DE19703029A1 - Übertragungsmodul für eine Transpondervorrichtung sowie Transpondervorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Transpondervorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Übertragungsmodul zur kontaktlo­ sen Datenübertragung zwischen einem Chip und einer Leseeinrichtung gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 sowie eine Transpondervorrichtung mit einer Transpondereinheit und einem Übertragungsmodul nach den Ansprü­ chen 11, 12 oder 13 und ein Verfahren zum Betrieb einer Transpondervor­ richtung mit einer Transpondereinheit und einem Übertragungsmodul nach den Ansprüchen 16 oder 17.

Transpondereinheiten, die in ihrer einfachsten Ausführung aus einem Chip und einer mit den Anschlußflächen des Chips kontaktierten Transponder­ spule bestehen, werden in zunehmendem Maße auf gänzlich unterschiedli­ chen Gebieten eingesetzt, wobei sie jedoch einheitlich dem Zweck dienen, eine berührungs- oder drahtlose Kommunikation zwischen einer mehr oder weniger weit entfernt von der Transpondereinheit angeordneten Leseein­ richtung und dem Chip zu gewährleisten, um einen Datenabgriff zur Erkennung von auf dem Chip gespeicherten Daten zu ermöglichen. Derar­ tige Transpondereinheiten werden beispielsweise in sogenannten kontakt­ losen Chipkarten, in codierten Etiketten oder auch zur Schlachtviehken­ nung, hier verwendet als sogenannte Injektionstransponder, eingesetzt.

Bedingt durch die unterschiedlichen Einsatzgebiete von Transponderein­ heiten ergeben sich zum Teil extrem voneinander abweichende Übertra­ gungsdistanzen zwischen der jeweiligen Transpondereinheit und der zugeordneten Leseeinrichtung, die entsprechend unterschiedliche Be­ triebsspannungen der Transpondereinheiten bzw. des davon umfaßten Chips erfordern. Darüber hinaus ist es bislang notwendig, in jedem Ein­ zelfall das Layout der Transpondereinheit auf die Leseeinrichtung abzu­ stimmen, was in der Regel eine Impedanzanpassung zwischen der Trans­ pondereinheit und der Leseeinrichtung notwendig macht. Aus dem Vorste­ henden wird deutlich, daß schon aufgrund lediglich der beiden Ausle­ gungsparameter Betriebsspannung und Impedanz eine Vielzahl unter­ schiedlich ausgelegter Transpondereinheiten notwendig ist, um einen sicheren Betrieb der jeweiligen Transpondereinheit in Abhängigkeit von der Übertragungsdistanz und der Art der zugeordneten Leseeinrichtung zu gewährleisten. Diese Anforderungen stehen daher einer grundsätzlich gewünschten Standardisierung in der Auslegung von Transpondereinheiten entgegen, die eine wesentlich kostengünstigere Herstellung von Transpon­ dereinheiten ermöglichen würde.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unabhängig von der im Einzelfall vorliegenden Übertragungsdistanz bzw. der jeweili­ gen Art der Leseeinrichtung die Ausbildung einer standardisierten Trans­ pondereinheit zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Übertragungsmodul mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2 gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein Übertragungsmodul zur kontaktlosen Daten­ übertragung zwischen einem Chip und einer Leseeinrichtung vorgeschla­ gen, das eine Spulenanordnung mit einem Koppelelement und mindestens einer Antennenspule aufweist, welche elektrisch miteinander verbunden sind, wobei das Koppelelement zur Herstellung einer induktiven Kopplung mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule und die Antennenspule zur Herstellung einer berührungslosen Verbindung mit der Leseeinrichtung dient. Dabei sind das als Koppelspule ausgebildete Koppelelement und die Antennenspule hinsichtlich mindestens eines ihrer die Spulenimpedanz beeinflussenden Spulenparameter unterschiedlich ausgebildet.

