专利名称：分阶段控制其信号收发强度的射频读卡器及其实现方法
技术领域：
本发明涉及与内置于移动通信终端的射频SIM卡配套使用的射频读卡器及其信号强度的 控制方法，特别是涉及为提高射频SIM卡近距离通信质量而分阶段控制射频读卡器的信号强 度的方法及应用该方法的射频读卡器。
背景技术：
现有移动通信系统的用户身份模块Subscriber Identity Model卡，简称SIM卡，作为移动通信终端的用户识别装置被广泛应用。随着科学技术发展，通过各种方法在普通移动通信终 端的SIM卡卡体内增加各种智能电路模块，使经过所述改造的SIM卡除了有基本的SIM卡 功能外，还有其它更加贴近于生活的功能，射频SIM卡就是其中一例。所述射频SIM卡通 过改造移动通信终端的原有SIM卡，设置与外部其它处理装置进行短距离无线双向数据通信 的接口，借助该无线数据通信接口及SIM卡的原有数据处理及存储功能，所述射频SIM卡成 为具有射频无线通信功能并兼具支付功能的移动通信终端SIM卡，可以令安装该射频SIM卡 的移动通信终端兼有诸如信用卡、小额支付卡、考勤卡等智能卡的功能，而且其用卡过程中 产生的信息能直接在移动通信终端屏幕上看到，且需要持卡人通过手机键盘来完成各项搡作。 所述射频SIM卡包括卡体和卡体内的集成电路。所述卡体上设置可与移动电话SIM卡座 匹配的接口，所述卡内的集成电路包括微控制器MCU、与该微控制器MCU电连接的射频SIM 卡存储器、射频收发模块Transceiver和接口电路，以及与射频收发模块Transceiver电连接的 射频收发天线。借助接口电路和射频SIM卡体上的接口，所述射频SIM卡与移动通信终端电 连接。所述射频SIM卡能够与移动通信终端通信以实现常规SIM卡的标准功能，同时也能通 过射频收发模块Transceiver和射频收发天线在短距离内与配套的外围数据处理装置通信。上 述通信内容和过程由该射频SIM卡内的微控制器MCU具体处理，必要时所述微控制器MCU 通过移动通信终端SIM卡座上的数据线、按照APDU标准协议与移动通信终端通信，从而通 过移动通信终端的SIM卡开发工具包SIM Card Tool Kit向移动通信终端发送指令，控制该移动 通信终端的屏幕显示和键盘输入。所述射频SIM卡存储器可以设置在微控制器MCU之中，使微控制器MCU和存储器成为一个整体模块；所述射频SIM卡存储器存储有国际移动用户识 别码International Mobile Subscriber Identification Number,简称IMSI;也存储有实现其它应用 功能所需的信息。所述的射频收发天线为环形天线或偶极子天线或螺旋天线或鞭状天线。所 述射频SIM卡借助射频收发模块Tmnsceiver和射频收发天线与作为外围数据处理装置的射频 读卡器通信，完成诸如信用卡、小额文付卡、考勤卡等智能卡的功能。在现实生活中，所述射频读卡器对移动通信终端近距离通信的可靠性有着很高的要求。 所述射频SIM卡的射频信号强度决定了移动通信终端与读卡器间的有效通信距离。为了限制 所述有效通信距离在合理范围内，以避免出现误读卡现象，现有技术采用衰减射频SIM卡或 者与其配套的射频读卡器的射频信号强度的方法。但是，经过衰减的射频信号强度接近读卡 器接收射频信号的灵敏度，即令读卡器工作在接收射频信号强度的极限状态，很容易增加误 码率，降低了移动通信终端与读卡器间近距离通信质量及其可靠性。因此，需要一种方法及 射频读卡器，既能将移动通信终端与读卡器间的有效通信距离限制在合理范围内，又能提高 它们之间近距离通信质量及其可靠性。发明内容本发明要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提出一种分阶段控制其信号收 发强度射频读卡器及其实现方法，既能将移动通信终端与读卡器间的有效通信距离限制在合 理范围内，又能提高它们之间近距离通信的可靠性。现有技术读卡器与射频SIM卡的通信过程包括识别阶段和数据通信阶段。在射频读卡器 与射频SIM卡通信过程的识别阶段，所述射频读卡器获取并识别射频SIM卡的身份 Identification,简称ID;该阶段的特点是数据量小，通过对射频SIM卡的身份识别，在读卡 器与射频SIM卡间建立无线通信连接，是最容易发生误读卡的阶段。