专利名称：有源信号增强器及其射频识别系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及射频识别技术，特别涉及一种有源信号增强器及其射频识别系统。
背景技术：
包括非接触集成电路卡(Integrated Circuit Card,简称IC卡)在内的射频识别技术(Radio Frequency Identification,以下简称RFID)技术经过十多年的发展，已深入现代生活的各个角落，被广泛应用于公交、门禁、小额电子支付等领域。射频识别技术是自动识别技术的一种，射频识别系统的组成一般至少包括两个部分电子标签(Tag)和阅读器(Reader)。电子标签用于保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，可将电子标签附着在待识别物体的表面；阅读器作为读出装置，可无接触地读取 并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。进一步地，还可通过计算机以及计算机网络对所读取的电子数据进行传输和处理，以实现对物体识别信息的采集、远程传送及管理等功能。对大多数RFID系统而言，可采用一个固定的频率，并有一套标准协议与它相配套。近年来，在轨道交通、物流管理、物品防伪、身份识别等需求推动下，RFID技术的不断进步，应用越来越普及，市场迫切需要各类RFID电子标签和识别设备。与此同时，移动通信终端经历20多年的迅速发展，几乎已经成为消费者人手必备的随身装置，普及率非常高，并且有在移动通信设备上集成更多功能的趋势。利用移动通信设备本身的移动通信网络如GSM、CDMA等进行支付是现有的成熟技术，但将移动通信设备和电子标签有效结合起来，让移动通信设备像公交卡这样方便使用是目前射频识别的发展方向，也是设备提供商和移动运营商目前大力开拓的市场。移动通信设备集成非接触式技术主要有近场通信(Near Field Communication,简称为NFC)方案。NFC方案是近年由Nokia、NXP、Sony等公司提出有关射频识别的一种新的方案，基本的做法是在新设计的移动通信设备中加入用于实现非接触近场通信的RFID模块，RFID模块和移动通信设备、移动通信设备SM卡或者控制SD卡之间用专门的通信协议如单线协议SWP进行相互通信。这种方法可以比较好地解决利用移动通信设备进行射频识别的问题，但缺点是必须通过定制移动通信设备才能实现。这在现阶段并不是所有用户都能接受的方法，而且对整个社会而言也是很大的资源浪费。参考图I是NXP公司推出的典型的移动通信设备近场通信结构图。具体来说，定制移动通信设备109上增加近场通信NFC控制器101以及外置天线104来收发IS0/IEC14443，IS0/IEC 15693，IS0/IEC 18092标准的信号和指令。外置天线104通过物理触电连接到移动通信设备上的NFC控制器101。移动通信设备控制器108可以通过信号接口 107控制NFC控制器101实现IS0/IEC 18092标准近场通信NFC协议的三种模式，即读写器模式，标签模式和端到端模式；移动通信设备SM卡102可以通过单线协议SWP通过控制线105控制NFC控制器101来实现读写器模式或者标签模式，其中SIM卡作为读写器或者标签的安全管理模块；移动通信设备SD卡103可以通过单线协议SWP或者其他控制协议通过控制线106控制NFC控制器来实现标签模式，其中SD卡作为标签的安全管理模块。这种方法必须通过定制移动通信设备，增加NFC控制器和外置天线。同时，需要增加控制线连接到SIM卡及/或SD卡来实现安全管理，无法在通用的移动通信设备上实现近场通信。参考图2是另一种通过双界面SIM卡或者双界面SD卡全卡方案实现近场通信的结构图。