Ein derart gestaltetes Übertragungsmodul, das mittels induktiver Kopp­ lung mit der Transpondereinheit kombinierbar ist, ermöglicht somit eine Impedanzanpassung zwischen der Leseeinrichtung und der Transponder­ einheit. Das bedeutet, daß ausgehend von einer standardisierten Trans­ pondereinheit eine Anpassung an eine von der Impedanz der Transponder­ einheit abweichende Impedanz der Leseeinrichtung dadurch erfolgen kann, daß die Koppelspule hinsichtlich ihrer Impedanz im wesentlichen mit der Impedanz der Transpondereinheit übereinstimmt und die elektrisch mit der Koppelspule verbundene Antennenspule hinsichtlich ihrer Impedanz auf die Impedanz der Leseeinrichtung abgestimmt ist. Somit ist es durch eine entsprechende Ausbildung der Spulenparameter von Koppelspule und Antennenspule möglich, ein und dieselbe Transpondereinheit mit sich hinsichtlich ihrer Impedanz voneinander unterscheidenden Leseeinrichtun­ gen zu kombinieren. Als derartige, die Impedanz der jeweiligen Spule beeinflussende Spulenparameter stehen bei Ausführung des Koppelele­ ments als Koppelspule beispielsweise der Drahtquerschnitt der Spule, die Länge des der jeweiligen Spule zugeordneten Spulendrahtes oder auch das zur Herstellung des Spulendrahtes verwendete Material zur Verfügung.

Eine weitere Möglichkeit der Anpassung einer Transpondereinheit an die jeweiligen Gegebenheiten des Einzelfalls hinsichtlich unterschiedlicher Übertragungsdistanzen besteht nach Anspruch 2 erfindungsgemäß darin, ein Übertragungsmodul zur kontaktlosen Datenübertragung zwischen einem Chip und einer Leseeinrichtung vorzusehen, das eine Spulenanord­ nung mit einem Koppelelement und mindestens einer Antennenspule aufweist, wobei das Koppelelement zur Herstellung einer induktiven Kopplung mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponder­ spule und die Antennenspule zur Herstellung einer berührungslosen Verbindung mit der Leseeinrichtung dient, wobei das als Koppelspule ausgebildete Kontaktelement derart ausgebildet ist, daß die Koppelspule als Primärspule eines mit der zugeordneten Transponderspule gebildeten Transformators zur Induzierung einer erhöhten Betriebsspannung im Chip der Transpondereinheit dient.

Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung macht man sich demnach die zwi­ schen der Koppelspule und der Transponderspule gegebene induktive Kopplung zunutze, um aus der Koppelspule und der Transponderspule einen Transformator zu bilden, mit dem die Betriebsspannung in der Transpondereinheit erhöht werden kann. Somit wird es möglich, ausge­ hend von einer standardisiert ausgelegten Transpondereinheit unter­ schiedliche Übertragungsdistanzen dadurch zu überbrücken, daß entspre­ chend unterschiedlich ausgelegte Übertragungsmodule verwendet werden, der Art, daß durch ein geeignetes Verhältnis der Windungszahlen zwi­ schen der Koppelspule und der Transponderspule das für die Induzierung der zur Überwindung der jeweiligen Übertragungsdistanz notwendige Übersetzungsverhältnis festgelegt wird.

Neben der vorgenannten Möglichkeit, eine erhöhte Betriebsspannung in der Transpondereinheit über eine geeignete Festlegung des Windungzahl- Übersetzungsverhältnisses zu erzielen, gibt es auch die Möglichkeit, ganz allgemein das magnetische Feld der Koppelspule durch eine geeignete Verstärkungseinrichtung zu verstärken, um hierdurch eine entsprechend erhöhte Induktion und eine damit verbundene Spannungserhöhung in der Transpondereinheit zu erzielen. Eine derartige Verstärkungseinrichtung kann aus einer die an der Koppelspule anliegende Spannung erhöhenden oder erzeugenden Spannungsquelle gebildet sein, also etwa durch eine im Übertragungsmodul angeordnete, mit der Koppelspule kontaktierte Batte­ rie. Hierdurch läßt sich ein aktives Übertragungsmodul bilden, das über eine eigene Spannungsversorgung verfügt.

Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung einer Verstärkungswirkung besteht darin, die Koppelspule mit einem Kern aus einem permeablen Material, insbesondere Ferrit, zu versehen, der die magnetische Feldstärke der Koppelspule erhöht. Die vorbeschriebene Verstärkungseinrichtung bildet somit auch eine von der Lösung, die Koppelspule und die Trans­ ponderspule zur Bildung eines Transformators zu nutzen, unabhängige Lösung.

