含有至少一個和晶片接於同一天線上的外圍設備的無接觸便攜物的製作方法
2023-08-11 05:15:06
專利名稱：含有至少一個和晶片接於同一天線上的外圍設備的無接觸便攜物的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是無接觸便攜物，而特別涉及的是含有一個智慧卡和至少一個與同一天線相連的外圍設備的無接觸便攜物。
背景技術：
當今，便攜物，例如無接觸智慧卡已在多個應用方面廣泛使用。通常涉及的是ISO方式的卡，和閱讀器耦合併通過閱讀器被無線供給能量，就是說，它通過閱讀器以電磁信號的方式獲取能量，並和閱讀器進行通信。在公共運輸方面，這樣的裝置也是用ISO卡的方式實施的，或者用於更小的方式實施的，例如車票，用戶將卡或車票在閱讀器上使用以進行公共運輸。卡與閱讀器間建立的通訊用來識別用戶以及從用戶車票上減去旅行費用。
將這樣的便攜物進一步發展成為付款工具，這例如是電子錢包，用來在商業活動後進行小額支付，這是由一個智慧卡構成的。這種卡在某一個特殊分配器記入貸方，用戶可以進行購物並在閱讀器上付款。卡與閱讀器間的通信導致了和購物相應的金額的結算。
許多公司還將這種無接觸智慧卡發展成為其員工的標識裝置。在閱讀器上劃卡能夠識別卡的持有人是否能夠進出一個受控制的區域。同樣一個卡還可以用來為僱員「打上班鍾卡」。
依靠越來越系統的技術使得智慧卡生成了新的需要，這些需要是現有的智慧卡所不能解決的。需要的第一種便是在無接觸便攜卡上直接獲得信息，事實上，用戶希望獲取智慧卡中的信息而不必去將卡放入閱讀器的磁場中在閱讀器的屏幕上直接讀取信息。人們在使用電子錢包時感到了這種限制，用戶在向卡中放入錢時，或是在進行一次交易時，也就是說他的卡通過閱讀器發出的電磁信息而存錢時，他才能知道其中的餘額。
在市場上有一種裝置可以消去這種缺陷，這是一個電子錢包盒，其上有一個屏幕，用來隨時查看電子錢包中的餘額。將電子錢包在盒內划過，卡的晶片和盒的晶片之間就建立了接觸，由這個接觸而進行的通信就使金額在盒的屏幕上顯示出來。然而這種技術有多種缺陷缺陷之一在於這個盒子需要一個內部電源來支持卡盒運行並使卡和卡盒間交換信息。這種電源通常為電池，因此在使用卡盒時要定期更換其中的電池。第二種缺陷在於這種卡盒只能接受和它相適應的外型的卡，因此不能用於各種不同的卡。
第二種需要是用戶可以將同一個卡用於多個不同的應用。事實上，可以想像，一個卡可以和多個不同的閱讀器通信。這樣，就可將一個用於自動出納機的信用卡用做電子錢包。同樣，可將一個無接觸運輸卡用來進行小額支付。於是一個卡就成了一個存取器，可以每天應用於多個不同方面的應用。
第三種需要就是在無接觸卡上裝上一個小鍵盤，用來在卡和一個終端交易時輸入數據。這樣的鍵盤是裝在這個智慧卡的卡體上的。
然而不幸的是滿足上述需要的所需的各種運行都需要一個能源，以能在當卡處在閱讀器發射的磁場中而和閱讀器通信時運行。
發明內容
本發明的目的在於消除上述缺陷，提供一種具有由與同一個天線連接的一個或個獨立的外圍設備而植入的多種獨立功能的便攜物。
本發明在於一個無接觸便攜物，其中有一個晶片和一個天線，這個天線是用來在晶片和與這個無接觸便攜物相應的閱讀器之間進行電磁信號的通信的。天線的端頭是和晶片的端頭連接的，且至少和一個除晶片以外的並和晶片功能不同的無接觸外周裝置相連接，還與一個天線的端頭並聯，其運行能量是閱讀器用電磁信號發出並通過天線提供的。
從後面參照附圖的描述中會更好地弄清楚本發明的目的、目標和特徵。附圖是圖1示出的是根據本發明原理的無接觸便攜物，其中除晶片外還有接於天線端頭的一個溫度傳感器及一個顯示裝置。
圖2示出的是僅含有一個晶片的無接觸智慧卡的電路圖。
圖3示出的是除晶片又增加一個外圍設備的無接觸智慧卡的電路圖，而圖4則是圖3所示的無接觸便攜物的等效電路圖。
具體實施例方式
圖1示出的是一個ISO型無接觸智慧卡，智慧卡10中有一個晶片12，這個晶片通過天線14和閱讀器對話。當把智慧卡放入由閱讀器生成的磁場中時，在晶片12和閱讀器之間便有電磁耦合，於是晶片和閱讀器便通過各自的天線傳輸數據和能量。天線14是由周長遞增的圓圈組成的。這個天線中的每一個端頭都和智慧卡12相連，智慧卡10中還有兩個外圍設備16和18。
