EP0956537A1

EP0956537A1 - Übertragungsmodul für eine transpondervorrichtung sowie transpondervorrichtung und verfahren zum betrieb einer transpondervorrichtung

Info

Publication number: EP0956537A1
Application number: EP98909286A
Authority: EP
Inventors: Manfred Rietzler; Robert Wilm
Original assignee: Amatech Advanced Micromechanic & Automation Technology & Co Kg GmbH; PAV Card GmbH
Current assignee: Amatech Advanced Micromechanic & Automation Technology & Co Kg GmbH; PAV Card GmbH
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-11-17
Also published as: WO1998033142A1; DE19703029A1; CA2279176A1; CN1246189A; JP2000510271A; KR20000070474A; AU6390598A

Abstract

Übertragungsmodul (14) zur kontaktlosen Datenübertragung zwischen einem Chip (15) und einer Leseeinrichtung (12) mit einer Spulenanordnung, die ein Koppelelement (19) und mindestens eine Antennenspule (20) aufweist, welche elektrisch miteinander verbunden sind, wobei das Koppelelement zur Herstellung einer induktiven Kopplung mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule (18) dient und die Antennenspule zur Herstellung einer Verbindung mit der Leseeinrichtung dient, wobei das als Koppelspule (19) ausgebildete Koppelelement und die Antennenspule (20) hinsichtlich ihrer die Spulenimpedanz beeinflussenden Spulenparameter unterschiedlich ausgebildet sind.

Description

Übertragungsmodul für eine Transpondervorrichtung sowie Transpondervorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Transpondervorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Übertragungsmodul zur kontaktlosen Datenübertragung zwischen einem Chip und einer Leseeinrichtung gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 sowie eine Transpondervorrichtung mit einer Transpondereinheit und einem Übertragungsmodul nach den Anspru- chen 1 1 , 12 oder 13 und ein Verfahren zum Betrieb einer Transpondervorrichtung mit einer Transpondereinheit und einem Übertragungsmodul nach den Ansprüchen 16 oder 17

Transpondereinheiten, die in ihrer einfachsten Ausfuhrung aus einem Chip und einer mit den Anschlußflachen des Chips kontaktierten Transponder- spule bestehen, werden in zunehmendem Maße auf ganzlich unterschiedlichen Gebieten eingesetzt, wobei sie jedoch einheitlich dem Zweck dienen, eine beruhrungs- oder drahtlose Kommunikation zwischen einer mehr oder weniger weit entfernt von der Transpondereinheit angeordneten Leseeinrichtung und dem Chip zu gewahrleisten, um einen Datenabgriff zur Erkennung von auf dem Chip gespeicherten Daten zu ermöglichen Derartige Transpondereinheiten werden beispielsweise in sogenannten kontaktlosen Chipkarten, in codierten Etiketten oder auch zur Schlachtviehken- nung, hier verwendet als sogenannte Injektionstransponder, eingesetzt

Bedingt durch die unterschiedlichen Einsatzgebiete von Transpondereinheiten ergeben sich zum Teil extrem voneinander abweichende Ubertra- gungsdistanzen zwischen der jeweiligen Transpondereinheit und der zugeordneten Leseeinrichtung, die entsprechend unterschiedliche Betriebsspannungen der Transpondereinheiten bzw des davon umfaßten Chips erfordern Darüber hinaus ist es bislang notwendig, in jedem Einzelfall das Layout der Transpondereinheit auf die Leseeinrichtung abzustimmen, was in der Regel eine Impedanzanpassung zwischen der Trans- pondereinheit und der Leseeinrichtung notwendig macht Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß schon aufgrund lediglich der beiden Auslegungsparameter Betriebsspannung und Impedanz eine Vielzahl unterschiedlich ausgelegter Transpondereinheiten notwendig ist, um einen sicheren Betrieb der jeweiligen Transpondereinheit in Abhängigkeit von der Ubertragungsdistanz und der Art der zugeordneten Leseeinrichtung zu gewahrleisten Diese Anforderungen stehen daher einer grundsatzlich gewünschten Standardisierung in der Auslegung von Transpondereinheiten entgegen, die eine wesentlich kostengünstigere Herstellung von Transpondereinheiten ermöglichen wurde