Bei einer besonderen Ausführungsform des Übertragungsmoduls, die als Kern einen permeablen Materialstab zur Ausbildung eines axial ausge­ richteten Magnetfeldes verwendet, dient die Antennenspule gleichzeitig als Koppelspule.

Um eine Handhabung der Spulenanordnung als Übertragungsmodul und eine vereinfachte Applikation der Spulenanordnung auf einer Transpon­ dereinheit oder einem Substrat einer Transpondereinheit zu ermöglichen, ist die Spulenanordnung auf einer Trägerfolie angeordnet. Der Begriff "Trägerfolie" ist hier nicht einschränkend hinsichtlich einer für die Trä­ gerfolie in Frage kommenden Materialauswahl zu verstehen, das heißt, entgegen einem weit verbreiteten Verständnis vom Bedeutungsinhalt des Begriffs "Trägerfolie" fallen unter diesen Begriff wie er hier verwendet wird, nicht nur Kunststoffmaterialien, sondern auch natürliche Materiali­ en, wie beispielsweise Zellfasern oder Papier. Mit dem Begriff "Träger­ folie" soll hier lediglich zum Ausdruck gebracht werden, daß ein als Trägerfolie ausgebildetes Substrat im wesentlichen durch seine Flächen­ dimension bestimmt ist und eine gegenüber der Flächenausdehnung eher zu vernachlässigende Dicke aufweist.

Für bestimmte Anwendungsfälle, beispielsweise zur Herstellung einer mit einem derartigen Übertragungsmodul versehenen Chipkarte, ist es vorteil­ haft, die Spulenanordnung insgesamt als Karteninlay auszubilden.

Soll die Spulenanordnung zur Verwendung bei codierten Etiketten oder dergleichen dienen, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Spulenanord­ nung auf einem Haftsubstrat ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Transpondervorrichtung ist nach Anspruch 11 mit einer Transpondereinheit und einem Übertragungsmodul versehen, wobei die Transpondereinheit einen Chip mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule und das Übertragungsmodul ein Koppel­ element mit einer Antennenspule aufweist, wobei das Koppelelement zur Herstellung einer induktiven Kopplung mit der Transponderspule dient, und die Antennenspule elektrisch mit dem Koppelelement verbunden ist und zur Herstellung einer kontaktlosen Verbindung mit einer Leseein­ richtung dient, wobei zur Ermöglichung einer Anpassung zwischen der Transpondereinheit und der Leseeinrichtung das als Koppelspule ausgebil­ dete Koppelelement und die Antennenspule hinsichtlich mindestens eines ihrer die Spulenimpedanz beeinflussenden Spulenparameter unterschiedlich ausgebildet sind. Die Vorteile einer derartigen mit einem Übertragungs­ modul versehenen Transpondervorrichtung sind bereits eingangs ausführ­ lich erläutert worden.

Weiterhin wird erfindungsgemäß nach Anspruch 12 eine Transpondervor­ richtung mit einer Transpondereinheit und einem Übertragungsmodul vorgeschlagen, wobei die Transpondereinheit einen Chip mit einer elek­ trisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule und das Übertra­ gungsmodul ein Koppelelement mit einer Antennenspule aufweist, wobei das Koppelelement zur Herstellung einer induktiven Kopplung mit der Transponderspule dient, und die Antennenspule elektrisch mit dem Kop­ pelelement verbunden ist und zur Herstellung einer kontaktlosen Verbin­ dung mit einer Leseeinrichtung dient, wobei das Koppelelement als Koppelspule ausgebildet ist und eine vergleichsweise geringere Windungs­ anzahl als die Transponderspule aufweist, derart, daß die Koppelspule eine Primärspule und die Transponderspule eine Sekundärspule eines Transformators bildet.

Die Vorteile einer derartigen mit einem Übertragungsmodul versehenen Transpondereinrichtung im Zusammenhang mit einer hierdurch möglichen Erhöhung der Betriebsspannung der Transpondereinheit wurden bereits eingangs ausführlich erörtert.

