[发明专利]一种能至少屏蔽一张非接触智能卡或RFID标签的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁屏蔽套，尤其涉及一种能至少屏蔽一张非接触智能卡 或RFID标签的方法和装置，防止智能卡或芯片与无线接受器(读卡器)之间发生 数据交换。

背景技术

非接触智能卡能在所带芯片内存储较大容量的数据。与磁卡和接触式智能 卡不同的是，非接触智能卡可以通过磁场，无线射频，红外线，或光的方式与 读卡器进行数据交换，而无须物理上与读卡器接触。读卡器和卡片之间转移能 量和数据是依靠电磁感应耦合这种技术。电信号的交换是基于一个松散耦合的 变压器。为了转移这些能量和数据，终端(读卡器)内的线圈会产生一个高强 频率的磁场。当非接触卡片靠近该终端(读卡器)时，读卡器的部分磁场通过 卡片内的线圈(一般也称天线)，由此使卡片线圈产生感应电压。

非接触卡片技术的使用使得信息交换更加方便快捷。但由于非接触信息转 移的特性，未经许可的接收器可能会将卡片上的信息窃取。此外，如果卡片被 通上能量，数据开始传输，卡片携带者不会知晓卡片被不授权地阅读和传播信 息。这样的信息窃取无论携卡人在哪里都可能发生的。目前，加密技术和通讯 协议被用来保护卡片信息和信号的完整性，但再加上一个物理保护层会更有益。

比智能卡中使用的芯片制造简单一些的是一种无线射频标识芯片(RFID)。 这类芯片有几种外型以用于不同的应用场合，如物流追踪和商务。这些芯片中 的信息也同样能够在拥有者不知情或者未经同意的情况下被远程访问。

鉴于上述原因，保护那些使用RFID技术的卡片，标签和其他各种装置，防 止它们的信息被窃取有重大意义。目前，一些用于RFID和非接触智能卡的屏蔽 装置的主要构成都是一个封套，将需保护装置全部封闭(法拉第箱)。该封套为 导电物质，如金属，来阻止无线信号离开或者进入该保护套。例如，Cord Technologies公司研制了一个叫“智能屏蔽”的产品能够完全包住智能卡，它 由一种含镍量很高的合金制成，能够将非接触卡与外界磁场完全屏蔽。类似的， 美国于2000年颁发给Petsinger的6,121,544号专利描述的是一个能充分包裹 住非接触智能卡的卡套，该卡套采用了一片足够厚的屏蔽磁场的材料作成，它 能将磁场强度减少到不足以驱动智能卡的程度。

目前，有为磁条卡设计的屏蔽磁场的卡套，但目的仅限于保护磁条上存储 的数据，使之不受外界散置磁场(如电视机和扬声器等)的干扰和损坏。此类 例子，请参看美国1987年授予Goto的4,647,714号专利权或1994年授予Godry 和Westfield的5,288,942号专利权。与此类似的还有保护芯片不受静电场效 应但仍能接受磁场的屏蔽套。此类例子请参见美国1994年授予Roes的 5,360,941号专利号。以上两类屏蔽卡套不能控制何时允许智能卡或标签与读 卡器之间发生数据交换，何时不允许。

发明内容

RFID根据电磁耦合原理在13.56兆赫的频率下工作。首先，读卡器的线圈 通过磁场的高速变化(磁通)，在卡片线圈上引起感应电势，驱动RFID芯片。 此RFID芯片能调节与卡片线圈串联的电阻阻值大小。这个调整通过读卡器线圈 内磁通变化与读卡器连接起来。读卡器线圈和卡片线圈的耦合用参数M表示， 称为两者间的互感系数。本发明是通过减小互感系数达到屏蔽的效果。在低频 条件下，当电磁辐射的波长(13.56兆赫下λ＝22米)远大于结构(0.1米)，屏 蔽效应就可以分解成两部分：高磁导率屏蔽(μ)和涡电流屏蔽。

在非法拉第笼结构中，第一种屏蔽是不存在的。高磁导率材料制成的薄板 不能屏蔽与该面垂直的磁场。而对靠电感耦合的RFID器件来述，与接收线圈平 行(也就是与高磁导率材料平面平行)的磁场是无关的，因为由此在RFID线圈 内磁场引起的电动势是零。

为了理解涡电流屏蔽的作用，我们可以用一个简化的几何模型，如图1所 示。为了更清楚的用图示表明磁场的作用，带屏蔽的RFID系统可以用三个线圈 来表示：读卡器线圈(1)，屏蔽线圈(2)和卡片线圈(3)。如图2所示，首先， 读卡器线圈(1)中的电流产生磁场(4)。该磁场强度的变化使得屏蔽线圈(2) (其电阻值远小于卡片线圈的电阻值)产生感应电流。该屏蔽电流又产生感应 磁场(5)，此感应磁场与读卡器电流产生的磁场相抵消。卡片线圈(3)的感应 电压因此远小于没有屏蔽线圈时产生的感应电压。