芯片卡讀取設(shè)備的制造方法
【專利摘要】提出一種芯片卡讀取設(shè)備，其包括以下：芯片卡讀取裝置，所述芯片卡讀取裝置包括數(shù)據(jù)處理電路和讀取天線，所述讀取天線與所述數(shù)據(jù)處理電路耦合，其設(shè)置在所述芯片卡讀取裝置的表面上，以便設(shè)置芯片卡以通過所述讀取天線與所述芯片卡讀取裝置進行通信，其中，所述數(shù)據(jù)處理電路設(shè)計用于處理通過所述讀取天線接收的信號和待通過所述讀取天線發(fā)送的信號中的至少一個。所述芯片卡讀取設(shè)備還包括天線結(jié)構(gòu)，所述天線結(jié)構(gòu)具有天線主體、第一天線和第二天線，所述第二天線與所述第一天線耦合并且由所述第一天線包圍。所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)置并且固定在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上，從而所述讀取天線包圍所述第二天線。
【專利說明】
芯片卡讀取設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及芯片卡讀取設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002 ] 芯片卡以不同的格式--如ID-1和ID-2出現(xiàn)，但也可以包括小得多的應(yīng)答器，如 RFID(無線電射頻識別）應(yīng)答器。相應(yīng)地，在不同的芯片卡之間，天線大小變化顯著，并且適 合于確定的天線大小的讀取裝置可能對于例如小得多的其他天線大小具有差的通信性能。 因此，可能值得期望的是，使設(shè)計用于確定的天線大小的讀取器匹配于例如小得多的其他 天線大小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 提出一種芯片卡讀取設(shè)備，其包括以下：芯片卡讀取裝置，所述芯片卡讀取裝置包 括數(shù)據(jù)處理電路和讀取天線，所述讀取天線與所述數(shù)據(jù)處理電路耦合，其設(shè)置在所述芯片 卡讀取裝置的表面（Fliiche)上，以便設(shè)置芯片卡以通過所述讀取天線與所述芯片卡讀取 裝置進行通信，其中，所述數(shù)據(jù)處理電路設(shè)計用于處理通過讀取天線接收的信號和待通過 所述讀取天線發(fā)送的信號中的至少一個。所述芯片卡讀取設(shè)備還包括天線結(jié)構(gòu)，所述天線 結(jié)構(gòu)具有天線主體、第一天線和第二天線，所述第二天線與所述第一天線耦合并且由所述 第一天線包圍。所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)置并且固定在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上，從而所 述讀取天線包圍所述第二天線。
【附圖說明】
[0004] 在附圖中，相同的附圖標(biāo)記通常在不同視圖中涉及相同的部分。然而，附圖不一定 是按比例的，重點通常在于本發(fā)明的基本思想的闡述。在下面的描述中，參考下面的附圖描 述不同的方面。附圖示出：
[0005] 圖1: 一種通信設(shè)備，其具有讀取裝置(或讀取器)和芯片卡，
[0006] 圖2:如在圖1中示出的讀取器的天線的橫截面的磁場分布，
[0007] 圖3:根據(jù)一種實施方式的芯片卡讀取設(shè)備，
[0008] 圖4:根據(jù)一種實施方式的通信設(shè)備，
[0009] 圖5: -種芯片卡讀取設(shè)備，
[0010]圖6:設(shè)置在P⑶天線上的P⑶升級裝置(Aufriistung)的一種設(shè)置的橫截面的磁場 分布，
[0011]圖7:設(shè)置在PCD天線上的PCD升級裝置的一種設(shè)置的橫截面的磁場分布，所述PCD 天線如此調(diào)諧，使得磁功率分布在不同的位置上，
[0012]圖8:根據(jù)一種實施方式的通信設(shè)備，
[0013] 圖9:圖8中的通信設(shè)備的另一視圖，
[0014] 圖10:根據(jù)另一種實施方式的通信設(shè)備，
[0015] 圖11:圖10中的通信設(shè)備的另一視圖，
[0016] 圖12:根據(jù)另一種實施方式的通信設(shè)備，
[0017]圖13:圖12中的通信設(shè)備的另一視圖，
[0018] 圖14:通信設(shè)備的一個示例，其中，所述PCD升級裝置具有多個內(nèi)部天線。
【具體實施方式】
