CN102412872B

CN102412872B - 用于手持设备的nfc卡

Info

Publication number: CN102412872B
Application number: CN201110281066.9A
Authority: CN
Inventors: N·科尔迪耶
Original assignee: Inside Secure SA
Current assignee: Weimei Anshi Co., Ltd
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: CN102412872A; KR20120030987A; KR101899526B1; HK1165912A1; CN102412871A; US20120071088A1; EP2431926B1; EP2431926A1; KR20120030986A; CA2752609A1; US20120071090A1; CA2752716A1; US8811894B2; CN102412871B; US8798535B2; CA2752716C; CA2752609C; KR101899517B1

Abstract

本发明涉及一种NFC卡(1)，其包括天线电路(ACT)，该天线电路包括具有至少一个磁轴(MA)的天线线圈(30)，以及至少一个连接到天线电路的集成电路(20)。天线线圈的磁轴基本与卡的至少一侧平行，卡还包括至少一个导电屏(71，73)，其在天线线圈附近扩展，不与磁轴相交叉。卡在所述至少一个导电屏和天线线圈之间不包括任何导磁材料。本发明特别适用于SIM‑NFC卡和SD‑NFC卡。

Description

用于手持设备的NFC卡

技术领域

本发明涉及近场通信(也称为近距离无线通信)卡(NFC卡)，更具体地，涉及用于插入诸如移动电话的手持设备内的NFC卡。本发明还涉及一种用于在NFC卡和外部NFC设备之间执行非接触通信的方法。

背景技术

已知的用于插入手持设备内的NFC卡例如是NFC用户识别模块(也称为SIM-NFC)或NFC安全数码(SD)卡。国际公开号为WO98/58509的专利申请公开了一种SIM-NFC卡，其包括接触垫、微处理器、NFC模块和天线线圈。天线线圈具有一个或多个与卡的平面平行的共面同轴绕组，因此呈现与卡的平面垂直的磁轴。它可以通过接触垫与移动电话执行接触通信，并通过天线线圈与外部NFC设备执行NFC通信。

当卡和外部NFC设备被放置得彼此十分接近时，卡的天线线圈感应地耦合到外部NFC设备的天线线圈，可使用诸如由ISO14443、ISO15693和Sony定义的传统NFC技术交换数据。

在大多数应用中，外部设备发射磁场，而NFC卡是无源的，并通过负载调制发送数据。因此，卡的天线线圈与无源组件(例如电容器)相关联以形成天线电路，其被调谐到外部设备的工作频率，例如13.56MHz。

手持设备通常包含金属部件或金属组件。当NFC卡被插入手持设备中时，这些金属部件或组件减小了天线线圈的电感，从而改变了天线电路的调谐频率，并降低了NFC卡与外部设备之间的最大通信距离。

对于NFC卡制造商来说，很难提前知道NFC卡将用于什么环境，即，卡的金属环境如何。卡的位置可随手持设备的不同而变化很大。位置可或多或少地被电磁屏蔽，手持设备可包括不同数量的接近卡的金属部件。因此，卡的最大通信距离严重依赖于卡周围的环境，并可根据卡所插入的手持设备而变化很大。

另外，手持设备有时被设计成以致NFC卡被放置在其电池的下面，这可以是例如接收卡的连接器被安装在手持设备的主印刷电路板(母板)上的情况。在这种情况下，电池可在天线线圈上延伸并与它的磁轴相交叉。结果，最大通信距离被进一步减少，以致非接触通信变得不可能或仅在非常短的通信距离内可能。

另外，由外部设备发射的磁场在金属部件中感应产生涡电流，其产生趋于中和磁场的反向磁场，从而更加降低NFC卡与外部设备之间的最大通信距离。

因此，期望提供一种NFC卡，其在被插入手持设备中时提供最大通信距离，而较少依赖于卡周围的环境。

发明内容

本发明的实施例涉及NFC卡，其包括：天线电路，其包括具有至少一个磁轴的天线线圈；和至少一个连接到天线电路的集成电路。在一个实施例中，天线线圈的磁轴基本与卡的至少一侧平行，卡还包括至少一个导电屏，其在天线线圈附近扩展而不与磁轴相交叉，卡在所述至少一个导电屏和天线线圈之间不包括任何导磁材料。

