CN1267382A - 至少有两个线圈装置的用于传送数据和/或能量的芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及至少有两个线圈装置(2,3)的芯片,用一个记录—阅读仪(终端)作无接点或有接点(1)的各种数据和/或能量的传输。第一个线圈装置(2)的线圈之一,是用于近区的线圈;第二个线圈装置(3)的线圈之一是用于远区的线圈。一个电子装置可根据不同的物理性能,如相位差和/或频率差和/或振幅差和/或能量差来区分不同的线圈装置(2,3)。在电子装置(6)的第一部件(4)中产生一个立体信号(S1),如果远区线圈(3)和近区线圈(2)同时位于一个电磁交流场,并经远区线圈的能量馈给为足够大,则该信号假定为第一个特性值(A1)。在远区线圈(3)和近区线圈(2)之间于电磁交流场中的区别系以相位差和/或频率差和/或振幅差和/或能量差的形式被利用,以便产生立体信号(S1)的第二个特性值(A2)。如果远区线圈(3)和近区线圈(2)之间,在电磁交流场中的区别消失,则其结果为立体信号(S1)滞留或它假定为第三个特性值(A3)。在这两种情况下,芯片与其周围可保持使用有限的功能,一直保持到从远区线圈(3)入射的能量容许为止。而当存在有第二个值(2)的立体信号(S1)时,可利用有限功能之外的附加功能,这样芯片在利用立体效应之下根据近或远的运用,完成各种功能。

Description

至少有两个线圈装置的用于传送数据和/或能量的芯片
技术范围：
根据权利要求1的主要概念，本发明涉及至少有两个线圈装置的芯片，用一个记录—阅读仪(终端)作无接点或有接点(1)的各种数据和/或能量的传输。其中第一个线圈装置的一个或多个线圈是用于近区(近区线圈或立体线圈)的线圈，第二个线圈装置的一个或多个线圈是用于远区(远线线圈)的线圈，一个电子装置与线圈装置或接点相连接，它适用于区分相应的各种物理特性如相位差和/或频率差和/或振幅差和/或能量差的各种不同线圈装置。
技术水平和存在的问题：
目前越来越倾向采用无接点芯片，使能量和数据无接点地与其周围交换，如果它们在一个电磁场中，该场由一个终端线圈中产生。芯片和终端之间的距离，通常可为几个毫米(近区，紧密耦合，在ISO 10536中说明)至15厘米(远区，遥远耦合，在ISO 14443中说明)。这种芯片存在这样一个问题，即它们没有经间距插入终端(用户未觉察)就可在其存储器中被改变。
通过DE 43 27 334 C1了解到，芯片能区分近区和远区或非近区。两个信号之间的相位差作为近区和远区标志，对其检测最适用的是在ISO 10536中说明的那种线圈。也可以在芯片上组合如ISO 14 443和ISO 10 536中说明的线圈装置。另外也可以在芯片上备有接点。用这些不同的通信组件(参照ISO 14 443，ISO 10 536和接点的线圈)，芯片可用不同的方式与其周围交换数据和能量。为了安全起见，在终端的近区中区分芯片的使用，例如推入到一缝隙，由此在远区中被区分。如果芯片被插入到一终端的缝隙，并位于被保护的终端之内，例如，表示钱额的数据本该单独地才能被负载。也就是应该杜绝，芯片上固定的存储区域或芯片的固定功能经线距被激活时，用户未察觉。从DE 43 27 334 A1也许能获悉，表示芯片和终端之间的近区其信号是如何产生的。但是关于远区、近区、和接点线圈之间的共同作用没有任何说明。
通过DE 39 35 364，知道了芯片的其他方面，它自身区分芯片中接点运用和无接点运用的功能。这里也无法区分以不同线距表征的各种功能级。
