非接触式IC卡的工作原理
非接触式ic卡基本结构
非接触式ic卡基本结构非接触式IC卡基本结构非接触式IC卡（Contactless Integrated Circuit Card）是一种无需物理接触即可进行数据传输和交换的智能卡。
它采用了近场通信技术，能够实现与读卡器之间的远程通信。
非接触式IC卡的基本结构包括天线、资料卡及芯片模块三个部分。
天线是非接触式IC卡的重要组成部分，它负责接收和发送电磁信号。
天线通常由导电线圈组成，通过电感耦合实现与读卡器之间的无线通信。
天线的形状和尺寸可以根据具体的应用场景和芯片要求进行设计，一般为螺旋形或矩形平面形状。
资料卡是非接触式IC卡的外部包装，用于保护芯片和天线，并提供与外部设备的物理连接。
资料卡一般由塑料材料制成，具有一定的耐磨、耐压和耐温性能。
在资料卡的表面通常会印制有卡片标识、发行机构信息等相关内容。
芯片模块是非接触式IC卡的核心部分，负责存储和处理数据。
芯片模块一般由集成电路芯片、存储器、电源管理电路等组成。
集成电路芯片是非接触式IC卡的主控芯片，它包含了处理器、加密算法、通信接口等功能单元，用于实现数据的加密解密、通信协议的处理等操作。
存储器用于存储用户数据和应用程序，可以分为只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）和可编程存储器（EEPROM）等。
电源管理电路用于对芯片的供电进行管理和控制，保证芯片的正常工作。
非接触式IC卡的工作原理是通过近场通信技术实现与读卡器之间的无线数据传输。
当非接触式IC卡靠近读卡器时，读卡器产生一个电磁场，激活IC卡的天线。
IC卡的天线接收到电磁场后，通过电感耦合将能量传递给芯片模块，使芯片模块开始工作。
芯片模块根据通信协议与读卡器进行数据交换，完成数据的读写操作。
同时，IC 卡的天线也会产生反馈信号，通过电感耦合传递给读卡器，反馈卡片的状态和数据信息。
非接触式IC卡由于无需物理接触，具有使用方便、读写速度快、耐用性好等优势，在各个领域得到了广泛应用。
例如，公交卡、门禁卡、身份证等都采用了非接触式IC卡技术。
IC卡工作原理
IC卡工作原理IC卡，即集成电路卡，是一种具有存储和处理能力的智能卡，广泛应用于各个领域，如金融、交通、通信等。
IC卡的工作原理是通过集成电路芯片实现对数据的存储和处理，并通过接触或者非接触方式与读卡设备进行通信。
IC卡的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 供电：IC卡通过与读卡设备的接触或者非接触方式获取电源供电。
接触方式是通过金属接点与读卡设备接触，非接触方式则是通过无线射频技术进行供电。
2. 通信：IC卡与读卡设备之间通过通信接口进行数据传输。
通信接口可以是接触式接口（如ISO7816接口）或者非接触式接口（如ISO14443接口）。
在通信过程中，IC卡和读卡设备通过协议进行数据的传输和交换。
3. 数据存储：IC卡内部的集成电路芯片具有存储器，可以用来存储各种数据，如个人信息、账户余额等。
存储器可以分为只读存储器（ROM）和可编程存储器（RAM、EEPROM）。
4. 数据处理：IC卡内部的集成电路芯片还具有处理能力，可以进行数据的加密、解密和逻辑运算等操作。
通过处理能力，IC卡可以实现各种应用功能，如密码验证、数据加密等。
5. 安全性：IC卡具有较高的安全性，主要体现在数据的加密和防篡改。
通过加密算法和密钥管理，IC卡可以保护存储在卡内的敏感数据不被非法获取和篡改。
IC卡的工作原理使其具有许多优点。
首先，IC卡具有较大的存储容量，可以存储大量的数据。
其次，IC卡具有较高的安全性，可以保护用户的隐私和资金安全。
此外，IC卡还具有多种应用功能，可以实现多种场景下的需求，如支付、门禁、身份认证等。
总结起来，IC卡的工作原理是通过集成电路芯片实现对数据的存储和处理，并通过与读卡设备的通信接口进行数据传输。
IC卡具有较大的存储容量、高安全性和多种应用功能，广泛应用于各个领域。
1非接触式IC卡工作原理
1．非接触式IC卡工作原理非接触式IC卡可用以存储数字、字母编码信息,具有智能读写和加密通信的功能,卡中存储的需要识别、交互的数据可以随时写入、更改或擦除。
它通过无线电波与读写设备进行数据交换,不需要电气触点,读写频率高。
