CN202838395U - 一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，包括一具有标准SIM卡的尺寸的卡体以及集成在标准SIM卡的尺寸空间内的微型化感应线圈天线、有源负载调制解调器、NFC编解码处理器、MCU安全芯片、2.4GHz微带射频天线和2.4GHz射频收发器；微型化感应线圈天线、有源负载调制解调器相连接、NFC编解码处理器、MCU安全芯片和SIM卡标准铜制连接触点依序相连接；2.4GHz射频收发器与MCU安全芯片相连接；2.4GHz射频收发器为型号NRF24L01的芯片。该手机用户识别卡不仅能完全实现常规SIM/UIM所具备的各种功能，而且可以实现在现有13.56M即ISO14443体系环境下的NFC近场通信功能或移动电子支付，以及实现有源RFID或其它无线射频应用。

Description

一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡

技术领域

本实用新型涉及一种手机卡，特别是涉及一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡。

背景技术

NFC是Near Field Communication缩写，即近距离无线通讯技术。由飞利浦公司和索尼公司共同开发的NFC是一种非接触式识别和互联技术，可以在移动设备、消费类电子产品、PC和智能控件工具间进行近距离无线通信。

国外NFC大多采用13.56M频率标准用于近场通信的技术领域，在这个标准体系下，形成了ISO14443的国际标准，国内以中国银联支付体系为中心的支付平台，大多采用了ISO14443的国际标准，并使用13.56MHZ频率标准用于移动支付的技术标准。

在这个系统标准下，主要产品形态是以ISO14443系统标准为基础的产品，如：13.56MHZ非接触IC卡，NFC手机，中国电信翼支付的双界面卡。这些产品的基本特征之一，就是包含一个感应线圈，它采用的是电磁感应的原理。由于原始的ISO14443体系技术，其核心解码电路是被动的无源负载，靠卡片识别器或读卡器这端发送高频信号，通过感应线圈，以电磁耦合的形式，将能量传递到非接触IC卡的一端。

由于当时的技术条件限制，这样的产品形态，必须有一个尺寸加大的线圈天线，连接到卡片内部的IC中，它不仅从卡片识别器或读卡器获得能量来启动内部的IC电路工作，在完成信号的解码和处理后，再通过这个线圈，把调制后的信号输入到线圈，再以电磁感应的方式反馈给卡片识别器或读卡器。这个相对尺寸加大的线圈，对产品的应用造成了一定的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，是将微型化的感应线圈天线、BOOSTER有源负载调制解调器、AT90SC352208RCV NFC编解码处理器芯片、Z32D576安全芯片和2.4GHz射频收发器集成在标准SIM卡的尺寸空间内来形成手机用户识别卡，使得该手机用户识别卡不仅能完全实现常规SIM/UIM所具备的各种功能，而且可以实现在现有13.56M即ISO14443体系环境下的NFC近场通信功能或移动电子支付，以及利用2.4GHz射频收发器，实现有源RFID或其它无线射频应用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，包括一具有标准SIM卡的尺寸的卡体以及集成在标准SIM卡的尺寸空间内的微型化感应线圈天线、有源负载调制解调器、NFC编解码处理器、MCU安全芯片、2.4GHz微带射频天线和2.4GHz射频收发器；卡体上设有SIM卡标准铜制连接触点；微型化感应线圈天线与有源负载调制解调器相连接，有源负载调制解调器与NFC编解码处理器相连接，NFC编解码处理器与MCU安全芯片相连接，MCU安全芯片与SIM卡标准铜制连接触点相连接，2.4GHz射频收发器分别与2.4GHz微带射频天线和MCU安全芯片相连接；其中，所述MCU安全芯片的型号为Z32D576，所述2.4GHz射频收发器为型号NRF24L01的芯片。

