专利名称：带有一个或多个无接触外围装置的无接触便携物的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是便携物，特别涉及的是带有至少一个与主芯片无欧姆接触的外围装置的无接触便携物。
将这样的装置进一步发展成付款装置，例如电子钱包的情况。电子钱包用来根据交易进行小额付款，由灵巧卡构成。这种卡可以在专门的付款机前付款，用户将卡置于阅读器前，就能用卡支付购物，卡与阅读器之间的通讯就导致与购物相应数额的款的支付。
许多公司还将无接触灵巧卡发展成它们的员工的识别装置。将卡在阅读器前滑过，就能识别出卡的持有人能否进入受控制的区域。同样的卡还可以为雇员用来作为“考勤记录”。
灵巧卡技术的越来越系统，使得产生了新的需要。
这些需要中的第一个是直接知道无接触便携物上的信息的可能性。事实上，用户希望能够知道卡的芯片中所存的信息而不必把卡置于阅读器场中在阅读器的显示屏上直接读出这些信息。事实上，在电子钱包的使用中感到有这种束缚。当用户在向卡里存钱时或是在进行交易时，就是说将卡放在由阅读器产生的磁场中进行消费时，用户不能知道卡中的余额。
在市场上有一种消除这种弊病的装置。这是一种电子钱包的盒子，其上有一个显示屏，能在任何时候查询卡中的余额。当将卡插入盒中，在卡的芯片和盒的芯片之间进行接触，由接触进行的通讯便将余额显示在盒子的显示屏上。然而，这种技术有多种弊病。其第一个弊病便是这个盒子需要一个内部能源，用来使盒子运行并进行卡与盒之间的通讯。这个能源通常为电池。当使用盒子时需要定期更换电池。第二个弊病就是这个盒子仅接收外形与这种盒子相配的卡。这样就不能使用多种不同的卡。
第二种需要是可以在多个不同的方面应用同一个卡。事实上可以想象一个卡可与不同的阅读器进行通讯，这样一个卡可以为不同系统的运行所感受。事实上，一个在自动售票机上运行的信用卡可以用作电子钱包，同样，一个无接触运输卡可以用来支付小额付款。同一个卡就可以每天在多个不同的应用方面进行存取。
第三个需要便是在无接触卡上置一个小键盘，用来了解在卡和终端进行交易时的数据。这样的小键盘是装在灵巧卡上的。
现在市场上的各种卡都只有一个主芯片，仅能够和一种类型的系统进行通讯。
另外当将卡置于阅读器发出的磁场中和阅读器进行通讯时，其附属功能也需要能源。
最后，用来实现这些功能的外围装置的使用可能导致对主芯片运行的干扰，特别是当主芯片和相应的阅读器之间进行通讯时。
本发明在于一种无接触便携物，其中有一主芯片和一个主天线，这个主天线用来实现芯片和与无接触便携物相联系的阅读器间的通讯。这种无接触便携物中至少还有一种无接触外围装置。述及的无接触外围装置具有和主芯片不同的功能，与主芯片间没有欧姆接触，运行中只需要很少量的能量。
根据一种特殊的实施方式，本发明涉及的一种无接触灵巧卡，其中有一个附加的芯片，附加的芯片独立于主芯片，且与之通讯的阅读器也不同于主芯片的阅读器。
图2示出的是带有一个附加芯片和一个显示外围装置的无接触便携物。
图3示出的是无接触灵巧卡的电路图。
图4示出的是一个外围装置的电路图。
图2示出一个ISO型灵巧卡的示例，其中有两个不同性质的外围装置。这个灵巧卡20中有一个主芯片22，它和主天线24相连。这个灵巧卡还有一个附加芯片26，它和一个平面线圈28相连。这个灵巧卡中还有一个显示外围装置，这是由一个芯片(图中未画出)、一个显示屏30和一个平面线圈32构成，平面线圈32使显示外围装置接收来自阅读器或主芯片的数据和能量。
这个平面线圈的大小随与之相联系的外围装置而不同。于是看到平面线圈28的大小小于平面线圈32的大小。此外，它的大小还和与这个外围装置运行的卡的特性有关。可以看到，不管是什么外围装置，和主芯片22之间以及和它的天线24之间都没有直接的电线连接。
