專利名稱：移動(dòng)射頻裝置、射頻ic卡及射頻存儲(chǔ)卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種移動(dòng)射頻裝置、射頻IC卡及射頻存儲(chǔ)卡。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)終端的普及，利用移動(dòng)終端進(jìn)行移動(dòng)終端支付的應(yīng)用需求非常迫切，目前已經(jīng)有多種實(shí)現(xiàn)方案，但各有缺點(diǎn)。當(dāng)前，已經(jīng)出現(xiàn)了在移動(dòng)終端中的用戶識(shí)別模塊SIM (Subscriber Identity Module)卡上增加射頻功能(稱為射頻SIM卡)或者在移動(dòng)終端主板上增加近距離通信模塊來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端近距離通信的方法，后者稱為NFC(Near Field Communication,近場(chǎng)通信)，這些方法的出現(xiàn)使得移動(dòng)終端成為一個(gè)可以充值、消費(fèi)、交易及身份認(rèn)證的超級(jí)智能終端，極大地滿足了市場(chǎng)的迫切需求。其中，基于射頻SIM卡的移動(dòng)終端近距離解決方案以其簡單、無需更改移動(dòng)終端等優(yōu)勢(shì)得到廣泛的關(guān)注，在該方案中，射頻SIM卡采用UHF (Ultra High Frequency，超高頻)技術(shù)，由于UHF特別是采用2. 4GHz ISM公共頻段(即工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)用頻段)的射頻 SIM卡，其工作頻率很高，天線的尺寸很小，在SIM卡內(nèi)放置小型的天線就能發(fā)射足夠強(qiáng)度的信號(hào)，即使射頻SIM卡嵌入在移動(dòng)終端內(nèi)部射頻信號(hào)仍然可以從移動(dòng)終端中透射出來， 在讀卡器中采用業(yè)界主流的RF(Radio Frequency,射頻)收發(fā)芯片即可無需額外放大可靠接收到絕大多數(shù)移動(dòng)終端的射頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)不必對(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)終端進(jìn)行任何結(jié)構(gòu)改變就可使移動(dòng)終端具備近距離通信功能。但是，不同移動(dòng)終端由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同造成射頻信號(hào)透射效果存在很大的差異，透射強(qiáng)的移動(dòng)終端其射頻SIM卡射頻通信距離可能達(dá)到幾米遠(yuǎn)的距離，透射弱的移動(dòng)終端其射頻SIM卡通信距離只可以達(dá)到幾厘米。射頻SIM卡為了避免不同移動(dòng)終端對(duì)RF信號(hào)衰減的巨大差異，必須對(duì)移動(dòng)終端進(jìn)行校準(zhǔn)，也就是在使用前必須將移動(dòng)終端的衰減參數(shù)記錄到卡中。需要校準(zhǔn)是射頻SIM卡的主要問題。另外一種移動(dòng)支付的技術(shù)NFC基于IS014443標(biāo)準(zhǔn)的非接觸卡技術(shù)演化而來，兩者根本點(diǎn)在于都采用13. 56MHz的磁場(chǎng)傳送信號(hào)和能量。NFC技術(shù)的主要問題有
1.必須改造移動(dòng)終端才能實(shí)現(xiàn)可靠的雙向數(shù)據(jù)通訊，NFC的磁場(chǎng)線圈不能集成到SIM 卡或 SD 卡(Secure Digital Memory Card,安全數(shù)字存儲(chǔ)卡)/TF (TransFLash,閃存)卡等移動(dòng)終端用的卡內(nèi)。在13. 56MHz頻點(diǎn)下，讀卡器和卡之間采用電感線圈耦合的方式交互信號(hào)及傳送能量，讀卡器到卡的方向需要同時(shí)傳遞能量和13. 56MHz調(diào)幅信號(hào)，對(duì)卡上接收線圈的尺寸面積均有較高要求；卡到讀卡器的方向，卡依靠短路和開路卡上線圈的負(fù)載調(diào)制方式而不是依靠外部能量直接發(fā)送場(chǎng)強(qiáng)的方式向讀卡器傳遞信息，由于負(fù)載調(diào)制信號(hào)要求卡線圈和讀卡器線圈的耦合系數(shù)越高越利于讀卡器解碼卡傳送的信息，這種方式進(jìn)一步提高了對(duì)卡上天線尺寸和面積的要求。另外一方面，由于13. 56MHz頻點(diǎn)較低，耦合線圈的尺寸相對(duì)較大。綜合上述因素，NFC要求移動(dòng)終端內(nèi)的天線線圈足夠大，該尺寸大小完全不能放入SIM 卡或SD/TF卡等移動(dòng)終端用的卡內(nèi)，不但如此，移動(dòng)終端上的金屬及其它導(dǎo)電物體會(huì)嚴(yán)重干擾天線的接收和負(fù)載調(diào)制效果，為了達(dá)到近場(chǎng)通訊良好的通訊效果，必須對(duì)手機(jī)進(jìn)行定
5制化的改造，使天線的效果達(dá)到最佳。改造點(diǎn)例如，將卡的多匝天線放到移動(dòng)終端的電池后蓋上，或者通過柔性PCB從終端主板上將天線引到電池背面，天線的面積和普通電池尺寸相當(dāng)，另外，手機(jī)的后蓋不能為金屬材質(zhì)。2. NFC所使用的13. 56MHz頻點(diǎn)需要校準(zhǔn)才能用于距離控制。即使有一種NFC的天線能夠更換到任何移動(dòng)終端中，由于其使用13. 56MHz頻點(diǎn)， 該頻點(diǎn)信號(hào)在遇到金屬和其它導(dǎo)電物體會(huì)形成強(qiáng)烈的渦流效應(yīng)，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨著移動(dòng)終端結(jié)構(gòu)而變化，從而在NFC卡接收天線上形成場(chǎng)強(qiáng)的巨大波動(dòng)，無法進(jìn)行無校準(zhǔn)的距離控制。圖1為線圈接收電路放入各種移動(dòng)終端內(nèi)，在同一 14443 POS機(jī)上保持13. 56MHz 載波恒定的情況下測(cè)試的電壓-距離曲線，其中信號(hào)強(qiáng)度值是接收天線感應(yīng)電壓經(jīng)過必要的放大后的值，放大倍數(shù)保持恒定，只需關(guān)注強(qiáng)度隨距離的相對(duì)變化。可以看出，不同終端接收到的場(chǎng)強(qiáng)差異>30dB，同一終端從Icm到IOcm的場(chǎng)強(qiáng)變化為25dB左右，手機(jī)差異造成的場(chǎng)強(qiáng)變化已經(jīng)超過終端在Icm到IOcm距離控制范圍內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)變化，因此無法采用同一門限對(duì)各終端進(jìn)行距離控制，也就是無法實(shí)現(xiàn)無校準(zhǔn)距離控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種移動(dòng)射頻裝置，使得設(shè)置有該移動(dòng)射頻裝置的移動(dòng)終端能夠?qū)崿F(xiàn)電子支付等刷卡交易。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種移動(dòng)射頻裝置，包括至少一個(gè)低頻磁感應(yīng)電路、至少一個(gè)低頻放大電路、至少一個(gè)門限判斷及解調(diào)電路、至少一個(gè)第二主處理器、至少一個(gè)射頻收發(fā)電路和至少一個(gè)射頻天線，所述低頻磁感應(yīng)電路、低頻放大電路、門限判斷及解調(diào)電路、第二主處理器、射頻收發(fā)電路、射頻天線順次串聯(lián)連接；其中，所述低頻磁感應(yīng)電路、低頻放大電路、門限判斷及解調(diào)電路組成的低頻接收鏈路工作于預(yù)先選定的系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0以下的頻率。進(jìn)一步地，上述移動(dòng)射頻裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述低頻磁感應(yīng)電路為線圈，低頻磁感應(yīng)電路轉(zhuǎn)換增益與低頻放大電路的放大倍數(shù)的乘積為與移動(dòng)射頻裝置所在移動(dòng)終端所應(yīng)用的系統(tǒng)最遠(yuǎn)刷卡距離對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)預(yù)設(shè)值，所述低頻接收鏈路的體積取決于所述低頻磁感應(yīng)電路轉(zhuǎn)換增益及低頻放大電路的放大倍數(shù)，低頻接收鏈路的體積隨低頻磁感應(yīng)電路轉(zhuǎn)換增益的增大而增大，或者隨低頻放大電路放大倍數(shù)的減少而增大。進(jìn)一步地，上述移動(dòng)射頻裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率fO處于特低頻頻段或甚低頻頻段或低頻頻段，所述特低頻頻段的頻率范圍為300 Hz 3000Hz,所述甚低頻頻段的頻率范圍為3KHz 30KHz，所述低頻頻段的頻率范圍為30 KHz 300KHz。進(jìn)一步地，上述移動(dòng)射頻裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率fO所處的頻率范圍為300Hz 50KHZ。進(jìn)一步地，上述移動(dòng)射頻裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率 fO 為 500HzUKHzU. 5ΚΗζ、2ΚΗζ、2· 5ΚΗζ、!3ΚΗζ、4ΚΗζ、5ΚΗζ、IOKHz、20ΚΗζ 或 30ΚΗζ。進(jìn)一步地，上述移動(dòng)射頻裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述門限判斷及解調(diào)電路由相互連接的比較電路和解碼電路組成。進(jìn)一步地，上述移動(dòng)射頻裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述門限判斷及解調(diào)電路由順次相連的比較電路、解調(diào)電路和解碼電路組成。進(jìn)一步地，上述移動(dòng)射頻裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述低頻磁感應(yīng)電路為PCB線圈、漆包線線圈、霍爾器件或巨磁阻器件。進(jìn)一步地，上述移動(dòng)射頻裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述移動(dòng)射頻裝置置于移動(dòng)終端中。進(jìn)一步地，上述移動(dòng)射頻裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述移動(dòng)射頻裝置置于移動(dòng)終端內(nèi)的SIM卡、UIM卡、USIM卡、TF卡、SD卡或MMC卡中。進(jìn)一步地，上述移動(dòng)射頻裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述第二主處理器與SIM/UIM/ USIM/TF/SD/MMC卡中的處理器為同一共用處理器。進(jìn)一步地，上述移動(dòng)射頻裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述移動(dòng)終端為手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理PDA或筆記本電腦。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提出了一種射頻IC卡，包括上述任一項(xiàng)所述的移
動(dòng)射頻裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提出了一種射頻存儲(chǔ)卡，包括上述任一項(xiàng)所述的移動(dòng)射頻裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提出了一種確定上述各項(xiàng)移動(dòng)射頻裝置中系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率fO的方法，包括如下步驟
步驟al，確定系統(tǒng)的距離控制目標(biāo)(Din，Dv)，所述系統(tǒng)中包含至少一個(gè)移動(dòng)射頻裝置和至少一個(gè)讀卡器，其中Din表示距離為0 Din的范圍內(nèi)所有裝載有所述移動(dòng)射頻裝置的終端確?？伤⒖?，Dv表示距離波動(dòng)范圍，距離為Din (Din+Dv)的范圍內(nèi)均允許刷卡， 距離大于Din+Dv的范圍不允許刷卡；
步驟a2，確定讀卡器導(dǎo)致的移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δ Ε ； 步驟a3，確定移動(dòng)射頻裝置本身導(dǎo)致的檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δ c ； 步驟a4，在f頻率下測(cè)試各典型終端及障礙物的電壓距離曲線，所述f頻率為處于特低頻頻段或甚低頻頻段或低頻頻段中的任一頻率，所述特低頻頻段的頻率范圍為300 Hz 3000Hz，所述甚低頻頻段的頻率范圍為3KHz 30KHz，所述低頻頻段的頻率范圍為 30 KHz 300KHz ；
步驟a5，由距離控制目標(biāo)(Din，Dv)確定移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δ Α，δ A 等于由各典型終端及障礙物的電壓距離曲線得到的具有平均場(chǎng)強(qiáng)衰減曲線斜率的電壓距離曲線上Din點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值與(Din+ Dv)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值之差；
步驟a6，確定由終端導(dǎo)致的移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δτ，δ τ表示終端衰減特性造成的移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓波動(dòng)范圍，δ τ= δ Α- δ κ- δ e ；
步驟a7，計(jì)算各典型終端及障礙物間在距離控制范圍內(nèi)各距離點(diǎn)上的最大場(chǎng)強(qiáng)差異 δ，若δ大于δτ，則降低頻率f，轉(zhuǎn)步驟a4;若δ小于δτ，則提高頻率f，轉(zhuǎn)步驟a4 ；若δ 等于δ τ，則當(dāng)前測(cè)試頻率f等于系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提出了一種低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法，應(yīng)用于包括前述任一項(xiàng)所述的移動(dòng)射頻裝置的移動(dòng)終端，該方法包括如下步驟
步驟a，對(duì)接收到的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)Br進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換，將低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)Vo，若Br為幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，則磁電轉(zhuǎn)換公式為Vo=A^(*Br ；若Br為微分幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，則磁電轉(zhuǎn)換公式為Vo=A^(*dBr/dt，其中K為低頻磁感應(yīng)電路增益，A低頻放大電路增益，A*K為磁電轉(zhuǎn)換增益，該增益預(yù)先設(shè)定；
步驟b，若低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)Vo大于預(yù)設(shè)的比較電壓信號(hào)門限Vt，則解碼出讀卡器的身份識(shí)別標(biāo)識(shí)IDr，進(jìn)入射頻通訊，通過射頻通道將IDr連同移動(dòng)射頻裝置本身的唯一識(shí)別碼IDc —同傳送給讀卡器，同時(shí)持續(xù)監(jiān)控低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)；
