CN103930906A - 改进rfid智能卡中的耦合和改进与rfid智能卡的耦合 - Google Patents

Abstract

一种诸如智能卡的数据载体，包括天线模块（AM）和增益天线（BA）。增益天线（BA）具有外线圈（OW）和内线圈（IW），外线圈和内线圈的每一个都具有内端（IE）和外端（OE）。设置了耦合线圈（CC），其连接外线圈（OW）的外端（OE，b）和内线圈（IW）的内端（IE，e）。外线圈（OW）的内端（IE，a）的和内线圈（IW）的外端（OE，f）未被连接（自由浮动）。该耦合线圈（CC）可以具有顺时针（CW）或逆时针（CCW）的旋转方向，其与外线圈和内线圈的旋转方向（CW或CCW）相同或相反。

Description

改进RFID智能卡中的耦合和改进与RFID智能卡的耦合

技术领域

本发明涉及“安全文件”，例如电子护照，电子ID卡和智能卡（数据载体），其具有RFID（射频识别）芯片或芯片模块（CM），并以非接触模式（ISO14443）操作，包括双接口（DI，或DIF）卡，它也可以在接触模式（ISO7816-2）进行操作，并且更具体地，涉及改进智能卡内的部件之间的耦合，例如与RFID芯片（CM）连接的模块天线（MA）和位于智能卡的卡体（CB）上并与模块天线（MA）电感耦合的增益天线（BA）之间的耦合，从而改进RFID芯片（CM）与外部RFID读取器之间的相互作用。

背景技术

为便于讨论，RFID应答器通常包括基底、设置在基底上或基底中的RFID芯片或芯片模块（CM）、和设置在基底上或基底中的天线。应答器可以形成安全文件的基础，所述安全文件例如是电子护照、智能卡或身份证，其也可以被称为“数据载体”。

RFID芯片（CM）能够以非接触方式（如ISO14443）运行，或可以是双接口（DI，DIF）芯片模块（CM），其可以额外以接触模式（如ISO7816-2）和非接触模式工作。RFID芯片（CM）可以从由与其进行通信的外部RFID读取器装置提供的RF信号中获得能量。

基底可以被称为“镶嵌基底”（例如用于电子护照）或“卡体”（如用于智能卡），可以包括一层或更多层的材料，诸如聚氯乙烯（PVC）、聚碳酸酯（PC）、聚乙烯（PE）、PET（掺杂PE）、PET-G（PE的衍生物）、特斯林(Teslin)、纸或棉/落棉等材料。

芯片模块（CM）可以是引线框架式的芯片模块或环氧玻璃型芯片模块。环氧树脂玻璃模块可以使用通孔电镀在一侧（接触侧）或两侧被金属化，以便与天线互连。

一种可被称为“卡天线”（CA）的天线可以使用超声波发生器（超声工具）安装到所述镶嵌基底，并与芯片模块（CM）电连接。参见，例如US6698089和US6233818，其通过引用并入本申请申请。卡天线（CA）的典型的图案为大体矩形的，呈配置在基底（或其相关部分）的外周的具有数个线匝的平面（平面）的线圈（盘绕件）形式。参见例如US7980477。

模块天线（MA）不是将RFID芯片（CM）直接电连接到卡天线（CA），而是可以并入到包括RFID芯片（CM）和模块天线（MA）的天线模块（AM）中。与卡天线（CA）（如约50mm x80mm）相比，该模块天线（MA）的可能相当小（例如约15mm x15mm）。

US5084699（Trovan，1992）题为“Impedance Matching CoilAssembly For An Inductively Coupled Transponder”（用于电感耦合应答器的阻抗匹配线圈组件）。注意图5。用于感应供电的应答器中的线圈包括初级线圈（156）和次级线圈（158），其卷绕在形成铁氧体棒（160）的同一线圈周围。初级线圈的引线（162）被悬空而次级线圈的引线（164）连接到应答器的集成识别电路。

题为“Contactless Chip Card”（非接触芯片卡）的”US5955723（siemens，1999）中公开了一种包括半导体芯片的数据载体构造。注意图1。第一导体回路（2）连接到半导体芯片（1），具有至少一个线圈，并具有与上述半导体芯片的尺寸大体相当的横截面面积。至少一个第二导体回路（3）具有至少一个线圈，与所述数据载体构造的尺寸大体相当的横截面面积和形成与所述第一导体回路（2）的尺寸大体相当的第三回路（4）的区域。第三回路（4）与第一导体回路（2）和至少一个第二导体回路（3）彼此电感耦合。

US6378774（Toppan，2002）题为“IC Module and Smart Card”（IC模块和智能卡）。注意图12A、B和17A、B。智能卡包括用于非接触传送的天线和IC模块。IC模块既具有接触型的功能又具有非接触型的功能。IC模块和天线分别包括第一和第二的耦合线圈，其被设置成彼此紧密耦合，并且IC模块和天线是通过变压器耦合以非接触状态耦合。

Toppan的天线（4）包括两个类似的线圈（图4a，4b），其在图17A中被示出为设置在基底（5）的相对侧上，一个大体在另一个之上。耦合线圈（3）与所述卡天线（4）相关联。另一个耦合线圈（8）与芯片模块（6）相关联。如最佳从图12A和12B可见的，这两个耦合线圈（3、8）具有大体相同的尺寸，并且一个大体设置在另一个之上。

题为“Adjusting Resonance Frequency By AdjustingDistributed Inter-Turn Capacity”（“通过调整线匝间电容分布来调整谐振频率”）的美国专利US7928918（Gemalto，2011）公开了一种用于调整谐振电路的谐振频率的方法，其线匝具有规则的间距以产生杂散线匝间电容。

美国专利文献US2009/0152362（Assa Abloy，2009;公布授权号为US8130166）公开了“Coupling Device for Transponder And SmartCard With Such Device”(用于应答器的耦合装置和具有该装置的智能卡)。注意图6。耦合装置由连续导电路径形成，所述连续导电路径具有中央部分（12）和两个端部分（11,11'），中央部分（12）形成用于与应答器装置电感耦合的至少一个小的盘绕件，端部部分（11,11'）各形成用于与读取器装置电感耦合的大的盘绕件。

ASSA ABLOY'166揭示了，外端部部分（11）的内端和内端部部分（11'）的外端与耦合线圈（12）相连接。外端部部分（11）的外端（13）和内端部部分（11'）的内端（13'）未被连接（松散）。

美国专利文献US2010/0176205（SPS，2010）题为“Chip Card WithDual Communication Interface”（具有双通讯接口的芯片卡）。注意图4。卡体（22）包括用于浓缩和/或放大电磁波的装置（18），器可以引导所接收的电磁流量，具体地，从由非接触式芯片卡读取器朝向微电子模块（11）的天线（13）的线圈引导。用于浓缩和/或放大电磁波的装置（18）可以由设置在卡本体（22）的空腔下面（23）的接收所述微电子模块（11）的金属板构成，也可以由天线构成，该天线由设置在卡体（22）内空腔（23）下方接收微电子模块（11）的至少一个线圈构成。