卡中的集成电路除了带加密逻辑、串行EEPROM (可擦除、可编程只读存储器) 、微处理器CPU外,还带有射频收发及相关电路。
无源非接触式IC卡框图如图1 所示。
非接触式IC卡接收射频脉冲,经整流给电容器充电,再经稳压后作为工作电压。
数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据送到控制逻辑,控制逻辑接受指令完成存储、发送数据或接收读写器的数据。
图1无源非接触式IC卡框图系统以13. 56MHz的工作频率,半双工方式在读写器与IC卡之间双向传递数据。
读写器将要发送的信号,编码后加载在频率为13. 56MHz的载波信号上经天线向外发送,进入读写器工作区域的IC卡接收此脉冲信号,一方面卡内芯片中的射频接口模块由此信号获得电源电压、复位信号、时钟信号;同时卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密,然后对命令请求、密码、权限等进行判断,若为读命令,控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息,经加密、编码、调制后经卡内天线发送给读写器,读写器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至后台计算机处理。
若为修改信息的写命令,有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压,提供擦写EEPROM时所需的高压,以便对EEPROM 中的内容进行改写。
若经判断其对应的密码和权限不符,则返回出错信息与接触式IC卡相比较。
2．射频卡读写器硬件设计系统工作前,通过读写器中的写卡功能对所有的IC卡写入指定的数据,在正式的工作中,由读写卡模块的读卡功能将放入感应区的IC卡中的数据读出,并将数据传输到微处理器中,然后再由微处理器通过对比判断读卡模块上传的数据是否正确,最后根据微处理器得出的结果决定是否开门。
系统的原理框图如图2所示。
非接触IC卡性能介绍
非接触IC卡一、非接触IC卡性能介绍概述非接触IC卡又称射频卡，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功地将射频识别技术与IC卡技术结合起来，解决了无源和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。
与接触式IC卡和磁卡相比较，非接触式卡具有以下优点：1.可靠性高非接触式IC卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。
例如粗暴插卡，非卡外物插入、灰尘或油污导致接触不良等原因造成的故障。
此外，非接触式卡表面无裸露的芯片，无须担心芯片脱落，静电击穿、弯曲损坏等问题，既便于卡的印刷，又提高了卡片使用可靠性。
非接触IC卡的数据保存长达10年，可写100,000次，读无限次。
2．操作方便、快捷由于非接触通讯，读写器在10cm范围内就可以对卡片操作，所以不必插拔卡，非常方便用户使用。
非接触卡使用时没有方向性，卡片可以任意方向掠过读写器表面，即可完成操作，这大大提高了每次使用速度。
据调查显示，相对接触IC卡而言，非接触卡在票据处理上的时间可缩短1/10至1/3。
这意味着高通过率,是公交运营不可缺的因素。
系统应用者得益处是读写器结构简单，可以减少维护并加强对破坏的抵抗力（如口香糖堵塞卡片插入口），可为收费系统提供更多的灵活性并减少了纸票的用量。
3．防冲突（自动分辨功能）目前很多非接触式智能卡系统都无法解决此问题，一些公司产品出现的问题是：当超过一张卡同时出现在操作区时，就会出现误读现象，且可能每次出现的情况都不同。
另一些公司系统出现的问题是：当第一张卡没有离开操作区而另一张卡进入时，则再扣取第一张卡。
经过专门设计的MIFARE非接触式卡中有快速防冲突机制，能防止卡片之间出现数据干扰。
当多张卡同时进入操作区时，读写机会提示只能一张卡进入，当第一张卡完成操作未离开操作区而另一张卡进入时，则这张卡不会对之前的卡片有影响。
读写机也不会与后来的卡片交易，直至第一张卡离开读写区为止。
因此，读写器可以同时处理多张非接触IC卡，这提高应用的并行性，无形中提高了系统工作速度。
非接触式IC卡
