DE102023116118B3 - Booster antenna structure and method for operating a booster antenna structure - Google Patents

Booster antenna structure and method for operating a booster antenna structure Download PDF

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Abstract

Eine Booster-Antennenstruktur (100) wird bereitgestellt. Die Booster-Antennenstruktur (100) weist einen Träger (102), eine auf dem Träger (102) angeordnete Booster-Antenne (104), eine zusätzliche Antenne (106), die von der Booster-Antenne (104) galvanisch getrennt ist, und mindestens eine elektrische Lastkomponente (108) auf, die mit der zusätzlichen Antenne elektrisch leitend verbunden ist, und eingerichtet ist, elektrische Leistung, die von einem Magnetfeld, das auf die Booster-Antenne (104) und auf die zusätzliche Antenne (106) einwirkt, erzeugt wird, zu verbrauchen.A booster antenna structure (100) is provided. The booster antenna structure (100) has a carrier (102), a booster antenna (104) arranged on the carrier (102), an additional antenna (106) which is galvanically isolated from the booster antenna (104), and at least one electrical load component (108) which is electrically conductively connected to the additional antenna and is configured to consume electrical power generated by a magnetic field acting on the booster antenna (104) and on the additional antenna (106).

Description

Die Erfindung betrifft eine Booster-Antennenstruktur und ein Verfahren zum Betreiben einer Booster-Antennenstruktur.The invention relates to a booster antenna structure and a method for operating a booster antenna structure.

Kontaktlos-Chipkarten sind typischerweise mit einer Booster-Antennenstruktur (typischerweise einem Träger mit einer Booster-Antenne) ausgerüstet und eingerichtet zum Koppeln mit einem Magnetfeld eines Kontaktlos-Lesegeräts (auch als Reader bezeichnet). Damit wird einem ebenfalls mit der Booster-Antenne koppelnden Chip Energie für seinen Betrieb bereitgestellt.Contactless chip cards are typically equipped with a booster antenna structure (typically a carrier with a booster antenna) and are designed to couple with a magnetic field of a contactless reader. This provides energy for the operation of a chip that is also coupled with the booster antenna.

Ist eine Feldstärke des Magnetfelds hoch, kann das dazu führen, dass der Chip mehr Energie erhält, als er für seinen Betrieb benötigt. Ein Teil dieser Energie kann typischerweise mittels eines direkt mit dem Chip verbundenen Shunts (z. B. als Wärme) abgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen wird die Shunt-Struktur in den Chip integriert bzw. stellt einen Teil des Chips dar.If the magnetic field strength is high, this can result in the chip receiving more energy than it needs to operate. Part of this energy can typically be dissipated using a shunt connected directly to the chip (e.g. as heat). In various embodiments, the shunt structure is integrated into the chip or is part of the chip.

Bei einer Feldstärke, die so hoch ist, dass nicht genügend Energie abgeführt werden kann, kann es indes möglicherweise zu einem Überhitzen des Chips kommen, der möglicherweise einen zumindest zeitweisen Betriebsausfall bedingen kann.However, if the field strength is so high that not enough energy can be dissipated, the chip may overheat, which could potentially cause at least a temporary failure.

Dementsprechend besteht ein Bedarf daran, eine Booster-Antennenstruktur bereitzustellen, die auch bei hoher Magnetfeldstärke ein Überhitzen des Chips vermeidet.Accordingly, there is a need to provide a booster antenna structure that avoids overheating of the chip even at high magnetic field strength.

DE 10 2014 119 663 A1 offenbart eine Chipkarte, welche Folgendes aufweist: einen Chip, eine Antenne, eine Kopplungsstruktur, die dafür ausgelegt ist, Energie von der Antenne auf den Chip zu übertragen, und ein Steuerelement, das dafür ausgelegt ist, abhängig von der Feldstärke eines Magnetfelds, dem die Chipkarte ausgesetzt ist, wenigstens eine von der Resonanzfrequenz der Antenne, dem Qualitätsfaktor der Antenne und der Energieübertragungswirksamkeit der Kopplungsstruktur zu steuern. EN 10 2014 119 663 A1 discloses a smart card comprising: a chip, an antenna, a coupling structure configured to transfer energy from the antenna to the chip, and a control element configured to control at least one of the resonant frequency of the antenna, the quality factor of the antenna, and the energy transfer efficiency of the coupling structure depending on the field strength of a magnetic field to which the smart card is exposed.

