專利名稱：含有至少一個和芯片接于同一天線上的外圍設(shè)備的無接觸便攜物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是無接觸便攜物，而特別涉及的是含有一個智能卡和至少一個與同一天線相連的外圍設(shè)備的無接觸便攜物。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，便攜物，例如無接觸智能卡已在多個應(yīng)用方面廣泛使用。通常涉及的是ISO方式的卡，和閱讀器耦合并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，并和閱讀器進(jìn)行通信。在公共交通方面，這樣的裝置也是用ISO卡的方式實(shí)施的，或者用于更小的方式實(shí)施的，例如車票，用戶將卡或車票在閱讀器上使用以進(jìn)行公共交通?？ㄅc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(fèi)用。
將這樣的便攜物進(jìn)一步發(fā)展成為付款工具，這例如是電子錢包，用來在商業(yè)活動后進(jìn)行小額支付，這是由一個智能卡構(gòu)成的。這種卡在某一個特殊分配器記入貸方，用戶可以進(jìn)行購物并在閱讀器上付款?？ㄅc閱讀器間的通信導(dǎo)致了和購物相應(yīng)的金額的結(jié)算。
許多公司還將這種無接觸智能卡發(fā)展成為其員工的標(biāo)識裝置。在閱讀器上劃卡能夠識別卡的持有人是否能夠進(jìn)出一個受控制的區(qū)域。同樣一個卡還可以用來為雇員“打上班鐘卡”。
依靠越來越系統(tǒng)的技術(shù)使得智能卡生成了新的需要，這些需要是現(xiàn)有的智能卡所不能解決的。需要的第一種便是在無接觸便攜卡上直接獲得信息，事實(shí)上，用戶希望獲取智能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(jìn)行一次交易時，也就是說他的卡通過閱讀器發(fā)出的電磁信息而存錢時，他才能知道其中的余額。
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余額。將電子錢包在盒內(nèi)劃過，卡的芯片和盒的芯片之間就建立了接觸，由這個接觸而進(jìn)行的通信就使金額在盒的屏幕上顯示出來。然而這種技術(shù)有多種缺陷缺陷之一在于這個盒子需要一個內(nèi)部電源來支持卡盒運(yùn)行并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。第二種缺陷在于這種卡盒只能接受和它相適應(yīng)的外型的卡，因此不能用于各種不同的卡。
第二種需要是用戶可以將同一個卡用于多個不同的應(yīng)用。事實(shí)上，可以想像，一個卡可以和多個不同的閱讀器通信。這樣，就可將一個用于自動出納機(jī)的信用卡用做電子錢包。同樣，可將一個無接觸運(yùn)輸卡用來進(jìn)行小額支付。于是一個卡就成了一個存取器，可以每天應(yīng)用于多個不同方面的應(yīng)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(shù)據(jù)。這樣的鍵盤是裝在這個智能卡的卡體上的。
然而不幸的是滿足上述需要的所需的各種運(yùn)行都需要一個能源，以能在當(dāng)卡處在閱讀器發(fā)射的磁場中而和閱讀器通信時運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于消除上述缺陷，提供一種具有由與同一個天線連接的一個或個獨(dú)立的外圍設(shè)備而植入的多種獨(dú)立功能的便攜物。
本發(fā)明在于一個無接觸便攜物，其中有一個芯片和一個天線，這個天線是用來在芯片和與這個無接觸便攜物相應(yīng)的閱讀器之間進(jìn)行電磁信號的通信的。天線的端頭是和芯片的端頭連接的，且至少和一個除芯片以外的并和芯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并聯(lián)，其運(yùn)行能量是閱讀器用電磁信號發(fā)出并通過天線提供的。


從后面參照附圖的描述中會更好地弄清楚本發(fā)明的目的、目標(biāo)和特征。附圖是圖1示出的是根據(jù)本發(fā)明原理的無接觸便攜物，其中除芯片外還有接于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芯片的無接觸智能卡的電路圖。
圖3示出的是除芯片又增加一個外圍設(shè)備的無接觸智能卡的電路圖，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(shí)施例方式
圖1示出的是一個ISO型無接觸智能卡，智能卡10中有一個芯片12，這個芯片通過天線14和閱讀器對話。當(dāng)把智能卡放入由閱讀器生成的磁場中時，在芯片12和閱讀器之間便有電磁耦合，于是芯片和閱讀器便通過各自的天線傳輸數(shù)據(jù)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能卡12相連，智能卡10中還有兩個外圍設(shè)備16和18。