[0019] 下面的詳細描述涉及附圖，其中，為了進行說明示出了本發(fā)明的特定的細節(jié)和方 面，其中，可以實現(xiàn)本發(fā)明?？梢允褂闷渌矫娌⑶铱梢赃M行結(jié)構(gòu)上的、邏輯上的和電方面 的改變，而不偏離本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明的不同方面不一定相互排斥，因為本發(fā)明的一 些方面可以與本發(fā)明的一個或多個其他方面進行組合，以形成新的方面。
[0020] 圖1示出通信設(shè)備100,所述通信設(shè)備具有讀取裝置102(或讀取器)和芯片卡101。 讀取器具有天線103,其例如設(shè)置在殼體中，所述芯片卡101置于所述殼體上，即在探測區(qū)域 的周圍。讀取天線103可以是圓形的（如所示的那樣)或矩形的并且例如具有5cm至15cm的直 徑(或?qū)挾龋?br>[0021] 所述芯片卡101具有芯片卡模塊104和天線105,以便通過讀取天線103與讀取裝置 102進彳丁通{目。
[0022] 讀取裝置102的天線103例如是大的PCD天線(P⑶-Antenne)，其適合于確定的應(yīng) 用。傳送式讀取器(1^3118口〇1'1：1686〇例如設(shè)計用于與101卡和102卡一起工作并且提供與這 些尺寸的卡的良好通信性能。ID1卡、ID2卡等的尺寸是若干厘米并且可以在IS0/IEC 7810 中找到。然而，這樣的讀取器不是設(shè)計用于與小的RFID(無線電射頻識別）應(yīng)答器通信地進 行工作的。因此，與小的應(yīng)答器的通信的功能性是差的。在一些情形中，良好運行的讀取器 能夠與小的應(yīng)答器進行通信，然而僅僅在讀取器PCD的角部位置處。因此，可能不能夠?qū)崿F(xiàn)： 確保在讀取天線103的整個天線區(qū)域中的成功通信。換言之，由于讀取器的天線（也稱作 PCD，表示"proximity coupling device"（接近式親合裝置））與芯片卡的天線（也稱作 PICC，表示"proximity integrated circuit card"（接近式集成電路卡））之間的受限的親 合因子，所述讀取裝置可能在其中心位置處是盲的并且不能夠與小的應(yīng)答器、即與具有小 天線的芯片卡一一例如RFID應(yīng)答器進行通信。
[0023] 例如13.56MHz處的主動調(diào)制能夠?qū)崿F(xiàn)RFID技術(shù)與ySD卡形式的小裝置的組合，但 可能則不能夠?qū)崿F(xiàn):與中心位置處的具有大的PCD天線（例如大于10x 10cm)的讀取器進行 通信。
[0024] 圖2示出如在圖1中示出的讀取器的天線的橫截面的磁場分布。
[0025] 圍繞構(gòu)成天線的導(dǎo)線形成具有高磁場強度的第一區(qū)域201 (也稱作熱點）。圍繞天 線導(dǎo)線的具有比第一區(qū)域201的磁場強度更低的磁場強度的第二區(qū)域202例如仍可以提供 足夠的磁場強度以確保無線電通信。然而，具有比第二區(qū)域202的磁場強度更低的磁場強度 的第三區(qū)域203和具有甚至還更低的磁場強度的第四區(qū)域204例如不能為無線電通信提供 足夠的磁場強度，從而例如具有設(shè)置在中軸線205處的小天線的芯片卡不能成功地與讀取 器進行通信。
[0026] 所述問題例如可以通過如在圖3中示出的讀取裝置解決。
[0027]圖3示出根據(jù)一種實施方式的芯片卡讀取設(shè)備300。
[0028]所述芯片卡讀取設(shè)備300具有芯片卡讀取裝置301和天線結(jié)構(gòu)302。
[0029]所述芯片卡讀取裝置301具有數(shù)據(jù)處理電路303和讀取天線304,所述讀取天線與 所述數(shù)據(jù)處理電路耦合，所述讀取天線設(shè)置在芯片卡讀取裝置的表面305處，以便設(shè)置芯片 卡以通過所述讀取天線304與所述芯片卡讀取裝置301進行通信，其中，所述數(shù)據(jù)處理電路 303設(shè)計用于處理由讀取天線304接收的信號和待通過讀取天線304發(fā)送的信號中的至少一 個。
[0030] 所述天線結(jié)構(gòu)具有天線主體306、第一天線307和第二天線308,所述第二天線與所 述第一天線307親合并且由所述第一天線307包圍。
[0031]所述天線結(jié)構(gòu)302設(shè)置在芯片卡讀取裝置301的表面305上并且固定在芯片卡讀取 裝置301的表面305上，從而讀取天線304包圍第二天線308。
