卡片的容量，使得非接触式卡片可以存储丰富的信息的同时，能高速地进行信息传输。本发明的非接触式卡片能耗小，无需独立设置电池，提高了非接触式卡片的便携性及安全性，而且用户使用过程中无需对非接触式卡片进行充电，避免了非接触式卡片被携带外出或者工作过程中电量不足而带来的风险。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本发明实施例的附图与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，但并不构成对本发明技术方案的限制。
图1至图7分别为本发明实施例的各种非接触式卡片的构造示意图。
图8为本发明实施例的非接触式卡片在应用时与移动终端的通信连接的流程示意图。
图9为本发明实施例的非接触式卡片的通讯方法的流程示意图。
图10为本发明实施例的非接触式卡片的供电方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本发明实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
另外，附图所示出的本发明实施例的方法所包含的步骤，可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然本发明实施例的方法在所示的流程图中体现出了本发明的技术方案在执行时的一定的逻辑顺序，但通常而言，该逻辑顺序仅限于通过该流程图所示出的实施例。在本发明的另一些实施例中，本发明的技术方案的逻辑顺序也可以以不同于附图所示的方式来实现。
本发明所称的非接触式卡片，是指不依赖于内置的电池或者蓄电模块等作为供电电源，也无需通过导线连接到供电电源，仅仅通过从无线射频信号中提取的电能来自我供电就能正常工作的一种电子卡片；当然，为了非接触式卡片的能稳定地工作，在通过无线射频信号提取电能来供电的基础上，在非接触式卡片上增设电池或者储能电容来辅助工作，仍应属于本发明的非接触式卡片的范畴。
实施例一
如图1所示，本发明实施例的非接触式卡片，其主要包括耦合天线11、转换电路12、蓝牙主控模块13和蓝牙天线14。耦合天线11用于接收外部的中心振荡频率为第一频率的调制信号和/或未调制的载波信号。转换电路12连接到耦合天线11，用于对接收到调制信号和/或载波信号进行整流和稳压，输出直流电压。蓝牙主控模块13连接到蓝牙天线14和转换电路12，使用该转换电路12输出的直流电压作为工作电源。
本领域的技术人员能够理解，本发明中的耦合天线11接收的中心振荡频率为第一频率的调制信号和/或载波信号，包括了中心振荡频率接近于第一频率的调制信号和/或载波信号，或者是中心振荡频率为第一频率附近的调制信号和/或载波信号。实际上，本发明的技术方案适用于某个预设的频率范围中的任意频率。比如，本发明的方案中，该第一频率可以是13.56MHz，也可以是以13.56MHz为中心的一个频率范围。另外，调制信号，是指经过了调制，附加了需要传输的信息的信号。而载波信号，则是指还没有被调制，不含需要传输的信息的信号。
本发明实施例的非接触式卡片在应用时，可以借助于NFC模块中的电源获取电路来实现。NFC通信系统中，包括有NFC读写器和对应的NFC标签。本发明中，将NFC标签中的电路结构描述为NFC模块，在NFC读写器和NFC标签中，各自包含用于通信和传递电能的耦合天线。本实施例的耦合天线11具有一线圈，其用于接收外部的调制信号和/或未调制的载波信号。这里说的外部的调制信号和/或未调制的载波信号，是指NFC读写器向NFC标签发送的调制信号和/或未调制的载波信号，该NFC读写器可以设置在固定的终端上，也可以设置在移动终端(例如手机)上。
借助于NFC模块的电源获取电路来实现的非接触式卡片，从NFC读写器通过耦合天线11获取电能。而NFC通信的载波频率为13.56MHz，则耦合天线11的中心振荡频率与13.56MHz接近，由于系统的偏差，耦合天线还可能会接收和处理包含了13.56MHz的一定频率范围之内(比如频率在13.56MHz正负10％以内)的调制信号或载波信号。外部的调制信号一般由上述NFC读写器发出，本发明中，NFC读写器一般设置在移动终端，例如手机上。为了节省电源，NFC读写器会周期性地(例如每隔0.5秒)向外发射载波信号或调制信号(即寻卡指令或叫搜索指令)，搜索附近的NFC标签，而不会持续地发送载波信号；当NFC读写器需要对外传输信号时，会对载波信号进行调制，附加上要传输的信息，形成调制信号。当然，不持续地发送载波信号是从节约能耗的角度出发来设置的，因此实际上本发明并不排除NFC读写器持续地发送载波信号的情形。
转换电路12将接收到的交流信号转换为直流电压，以向非接触式卡片的其他模块提供工作电源。一般而言，转换电路12包括整流部分和稳压部分，整流部分将交流电压变换为纹波电压较大的正电压，一般采用整流桥实现。而稳压部分将纹波电压抹平，使得输出电压稳定且平缓，保证蓝牙主控模块以及NFC模块的工作稳定性。
为实现对直流电压的稳压输出，常规的做法是在采用LDO(LowDropoutRegulator，低压差线性稳压器)电路作为稳压单元。LDO的优点是噪声小、静态电流低。当然，也可以采用DC/DC转换电路作为稳压单元，DC/DC转换电路是开关电源电路的一种，优点是比LDO的效率高，但缺点是纹波噪声比较大。采用DC/DC转换电路能减少稳压时的电能损耗。
本发明实施例中的蓝牙主控模块，与现有的蓝牙主控模块具有类似的结构组成，主要包括链路层(linklayer)、射频信号处理单元(RF)、存储单元(EEPROM、flash存储器、相变存储器、铁电存储器、ROM、ERPOM、MTP等)和控制单元(CPU及RAM)。可以理解的是，蓝牙主控模块中的存储单元可以集成到蓝牙主控模块中，例如嵌入式的Flash存储器；也可以是外接的存储器，例如外接SD卡。蓝牙主控模块主要用于对从蓝牙天线接收到的信号进行处理并响应。
本发明实施例中的蓝牙主控模块，与现有的蓝牙主控模块主要的不同之处，是本发明的蓝牙主控模块使用转换电路输出的直流电压作为工作电源。另一方面，而考虑到转换电路所转换得到的直流电压来源于NFC读写器，其供应的功率较小，因此本发明的蓝牙主控模块与常规的蓝牙通信模块(包含了蓝牙天线的完整的蓝牙装置)又有所区别，其整体功耗应当比标准蓝牙通信模块的功耗要小。
影响蓝牙主控模块的整体功耗有几个主要的因素，包括发射功率、通信速率和接收灵敏度等，本发明可以通过减小发射功率、降低通信速率或降低接收灵敏度等方式来降低蓝牙主控模块的功耗。