DE 10 2016 107 982 A1 offenbart ein Chipkartenmodul für eine Chipkarte. Das Chipkartenmodul kann einen Träger mit einer ersten Seite und einer gegenüberliegenden zweiten Seite, einen Chip, der über der ersten Seit des Trägers angeordnet ist, eine Antenne, die über dem Träger angeordnet ist, wobei die Antenne an den Chip elektrisch leitfähig gekoppelt und konfiguriert sein kann, induktiv an eine zweite Antenne zu koppeln, die auf einem Chipkartenkörper der Chipkarte gebildet ist, und einen Kondensator, der elektrisch leitfähig an den Chip gekoppelt ist, enthalten, wobei der Kondensator eine erste Elektrode, die über der ersten Seite des Trägers angeordnet ist, und eine zweite Elektrode, die über der zweiten Seite des Trägers angeordnet ist, enthält. EN 10 2016 107 982 A1 discloses a chip card module for a chip card. The chip card module may include a carrier having a first side and an opposite second side, a chip disposed over the first side of the carrier, an antenna disposed over the carrier, wherein the antenna may be electrically conductively coupled to the chip and configured to inductively couple to a second antenna formed on a chip card body of the chip card, and a capacitor electrically conductively coupled to the chip, wherein the capacitor includes a first electrode disposed over the first side of the carrier and a second electrode disposed over the second side of the carrier.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Booster-Antennenstruktur bereitgestellt, die zusätzlich zu einer Booster-Antenne über eine zusätzliche, von der Booster-Antenne getrennte Antenne verfügt, die eingerichtet ist, einem Magnetfeld überschüssige, vom Chip nicht benötigte Energie zu entnehmen und auf eine für den Chip unschädliche Weise abzuführen, z. B. in Form von Licht und/oder Wärme (weit genug vom Chip entfernt).In various embodiments, a booster antenna structure is provided which, in addition to a booster antenna, has an additional antenna which is separate from the booster antenna and which is configured to extract excess energy from a magnetic field which is not required by the chip and to dissipate it in a manner which is harmless to the chip, e.g. in the form of light and/or heat (far enough away from the chip).

Dass nur die vom Chip nicht benötigte Energie entnommen wird, kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen dadurch eingerichtet sein, dass die Last der zusätzlichen Antenne erst dann aktiviert wird, wenn die Booster-Antenne mit einer minimalen Ansprechfeldstärke versehen ist bzw. wenn der Chip bereits seine vorgegebene minimale Versorgungsspannung erhält.In various embodiments, the fact that only the energy not required by the chip is taken can be arranged in such a way that the load of the additional antenna is only activated when the booster antenna is provided with a minimum response field strength or when the chip already receives its predetermined minimum supply voltage.

Beispielsweise kann eine Resonanzfrequenz der zusätzlichen Antenne eine andere sein als die der Booster-Antenne, und/oder eine Lastkomponente, die dem Abführen oder Umwandeln der überschüssigen Energie dient, kann erst bei bzw. oberhalb der minimalen Versorgungsspannung elektrisch leitend schalten.For example, a resonance frequency of the additional antenna may be different from that of the booster antenna, and/or a load component that serves to dissipate or convert the excess energy may only switch to electrical conduction at or above the minimum supply voltage.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.

Es zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung einer Booster-Antennenstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Booster-Antennenstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 3 eine schematische Darstellung einer Booster-Antennenstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 4 eine graphische Darstellung einer Abhängigkeit einer Amplitude der Lastmodulation (LMA für Load Modulation Amplitude) von einer Magnetfeldstärke bei einem Chip, der Teil einer Booster-Antennenstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist; und
  • 5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Booster-Antennenstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Show it
  • 1 a schematic representation of a booster antenna structure according to various embodiments;
  • 2 a schematic representation of a booster antenna structure according to various embodiments;
  • 3 a schematic representation of a booster antenna structure according to various embodiments;
  • 4 a graphical representation of a dependence of a load modulation amplitude (LMA) on a magnetic field strength in a chip that is part of a booster antenna structure according to various embodiments; and
  • 5 a flowchart of a method for operating a booster antenna structure according to various embodiments.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings , which form a part hereof, and in which is shown, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "fore", "rear", etc. will be used with reference to the orientation of the figure(s) being described. Since components of embodiments may be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is for the purpose of illustration and is in no way limiting. It is to be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It is to be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with one another unless specifically stated otherwise. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.

Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.In this description, the terms "connected", "connected" and "coupled" are used to describe both a direct and an indirect connection, a direct or indirect connection and a direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals where appropriate.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Booster-Antennenstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. 1 shows a schematic representation of a booster antenna structure 100 according to various embodiments.

Die Booster-Antennenstruktur 100 kann einen Träger 102 aufweisen.The booster antenna structure 100 may include a carrier 102.

Der Träger 102 kann auf eine für Booster-Antennenstrukturen 100 übliche Weise gebildet sein. Beispielsweise kann der Träger 102 aus einem flexiblen Material, beispielsweise einem flexiblen Kunststoff, gebildet sein, z. B. PVC. Der Träger 102 kann beispielsweise eine Trägerfolie bilden.The carrier 102 can be formed in a manner that is conventional for booster antenna structures 100. For example, the carrier 102 can be formed from a flexible material, for example a flexible plastic, e.g. PVC. The carrier 102 can form a carrier film, for example.