步驟c，進(jìn)行射頻通訊，將射頻通訊數(shù)據(jù)拆分為多個(gè)數(shù)據(jù)包分次收發(fā)，每次射頻收包或發(fā)包都檢查Vo是否大于Vt，若是則繼續(xù)射頻通訊直至交易結(jié)束，否則結(jié)束本次交易的射頻通訊，返回步驟a。進(jìn)一步地，上述低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法還可具有以下特點(diǎn)，所述步驟a中磁電轉(zhuǎn)換增益的確定方法如下
步驟al，確定磁感應(yīng)增益K，選定移動(dòng)射頻裝置所在載體上的低頻磁感應(yīng)電路，從而選定了磁感應(yīng)增益K;
步驟a2，在下述原則下任意選定低頻放大電路的增益A
1)移動(dòng)射頻裝置在任意位置處接收到的磁感應(yīng)強(qiáng)度Br小于系統(tǒng)安全規(guī)范要求的值；
2)移動(dòng)射頻裝置放置于系統(tǒng)指定的一種或多種載體中，并在系統(tǒng)要求的距離控制目標(biāo)最遠(yuǎn)可接收距離處，磁感應(yīng)信號(hào)經(jīng)過磁電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)信噪比大于SNR;
3)若磁感應(yīng)電路為霍爾器件或巨磁阻器件=Vt/Bgate，其中Bgate為磁感應(yīng)強(qiáng)度門限；若磁感應(yīng)電路為線圈A*K = Vt/B_RATEgate，其中B_RATEgate為磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率的門限值，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率B_RATE=dBr/dt。進(jìn)一步地，上述低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法還可具有以下特點(diǎn)，所述步驟a2中信噪比SNR大于5。進(jìn)一步地，上述低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法還可具有以下特點(diǎn)，所述低頻磁感應(yīng)電路為線圈，所述移動(dòng)射頻裝置放置在SIM卡、UIM卡、USIM卡、TF卡、SD卡或MMC卡中，則所述線圈的匝數(shù)為1 20匝，低頻放大電路的增益A大于100。進(jìn)一步地，上述低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法還可具有以下特點(diǎn)，所述步驟a中，所述磁電轉(zhuǎn)換存在誤差，即Vo存在波動(dòng)，波動(dòng)范圍為Sc(db)，誤差Sc(db)的選擇及控制方法如下
δ c的范圍為2 6dB ； δc的控制方法包括如下步驟
假設(shè)移動(dòng)射頻裝置所應(yīng)用的各種移動(dòng)終端對(duì)低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的衰減的最大波動(dòng)范圍為S Τ，則所述誤差控制系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)障礙物的衰減為δΤ/2。步驟601 標(biāo)準(zhǔn)讀卡器在固定距離及位置上發(fā)射幅度恒定或微分幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，該系統(tǒng)下幅度值Bgate或微分幅度值B_RATEgate的磁場(chǎng)經(jīng)過磁電轉(zhuǎn)換后的電壓值為幅度為Vt附近的電壓信號(hào)Vo ；
步驟 602 確定 Vo 范圍(Vt- δ cx/2, Vt- δ cx/2)，其中 δ cx< δ c ； 步驟603:測(cè)量移動(dòng)射頻裝置中低頻放大電路的輸出電信號(hào)Vo，如果Vo超出 (Vt- δ cx/2, Vt- δ cx/2)范圍，則通過軟件設(shè)置調(diào)整低頻放大電路的放大倍數(shù)A，直到Vo 在上述范圍內(nèi)；
步驟604 通過軟件設(shè)置移動(dòng)射頻裝置的Vt值為步驟603調(diào)整A后的輸出電信號(hào)Vo。
進(jìn)一步地，上述低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法還可具有以下特點(diǎn)，所述電壓門限Vt 用與該電壓門限Vt對(duì)應(yīng)的電流門限替代。本發(fā)明的移動(dòng)射頻裝置，能夠使設(shè)置有該移動(dòng)射頻裝置的移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)電子支付等刷卡交易。


圖1為線圈接收電路放入各種移動(dòng)終端內(nèi)，在同一 14443 POS機(jī)上保持13. 56MHz 載波恒定的情況下測(cè)試的電壓-距離曲線；
圖2為本發(fā)明近距離通信方法中系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0的選擇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框
圖3為由距離控制目標(biāo)(Din，Dv)確定系統(tǒng)總的接收檢測(cè)電壓波動(dòng)范圍示意圖； 圖4為典型終端及障礙物電壓距離曲線及其波動(dòng)區(qū)間δ示意圖； 圖5為頻率f為3· 3KHz時(shí)5種典型移動(dòng)終端的電壓距離曲線； 圖6為移動(dòng)射頻裝置內(nèi)部檢測(cè)到的無調(diào)制直接基帶發(fā)射時(shí)的接收電壓信號(hào)和正弦波 FSK調(diào)制時(shí)的接收電壓信號(hào)的電壓波形圖7為基準(zhǔn)電壓距離曲線的計(jì)算方法示意圖； 圖8為本發(fā)明實(shí)施例中近距離通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖； 圖9為讀卡器低頻發(fā)射部分示意圖； 圖10為讀卡器低頻數(shù)據(jù)幀格式示意圖11為線圈接收電路放入各種移動(dòng)終端內(nèi)，用信號(hào)源通過低頻發(fā)射線圈發(fā)射恒定 IKHz磁場(chǎng)條件下測(cè)試的電壓距離曲線；
圖12為本發(fā)明實(shí)施例中射頻IC卡的結(jié)構(gòu)圖13為應(yīng)用于SIM卡的4匝pcb銅皮線圈天線結(jié)構(gòu)示意圖14為^Dit數(shù)據(jù)11010的差分曼切斯特編碼格式以及場(chǎng)強(qiáng)、線圈接收電壓波形圖15為IKHz的低頻磁場(chǎng)移動(dòng)終端內(nèi)sim卡接收到的幅度恒定圖16為應(yīng)用于TF卡的4匝pcb線圈天線結(jié)構(gòu)示意圖17為誤差控制系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式在此首先說明，以下本文中所出現(xiàn)的終端在默認(rèn)情況下指裝載有移動(dòng)射頻裝置的終端，而且指能夠移動(dòng)的終端，即移動(dòng)終端，如手機(jī)等，距離指讀卡器與移動(dòng)射頻裝置之間的距離，也即讀卡器與裝載有移動(dòng)射頻裝置的終端之間的距離。本發(fā)明針對(duì)射頻裝置(尤其是內(nèi)置于終端中的射頻卡，如射頻SIM卡)與讀卡器裝置近距離交易的距離控制問題，提出了一種由帶有低頻交變磁場(chǎng)發(fā)射功能及射頻信號(hào)收發(fā)功能的讀卡器和與之對(duì)應(yīng)的帶有低頻交變磁場(chǎng)感應(yīng)接收功能及射頻信號(hào)收發(fā)功能的移動(dòng)射頻裝置組成的近距離通信系統(tǒng)，以及與該系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的近距離通信方法。本發(fā)明利用低頻交變磁場(chǎng)穿透不同終端衰減差異小的特點(diǎn)進(jìn)行距離控制，利用高頻射頻能有效穿透終端來完成高速雙向通訊進(jìn)行交易。系統(tǒng)通過預(yù)先設(shè)定好的門限判定方法來完成無需校準(zhǔn)的距離檢測(cè)和控制，即讀卡器按照預(yù)設(shè)的發(fā)射參數(shù)發(fā)射低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，移動(dòng)射頻裝置在各距
9離點(diǎn)上檢測(cè)該磁場(chǎng)信號(hào)并放大為與距離對(duì)應(yīng)的幅度恒定的電壓信號(hào)，進(jìn)而通過預(yù)先設(shè)定的電壓門限Vt來判斷終端是否進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的有效距離區(qū)間(有效距離區(qū)間也即允許刷卡的范圍)，該電壓門限Vt對(duì)所有終端相同，無需校準(zhǔn)。本發(fā)明通過低頻單向通訊和RF雙向通訊結(jié)合的方法來完成讀卡器和移動(dòng)射頻裝置的唯一綁定，綁定之后通過射頻通道來完成雙向的高速大數(shù)據(jù)量的通訊。本發(fā)明系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)含有移動(dòng)射頻裝置的終端(如裝有射頻 SIM卡的手機(jī))與讀卡器的數(shù)據(jù)通信距離(也即交易距離)可靠地控制在規(guī)定范圍內(nèi)，并且無需對(duì)終端進(jìn)行校準(zhǔn)。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的近距離通信方法，應(yīng)用于包括至少一個(gè)讀卡器和至少一個(gè)移動(dòng)射頻裝置的近距離通信系統(tǒng)，包括如下的步驟a、步驟b、步驟c和步驟d四個(gè)步驟，下面分別對(duì)各個(gè)步驟進(jìn)行具體說明
步驟a，讀卡器按照預(yù)設(shè)的發(fā)射參數(shù)發(fā)射低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，該低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)中攜帶該讀卡器的身份標(biāo)識(shí)信息，其中，發(fā)射參數(shù)包括低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的頻率，該頻率等于或小于系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0 ；其中，身份標(biāo)識(shí)信息可以是識(shí)別碼ID。這里需要說明的是，本步驟中低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的頻率是指所述低頻交變信號(hào)的頻譜上3dB帶寬的高端頻率截止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率。低頻交變磁場(chǎng)頻率越低，穿過各種類型的終端后衰減的差異越小，利用該特性， 在頻點(diǎn)選擇系統(tǒng)(如圖2所示)中選定差異足夠小的頻點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)無校準(zhǔn)距離控制。采用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源通過標(biāo)準(zhǔn)的磁場(chǎng)發(fā)射線圈發(fā)送低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，在各個(gè)典型的移動(dòng)終端及障礙物內(nèi)部接收該低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，調(diào)整發(fā)射頻率直到找到頻點(diǎn)f0，使移動(dòng)射頻裝置(裝載在移動(dòng)終端中)接收到的電壓(該電壓是由低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)經(jīng)放大后得到的與距離對(duì)應(yīng)的幅度恒定的的電壓信號(hào))在距離發(fā)射線圈平面中心點(diǎn)相同距離條件下，不同終端及障礙物間的場(chǎng)強(qiáng)差異大致等于設(shè)定的波動(dòng)范圍δ τ，該頻點(diǎn)f0及低于該頻點(diǎn)f0的頻段是系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的頻段，不需要校準(zhǔn)任何系統(tǒng)中的任何終端，工作頻點(diǎn)(即前述的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的頻率)高于f0，系統(tǒng)需要校準(zhǔn)，通常工作頻點(diǎn)高于fO越多，需要校準(zhǔn)的終端越多，校準(zhǔn)的復(fù)雜度越高。頻點(diǎn)選定是一次性工作，一旦選定，在使用中無需更改。圖2為本發(fā)明近距離通信方法中系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0的選擇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示，頻點(diǎn)選擇系統(tǒng)的組成為發(fā)送系統(tǒng)由信號(hào)源505和低頻磁場(chǎng)發(fā)射線圈 504組成，接收系統(tǒng)由典型移動(dòng)終端501及障礙物、信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試儀503 (電壓表、示波器、 頻譜儀等)組成，移動(dòng)終端501內(nèi)部具有低頻接收模塊502。信號(hào)源505可以精確的產(chǎn)生各種頻率、波形和幅度的信號(hào)。頻點(diǎn)選擇的原理是信號(hào)源505產(chǎn)生固定幅度頻率為f的正弦波信號(hào)，通過發(fā)射線圈504發(fā)送，低頻接收模塊502放置在選定的典型移動(dòng)終端501或障礙物內(nèi)部，接收到的低頻信號(hào)通過專用信號(hào)線接到信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試儀503，信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試儀503 測(cè)試接收到的電壓。改變移動(dòng)終端的距離可以得到該移動(dòng)終端或障礙物在頻率f條件下的檢測(cè)電壓隨距離變化的曲線(以下稱為電壓距離曲線)，更換移動(dòng)終端或障礙物可以得到多個(gè)終端的曲線，改變頻率f也可以得到不同的曲線。步驟a中，系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率fO通過下述步驟確定
步驟101，確定距離控制目標(biāo)(Din，Dv)，其中Din表示0 Din范圍內(nèi)所有終端確?？伤⒖?，Dv表示距離波動(dòng)范圍，距離為Din (Din+Dv)的范圍內(nèi)均允許刷卡，距離大于Din+Dv 范圍不允許刷卡；
例如(5cm，5 cm)表示5cm以下所有終端確?？伤⒖?，5cm IOcm允許刷卡，超過IOcm 不能刷卡。距離控制目標(biāo)由具體的應(yīng)用確定。(0 Din+Dv)稱為距離控制范圍。步驟102，確定讀卡器導(dǎo)致的移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δ R ；
讀卡器低頻發(fā)射電路參數(shù)波動(dòng)形成發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)的波動(dòng)，造成移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓的波動(dòng)，該參數(shù)包括發(fā)射驅(qū)動(dòng)電壓波動(dòng)、線圈參數(shù)波動(dòng)、溫度影響等。、由讀卡器設(shè)計(jì)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)來控制，該波動(dòng)可以在生產(chǎn)環(huán)節(jié)校準(zhǔn)，由于低頻發(fā)射電路工作頻率很低，通常、可以被控制得很好，例如4dB以內(nèi)。步驟103，確定移動(dòng)射頻裝置本身導(dǎo)致的檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δ c ；