优先地，本发明的蓝牙主控模块被配置为发射功率的分贝值不大于-1dBm。
以TI(TexasInstruments)公司的蓝牙主控模块CC2540为例，它支持4种发射功率选择：4dBm、0dBm、-6dBm和-23dBm，按无线电功率定义：LdBm＝10*log10(Pwr/1mW)，以上4种分贝值(LdBm)换算成瓦特(Pwr)为：2.51mW、1mW、0.251mW和0.005mW，接收端的接收灵敏度在-90dBm时，有效通信距离分别为：30米、10米、7米和3米。而适用于本发明应用场合的通信距离，一般都小于1米，例如在应用时，移动终端和非接触式卡片之间的距离只有10厘米或者小于10厘米。
信号在自由空间传播时，存在如下的电波传播损耗的计算表达式：
[Lfs](dB)＝32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)式(1)
式中，Lfs为传输损耗，单位为dB；d为传输距离，单位是km；f是工作频率，单位以MHz计算。
由上式可见，自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关。所谓自由空间传播，是指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。
而无线电波通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。假设本发明的非接触式卡片和移动终端之间的通信距离为10厘米并且信号在自由空间传播，根据上述公式可以计算得到蓝牙通信信号(载波为2.4GHz)的传输损耗：
Lfs＝32.44+20×lg(0.1/1000)+20×lg(2400)＝32.4-80+67.6＝20dB式(2)
如果设置在移动终端的蓝牙通信模块的接收灵敏度为-40dBm，则非接触式卡片的发射功率应为-40+20＝-20dBm。这是理想状况下的传输距离、发射功率和接收灵敏度的计算关系。在实际的应用中，传输损耗会大于20dB，这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响，如大气、阻挡物、多径等造成的损耗。因此，即便是0dBm的发射功率，若应用在传输环境恶劣的情况下，有效通信距离会小于10米；而且，若接收端的接收灵敏度比较差，将会进一步缩短有效通信距离。
可见，在传输损耗为确定值的情况下，发射功率越高，有效通信距离越远。因此，考虑到本发明的非接触式卡片短距离的应用环境，降低发射功率，是一种不会导致通信中断的降低蓝牙主控模块功耗的方式。另一方面，由于移动终端的蓝牙通信模块的接收灵敏度会存在差异，接收灵敏度高时，非接触式卡片的蓝牙主控模块的发射功率可以配置得更小。但是，当接收灵敏度比较差时，则需要提高蓝牙主控模块的发射功率，才能确保蓝牙通信不会被中断。因此，非接触式卡片的蓝牙主控模块的发射功率不能被配置得过小。
因此，为了节省电源，本发明实施例中的蓝牙主控模块，发射功率被配置为分贝值小于0dBm而不大于-1dBm，可以选择被配置为-1dBm至-99dBm之间(可以等于-1dBm或者-99dBm)，例如-3dBm、-15dBm、-20dBm、-30dBm、-40dBm、-50dBm、-60dBm、-80dBm，甚至可以被配置为低至-110dBm，这样在保证有效通信的基础上，尽量降低能源消耗。
为了提高蓝牙通信模块的接收灵敏度，一般需要引入更加复杂的算法、或者增加信号放大电路的级数或者放大倍数等，这些都会引起电路规模的增加，从而增加蓝牙通信模块的功耗。因此，通过降低算法的复杂度、减小信号放大电路的级数或者放大倍数等方式来降低接收灵敏度，是可以降低蓝牙主控模块的功耗的。
此外，蓝牙主控模块的存储单元中，可以存储一般意义上的名片所包含的各种信息，例如姓名、地址、电话、职位和网址等。此外，由于本发明的非接触式卡片为大容量的卡片，除了上述一般意义上的名片所存储的简单文本信息外，还可以存储图标、图片、语音、音乐、动画和视频等各种多媒体信息，以及文档、软件等，尤其是在商业应用层面的企业简介、产品目录、宣传视频等综合多种媒体信息的内容。相比现有的非接触式卡片，本发明的存储单元需要存储以上所列的部分或者全部多媒体信息，因此，需要采用比现有技术中几十字节大的存储器，优选地，本发明的存储单元为大于或等于200千字节(kilobyte)的存储器，例如256千字节、512千字节、1M字节、2M字节和4M字节等，或者更大容量的存储单元。
根据本发明的非接触式卡片的应用场合需要，可以组合性地在存储单元中存储各种信息，例如，当将本发明的非接触式卡片用作产品、人物、企业、事件或者景点的电子宣传册时，可以在存储单元中存储有关这些项目的资料。当用作电子菜单时，则可以在存储单元中存储各种菜肴的信息，例如用料、口味、价格、图片和吃法等信息。当用作贺卡、礼品卡、请柬时，可以在存储单元中存储祝福语、具体的喜事等相比现有的纸质材料更丰富的内容。本领域的技术人员可以理解，存储单元一般都存储了有关蓝牙主控模块的基本属性信息，例如蓝牙设备名称和地址信息。
由于现有的蓝牙通信模块一般采用有源供电的方式，不用考虑功耗是否过大，所以本发明的非接触式卡片，解决其供电问题，就能避免在非接触式卡片上设置电池或者外接供电电源。通过耦合天线11及转换电路12，有效解决了蓝牙主控模块的供电问题。此外，考虑到耦合天线11能获取的电能较少的问题及本发明非接触式卡片的应用场合，可以将蓝牙主控模块配置为发射功率分贝值不大于-1dBm。这是因为，常规的蓝牙装置，通常的接收灵敏度在-80dBm以上，而本发明的非接触式卡片，在使用时需要贴近手机等读写器，通信距离在10cm左右或以内(即0至10cm)，因此，为了降低本发明的蓝牙模块的功耗同时确保距离非接触式卡片30cm左右范围内的RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator，接收信号强度指示)大于-80dBm，蓝牙主控模块的发射功率不大于-1dBm就可以同时满足这两个条件。
实施例二
如图2所示，本发明的实施例还提供了另外一种非接触式卡片，其包括中心振荡频率在13.56MHz附近的耦合天线21、转换电路22和载波频率高于13.56MHz的无线通讯模块23。耦合天线21用于接收外部的调制信号和/或未调制的载波信号。转换电路22连接到耦合天线21，用于对接收到调制信号和/或载波信号进行整流和稳压，输出直流电压。无线通讯模块23连接到所述转换电路22，使用转换电路22输出的直流电压作为工作电源，被配置为采用高于13.56MHz的载波进行无线通信。