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unabhängig von der im Einzelfall vorliegenden Ubertragungsdistanz bzw der jeweiligen Art der Leseeinrichtung die Ausbildung einer standardisierten Transpondereinheit zu ermöglichen

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

Erfindungsgemaß wird ein Übertragungsmodul zur kontaktlosen Datenübertragung zwischen einem Chip und einer Leseeinrichtung vorgeschlagen, 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 beruhrungslosen 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 Kopplung mit der Transpondereinheit kombinierbar ist, ermöglicht somit eine Impedanzanpassung zwischen der Leseeinrichtung und der Transpondereinheit Das bedeutet, daß ausgehend von einer standardisierten Trans- pondereinheit eine Anpassung an eine von der Impedanz der Transpondereinheit 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 Leseeinrichtungen zu kombinieren Als derartige, die Impedanz der jeweiligen Spule beeinflussende Spulenparameter stehen bei Ausfuhrung des Koppelelements als Koppelspule beispielsweise der Drahtquerschnitt der Spule, die Lange des der jeweiligen Spule zugeordneten Spulendrahtes oder auch das zur Herstellung des Spulendrahtes verwendete Material zur Verfugung

Eine weitere Möglichkeit der Anpassung einer Transpondereinheit an die jeweiligen Gegebenheiten des Einzelfalls hinsichtlich unterschiedlicher Ubertragungsdistanzen besteht nach Anspruch 2 erfindungsgemaß darin, ein Übertragungsmodul zur kontaktlosen Datenübertragung zwischen einem Chip und einer Leseeinrichtung vorzusehen, das eine Spulenanordnung mit einem Koppelelement und mindestens einer Antennenspule aufweist, wobei das Koppelelement zur Herstellung einer induktiven Kopplung mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule und die Antennenspule zur Herstellung einer beruhrungslosen Verbindung mit der Leseeinrichtung dient, wobei das als Koppelspule ausgebildete Kontaktelement derart ausgebildet ist, daß die Koppelspule als Primarspule eines mit der zugeordneten Transponderspule gebildeten

Transformators zur Induzierung einer erhöhten Betriebsspannung im Chip der Transpondereinheit dient

Bei dieser erfindungsgemaßen Losung macht man sich demnach die zwischen 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, ausgehend von einer standardisiert ausgelegten Transpondereinheit unterschiedliche Ubertragungsdistanzen dadurch zu überbrücken, daß entsprechend unterschiedlich ausgelegte Ubertragungsmodule verwendet werden, der Art, daß durch ein geeignetes Verhältnis der Windungszahlen zwi- sehen der Koppelspule und der Transponderspule das für die Induzierung der zur Überwindung der jeweiligen Ubertragungsdistanz 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 Verstarkungseinrichtung zu verstarken, um hierdurch eine entsprechend erhöhte Induktion und eine damit verbundene Spannungserhohung in der Transpondereinheit zu erzielen Eine derartige Verstarkungseinrichtung 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 Batterie Hierdurch laßt sich ein aktives Übertragungsmodul bilden, das über eine eigene Spannungsversorgung verfugt

Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung einer Verstarkungswirkung besteht darin, die Koppelspule mit einem Kern aus einem permeablen Material, insbesondere Ferrit, zu versehen, der die magnetische Feldstarke der Koppelspule erhöht Die vorbeschriebene Verstarkungseinrichtung bildet somit auch eine von der Losung, die Koppelspule und die Transponderspule zur Bildung eines Transformators zu nutzen, unabhängige Losung

Bei einer besonderen Ausfuhrungsform des Ubertragungsmoduls, die als Kern einen permeablen Materialstab zur Ausbildung eines axial ausgerichteten Magnetfeldes verwendet, dient die Antennenspule gleichzeitig als Koppelspule

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

Für bestimmte Anwendungsfalle, 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 Spulenanordnung auf einem Haftsubstrat ausgebildet ist

Die erfindungsgemaße Transpondervorrichtung ist nach Anspruch 1 1 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 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 Leseeinrichtung dient, wobei zur Ermoglichung einer Anpassung zwischen der Transpondereinheit und der Leseeinrichtung das als Koppelspule ausgebildete 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 ausfuhrlich erläutert worden

