专利名称：一种移动通信终端的支付天线匹配电路及移动通信终端的制作方法
技术领域：
本实用新型属于移动通信终端技术领域，具体地说，是涉及一种支付天线的匹配电路以及采用所述支付天线匹配电路设计的移动通信终端。
背景技术：
随着移动技术的发展和普及，手机支付逐渐成为新兴的电子支付服务形式。相对于以互联网为基础的传统电子支付，手机支付具有移动性、及时性、个性化、便利性等特点， 它直接将银行柜台、商家的收纳平台等资金处理系统推送到用户面前，借助手机，用户可以随时随地与各种对象完成交易。手机支付，赫然揭开了移动金融服务时代的序幕。同时，手机支付作为一种新兴的增值业务日渐受到运营商的重视和用户的欢迎。目前，国内市场上用于手机支付的方案有很多种，针对目前的支持支付功能的手机终端的开发情况，运营商多次针对规范的制订、测试方法的讨论统一以及天线设计的指导等方面组织专题会议，明确了 13. 56MHz的双界面卡方案作为运营商后续推进的主要标准，并将手机支付作为一项重要工作进行了有力的推进。手机支付主要应用的领域有校园、 公交、银行和门禁等，随着软硬件技术的发展，手机将会渐渐代替人们的公交卡、银行卡、钥匙等，成为人们日常生活最便利的工具。不同卡商生产的双界面UIM卡，其内部电容差异较大，这容易产生匹配乒乓效应。 若保持手机支付天线的谐振频率都在13. 56MHz，则针对不同卡商的双界面UIM卡需要在手机内部的支付天线匹配电路中设置不同容量的匹配电容。由于移动通信终端的制造厂商在生产手机的过程中是无法控制日后用户选择使用哪家卡商生产的双界面UIM卡的，因此也就无法准确地得知UIM卡的内部电容。若在手机生产过程中采用相同容量的匹配电容来设计支付天线匹配电路，则不同卡商的双界面UIM卡在手机上的谐振频率就会不同，由此导致了手机很难同时兼顾不同卡商的双界面UIM卡的问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种移动通信终端的支付天线匹配电路，以使支付天线能够兼容不同厂家的双界面卡。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现—种移动通信终端的支付天线匹配电路，包括并联电容和串联电容，所述并联电容并联在移动通信终端的卡座中用于连接支付天线的两个触点之间，所述串联电容串联在所述的触点与支付天线的连接回路中。其中，所述串联电容可以仅包括一路，且其容值应在[50pF，150pF]的范围内取值，以提高支付天线匹配电路的兼容性。优选的，所述串联电容的容值为llOpF。当然，所述的串联电容也可以同时设置两路，分别对应串联在所述的两个触点与支付天线的两个端点之间，以进一步增强所述支付天线匹配电路对不同双界面卡的兼容性。进一步的，所述的两路串联电容的容量相等，且其容值均在[100pF，330pF]的范围内取值。优选的，所述的两路串联电容的容值均为220pF或者150pF。又进一步的，所述并联电容的容值需要根据支付天线的电感量确定，且遵循支付天线的电感量越大、并联电容的容值越小的规律。再进一步的，所述卡座为插装13. 56MHz的双界面卡的卡座。基于上述支付天线匹配电路结构，本实用新型又提供了一种采用所述匹配电路设计的移动通信终端，包括卡座和支付天线，在所述卡座中用于连接支付天线的两个触点之间并联有匹配用的并联电容，在所述触点与支付天线的连接回路中串联有用于匹配的串联电容。通过在支付天线的匹配电路中同时设置并联电容和串联电容，可以显著降低支付天线谐振频率受双界面卡电容Cpl的影响，进而增强支付天线匹配电路的兼容性。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的支付天线匹配电路结构简单，成本低廉，可以兼容多种卡商的双界面UIM卡，确保支付天线的谐振频率能够始终保持在最优的13. 56MHz附近，从而提高了移动通信终端支付业务运行的稳定性。结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