耦合天线21具有一线圈，其用于接收外部的调制信号和/或未调制的载波信号。本实施例中，非接触式卡片从NFC读写器通过耦合天线21来获取电能，而NFC通信的载波频率为13.56MHz，耦合天线21的中心振荡频率应与此接近，由于系统的偏差，耦合天线还可能会接收和处理频率在13.56MHz正负10％以内的调制信号或载波信号。采用频率为13.56MHz作为载波的通信系统，还有RFID(radiofrequencyidentification，无线射频识别)通信系统，因此外部的调制信号和载波信号也可以来自RFID读写器。此外，耦合天线也可以为125kHz耦合天线，其中心振荡频率为125kHz，这是另外一种RFID通信系统采用的载波频率。
转换电路22，其连接到耦合天线21，用于对接收的调制信号及载波信号进行整流和稳压，输出直流电压。转换电路22将接收到的交流信号转换为直流电压，以向非接触式卡片的其他模块提供工作电源。一般而言，转换电路22包括整流部分和稳压部分，整流部分将交流电压变换为纹波电压较大的正电压，而稳压部分将纹波电压抹平，使得输出电压稳定且平缓。
无线通讯模块23使用转换电路22输出的直流电压作为工作电源。无线通讯模块23被配置为采用高于13.56MHz的载波进行无线通信。当耦合天线为125kHz耦合天线时，无线通讯模块23被配置为采用高于125kHz的载波进行无线通信。
影响无线通讯模块的整体功耗有几个主要的因素，包括发射功率、通信速率和接收灵敏度，可以通过减小发射功率、降低通信速率或降低接收灵敏度等方式来降低无线通信模块的功耗。
与前述实施例类似的，由于转换电路22供给的工作电源有限，为了避免无线通讯模块23的功耗过大而无法工作，考虑本发明实施例的非接触式卡片的应用场合，即通信距离一般在0.1米范围以内，因此可以降低无线通讯模块的发射功率，从而降低无线通讯模块23的功耗。现有的无线通讯设备，其接收灵敏度一般在-80dBm左右，个别超高灵敏度的可以达到-97dBm。因此，在假设移动终端的接收机的接收灵敏度为一般的-80dBm高灵敏度的情况下，可以尽可能地降低无线通讯模块的发射功率。可以先确定一个有效通信距离，然后，确定发射功率，确保有效通信距离内的任意一点的RSSI值大于接收机的接收灵敏度，而大于该有效通信距离的任意一点的RSSI值小于接收机的接收灵敏度，这种情况下，发射功率足够小而且能确保通信不会中断。
优选地，无线通讯模块23被配置为采用高于13.56MHz的载波对外发射信号时，与无线通讯模块23的预设距离处的任一接收点(以非接触式卡片为中心，半径为预设距离的球面上的任意一点)的RSSI值不大于-100dBm。这样的配置，即能确保在预设距离内，移动终端等读写器能够有效接收到无线通讯模块23的信号，也能避免无线通讯模块23的功耗过大而因供电不足无法工作。本发明中，预设距离可以为0.1厘米(cm)到10cm，或者比0.1cm更近的距离，再或者比10cm更远的距离，可根据实际应用情况设定。
本发明的无线通讯模块23，可以为蓝牙通信模块、Zigbee通信模块或WiFi通信模块等采用高于13.56MHz的载波进行无线通信的模块，其通信速度高于现有的NFC通信速度，因此可以克服现有技术中非接触式卡片通信速度慢的缺点。本领域的技术人员可知，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗无线连接技术，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)3个频段上；WiFi通信模块为基于IEEE802.11系列标准的无线局域网(WirelessFidelity)通信设备。
本发明的实施例中，无线通讯模块23包括通信天线、存储单元和主控单元等常规无线通讯模块所包含的组成，主控单元通过通信天线接收载波频率高于13.56MHz的调制信号和发送调制信号，主控单元对调制信号进行解调并处理，根据需要对需要向外发送的数据进行调制。
无线通讯模块23的存储单元中，可以存储了一般意义上名片所包含的信息，例如姓名、地址、电话、职位和网址等，此外，由于本发明的非接触式卡片为大容量的卡片，则除了这些简单文本信息外，还可以存储图标、图片、语音、音乐、动画和视频等各种多媒体信息，以及文档、软件等，尤其是在商业应用层面的企业简介、产品目录、宣传视频等综合多种媒体信息的内容。根据本发明的非接触式卡片的应用场合需要，可以组合性地在存储单元中存储各种信息，例如，当将本发明的非接触式卡片用作产品、人物、企业、事件或者景点的电子宣传册时，可以在存储单元中存储有关这些项目的资料。当用作电子菜单时，则可以在存储单元中存储各种菜肴的信息，例如用料、口味、价格、图片和吃法等信息。本领域的技术人员可以理解，存储单元一般都存储了有关无线通讯模块23的基本属性信息，例如设备名称和地址信息。相比现有的非接触式卡片，无线通讯模块的存储单元需要存储以上所列的部分或者全部多媒体信息，因此，需要采用比现有技术中几十字节大的存储器，优选地，本发明无线通讯模块的存储单元为大于或等于200千字节(kilobyte)，例如256千字节、512千字节、1M字节、2M字节和4M字节等字节的存储器，或者更大容量的存储单元。
实施例三
如图3所示，本发明实施例的非接触式卡片，其主要包括NFC模块和蓝牙通信模块，NFC模块包括13.56MHz耦合天线31和转换电路32，蓝牙通信模块包括蓝牙主控模块34和蓝牙天线33。13.56MHz耦合天线31用于接收外部的调制信号和/或未调制的载波信号。本领域技术人员一般所称的耦合天线具有一个线圈。
转换电路32连接到13.56MHz耦合天线31，用于对接收到调制信号和/或载波信号进行整流和稳压，输出直流电压。转换电路将接收到的交流电压转换为直流电压，以向非接触式卡片的其他模块提供电源。蓝牙主控模块34与转换电路32相连，使用转换电路32输出的直流电压作为工作电源。
蓝牙主控模块34，连接到蓝牙天线33，一方面用于解调从蓝牙天线33接收的调制信号，并对将要通过蓝牙天线33发送的数据进行调制。另一方面，根据解调得到的信号，从自身的内部存储器中读取数据或者向自身的内部存储器中写入数据。也即，蓝牙主控模块34中的内部存储器用来存储进行蓝牙通信的数据。