在一个实施例中，天线电路具有调谐频率，其在存在所述至少一个导电屏时已被设置，并在金属元件被放置在导电屏附近时不解谐。

在一个实施例中，NFC卡包括接触垫，其设置在卡的第一侧面。

在一个实施例中，导电屏在卡的第一侧面上或附近扩展。

在一个实施例中，导电屏在卡的第二侧面上或附近扩展。

在一个实施例中，NFC卡包括：第一导电屏，其在天线线圈的一侧扩展而不与其磁轴相交叉；以及第二导电屏，其在天线线圈的另一侧上扩展而不与其磁轴相交叉。

在一个实施例中，天线线圈围着导磁磁芯缠绕。

在一个实施例中，集成电路被配置为实施有源负载调制方法，该方法包括：就涉及通过负载调制发送数据而言，当数据将被发送时，通过天线线圈发射磁场的突发(burst)，以补偿导电屏对由卡提供的最大通信距离的负效应。

在一个实施例中，天线线圈包括至少两个串联的线圈，所述线圈具有非平行的磁轴，以在卡在存在外部磁场时被放置在印刷电路板附近时，增强由涡电流产生的反向磁场的感应。

在一个实施例中，导电屏包括至少一个槽，以减小在存在外部磁场时在导电屏中环流的涡电流的影响。

在一个实施例中，导电屏被分成至少两个子屏，以减小在存在外部磁场时在导电屏中环流的涡电流的影响。

本发明的实施例还涉及一种用于调谐NFC卡的天线线圈的方法，包括以下步骤：提供根据本发明的一个实施例的NFC卡，以及设置天线电路在存在所述至少一个导电屏时的调谐频率。

本发明的实施例还涉及一种用于在NFC卡与NFC外部设备之间执行非接触通信的方法，包括以下步骤：提供根据本发明的一个实施例的NFC卡；设置卡的天线电路在存在所述至少一个导电屏时的调谐频率；用外部设备发射第一振荡磁场；将卡放置在印刷电路板的边缘附近；以及使用导电屏保护天线电路的调谐频率不受印刷电路板的解谐影响，以增加卡与外部设备之间的最大通信距离。

在一个实施例中，该方法还包括：用NFC卡的天线线圈感应由印刷电路板中的涡电流产生的反向磁场，以增加卡与外部设备之间的最大通信距离。

附图说明

现在结合但不限于附图，描述本发明的实施例，其中：

图1A、1B、1C分别是根据本发明的NFC卡的第一实施例的顶视图、底视图和剖视图；

图2是NFC卡的集成电路的电气图；

图3A至3E示出表示NFC卡的功能的不同电信号；

图4示出NFC卡在手持设备内的第一设置；

图5示出NFC卡的导电屏的一个实施例；

图6和图7示出导电屏的其它实施例；

图8示出NFC卡在手持设备内的第二设置；

图9A、9B示出NFC卡的天线线圈的实施例；

图10是根据本发明的NFC卡的第二实施例的顶视图。

具体实施方式

图1A、1B、1C分别是根据本发明的NFC卡1的顶视图、底视图和剖面图。NFC卡可以是用于插入移动电话内的SIM-NFC卡。在图1A中，卡的内部单元通过它们所嵌入的材料示出。

NFC卡1包括塑料主体10、集成电路20、包括天线线圈30和调谐电容40、41的调谐天线电路、和接触垫组50(用虚线示出)。集成电路20是双型接触/非接触器件，并被设计为执行接触通信和非接触通信。集成电路20可以是SIM-NFC卡的安全集成电路。

接触垫组50包括8个传统的ISO 7816触点C1(Vcc)、C2(RST)、C3(CLK)、C4(RFU)、C5(GND)、C6(Vpp)、C7(I/O)和C8(RFU)，其中，集成电路20的端子被连接到这些触点。集成电路20具有附加端子TA、TB，其被连接到天线线圈和电容40、41。