Die Booster-Antennenstruktur 100 kann eine auf dem Träger 102 angeordnete Booster-Antenne 104 aufweisen. Die Booster-Antenne 104 kann auf für eine Herstellung von Booster-Antennen 104 übliche Weise hergestellt sein, beispielsweise mittels Ätzens oder Druckens einer elektrisch leitenden Struktur oder mittels Verlegens eines Drahtes. Die Booster-Antenne 104 kann einen Booster-Bereich 104B aufweisen, der eingerichtet ist zum Koppeln mit einem Lesegerät (nicht dargestellt), das mittels eines Magnetfelds Energie an die Booster-Antennenstruktur 100 überträgt und Informationen mit der Booster-Antennenstruktur 100 austauschen.The booster antenna structure 100 may have a booster antenna 104 arranged on the carrier 102. The booster antenna 104 may be manufactured in a manner customary for manufacturing booster antennas 104, for example by etching or printing an electrically conductive structure or by laying a wire. The booster antenna 104 may have a booster region 104B that is configured to couple to a reader (not shown) that transmits energy to the booster antenna structure 100 by means of a magnetic field and exchanges information with the booster antenna structure 100.

Die Booster-Antenne 104 kann für die Kopplung mit dem Lesegerät eine geeignete Resonanzfrequenz aufweisen. Für eine Nahfeldkommunikation, beispielsweise NFC oder RFID, beispielsweise in Übereinstimmung mit dem Standard ISO 14443, kann z. B. eine Frequenz von 13,56 MHz genutzt werden und die Resonanzfrequenz des Booster-Bereichs 104B der Booster-Antenne 104 dementsprechend auf 13,56 MHz eingestellt sein.The booster antenna 104 can have a suitable resonance frequency for coupling with the reader. For a near-field communication, for example NFC or RFID, for example in accordance with the ISO 14443 standard, a frequency of 13.56 MHz can be used and the resonance frequency of the booster region 104B of the booster antenna 104 can be set to 13.56 MHz accordingly.

Die Booster-Antenne 104 kann ferner einen Kopplungsbereich 104C aufweisen. Der Kopplungsbereich 104C kann eingerichtet sein, mit einem Chip eines Chipmoduls 330 (das Chipmodul 330 ist nur in 3 dargestellt, kann aber selbstverständlich auch Teil der Booster-Antennenstrukturen 100 gemäß anderen Ausführungsbeispielen, z. B. wie in 1 bzw. in 2 sein) induktiv zu koppeln.The booster antenna 104 may further comprise a coupling region 104C. The coupling region 104C may be configured to be coupled to a chip of a chip module 330 (the chip module 330 is only shown in 3 but can of course also be part of the booster antenna structures 100 according to other embodiments, e.g. as in 1 or in 2 be) inductively coupled.

Der Chip bzw. das Chipmodul 330 kann einen Shunt aufweisen, der eingerichtet ist, überschüssige Energie bis zu einem gewissen Grad abzuführen.The chip or chip module 330 may include a shunt configured to dissipate excess energy to a certain extent.

Die Booster-Antennenstruktur 100 mit dem Chipmodul 330 kann Teil einer Chipkarte sein.The booster antenna structure 100 with the chip module 330 can be part of a chip card.

Der Kopplungsbereich 104C kann eingerichtet sein, einen lateralen Bereich zu bedecken oder zu umschließen, in oder über dem eine Platzierung des Chipmoduls 330 vorgesehen ist. Das Chipmodul 330 kann beispielsweise als Coil-on-Module (CoM) gestaltet sein und somit eine Kopplungsantenne aufweisen, die eingerichtet ist, mit der Booster-Antenne 104 induktiv zu koppeln, insbesondere mit dem Kopplungsbereich 104C.The coupling region 104C can be configured to cover or enclose a lateral region in or above which a placement of the chip module 330 is provided. The chip module 330 can be designed, for example, as a coil-on-module (CoM) and thus have a coupling antenna that is configured to inductively couple to the booster antenna 104, in particular to the coupling region 104C.

Die Booster-Antennenstruktur 100 kann ferner eine zusätzliche Antenne 106 aufweisen, die von der Booster-Antenne 104 galvanisch getrennt ist.The booster antenna structure 100 may further include an additional antenna 106 that is galvanically isolated from the booster antenna 104.

Anders ausgedrückt kann die zusätzliche Antenne 106 eine von der Booster-Antenne 104 komplett unabhängige Struktur bilden.In other words, the additional antenna 106 can form a structure completely independent of the booster antenna 104.

Die zusätzliche Antenne 106 kann gleichzeitig, beispielsweise mittels desselben Prozesses, erzeugt sein bzw. werden wie die Booster-Antenne 104, oder mittels eines eigenen Prozesses.The additional antenna 106 can be produced simultaneously, for example by means of the same process as the booster antenna 104, or by means of a separate process.

Die zusätzliche Antenne 106 kann elektrisch leitend verbunden sein mit mindestens einer elektrischen Lastkomponente 108, die eingerichtet ist, elektrische Leistung, die von einem Magnetfeld, das auf die Booster-Antenne 104 und auf die zusätzliche Antenne 106 einwirkt, erzeugt wird, zu verbrauchen.The additional antenna 106 may be electrically connected to at least one electrical load component 108 configured to consume electrical power generated by a magnetic field acting on the booster antenna 104 and the additional antenna 106.

Die zusätzliche Antenne 106 kann eingerichtet sein, mit dem Magnetfeld, das beispielsweise vom Lesegerät bereitgestellt wird, induktiv zu koppeln.The additional antenna 106 can be configured to inductively couple with the magnetic field provided, for example, by the reader.

