CN202404630U - 用于近场通信的接收端组件及包括该组件的接收设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于近场通信的接收端组件及包括该组件的接收设备，所述接收端组件包括：智能卡；布置在所述智能卡上的第一线圈；以及靠近所述第一线圈并且与所述第一线圈磁耦合的第二线圈，其中所述第二线圈的面积大于所述第一线圈的面积。本实用新型还提供了包括所述接收端组件的接收设备，所述设备包括智能卡插槽，并且所述第二线圈被固定在所述接收设备的外壳上。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于近场通信的接收端组件及包括该组件的接收设备。
背景技术
近场通信（Near Field Communication，NFC），又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输（在10厘米内）交换数据。这个技术由免接触式射频识别（RFID）演变而来，并向下兼容RFID。由于近场通讯具有天然的安全性，因此NFC技术被认为在手机支付等领域具有很广的应用前景。
NFC设备内置NFC芯片，组成RFID模块的一部分，可以当作RFID无源标签使用，例如用来支付费用；也可以当作RFID读写器使用，例如用作数据交换与采集。NFC技术支持多种应用，包括移动支付与交易、对等式通信及移动中信息访问等。通过NFC设备，人们可以在任何地点、任何时间，通过任何设备，与他们希望得到的娱乐服务与交易联系在一起，从而完成付款，获取海报信息等。总的来看，NFC设备的应用主要可分为以下四个基本类型：用于付款和购票、用于电子票证、用于智能媒体以及用于交换、传输数据。
现有的移动支付SWP（Single Wire Protocol，单线协议）-SD卡技术方案使得在支持NFC功能的移动终端（例如，手机）上便利安全地实现远程及近场支付功能成为可能。智能SD卡除了具有普通SD卡的数据存储功能外，内嵌了一张具有金融安全级别的智能卡作为支付信息载体，使银行卡信息安全存储在卡片内。它也可以像使用普通SD卡那样存储用户自己的数据。与普通的SD卡相比，智能SD卡在安全性上有很大的提高，因此将其与单线实现双工通信的SWP接口协议结合可以在同时安全可靠地实现远程支付以及基于NFC的近场支付功能。
然而，诸如SWP-SD卡移动支付解决方案的技术虽然具有很高的安全性和可实现性，但依旧需要对手机硬件进行比较大的改造。诸如手机等移动支付终端至少需要增加支持NFC的模拟前端电路，而一般增加的模拟前端电路只能集成在手机的主板上。因此，用户需要更换具有NFC功能的手机才能够支持SWP-SD卡移动支付方案，这使得类似方案的推广投入较大，在一定程度上限制了近场移动支付的推广。
因此，对于尽可能少地改变移动支付终端的硬件结构来实现NFC近场移动支付的方案有很强的需求。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种用于近场通信的接收端组件，所述接收端组件包括：智能卡；布置在所述智能卡上的第一线圈；以及靠近所述第一线圈并且与所述第一线圈磁耦合的第二线圈，其中所述第二线圈的面积大于所述第一线圈的面积。
优选地，所述第二线圈被布置在与所述第一线圈所处的平面大体上平行的另一平面上，并且所述第二线圈所包围的区域在所述第一线圈所处的平面上的投影完全覆盖所述第一线圈。
优选地，所述接收端组件还包括与所述第二线圈串联形成LC谐振电路的电容。
优选地，所述电容与所述第二线圈被布置为大体上处于同一平面。
优选地，所述第一线圈被布置为与所述智能卡的天线接口直接相连。
在一些实施例中，所述智能卡是智能SD卡或者是SIM卡。
本实用新型还提供了一种用于近场通信的接收设备，所述接收设备包括：用于近场通信的接收端组件，所述接收端组件包括智能卡、贴合在所述智能卡上的第一线圈以及靠近所述第一线圈并且与所述第一线圈磁耦合的第二线圈，其中所述第二线圈的面积大于所述第一线圈的面积；用于承载所述智能卡的智能卡插槽；其中所述第二线圈被固定在所述接收设备的外壳上。
在一些实施例中，所述接收设备为手机，并且所述第二线圈被固定在所述手机的后盖上。
在另一些实施例中，所述接收设备为手机，并且所述LC谐振电路被固定在所述手机的后盖上。
本实用新型的用于近场通信的接收端组件及包括该组件的接收设备可以为近场移动支付提供很好的解决方案，其既可以作为推广诸如手机支付等移动支付消费习惯的过渡方案，也可以在移动支付市场成熟后作为一种可行的解决方案与SWP-SD卡方案等其他技术方案并存。下面将结合具体的实施例来描述本实用新型的方法。
附图说明
本实用新型的前述和其他目标、特征和优点根据下面对本实用新型的实施例的更具体的说明将是显而易见的，这些实施例在附图中被示意。