本申请中所引用的所有专利和出版物均“通过引用并入”，其中包括：CA2279176，DE4311493，US6142381，US6310778，US6406935，US6719206，US2009/0057414;US2010/0283690;和US2011/0163167。

发明内容

一种诸如智能卡的数据载体，包括天线模块（AM）和增益天线（BA）。增益天线（BA）具有外线圈（OW）和内线圈（IW），外线圈和内线圈的每一个都具有内端（IE）和外端（OE）。设置了耦合线圈（CC），其连接外线圈（OW）的外端（OE，b）的和内线圈（IW）的内端（IE，e）。外线圈（OW）的内端（IE，a）的和内线圈（IW）的外端（OE，f）未被连接（自由浮动）。该耦合线圈（CC）可以具有顺时针（CW）或逆时针（CCW）旋转方向，其与外线圈和内线圈的旋转方向（CW或CCW）相同或相反。

增益天线（BA）可夹在智能卡的外层和印刷层之间，与卡体（CB）中的天线模块（AM）的模块天线（MA）电磁耦合，以增加数据载体和外部读取器之间的读取/写入距离。

在本发明的一些实施例中，数据载体部件可以包括：基底（CB），其具有至少一个表面和周边;和增益天线（BA），其设置在所述基底（CB）的至少一个表面上并绕该基底（CB）的周边延伸,其中，所述增益天线（BA）包括具有外端（b）和内端（a）的外线圈（OW）和具有外端（f）和内端（e）的内线圈（IW）;以及耦合线圈（CC）,其设置在所述卡体（CB）上并具有两个端部（c，d）,所述两个端部的其中一个与外线圈（OW）连接，另一个与内线圈连接（IW）;其特征可以在于：所述耦合线圈（CC）的一个端部（c）与所述外线圈（OW）的外端（b）连接;耦合线圈（CC）的另一端（d）与所述内线圈（IW）的内端（e）连接;以及所述外线圈（OW）的内端(a)和所述内线圈（IW）的外端（f）的未被连接。

耦合线圈（CC）可以呈现出选自两个相反的旋转方向的旋转方向，如顺时针方向（CW）或逆时针（CCW），其与外线圈（OW）和内线圈（IW）的至少一个的旋转方向相反。耦合线圈（CC）的线匝数可以大于外线圈（OW）与内线圈（IW）中的至少一个的线匝数。耦合线圈（CC）的节距可以不大于外线圈（OW）与内线圈（IW）中的至少一个的节距。在一些实施例中，耦合线圈（CC）的一个端部（c）是其外端（OE），在其它实施例中，耦合线圈（CC）的另一端部（d）为其外端（OE）。

具有模块天线（MA）的天线模块（AM）可以设置在卡体（CB）的凹陷中，在该耦合线圈（CC）的内部中，并且可以基本上与耦合线圈（CC）共面，从而使模块天线（MA）与耦合线圈（CC）耦合。

在本发明的一些实施例中，改进外部读取器和数据载体之间的RF耦合的方法，所述数据载体包括基底（CB）；在所述基底（CB）上的增益天线（BA），所述增益天线包括绕所述基底（CB）的周边设置的外线圈（OW）和内线圈（IW）；和连接至所述外线圈（OW）和所述内线圈（IW）的端部的耦合线圈（CC）；以及天线模块（AM），所述天线模块具有RFID芯片（CM）和在所述基底（CB）上的模块天线（MA），所述方法的特征在于：将增益天线（BA）构造为具有彼此反相连接在一起的外线圈（OW）和内线圈（IW）的准偶极天线。

附图说明

详细参考公开实施例，参考附图示出实施例的非限制性示例。附图通常是示意图。为说明清楚起见，附图中的一些元件可能被夸大，另一些可能被省略。尽管通常在各示例性实施例的上下文中描述本发明，但应当理解，这并不意味着将本发明限制于这些特定的实施例，并且各种实施例的单独特征可相互结合。附图中出现的任何文字（图例、注释、标号等）都通过引用并入本申请。

图1A是双接口（DI）智能卡的剖视图。

图1B是双接口（DI）智能卡的透视图。

图2A是准偶极子增益天线（BA）的构造的示意图（俯视图），具有与其电感耦合的天线模块（AM）。

图2B是图2A中示出的准偶极子增益天线（BA）的等效电路。

图3是准偶极子增益天线（BA）的构造的示意图（俯视图），示出了包括在其中的耦合线圈（CC）。

图3A、3B、3C、3D是图3中示出的耦合线圈（CC）的构造的示意图（俯视图）。

图4是卡体（CB）一部分的剖视图，突出显示了耦合线圈（CC）和天线模块（AM）。

具体实施方式

将描述各种实施例以说明本发明的教导，这些实施例应被解释为说明性的而非限制性的。基本上在下文中，安全文件（其可以是智能卡或国民身份证）形式的应答器可作为本申请所公开的本发明的实施例的各种特征的示例进行讨论。如显而易见的，许多特征和实施例可以适用于（容易地并入）安全文件的其它形式，如电子护照。如本申请所使用的，术语“应答器”，“智能卡”，“数据载体”等的任何一个，可被解释为指的是与其相似的在ISO14443或类似的RFID标准下工作的任何其它装置。

本申请描述的典型的数据载体可以包括：（i）天线模块（AM），其具有RFID芯片或芯片模块（CM）和模块天线（MA）；（ⅱ）卡体（CB）；和（ⅲ）增益天线（BA），所述增益天线设置在卡体（CB）上，以增强模块天线（MA）和外部RFID“读取器”的天线之间的耦合。除非明确地另有说明，当在此提到“芯片模块”时，其应该被理解为包括“芯片”，反之亦然。模块天线（MA）可以包括线圈、蚀刻或印刷在模块带（MT）基底上用于天线模块（AM）的导电迹线，或者模块天线（MA）可以被直接并入芯片本身上。

增益天线（BA）可以通过在镶嵌基底或卡体（CB）中嵌入金属丝而形成。然而，应当理解的是，天线可以使用将金属丝嵌在基底内之外的工艺形成，例如以下加成工艺或减成工艺：打印天线结构、线圈绕制技术（例如在US6295720中所公开的）、形成于单独的天线基底上并转移到镶嵌基底（或其层），从基底上的导电层蚀刻（包括激光蚀刻）而成的天线结构，沉积在基底的通道中的导电材料等等。除非明确地另有说明，当在此提到“镶嵌基材”时，其应该被理解为包括“卡体”以及用于安全文件的任何其它基底，反之亦然。

下面的描述大多是在双接口（DI、DIF）智能卡的情形下，大多涉及其非接触式操作。许多本申请阐述的教导可以适用于仅具有非接触操作模式的电子护照等。通常，本申请阐述的任何尺寸都是近似的，并且本申请所阐述的材料旨在是示例性的。

通常，模块天线（MA）和外部的RFID读取器的天线之间的耦合可以通过将增益天线（BA）并入在卡体（CB）上而增强。在某些方面，增益天线（BA）类似于卡天线（card antenna,CA）。然而，与直接与RFID芯片或芯片模块（如在US7980477）电连接的卡天线（CA）相比，增益天线（BA）与模块天线（MA）电感耦合，该模块天线（MA）可以与RFID芯片（CM）连接。该电感耦合可能比直接电连接更难以实现。