移動(dòng)射頻裝置本身低頻接收電路參數(shù)波動(dòng)造成的最終檢測(cè)輸出電壓的波動(dòng)，該參數(shù)包括接收天線誤差、放大器增益誤差、比較器或AD誤差、溫度影響及噪聲等。δ c由移動(dòng)射頻裝置設(shè)計(jì)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)來控制，該波動(dòng)可以在生產(chǎn)環(huán)節(jié)校準(zhǔn)，由于移動(dòng)射頻裝置低頻接收電路工作頻率很低，通常Se可以被控制得很好，例如4dB以內(nèi)。步驟104，在f頻率下測(cè)試各典型終端及障礙物的電壓距離曲線，其中f頻率為處于特低頻頻段或甚低頻頻段或低頻頻段中的任一頻率，特低頻頻段的頻率范圍為300 Hz 3000Hz，甚低頻頻段的頻率范圍為3KHz 30KHz，低頻頻段的頻率范圍為30 KHz 300KHz ；
在進(jìn)行本步驟104之前先要做個(gè)準(zhǔn)備工作，即選定典型終端及典型障礙物。典型終端的選取原則主要依據(jù)終端金屬或?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)的多少來選取，金屬越多，衰減越大，例如可以選取塑料外殼、金屬外殼、厚金屬殼、薄金屬殼、大尺寸終端、小尺寸終端等，典型終端的數(shù)量不嚴(yán)格限制，典型終端的選取基本可以覆蓋終端對(duì)低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的衰減特點(diǎn)。為了避免個(gè)別移動(dòng)終端差異太大，可以在應(yīng)用中加入移動(dòng)終端型號(hào)認(rèn)證，對(duì)每種需要支持支付應(yīng)用的移動(dòng)終端嘗試做刷卡測(cè)試，確認(rèn)該型號(hào)的移動(dòng)終端衰減特性符合要求。典型障礙物可以選擇不同材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)形狀的塑料、鋁、銅、鐵、不銹鋼等移動(dòng)終端常見材料，放置在讀卡器和移動(dòng)射頻裝置之間作為移動(dòng)終端衰減特性的一種等效障礙物測(cè)量衰減效果。步驟105，由距離控制目標(biāo)(Din，Dv)確定移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍 δΑ, δ Α等于由各典型終端及障礙物的電壓距離曲線得到的具有平均場(chǎng)強(qiáng)衰減曲線斜率的電壓距離曲線上Din點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值與(Din+ Dv)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值之差；
圖3為由距離控制目標(biāo)(Din，Dv)確定系統(tǒng)總的接收檢測(cè)電壓波動(dòng)范圍δΑ的示意圖。如圖3所示，(Din+ Dv)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值為V2，Din點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值為VI，則 δa=V1-V2。步驟106，確定由終端導(dǎo)致的移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δτ，參數(shù)3:表示終端衰減特性造成的移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓波動(dòng)范圍，δ τ= δ Α- δ κ- δ e ；
步驟107，計(jì)算各典型終端及障礙物間在距離控制范圍內(nèi)各距離點(diǎn)上的最大場(chǎng)強(qiáng)差異 δ (又稱為波動(dòng)區(qū)間)，若δ大于51，則降低頻率￡，轉(zhuǎn)步驟&4;若δ小于δ τ，則提高頻率 f，轉(zhuǎn)步驟a4;若δ等于δ τ，則當(dāng)前測(cè)試頻率f等于系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0。圖4為典型終端及障礙物電壓距離曲線及其波動(dòng)區(qū)間δ示意圖。如圖4所示，最大衰減終端或障礙物對(duì)應(yīng)的電壓距離曲線稱為最大衰減曲線，最小衰減終端或障礙物對(duì)應(yīng)
11的電壓距離曲線稱為最小衰減曲線，最大及最小衰減曲線包圍的區(qū)域稱為典型終端及障礙物電壓距離曲線分布區(qū)間，任意距離D在最小衰減曲線上對(duì)應(yīng)的電壓為V3，在最大衰減曲線上對(duì)應(yīng)的電壓為V4，則δ =V3-V40至此，在限定距離控制目標(biāo)的情況下，系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率fO就確定下來了。系統(tǒng)可以采用調(diào)制的方式，也可以采用直接發(fā)送基帶信號(hào)的方式，系統(tǒng)工作的主要頻率分量最高只要不大于 ，距離控制就無需校準(zhǔn)。舉例說明f0的確定過程。圖5為頻率f為3. 3KHz時(shí)5種典型移動(dòng)終端的電壓距離曲線。如圖5所示，系統(tǒng)距離控制目標(biāo)為(5cm，5 cm)，系統(tǒng)0 IOcm距離區(qū)間電壓的變化范圍約為40dB，讀卡器和移動(dòng)射頻裝置導(dǎo)致的移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓波動(dòng)均為4dB， 即δ Ε= δ c=4dB, 5A=20dB, δτ=δΑ-δΕ-δε=12 Β0假設(shè)5種終端可以代表系統(tǒng)所使用的所有終端，檢查曲線在各距離點(diǎn)上的最大波動(dòng)約等于12dB，因此該系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0可確定為f0=3. 3KHz。步驟a中，發(fā)射參數(shù)還可以包括調(diào)制方式、編碼方式及發(fā)射磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值Br。發(fā)射參數(shù)選定的基本原則是保證移動(dòng)射頻裝置在各距離點(diǎn)上對(duì)讀卡器所發(fā)射的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)檢測(cè)并放大后的信號(hào)是與距離對(duì)應(yīng)的幅度恒定的電壓信號(hào)。圖6為移動(dòng)射頻裝置內(nèi)部檢測(cè)到的無調(diào)制直接基帶發(fā)射時(shí)的接收電壓信號(hào)和正弦波FSK調(diào)制時(shí)的接收電壓信號(hào)的電壓波形圖，其中，a為無調(diào)制直接基帶發(fā)射時(shí)的接收電壓信號(hào)波形圖，b為正弦波FSK 調(diào)制時(shí)的接收電壓信號(hào)波形圖。如圖6所示，檢測(cè)電壓信號(hào)是包含解調(diào)信息的變化電壓信號(hào)，該信號(hào)可以為無直流分量的交流電壓信號(hào)，也可以是有直流分量的電壓信號(hào)，幅度恒定是指交流分量的變化最大幅度在不同傳輸符號(hào)間恒定。
發(fā)射參數(shù)中的調(diào)制方式、編碼方式及發(fā)射磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值Br通過下述步驟al 1至步驟 al3選定
步驟all，選定任意一種無平均直流分量的編碼方式，例如曼徹斯特碼，差分曼徹斯特碼，歸零碼等；
步驟al2，選擇無調(diào)制方式或幅度無變化的載波調(diào)制方式，載波調(diào)制方式可以選定任意一種幅度無變化的調(diào)制方式，例如載波可以采用正弦波、脈沖、三角波等，調(diào)制方式可以選為開關(guān)鍵控法(00K)、相移鍵控法或頻移鍵控法(FSK)等；采用無調(diào)制方式時(shí)，編碼后的基帶信號(hào)直接經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)由發(fā)射線圈發(fā)射；
步驟al3，選定發(fā)射磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值Br，方法為在選定的小于fO的工作頻率、調(diào)制方式及編碼方式下，先選定典型噪聲終端及易于實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)射頻裝置內(nèi)磁檢測(cè)及放大的增益參數(shù)，將包含移動(dòng)射頻裝置的移動(dòng)終端放置在離讀卡器為距離控制目標(biāo)最遠(yuǎn)處即Din+Dv 距離處，如果移動(dòng)射頻裝置采用霍爾器件、巨磁阻器件等檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度值的磁感應(yīng)電路接收，則讀卡器發(fā)射磁感應(yīng)強(qiáng)度變化幅度恒定的磁場(chǎng)信號(hào)；如果移動(dòng)射頻裝置采用線圈等檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度變化率的感應(yīng)電路接收，則讀卡器發(fā)射磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率幅度(即微分幅度)恒定的磁場(chǎng)信號(hào)，測(cè)試讀卡器未發(fā)送低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)條件下移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓的固有噪聲電壓幅度Vn，然后測(cè)量讀卡器用選定的調(diào)制編碼方式發(fā)送低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)時(shí)移動(dòng)射頻裝置內(nèi)的檢測(cè)電壓Vr，選擇發(fā)射幅度值Bgate或微分幅度值B_RATEgate，使Vr/ Vn>SNR, SNR為移動(dòng)射頻裝置的信噪比。SNR值的選擇通常越大越好，但是太大會(huì)造成讀卡器發(fā)送功率過大，實(shí)現(xiàn)困難，典型值可選擇SNR=IO.當(dāng)SNR確定，Br通過上述方式便確定了，根據(jù)系統(tǒng)選擇的磁感應(yīng)電路類型不同，Br參數(shù)值分為兩種，霍爾器件及巨磁阻器件接收系統(tǒng)為磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值門限Bgate，線圈接收系統(tǒng)為磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率幅值門限B_ RATEgate0步驟b，移動(dòng)射頻裝置在各距離點(diǎn)上接收、檢測(cè)所述低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)并放大為與距離對(duì)應(yīng)的幅度恒定的的電壓信號(hào)，進(jìn)而通過預(yù)設(shè)的電壓門限Vt判斷裝載有所述移動(dòng)射頻裝置的終端是否進(jìn)入了預(yù)設(shè)的有效距離區(qū)間，所述電壓門限Vt對(duì)裝載有所述移動(dòng)射頻裝置的所有終端相同；
步驟b中，預(yù)設(shè)的電壓門限Vt通過下述步驟201至步驟203確定，前提是，確定讀卡器發(fā)射及移動(dòng)射頻裝置接收是無波動(dòng)的，或者兩者引起的接收檢測(cè)電壓波動(dòng)遠(yuǎn)小于
5C
步驟201，在選定的發(fā)射參數(shù)下，測(cè)量各典型終端和障礙物的電壓距離曲線，其中，發(fā)射參數(shù)包括低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的頻率、調(diào)制方式、編碼方式及發(fā)射磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值Br ；
步驟202，求取基準(zhǔn)電壓距離曲線，基準(zhǔn)電壓距離曲線是典型終端及障礙物曲線的中間值，其距離典型終端曲線的上邊界及下邊界的電壓幅度都為δτ/2，如圖7所示；
步驟203，選定移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓門限值Vt，Vt值等于距離控制目標(biāo)Din與 (Din+Dv)分別對(duì)應(yīng)的電壓值之間以dBmV為單位的電壓值的中間值。如圖7所示，在基準(zhǔn)電壓距離曲線上對(duì)應(yīng)于Din的電壓為V5 (dBmV)，對(duì)應(yīng)于(Din+Dv)點(diǎn)的電壓值為V6 CdBmV), 則 Vt=V5-(V5-V6)/2 (dBmV)o步驟c，若與接收到的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)大于或等于預(yù)設(shè)的電壓門限Vt，則裝載有移動(dòng)射頻裝置的終端進(jìn)入了預(yù)設(shè)的有效刷卡區(qū)間，移動(dòng)射頻裝置從接收到的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)中獲取讀卡器的身份標(biāo)識(shí)信息，并將其連同自身的身份標(biāo)識(shí)信息一起通過射頻通道傳送給讀卡器；
步驟d，讀卡器接收移動(dòng)射頻裝置通過射頻通道傳送的信息，比較該信息中讀卡器的身份標(biāo)識(shí)信息是否同自身的身份標(biāo)識(shí)信息一致，若一致則以自身的身份標(biāo)識(shí)信息和移動(dòng)射頻裝置的身份標(biāo)識(shí)信息的結(jié)合作為組合地址，與移動(dòng)射頻裝置通過射頻通道進(jìn)行刷卡交易。 此處，刷卡交易不單指電子支付，還可以是其他通過射頻通道進(jìn)行的通訊過程，比如充值、 消費(fèi)、身份認(rèn)證等，本文中的刷卡交易泛指通過射頻通道進(jìn)行的通信，尤其指近距離通信中通過射頻通道進(jìn)行的通信。本發(fā)明中，低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的頻率處于特低頻頻段或甚低頻頻段或低頻頻段， 其中，特低頻頻段的頻率范圍為300 Hz 3000Hz，甚低頻頻段的頻率范圍為3KHz 30KHz,低頻頻段的頻率范圍為30 KHz 300KHz。優(yōu)選地，低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的頻率可以為300Hz 50KHz。優(yōu)選地，低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的頻率可以為500Ηζ、ΙΚΗζ、1. 5KHz、2KHz、 2. 5KHz、;3KHz、4KHz、5KHz、10KHz、20KHz 或 30KHz。本發(fā)明近距離通信方法采用低頻磁場(chǎng)單向通訊和射頻電磁場(chǎng)高速雙向通訊的結(jié)合，從而避免了 NFC系統(tǒng)中采用唯一 13. 56MHz頻點(diǎn)雙向通訊及距離控制帶來天線問題及終端信號(hào)衰減差異大等問題。本方法中，讀卡器利用低頻單向通道將自身唯一標(biāo)識(shí)IDr(即前述的身份標(biāo)識(shí)信息)傳給移動(dòng)射頻裝置，移動(dòng)射頻裝置通過射頻雙向通道將自身唯一標(biāo)識(shí) IDc附加在IDr后回傳給讀卡器，讀卡器比較回傳的IDr的正確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了讀卡器與移動(dòng)射頻裝置的唯一綁定。綁定后讀卡器與移動(dòng)射頻裝置采用射頻雙向通道實(shí)現(xiàn)高速大數(shù)據(jù)量的通訊，直至本次交易完成。本發(fā)明近距離通信方法實(shí)現(xiàn)了含有移動(dòng)射頻裝置的射頻通信終端(如裝有射頻 SIM卡的手機(jī))與讀卡器的數(shù)據(jù)通信距離(也即交易距離)可靠地控制在規(guī)定范圍內(nèi)，并且無需對(duì)終端進(jìn)行校準(zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)上述的近距離通信方法，本發(fā)明還提出了一種近距離通信系統(tǒng)。本發(fā)明的近距離通信系統(tǒng)包括至少一個(gè)讀卡器和至少一個(gè)移動(dòng)射頻裝置，其中
