專利名稱:具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸ic卡雙頻讀卡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置。
背景技術(shù):
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,人民生活水平的大幅提高,特別是移動通信技術(shù)的快速發(fā)展和伴隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展需要,手機的功能日益增多,已不再局限于打電話和收發(fā)短消息,這也就使得手機的應(yīng)用相當(dāng)普及,手機實際上已成為人們?nèi)粘I钪兴豢扇鄙俚囊环N必需用品,而且是隨身攜帶的必需品。 正是由于手機的這種作用的日益增大,手機作為移動支付的一種手段也開始興起。從安全考慮,使用手機進行移動支付,就必須適當(dāng)?shù)乜刂剖謾C的刷卡距離,這個距離通常要求在5cm以內(nèi),過遠的刷卡距離容易被盜刷或誤刷。 采用手機射頻卡即射頻手機用戶識別卡是支持手機刷卡比較有效的技術(shù)手段,然而,由于射頻信號的方向性,功率大小,接受靈敏度,很難精確控制,要準(zhǔn)確地檢測和控制手機的刷卡距離,一直是一個難題。從而影響了帶有手機射頻卡的手機進行移動支付的推廣應(yīng)用。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足,提供一種具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)IS01444313. 56M和2. 4G RF-SIM射頻手機SIM卡的雙頻讀寫功能,通過精確測試手機與讀卡裝置的接入距離,從而精確控制手機與讀卡裝置連接握手時射頻信號的強弱,進而實現(xiàn)鎖定手機的刷卡距離,有利于帶有手機射頻卡的手機進行移動支付的推廣應(yīng)用。 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種具有手機刷卡距離檢測功
能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,包括 —感應(yīng)線圈電路,用來收發(fā)感應(yīng)信號; — 13. 56M非接觸卡讀卡控制電路,用來對感應(yīng)線圈電路進行驅(qū)動,實現(xiàn)對IS014443標(biāo)準(zhǔn)IC卡讀寫的操作; —整流電路,用來將交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號;[0010] —第一射頻天線,用來收發(fā)2. 4G射頻信號; —第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路,用來控制射頻信號衰減,實現(xiàn)與2. 4G手機射頻卡的應(yīng)答連接控制,設(shè)有A/D轉(zhuǎn)換接口用來實現(xiàn)A/D變換;[0012] —程控衰減電路,用來調(diào)節(jié)射頻信號功率的衰減程度;[0013] —第二射頻天線,用來收發(fā)2. 4G射頻信號; —第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路,用來實現(xiàn)與2. 4G手機射頻卡之間數(shù)據(jù)的收發(fā);[0015] —主CPU電路,對輸入的信號進行分析、計算、判斷和處理,輸出控制信號;采用GPI0通用接口,用軟件模擬SPI串行接口與13. 56M非接觸卡讀卡控制電路、第一2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路和第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路相連接,實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫和設(shè)備中斷與控制;[0016] —USB/串行接口,用來實現(xiàn)與外部設(shè)備的連接; 感應(yīng)線圈電路與13. 56M非接觸卡讀卡控制電路相連接;感應(yīng)線圈電路的輸出與整流電路的輸入相連接;整流電路的輸出接至第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路;第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路與程控衰減電路相連接;程控衰減電路與第一射頻天線相連接;第二射頻天線與第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路相連接;主CPU電路分別與13. 56M非接觸卡讀卡控制電路、第一2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路和第二2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路相連接;主CPU電路與USB/串行接口相連接。 進一步的,還包括系統(tǒng)調(diào)試接口,系統(tǒng)調(diào)試接口與主CPU電路相連接。[0019] 所述的第一射頻天線為功率衰減天線。