图1是手机卡座与支付天线的连接关系示意图；图2是双界面UIM卡与手机支付天线的等效电路原理图；图3是图2简化后的等效电路原理图；图4是现有用于支付天线匹配电路的电路原理图；图5是采用图4所示匹配电路时天线谐振频率的仿真结果图；图6是本实用新型所提出的支付天线匹配电路的一种实施例的电路原理图；图7是本实用新型所提出的支付天线匹配电路的另外一种实施例的电路原理图；图8是采用图7所示匹配电路时天线谐振频率的仿真结果图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细地描述。本实施例以手机为例对支付天线的兼容性匹配电路设计进行说明。在手机的支付方案设计中，完成非接触式刷卡的工作原理是手机提供内置 13. 56MHz的支付天线1，与手机卡座2中的特殊双界面UIM卡的C4、C8两触点相连接，形成谐振电路，如图1所示。在手机的UIM卡座2中包含有8个触点Cl C8，其中的C4、C8 两个触点用于连接手机内部的支付天线1。UIM卡中的RFID芯片完成对谐振信号的一切处理；手机提供的天线、触点以及相关电路，完成高质量的谐振效果。双界面UIM卡以及手机支付天线的等效电路原理图参见图2所示。其中，A部分为双界面UIM卡的等效电路原理图；B部分为手机支付天线的等效电路原理图；具体符号的定义如下[0030]Cic :双界面UIM卡的输入电容；RIC :双界面UIM卡的输入电阻；Cc。n :双界面UIM卡的封装材料电容 ’Rcon 双界面UIM卡的封装材料电阻；C。手机支付天线的电容；Rp。手机支付天线的电阻；Lp。手机支付天线的电感。由于UIM卡芯片封装中的金属材料电阻极小，因此Rc。n可以忽略不计；而手机支付天线的电容C。一般在0. 5pF左右，因此也可以忽略不计。这样一来，整个谐振电路可以简化为图3所示的等效电路。基于简化后的等效电路，整个谐振电路的谐振频率计算公式如下fop = -~ι( 1 )
2π^LPC 'CPl其中，f。p是等效电路谐振频率；Cpl是简化后的等效电容，计算公式为Cpl = CIC+CCon ；
Rlr χ RRpl是简化后的等效电阻，计算公式为·βρΙ = 工/ ；
KK +KpcLpc是手机支付天线的电感。考虑到手机电路存在寄生参数以及天线的差异性，一般在手机电路板上预留天线调谐电容匹配位置，用于对天线谐振频率f。p的调节，以达到最佳的匹配效果，如图4所示。 由此，整个谐振电路的谐振频率计算公式如下op 2兀」Lpc -(Cpl +Cmalch)其中，Cmateh为匹配电容。手机支付天线的电感Lp。一般在3. 25 μ H士 0. 75 μ H ；Cpl为UIM卡的输入电容加UIM 卡的封装材料电容，理论值在23pF士8pF左右。对两种UIM卡进行实测，其中卡商A的UIM 卡电容Cpl为23pF，卡商B的UIM卡电容Cpl为15pF(处于最大离散值)。由此可见不同卡商的双界面UIM卡，其内部电容Cpl的差异是很大的，若要保持天线的谐振频率f。p都在 13. 56MHz，则需要针对不同卡商的双界面UIM卡配置不同容量的匹配电容Cmateh。为了更好的说明这个问题，采用ADS仿真技术来表明UIM卡电容Cpl对天线谐振频率的影响，仿真结果如图5所示。仿真条件手机支付天线的电感Lpe采用3. 2uH,按Cpl中间值23pF进行匹配，当Cmateh为20pF时，天线谐振频率f。p达到最优13. 56MHz。从图5中可以看到，在这种匹配情况下，若Cpl = 15pF，则天线的谐振频率为15. 05MHz ；若Cpl = 30pF, 则天线的谐振频率为12. 