具体来说，在移动通信设备203中安装双界面SIM卡201或者双界面SD卡202，双界面SM卡通过非接触天线208或者双界面SD卡通过非接触式天线209接收阅读器207通过天线204发送的调制后的载波信号，解调处理后通过SIM卡非接触式天线或者SD卡非接触式天线通过反射调制方法发送信号给阅读器，阅读器接收解调后可以通过可选的连接线206传送到上位机205完成一个交互，也可以由阅读器独立完成交易。由于移动通信设备电池，电路板，背盖，卡槽等的屏蔽，阅读器的调制信号以及双界面SIM卡或者双界面SD卡的反射调制信号被严重衰减，在标准的阅读器发射场强及接收信号幅度指标下，很多移动设备无法建立可靠通信。囿于双界面SIM卡或者双界面SD卡的天线面积，以及移动通信设备电池，电路板，背盖，卡槽等的屏蔽，通过双界面SIM卡或者双界面SD卡发送的载波信号也很难符合标准需要的阅读器场强及接收灵敏度要求，这种结构不能实现标准的阅读器 模式。因此，通过双界面SM卡或者双界面SD卡全卡方案只能支持部分移动通信设备实现近场通信中的标签模式，而无法实现读写器模式和端到端模式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有源信号增强器及其射频识别系统，在不改造现有RFID阅读器和移动通信设备的情况下，以实现移动通信设备的非接触式近距离通信。本发明的技术解决方案如下一种有源信号增强器，其特点在于，该有源信号增强器包括卡基、芯片、电池供电引线、非接触式接收匹配滤波天线和非接触式发送匹配滤波天线，所述的芯片、非接触式接收匹配滤波天线和非接触式发送匹配滤波天线内嵌于所述的卡基内，所述的芯片通过电池供电引线与移动通信设备的电池电源相连接；所述的非接触式接收匹配滤波天线和非接触式发送匹配滤波天线直接连接到所述的芯片上；所述的芯片对从所述的非接触式接收匹配滤波天线所接收的信号进行放大之后再进行解调处理，或将待发送的信号对载波进行调制后发送至所述的非接触式发送匹配滤波天线。所述的芯片包括RF接口模块和电源模块，所述的RF接口模块包括接收放大滤波单元、解调单元、调制单元、发送功率放大单元和逻辑控制模块，所述的接收放大滤波单元将从所述的非接触式接收匹配滤波天线接收的信号经所述的解调单元解调并转化为数字通信信号后送所述的逻辑控制模块的输入端，所述的逻辑控制模块的输出端经所述的调制单元对待发送的信号进行调制后送所述的发送功率放大单元的输入端，经放大后的调制信号送所述的非接触式发送匹配滤波天线。所述的接收放大滤波单元用于将通过所述的非接触式天线所获得的信号进行滤波，减小带外信号及噪声并将带内信号放大并传输至所述的解调单元。
所述的调制单元有两种调制方法，一种是负载调制或者称为反射调制，另一种是主动发射调制后的载波信号。所述的逻辑控制模块，用于处理解调模块输出的数字通信信号，并产生发送至外界所需的待发送信号后送入调制单元。所述的电源模块(508 )通过所述的电池供电引线从移动通信设备的电池上取得的电源信号进行稳压及保护，并分配给芯片内部各个模块。所述的非接触式接收匹配滤波天线和非接触式发送匹配滤波天线由非接触式天线和可选的匹配滤波网络组成，并有两个输入输出端子。应用上述有源信号增强器的射频识别系统，其特点在于，该射频识别系统包括所述的有源信号增强器、移动通信设备和双界面SIM卡或者双界面SD卡，所述的有源信号增强器通过移动通信设备的电池取电，有源信号增强器粘贴在移动设备的电池上，该有源信 号增强器和电池直接放入手机的电池位置，所述的有源信号增强器用于所述的双界面SIM卡或者双节面SD卡进行射频识别标签，射频识别阅读器信号的中继和增强，或者与另一台射频识别系统的双界面SIM卡或者双界面SD卡之间作信号的中继和增强。