[發明專利]一種能至少屏蔽一張非接觸智能卡或RFID標簽的方法和裝置

有效

• 申請號: 200710148838.5
• 申請日: 2007-08-30
• 公開（公告）號: CN101282633B
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 雅可夫·皮歐特·施可尼科夫;杜燕青;布萊德·麥高仁
• 申請（專利權）人: 雅可夫·皮歐特·施可尼科夫;杜燕青;布萊德·麥高仁
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;H01Q1/52
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

技術領域

本發明涉及一種電磁屏蔽套，尤其涉及一種能至少屏蔽一張非接觸智能卡 或RFID標簽的方法和裝置，防止智能卡或芯片與無線接受器(讀卡器)之間發生 數據交換。

背景技術

非接觸智能卡能在所帶芯片內存儲較大容量的數據。與磁卡和接觸式智能 卡不同的是，非接觸智能卡可以通過磁場，無線射頻，紅外線，或光的方式與 讀卡器進行數據交換，而無須物理上與讀卡器接觸。讀卡器和卡片之間轉移能 量和數據是依靠電磁感應耦合這種技術。電信號的交換是基于一個松散耦合的 變壓器。為了轉移這些能量和數據，終端(讀卡器)內的線圈會產生一個高強 頻率的磁場。當非接觸卡片靠近該終端(讀卡器)時，讀卡器的部分磁場通過 卡片內的線圈(一般也稱天線)，由此使卡片線圈產生感應電壓。

非接觸卡片技術的使用使得信息交換更加方便快捷。但由于非接觸信息轉 移的特性，未經許可的接收器可能會將卡片上的信息竊取。此外，如果卡片被 通上能量，數據開始傳輸，卡片攜帶者不會知曉卡片被不授權地閱讀和傳播信 息。這樣的信息竊取無論攜卡人在哪里都可能發生的。目前，加密技術和通訊 協議被用來保護卡片信息和信號的完整性，但再加上一個物理保護層會更有益。

比智能卡中使用的芯片制造簡單一些的是一種無線射頻標識芯片(RFID)。 這類芯片有幾種外型以用于不同的應用場合，如物流追蹤和商務。這些芯片中 的信息也同樣能夠在擁有者不知情或者未經同意的情況下被遠程訪問。

鑒于上述原因，保護那些使用RFID技術的卡片，標簽和其他各種裝置，防 止它們的信息被竊取有重大意義。目前，一些用于RFID和非接觸智能卡的屏蔽 裝置的主要構成都是一個封套，將需保護裝置全部封閉(法拉第箱)。該封套為 導電物質，如金屬，來阻止無線信號離開或者進入該保護套。例如，Cord Technologies公司研制了一個叫“智能屏蔽”的產品能夠完全包住智能卡，它 由一種含鎳量很高的合金制成，能夠將非接觸卡與外界磁場完全屏蔽。類似的， 美國于2000年頒發給Petsinger的6,121,544號專利描述的是一個能充分包裹 住非接觸智能卡的卡套，該卡套采用了一片足夠厚的屏蔽磁場的材料作成，它 能將磁場強度減少到不足以驅動智能卡的程度。

目前，有為磁條卡設計的屏蔽磁場的卡套，但目的僅限于保護磁條上存儲 的數據，使之不受外界散置磁場(如電視機和揚聲器等)的干擾和損壞。此類 例子，請參看美國1987年授予Goto的4,647,714號專利權或1994年授予Godry 和Westfield的5,288,942號專利權。與此類似的還有保護芯片不受靜電場效 應但仍能接受磁場的屏蔽套。此類例子請參見美國1994年授予Roes的 5,360,941號專利號。以上兩類屏蔽卡套不能控制何時允許智能卡或標簽與讀 卡器之間發生數據交換，何時不允許。

發明內容

RFID根據電磁耦合原理在13.56兆赫的頻率下工作。首先，讀卡器的線圈 通過磁場的高速變化(磁通)，在卡片線圈上引起感應電勢，驅動RFID芯片。 此RFID芯片能調節與卡片線圈串聯的電阻阻值大小。這個調整通過讀卡器線圈 內磁通變化與讀卡器連接起來。讀卡器線圈和卡片線圈的耦合用參數M表示， 稱為兩者間的互感系數。本發明是通過減小互感系數達到屏蔽的效果。在低頻 條件下，當電磁輻射的波長(13.56兆赫下λ＝22米)遠大于結構(0.1米)，屏 蔽效應就可以分解成兩部分：高磁導率屏蔽(μ)和渦電流屏蔽。

在非法拉第籠結構中，第一種屏蔽是不存在的。高磁導率材料制成的薄板 不能屏蔽與該面垂直的磁場。而對靠電感耦合的RFID器件來述，與接收線圈平 行(也就是與高磁導率材料平面平行)的磁場是無關的，因為由此在RFID線圈 內磁場引起的電動勢是零。

為了理解渦電流屏蔽的作用，我們可以用一個簡化的幾何模型，如圖1所 示。為了更清楚的用圖示表明磁場的作用，帶屏蔽的RFID系統可以用三個線圈 來表示：讀卡器線圈(1)，屏蔽線圈(2)和卡片線圈(3)。如圖2所示，首先， 讀卡器線圈(1)中的電流產生磁場(4)。該磁場強度的變化使得屏蔽線圈(2) (其電阻值遠小于卡片線圈的電阻值)產生感應電流。該屏蔽電流又產生感應 磁場(5)，此感應磁場與讀卡器電流產生的磁場相抵消。卡片線圈(3)的感應 電壓因此遠小于沒有屏蔽線圈時產生的感應電壓。