所述有源负载调制解调器采用型号为BOOSTER DIE的芯片，所述NFC编解码处理器采用型号为AT90SC352208RCV的芯片。

所述微型化感应线圈天线的尺寸为10×5×0.5mm或5×5×0.3mm。

本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，是使用芯片型号为BOOSTER DIE的有源负载调制解调器、芯片型号为AT90SC352208RCV的NFC编解码处理器、型号为Z32D576的MCU安全芯片和芯片型号为NRF24L01的2.4GHz射频收发器来实现ISO14443A/B近距离感应耦合和无线射频信号收发，它在标准SIM卡的尺寸空间内，集成微型化的感应线圈天线、有源负载调制解调器、NFC编解码处理器、MCU安全芯片、2.4GHz微带射频天线和2.4GHz射频收发器；卡体上采用了SIM卡标准铜制连接触点来连接移动终端手机的SIM卡卡座；整个卡片采用SIP封装工艺，与普通SIM卡电气性能完全兼容，可以替代或更新原SIM卡，可以实现在现有13.56M即ISO14443体系环境下的NFC近场通信功能或移动电子支付，并利用2.4GHz射频收发器，实现有源RFID或其它无线射频应用。

本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，是以MCU安全芯片为核心，分别连接两路无线数据通信系统，一路是具有ISO14443A/B协议处理能力模拟前端（即有源负载调制解调器）和NFC编解码处理器，通过微型化感应线圈天线实现感应耦合，完成对ISO14443A/B协议的解析与处理；另一路是2.4GHz射频收发器芯片，它通过SIP接口与MCU安全芯片连接，2.4GHz射频收发器芯片连接SIM卡体基板上的2.4GHz微带射频天线，组成一个2.4GHz无线射频信号的发送与接收单元，可与周边的读卡或射频电子标签识别装置进行近距离射频通信，完成信息的采集或射频应用功能。

系统上电后，型号为Z32D576的MCU安全芯片置复位，启动片内程序开始工作，MCU安全芯片再通过连接信号，分别对NFC编解码处理器的芯片AT90SC352208RCV置复位和对型号为NRF24L01的2.4GHz射频收发器芯片置复位，NFC编解码处理器的芯片AT90SC352208RCV再通过连接信号，对有源负载调制解调器设置初始化，完成整个卡片的启动过程。

在移动电子支付的刷卡交易时，微型化感应线圈天线感应到的卡片识别器或读卡器的电磁信号经有源负载调制解调器解调，数据传送到NFC编解码处理器解码，解码后的交易数据或打包成一个交易记录存储在NFC编解码处理器的RAM空间内，或接收下一级MCU安全芯片的指令，将数据包发送给下一级MCU安全芯片。MCU安全芯片通过ISO7810接口，向移动终端手机屏幕发送主动式数据交易显示，或由移动终端手机通过ISO7810接口，向MCU安全芯片发送读卡指令，MCU安全芯片读取存储在NFC编解码处理器的RAM空间内的交易记录，并把数据反馈到移动终端手机端，在移动终端手机的屏幕上显示。

当进入2.4GHz应用环境下，比如型号为NRF24L01的2.4GHz射频收发器感应到外界的射频应用信号时，会启动MCU安全芯片相应的处理程序，MCU安全芯片会把内置的RFID信息通过型号为NRF24L01的2.4GHz射频收发器发送给外界的射频电子标签识别器；或者型号为NRF24L01的2.4GHz射频收发器也可以采用自身的射频应用协议，与周边的读卡装置，进行无线通信，完成信息的传输。