在射频读卡器与射频SIM 卡通信过程的数据通信阶段，在建立起无线通信连接的射频读卡器与射频SIM卡之间完成针 对具体功能的无线数据通信；该阶段的特点是数据量较大，对通信可靠性要求高，由于在该 阶段射频SIM卡与射频读卡器之间已经建立无线通信连接，即使射频信号强度再高，也不会 受其它射频SIM卡影响而造成误读卡现象。本发明就是利用上述射频读卡器与射频SIM卡在 通信过程的识别阶段和数据通信阶段各自的特点实现发明目的。本发明解决所述技术问题可以通过釆用以下技术方案来实现实施一种基于射频读卡器分阶段控制其信号收发强度以提高射频SIM卡近距离通信质量 的方法，所述射频读卡器包括微控制器MCU和射频收发天线，以及与该微控制器MCU电连接的射频收发模块Transceiver.存储器和接口电路；所述射频读卡器在微控制器MCU的控 制下，经过识别阶段和数据通信阶段完成与射频SIM卡的通信；尤其是，所述方法包括如下 步骤A. 在所述射频收发模块Transceiver与射频收发天线之间串联受所述微控制器MCU控 制的射频信号强度选择模块。B. 在所述射频SIM卡与射频读卡器通信的识别阶段，所述微控制器MCU控制射频信 号强度选择模块衰减所述射频读卡器与射频SIM卡通信的射频信号，使之强度减弱，从而控 制安装了所述射频SIM卡的移动通信终端与射频读卡器间的射频通信距离；C. 在所述射频SIM卡与读卡器通信的数据通信阶段，所述微控制器MCU控制射频信号 强度选择模块保持正常的射频信号强度与射频SIM卡通信。所述射频信号强度选择模块包括第一射频开关、第二射频开关和射频信号衰减模块；所 述两个射频开关都包括各自的动触点、第一静触点和第二静触点；所述步骤A还包括如下分 步骤Al.将所述第一射频开关的动触点与射频收发模块Tmnsceiver电连接； A2.将所述第二射频开关的动触点与射频收发天线电连接； A3.将所述射频信号衰减模块串联在两射频开关各自的第一静触电之间； A4.将所述两射频开关各自的第二静触点直接电连接在一起。本发明解决所述技术问题还可以通过采用以下技术方案来实现设计、制造一种分阶段控制其信号收发强度的射频读卡器，包括微控制器MCU和射频 收发天线，以及与该微控制器MCU电连接的射频收发模块Transceiver存储器和接口电路； 所述射频读卡器在微控制器MCU的控制下，经过识别阶段和数据通信阶段完成与射频SIM 卡的通信；尤其是，还包括受所迷微控制器MCU控制的射频信号强度选择模块，该射频信 号强度选择模块串联在所述射频收发模块Transceiver与射频天线之间；在所述射频SIM卡与 射频读卡器通信的识别阶段，所述微控制器MCU控制射频信号强度选择模块衰减所述射频 读卡器与射频SIM卡通信的射频信号强度；在所述射频SIM卡与射频读卡器通信的数据通信 阶段，所述微控制器MCU控制射频信号强度选择模块保持正常的射频信号强度与射频SIM 卡通信。所述射频信号强度选择模块包括第一射频开关、第二射频开关和射频信号衰减模块；所述两个射频开关都包括各自的动触点、第一静触点和第二静触点；所述第一射频开关的动触 点与射频收发模块Transceiver电连接；所述第二射频开关的动触点与射频收发天线电连接； 所述射频信号衰减模块串联在两射频开关各自的第一静触电之间；所述两射频开关各自的第 二静触点直接电连接在一起。上述两技术方案中，所述射频信号衰减模块的射频信号衰减强度可调。该射频信号衰减 模块可以通过更换其中元器件以改变其电特性参数，从而调整所述射频信号衰减模块对射频 信号的衰减强度；另外，所述射频信号衰减模块还可以在所述微控制器MCU控制下调整射 频信号的衰减强度。所述两射频开关都工作在超高频SHF频段、甚高频VHF频段或者特高 频UHF频段。同现有技术相比较，本发明"分阶段控制其信号收发强度的射频读卡器及其实现方法" 的有益技术效果在于在最容易出现误读卡现象的身份识别阶段，通过所述射频信号衰减模块将移动通信终端 与射频读卡器间的有效通信距离限制在合理范围内；在数据通信阶段，不对射频信号强度进 行衰减，以提高近距离通信质量及其可靠性。因此，本发明既将移动通信终端与射频读卡器 间的有效通信距离限制在合理范围内，又能提高它们之间近距离通信质量及其可靠性。