如本申请所使用的，术语“耦合”（及其变体）是指两个元件之间的电感耦合，磁耦合，电容耦合或电抗耦合（包括它们的组合，其中任何一个都可以被引用为“电感耦合”）,所述”耦合”依赖于：由给定的元件产生电磁场,而另一元件对所述电磁场发生反应(与所述电磁场相互作用)。相比之下，术语“连接”（和其变体）是指两个元件被相互电连接，其中，从两个元件之间的电子流动导致两个元件之间的相互作用。通常，相互电感耦合的两个元件相互不电连接。设置为相互靠近的诸如模块天线（MA）的线圈元件和和耦合线圈CC通常相互电感耦合，两个元件之间没有任何电连接。相比之下，模块天线MA通常与RFID芯片（CM）元件电连接。增益天线BA的线圈和线圈，如外线圈OW、内线圈IW和耦合线圈CC的元件，一般是相互电连接，但也可能会出现相互电感耦合。模块天线MA和耦合线圈CC没有相互电连接，但相互电感耦合（或“变压器耦合”）。

本申请所公开的增益天线BA（和其它特征）可以增加具有电容耦合和电感耦合的天线模块AM和外部非接触读取器之间的有效操作（“读取”）距离。读取距离通常是仅几厘米的量级，增加1厘米能代表显著的改进。

图1A和1B示出了DIF智能卡，包括：

-RFID芯片或芯片模块CM，其可以是双接口DI芯片模块，设置在基底或模块带MT的下侧;

-一定数量（例如6个）的接触垫CP，用于在模块带MT的顶侧实现接触界面（ISO7816）；以及

-模块天线MA，其设置在模块带MT的下侧，通常由被蚀刻的导体或金属丝形成，具有盘绕件（线圈）图案。

-基底MT支承和引起RFID芯片模块CM、接触垫CP和模块天线MA之间的相互连接，并且可以是单面的，仅一侧金属化，或者是双面的，两面都被金属化。

-RFID芯片CM可以以任何合适的方式连接至模块带MT，如作为倒焊芯片（flip-chip）连接（如图1A所示出的）或引线接合（未示出）。

-如本申请所使用的，“芯片模块”包括一个或多个裸露半导体片（芯片）。“混合型”芯片模块可包括用于接触界面的芯片和用于非接触界面的芯片等。DIF芯片方案的示例可参考US6378774（Toppan，2002），其中一个芯片执行接触功能而另一芯片执行非接触功能的两个芯片方案的示例可参考US2010/0176205（SPS，2010）。

-铁氧体元件（膜或层）可以在接触垫CP和模块天线MA之间结合到天线模块AM，以降低可以由导电接触垫CP引起的衰减效应。

-RFID芯片CM、芯片带MT、接触垫CP和模块天线一起构成“天线模块”AM。

智能卡还包括：

-基底，对于智能卡而言，所述基底可以被称为“卡体”CB。（对于电子护照而言，所述基底是“镶嵌基底”。）

-增益天线BA（或卡天线CA）设置在卡体CB的周边附近，通常是具有多个线匝的矩形、平面盘绕件的形式。

-如本申请所使用的，术语卡体CB旨在涵盖支承增益天线BA和接收天线模块AM的任何基底。可以在卡体CB内设置凹陷用于接收天线模块AM。

-智能卡可以被称为“数据载体”或“应答器”等。

一些示例性的和/或近似的尺寸、材料和规格可以是：

-模块带（MT）：环氧树脂基带，60μm厚

-芯片模块（CM）：NXP SmartMX或Infineon SLE66，或其它

-天线模块（AM）：15mm×15mm和300μm厚

-模块天线（MA）：几圈50μm的铜丝，大约是芯片模块CM的尺寸（尺寸不大于AM）。模块天线MA可以是设置在芯片模块（CM）的圆顶封装模制块上的扁平卷绕线圈。

-卡体CB：约54mm×86mm，300μm厚，聚碳酸酯（PC）。卡体及其卡天线显著（如20倍）大于芯片模块CM及其模块天线。

○ISO/IEC7810标准的ID-1限定卡的标称尺寸为85.60mm×53.98mm（3.370×2.125英寸）。另一广泛使用的尺寸是ID-000，其标称值是25×15mm（0.984×0.591英寸）（在SIM卡常用）。两个均厚0.76mm（0.030英寸）。

-增益天线BA：3-12匝112μm铜自接合金属丝，超声波嵌入在卡体CB中。可选地，增益天线BA可以包括绝缘的80μm的铜金属丝，其设置为盘绕件形图案，约46mm×76mm（比卡略小），线匝的节距为300μm，呈现出13.56MHz的谐振频率。增益天线BA的最佳自谐振频率可以是约

为增强模块天线MA和增益天线BA之间的耦合，可以将呈现出电磁耦合特征的材料（如铁氧体）以任何所需的图案作为薄膜设置在卡体CB表面上，或者可以将其以任何所需的图案作为颗粒并入或嵌入在卡体，或既作为薄膜设置又作为颗粒并入或嵌入。在本申请讨论了使用铁氧体作为材料来增强提高耦合或屏蔽（防止）耦合，作为具有高电磁磁导率的材料的示例，经常翼这种或那种形式与天线结合使用。常见例如US5084699（Trovan）。

诸如覆盖层的附加层（未示出）可以层叠到卡体，以完成智能卡的构造。

图1B示出了DI智能卡，所述DI智能卡具有：卡体CB；设置在所述卡体CB上的增益天线BA；设置在卡体CB的靠近增益天线BA的部分中的凹陷中的天线模块AM。通常，可以有相关的ISO规范规定天线模块（AM）特别是接触垫（CP）在卡体（CB）的内的位置，使其远离边缘并避免凹凸区域等。

图1A还示出了具有用于经由接触垫CP与芯片模块CM相互作用（提供电力并交换数据）的触点的接触读写器，并示出了非接触读写器，其具有用于通过增益天线BA（或卡天线CA）和模块天线与芯片模块CM相互作用的天线。

准偶极子增益天线（BA）

图2A示出了增益天线BA，其具有以下总体形式：基本上是平面的，呈大体矩形盘绕的金属丝嵌入在镶嵌基底或卡体（CB，未示出）中，并包括两个不同的部分（或线圈、天线结构或“极”），如下所述：

-外线圈OW具有数匝金属丝、外端7和内端8

-内线圈IW具有数匝金属丝、外端9和内端10

o注意，所述内线圈IW被示为虚线，用于与外线圈OW（实线）相区别，并且内线圈IW与外线圈OW可以具有基本相同数量的匝数。

-外线圈OW和内线圈IW各可具有约1200mm的总长度。内线圈和外线圈具有彼此基本相同的长度。

外线圈OW和内线圈IW连接为具有“反相”的“准偶极子”天线。外线圈OW的外端7与内线圈IW的内端10以任何合适的方式相连接，例如通过使用在基底（CB）中的单独的跳线“j”或导电迹线。外线圈OW的内端8和内线圈IW的外端9没有被连接。

