CN205249240U - 一种用于射频sim卡的低频信号检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及检测电路领域，提供了一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路。该检测电路包括：感应线圈、匹配电路、低通滤波电路和信号放大电路。其中，感应线圈可耦合低频磁场发出的信号，将信号转化成电流；匹配电路连接感应线圈两端，包括第一电容和第二电容，用于降低耦合进入线圈中的电流在传输时的损耗；低通滤波电路包括第一电阻、第三电容、第二电阻、第四电容，用于过滤高频信号留下低频信号；信号放大电路包括第三电阻、第四电阻和信号放大器，用于将传输造成衰减的电流放大。本实用新型电路具有较高的抗干扰能力，可接收低频信号并将SIM卡的通信距离控制在10cm范围之内。

Description

一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路

【技术领域】

本实用新型涉及检测电路领域，尤其涉及一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路。

【背景技术】

随着科技的不断发展，移动通信设备成为普遍的大众消费品，该设备的使用离不开SIM卡(SubscriberIdentityModule，用户识别模块)。为满足人们不断提高的移动通信终端使用体验，具备多种新功能的SIM卡被开发并投入使用，带低频磁通信的射频SIM卡就是其中的一例。带低频磁通信的射频SIM卡是具有射频通信、低频磁通信和低频磁感应强度检测功能的SIM卡，包括卡体及卡体内的集成电路。

当带低频磁通信的射频SIM卡作为公交乘车卡、门禁通信卡、信用卡、小额支付卡、考勤卡等智能卡使用时，其工作原理是：读卡器和射频SIM卡之间通过低频通道进行交易距离控制，通过射频通道进行交易。为了避免误读卡操作，射频SIM卡需要进入读卡器一定的区域范围内，才能开启交易的功能。利用低频磁感应强度检测，可以有效的将不同类型的移动通信终端与读卡器之间的距离控制在一定区域范围内。不同的手机由于内部结构不同，对信号屏蔽能力的强弱也不同，会导致有些射频SIM卡用于不同的手机中时，对应的实际刷卡效果也不同。如何能够提高射频SIM卡的抗干扰能力，并将SIM卡的通信距离控制在安全交易的范围之内是射频SIM卡低频信号检测电路设计仍需考虑的问题。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路，具有较高的抗干扰能力，可接收低频信号并将SIM卡的通信距离控制在10cm范围之内。

为解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：

一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路，所述检测电路包括：感应线圈，用于耦合低频磁场发出的信号，将所述信号转化成电流；

匹配电路，用于降低耦合进入线圈中的电流在传输时的损耗，所述匹配电路连接感应线圈两端，包括第一电容和第二电容，所述第一电容与感应线圈的一端相连后接地，所述第二电容与感应线圈的另一端相连后接地；

低通滤波电路，用于过滤高频信号留下低频信号，包括第一电阻、第三电容、第二电阻、第四电容，所述第一电阻一端与第一电容的非接地端相连，另一端与第三电容的非接地端相连，所述第二电阻一端与第二电容的非接地端相连，另一端与第四电容的非接地端相连，所述第三电容一端与第一电阻相连，另一端接地，所述第四电容一端与第二电阻相连，另一端接地；

信号放大电路，用于将传输造成衰减的电流放大，包括第三电阻、第四电阻和信号放大器，所述第三电阻一端与第三电容的非接地端相连，另一端与信号放大器的正输入端相连，所述第四电阻一端与信号放大器的正输入端相连，另一端与信号放大器的输出端相连，所述信号放大器负输入端与第四电容的非接地端相连。

较佳地，所述感应线圈的形状与SIM卡的形状和大小匹配，为圆形、矩形、弧形、W形、S形或棍状。

较佳地，所述感应线圈用陶瓷、磁性材料或铜质材料制成。

较佳地，所述感应线圈电感值L的取值范围为1uH≤L≤10uH。

较佳地，所述感应线圈品质因数Q的取值范围为10≤Q≤30。

较佳地，所述感应线圈品质因数Q为20。

较佳地，所述第一电阻R1的取值范围为5Ω≤R1≤100Ω。

较佳地，所述第一电阻R1为10Ω。

较佳地，所述第二电阻R2的取值范围为5Ω≤R2≤100Ω。

较佳地，所述第二电阻R2为10Ω。

本实用新型的有益效果在于：提供了一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路。该检测电路包括：感应线圈、匹配电路、低通滤波电路和信号放大电路。其中，感应线圈可耦合低频磁场发出的信号，将信号转化成电流；匹配电路连接感应线圈两端，包括第一电容和第二电容，用于降低耦合进入线圈中的电流在传输时的损耗；低通滤波包括第一电阻、第三电容、第二电阻、第四电容，用于过滤高频信号留下低频信号；信号放大电路包括第三电阻、第四电阻和信号放大器，用于将传输造成衰减的电流放大。本实用新型电路具有较高的抗干扰能力，可接收低频信号并将SIM卡的通信距离控制在10cm范围之内。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路的电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路的检测结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，为本实用新型实施例1一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路的电路结构示意图，该检测电路包括：