在蓝牙主控模块34自身的内部存储器容量较小而难以满足蓝牙通信的需求时，就需要扩充存储容量。对此，本发明的实施例还可以如图3所示增加外部存储器35，以与蓝牙主控模块34中的内部存储器共同存储用来进行蓝牙通信的数据。外部存储器35连接转换电路32和蓝牙主控模块34，接收转换电路32输出的直流电压作为工作电源。在这种情况下，蓝牙主控模块34自带的内部存储器与外部存储器35一起，可以总称为存储器，用来存储蓝牙主控模块34进行蓝牙通信的数据。
采用频率为13.56MHz作为载波的通信系统，主要有NFC通信系统和RFID(radiofrequencyidentification，无线射频识别)通信系统，外部的调制信号和载波信号可以是来自NFC读写器，也可以是来自RFID读写器。此外，耦合天线也可以为125kHz耦合天线，其中心振荡频率为125kHz，这是另外一种RFID通信系统采用的载波频率。
对于NFC调制信号而言，一般均为具有规定格式的帧信号。NFC通信采用低幅度的幅移键控(AmplitudeShiftKeying，ASK)调制方式，幅移键控的调制和解调，已经为本领域技术人员所熟知。由于NFC通信的载波频率为13.56MHz，耦合天线的中心振荡频率应与此接近。外部的调制信号一般由NFC读写器发出，本发明中，NFC读写器一般设置在移动终端，例如手机上。当NFC读写器没有向外传输调制信号与在其周围的NFC标签通信时，为了节省电源，NFC读写器此外也会周期性地(例如每隔0.5秒)向外发射载波信号或调制信号(即寻卡指令或叫搜索指令)，搜索附近的NFC标签。
本发明实施例的非接触式卡片的蓝牙主控模块中，还可以包括时钟电路，与蓝牙天线相连，其用于从由蓝牙天线接收的调制信号中检测和提取时钟信号，该时钟信号可用于蓝牙通信。
本发明实施例的非接触式卡片，还可以包括时钟处理电路。该时钟处理电路，其连接到13.56MHz耦合天线，用于从接收的调制信号中检测和提取时钟信号。在NFC通信中，定义了一个ETU(ElementaryTimeUnit，基本时间单元)，每个ETU的时长为传输一个比特(bite)的时间，根据1ETU＝128/fc，而fc＝13.56MHz，则一个ETU为9.44微秒。当NFC模块采用外部时钟来进行信号采样时，通过在载波信号上计数128个载波信号的信号周期，来作为一个ETU。
但是，由于NFC模块可以处理一些自身需要的操作，这些操作可能并不需要13.56MHz这么高的时钟频率，从节约能源考虑，可以采用内部的相对而言更低频的内部时钟电路，其通过晶体振荡器或者可编程振荡器等方式产生。通过内部时钟电路，只要每计时到9.44微秒(一个ETU)就对调制信号或者解调信号进行取样，而不需要计数128个周期的载波信号。这种情况下，本发明的另一些实施例中，并没有在非接触式卡片中设置上述的时钟处理电路，而是设置内部时钟电路来实现时钟的同步。该内部时钟电路的振荡频率可以比13.56MHz高或者低。
存储器可以存储了一般意义上名片所包含的信息，例如姓名、地址、电话、职位和网址等，此外，由于本发明的非接触式卡片为大容量的卡片，则除了这些简单文本信息外，还可以存储图标、图片、语音、音乐、动画和视频等其他多媒体信息，尤其是在商业应用层面的企业简介、产品目录、宣传视频等综合多种媒体信息的内容，以及文档、软件等，。根据本发明的非接触式卡片的应用场合需要，可以组合性地在存储电路中存储各种信息，例如，当将本发明的非接触式卡片用作产品、人物、企业、事件或者景点的电子宣传册时，可以在存储电路中存储有关这些项目的资料。当用作电子菜单时，则可以在存储电路中存储各种菜肴、饮品等信息，例如用料、口味、价格、图片和吃法等信息。存储器还可以存储蓝牙通信模块的设备名称和地址信息。优选地，本发明无线通讯模块的存储单元为大于或等于200千字节(kilobyte)，例如256千字节、512千字节、1M字节、2M字节和4M字节等字节的存储器，或者更大容量的存储单元。
蓝牙主控模块一般包括信号收发处理单元、时钟单元、控制单元等，已经为本领域技术人员所熟知，在此不赘述。
影响蓝牙主控模块的整体功耗有几个主要的因素，包括发射功率、通信速率和接收灵敏度等，本发明可以通过减小发射功率、降低通信速率或降低接收灵敏度等方式来降低蓝牙主控模块的功耗。
现有技术中常见的蓝牙通信模块一般都支持10米左右的通信距离，因此其工作时的功耗一般都比较大，如果仅仅利用13.56MHz模块的转换部分来供电，则存在供电不足的问题。蓝牙通信模块的发射功耗包括蓝牙主控模块内部电路工作时的静态功耗和发射信号时的发射功率，发射功耗与发射功率有关。发射功率主要与两个因素有关，其一是有效通信距离，距离越远，所需要的发射功率越大；其二是通信速率，通信速率越快则发射功率越大。
为了降低非接触式卡片通信时的功耗，本发明的蓝牙通信模块优选支持BLE(BluetoothLowEnergy，低功耗蓝牙)4.0的蓝牙通信模块。另外一方面，为进一步降低发射功耗，本发明的蓝牙通信模块为进行了改善的蓝牙通信模块，其通过减小有效通信距离的方式来降低蓝牙通信模块的发射功率。例如，考虑到发明的非接触式卡片的应用形式一般为用户手持移动终端，然后将非接触式卡片贴近移动终端来进行访问的形式，则蓝牙通信模块的最大通信距离可以限制为例如0至10cm，例如1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、7cm、9cm等等0.1米以内。根据转换电路输出的直流电压的功率，蓝牙通信模块调整自身的发射功率，以降低蓝牙通信模块的功耗，进而降低整个非接触式卡片的功耗。例如，蓝牙主控模块的瞬时发射功率不大于转换电路的输出功率。优选地，使得蓝牙通信模块被配置为以最大通信距离进行信号发射时，瞬时发射功耗不超过(即小于或者等于)转换电路输出的功率。
减小有效通信距离，一般通过降低蓝牙主控模块的发射功率，即将驱动电流降低的方式来实现。因此，当希望发射功耗尽可能小时，可以限制有效通信距离为仅仅贴近的距离，例如1厘米以内。此时，根据有效通信距离与发射功率之间的换算关系(例如实施例一中的自由空间传播损耗计算公式)，将发射功率减小到对应的值即可。通过调整蓝牙主控模块的发射功率，将直接影响发射信号时的驱动电流，根据有效通信距离与驱动电流之间的换算关系，将驱动电流减小到对应的值即可。
而本发明的应用场合的通信距离一般都小于0.1米，例如5cm，因此，为了节省电源，可以配置蓝牙主控模块发射功率的分贝值小于-1dBm，可以选择--1dBm至--99dBm，甚至低至-110dBm。