外线圈OW和内线圈IW可以彼此靠近地电感耦合，外线圈OW和内线圈IW中的感应电压可以具有彼此相反的相位。外线圈OW和内线圈IW可形成在相同的层，内线圈IW布置在外线圈OW的内部，或者它们可以形成在基底上彼此覆盖的层中，基本上彼此对齐。外线圈OW和内线圈IW可形成为嵌入金属丝等的扁平线圈，该扁平线圈具有一定数量的匝数及约1200mm的总长度。

增益天线BA可以使用传统的金属丝嵌入技术（使用超声波的超声焊极，例如在US6233818中所描述）形成在基底（或卡体）上，所述金属丝嵌入技术例如如下所示：

-开始将金属丝嵌入在位置9（内线圈IW的外端），并继续嵌入到位置10（内线圈IW的内端），从而形成数匝（例如2、3或4匝）内天线线圈IW

-停止嵌入（关掉超声波，抬起超声焊极），在下一步骤中，在数匝内线圈IW的上方将金属丝引导（导引）至位置7，所述位置7将是外线圈OW的外端的线匝，不切断金属丝。

o跃过内线圈IW使得不必具有连接外线圈D的端部10和内线圈E的内端7的单独的连接桥或跳线（“j”）。(在这里，“7”和“10“是位置，而非端部）

-在位置7（外线圈OW的外端）处恢复嵌入并继续，形成数匝（例如2、3或4匝）外线圈OW，如果有必要，跃过已铺设的一体跳线“j”。

内线圈IW的内端8和外线圈OW的外端9可保留为自由端，不连接至任何物体。这是典型的偶极天线。通过以这种方式（将内线圈IW的内端10连接至外线圈OW的外端07，或“反相”）连接外线圈OW和内线圈IW，外线圈OW和内线圈IW被非常靠近地耦合，由于内线圈IW的感应电压可以呈现出与外线圈OW中的感应电压的相位相反的相位（相位反转），效果是叠加的。外线圈OW与内线圈IW的电抗耦合（电容和电感）可允许与其它可能的方案相比以较少的匝数实现增益天线CA。

很容易将外线圈OW和IW的连接形成呈现出相位反转的“准偶极子”与US6378774（Toppan）和US2009/0152362（Assa Abloy）作对比。

-注意，例如US2009/0152362公开了两个“末端部分”11和11'（对应于外线圈D和内线圈E），在US2009/0152362中，外末端部分11的外端和内末端部分11'的内端（对应于卡天线CA的端部或位置7和10）未被连接。外末端部分11的内端和内末端部分11'的外端（对应于未被连接的卡天线CA的端部8和9）以中央部分12连接，形成与应答器装置（对应于天线模块AM）电感耦合的至少一个小盘绕件电感的耦合。注意，在图2A（没有类似的耦合线圈）中，耦合是将天线模块AM直接设置在卡天线CA的一部分上而实现的，如在下面更详细的讨论。

-US6378774还需要单独的耦合线圈（3）

外线圈OW和内线圈IW可以在无需单独的跳线或迹线的情况下使用常规的布线埋入技术形成为连续的结构，例如，如下所示：

-开始将金属丝嵌入在位置9（内线圈IW的外端），并继续嵌入到位置10（内线圈IW的内端），从而形成数匝（例如2、3或4匝）内线圈(IW)

-停止嵌入（关掉超声波，抬起超声焊极），在下一步骤中，在数匝内线圈IW的上方将金属丝引导（导引）至位置7，所述位置7将是外线圈OW的外端的线匝，不切断金属丝。跃过内线圈IW使得不必具有连接外线圈的端部10和内线圈的端部7的单独的跳线。在这里，“7”和“10”代表对应于外线圈和内线圈的对应的外端和内端的位置）。

o位置7和10之间金属丝的部分“j”可被称为“连接桥”或“一体跳线”。（如果两个线圈OW和IW彼此不是一体的，则使用单独的“跳线”来连接端部7和10）

-在跃过内线圈IW之后，在位置7（外线圈OW的外端）处恢复嵌入并继续，形成数匝（例如2、3或4匝）外线圈OW，如果有必要，跃过已铺设一体跳线“j”。

应答器与市售芯片模块（如NXP SmartMX或Infineon SLE66等）相组合（其可指定具有约10-30pF的输入电容），组合的应答器可以匹配13-17MHz的谐振频率。参见，例如，下面的内容（通过引用并入本申请）：

-产品数据手册，P5CD016/021/041/051和P5Cx081家庭，安全的双接口和接触PKI智能卡控制器，修订版3.2-2011年3月，20页

-初级简短产品信息，SLE66CLX360PE（M）家庭，用于基于接触的和非接触的应用的8/16-位安全双接口控制器，Infineon，2006年11月，14页

-SLE66CX126PE，简短产品概述，2010年5月，4页

-用于可编程高安全、多应用智能卡的SmartMX，NXP，2009年，2页，

-mifare DESFire数据手册附录，初级规范，修订版2.0，2003年4月，7页，M086820_MF3ICD40_ModuleSpec

图2B示意性地示出，增益天线BA由外线圈OW和内线圈IW组成，其目的是作为非限制性的实例用于说明增益天线BA可能如何起作用。在这个示例中，外线圈OW具有3匝由电感L1、L2和L3模制的线圈，内线圈IW具有3匝由电感L4、L5和L6模制的线圈。所有的电感（L）受所有线圈之间的耦合影响。电容C1-C6为线圈固有的杂散电容。

电容C7-C9描述在外线圈OW和内线圈IW之间存在紧密耦合情况下外线圈OW和内线圈IW之间的相互作用。这些附加的电容减小增益天线BA的自谐振频率，并且可以使得不需要额外的电容元件。电容（C）可以受到金属丝节距的影响，电感（L）受到的匝数的影响。

虽然未示出，但以下也在本发明的范围中：电容元件可以例如以布置在卡体CB的顶部表面和底部表面上的导电材料的形式包括在卡体CB上，并且可以与增益天线的BA的自由端8、9电连接。铁氧体元件（片区或层）可以在耦合器线圈的区域中结合在卡体CB上。

准偶极增益天线BA旨在与天线模块AM一起工作，在无接触模式下工作，所述天线模块AM包括但不限于DIF模块，并且还包括具有各自的“芯片上”天线（例如在US6373447中公开的）的半导体芯片。

增益天线BA的外线圈OW和内线圈IW应具有彼此大致相同的匝数（如各2-3匝），具有彼此相同的长度（如1200mm）和彼此基本上相同的节距，并且要在其大部分周长上彼此的间隔尽可能地小。外线圈OW和内线圈IW可以以彼此相同的“旋转方向”（顺时针或逆时针）定向（或显现出彼此相同的“方式”）。自然能对这些参数（长度、节距、间距、方向）的任一作出改变，其中一些在本申请中讨论。

图2A示出了天线模块AM是如何可相对于增益天线BA定位以与其电感耦合的非限制性示例。天线模块AM包括DIF芯片模块CM和用于无接触模式的模块天线MA，以及用于接触模式的接触垫CP。天线模块AM被示出为矩形，但也可以是圆形的。在天线模块AM中的模块天线MA也可以是矩形或或圆形的。

