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RFID-Geräte
werden hergestellt und verwendet, um eine Vielzahl von Posten, Transaktionen und
Materialien zu verfolgen. Die kontaktlose Smartcard-Technik wird
in Anwendungen verwendet, in denen persönliche Informationen
geschützt werden müssen und/oder sichere Transaktionen
durchgeführt werden müssen. Dabei kann es sich
etwa um Fahrschein-Bezahlungskarten, Identifikationskarten für
Behörden oder Unternehmen, elektronische Ausweise/Visa
oder Zahlungskarten handeln. Die kontaktlose Smartcard-Technik wird
in vielen verschiedenen Geräten wie etwa Kunststoffkarten,
Uhren, Key-Fobs, Dokumenten und Handgeräten verwendet.
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Die
RFID-Technik ermöglicht die Identifikation von Personen
oder Objekten und die Speicherung von detaillierten Informationen
in einer bestimmten RFID-Vorrichtung. Zum Beispiel können
persönliche Informationen des Besitzers wie etwa eine codierte und
kryptographisch signierte Fotos, Unterschriften, Fingerabdrücke
oder andere biometrische Daten sicher in einer RFID-Vorrichtung
gespeichert werden.
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Die
RFID-Vorrichtung umfasst gewöhnlich einen IC-Chip und eine
in der RFID-Vorrichtung eingebettete Antenne. Eine RFID-Vorrichtung
kann außerdem eine Batterie enthalten oder aber passiv
mit Strom versorgt werden. Eine passive RFID-Vorrichtung, die über
keine Batterie oder andere eigene Stromversorgung verfügt,
erhält die für den Betrieb benötigte
Leistung aus einem von einem RFID-Lesegerät gesendeten Hochfrequenzsignal.
Wenn die RFID-Vorrichtung in ein durch das Lesegerät erzeugtes
elektromagnetisches Feld gebracht wird, wird der IC-Chip in der
RFID-Vorrichtung mit Strom versorgt. Sobald der IC-Chip mit Strom
versorgt wird, wird ein Funkkommunikationsprotokoll zwischen der
Karte und dem Lesegerät für eine Datenübertragung
eingeleitet.
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RFID-Vorrichtungen
wie etwa Smartcards können Befehle empfangen und die in
der RFID-Vorrichtung gespeicherten Informationen aktualisieren. Ein
RFID-Lesegerät sendet gewöhnlich Hochfrequenzsignale
unter Verwendung von magnetischen und/oder elektromagnetischen Feldern
zu einer RFID-Vorrichtung, um die Karte mit Strom zu versorgen und
Daten zwischen der RFID-Vorrichtung und dem Lesegerät auszutauschen.
Wenn die RFID-Vorrichtung (z. B. ein Anhängeretikett) das
Signal des Lesegeräts empfängt, sendet die RFID-Vorrichtung gespeicherte
Daten zu dem Lesegerät, das die Daten empfängt
und decodiert.
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Eine
elektronische Informationsvorrichtung umfasst eine integrierte Schaltung,
die in der Vorrichtung eingebettet ist. Die elektronische Informationsvorrichtung
umfasst weiterhin eine erste Antenne, die in der Vorrichtung eingebettet
ist und mit der integrierten Schaltung verbunden ist. Die elektronische Informationsvorrichtung
umfasst weiterhin eine zweite Antenne, die in der Vorrichtung eingebettet
ist und mit der integrierten Schaltung verbunden ist. Die erste
Antenne ist in einer ersten Ebene ausgerichtet, und die zweite Antenne
ist in einer zweiten Antenne ausgerichtet, die im wesentlichen parallel
zu der ersten Ebene ist.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer elektronischen Informationsvorrichtung
gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Teil der elektronischen
Informationsvorrichtung von 1 vergrößert
zeigt.
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3 ist
eine Draufsicht auf die elektronische Informationsvorrichtung von 1.
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4 ist
eine schematische Seitenansicht eines Teils der elektronischen Informationsvorrichtung
von 1.
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5 ist
eine 1 ähnliche perspektivische Ansicht gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform, in der die Antennen in
der elektronischen Informationsvorrichtung zueinander versetzt sind.
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6 ist
eine Draufsicht auf die elektronische Informationsvorrichtung von 5.
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7 ist
eine 3 und 5 ähnliche Draufsicht
gemäß einer beispielhaften Ausführungsform,
in der die elektronische Informationsvorrichtung einen Magnetstreifen
enthält.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht einer elektronischen Informationsvorrichtung
gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Teil der elektronischen
Informationsvorrichtung von 8 vergrößert
zeigt.