本实用新型的有益效果是，由于采用了一具有标准SIM卡的尺寸的卡体以及集成在标准SIM卡的尺寸空间内的微型化感应线圈天线、有源负载调制解调器、NFC编解码处理器和MCU安全芯片、2.4GHz微带射频天线和2.4GHz射频收发器来构成手机用户识别卡；且卡体上设有SIM卡标准铜制连接触点；微型化感应线圈天线与有源负载调制解调器相连接，有源负载调制解调器与NFC编解码处理器相连接，NFC编解码处理器与MCU安全芯片相连接，MCU安全芯片与SIM卡标准铜制连接触点相连接，2.4GHz射频收发器分别与2.4GHz微带射频天线和MCU安全芯片相连接；其中，所述MCU安全芯片的型号为Z32D576，所述2.4GHz射频收发器为型号NRF24L01的芯片，所述有源负载调制解调器采用型号为BOOSTER DIE的芯片，所述NFC编解码处理器采用型号为AT90SC352208RCV的芯片。使得该手机用户识别卡不仅能完全实现常规SIM/UIM所具备的各种功能，而且可以实现在现有13.56M即ISO14443体系环境下的NFC近场通信功能或移动电子支付，以及利用2.4GHz射频收发器，实现有源RFID或其它无线射频应用。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡不局限于实施例。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图；

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

实施例，参见图1、图2所示，本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，包括一具有标准SIM卡的尺寸的卡体（图中未示出）以及集成在标准SIM卡的尺寸空间内的微型化感应线圈天线1、有源负载调制解调器2、NFC编解码处理器3、MCU安全芯片4、2.4GHz微带射频天线6和2.4GHz射频收发器7；卡体上设有SIM卡标准铜制连接触点5；微型化感应线圈天线1与有源负载调制解调器2相连接，有源负载调制解调器2与NFC编解码处理器3相连接，NFC编解码处理器3与MCU安全芯片4相连接，MCU安全芯片4与SIM卡标准铜制连接触点5相连接，2.4GHz微带射频天线6和2.4GHz射频收发器7相连接，2.4GHz射频收发器7和MCU安全芯片4相连接；其中，所述MCU安全芯片4采用型号为Z32D576的芯片N3，所述2.4GHz射频收发器7采用型号NRF24L01的芯片N4。

所述有源负载调制解调器2采用型号为BOOSTER DIE的芯片N1，所述NFC编解码处理器3采用型号为AT90SC352208RCV的芯片N2。

所述微型化感应线圈天线1的尺寸为10×5×0.5mm或5×5×0.3mm。

本实用新型所涉及的支持近距离感应耦合的手机用户识别卡的技术原理，是依据于在先专利（专利号：ZL200410036263.4）“带无线射频通信功能的手机智能卡及配套的外围处理装置”。在先专利公开了一种带无线射频通信功能的手机智能卡，该卡符合ISO7816标准，能完全实现常规SIM/UIM所具备的各种功能，在此基础上，卡体内还增设有射频收发天线以及射频收发电路，卡中CPU的控制软件一方面利用射频功能与相配套的外围处理装置以非接触方式进行短距离数据通信，另一方面，通过手机ISO7816接口及APDU协议来协调控制手机，亦可利用手机的STK功能及手机屏幕和键盘来实现人卡交互或机卡交互，这样，手机就能兼作各种非接触IC卡使用去实现诸如小额支付之类的应用，特别需要指出的是，用卡过程所产生的信息和介入(鉴权时输入密码)是在持卡人的手机上实现的，总之，这种手机智能卡能给使用者带来极大的方便。

本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，是使用芯片型号为BOOSTER DIE的有源负载调制解调器、芯片型号为AT90SC352208RCV的NFC编解码处理器、型号为Z32D576的MCU安全芯片和芯片型号为NRF24L01的2.4GHz射频收发器来实现ISO14443A/B近距离感应耦合和无线射频信号收发，它在标准SIM卡的尺寸空间内，集成微型化的感应线圈天线、有源负载调制解调器、NFC编解码处理器、MCU安全芯片、2.4GHz微带射频天线和2.4GHz射频收发器；卡体上采用了SIM卡标准铜制连接触点来连接移动终端手机的SIM卡卡座；整个卡片采用SIP封装工艺，与普通SIM卡电气性能完全兼容，可以替代或更新原SIM可以实现在现有13.56M即ISO14443体系环境下的NFC近场通信功能或移动电子支付，并利用2.4GHz射频收发器，实现有源RFID或其它无线射频应用。