Dabei kann die zusätzliche Antenne 106 und/oder die elektrische Lastkomponente 108 eingerichtet sein, erst dann erzeugte elektrische Energie zu verbrauchen, wenn in der Booster-Antenne 104 elektrische Energie erzeugt wird, die ausreichend ist, um einen mit dem Kopplungsbereich 104C gekoppelten Chip zu betreiben.The additional antenna 106 and/or the electrical load component 108 can be configured to consume generated electrical energy only when electrical energy is generated in the booster antenna 104 that is sufficient to operate a chip coupled to the coupling region 104C.

Diese Situation kann beispielsweise vorliegen, wenn das Magnetfeld mit einer minimale Ansprechfeldstärke von beispielsweise etwa 0,4 A/m bereitgestellt wird.This situation may arise, for example, if the magnetic field is provided with a minimum response field strength of, for example, about 0.4 A/m.

Siehe dazu beispielsweise 4, welche eine graphische Darstellung einer Abhängigkeit einer Amplitude der Lastmodulation (LMA für Load Modulation Amplitude) von einer Magnetfeldstärke bei dem Chip, der Teil einer Booster-Antennenstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist und beispielsweise im Chipmodul 330 enthalten sein kann und mittels einer Coil-on-Module-Antenne mit dem Kopplungsbereich 104C der Booster-Antenne 104 koppelt.See for example 4 , which is a graphical representation of a dependence of a load modulation amplitude (LMA) on a magnetic field strength in the chip, which is part of a booster antenna structure 100 according to various embodiments and can be contained, for example, in the chip module 330 and couples to the coupling region 104C of the booster antenna 104 by means of a coil-on-module antenna.

Die minimale Ansprechfeldstärke kann beispielsweise einer minimalen Betriebsspannung entsprechen, die nötig sein kann zum Betrieb des Chips. Die minimale Betriebsspannung, die dem Chip bereitgestellt wird, kann beispielsweise etwa 2,8 V betragen. Eine typische Betriebsspannung kann in einem Bereich um etwa 4 V liegen.The minimum response field strength can, for example, correspond to a minimum operating voltage that may be necessary to operate the chip. The minimum operating voltage provided to the chip can, for example, be approximately 2.8 V. A typical operating voltage can be in a range of approximately 4 V.

Dass die zusätzliche Antenne 106 eingerichtet ist, erst dann die elektrische Energie zu verbrauchen, wenn die Energieversorgung des Chips aus dem Magnetfeld sichergestellt ist, bedeutet, dass es einen inaktiven Bereich im schwachen Magnetfeld gibt, in welchem die zusätzliche Antenne 106 noch nicht oder nur in insignifikantem Maß das Magnetfeld beeinflusst, oder da eine Kopplung vorliegt, aber die Energie noch nicht abgeführt wird.The fact that the additional antenna 106 is set up to only consume the electrical energy when the energy supply of the chip from the magnetic field is ensured means that there is an inactive region in the weak magnetic field in which the additional antenna 106 does not yet influence the magnetic field or only influences it to an insignificant extent, or because there is a coupling but the energy is not yet dissipated.

Eine Aktivierung der zusätzlichen Antennen 106, die erst bei hohen (potenziell für den Chip schädlichen) Magnetfeldstärken einsetzt, kann beispielsweise erzielt werden, indem eine Resonanzfrequenz der zusätzlichen Antenne 106 sich von der Resonanzfrequenz der Booster-Antenne 104 unterscheidet. Die Resonanzfrequenz der zusätzlichen Antenne 106 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 30 MHz und 100 MHz liegen, beispielsweise bei etwa 60 MHz, oder beispielsweise zwischen 1 MHz und 5 MHz, beispielsweise bei etwa 3 MHz.An activation of the additional antennas 106, which only occurs at high magnetic field strengths (potentially damaging to the chip), can be achieved, for example, by a resonance frequency of the additional antenna 106 differing from the resonance frequency of the booster antenna 104. The resonance frequency of the additional antenna 106 can, for example, be in a range between 30 MHz and 100 MHz, for example at about 60 MHz, or for example between 1 MHz and 5 MHz, for example at about 3 MHz.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verbrauchen von Energie eingerichtet sein, erst ab einer minimalen Spannung einzusetzen, indem beispielsweise Dioden mit einer Schwellenspannung bei oder oberhalb der minimalen Betriebsspannung des Chips als die elektrische Lastkomponente 108 bereitgestellt sind.In various embodiments, the consumption of energy may be configured to begin only at a minimum voltage, for example by providing diodes with a threshold voltage at or above the minimum operating voltage of the chip as the electrical load component 108.

Die Diode kann beispielsweise mindestens eine Halbleiter-Diode oder eine Leuchtdiode (z. B. LED) oder mindestens eine Schottky-Diode als die elektrische Lastkomponente 108 aufweisen.The diode may, for example, comprise at least one semiconductor diode or a light-emitting diode (e.g. LED) or at least one Schottky diode as the electrical load component 108.

Was 4 zusätzlich zeigt ist, dass auch bei sehr hohen Magnetfeldstärken (beispielsweise in einem Bereich oberhalb von 12 A/m) der Chip immer noch funktionstüchtig ist.What 4 In addition, it shows that even at very high magnetic field strengths (for example in a range above 12 A/m) the chip is still functional.