Weiterhin wird erfindungsgemaß nach Anspruch 12 eine Transpondervor- richtung mit einer Transpondereinheit und einem Übertragungsmodul vorgeschlagen, wobei die Transpondereinheit einen Chip mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule und das Übertragungsmodul ein Koppelelement 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 Leseeinrichtung dient, wobei das Koppelelement als Koppelspule ausgebildet ist und eine vergleichsweise geringere Windungsanzahl als die Transponderspule aufweist, derart, daß die Koppelspule eine Primarspule und die Transponderspule eine Sekundarspule 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 ausfuhrlich erörtert

Eine weitere erfindungsgemaße 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 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 Leseeinrichtung dient, wobei das Koppelelement aus einem permeablen Materialstab, insbesondere einem Ferritkern, gebildet ist, dessen Stirnflache als Koppelflache 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 Materialstab erzeugten Magnetfeldes eine besonders effektive und damit verlustarme induktive Kopplung zwischen der Transponderspule der Trans- pondereinheit und der Antennenspule möglich, so daß bereits diese Konfiguration der Transpondervorrichtung unabhängig von der vorstehend geschilderten Möglichkeit der Impedanzanpassung oder der Hochtransformation 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 verlustarmen induktiven Kopplung zwischen der Antennenspule und der Transponderspule über den Materialstab die Verwendung einer Transpon- derspule ermöglicht, die als eine auf der Oberflache des Chips angeordnete Chipspule ausgebildet ist Derartige Chipspulen sind auch unter dem Begriff „Coil on Chip" bekannt

In einer speziellen Ausfuhrungsform der Transpondervorrichtung ist dabei der Chip mit seiner Ruckseite auf der Stirnflache des permeablen Materi- alstabs angeordnet, und die auf der der Ruckseite gegenüberliegenden Kontaktseite des Chips angeordnete Chipspule ist mit ihrer Spulenflache im wesentlichen deckungsgleich mit der Stirnflache des Materialstabs angeordnet Hieraus ergibt sich eine extrem miniaturisierte Transpondervorrichtung, wie sie beispielsweise bei einem Injektionstransponder Verwendung findet

Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren zum Betrieb einer Transpondervor- richtung mit einer einen Chip und eine Transponderspule aufweisenden Transpondereinheit und einem eine Koppelspule und eine mit der Koppelspule elektrisch verbundene Antennenspule aufweisenden Übertragungsmodul wird mittels des Ubertragungsmoduls die an eine mit der Transpondereinheit kommunizierende Leseeinrichtung angepaßte Impedanz der Antennenspule in eine an die Impedanz der Transpondereinheit angepaßte Impedanz der Koppelspule geändert

Ein weiteres erfindungsgemaßes Verfahren zum Betrieb einer Transpondervorrichtung mit einer einen Chip und eine Transponderspule aufweisenden Transpondereinheit und einem eine Koppelspule und eine mit der Koppelspule elektrisch verbundene Antennenspule aufweisenden Übertragungsmodul besteht darin, die Koppelspule des Ubertragungsmoduls zusammen mit der Transponderspule als die Betriebsspannung in der Transpondereinheit erhöhenden Transformator zu verwenden

Nachfolgend werden bevorzugte Ausfuhrungsformen der erfindungsgema- ßen Ubertragungsmodule sowie Ausfuhrungsformen von mit derartigen Ubertragungsmodulen versehenen Transpondervorrichtungen unter Erläuterung möglicher Betriebsweisen derartiger Transpondervorrichtungen anhand der Zeichnungen naher erläutert

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Datenubertra- gungsanordnung mit einer Transpondervorrichtung und einer Leseeinrichtung,

Fig. 2 eine detaillierte Darstellung der in Fig. 1 schematisch dargestellten Transpondervorrichtung, Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer in Lagentechnik aufgebauten, mit einer Transpondervorrichtung versehenen Chipkarte,

Fig. 4 die in der in Fig. 3 dargestellten Chipkarte angeord- nete Transpondervorrichtung in einer Draufsicht,

Fig. 5 ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer Transpondervorrichtung