天线线圈30具有几个同轴非共面绕组和基本上与卡的平面平行的磁轴MA。“基本上”意味着磁轴MA以取决于制造卡的过程的精度(例如±10°)平行于卡的平面。

优选地，天线线圈31围着导磁磁芯31缠绕，优选地，磁芯是诸如铁氧体的高导磁材料。

卡1还包括至少一个导电屏，在此是两个。第一导电屏71(图1A、1B、1C)被设置在天线线圈30之下与其磁轴距离d1处。第二导电屏73(图1C)被设置在天线线圈30之上与其磁轴距离d2处。非导磁材料，特别是非铁氧体，被设置在天线线圈与导电屏之间。

在图1A至1C所示的实施例中，第一和第二导电屏71、73基本上是平面的，并优选地，方向与天线线圈的磁轴MA基本平行。“基本平行”意味着导电屏以取决于制造卡的过程的精度(例如±10°)平行于磁轴MA。第一和第二导电屏71、73在卡的底面和顶面上扩展，几乎覆盖底面和顶面的整个表面。每个导电屏具有一定厚度，在某些实施例中，该厚度可以至少等于在天线电路的调谐频率处的集肤效应(skin effect)深度，例如，对于13.56MHz的调谐频率，其近似为18μm。在一个实施例中，至少一个导电屏，例如导电屏71，被连接到集成电路的接地电位。

作为有关导电屏相对于天线线圈的磁轴MA的方向的一般规则，必须设置导电屏以致其不与磁轴相交叉。当导电屏是平面的且方向基本与磁轴MA平行时，显然满足该规则。

包括天线线圈30和调谐电容40、41的天线电路被调谐到特定工作频率，例如，标准ISO 14443、ISO 15693和Sony所要求的13.56MHz。在存在导电屏的情况下完成调谐。然后，导电屏71、73将保护所调谐的天线电路不受解谐影响，该解谐影响是一旦卡被设置在诸如移动电话的手持设备内时金属部件就可能对调谐频率产生的。

换句话说，假定环绕卡的金属环境通常不是提前已知的，并取决于卡所插入的设备，导电屏考虑将在天线线圈附近生成的固定已知的金属干扰和在存在该金属干扰时将被调谐的天线电路。因此，导电屏71、73生成天线电路的“主动干扰”，其在天线电路被调谐时考虑，并将压倒来自卡将被插入的设备中的金属部件的干扰。

在图1A至1C所示的实施例中，卡1由印刷电路板(PCB)制成，该印刷电路板包括电绝缘介质基板70、和在基板70的顶面和底面上设置的顶部导电层和底部导电层。底部导电层被蚀刻，以形成接触垫C1-C8的组50和导电屏71，它们通过间隙彼此隔离。顶部导电层被蚀刻以形成导电轨61、62、63。

集成电路20的端子TA被引线接合到导电轨61。集成电路20的端子TB被引线接合到导电轨63。集成电路的其它端子通过在基板70上制成的开口80引线接合到接触垫C1-C8。可选地，第一导电屏71使用穿过基板70中的另一个开口81、然后穿过一个开口80以与接触垫C5接触的引线被引线接合到接地垫C5。

电容40具有连接到导电轨61的第一端子和连接到导电轨62的第二端子。电容41具有连接到导电轨62的第一端子和连接到导电轨63的第二端子。天线线圈30具有连接到导电轨62的第一端子32和连接到导电轨63的第二端子33。因此，电容41被设置为与天线线圈30平行，并且电容41被设置为串联在天线线圈的第一端子32与集成电路20的端子TA之间。