本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，采用了微型化感应线圈天线1，是采用一定工艺制造的微型化的线圈天线，尺寸10×5×0.5mm或5×5×0.3mm，集成在标准SIM卡内。感应线圈天线用于接收感应卡片识别器或读卡器的电磁信号，也完成发送解码处理后的信号，调制后，以电流的形式，通过本感应线圈天线以磁场信号传递给卡片识别器或读卡器。

本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，有源负载调制解调器2采用法国Inside公司的BOOSTER芯片N1，是一种通过感应耦合的有源负载调制解调器。与原始ISO14443协议的技术原理不同的是，它通过接收和发送感应线圈天线的信号提取信号周期并同步内部的震荡器，完成信号的解调制。以及在有源负载调制电路的的配合下，完成信号的调制，将处理后的信号通过放大施加到感应线圈天线。数据接口负责将解调的数字信号发送给上级的解码处理装置，或接收上级编码处理装置传送来的数据。

有源负载调制解调器功能描述：完成磁信号的入场检测和调制/解调。一次刷卡流程：当卡片进入13.56MHZ磁场内时，卡体内的微型化的感应线圈天线感应到的信号，经有源负载调制解调器2把磁信号放大后解调出数据，通过三线接口或DCLB接口送给NFC编解码处理器3解码。调制功能：当卡体在场区内时，有源负载调制解调器2把NFC编解码处理器3通过三线接口或DCLB接口传输来的数据进行调制并转换成电信号并放大后送到天线发射。

本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，NFC编解码处理器3采用ATMEL公司的安全处理器芯片N2，型号为AT90SC352208RCV，完成把从有源负载调制解调器2传送来的信号进行解码，并把解码数据按ISO14443A/B协议进行协议解析，解析后的数据视应用需求可以自行处理或传送给上级的MCU安全芯片4处理；可接收由上级的MCU安全芯片4传送来的数据或指令，如果需要发送给读卡设备的数据则经编码后传送给有源负载调制解调器2通过磁通道发送给读卡器设备。

NFC编解码处理器3具有如下功能，功能一：完成13.56MHZ数据码流的编解码及ISO1444A或B的空口协议实现；NFC编解码处理器3把有源负载调制解调器2通过三线接口或DCLB接口传输来的码流进行解码并按ISO14443A或B类协议进行协议解析，接着按ISO14443A或B类协议通过三线接口或DCLB接口提交反馈数据给有源负载调制解调器2调制传回读卡器或阅读设备；功能二：磁通道交易数据的存贮和应用的逻辑实现。

本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，MCU安全芯片4采用国民技术公司的处理器安全芯片N3，型号为Z32D576，它是本实用新型的数据处理核心装置；它完成手机用户识别卡电信部分的所有功能，可以通过读卡器接口对下级MCU（即NFC编解码处理器3内的MCU）进行控制和数据下载读取，还可以处理NFC编解码处理器3传来的NFC交易信息，并将处理后的信息，通过SPI接口连接芯片型号为NRF24L01的2.4GHz射频收发器与周边的读卡装置实现无线射频通信，通过ISO7816接口和卡体上的SIM卡标准铜制连接触点，完成与移动终端手机的通信。

本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，2.4GHz射频收发器7使用Nordic公司的型号为NRF24L01的芯片N4。2.4GHz射频收发器7通过SIP接口与MCU安全芯片4连接，2.4GHz射频收发器7连接SIM卡体基板上的2.4GHz微带射频天线6，组成一个2.4GHz无线射频信号的发送与接收单元，可与周边的读卡装置进行近距离射频通信，完成信息的采集或射频应用功能。