[0032] 換言之，芯片卡讀取器設(shè)有天線結(jié)構(gòu)（下面也稱作天線升級裝置），所述天線結(jié)構(gòu) 具有至少一個內(nèi)部天線，所述至少一個內(nèi)部天線位于由所述天線結(jié)構(gòu)的外部天線包圍的區(qū) 域以及由讀取天線包圍的區(qū)域內(nèi)。例如，所述內(nèi)部天線可以充當(dāng)將由讀取天線發(fā)射的磁場 聚集到更小的區(qū)域上的集中器。所述天線結(jié)構(gòu)可以視為放大器天線結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在讀取器 上而非芯片卡內(nèi)。
[0033] 應(yīng)注意，當(dāng)所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)置在讀取天線所在的表面上方時，所述讀取天線和所 述第二天線可以位于不同的平面內(nèi)。第一天線和第二天線也不一定位于同一平面內(nèi)（然而， 可以是例如所述天線結(jié)構(gòu)的主體的不同層的一部分）。因此，包圍第二天線的讀取天線或者 第一天線可以視為當(dāng)?shù)诙炀€移動至同一平面時（例如垂直于芯片卡讀取裝置的表面和/ 或垂直于讀取天線的或第二天線的軸線，其中，所述移動路程相對于讀取天線的或第一天 線的直徑是小的，例如小于所述直徑的5%或10%)包圍第二天線的讀取天線/第一天線。包 圍第二天線的讀取天線也可以視為位于芯片卡讀取裝置的通過讀取天線限定的探測區(qū)域 中的第二天線。
[0034]例如設(shè)有可以直接施加到標(biāo)準(zhǔn)RFID讀取器的探測區(qū)域上的天線結(jié)構(gòu)。所述天線結(jié) 構(gòu)具有大的接收器線圈（即外部天線，其具有比讀取天線更小的尺寸)和一個或(多個)更小 的耦合結(jié)構(gòu)（即內(nèi)部天線）。由于所述天線形式，磁場聚焦到熱點（小的耦合結(jié)構(gòu))上，所述熱 點(小的耦合結(jié)構(gòu))例如位于由讀取天線包圍的探測區(qū)域的中心處。
[0035] 應(yīng)注意，第二天線不一定需要由第一天線和讀取天線包圍，而例如僅僅由它們中 的一個包圍或不由它們包圍。第二天線例如設(shè)置在第一天線和/或讀取天線附近并且可以 由它們包圍，或者可能不是這種情形。在這種情形中，例如在天線結(jié)構(gòu)的天線主體的表面上 可以存在標(biāo)記，由此將第二天線附近的一個位置指定為應(yīng)設(shè)置例如具有RFID形狀因子的小 應(yīng)答器的一個位置。例如，通過這種方式可以標(biāo)記天線主體的表面的以下區(qū)域:所述第二天 線設(shè)置在所述區(qū)域下方。
[0036] 相應(yīng)地，根據(jù)一種實施方式設(shè)有芯片卡讀取設(shè)備，其包括以下:芯片卡讀取裝置和 天線結(jié)構(gòu)，所述芯片卡讀取裝置包括數(shù)據(jù)處理電路和讀取天線，所述讀取天線與所述數(shù)據(jù) 處理電路耦合，所述讀取天線設(shè)置在所述芯片卡讀取裝置的表面處，以便設(shè)置芯片卡以通 過所述讀取天線與所述芯片卡讀取裝置進行通信，其中，所述數(shù)據(jù)處理電路設(shè)計用于處理 通過讀取天線接收的信號和待通過所述讀取天線發(fā)送的信號中的至少一個，所述天線結(jié)構(gòu) 具有天線主體、第一天線和第二天線，所述第二天線與所述第一天線耦合并且小于所述第 一天線和所述讀取天線。
[0037] 根據(jù)一種實施方式，所述芯片卡讀取裝置還包括殼體，其中，所述芯片卡讀取裝置 的所述表面是所述殼體的表面。
[0038] 根據(jù)一種實施方式，所述天線主體包括襯底，例如印刷電路板。
[0039] 根據(jù)一種實施方式，所述天線主體包括所述天線結(jié)構(gòu)的殼體。
[0040] (所述天線結(jié)構(gòu)的）所述殼體例如設(shè)置在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上并且 固定在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上。
[0041] 根據(jù)一種實施方式，所述天線結(jié)構(gòu)通過固定單元一一例如包括一個或多個螺釘或 者一個或多個螺母與螺栓裝置中的至少一個一一固定在所述芯片卡讀取裝置的所述表面 上。
[0042] 根據(jù)一種實施方式，所述天線結(jié)構(gòu)通過粘合劑固定在所述芯片卡讀取裝置的所述 表面上。
[0043]根據(jù)一種實施方式，所述第一天線包括一個或多個第一繞組并且所述第二天線包 括一個或多個第二繞組，所述一個或多個第二繞組位于所述一個或多個第一繞組內(nèi)。