所述的双界面SM卡包括双界面SM卡的卡基、双界面SM卡的非接触式天线和双界面SIM卡的芯片，所述的双界面SIM卡的非接触式天线内嵌于所述的双界面SM卡的卡基内并和所述的双界面SM卡的芯片相连，所述的双界面SM卡的芯片通过接触式卡金属触点与所述的移动通讯设备相连接；所述的双界面SIM卡的非接触式天线接收来自外界的信号并传输至所述的双界面SIM卡的芯片，或发送来自所述的双界面SM卡芯片的信号；所述的双界面SIM卡的芯片对从所述的双界面SIM卡的非接触式天线所接收的信号进行放大之后再进行解调处理，将调制信号进行放大后发送至所述的双界面SIM卡的非接触式天线。所述的双界面SD卡包括双界面SD卡的卡基、双界面SD卡的非接触式天线和双界面SD卡的芯片，所述的双界面SD卡的非接触式天线内嵌于所述的双界面SD卡的卡基内并和所述的双界面SD卡的芯片相连，并且所述的双界面SD卡的芯片通过SD卡金属触点与所述的移动通讯设备相连接；所述的双界面SD卡的非接触式天线接收来自外界的信号并传输至所述的双界面SD卡的芯片，或发送来自所述的双界面SD卡芯片的信号；所述的双界面SD卡的芯片用于对从所述的双界面SD卡的非接触式天线所接收的信号进行放大之后再进行解调处理，以及将调制信号进行放大后发送至所述的双界面SD卡的非接触式天线。所述的移动通信设备包括采用GSM、或CDMA、或3G、或4G通信网络的移动通信设备。所述的双界面SIM卡或者双界面SD卡和所述的有源信号增强器之间收发的信号，以ASK、或FSK、或PSK调制方式发送，对应的载波频率为6. 78MHz、或13. 56MHz、或27.12MHz。所述的射频识别系统的工作模式包括阅读器模式，即所述的射频识别系统实现射频识别阅读器，所述的射频识别系统发送载波及调制信号到射频识别标签，并获取射频识别标签的反射调制信号；标签模式，即所述的射频识别系统接收来自阅读器发送的载波及调制信号，并向阅读器发送反射调制信号；端到端模式，即两个所述的射频识别系统分时工作在所述的阅读器-标签或标签-阅读器模式。本发明所述的的射频识别系统的频率协议为IS0/IEC 14443通信标准、或ISO/IEC 15693通信标准、或IS011784/IS011785通信标准。所述的阅读器模式是所述的双界面SM卡或者双界面SD卡发起交互过程发送所述的之调制后的载波到所述的的有源信号增强器，而后通过有源信号增强器发送符合所述的标准的调制后的载波到射频识别标签，射频识别标签从所述的有源信号增强器发送的调制后的载波中获取能量及信息，完成操作后通过反射调制信号到所述的有源信号增强器，所述的有源信号增强器接收反射调制信号并解调后发送所述的的调制后的载波信号给所述的双界面SIM卡或者双界面SD卡，双界面SIM卡或者双界面SD卡接收解调后完成一次交互过程。所述的标签模式是阅读器发起交互过程所述的的双界面SM卡或者双界面SD卡接收到阅读器发送的调制信号并解调，完成操作后将信号按所述的标准调制后的载波发送到所述的有源信号增强器，有源信号增强器接收解调，处理后按照标准的调制方式通过所述的的增强器芯片的调制单元以反射调制方式通过所述的的有源信号增强器天线发送给阅读器，阅读器接收并解调后完成一次交互操作。所述的端到端模式，是所述的射频识别系统或者另一个支持端到端模式的射频系统发起交互过程，其中，可选的，本发明所述的射频识别系统为发起方时，所述的的双界面SIM卡或者双界面SD卡发起交互过程，发送所述的之调制后的载波到所述的的有源信号增强器，而后通过有源信号增强器发送符合所述的标准的调制后的载波给接收方，发送完成后，所述的有源信号增强器关闭所述的的功率放大单元，停止载波。接收方可以为另一个所述的射频识别系统或者一个其它支持端到端模式的射频系统，其中，如果接收方为另一个所述的射频识别系统，所述的射频识别系统的双界面SIM卡或者双界面SD卡接收解调后，发送所述的之调制后的载波到所述的的有源信号增强器，所述的有源信号增强器接收解调，处理后按照所述的标准的调制方式通过所述的的增强器芯片的调制单元以主动发射调制后的载波方式通过所述的的有源信号增强器发送天线发送给发起方。