Eine weitere erfindungsgemäße Transpondervorrichtung nach Anspruch 13 ist mit einer Transpondereinheit und einem Übertragungsmodul versehen, wobei die Transpondereinheit einen Chip mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule und das Übertragungsmodul ein Koppelelement mit einer Antennenspule aufweist, wobei das Koppelele­ ment zur Herstellung einer induktiven Kopplung mit der Transponderspule dient, und die Antennenspule elektrisch mit dem Koppelelement verbunden ist und zur Herstellung einer kontaktlosen Verbindung mit einer Leseein­ richtung dient, wobei das Koppelelement aus einem permeablen Material­ stab, insbesondere einem Ferritkern, gebildet ist, dessen Stirnfläche als Koppelfläche dient, und die Antennenspule um den Materialstab herum angeordnet ist.

Bei einer derartig ausgebildeten Transpondervorrichtung ist aufgrund der stark gebündelten axialen Ausrichtung des durch den permeablen Materi­ alstab erzeugten Magnetfeldes eine besonders effektive und damit ver­ lustarme induktive Kopplung zwischen der Transponderspule der Trans­ pondereinheit und der Antennenspule möglich, so daß bereits diese Konfi­ guration der Transpondervorrichtung unabhängig von der vorstehend geschilderten Möglichkeit der Impedanzanpassung oder der Hochtrans­ formation der Betriebsspannung der Transpondereinheit lediglich durch die besonders verlustarme Kopplung über den Materialstab eine Erhöhung der Betriebsspannung in der Transpondereinheit ermöglicht.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß die vorstehend geschilderte Konfiguration der Transpondervorrichtung aufgrund der besonders ver­ lustarmen induktiven Kopplung zwischen der Antennenspule und der Transponderspule über den Materialstab die Verwendung einer Transpon­ derspule ermöglicht, die als eine auf der Oberfläche des Chips angeord­ nete Chipspule ausgebildet ist. Derartige Chipspulen sind auch unter dem Begriff "Coil on Chip" bekannt.

In einer speziellen Ausführungsform der Transpondervorrichtung ist dabei der Chip mit seiner Rückseite auf der Stirnfläche des permeablen Materi­ alstabs angeordnet, und die auf der der Rückseite gegenüberliegenden Kontaktseite des Chips angeordnete Chipspule ist mit ihrer Spulenfläche im wesentlichen deckungsgleich mit der Stirnfläche des Materialstabs angeordnet. Hieraus ergibt sich eine extrem miniaturisierte Transponder­ vorrichtung, wie sie beispielsweise bei einem Injektionstransponder Verwendung findet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Transpondervor­ richtung mit einer einen Chip und eine Transponderspule aufweisenden Transpondereinheit und einem eine Koppelspule und eine mit der Koppel­ spule elektrisch verbundene Antennenspule aufweisenden Übertragungs­ modul wird mittels des Übertragungsmoduls die an eine mit der Transpon­ dereinheit kommunizierende Leseeinrichtung angepaßte Impedanz der Antennenspule in eine an die Impedanz der Transpondereinheit angepaßte Impedanz der Koppelspule geändert.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer Transpon­ dervorrichtung mit einer einen Chip und eine Transponderspule aufwei­ senden Transpondereinheit und einem eine Koppelspule und eine mit der Koppelspule elektrisch verbundene Antennenspule aufweisenden Übertra­ gungsmodul besteht darin, die Koppelspule des Übertragungsmoduls zusammen mit der Transponderspule als die Betriebsspannung in der Transpondereinheit erhöhenden Transformator zu verwenden.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemä­ ßen Übertragungsmodule sowie Ausführungsformen von mit derartigen Übertragungsmodulen versehenen Transpondervorrichtungen unter Erläu­ terung möglicher Betriebsweisen derartiger Transpondervorrichtungen anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Datenübertra­ gungsanordnung mit einer Transpondervorrichtung und einer Leseeinrichtung;

Fig. 2 eine detaillierte Darstellung der in Fig. 1 schema­ tisch dargestellten Transpondervorrichtung,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer in Lagentechnik aufge­ bauten, mit einer Transpondervorrichtung versehenen Chipkarte;

Fig. 4 die in der in Fig. 3 dargesellten Chipkarte angeord­ nete Transpondervorrichtung in einer Draufsicht;

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Transponder­ vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Datenübertragungsanordnung 10 mit einer Transponder­ vorrichtung 11 und einer Leseeinrichtung 12. Die Transpondervorrichtung 11 umfaßt eine Transpondereinheit 13 und ein Übertragungsmodul 14. In der in Fig. 1 gewählten schematischen Darstellung weist die Transponder­ einheit 13 einen Chip 15 und eine an Anschlußflächen 16, 17 des Chips 15 elektrisch angeschlossene Transponderspule 18 auf.