根据本发明上面所述概念，从DE 195 09 517 C1知道了一种有卡终端机的装置，用来传输(经电磁波)能量和数据给芯片，在此由各种卡终端机发射的电磁波以一个或多个物理指标，如振幅、频率、相位、能量密度、空间方向、电场或磁场分量被区分开来。为了接收电磁波，芯片有一个电子电路，该电路按它们的物理指标来分析波，并根据结果激活电路的各功能部分，然后根据电路各激活功能部分的特殊功能进行能量和数据的交换。
通过DE 42 05 827 A1知道一种芯片，用一个终端作无接点及双向传输能量和数据，它包括一微处理机、一个存储器和一个近区用的线圈、一个远区用的电磁振荡电路、一只能量存储器和一个手动开关。在触动开关时，引起振荡电路的编码遥控电磁交流场作数据传输到存储器(或从存储器)。
技术任务：
本发明的基本任务是，创造一种所提及的芯片，该芯片利用立体效应借助近区和/或远区的指示来控制芯片或其零件的各种不同功能。
本专利解决方法的描述和其优点：
本发明的任务是解决a)在电子装置的第一部分中产生一个立体信号(S1)，此信号假定为第一个特性值(A1)，条件是如果远区线圈和近区线圈同时在一电关交流场中，并且能量存储足以经远区线圈所用，从而激活电子装置或至少其第一部分；b)这时以相位差和/或频率差和/或振幅差和/或能量差的形式利用电磁交流场中远区和近区线圈之间的差，以便产生立体信号(S1)的第二个特性值(A2)；c)如果远区线圈和近区线圈之间在电磁交流场中的区别消失，则其结果为立体信号S1滞留或假定为另外第三个特性值(A3)，在这两种情况下，芯片与其周围可保持使用有限的功能，一直保持到从远区线圈入射的能量容许为止；d)当存在有第二个特性值(A2)的立体信号(S1)时，可利用超出有限功能的附加功能。
本发明有利之处，是可以借助近区和/或远区的指示来控制芯片的功能，并且这时可利用立体效应或由此被创造的立体信号。因此，可以借助近区或远区的功能通过接触存储器或存储器部件，激发各种不同的安全级。
在另一种结构中，当存在第一个值(A2)的立体信号(S1)和经过近区线圈有足够的能量馈入时，电子装置或芯片的第一部分占有对所有其他部件或电子部件的优势，这样它可以有选择地接通或断开其他的部件或电子部件和/或激发或停止其他部件或电子部件中的固定功能。
对有接点的芯片而言，如存在第一或第二或第三值(A1，A2，A3)的立体信号时，则经接点的通信被中断和/或借助相应的立体信号(S1)被控制。
另外第二个电子部件直接与近区线圈相连接，它用电子装置和/或其第一个部件中的方式支配经近区线圈进入的信号，就如它对经接点输入的信号可作对照的那样，例如整流，这样另外第二个部件所执行的功能，如同它在经接点输入信号可执行的功能一样。
有利之处至少备有另外第三个电子部件，该部件当存在各种不同值(A1，A2，A3)的其中一个值时或立体信号(S1)滞留时，发射出一个人可觉察的光或声信号，这样芯片的使用者就可区分各种不同的功能。
此外，远区线圈和/或近区线圈至少有一个部件，可作为电容器使用，同样用于传送数据和/或能量。这时在有接点的芯片中，单独备有近区线圈和/或电容器，在此立体信号(S1)假定为不同值(A1，A2，…An)，这些值各用于控制芯片电子装置的功能。
交替地经过远区线圈，和/或近区线圈交换能量和数据，和/或经过接点交换数据和能量是有利的，这时从接点进入的数据经过线圈给出和经线圈进入的数据经过接点给出。
在使用各种不同频率作为物理区分标志时，最好在近区线圈(2)接入一个不同于远区线圈(3)接入的频率，其时终端的相邻于近区线圈(2)定位的终端随另外一个频率振荡，而非终端的与远区线圈(3)相连接的那个线圈。
现简单说明本发明芯片的各个功能组元的方框图。
本发明实现的思路：