[0020] 所述的第二射頻天線為PCB微帶天線。 所述感應(yīng)線圈電路中的感應(yīng)線圈和第一射頻天線、第二射頻天線設(shè)置在同一個物理平面內(nèi)。 所述感應(yīng)線圈和第一射頻天線、第二射頻天線分別制作在同一塊PCB板上。[0023] 本實用新型的具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,具有IS01444313. 56M和2. 4G RF-SIM射頻手機SM卡的雙頻讀寫功能。當(dāng)采用IS014443標(biāo)準(zhǔn)卡,即非接觸IC卡進行刷卡操作時,讀卡裝置的主CPU電路、13. 56M非接觸卡讀卡控制電路和感應(yīng)線圈電路工作,實現(xiàn)對非接觸IC卡進行讀寫,并將讀寫后的處理結(jié)果通過USB/串行接口發(fā)送給后臺的設(shè)備。當(dāng)采用的是2. 4G手機射頻卡進行刷卡操作時,由于2. 4G手機射頻卡是發(fā)射射頻信號,因此,必須進行距離控制;在2. 4G手機射頻卡未靠近本讀卡裝置時,感應(yīng)線圈電路中的感應(yīng)線圈一直受到由13. 56M非接觸卡讀卡控制電路施加的高頻(即13. 56M)交流激勵信號的激勵,該高頻交流激勵信號使所述感應(yīng)線圈在其周邊形成一個正弦交變磁場,感應(yīng)線圈電路向整流電路輸出一個電壓信號;當(dāng)2. 4G手機射頻卡靠近本讀卡裝置時,受所述正弦交變磁場的影響,手機自身的金屬物質(zhì)產(chǎn)生渦流,該渦流又產(chǎn)生新的交變磁場,該新的交變磁場導(dǎo)致所述感應(yīng)線圈電路的感應(yīng)線圈的阻抗發(fā)生變化,感應(yīng)線圈電路向整流電路輸出一個變化的電壓信號,該變化的電壓信號與手機靠近讀卡裝置的距離成一定的對應(yīng)關(guān)系,通過檢測該電壓值即能獲取手機與讀卡裝置之間的距離;由整流電路對讀取的電壓信號進行整流處理后變成一直流信號,該直流信號接入第一2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路的A/D轉(zhuǎn)換接口,由第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路進行A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)由第一2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路輸出給主CPU電路;主CPU電路對數(shù)據(jù)進行分析、計算和處理,并進而向第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路輸出控制信號,由第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路通過程控衰減電路控制射頻信號的衰減程度,從而實現(xiàn)第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路通過第一射頻天線與2. 4G手機射頻卡之間的握手連接;在握手連接后,由主CPU電路向第二2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路輸出控制信號,由第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路通過第二射頻天線與2. 4G手機射頻卡之間進行數(shù)據(jù)收發(fā),即由第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路通過第二射頻天線對2. 4G手機射頻卡進行數(shù)據(jù)讀寫。該過程是應(yīng)用手機刷卡時與讀卡裝置的感應(yīng)線圈的電磁互感原理,精確測試出手機與讀卡裝置的接入距離,從而精確控制手機與讀卡裝置連接握手時射頻信號的強弱,從而鎖定手機的刷卡距離。
4[0024] 本實用新型的具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,將 13. 56M感應(yīng)線圈與2.4G射頻單元天線(即第一射頻天線和第二射頻天線),處于同一 個裝置的同一個物理平面內(nèi),在一塊PCB上實現(xiàn),從而獲得更加精確的使用效果。本實 用新型是采用雙路2. 4G射頻單元, 一路用于數(shù)據(jù)的傳送與接收,另一路專門用于與手機 的握手連接;數(shù)據(jù)的傳送與接收單元的射頻天線即第二射頻天線,采用PCB微帶天線,能 夠保證信號接收與發(fā)送的可靠性;手機握手連接單元射頻天線即第一射頻天線,采用功 率衰減天線;采用功率衰件器即程控衰減電路來精確控制信號的衰減強度,功率衰減分 為32級,0-32db,第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路所采用的射頻收發(fā)驅(qū)動芯片本身還可以有 0dbm—18dbm,分為4級的功率或靈敏度衰減控制。主CPU電路采用GPIO通用接口,用軟件 模擬SPI串行接口 ,擴大了硬件資源利用,3路設(shè)備統(tǒng)一格式。 