蓝牙主控模块在通信时的耗电是阶段性的，比如在一个设定的通信周期6.25ms内，前1.25ms用来接收和发送调制信号，瞬时电流为波峰值，1.25ms后，为蓝牙主控模块对接收到的调制信号进行内部处理(包括但不限于解调、解密、计算、写入和读取等)及处理完后休眠的阶段，此时工作电流比较平缓，功耗比较小，尤其当休眠时，工作电流为静态工作，只有若干μA。
为了降低蓝牙主控模块的功耗，一种办法是将通信周期延长，从而降低平均功率。例如将通信周期调整到12.5ms，这样，由于耗电高的接收和发送调制信号所占的时间没有改变，而休眠时间增加了，就可以降低平均功率。
因此，为了降低蓝牙主控模块的发射功率，本发明的另一些实施例通过降低通信速率的方式来实现，或者同时减小有效通信距离并降低通信速率。显然减小有效通信距离的方式能更加有效地降低蓝牙主控模块的发射功率，因此往往优先降低驱动电流，然后才考虑降低通信速率。
此外，考虑到本发明的非接触式卡片更多的适用于公开信息的场合，例如名片卡、产品手册卡、菜单卡等，其不需要对所存储的信息进行保密。因此，为了降低卡片的功耗，在某些应用场合可以考虑将常规蓝牙主控模块中去掉主要用来实现加密、认证或者验证等功能的硬件模块，仅在特殊需求的卡片(例如金融卡、医疗卡)中保留。这样，信号的解调和调制过程，相对而言就能减少处理步骤，从而提高处理效率的同时减少功耗；另一方面，也能降低蓝牙主控模块的电路规模，从而降低静态工作功耗，进一步降低了成本。
具体地，本发明的实施例可以通过两个方面来配置蓝牙模块。本实施例的非接触式卡片的13.56MHz模块还可以包括一个控制电路，其连接到转换电路32和蓝牙主控模块34，控制电路实时监控转换电路所接收的电功率，根据该监控结果，发送通知信号给蓝牙主控模块，以配置蓝牙主控模块的最大通信距离或配置蓝牙主控模块的发射功率。另一方面，也可以在生产过程中，就初始化设置蓝牙模块的最大通信距离或配置蓝牙模块的发射功率。
这两种配置方式有不同的特点：为了尽可能将转换电路的电能都供给蓝牙通信模块，最好是在完成蓝牙连接或者蓝牙配对(后面将进行描述)后，就将13.56MHz模块中的有源电路关闭或者进入省电模式，例如关闭控制电路，而保持耦合天线和转换电路继续工作。这样的话，控制电路有可能无法向蓝牙主控模块发送有关转换电路的接收功率的通知信号，因此，往往需要在生产过程中就初始化蓝牙主控模块的最大通信距离或配置蓝牙主控模块的发射功率。
而如果在完成蓝牙连接或者蓝牙配对后不关闭控制电路，则控制电路可以实时将通知信号发送给蓝牙模块，其结果是，根据不同移动终端的NFC读写器的供电性能，转换电路具有较宽的接收功率，从而蓝牙主控模块也可以根据接收功率自主地调整最大的通信距离或者配置蓝牙主控模块的发射功率，其适应性更好，通信范围有可能更大。
本发明的实施例可以基于现有的NFC模块和现有的蓝牙模块进行简单设置而实现，不需要对这些硬件进行大幅度修改，将这两种模块的晶圆设计到同一个卡片并进行相应的配置即可。
实施例四
如图4所示，本发明实施例的非接触式卡片，主要包括耦合天线41、转换电路42、数据收发电路43、存储电路44、控制电路45以及蓝牙天线46。
耦合天线41用于接收外部的调制信号和/或未调制的载波信号。典型地，调制信号及载波信号的频率为13.56MHz，耦合天线41接收的是NFC信号，或者耦合天线41接收的是RFID信号。
转换电路42连接到耦合天线41，用于对接收到调制信号和/或载波信号进行整流和稳压，输出直流电压。
数据收发电路43、存储电路44和控制电路45均与转换电路42相连，使用转换电路42输出的直流电压作为工作电源。数据收发电路43分别连接到转换电路42和蓝牙天线46，用于对从蓝牙天线46接收的蓝牙信号进行解调，并对将要通过蓝牙天线46发送的蓝牙数据进行调制，获得蓝牙信号发送给蓝牙天线46。蓝牙天线46用于接收和发送蓝牙信号。
控制电路45，与数据收发电路43及存储电路44相连，根据数据收发电路43解调得到的信号，从存储电路44中读取数据或者向存储电路44写入数据。
目前的近距离通信系统，主要有NFC通信系统和RFID(radiofrequencyidentification，无线射频识别)通信系统，因此外部的调制信号和载波信号可以是来自NFC读写器，也可以是来自RFID读写器。此外，耦合天线也可以为125kHz耦合天线，其中心振荡频率为125kHz，这是另外一种RFID通信系统采用的载波频率。
本实施例将耦合天线41等视为非接触式卡片的主体，将数据收发电路43以及蓝牙天线46等视为一个通信链路。在本发明中，非接触式卡片的主体功能是对信号进行存储和处理，从这个意义上说，近距离通信(如NFC通信)和蓝牙通信都可以作为本发明的非接触式卡片的通信链路。
在本发明的另一些实施例中，非接触式卡片同时通过耦合天线和蓝牙天线与移动终端上的无线通讯模块进行通信。此时，数据收发电路43还连接到耦合天线41(如图4所示)，用于对从耦合天线41接收的调制信号进行解调，并对将要通过耦合天线41发送的数据进行调制后通过耦合天线41发送出去，其中该调制信号比如为NFC信号(当然，也可以是RFID信号)。
在图4所示的实施例中，对于数据收发电路43不与耦合天线41相连的情形，仅采用蓝牙通信链路进行通讯，数据收发电路43主要用来对蓝牙信号进行调制/解调。对于数据收发电路43还与耦合天线41相连的情形，数据收发电路43不仅用来对蓝牙信号进行调制/解调，还用来对通过耦合天线41进行通讯的信号进行调制/解调。如果耦合天线41接收和发送的是NFC信号，则数据收发电路43不仅用来对蓝牙信号进行调制/解调，还对NFC信号进行调制/解调。总之，耦合天线41接收和发送非蓝牙信号(不同于蓝牙信号的调制信号)时，数据收发电路43不仅用来对蓝牙信号进行调制/解调，还对非蓝牙信号(如NFC信号)进行调制/解调。
以耦合天线41接收和发送的是NFC信号为例，数据收发电路43同时对蓝牙信号和NFC信号进行调制/解调时，对蓝牙信号进行调制/解调的部分和对NFC信号进行调制/解调的部分，可以融合设置在一起，也可以单独地分离设置。本领域的技术人员同样能够理解，对于其他类型的非蓝牙信号，同样可以借助于NFC信号进行理解；也即，数据收发电路43同时对蓝牙信号和非蓝牙信号进行调制/解调时，对这两种信号进行调制/解调的部分可以融合设置在一起，也可以单独地分离设置。
实施例五
在实施例四的基础上，图5示出了本发明实施例的另一种非接触式卡片。
