EP3482350A1 - Data carrier having two oscillating circuits - Google Patents

Data carrier having two oscillating circuits

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EP3482350A1
EP3482350A1 EP17737480.8A EP17737480A EP3482350A1 EP 3482350 A1 EP3482350 A1 EP 3482350A1 EP 17737480 A EP17737480 A EP 17737480A EP 3482350 A1 EP3482350 A1 EP 3482350A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna coil
data carrier
coil
magnetic flux
antenna
Prior art date
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Ceased
Application number
EP17737480.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus Finkenzeller
Stefan Kluge
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient Mobile Security GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient Mobile Security GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke and Devrient Mobile Security GmbH filed Critical Giesecke and Devrient Mobile Security GmbH
Publication of EP3482350A1 publication Critical patent/EP3482350A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0723—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs
    • G06K19/0726—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs the arrangement including a circuit for tuning the resonance frequency of an antenna on the record carrier
    • G—PHYSICS
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    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07773—Antenna details

Definitions

  • the present invention relates to a portable data carrier with two resonant antenna coils.
  • RFID transponders having two antenna coils with their coil axes arranged at an angle of 90 degrees, see e.g. US 6 640 090.
  • contactless cards with two galvanically separated antenna coils are known from the prior art, wherein an antenna coil is connected to a light emitting diode to supply the light emitting diode with electrical energy, and the other coil is connected to an RFID chip to power the chip and communicate with it.
  • the second antenna coil is usually arranged inside the first antenna coil in the card body.
  • a problem of contactless cards with two antenna coils is that the coils on the one hand form an electrical resonant circuit with the respectively connected component, eg a chip on the first antenna coil and a light emitting diode on the second antenna coil, on the other hand via a high-frequency magnetic field flowing through both antenna coils , for example, with a frequency of 13.56 MHz, are magnetically coupled together. Due to the magnetic coupling between the two antenna coils, both oscillating circuits influence in an undesired, negative way. For example, the quality of the resonant circuit with the light-emitting diode is reduced by a shunt regulator of the chip, which leads to an undesirable deterioration in the sensitivity of the light-emitting diode.
  • the resonant circuit with the LED in turn attenuates the resonant circuit with the chip and reduces its quality, resulting in both a poorer responsiveness of the chip and a poorer transmission of a load modulation.
  • the nonlinear Current flow through the LED induces a nonlinear voltage into the resonant circuit with the chip, which can lead to disruptions in communication between the chip and an external terminal.
  • a portable data carrier comprising a first electrical resonant circuit, which comprises a first antenna coil and a first electrical load, and at least one second electrical resonant circuit, which comprises a second antenna coil and a second electrical load.
  • the first antenna coil and the second antenna coil are geometrically arranged relative to one another in such a way that there is no mutual inductance between the first antenna coil and the second antenna coil. This has the advantage that there is no mutual influence between the two oscillating circuits.
  • the first consumer for example a chip with a contactless interface
  • the second consumer eg a light-emitting diode
  • the original parameters of the data carrier such as response sensitivity, load modulation amplitude, quality, resonance frequency, etc.
  • the second resonant circuit with the second consumer in the form of eg a light emitting diode is no longer attenuated by the first consumer, eg the chip or its shunt regulator. This results in a higher quality of the second resonant circuit. A higher quality leads to a higher induced voltage. Therefore, the second antenna coil can be downsized in area.
  • An advantageous embodiment is that an area integral over a generated in the first coil first high-frequency magnetic flux in the second antenna coil has the value zero, wherein the first magnetic flux is caused by a first current, wherein the first current flows in the first resonant circuit.
  • This has the advantage that the second resonant circuit is not affected by the first resonant circuit.
  • a further advantageous embodiment is that an area integral over a high frequency second magnetic flux generated in the second coil in the first antenna coil is zero, the second magnetic flux being caused by a second current, the second current flowing in the second resonant circuit. This has the advantage that the first resonant circuit is not affected by the second resonant circuit.
  • a third, external coil e.g. an external reading device, a high-frequency magnetic flux flowing through the first and the second coil, wherein in the first and second coil in each case a high-frequency voltage is induced, each causing a high-frequency current, which in turn generates a high-frequency magnetic flux, wherein a surface integral has the value zero over a high-frequency magnetic flux generated in each case in a coil in the other antenna coil.
  • the first antenna coil and the second antenna coil in a common plane or in a different level of the disk are arranged. This has the advantage that if both antenna coils are arranged in different planes, then the two antenna coils can overlap so that there is no mutual inductance between the coils. Alternatively, the two antenna coils can be arranged in a common plane, so that they do not overlap, but nevertheless there is no mutual inductance.
  • a further advantageous embodiment is that a first coil axis of the first antenna coil is arranged parallel or at an angle of 90 degrees to a second coil axis of the second antenna coil.