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10 ist
eine Draufsicht auf die elektronische Informationsvorrichtung von 8.
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11 ist
eine schematische Seitenansicht eines Teils der elektronischen Informationsvorrichtung
von 8.
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12 ist
eine 8 ähnliche perspektivische Ansicht gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform, in der die Antennen in
der elektronischen Informationsvorrichtung zueinander versetzt sind.
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13 ist
eine Draufsicht auf die elektronische Informationsvorrichtung von 12.
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14 ist
eine 10 und 12 ähnliche Draufsicht
gemäß einer beispielhaften Ausführungsform,
in der die elektronische Informationsvorrichtung einen Magnetstreifen
enthält.
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In
der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen, die Bestandteil der vorliegenden Beschreibung sind
und verschiedene Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
Diese Ausführungsformen werden im ausreichenden Detail
beschreiben, damit der Fachmann die Erfindung realisieren kann.
Es ist jedoch zu beachten, dass auch andere Ausführungsformen
möglich sind und dass Änderungen an dem hier beschriebenen
mechanischen, logischen und elektrischen Aufbau vorgenommen werden
können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen
wird. Die folgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
ist deshalb nicht einschränkend aufzufassen, wobei der
Erfindungsumfang durch die beigefügten Ansprüche
definiert wird.
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1 bis 7 zeigen
eine elektronische Informationsvorrichtung 100 gemäß beispielhaften Ausführungsformen.
Die elektronische Informationsvorrichtung 100 enthält
eine integrierte Schaltung 120, die in der Vorrichtung 100 eingebettet
ist.
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Die
elektronische Informationsvorrichtung 100 umfasst weiterhin
eine erste Antenne 130, die in der Vorrichtung 100 eingebettet
ist und mit der integrierten Schaltung 120 verbunden ist.
Die erste Antenne 130 ist in einer ersten Ebene ausgerichtet.
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Die
elektronische Informationsvorrichtung 100 umfasst weiterhin
eine zweite Antenne 140, die in der Vorrichtung 100 eingebettet
ist und mit der integrierten Schaltung 120 verbunden ist.
Die zweite Antenne 140 ist in einer zweiten Ebene ausgerichtet, wobei
die zweite Ebene im wesentlichen parallel zu der ersten Ebene ist.
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Die
erste und die zweite Antenne 130, 140 sind ausgebildet,
um Funksignale zu der integrierten Schaltung 120 zu senden
und von derselben zu empfangen. Der Typ der Funksignale sowie die
Nutzung der Signale durch die integrierte Schaltung 120 hängen
von der Anwendung ab, in der die Vorrichtung 100 genutzt
wird.
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Durch
eine parallele Platzierung der ersten und der zweiten Antenne 130, 140 in
der Vorrichtung wird die Gesamtfläche der Antenne vergrößert,
ohne dass dadurch die Fläche der Vorrichtung 100 wesentlich
vergrößert wird. Die Antennen können
sich beide eng entlang des Umfangs der Vorrichtung 100 erstrecken,
weil sie in verschiedenen Ebenen untergebracht sind.
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Außerdem
sind die erste und die zweite Antenne 130, 140 mit
der integrierten Schaltung 120 parallel verbunden, sodass
die erste und die zweite Antenne 130, 140 mehr
Leistung von einer elektromagnetischen Quelle (z. B. einem Kartenlesegerät)
empfangen können, die dann zu integrierten Schaltung 120 zugeführt
werden kann, wenn die Vorrichtung 100 eine passive Vorrichtung
ist. Durch die parallele Verbindung der Antennen 130, 140 sind
die Widerstände der Antennen 130, 140 parallel
vorgesehen, wodurch der Widerstand des gesamten Antennensystems
vermindert wird. Eine Verminderung des Gesamtwiderstands des Antennensystems
hat geringere natürliche Leistungsverluste während
des Betriebs der Vorrichtung zur Folge.
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In
der beispielhaften Ausführungsform von 3 sind
die erste und die zweite Antenne 130, 140 jeweils
Spiralantennen, die mehrere Windungen umfassen (zwei Windungen sind
jeweils für die erste und die zweite Antenne 130, 140 von 3 gezeigt).
In anderen Ausführungsformen können die erste
und die zweite Antenne 130, 140 jeweils unterschiedliche Anzahlen
von Windungen aufweisen oder auch unterschiedliche Antennentypen
sein.
