CN207233006U - 一种天线开关电路及智能卡 - Google Patents

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Abstract

本实用新型适用于智能卡通信技术领域，提供了一种天线开关电路及智能卡。本实用新型提供的天线开关电路中，开关电路连接在线圈与非接触芯片之间，该开关电路根据控制信号控制非接触芯片交流信号的通断。这样，若智能卡中存在线圈复用或线圈区域重叠时，可利用天线开关电路实现线圈的通断或切换，使得不同功能模式的通信信道之间不会相互，提高通信质量，并在存在取电电路的情况下，使得取电电路达到最佳的取电状态。

Description

一种天线开关电路及智能卡
技术领域
本实用新型属于智能卡通信技术领域，尤其涉及一种天线开关电路及智能卡。
背景技术
现有技术中，智能卡的非接触芯片与线圈直接相连，如图1所示。在进行非接触通信时，需要把智能卡放置在读卡器的射频场中，非接触式智能卡芯片的电路通过线圈取电，进而与读卡器通信。
随着智能卡应用的发展，一些应用需要在原有卡电路功能上复合其他功能，如在智能卡上设置显示屏，显示OTP或dCVV码等。这样，有可能在一个智能卡上设置多组线圈以适用不同用途，也可能需要原有线圈复用到两个或多个芯片使用，而线圈的复用或线圈区域的重叠会影响到通信质量、取电电路的效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种天线开关电路，旨在解决现有技术中、具有多功能的智能卡由于线圈的复用或线圈区域的重叠而影响通信质量、取电电路的效率的问题。
本实用新型是这样实现的，一种天线开关电路，所述天线开关电路包括线圈、开关电路和非接触芯片，所述开关电路又包括二极管整流桥模块和控制所述非接触芯片的交流信号通断的开关模块。
其中，所述二极管整流桥模块的两个输入端可连接在所述线圈与所述非接触芯片之间的线路上，所述二极管整流桥模块的正输出端可连接所述开关模块的第一端，所述二极管整流桥模块的负输出端接地，所述开关模块的第二端接地，所述开关模块的控制端连接控制信号。
进一步地，所述二极管整流桥模块可以是由四个二极管组成的整流桥电路；所述开关模块是NMOS管，所述开关模块的第一端、所述开关模块的第二端、所述开关模块的控制端分别为所述NMOS管的漏极、源极、栅极。
更进一步地，所述开关电路还可以包括电阻R1，所述电阻R1连接在所述NMOS管Q1的漏极和栅极之间。
其中，所述开关电路与所述非接触芯片可以并联连接。
其中，所述开关电路与所述非接触芯片也可以并联连接。
其中，在所述开关电路与所述非接触芯片之间，还可以包括阻断直流信号的后端电容匹配电路。
进一步地，所述后端电容匹配电路可以包括：第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；所述第二电容C2和所述第三电容C3分别与所述非接触芯片串联、且分别位于所述非接触芯片的两端，所述第一电容C1与所述第二电容C2、所述第三电容C3和所述非接触芯片并联。
本实用新型的另一目的在于，还提供了一种智能卡，包括基板，所述智能卡还包括如上所述的天线开关电路。
本实用新型提供的天线开关电路中，开关电路连接在线圈与非接触芯片之间，该开关电路根据控制信号控制非接触芯片交流信号的通断。这样，若智能卡中存在线圈复用或线圈区域重叠时，可利用天线开关电路实现线圈的通断或切换，使得不同功能模式的通信信道之间不会相互，提高通信质量，并在存在取电电路的情况下，使得取电电路达到最佳的取电状态。
附图说明
图1是现有技术提供的智能卡中，非接触芯片与线圈的连接示意图；
图2是本实用新型实施例二提供的天线开关电路的一种原理图；
图3是本实用新型实施例二提供的天线开关电路的一种电路图；
图4是本实用新型实施例二提供的天线开关电路的另一种原理图；
图5是本实用新型实施例二提供的后端电容匹配电路的电路图；
图6是本实用新型实施例三提供的天线开关电路的原理图；
图7是本实用新型实施例三提供的天线开关电路的电路图；
图8是本实用新型实施例五提供的智能卡的原理图；
图9是本实用新型实施例六提供的智能卡的一种原理图；
图10是本实用新型实施例六提供的智能卡的另一种原理图。
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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
针对现有技术智能卡存在的问题，本实用新型提供了一种天线开关电路，该天线开关电路中，开关电路连接在智能卡的线圈与智能卡的非接触芯片之间，该开关电路根据控制信号控制非接触芯片交流信号的通断。以下将结合实施例详细说明：
实施例一
本实用新型实施例一提供了一种天线开关电路。包括线圈、开关电路和非接触芯片，开关电路与非接触芯片并联或串联。
进一步地，开关电路又包括二极管整流桥模块和控制非接触芯片的交流信号通断的开关模块。
更进一步地，二极管整流桥模块的两个输入端连接在线圈与非接触芯片之间的线路上，二极管整流桥模块的正输出端连接开关模块的第一端，二极管整流桥模块的负输出端接地，开关模块的第二端接地，开关模块的控制端连接控制信号。
实施例一中，二极管整流桥模块可以是由四个二极管组成的整流桥电路；开关模块可以是NMOS管，开关模块的第一端、开关模块的第二端、开关模块的控制端分别为NMOS管的漏极、源极、栅极。
为了实现直流阻断，实施例一中，在开关电路和非接触芯片之间，还可包括后端电容匹配电路，用于阻断直流信号。
本实用新型实施例一提供的天线开关电路中，开关电路连接在线圈与非接触芯片之间，该开关电路根据控制信号控制非接触芯片交流信号的通断。这样，若智能卡中存在线圈复用或线圈区域重叠时，可利用天线开关电路实现线圈的通断或切换，使得不同功能模式的通信信道之间不会相互，提高通信质量，并在存在取电电路的情况下，使得取电电路达到最佳的取电状态。
实施例二
本实用新型实施例二提供了一种天线开关电路。如图2所示。该天线开关电路包括线圈L、开关电路1和非接触芯片2，开关电路1与非接触芯片2串联，开关电路1与非接触芯片2可以不共地。
进一步地，如图3所示，开关电路1又包括二极管整流桥模块11和控制非接触芯片2的交流信号通断的开关模块12。