  • the coils or their coil axes can be arranged at an arbitrary angle to one another when the coils are geometrically arranged relative to each other such that a surface integral via a magnetic flux which penetrates a coil has the value zero, wherein the magnetic flux through a current is generated in the other coil.
  • a ferrite core is arranged in the first and / or the second antenna coil. It is advantageous that by means of the ferrite core, an inductance of the first and / or second antenna coil can be increased, for example, to compensate for a small cross-sectional area of the antenna coil.
  • the first electrical load is a first chip and / or a first light-emitting diode.
  • any suitable electronic component can be used as a consumer, such as a display for displaying data, and that the second electrical consumer a chip and / or a Is light emitting diode, wherein any suitable electronic component can be used as a consumer.
  • a further advantageous embodiment is that the first chip and the second chip have an interface for contactless communication and at least one interface for a contact-bound communication with an external device, wherein a contact-bound or contactless communication with external devices, such as e.g. Readers or terminals, etc., is possible to exchange with these data.
  • external devices such as e.g. Readers or terminals, etc.
  • FIG. 2 shows an inventive embodiment on a portable data carrier in IDI format with two resonant circuits, wherein the antenna coils overlap according to the invention
  • FIG. 1 shows the basic arrangement of two oscillating circuits 2 and 4.
  • a first oscillating circuit 2 comprises as a first electrical load 6, for example, a light emitting diode, abbreviated to LED, for light emitting diode.
  • the LED 6 is electrically conductively connected to a first antenna coil 10 to the first resonant circuit 2.
  • a second resonant circuit 4 comprises as a second consumer 8, for example, an RFID chip.
  • the RFID chip 8 is electrically conductively connected to a second antenna coil 12.
  • the first antenna coil 10 and the second antenna coil 12 are arranged geometrically relative to one another such that there is no mutual inductance between the first antenna coil 10 and the second antenna coil 12. This is achieved by overlapping the two antenna coils 10 and 12. The overlap is chosen so that an integral over a magnetic flux ⁇ within the area of the selected antenna coil gives the value zero.
  • the following formula applies here, for example applied to the second antenna coil 12:
  • Mio_i2 is the mutual inductance between the coils 10 and 12.
  • An advantage of the invention is that the chip 8 is not influenced by the LED 6 and the original parameters such as, for example, Responsiveness, load modulation amplitude, quality, resonant frequency, etc. remain unchanged. Conversely, the oscillating circuit 2 with the LED 6 is not influenced or damped by the chip 8, in particular its shunt regulator, resulting in a constantly higher quality of the resonant circuit 2. This leads to a higher induced voltage, which is why the antenna coil 10 of the LED 6 can be reduced in area.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment according to the invention on a portable data carrier 14 in ID1 format with two oscillating circuits, with a first antenna coil 20 and a second antenna coil 22 overlapping according to the invention.
  • the first antenna coil 20 is connected to a chip 16 and forms with this a first resonant circuit.
  • the second antenna coil 22 is connected to a light emitting diode 18 and forms a second
  • the antenna coils 20 and 22 overlap according to the invention, so that no influence occurs between the first and second resonant circuit.
  • the antenna coils 20 and 22 are arranged in different planes of the data carrier 14.
  • FIG. 3 shows an inventive embodiment, in which case the coil axes enclose an angle of 90 degrees.
  • a data carrier 24 here has a first antenna coil 26 and a second antenna coil 28, wherein all other components, such as first and second consumer rather, for reasons of simplicity of presentation have been omitted.
  • the two antenna coils 26 and 28 or their coil axes enclose an angle of 90 degrees.
  • This is an alternative to the overlapping of the antenna coils described above, in order to avoid mutual interference between the two antenna coils 26 and 28 or the respectively associated oscillating circuits.
  • the second antenna coil 28 is disposed on a ferrite core 30 to increase the inductance of the second antenna coil 28.
  • FIGS. 4 to 11 show different exemplary embodiments of possible exemplary geometries of antenna coils 10 and 12 and their overlapping so that the integral over a magnetic flux in the area enclosed by the second antenna coil 12 becomes zero.
  • a portable data carrier 32 is for example a credit card.
  • a credit card number 34 On the credit card 32 are a credit card number 34 and a name of a holder of the credit card 32 embossed.
  • an LED 6 is arranged, which is powered by a first antenna coil 10 with energy.
  • an RFIC chip 8 which is powered by a second antenna coil 12.
  • An arrow indicates a direction 38 in which the first antenna coil 10 can be changed to select or adjust an overlap with the second antenna coil 12 so that an integral across a magnetic flux in the area enclosed by the second antenna coil 12 becomes zero becomes.
  • the antenna coils 10 and 12 are laid so that they are not affected by the embossing in the areas 34 and 36. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

The invention relates to a portable data carrier (14, 24), comprising a first electrical oscillating circuit (2), which comprises a first antenna coil (10, 20, 26) and a first electrical load (6), and at least one second electrical oscillating circuit (4), which comprises a second antenna coil (12, 22, 28) and a second electrical load (8), wherein the first antenna coil (10, 20, 26) and the second antenna coil (12, 22, 28) are geometrically arranged relative to each other in such a way that there is no mutual inductance between the first antenna coil (10, 20, 26) and the second antenna coil (12, 22, 28).