图l是本发明"分阶段控制其信号收发强度的射频读卡器及其实现方法"所述射频SIM 卡与射频读卡器的应用环境示意图；图2是本发明优选实施例所述射频读卡器100的电原理示意图；具体实施方式
以下结合附图所示优选实施例作进一步详述。本发明涉及一种基于射频读卡器分阶段控制其信号收发强度以提高射频SIM卡近距离通 信质量的方法，如图1和图2所示，所述射频SIM卡300安装在移动通信终端200内，所述 射频读卡器IOO包括微控制器MCU IIO和射频收发天线150,以及与该微控制器MCU 110 电连接的射频收发模块Transceiver 120、存储器130和接口电路140;所述射频读卡器100在 微控制器MCUllO的控制下，经过识别阶段和数据通信阶段完成与射频SIM卡300的通信； 尤其是所述方法包括如下步骤A. 在所述射频收发模块Transceiver 120与射频收发天线150之间串联受所述微控制器 MCU 110控制的射频信号强度选择模块160。B. 在所述射频SIM卡300与射频读卡器100通信的识别阶段，所述微控制器MCUllO 控制射频信号强度选择模块160衰减所述射频读卡器300与射频SIM卡100通信的射频信号， 使之强度减弱，从而控制安装了所述射频SIM卡的移动通信终端与射频读卡器间的射频通信 距离，使该射频通信距离在合理的范围内，以避免出现误读卡的现象；C. 在所述射频SIM卡300与射频读卡器100通信的数据通信阶段，所述微控制器MCU 110控制射频信号强度选择模块160保持正常的射频信号强度与射频SIM卡300通信。本发明优选实施例，如图2所示，所述射频信号强度选择模块160包括第一射频开关161、 第二射频开关162和射频信号衰减模块163;所述射频开关是现有技术的常用器件，为了描 述方便，本发明用普通三位开关的形式象征性描述所述射频开关的工作原理，即所述两个射 频开关161、 162都包括各自的动触点ol、 o2、第一动静点pl、 p2和第二静触点ql、 q2;对 于实际应用的射频开关，所述动触点、第一静触点和第二静触点是通过该射频开关的相应引 脚或者输入/输出端口实现。那么，所述步骤A还包括如下分步骤Al.将所述第一射频开关161的动触点ol与射频收发模块Transceiver120电连接； A2.将所述第二射频开关162的动触点o2与射频收发天线150电连接； A3.将所述射频信号衰减模块163串联在两射频开关161、 162各自的第一静触电pl、 p2之间；A4.将所述两射频开关161、 162各自的第二静触点ql、 q2直接电连接在一起，所述两 射频开关161、 162各自的控制端ctrl与微控制器MCU 110电连接。本发明还涉及一种分阶段控制其信号收发强度的射频读卡器100,包括微控制器MCU IIO和射频收发天线150,以及与该微控制器MCU 110电连接的射频收发模块Transceiver 120、 存储器130和接口电路140;所述射频读卡器100在微控制器MCU110的控制下，经过识别 阶段和数据通信阶段完成与射频SIM卡300的通信；尤其是，还包括受所述微控制器MCU110 控制的射频信号强度选择模块160,该射频信号强度选择模块160串联在所述射频收发模块 Transceiver 120与射频天线150之间；在所述射频SIM卡300与射频读卡器100通信的识别 阶段，所述微控制器MCU 110控制射频信号强度选择模块160衰减所述射频读卡器100与射 频SIM卡300通信的射频信号，使之降低强度；在所述射频SIM卡300与射频读卡器100 通信的数据通信阶段，所述微控制器MCU110控制射频信号强度选择模块160保持正常的射频信号强度与射频SIM卡300通信。本发明优选实施例，如图2所示，所述射频信号强度选择模块160包括第一射频开关161、 第二射频开关162和射频信号衰减模块163;如上文所述，此处所述射频开关也是通过象征 性描述限定其工作原理。