发起方的双界面SIM卡或者SD卡接收并解调后完成一次交互操作。如果接收方为一个其它支持端到端模式的射频系统，该射频系统解调符合所述的标准的载波，并将返回信号以主动发射调制后的载波方式发送给发起方。发起方的双界面SIM卡或者SD卡接收并解调后完成一次交互操作。可选的，一个其它支持端到端模式的射频系统为发起方时，该射频系统发送符合所述的标准的调制后载波到所述的射频系统的所述的双界面SIM卡或者双界面SD卡，完成发送后，该射频系统关闭载波。所述的双界面SIM卡或者双界面SD卡接收并解调后，发送所述的之调制后的载波到所述的的有源信号增强器，所述的有源信号增强器接收解调，处理后按照所述的标准的调制方式通过所述的的增强器芯片的调制单元以主动发射调制后的载波方式通过所述的的有源信号增强器发送天线发送给发起方。发起方接收解调后完成、一次交互操作。与现有技术相比，本发明的有源信号增强器及应用所述的有源信号增强器的射频识别系统具有以下优点I、通过本发明所述的的有源信号增强器芯片的无线收发功能消除了移动通信设备上的NFC控制器，SIM卡或SD卡和NFC控制器之间的物理连线，以及NFC天线触点，从而实现了非定制移动通信设备的近场通信功能。2、和通过双界面SM卡或者双界面S D卡全卡方案实现近场通信的方案相比，本发明的有源信号增强器通过将增强器置于电池背面及电池取电，能够主动发射符合标准的调制载波，使得本发明的射频识别系统能够支持近场通信的阅读器模式和端到端模式。本发明的有源信号增强器通过增强器芯片的接收放大电路，能够解调出来自双界面SIM卡或者双界面SD卡的经由移动通信设备电池，电路板，卡槽等屏蔽而衰减的微弱信号，并通过有源增强器芯片的调制模块通过增强器发送天线以反射调制方式返回给阅读器，使得采用本发明的射频识别系统能够适用于符合标准场强和接收灵敏度的阅读器。3、本发明的有源信号增强器以及应用所述的有源信号增强器的射频识别系统能够实现非接触近场通信的三种模式，且无需对阅读器和移动通信设备进行自身结构的改造，有效地拓展了系统的应用范围、降低系统研发的资金和时间投入。
图I是现有技术中典型的移动通信设备近场通信结构示意图；图2是现有技术中典型双界面SIM卡或者双界面SD卡实现非接触式近场通信的结构示意图；图3是本发明有源信号增强器的结构示意图；图4是图3中有源信号增强器芯片的电路示意图；图5是本发明应用有源信号增强器的射频识别系统的结构示意图；图6是本发明应用所述的有源信号增强器的射频识别系统工作模式之一，阅读器模式的工作流程示意图；图7是本发明应用所述的有源信号增强器的射频识别系统工作模式之二，标签模式工作流程示意图；图8是本发明应用所述的有源信号增强器的射频识别系统工作模式之三，端到端模式工作流程示意图；图9是图3中信号增强器芯片具体实施方式
的结构示意图；图10是有源信号增强器的发送匹配滤波天线和接收匹配滤波天线的结构示意图。
具体实施例方式参考图3，本发明实施方式提供了一种有源信号增强器0，包括增强器卡基301、非接触式接收匹配滤波天线305，非接触式发送匹配滤波天线306，电池供电引线307和芯片302 ;其中，所述的芯片302和非接触式接收匹配滤波天线305，非接触式发送匹配滤波天线306直接连接或通过匹配网络连接；所述的电池供电引线307和移动通信设备电池电源触点相连接。所述的芯片302包含RF接口模块，RF接口模块至少包括接收放大滤波单元、解调单元、调制单元以及发送功率放大单元，逻辑控制模块和电源模块。参考图5，芯片302的接收放大滤波单元501具有接收模式控制电路505，接收模式控制电路505受逻辑控制模块503控制当接收模式设置为接收系统内部信号，则接收放大滤波单元501接收来自本发明射频识别系统的双界面SIM卡或者双界面SD卡，将接收匹配滤波天线305上得到的信号滤波，减小带外信号及噪声并将带内信号放大并传输至解调单元502 ；当接收模式设置为接收系统外部信号，则接收放大滤波单元501将发送匹配滤波天线306上得到的信号滤波，减小带外信号及噪声并将带内信号放大并传输至解调单元502。