非接触式IC卡又称射频卡、感应卡,是最近几年的新技术,在卡片靠近读写器表面时即可完成卡中的数据的读写操作, 成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来,解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题,是电子器件领域的一大突破。
非接触式IC卡与接触式IC卡比较：继承了接触式IC卡容量大、安全性高等优点，又克服了因触点外露导致的污染、磨损、静电以及插卡才能访问的缺点。
完全密封的形式及无接触的通信方式，免受外界不良因素的影响，使用寿命接近IC芯片的自然寿命。
优于接触式IC卡的以下几点：1．可靠性更高:与读写器之间无机械接触，避免了由于触点接触读写而产生的各种故障。
2．操作更方便:由于采用了射频电磁波通信，读写器可在10cm内（近耦合卡）对卡操作，无须插拨卡，方便使用。
3．防冲突：有快速防冲突机制,能防止卡片之间出现数据干扰。
4．加密性能好：由IC芯片、感应天线组成，并完全密封在一个标准PVC卡片中，无外露部分。
非接触式IC卡的分类：非接触式IC卡可按卡内集成电路、载波频段、作用距离、供电方式等分类。
1、按载波频段不同可分为：（1）低频卡：主要有125kHz和134.2kHz两种。
大多在短距离、低成本的系统中应用，如门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等。
（2）中频卡：主要为13.56MHz。
用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统。
（3）高频卡：卡与读写器之间通信使用的频段为高频段，如433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。
应用于较远读写距离和高速度读写的场合，如火车监控、高速公路收费等。
其天线波束方向较窄且价格较高。
2．按作用距离的不同分为：（1）密耦合卡：有效作用距离为0～1cm。
（2）近耦合卡：有效作用距离为0～15cm。
（3）疏耦合卡：有效作用距离为0～1m。
（4）远距离卡：有效作用距离从1m～10m，或更远3．按卡内芯片供电方式的不同分为：（1）有源卡：有源是指IC卡内装有电池以提供电源，其作用距离较远，但寿命有限、体积较大、成本高，且不适宜在恶劣环境下工作。
type b非接触式ic卡防冲突原理的研究与实现
type b非接触式ic卡防冲突原理的研究与实现【知识】type b非接触式IC卡防冲突原理的研究与实现导读：随着科技的不断发展，非接触式IC卡在各个领域被广泛应用，其中type b非接触式IC卡作为一种主流技术，具有较高的安全性和可靠性。
本文将深入研究type b非接触式IC卡的防冲突原理，并对其实现方法进行探讨。
通过了解这一技术原理，我们能够更好地理解并应用于实际生活中。
1. 引言type b非接触式IC卡是一种基于ISO/IEC 14443标准的非接触式智能卡技术。
它广泛应用于身份认证、门禁控制、交通支付等领域。
其中，防冲突是一项重要技术，它保证了多张卡片同时靠近读写器时能够正确识别每张卡片，避免干扰和冲突。
2. 防冲突原理type b非接触式IC卡的防冲突原理基于卡片的唯一识别码UID （Unique Identifier）。
每张卡片在生产过程中都会被赋予一个唯一的UID，用于卡片的区分和识别。
当多张卡片靠近读写器时，读写器会向周围发送能量，激活附近的卡片。
卡片在接收到能量并被激活后，会通过在不同时间窗口内响应读写器的请求来回传自身的UID信息。
因为每张卡片的UID都是唯一的，读写器能够根据UID来识别每张卡片并避免冲突。
3. 防冲突实现方法为了实现type b非接触式IC卡的防冲突功能，通常采用两种方法：时间分割多址协议（TMDA）和卡片的时隙分配。
3.1 时间分割多址协议（TMDA）TMDA是一种在时间域上进行协议约定的方法。
读写器会激活附近的卡片，并按照一定的时间顺序向每张卡片发送请求。
每张卡片在接收到请求后，使用自身的UID作为标识，选择一个特定的时间窗口回应读写器。
通过时间的分割，每张卡片在不同的时间窗口内响应读写器的请求，从而避免了冲突。
3.2 卡片的时隙分配卡片的时隙分配是一种在频域上进行协议约定的方法。