集成电路20、天线线圈30、电容40、41和接合引线被封装到在基板70上延伸的高分子材料72中，诸如树脂或聚氯乙烯(PVC)，其形成卡的主体10。

第二导电屏73被形成或沉积在卡的顶面上。它可以是金属板或者包括一层或多层导体材料，例如导电涂料。

在一个实施例中，卡具有804μm的总厚度，基板70具有100μm的厚度，第一导电屏71具有18μm的厚度，第二导电屏73具有18μm的厚度，包括磁芯31的天线线圈30具有500μm的厚度。天线线圈的中心与第一导电屏71之间的距离d1是368μm，天线线圈的中心与第二导电屏73之间的距离d2是400μm。

在优选实施例中，集成电路20被配置为使用有源负载调制方法通过感应耦合发送数据。该方法包括在存在持续发射第一交变磁场的外部NFC设备时发射第二交变磁场的突发的步骤。这种磁场突发被外部设备视为无源负载调制。该技术由本申请人在专利EP1327222(US7,098,770B2)中提出，参照附图4A至4E，第8页，表4和第074段。

就涉及通过卡发送数据而言，该负载调制方法允许获得满意的最大通信距离，而不管是否存在导电屏71、73。

图2是示出实施有源负载调制方法的集成电路20的实例性结构的框图。还示出了配备有天线线圈AC2的外部设备ED。

集成电路20包括接触通信接口CINT、处理器PROC和非接触通信装置。

接触通信接口CINT被连接到接触垫C1-C8的组50，并具有连接到处理器PROC的输入/输出。接口CINT确保在接触通信期间处理器PROC与诸如移动电话的基带处理器的外部处理器之间的协议管理和数据编码/解码。

非接触通信装置包括编码电路CCT、解码电路DCT、调制电路MCT、解调电路DMCT、时钟电路CKCT和同步振荡器OSC。它还包括天线电路ACT，其包括前述的电容41、42和天线线圈30。

在与外部设备ED的非接触通信期间，外部设备发射以工作频率振荡的磁场FLD1。处理器PROC向非接触通信装置提供将被发送到外部设备ED的数据DTx，并处理从外部设备接收并由非接触通信装置提供的数据DTr。

在这种非接触通信期间，天线信号AS由磁场FLD1在天线电路ACT中感应产生。时钟电路CKCT接收天线信号AS，并从中提取外部时钟信号CKe。通常，外部时钟信号CKe具有与载波频率相同的频率。

同步振荡器OSC接收外部时钟信号CKe，并提供内部时钟信号CKi。同步振荡器OSC具有同步运行模式和自由振荡运行模式，其中，在同步运行模式中，内部时钟信号CKi的相位和频率受控于外部时钟信号的相位和频率，在自由振荡运行模式中，外部时钟信号不再驱动振荡器。

当外部设备ED向集成电路20发送数据DTr时，外部设备ED通过数据携带调制信号MS(DTr)调制磁场FLD1。由于所感应产生的天线信号AS是磁场的图像，因此，数据携带调制信号也可在天线信号AS中找到。

解调电路DMCT从天线信号AS中提取调制信号MS(DTr)，并将其提供给解码电路DCT。解码电路DCT对数据DTr进行解码，并将其提供给处理器PROC。

当集成电路20向外部设备ED发送数据DTx时，将被发送的数据DTx首先被提供给编码电路CCT，同步振荡器OSC被设置成自由振荡运行模式。编码电路CCT将数据携带调制信号MS(DTx)提供给调制电路MCT。

调制电路MCT将数据携带调制信号MS(DTx)和内部时钟信号CKi相结合，并向天线电路提供有源负载调制信号LS。有源负载调制信号LS包括被其中信号LS具有缺省值的非调制周期分离的内部时钟信号CKi的突发。例如，调制电路MCT在MS(DTx)＝1时提供内部时钟信号CKi作为调制信号LS，在MS(DTx)＝0时将其输出设置为0。这样，当MS(DTx)＝0时，信号LS是0，当MS(DTx)＝1时，复制信号CKi。这样，天线电路ACT接收内部时钟信号CKi的突发，天线线圈30发射对应的磁场FLD2的突发。这些磁场突发被外部设备检测为无源负载调制。外部设备从它的天线线圈AC2中提取数据携带调制信号MS(DTx)，然后解码由集成电路20发送的数据DTx。

