掏出付款卡，
贴在刷卡机上，
哔！卡还在，钱没了……
这样熟悉的感觉真是一言难尽。
那么问题来了，
只是一次贴贴，
刷卡机是怎么把钱扣走的呢？
1RFID与非接触式IC卡
为了讲清楚其中的原理，我们首先要熟悉两个词： 无线射频识别 (RFID)与 非接触式IC卡 。是不是突然高(ting)科(bu)技(dong)？
其实，这两个概念并不难理解。顾名思义，无线射频识别(RFID)就是 通过发射接收无线电来实现对象识别 的技术。其主要目的，就是刷卡机要准确识别 这是谁的卡 ，并扣除对应卡里面的钱。毕竟“没买东西，钱没了”的事情想想就可怕。如何实现的呢？上图！
图1 无线射电识别系统示意
这幅图就是最简易的无线射电识别系统的示意。可见，一个RFID系统可以分为四个部分：
（1）电子标签：也就是图中的IC芯片，存储了标志身份的信息；
（2）天线：负责发送或者接收电磁波，实现通讯；
（3）读写器：在刷卡模型下就是读卡器，负责将接收的信号传给电脑等软件端；
（4）应用软件：负责悄咪咪地告诉你钱没了！
讲到这里，一定有小伙伴要问了，卡是怎么听到来自读卡器天线的 呼唤 的呢？又是怎么 回复 的呢？这就要我们进入IC卡的内部世界了！
图2 非接触式IC卡结构示意
非接触式IC卡又称 射频卡 ，其分层的结构可以看作两侧的卡壳以及中间的电路结构。如果粗略地看，电路结构可以看作 一圈天线和IC芯片 。然而盲生发现了华点，那就是这个卡既然要回复消息， 但是能量从何而来 ？不会还要使用者给卡充电吧？ 答案当然是不用的 。下图所示是对于接收回复电磁波的过程的细节示意：
图3 通信原理示意
由于 电磁波 从读卡器端的天线发射出来时是 携带着能量 的。当这个电磁波的频率与IC卡内的 LC振荡电路的固有频率匹配 时，就会发生 共振 ，LC振荡电路就会 吸收部分电磁波的能量 ，并在电容1两端 积累电荷 。电容的另一侧连有 单向电子泵 ，也就是电子只会从电容1流向泵另一侧的电容2，不会回流。这样一来，随着电磁波源源不断带来能量，电容2两端就会 积累起越来越多的电荷 。根据下式：
由于电容恒定，当电荷Q增多，电压U就会相应升高，直到达到一个 可以启动发射单元的电压阈值 ，IC卡就向着读卡器回复信号了。
2其他种类的IC卡
看了非接触式IC卡的原理，大家可能对 接触式IC卡 的样子好奇了。以及，我们常见的IC卡该 怎么区分 是接触式还是非接触式呢？别急，解读这就开始！
图4 接触式IC卡的封装 | 图源自[1]
上图是接触式IC卡的封装示意，看到左上角这个 触点 的样子，可能很多读者都想说： “原来是它！” 没错，触点正是在我们常见的一些银行卡等 暴露在外的金属片上 ，放大后大概长这样。
图5 接触式IC卡的触点 | 图源自[1]
顾名思义，接触式IC卡是 通过物理接触实现电路连接 的，因此这些触点就是连接读卡器的 重要接口 。别小看这几个触点，它们分工明确！C1~C3触点分别负责 连接电源(VCC)、复位(RST)、引入时钟信号(CLK) ，而C5~C7则分别负责 接地(GND)、接编程电压(不使用时作为常闭触点N.C.)、输入输出(I/O) 。按照ISO/IEC7816-2标准，触点一般不超过8个，然而C4和C8未被特定指派任务，所以有的卡片只有 6个 触点。
图6 六触点式IC卡
如果看内部构造，触点被安排在 电极膜片 上，下面连接着 半导体芯片 。
图7 接触式IC卡内部结构 | 图源自[5]
由于接触式IC卡采用了物理接触，触点暴露在外，所以容易出现 接触不良 的问题。但是，由于不需要无线传递信号，卡片以及相应的读卡机的 电路更加简单，成本也更低 。简单讲，接触式IC卡更适用于 用卡次数不多以及环境不易腐蚀触点 的场所。而非接触式IC卡适用于 使用频繁 的情况。
图8 非接触式IC卡
一般来讲，看到有这种 没有触点的、完全封装起来 的卡片就是非接触式的，常见的 学子卡 应该都是这一类。
此外，还有一种简化版本的非接触式IC卡，称为 ID卡 。其特征是具有 只读性 。因此只有在制卡时将一个卡号存在卡内，用于身份识别。其工作原理也是上面所说的 无线射电识别 ，然而其 工作频率 （多为低频，125khz）与非接触式IC卡（多为高频, 13.56Mhz）并不一样，所以往往读卡器不互通。ID卡一般用在 小区或者停车场的门禁系统 ，可以做成挂牌式的形状。
图9 不同形状的ID卡
再说说接触式，一般的判定方法就是 看看有没有触点 ，比如下面这张卡。
图10 接触式IC卡
然而，事情没那么简单，因为接触式和非接触式可以 融合形成双界面卡 ！
图11 双界面卡结构示意
看过接触式和非接触式的构造，想必大家一眼就看出： 这就是融合怪！ 没错，不仅有暴露在表面的触点，还有内部的线圈。看外表和接触式没什么两样，所以基本没什么办法仅通过外观来判断。要想推断，可以看看 怎么刷卡 。
图12 双界面读卡机
一般只要是 插卡 的，都是利用接触式的电路，而 在上面贴贴 的，一般是非接触式的。至于既可以插卡又可以贴贴，那就是双界面卡了~
3磁条卡与复合卡
谈到卡，就不得不提一提 磁条卡 。细心的读者应该发现了，上面所说的每一种IC卡都含有芯片，因此也称为芯片卡。而磁条卡是用 贴在卡片上的磁条 来实现信息的读写的。
图13 磁条卡实例
这种卡使用时需要让磁条 在读卡器的卡槽中划一下 ，这样读卡器的磁头就会将磁条内的信息读出来了。
图14 磁条卡读卡
磁条是由 可磁化材料 组成的。如果需要向磁卡内 存储 数据，刷卡时磁条以一定速度运动，读卡器磁头内线圈会通电，根据 电流的磁效应 产生磁场，将磁条对应的位置磁化。根据磁头通电流的 方向以及大小 的不同，可以对于对应位置的磁条产生特定磁极方向以及强度的磁化。这样，信息就被存储在磁条内了。读卡的时候，卡同样划过，当磁条对应位置经过磁头，其特定大小和方向的磁场就会在线圈内产生相应的 感应电动势 ，从而激发电信号，完成信息的读取。
图15 磁条芯片复合卡
然而，曾经一个阶段，银行卡是 磁条芯片复合卡 ，顾名思义就是既能刷卡也能插卡。然而，由于磁条卡的 安全性、抗干扰性、存储量等 都远不如芯片卡，因此现在的银行卡大都取消了磁条的功能，甚至不再设置磁条。
看到这里，是不是对手中的小小卡片刮目相看？ 无论刷、插还是贴贴，都是读卡机与付款卡亲切的问候~
当然，哪一种都离不开
强大的电磁学
！
来源：中科院物理所