讀卡器用于按照預(yù)設(shè)的發(fā)射參數(shù)發(fā)射低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，該低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)中攜帶該讀卡器的身份標(biāo)識(shí)信息，其中，發(fā)射參數(shù)包括低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的頻率，該頻率等于或小于系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率 ；讀卡器還用于接收移動(dòng)射頻裝置通過射頻通道傳送的信息，比較該信息中讀卡器的身份標(biāo)識(shí)信息是否同自身的身份標(biāo)識(shí)信息一致，若一致則以自身的身份標(biāo)識(shí)信息和移動(dòng)射頻裝置的身份標(biāo)識(shí)信息的結(jié)合作為組合地址，與移動(dòng)射頻裝置通過射頻通道進(jìn)行刷卡交易；
移動(dòng)射頻裝置，用于在各距離點(diǎn)上接收、檢測(cè)讀卡器發(fā)射的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)并放大為與距離對(duì)應(yīng)的幅度恒定的的電壓信號(hào)，進(jìn)而通過預(yù)設(shè)的電壓門限Vt判斷裝載有該移動(dòng)射頻裝置的終端是否進(jìn)入了預(yù)設(shè)的有效距離區(qū)間，其中，電壓門限Vt對(duì)裝載有該移動(dòng)射頻裝置的所有終端相同；移動(dòng)射頻裝置還用于在與接收到的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)大于或等于預(yù)設(shè)的電壓門限Vt時(shí)，從接收到的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)中獲取讀卡器的身份標(biāo)識(shí)信息，并將其連同自身的身份標(biāo)識(shí)信息一起通過射頻通道傳送給讀卡器；移動(dòng)射頻裝置還用于與讀卡器通過射頻通道進(jìn)行刷卡交易。其中，身份標(biāo)識(shí)信息可以為識(shí)別碼ID。由上述可見，本發(fā)明近距離通信系統(tǒng)中的讀卡器具有低頻發(fā)射功能和射頻收發(fā)功能這樣兩個(gè)基本功能，也可以說本發(fā)明近距離通信系統(tǒng)中的讀卡器具有低頻發(fā)射模塊和射頻收發(fā)模塊這樣兩個(gè)基本模塊；本發(fā)明近距離通信系統(tǒng)中的移動(dòng)射頻裝置具有低頻接收功能和射頻收發(fā)功能這樣兩個(gè)基本功能，也可以說本發(fā)明近距離通信系統(tǒng)中的移動(dòng)射頻裝置具有低頻接收模塊和射頻收發(fā)模塊這樣兩個(gè)基本模塊。進(jìn)一步地，上述的近距離通信系統(tǒng)可以由如下的具體電路來實(shí)現(xiàn)讀卡器包括至少一個(gè)低頻發(fā)射線圈、至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路、至少一個(gè)編碼電路、至少一個(gè)第一主處理器、至少一個(gè)射頻收發(fā)電路和至少一個(gè)射頻天線，其中，低頻發(fā)射線圈、驅(qū)動(dòng)電路、編碼電路、第一主處理器、射頻收發(fā)電路、射頻天線、順次串聯(lián)連接；移動(dòng)射頻裝置包括至少一個(gè)低頻磁感應(yīng)電路、至少一個(gè)低頻放大電路、至少一個(gè)門限判斷及解調(diào)電路、至少一個(gè)第二主處理器、 至少一個(gè)射頻收發(fā)電路和至少一個(gè)射頻天線，其中，低頻磁感應(yīng)電路、低頻放大電路、門限判斷及解調(diào)電路、第二主處理器、射頻收發(fā)電路、射頻天線順次串聯(lián)連接。優(yōu)選地，在上述具體實(shí)現(xiàn)電路中，讀卡器的驅(qū)動(dòng)電路和編碼電路之間還可以設(shè)有調(diào)制電路。在上述具體實(shí)現(xiàn)電路中，讀卡器中的低頻發(fā)射線圈、驅(qū)動(dòng)電路和編碼電路(帶調(diào)制電路時(shí)，還包括調(diào)制電路)可以認(rèn)為是低頻發(fā)射模塊的組成部分，讀卡器中的第一主處理器、射頻收發(fā)電路和射頻天線可以認(rèn)為是讀卡器中射頻收發(fā)模塊的組成部分；移動(dòng)射頻裝置中的低頻磁感應(yīng)電路、低頻放大電路和門限判斷及解調(diào)電路可以認(rèn)為是低頻接收模塊的組成部分，移動(dòng)射頻裝置中的第二主處理器、射頻收發(fā)電路、射頻天線可以認(rèn)為是移動(dòng)射頻裝置中射頻收發(fā)模塊的組成部分。
優(yōu)選地，在上述具體實(shí)現(xiàn)電路中，低頻發(fā)射線圈可以為漆包線線圈或PCB線圈。進(jìn)一步地，低頻發(fā)射線圈的匝數(shù)可以大于10圈。優(yōu)選地，低頻發(fā)射線圈的匝數(shù)為50 500圈。 優(yōu)選地，低頻發(fā)射線圈內(nèi)填塞有鐵氧體磁芯或鐵芯。優(yōu)選地，低頻發(fā)射線圈所包圍面積的截面最寬處大于移動(dòng)射頻終端的截面寬度。優(yōu)選地，低頻發(fā)射線圈所包圍面積的截面至少包含直徑3cm的圓形區(qū)域或者3cm*3cm的方形區(qū)域。優(yōu)選地，上述的低頻磁感電路可以為PCB線圈、漆包線線圈、霍爾器件或巨磁阻器件。本發(fā)明中，移動(dòng)射頻裝置可以置于移動(dòng)終端中，也可以置于移動(dòng)終端內(nèi)的SIM卡、 UIM卡、USIM卡、TF卡或SD卡中。其中，移動(dòng)終端可以為手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理PDA或筆記本電腦等。下面對(duì)本發(fā)明近距離通信系統(tǒng)的原理進(jìn)行說明
1、系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0的選定方法及裝置在前述近距離通信方法的內(nèi)容中已有闡述，此處不再贅述；
2、距離測(cè)量和控制實(shí)現(xiàn)原理如下
讀卡器根據(jù)距離控制目標(biāo)，以設(shè)定的發(fā)射參數(shù)持續(xù)不斷的循環(huán)發(fā)送不高于選定頻率fo 的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，該信號(hào)中以調(diào)制或直接基帶傳送的方式攜帶數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀內(nèi)包含讀卡器的唯一識(shí)別碼Idr (當(dāng)然也可以是其他身份標(biāo)識(shí)信息)。當(dāng)裝載有移動(dòng)射頻裝置的移動(dòng)終端置于讀卡器周圍，低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)穿透該終端到達(dá)其內(nèi)部的移動(dòng)射頻裝置，移動(dòng)射頻裝置在各距離點(diǎn)上檢測(cè)該磁場(chǎng)信號(hào)并放大為與距離對(duì)應(yīng)的幅度恒定的的電壓信號(hào)，當(dāng)電壓的幅度低于卡內(nèi)預(yù)設(shè)的接收電壓門限值Vt，表示終端未進(jìn)入有效刷卡距離范圍，不允許刷卡；當(dāng)電壓的幅度高于卡內(nèi)預(yù)設(shè)的接收電壓門限值Vt，表示終端進(jìn)入讀卡器預(yù)定的有效刷卡范圍，移動(dòng)射頻裝置內(nèi)的低頻接收電路(指前述的低頻磁感應(yīng)電路、低頻放大電路和門限判斷及解調(diào)電路)啟動(dòng)解碼過程，得到讀卡器的唯一標(biāo)識(shí)碼IDr。另一方面，移動(dòng)射頻裝置內(nèi)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)與讀卡器和移動(dòng)射頻裝置之間的距離存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，該關(guān)系由電壓距離變化曲線確定，根據(jù)該對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以由該電壓確定移動(dòng)射頻裝置與讀卡器之間的距離，從而間接的確定了移動(dòng)終端與讀卡器的距離。Vt和發(fā)射參數(shù)的設(shè)定是一次工作，一旦設(shè)定在使用中無需更改。3、移動(dòng)射頻裝置接入讀卡器的過程原理
移動(dòng)射頻裝置接入讀卡器主要包含讀卡器和移動(dòng)射頻裝置的唯一綁定過程。這里舉例說明該綁定過程移動(dòng)射頻裝置中從低頻信號(hào)中解出讀卡器唯一識(shí)別碼IDr后傳送到移動(dòng)射頻裝置內(nèi)的第二主處理模塊，該第二主處理模塊將移動(dòng)射頻裝置的唯一識(shí)別碼IDc連同收到的IDr—起，通過RF收發(fā)模塊發(fā)送給讀卡器，讀卡器收到移動(dòng)射頻裝置返回的(IDr ，IDc)后，確認(rèn)識(shí)別碼為IDc的移動(dòng)射頻裝置正確的返回了讀卡器的識(shí)別碼IDr，是本次交易的唯一通訊終端。由于IDr編碼保證了該讀卡器周圍其它讀卡器的識(shí)別碼在該時(shí)刻不相同，因此識(shí)別碼為IDc的移動(dòng)射頻裝置確認(rèn)了其與識(shí)別碼為IDr的讀卡器建立了唯一的通訊。至此，移動(dòng)射頻裝置和讀卡器實(shí)現(xiàn)了唯一綁定，雙方通過(IDr，IDc)組合地址唯一的識(shí)別對(duì)方。綁定后的通訊過程采用RF通道進(jìn)行交互不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。移動(dòng)射頻裝置接入成功后，距離控制過程完成，可在RF通道上進(jìn)行后續(xù)的交易過程，直至交易結(jié)束。4、交易過程
15讀卡器和移動(dòng)射頻裝置通過RF通道建立了可靠的唯一通訊鏈路，在該鏈路基礎(chǔ)上，雙方可以實(shí)現(xiàn)交易所需的身份認(rèn)證及其他交易所需的過程。所有這些過程均通過快速的RF 通道完成，由于前述過程的完成保證了只能在預(yù)定的距離范圍內(nèi)完成接入，因此整個(gè)交易過程也是在限定范圍內(nèi)的近距離通訊。下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖8為本發(fā)明實(shí)施例中近距離通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖8所示，該系統(tǒng)由2部分組成讀卡器裝置100和移動(dòng)射頻裝置200，該移動(dòng)射頻裝置200放在移動(dòng)終端內(nèi)部，并通過移動(dòng)終端通訊接口與終端交互。讀卡器100由下述模塊組成第一主處理器101，負(fù)責(zé)讀卡器低頻及高頻的控制及其他協(xié)議處理，第一主處理器101通過接口電路102或直接連接到外部通訊接口 ；編碼電路108，負(fù)責(zé)將低頻幀數(shù)據(jù)進(jìn)行逐比特編碼，調(diào)制電路107負(fù)責(zé)將編碼輸出的符號(hào)流對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制形成調(diào)制信號(hào)送給驅(qū)動(dòng)電路106，不需要調(diào)制時(shí)編碼后的信號(hào)直接送給驅(qū)動(dòng)電路 106 ；驅(qū)動(dòng)電路106，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)低頻發(fā)射線圈105，產(chǎn)生低頻交變磁場(chǎng)301 ；由低頻發(fā)射線圈 105、驅(qū)動(dòng)電路106、調(diào)制電路107及編碼電路108構(gòu)成的低頻發(fā)射模塊，其發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)值可更改并設(shè)定；低頻發(fā)射線圈105通常由較多匝數(shù)特定形狀的線圈構(gòu)成；RF收發(fā)電路103，通過 RF天線104接收及發(fā)射RF信號(hào)。移動(dòng)射頻裝置由下述模塊組成第二主處理器201，負(fù)責(zé)低頻及射頻模塊的控制及其他協(xié)議處理，也負(fù)責(zé)和移動(dòng)終端的通訊；SIM/TF/SD卡模塊202為移動(dòng)終端的SIM/TF/ SD卡本體模塊，具體何種模塊由卡類型確定；低頻磁感應(yīng)電路207，由PCB線圈、漆包線線圈、霍爾器件或其他能感應(yīng)磁場(chǎng)變化的電路元件構(gòu)成，負(fù)責(zé)感應(yīng)低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)301并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；低頻放大電路206負(fù)責(zé)放大低頻磁感應(yīng)電路檢測(cè)到的電信號(hào)得到低頻磁檢測(cè)電壓信號(hào)303 ；門限判斷及解調(diào)電路205，負(fù)責(zé)對(duì)低頻磁檢測(cè)電壓信號(hào)303按照預(yù)設(shè)的門限Vt進(jìn)行判決，未達(dá)到門限Vt不解調(diào)也不允許刷卡，達(dá)到門限Vt對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)送給第二主處理器201 ； RF收發(fā)電路203通過RF天線204負(fù)責(zé)與讀卡器的RF收發(fā)模塊完成RF雙向通訊。系統(tǒng)通過預(yù)先設(shè)定好的門限判定方法來完成無需校準(zhǔn)的距離檢測(cè)和控制，即讀卡器100按照預(yù)設(shè)的發(fā)射參數(shù)發(fā)射低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)301，移動(dòng)射頻裝置200接收該磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻磁檢測(cè)電壓信號(hào)303，并通過預(yù)先設(shè)定的門限Vt來判斷終端是否進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的有效距離區(qū)間，該門限Vt對(duì)所有終端相同，無需針對(duì)不同終端修改(即所謂校準(zhǔn))。通過低頻單向通訊和RF雙向通訊結(jié)合的方法來完成讀卡器100和移動(dòng)射頻裝置200的唯一綁定，即讀卡器100利用低頻單向通道將自身唯一標(biāo)識(shí)IDr傳給移動(dòng)射頻裝置200，移動(dòng)射頻裝置200通過射頻雙向通道將卡自身唯一標(biāo)識(shí)IDc附加在IDr后回傳給讀卡器100，讀卡器100比較回傳IDr的正確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了讀卡器100與移動(dòng)射頻裝置200的唯一綁定。 綁定之后通過射頻通道來完成雙向的高速大數(shù)據(jù)量的通訊。本實(shí)施例中，近距離通信系統(tǒng)的具體工作流程如下
(一)首先，選定系統(tǒng)工作的基本參數(shù)，包括RF頻點(diǎn)，無校準(zhǔn)低頻頻點(diǎn)fO，讀卡器發(fā)射參數(shù)，移動(dòng)射頻裝置的接收電壓門限Vt01. RF頻點(diǎn)選擇
上述RF通訊的頻點(diǎn)通常采用MOO M83MH 2. 4G ISM頻段，以實(shí)現(xiàn)高速的通訊和對(duì)終端的良好穿透性，也可以采用其它頻點(diǎn)，例如433MHz，900MHz，5GHz等。2.無校準(zhǔn)低頻頻點(diǎn)f0選擇
采用前述方法確定系統(tǒng)低頻無校準(zhǔn)工作頻點(diǎn)f0，對(duì)于典型的GSM移動(dòng)通訊終端，要實(shí)現(xiàn)0 IOcm范圍的距離控制，f0頻點(diǎn)通常小于ΙΟΚΗζ，典型值包括500Hz，IKHz, 1. 5KHz, 2KHz,2. 5KHz,3KHz, 5KHz 等。3.讀卡器發(fā)射參數(shù)的選擇
發(fā)射參數(shù)主要包括調(diào)制方式、編碼方式及發(fā)射磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值Br。圖9為讀卡器低頻發(fā)射部分示意圖。參見圖8，讀卡器低頻發(fā)射電路由驅(qū)動(dòng)電路 106、調(diào)制電路107及編碼電路108構(gòu)成的，驅(qū)動(dòng)電路106驅(qū)動(dòng)的低頻調(diào)制信號(hào)輸出到低頻發(fā)射線圈105。調(diào)制電路107可以采用多種調(diào)制方式