本實用新型的有益效果是,由于采用了感應(yīng)線圈電路、13.56M非接觸卡讀卡控制 電路、整流電路、第一射頻天線、第一2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路、程控衰減電路、第二射頻天 線、第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路、主CPU電路和USB/串行接口來構(gòu)成具有手機刷卡距離檢 測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)IS014443 13. 56M和2. 4G RF-SIM射頻手機 SIM卡的雙頻讀寫功能,利用手機刷卡時與讀卡裝置的感應(yīng)線圈的電磁互感原理,精確測 試出手機與讀卡裝置的接入距離,從而精確控制手機與讀卡裝置連接握手時射頻信號的強 弱,進而實現(xiàn)鎖定手機的刷卡距離,有利于帶有手機射頻卡的手機進行移動支付的推廣應(yīng) 用。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細說明;但本實用新型的具有手 機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置不局限于實施例。
圖1為本實用新型的原理框圖; 圖2是本實用新型的主CPU電路、USB/串行接口和系統(tǒng)調(diào)試接口的電路圖; 圖3是本實用新型的13. 56M非接觸卡讀卡控制電路、感應(yīng)線圈電路和整流電路的 電路圖; 圖4是本實用新型的第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路和程控衰減電路的電路圖; 圖5是本實用新型的第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路的電路圖。
具體實施方式實施例,參見附圖所示,本實用新型的一種具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸 IC卡雙頻讀卡裝置,包括 —感應(yīng)線圈電路l,用來收發(fā)感應(yīng)信號;感應(yīng)線圈電路1由感應(yīng)線圈LOOP、接口 X4、接口 X5和外圍電阻、電容、電感等組成; — 13. 56M非接觸卡讀卡控制電路2,用來對感應(yīng)線圈電路1進行驅(qū)動,實現(xiàn)對 IS014443標(biāo)準(zhǔn)IC卡讀寫的操作;13. 56M非接觸卡讀卡控制電路2由型號為MFRC531的芯 片N7及外圍電路組成,芯片N7采用13. 56MHz的晶體為本振頻率; —整流電路3,用來將交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號;整流電路3由二極管Dl、二極管 D2、電阻RIO、電阻R22、電阻R23、電感LIO、電容C5和電容C12組成,TX1—A、 TX2—A為輸入端,MADC為輸出端; —第一射頻天線4即天線ATN2,用來收發(fā)2. 4G射頻信號; —第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5,用來控制射頻信號衰減,實現(xiàn)與2. 4G手機射頻 卡的應(yīng)答連接控制,設(shè)有A/D轉(zhuǎn)換接口用來實現(xiàn)A/D變換;第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5 由型號為RFTR70的芯片Nl及其外圍電路組成,ANT1、 ANT2為射頻信號連接腳,芯片Nl采 用16MHz的晶體為本振頻率,經(jīng)過內(nèi)部倍頻后,射頻載波頻率為2. 4GHz,在ISM頻段內(nèi); —程控衰減電路6,用來調(diào)節(jié)射頻信號功率的衰減程度;程控衰減電路6主要由芯 片N2構(gòu)成; —第二射頻天線7即天線ATN1,用來收發(fā)2. 4G射頻信號; —第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路8,用來實現(xiàn)與2. 4G手機射頻卡之間數(shù)據(jù)的收發(fā); 第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路8由型號為RFTR98的芯片N3及其外圍電路組成,ANT1、 ANT2 為射頻信號連接腳,芯片N3采用16MHz的晶體為本振頻率,經(jīng)過內(nèi)部倍頻后,射頻載波頻率 為2. 4GHz,在ISM頻段內(nèi); —主CPU電路9,對輸入的信號進行分析、計算、判斷和處理,輸出控制信號;采用
GPIO通用接口,用軟件模擬SPI串行接口與13. 56M非接觸卡讀卡控制電路、第一2. 4G射頻
收發(fā)驅(qū)動電路和第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路相連接,實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫和設(shè)備中斷與控制;主
CPU電路9由型號為HC81的芯片N6及其外圍電路組成; —USB/串行接口 10即接口 Xl,用來實現(xiàn)與外部設(shè)備的連接; 感應(yīng)線圈電路1與13. 56M非接觸卡讀卡控制電路2相連接;感應(yīng)線圈電路1的輸