[0044] 根據(jù)一種實施方式，所述讀取天線包括一個或多個讀取天線繞組，并且所述第二 天線包括一個或多個第二繞組，并且所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)置以及固定在所述芯片卡讀取裝置的 所述表面上，從而所述一個或多個第二繞組位于所述一個或多個讀取天線繞組內(nèi)。
[0045] 根據(jù)一種實施方式，所述天線結(jié)構(gòu)包括多個第二天線，所述多個第二天線與所述 第一天線耦合并且由所述第一天線包圍，并且所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述芯片卡讀取裝置的 所述表面上并且固定在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上，從而所述讀取天線包圍所述第 二天線。
[0046] 所述天線結(jié)構(gòu)例如設(shè)計用于聚集由所述讀取天線發(fā)射的磁功率。
[0047] 所述天線結(jié)構(gòu)例如設(shè)計用于將由所述讀取天線發(fā)射的磁功率聚集到所述天線結(jié) 構(gòu)的中心區(qū)域(例如相應(yīng)于第二天線)上。
[0048] 根據(jù)一種實施方式，所述天線結(jié)構(gòu)如此設(shè)計，使得所述第一天線從所述讀取天線 接收功率并且將所接收的功率提供給所述第二天線，并且所述第二天線以磁功率形式發(fā)射 所接收的功率。
[0049]根據(jù)一種實施方式，所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上并且 固定在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上，從而所述第一天線位于所述讀取天線上方。
[0050] 所述第一天線和所述讀取天線可以基本上具有相同的大小。
[0051] 根據(jù)一種實施方式，所述第一天線例如大于所述第二天線。
[0052] 根據(jù)一種實施方式，所述天線結(jié)構(gòu)具有用于設(shè)置芯片卡以與所述芯片卡讀取裝置 進行通信的表面，以便通過所述第一天線、所述第二天線和所述讀取天線與所述芯片卡讀 取裝置進行通信。
[0053]根據(jù)一種實施方式，所述第一天線設(shè)計用于將應(yīng)由所述芯片卡讀取裝置發(fā)送(例 如至芯片卡）的信號轉(zhuǎn)發(fā)至所述第二天線并且設(shè)計用于將待由所述芯片卡讀取裝置(例如 從芯片卡)接收的信號轉(zhuǎn)發(fā)至所述讀取天線。
[0054]下面進一步詳細描述實施方式。
[0055]圖4不出根據(jù)一種實施方式的通信設(shè)備400。
[0056] 類似于圖1中的通信設(shè)備100,通信設(shè)備400包括讀取裝置402(或讀取器)和芯片卡 401，其中，所述讀取裝置402包括天線403 (也稱作P⑶天線）。所述天線403通過匹配網(wǎng)絡(luò)405 和濾波器406與讀取器1C(集成單路)404電耦合。
[0057]在該示例中，所述芯片卡401是小的RFID裝置，如果其位于PCD天線403的中心附 近，則其例如不能夠通過PCD天線403與讀取裝置403進行通信。然而，在PCD天線403上方、例 如在讀取器402的探測區(qū)域或探測面上方設(shè)置有PCD升級裝置407,所述探測區(qū)域或所述探 測面通過PCD天線限定。通常也稱作天線結(jié)構(gòu)的PCD升級裝置407具有與PCD天線403的高 (磁)耦合系數(shù)并且如此構(gòu)造，使得它將PCD天線403的磁場聚集到比探測面更小的面積上， 從而能夠通過P⑶升級裝置407和P⑶天線403實現(xiàn)芯片卡401和讀取器402之間的通信。 [0058] P⑶升級裝置407固定在讀取器402上。例如PCD升級裝置407包括承載體(例如印刷 電路板)和/或殼體，所述承載體或所述殼體固定在例如讀取器402的殼體的表面上，例如通 過粘合劑或借助螺釘?shù)刃问降臋C械固定單元固定，以便使讀取器402匹配于具有比其PCD天 線403更小的天線的應(yīng)用。
[0059] P⑶升級裝置407具有例如在圖5中示出的形式。
[0060] 圖5示出一種芯片卡讀取設(shè)備500。