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In
der in 1 bis 3 gezeigten beispielhaften Ausführungsform
sind die erste und die zweite Antenne 130, 140 miteinander
ausgerichtet. In einigen Ausführungsformen umfasst die
Vorrichtung 1000 vier Ecken 160A, 160B, 160C und 160D,
wobei jeweils ein Teil der ersten Antenne 130 neben jeder der
Ecken 160A, 160B, 160C und 160D angeordnet ist
und jeweils ein Teil der zweiten Antennen 140 neben jeder
der Ecken 160A, 160B, 160C und 160D angeordnet
ist (am deutlichsten in 1 und 3 zu erkennen).
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4 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform, in der die Vorrichtung 100 mehrere
Schichten 150A, 150B, 150C, 150D und 150E enthält,
sodass die erste Antenne 130 in einer ersten Schicht 150B untergebracht
ist und die zweite Antenne 140 in einer zweiten Schicht 150D untergebracht
ist, die nicht zu der ersten Schicht 130 benachbart ist.
In anderen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 100 eine andere
Anzahl von Schichten aufweisen und/oder können die erste
und die zweite Antenne 130, 140 durch mehr als
eine Schicht voneinander getrennt sein.
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4 zeigt,
dass die Vorrichtung 100 eine obere Fläche 161A und
eine untere Fläche 161B aufweist. 3 zeigt,
dass die Vorrichtung Außenkanten 162A, 162B, 162C und 162D aufweist,
sodass die erste und die zweite Antenne 130, 140 neben
den Außenkanten 162A, 162B, 162C und 162D der
Vorrichtung 100 angeordnet sind. Außerdem können
die erste und die zweite Antenne 130, 140 zwischen
der oberen Fläche 161A und der unteren Fläche 161B
der
Vorrichtung 100 angeordnet sein.
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In
der beispielhaften Ausführungsform von 5 und 6 sind
die erste und die zweite Antenne 130, 140 zueinander
versetzt. Indem die erste und die zweite Antenne 130, 140 derart
zueinander versetzt werden, dass die erste Antenne 130 horizontal relativ
zu der zweiten Antenne 140 versetzt ist, kann die Kopplung
zwischen der ersten und der zweiten Antenne 130, 140 verbessert
werden. Durch das Versetzen der Antennen wird die Kopplung jeder
Antenne 130, 140 mit einer in Verbindung mit der
Vorrichtung 100 verwendeten Lesegerätspirale modifiziert. Jede
Antenne 130, 140 wird unabhängig mit
der Lesegerätspirale gekoppelt, sodass zwei unabhängige Stromquellen
für die integrierte Schaltung 120 vorgesehen sind
und dementsprechend mehr Energie zu der integrierten Schaltung 120 zugeführt
wird. Der Versetzungsgrad der ersten und der zweiten Antenne 130, 140 hängt
unter anderem auch von (i) der gewünschten Reichweite der
Vorrichtung 100, (ii) von der Größe der
ersten und der zweiten Antenne 130, 140, (iii)
von der Größe der Vorrichtung 100 und
(iv) von der Anzahl der Windungen in der ersten und der zweiten
Antenne 130, 140 ab.
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7 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform, in der die Vorrichtung 100 weiterhin
einen Magnetstreifen 170 auf einer unteren Fläche 161B der Vorrichtung 100 aufweist.
In anderen Ausführungsformen kann der Magnetstreifen 170 auch
auf der oberen Fläche 161A der Vorrichtung 100 vorgesehen sein.
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In
der beispielhaften Ausführungsform von 7 umfasst
die Vorrichtung 100 einen ersten Bereich 171 und
einen zweiten Bereich 172 in Nachbarschaft zu dem ersten
Bereich 171. Der Magnetstreifen 170 ist in dem
ersten Bereich 171 angeordnet, während die erste
und die zweite Antenne 130, 140 in dem benachbarten
zweiten Bereich 172 angeordnet sind. Der Magnetstreifen 170 und
die erste und die zweite Antenne 130, 140 müssen
in benachbarten Bereichen der Vorrichtung 100 angeordnet
sein, weil der Magnetstreifen den Betrieb der Antennen 130, 140 stört,
wenn eine Überlappung zwischen dem Magnetstreifen 170 und
der ersten und der zweiten Antenne 130, 140 gegeben
ist.
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8 bis 14 zeigen
eine elektronische Informationsvorrichtung 200 gemäß einer
anderen beispielhaften Ausführungsform. Die elektronische Informationsvorrichtung 200 enthält
eine integrierte Schaltung 220, die in der Vorrichtung 200 eingebettet ist.