感应线圈10，用于耦合低频磁场发出的信号，将所述信号转化成电流；

匹配电路20，用于降低耦合进入线圈中的电流在传输时的损耗，所述匹配电路20连接感应线圈10两端，包括第一电容C1和第二电容C2，所述第一电容C1与感应线圈20的一端相连后接地，所述第二电容C2与感应线圈10的另一端相连后接地；

低通滤波电路30，用于过滤高频信号留下低频信号，包括第一电阻R1、第三电容C3、第二电阻R2、第四电容C4，所述第一电阻R1一端与第一电容C1的非接地端相连，另一端与第三电容C3的非接地端相连，所述第二电阻R2一端与第二电容C2的非接地端相连，另一端与第四电容C4的非接地端相连，所述第三电容C3一端与第一电阻R1相连，另一端接地，所述第四电容C4一端与第二电阻R2相连，另一端接地；

信号放大电路40，用于将传输造成衰减的电流放大，包括第三电阻R3、第四电阻R4和信号放大器A，所述第三电阻R3一端与第三电容C3的非接地端相连，另一端与信号放大器A的正输入端相连，所述第四电阻R4一端与信号放大器A的正输入端相连，另一端与信号放大器A的输出端相连，所述信号放大器A负输入端与第四电容C4的非接地端相连。

下面将结合具体实施例对该检测电路的设计过程进行进一步的说明：

(1)感应线圈10的设计：感应线圈10的形状与SIM卡2的形状和大小匹配，可以为圆形、矩形、弧形、W形、S形、棍状或其他不规则形状，材料可以为陶瓷、磁性材料、铜质材料等具有磁感应功能的材料制成，感应线圈10的匝数由SIM卡2的PCB板层数控制，同时应保证该感应线圈10电感值L的取值范围为1uH≤L≤10uH，品质因数Q的取值范围为10≤Q≤30，品质因数Q的优选值为20；

(2)匹配电路20的设计：根据低频信号发射端的载波频率f，以及谐振公式f＝1/2π√LC，计算第一电容C1和第二电容C2的值。载波频率f取值为4MHz或8MHz，感应线圈10的电感值L取值为5uH，代入公式f＝1/2π√LC计算可得到第一电容C1和第二电容C2的值，且C1＝C2，该计算值为第一电容C1和第二电容C2的理想值，在实际电路设计中还需要不断微调第一电容C1和第二电容C2的值，直至用示波器测得第一电容C1和第二电容C2的信号频率与载波频率f一致；

(3)低通滤波电路30的设计：根据数据的码率和载波频率设置低通滤波器的截止频率f_p，当码率和载波频率差异较大时候，可选择码率的5倍到10倍作为截止频率，例如对2K码率，2M载波而言，可选择10KHz作为低通滤波器的截止频率f_p，根据设置的低通滤波器的截止频率f_p计算出所需的时间常数，利用公式f_p＝1/2πRC，第一电阻R1与第二电阻R2为耗能元器件，故取值范围为5Ω≤R1≤100Ω，5Ω≤R2≤100Ω，优选值为R1＝R2＝50Ω，例如，当截止频率f_p取值为15KHz时，计算得到第三电容C3和第四电容C4的值为C3＝C4＝2.08nF，在选定截止频率f_p后，可以得到多组第一电阻R1、第三电容C3和第二电阻R2、第四电容C4的值，由于该低通滤波电路30介于匹配电路20和信号放大电路40之间，该低通滤波电路30的与输入端与匹配电路20的输出端相连，此时该低通滤波电路30可等效为匹配电路20的负载，要求其内阻值越大越好，该低通滤波电路30的与输出端与信号放大电路40的输入端相连，此时该低通滤波电路30可等效为信号放大电路40的输入源，要求其内阻值越小越好，故第一电阻R1、第三电容C3和第二电阻R2、第四电容C4的选值存在最优值的选择过程；