图3示出一个无接触灵巧卡34的电路图。构成这个卡的电路中有主天线或耦合天线36，至少一个电容器38和多个电阻，其中至少有一个电阻40和一个电路转换器42。电容器40的作用是提供一个调谐电容，用来在将灵巧卡置于阅读器产生的磁场中时，使无接触灵巧卡与阅读器谐振。产生谐振时的频率，就是说灵巧卡电路和阅读器电路发生谐振之额率，根据现在的标准为13.56兆赫(MHz)。电阻40可以通过电路转换器42和芯片内部通信以在灵巧卡和阅读器间形成解调(rétromodulation)副载波(sous-porteuse)频率。根据一种和现在标准相对应的一种特殊的实施例，解调副载波的频率为847千赫(KHz)。解调副载波频率使灵巧卡向阅读器发送信息。
图4示出一个外围装置44的电路图。这个电路中有一个平面线圈46、多个电阻构成包括一个电阻48和一个电路转换器50的负载。在这个外围装置的电路44中并没有调谐电容，它只能以自供电的方式根据由阅读器传输的能量的可利用的效率运行。于是，这个电路通过与主天线间的耦合，使用无接触灵巧卡与其阅读器之间的调谐相联系的超电压。其原理是将无接触灵巧卡的调谐了的主电路用作变压器的原级，外围设备的平面线圈46就构成了这个变压器的次级，并通过电磁耦合接收能量和数据。电阻48借助于50的通断改变电路的阻抗以生成解调的副载波。事实上，根据一种特殊的运行方式，可以改变外围装置的阻抗，以通过解调向阅读器传输响应。
如在所有的变压器中那样，外围装置电路具有的阻抗和无接触灵巧卡主天线上的芯片的阻抗成并联关系，这和述及的主天线和述及的平面线圈间的互耦系数m及比n1/n2有关，此处n1是无接触灵巧卡的主天线的圈数，而n2是外围装置天线的圈数。
如果述及的外围装置的阻抗很大，并且整流前的寄生电容很小，在将无接触灵巧卡置于阅读器的磁场中时这个外围装置就可以得到供能，而且不会明显地损伤无接触灵巧卡的运行。
根据外围装置的一种运行方式，外围装置利用无接触灵巧卡芯片以主天线发送的专门的指令的形式提供的数据。一旦无接触灵巧卡和阅读器间的交易进行，就生成这个指令。
根据述及的外围装置的另一种运行方式，外围装置可以在利用阅读器发射的数据的同时利用能量，并用调幅方式向无接触灵巧卡传输，而后由无接触灵巧卡的主天线传输。
根据一种特殊的实施方式，外围装置的电路中有一个使整体调谐的电容器，这个电容器可与主芯片的调谐电容累加，以使主芯片电路、外围装置电路以及阅读器电路在阅读器的工作频率上进行整体耦合。如果将多个外围装置置于这个无接触灵巧卡上，则这些外围装置的电容和主芯片的电客相累积，提供整体调谐电容。外围装置的调谐电容通常小于主芯片的调谐电容，以致总电容的75％为主芯片的电容，25％为外围装置的电容。整体调谐电容还和互耦有关，这和主天线的圈数及外围装置天线的圈数有关。
外围装置可以和主芯片用同一个阅读器运行，其运行频率与主芯片的频率相同。
外围装置可以用专门的阅读器运行，其运行频率与主芯片的频率相同。
为能得到13.56MHz的整体耦合频率，卡上各个电路的本征谐振频率需要高于工作频率。
根据另一种实施方式，外围装置具有一个调谐电容，能使它直接和专门的阅读器耦合。在这种情况下，其耦合频率不同于主芯片的频率，且高于这个频率。
各个外围装置可以是不同类型的。根据第一种实施方式，此外围装置为具有本身的指令的一附加的芯片。这个芯片可以与主芯片用同一个阅读器对话，亦可与专门的阅读器对话。
根据第二种实施方式，述及的外围装置可以是如图2所示的显示装置。这个装置显示出由主芯片与阅读器之间对话所产生的信息。如灵巧卡为一电子钱包，则显示装置上显示出无接触灵巧卡中所剩的钱数。这个显示装置同样还可以显示与卡的运行相联系的信息。根据一种特殊的实施方式，显示是有暂留的，以使用户在两个交易之间随时知道各种信息。
根据第三种实施方式，外围装置是一个键盘，最好为数字键盘。当将灵巧卡用作电子钱包时，这种功能特别有用。事实上，这样的装置可以用来了解希望由售货机电子钱包所交换的金额，这样的键盘还可用来了解访问码。在了解信息时，外围设备的运行要求无接触便携物留在阅读器的场中。