出與整流電路的3輸入相連接;整流電路3的輸出接至第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5 ;第
一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5與程控衰減電路6相連接;程控衰減電路6與第一射頻天線
4相連接;第二射頻天線7與第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路8相連接;主CPU電路9分別與
13. 56M非接觸卡讀卡控制電路2、第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5和第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)
動電路8相連接;主CPU電路9與USB/串行接口 10相連接。 進一步的,還包括系統(tǒng)調(diào)試接口 11即接口 X3,系統(tǒng)調(diào)試接口 11與主CPU電路9相連接。
其中 所述的第一射頻天線4為功率衰減天線; 所述的第二射頻天線7為PCB微帶天線; 所述感應(yīng)線圈電路l中的感應(yīng)線圈和第一射頻天線4、第二射頻天線7設(shè)置在同一 個物理平面內(nèi); 所述感應(yīng)線圈和第一射頻天線、第二射頻天線分別制作在同一塊PCB板上。 本實用新型的具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,具有 IS01444313. 56M和2. 4G RF-SIM射頻手機SM卡的雙頻讀寫功能。當(dāng)采用IS014443標(biāo)準(zhǔn) 卡,即非接觸IC卡進行刷卡操作時,讀卡裝置的主CPU電路9、 13. 56M非接觸卡讀卡控制 電路2和感應(yīng)線圈電路1工作,實現(xiàn)對非接觸IC卡進行讀寫,并將讀寫后的處理結(jié)果通過 USB/串行接口 IO發(fā)送給后臺的設(shè)備。當(dāng)采用的是2.4G手機射頻卡進行刷卡操作時,由于 2. 4G手機射頻卡是發(fā)射射頻信號,因此,必須進行距離控制;在2. 4G手機射頻卡未靠近本 讀卡裝置時,感應(yīng)線圈電路l中的感應(yīng)線圈一直受到由13. 56M非接觸卡讀卡控制電路2施加的高頻(即13. 56M)交流激勵信號的激勵,該高頻交流激勵信號使所述感應(yīng)線圈在其周 邊形成一個正弦交變磁場,感應(yīng)線圈電路l向整流電路3輸出一個電壓信號;當(dāng)2. 4G手機 射頻卡靠近本讀卡裝置時,受所述正弦交變磁場的影響,手機自身的金屬物質(zhì)產(chǎn)生渦流,該 渦流又產(chǎn)生新的交變磁場,該新的交變磁場導(dǎo)致所述感應(yīng)線圈電路1的感應(yīng)線圈的阻抗發(fā) 生變化,感應(yīng)線圈電路1向整流電路3輸出一個變化的電壓信號,該變化的電壓信號與手機 靠近讀卡裝置的距離成一定的對應(yīng)關(guān)系,通過檢測該電壓值即能獲取手機與讀卡裝置之間 的距離;由整流電路3對讀取的電壓信號進行整流處理后變成一直流信號,該直流信號接 入第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5的A/D轉(zhuǎn)換接口 ,由第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5進行 A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)由第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5輸出給主CPU電路9 ;主CPU電路 9對數(shù)據(jù)進行分析、計算和處理,并進而向第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5輸出控制信號,由 第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5通過程控衰減電路6控制射頻信號的衰減程度,從而實現(xiàn)第 一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5通過第一射頻天線4與2. 4G手機射頻卡之間的握手連接;在 握手連接后,由主CPU電路9向第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路8輸出控制信號,由第二 2. 4G 射頻收發(fā)驅(qū)動電路8通過第二射頻天線7與2. 4G手機射頻卡之間進行數(shù)據(jù)收發(fā),即由第二 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路8通過第二射頻天線7對2. 4G手機射頻卡進行數(shù)據(jù)讀寫。該過程 是應(yīng)用手機刷卡時與讀卡裝置的感應(yīng)線圈的電磁互感原理,精確測試出手機與讀卡裝置的 接入距離,從而精確控制手機與讀卡裝置連接握手時射頻信號的強弱,從而鎖定手機的刷 卡距離。 本實用新型的具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,將 13. 56M感應(yīng)線圈與2. 4G射頻單元天線(即第一射頻天線和第二射頻天線),處于同一個 裝置的同一個物理平面內(nèi),在一塊PCB上實現(xiàn),從而獲得更加精確的使用效果。