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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die
kontaktlose Übertragung von Daten.
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Mobilgeräte
wie beispielsweise Mobiltelefone, Computer, Spielkonsolen, PDAs
oder Funkgeräte werden heutzutage mit erweiterten kontaktlosen Kommunikationsmöglichkeiten
ausgestattet. Eine mögliche kontaktlose Kommunikationsmöglichkeit
ist die so genannte Near Field Communication (NFC) zum kontaktlosen
Austausch von Daten. Mittels NFC können beispielsweise
Funktionen wie bargeldlose Zahlungen, Ticketing, Online-Unterhaltung
und Zugangskontrolle genauso realisiert werden wie die einfache Übertragung
von Bildern, Kontaktdaten, MP3-Dateien oder digitalen Berechtigungen
zwischen zwei Geräten. Bei den Geräten kann es
sich beispielsweise um ein Mobilgerät und ein fest installiertes
Kontaktlosleserterminal, kurz Readerterminal genannt, oder um zwei
Mobilgeräte handeln, die kontaktlos miteinander kommunizieren.
Mit Hilfe der NFC-Technologie können Nutzer, beispielsweise
mittels Mobiltelefon, Bezahlvorgänge kontaktlos tätigen. Dazu
wird das Mobiltelefon in den Lesebereich eines Readerterminals gehalten,
so dass der Betrag von einem Guthaben oder Konto abgebucht werden
kann. Die Bezahlfunktion wird hierbei in die SIM-Karte des Mobiltelefons
integriert. Die SIM-Karte verfügt dabei über die
für solche Transaktionen notwendige Sicherheitsarchitektur.
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Die
NFC-Technologie basiert auf bekannten kontaktlosen Verbindungstechnologien
wie beispielsweise auf dem aus dem Bereich der Chipkarten bekannten
Kontaktlosstandard ISO 14443, ISO 18092, ISO
15693, usw..
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NFC-Funktionen
in Mobilgeräten werden oftmals in einer steckbaren IC-Karte,
insbesondere einer Subscriber-Identity-Module(SIM)-Karte mit Kontaktlos-Funktionalität,
integriert. Anwendung findet hierbei hauptsächlich die
sogenannte Dual-Interface-SIM-Karte, welche für kontaktbehafteten
sowie kontaktlosen Betrieb ausgelegt ist. Für den kontaktbehafteten
Betrieb weist sie in der Regel acht Pins auf, um die ISO
7816-Schnittstelle zu unterstützen. Eine rein
kontaktlos arbeitende SIM-Karte wäre auch denkbar. Der
Vorteil von kontaktlosen Karten ist unter anderem, dass Kontaktierungsprobleme,
bedingt durch Verschmutzung oder Abnutzung der Kontakte, vermieden
werden.
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Es
ist bekannt, die Funktionalität einer kontaktlos arbeitenden
SIM-Karte über eine induktive Kopplung zu realisieren.
Wird die Antennenstruktur für die induktive Kopplung direkt
auf dem SIM-Kartenmodul aufgebracht, so können wegen der
vorhandenen geringen Abmessungen nur relativ kurze Antennenlängen,
im Vergleich zu den bekannten Smartkarten mit dem Formfaktor ID1,
aufgebracht werden. Diese kurzen Antennenlängen können
eine kontaktlose Kommunikation mit einem externen Gerät
erschweren.
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Aus
der
DE 10 2007
045 611 A1 ist ein System mit einer SIM-Karte mit Kontaktlos-Funktionalität bekannt,
welches eine aktive Kommunikationsschaltung zum Kommunizieren mit
einem externen Gerät aufweist, wobei die aktive Kommunikationsschaltung eine
erste drahtlose Schnittstelle zum Kommunizieren mit der SIM-Karte
und eine zweite drahtlose Schnittstelle zum Kommunizieren mit dem
externen Gerät aufweist.
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Bei
dieser Kommunikationsschaltung handelt es sich um eine aktive Schaltung.