不用欧姆接触运行的外围装置可以在制造时集成在无接触便携物上面。于是外围装置的平面线圈就和主天线在同一平面内。
根据另一种实施方式，外围装置可以是在制造便携物时和便携物建立关系。在这种情况下，外围装置可以从便携物上取下。
在外围装置是可取下的情况下，便携物只有在接近便携物且便携物是在阅读器发射的磁场中时才能接收到数据和能量。而且为了能够发射解调的响应，外围装置应置在无接触便携物附近。
总之，外围装置中的每一个都是独立的，且不和无接触便携的主芯片连接，因此也不和主芯片的运行相关连，也不和无接触便携物的别的外围装置相关连，也不和主芯片、别的外围装置与它们的阅读器之间交易相关连。这样，在外围装置在物理上是和无接触便携物相独立的情况下，无接触便携物的故障运行不会对无接触便携物的别的元件的功能造成影响，不论是主芯片，还是别的外围装置。于是用户总可使用主芯片和处在灵巧卡上的外围装置的功能。对于出故障的外围装置，如它和无接触便携物建立了关系，可以用一个新的外围装置更换。
权利要求
1.一种无接触便携物，其中有一个主芯片和一个主天线，这个主天线用来使述及的芯片与述及的无接触便携物相关的阅读器间建立起通讯，述及的无接触便携物的特征在于其中还有至少一个无接触外围装置，该外围装置的功能不同于主芯片的功能，与主芯片间没有欧姆连接，且运行的能耗很小。
2.根据权利要求1所述的便携物，在其中的外围装置中有一接收能量和数据的装置。
3.根据权利要求2所述的便携物，其中的接收能量和数据的装置是一个平面线圈。
4.根据权利要求3所述的便携物，其中的平面线圈起到一个变压器的次级线圈的作用，这个变压器的初级是由述及的主天线构成，当这个主天线通过电磁耦合接收来自便携物阅读器的数据和能量时。
5.根据权利要求4所述的便携物，其中由主天线传输的能量和数据都是由便携物的阅读器生成的。
6.根据权利要求4所述的便携物，其中的由主天线传输的能量和数据都是由述及的便携物的芯片生成的。
7.根据前述的权利要求中任一项所述的便携物，其中的外围装置中有一个调谐电容，用来使外围装置和阅读器耦合。
8.根据上述任一项权利要求所述的便携物，其中的外围装置的耦合是由外围装置和主芯片的调谐电容的结合来完成的。
9.根据前面权利要求中之任一项所述的便携物，特征在于述及的无接触外围装置是一个显示装置。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的便携物，特征在于述及的无接触外围装置是一个附加的芯片。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的便携物，特征在于述及的外围装置是一个键盘。
12.根据前面的权利要求中任一项所述的便携物，其中的外围装置可以借助于与便携物主天线耦合的述及的平面线圈通过解调向便携物阅读器发送一个响应。
13.根据前面的权利要求之任一项所述的便携物，其中外围装置是集成在便携物上的，述及的平面线圈和便携物的主天线在同一平面内。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的便携物，其中的外围装置是可和便携物分开的。
全文摘要
本发明涉及的是一个无接触便携物(10),其中有一个主芯片(12)和一个用来使主芯片和与无接触便携物相联系的阅读器进行通讯的主天线(14)。这个无接触灵巧卡中还至少有一个无接触外围装置(16),其作用不同于主芯片,与主智块无欧姆连接,且其运行需要的能量很少。
文档编号B42D15/10GK1383527SQ01801868
公开日2002年12月4日 申请日期2001年6月26日 优先权日2000年6月29日
发明者奥利维尔·帕尔劳特 申请人:Ask股份有限公司