[00611 所述芯片卡讀取設(shè)備500包括具有P⑶天線502的讀取器501。在所述PCD天線502上 方設(shè)置有PCD升級裝置503。所述PCD升級裝置503包括外部(較大的）天線504(也稱作接收器 線圈）和較小的（內(nèi)部)天線505(也稱作耦合結(jié)構(gòu)），它們通過導(dǎo)線506相互電耦合。在該示例 中，天線504、505中的每一個通過具有相應(yīng)的電容器507、508的繞組構(gòu)成，所述電容器連接 在相應(yīng)的繞組之間，然而，其中，每一個天線可以具有多個繞組。內(nèi)部天線505可以視為構(gòu)成 用于與具有小的天線（即具有比PCD天線502的尺寸小得多的尺寸）的芯片卡進行磁耦合的 耦合結(jié)構(gòu)。
[0062]可以通過這樣的方式調(diào)諧所述天線結(jié)構(gòu)（即PCD升級裝置503)，使得總功率聚焦到 所述耦合結(jié)構(gòu)中。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)與小的應(yīng)答器的通信，然而在這種情形中僅僅在PCD升級 裝置504的中心位置處。
[0063]圖6示出設(shè)置在PCD天線602上的PCD升級裝置601的一種設(shè)置的橫截面的磁場分 布，例如相應(yīng)于PCD升級裝置504和PCD天線502，其中，在該示例中，PCD升級裝置601的外部 天線和內(nèi)部天線分別具有多個繞組。
[0064]如可以看到的那樣，P⑶升級裝置601迫使總功率進入耦合結(jié)構(gòu)中，即進入通過減 小的（當(dāng)從中心遠離時)磁場強度的區(qū)域603、604、605、606說明的中心區(qū)域中。
[0065]為了能夠?qū)崿F(xiàn)與小的（例如包括RFID標(biāo)簽的）芯片卡一一所述芯片卡不一定設(shè)置 在PCD升級裝置和P⑶天線的中心處一一的通信，可以通過這樣的方式調(diào)諧天線結(jié)構(gòu)（即rcD 升級裝置），使得可用功率分布到不同位置上，從而耦合結(jié)構(gòu)（內(nèi)部天線)不傳播可用功率的 最大值。
[0066]基本上可以分別調(diào)諧兩個天線諧振回路。最終選擇什么樣的調(diào)諧取決于應(yīng)用。因 此，可以針對給定的工作容積來調(diào)節(jié)場強分布。根據(jù)PCD升級裝置結(jié)構(gòu)的兩個電感通過選擇 合適的（例如電容器507、508的）電容器值來進行調(diào)諧。
[0067]在圖7中示出可用功率的分布。
[0068]圖7示出設(shè)置在PCD天線上的PCD升級裝置的一種設(shè)置的橫截面的磁場分布，所述 PCD升級裝置如此調(diào)諧，使得磁功率分布在不同的位置上。
[0069] 所產(chǎn)生的磁場強度分布可以視為圖2和圖6中的磁場強度分布的組合，即在PCD升 級裝置的中心處以及在外部天線的導(dǎo)線周圍形成熱點701(包括當(dāng)離開這些熱點時變小的 磁場強度的區(qū)域，如參考圖2和6所描述的那樣）。
[0070] 所述配置能夠?qū)崿F(xiàn)ID1卡以及小的RFID應(yīng)答器與讀取裝置進行通信。此外，可以在 整個跨越的PCD區(qū)域一一即通過PCD天線限定的探測區(qū)域(即由PCD天線包圍的探測區(qū)域)上 探測到微型化的應(yīng)答器。
[0071] 以與在圖7中示出的類似的方式，可以實現(xiàn)更高數(shù)量的熱點（例如多于一個中心熱 點）。通過可用功率分布到多個熱點上可以產(chǎn)生大的探測區(qū)域。
[0072] 在圖8至11中示出P⑶升級裝置407的不同示例。
[0073]圖8示出通信設(shè)備800。類似于通信設(shè)備400,通信設(shè)備800包括具有PCD天線802的 讀取器801、P⑶升級裝置803和具有小天線805的芯片卡804,例如RFID裝置。
[0074] 類似于圖5中的PCD升級裝置504，PCD升級裝置803包括外部天線806和內(nèi)部天線 807,它們相互耦合(并聯(lián)連接）。所述外部天線806相應(yīng)于第一電感808、電容器809和第一電 阻810的串聯(lián)電路。所述內(nèi)部天線807相應(yīng)于第二電感811和第二電阻812的串聯(lián)電路。P⑶天 線802和外部天線808以耦合因子kl耦合，并且內(nèi)部天線807和芯片卡804的天線805以耦合 因子k2f禹合。
[0075] P⑶天線802和芯片卡804的天線805以耦合因子k3耦合。耦合因子k3比k2和kl小得 多。這由此得出：P⑶天線802比RFID裝置804大得多，而內(nèi)部天線807和芯片卡804的天線805 是幾何匹配的。
[0076]圖9示出所述通信設(shè)備800的另一視圖。