Das Übertragungsmodul 14 besteht im vorliegenden Fall aus einem, hier als Koppelspule 19 ausgebildeten Koppelelement und einer elektrisch mit der Koppelspule verbundenen Antennenspule 20.

Das Übertragungsmodul 14 dient grundsätzlich dazu, die von einer Sende­ spule 21 der Leseeinrichtung 12 emittierte elektromagnetische Sendelei­ stung über die Antennenspule 20 aufzunehmen und mittels der Koppel­ spule 19 induktiv auf die Transponderspule 18 der Transpondereinheit 13 zu übertragen. Dabei kommt der Koppelspule 19 im wesentlichen die Aufgabe zu, das elektromagnetische Feld auf die Transponderspule 18 zu fokussieren, um eine möglichst effektive induktive Kopplung zwischen der Koppelspule 19 und der Transponderspule 18 zu erzielen.

Eine weitere Funktion des Übertragungsmoduls 14 besteht darin, über ein geeignetes Zusammenwirken mit der Transponderspule 18 eine Erhöhung der Betriebsspannung des Chips 15 zu bewirken, um eine vergrößerte Übertragungsdistanz A zwischen der Transpondervorrichtung 11 und der Leseeinrichtung 12 zu ermöglichen.

Darüber hinaus ermöglicht das Übertragungsmodul 14 eine Anpassung der Impedanz Z_T der Transpondereinheit 13 an die Impedanz Z_L der Leseein­ richtung 12 dadurch, daß die Koppelspule 19 und die Antennenspule 20 in ihren Impedanzwerten im wesentlichen mit der Transpondereinheit 13 bzw. der Leseeinrichtung 12 übereinstimmen bzw. daran angepaßt sind.

Fig. 2 zeigt zur eingehenderen Erläuterung der vorstehend angeführten Funktionsweisen des Übertragungsmoduls 14 eine detaillierte Darstellung der Transpondervorrichtung 11 mit der Transpondereinheit 13 aus dem Chip 15 und der Transponderspule 18 und dem Übertragungsmodul 14 mit der Koppelspule 19 und der Antennenspule 20.

Im vorliegenden Fall weist die Antennenspule 20 eine Windungszahl n = 8 und die Koppelspule 19 eine Windungszahl n = 10 auf. Die Koppelspule 19 und die Antennenspule 20 sind über elektrische Leiter 22, 23 verbun­ den. Aufgrund der im Zusammenhang mit der Windungszahl unterschiedli­ chen Wicklungslänge der Spulen bei ansonsten übereinstimmenden, die Spulenimpedanz beeinflussenden Spulenparameter der Koppelspule 19 und der Antennenspule 20 weist im vorliegenden Fall die Koppelspule 19 eine im Vergleich zur Antennenspule 20 geringere Impedanz auf. Die in Fig. 2 dargestellte Ausführung des Übertragungsmoduls 14 kann demnach beispielsweise so ausgeführt sein, daß die Koppelspule 19 an die relativ niedrige Impedanz der Transpondereinheit 13 angepaßt ist und die Anten­ nenspule 20 an die relativ hohe Impedanz einer hier nicht näher darge­ stellten Leseeinrichtung angepaßt ist, so daß es mittels des Übertra­ gungsmoduls 14 möglich wird, eine hochohmige Leseeinrichtung mit einer niederohmigen Transpondereinheit zu verbinden, ohne daß hierzu die Transpondereinheit selbst, also die Transponderspule 18, unmittelbar impedanzmäßig angepaßt werden müßte.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des Übertragungsmoduls 14 ergibt sich darüber hinaus durch ein Zusammenwirken der mit einer relativ niedrigen Windungszahl n = 10 versehenen Koppelspule 19 mit der eine relativ hohe Windungszahl n = 20 aufweisenden Transponderspule 18 über die hier durch einen schematisierten Feldlinienverlauf 24 angedeutete induktive Kopplung ein Transformatoreffekt, derart, daß die Koppelspule 19 und die Transponderspule 18 als Primärspule bzw. Sekundärspule eines Transformators 25 wirken, mit der Folge, daß in der Transponderspule 18 eine vergleichsweise erhöhte Spannung induziert wird, wodurch für den Chip 15 eine entsprechend erhöhte Betriebsspannung zur Verfügung steht.