Fig. 1 zeigt eine Datenubertragungsanordnung 10 mit einer Transpondervorrichtung 1 1 und einer Leseeinrichtung 12 Die Transpondervorrichtung 1 1 umfaßt eine Transpondereinheit 13 und ein Übertragungsmodul 14 In der in Fig. 1 gewählten schematischen Darstellung weist die Transpondereinheit 13 einen Chip 15 und eine an Anschlußflachen 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 grundsatzlich dazu, die von einer Sendespule 21 der Leseeinrichtung 12 emittierte elektromagnetische Sendeleistung 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 Ubertragungsmoduls 14 besteht darin, über ein geeignetes Zusammenwirken mit der Transponderspule 18 eine Erhöhung der Betriebsspannung des Chips 15 zu bewirken, um eine vergrößerte Ubertragungsdistanz Δ zwischen der Transpondervorrichtung 1 1 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 der Leseeinrichtung 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 Ubertragungsmoduls 14 eine detaillierte Darstellung der Transpondervorrichtung 1 1 mit der Transpondereinheit 13 aus dem Chip 15 und der Transponderspulel δ 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 verbunden Aufgrund der im Zusammenhang mit der Windungszahl unterschiedli- chen Wicklungslange 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 Ausfuhrung des Ubertragungsmoduls 14 kann demnach beispielsweise so ausgeführt sein, daß die Koppelspule 19 an die relativ niedrige Impedanz der Transpondereinheit 13 angepaßt ist und die Antennenspule 20 an die relativ hohe Impedanz einer hier nicht naher dargestellten Leseeinrichtung angepaßt ist, so daß es mittels des Ubertragungsmoduls 14 möglich wird, eine hochohmige Leseeinrichtung mit einer niederohmigen Transpondereinheit zu verbinden, ohne daß hierzu die Transpondereinheit selbst, also die Transponderspule 18, unmittelbar impedanzmaßig angepaßt werden mußte

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausfuhrungsform des Ubertragungsmoduls 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 Primarspule bzw Sekundarspule 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 Verfugung steht

Fig. 3 zeigt ein Übertragungsmodul 26 in einer Ausfuhrungsform 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 kontaktierten Transponderspule 3 1 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 Dunn- schichtsubstrat ausgeführten Tragerschicht 38 angeordnet sind, die im vorliegenden Fall aus einer Polyimidfolie bestehen kann

Sowohl die Transponderspule 3 1 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 Anschlußfla- chen versehenen Kontaktoberflache 42 angeordneten Transponderspule 43 gebildet ist Derartige Spulenanordnungen werden fachsprachlich auch mit dem Begriff „coil on chip" bezeichnet und können in einem Atz- oder Abscherverfahren her ¹ g oe^v stellt 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 dargestellten Ubertragungsmodulen 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 Ruckseite 47 unmittelbar auf einer Stirnflache 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 Stirnflache 48 des Ferritkerns 45 angeordnet, daß sich die Stirnflache 48, aus der im wesentlichen das magnetische Feld emittiert wird, und die Transponderspule 43 in einer Uberdeckungslage befinden

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

Claims

Patentansprüche

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 elektrisch miteinander verbunden sind, wobei das Koppelelement zur Herstellung einer induktiven Kopplung (24) mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule (18, 3 1, 43) dient und die Antennenspule zur Herstellung einer Verbindung mit der Leseeinrichtung dient, wobei das als Koppelspule (19, 34) ausgebildete Koppelelement und die Antennenspule (20, 35, 46) hinichtlich ihrer die Spulenimpedanz beeinflussenden Spulenparameter unterschiedlich ausgebildet sind

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 elektrisch miteinander verbunden sind, wobei das Koppelelement zur Herstellung einer induktiven Kopplung (24) mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule ( 18, 3 1 , 43) dient und die Antennenspule zur Herstellung einer Verbindung mit der Leseeinrichtung dient, wobei das Koppelelement als Koppelspule ( 19, 34) ausgebildet ist und zwar derart, daß die Koppelspule als Primar- spule eines mit der zugeordneten Transponderspule ( 1 8, 3 1 ) gebildeten Transformators (25) zur Induzierung einer erhöhten elektrischen Betriebsspannung im Chip ( 1 5 , 29, 41 ) wirkt

Übertragungsmodul nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Koppelspule ( 19, 34) eine gegenüber der zugeordneten Transponderspule (18, 31) verringerte Windungszahl n aufweist

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 Kopplung (24) mit einer elektrisch mit dem Chip verbundenen Transponderspule (18, 31, 43) dient und die Antennenspule zur Herstellung einer Verbindung mit der Leseeinrichtung dient, wobei das Koppelelement als Koppelspule (19, 34) ausgebildet ist und die Koppelspule mit einer das magnetische Feld der Koppelspule verstärkenden Verstarkungseinrichtung versehen ist