60MHz。由此可见天线的谐振频率f。p受UIM卡电容Cpl的影响较大。为了解决这一问题，本实施例对手机支付天线匹配电路的结构进行优化设计，以提高支付天线匹配电路对不同UIM卡的兼容性。参见图6所示，本实施例的匹配电路包括并联电容Cmatdu和串联电容Cmatdis两部分，其中，并联电容Cmatehj并联在手机卡座2上用于连接支付天线1的两个触点C4、C8之间，即如同现有匹配电路中匹配电容Cmateh的连接方式； 而串联电容Cmat。h s至少包括一路，且串联在手机卡座2与支付天线1的连接回路中，比如串联在手机卡座2的触点C4(或者触点C8)与支付天线1的其中一个端点之间。所述手机卡座2可以是插装13. 56MHz的双界面UIM卡的卡座。由于匹配电路中增加了串联电容Cmatdl s，按照支付天线1的谐振频率为最优的13. 56MHz计算出并联电容Cmateh p的电容值后，由此
5确立的匹配电路无论在手机卡座2中插入哪种卡商的双界面UIM卡，支付天线的谐振频率都可以处于13. 56MHz附近，从而使得支付天线1的谐振频率受UIM卡电容Cpl的影响明显减小，由此达到了增强匹配电路兼容性的设计目的。在本实施例中，若匹配电路中仅设置一路串联电容Cmateh s，则其电容值优选在 50pF至150pF的范围内取值，比如Cmateh s = IlOpF,在选定了串联电容Cmateh s的容值后，通过谐振频率计算公式便可以方便地计算出并联电容Cmatdu的容值，由此建立起的匹配电路通过ADS仿真实验表明支付天线的谐振频率可以达到最优的13. 56MHz。为了进一步增强匹配电路的兼容性，本实施例优选在手机卡座2与支付天线1的连接回路中串联两路串联电容Cmat。h s l、Cmateh s 2，如图7所示，一路串联在手机卡座2的其中一个触点C4与支付天线1的其中一个端点之间，另一路串联在手机卡座2的另外一个触点C8与支付天线的另外一个端点之间，并联电容Cmatehp同样还是并联在手机卡座2上用于连接支付天线1的两个触点C4、C8之间。所述的两个串联电容Cmat。h s l、Cmateh s 2的电容值优选在[100pF，330pF]的范围内取值，且容量相等，比如选择两个参数值均为150pF或者 220pF的串联电容Cmat。h s l、Cfflatch s 2进行匹配电路设计，以降低UIM卡电容对天线谐振频率的影响。匹配电路中并联电容Cmatdip的容值需要根据手机中支付天线1的电感量Lp。确定， 且遵循支付天线的电感量越大、并联电容的容值越小的规律。根据选定的串联电容Cmatdl SJ> Cmateh s 2的电容值以及手机支付天线的电感量Lp。，利用谐振频率计算公式即可获得并联电容Cmat。h—p的电容值。采用ADS仿真进行实验，设定仿真条件为手机支付天线的电感量Lp。 仍采用3. 2uH ；两个串联电容Cmateh s l、Cmateh s 2的电容值均为220pF ；按UIM卡电容Cpl的中间值为23pF进行匹配，当并联电容Cmatehjj = 48pF时，天线谐振频率、达到最优13. 56MHz。 仿真结果如图8所示，从图8中可以看出当Cpl = 15pF时，天线的谐振频率为13. 15MHz ； 当Cpl = 30pF时，天线的谐振频率为14. 05MHz。经过优化匹配电路的结构后，支付天线的谐振频率受双界面UIM卡电容Cpl的影响明显变小，由此可以有效兼容多种卡商的双界面UIM 卡。按照如上思路，进行了实测，结果如下1、若采用现有匹配电路结构，仅设置并联的匹配电容Cmateh，则当Cmateh = 18pF时，卡商A的UIM卡的最远刷卡距离为2. 3mm;但此时卡商B的UIM 卡刷卡距离仅为1. 4mm ；当Cmateh = 27pF时，卡商B的UIM卡的最远的刷卡距离为2. 8mm ；但此时卡商A的 UIM卡刷卡距离仅为1. 2mm ；2、若采用本实施例所提出的改进后的天线匹配电路结构，即同时设置并联电容
