一种SIM卡及其射频识别系统技术方案

本发明专利技术公开一种SIM卡及其射频识别系统，包括信号感应和接收模块、SIM卡主控模块、射频收发模块，还包括超材料射频天线；所述超材料射频天线包括介质基板、馈线、附着在介质基板一表面的金属片，所述馈线通过耦合方式馈入所述金属片，所述金属片上镂空有微槽结构以在金属片上形成金属走线，所述天线预设有供电子元件嵌入的空间。本发明专利技术将超材料射频天线应用于射频SIM卡中，由于超材料射频天线尺寸不受限于电磁波波长且不需要额外配置阻抗匹配网络，使得SIM卡上更易集成该天线，且该天线在SIM卡工作频段依然保持优良的性能和小型的尺寸，且本发明专利技术的天线通过改变嵌入天线的电子元件的性能以对天线的性能进行微调，能设计出满足SIM卡适应性及通用性要求的天线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动支付领域，尤其涉及一种SIM卡及其射频识别系统。
技术介绍
随着经济的发展和信息技术的日新 月异变化，我国拥有手机等可通信的设备的人数以达到7亿。在可通信设备中加入支付功能能够减少人们随身携带钱包的不便并使得人们享受随时随地支付的便捷，因此，移动支付受到越来越多的重视，并在可预见的未来具有广阔的商业发展空间。目前已有的在SIM卡上集成射频识别功能以实现移动支付的SIM卡均存在一个问题用于接收和发射信号的天线较大，不能适应SIM卡小型化的要求。根据传统的天线理论，天线的尺寸为所需响应电磁波波长的四分之一，因此根据传统理论设计的天线，其尺寸被电磁波波长限制，不可自由调节。现有技术中存在一个解决方案，即将天线设置于SIM卡模块之外，例如设置于手机外壳上，但此种做法无疑增加了手机设计时的成本且设置于SM卡模块外的天线也容易损坏。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种集成有尺寸不受电磁波波长限制、更加小型化且具有较强的适应性和通用性的超材料射频天线的SIM卡及具有该SIM卡的射频识别系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是，提出一种SIM卡，其包括信号感应和接收模块、SIM卡主控模块、射频收发模块，其特征在于还包括超材料射频天线，所述SIM卡主控模块处理所述信号感应和接收模块接收到的信号，所述SM卡主控模块的指令和数据通过所述射频收发模块转换后通过所述超材料射频天线发送出去，所述射频收发模块还通过所述超材料射频天线接收外部设备的指令和数据并交由所述SM卡主控模块处理；所述超材料射频天线包括介质基板、馈线、附着在所述介质基板一表面的金属片，所述馈线通过耦合方式馈入所述金属片，所述金属片上镂空有微槽结构以在所述金属片上形成金属走线，所述天线预设有供电子元件嵌入的空间。进一步地，所述SM卡还包括卡基板，所述信号感应和接收模块、所述SM卡主控模块、所述射频收发模块和所述超材料射频天线均一体封装于所述卡基板内。进一步地，所述微槽结构包括互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构、互补式弯折线结构以及通过前面几种结构衍生、复合、组合或组阵得到的微槽结构。进一步地，所述空间设置在所述馈线、所述馈线与所述金属片之间及所述金属片这三个位置的至少一个上。进一步地，所述空间设置在所述金属片上的金属走线上。进一步地，所述空间设置在所述金属片上的微槽结构上，且连接所述微槽结构相邻槽边的金属走线。进一步地，所述电子元件为感性电子元件、容性电子元件或者电阻。进一步地，所述SM卡还包括接口模块，所述接口模块与所述SM卡主控模块电连接使得所述SIM卡通过所述接口模块与移动终端交换数据。进一步地，所述移动终端使用GSM、CDMA.3G或4G通信网络的手机。本专利技术还提供一种射频识别系统，包括阅读器以及应答器，所述应答器为上述任意一项所述的SIM卡。本专利技术将超材料射频天线应用于射频SIM卡中，由于超材料射频天线尺寸不受限于电磁波波长且不需要额外配置阻抗匹配网络，使得SM卡上更易集成该天线，且该天线在SM卡工作频段依然保持优良的性能和小型的尺寸。且本专利技术SIM上的超材料射频天线通过在馈线、馈线与金属片之间及金属片这三个位置的至少一个上设置供电子元件嵌入 的空间，可以通过改变嵌入的电子元件的性能对天线的性能进行微调，设计出满足适应性及通用性的要求的天线。