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Die
elektronische Informationsvorrichtung 200 enthält
weiterhin eine erste Antenne 230, die in der Vorrichtung 200 eingebettet
ist und mit der integrierten Schaltung 220 verbunden ist.
Die erste Antenne 230 ist in einer ersten Ebene ausgerichtet.
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Die
elektronische Informationsvorrichtung 200 enthält
weiterhin eine zweite Antenne 240, die in der Vorrichtung 200 eingebettet
ist und mit der integrierten Schaltung 220 verbunden ist.
Die zweite Antenne 240 ist in einer zweiten Ebene ausgerichtet,
die im wesentlichen parallel zu der ersten Ebene ist.
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Die
elektronische Informationsvorrichtung 200 enthält
weiterhin eine dritte Antenne 280, die in der Vorrichtung 200 eingebettet
ist und mit der integrierten Schaltung 220 verbunden ist.
Die dritte Antenne 280 ist in einer dritten Ebene ausgerichtet,
die im wesentlichen parallel zu der ersten Ebene und der zweiten
Ebene ist.
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Die
elektronische Informationsvorrichtung 200 umfasst weiterhin
eine vierte Antenne 290, die in der Vorrichtung 200 eingebettet
ist und mit der integrierten Schaltung 220 verbunden ist.
Die vierte Antenne 290 ist in einer vierten Ebene ausgerichtet,
die im wesentlichen parallel zu der ersten Ebene, der zweiten Ebene
und der dritten Ebene ist.
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Die
erste, zweite, dritte und vierte Antenne 230, 240, 280, 290 sind
ausgebildet, um Funksignale zu der integrierten Schaltung zu senden
und/oder von derselben zu empfangen. Der Typ der Funksignale sowie
die Nutzung der Signale durch die integrierte Schaltung hängen
von der Anwendung ab, in der die Vorrichtung 200 verwendet
wird.
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In
der in 10 gezeigten beispielhaften Ausführungsform
sind die erste, die zweite, die dritte und die vierte Antenne 230, 240, 280, 290 jeweils Spiralantennen,
die miteinander ausgerichtet sind und jeweils mehrere Windungen
umfassen (in 2 sind zwei Windungen gezeigt).
Wie am deutlichsten in 10 gezeigt, weist die Vorrichtung 200 vier Ecken 260A, 260B, 260C, 260D auf,
wobei jeweils ein Teil jeder der ersten, zweiten, dritten und vierten Antenne 230, 240, 280, 290 in
Nachbarschaft zu einer der Ecken 260A, 260B, 260C, 260D angeordnet ist.
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In
anderen Ausführungsformen können die erste, die
zweite, die dritte und die vierte Antenne 230, 240, 280, 290 auch
andere Anzahlen von Windungen aufweisen oder zu unterschiedlichen
Antennentypen gehören. Die Antenne 200 ist mit
vier Antennen 230, 240, 280, 290 gezeigt,
wobei jedoch zu beachten ist, dass die Vorrichtung 200 in
anderen Ausführungsformen auch nur drei Antennen oder mehr
als vier Antennen enthalten kann.
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11 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform, in der die Vorrichtung 200 mehrere
Schichten 250A, 250B, 250C, 250D, 250E, 250F, 250G, 250H, 250I enthält.
Die erste Antenne 230 ist in einer ersten Schicht 250B untergebracht,
und die zweite Antenne 240 ist in einer zweiten Schicht
untergebracht, die nicht zu der ersten Schicht 250B benachbart
ist. Die dritte Antenne 280 ist in einer dritten Schicht 250F untergebracht,
die nicht zur der ersten Schicht 250B oder der zweiten
Schicht 250D benachbart ist. Die vierte Antenne 290 ist
in einer vierten Schicht 250H untergebracht, die nicht
zu der ersten Schicht 250B, der zweiten Schicht 250D oder
der dritten Schicht 250F benachbart ist. In anderen Ausführungsformen kann
die Vorrichtung 200 auch eine andere Anzahl von Schichten
aufweisen und/oder können die erste, zweite, dritte und
vierte Antenne 230, 240, 280, 290 auch
durch mehr als eine Schicht voneinander getrennt sein.
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In
einigen Ausführungsformen weist die Vorrichtung eine obere
Fläche 261A, eine untere Fläche 261B und
Außenkanten 262A, 262B, 262C, 262D auf,
sodass jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Antenne 230, 240, 280, 290 in
Nachbarschaft zu den Außenkanten 262A, 262B, 262C, 262D der
Vorrichtung 200 angeordnet ist. Außerdem können
die erste, zweite, dritte und vierte Antenne 230, 240, 280, 290 zwischen
der oberen Fläche 262A und der unteren Fläche 262B der
Vorrichtung 200 angeordnet sein.