Die aktive Kommunikationsschaltung weist mehrere Bauteile auf, unter
anderem eine aufwendig gestaltete NFC-Einheit. Mit der NFC-Einheit
können empfangene Daten ausgewertet und bearbeitet werden,
bevor sie verstärkt an die kontaktlose SIM-Karte oder,
bei einer Kommunikation in Gegenrichtung, an das externe Gerät
weitergeleitet werden. Auch ermöglicht die NFC-Einheit
die Verwendung von unterschiedlichen Frequenzbändern für
die Kommunikation über die erste und die zweite drahtlose
Schnittstelle. Die NFC-Einheit ist eine aktive Einheit, welche eine Stromversorgung
benötigt.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung
für die kontaktlose Übertragung von Daten zu schaffen,
welche mit einfachen, kostengünstigen Mitteln die kontaktlose
Kommunikation einer steckbaren Karte mit einem externen Gerät
zuverlässig verbessert.
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Die
Erfindung löst die Aufgabe mittels einer Vorrichtung mit
den Merkmalen des Patentanspruches 1 beziehungsweise mittels eines
Systems mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Durch
die Zwischenschaltung einer passiven Antennenanordnung als Verstärkereinheit
kann die Kommunikation zwischen der steckbaren Karte und dem externen
Gerät mit einfachen Mitteln verbessert werden. Eine sichere
Kommunikation kann sonst bei geringen Abmessungen der steckbaren
Karte und der daraus resultierenden geringen Größe
und damit Leistung ihres Koppelelements erschwert oder unmöglich
sein. Die steckbare Karte ist über eine interne kontaktlose
Schnittstelle mit der passiven Antennenanordnung verbunden. In einem
Ausführungsbeispiel kann zum Zwecke einer guten Kopplung
die steckbare Karte in unmittelbarer Nähe zu der passiven
Antennenanordnung angeordnet sein. Die passive Antenneanordnung
verstärkt die von der steckbaren Karte ausgehenden Signale
und leitet sie, über eine externe kontaktlose Schnittstelle,
an das externe Gerät weiter. Bei den ausgehenden Signalen
kann es sich beispielsweise um Daten, ein Taktsignal oder um Energiefelder
handeln. Nach dem gleichen Prinzip erfolgt die Verstärkung
und Weitergabe von Signalen, welche von dem externen Gerät, über
die passive Antennenanordnung, an die steckbare Karte ausgegeben
werden.
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Bei
der kontaktlosen Kopplung zwischen der steckbaren Karte und der
passiven Antennenanordnung beziehungsweise zwischen der passiven
Antennenanordnung und dem externen Gerät kann es sich beispielsweise
um eine induktive und/oder kapazitive Kopplung handeln. Beispielsweise
kann die Kommunikation über die interne kontaktlose Schnittstelle
kapazitiv mit kapazitiven Koppelelementen erfolgen und über
die externe kontaktlose Schnittstelle induktiv über induktive
Koppelelemente, beispielsweise eine Spule. Über eine solche
kontaktlose Kopplung können Signale wie Energiefelder,
Taktsignale oder Daten übertragen werden.
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Je
nach Art der Anwendung, Sicherheitsanforderungen, Energiebedarf
der Bauteile, gewünschter Reichweite usw. können
die Koppelelemente unterschiedlich ausgestaltet sein. Beispielsweise
ist es bei der Zugangskontrolle, dem elektronischen Skipass oder
Nahverkehrs-/Flugticket in der Regel nicht erforderlich, das Mobilgerät
direkt an das externe Gerät, beispielsweise einen Kontaktlosleser,
heranzuführen. Werden bei diesem Vorgang Daten nur ausgelesen,
so ist ein geringerer Energiebedarf notwendig, als beispielsweise
bei einem kombinierten Lese-Schreibvorgang. Bei einfachen Zugangskontrollen
können somit Reichweiten von bis zu ca. einem Meter realisiert
werden. Es gibt aber auch Anwendungen, bei denen die Kommunikation über
eine größere Entfernung als kritisch einzustufen
ist und deshalb verhindert werden muss. Ein typisches Beispiel hierfür
ist die elektronische Geldbörse. Hierfür muss das
Mobilgerät direkt an das externe Gerät herangeführt
werden. Wäre der Bezahlvorgang kontaktlos über
eine größere Entfernung möglich, könnte
ein möglicher Betrüger unbemerkt vom Karteninhaber Geld
aus der Karte abbuchen.