本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，设置有SIM卡标准铜制连接触点5，通过SIM卡标准铜制连接触点5连接移动终端手机的SIM卡卡座，获得电源供给和完成信号的传输。卡体基板采用BT材料FPC工艺，基板厚度0.15-0.26mm，在基板上安装所有芯片和元件，包括晶体谐振器、感应线圈天线、微带射频天线和外围器件。卡片采用SIP工艺，压铸完成一个标准尺寸大小的SIM整卡。

本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，是以MCU安全芯片4为核心，分别连接两路无线数据通信系统，一路是具有ISO14443A/B协议处理能力模拟前端（即有源负载调制解调器）和NFC编解码处理器，通过微型化感应线圈天线1实现感应耦合，完成对ISO14443A/B协议的解析与处理；另一路是2.4GHz射频收发器芯片，它通过SIP接口与MCU安全芯片4连接，2.4GHz射频收发器芯片连接SIM卡体基板上的2.4GHz微带射频天线6，组成一个2.4GHz无线射频信号的发送与接收单元，可与周边的读卡或射频电子标签识别装置进行近距离射频通信，完成信息的采集或射频应用功能。

系统上电后，型号为Z32D576的MCU安全芯片置复位，启动片内程序开始工作，MCU安全芯片再通过连接信号，分别对NFC编解码处理器的芯片AT90SC352208RCV置复位和对型号为NRF24L01的2.4GHz射频收发器芯片置复位，NFC编解码处理器的芯片AT90SC352208RCV再通过连接信号，对有源负载调制解调器设置初始化，完成整个卡片的启动过程。

在移动电子支付的刷卡交易时，微型化感应线圈天线感应到的卡片识别器或读卡器的电磁信号经有源负载调制解调器解调，数据传送到NFC编解码处理器解码，解码后的交易数据或打包成一个交易记录存储在NFC编解码处理器的RAM空间内，或接收下一级MCU安全芯片的指令，将数据包发送给下一级MCU安全芯片。MCU安全芯片通过ISO7810接口，向移动终端手机屏幕发送主动式数据交易显示，或由移动终端手机通过ISO7810接口，向MCU安全芯片发送读卡指令，MCU安全芯片读取存储在NFC编解码处理器的RAM空间内的交易记录，并把数据反馈到移动终端手机端，在移动终端手机的屏幕上显示。

当进入2.4GHz应用环境下，比如型号为NRF24L01的2.4GHz射频收发器感应到外界的射频应用信号时，会启动MCU安全芯片相应的处理程序，MCU安全芯片会把内置的RFID信息通过型号为NRF24L01的2.4GHz射频收发器发送给外界的射频电子标签识别器；或者型号为NRF24L01的2.4GHz射频收发器也可以采用自身的射频应用协议，与周边的读卡装置，进行无线通信，完成信息的传输。

上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，其特征在于：包括一具有标准SIM卡的尺寸的卡体以及集成在标准SIM卡的尺寸空间内的微型化感应线圈天线、有源负载调制解调器、NFC编解码处理器、MCU安全芯片、2.4GHz微带射频天线和2.4GHz射频收发器；卡体上设有SIM卡标准铜制连接触点；微型化感应线圈天线与有源负载调制解调器相连接，有源负载调制解调器与NFC编解码处理器相连接，NFC编解码处理器与MCU安全芯片相连接，MCU安全芯片与SIM卡标准铜制连接触点相连接，2.4GHz射频收发器分别与2.4GHz微带射频天线和MCU安全芯片相连接；其中，所述MCU安全芯片的型号为Z32D576，所述2.4GHz射频收发器为型号NRF24L01的芯片。

2.根据权利要求1所述的支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，其特征在于：所述有源负载调制解调器采用型号为BOOSTER DIE的芯片，所述NFC编解码处理器采用型号为AT90SC352208RCV的芯片。

3.根据权利要求1所述的支持感应耦合和射频通信的手机用户识别卡，其特征在于：所述微型化感应线圈天线的尺寸为10×5×0.5mm或5×5×0.3mm。