所述两个射频开关161、 162都包括各自的动触点ol、 o2、第一静 触点pl、 p2和第二静触点ql、 q2;所述第一射频开关161的动触点ol与射频收发模块 Transceiver 120电连接；所述第二射频开关162的动触点o2与射频收发天线150电连接；所 述射频信号衰减模块163串联在两射频开关161、 162各自的第一静触电pl、 p2之间；所述 两射频开关161、 162各自的第二静触点ql、 q2直接电连接在一起，所述两射频开关161、 162各自的控制端ctrl与微控制器MCU 110电连接。所述射频信号衰减模块163的射频信号衰减强度可调。所述射频信号衰减模块163可以 通过更换其中的元器件以改变其电特性参数，从而调整所述射频信号衰减模块163对射频信 号的衰减强度。例如，所述射频信号衰减模块163使用n型电阻网络实现射频信号衰减，如 果需要调整射频信号的衰减强度，只需更换n型电阻网络的电阻，改变其阻值，即可实现对射频信号衰减强度的调整。本发明优选实施例通过以下技术方案实现射频信号衰减强度的调 整，如图2所示，射频信号衰减模块163在所述微控制器MCU110控制下实现对射频信号的 衰减强度的调整，该射频信号衰减模块163的控制端ctrl与微控制器MCU 110电连接。本发明所述两射频开关161、 162都工作在超高频SHF频段、甚高频VHF频段或者特高 频UHF频段。当所述射频读卡器100进行读卡操作时，在射频读卡器100与射频SIM卡300通信的识 别阶段，所述微控制器MCU IIO控制第一射频开关161和第二射频开关162各自的静触点 ol、 o2与分别与相应的第一动触点pl、 p2接通，选择有射频信号衰减器163的通路，所述 射频读卡器IOO发出的射频信号强度减弱，从而限制了移动通信终端200与射频读卡器100 的有效通信距离；在本识别阶段，所述射频读卡器100获取并识别射频SIM卡300的身份ID， 从而建立射频读卡器100与射频SIM卡300间的无线通信连接。在所述射频读卡器100与射 频SIM卡300之间建立无线通信连接后就进入数据通信阶段，所述微控制器MCU 110控制 第一射频开关161和第二射频开关162各自的静触点ol、 o2与分别与相应的第二动触点ql、 q2接通，选择射频收发模块Transceiver 120与射频天线150直接连接的通路，所述射频信号 强度不经过衰减，从而提高通信链路的质量及其可靠性；在本阶段内，由于数据通信只会在经过识别的射频SIM卡与射频读卡器之间进行，不会使其它射频SIM卡出现误读卡现象。因 此，本发明既将移动通信终端与读卡器间的有效通信距离限制在合理范围内，又能提高它们 之间近距离通信质量及其可靠性。
权利要求
1.一种基于射频读卡器分阶段控制其信号收发强度以提高射频SIM卡近距离通信质量的方法，所述射频读卡器(100)包括微控制器MCU(110)和射频收发天线(150)，以及与该微控制器MCU(110)电连接的射频收发模块Transceiver(120)、存储器(130)和接口电路(140)；所述射频读卡器在微控制器MCU(110)的控制下，经过识别阶段和数据通信阶段完成与射频SIM卡(300)的通信；其特征在于所述方法包括如下步骤A.在所述射频收发模块Transceiver(120)与射频收发天线(150)之间串联受所述微控制器MCU(110)控制的射频信号强度选择模块(160)；B.在所述射频SIM(300)卡与射频读卡器(100)通信的识别阶段，所述微控制器MCU(110)控制射频信号强度选择模块(160)衰减所述射频读卡器(100)与射频SIM卡(300)通信的射频信号，使之强度减弱，从而控制安装了所述射频SIM卡(300)的移动通信终端与射频读卡器(100)间的射频通信距离；C.在所述射频SIM卡(300)与射频读卡器(100)通信的数据通信阶段，所述微控制器MCU(110)控制射频信号强度选择模块(160)保持正常的射频信号强度与射频SIM卡(300)通信。
2. 根据权利要求1所述的基于射频读卡器分阶段控制其信号收发强度以提高射频SIM卡近 距离通信质量的方法，其特征在于所述射频信号强度选择模块(160)包括第一射频开关(161)、第二射频开关(162) 和射频信号衰减模块(163);所述两射频开关(161、 162)都包含各自的动触点(Ql、 o2)、 第一静触点(pl、 p2)和第二静触点(ql、 q2);所述步骤A还包括如下分步骤Al.将所述第一射频开关(161)的动触点(ol)与射频收发模块Transceiver (120) 电连接；A2.将所述第二射频开关(162)的动触点U2)与射频收发天线(150)电连接； A3.将所述射频信号衰减模块(163)串联在两射频开关(161、 162)各自的第一静 触电(pl、 p2)之间；A4.将所述两射频开关(161、 162)各自的第二静触点(ql、 q2)直接电连接在一起。