所述的解调单元502，将信号进行解调并转化为数字通信信号后传递给逻辑控制模块503 ;逻辑控制模块处理后将待发送信号通过所述的调制单元504产生调制信号并送入发送功率放大单元506经所述的非接触式发送匹配滤波天线306发送。发送功率放大单元506具有发送模式控制电路507，该发送模式控制电路507受逻辑控制模块503控制，根据模式控制，发送功率放大单元506向系统内部或者外部发送。当控制模式为标签模式时，发送模式控制单元506将调制信号，通过反射调制方式通过发送匹配滤波天线306发送给外界；如果模式为读写器模式，单元505则通过主动发射方式通过接收匹配滤波天线305发送给射频识别系统内部的双界面SM卡或者双界面SD卡；如果模式为端到端模式，接收模式控制单元505将调制信号通过主动发射方式通过发送匹配滤波天线306发送给外界。电源模块508用于通过所述的电池供电引线307从移动通信设备的电池上取得电源信号进行稳压及保护，并分配给芯片内部各个模块。所述的解调单元502可以采用但不限于现有实现相干解调方法或非相干解调方法的解调电路。例如，对于非相干解调方法，可以采用二极管峰值包络解调、平均包络解调等非相干解调方法。现有技术可以实现相干或非相干解调方法的相应电路都可用作此处的解调单元502。所述的调制单元504可以采用但不限于现有实现ASK或FSK或PSK的调制电路。本发明所述的的射频识别系统至少需要工作在下述三种模式中的一种或者多种模式一，阅读器模式，即所述的射频识别系统实现射频识别阅读器，所述的射频识别系统发送载波及调制信号到射频识别标签，并获取射频识别标签的反射调制信号；模式二，标签模式，即所述的射频识别系统接收来自阅读器发送的载波及调制信号，并向阅读器发送反射调制信号；模式三，端到端模式，即两个所述的射频识别系统分时工作于阅读器-标签及标签-阅读器模式。模式一，阅读器模式的具体实现可参考图6，本发明所述的双界面SM卡发起交互过程，通过SIM卡非接触式天线603，发送调制后的载波到有源信号增强器0的接收匹配滤波天线305，有源信号增强器芯片302接收处理后通过增强器发送匹配滤波天线306发送调制后的载波信号到射频识别标签600，识别标签600通过标签天线602调制后的载波信号并送入标签芯片601，标签芯片601完成解调及操作后通过反射调制方式通过标签天线602发送回有源信号增强器，有源信号增强器发送匹配滤波天线306接收到反射调制信号，经过增强器芯片302接收处理后通过增强器接收匹配滤波天线305，以主动发射方式发送给双界面SM卡，双界面SM卡通过非接触式天线603接收并解调后完成一次交互。上述过程，603和305之间形成时分的双向射频信号链路605，306和602之间形成时分的双向射频信号链路。可选的，双界面SD卡也可以发起上述交互过程，所不同的是信号链路605由信号链路606取代。模式二，标签模式的具体实现可以参考图7，阅读器207发起交互过程，阅读器通过阅读器天线204发送调制后的载波信号，本发明所述的双界面SM非接触式天线603接收到阅读器发送的调制信号并解调，完成操作后将信号按标准调制后的载波发送到有源信号增强器0，有源信号增强器0通过接受匹配滤波天线305接收并送入增强器芯片302，增强器芯片302完成解调处理后按照标准的调制方式通过调制单元以反射调制方式通过有 源信号增强器发送匹配滤波天线306发送给阅读器207，阅读器207通过阅读器天线204接收并解调后完成一次交互操作。