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智能卡天线设计考虑因素及应用方案

发表日期:2021-03-21 发布者 :亚博app安全有保障 浏览次数:40103

亚博app安全有保障|最近几年,非接触式智能卡已更加多地应用于缴纳和辨识领域。除了当前智能卡用于尤为普遍的公交行业之外,更加多的国家开始考虑到将非接触式应用于推展至其他全国性项目。鉴于非接触式智能卡应用于的全球性快速增长,同时考虑到有所不同产品的技术拒绝以及终端客户的有所不同市场需求,设计符合有所不同应用于市场需求的智能卡天线则出了一项极具挑战性的工作。

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本文将辩论智能卡天线设计过程中必须考虑到的各种因素,以及在有所不同应用领域中面对的挑战。智能卡天线设计必须考虑到的因素智能卡天线是一种电气组件,可通过读卡器产生的射频(RF)磁场的电磁感应,向智能卡集成电路(IC)供电。它同时也是智能卡IC与读卡器之间的通讯媒介。设计失当的天线不会很大地减少IC卡的性能,而设计合理的天线则不会协助IC卡构建其设计的最佳性能,构建以下特性:合乎ISO/IEC14443/10373-6规定的工作场域和阻抗调制拒绝合乎PayPass-ISO/IEC14443继续执行规范-V1.1和EMV非接触式通讯协议规范V2.0涉及拒绝,相容现有通过证书的读写器优化工作距离:为登录应用于带给最佳工作距离,而不影响智能卡功能反对多卡,即使这些卡互相叠放天线在卡中的精确定位:为了确保智能卡与使用小型天线的读卡器协同应用于,天线必需设计在卡上的一个特定的区域内。

因为只有这样,智能卡和读卡器的天线才能构建预计的磁耦合。图题:双模块非接触式智能卡的典型结构addiTIonaloverlay-coaTIngfoil,thickness50-100um:可选覆盖层,厚度50-100微米printedoverlayfoil,thickness100-150um:印刷覆盖层,厚度100-150微米basicfoilwithcoil:200-300um,PVC,surfaceglueless:带上线圈的基层:200-300微米,PVC材质,脱胶表面Module:540umtotalthickness:模块:总厚度540微米在智能卡天线设计中必须考虑到三个不会影响卡谐振频率的主要元器件。

为了使智能卡的工作距离和RF通讯稳定性等性能指标达到最佳状态,必需充份考虑到这些元器件的影响。集成电路(IC)这是核心部分,芯片的输出电容和大于工作电压将要求智能卡的仅次于工作距离和多卡同时工作等特性。IC模块智能卡IC置放模块之内。

模块使得IC更容易处置,同时维护IC免遭到外来压力(如过度刀柄等)和紫外线的伤害。另外模块设计不断扩大了天线相连区域,为使用有所不同的天线相连方式获取了便利。在智能卡PCB工序中,模块比裸装的IC更常用于。从电气看作,模块给IC卡的谐振电路减少了额外的电容。

智能卡PCB材料由于其郎电性能,PCB材料也为最后IC卡的谐振电路减少了额外的电容。智能卡天线设计及其对特定应用领域的影响较好设计的智能卡天线否就可以合适所有的应用领域而会再次发生任何小故障?事实并非如此。

细心设计的天线对非认识应用于产品的综合性能具备极其重要的起到,但是有所不同的应用于其技术拒绝几乎有所不同。因此,要设计出有一款标准化天线,是一项极具挑战性的工作。

以下内容将详细叙述一些典型应用于中面对的挑战。缴纳应用于卡和读卡系统之间的临界耦合效应当读卡器比智能卡小时,RF通讯就遇上了挑战。出于修改和设计便利的考虑到,目前风行的标准是将非接触式读卡器设计得尽量小,尽量灵活。这意味著读卡器的天线要大于一般少见的ID1的尺寸。

然而,由于业内广泛拒绝接受的大多数支付卡(例如Visawave,Paywave,JCB)依然继续执行ISO/IEC7810标准(ID1,85mm*54mm)的规定制式,用于较小尺寸的读卡器就对RF通讯明确提出了挑战。以上情形造成卡和读卡器系统之间产生临界耦合效应,这种临界耦合效应一般来说不会使卡和读卡器之间的RF通讯显得近于不平稳。尽管看起来不合理,但这种耦合效应显然违背基本的逻辑,即,卡离读卡器越近,耦合效应就就越强劲!但是,使用如下一些方法,可以最大限度减低这个问题的影响:为了解决因卡片天线和读卡器天线的尺寸不给定而导致的负面影响,一种方法是设计者可以调整卡片天线和读卡器天线的尺寸,使得读卡器天线的尺寸比卡片天线的大。根据缴纳系统的容许条件,可对读卡器天线加以调整或者转变智能卡天线的设计。