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Die
induktive Kopplung ist zurzeit das am weitesten verbreitete Verfahren,
mit dem sowohl Daten als auch Energie übertragen werden
können. Die unterschiedlichen Anwendungen, Reichweiten
sowie deren unterschiedlicher Energiebedarf bestimmen dabei die
Form und Größe der Antenne sowie die Anzahl der
Windungen bei der Verwendung von Antennenspulen. Neben Antennenspulen
können auch beispielsweise Dipolantennen bei der induktiven
Kopplung zur Anwendung kommen. Das induktive Koppelelement muss
entsprechend dem gewünschten Anwendungszweck ausgestaltet
sein.
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In
einer einfachen, kostengünstigen Ausführungsform
mit induktiver Kopplung besteht die passive Antennenanordnung lediglich
aus einer Antennenspule und einem Kondensator. Durch diese Anordnung
wird ein Schwingkreis erzeugt, der das gesendete Signal verstärkt.
Die Anzahl der Windungen der Antennenspule sowie deren Anordnung
richten sich unter anderem nach der Höhe der zu übertragenden Frequenz.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel mit induktiver Kopplung
kann die passive Antennenanordnung mehrere Antennenspulen aufweisen.
Beispielsweise kann eine erste Antennenspule in der Nähe
der Aufnahme für die steckbare Karte angeordnet sein und
eine zweite, im Vergleich zur ersten Antennenspule größere,
Antennenspule in einem Gehäuse der Vorrichtung. Neben der
Größe können sich die Antennenspulen
auch in der Anzahl der Windungen unterscheiden.
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Bei
kapazitiver Kopplung umfasst die passive Antennenanordnung ein kapazitives
Koppelelement. Das kapazitive Koppelelement kann beispielsweise
aus zwei Kondensatorplatten bestehen. Kapazitive Kopplungen haben
in der Regel eine geringere Reichweite als induktive Kopplungen.
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In
weiteren Ausführungsbeispielen können in der passiven
Antennenanordnung neben induktiven und/oder kapazitiven Koppelelementen
auch weitere passive Bauelemente wie Spulen, Kondensatoren oder
Widerstände integriert werden, um die Verstärkungsleistung
zu verbessern. Die passive Antennenanordnung benötigt keine
externe Energieversorgung und ist daher einfach in ein Mobilgerät
zu integrieren. Durch den einfachen Aufbau der passiven Antennenanordnung,
ist diese kostengünstig herstellbar. Die passive Antennenanordnung
kann für eine Verbesserung der Kommunikation zwischen der steckbaren
kontaktlos arbeitenden Karte und dem externen Gerät sorgen.
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Bei
der Vorrichtung für die kontaktlose Übertragung
von Daten kann es sich um ein Mobilgerät, wie beispielsweise
ein Mobiltelefon, ein PDA, einen Taschencomputer, eine Spielkonsole
oder ähnliches, handeln.
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Bei
der Aufnahme für die steckbare Karte kann es sich, je nach
Kartentyp, um eine mit oder ohne Kontaktelemente versehene Aufnahme
handeln. Die Kontaktelemente, wie beispielsweise Kontaktstifte oder
Kontaktzungen, können auch in der Aufnahme für
die steckbare Karte angeordnet sein. Die Aufnahme für die
steckbare Karte kann Mittel zum form- oder kraftschlüssigen
beziehungsweise zum form- und kraftschlüssigen Aufnehmen
der steckbaren Karte aufweisen. Die Aufnahme darf allerdings die
Kontaktlos-Funktionalität der Karte nicht stören.
Generell sind Einflüsse metallischer Flächen, die
sich nachteilig auf die Kopplung auswirken können, zu berücksichtigen.
Um den Integrationsaufwand gering zu halten, können oftmals
bestehende Aufnahmen für die steckbare Karte beibehalten
werden. Bei der Verwendung bzw. Modifikation einer bestehenden Aufnahme
in einem Mobilgerät kann dieses einfach, durch die Verwendung
einer entsprechenden steckbaren Karte mit Kontaktlosfunktionalität
und zusätzlichem Einbringen einer passiven Antennenanordnung,
mit einer NFC-Funktionalität aufgewertet werden.