图3A至3E示意性地表示其中数据DTr由集成电路20接收的数据传输序列(图的左半部分)和其中数据DTx由集成电路20发送的数据传输序列(图的右半部分)。图3A示出天线信号AS。图3B示出调制信号MS(DTr)。图3C示出内部时钟信号CKi。图3D示出调制信号MS(DTx)，图3E示出有源负载调制信号LS。

当外部设备ED发送数据DTr时，它用取决于所选择的通信协议的调制深度调制磁场FLD1的振幅。如图3A的左侧所示，天线信号AS示出其中天线信号的振幅具有最小值a1的调制周期M和天线信号的振幅具有最大值a2的非调制周期UM。

如图3A的右侧所示，当集成电路20发送数据DTx时，天线信号示出与在数据接收期间相同的振幅a2的非调制周期UM和其中天线信号的振幅具有增大值a3的过电压周期OM。在过电压周期期间，天线信号的振幅由于内部时钟信号CKi被注入天线电路ACT中而增大，信号CKi被叠加到由外部磁场FLD1在天线电路ACT中感应产生的信号上。内部时钟信号CKi的注入使得磁信号FLD2的突发被卡发射。

当卡在被放入手持设备的卡连接器后使用时，其通常相对于印刷电路板的XY平面以距离印刷电路板一定的垂直距离或“Z距离”接近于设备的印刷电路板(PCB)。就涉及“通用”卡的制造而言(即，用于任何类型的移动电话的卡)，这种距离通常对于卡的制造商是不可预测的。该Z距离取决于设备的结构和卡连接器的位置。卡连接器可以直接安装在PCB上或设置为高于PCB几毫米。同样不可预测的是卡相对于PCB的XY位置，以及天线线圈的磁轴相对于PCB边缘的方向。

在非接触通信期间，卡与外部设备之间的最大通信距离受到不同因素和物理现象的影响，其包括：

1)位于卡的下面的金属材料对天线电路的调谐频率的影响。这些金属材料可包括PCB的金属部件及其上可能的金属组件。

2)位于卡的上面的金属材料对天线电路的调谐频率的影响。这些金属材料可包括在卡上安置的电池的金属部件。

3)PCB中涡电流的出现。这样的涡电流通过根据楞次定律生成感应本地反向磁场而趋向于中和由外部设备ED发射的磁场FLD1。它们通常在PCB的外围环流，并且反向磁场出现在PCB的边缘附近。

4)第一和第二导电屏中涡电流的出现，其也生成接近每个导电屏的本地反向磁场。

现在参照手持设备内卡1的设置的例子，以简单的方式说明这些不同现象对卡1的功能的影响。

图4示意性地示出根据第一设置的安装或插入手持设备HD中的NFC卡。手持设备HD可以是移动电话、个人数字助理(PDA)等。手持设备包括印刷电路板PCB1，其包括金属部件，诸如其上安装有电子组件(未示出)的导电轨。例如，假定主机处理器HP被安装在板PCB1上，诸如移动电话的基带处理器。主机处理器HP具有连接到卡的接触垫组50的输入/输出。图4还示出发射磁场FLD1的外部设备ED。

在该例子中，卡1被设置以致其底面，包括第一导电屏71，在板PCB1之上扩展，其磁轴MA接近并垂直于板PCB1的一个边缘。为了简化起见，图4仅示出天线线圈30、天线磁芯31、接触垫组50和导电屏71；卡的其它单元没有被示出。

在存在磁场FLD1下，涡电流EC1被感应产生，并在印刷电路板PCB1的外围环流，假定印刷电路板PCB1具有大的接地平面。涡电流EC1生成反向磁场FEC1，其趋向于中和磁场FLD1。在卡的导电屏71中的涡电流EC2也生成反向磁场FEC2，从天线线圈30来看，其具有与反向磁场FEC1相同的极性。如图5的导电屏73的底视图所示(即，从天线线圈来看导电屏73)，导电屏73中的涡电流EC3也生成反向磁场FEC3，从天线线圈30来看，其具有与反向磁场FEC1相反的极性。在此，假定导电屏具有基本相同的尺寸和基本相同的导电性，则反向磁场FEC2和FEC3在设置有天线线圈30的导电屏71、73之间的区域相互抵消。