[0077] 在圖9中，讀取器901相應(yīng)于讀取器801，PCD天線902相應(yīng)于讀取天線802，PCD升級 裝置903相應(yīng)于PCD升級裝置803并且RFID裝置907相應(yīng)于芯片卡804 JCD升級裝置903包括 相應(yīng)于外部天線806的外部天線904以及相應(yīng)于內(nèi)部天線807的內(nèi)部天線905,所述外部天線 904包括相應(yīng)于電容器809的電容器906。
[0078]圖10示出通信設(shè)備1000。類似于通信設(shè)備400,通信設(shè)備1000包括具有PCD天線 1002的讀取器1001、PCD升級裝置1003和具有小天線1005的芯片卡1004,例如RFID裝置。 [0079] 類似于圖5中的P⑶升級裝置504，P⑶升級裝置1003包括外部天線1006和內(nèi)部天線 1007,它們相互耦合(并聯(lián)連接）。外部天線1006相應(yīng)于第一電感1008和第一電阻1010的串 聯(lián)電路。內(nèi)部天線1007相應(yīng)于第二電感1011和第二電阻1012的串聯(lián)電路。此外，電容器1009 與外部天線1006并且與內(nèi)部天線1007并聯(lián)連接。P⑶天線1002和外部天線1008以耦合因子 kl耦合，并且內(nèi)部天線1007和芯片卡1004的天線1005以耦合因子k2耦合。P⑶天線1002和芯 片卡1004的天線1005以耦合因子k3耦合，所述耦合因子k3比耦合因子kl和k2小。
[0080] 圖11示出通信設(shè)備1000的另一視圖。在圖11中，讀取器1101相應(yīng)于讀取器1001， PCD天線1102相應(yīng)于讀取天線1002，PCD升級裝置1103相應(yīng)于PCD升級裝置1003并且RFID裝 置1107相應(yīng)于芯片卡10041⑶升級裝置1103包括相應(yīng)于外部天線1006的外部天線1104并 且包括相應(yīng)于內(nèi)部天線1007的內(nèi)部天線1105并且包括相應(yīng)于電容器1009的電容器1106。
[0081] 圖12示出通信設(shè)備1200。類似于通信設(shè)備400,通信設(shè)備1200包括具有PCD天線 1202的讀取器1201、PCD升級裝置1203和具有小天線1205的芯片卡1204,例如RFID裝置。
[0082] 類似于圖5中的PCD升級裝置504，PCD升級裝置1203包括外部天線1206和內(nèi)部天線 1207,它們相互耦合（即并聯(lián)連接）。所述外部天線1206相應(yīng)于第一電感1208和第一電阻 1210的串聯(lián)電路并且包括第一電容器1209。所述內(nèi)部天線1207相應(yīng)于第二電感1211和第二 電阻1212的串聯(lián)電路。此外，電容器1213與外部天線1206并且與內(nèi)部天線1207并聯(lián)連接。 P⑶天線1202和外部天線1208以耦合因子kl耦合，并且內(nèi)部天線1207和芯片卡1204的天線 1205以耦合因子k2耦合。PCD天線1202和芯片卡1204的天線1205以耦合因子k3耦合，所述耦 合因子k3比耦合因子kl和k2小。
[0083]圖13示出通信設(shè)備1200的另一視圖。
[0084] 在圖13中，讀取器1301相應(yīng)于讀取器1201，PCD天線1302相應(yīng)于讀取天線1202，PCD 升級裝置1303相應(yīng)于PCD升級裝置1203并且RFID裝置1307相應(yīng)于芯片卡12041CD升級裝置 1303包括相應(yīng)于外部天線1206的外部天線1304并且包括相應(yīng)于內(nèi)部天線1207的內(nèi)部天線 1305并且包括相應(yīng)于第一電容器1209的第一電容器1306并且包括相應(yīng)于第二電容器1213 的第二電容器1308。
[0085]圖14示出通信設(shè)備1400的一個示例，其中，P⑶升級裝置具有多個內(nèi)部天線，從而 形成多個熱點。
[0086] 類似于圖13中的通信設(shè)備1300,通信設(shè)備1400包括讀取器1401、？0)天線1402、卩0) 升級裝置1403和RFID裝置1407。如PCD升級裝置1303那樣，PCD升級裝置1403包括具有第一 電容器1406的外部天線1404。然而，在該示例中，P⑶升級裝置1403包括多個內(nèi)部天線1405， 所述多個內(nèi)部天線與外部天線1404連接。對于每一個內(nèi)部天線1405，PCD升級裝置1403包括 一個類似于第二電容器1308的第二電容器1408。在該示例中，RFID裝置1407在圖14中設(shè)置 在最上面的內(nèi)部天線上方。