在这个示例中，天线模块AM被示出为设置（在智能卡中定位）成使得模块天线MA的四个侧边中的至少一个仅与增益天线BA的内线圈IW的至少一些线匝相重叠，以使得前者与后者有效地耦合（优选没有与任何外线圈相重叠）。可替换地，天线模块AM，特别是其模块天线MA，可以与增益天线BA的外线圈OW而非内线圈IW相重叠。然而，重要的是，天线模块AM，特别是其模块天线MA，不同时与内线圈IW和外线圈OW相重叠。

天线模块AM的布置（其模块天线MA与双线圈卡天线CA物理重叠并与双线圈卡天线CA直接耦合）与US6378774（Toppan）和US2009/0152362（Assa Abloy）形成鲜明对比，US6378774（Toppan）和US2009/0152362（Assa Abloy）除双线圈卡天线外都依赖于单独的耦合线圈以实现与模块天线的耦合。本发明的这一直接耦合特征可归因于：内线圈IW与外线圈OW的连接方式使得它们被“反相”，以及模块天线MA仅与内线圈和外线圈中的一个相重叠。

增益天线（BA）与耦合线圈（CC）

NL9100347（1992年，Nedap）公开了具有如图1布置的以下元件的非接触卡：（1）集成电路（geintegreerde schakeling）；（2）电子电路（electronische schakeling），（3）变压器（translormator）;（4）芯材（kernmateriaal）；（5）冷凝器（condensator）；（6）初级线圈（primaire spoel）；和（7）天线线圈（antennespoel）。

如Nedap专利的图1所示出的，电子电路（2，相当于本申请的芯片CM）与第一线圈（3，相当于本申请的模块天线MA）连接。第二线圈（6，相当于本申请的耦合线圈CC）与主天线（1，相当于本申请的卡天线CA）连接。第一线圈（3，MA）在芯材（4）的辅助下与第二线圈（6，CC）耦合。

US5955723（1999年，siemens）公开了一种非接触式芯片卡。数据载体构造包括半导体芯片（1）。第一导体回路（小线圈，2）连接到半导体芯片并具有至少一个线圈，其横截面面积大体与半导体芯片的尺寸相当。至少一个第二导体回路（大线圈，3）具有至少一个线圈和形成第三环（4）的区域，所述线圈的横截面面积大体具有数据载体构造的尺寸，所述区域大体具有第一导体回路的尺寸。第三环（4）将第一导体回路（2）和所述至少一个第二导体回路（3）彼此耦合。第（2）导体回路和第三（4）导体回路基本上同心地布置。图3示出连接至半导体芯片（1）的小导体回路（2）和大导电环（3）之间的耦合区域的另一个可能的构造。在这种情况下，耦合区域具有曲折路径，以便使得所获得耦合区域的长度尽可能长。

US8130166（2009/0152362;Assa Abloy）公开了一种用于应答器的耦合装置，其是由具有中心部分和两个端部分的连续导电路径形成，中间部分形成至少一个小的盘绕件，用于与应答器装置电感耦合，末端部分各形成一个大的盘绕件，用于与读取器装置电感耦合，其中，所述小盘绕件比大盘绕件显示更大的节距，并且其中连续路径的两个末端松动，使得耦合装置形成开电路。

如从上述（Nedap公司，siemens，Assa Abloy）可知，以下是众所周知的：通过将与芯片模块CM连接的第一线圈（本申请称为模块天线MA）耦合至与增益天线BA连接的第二线圈（在本申请中称为耦合线CC）而将集成电路（本申请称为芯片或芯片模块CM）与卡基底（本申请称为卡体CB）上的天线元件（以下简称为卡天线CA或增益天线BA）相耦合。

具有耦合线圈CC的准偶极子增益天线

图3示出增益天线BA，其包括外线圈OW和内线圈IW，二者均基本上绕卡体CB的周边延伸。内线圈和外线圈的每一个都具有内端（IE）和外端OE。关于外线圈OW和内线圈IW，图3的增益天线BA可以是基本上与图2A的增益天线BA相同。然而，在图3的增益天线中，外线圈OW的外端OE（b）与内线圈IW的内端IE（e）通过耦合线圈CC连接。（就此而言，耦合线圈CC可以被看作是“代替”图2A的跳线“j”，所述跳线“j”使b/7和e/10之间电连接。）外线圈OW的内端IE(a)和内线圈IW的外线圈OE（f）可以不被连接,作为“自由端”。（比较图2A中的8、9）包括外线圈OW、耦合线圈CC和内线圈IE的整体增益天线BA是开电路，可以被称为“准-偶极”，外线圈OW构成偶极子的一极，内线圈IW构成偶极子的另一极，中心由耦合线圈CC供给。

可以使用绕（在内侧）卡体CB（或由例如热塑性塑料形成的镶嵌基底或者数据载体基底）的外周（周边）设置（如超声接合）的绝缘离散铜线来形成增益天线BA。增益天线BA包括外线圈OW（或线圈，D）和内线圈IW（或线圈，D），并且还包括耦合线圈CC，尽管已经说明所有这些不同线圈元件的“端部”，但是，所有这些线圈都可以由被放置在卡体CB上或嵌入在卡体CB中的连续的长度的金属丝（如80μm的自接合线）形成。更具体地说，

-外线圈OW（比较图1A中的D）可形成为具有一定数量（如2-3）的匝数并具有点“a”处的内端IE和点“b”处的外端OE的盘绕件。外线圈OW靠近（基本上位于）卡体B的周边（外周）处。外线圈OW的内端IE（“a”）是自由端。

-耦合线圈CC可形成为具有一定数量（如约10）的匝数并具有两端“c”和“d”的盘绕件。端部“c”可以是外端OE或内端IE，端部“d”的可以是内端IE或外端OE，如关于图3A、3B、3C、3D中的实施例所说明的。耦合线圈CC被设置在卡体CB的内部部分，远离周边，并且在图3中仅大体以数根虚线示出。

-内线圈IW可形成为具有一定数量（如2-3）的匝数并具有内端IE“e”和外端OE“f”的盘绕件。内线圈IW靠近（基本上位于）的卡体B的周边处，在外线圈之内。内线圈IW的外端OE（“f”）是自由端。在图3中，为清楚起见，以虚线示出内线圈IW。

-外线圈OW的内端IE是“自由端”，因为其没有被连接。类似地，内线圈IW的外端OE是未被连接的“自由端”。

外线圈OW、耦合线圈CC和内线圈IW可以使用传统的金属丝嵌入技术形成为连续的结构。应当理解，提及连接到外线圈（OW）和内线圈（IW）的端部的耦合线圈CC不应当被解释为暗示耦合线圈CC是具有端部的单独实体。相反，在形成外线圈OW、耦合线圈CC和内线圈IW的一个连续结构的情况下，“端部”可以被解释为是指与实际的端部相对应的位置，术语“连接到”在此上下文中被解释为“相接续”。