更进一步地，二极管整流桥模块11的第一输入端连接线圈L的内圈引出端子B，二极管整流桥模块11的第二输入端连接非接触芯片2，二极管整流桥模块11的负输出端接地GND，二极管整流桥模块11的正输出端连接开关模块12的第一端，开关模块12的第二端接地GND，开关模块12的控制端连接控制信号RFCtrl。
实施例二中，二极管整流桥模块11可以是由四个二极管组成的整流桥电路UR1；开关模块12可以是NMOS管Q1，开关模块12的第一端、开关模块的第二端、开关模块的控制端分别为NMOS管Q1的漏极、源极、栅极。
图3所示电路的工作原理是：当开关模块12的控制端的控制信号RFCtrl小于NMOS管Q1的开启电压时，NMOS管Q1处于关断状态。在高频电路中，NMOS管Q1此时等效为NMOS管Q1输出电容COSS(如3.5pF)。线圈L输出的交流电的流动方向为：SWA→二极管(正向)→Vd→Coss→GND→二极管(正向)→SWB或SWB→二极管(正向)→Vd→Coss→GND→二极管(正向)→SWA。NMOS管Q1输出电容Coss会逐渐充满电，达到平衡后，NMOS管Q1输出电容Coss的电压约等于线圈L输出的交流电的电压峰值，二极管整流桥模块11的二极管基本处于反向偏置状态，二极管的等效作用为二极管反向电容CR(如0.2pF)。也就是说，当控制信号RFCtrl为低电平时，开关电路1可以等效为二极管反向电容CR与NMOS管Q1输出电容COSS的串联。开关电路1关闭绝大部分的交流信号。在器件选型上，选择二极管反向电容CR小、二极管反向电流IR小的二极管，NMOS管Q1输出电容Coss低、NMOS管Q1漏电流IDSS小的NMOS管，使得开关电路1的高频阻抗尽量大。
当控制信号RFCtrl的驱动电压信号大于或等于NMOS管Q1的开启电压时，NMOS管Q1开启，NMOS管Q1此时等效为导通电阻Rds(on)，线圈L输出的交流电的流动方向为：SWA→二极管(正向)→Vd→Rds(on)→GND→二极管(正向)→SWB或SWB→二极管(正向)→Vd→Rds(on)→GND→二极管(正向)→SWA。开关电路1等效为2*VF(VF为二极管正向导通压降)和导通电阻Rds(on)，交流电可以通过开关电路1。器件选型上，选择二极管正向导通压降VF小的二极管，导通电阻Rds(on)小的NMOS管，使得开关电路1的导通损耗尽量小。
为了实现直流阻断，实施例二中，在开关电路1和非接触芯片2之间，还可包括后端电容匹配电路3，如图4所示。
进一步地，如图5所示，后端电容匹配电路3可包括：第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3。其中，第二电容C2和第三电容C3分别与非接触芯片2串联、且分别位于非接触芯片2的两端，第一电容C1与第二电容C2、第三电容C3和非接触芯片2并联。
实施例三
本实用新型实施例三提供了一种天线开关电路。如图6所示。该天线开关电路包括线圈L、开关电路1和非接触芯片2，开关电路1与非接触芯片2并联，开关电路1与非接触芯片2可以不共地。
进一步地，如图7所示，开关电路1又包括二极管整流桥模块11和控制非接触芯片2的交流信号通断的开关模块12。
更进一步地，二极管整流桥模块11的第一输入端和第二输入端并联在线圈与非接触芯片之间的线路上，二极管整流桥模块11的负输出端接地GND，二极管整流桥模块11的正输出端连接开关模块12的第一端，开关模块12的第二端接地GND，开关模块12的控制端连接控制信号RFCtrl。
实施例三中，二极管整流桥模块11可以是由四个二极管组成的整流桥电路UR1；开关模块12可以是NMOS管Q1，开关模块12的第一端、开关模块的第二端、开关模块的控制端分别为NMOS管Q1的漏极、源极、栅极。
与图3所示的电路不同的是，在图7中，二极管整流桥模块11是并联在线圈L与非接触芯片2之间的线路上的，这样，当控制信号RFCtrl小于NMOS管Q1的开启电压时，线圈L输出的交流电可正常流入非接触芯片2，而当控制信号RFCtrl大于或等于NMOS管Q1的开启电压时，线圈L输出的交流电被旁路，交流电不会流入非接触芯片2，非接触芯片2接收不到线圈信号。
为了实现直流阻断，实施例三中，在开关电路1和非接触芯片2之间，还可包括后端电容匹配电路3，其详细的电路如图5所示，不赘述。
另外，实施例三中，开关电路1还可包括：电阻R1，电阻R1连接在NMOS管Q1的漏极和栅极之间。这样，Vd电平会导致NMOS管Q1导通，即是说，开关电路1默认是在导通状态。
实施例四
本实用新型实施例四提供了一种智能卡。该智能卡包括基板、以及如实施例一、实施例二、或实施例三所述的天线开关电路，不赘述。
实施例五
本实用新型实施例五提供了一种智能卡，该智能卡存在线圈复用，如图8所示。
具体来说，该智能卡包括基板、以及实施例二所述的开关电路1。具体来说，该智能卡包括一个线圈L、至少两个非接触芯片2、以及至少两个实施例二所述的开关电路1，至少两个开关电路1分别一一对应的连接在线圈L与相应的非接触芯片2之间，不赘述。
实施例六
本实用新型实施例六提供了一种智能卡，该智能卡存在多个线圈，如图9和图10所示。
具体来说，该智能卡包括基板、以及实施例三所述的开关电路1。具体来说，该智能卡包括一个非接触芯片2、至少两个线圈、以及至少两个实施例二或实施例三所述的开关电路1，至少两个开关电路1分别一一对应的连接在相应的线圈L与非接触芯片2之间，不赘述。
综上所述，本实用新型提供的天线开关电路中，开关电路连接在线圈与非接触芯片之间，该开关电路根据控制信号控制非接触芯片交流信号的通断。这样，若智能卡中存在线圈复用或线圈区域重叠时，可利用天线开关电路实现线圈的通断或切换，使得不同功能模式的通信信道之间不会相互，提高通信质量，并在存在取电电路的情况下，使得取电电路达到最佳的取电状态。具体地，该开关电路可并联或串联在智能卡的线圈与非接触芯片之间，且电路采用基本元器件搭建，结构简单，成本低，可以选择极小的元件封装，以适应智能卡的厚度要求。此外，该开关电路采用电压信号作为控制信号，耗电极低，适用于智能卡的应用。
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 (9)