在圖1所示的實(shí)施例中，述及的外圍設(shè)備16和18分別是一個顯示裝置和一個溫度傳感器，二者與芯片12的兩端頭并聯(lián)連接。需要指出的是置于智能卡中的外圍設(shè)備與在圖1中所示的情況相比可以有相同的性質(zhì)，也可以有不同的性質(zhì)。根據(jù)別的實(shí)施方式，根據(jù)需要在智能卡中可以只有一個外圍設(shè)備，也可以有多于兩個的外圍設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個基本特征，置于智能卡10中的所有外圍設(shè)備都和芯片的端頭并聯(lián)連接，就是說和天線14的端頭連接。這樣，和芯片一樣，每個外圍設(shè)備都可以通過閱讀器的天線14和智能卡的天線之間的電磁耦合獲取數(shù)據(jù)和運(yùn)行能量。
圖2示出一個傳統(tǒng)的智能卡的電路圖，其中沒有外圍設(shè)備，在這個電路中首先有一個天線14和一個電容22，電容22是由一個電容器和芯片的寄生電容組合而成的。電容22構(gòu)成調(diào)諧電容，用來和天線14結(jié)合，構(gòu)成和閱讀器傳輸?shù)拈喿x器傳輸?shù)碾姶判盘柕念l率共振的電路。根據(jù)現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)，共振發(fā)生的頻率為13.56兆赫(MHz)?？梢詫⒁粋€電阻24通過電子開關(guān)26并接于芯片內(nèi)，以能在智能卡和閱讀器間生成一個反向調(diào)制(retromodulation)的副載波頻率。根據(jù)和現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)的一個特別實(shí)施例，反向調(diào)制的副載波的頻率為847千赫(kHz)。開關(guān)26的關(guān)閉和打開可以用反向調(diào)制頻率傳輸數(shù)據(jù)，述及的調(diào)制最好是開關(guān)26的狀態(tài)的改變位的相位改變調(diào)制，在已經(jīng)列舉的組件之外，電阻28示出芯片本身的電阻。由齊納二極管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。
無論在智能卡中除芯片外再集成進(jìn)去何種外圍設(shè)備，這個外圍設(shè)備依然還有一個芯片，但和卡中的芯片相反，這個芯片是用作處理器用于執(zhí)行外圍設(shè)備的功能。因此，其電路圖類似于圖2所示的電路圖，且其中含有和芯片電路中同樣類型的元件。假設(shè)一個外圍設(shè)備(顯示器、傳感器、鍵盤或其它)都并聯(lián)在天線及芯片上，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。
于是，并聯(lián)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(shè)備的寄生電容。電阻44通過開關(guān)46被并聯(lián)，以在外圍設(shè)備和閱讀器之間形成反向調(diào)制的副載波頻率從而使外圍設(shè)備向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣，電阻48是外圍設(shè)備的等效電阻，且由齊納二極管50、電阻52和54所構(gòu)成的整體的作用在于限制天線14端頭的電壓。
事實(shí)上，可以將圖3所示的電路簡化為圖4所示的電路。如在智能卡中只含有一個天線的條件下，電容60等效于電容22和42，即等于二者之和，電容60為調(diào)諧電容，其值為天線14和調(diào)諧電容所構(gòu)成的電路在閱讀器傳輸?shù)妮d波頻率共振。需要指出的是外圍設(shè)備的調(diào)諧電容通常較芯片的調(diào)諧電容小，以總電容的75％是芯片的電容，總電容的25％為外裝置的電容。同樣，電阻62等效于電阻28和48的并聯(lián)。對于由齊納二極管64和電阻66及68構(gòu)成的整體，實(shí)際上是二極管30及電阻32和34構(gòu)成的整體或二極管50及電阻52和54構(gòu)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(guān)元件。電阻24及開關(guān)26(當(dāng)閉合時)是用來從芯片向閱讀器以某個頻率(例如847kHz)傳輸信息，而電阻44和開關(guān)46(當(dāng)閉合時)是用來從外圍設(shè)備向閱讀器傳輸信息的，其傳輸?shù)念l率和由芯片傳輸?shù)念l率不同。需要指出的是在智能卡上有多少個外圍設(shè)備，包括芯片，就有多少個由一個電阻和一個開關(guān)構(gòu)成的開關(guān)元件。如前所說，用來從每個外圍設(shè)備傳輸信息的調(diào)制都是基于由相應(yīng)的開關(guān)的狀態(tài)改變而引起的每個位相位改變的調(diào)制。
一般說來，在智能卡上的所有外圍設(shè)備都可以和芯片用同一個閱讀器或用不同的閱讀器運(yùn)行。如果用同一個閱讀器，則閱讀器中帶有一個防沖突系統(tǒng)，以使閱讀器同時和卡上的各個外圍設(shè)備對話。在這種情況下，閱讀器和芯片及各個外圍設(shè)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(shè)備還可以使用由芯片以指令的形式發(fā)射的數(shù)據(jù)。在這種實(shí)施方式中，對話是由天線利用外圍設(shè)備的反向調(diào)制電阻來實(shí)現(xiàn)的，芯片的作用就像是一個閱讀器，通過對要發(fā)射的數(shù)據(jù)調(diào)制天線上的信號。在這種情況下，只有芯片可以和外圍設(shè)備對話，如果這個芯片能得到正確供電的話，這樣就構(gòu)成了一個保護(hù)元件。