图1示意性地示出了根据本实用新型的第一实施例的用于近场通信的接收端组件的构成。
图2示意性地示出了图1所示的接收端组件的各个部分的布置。
图3a示意性地示出了根据本实用新型的第二实施例的用于近场通信的接收端组件的部分；图3b示出了图3a所示部分的等效电路。
图4示意性地示出了本实用新型所提供的用于近场通信的接收设备的实施例。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步详细说明本实用新型。需要说明的是，附图中的各结构只是示意性说明，用以使本领域普通技术人员最佳地理解本实用新型的原理，其不一定按比例绘制。
图1示意性地示出了根据本实用新型的第一实施例的用于近场通信的接收端组件的构成。如在背景技术中所提到的那样，近场通信（NFC）又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，这个技术由免接触式射频识别（RFID）演变而来，并向下兼容RFID。因此，与RFID一样，NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式来传递的。在适于NFC通信的非接触式读卡器设备上通常布置有NFC天线，其为工作在13.56 MHz频段上的近场耦合天线，读写距离很短，因而在接收端也必须布置能够与其匹配的适于进行磁场耦合的接收天线。
如图1所示，根据本实用新型的第一实施例的接收端组件包括智能卡101、第一线圈102以及第二线圈103。众所周知，智能卡如今已被广泛应用在诸如手机、便携式数字助理（PDA）、膝上型笔记本、平板电脑等各式各样的移动终端设备上。因此，将智能卡作为接收天线的载体可以在对终端设备的硬件结构进行最小改动的情况下使其具备近距离通信的能力。终端设备仅需具备智能卡插槽，而这几乎已经成为了目前大部分电子产品的标准配置。智能卡可以包括智能SD卡、SIM卡、智能miniSD卡、智能microSD卡等现有技术中常见的各种智能卡构造。
第一线圈102被布置在智能卡101上，其被用作接收端天线的一部分。在实践中，可以例如通过将铜制的第一线圈102直接印制在封装智能卡芯片的绝缘材料上来实现所述第一线圈。替代地，可以将所述第一线圈与智能卡芯片共面地封装在智能卡的内部，其中芯片部分可以被形成在智能卡101的除该第一线圈以外的空白部分上。不管采用哪一种方式，这样的贴片式构造都不会使智能卡在外形和体积上有明显变化，因此不需要对现有的智能卡插槽等机构进行改动。另外，不管在哪种布置方式下，都可以将第一线圈102与智能卡101内芯片的天线接口直接相连以对所述芯片进行操作。
事实上，已知的是诸如第一线圈102的单个线圈也可以与NFC非接触式读卡器设备上的发射天线耦合。然而，由于随着半导体技术的不断发展，智能卡有明显的小型化发展趋势，其所能够提供的用于承载接收天线的空间非常有限，因此基于诸如智能microSD卡的第一线圈102的面积通常很小，其与发射端耦合所获得的能量往往不能满足正常通信的需要。根据图1所示的实施例，在本实用新型的接收端组件中还提供了第二线圈103，其与第一线圈102共同形成接收天线。
第二线圈103被布置为靠近所述第一线圈102并且能够与该第一线圈102磁耦合。显而易见，该第二线圈103也必须能够与NFC非接触式读卡器设备的发射天线（线圈）耦合。根据本实用新型，该第二线圈103也同样采用贴片式的构造，而其面积要大于第一线圈102所占据的面积。该第二线圈可以优选地被布置在与第一线圈102所处的平面平行的另一平面上，即第一和第二线圈互相平行地被布置。另外，使第二线圈103所包围的区域在第一线圈102所处的平面上的投影完全覆盖所述第一线圈。在图2中示意性地示出了这样的布置，其中更优选地将第二线圈布置为其轴线与第一线圈的轴线大体上重合。
第二线圈103可以被看作为功率提升线圈，其与较小的第一线圈102之间的互感使得第一线圈的磁场强度增大，由此增强通过非接触式近场通信所传送的信号的强度，从而提供足够的能量保证智能卡芯片的正常工作。就这点而言，例如图2所示的、第二线圈103的上述布置可以更有效地确保良好的磁耦合效果和能量传输效率。
图3a示意性地示出了根据本实用新型的第二实施例的用于近场通信的接收端组件的部分；图3b示出了图3a所示部分的等效电路。
如图3a所示，根据本实用新型的第二实施例的接收端组件中增加了与第二线圈301串联的谐振电容器302，从而形成图3b中的串联谐振电路。第二线圈301的电感值以及电容302的电容值应满足如下谐振公式：
其中f0为谐振频率，π为圆周率常数，L为线圈的电感量，C为谐振电容量。