Fig. 3 zeigt ein Übertragungsmodul 26 in einer Ausführungsform als Karteninlay in einer in Schichttechnik gebildeten Chipkarte 27.

Neben dem Übertragungsmodul 26 werden die weiteren Lagen aus einem Chipinlay 28 mit einem darin aufgenommenen Chip 29, einem Transpon­ derspuleninlay 30 mit einer darin eingebetteten, mit dem Chip 29 kontak­ tierten Transponderspule 31 und zwei jeweils auf dem Chipinlay 28 bzw. dem Übertragungsmodul 26 angeordneten äußeren Decklagen 32 und 33 gebildet. Das Chipinlay 28 und das Transponderspuleninlay 30 bilden im vorliegenden Fall eine Transpondervorrichtung 49.

Fig. 4 zeigt das Übertragungsmodul 26 in einer Draufsicht mit einer Koppelspule 34 und einer Antennenspule 35, die über Leiter 36, 37 miteinander verbunden sind und auf einer gemeinsamen, hier als Dünn­ schichtsubstrat ausgeführten Trägerschicht 38 angeordnet sind, die im vorliegenden Fall aus einer Polyimidfolie bestehen kann.

Sowohl die Transponderspule 31 als auch die Koppelspule 34 und die Antennenspule 35 können als Drahtspulen sowie auch als auf sonstige Art und Weise realisierte Spulen ausgebildet sein.

Fig. 5 zeigt eine Transpondervorrichtung 39 mit einer Transpondereinheit 40, die aus einem Chip 41 und einer unmittelbar auf der mit Anschlußflä­ chen versehenen Kontaktoberfläche 42 angeordneten Transponderspule 43 gebildet ist. Derartige Spulenanordnungen werden fachsprachlich auch mit dem Begriff "coil on chip" bezeichnet und können in einem Ätz- oder Abscherverfahren hergestellt werden.

Die Transpondervorrichtung 39 weist ein Übertragungsmodul 44 auf, das aus einer um einen Ferritkern 45 angeordneten, kurzgeschlossenen Anten­ nenspule 46 besteht. Abweichend von den in den Fig. 2 und 4 dargestell­ ten Übertragungsmodulen 14 und 26 erfolgt bei dem Übertragungsmodul 44 die Fokussierung des von der Antennenspule 46 aufgenommenen elektromagnetischen Feldes auf die Transponderspule 43 nicht über eine Koppelspule, sondern über den das magnetische Feld stark bündelnden und axial ausrichtenden Ferritkern 45.

Wie in Fig. 5 dargestellt, ermöglicht die Transpondervorrichtung 39 einen Aufbau, bei dem der Chip 41 mit seiner Rückseite 47 unmittelbar auf einer Stirnfläche 48 des Ferritkerns 45 positioniert werden kann. Zur Erzielung einer möglichst effektiven induktiven Kopplung zwischen dem Ferritkern 45 und der Transponderspule 43 ist der Chip 41 derart auf der Stirnfläche 48 des Ferritkerns 45 angeordnet, daß sich die Stirnfläche 48, aus der im wesentlichen das magnetische Feld emittiert wird, und die Transponder­ spule 43 in einer Überdeckungslage befinden.

Die in Fig. 5 dargestellte Transpondervorrichtung eignet sich in besonde­ rem Maße zur Verwendung als sogenannter Injektionstransponder, bei dem die Transpondervorrichtung 39 hermetisch verschlossen in einem beispielsweise aus Glas gebildeten Injektionsbehälter angeordnet ist, der beispielsweise subkutan injiziert als Transponder zur Schlachtviehkennung verwendet werden kann.