和芯片直接對話的另一種情況是在外圍設(shè)備為對芯片進(jìn)行交易的結(jié)果進(jìn)行顯示的顯示器的情況下。于是如果智能卡是電子錢包，顯示器就特別能顯示出無接觸智能卡中剩余的金額同時還能顯示和智能卡運(yùn)行相關(guān)的信息。
根據(jù)圖1所示的實(shí)施方式，外圍設(shè)備16是一個顯示器，而外圍設(shè)備18是一個溫度傳感器，這樣的智能卡例如是用來監(jiān)視跟蹤速凍產(chǎn)品的冷卻的。當(dāng)將這樣的卡置于閱讀器的磁場中，閱讀器就向溫度傳感器18詢問，并將讀取的值存儲在它的存儲器中。然后借助于閱讀器和智能卡中的天線傳輸?shù)男畔⑿盘枌⑦@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芯片12，芯片12將這個值經(jīng)對從閱讀器接收的信號調(diào)制將其傳送給顯示器16。在這種情況下，閱讀器在前述的信息交換中僅起到向芯片12和裝置16提供能量的作用。
根據(jù)一種理想的實(shí)施方式，顯示器有駐留，這可以使用戶在和閱讀器交易后的任何時候都能獲取信息。
根據(jù)一種特殊的實(shí)施方式，述及的外圍設(shè)備為一鍵盤，最好是數(shù)字鍵盤，這種功能在將無接觸智能卡用于電子錢包時特別有用。事實(shí)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(shè)備的運(yùn)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。
最后，每個外圍設(shè)備很少對芯片的功能、便攜物的其它外圍設(shè)備的功能、芯片和其它外圍設(shè)備以及它們的閱讀器之間的交易有附加影響，因此，不管是芯片還是其它外圍設(shè)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芯片和其它外圍設(shè)備的功能。
權(quán)利要求
1.無接觸便攜物(10)，其中有一個芯片(12)和一個用來在所述的芯片和與這個便攜物相關(guān)的閱讀器之間進(jìn)行電磁信號通信的天線(14)，所述的天線的端頭和所述的芯片的端頭相連，所述的無接觸便攜物的特征在于其中至少還包括有一個不同于芯片的無接觸外圍設(shè)備(16、18)，且該外圍設(shè)備具有和芯片不同的功能，它并聯(lián)于所述的天線的兩端，其運(yùn)行所需的能量來自于閱讀器的電磁信號，并是由所述的天線提供的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的便攜物(10)，其中的外圍設(shè)備中有一個電容(42)，和芯片(22)的電容組合構(gòu)成調(diào)諧電容，以和天線(14)構(gòu)成在電磁信號頻率共振的電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的便攜物(10)，其特征在于所述的無接觸外圍設(shè)備是一個顯示器(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的便攜物(10)，其特征在于所述的無接觸外圍設(shè)備是一個鍵盤。
5.根據(jù)權(quán)利1至3中任一項(xiàng)所述的便攜物(10)，其特征在于所述的無接觸外圍設(shè)備是一個溫度傳感器。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的便攜物(10)，其中的無接觸外圍設(shè)備(16、18)可以通過天線(14)由反向調(diào)制向閱讀器發(fā)送信息。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的便攜物(10)，其中的外圍設(shè)備(16、18)是通過對天線提供的信號的調(diào)制與芯片對話的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的便攜物(10)，其中的外圍設(shè)備(16、18)具有并聯(lián)于天線(14)兩端的一個電阻(44)和一個開關(guān)(46)，當(dāng)它們閉合時可以從外圍設(shè)備向閱讀器或芯片(12)傳輸信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3的便攜物(10)，其特征在于它用做電子錢包。
全文摘要
含有一個芯片(12)和一個天線(14)的無接觸便攜物(10)是用來在芯片和與這個無接觸便攜物相應(yīng)的閱讀器之間進(jìn)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于芯片且功能也不同于芯片的外圍設(shè)備(16、18)，這個外圍設(shè)備也是并聯(lián)于天線的兩端，其運(yùn)行所需能量是來自閱讀器的電磁信號、并由天線提供的。
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(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)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