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Wird
eine steckbare Karte in die Aufnahme für die steckbare
Karte der Vorrichtung geschoben, so bilden Karte und Vorrichtung
zusammen ein System für die kontaktlose Übertragung
von Daten. Es können rein kontaktlos arbeitende oder kombinierte, kontaktbehaftet
und kontaktlos arbeitende, Karten, so genannte Dual-Interface-Karten,
in die Aufnahme gesteckt werden. Bei der Karte, welche in die Aufnahme
gesteckt werden kann, kann es sich beispielsweise um eine SIM-Karte
handeln. Die SIM-Karte kann einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff
(Random Access Memory – RAM), einen Nur-Lesespeicher (Read
Only Memory – ROM), einen Mikroprozessor und einen nichtflüchtigen
Speicher (zum Beispiel einen Flash-Speicher) aufweisen. Auch bei
der SIM-Karte kann es sich um eine rein kontaktlos arbeitende SIM-Karte
oder um eine kontaktlos und kontaktbehaftet arbeitende Dual-Interface-SIM-Karte handeln.
Bei einer Dual-Interface-SIM-Karte wird die Kontaktlosfähigkeit
zum Beispiel dadurch erreicht, dass eine Antenne zusätzlich
zu den Kontaktflächen auf das kontaktbehaftete SIM-Modul
aufgebracht wird. Der Dual-Interface SIM-IC wird dann mit der Antenne
und dem Kontaktfeld verbunden. Dabei wird zu einem Standard-SIM-IC
ein Datenweichen-IC appliziert, der mit der kontaktlosen Antenne
verbunden ist und eine Kopplerfunktion zwischen SIM-IC und beispielsweise
einem Mobiltelefon-IC, zum Beispiel einem Basisband-IC, ausführt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es sich bei
der steckbaren Karte 60 um eine Speicherkarte, beispielsweise
um eine SD-Karte, Micro-SD-Karte usw., mit Kontaktlosfunktionalität
handeln.
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In
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird die passive
Antennenanordnung, zumindest teilweise, auf einer Folie angeordnet.
Bei der Folie kann es sich um eine selbstklebende Folie handeln.
Die Folie kann auch nachträglich in ein Mobilgerät
eingebracht werden kann.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die passive Antennenanordnung,
zumindest teilweise, auf einer Leiterplatte angeordnet. Bei der
Leiterplatte kann es sich auch um eine flexible Leiterplatte handeln.
Die passive Antennenanordnung kann auch, zumindest teilweise, in
ein vorhandenes Leiterplattendesign eines Mobilgerätes
integriert werden.
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Die
passive Antennenanordnung kann auch, ohne die Verwendung einer Folie
oder Leiterplatte, zumindest teilweise, mit einem Gehäuse
der Vorrichtung verbunden sein. Sie kann auch, in einer weiteren
Ausführungsform, in dem Gehäuse integriert sein.
Beispielsweise kann zumindest ein Teil der passiven Antennenanordnung
direkt in das Gehäuse eines Mobilgerätes, wie
beispielsweise eines Mobiltelefons, eingegossen oder eingebettet
sein.
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Da
das kontaktlose Koppelelement auf der steckbaren Karte relativ klein
sein kann und damit eine geringe Reichweite haben kann, befindet
sich die interne kontaktlose Schnittstelle und damit zumindest ein
Teil der passiven Antennenanordnung in einem Ausführungsbeispiel
in der Nähe der Aufnahme für die steckbare Karte.
In einer weiteren Ausführungsform kann zumindest ein Teil
der passiven Antennenanordnung direkt auf der Aufnahme der steckbaren
Karte angeordnet sein.