[0087]下面給出用于驗證PCD升級裝置的功能的實驗的結(jié)果。這些實驗基于以下結(jié)構(gòu):在 所述結(jié)構(gòu)中讀取天線升級裝置(在印刷電路板上實現(xiàn))設(shè)置在讀取天線正上方(也在印刷電 路板上實現(xiàn)并且通過線纜和例如對稱變換器(Symmetrieiibertrager)與外部讀取器部件連 接，其中，讀取天線在該示例中是調(diào)諧到50歐姆上的天線）。芯片卡在該示例中是ySIM(例如 設(shè)置在移動電話內(nèi)），即可以在讀取器與ySIM應(yīng)答器之間執(zhí)行通信。顯然，此頂應(yīng)答器在無 讀取天線升級裝置的情況下應(yīng)設(shè)置在PCD天線附近，以便能夠?qū)崿F(xiàn)通信，并且當(dāng)此頂設(shè)置在 PCD天線的中心位置處時不能夠?qū)崿F(xiàn)通信。
[0088]下面說明讀取天線與yS頂應(yīng)答器的讀取間距的以及讀取天線與ID1卡的讀取間距 的測量的結(jié)果。
[0089] 中心測量：
[0090]借助位于客戶特定地安裝的50歐姆讀取天線上的ID1和iiSIM進行的讀取間距測 量。在該測量中，芯片卡的位置在中心。
[0091] ID1在中心，無PCD升級裝置:4cm
[0092] ID1在中心，具有PCD升級裝置：5.1cm
[0093] yS頂在中心，無PCD升級裝置:失敗
[0094] ySIM在中心，具有PCD升級裝置：1 ? 7cm
[0095]角部測量：
[0096]借助位于客戶特定地安裝的50歐姆讀取天線上的ID1和iiSIM進行的讀取間距測 量。在該測量中，芯片卡的位置設(shè)置在PCD天線的角部處。
[0097] yS頂，無PCD升級裝置：1.2cm
[0098] yS頂，有PCD升級裝置：1.2cm
[0099] 因此，與無PCD升級裝置的讀取器的應(yīng)用相比，關(guān)于在角部位置處的通信，P⑶升級 裝置的應(yīng)用不具有缺點。
[0100]盡管描述了特定的方面，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可以進行形式上和細節(jié)上的 不同改變，而不偏離本發(fā)明的如通過所附權(quán)利要求限定的方面的思想和保護范圍。因此，保 護范圍通過所附權(quán)利要求來說明，并且因此應(yīng)包括位于權(quán)利要求的含義和等同范圍內(nèi)的所 有改變。
【主權(quán)項】
1. 一種芯片卡讀取設(shè)備，其包括以下： 芯片卡讀取裝置，所述芯片卡讀取裝置包括數(shù)據(jù)處理電路和讀取天線，所述讀取天線 與所述數(shù)據(jù)處理電路耦合，其設(shè)置在所述芯片卡讀取裝置的表面上，以便設(shè)置芯片卡以通 過所述讀取天線與所述芯片卡讀取裝置進行通信，其中，所述數(shù)據(jù)處理電路設(shè)計用于處理 通過所述讀取天線接收的信號和待通過所述讀取天線發(fā)送的信號中的至少一個； 天線結(jié)構(gòu)，其具有天線主體、第一天線和第二天線，所述第二天線與所述第一天線耦合 并且由所述第一天線包圍； 其中，所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上并且固定在所述芯片卡 讀取裝置的所述表面上，從而所述讀取天線包圍所述第二天線。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述芯片卡讀取裝置還包括殼體，其 中，所述芯片卡讀取裝置的所述表面是所述殼體的表面。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述天線主體包括襯底。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述天線主體包括印刷 電路板。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述天線主體包括所述 天線結(jié)構(gòu)的殼體。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述殼體設(shè)置并且固定在所述芯片卡 讀取裝置的所述表面上。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述天線結(jié)構(gòu)通過固定 單元固定在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述固定單元包括一個或多個螺釘或 者一個或多個螺母與螺栓裝置中的至少一個。