Indem ein Teil der überschüssigen Energie durch die zusätzliche Antenne 106 aufgenommen und mittels der elektrischen Lastkomponente verbraucht wird, ist der Shunt des Chips (z. B. im Chipmodul 330) ausreichend, um dem Chip zu ermöglichen, die Amplitude der Lastmodulation in einem relativ konstanten Bereich zu halten.By capturing some of the excess energy through the additional antenna 106 and dissipating it by means of the electrical load component, the shunt of the chip (e.g., in the chip module 330) is sufficient to allow the chip to maintain the amplitude of the load modulation in a relatively constant range.

Die Booster-Antenne 104 und die zusätzliche Antenne 106 können jeweils als Schleifenantennen gebildet sein.The booster antenna 104 and the additional antenna 106 may each be formed as loop antennas.

Die zusätzliche Antenne 106 kann die Booster-Antenne 104 umschließen, oder umgekehrt kann die Booster-Antenne 104 die zusätzliche Antenne umschließen.The additional antenna 106 may enclose the booster antenna 104, or conversely, the booster antenna 104 may enclose the additional antenna.

In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann mehr als eine zusätzliche Antenne 106 bereitgestellt sein, beispielsweise eine zusätzliche Antenne, die von der Booster-Antenne 104 umschlossen wird, und eine zweite zusätzliche Antenne 106, welche die Booster-Antenne 104 umschließt. Dabei können die zusätzliche Antenne 106 und die zweite zusätzliche Antenne (nicht dargestellt) in Grundzügen gleich oder ähnlich aufgebaut sein, insbesondere jeweils mit einer eigenen elektrischen Lastkomponente verbunden sein. Optional können sie sich beispielsweise hinsichtlich ihrer Resonanzfrequenz unterscheiden, und/oder beispielsweise hinsichtlich einer Schwellspannung der elektrischen Lastkomponenten 108.In various embodiments, more than one additional antenna 106 can be provided, for example an additional antenna that is enclosed by the booster antenna 104 and a second additional antenna 106 that encloses the booster antenna 104. The additional antenna 106 and the second additional antenna (not shown) can be constructed in the same or similar ways, in particular each can be connected to its own electrical load component. Optionally, they can differ, for example, in terms of their resonance frequency and/or, for example, in terms of a threshold voltage of the electrical load components 108.

5 zeigt ein Flussdiagramm 500 eines Verfahrens zum Betreiben einer Booster-Antennenstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. 5 shows a flow chart 500 of a method for operating a booster antenna structure according to various embodiments.

Die Booster-Antennenstruktur kann beispielsweise eine Booster-Antennenstruktur 100 wie oben beschrieben sein oder aufweisen.The booster antenna structure may, for example, be or comprise a booster antenna structure 100 as described above.

Die Booster-Antennenstruktur kann eine Booster-Antenne und eine zusätzliche Antenne, die mit einer Lastkomponente elektrisch leitend verbunden und von der Booster-Antenne galvanisch getrennt ist, aufweisen.The booster antenna structure may comprise a booster antenna and an additional antenna that is electrically connected to a load component and galvanically isolated from the booster antenna.

Das Verfahren weist ein Einbringen der Booster-Antennenstruktur in ein Magnetfeld auf (510), ein induktives Bereitstellen von mittels der Booster-Antennenstruktur aus dem Magnetfeld empfangener Energie an ein Chipmodul (520), und ein Verbrauchen von elektrischer Leistung, die von dem Magnetfeld in der zusätzlichen Antenne erzeugt wird, mittels der Lastkomponente (530).The method comprises introducing the booster antenna structure into a magnetic field (510), inductively providing energy received from the magnetic field by means of the booster antenna structure to a chip module (520), and consuming electrical power generated by the magnetic field in the additional antenna by means of the load component (530).

Im Folgenden werden zusammenfassend einige Ausführungsbeispiele angegeben.In the following, some examples of implementation are summarized.

Ausführungsbeispiel 1 ist eine Booster-Antennenstruktur. Die Booster-Antennenstruktur weist einen Träger, eine auf dem Träger angeordnete Booster-Antenne, eine zusätzliche Antenne, die von der Booster-Antenne galvanisch getrennt ist, und mindestens eine elektrische Lastkomponente auf, die mit der zusätzlichen Antenne elektrisch leitend verbunden ist, und eingerichtet ist, elektrische Leistung, die von einem Magnetfeld, das auf die Booster-Antenne und auf die zusätzliche Antenne einwirkt, erzeugt wird, zu verbrauchen.Embodiment 1 is a booster antenna structure. The booster antenna structure has a carrier, a booster antenna arranged on the carrier, an additional antenna which is galvanically isolated from the booster antenna, and at least one electrical load component which is electrically conductively connected to the additional antenna and is configured to consume electrical power generated by a magnetic field acting on the booster antenna and on the additional antenna.