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Die
interne und/oder die externe kontaktlose Schnittstelle können
eine NFC-Schnittstelle sein. Für die Signalübertragung
kann beispielsweise Bluetooth oder ein aus dem Bereich der Chipkarten
bekannter Kontaktlos-Übertragungsstandard wie ISO
14443, ISO 18092, ISO 15693 usw.
verwendet werden.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Beispiel für die kontaktlose Übertragung von Daten
zwischen einem externen Gerät 20 und einer kontaktlos
arbeitenden Karte 60' nach dem Stand der Technik,
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 100 für die kontaktlose Übertragung
von Energiefeldern und Signal-Daten zwischen einem externen Gerät 20 und
einer steckbaren Karte 60 in einer schematischen Darstellung,
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 100 für die kontaktlose Übertragung
von Energiefeldern und Signal-Daten zwischen einem externen Gerät 20 und
einer steckbaren Karte 60 in einer schematischen Darstellung,
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4 ein
Ausführungsbeispiel für eine kapazitive Kopplung
der passiven Antennenanordnung 50 mit einer steckbaren
Karte 60 und
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5 ein
Ausführungsbeispiel für eine induktive Kopplung
der passiven Antennenanordnung 50 mit einer steckbaren
Karte 60.
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1 zeigt
ein Beispiel für die kontaktlose Übertragung von
Daten zwischen einem externen Gerät 20, beispielsweise
einem Readerterminal, und einer kontaktlos arbeitenden Chipkarte 60' nach
dem Stand der Technik. Bei der Art der Kopplung handelt es sich
bei diesem Beispiel um eine induktive Kopplung. Über die
induktive Kopplung werden zum einen Energie und zum anderen Signal-Daten übertragen.
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Die
Energieübertragung geschieht dabei nach dem Prinzip eines
lose gekoppelten Transformators. Von der Spule L2 des externen Geräts 20 wird
hierfür ein starkes elektromagnetisches Hochfrequenzfeld
bereitgestellt. Die am häufigsten verwendeten Frequenzen
sind dabei 125 kHz und 13,56 MHz. Verringert man nun den Abstand
zwischen dem externen Gerät 20 und der Karte 60',
so durchdringt ein Teil des Magnetfeldes die Spule L6 der Karte 60'. Nach
einer Gleichrichtung steht so die für die Energieversorgung
der Karte 60' notwendige Spannung zur Verfügung.
Um den Wirkungsgrad dieser induktiven Energieübertragung
zu vergrößern, wird in der Schaltung des externen
Geräts 20 ein Kondensator C2 parallel zu der Spule
L2 geschaltet. Spuleninduktivität und Kapazität
bilden zusammen einen Parallelschwingkreis, dessen Resonanzfrequenz
der Übertragungsfrequenz zur Karte 60 entspricht.
Das externe Gerät 20 wird mittels einer Spannungsquelle
U0 mit Energie versorgt. Die Spule L6 der
Karte 60' bildet zusammen mit einem ebenfalls parallel
geschalteten Kondensator C6 einen zweiten Schwingkreis mit derselben
Resonanzfrequenz wie der des externen Geräts 20.
Die in der Karte 60' induzierte Spannung ist proportional
zur Übertragungsfrequenz, der Windungszahl der Spule L6
sowie der von der Spule umschlossenen Fläche.
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Für
den Austausch von Daten zwischen der Karte 60 und dem Readerterminal 20 können
bekannte digitale Modulationsverfahren wie beispielsweise Amplitude
Shift Keying ASK, Frequency Shift Keying FSK usw. verwendet werden.
Die Datenübertragung von der Karte 60' zu dem
externen Gerät 20 erfolgt beispielsweise durch
das Ändern der Last an der Spule L6 durch Hinzuschalten
eines Lastwiderstandes R6.
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Besitzt
die Karte 60' den Formfaktor ID1, sprich die Größe
einer Standard-Kreditkarte, so reicht in der Regel die von der Leiterschleife
eingeschlossene Fläche aus, eine zuverlässige
Kommunikation mit einem externen Gerät 20, beispielsweise mit
der nach dem ISO-Standard 14443 vorgeschriebenen
Feldstärke, sicherzustellen.