图1是本专利所描述芯片的各个部分的示意图。数字1表示接点区1或接点，它与电子装置6或芯片6相连接。芯片6主要由4和5两个部件组成。部件之间可通过箭头9交换数据和能量。在部件4中产生一个立体信号(S1)。部件5譬如可以装有一个存储器或各种存储器，也可装一个计算器。近区线圈或立体线圈2与第二个电子部件7相连接，该部件将信号或能量输入经近区线圈2作处理处，就如它们经接点1，提供给芯片6使用的那样。第二个电子部件7经通信线路10与芯片6的部件4进行通信。譬如属各种不同特性值的振荡电路的远区线圈3与芯片6连接。第三个电子部件8根据立体信号的A1，A2，A3不同值，给出声或光或其他形式的信号。
在部件4(芯片6的部件)中，产生一个立体信号S1。此立体信号S1可通过近区线圈2和/或远区线圈3的信号输入中的差给以产生。在线圈2，3中可关系到一种组合，该组合包含一个小的线圈，小线圈四周环绕着一个更大的线圈。这也可关系到在ISO 10536中描述的线圈装置，这时此线圈装置同样可置于一个更大的体积内。这样就能使远区中的两个线圈被相同的电磁场所通过，而近区中却相反，一个附加磁场被置有近区线圈2的地方精确定位。这也可通过下面来达到定位，即在一个终端中定位线圈，使线圈直接在近区线圈2附近将芯片推入终端而达到位置。通过这种装置保证了，近区线圈2，在远区中接收一个弱的信号，但在近区中收到一个强的信号。远区线圈3由于其功能，在远区中未受到干扰，因为近区线圈2的信号在远区中太弱。在近区中，例如通过不同的频率达到去耦。2，3两个线圈也可用它们的绕组互相连接，这样它们的信号和它们的能量接收各根据连接电路，也即是串联或并联达到增强或减弱。由于这种结构可以在第一只线圈装置2中得到与第二只线圈装置3相对的不同信号和能量。电磁连接入近区2和/或远区线圈3的区别，可借助电子装置6作电子分析，并能用立体信号S1的不同值被模拟。
如果近区线圈2同时与远区线圈3，在一个电磁交流场中，并且只要经过远区线圈3能量馈给足能激励芯片6或至少芯片6的4，5部件，则立体信号S1可假定为A1特性值。于是此第一个特性值A1发出信号，不仅是远区线圈3而且近区线圈2也接收到信号，这时芯片6的能量供给经过远区线圈3完全足够。这样就保证了，从无穷远区被带入到电磁波发射终端附近的芯片产生S1立体信号与A1值。芯片可执行如其通常按照ISO 14 443芯片中所具有的功能。
如果电子装置6和/或其部件4能表示远区线圈3和近区线圈2之间在电磁交流场中的区别，则信号S1假定为第二个特性值A2。电磁交流场中的区别，可在物理上被利用作为相位差、频率、振幅差或能量差或它们的组合。DE 43 27 334 C1仅说明相位差的利用，以便在近和远工作之间作指示。相位差可作为区分近和远工作的最佳判据，因为在远区中提供两个发射机，如两个线圈的振荡重叠。基于频率差和/或振幅差和/或能量差的电磁交流场中的区别最好不要用相同的方式。在所有这些情况中，可通过适当的措施，和经远区在近区线圈2和远区线圈3中产生一个信号差，该信号差伪装成近区工作。但根据本发明，可以将譬如不同于远区线圈3的另一频率接入近区线圈2。这种情况的发生，例如与终端中近区线圈2相邻的定位线圈系随着终端中与远区线圈3连接的线圈的另一个频率振荡。如果芯片6或部件4检测到一个频率差，则立体信号S1从第一个特性值A1转换为第二个特性值A2。一旦在近区线圈2和远区线圈3之间出现一个相位差，则发生相同的情况。