Ausführungsbeispiel 2 ist eine Booster-Antennenstruktur gemäß Ausführungsbeispiel 1, wobei die elektrische Lastkomponente eingerichtet ist, ab einer vorgegebenen Magnetfeldstärke, die mindestens so groß ist wie die minimale Ansprechfeldstärke eines von der Booster-Antenne versorgten Chips, als elektrische Last zu wirken, und ferner eingerichtet ist, unterhalb der vorgegebenen Magnetfeldstärke nicht als elektrische Last zu wirken.Embodiment 2 is a booster antenna structure according to embodiment 1, wherein the electrical load component is configured to act as an electrical load starting from a predetermined magnetic field strength that is at least as great as the minimum response field strength of a chip supplied by the booster antenna, and is further configured not to act as an electrical load below the predetermined magnetic field strength.

Ausführungsbeispiel 3 ist eine Booster-Antennenstruktur gemäß Ausführungsbeispiel 1 oder 2, wobei die elektrische Lastkomponente eingerichtet ist, zumindest ab einer vorgegebenen minimalen Versorgungsspannung eines von der Booster-Antenne versorgten Chips als elektrische Last zu wirken.Embodiment 3 is a booster antenna structure according to embodiment 1 or 2, wherein the electrical load component is configured to act as an electrical load at least from a predetermined minimum supply voltage of a chip supplied by the booster antenna.

Ausführungsbeispiel 4 ist eine Booster-Antennenstruktur gemäß Ausführungsbeispiel 2 oder 3, wobei die elektrische Lastkomponente als Diode eingerichtet ist.Embodiment 4 is a booster antenna structure according to embodiment 2 or 3, wherein the electrical load component is configured as a diode.

Ausführungsbeispiel 5 ist eine Booster-Antennenstruktur gemäß Ausführungsbeispiel 4, wobei die elektrische Lastkomponente als Leuchtdiode oder als Zener-Diode eingerichtet ist.Embodiment 5 is a booster antenna structure according to embodiment 4, wherein the electrical load component is configured as a light-emitting diode or as a Zener diode.

Ausführungsbeispiel 6 ist eine Booster-Antennenstruktur gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 5, wobei die Booster-Antenne eine Schleifenantenne aufweist mit einem Koppelbereich zum induktiven Koppeln mit einem Chip, der in dem Koppelbereich auf dem Träger angeordnet ist.Embodiment 6 is a booster antenna structure according to one of embodiments 1 to 5, wherein the booster antenna comprises a loop antenna with a coupling region for inductive coupling with a chip arranged in the coupling region on the carrier.

Ausführungsbeispiel 7 ist eine Booster-Antennenstruktur gemäß Ausführungsbeispiel 6, wobei die zusätzliche Antenne eine Schleifenantenne aufweist, wobei die zusätzliche Antenne die Booster-Antenne umschließt, oder wobei die Booster-Antenne die zusätzliche Antenne umschließt.Embodiment 7 is a booster antenna structure according to Embodiment 6, wherein the additional antenna comprises a loop antenna, wherein the additional antenna encloses the booster antenna, or wherein the booster antenna encloses the additional antenna.

Ausführungsbeispiel 8 ist eine Booster-Antennenstruktur gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 7, wobei die zusätzliche Antenne eine andere Resonanzfrequenz aufweist als die Booster-Antenne.Embodiment 8 is a booster antenna structure according to any one of embodiments 1 to 7, wherein the additional antenna has a different resonance frequency than the booster antenna.

Ausführungsbeispiel 9 ist eine Booster-Antennenstruktur gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 8, welche ferner einen mit der Booster-Antenne induktiv gekoppelten Chip aufweist.Embodiment 9 is a booster antenna structure according to any one of embodiments 1 to 8, which further comprises a chip inductively coupled to the booster antenna.

Ausführungsbeispiel 10 ist eine Booster-Antennenstruktur gemäß Ausführungsbeispiel 9, wobei der Chip als Coil-on-Module-Chip eingerichtet ist.Embodiment 10 is a booster antenna structure according to embodiment 9, wherein the chip is configured as a coil-on-module chip.

Ausführungsbeispiel 11 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Booster-Antennenstruktur, die eine Booster-Antenne und eine zusätzliche Antenne, die mit einer Lastkomponente elektrisch leitend verbunden und von der Booster-Antenne galvanisch getrennt ist, aufweist. Das Verfahren weist ein Einbringen der Booster-Antennenstruktur in ein Magnetfeld auf, ein induktives Bereitstellen von mittels der Booster-Antennenstruktur aus dem Magnetfeld empfangener Energie an ein Chipmodul, und ein Verbrauchen von elektrischer Leistung, die von dem Magnetfeld in der zusätzlichen Antenne erzeugt wird, mittels der Lastkomponente.Embodiment 11 is a method for operating a booster antenna structure that has a booster antenna and an additional antenna that is electrically connected to a load component and galvanically isolated from the booster antenna. The method includes introducing the booster antenna structure into a magnetic field, inductively providing energy received from the magnetic field by means of the booster antenna structure to a chip module, and consuming electrical power generated by the magnetic field in the additional antenna by means of the load component.