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Die 2 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 100 für die kontaktlose Übertragung
von Energiefeldern und Signal-Daten zwischen einem externen Gerät 20 und einer
steckbaren Karte 60 in einer schematischen Darstellung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 umfasst
eine passive Antennenanordnung 50, welche zwischen dem
externen Gerät 20 und der steckbaren Karte 60 angeordnet
ist. Die passive Antennenanordnung 50 verstärkt
in dieser Anordnung die von dem externen Gerät 20 bzw.
von der steckbaren Karte 60 abgegebenen Energiefelder und/oder
Signal-Daten. Über eine interne kontaktlose Schnittstelle S1
kommuniziert dabei die passive Antennenanordnung 50 mit
der steckbaren Karte 60 und über eine externe
kontaktlose Schnittstelle S2 mit dem externen Gerät 20.
Die kontaktlose Daten- und Energieübertragung erfolgt bei
diesem Ausführungsbeispiel mittels der bekannten induktiven
Kopplung.
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Die
Verwendung der passiven Antennenanordnung 50 als Verstärkungsschaltung
ist vorteilhaft bei geringen Abmaßen der steckbaren Karte 60.
Beispielsweise bei der Ausbildung der steckbaren Karte 60 als
SIM-Karte ist nur eine begrenzte Größe der Spule
L6 und damit nur eine relativ geringe Feldstärke realisierbar.
Die passive Antennenanordnung 50 besteht in diesem Ausführungsbeispiel
aus einer Spule L5 und einem parallel geschalteten Kondensator C5,
welche zusammen einen Schwingkreis bilden. Die Abmaße der
passiven Antennenanordnung 50 und damit der Spule L5 sind
wesentlich größer als die der steckbaren Karte 60 und
der zugehörigen Spule L6. Beispielsweise kann, bei einer
Verwendung der passiven Antennenanordnung 50 in einem Mobiltelefon,
die Spule L5 der passiven Antennenanordnung 50 die gesamte
Grundfläche des Mobiltelefons einnehmen. Es ist auch vorstellbar,
dass die passive Antennenanordnung 50 in mehreren Lagen angeordnet
ist.
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Die
Energieübertragung und die Kommunikation von dem externen
Gerät 20 zu der steckbaren Karte 60 erfolgt
mittels eines von dem externen Gerät 20 erzeugten/modulierten
ersten H-Feldes H1. Der IC der steckbaren Karte 60 bezieht
seine Energie aus diesem ersten H-Feld H1 und erzeugt im Kartenantennenkreis
ein zweites H-Feld H2. Dieses zweite H-Feld H2 wird zur Übertragung
der Signal-Daten, von der steckbaren Karte 60 zu dem externen
Gerät 20, moduliert.
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Ziel
der Erfindung ist es, sowohl das erste H-Feld H1 wie auch das zweite
H-Feld H2 zu verstärken. Hierfür wird die passive
Antennenanordnung 50, die sich in einem fixen Abstand zu
der steckbaren Karte 60 befindet, verwendet. Die passive
Antennenanordnung 50 kann beispielsweise im Gehäuse
eines Mobiltelefons, im Karten-Steckplatz oder auf der Platine des
Mobiltelefons integriert angeordnet sein.
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Die
Aufgabe der passiven Antennenanordnung 50 ist es, das erste
H-Feld H1 aufzunehmen und verstärkt an die steckbare Karte 60 weiterzugeben.
Das verstärkte erste H-Feld H1amp wird von der steckbaren
Karte 60 zur Energiegewinnung und zum Signal-Datenempfang
genutzt. Nach dem gleichen Prinzip wird das von der steckbaren Karte 60 erzeugte
zweite H-Feld H2 von der Spule L5 der passiven Antennenanordnung 50 verstärkt.
Das verstärkte zweite H-Feld H2amp wird von dem externen
Gerät 20 aufgenommen und verarbeitet.
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Die
Verstärkung des ersten H-Feldes H1 und des zweiten H-Feldes
H2 durch die passive Antennenanordnung 50 wird über
verschiedene Mechanismen erreicht. Die Größe der
Verstärkung hängt ab von der Koppelfläche,
der Windungsanzahl, dem Resonanzkreis und/oder der geometrischen
Positionierung der passiven Antennenanordnung 50 zu der steckbaren
Karte 60.