读写器会在特定的频率上向周围发送能量，并将每个时间周期分为若干个时隙。
非接触式ic卡的内部结构与工作原理及其应用
非接触式IC卡的内部结构与工作原理及其应用1. 引言非接触式IC卡是一种智能卡片，内部集成了芯片和天线，可以实现与读卡器的无线通信。
本文将介绍非接触式IC卡的内部结构、工作原理以及应用场景。
2. 内部结构非接触式IC卡的内部结构主要包括以下几个部分：2.1 芯片非接触式IC卡的核心是芯片，芯片内集成了存储器、处理器和通信接口等组件。
存储器用于存储卡片持有者的信息，处理器用于进行数据处理和运算，通信接口用于与读卡器进行通信。
2.2 天线非接触式IC卡的天线位于卡片的表面，用于接收和发送无线信号。
当卡片靠近读卡器时，读卡器会发出电磁场信号，卡片的天线接收到信号后将其转换成电流供芯片使用。
同时，芯片生成的电流也会通过天线发送给读卡器。
2.3 外壳非接触式IC卡的外壳通常由塑料材料制成，用于保护芯片和天线。
外壳的设计可以根据具体应用需求进行调整，例如可以加入防水、防尘等功能。
3. 工作原理非接触式IC卡的工作原理可以概括为以下几个步骤：3.1 电磁感应当非接触式IC卡靠近读卡器时，读卡器会发出一个电磁场信号。
这个信号会激活卡片内的天线，并通过电磁感应的原理将信号转换成电流供芯片使用。
3.2 通信一旦芯片获取到电流，它将开始与读卡器进行通信。
通信的方式可以是单向或双向的，取决于具体的应用需求。
在通信过程中，芯片可以向读卡器发送数据，同时也可以接收读卡器发送的数据。
3.3 数据处理与存储芯片内的处理器会对收到的数据进行处理和运算，并将结果存储到内部的存储器中。
这些数据可以是卡片持有者的个人信息、账户余额等。
3.4 安全验证非接触式IC卡通常会有一套安全验证机制，用于确保卡片的合法性和数据的安全性。
这些机制可以包括密码验证、加密解密操作等。
4. 应用场景非接触式IC卡由于其便捷、安全的特点，广泛应用于各个领域。
以下是一些常见的应用场景：4.1 门禁系统非接触式IC卡可以用于门禁系统，取代传统的磁卡或钥匙。
持卡人只需将卡片靠近读卡器，即可完成身份验证，方便快捷。
非接触式IC卡-13.56M
读
卡
写
内
器
嵌
天
天
线
线
解调器
电 压 调 节
读写器 PCD
卡 PICC
图2.1 非接触式IC卡与读写器接口的电路概况
CLOCK 数据输入 VDD
GND 数据输出
读写器和IC卡之间的工作关系如下： (1) 读写器发射激励信号(一组固定频率的电磁波)。 (2) IC卡进入读写器工作区内，被读写器信号激励。 (3) 同时卡内的电路对接收到的信息进行分析。 (4) IC卡对读写器的命令进行处理后，发射应答信息给读
表1.1 非接触式IC卡分类
表中CICC为Close-coupled ICC，即紧密(密耦合)卡； PICC 为 Proximity ICC ， 称 为 接 近 ( 近 耦 合 ) 卡 ； VICC 为 Vicinity ICC，称为邻近(疏耦合)卡；CD为Coupling Device ，是读写器中发射电磁波的部分。
IS015693 ：短距离智慧卡标准，读取距离可高达一米 ， 使用的频率为13.56MHz。
IS014443定义了TYPE A, TYPE B两种类型协议，通信速率 为106kbit/s，它们的不同主要在于载波的调制深度及位的编 码方式。
２.非接触式IC卡的工作原理
非接触式IC卡和读写器均设有发射和接收射频用的线 圈(天线)。由于卡内无电源，因此IC卡工作所需的电压和功 率也是通过线圈发送的(如图2.1所示)。
耦合元件
外壳 芯片
图1.1 非接触式IC卡的基本结构
覆盖薄膜
填充物
冲压成形的薄膜 连接技术
非 接 触 式 IC卡 芯 片
图1.2 非接触式IC卡的薄膜结构
天线 承载薄膜 覆盖薄膜
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将一个电容器Cr 与阅读器的天线线圈并联，电容器电容的选择依据是：它与天线线圈的电感一起，形成谐振频率与阅读器发射频率相符的并联振荡回路。
该回路的谐振使得阅读器天线线圈产生非常大的电流，这种方法也可用于产生供远距离应答器工作所需要的场强。
应答器的天线线圈和电容器C1构成振荡回路，调谐到阅读器的发射频率。
通过该回路的谐振，应答器线圈上的电压U 达到最大值。