übertragungsmodul nach Anspruch 4, dadurch g eke nnze i chnet , daß die Verstarkungseinrichtung aus einer die an der Koppelspule anliegende Spannung erhöhenden oder erzeugenden Spannungsquelle gebildet ist

Übertragungsmodul nach Anspruch 4, dadurch g eke nnzei chnet , daß die Verstarkungseinrichtung aus einem die an der Koppelspule erzeugte magnetische Feldstarke erhöhenden Kern aus permeablen Material gebildet ist

Übertragungsmodul nach Anspruch 6, dadurch g ek ennzei chnet , daß die Koppelspule gleichzeitig als Antennenspule (46) dient und als Kern einen permeablen Materialstab (45) zur Ausbildung eines axial ausgerichteten Magnetfeldes aufweist Übertragungsmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

7, dadurch g ek ennzei chnet , daß die Spulenanordnung (34, 35) auf einem als Tragerfolie ausge- bildeten Substrat (38) angeordnet ist

übertragungsmodul nach Anspruch 8, dadurch g ekennz ei c hnet , daß die Spulenanordnung (34, 35) als Karteninlay (30) ausgebildet ist

Übertragungsmodul nach Anspruch 8, dadurch g ek ennze i c hnet, daß die Spulenanordnung auf einem Haftsubstrat angeordnet ist

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 Antennenspule (20, 35, 46) 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 Leseeinrichtung (12) dient, wobei zur Ermoglichung einer Anpassung zwischen der Transpondereinheit (13, 28, 30) und der Leseeinrichtung (12) das als Koppelspule ausgebildete Koppelelement (19, 34) und die Antennenspule (20, 35) hinsichtlich mindestens eines ihrer die Spulenimpedanz beeinflussenden Spulenparameter unterschiedlich ausgebildet sind

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 Antennenspule (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 Leseeinrichtung ( 12) dient, wobei das Koppelelement (19, 34) als Koppelspule ausgebildet ist und eine vergleichsweise geringere Windungszahl n als die Transponderspule ( 18, 3 1 ) aufweist, derart, daß die Koppelspule eine Primarspule und die Transponderspule eine Sekundarspule eines Transformators (25) bildet

Transpondervorrichtung ( 1 1 , 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, 3 1 , 43) und das Übertragungsmodul ein Koppelelement ( 19, 34) mit einer Antennenspule (20, 35, 46) 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 Leseeinrichtung (12) dient, wobei das Koppelelement aus einem permeablen Materialstab (45) gebildet ist, dessen Stirnflache (48) als Koppelflache dient, und die Antennenspule (46) um den Material- stab (45) herum angeordnet ist

Transpondervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 13 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Transponderspule als eine auf der Oberflache (42) des Chips (41 ) angeordnete „Coil on Chip"-Chipspule (43) ausgebildet ist Transpondervorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch g eke nnzei chnet, daß der Chip (41) mit seiner Ruckseite (47) auf der Stirnflache (48) des permeablen Materialstabs (45) angeordnet ist und die auf der der Ruckseite (47) gegenüberliegenden Kontaktoberflache (42) des

Chips (41) angeordnete Chipspule (43) mit ihrer Spulenflache im wesentlichen deckungsgleich mit der Stirnflache (48) des Materialstabs (45) angeordnet ist

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 einem eine Koppelspule (19, 34) und eine mit der Koppelspule elektrisch verbundene Antennenspule (20, 35) aufweisenden übertragungsmodul (14, 26), derart, daß mittels des Ubertragungsmoduls die an eine mit der Transpondereinheit kommunizierende Leseeinrichtung (12) angepaßte Impedanz der Antennenspule in eine an die Impedanz der Transpondereinheit angepaßte Impedanz der Koppelspule geändert wird

31, 43) aufweisenden Transpondereinheit (13, 28, 30, 40) und einem eine Koppelspule (19, 34) und eine mit der Koppelspule elektrisch verbundene Antennenspule (20, 35) aufweisenden Übertragungsmodul (14, 26), derart, daß die Koppelspule (19, 34) des Ubertragungsmoduls (14, 26) zusammen mit der Transponderspule

(18, 31) als die Betriebsspannung im Chip (15, 29) erhöhender Transformator (25) wirkt