Claims (17)

1. Übertragungsmodul (14, 26, 44) zur kontaktlosen Datenübertragung zwischen einem Chip (15, 29, 41) und einer Leseeinrichtung (12) mit einer Spulenanordnung, die ein Koppelelement (19, 34) und mindestens eine Antennenspule (20, 35, 46) aufweist, welche elek­ trisch miteinander verbunden sind, wobei das Koppelelement zur Herstellung einer induktiven Kopplung (24) mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule (18, 31, 43) dient und die Antennenspule zur Herstellung einer Verbindung mit der Leseein­ richtung dient, wobei das als Koppelspule (19, 34) ausgebildete Koppelelement und die Antennenspule (20, 35, 46) hinsichtlich ihrer die Spulenimpedanz beeinflussenden Spulenparameter unterschied­ lich ausgebildet sind.

2. Übertragungsmodul (14, 26, 44) zur kontaktlosen Datenübertragung zwischen einem Chip (15, 29, 41) und einer Leseeinrichtung (12) mit einer Spulenanordnung, die ein Koppelelement (19, 34) und mindestens eine Antennenspule (20, 35, 46) aufweist, welche elek­ trisch miteinander verbunden sind, wobei das Koppelelement zur Herstellung einer induktiven Kopplung (24) mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule (18, 31, 43) dient und die Antennenspule zur Herstellung einer Verbindung mit der Leseein­ richtung dient, wobei das Koppelelement als Koppelspule (19, 34) ausgebildet ist und zwar derart, daß die Koppelspule als Primär­ spule eines mit der zugeordneten Transponderspule (18, 31) gebil­ deten Transformators (25) zur Induzierung einer erhöhten elektri­ schen Betriebsspannung im Chip (15, 29, 41) wirkt.

3. Übertragungsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelspule (19, 34) eine gegenüber der zugeordneten Transponderspule (18, 31) verringerte Windungszahl n aufweist.

4. Übertragungsmodul, insbesondere nach Anspruch 2 oder 3, zur kontaktlosen Datenübertragung zwischen einem Chip (15, 29, 41) und einer Leseeinrichtung (12) mit einer Spulenanordnung, die ein Koppelelement (19, 34) und mindestens eine Antennenspule (20, 35, 46) aufweist, welche elektrisch miteinander verbunden sind, wobei das Koppelelement zur Herstellung einer induktiven Kopp­ lung (24) mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transpon­ derspule (18, 31, 43) dient und die Antennenspule zur Herstellung einer Verbindung mit der Leseeinrichtung dient, wobei das Koppel­ element als Koppelspule (19, 34) ausgebildet ist und die Koppel­ spule mit einer das magnetische Feld der Koppelspule verstärkenden Verstärkungseinrichtung versehen ist.

5. Übertragungsmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinrichtung aus einer die an der Koppelspule anliegende Spannung erhöhenden oder erzeugenden Spannungs­ quelle gebildet ist.

6. Übertragungsmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinrichtung aus einem die an der Koppelspule erzeugte magnetische Feldstärke erhöhenden Kern aus permeablen Material gebildet ist.

7. Übertragungsmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelspule gleichzeitig als Antennenspule (46) dient und als Kern einen permeablen Materialstab (45) zur Ausbildung eines axial ausgerichteten Magnetfeldes aufweist.

8. Übertragungsmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung (34, 35) auf einem als Trägerfolie ausge­ bildeten Substrat (38) angeordnet ist.

9. Übertragungsmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung (34, 35) als Karteninlay (30) ausgebildet ist.

10. Übertragungsmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung auf einem Haftsubstrat angeordnet ist.

11. Transpondervorrichtung (11, 39) mit einer Transpondereinheit (13, 28, 30, 40) und einem Übertragungsmodul (14, 26, 44), wobei die Transpondereinheit einen Chip (15, 29, 41) mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule (18, 31, 43) und das Übertragungsmodul ein Koppelelement (19, 34) mit einer Antennen­ spule (20, 35, 46) aufweist, wobei das Koppelelement zur Herstel­ lung einer induktiven Kopplung mit der Transponderspule dient, und die Antennenspule elektrisch mit dem Koppelelement verbunden ist und zur Herstellung einer kontaktlosen Verbindung mit einer Le­ seeinrichtung (12) dient, wobei zur Ermöglichung einer Anpassung zwischen der Transpondereinheit (13, 28, 30) und der Leseeinrich­ tung (12) das als Koppelspule ausgebildete Koppelelement (19, 34) und die Antennenspule (20, 35) hinsichtlich mindestens eines ihrer die Spulenimpedanz beeinflussenden Spulenparameter unterschied­ lich ausgebildet sind.