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3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 100 für die kontaktlose Übertragung
von Energiefeldern und Signal-Daten zwischen einem externen Gerät 20 und einer
steckbaren Karte 60 in einer schematischen Darstellung.
Zusätzlich zu dem in der 2 beschriebenen
Ausführungsbeispiel weist dieses Ausführungsbeispiel
eine externe Energieversorgung 40 der steckbaren Karte 60 auf.
Die steckbare Karte 60 kann dabei für den kontaktlosen
und kontaktbehafteten Betrieb ausgelegt sein. Beispielsweise kann
es sich um eine so genannte Dual-Interface-SIM-Karte handeln. Die
externe Energieversorgung 40 würde hierbei über
die Kontakte der ISO 7816-Schnittstelle erfolgen.
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Besonders
bei Geräten mit einem großen Anteil von Schirmflächen
ist eine externe Energieversorgung 40 der steckbare Karte 60 vorteilhaft.
Bei Verwendung einer externen Energieversorgung 40 können
das erste H-Feld H1 sowie das verstärkte erste H-Feld H1amp
stärker bedämpft werden, da die Energiegewinnung
aus ihnen entfällt. Des Weiteren besteht die Möglichkeit
das zweite H-Feld H2, über die externe Energieversorgung 40,
galvanisch mit Energie zu versorgen und damit die Übertragung
der Signal-Daten zu verbessern.
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Eine
weitere Möglichkeit zur Verstärkung des H2-Feldes
kann alternativ durch die Bildung eines Serienresonanzkreises erreicht
werden. Der Vorteil hierbei ist, dass keine externe Energieversorgung 40 anliegt
und dadurch keine Begrenzung der Spulenspannung erforderlich ist.
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Die 4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel für eine kapazitive Kopplung
der passiven Antennenanordnung 50 mit einer steckbaren
Karte 60. Bei der kapazitiven Kopplung sind eine oder mehrere
leitende Flächen 61 in dem Körper der
steckbaren Karte 60 angeordnet. Als leitende Fläche 61 kann
beispielsweise auch eine entsprechend modifizierte Kontaktfläche
dienen. Die leitende Fläche 61 wirkt als Kondensatorplatte
und kann eine nutzbare Koppelkapazität von einigen 10 pF
haben. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich die
steckbare Karte 60 zwischen einem ersten kapazitiven Koppelelement C51
und einem zweiten kapazitiven Koppelelement C52 der passiven Antennenanordnung 50.
Mittels der kapazitiven Kopplung können Daten-Signale und Energiefelder über
Distanzen von ca. 1 mm übertragen werden. Die kapazitive
Kopplung eignet sich deshalb besonders gut als Kopplungsmittel zwischen der
steckbaren Karte 60 und der passiven Antennenanordnung 50.
Die Kommunikation zu einem, nicht dargestellten, externen Gerät 20 würde
in diesem Ausführungsbeispiel induktiv über die
Spule L5 der passiven Antennenanordnung 50 erfolgen.
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5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel für eine induktive Kopplung
der passiven Antennenanordnung 50 mit einer steckbaren
Karte 60. Die Spule L5 der passiven Antennenanordnung 50 bildet
zusammen mit einem Kondensator C5 der passiven Antennenanordnung 50 einen
Schwingkreis. Die Kopplung der passiven Antennenanordnung 50 zu
der steckbaren Karte 60 erfolgt induktiv über
die Spule L6 der steckbaren Karte 60. Die Kommunikation
der passiven Antennenanordnung 50 zu einem, nicht dargestellten,
externen Gerät 20 würde in diesem Ausführungsbeispiel
ebenfalls induktiv über die Spule L5 der passiven Antennenanordnung 50 erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007045611
A1 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ISO 14443 [0003]
- - ISO 18092 [0003]
- - ISO 15693 [0003]
- - ISO 7816-Schnittstelle [0004]
- - ISO 14443 [0024]
- - ISO 18092 [0024]
- - ISO 15693 [0024]
- - ISO-Standard 14443 [0034]
- - ISO 7816-Schnittstelle [0041]