卡体CB的尺寸可以是大约54mm x86mm。增益天线BA的外线圈OW的外部尺寸可以是大约80×50mm。用于形成增益天线BA的金属丝可具有大约100μm（包括但不限于至80mm、112μm、125μm）的直径（d）。

如图所示，内线圈IW可设置在外线圈OW内，设置在卡体CB（或多层镶嵌基底的层）的给定表面上。可选地，增益天线BA这两个线圈可布置在卡体CB的相对的表面上，彼此基本对准（在此情况下，所述两个线圈是“顶部”线圈和“底部”线圈，而非“外”线圈和“内”线圈。增益天线BA的两个线圈可以紧邻地耦合，以便其中的感应电压可以具有彼此相反的相位。耦合线圈CC可以与外线圈和内线圈一样在卡体CB的相同的表面上。

增益天线BA的外线圈OW和内线圈IW的各匝之间可以具有0.2mm（200μm）的节距，从而在相邻匝的外线圈OW或内线圈IW之间导致约一个金属丝直径的空间。耦合线圈CC的各匝之间的节距可以大体等于或小于（换言之，不大于）外线圈OW和内线圈IW中的至少之一的各匝之间的节距，例如0.15mm（150μm），在耦合线圈（CC）的相邻匝之间导致小于一个金属丝直径的空间。自接合的铜丝可以被用于增益天线BA。外/内线圈OW/IW和耦合线圈CC的节距都可以是金属丝的直径（或导电迹线或轨迹的宽度）约2x（两倍），在盘绕件相邻匝之间导致1个金属丝直径（或迹线宽度）的空间。外线圈OW和内线圈IW的节距可以基本上彼此相同，或者它们可以彼此不同。

以下在本发明的范围之内：能在给定的区域内容纳耦合线圈CC的更多的金属丝线匝，例如，通过将两“圈”金属丝以上下叠置（如果必要，其间具有绝缘膜）的方式铺设在限定用于耦合线圈CC的线匝的区域的激光烧蚀的沟槽中而容纳耦合线圈CC的更多的金属丝匝数。

其上形成有增益天线BA的基底或卡体CB可以由第一制造商制备并构成中间产品（所述中间产品不带天线模块AM，可以被称为“数据载体部件”）。随后，第二制造商可以在卡体CB中在耦合线圈CC的内部（参照图4）磨制（或以其它方式形成）凹陷，并将天线模块AM（具有其模块天线MA）安装在凹陷中。（当然，由第一制造商提供的数据载体部件可以具有已形成的凹陷。）

在图3中，没有使出耦合线圈CC的细节，仅通过数根虚线来表示。图3A-3D阐释其构造的某些细节以及其是如何与外线圈和内线圈连接的。

图3A-3D示出了增益天线BA的各种实施例，尤其是耦合线圈CC元件的各种构造。描述如下：开始在点“a”处铺设天线金属丝，并继续铺设至点“b”、“c”、“d”、“e”和“f”，在这种情况下，外线圈OW和内线圈IW都呈现出顺时针CW方向。如果金属丝在点“f”处开始铺设并完成于点“a”，则外线圈OW和内线圈IW都呈现出逆时针方向。耦合线圈CC的旋转方向（顺时针或逆时针）的可以与外线圈OW和内线圈IW的旋转方向相同（图3B、3C）或相反（图3A、3D）。

应当理解，增益天线BA可以使用加成工艺（例如将导电材料印刷到基底CB上）或减成工艺（例如将导电材料从基底CB蚀刻掉）由金属丝之外的材料制成。对于这样的非金属丝天线，虽然可以是没有实际方向（例如铺设或嵌入金属丝所固有的方向（铺设金属丝，从一端到另一端铺设金属丝的前进轨迹）），但所得的增益天线BA的盘绕件元件OW、IW、CC仍可呈现出顺时针CW或逆时针方向CCW的“虚拟旋转方向”（或取向），其可通过与铺设电线作类比来确定。（对于诸如依序进行的喷墨印刷的加成工艺，所述方向实际存在。）可以通过遵循从“a”到“f”或从“f”到“a”的图案来确定所述“方向”。

如本申请所使用的，“节距”可以指线圈（OW、IW）或耦合线圈（CC）的被铺设的金属丝的相邻匝之间的中心到中心（CC）的平均距离。（或者，类似地，通过加成工艺或减成工艺制成的相邻导电迹线之间的中心到中心的距离）。应当理解，在制造（包括诸如层叠的后续的制造步骤的结果）过程中，金属丝的节距可以变化或有所改变，如+/-5％或更多。并且，经过角落（例如在矩形盘绕件中）附近时，节距可能有些不确定。还应当理解，线圈（OW、IW）或耦合线圈（CC）的节距可以局部（例如在自由端“a”和“f”处）非经意地改变（通常是增加）以适应制造工艺（例如开始和结束嵌入金属丝）等。“节距”可以指线圈相邻匝之间的初始（铺设时）或最终（层叠后）的距离（中心到中心）。

图3A示出了增益天线BA（图3）的相关部分，并示出了通过以下铺设增益天线BA：

-在点“a”（未示出，参见图3）处开始铺设，点“a”是外线圈OW的内端IE，开始沿顺时针（CW）方向在卡体的外周附近（刚好在外周之类内）铺设数匝金属丝，所述数匝金属丝向外盘绕直至点“b”，所述点“b”是外线圈OW的外端OE;

-在点“b”处，将金属丝向内朝向卡体CB的内侧引导到作为耦合线圈CC的外端OE的点“c”，如果有必要跨越外线圈OW的已经铺设的线匝;

-从点“c”继续沿逆时针CCW方向铺设数匝金属丝，所述金属丝向内盘绕至点“d”，所述点“d”是耦合线圈CC的内端IE;

-在点“d”处，将金属丝向外朝向卡体CB的外周引导到点“e”，点“e”是内线圈IW的内端IE;以及

-从点“e”继续沿顺时针CW方向铺设数匝金属丝，所述金属丝向外盘绕至点“f”（未示出，参加图3），所述点“f”是内线圈IW的外端OE。

所产生的外线圈OW和内线圈IW具有彼此相同的旋转方向（CW）。耦合线圈CC从外到内铺设，从其外端OE（c）向内盘绕至其内端IE（d），具有与外线圈OW和内线圈IW的旋转方向（CW）相反的旋转方向（CCW）。

图3B示出了增益天线BA（图3）的相关部分，并示出了通过以下铺设增益天线BA：

-在点“a”（未示出，参见图3）处开始铺设，点“a”是外线圈OW的内端IE，开始沿顺时针（CW）方向在卡体的外周附近（刚好在外周之类内）铺设数匝金属丝，所述数匝金属丝向外盘绕直至点“b”，所述点“b”是外线圈OW的外端OE;

-在点“b”处，将金属丝向内朝向卡体CB的内侧引导到作为耦合线圈CC的外端OE的点“c”，如果有必要跨越外线圈OW的已经铺设的线匝;

-从点“c”继续沿顺时针CCW方向铺设数匝金属丝，所述金属丝向内盘绕至点“d”，所述点“d”是耦合线圈CC的内端IE;