如图5所示，耦合天线41b接收和发送的是NFC信号，对蓝牙信号进行调制/解调的是蓝牙信号处理电路42b，与对NFC信号进行调制/解调的NFC信号处理电路43b进行了分离设置。在这种情况下，耦合天线41b通常接收的是13.56MHz的NFC信号，主要用来对NFC信号进行调制/解调的部分为NFC信号处理电路43b，主要用来对蓝牙信号进行调制/解调的部分为蓝牙信号处理电路42b。转换电路44b同时连接NFC信号处理电路43b和蓝牙信号处理电路42b，分别为二者进行供电。耦合天线41b还与NFC信号处理电路43b相连，用于接收和发送NFC信号。蓝牙天线45b与蓝牙信号处理电路42b相连，用于接收和发送蓝牙信号。控制电路46b和存储电路47b与转换电路44b相连，接入直流电压进行工作，控制电路46b还同时连接NFC信号处理电路43b和蓝牙信号处理电路42b。而且，在具体实现时，控制电路46b和存储电路47b可以集成在一起。图5所示的实施例，还请参考图4所示实施例的描述。
图5所示的实施例中，耦合天线41b和NFC信号处理电路43b构成非接触式卡片的一种通信链路(NFC通信链路)，而蓝牙天线45b和蓝牙信号处理电路42b构成非接触式卡片的另一种通信链路(蓝牙通信链路)。也就是说，本发明的非接触式卡片可以同时包括两种通信链路。对应地，在移动终端上的读写器端，为了与本发明的非接触式卡片进行通信，也配备了两种通信链路，以与本发明的非接触式卡片进行蓝牙通信和NFC通信。当将存储电路和控制电路共享设置时，可以由同一个单元(如控制电路)来实施，两种通信链路共享一个控制电路。
如前面实施例所述的，影响无线通讯的整体功耗有几个主要的因素，包括发射功率、通信速率和接收灵敏度，因此可以通过减小发射功率、降低通信速率或降低接收灵敏度等方式来降低蓝牙信号处理电路和NFC信号处理电路的功耗。
优选地，蓝牙信号处理电路被配置为发射功率不大于-1dBm，例如被配置为-1dBm至-99dBm。另一方面，如果从接收机的角度考虑，可以根据非接触式卡片的应用场合，假设一个合理的有效通信距离，将这个有效通信距离定义为设定距离，只需要确保在设定距离内的任意一点的RSSI值大于接收机的接收灵敏度，而大于该有效通信距离的任意一点的RSSI值小于接收机的接收灵敏度，这种情况下，发射功率足够小而且能确保通信不会中断。优选地，蓝牙信号处理电路被配置为对外发射信号时，与非接触式卡片的预设距离处的任一接收点(以非接触式卡片为中心，半径为预设距离的球面上的任意一点)的RSSI值不大于-100dBm。
根据转换电路输出的直流电源的功率，本实施例的蓝牙信号处理电路需要调整自身的发射功率，例如，蓝牙信号处理电路的瞬时发射功率不大于转换电路的输出功率。再例如使得蓝牙信号处理电路被配置为以最大通信距离进行信号发射时，瞬时发射功耗不超过(即小于或者等于)转换电路输出的功率。具体地，可以通过两个方面来配置蓝牙信号处理电路。控制电路可以实时监控转换电路所接收的电功率，根据该监控结果，发送通知信号给蓝牙信号处理电路，以配置蓝牙单元的最大通信距离或配置蓝牙信号处理电路的发射功率。另一方面，可以在生产过程中，就初始化设置蓝牙信号处理电路的最大通信距离或配置蓝牙信号处理电路的发射功率。
本实施例中，当不需要交换NFC信号时，而仅仅需要通过NFC通信链路取电，则可以不启用NFC信号处理电路。控制电路仅用于根据蓝牙信号处理电路的信号进行读取和写入。而当需要交换NFC信号时，例如，通过NFC通信链路快速交换蓝牙信号处理电路和移动终端上的蓝牙通信模块的设备名称和设备地址(也即配对)，则需要启用NFC信号处理电路，NFC信号处理电路用于模块对耦合天线的调制信号进行解调，并将需要交换的信息调制后通过耦合天线发送给移动终端上的NFC通信模块。
本发明的前述各实施例，虽然通过耦合天线获取电能有限，但是本发明的非接触式卡片的应用场合基本上在0.5米以内，例如只需要0-10cm的通信距离。因此，可以通过各种方式，来减小非接触式卡片的功耗。
实施例六
本发明实施例的另一种非接触式卡片，在前述实施例四的基础上，增加设置一个蓄电模块。如图6所示的本实施例中，蓄电模块63连接到转换电路62，包含有蓄电元件，利用转换电路62输出的直流电压对蓄电元件进行充电。
本实施例中，主要是考虑到蓝牙通信链路工作时，在一个通信周期内，只有前面一部分时间消耗较大的电能，而剩余时间的消耗很少。存在一种情况，产生电流波峰时，其瞬时功率超过了转换电路提供的电功率。此时，为了保证蓝牙通信链路能正常工作，可以在其工作前，先通过蓄电模块63进行充电，等充电达到设定值时，开启蓝牙通信链路中的元器件进行通信。
由于一个通信周期的后半部分消耗较少的电能，所以在后半部分的周期中，转换电路62除了直接供电给相关电路工作，还能继续给蓄电模块63充电，从而为下一个通信周期的瞬时电流波峰做准备。比如在一个设定的通信周期6.25ms内，前1.25ms用来接收和发送调制信号，瞬时电流为波峰值；1.25ms后，为蓝牙通信链路对接收到的调制信号进行内部处理(包括但不限于解调、解密、计算、写入和读取等)及处理完后休眠的阶段。
本发明实施例中的蓄电模块，还可以包括蓄电控制单元，前述的蓄电元件为电容或者电感等具备积蓄电能的一个或多个元器件，蓄电控制单元用于控制蓄电元件的充电和放电。如前面所述，在一个通信周期的靠后部分，蓝牙通信链路消耗非常少的电能，此时蓄电控制单元就可以控制蓄电元件进行更充分的充电，为高耗能的动作和时刻做准备。
上述是以转换电路62和蓄电模块63同时向非接触式卡片的其他模块供电的并联方式描述的，当然，转换电路62和蓄电模块63也可以是串联方式的关系，即，转换电路62输出的直流电压只提供给蓄电模块63，再由蓄电模块63向非接触式卡片的其他模块供电。
图6所示的实施例中，耦合天线61、转换电路62、存储电路64、控制电路65、数据收发电路66、蓝牙天线67等请对照图4所示实施例中对应电路进行连接，此处不再赘述。
增加设置了蓄电模块后，就没有必要限定蓝牙通信链路的瞬时功率不大于转换电路的输出功率。在这种情况下，只要存储电路、数据收发电路及控制电路在单个通讯周期内的累计功耗不大于转换电路的累计输出功率，也能保证非接触式卡片的正常工作。这样的情况下，数据收发电路可的瞬时功率可以大于转换电路的输出功率，从而提高了非接触式卡片的稳定性。
实施例七