3. 根据权利要求2所述的基于射频读卡器分阶段控制其信号收发强度以提高射频SIM卡近 距离通信质量的方法，其特征在于所述射频信号衰减模块(163)的射频信号衰减强度可调。
4. 根据权利要求所述2的基于射频读卡器分阶段控制其信号收发强度以提高射频SIM卡近 距离通信质量的方法，其特征在于所述两个射频开关(161、 162)都工作在超高频SHF频段、甚高频VHF频段或者特 高频UHF频段。
5. —种分阶段控制其信号收发强度的射频读卡器，用于提高射频SIM卡近距离通信质量， 包括微控制器MCU (110)和射频收发天线(150)，以及与该微控制器MCU (110)电连 接的射频收发模块Transceiver (120)、存储器(130)和接口电路(140);所述射频读卡 器(100)在微控制器MCU (110)的控制下，经过识别阶段和数据通信阶段完成与射频 SIM卡(300 )的通信；其特征在于还包括受所述微控制器MCU (110)控制的射频信号强度选择模块(160),该射频 信号强度选择模块(160)串联在所述射频收发模块Transceiver (120)与射频天线(150) 之间；在所述射频SIM卡(300)与射频读卡器(100)通信的识别阶段，所述微控制器 MCU( 110)控制射频信号强度选择模块(160)衰减所述读卡器(IOO)与射频SIM卡(300) 通信的射频信号，使之降低强度；在所述射频SIM卡(300)与射频读卡器(100)通信 的数据通信阶段，所述微控制器MCU (110)控制射频信号强度选择模块(160)保持正 常的射频信号强度与射频SIM卡(100)通信。
6. 根据权利要求5所述的分阶段控制其信号收发强度的射频读卡器，其特征在于所述射频信号强度选择模块(160)包括第一射频开关(161)、第二射频开关(162) 和射频信号衰减模块(163);所述两射频开关(161、 162)都包括各自的动触点(01、 o2)、 第一静触点(pl、 p2)和第二静触点(ql、 q2);所述第一射频开关(161)的动触点(ol)与射频收发模块Transceiver (120)电连 接；所述第二射频开关(162)的动触点(o2)与射频收发天线(150)电连接；所述射频 信号衰减模块(163)串联在两射频开关(161、 162)各自的第一静触电(pl、 p2)之间； 所述两射频开关(161、 162)各自的第二静触点(ql、 q2)直接电连接在一起。
7. 根据权利要求6所述的分阶段控制其信号收发强度的射频读卡器，其特征在于所迷射频信号衰减模块(163)的射频信号衰减强度可调。
8. 根据权利要求6所述的分阶段控制其信号收发强度的射频读卡器，其特征在于所述两射频开关U61、 162)都工作在超高频SHF频段、甚高频VHF频段或者特高 频UHF频段。
全文摘要
一种分阶段控制其信号收发强度的射频读卡器及其实现方法，所述射频读卡器(100)包括微控制器MCU(110)、射频收发天线(150)和射频收发模块Transceiver(120)。在所述射频收发模块Transceiver(120)与射频收发天线(150)之间串联射频信号强度选择模块(160)；在所述射频SIM卡与射频读卡器通信的识别阶段，所述微控制器MCU(110)控制射频信号强度选择模块(160)衰减射频读卡器与射频SIM卡通信的射频信号；在数据通信阶段，所述微控制器MCU(110)控制射频信号强度选择模块(160)保持正常的射频信号强度与射频SIM卡通信。本发明既将移动通信终端与读卡器间的有效通信距离限制在合理范围内，又能提高它们之间近距离通信质量的可靠性。
文档编号G06K7/00GK101329717SQ200810067448
公开日2008年12月24日 申请日期2008年5月19日 优先权日2008年5月19日
发明者王仁发 申请人:深圳市中兴集成电路设计有限责任公司