如果经近区线圈2和远区线圈3的输入之间，在电磁交流场中的区别消失，则立体信号S1也会滞留或应假定为另一第三特性值A3。当存在此第三个值A3时，电子装置6中得到信息，立体信号S1的第二个值A2已呈现，而不再存在。对芯片用户而言，这表示芯片曾在近场范围内，而现在不再在此范围内。有了这第三个值A3可以在电子装置6中控制各种不同的功能，这些功能有别于用A1或A2值被控制的功能。因而就保证了，功能受限制的芯片可保留使用虽如同经远区线圈3得到的足够入射能量为止。假如出现有A2值的立体信号时，则使保证所有附加功能在活动，超出A1和A3值中受限制的功能。各功能可以配置一定的安全级，这样用立体信号的A2给近区配置最高的安全级。
如果经近区线圈2有足够的能量馈入，也即近区连接足以供应给芯片6或部件4，则部件4可占有超过所有其他电子部分的优势。因为根据本发明的立体信号S1在此情况下具有A2值，则便保证当(和只有当)芯片位于终端的近区中时，最高的安全级才是活动的。这里的先决条件是，经近区线圈2的能量足以使电子装置6的部件4保持活动。在此情况下，可经电子装置4的部件4来决定，究竟是其他固定的芯片部分还是输入和输出被接通或断开。
主体信号S1用其A1，A2，A3三个值表示不同的状态。借助这些值可以决定，究竟是经过接点1仅作数据交换而继续通信还是经接点也供给能量使用或者是否断开接点。
第二个电子部件7直接与近区线圈2连接。在电子部件7中，信号和/或能量输入经近区线圈2以一种方式处理，即它们经接点1可与输入相比较。这样就保证了，电子装置6可以像接点工作时用不变的方式来完成经接点1通信所设计的所有功能。因而芯片6的部件5中的乘数能以同样方式获得经连接线路2，如同经过接点线路1的数据。
除了电子部件6或作为6的部件，还有第三个电子部件8，该部件借助立体信号S1的A1，A2，A3值发射光、声或其他的被人能觉察的信号。因觉察到不同的信号，使用户可以判断芯片工作在何种状态之中、其安全模式。有了这个信号，芯片用户可以测定，是否通过A2值在一封闭的终端中激活了最高的安全级。这可通过声信号得到，但第三个电子部件8也能以视觉指示，该指示包含在芯片上，在取出推入到终端之后显示出A2值曾被激活。这样用户可以直接看到，其芯片的最高安全级曾被激活。
如果在特殊的组态中缺乏远区线圈，则远工作仅在有限的形式中才可能。但如果芯片上具有附加的接点1，则可产生一个立体信号S1，该信号可假定为A1，A2，…An不同的值，这时A1，A2，…An值表征了接点功能或混合功能，也即不仅附有接点，也可无接点。
在测试时，可能富有意义的是，经过各条其他的输入和输出线路发射数据，该数据经线圈和/或接点进入。经这条线路可测试固定芯片部分的功能，这时经过区线圈2馈入数据，然后经接点1或远区线圈3(或反之)测试其他的处理及输出。
也可以至少局部地采用电容器，以替代近区线圈或立体线圈2和/或远区线圈3。在此情况下最好经这些电容器传输信号或数据，因为利用电场特性(电场的能量密度)经过电容器板传输能量并非与线圈耦合中经磁场密度传输能量都以同样的方式。
所有的电子电路部分，也就是电子装置6、电子装置6的第一部件4、电子装置6的第二部件5、第二个电子部件7和第三个电子部件8可集成在唯一的芯片6上，也可以将这些部件组成分立式的电路，功能上互相连接起来。
工业上的应用：
本发明的芯片至少有两个线圈装置，可以应用在工业上，借助近区和/或远区的指示控制这种芯片，并利用其立体效应。本发明的可用性尤其在于，当接触到芯片的存储器或存储部件时，借助近区或远区的功能激活各种不同的安全级，因而在利用立体效应下借助近或远的工作能使芯片执行各种功能。

Claims (9)

1.具有至少两个线圈装置(2，3)的芯片，用一个记录—阅读仪(终端)作无接点或有接点(1)的各种数据和/或能量的传输，这里第一个线圈装置(2)的一个或多个线圈(2)用于近区(近区或立体线圈)；第二个线圈装置(3)的一个或多个线圈(3)用于远区(远区线圈)；有一个电子装置(6)与线圈装置(2，3)和或许与接点(1)相连接，电子装置适用来区分对应于各种不同物理特性，如相位差和/或频率差和/或振幅差和/或能量差的各种线圈装置(2，3)，其特征在于，