1)載波調(diào)制方式調(diào)制編碼電路108產(chǎn)生的基帶信號(hào)通過調(diào)制電路107對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，載波可以為正弦波、方波及三角波等，調(diào)制可以采用開關(guān)頻移鍵控00K、相移鍵控、頻移鍵控FSK等，調(diào)制后的信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)電路106加載到低頻發(fā)射線圈105上；
2)無載波直接基帶發(fā)射編碼電路108產(chǎn)生的基帶信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路106直接加載到低頻發(fā)射線圈105上；
3)其他調(diào)制方式由于本發(fā)明系統(tǒng)采用門限判斷的方式進(jìn)行距離控制，因此調(diào)制方式不宜采用幅度調(diào)制，凡是發(fā)送過程中能夠保持移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓幅度基本恒定的調(diào)制方式均可以用于本發(fā)明的近距離通信系統(tǒng)；
編碼電路108可以采用多種編碼方式
1)曼徹斯特編碼比特1編碼為兩個(gè)符號(hào)01，比特0編碼為10。2)差分曼徹斯特編碼有兩種比特符號(hào)序列01及10，比特1編碼為與上一符號(hào)序列不同，比特0則相同，或者反過來編碼亦可。3)其他編碼方式由于本發(fā)明系統(tǒng)采用門限判斷的方式進(jìn)行距離控制，因此低頻調(diào)制信號(hào)必須保持均值穩(wěn)定，編碼后的序列不能含有直流分量，凡是編碼后平均直流分量為零的編碼方式均可以用于本發(fā)明的近距離通信系統(tǒng)。確定好調(diào)制方式和編碼方式后，采用前述方法，確定讀卡器發(fā)射磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值 Br。調(diào)整Br的過程實(shí)際上是調(diào)整線圈匝數(shù)，線徑，形狀等參數(shù)的過程。4.移動(dòng)射頻裝置接收電壓門限Vt的選擇采用前述方法確定卡接收門限電壓Vt。上述參數(shù)的選定是一次性的，一旦選定，工作中無需改變。(二)其次，工作參數(shù)確定后的系統(tǒng)工作流程如下
步驟AlOO 距離測(cè)量和控制過程。讀卡器100的第一主處理器101產(chǎn)生包含讀卡器的唯一識(shí)別碼IDr的數(shù)據(jù)幀，送給編碼電路108完成編碼，編碼后的信號(hào)通過調(diào)制電路107調(diào)制或不經(jīng)調(diào)制直接送給驅(qū)動(dòng)電路106，調(diào)制電壓送給低頻發(fā)射線圈105發(fā)射，通過預(yù)先設(shè)定好幀格式、調(diào)制編碼方式及驅(qū)動(dòng)能力，發(fā)射線圈105以設(shè)定的強(qiáng)度Br持續(xù)不斷的按照上述幀格式循環(huán)發(fā)送指定參數(shù)的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)301。當(dāng)移動(dòng)終端置于讀卡器周圍，低頻交變磁磁場(chǎng)信號(hào)301穿透該終端到達(dá)內(nèi)部的移動(dòng)射頻裝置200，移動(dòng)射頻裝置200內(nèi)的低頻磁感應(yīng)電路207檢測(cè)到低頻磁信號(hào)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后經(jīng)低頻放大電路206放大后得到低頻磁檢測(cè)電壓303，當(dāng)電壓的幅度小于(或大于)于預(yù)設(shè)的接收電壓門限值Vt，不允許刷卡；當(dāng)電壓的幅度大于等于于(或小于等于)預(yù)設(shè)的接收電壓門限值Vt，表示終端進(jìn)入讀卡器預(yù)定的有效刷卡范圍，低頻接收電路啟動(dòng)解碼過程，得到讀卡器的唯一標(biāo)識(shí)碼IDr。另一方面，所述移動(dòng)射頻裝置內(nèi)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)與讀卡器和移動(dòng)射頻裝置之間的距離存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，該關(guān)系由電壓-距離變化曲線確定，根據(jù)該對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以由該電壓確定移動(dòng)射頻裝置與讀卡器的距離，從而間接的確定了移動(dòng)終端與讀卡器的距離。上述門限值Vt對(duì)所有終端均相同，無需針對(duì)每個(gè)終端修正，也就是無需知道校準(zhǔn)，從而上述過程是一種無需校準(zhǔn)的距離測(cè)量及控制過程；
步驟AlOO中的幀格式定義如下
圖10為讀卡器低頻數(shù)據(jù)幀格式示意圖，如圖10所示，讀卡器低頻數(shù)據(jù)幀每幀分為如下
域
同步碼8比特，通常為FFH，用于幀同步；
控制域8比特，用于提供幀數(shù)據(jù)的解幀信息，如長度，數(shù)據(jù)類型等，可留保留位用于擴(kuò)
展；
IDr:N比特，讀卡器唯一識(shí)別碼，由控制域指定；
CRC 對(duì)控制域，IDr進(jìn)行校驗(yàn)，可采用CRC校驗(yàn)和或其他方式。上面所述幀格式僅作為一種示例，不限制本發(fā)明實(shí)際采用的幀格式，原則上任何包含能唯一識(shí)別讀卡器的幀格式均可使用。唯一識(shí)別碼可采用足夠長度的隨機(jī)數(shù)，也可采用所有讀卡器人工分配唯一碼的方式，或其他方式產(chǎn)生的識(shí)別碼。步驟A200 移動(dòng)射頻裝置接入讀卡器的過程移動(dòng)射頻裝置接入讀卡器主要包含讀卡器100和移動(dòng)射頻裝置200的唯一綁定過程，實(shí)際上表示讀卡器和移動(dòng)射頻裝置所在移動(dòng)終端的唯一綁定過程。移動(dòng)射頻裝置200內(nèi)部低頻接收電路解出讀卡器唯一識(shí)別碼Idr后傳送到移動(dòng)射頻裝置內(nèi)第一主處理器201，該模塊將移動(dòng)射頻裝置自身的唯一識(shí)別碼Idc連同收到的Idr —起，通過移動(dòng)射頻裝置內(nèi)RF收發(fā)電路203和RF天線204發(fā)送給讀卡器100，讀卡器內(nèi)部RF天線103和RF收發(fā)電路104收到移動(dòng)射頻裝置返回的(IDr ，IDc)后，傳送給第一主處理器101處理，第一主處理器101確認(rèn)識(shí)別碼為IDc的移動(dòng)射頻裝置正確的返回了讀卡器IDr，是本次交易的唯一通訊終端。由于IDr編碼保證了該讀卡器周圍其它讀卡器的識(shí)別碼在該時(shí)刻不相同，因此識(shí)別碼為IDc的卡確認(rèn)了其與識(shí)別碼為 IDr的讀卡器建立了唯一的通訊。至此，移動(dòng)射頻裝置和讀卡器實(shí)現(xiàn)了唯一綁定，雙方通過 (IDr, IDc)組合地址唯一的識(shí)別對(duì)方。綁定后的通訊過程采用RF通道進(jìn)行交互不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。移動(dòng)射頻裝置成功接入讀卡器后，距離控制過程完成，可在RF通道上進(jìn)行后續(xù)的交易過程；
步驟A200中的移動(dòng)射頻裝置唯一識(shí)別碼IDc，是預(yù)先存儲(chǔ)在移動(dòng)射頻裝置內(nèi)非易失存儲(chǔ)器內(nèi)(NVM)的唯一識(shí)別碼，或者是由移動(dòng)射頻裝置內(nèi)產(chǎn)生的足夠長的的隨機(jī)數(shù)。步驟A300:交易過程。讀卡器100和移動(dòng)射頻裝置200通過RF通道建立了可靠的唯一通訊鏈路，在該鏈路基礎(chǔ)上，雙方可以實(shí)現(xiàn)交易所需的身份認(rèn)證及其他交易所需的過程。所有這些過程均通過快速的RF通道完成，直至本次交易結(jié)束。由于前述步驟AlOO A200的完成保證了移動(dòng)射頻裝置200只能在預(yù)定的距離范圍內(nèi)完成接入，因此整個(gè)交易過程也是在限定距離范圍內(nèi)才能完成交易。交易過程是成熟的POS機(jī)處理流程，本發(fā)明不做
18詳細(xì)描述。移動(dòng)射頻裝置200中低頻信號(hào)檢測(cè)電路207通常可以用PCB線圈、漆包線線圈或霍爾器件構(gòu)成，該檢測(cè)電路并不僅限于用這幾種元件，原則上任何能將磁場(chǎng)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的傳感器都可以用于該模塊，唯一的限制是能放入卡內(nèi)部。本發(fā)明系統(tǒng)利用低頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)距離檢測(cè)和控制，并實(shí)現(xiàn)讀卡器和移動(dòng)射頻裝置的單向通訊，利用RF通道結(jié)合低頻通訊實(shí)現(xiàn)終端的可靠綁定，同時(shí)利用RF通道實(shí)現(xiàn)讀卡器和移動(dòng)射頻裝置之間高速的數(shù)據(jù)通訊。其具有如下特點(diǎn)點(diǎn)1.可以無需改造移動(dòng)終端， 只需更換終端內(nèi)部的SIM卡/TF/SD卡，即可實(shí)現(xiàn)可靠的雙向距離通訊；2讀卡器發(fā)射低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，移動(dòng)射頻裝置只需接收該磁場(chǎng)信號(hào)，由于是單向通訊，并且無需讀卡器通過磁場(chǎng)提供能量，因此可以將接收線圈或其他接收電路小型化，足以將移動(dòng)射頻裝置放入SIM 卡/TF/SD卡內(nèi)；3.由于接收信號(hào)較弱，移動(dòng)射頻裝置內(nèi)需要增加放大電路。另外移動(dòng)射頻裝置內(nèi)同時(shí)放置RF收發(fā)電路，與讀卡器內(nèi)的RF收發(fā)電路實(shí)現(xiàn)雙向高速通訊，如前面所述， RF電路的天線很小，可以輕易的集成到SIM卡/TF/SD卡內(nèi)。依照本發(fā)明所述方法選定的頻點(diǎn) ，系統(tǒng)在該頻點(diǎn)以下工作無需校準(zhǔn)，作為一種擴(kuò)展，系統(tǒng)工作在f0頻點(diǎn)以上，也不是絕對(duì)不行，可能的效果是性能降低，距離控制的精度降低，同時(shí)可能需要輔以簡單的校準(zhǔn)，這些應(yīng)用并不與本發(fā)明所述原則從根本上沖突，只是一種性能改變的延伸應(yīng)用。本發(fā)明近距離通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了含有移動(dòng)射頻裝置的射頻通信終端(如裝有射頻 SIM卡的手機(jī))與讀卡器的數(shù)據(jù)通信距離(也即交易距離)可靠地控制在規(guī)定范圍內(nèi)，并且無需對(duì)終端進(jìn)行校準(zhǔn)。采用本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法，選擇合適的無校準(zhǔn)工作的最高頻點(diǎn)f0，用低于f0 的低頻交變磁場(chǎng)進(jìn)行距離測(cè)量和控制，移動(dòng)終端間結(jié)構(gòu)差異的影響可以減小到距離控制目標(biāo)所要求的波動(dòng)范圍之內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)無校準(zhǔn)距離控制。圖11為線圈接收電路放入各種移動(dòng)終端內(nèi)，用信號(hào)源通過低頻發(fā)射線圈發(fā)射恒定IKHz磁場(chǎng)條件下測(cè)試的電壓距離曲線。如圖 11所示，為系統(tǒng)在IKHz頻率下多個(gè)典型終端的電壓距離曲線實(shí)例。其中信號(hào)強(qiáng)度值是接收天線感應(yīng)電壓經(jīng)過必要的放大后的值，放大倍數(shù)保持恒定，只需關(guān)注強(qiáng)度隨距離的相對(duì)變化。從圖11可以看出，終端之間的場(chǎng)強(qiáng)差異<5dB，而各終端在1 IOcm范圍的場(chǎng)強(qiáng)變化范圍達(dá)到40dB，不考慮讀卡器發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)波動(dòng)及移動(dòng)射頻裝置檢測(cè)電路的誤差，移動(dòng)射頻裝置端采用統(tǒng)一的門限Vt來判斷各終端是否在目標(biāo)距離范圍之內(nèi)，距離控制的誤差在終端之間的差異大致為Icm范圍，完全滿足無校準(zhǔn)距離控制的要求。
射頻IC卡、射頻存儲(chǔ)卡
作為近距離通信的一方，移動(dòng)射頻裝置通常是置于移動(dòng)終端內(nèi)的IC卡(例如SIM卡、 UIM卡、USIM卡等)或存儲(chǔ)卡(例如TF卡、SD卡、MMC (Multi Media Card，多媒體卡)卡等) 中，我們將置有移動(dòng)射頻裝置的IC卡和存儲(chǔ)卡分別稱為射頻IC卡和射頻存儲(chǔ)卡。圖12為本發(fā)明實(shí)施例中射頻IC卡的結(jié)構(gòu)圖。如圖12所示，本實(shí)施例中，射頻IC 卡1200由移動(dòng)射頻裝置和SIM/UIM/USIM卡模塊(可以統(tǒng)稱為IC卡模塊)1202以及接口模塊1207組成。圖12中，移動(dòng)射頻裝置包括至少一個(gè)低頻磁感應(yīng)電路1206、至少一個(gè)低頻放大電路1215、至少一個(gè)比較電路1225、至少一個(gè)解調(diào)電路1235、至少一個(gè)解碼電路1M5、至少一個(gè)第二主處理器1201、至少一個(gè)RF (射頻)收發(fā)電路1203和至少一個(gè)RF (射頻)天線1204，其中低頻磁感應(yīng)電路1206、低頻放大電路1215、比較電路1225、解調(diào)電路1235、解碼電路1245、第二主處理器1201、RF收發(fā)電路1203、RF天線1204順次串聯(lián)連接。其中，比較電路1225、解調(diào)電路1235和解碼電路1245組成了移動(dòng)射頻裝置的門限判斷及解調(diào)電路。 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，移動(dòng)射頻裝置的門限判斷及解調(diào)電路中也可以不包括解調(diào)電路 1235，而只由比較電路1225和解碼電路1245組成。圖12中，低頻放大電路1215、比較電路1225、解調(diào)電路1235和解碼電路1245組成低頻信號(hào)接收及處理模塊1205。其中，第二主處理器1201與前述的移動(dòng)射頻裝置中的第二主處理器是相同的。其中，低頻磁感應(yīng)電路 1206、低頻放大電路1215、門限判斷及解調(diào)電路(包括比較電路1225、解調(diào)電路1235和解碼電路1M5)組成的低頻接收鏈路工作于預(yù)先選定的系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0以下的頻率。系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0的確定方法前面已有闡述，此處不再贅述。低頻接收鏈路將恒定幅度或微分幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)經(jīng)過磁電轉(zhuǎn)換得到幅度恒定的檢測(cè)電壓， 該幅度的誤差為S c dB。通過選擇不同的低頻磁感應(yīng)電路及低頻放大電路的放大倍數(shù)可以選擇不同的低頻接收鏈路的體積，從而移動(dòng)射頻裝置可以選擇放入不同體積要求的載體中。若低頻磁感應(yīng)電路為線圈，則低頻接收鏈路的體積取決于低頻磁感應(yīng)電路轉(zhuǎn)換增益及低頻放大電路的放大倍數(shù)。磁電轉(zhuǎn)換增益轉(zhuǎn)換公式為K*A=Vt/B_RATEgate，其中B_RATEgate為磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率的門限值，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率B_RATE=dBr/dt，A為低頻放大電路的放大倍數(shù)，K 為低頻磁感應(yīng)電路轉(zhuǎn)換增益；低頻磁感應(yīng)電路轉(zhuǎn)換增益與低頻放大電路的放大倍數(shù)的乘積為與移動(dòng)終端所應(yīng)用的系統(tǒng)最遠(yuǎn)刷卡距離對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)預(yù)設(shè)值，最遠(yuǎn)刷卡距離即在該距離處讀卡器發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)參數(shù)值為B_RATEgate，同時(shí)移動(dòng)裝置內(nèi)部檢測(cè)電壓剛好為門限值Vt，此時(shí)允許刷卡，超過該距離發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)持續(xù)衰減并小于B_RATEgate，移動(dòng)裝置內(nèi)部檢測(cè)電壓小于 Vt,不允許刷卡。上述關(guān)系式中Vt及B_RATEgate是由系統(tǒng)確定的值，因此K*A值確定，線圈的體積主要由K值確定，線圈匝數(shù)越多，K越大，體積越大，A值的大小對(duì)低頻放大電路的體積基本無影響，因此磁電轉(zhuǎn)換總增益在K和A之間的分配將決定低頻接收鏈路的體積。例如，如果移動(dòng)射頻裝置放置到SIM卡中，選擇線圈匝數(shù)在1 20匝范圍內(nèi)容易放置進(jìn)入卡內(nèi)的線圈體積，因此先確定了磁感應(yīng)電路轉(zhuǎn)換增益，再選擇低頻放大電路較大的增益即可。 若移動(dòng)射頻裝置放置在終端主板上，這可以增大線圈匝數(shù)及面積，放大器增益可降低，好處是信噪比有提升，壞處是低頻接收鏈路體積變大。低頻磁感應(yīng)電路為線圈時(shí)，低頻接收鏈路的磁電轉(zhuǎn)換增益(為預(yù)設(shè)值的情況下，改變A和K的增益分配，可以改變低頻接收鏈路的體積及接收信號(hào)的信噪比，增大K，減小A，體積增大，信噪比增大；減小K，增大A，體積減小，信噪比減小。若磁感應(yīng)電路為霍爾器件或巨磁阻器件，則低頻接收鏈路的體積與所述低頻磁感應(yīng)電路轉(zhuǎn)換增益及低頻放大電路的放大倍數(shù)關(guān)系不大。圖12中，第二主處理器1201、SIM/UIM/ USIM卡模塊1202、RF收發(fā)模塊1203、低頻信號(hào)接收及處理模塊1205、接口模塊1207可以由集成到一個(gè)IC (集成電路)內(nèi)部的電路及外圍無源器件組成，也可以任意組合進(jìn)不同的IC內(nèi)部后，加上外圍無源器件組成。其中，RF天線1204，不能集成到IC內(nèi)部，可以使用PCB天線，由PCB的銅皮印制線路組成。
