什么是非接触式智能卡

非接触式智能卡（又称射频卡、RFID卡或NFC卡）的核心原理是通过无线射频信号实现能量传输与数据交互，无需物理接触读卡器即可完成身份验证、数据读写或支付等操作。其工作过程可分为“能量供给”“信号传输”和“数据处理”三个关键环节，具体原理如下：

一、核心结构：芯片+天线的“无源”设计

非接触式智能卡的物理结构主要包括两部分：

微型芯片：集成了微处理器（或存储芯片）、加密模块和逻辑电路，负责存储数据（如用户信息、密钥）并处理指令。

环形天线：由铜或铝线圈绕制而成（通常绕5-8圈），环绕在芯片周围，用于接收读卡器的射频信号并发射回传数据。

关键特点：绝大多数非接触式智能卡为“无源卡”（无内置电池），其工作能量完全依赖读卡器发射的射频场感应供电。

二、工作流程：从“感应激活”到“数据交互”

1. 能量供给：射频场感应生电

当卡片进入读卡器的射频场（有效距离通常为1-10cm，取决于频率和功率）时，读卡器发射的高频电磁波（常用频率为13.56MHz）会穿过卡片天线。根据电磁感应原理（法拉第电磁感应定律），天线线圈中会产生交变电流，经芯片内的整流电路转换为直流电，为芯片供电（电压约1.5-5V）。

2. 信号传输：调制与解调

读卡器与卡片的通信采用“半双工”模式（同一时间仅一方发送信号），通过“调制”和“解调”技术实现数据交换：

读卡器→卡片：读卡器将指令（如“读取卡号”“验证密钥”）编码为数字信号，通过射频场以振幅调制（ASK）或相位调制（PSK）的方式发送。卡片天线接收信号后，芯片解调（解码）得到指令。

卡片→读卡器：芯片处理完指令后（如返回存储的卡号或加密数据），通过改变天线的负载阻抗（如短路或开路）对射频场进行反向调制（即“负载调制”）。读卡器检测到射频场的变化（如振幅或相位波动），解调后得到卡片返回的数据。

3. 数据安全：加密与认证

为防止数据被截获或篡改，非接触式智能卡通常采用加密协议（如DES、AES或国密SM1算法）：

读卡器发送“认证请求”时，会生成随机数并加密传输；卡片用预设密钥解密后，返回加密的响应数据。

双方通过“三次握手”确认身份合法后，才会进行敏感数据（如支付金额）的传输。

三、关键技术参数与标准

频率选择：主流非接触式智能卡使用13.56MHz（ISO/IEC 14443标准，如公交卡、门禁卡）或125-134kHz（低频，如动物标签）；高频13.56MHz因传输速率高（可达424kbps）、抗干扰性强，更适合支付等场景。

传输距离：由读卡器功率和天线设计决定，13.56MHz卡片的典型距离为1-10cm（如手机NFC功能通常为5cm内）。

标准协议：常见协议包括ISO/IEC 14443（Type A/B，用于身份证、金融IC卡）、ISO/IEC 15693（用于仓储标签）、NFC Forum标准（兼容手机NFC功能）。

总结

非接触式智能卡通过“射频场感应供电→调制解调传输信号→加密认证保障安全”的闭环流程，实现了无物理接触的高效交互。其“无源”设计和无线通信特性，使其在公交、支付、门禁等需要快速操作的场景中广泛应用（如手机NFC刷地铁、智能手表支付）。