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述天線結(jié)構(gòu)通過粘合 劑固定在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述第一天線包括一個 或多個第一繞組并且所述第二天線包括一個或多個第二繞組，所述一個或多個第二繞組位 于所述一個或多個第一繞組內(nèi)。11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述讀取天線包括一 個或多個讀取天線繞組，并且所述第二天線包括一個或多個第二繞組，并且所述天線結(jié)構(gòu) 設(shè)置在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上并且固定在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上， 從而所述一個或多個第二繞組位于所述一個或多個讀取天線繞組內(nèi)。12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述天線結(jié)構(gòu)包括多 個第二天線，所述多個第二天線與所述第一天線耦合并且由所述第一天線包圍，其中，所述 天線結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上并且固定在所述芯片卡讀取裝置的所 述表面上，從而所述讀取天線包圍所述第二天線。13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)計用 于聚集由所述讀取天線發(fā)射的磁功率。14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)計用 于將由所述讀取天線發(fā)射的磁功率聚集到所述天線結(jié)構(gòu)的中心區(qū)域上。15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述天線結(jié)構(gòu)如此設(shè) 計，使得所述第一天線從所述讀取天線接收功率并且將所接收的功率提供給所述第二天 線，并且所述第二天線以磁功率形式發(fā)射所接收的功率。16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述天線結(jié)構(gòu)設(shè)置在 所述芯片卡讀取裝置的所述表面上并且固定在所述芯片卡讀取裝置的所述表面上，從而所 述第一天線位于所述讀取天線上方。17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述第一天線和所述 讀取天線基本上具有相同的大小。18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述第一天線大于所 述第二天線。19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述天線結(jié)構(gòu)包括用 于設(shè)置芯片卡以與所述芯片卡讀取裝置進行通信的表面，以便通過所述第一天線、所述第 二天線和所述讀取天線與所述芯片卡讀取裝置進行通信。20. 根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的芯片卡讀取設(shè)備，其中，所述第一天線設(shè)計用 于將待由所述芯片卡讀取裝置發(fā)送的信號轉(zhuǎn)發(fā)到所述第二天線并且設(shè)計用于將待由所述 芯片卡讀取裝置接收的信號轉(zhuǎn)發(fā)至所述讀取天線。21. -種芯片卡讀取設(shè)備，其包括以下： 芯片卡讀取裝置，所述芯片卡讀取裝置包括數(shù)據(jù)處理電路和讀取天線，所述讀取天線 與所述數(shù)據(jù)處理電路耦合，其設(shè)置在所述芯片卡讀取裝置的表面上，以便設(shè)置芯片卡以通 過所述讀取天線與所述芯片卡讀取裝置進行通信，其中，所述數(shù)據(jù)處理電路設(shè)計用于處理 通過所述讀取天線接收的信號和待通過所述讀取天線發(fā)送的信號中的至少一個； 天線結(jié)構(gòu)，其具有天線主體、第一天線和第二天線，所述第二天線與所述第一天線耦合 并且小于所述第一天線和所述讀取天線。
【文檔編號】G06K7/10GK105893902SQ201610089937
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月17日
【發(fā)明人】J·格魯貝爾, J·赫茨爾, W·帕克勒
【申請人】英飛凌科技股份有限公司