低頻磁感應(yīng)電路1206用于接收低頻磁場(chǎng)信號(hào)，將低頻磁場(chǎng)信號(hào)變換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)后送給后面的低頻放大電路1215。低頻磁感應(yīng)電路1206可以由PCB線圈、漆包線線圈、霍爾器件、巨磁阻器件等實(shí)現(xiàn)。一般情況下，低頻磁感應(yīng)電路1206輸出的信號(hào)1302與其所處環(huán)境的低頻磁場(chǎng)信號(hào)強(qiáng)度信號(hào)1301或者低頻磁場(chǎng)信號(hào)強(qiáng)度信號(hào)變化率1301之間是固定的線性比例關(guān)系，即1302= 1301*K，其中K是常數(shù)，K取決于低頻磁感應(yīng)電路1206的特性參數(shù)。低頻磁感應(yīng)電路1206輸出的信號(hào)1302可以是電壓信號(hào)，也可以是電流等其他信號(hào)，一般情況下信號(hào)1302是電壓信號(hào)。如果低頻磁感應(yīng)電路1206使用霍爾器件或巨磁阻器件構(gòu)成，電壓信號(hào)1302與低頻磁場(chǎng)信號(hào)強(qiáng)度1301成正比。如果低頻磁感應(yīng)電路1206 使用PCB線圈或漆包線線圈構(gòu)成，電壓信號(hào)1302與低頻磁場(chǎng)信號(hào)強(qiáng)度信號(hào)變化率1301成正比。典型的天線為沿卡片的最外圈N匝pcb銅皮組成的環(huán)狀微分幅度恒定感應(yīng)天線，輸出的是電壓信號(hào)1302。例如，應(yīng)用于SIM卡的4匝pcb銅皮線圈天線的一種結(jié)構(gòu)如圖13所示。第二主處理器1201實(shí)現(xiàn)整個(gè)射頻IC卡1200的協(xié)調(diào)控制處理，第二主處理器1201 里面含有各種控制硬件、程序模塊以及存儲(chǔ)器。第二主處理器1201由IC及外圍無源元件實(shí)現(xiàn)，主要功能由IC實(shí)現(xiàn)，外圍元件只起輔助作用。SIM/UIM/ USIM卡模塊1202與第二主處理器1201連接，與第二主處理器1201之間有應(yīng)用數(shù)據(jù)的交互。SIM/UIM/ USIM卡模塊1202主要由IC實(shí)現(xiàn)。第二主處理器可以與 SIM/UIM/USIM/TF/SD/MMC卡中的處理器為同一共用處理器。即用一個(gè)共用的處理器同時(shí)做第二處理器和SIM/UIM/USIM/TF/SD/MMC卡中的處理器所要做的工作。接口模塊1207與第二主處理器1201連接，第二主處理器1201通過接口模塊1207 與移動(dòng)終端的通訊接口相連，并與移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。接口模塊1207由IC實(shí)現(xiàn)，一般情況下第二主處理器1201和接口模塊1207集成在同一片IC內(nèi)部。SIM/UIM/ USIM卡模塊 1202可以通過第二主處理器1201以及接口模塊1207與移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，完成應(yīng)有的功能。低頻信號(hào)接收及處理模塊1205與第二主處理器1201連接，也與低頻磁感應(yīng)電路 1206連接。低頻信號(hào)接收及處理模塊1205接收從低頻磁感應(yīng)電路1206傳送過來的低頻磁場(chǎng)信號(hào)1302，將低頻磁場(chǎng)信號(hào)1302放大A倍后得到信號(hào)1303，即信號(hào)1303=A*信號(hào)302。 低頻信號(hào)接收及處理模塊1205比較信號(hào)1303是否大于設(shè)定的門限Vt，并將比較結(jié)果發(fā)送給第二主處理器1201。低頻信號(hào)接收及處理模塊1205還將信號(hào)1303中數(shù)據(jù)信息解碼出來，送給第二主處理器1201。低頻信號(hào)接收及處理模塊1205接受第二主處理器1201的控制，接收第二主處理器1201送過來的門限Vt等控制信息。RF收發(fā)電路1203與第二主處理器1201連接。RF收發(fā)電路1203與RF天線1204 連接，通過RF天線1204收發(fā)空中的射頻信號(hào)400。RF收發(fā)模塊1203和RF天線1204 —起在第二主處理器1201的控制下，完成與讀卡器的射頻數(shù)據(jù)通訊。低頻磁感應(yīng)電路1206與低頻信號(hào)接收及處理模塊1205連接，接收空中讀卡器發(fā)射的低頻磁場(chǎng)信號(hào)1301，變換為低頻磁場(chǎng)信號(hào)1302，送給低頻信號(hào)接收及處理模塊1205進(jìn)行處理。低頻信號(hào)接收及處理模塊1205由低頻放大電路1215、比較電路1225、解碼電路 1245,以及可選的解調(diào)電路1235組成。解調(diào)電路1235可選，當(dāng)對(duì)低頻磁場(chǎng)傳遞的數(shù)字信號(hào)只進(jìn)行基帶編碼而不進(jìn)行調(diào)制解調(diào)時(shí)，不需要使用解調(diào)電路1235，否則需要使用解調(diào)電路 1235。低頻放大電路1215接收低頻磁感應(yīng)電路1206送來的低頻磁場(chǎng)信號(hào)1302，將低頻磁場(chǎng)信號(hào)1302放大A倍后得到信號(hào)1303。信號(hào)1303送給比較電路1225進(jìn)行處理。信號(hào)1303還送給解調(diào)電路1235進(jìn)行處理，如果沒有解調(diào)電路1235，信號(hào)1303直接送給解碼電路1245進(jìn)行處理。允許刷卡的磁感應(yīng)強(qiáng)度門限Bgate或磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率門限B_ RATEgate、低頻磁感應(yīng)電路1206的傳感系數(shù)K，低頻放大電路1215的放大倍數(shù)A，設(shè)置的門限電壓信號(hào)Vt之間必須滿足下列關(guān)系，即Bgate^(*A = Vt或B_RATEgate^(*A = Vt0其中，低頻放大電路1215的放大倍數(shù)A是可以通過軟件設(shè)置的。比較電路1225與第二主處理器1201連接，接收從低頻放大電路1215送過來的信號(hào)1303，比較信號(hào)1303是否超過門限Vt，如果信號(hào)1303與門限Vt比較發(fā)生變化，就將變化情況的信息發(fā)送給第二主處理器1201。門限Vt由第二主處理器1201設(shè)置，并存儲(chǔ)在比較電路1225內(nèi)。比較電路1225將信號(hào)1303與Vt進(jìn)行比較時(shí)，Vt值也是可以通過軟件設(shè)置的。解調(diào)電路1235與解碼電路1245連接，接收從低頻放大電路1215送來的信號(hào) 1303，解調(diào)后的基帶信號(hào)送給解碼電路1245。解碼電路1245與第二主處理器1201連接，接收低頻放大電路1215或者解調(diào)電路 1235送來的基帶信號(hào)，解碼后得到讀卡器通過低頻磁場(chǎng)發(fā)送過來的信息，送給第二主處理器1201。解碼電路1245可以使用差分曼切斯特解碼器的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。射頻存儲(chǔ)卡由移動(dòng)射頻裝置和TF/SD/MMC卡模塊(可以統(tǒng)稱為存儲(chǔ)卡模塊)以及接口模塊組成。在圖12中，只需將射頻IC卡的SIM/UIM/ USIM卡模塊1202更換為TF/SD/ MMC卡模塊即可得到射頻存儲(chǔ)卡。射頻存儲(chǔ)卡的其他部分與射頻IC卡一致，此處對(duì)射頻存儲(chǔ)卡不再贅述。圖16為應(yīng)用于TF卡的4匝pcb線圈天線結(jié)構(gòu)示意圖。利用上述的射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡，可以實(shí)現(xiàn)下面的功能 1、低頻磁場(chǎng)單向數(shù)據(jù)通訊功能
本發(fā)明的射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡，可以接收低頻磁場(chǎng)中的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)信息的編碼調(diào)制方式可以使用現(xiàn)有的各種成熟技術(shù)。例如可以使用差分曼切斯特編碼技術(shù)，使用低頻磁場(chǎng)變化率直接傳遞編碼后的差分曼切斯特編碼基帶信號(hào)。每一個(gè)固定時(shí)間長度的周期傳送一個(gè)數(shù)據(jù)bit (比特)，在一個(gè)bit的傳送期間的中間時(shí)刻，電平必須發(fā)生變化，但兩個(gè)不同bit傳送的分界時(shí)刻，電平可以變化，也可以不變化。所以，一個(gè)bit傳送期間的中間時(shí)刻的碼字只有兩個(gè)01，10。發(fā)送比特1，采用和上一個(gè)碼字不同的碼字。發(fā)送比特0，采用和上一個(gè)碼字相同的碼字。圖14 S^it數(shù)據(jù)11010的差分曼切斯特編碼格式以及場(chǎng)強(qiáng)、線圈接收電壓波形圖。圖14中為^Dit數(shù)據(jù) 11010的差分曼切斯特編碼格式圖，b為a對(duì)應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)圖，c為線圈接收到的對(duì)應(yīng)的電壓波形圖。由圖14可見，差分曼切斯特編碼中，不同代表1，相同代表0。2、將幅度恒定或微分幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)經(jīng)過磁電轉(zhuǎn)換得到幅度恒定的檢測(cè)電壓，并進(jìn)行門限比較功能以及控制刷卡功能
幅度恒定低頻交變磁場(chǎng)是磁感應(yīng)強(qiáng)度變化幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)，例如方波及正弦波。
微分幅度恒定低頻交變磁場(chǎng)是指磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率的變化幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)，例如三角波及正弦波。幅度恒定(或微分幅度恒定)信號(hào)1301經(jīng)低頻磁感應(yīng)電路塊1206變換為低頻磁場(chǎng)電壓信號(hào)1302，設(shè)1301磁感應(yīng)強(qiáng)度為Br，磁感應(yīng)電路接收靈敏度為K;則電壓信號(hào)1302= K*Br 或K*dBr/dt。低頻放大電路1215將電壓信號(hào)1302放大A倍，得到電壓信號(hào)1303，則電壓信號(hào) 1303=A*電壓信號(hào)1302。所以，電壓信號(hào)1303 =或 K*A*dBr/dt。只要測(cè)得電壓信號(hào)1303就可以換算為對(duì)應(yīng)的幅度恒定(或微分幅度恒定)信號(hào) 1301。比較電路1225比較電壓信號(hào)1303是否大于Vt，并將比較結(jié)果信息送給第二主處理器1201。第二主處理器1201根據(jù)比較結(jié)果信息確定是否允許刷卡。而移動(dòng)射頻裝置的低頻接收鏈路測(cè)量場(chǎng)強(qiáng)是有誤差的，該誤差基本等于射頻IC 卡/射頻存儲(chǔ)卡的誤差，誤差來源于下述a) e) 5個(gè)方面
a)傳感器(低頻磁感應(yīng)電路)變換系數(shù)K的誤差比率eK(db)；
b)放大器(低頻放大電路)放大倍數(shù)A的誤差比率eA(db)；
c)比較器(比較電路)誤差比率eO(db);
d)放大器(低頻放大電路)允許等效輸入噪聲系數(shù)eN(db)；
e)其他誤差eC(db);
這5個(gè)誤差均已包含由于溫度，電壓等工作環(huán)境因素引起的誤差。由讀卡器及內(nèi)置移動(dòng)射頻裝置的移動(dòng)終端所構(gòu)成的系統(tǒng)為了達(dá)到無校準(zhǔn)距離控制的目標(biāo)，對(duì)檢測(cè)電壓的波動(dòng)在系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)分配，分配到移動(dòng)射頻裝置本身可允許的波動(dòng)稱為移動(dòng)射頻裝置引起的低頻檢測(cè)電壓波動(dòng)范圍Sc(db)。上述五個(gè)移動(dòng)射頻裝置射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡的誤差因子的總和必須小于系統(tǒng)分配給卡的誤差指標(biāo)δ c (db)。 即
eK(db)+ eA(db)+ eO(db)+ eN(db)+ eC(db)< δ c (db)
低頻放大電路1215集成在卡芯片內(nèi)部，一般情況下芯片內(nèi)部的工作電源電壓為1伏的數(shù)量級(jí)，所以，以幅度恒定檢測(cè)電路為例，對(duì)應(yīng)的Vt應(yīng)該在1伏的數(shù)量級(jí)，那么，Bgate 應(yīng)該約為IV，這樣要求K*A = Vt/ Bgate=I伏/ Bgate。而低頻放大電路的放大倍數(shù)A， 是由芯片設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)確定的，理論上可以有很大的范圍可以自由選擇，但是一旦Bgate確定以及傳感器確定K也就確定后，A的大小也就確定了，A = Vt/ Bgate/K, 一般情況下Vt 可以取IV，則A可以取值為IV/ Bgate/K。這樣一來，A的大小，由其他參數(shù)確定，但K的取值范圍就可以允許一個(gè)較寬的范圍，其結(jié)果是低頻磁感應(yīng)電路1206的選擇就有了很大的靈活性。由于低頻磁感應(yīng)電路1206的選擇可以有較大的自由度，因此可以選擇在工程上易于在卡上實(shí)現(xiàn)的4匝pcb線圈作為低頻磁感應(yīng)電路1206，見圖13。當(dāng)然也可以選擇其他參數(shù)的傳感器。使用4匝pcb線圈傳感器有以下優(yōu)點(diǎn)1、易于實(shí)現(xiàn)，不增加卡上的結(jié)構(gòu)，卡上本來就需要pcb ；2、不增加卡的體積。從而這個(gè)方案的天線可以在卡上實(shí)現(xiàn)，不需要連接到卡以外的天線上。
射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡的誤差余量Sc(db)的分配設(shè)計(jì)也是卡的一個(gè)重要內(nèi)容。 使用本方案的設(shè)計(jì)，誤差余量Sc(db)需要分配到下列5個(gè)因素中
a)傳感器(低頻磁感應(yīng)電路)變換系數(shù)K的誤差比率eK(db)；
b)放大器(低頻放大電路)放大倍數(shù)A的誤差比率eA(db)；