a)在电子装置(6)的第一部件(4)中产生一个立体信号(S1)，如果远区(3)和近区线圈(2)，同时在一个电磁交流场中并且经远区线圈的能量馈给足以使电子装置(6)或至少其部件(4)激活，则立体信号假定为第一个特性值(A1)，
b)以相位差和/或频率差和/或振幅差和/或能量差的形式，利用远区线圈(3)和近区线圈(2)之间的电磁交流场中的差，以便产生立体信号(S1)的第二个特性值(A2)，
c)如果远区线圈(3)和近区线圈(2)之间，在电磁交流场中的区别消失，则其结果为立体信号S1滞留或假定为第三个特性值(A3)，在这两种情况中芯片与其周围可保持使用有限的功能，一直到从远区线圈(3)入射的能量容许为止，
d)而当存在有第二个特性值(A2)的立体信号(S1)时正与之相反，可利用有附加功能的芯片，超出有限功能的范围。
2.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，当存在具有第一个值(A2)的立体信号(S1)和经电子装置(6)第一部件(4)的近区线圈(2)，有足够的能量馈给时，对所有其他电子部件(5，7，8)占优势，因而可选择性地对其他电子部件(5，7，8)接通和断开和/或可激活或停止在其他的电子部件(5，7，8)中的固定功能。
3.如权利要求1所述的具有接点的芯片，其特征在于，当存在有第一或第二或第三值(A1，A2，A3)的立体信号(S1)时，经接点(1)的通信被断开和/或依靠相应的立体信号(S1)被控制。
4.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，第二个电子部件(7)直接与近区线圈(2)连接，经近区线圈(2)进入的信号，以电子装置(6)和/或其部件(4，5)的那种方式供线圈使用，如它们可与经接点(1)输入的信号作比较，例如整流，这样第二个电子部件(7)便执行功能，就如它们经接点(1)信号输入时也可执行的那样。
5.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，备有一第三个电子部件(8)，该部分在存在(A1，A2，A3)不同值的其中之一时或者立体信号(S1)滞留时发射一个被人可觉察的光或声信号，芯片使用者能区别各种功能方式。
6.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，远区线圈(3)和近区线圈(2)至少有一个部件，作为电容器使用，同样用于传输数据和/或能量。
7.如权利要求6所述的用接点(1)的芯片，其特征在于，仅具备近区线圈(2)和/或电容器，方体信号(S1)假定为各种不同的值(A1，A2，…An)，这些值各用于控制芯片电子装置(6)的功能。
8.如权利要求1所述的具有接点(1)的芯片，其特征在于，交替地经远区线圈(3)和/或近区线圈(2)交换能量和数据和/或经接点(1)交换数据和能量，这时从接点进入的数据经线圈(2，3)给出，和经线圈(2，3)进入的数据经接点(1)给出。
9.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，在使用各种不同频率作为物理的区分标志时，近区线圈(2)连接入一个不同于接入远区线圈(3)的另一频率，这里终端的与近区线圈(2)相邻的定位线圈，随着不同于终端的与芯片远区线圈(3)连接的那个线圈的频率而振荡。
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