前述实施例六在实施例四基础上增加蓄电模块，同理，在实施例五的基础上同样也可以增加蓄电模块。如图7所示，本发明实施例的另一种非接触式卡片，在前述实施例五的基础上，增加设置一个蓄电模块78。蓄电模块78连接到转换电路74，包含有蓄电元件，利用转换电路74输出的直流电压对蓄电元件进行充电。蓄电模块78分别连接到转换电路74、控制电路76、NFC信号处理电路73和蓝牙信号处理电路72(图中未示出相应的连接关系)，用于仅向蓝牙信号处理电路72供电或者分别向控制电路76、NFC信号处理电路73和蓝牙信号处理电路72供电，以在蓝牙信号处理电路72从转换电路74处获取电能的同时，向蓝牙信号处理电路72进行补充供电；或者在控制电路76、NFC信号处理电路73和蓝牙信号处理电路72等从转换电路74处获取电能的同时，向控制电路76、NFC信号处理电路73和蓝牙信号处理电路72进行补充供电。本实施例中的耦合天线71、蓝牙信号处理电路72、NFC信号处理电路73、转换电路74、蓝牙天线75、控制电路76以及存储电路77等，还请结合前述实施例五、实施例四以及实施例六，此处不再赘述。而且，需要说明的是，本实施例是基于前述图5所示实施例五的基础上，借鉴前述实施例六基于实施例四的改进而得出，因此前述实施例五、实施例四以及实施例六的内容均有助于理解图7所示实施例。
同理，如实施例六所述的，本发明的其他实施例中，也可以是转换电路74输出的直流电压只提供给蓄电模块78，再由蓄电模块78向非接触式卡片的其他模块供电。
实施例八
本发明实施例的非接触式卡片与移动终端的通信连接方法，如图8所示，一般包括如下步骤：
步骤S810，用户将非接触式卡片贴近移动终端。
步骤S820，当移动终端打开了读写器，非接触式卡片进入了有效通信范围，则能接收到13.56MHz的调制信号或者载波信号，转换电路对交流电压进行转换，以供给其他电路，非接触式卡片的NFC模块开始工作。
步骤S830，NFC模块协助蓝牙通信模块完成移动终端与非接触式卡片之间的蓝牙配对。利用NFC模块来进行蓝牙通信模块的快速配对，然后建立蓝牙通信模式，已经为本领域技术人员所熟知，例如中国专利申请号CN201210007084.2、CN201010019422.5和CN200480015810.9所公开的配对及连接建立方法。本申请不再对此进行描述。
尽管利用NFC模块来协助蓝牙通信模块完成配对具有这样的优点，但是本发明并不限定协助蓝牙通信模块的配对是本发明的NFC模块必备的一个功能，利用现有的蓝牙配对方式(例如在移动设备上搜索蓝牙通信模块，然后进行选取和配对)进行配对也是可行的。本发明的NFC模块主要用于向蓝牙通信模块供电，或者主要用于低速通信(相对于蓝牙通信模块而言)。
需要注意的时，蓝牙通信模块可以工作在主机模式、从机模式及广播模式下。当蓝牙通信模块工作在广播模式下时，本发明的非接触式卡片无需与读写器上的蓝牙装置配对，在非接触式卡片有效通信范围内的蓝牙装置，都能接收到非接触式卡片对外发送的蓝牙通信信号，从而将存储单元的数据传送给读写器。
步骤S840，保持非接触式卡片在移动终端的读写器的有效通信范围，利用蓝牙通信模块与移动终端进行通信传输。
不难理解，图8所示实施例中的NFC模块可以替换为本发明前述实施例中的13.56MHz模块。对于以13.56MHz模块替换为NFC模块的实施例，还请参考图8所示的实施例八的技术内容，以及实施例一至实施例七所述的非接触式卡片。
由于本发明实施例提供的非接触式卡片同时采用了NFC模块和蓝牙通信模块，利用NFC模块给进行了改善之后的蓝牙通信模块进行供电。该进行了改善的蓝牙通信模块相比现有的蓝牙通信模块有效通信距离短、其功耗低，优选地该蓝牙通信模块消耗的瞬时功率小于或者等于NFC模块提供的功率，因此即使非接触式卡片不设置电池也能够保持正常工作。另外，由于蓝牙模块的传输速度比NFC模块快好几到几十倍，因此，本发明的组合方案解决了供电和传输速度之间相矛盾的问题。
尽管上述实施例中是以非接触式卡片中没有设置独立供电电池为例进行说明的，在实际中，也可以在非接触式卡片设置独立供电电池，以满足某些场合的需要。本领域技术人员可以理解，设置独立供电电池后，也不影响上述实施例的实现。另外，可以理解，也可以在蓝牙主控模块中设置存储单元，将上述在存储电路中存储的多媒体信息存储在蓝牙主控模块的存储单元中，则在完成蓝牙配对后，非接触式卡片与移动终端之间的通信可以在蓝牙主控模块上实现，从而可以将NFC模块或NFC信号处理电路关闭或者进入省电模式，此时转换电路仍能正常接收载波信号或者调制信号以向其他电路及蓝牙主控模块供电，不影响蓝牙主控模块的工作。
实施例九
本发明实施例的非接触式卡片的通讯方法中，非接触式卡片包括NFC模块和蓝牙通信模块。如图9所示，该通讯方法主要包括如下步骤。
步骤S910，NFC模块接收外部的调制信号和/或载波信号。
步骤S920，NFC模块对所接收到的调制信号和/或载波信号进行整流和稳压，输出直流电压。
步骤S930，蓝牙通信模块接入该直流电压作为工作电源，利用该直流电压与外部进行蓝牙通信，包括利用该直流电压进行与蓝牙通信相关的数据读或写。
蓝牙通信模块在与外部进行蓝牙通信时，通过减小发射功率、降低通信速率或者降低接收灵敏度来降低功耗，保证根据外部的调制信号和/或载波信号所输出的直流电压能够支持卡片的正常工作。
本发明实施例的非接触式卡片的通讯方法中，蓝牙通信模块的瞬时功率不大于NFC模块输出直流电压的功率。
由于非接触式卡片可以根据用途配置为只读或可读可写，因此，非接触式卡片的蓝牙通信可以仅仅为读数据操作，而不包含写数据操作；或者是包含读数据操作和写数据操作。
实施例十
本发明实施例的非接触式卡片的供电方法中，该非接触式卡片包括NFC模块和蓝牙通信模块。如图10所示，该供电方法主要包括有如下步骤。
步骤SA1，NFC模块接收外部的调制信号和/或未调制的载波信号。
步骤SA2，NFC模块对所接收到的调制信号和/或载波信号进行整流和稳压，获得直流电压。
步骤SA3，蓝牙通信模块接入该直流电压作为工作电源。在应用时，蓝牙通信模块利用该直流电压为与外部进行的蓝牙通信进行供电，并利用该直流电压为对应于该蓝牙通信所进行的数据读或写进行供电。
本发明的实施例中，蓝牙通信模块可以仅使用直流电压作为工作电源。在另一些实施例中，还可以利用NFC模块输出的直流电压对非接触式卡片的内置的蓄电模块进行充电，并利用蓄电模块独立地或者与NFC模块一起为蓝牙通信模块进行供电。
蓝牙通信模块与外部进行蓝牙通信时，减小发射功率、降低通信速率或者降低接收灵敏度以降低功耗，保证根据外部的调制信号和/或载波信号所输出的直流电压能够支持卡片的正常工作。
本发明的供电方法中，蓝牙通信模块的瞬时功率不大于所述NFC模块输出直流电压的功率。
由于非接触式卡片可以根据用途配置为只读或可读可写，因此，非接触式卡片的蓝牙通信可以仅仅为读数据操作，而不包含写数据操作；或者是包含读数据操作和写数据操作。