事实上,尺寸只有ID1一半的支付卡在市场上早已更加广泛。这种方法虽然解决问题了上述难题,但它也带给了其他问题。这些尺寸只有ID1一半的卡很难符合ISO14443规定的关于大于阻抗的调制拒绝。尽管如此,业内早已寻找一些使用较小外形尺寸(ID1/2和ID1/3),并符合ISO14443规定的阻抗调制容许的设计方案。

转变卡片天线的设计(例如感应器系数、线圈材料等)以超过调整Q值或谐振频率的目的。如果线圈的Q值较低,它传送给卡的能量耦合就较为小,将卡去谐以取得较高的谐振频率也不会获得某种程度效果。这两种方法都可以增加卡片天线和读卡器天线之间的相互影响,进而减少他们之间的耦合效应。这种方法的益处是不必须转变读卡器的设计,可以防止因读卡器系统升级而带给的高昂成本。

当然,这种方法的缺失是无法几乎符合某些项目对于工作距离的拒绝。尽管无法几乎解决问题,但这种方法依然可以大幅度减少耦合效应的负面影响。

电磁干扰(EMD)设计者面对的另外一个问题是电磁干扰(EMD)。作为一种无源设备,非接触式智能卡从读卡器产生的RF场提供全部能量。

IC在展开内部操作者期间,例如展开密码计算出来、EEPROM编程等操作者时,不会对向其供应能量的RF场产生电磁干扰(EMD),这种阻碍不会使读卡器的接管电路探测到“欺诈的”通讯信息,从而在卡和读卡器系统之间引发通讯问题。卡离读卡器越近,这种影响就越大。虽然通过对卡片天线系统的微调可以部分减低阻碍(例如调整线圈的回声电感),但是无法几乎解决问题。

通过对IC时钟技术的改良,还包括内置硬件EMD诱导机制,这个问题现在早已基本获得解决问题。公交应用于公交行业是最先使用非接触式技术的行业之一,但因其大多数读卡设施都是六七年前加装的,有些甚至是在ISO14443标准制定之前加装的,因此设施都非常陈旧。该领域面对的主要挑战是不合乎涉及标准。

公交行业的部分陈旧的读卡器分解的调制参数无法完全符合ISO14443标准,从而在卡和读卡器之间产生业内所称的通讯“漏洞”。ISO14443标准分别为卡和读卡器规定了适当的RF参数。这些参数得出了登录RF信号的工作范围,确保卡和读卡器在符合这些参数拒绝时可以超过互通性。因此,如果读卡器产生的调制RF参数远超过了ISO标准规定的范围,就很难构建读卡器和卡之间的互通性。

上面所辩论的参数与ISO标准不吻合的问题,一般来说与ISO14443标准所定义的“停止形态”的分解涉及,一般展现出为读卡器波形的上升时间、下降时间、过冲信号和瓦解载波等指标不符合规定。优化卡片天线的设计并无法几乎解决问题这些问题,因此更加可信的解决办法是替换那些过时的读卡器,取而代之新的合乎ISO标准的设备,但这种自由选择不一定需要构建,因为替换所有正在用于的设施代价高昂,在某些情况下也不一定不切实际。因此,不切实际的解决方案是提高非接触式智能卡IC的设计,使其具备极强的容错能力,以适应环境这些与ISO标准不吻合的读卡系统。

身份辨识应用于近些年来,政府实行的身份辨识工程已沦为非接触式技术发展的主要推动力,也促成业内更为注目ISO标准的实行,特别强调卡与读卡器系统的互通性。前面辩论过的有关缴纳应用于的问题在身份辨识应用于中也某种程度不存在,政府的身份识别系统与其他系统的区别在于,政府早已与业内的主要机构一起研发出有基于该应用于的标准,例如ICAOLDS,RF协议测试等,并且在整个产业链中获得严苛的遵循和推展。电子护照的八边形设计的总体框架由ICAO“电子护照RF协议与应用于测试标准-第2部分”(1类天线)加以规范。

这些标准与美国有关电子护照的强制性规定一起,有效地确保了卡与读卡器系统之间的互通性和一致性,被迫那些参予的国家加快实行其电子护照工程。几年以来,参与美国“护照互免计划”(VisaWaiverProgram)的大多数国家都仍然在积极参与ICAO电子护照互通性测试和跨国界的试验性项目,这就为非接触式读卡器、inlay以及芯片的制造商获取了一个平台,使他们可以一起制定联合的标准,并解决问题该类似领域中面对的互通性问题。

本文来源:安全有保障-www.tjhglyw.com

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