在圖1所示的實施例中，述及的外圍設備16和18分別是一個顯示裝置和一個溫度傳感器，二者與晶片12的兩端頭並聯連接。需要指出的是置於智慧卡中的外圍設備與在圖1中所示的情況相比可以有相同的性質，也可以有不同的性質。根據別的實施方式，根據需要在智慧卡中可以只有一個外圍設備，也可以有多於兩個的外圍設備。
根據本發明的一個基本特徵，置於智慧卡10中的所有外圍設備都和晶片的端頭並聯連接，就是說和天線14的端頭連接。這樣，和晶片一樣，每個外圍設備都可以通過閱讀器的天線14和智慧卡的天線之間的電磁耦合獲取數據和運行能量。
圖2示出一個傳統的智慧卡的電路圖，其中沒有外圍設備，在這個電路中首先有一個天線14和一個電容22，電容22是由一個電容器和晶片的寄生電容組合而成的。電容22構成調諧電容，用來和天線14結合，構成和閱讀器傳輸的閱讀器傳輸的電磁信號的頻率共振的電路。根據現在的標準，共振發生的頻率為13.56兆赫(MHz)。可以將一個電阻24通過電子開關26並接於晶片內，以能在智慧卡和閱讀器間生成一個反向調製(retromodulation)的副載波頻率。根據和現在標準相對應的一個特別實施例，反向調製的副載波的頻率為847千赫(kHz)。開關26的關閉和打開可以用反向調製頻率傳輸數據，述及的調製最好是開關26的狀態的改變位的相位改變調製，在已經列舉的組件之外，電阻28示出晶片本身的電阻。由齊納二極體30和電阻32及34的組合具有對天線14兩端的電壓的限制作用。
無論在智慧卡中除晶片外再集成進去何種外圍設備，這個外圍設備依然還有一個晶片，但和卡中的晶片相反，這個晶片是用作處理器用於執行外圍設備的功能。因此，其電路圖類似於圖2所示的電路圖，且其中含有和晶片電路中同樣類型的元件。假設一個外圍設備(顯示器、傳感器、鍵盤或其它)都並聯在天線及晶片上，其整體的電路圖就是和圖2所示的電路圖同一種類型的電路的組合，見圖3所示。
於是，並聯在天線14的端頭的第二個電路中含有一個電容42、一個電阻44。電容42至少表示的是外圍設備的寄生電容。電阻44通過開關46被並聯，以在外圍設備和閱讀器之間形成反向調製的副載波頻率從而使外圍設備向閱讀器發送數據。這樣，電阻48是外圍設備的等效電阻，且由齊納二極體50、電阻52和54所構成的整體的作用在於限制天線14端頭的電壓。
事實上，可以將圖3所示的電路簡化為圖4所示的電路。如在智慧卡中只含有一個天線的條件下，電容60等效於電容22和42，即等於二者之和，電容60為調諧電容，其值為天線14和調諧電容所構成的電路在閱讀器傳輸的載波頻率共振。需要指出的是外圍設備的調諧電容通常較晶片的調諧電容小，以總電容的75％是晶片的電容，總電容的25％為外裝置的電容。同樣，電阻62等效於電阻28和48的並聯。對於由齊納二極體64和電阻66及68構成的整體，實際上是二極體30及電阻32和34構成的整體或二極體50及電阻52和54構成的整體，其閾值增加較小。
在圖4所示的電路中有兩個開關元件。電阻24及開關26(當閉合時)是用來從晶片向閱讀器以某個頻率(例如847kHz)傳輸信息，而電阻44和開關46(當閉合時)是用來從外圍設備向閱讀器傳輸信息的，其傳輸的頻率和由晶片傳輸的頻率不同。需要指出的是在智慧卡上有多少個外圍設備，包括晶片，就有多少個由一個電阻和一個開關構成的開關元件。如前所說，用來從每個外圍設備傳輸信息的調製都是基於由相應的開關的狀態改變而引起的每個位相位改變的調製。
一般說來，在智慧卡上的所有外圍設備都可以和晶片用同一個閱讀器或用不同的閱讀器運行。如果用同一個閱讀器，則閱讀器中帶有一個防衝突系統，以使閱讀器同時和卡上的各個外圍設備對話。在這種情況下，閱讀器和晶片及各個外圍設備的對話就像是它們中的每一個是和不同的天線連接或是處在不同的卡上。