本實用新 型是采用雙路2. 4G射頻單元,一路用于數(shù)據(jù)的傳送與接收,另一路專門用于與手機的握 手連接;數(shù)據(jù)的傳送與接收單元的射頻天線即第二射頻天線7,采用PCB微帶天線,能夠 保證信號接收與發(fā)送的可靠性;手機握手連接單元射頻天線即第一射頻天線4,采用功率 衰減天線;采用功率衰件器即程控衰減電路6來精確控制信號的衰減強度,功率衰減分為 32級,0-32db,第一 2. 4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路5所采用的射頻收發(fā)驅(qū)動芯片本身還可以有 0dbm—18dbm,分為4級的功率或靈敏度衰減控制。主CPU電路9采用GPIO通用接口 ,用軟 件模擬SPI串行接口 ,擴大了硬件資源利用,3路設(shè)備統(tǒng)一格式。 上述實施例僅用來進一步說明本實用新型的具有手機刷卡距離檢測功能的非接 觸IC卡雙頻讀卡裝置,但本實用新型并不局限于實施例,凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì) 對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均落入本實用新型技術(shù)方案的保護 范圍。
權(quán)利要求一種具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,其特征在于包括一感應(yīng)線圈電路;一13.56M非接觸卡讀卡控制電路;一整流電路;一第一射頻天線;一第一2.4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路;一程控衰減電路;一第二射頻天線;一第二2.4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路;一主CPU電路;一USB/串行接口;感應(yīng)線圈電路與13.56M非接觸卡讀卡控制電路相連接;感應(yīng)線圈電路的輸出與整流電路的輸入相連接;整流電路的輸出接至第一2.4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路;第一2.4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路與程控衰減電路相連接;程控衰減電路與第一射頻天線相連接;第二射頻天線與第二2.4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路相連接;主CPU電路分別與13.56M非接觸卡讀卡控制電路、第一2.4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路和第二2.4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路相連接;主CPU電路與USB/串行接口相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,其 特征在于進一步的,還包括系統(tǒng)調(diào)試接口,系統(tǒng)調(diào)試接口與主CPU電路相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝 置,其特征在于所述的第一射頻天線為功率衰減天線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,其 特征在于所述的第二射頻天線為PCB微帶天線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,其特征在于所述感應(yīng)線圈電路中的感應(yīng)線圈和第一射頻天線、第二射頻天線設(shè)置在同一個物理平面內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,其 特征在于所述感應(yīng)線圈和第一射頻天線、第二射頻天線分別制作在同一塊PCB板上。
專利摘要本實用新型公開了一種具有手機刷卡距離檢測功能的非接觸IC卡雙頻讀卡裝置,包括感應(yīng)線圈電路、13.56M非接觸卡讀卡控制電路、整流電路、第一射頻天線、第一2.4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路、程控衰減電路、第二射頻天線、第二2.4G射頻收發(fā)驅(qū)動電路、主CPU電路和USB/串行接口,該結(jié)構(gòu)的讀卡裝置能夠?qū)崿F(xiàn)IS01444313.56M和2.4G RF-SIM射頻手機SIM卡的雙頻讀寫功能,利用手機刷卡時與讀卡裝置的感應(yīng)線圈的電磁互感原理,精確測試出手機與讀卡裝置的接入距離,從而精確控制手機與讀卡裝置連接握手時射頻信號的強弱,進而實現(xiàn)鎖定手機的刷卡距離,有利于帶有手機射頻卡的手機進行移動支付的推廣應(yīng)用。
文檔編號G06K7/00GK201527655SQ20092018354
公開日2010年7月14日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者孫海波, 張啟祥, 李健誠, 王占琪, 范紹山 申請人:廈門盛華電子科技有限公司