1.一种天线开关电路，其特征在于，所述天线开关电路包括线圈、开关电路和非接触芯片，所述开关电路又包括二极管整流桥模块和控制所述非接触芯片的交流信号通断的开关模块。
2.如权利要求1所述的天线开关电路，其特征在于，所述二极管整流桥模块的两个输入端连接在所述线圈与所述非接触芯片之间的线路上，所述二极管整流桥模块的正输出端连接所述开关模块的第一端，所述二极管整流桥模块的负输出端接地，所述开关模块的第二端接地，所述开关模块的控制端连接控制信号。
3.如权利要求2所述的天线开关电路，其特征在于，所述二极管整流桥模块是由四个二极管组成的整流桥电路；
所述开关模块是NMOS管，所述开关模块的第一端、所述开关模块的第二端、所述开关模块的控制端分别为所述NMOS管的漏极、源极、栅极。
4.如权利要求3所述的天线开关电路，其特征在于，所述开关电路还包括电阻R1，所述电阻R1连接在所述NMOS管Q1的漏极和栅极之间。
5.如权利要求1所述的天线开关电路，其特征在于，所述开关电路与所述非接触芯片并联连接。
6.如权利要求1所述的天线开关电路，其特征在于，所述开关电路与所述非接触芯片串联连接。
7.如权利要求1所述的天线开关电路，其特征在于，在所述开关电路与所述非接触芯片之间，还包括阻断直流信号的后端电容匹配电路。
8.如权利要求7所述的天线开关电路，其特征在于，所述后端电容匹配电路包括：第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；
所述第二电容C2和所述第三电容C3分别与所述非接触芯片串联、且分别位于所述非接触芯片的两端，所述第一电容C1与所述第二电容C2、所述第三电容C3和所述非接触芯片并联。
9.一种智能卡，包括基板，其特征在于，所述智能卡还包括如权利要求1至8任一项所述的天线开关电路。
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