match_p 和两个串联电容 Cmatch—s_l、Cmatch—s_2 ‘ 且两个串联电容 Cmatch—s_l、 Cmatch—s_2 的电容值均为 220pF，则当Cmateh p = 47pF时，卡商A的UIM卡的最远刷卡距离为2. 3mm ；此时卡商B的UIM 卡刷卡距离有2. 6mm ；当Cmateh p = 56pF时，卡商B的UIM卡的最远刷卡距离为2. 8mm ；此时卡商A的UIM 卡刷卡距离有2. 2mm。通过实测说明，采用图7形式的匹配电路可以有效兼容多种卡商的双界面UIM卡。[0054]本实用新型通过在现有手机支付天线匹配电路的基础上串联两个电容来改善双界面UIM卡电容差异对支付天线谐振频率的影响，从而使得匹配电路可以有效兼容多种卡商的双界面UIM卡，提高了手机对不同UIM卡的兼容性。当然，本实用新型的匹配电路同样适用于除手机以外的其它具有支付功能的移动通信终端的电路结构设计中，本实施例对此不进行具体限制。当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种移动通信终端的支付天线匹配电路，其特征在于包括并联电容和串联电容， 所述并联电容并联在移动通信终端的卡座中用于连接支付天线的两个触点之间，所述串联电容串联在所述的触点与支付天线的连接回路中。
2.根据 权利要求1所述的移动通信终端的支付天线匹配电路，其特征在于所述串联电容包括一路，其容值在50pF至150pF的范围内取值。
3.根据权利要求2所述的移动通信终端的支付天线匹配电路，其特征在于所述串联电容的容值为llOpF。
4.根据权利要求1所述的移动通信终端的支付天线匹配电路，其特征在于所述串联电容包括两路，分别对应串联在所述的两个触点与支付天线的两个端点之间。
5.根据权利要求4所述的移动通信终端的支付天线匹配电路，其特征在于所述的两路串联电容的容量相等，其容值均在IOOpF至330pF的范围内取值。
6.根据权利要求5所述的移动通信终端的支付天线匹配电路，其特征在于所述的两路串联电容的容值为220pF。
7.根据权利要求5所述的移动通信终端的支付天线匹配电路，其特征在于所述的两路串联电容的容值为150pF。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的移动通信终端的支付天线匹配电路，其特征在于所述并联电容的容值根据支付天线的电感量确定，且遵循支付天线的电感量越大、并联电容的容值越小的规律。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的移动通信终端的支付天线匹配电路，其特征在于所述卡座为插装13. 56MHz的双界面卡的卡座。
10.一种移动通信终端，包括卡座和支付天线，其特征在于还包含有如权利要求1至9 中任一项权利要求所述的支付天线匹配电路。
专利摘要本实用新型公开了一种移动通信终端的支付天线匹配电路及移动通信终端，包括并联电容和串联电容，所述并联电容并联在移动通信终端的卡座中用于连接支付天线的两个触点之间，所述串联电容串联在所述的触点与支付天线的连接回路中。本实用新型的支付天线匹配电路结构简单，成本低廉，可以兼容多种卡商的双界面UIM卡，确保支付天线的谐振频率能够始终保持在最优的13.56MHz附近，从而提高了移动通信终端支付业务运行的稳定性。
文档编号H04M1/02GK202014243SQ20112001946
公开日2011年10月19日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者王国涛, 赵鹏 申请人:青岛海信移动通信技术股份有限公司