已经看出当卡如所示出的设置时，即以致天线线圈接近PCB的一个边缘，而其磁轴垂直于该边缘，并且当Z距离小时，反向磁场FEC1的大小压倒外部磁场FLD1的大小，增强了由外部设备EB发送的数据DTr的接收。因此，反向磁场FEC1由天线线圈30感应，而不是原始磁场FLD1，从而允许卡1以更大的最大通信距离从外部设备ED接收数据。如果天线磁芯31由诸如铁氧体的高导磁材料制成，则磁芯聚集磁场线，进一步增加最大通信距离。

第一和第二导电屏还用作屏蔽以使NFC卡的性能更少依赖于位于其下面或上面的金属环境。具体地，由于天线电路的调谐频率在存在顶部导电屏73下设置，因此，由于卡上面存在电池而产生的解谐影响被极大地抑制。

执行不同的测试以评估在非接触通信期间导电屏对卡的性能的影响。

首先，研究不包括导电屏的NFC卡。该卡被直接放置在印刷电路板上，然后调谐到13.56MHz。发射13.56MHz的磁场，并测量天线信号的电压。其次，卡被放置在印刷电路板之上2mm处，而并不重新调谐天线线圈。调谐频率变小，而天线信号的电压比第一种情况的电压减小大约33％。

对仅包括第一导电屏71的NFC卡1(用于卡的第二导电屏被指定设置在电池或金属部件的下面)重复这些测量。卡1被直接放置在印刷电路板上，然后调谐到13.56MHz。天线电路的电压等于没有导电屏71时得到的电压。当卡1被放置在印刷电路板PCB之上2mm处时，调谐频率没有改变，天线信号的电压也没有改变。

图6示出第二导电屏的第一变形73′。导电屏73′具有纵向槽74，其变更涡电流EC3的环流。涡电流沿着导电屏的边缘流动，然后沿着槽的边缘流动，因此沿着U形路径而不是沿着环绕导电屏的外围的回路流动。

图7示出第二导电屏的第二变形。导电屏被分成两个部分，以形成两个子屏73a、73b。每个子屏73a、73b被涡电流EC3a、EC3b穿过，其中，涡电流EC3a、EC3b在图5中的涡电流EC3所沿着的回路的一半大小的回路中环流。

这些第二导电屏73的变形允许由该导电屏生成的反向磁场FEC3降低。因此，由第一导电屏71生成的反向磁场FEC2不被反向磁场FEC3抵消，并被添加到由印刷电路板PCB1生成的反向磁场FEC1上。

在其它实施例中，导电屏73可具有几个与其边缘垂直的槽，或者被分成更多数量的子屏，从而进一步地减少由涡电流所围绕的区域的表面。

图8示意性地示出根据第二设置安装在或插入手持设备HD中的NFC卡1。除了卡的设置是以致天线线圈30的磁轴MA与印刷电路板PCB1的边缘平行，并因此与由涡电流EC1生成的反向磁场FEC1垂直以外，图8与图4类似。

采用这样的设置，本地反向磁场FEC1不通过天线线圈30，并且不增加卡与外部设备ED之间的最大通信距离。在这种情况下，外部设备所发送的数据的接收是基于天线线圈对外部磁场FLD1的感应。

需要注意，与用于接收数据的最大通信距离相反，当卡通过发射磁场FLD2的突发来发送数据时，用于发送数据的最大通信距离对于天线线圈相对于印刷电路板的XYZ位置很不敏感。因此，就涉及向外部设备的发送数据而言，最大通信距离大约与图4和图8中的距离相同。