在利用该直流电压为与外部进行蓝牙通信进行供电时，通过减小发射功率、降低通信速率或者降低接收灵敏度，来降低进行蓝牙通信的功耗。实时监控该直流电压的电功率，并根据监控结果配置蓝牙通信的最大通信距离或发射功率。
本发明实施例的非接触式卡片的供电方法，还利用该直流电压对内置的蓄电模块进行充电，再利用该蓄电模块独立地或者与该直流电压一起为与外部的通信进行供电。
对本发明实施例九所描述的非接触式卡片的通讯方法和本发明实施例十所描述的非接触式卡片的供电方法，还请参考前述实施例三中对非接触式卡片的描述。当然，前述实施例一、实施例二、以及实施例四至实施例八所描述的内容也能帮助理解本发明实施例九所描述的非接触式卡片的通讯方法和本发明实施例十所描述的非接触式卡片的供电方法，请一并参考。
其他变形例
1、实施例六和实施例七分别说明了在非接触式卡片上设置蓄电模块的实施方式，根据本发明的另一方面，也可以将这一的蓄电模块设置到前述的实施例一至三中，用于平衡非接触式卡片不同工作状态下的耗电情况，提高非接触式卡片的稳定性。而且，增加设置了蓄电模块后，就没有必要限定蓝牙主控模块的瞬时功率不大于转换电路的输出功率，只要蓝牙主控模块在单个通信周期内的累计功耗不大于转换电路的累计输出功率，也能让非接触式卡片正常工作。这样的情况下，蓝牙主控模块的瞬时功率可以大于转换电路的输出功率，从而提高了非接触式卡片的稳定性。
2、上述实施例中，蓝牙主控模块或者控制电路中，可以包含CPU或MCU，也可以不包含，而是由能完成特定功能的硬件电路来替换CPU或者MCU的功能。当包含CPU或者MCU时，非接触式卡片的功能可以通过固件或者软件的方式进行修改和调整，具有较大的灵活性；而采用定制的硬件电路实现时，响应速度更快、电路更省电。
本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例所提供的装置各组成部分，以及方法中的各步骤，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上。可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现。从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明技术方案而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (17)

1.一种非接触式卡片，包括NFC模块和蓝牙通信模块，其中：
所述NFC模块用于接收外部的调制信号和/或载波信号，并根据所述调制信号和/或载波信号输出直流电压；
所述蓝牙通信模块接入所述直流电压作为工作电源，用于与外部进行蓝牙通信。
2.根据权利要求1所述的非接触式卡片，其中，
所述蓝牙通信模块仅使用所述直流电压作为工作电源。
3.根据权利要求1所述的非接触式卡片，其中，该非接触式卡片包括：
蓄电模块，用于利用所述NFC模块输出的直流电压进行充电，独立地或者与所述NFC模块一起为所述蓝牙通信模块进行供电。
4.根据权利要求1所述的非接触式卡片，其中，
所述蓝牙通信模块的瞬时功率不大于所述NFC模块输出直流电压的功率。
5.根据权利要求1所述的非接触式卡片，其中，所述NFC模块包括：
耦合天线，用于接收外部的调制信号和/或载波信号；
转换电路，用于对所述耦合天线接收的调制信号和/或载波信号进行整流和稳压，输出所述直流电压。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的非接触式卡片，其中，所述蓝牙通信模块包括：
蓝牙天线，用于向外部发射蓝牙信号或者接收外部的蓝牙信号；
蓝牙主控模块，用于接入所述直流电压作为工作电源，用于调制生成向外部发射的所述蓝牙信号和/或对外部接收的所述蓝牙信号进行解调。
7.根据权利要求6所述的非接触式卡片，其中：
所述蓝牙主控模块被配置为减小发射功率、降低通信速率或者降低接收灵敏度以降低功耗。
8.根据权利要求6所述的非接触式卡片，其中：
所述蓝牙主控模块进一步包括内部存储器，用于为所述蓝牙通信存储数据；所述内部存储器的容量大于200千字节。
9.根据权利要求6所述的非接触式卡片，其中，所述非接触式卡片包括：
外部存储器；
所述蓝牙主控模块进一步包括内部存储器；
所述外部存储器与所述内部存储器用于为所述蓝牙通信存储数据，所述外部存储器与所述内部存储器的总容量大于200千字节。
10.一种非接触式卡片的通讯方法，所述卡片包括NFC模块和蓝牙通信模块，其中：
所述NFC模块接收外部的调制信号和/或载波信号，并根据所述调制信号和/或载波信号输出直流电压；
所述蓝牙通信模块接入所述直流电压作为工作电源；
所述蓝牙通信模块与外部进行蓝牙通信。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述蓝牙通信模块与外部进行蓝牙通信时，减小发射功率、降低通信速率或者降低接收灵敏度以降低功耗。
12.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述蓝牙通信模块的瞬时功率不大于所述NFC模块输出直流电压的功率。
13.一种非接触式卡片的供电方法，所述卡片包括NFC模块和蓝牙通信模块，其中：
所述NFC模块接收外部的调制信号和/或载波信号，并根据所述调制信号和/或载波信号输出直流电压；
所述蓝牙通信模块接入所述直流电压作为工作电源。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，
所述蓝牙通信模块仅使用所述直流电压作为工作电源。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，该方法包括：
利用所述NFC模块输出的直流电压对所述非接触式卡片的内置的蓄电模块进行充电，利用所述蓄电模块独立地或者与所述NFC模块一起为所述蓝牙通信模块进行供电。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中：
所述蓝牙通信模块与外部进行蓝牙通信时，减小发射功率、降低通信速率或者降低接收灵敏度以降低功耗。
17.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中：
所述蓝牙通信模块的瞬时功率不大于所述NFC模块输出直流电压的功率。
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