-在点“d”处，将金属丝向外朝向卡体CB的外周引导到点“e”，点“e”是内线圈IW的内端IE;以及

-从点“e”继续沿顺时针CW方向铺设数匝金属丝，所述金属丝向外盘绕至点“f”（未示出，参加图3），所述点“f”是内线圈IW的外端OE。

所产生的外线圈OW和内线圈IW具有彼此相同的旋转方向（CW）。耦合线圈CC从外到内铺设，从其外端OE（c）向内盘绕至其内端IE（d），具有与外线圈OW和内线圈IW的旋转方向（CW）相同的旋转方向（CW）。

图3C示出了增益天线BA（图3）的相关部分，并示出了通过以下铺设增益天线BA：

-在点“a”（未示出，参见图3）处开始铺设，点“a”是外线圈OW的内端IE，开始沿顺时针（CW）方向在卡体的外周附近（刚好在外周之类内）铺设数匝金属丝，所述数匝金属丝向外盘绕直至点“b”，所述点“b”是外线圈OW的外端OE;

-在点“b”处，将金属丝向内朝向卡体CB的内侧引导到作为耦合线圈CC的内端IE的点“c”，如果有必要跨越外线圈OW的已经铺设的线匝;

-从点“c”继续沿顺时针CW方向铺设数匝金属丝，所述金属丝向外盘绕至点“d”，所述点“d”是耦合线圈CC的外端OE;

-在点“d”处，将金属丝向外朝向卡体CB的外周引导到点“e”，点“e”是内线圈IW的内端IE;以及

-从点“e”继续沿顺时针CW方向铺设数匝金属丝，所述金属丝向外盘绕至点“f”（未示出，参加图3），所述点“f”是内线圈IW的外端OE。

所产生的外线圈OW和内线圈IW具有彼此相同的旋转方向（CW）。耦合线圈CC从内到外铺设，从其内端IE（c）向外盘绕至其外端OE（d），具有与外线圈OW和内线圈IW的旋转方向（CW）相同的旋转方向（CW）。

图3D示出了增益天线BA（图3）的相关部分，并示出了通过以下铺设增益天线BA：

-在点“a”（未示出，参见图3）处开始铺设，点“a”是外线圈OW的内端IE，开始沿顺时针（CW）方向在卡体的外周附近（刚好在外周之类内）铺设数匝金属丝，所述数匝金属丝向外盘绕直至点“b”，所述点“b”是外线圈OW的外端OE;

-在点“b”处，将金属丝向内朝向卡体CB的内侧引导到作为耦合线圈CC的内端IE的点“c”，如果有必要跨越外线圈OW的已经铺设的线匝;

-从点“c”继续沿逆时针CCW方向铺设数匝金属丝，所述金属丝向外盘绕至点“d”，所述点“d”是耦合线圈CC的外端OE;

-在点“d”处，将金属丝向外朝向卡体CB的外周引导到点“e”，点“e”是内线圈IW的内端IE;以及

-从点“e”继续沿顺时针CW方向铺设数匝金属丝，所述金属丝向外盘绕至点“f”（未示出，参加图3），所述点“f”是内线圈IW的外端OE。

所产生的外线圈OW和内线圈IW具有彼此相同的旋转方向（CW）。耦合线圈CC从内到外铺设，从其内端IE（c）向外盘绕至其外端OE（d），具有与外线圈OW和内线圈IW的旋转方向（CW）相反的旋转方向（CCW）。

天线模块AM可被安装在卡体CB上，使得其模块天线MA紧邻耦合线圈CC以与其耦合。天线模块AM可设置为：其模块天线MA与耦合线圈CC重叠，或者其模块天线完全在耦合线圈CC的内部，或者完全在耦合线圈CC内。天线模块AM可安装在卡体CB上的研磨腔中，使得其模块天线MA可以与耦合线圈CC基本在同一平面中。模块天线MA可以与耦合线圈CC在不同的水平上（不共面）。

天线模块AM的模块天线MA的也可以是沿顺时针旋转方向货逆时针旋转方向卷绕的金属丝线圈。模块天线可以与耦合线圈CC具有相同的旋转方向（CW或CCW）。模块天线可以与耦合线圈CC具有相反的旋转方向（CW或CCW）。模块天线可以与外线圈OW和/或内线圈IW具有相同的旋转方向（CW或CCW）。模块天线可以与外线圈OW和/或内线圈IW具有相反的旋转方向（CW或CCW）。

应注意，NL9100347和US5955723都描述了具有“给定尺寸“的2个线圈。例如线圈1及3（线圈1在芯片上，线圈3的卡），NL9100347和US5955723也说明线圈1及3彼此同心并允许耦合。在本申请所描述的布置中，线圈（MA、CC）并不限于具有相同的尺寸，也不限于被同心地定位。

在铺设增益天线BA的金属丝（或使用任何种类的加成工艺或减成工艺制造天线元件OW、CC、IW的导电路径）的过程中，显而易见的是，在金属丝（或导电路径）可能需要在几个位置跨越所述金属丝。对于包括金属丝的增益天线BA，金属丝可以是绝缘的，典型的是自接合金属丝。对于导电通路，适当的绝缘或钝化层或膜可用于协助跨跃。

增益天线BA实施例与siemens'723和Assa'166的比较

在US5955723（siemens）中，增益天线包括大线圈/导体回路3（对比外线圈OW和内线圈IW）和较小的导体回路4（对比耦合线圈CC）。无论是大回路3或较小的回路4都没有呈现出任何“旋转方向”，这是因为对每个回路仅仅示出一匝，并且没有自由端（对比图3中的BA的外线圈OW的内端IE和内线圈IW的外端OE）。

在US8130166（Assa Abloy）中，增益天线具有自由端（13）和（13'），并包括设置在卡体外周附近的外线圈（11）和内线圈（11'），以及设置在卡体内部的耦合线圈（12）。与本发明的某些方面相类似，US8130166（Assa Abloy）至少在以下方面存在不同点:

图3A、3B、3C、3D的实施例在以下方面与US8130166不同：

-外线圈OE的内端IE和内线圈IW的外端OE是自由端（图3A、3B、3C、3D）。

-耦合线圈CC从内端IE向外端OE铺设（图3C、3D）

-耦合线圈CC的旋转方向与外线圈OW和内线圈IW（图3A、3D）的旋转方向相反。

-耦合线圈CC的节距可以小于或等于外线圈OW或内线圈IW的节距，且其可具有比外线圈OW或内线圈IW更多匝的金属丝。

在上述的变型例（被称为“3E”）中，增益天线BA可以包括外线圈OW和内线圈IW（两个外部部分），其以US8130166的方式彼此连接（外线圈的外端和内线圈的内端是自由的，或“脱开”的），耦合线圈（中央部）形成为具有与外部部分相反的旋转方向。

在上述的另一变型例（被称为“3F”）中，增益天线BA可以包括外线圈OW和内线圈IW（两个外部部分），其以US8130166的方式彼此连接，或彼此连接成准偶极子（如在图2中），耦合线圈（中央部）示出等于或小于外部部分的节距的节距。