图9A和9B示出天线线圈的两个实施例30′和30″，其被提供以在预先不知道如何相对于印刷电路板PCB1设置卡时提高卡感应反向磁场FEC1的能力。在图9A中，天线线圈30′包括围绕公共磁芯31′缠绕的两个线圈30-1，30-2。线圈30-1具有磁轴MA1，其与线圈30-2的磁轴MA2垂直。

在图9B中，天线线圈30″包括围绕公共方形环磁芯31″缠绕的四个串联的线圈30-1、30-2、30-3和30-4。线圈30-1围绕方形环磁芯31″的第一段缠绕，并具有磁轴MA1。线圈30-2围绕方形环磁芯31″的第二段缠绕，并具有与磁轴MA1垂直的磁轴MA2。线圈30-3围绕方形环磁芯31″的第三段缠绕，并具有与磁轴MA2垂直的磁轴MA3。线圈30-4围绕方形环磁芯31″的第四段缠绕，并具有与磁轴MA3垂直的磁轴MA4。

这样，天线线圈30′或30″可通过两个线圈30-1、30-2中的一个(图9A)或者通过四个线圈30-1至30-4(图9B)来捕获反向磁场FEC1，而不管卡是否如图4或图8所示地设置。

图10是根据本发明的NFC卡2的另一个实施例的顶视图，其中，卡的内部单元通过其所嵌入的材料示出。

卡2包括与卡1类似的单元，其用相同的标记标识，具体地，包括围着磁芯30缠绕的天线线圈30、电容40、41和接触垫组50，在此接触垫是ISO 7816垫C1-C8。卡2还具有底部导电屏71和顶部导电屏73(未示出)。

如前所述，电容40具有连接到导电轨61的第一端子和连接到导电轨62的第二端子。电容41具有连接到导电轨62的第一端子和连接到导电轨63的第二端子。天线线圈30具有连接到导电轨62的第一端子32和连接到导电轨63的第二端子33。

卡2实质与卡1不同的地方在于其包括两个半导体芯片上的集成电路21、22。集成电路21被设计成与诸如图4中的处理器HP的手持设备的处理器建立接触通信，并具有连接到接触垫C1-C8的端子。集成电路22被设计成与诸如图4中的设备ED的外部设备建立非接触通信，并被连接到天线线圈30。集成电路21、22还相互连接，以致它们之间能够通信。

集成电路21可被配置为通过集成电路22管理非接触事务，而集成电路22可被配置为作为非接触耦合器运行。可选择地，集成电路22可被配置为管理非接触事务，并在诸如认证步骤的某些特定步骤将在事务期间执行时“参考”集成电路21。

集成电路21被设置在接触垫组50之上的基板70上，并具有通过基板70中的开口80被引线接合到接触垫C1-C8的端子。集成电路21还包括两个数据总线端子T1、T2，其被引线接合到两个导电轨66、67。

集成电路22被设置在基板70上集成电路21与天线线圈30之间。它包括被引线接合到导电轨61的端子TA′、被引线接合到导电轨63的端子TB′、被引线接合到卡的导电轨64的电源端子、被引线接合到卡的导电轨65的接地端子、被引线接合到导电轨66的数据总线端子、和被引线接合到导电轨67的数据总线端子。导电轨64被引线接合到接触垫C1，导电轨65被引线接合到接触垫C6。

显然，对于本领域的普通技术人员来说，根据本发明的NFC卡允许各种其它的实施例。在芯片卡制造领域中的不同已知方法可以用于制造根据本发明的卡的不同实施例。在某些实施例中，导电屏可内嵌入卡的主体内，并可在卡的一个侧面附近扩展。卡的顶部和/或底部表面可以不是平面的。导电屏可以是弯曲的，而不是平面的。导电屏可以仅在卡的表面的一部分扩展。接触垫组可以仅包括两个接触垫以在卡发射磁场时向它供电。卡还可以用电池供电，并可以不具有任何接触垫。卡还可以完全是无源的，并被配置为通过无源负载调制发送数据，并从外部磁场FLD1中提取电源电压。