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In
der beispielhaften Ausführungsform von 12 und 13 sind
die erste, zweite, dritte und vierte Antenne 230, 240, 280, 290 zueinander
versetzt. Wie in 12 und 13 gezeigt,
können die erste, zweite, dritte und vierte Antenne 230, 240, 280, 290 derart
in der Vorrichtung 200 angeordnet sein, dass jeweils ein
Teil jeder der Antennen 230, 240, 280, 290 jeweils
einer der vier Ecken 260A, 260B, 260C, 260D benachbart
ist. Indem die erste, zweite, dritte und vierte Antenne 230, 240, 280, 290 derart zueinander
versetzt werden, dass die erste, zweite, dritte und vierte Antenne 230, 240, 280, 290 horizontal
zueinander versetzt sind, kann die Kopplung zwischen der ersten,
zweiten, dritte und vierten Antenne 230, 240, 280 und 290 verbessert
werden. Der Versetzungsgrad der ersten, zweiten, dritten und vierten Antenne 230, 240, 280, 290 hängt
unter anderem von (i) der gewünschten Reichweite der Vorrichtung 200, (ii)
von der Größe der ersten, zweiten, dritten und vierten
Antenne 230, 240, 280, 290,
(iii) von der Größe der Vorrichtung 200 und
(iv) von der Anzahl der Windungen in der ersten, zweiten, dritten
und vierten Antenne 230, 240, 280, 290 ab.
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14 zeigt
eine beispielhafte Ausführungsform, in der die Vorrichtung 200 weiterhin
einen Magnetstreifen 270 auf der unteren Fläche 262B der
Vorrichtung 200 umfasst. In anderen Ausführungsformen
kann der Magnetstreifen 270 auch auf der oberen Fläche 262A der
Vorrichtung vorgesehen sein.
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In
der beispielhaften Ausführungsform von 14 weist
die Vorrichtung 200 einen ersten Bereich 271 und
einen zweiten Bereich 272 in Nachbarschaft zu dem ersten
Bereich 271 auf. Der Magnetstreifen 270 ist in
dem ersten Bereich 271 vorgesehen, während die
erste, zweite, dritte und vierte Antenne 230, 240, 280, 290 in
dem benachbarten zweiten Bereich 272 angeordnet sind. Der
Magnetstreifen 270 und die erste, zweite, dritte und vierte
Antenne 230, 240, 280, 290 müssen
in benachbarten Bereichen der Vorrichtung 200 angeordnet
werden, weil der Magnetstreifen den Betrieb der ersten, zweiten, dritten
und vierten Antenne 230, 240, 280, 290 stört, wenn eine Überlappung
zwischen dem Magnetstreifen 270 und der ersten, zweiten,
dritten und vierten Antenne 230, 240, 280, 290 gegeben
ist.
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In
einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen
Vorrichtungen 100, 200 ausgebildet sein, um auf
der Grundlage der ISO/IEC 14443-Spezifikation betrieben
zu werden, sodass die Vorrichtungen 100, 200 eingeschaltet
werden, wenn ein Hochfrequenzsignal mit einer Frequenz von 13,56
MHz und einer niedrigen Leistung in die Nähe der RFID-Vorrichtung
gesendet wird. Es ist zu beachten, dass auch andere Frequenzen verwendet
werden können (z. B. ein 125 kHz-Kanal, ein 134 kHz-Kanal
oder ein 915 MHz-Träger).
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Die
hier beschriebenen integrierten Schaltungen 120, 220 können
von einem beliebigen Typ sein, wobei es sich etwa um einen Mikroprozessor, einen
Mikrocontroller oder einen DSP handeln kann. Außerdem können
die integrierten Schaltungen 120, 220 Schaltungen
verschiedener Typen umfassen, wobei es ich etwa um individuell konfigurierte
oder anwendungsspezifische ICs handeln kann, wie sie gewöhnlich
in RFID-Vorrichtungen verwendet werden.
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1 bis 14 sind
lediglich beispielhaft und nicht unbedingt maßstabsgetreu.
Bestimmte Teile können vergrößert oder
verkleinert dargestellt sein. Die Komponenten, Materialien, Geometrien, Abmessungen
und der Betriebsverlauf können variiert werden, um bestimmte
Anforderungen zu erfüllen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ISO/IEC 14443-Spezifikation [0047]