c)比較器(比較電路)誤差比率eO(db)；
d)放大器(低頻放大電路)允許等效輸入噪聲系數(shù)eN(db)；
e)其他誤差eC(db)。比如，如果最遠(yuǎn)允許刷卡距離Dmax要求為10cm，最近必須刷卡距離Dmin為5cm， 那么從圖15中可以看出IOcm的最強(qiáng)信號(hào)為12db，5cm最弱信號(hào)為^db,那么總的誤差余量有^-12=16db，其中只分配4db的誤差余量給卡，那么5c(db)=4db0 eK(db), eA(db), eO(db)，e0(db)，eC(db)平均分配的話，每一個(gè)都有0. 8db。而低頻磁感應(yīng)電路1206使用4 匝pcb線圈的話，由于PCB生產(chǎn)工藝已經(jīng)非常成熟，其尺寸誤差在0. Imm以內(nèi)，而其K值誤差主要決定于線圈的面積誤差，可以計(jì)算出K的百分?jǐn)?shù)誤差約為0. lmm*0. Imm /25mm/15mm, 大概為2. 67*10-5，換算為db數(shù)為201og (1+2. 67*10-5) =0. 0023db。其數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 0. Sdb。低頻放大電路放大倍數(shù)A的誤差比率eA決定于集成電路工藝中的電阻比值，其比值的誤差，現(xiàn)有工藝條件下，很容易就可以做到1%以下，換算為db數(shù)應(yīng)該為201og (1+0.01) =0. 086db，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.8db。比較電路誤差以及其他誤差不再分析。以上誤差分配及分析說明，使用本方案可以容易的實(shí)現(xiàn)距離控制的目標(biāo)。為了達(dá)到不更改移動(dòng)終端，只需更換移動(dòng)終端內(nèi)的SIM/UIM/USIM/SD/TF/MMC卡， 實(shí)現(xiàn)電子支付等刷卡交易，本發(fā)明提出了一種低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法，應(yīng)用于包含上述移動(dòng)射頻裝置的各種移動(dòng)終端，包括如下步驟
前提移動(dòng)裝置工作于預(yù)先選定的系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作頻點(diǎn)f0以下的頻點(diǎn)。步驟a，對(duì)接收到的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)Br進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換，將低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)Vo。若Br為幅度恒定的低頻磁場(chǎng)信號(hào)，則磁電轉(zhuǎn)換公式為；若Br為微分幅度恒定的低頻磁場(chǎng)信號(hào)，則磁電轉(zhuǎn)換公式為Vo=A^(*dBr/dt，其中K為磁感應(yīng)電路增益，A低頻放大電路增益，A^(為磁電轉(zhuǎn)換增益，該增益預(yù)先設(shè)定，使用中無需更改；磁電轉(zhuǎn)換存在誤差，也就是Vo存在波動(dòng)，波動(dòng)范圍為δ c (db)；
步驟b，若低頻磁感應(yīng)磁信號(hào)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)Vo大于預(yù)設(shè)的比較電壓信號(hào)門限Vt，則解碼出讀卡器的身份識(shí)別標(biāo)識(shí)IDr，進(jìn)入射頻通訊，通過射頻通道將IDr連同移動(dòng)裝置本身的唯一識(shí)別碼IDc —同傳送給讀卡器，同時(shí)持續(xù)監(jiān)控低頻磁感應(yīng)信號(hào)；
步驟c，進(jìn)行射頻通訊，將射頻通訊數(shù)據(jù)拆分為多個(gè)數(shù)據(jù)包分次收發(fā)，每次射頻收包或發(fā)包都檢查Vo是否大于Vt若是則繼續(xù)射頻通訊直至交易結(jié)束，否則結(jié)束本次交易的射頻通訊，返回步驟a。步驟a中磁電轉(zhuǎn)換增益的確定方法如下
步驟al，確定磁感應(yīng)增益K。選定移動(dòng)射頻裝置所在載體上易于工程實(shí)現(xiàn)的磁感應(yīng)電路，如線圈，霍爾器件及巨磁阻器件，從而選定了磁感應(yīng)增益K; 步驟a2，在下述原則下任意選定低頻放大電路的增益A
1)移動(dòng)裝置在任意位置處接收到的磁感應(yīng)強(qiáng)度Br小于系統(tǒng)安全規(guī)范要求的值；
2)移動(dòng)裝置放置于系統(tǒng)指定的一種或多種載體(比如移動(dòng)終端)中，并在系統(tǒng)要求的距離控制目標(biāo)最遠(yuǎn)可接收距離處，磁感應(yīng)信號(hào)經(jīng)過磁電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)信噪比大于SNR。通常 SNR>5 ；
3)若低頻磁感應(yīng)電路為霍爾器件或巨磁阻器件，用于檢測(cè)幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)= Vt/Bgate，其中Bgate為磁感應(yīng)強(qiáng)度門限；若磁感應(yīng)電路為線圈，用于檢測(cè)微分幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)= Vt/B_RATEgate，其中B_RATEgate為磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率的門限值，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率B_RATE=dBr/dt。若低頻磁感應(yīng)電路為線圈，移動(dòng)射頻裝置放置在SIM、UIM卡、USIM卡、TF卡、SD卡或MMC卡中，線圈的匝數(shù)可以為1 20匝，放大器增益A大于100 ；若低頻磁感應(yīng)電路為線圈，移動(dòng)裝置放置在移動(dòng)終端中，在滿足上述磁電轉(zhuǎn)換增益選擇方法的條件下，線圈匝數(shù)無限制，低頻放大電路的增益A無限制。步驟a中，移動(dòng)射頻裝置檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δ c的選擇及控制方法如下
δc的選擇方法如下δ c是由讀卡器及內(nèi)置移動(dòng)射頻裝置的移動(dòng)終端所構(gòu)成的系統(tǒng)為了達(dá)到無校準(zhǔn)距離控制的目標(biāo)，對(duì)檢測(cè)電壓的波動(dòng)在系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)分配，分配到移動(dòng)射頻裝置本身可允許的波動(dòng)稱為移動(dòng)射頻裝置引起的低頻檢測(cè)電壓波動(dòng)范圍S c(db)。 由于低頻接收鏈路的工作頻點(diǎn)很低，造成檢測(cè)電壓波動(dòng)的因素低頻磁感應(yīng)電路增益誤差， 低頻放大器放大倍數(shù)誤差，比較電路誤差，電路噪聲，電路溫度系數(shù)引起的誤差等影響很小，因此卡的波動(dòng)范圍可以確定的比較小，例如2 6dB。δ c的控制方法如下為解決多個(gè)移動(dòng)射頻裝置間檢測(cè)場(chǎng)強(qiáng)的差異問題，本發(fā)明提出了基于如圖17所示誤差控制系統(tǒng)的誤差控制方法，應(yīng)用于上述的移動(dòng)射頻裝置。圖17 中，標(biāo)準(zhǔn)讀卡器505中的發(fā)射線圈504向處于固定距離的移動(dòng)射頻裝置501及處于固定位置的標(biāo)準(zhǔn)障礙物502發(fā)射幅度恒定或微分幅度恒定的低頻磁場(chǎng)信號(hào)。移動(dòng)射頻裝置501通過與卡通訊的裝置503和PC機(jī)相連。δ c的控制方法包括如下步驟
假設(shè)移動(dòng)裝置所應(yīng)用的各種移動(dòng)終端對(duì)低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的衰減的最大波動(dòng)范圍為 S Τ，則誤差控制系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)障礙物的衰減為δΤ/2，該障礙物的作用是使移動(dòng)射頻裝置收到的低頻交變磁場(chǎng)的衰減是各種終端衰減的中間值。步驟601 如圖17，標(biāo)準(zhǔn)讀卡器在固定距離及位置上發(fā)射幅度恒定或微分幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，該系統(tǒng)下幅度值Bgate或微分幅度值B_RATEgate的磁場(chǎng)經(jīng)過磁電轉(zhuǎn)換后的電壓值應(yīng)當(dāng)為幅度為Vt附近的電壓信號(hào)Vo ；
步驟602 確定一個(gè)合理的Vo范圍值=(Vt-δ cx/2，Vt-Scx/2)，其中SCX<SC，這是因?yàn)镾 c包含多種波動(dòng)因素，為簡化誤差控制系統(tǒng)及方法，部分因素不能完全測(cè)量，例如溫度誤差等；
步驟603 測(cè)量移動(dòng)射頻裝置中低頻放大電路的輸出電信號(hào)Vo，如果Vo超出 (Vt- δ cx/2, Vt- δ cx/2)范圍，則通過軟件設(shè)置調(diào)整低頻放大電路的放大倍數(shù)A，直到Vo 在上述范圍內(nèi)；
步驟604 通過軟件設(shè)置移動(dòng)射頻裝置的Vt值為步驟603調(diào)整A后的輸出電信號(hào)Vo。應(yīng)用本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)無校準(zhǔn)的移動(dòng)終端支付，下面結(jié)合實(shí)例具體說明實(shí)現(xiàn)無校準(zhǔn)的移動(dòng)終端支付的方法和過程。實(shí)現(xiàn)過程有以下幾個(gè)前提條件
前提條件1 配套的讀卡器發(fā)射的低頻磁場(chǎng)信號(hào)強(qiáng)度已經(jīng)調(diào)整好，其場(chǎng)強(qiáng)空間分布已
25經(jīng)符合距離控制的要求；
進(jìn)一步地，微分幅度恒定的磁場(chǎng)信號(hào)，允許刷卡的場(chǎng)強(qiáng)門限Bgate的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為±^500A/m/M26500安每米每秒)，如果是2KHz的磁場(chǎng)信號(hào)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的峰值為士3. 32A/m，其峰峰值磁感應(yīng)強(qiáng)度是6. 64A/m，如果是IKHz的磁場(chǎng)信號(hào)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的峰值為士 6. 64A/m，其峰峰值磁感應(yīng)強(qiáng)度是13. 28A/m ；
前提條件2 射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡在出廠前，設(shè)置有合適的門限電壓Vt，該門限電壓 Vt對(duì)應(yīng)于需要限定的刷卡操作距離；
進(jìn)一步地，門限電壓Vt對(duì)應(yīng)于允許刷卡的場(chǎng)強(qiáng)門限Bgate的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為 ±^500A/m/s時(shí)，低頻磁感應(yīng)電路的輸出電壓1302放大后的峰峰值電壓Vt為IV ；磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為±^500A/m/s時(shí)，低頻磁感應(yīng)電路的輸出電壓峰峰值為IOOuV,則放大倍數(shù) A=Vt/100uV = 1V/100uV=10000 ；
前提條件3 射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡和讀卡器之間的通訊和刷卡協(xié)議已經(jīng)規(guī)定好； 進(jìn)一步地，射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡和讀卡器之間的數(shù)據(jù)比特流可以使用I波特率的差分曼切斯特編碼基帶信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)信息以數(shù)據(jù)幀為單位進(jìn)行傳送，數(shù)據(jù)幀bit 流的編碼方式如下每幀數(shù)據(jù)有9bit的同步頭，同步頭為8bit的1，后面一個(gè)0。同步頭后面的數(shù)據(jù)信息中，連續(xù)7個(gè)1后面添加一位0，用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)信息和同步頭；
前提條件4 射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡已經(jīng)安裝于移動(dòng)終端內(nèi)，并且已經(jīng)準(zhǔn)備好做刷卡操作；
前提條件5 讀卡器已經(jīng)準(zhǔn)備好，連續(xù)發(fā)射攜帶有讀卡器數(shù)據(jù)幀信息Idr數(shù)字信息的低頻磁場(chǎng)信號(hào)；
進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)幀信息Idr中含有讀卡器的RF模塊的信道信息；進(jìn)一步地，讀卡器的 RF模塊的信道信息是MSOMHz到M83MHz之間的一個(gè)信道； 前提條件6 低頻工作的頻點(diǎn)fO已經(jīng)按照前述步驟確定好；
前提條件7 射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡的低頻放大電路的放大倍數(shù)A和門限Vt已經(jīng)按照前述誤差控制的方法設(shè)置好。實(shí)現(xiàn)該方法的射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡如前所述。實(shí)現(xiàn)刷卡操作的過程如下
1、裝有前述射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡的移動(dòng)終端靠近讀卡器時(shí)，射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡的低頻磁感應(yīng)電路1206將所處位置的低頻磁場(chǎng)信號(hào)1301變換為低頻磁場(chǎng)電壓信號(hào) 1302。低頻磁感應(yīng)電路1206、低頻放大器電路1215以及比較電路1225是低耗電模塊，其工作時(shí)的電源電流消耗小于300uA。低頻磁感應(yīng)電路1206、低頻放大電路1215以及比較電路1225可以連續(xù)工作，消耗的電源電流不大，對(duì)電池供電的移動(dòng)終端的電池待機(jī)使用時(shí)間沒有大的影響。射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡中的其它模塊大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài)，基本不消耗電源電流；
2、低頻磁感應(yīng)電路1206將低頻磁場(chǎng)電壓信號(hào)1302送給低頻信號(hào)接收及處理模塊1205中的低頻放大電路1215，低頻放大電路1215放大后的電壓信號(hào)1303送給比較電路1225和解碼電路1245。進(jìn)一步，如果是射頻sim卡，其形狀為長方形，其尺寸大小為 25mm*15mm，低頻磁感應(yīng)電路1206由4匝沿sim卡外框的pcb線圈組成，這樣的低頻磁感應(yīng)電路1206在微分幅度恒定為±^500A/m/s的磁場(chǎng)中，將會(huì)感應(yīng)到士50uV的峰值電壓信號(hào)，峰峰值為IOOuV ；
3、比較電路1225將電壓信號(hào)1303與門限電壓Vt進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果送給第二主處理器1201。如果比較結(jié)果大于Vt，則喚醒卡的其它模塊一起工作，否則，其它模塊繼續(xù)休眠；
4、如果電壓信號(hào)1303大于門限電壓Vt，第二主處理器1201控制解碼電路1245對(duì)收到的電壓信號(hào)1303進(jìn)行解碼，得到讀卡器Idr數(shù)字信息。解碼電路1245將解碼出的讀卡器Idr數(shù)字信息送給第二主處理器1201 ；