(4)信号放大电路40的设计：根据信号放大电路40的原理可知第一输出电流I_out1和第二输出电流I_out2满足关系式I_out2＝(R4/R3)I_out1，因此只需调整第三电阻R3与第四电阻R4的比值，即可调整控制放大倍数。

本实用新型提供一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路，包括：感应线圈10、匹配电路20、低通滤波电路30和信号放大电路40，其中，感应线圈10可耦合低频磁场发出的信号，将信号转化成电流；匹配电路20连接感应线圈10两端，包括第一电容C1和第二电容C2，用于降低耦合进入线圈中的电流在传输时的损耗；低通滤波电路30，包括第一电阻R1、第三电容C3、第二电阻R2、第四电容C4，用于过滤高频信号留下低频信号；信号放大电路40包括第三电阻R3、第四电阻R4和信号放大器A，用于将传输造成衰减的电流放大。该低频信号检测电路具有较高的抗干扰能力，可接收低频信号并将SIM卡的通信距离控制在10cm范围之内。

实施例2

如图2所示，为本实用新型实施例2一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路的检测结构示意图，该低频信号检测电路的检测结构包括低频信号发射端1和一带有低频信号检测电路的SIM卡2，低频信号发射端1可发射1MHz，2MHz，4MHz和8MHz的载波磁场，SIM卡2中的低频信号检测电路首先通过感应线圈10将低频载波磁场耦合形成电流，再进过匹配电路20降低耦合进入线圈中的电流在传输时的损耗，低通滤波电路30用于过滤高频信号留下低频信号，最后经过信号放大电路40将传输造成衰减的电流放大。

该低频信号检测电路的检测结构设计合理，每个部分相互配合使得射频SIM卡具有较高的抗干扰能力，能将射频SIM卡的通信距离控制在合理的范围之内。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于射频SIM卡的低频信号检测电路，其特征在于，所述检测电路包括：

感应线圈，用于耦合低频磁场发出的信号，将所述信号转化成电流；

匹配电路，用于降低耦合进入线圈中的电流在传输时的损耗，所述匹配电路连接感应线圈两端，包括第一电容和第二电容，所述第一电容与感应线圈的一端相连后接地，所述第二电容与感应线圈的另一端相连后接地；

低通滤波电路，用于过滤高频信号留下低频信号，包括第一电阻、第三电容、第二电阻、第四电容，所述第一电阻一端与第一电容的非接地端相连，另一端与第三电容的非接地端相连，所述第二电阻一端与第二电容的非接地端相连，另一端与第四电容的非接地端相连，所述第三电容一端与第一电阻相连，另一端接地，所述第四电容一端与第二电阻相连，另一端接地；

信号放大电路，用于将传输造成衰减的电流放大，包括第三电阻、第四电阻和信号放大器，所述第三电阻一端与第三电容的非接地端相连，另一端与信号放大器的正输入端相连，所述第四电阻一端与信号放大器的正输入端相连，另一端与信号放大器的输出端相连，所述信号放大器的负输入端与第四电容的非接地端相连。

2.根据权利要求1所述的用于射频SIM卡的低频信号检测电路，其特征在于，所述感应线圈的形状与SIM卡的形状和大小匹配，为圆形、矩形、弧形、W形、S形或棍状。

3.根据权利要求1所述的用于射频SIM卡的低频信号检测电路，其特征在于，所述感应线圈用陶瓷、磁性材料或铜质材料制成。

4.根据权利要求1所述的用于射频SIM卡的低频信号检测电路，其特征在于，所述感应线圈电感值L的取值范围为1uH≤L≤10uH。

5.根据权利要求1所述的用于射频SIM卡的低频信号检测电路，其特征在于，所述感应线圈品质因数Q的取值范围为10≤Q≤30。

6.根据权利要求5所述的用于射频SIM卡的低频信号检测电路，其特征在于，所述感应线圈品质因数Q为20。

7.根据权利要求1所述的用于射频SIM卡的低频信号检测电路，其特征在于，所述第一电阻R1的取值范围为5Ω≤R1≤100Ω。

8.根据权利要求7所述的用于射频SIM卡的低频信号检测电路，其特征在于，所述第一电阻R1为10Ω。

9.根据权利要求1所述的用于射频SIM卡的低频信号检测电路，其特征在于，所述第二电阻R2的取值范围为5Ω≤R2≤100Ω。

10.根据权利要求9所述的用于射频SIM卡的低频信号检测电路，其特征在于，所述第二电阻R2为10Ω。