Ausführungsbeispiel 12 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 11, wobei das Verbrauchen von elektrischer Leistung mittels der Lastkomponente erst ab einer vorgegebenen Magnetfeldstärke, die mindestens so groß ist wie die minimale Ansprechfeldstärke des von der Booster-Antenne versorgten Chips, einsetzt.Embodiment 12 is a method according to embodiment 11, wherein the consumption of electrical power by means of the load component only begins from a predetermined magnetic field strength that is at least as large as the minimum response field strength of the chip supplied by the booster antenna.

Ausführungsbeispiel 13 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 11 oder 12, wobei das Verbrauchen von elektrischer Leistung mittels der Lastkomponente erst dann einsetzt, wenn eine vorgegebene minimale Versorgungsspannung des von der Booster-Antenne versorgten Chips bereitgestellt wird.Embodiment 13 is a method according to embodiment 11 or 12, wherein the consumption of electrical power by means of the load component only begins when a predetermined minimum supply voltage of the chip supplied by the booster antenna is provided.

Ausführungsbeispiel 14 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 12 oder 13, wobei die elektrische Lastkomponente als Diode eingerichtet ist.Embodiment 14 is a method according to embodiment 12 or 13, wherein the electrical load component is configured as a diode.

Ausführungsbeispiel 15 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 14, wobei die elektrische Lastkomponente als Leuchtdiode oder als Zener-Diode eingerichtet ist.Embodiment 15 is a method according to embodiment 14, wherein the electrical load component is configured as a light-emitting diode or as a Zener diode.

Ausführungsbeispiel 16 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 11 bis 15, wobei die Booster-Antenne eine Schleifenantenne aufweist mit einem Koppelbereich zum induktiven Koppeln mit einem Chip, der in dem Koppelbereich angeordnet ist.Embodiment 16 is a method according to any one of embodiments 11 to 15, wherein the booster antenna comprises a loop antenna with a coupling region for inductive coupling with a chip arranged in the coupling region.

Ausführungsbeispiel 17 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 16, wobei die zusätzliche Antenne eine Schleifenantenne aufweist, wobei die zusätzliche Antenne die Booster-Antenne umschließt, oder wobei die Booster-Antenne die zusätzliche Antenne umschließt.Embodiment 17 is a method according to embodiment 16, wherein the additional antenna comprises a loop antenna, wherein the additional antenna encloses the booster antenna, or wherein the booster antenna encloses the additional antenna.

Ausführungsbeispiel 18 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 11 bis 17, wobei die zusätzliche Antenne eine andere Resonanzfrequenz aufweist als die Booster-Antenne.Embodiment 18 is a method according to any one of embodiments 11 to 17, wherein the additional antenna has a different resonance frequency than the booster antenna.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung des Verfahrens und umgekehrt.Further advantageous embodiments of the device emerge from the description of the method and vice versa.

Claims (18)