上述过程，阅读器天线204和双界面SIM卡非接触天线603之间形成一个自204至603的单向射频信号链路，而后双界面SM卡天线603和有源信号增强器接收匹配滤波天线305之间形成一个自603至305的单向射频链路，由于采用反射调制模式，306和204之间形成一个时分的双向射频链路。可选的，采用双界面SD卡，上述过程中，信号链路701由自阅读器天线204至双界面SD卡非接触式天线604的射频信号链路702取代，703由非接触式天线604至305之间的射频信号链路704取代。模式三，端到端模式的具体实现可以参考图8，图8以两个符合本发明所述的的射频识别系统为例。下面以8为发起方，9为接收方来说明端到端模式的实现过程。本发明所述的射频识别系统8为发起方，系统8中的双界面SM卡83通过非接触式天线8603或者双界面SD卡84通过非接触式天线8604发送调制后的载波到系统8中的有源信号增强器80，增强器80通过接收天线8305接收到调制信号，后送入增强器芯片8302滤波放大、解调并处理后通过芯片8302调制、发送功率放大后经由有源信号增强器发送天线8306发送符合所述的标准的调制后的载波给接收方9，发送完成后，有源信号增强器80关闭芯片8302的功率放大单元，停止载波。参考图8中的接收方9也是一个符合本发明所述的的射频识别系统9，系统9的双界面SM卡93通过非接触式天线9603或者双界面SD卡94通过非接触式天线9604接收芯片8302通过发送天线8306发送的调制信号，并接收解调处理后，双界面SM卡93通过非接触式天线9603或者双界面SD卡通过非接触式天线9604发送调制信号到接收方射频识别系统9的有源信号增强器90，增强器90通过增强器接收天线9305接收发自非接触式天线9603或者9604的调制信号，送入增强器芯片9302中，通过滤波放大、解调触并处理后，通过增强器芯片9302调制、发送功率放大后经由有源信号增强器发送天线9306主动发射给发起方系统8中的双界面SIM卡83或者双界面SD卡84，发起方的双界面SM卡83或者SD卡84接收并解调后完成一次交互操作。 上述过程，发送方系统8的双界面SM卡83中的非接触式天线8603到有源信号增强器80的接收天线8305构成一个单向的射频信号链路801，或者系统8中的双界面SD卡84中的非接触式天线8604到有源信号增强器80的接收天线8305构成一个单项射频信号链路805，而后增强器80的发送天线8306到接收方系统9的双界面SIM卡93中的非接触式天线9603或者双界面SD卡94中的非接触式天线9604形成一个单向的射频信号链路802，而后接收方系统9中的双界面SIM卡93中的非接触式天线9603到有源信号增强器90的接收天线9305构成一个单向的射频链路803，或者接收方系统9中的双界面SD卡94中的非接触式天线9604到有源信号增强器90的接收天线9305构成一个单项的射频链路806，而后有源信号增强器90的发送天线9306到发送方系统8的双界面SM卡83中的非接触天线8603或者双界面SD卡84中的非接触式天线8604构成一个单项射频链路804。可以看到，因为端到端模式的对等性，9完全可以作为发送方，8作为接收方，操作过程和上述过程相反，但射频链路的方向仍保持不变。实际使用中，移动通信设备可以置入本发明所述的的双界面SM卡或者双界面SD卡至相应卡槽内，而后将本发明所述的的有源信号增强器安装在移动通信设备的电池上，具体方法参考图9。从而形成应用本发明所述的的射频识别系统。