5、第二主處理器1201收到有效的讀卡器Idr后，從中找出信道信息CH，控制RF收發(fā)電路1203通過RF天線1204以信道CH與讀卡器通訊，建立只有當(dāng)前讀卡器和射頻IC卡 /射頻存儲(chǔ)卡可以通訊的RF通訊信道CH，將收到的讀卡器Idr通過RF通訊信道發(fā)送給讀卡器；
6、讀卡器判斷從RF通訊信道收到的Idr是否為自己從低頻磁場(chǎng)信號(hào)中發(fā)送出去的Idr，如果不是，拒絕通訊，如果正確，啟動(dòng)后續(xù)與卡的通訊直至完成所需的刷卡操作。刷卡操作過程射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡與讀卡器需要多次的RF通訊，在每次進(jìn)行RF通訊過程中，卡都要去判斷電壓信號(hào)1303是否小于門限電壓Vt，若小于Vt則立即結(jié)束RF通訊，結(jié)束還沒有完成的刷卡操作。刷卡操作過程中如果射頻IC卡/射頻存儲(chǔ)卡與移動(dòng)終端交互數(shù)據(jù)，可以通過接口模塊1207實(shí)現(xiàn)。刷卡操作完成后，除低頻信號(hào)接收及處理模塊1205中的低頻磁感應(yīng)電路1206、低頻放大電路1215以及比較電路1225外的模塊繼續(xù)睡眠，一直持續(xù)到下次低頻磁場(chǎng)信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓1303從小于Vt到大于Vt的變化后的刷卡操作。7、移動(dòng)終端支付的刷卡操作功能的實(shí)現(xiàn)由第二主處理器1201、SIM/UIM/ USIM / TF/SD/MMC卡模塊、RF收發(fā)電路1203以及RF天線1204 —起配合讀卡器來完成；
8、SIM/UIM/ USIM /TF/SD/MMC卡模塊完成其應(yīng)有的功能，在實(shí)現(xiàn)其功能時(shí)，要通過第二主處理器1201和接口模塊1207與移動(dòng)終端交互數(shù)據(jù)。采用本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)無需校準(zhǔn)的近距離通信，比如電子支付等。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
2權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，包括至少一個(gè)低頻磁感應(yīng)電路、至少一個(gè)低頻放大電路、至少一個(gè)門限判斷及解調(diào)電路、至少一個(gè)第二主處理器、至少一個(gè)射頻收發(fā)電路和至少一個(gè)射頻天線，所述低頻磁感應(yīng)電路、低頻放大電路、門限判斷及解調(diào)電路、第二主處理器、射頻收發(fā)電路、射頻天線順次串聯(lián)連接；其中，所述低頻磁感應(yīng)電路、低頻放大電路、門限判斷及解調(diào)電路組成的低頻接收鏈路工作于預(yù)先選定的系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0以下的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，所述低頻磁感應(yīng)電路為線圈，低頻磁感應(yīng)電路轉(zhuǎn)換增益與低頻放大電路的放大倍數(shù)的乘積為與移動(dòng)射頻裝置所在移動(dòng)終端所應(yīng)用的系統(tǒng)最遠(yuǎn)刷卡距離對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)預(yù)設(shè)值，所述低頻接收鏈路的體積取決于所述低頻磁感應(yīng)電路轉(zhuǎn)換增益及低頻放大電路的放大倍數(shù)，低頻接收鏈路的體積隨低頻磁感應(yīng)電路轉(zhuǎn)換增益的增大而增大，或者隨低頻放大電路放大倍數(shù)的減少而增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0處于特低頻頻段或甚低頻頻段或低頻頻段，所述特低頻頻段的頻率范圍為300 Hz 3000Hz,所述甚低頻頻段的頻率范圍為3KHz 30KHz，所述低頻頻段的頻率范圍為30 KHz 300KHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0所處的頻率范圍為300Hz 50KHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率 f0 為 500HzUKHzU. 5ΚΗζ、2ΚΗζ、2· 5ΚΗζ、!3ΚΗζ、4ΚΗζ、5ΚΗζ、IOKHz、20ΚΗζ 或 30ΚΗζ。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，所述門限判斷及解調(diào)電路由相互連接的比較電路和解碼電路組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，所述門限判斷及解調(diào)電路由順次相連的比較電路、解調(diào)電路和解碼電路組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，所述低頻磁感應(yīng)電路為PCB線圈、漆包線線圈、霍爾器件或巨磁阻器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，所述移動(dòng)射頻裝置置于移動(dòng)終端中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，所述移動(dòng)射頻裝置置于移動(dòng)終端內(nèi)的SIM卡、UIM卡、USIM卡、TF卡、SD卡或MMC卡中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，所述第二主處理器與SIM/ UIM/USIM/TF/SD/MMC卡中的處理器為同一共用處理器。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動(dòng)射頻裝置，其特征在于，所述移動(dòng)終端為手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理PDA或筆記本電腦。
13.一種射頻IC卡，其特征在于，包括權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的移動(dòng)射頻裝置。
14.一種射頻存儲(chǔ)卡，其特征在于，包括權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的移動(dòng)射頻裝置。
15.一種確定權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)中所述的移動(dòng)射頻裝置中系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率 的方法，其特征在于，包括如下步驟步驟al，確定系統(tǒng)的距離控制目標(biāo)(Din，Dv)，所述系統(tǒng)中包含至少一個(gè)移動(dòng)射頻裝置和至少一個(gè)讀卡器，其中Din表示距離為0 Din的范圍內(nèi)所有裝載有所述移動(dòng)射頻裝置的終端確保可刷卡，Dv表示距離波動(dòng)范圍，距離為Din (Din+Dv)的范圍內(nèi)均允許刷卡， 距離大于Din+Dv的范圍不允許刷卡；步驟a2，確定讀卡器導(dǎo)致的移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δ Ε ； 步驟a3，確定移動(dòng)射頻裝置本身導(dǎo)致的檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δ c ； 步驟a4，在f頻率下測(cè)試各典型終端及障礙物的電壓距離曲線，所述f頻率為處于特低頻頻段或甚低頻頻段或低頻頻段中的任一頻率，所述特低頻頻段的頻率范圍為300 Hz 3000Hz，所述甚低頻頻段的頻率范圍為3KHz 30KHz，所述低頻頻段的頻率范圍為 30 KHz 300KHz ；步驟a5，由距離控制目標(biāo)(Din，Dv)確定移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δ Α，δΑ 等于由各典型終端及障礙物的電壓距離曲線得到的具有平均場(chǎng)強(qiáng)衰減曲線斜率的電壓距離曲線上Din點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值與(Din+ Dv)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓值之差；步驟a6，確定由終端導(dǎo)致的移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓的波動(dòng)范圍δτ，δ τ表示終端衰減特性造成的移動(dòng)射頻裝置內(nèi)檢測(cè)電壓波動(dòng)范圍，δ τ= δ Α- δ κ- δ e ；步驟a7，計(jì)算各典型終端及障礙物間在距離控制范圍內(nèi)各距離點(diǎn)上的最大場(chǎng)強(qiáng)差異 δ，若δ大于δτ，則降低頻率f，轉(zhuǎn)步驟a4;若δ小于δτ，則提高頻率f，轉(zhuǎn)步驟a4 ；若δ 等于δ τ，則當(dāng)前測(cè)試頻率f等于系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0。
16.一種低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法，其特征在于，應(yīng)用于包含權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的移動(dòng)射頻裝置的移動(dòng)終端，該方法包括如下步驟步驟a，對(duì)接收到的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)Br進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換，將低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)Vo，若Br為幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，則磁電轉(zhuǎn)換公式為Vo=A^(*Br ；若Br為微分幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，則磁電轉(zhuǎn)換公式為Vo=A^(*dBr/dt，其中K為低頻磁感應(yīng)電路增益，A低頻放大電路增益，A*K為磁電轉(zhuǎn)換增益，該增益預(yù)先設(shè)定；步驟b，若低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)Vo大于預(yù)設(shè)的比較電壓信號(hào)門限Vt，則解碼出讀卡器的身份識(shí)別標(biāo)識(shí)IDr，進(jìn)入射頻通訊，通過射頻通道將IDr連同移動(dòng)射頻裝置本身的唯一識(shí)別碼IDc —同傳送給讀卡器，同時(shí)持續(xù)監(jiān)控低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)；步驟c，進(jìn)行射頻通訊，將射頻通訊數(shù)據(jù)拆分為多個(gè)數(shù)據(jù)包分次收發(fā)，每次射頻收包或發(fā)包都檢查Vo是否大于Vt，若是則繼續(xù)射頻通訊直至交易結(jié)束，否則結(jié)束本次交易的射頻通訊，返回步驟a。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法，其特征在于，所述步驟a中磁電轉(zhuǎn)換增益的確定方法如下步驟al，確定磁感應(yīng)增益K，選定移動(dòng)射頻裝置所在載體上的低頻磁感應(yīng)電路，從而選定了磁感應(yīng)增益K;步驟a2，在下述原則下任意選定低頻放大電路的增益A 1)移動(dòng)射頻裝置在任意位置處接收到的磁感應(yīng)強(qiáng)度Br小于系統(tǒng)安全規(guī)范要求的值；2)移動(dòng)射頻裝置放置于系統(tǒng)指定的一種或多種載體中，并在系統(tǒng)要求的距離控制目標(biāo)最遠(yuǎn)可接收距離處，磁感應(yīng)信號(hào)經(jīng)過磁電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)信噪比大于SNR;3)若磁感應(yīng)電路為霍爾器件或巨磁阻器件=Vt/Bgate，其中Bgate為磁感應(yīng)強(qiáng)度門限；若磁感應(yīng)電路為線圈A*K = Vt/B_RATEgate，其中B_RATEgate為磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率的門限值，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率B_RATE=dBr/dt。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法，其特征在于，所述步驟a2中信噪比SNR大于5。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法，其特征在于，所述低頻磁感應(yīng)電路為線圈，所述移動(dòng)射頻裝置放置在SIM卡、UIM卡、USIM卡、TF卡、SD卡或MMC卡中， 則所述線圈的匝數(shù)為1 20匝，低頻放大電路的增益A大于100。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法，其特征在于，所述步驟a中， 所述磁電轉(zhuǎn)換存在誤差，即Vo存在波動(dòng)，波動(dòng)范圍為Sc(db)，誤差Sc(db)的選擇及控制方法如下δ c的范圍為2 6dB ；δc的控制方法包括如下步驟假設(shè)移動(dòng)射頻裝置所應(yīng)用的各種移動(dòng)終端對(duì)低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)的衰減的最大波動(dòng)范圍為S Τ，則所述誤差控制系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)障礙物的衰減為δΤ/2。
21.步驟601標(biāo)準(zhǔn)讀卡器在固定距離及位置上發(fā)射幅度恒定或微分幅度恒定的低頻交變磁場(chǎng)信號(hào)，該系統(tǒng)下幅度值Bgate或微分幅度值B_RATEgate的磁場(chǎng)經(jīng)過磁電轉(zhuǎn)換后的電壓值為幅度為Vt附近的電壓信號(hào)Vo ；步驟 602 確定 Vo 范圍(Vt- δ cx/2, Vt- δ cx/2)，其中 δ cx< δ c ；步驟603 測(cè)量移動(dòng)射頻裝置中低頻放大電路的輸出電信號(hào)Vo，如果Vo超出 (Vt- δ cx/2, Vt- δ cx/2)范圍，則通過軟件設(shè)置調(diào)整低頻放大電路的放大倍數(shù)A，直到Vo 在上述范圍內(nèi)；步驟604 通過軟件設(shè)置移動(dòng)射頻裝置的Vt值為步驟603調(diào)整A后的輸出電信號(hào)Vo。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的低頻交變磁場(chǎng)距離控制方法，其特征在于，所述電壓門限 Vt用與該電壓門限Vt對(duì)應(yīng)的電流門限替代。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)射頻裝置、射頻IC卡及射頻存儲(chǔ)卡，其中，移動(dòng)射頻裝置包括至少一個(gè)低頻磁感應(yīng)電路、至少一個(gè)低頻放大電路、至少一個(gè)門限判斷及解調(diào)電路、至少一個(gè)第二主處理器、至少一個(gè)射頻收發(fā)電路和至少一個(gè)射頻天線，所述低頻磁感應(yīng)電路、低頻放大電路、門限判斷及解調(diào)電路、第二主處理器、射頻收發(fā)電路、射頻天線順次串聯(lián)連接；其中，所述低頻磁感應(yīng)電路、低頻放大電路、門限判斷及解調(diào)電路組成的低頻接收鏈路工作于預(yù)先選定的系統(tǒng)無校準(zhǔn)工作的最高頻率f0以下的頻率。本發(fā)明的移動(dòng)射頻裝置，能夠使設(shè)置有該移動(dòng)射頻裝置的移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)電子支付等刷卡交易。
文檔編號(hào)H04M1/02GK102196605SQ20101012432
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者余運(yùn)波, 沈愛民 申請(qǐng)人:國民技術(shù)股份有限公司