所述的單個或多個外圍設備還可以使用由晶片以指令的形式發射的數據。在這種實施方式中，對話是由天線利用外圍設備的反向調製電阻來實現的，晶片的作用就像是一個閱讀器，通過對要發射的數據調製天線上的信號。在這種情況下，只有晶片可以和外圍設備對話，如果這個晶片能得到正確供電的話，這樣就構成了一個保護元件。
和晶片直接對話的另一種情況是在外圍設備為對晶片進行交易的結果進行顯示的顯示器的情況下。於是如果智慧卡是電子錢包，顯示器就特別能顯示出無接觸智慧卡中剩餘的金額同時還能顯示和智慧卡運行相關的信息。
根據圖1所示的實施方式，外圍設備16是一個顯示器，而外圍設備18是一個溫度傳感器，這樣的智慧卡例如是用來監視跟蹤速凍產品的冷卻的。當將這樣的卡置於閱讀器的磁場中，閱讀器就向溫度傳感器18詢問，並將讀取的值存儲在它的存儲器中。然後藉助於閱讀器和智慧卡中的天線傳輸的信息信號將這個值在顯示器16的屏幕上顯示出來。如前所述，可將由傳感器提供的溫度值傳給晶片12，晶片12將這個值經對從閱讀器接收的信號調製將其傳送給顯示器16。在這種情況下，閱讀器在前述的信息交換中僅起到向晶片12和裝置16提供能量的作用。
根據一種理想的實施方式，顯示器有駐留，這可以使用戶在和閱讀器交易後的任何時候都能獲取信息。
根據一種特殊的實施方式，述及的外圍設備為一鍵盤，最好是數字鍵盤，這種功能在將無接觸智慧卡用於電子錢包時特別有用。事實上，這種裝置可以用來輸入用戶希望這個電子錢包從一個分配器裝載的金額。還可以用這種鍵盤獲取存取碼。這種外圍設備的運行只需無接觸便攜物在輸入操作時是停放在閱讀器的場中的。
最後，每個外圍設備很少對晶片的功能、便攜物的其它外圍設備的功能、晶片和其它外圍設備以及它們的閱讀器之間的交易有附加影響，因此，不管是晶片還是其它外圍設備的一種故障都很少有對無接觸便攜物的其它部分的功能的影響。因而用戶在任何時候都可以利用卡中的晶片和其它外圍設備的功能。
權利要求
1.無接觸便攜物(10)，其中有一個晶片(12)和一個用來在所述的晶片和與這個便攜物相關的閱讀器之間進行電磁信號通信的天線(14)，所述的天線的端頭和所述的晶片的端頭相連，所述的無接觸便攜物的特徵在於其中至少還包括有一個不同於晶片的無接觸外圍設備(16、18)，且該外圍設備具有和晶片不同的功能，它並聯於所述的天線的兩端，其運行所需的能量來自於閱讀器的電磁信號，並是由所述的天線提供的。
2.根據權利要求1的便攜物(10)，其中的外圍設備中有一個電容(42)，和晶片(22)的電容組合構成調諧電容，以和天線(14)構成在電磁信號頻率共振的電路。
3.根據權利要求1或2的便攜物(10)，其特徵在於所述的無接觸外圍設備是一個顯示器(16)。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的便攜物(10)，其特徵在於所述的無接觸外圍設備是一個鍵盤。
5.根據權利1至3中任一項所述的便攜物(10)，其特徵在於所述的無接觸外圍設備是一個溫度傳感器。
6.根據前述任一權利要求所述的便攜物(10)，其中的無接觸外圍設備(16、18)可以通過天線(14)由反向調製向閱讀器發送信息。
7.根據前述任一權利要求所述的便攜物(10)，其中的外圍設備(16、18)是通過對天線提供的信號的調製與晶片對話的。
8.根據權利要求6或7的便攜物(10)，其中的外圍設備(16、18)具有並聯於天線(14)兩端的一個電阻(44)和一個開關(46)，當它們閉合時可以從外圍設備向閱讀器或晶片(12)傳輸信息。
9.根據權利要求1至3的便攜物(10)，其特徵在於它用做電子錢包。
全文摘要
含有一個晶片(12)和一個天線(14)的無接觸便攜物(10)是用來在晶片和與這個無接觸便攜物相應的閱讀器之間進行電磁信號通訊的，這種無接觸便攜物中至少還有一個不同於晶片且功能也不同於晶片的外圍設備(16、18)，這個外圍設備也是並聯於天線的兩端，其運行所需能量是來自閱讀器的電磁信號、並由天線提供的。
文檔編號G06K19/07GK1494700SQ02805699
公開日2004年5月5日 申請日期2002年12月24日 優先權日2001年12月28日
發明者尼克拉斯·潘高德, 尼克拉斯 潘高德 申請人:Ask股分有限公司