附图说明图I是本专利技术SIM卡上超材料射频天线结构示意图；图2是本专利技术SIM卡上超材料射频天线第一实施例的结构示意图；图3是本专利技术SM卡上超材料射频天线第二实施例的结构示意图；图4是本专利技术SIM卡上超材料射频天线第三实施例的结构示意图；图5是本专利技术SIM卡上超材料射频天线第四实施例的结构示意图；图6是本专利技术SM卡上超材料射频天线第五实施例的结构示意图；图7a为互补式开口谐振环结构的示意图；图7b所示为互补式螺旋线结构的示意图；图7c所示为开口螺旋环结构的示意图；图7d所示为双开口螺旋环结构的示意图；图7e所示为互补式弯折线结构的示意图；图8a为图7a所示的互补式开口谐振环结构其几何形状衍生示意图；图Sb为图7a所示的互补式开口谐振环结构其扩展衍生示意图；图9a为三个图7a所示的互补式开口谐振环结构的复合后的结构示意图；图9b为两个图7a所示的互补式开口谐振环结构与图7b所示为互补式螺旋线结构的复合示意图；图10为四个图7a所示的互补式开口谐振环结构组阵后的结构示意图；图11为本专利技术SM卡的结构框图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术技术方案作进一步描述。如图6所示，图6为本专利技术SM卡的结构框图。图6中，SM卡包括信号感应和接收模块101、SIM卡主控模块102、射频收发模块103、超材料射频天线100以及接口模块105。本实施例中，上述各模块均一体封装于SM卡卡基板104内。可以想象地，为使得空间更加紧凑，亦可以将部分模块设置于SIM卡卡基板104的相对表面上，其他模块设置于卡基板104内部。信号感应和接收模块101感应和接收外部的信号，通常为磁信号，并将该信号传输给SM卡主控模块102，SIM卡主控模块102根据接收到的信号判断，当需要与外部设备通信时，SIM卡主控模块102发出指令和数据给射频收发模块103，射频收发模块103接收到SIM卡主控模块102发出的指令和数据后将指令和数据转化后通过超材料射频天线100发送出去。同时，超材料射频天线100还可接收外部的电磁信号并传输给射频收发模块103，由射频收发模块103转换后传输给SIM卡主控模块102。本实施例中，SIM卡还包括接口模块105，SIM卡主控模块102通过接口模块105与移动终端交换数据。本专利技术的移动终端可为使用GSM、CDMA.3G或4G通信网络的各种手机设备。本实施例中，信号感应和接收模块101、SM卡主控模块102、射频收发模块103以及接口模块105均可使用常规的现有技术，其内部结构和工作方式为本领域技术人员所公知，且不是本专利技术主要专利技术技术要点，因此在此不做详细描述。 应用于移动支付领域的射频标准一般为低频频率，例如13. 56MHZ或2. 4GHZ，为了使SIM卡能工作于低频率，天线的作用尤为重要。然而根据传统天线设计方案，天线的长短是与波长成正比的，频率越低，波长越长从而导致天线体积越大。按照传统天线设计方案，工作频率仍以13. 56MHZ或2. 4GHZ为例，天线的厚度和长度均较大，很难实现在SIM卡上的应用。且为了保证天线的高性能，传统天线设计方案中一般还需要增加阻抗匹配网络。超材料是由具有一定图案形状的人造微结构排布于基材上而构成，人造微结构不同的图案形状和尺寸结构使得超材料具有不同的介电常数和不同的磁导率从而使得超材料具有不同的电磁响应。其中，当该人造微结构处于谐振频段时，该人造微结构将表现出高度的色散特性，所谓高度的色散特性是指该人造微结构的阻抗、容感性、等效的介电常数和磁导率随着频率会发生剧烈的变化。本专利技术利用超材料的上述原理，设计一种超材料射频天线，其将微槽结构形成于第一金属片上，该第一金属片和馈线的耦合作用使得天线具有丰富的辐射特性从而省去阻抗匹配网络的设计并使得天线的尺寸不受限于所需响应电磁波的波长以实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SIM卡，包括信号感应和接收模块、SIM卡主控模块、射频收发模块，其特征在于：还包括超材料射频天线，所述SIM卡主控模块处理所述信号感应和接收模块接收到的信号，所述SIM卡主控模块的指令和数据通过所述射频收发模块转换后通过所述超材料射频天线发送出去，所述射频收发模块还通过所述超材料射频天线接收外部设备的指令和数据并交由所述SIM卡主控模块处理；所述超材料射频天线包括介质基板、馈线、附着在所述介质基板一表面的金属片，所述馈线通过耦合方式馈入所述金属片，所述金属片上镂空有微槽结构以在所述金属片上形成金属走线，所述天线预设有供电子元件嵌入的空间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，徐冠雄，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：