在非接触式近场通信的应用中，该串联的电感与电容应被调节至工作在13.56 MHz的谐振点处，由此能够更高效地将信号能量通过与第一线圈的互感参数耦合到其上，从而对13.56 MHz谐振频率的信号起到放大作用。为了有效控制该部分组件的厚度，谐振电容302与第二线圈301可以被布置为大体上处于同一平面。举例来说，可以在诸如聚酯材料薄膜的绝缘介质层两边印刷铜金属区域来实现电容302，同时在所述绝缘介质层的一个面上印制第二线圈301，通过布线使其一端与电容302的一端相连，而通过打孔使其另一端与电容302的另一端相连，由此形成图3b所示的谐振电路。
图4示意性地示出了本实用新型所提供的用于近场通信的接收设备的实施例。一般而言，根据本实用新型的用于近场通信的接收设备包括智能卡插槽，以承载带有所述第一线圈的智能卡，而所述第二线圈或其与电容构成的LC谐振电路被固定在接收设备的外壳上。该接收设备可以利用各种带有合适的智能卡插槽的移动终端来实现，诸如手机、PDA、平板电脑等等。
在图4所示的实施例中，该接收设备为手机401，并且上述接收端组件被布置在其相应的位置上，其中带有第一线圈的智能卡部分被插入手机所带的智能卡插槽中，而第二线圈或其与电容构成的LC谐振电路则被固定在手机后盖402的内表面上，该部分可以被实现为贴片的形式。根据本实用新型的手机401可以按照图4所示的方位与读卡器403进行通信，但应理解的是，即使把手机401的正面对准读卡器403，本实用新型所提供的接收端组件也可以起到增强通信的作用。
就目前常见的手机设计而言，所述智能卡可以采用智能microSD卡。这一设计能够使近场支付共用SD卡中智能芯片的安全模块，在保证远程支付的同时实现安全便捷的移动近场支付。对于具有智能microSD卡插槽的手机而言，其都能方便地使用本实用新型所提供的接收端组件。除了改用印刷有所述第一线圈的智能microSD卡并且将贴片式的第二线圈或其与电容构成的LC谐振电路固定在其后盖上之外，无需对手机本身的硬件进行任何改造。此外，由于采用了无源器件，即使在手机没电时也可以实现安全的近场支付。
应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制。尽管参照上述具体实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换而不脱离本实用新型的实质，其均涵盖在本实用新型请求保护的范围中。
Claims (14)
1.一种用于近场通信的接收端组件，其特征在于，所述接收端组件包括：
智能卡；
布置在所述智能卡上的第一线圈；以及
靠近所述第一线圈并且与所述第一线圈磁耦合的第二线圈，其中
所述第二线圈的面积大于所述第一线圈的面积。
2. 如权利要求1所述的接收端组件，其特征在于，其中所述第二线圈被布置在与所述第一线圈所处的平面大体上平行的另一平面上，并且所述第二线圈所包围的区域在所述第一线圈所处的平面上的投影完全覆盖所述第一线圈。
3.如权利要求1所述的接收端组件，其特征在于，所述接收端组件还包括与所述第二线圈串联形成LC谐振电路的电容。
4.如权利要求3所述的接收端组件，其特征在于，其中所述电容与所述第二线圈被布置为大体上处于同一平面。
5.如权利要求1所述的接收端组件，其特征在于，其中所述第一线圈被布置为与所述智能卡内芯片的天线接口直接相连。
6.如权利要求1所述的接收端组件，其特征在于，其中所述智能卡是智能SD卡或者是SIM卡。
7.一种用于近场通信的接收设备，其特征在于，其中所述接收设备包括：
用于近场通信的接收端组件，所述接收端组件包括智能卡、布置在所述智能卡上的第一线圈以及靠近所述第一线圈并且与所述第一线圈磁耦合的第二线圈，其中所述第二线圈的面积大于所述第一线圈的面积；
用于承载所述智能卡的智能卡插槽；
其中所述第二线圈被固定在所述接收设备的外壳上。
8.如权利要求7所述的接收设备，其特征在于，其中所述第二线圈被布置在与所述第一线圈所处的平面大体上平行的另一平面上，并且所述第二线圈所包围的区域在所述第一线圈所处的平面上的投影完全覆盖所述第一线圈。
9.如权利要求7所述的接收设备，其特征在于，所述接收端组件还包括与所述第二线圈串联形成LC谐振电路的电容。
10.如权利要求7所述的接收设备，其特征在于，其中所述电容与所述第二线圈被布置为大体上处于同一平面。
11.如权利要求7所述的接收设备，其特征在于，其中所述第一线圈被布置为与所述智能卡的天线接口直接相连。
12.如权利要求7所述的接收设备，其特征在于，其中所述智能卡是智能SD卡或者是SIM卡。
13.如权利要求7所述的接收设备，其特征在于，其中所述接收设备为手机，并且所述第二线圈被固定在所述手机的后盖上。
14.如权利要求9所述的接收设备，其特征在于，其中所述接收设备为手机，并且所述LC谐振电路被固定在所述手机的后盖上。
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