另外，在本说明书和权利要求书中，术语“NFC”应当被认为是指通过感应耦合执行的任何类型的非接触通信，而不管所使用的协议和工作频率。另外，术语“NFC卡”应当被认为是指具有NFC功能的任何类型的手持支持物。

Claims

1.一种NFC卡，包括：

天线电路，其包括具有至少一个磁轴的天线线圈，所述磁轴基本上与所述卡的至少一侧平行；以及

至少一个连接到所述天线电路的集成电路；

其中，所述卡还包括在所述天线线圈附近扩展的至少一个导电屏，其不与所述磁轴相交叉，并且在所述至少一个导电屏与所述天线线圈之间没有导磁材料；

其中，所述天线电路在存在所述至少一个导电屏时被调谐，以使得由于金属元件被放置在所述导电屏附近时而导致的解谐影响被抑制。

2.根据权利要求1所述的NFC卡，其中，所述天线电路具有调谐频率，其在存在所述至少一个导电屏时已被设置，并在金属元件被放置在所述导电屏附近时不解谐。

3.根据权利要求1所述的NFC卡，包括被设置在所述卡的第一侧面上的接触垫。

4.根据权利要求3所述的NFC卡，其中，所述导电屏在所述卡的所述第一侧面上或附近扩展。

5.根据权利要求3所述的NFC卡，其中，所述导电屏在所述卡的第二侧面上或附近扩展。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的NFC卡，包括：第一导电屏，其在所述天线线圈的一侧上扩展而不与其磁轴相交叉；以及第二导电屏，其在所述天线线圈的另一侧上扩展而不与其磁轴相交叉。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的NFC卡，其中，所述天线线圈围着导磁磁芯缠绕。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的NFC卡，其中，所述集成电路被配置为实施有源负载调制方法，所述方法包括：就涉及通过负载调制发送数据而言，在数据将被发送时，通过所述天线线圈发射磁场的突发，以补偿所述导电屏对由所述卡提供的最大通信距离的负效应。

9.根据权利要求8所述的NFC卡，其中，所述天线线圈包括至少两个串联的线圈，所述线圈具有非平行的磁轴，以在所述卡在存在外部磁场时被设置在印刷电路板的附近时，增强由涡电流生成的反向磁场的感应。

10.根据权利要求8所述的NFC卡，其中，所述导电屏包括至少一个槽，以减少在存在外部磁场时在所述导电屏中环流的涡电流的影响。

11.根据权利要求8所述的NFC卡，其中，所述导电屏被分成至少两个子屏，以减少在存在外部磁场时在所述导电屏中环流的涡电流的影响。

12.一种用于调谐NFC卡的天线线圈的方法，包括以下步骤：

提供根据权利要求1至11任意一项所述的卡；以及

在存在所述至少一个导电屏时，设置所述天线电路的调谐频率。

13.一种用于在NFC卡和NFC外部设备之间实现非接触通信的方法，包括以下步骤：

提供NFC卡，其包括：天线电路，其包括具有至少一个磁轴的天线线圈，所述磁轴基本上与所述卡的至少一侧平行；以及至少一个连接到所述天线电路的集成电路；还包括：在所述天线线圈附近扩展的至少一个导电屏，其不与所述磁轴相交叉，并且在所述至少一个导电屏与所述天线线圈之间没有导磁材料；

在存在所述至少一个导电屏时，设置所述卡的天线电路的调谐频率；

用所述外部设备发射第一振荡磁场；

将所述卡放置在印刷电路板的边缘附近；以及

使用所述导电屏保护所述天线线圈的调谐频率不受所述印刷电路板的解调影响，以增加所述卡与所述外部设备之间的最大通信距离。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：用所述NFC卡的天线线圈感应由所述印刷电路板中的涡电流生成的反向磁场，以增加所述卡与所述外部设备之间的最大通信距离。

15.根据权利要求13或14所述的方法，还包括：用所述NFC卡的天线线圈发射第二振荡磁场的突发，而所述外部设备发射所述第一振荡磁场，以从所述卡向所述外部设备传送数据。