图9为该有源信号增强器安装在移动通信设备电池上的切面示意图。设其中901为设备电池，301为增强器卡基，为了减小电池对有源信号增强器的影响，卡基通常带有磁性隔离材料。增强器芯片302附着于卡基301上，接收匹配滤波天线305和发送匹配滤波天线306可以但不限于直接加工在增强器卡基上、通过平面绕线电感、柔性印刷电路板实现并连接到增强器芯片302上。电池供电引线307可以但不限于用导电黏胶粘结到电池901的电源接触点902上将电源连接到增强器芯片302上。卡基301可以用粘性材料粘贴在电池901上表面(面向手机背盖)并加以固定。使用时，电池粘贴有源信号增强器的一面向上装入手机电池槽内，再盖上手机背盖即可。图10为该有源信号增强器的匹配滤波天线结构示意图。虽然匹配滤波天线在功能上有发送匹配滤波天线和接收匹配滤波天线之分，但是实际结构是一致的。匹配滤波天线有两个输入输出端子1003和有源信号增强器芯片相连；非接触式天线1001为平面绕线电感形式，可以采用但不限于绕线工艺，柔性PCB板工艺等方法来加工制作，非接触式天线1001也有两个输入输出端子1004 ;匹配滤波网络1002为一个无源二端口(四端子)网络，可以采用但不限于直通或低通滤波或高通滤波或带阻滤波等滤波及阻抗匹配网络来改善接收和发射信号质量。虽然本发明已通过较佳实施例说明如上，但这些较佳实施例并非用以限定本发明。本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应有能力对该较佳实施例做出各种改正和补充，因此，本发明的保护范围以权利要求书的范围为准。
权利要求
1.一种有源信号增强器，其特征在于，该有源信号增强器包括卡基(I)、芯片(2)、电池供电引线(7)、非接触式接收匹配滤波天线(5)和非接触式发送匹配滤波天线(6)，所述的芯片(2)、非接触式接收匹配滤波天线(5)和非接触式发送匹配滤波天线(6)内嵌于所述的卡基(I)内，所述的芯片(2)通过电池供电引线(7)与移动通信设备的电池电源相连接； 所述的非接触式接收匹配滤波天线(5)和非接触式发送匹配滤波天线(6)直接连接到所述的芯片(2)上； 所述的芯片(2)对从所述的非接触式接收匹配滤波天线(5)所接收的信号进行放大之后再进行解调处理，或将待发送的信号对载波进行调制后发送至所述的非接触式发送匹配滤波天线(6)。
2.如权利要求I所述的有源信号增强器，其特征在于，所述的芯片(302)包括RF接口模块和电源模块(508 )，所述的RF接口模块包括接收放大滤波单元(501)、解调单元(502 )、调制单元(504)、发送功率放大单元(506)和逻辑控制模块(503)，所述的接收放大滤波单元(501)将从所述的非接触式接收匹配滤波天线(305)接收的信号经所述的解调单元(502)解调并转化为数字通信信号后送所述的逻辑控制模块(503)的输入端，所述的逻辑控制模块(503)的输出端经所述的调制单元(504)对待发送的信号进行调制后送所述的发送功率放大单元(506)的输入端，经放大后的调制信号送所述的非接触式发送匹配滤波天线(306)。
3.如权利要求2所述的有源信号增强器，其特征在于，所述的接收放大滤波单元(501)用于将通过所述的非接触式天线所获得的信号进行滤波，减小带外信号及噪声并将带内信号放大并传输至所述的解调单元。
4.如权利要求2所述的有源信号增强器，其特征在于，所述的调制单元有两种调制方法，一种是负载调制或者称为反射调制，另一种是主动发射调制后的载波信号。
5.如权利要求2所述的有源信号增强器，其特征在于，所述的逻辑控制模块，用于处理解调模块输出的数字通信信号，并产生发送至外界所需的待发送信号后送入调制单元。
6.如权利要求2所述的有源信号增强器，其特征在于，所述的电源模块(508)通过所述 的电池供电引线从移动通信设备的电池上取得的电源信号进行稳压及保护，并分配给芯片内部各个模块。
7.如权利要求2所述的有源信号增强器，其特征在于，所述的非接触式接收匹配滤波天线(5)和非接触式发送匹配滤波天线(6)由非接触式天线(1001)和可选的匹配滤波网络(1002)组成，并有两个输入输出端子(1003)。