12. Transpondervorrichtung (11, 39) mit einer Transpondereinheit (13, 28, 30, 40) und einem Übertragungsmodul (14, 26, 44), wobei die Transpondereinheit einen Chip (15, 29, 41) mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule (18, 31, 43) und das Übertragungsmodul ein Koppelelement (19, 34) mit einer Antennen­ spule (20, 35, 46) aufweist, wobei das Koppelelement zur Herstel­ lung einer induktiven Kopplung mit der Transponderspule dient, und die Antennenspule elektrisch mit dem Koppelelement verbunden ist und zur Herstellung einer kontaktlosen Verbindung mit einer Le­ seeinrichtung (12) dient, wobei das Koppelelement (19, 34) als Koppelspule ausgebildet ist und eine vergleichsweise geringere Windungszahl n als die Transponderspule (18, 31) aufweist, derart, daß die Koppelspule eine Primärspule und die Transponderspule ei­ ne Sekundärspule eines Transformators (25) bildet.

13. Transpondervorrichtung (11, 39) mit einer Transpondereinheit (13, 28, 30, 40) und einem Übertragungsmodul (14, 26, 44), wobei die Transpondereinheit einen Chip (15, 29, 41) mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule (18, 31, 43) und das Übertragungsmodul ein Koppelelement (19, 34) mit einer Antennen­ spule (20, 35, 46) aufweist, wobei das Koppelelement zur Herstel­ lung einer induktiven Kopplung mit der Transponderspule dient, und die Antennenspule elektrisch mit dem Koppelelement verbunden ist und zur Herstellung einer kontaktlosen Verbindung mit einer Le­ seeinrichtung (12) dient, wobei das Koppelelement aus einem per­ meablen Materialstab (45) gebildet ist, dessen Stirnfläche (48) als Koppelfläche dient, und die Antennenspule (46) um den Material­ stab (45) herum angeordnet ist.

14. Transpondervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Transponderspule als eine auf der Oberfläche (42) des Chips (41) angeordnete "Coil on Chip"-Chipspule (43) ausgebildet ist.

15. Transpondervorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Chip (41) mit seiner Rückseite (47) auf der Stirnfläche (48) des permeablen Materialstabs (45) angeordnet ist und die auf der der Rückseite (47) gegenüberliegenden Kontaktoberfläche (42) des Chips (41) angeordnete Chipspule (43) mit ihrer Spulenfläche im wesentlichen deckungsgleich mit der Stirnfläche (48) des Material­ stabs (45) angeordnet ist.

16. Verfahren zum Betrieb einer Transpondervorrichtung (11, 27, 39) mit einer einen Chip (15, 29, 41) und eine Transponderspule (18, 31, 43) aufweisenden Transpondereinheit (13, 28, 30, 40) und ei­ nem eine Koppelspule (19, 34) und eine mit der Koppelspule elek­ trisch verbundene Antennenspule (20, 35) aufweisenden Übertra­ gungsmodul (14, 26), derart, daß mittels des Übertragungsmoduls die an eine mit der Transpondereinheit kommunizierende Leseein­ richtung (12) angepaßte Impedanz der Antennenspule in eine an die Impedanz der Transpondereinheit angepaßte Impedanz der Koppel­ spule geändert wird.

17. Verfahren zum Betrieb einer Transpondervorrichtung (11, 27, 39) mit einer einen Chip (15, 29, 41) und eine Transponderspule (18, 31, 43) aufweisenden Transpondereinheit (13, 28, 30, 40) und ei­ nem eine Koppelspule (19, 34) und eine mit der Koppelspule elek­ trisch verbundene Antennenspule (20, 35) aufweisenden Übertra­ gungsmodul (14, 26), derart, daß die Koppelspule (19, 34) des Übertragungsmoduls (14, 26) zusammen mit der Transponderspule (18, 31) als die Betriebsspannung im Chip (15, 29) erhöhender Transformator (25) wirkt.