耦合线圈CC可以具有约10个匝，并且外线圈OW和内线圈IW可仅具有约2-3匝（例如至少1，不大于4）。外线圈OW、内线圈IW以及耦合线圈CC匝数的实际匝数可以根据应用来确定。但是总体来说，耦合线圈CC的匝数可以比外线圈OW或内线圈IW的任一的匝数越多。这个特征被称为“3G”。这个特征被称为“3G”。

铁氧体材料可被设置在卡体CB的不同位置，以增强本申请所考虑的各种电感耦合。

US8130166（Assa Abloy）和本发明的实施例之间的一些进一步的对比

传统的天线模块（AM）可以与本申请所公开的增益天线（BA）及其修改一起使用。已经提到，天线模块（AM）可以设置在卡体（CB）中，例如设置在研磨凹陷（参照图1A）中，以便其模块天线MA基本与耦合线圈CC重叠，或者在耦合线圈CC内，与耦合线圈CC在同一平面或在与耦合线圈CC不同的水平上。参见，例如，US6378774（2002年，Toppan），通过引用将其整体并入于此。

图4示出了卡体CB的一部分，所述卡体CB具有用于接收天线模块AM的凹陷。耦合线圈CC被示出为包围凹陷。当天线模块AM安装在凹陷中时，模块天线MA将被设置在耦合线圈CC的内部中（换言之，耦合线圈CC可以围绕天线模块AM和其模块天线），模块天线MA可以与耦合线圈CC基本在同一平面中。即，例如，与US6378774（2002年，Toppan）的图3B对比（其中连接到芯片（6）的线圈（8）设置耦合线圈（3）的上方）。在图4中，为了说明的清楚起见，仅示出增益天线BA和卡体CB的一部分，类似于在图3A-3D中仅示出增益天线BA的部分。

虽然已经以有限数量的实施例描述了本发明，但这些不应被解释为对本发明的（多个）的范围的限制，而是作为某些实施例的示例。根据本申请阐释的公开，本领域技术人员可以设想也在本发明的范围内的其它可能的变型、修改和实施方式。

Claims (15)

1.一种数据载体部件，包括：

基底（CB），其具有至少一个表面和周边;和

增益天线（BA），其设置在所述基底（CB）的至少一个表面上并绕该基底（CB）的周边延伸,

其中，所述增益天线（BA）包括具有外端（b）和内端（a）的外线圈（OW）和具有外端（f）和内端（e）的内线圈（IW）;以及

耦合线圈（CC）,其设置在所述卡体（CB）上并具有两个端部（c，d）,所述两个端部中的一个与外线圈（OW）连接，另一个与内线圈连接（IW）;

其特征在于：

所述耦合线圈（CC）的一个端部（c）与所述外线圈（OW）的外端（b）连接;

耦合线圈（CC）的另一端（d）与所述内线圈（IW）的内端（e）连接;以及

所述外线圈（OW）的内端(a)和所述内线圈（IW）的外端（f）的未被连接。

2.根据权利要求1所述的数据载体元件，其中：

所述外线圈（OW）和所述内线圈（IW）通过耦合线圈（CC）彼此反相连接。

3.根据权利要求1所述的数据载体元件，其特征在于：

所述外线圈（OW）、所述内线圈（IW）或所述耦合线圈（CC）的每一个的旋转方向是选自顺时针（CW）或逆时针（CCW）的第一旋转方向和相反的第二旋转方向;

所述外线圈（OW）和所述内线圈（IW）中的至少一个呈现出相反的两个旋转方向中的第一旋转方向;以及

所述耦合线圈（CC）呈现出相反的两个旋转方向的第二旋转方向。

4.根据权利要求1所述的数据载体元件，其特征在于：

所述耦合线圈（CC）的一个端部（c）是其外端（OE）。

5.根据权利要求1所述的数据载体元件，其特征在于：

所述耦合线圈（CC）的另一端（d）是其外端（OE）。

6.根据权利要求1所述的数据载体元件，其特征在于：

所述外线圈（OW）具有数个线匝;

所述内线圈（IW）具有数个线匝;以及

所述耦合线圈（CC）的线匝数大于所述外线圈（OW）与所述内线圈（IW）中的至少一个的线匝数。

7.根据权利要求1所述的数据载体元件，其特征在于：

所述外线圈（OW）具有第一节距;

所述内线圈（IW）具有第二节距，以及

所述耦合线圈（CC）具有第三节距，所述第三节距不大于所述第一和第二节距中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的数据载体元件，还包括：

天线模块（AM），其包括：至少一个芯片或芯片模块（CM）和模块天线（MA），所述模块天线设置在卡本体（CB）中，使得所述模块天线（MA）与所述耦合线圈（CC）电感耦合。

9.根据权利要求8所述的数据载体元件，其中：

所述模块天线（MA）被设置在所述耦合线圈（CC）内。

10.根据权利要求8所述的数据载体元件，其特征在于：

所述天线模块（AM）被设置在所述卡体（CB）的凹陷中，使得所述模块天线（MA）与所述耦合线圈（CC）基本上共面。

11.一种改进外部读取器和数据载体之间的RF耦合的方法，所述数据载体包括基底（CB）；在所述基底（CB）上的增益天线（BA），所述增益天线包括绕所述基底（CB）的周边设置的外线圈（OW）和内线圈（IW）；和连接至所述外线圈（OW）和所述内线圈（IW）的端部的耦合线圈（CC）；以及天线模块（AM），所述天线模块具有RFID芯片（CM）和在所述基底（CB）上的模块天线（MA），所述方法的特征在于：

将所述增益天线（BA）构造为具有彼此反相连接在一起的外线圈（OW）和内线圈（IW）的准偶极天线。

12.如权利要求11所述的方法，其中：

所述外线圈（OW）具有外端（b）和内端（a）;

所述内线圈（IW）具有外端（f）和内端（e）;

所述内线圈（IW）的内端（e）通过耦合线圈（CC）与所述外线圈（OW）的外端（b）连接；以及

所述外线圈（OW）的内端（a）和所述内线圈（IW）的外端（f）未被连接。

13.如权利要求11所述的方法，其中：

所述外线圈（OW）、内线圈（IW）和耦合线圈（CC）被形成为盘绕件，每个均呈现出限定为顺时针方向（CW）和逆时针方向（CCW）的相反的两个旋转方向的一个；

所述外线圈（OW）呈现出两个旋转方向中的第一旋转方向;

所述内线圈（IW）呈现出两个旋转方向的所述第一旋转方向；以及

所述耦合线圈（CC）呈现出两个旋转方向中的与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向。

14.如权利要求11所述的方法，其中：

所述外线圈（OW）具有节距;

所述内线圈（IW）具有节距，所述内线圈的节距与所述外线圈的节距基本相同；以及

所述耦合线圈（CC）具有节距，所述耦合线圈的节距不大于所述外线圈（IW）和所述内线圈（IW）的节距。

15.如权利要求11所述的方法，其中：

所述外线圈（OW）具有一定的线匝数;

所述内线圈（IW）具有与所述外线圈（OW）的线匝数基本相同的线匝数;以及

所述耦合线圈（CC）的线匝数大于所述外线圈（OW）与所述内线圈（IW）的线匝数。