8.一种应用权利要求1-7中任一项所述的有源信号增强器的射频识别系统，其特征在于，该射频识别系统包括所述的有源信号增强器(O)、移动通信设备(8)和双界面SIM卡(3)或者双界面SD卡(4 )，所述的有源信号增强器(0 )通过移动通信设备(8 )的电池取电，有源信号增强器(0)粘贴在移动设备(8)的电池上，该有源信号增强器和电池直接放入手机的电池位置，所述的有源信号增强器(0)用于所述的双界面SIM卡(3)或者双节面SD卡(4)进行射频识别标签，射频识别阅读器信号的中继和增强，或者与另一台射频识别系统的双界面SIM卡或者双界面SD卡之间作信号的中继和增强。
9.如权利要求8所述的射频识别系统，其特征在于，所述的双界面SIM卡(3)包括双界面SM卡的卡基、双界面SM卡的非接触式天线和双界面SM卡的芯片，所述的双界面SM卡的非接触式天线内嵌于所述的双界面SIM卡的卡基内并和所述的双界面SIM卡的芯片相连，所述的双界面SIM卡的芯片通过接触式卡金属触点与所述的移动通讯设备相连接； 所述的双界面SIM卡的非接触式天线接收来自外界的信号并传输至所述的双界面SIM卡的芯片，或发送来自所述的双界面SM卡芯片的信号； 所述的双界面SIM卡的芯片对从所述的双界面SIM卡的非接触式天线所接收的信号进行放大之后再进行解调处理，将调制信号进行放大后发送至所述的双界面SIM卡的非接触式天线。
10.如权利要求8所述的射频识别系统，其特征在于，所述的双界面SD卡包括双界面SD卡的卡基、双界面SD卡的非接触式天线和双界面SD卡的芯片，所述的双界面SD卡的非接触式天线内嵌于所述的双界面SD卡的卡基内并和所述的双界面SD卡的芯片相连，并且所述的双界面SD卡的芯片通过SD卡金属触点与所述的移动通讯设备相连接； 所述的双界面SD卡的非接触式天线接收来自外界的信号并传输至所述的双界面SD卡的芯片，或发送来自所述的双界面SD卡芯片的信号； 所述的双界面SD卡的芯片用于对从所述的双界面SD卡的非接触式天线所接收的信号进行放大之后再进行解调处理，以及将调制信号进行放大后发送至所述的双界面SD卡的非接触式天线。
11.如权利要求8所述的射频识别系统，其特征在于，所述的移动通信设备包括采用GSM、或CDMA、或3G、或4G通信网络的移动通信设备。
12.如权利要求8所述的射频识别系统，其特征在于，所述的双界面SIM卡或者双界面SD卡和所述的有源信号增强器之间收发的信号，以ASK、或FSK、或PSK调制方式发送，对应的载波频率为 6. 78MHz、或 13. 56MHz、或 27. 12MHz。
13.如权利要求8所述的射频识别系统，其特征在于，所述的射频识别系统的工作模式包括 阅读器模式，即所述的射频识别系统实现射频识别阅读器，所述的射频识别系统发送载波及调制信号到射频识别标签，并获取射频识别标签的反射调制信号； 标签模式，即所述的射频识别系统接收来自阅读器发送的载波及调制信号，并向阅读器发送反射调制信号； 端到端模式，即两个所述的射频识别系统分时工作在所述的阅读器-标签或标签-阅读器模式。
全文摘要
一种有源信号增强器，包括卡基、电池供电引线和嵌于卡基内的芯片、非接触式接收匹配滤波天线及非接触式发送匹配滤波天线，芯片通过电池供电引线与移动通信设备的电池电源相连接；非接触式接收匹配滤波天线和非接触式发送匹配滤波天线直接连接到芯片上；芯片对从非接触式接收匹配滤波天线所接收的信号进行放大之后再进行解调处理，或将待发送的信号对载波进行调制后发送至非接触式发送匹配滤波天线。本发明消除了移动通信设备上的NFC控制器，SIM卡或SD卡和NFC控制器之间的物理连线，以及NFC天线触点，实现非接触近场通信的三种模式，且无需对阅读器和移动通信设备进行自身结构改造。
文档编号H04B5/02GK102752008SQ20121018349
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者朱正 申请人:上海坤锐电子科技有限公司