这两个线圈的结构也可以解释作变压器（变压器的耦合），变压器的两个线圈之间只存在很弱的耦合。
阅读器的天线线圈与应答器之间的功率传输效率与工作频率f 、应答器线圈的匝数n 、被应答器线圈青年路的面积A 、两个线圈的相对角度以及它们之间的距离成比例。
随着频率的增加，所需的应答器线圈的电感，表现为线圈匝数“N ”的减少（135kHz ：典型为100~1000匝，13.56MHz ：典型为3~10匝）。
因为应答器中的感应电压是与频率成比例的，在较高频率情况下，线圈匝数较少对功率传输效率几乎没有影响。
因为电感耦合系统的效率不高，所以只适用于低电流电路。
只有功耗极低的只读应答器（<135kHz ）可用于1m 以上的距离。
具有写入功能和复杂安全算法的应答器的功率消耗较大，因而一般的作用距离为15cm ，尽管个别的可达到80cm 。
应答器到阅读器的数据传输
负载调制：正如已经指出的那样，对电感耦合系统来说是一种变压器耦合型，即作为初级线圈的阅读器和作为次级线圈的应答器之间的耦合。
只要线圈之间的距离不大于0.16入（波长），并且应答器处于发送天线的近场之内，变压器耦合就是有效的。
如果把谐振的应答器（就是说，应答器的固有谐振频率与阅读器的发送频率相符合）放入阅读器天线的交变磁场中，那么该应答器就从磁场取得能量。
从供应阅读器天线的电流在阅读器内阻R1上的降压可以测得此附加功耗。
应答器天线上的负载电阻的接通和断开使阅读器天线上的电压发生变化，实现用远距离应答器对天线电压进行振幅调制，如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就能够从应答器传输到阅读器，人们把这种数据传输方式称作负载调制。
谐振
应答器线圈中感应的电压用于给无源应答器的数据存储器（微型芯片）供电，为了显著提高等效电路的效率，在应答器线圈L 上并联电容C 以构成并联振荡回路，其谐振频率与所述的射频识别系统的工作频率一致为f ，并联振荡回路的谐振频率可由汤姆逊公式算出：
LC f π21
=
实际上，C 是由并联电容器C1和实际电路的寄生电容C2构成的：C=C1+C2所需要并联电容器C1的电容是在考虑到寄生电容C2时由汤姆逊公式得出： ()21122C L C f -=π
对低于135kHz 频率范围的应答器来说，应答器线圈L 通常并联一个芯片电容器（C1=20~220pF ）,以获得所需谐振频率。
对13.56MHz 和27.125MHz 的较高的频率来说，所需电容C 大多是很小的，有数据载体的输入电容和线圈的寄生电容一起就足够用了。
应答器谐振频率的测量
特别是在生产电感耦合的应答器时，需要能够准确地测量它的谐振频率，必须确定与额定值的偏差。
因为应答器大多是封闭在玻璃壳或塑料壳内难于接触，所以谐振频率的测量也只能用电感耦合的方式来实现。
测量线路结构如下图所示，为了实现应答器与测量线路之间的电感耦合，我们使用了耦合线圈（具有几匝的导体回路），同时要注意：这个耦合线圈的自然谐振频率处于应答器的谐振频率之上（最少为二倍），以便减少测量误差。
测量应答器谐振频率的装置由一个耦合线圈L1以及一个测量电路构成
（用这个测量装置经过一个确定频率范围可以测得Z1的复数阻抗）
用相位——阻抗分析器（或者网络分析器）可以测定作为频率的函数的耦合线圈的阻抗Z1，曲线图中的Z1的值为一曲线，如下图所示。
测量频率上升时，曲线描绘出Z1的大小和相位轨迹的不同局部的最大值和最小值各个最大值和最小值的顺序总是相同的。
在测量线圈上测量阻抗和相位可以推断出应答器的频率
在与应答器互感耦合时的耦合线圈L1的阻抗Z1是由几个单项阻抗组成的：
Z1=R1+jwL1+Z T
应答器谐振频率f RES使Z T趋近于零，公式为：
Z1=R1+jwL1
幅相图在这个范围内与复平面的虚轴Y相距R1处平行。
如果测量频率接近应答器谐振频率，那么这条直线由于ZT的影响通到一个圆内。
此时的幅相图如下图所示。
应答器谐振频率与Z1的实数部分的最大值相符（然而，在图4.46的曲线图中看不到这种情况）。
形成的曲线图的单项最大值和最小值在幅相图中是可以看到的。
因此，应答器谐振频率的准确测量只有使用测量装置才是可能的。
测量装置允许分别测量R和X或者作出幅相图来。
在1~30MHz频率范围内阻抗Z1的幅相图
磁性材料
具有相对导磁率>1的材料被称作铁磁性材料。
这些材料是铁、钴、镍、各种合金和铁氧体。