Booster-Antennenstruktur (100), aufweisend: • einen Träger (102); • eine auf dem Träger (102) angeordnete Booster-Antenne (104); • eine zusätzliche Antenne (106), die von der Booster-Antenne (104) galvanisch getrennt ist; und • mindestens eine elektrische Lastkomponente (108), die mit der zusätzlichen Antenne (106) elektrisch leitend verbunden ist, und eingerichtet ist, elektrische Leistung, die von einem Magnetfeld, das auf die Booster-Antenne (104) und auf die zusätzliche Antenne (106) einwirkt, erzeugt wird, zu verbrauchen.Booster antenna structure (100), comprising: • a carrier (102); • a booster antenna (104) arranged on the carrier (102); • an additional antenna (106) which is galvanically isolated from the booster antenna (104); and • at least one electrical load component (108) which is electrically conductively connected to the additional antenna (106) and is configured to consume electrical power generated by a magnetic field acting on the booster antenna (104) and on the additional antenna (106). Booster-Antennenstruktur (100) gemäß Anspruch 1, wobei die elektrische Lastkomponente (108) eingerichtet ist, ab einer vorgegebenen Magnetfeldstärke, die mindestens so groß ist wie die minimale Ansprechfeldstärke eines von der Booster-Antenne (104) versorgten Chips, als elektrische Last zu wirken, und ferner eingerichtet ist, unterhalb der vorgegebenen Magnetfeldstärke nicht als elektrische Last zu wirken.Booster antenna structure (100) according to Claim 1 , wherein the electrical load component (108) is configured to act as an electrical load above a predetermined magnetic field strength which is at least as great as the minimum response field strength of a chip supplied by the booster antenna (104), and is further configured not to act as an electrical load below the predetermined magnetic field strength. Booster-Antennenstruktur (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrische Lastkomponente (108) eingerichtet ist, zumindest ab einer vorgegebenen minimalen Versorgungsspannung eines von der Booster-Antenne (104) versorgten Chips als elektrische Last zu wirken.Booster antenna structure (100) according to Claim 1 or 2 , wherein the electrical load component (108) is configured to act as an electrical load at least from a predetermined minimum supply voltage of a chip supplied by the booster antenna (104). Booster-Antennenstruktur (100) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die elektrische Lastkomponente (108) als Diode eingerichtet ist.Booster antenna structure (100) according to Claim 2 or 3 , wherein the electrical load component (108) is configured as a diode. Booster-Antennenstruktur (100) gemäß Anspruch 4, wobei die elektrische Lastkomponente (108) als Leuchtdiode oder als Zener-Diode eingerichtet ist.Booster antenna structure (100) according to Claim 4 , wherein the electrical load component (108) is designed as a light-emitting diode or as a Zener diode. Booster-Antennenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Booster-Antenne (104) eine Schleifenantenne aufweist mit einem Koppelbereich (104C) zum induktiven Koppeln mit einem Chip, der in dem Koppelbereich auf dem Träger (102) angeordnet ist.Booster antenna structure (100) according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the booster antenna (104) comprises a loop antenna with a coupling region (104C) for inductive coupling with a chip arranged in the coupling region on the carrier (102). Booster-Antennenstruktur (100) gemäß Anspruch 6, wobei die zusätzliche Antenne (106) eine Schleifenantenne aufweist; wobei die zusätzliche Antenne (106) die Booster-Antenne (104) umschließt; oder wobei die Booster-Antenne (104) die zusätzliche Antenne (106) umschließt.Booster antenna structure (100) according to Claim 6 , wherein the additional antenna (106) comprises a loop antenna; wherein the additional antenna (106) encloses the booster antenna (104); or wherein the booster antenna (104) encloses the additional antenna (106). Booster-Antennenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zusätzliche Antenne (106) eine andere Resonanzfrequenz aufweist als die Booster-Antenne (104).Booster antenna structure (100) according to one of the Claims 1 until 7 , wherein the additional antenna (106) has a different resonance frequency than the booster antenna (104). Booster-Antennenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend: einen mit der Booster-Antenne (104) induktiv gekoppelten Chip.Booster antenna structure (100) according to one of the Claims 1 until 8 , further comprising: a chip inductively coupled to the booster antenna (104). Booster-Antennenstruktur (100) gemäß Anspruch 9, wobei der Chip als Coil-on-Module-Chip eingerichtet ist.Booster antenna structure (100) according to Claim 9 , where the chip is configured as a coil-on-module chip. Verfahren zum Betreiben einer Booster-Antennenstruktur, die eine Booster-Antenne und eine zusätzliche Antenne, die mit einer Lastkomponente elektrisch leitend verbunden und von der Booster-Antenne galvanisch getrennt ist, aufweist, das Verfahren aufweisend: • Einbringen der Booster-Antennenstruktur in ein Magnetfeld; • induktives Bereitstellen von mittels der Booster-Antennenstruktur aus dem Magnetfeld empfangener Energie an ein Chipmodul; und • Verbrauchen von elektrischer Leistung, die von dem Magnetfeld in der zusätzlichen Antenne erzeugt wird, mittels der Lastkomponente.Method for operating a booster antenna structure having a booster antenna and an additional antenna that is electrically connected to a load component and galvanically isolated from the booster antenna, the method comprising: • introducing the booster antenna structure into a magnetic field; • inductively providing energy received from the magnetic field by means of the booster antenna structure to a chip module; and • consuming electrical power generated by the magnetic field in the additional antenna by means of the load component. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Verbrauchen von elektrischer Leistung mittels der Lastkomponente erst ab einer vorgegebenen Magnetfeldstärke, die mindestens so groß ist wie die minimale Ansprechfeldstärke des von der Booster-Antenne versorgten Chips, einsetzt.Procedure according to Claim 11 , whereby the consumption of electrical power by means of the The load component only starts when a predetermined magnetic field strength is reached, which is at least as large as the minimum response field strength of the chip supplied by the booster antenna. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei das Verbrauchen von elektrischer Leistung mittels der Lastkomponente erst dann einsetzt, wenn eine vorgegebene minimale Versorgungsspannung des von der Booster-Antenne versorgten Chips bereitgestellt wird.Procedure according to Claim 11 or 12 , whereby the consumption of electrical power by means of the load component only begins when a predetermined minimum supply voltage of the chip supplied by the booster antenna is provided. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei die elektrische Lastkomponente als Diode eingerichtet ist.Procedure according to Claim 12 or 13 , where the electrical load component is configured as a diode. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die elektrische Lastkomponente als Leuchtdiode oder als Zener-Diode eingerichtet ist.Procedure according to Claim 14 , wherein the electrical load component is configured as a light-emitting diode or as a Zener diode. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Booster-Antenne eine Schleifenantenne aufweist mit einem Koppelbereich zum induktiven Koppeln mit einem Chip, der in dem Koppelbereich angeordnet ist.Procedure according to one of the Claims 11 until 15 , wherein the booster antenna comprises a loop antenna with a coupling region for inductive coupling with a chip arranged in the coupling region. Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die zusätzliche Antenne eine Schleifenantenne aufweist; wobei die zusätzliche Antenne die Booster-Antenne umschließt; oder wobei die Booster-Antenne die zusätzliche Antenne umschließt.Procedure according to Claim 16 , wherein the additional antenna comprises a loop antenna; wherein the additional antenna encloses the booster antenna; or wherein the booster antenna encloses the additional antenna. Verfahren einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die zusätzliche Antenne eine andere Resonanzfrequenz aufweist als die Booster-Antenne.Procedure one of the Claims 11 until 17 , where the additional antenna has a different resonance frequency than the booster antenna.
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