Description

Datenträger mit zwei Schwingkreisen  Data carrier with two oscillating circuits
Die vorliegende Erfindung betrifft einen tragbaren Datenträger mit zwei als Schwingkreis ausgeprägten Antennenspulen. The present invention relates to a portable data carrier with two resonant antenna coils.
Aus dem Stand der Technik sind RFID-Transponder bekannt, die zwei Antennenspulen aufweisen, wobei deren Spulenachsen in einem Winkel von 90 Grad angeordnet sind, siehe z.B. US 6 640 090. Ferner sind aus dem Stand der Technik kontaktlose Karten mit zwei galvanisch getrennten Antennenspulen bekannt, wobei eine Antennenspule mit einer Leuchtdiode verbunden ist, um die Leuchtdiode mit elektrischer Energie zu versorgen, und die andere Spule mit einem RFID-Chip verbunden ist, um den Chip mit Energie zu versorgen und mit diesem zu kommunizieren. Die zweite Antennenspule ist dazu gewöhnlich innerhalb der ersten Antennenspule im Kartenkörper angeordnet. Known from the prior art are RFID transponders having two antenna coils with their coil axes arranged at an angle of 90 degrees, see e.g. US 6 640 090. Furthermore, contactless cards with two galvanically separated antenna coils are known from the prior art, wherein an antenna coil is connected to a light emitting diode to supply the light emitting diode with electrical energy, and the other coil is connected to an RFID chip to power the chip and communicate with it. The second antenna coil is usually arranged inside the first antenna coil in the card body.
Ein Problem von kontaktlosen Karten mit zwei Antennenspulen ist, dass die Spulen einerseits mit dem jeweils angeschlossenen Bauelement, z.B. ein Chip an der ersten Antennenspule und eine Leuchtdiode an der zweiten Antennenspule, einen elektrischen Schwingkreis bilden, andererseits über ein beide Antennenspulen gemeinsam durchflutendes hochfrequentes magnetisches Feld, zum Beispiel mit einer Frequenz von 13,56 MHz, magnetisch miteinander verkoppelt sind. Bedingt durch die magnetische Kopplung zwischen den beiden Antennenspulen beeinflussen sich beide Schwingkreise in unerwünschter, negativer Weise. So wird z.B. durch einen Shuntregler des Chips die Güte des Schwingkreises mit der Leuchtdiode reduziert, was zu einer unerwünschten Verschlechterung der Ansprechempfindlichkeit der Leuchtdiode führt. Der Schwingkreis mit der Leuchtdiode dämpft umgekehrt den Schwingkreis mit dem Chip und verringert dessen Güte, was sowohl zu einer schlechteren Ansprechempfindlichkeit des Chips als auch zu einer schlechteren Übertragung einer Lastmodulation führt. Der nichtlineare Stromfluss durch die Leuchtdiode induziert eine nicht linear verlaufende Spannung in den Schwingkreis mit dem Chip, was zu Unterbrechungen in einer Kommunikation zwischen dem Chip und einem externen Terminal führen kann. A problem of contactless cards with two antenna coils is that the coils on the one hand form an electrical resonant circuit with the respectively connected component, eg a chip on the first antenna coil and a light emitting diode on the second antenna coil, on the other hand via a high-frequency magnetic field flowing through both antenna coils , for example, with a frequency of 13.56 MHz, are magnetically coupled together. Due to the magnetic coupling between the two antenna coils, both oscillating circuits influence in an undesired, negative way. For example, the quality of the resonant circuit with the light-emitting diode is reduced by a shunt regulator of the chip, which leads to an undesirable deterioration in the sensitivity of the light-emitting diode. The resonant circuit with the LED in turn attenuates the resonant circuit with the chip and reduces its quality, resulting in both a poorer responsiveness of the chip and a poorer transmission of a load modulation. The nonlinear Current flow through the LED induces a nonlinear voltage into the resonant circuit with the chip, which can lead to disruptions in communication between the chip and an external terminal.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung der Antennenspulen im tragbaren Datenträger zur Verfügung zu stellen, welche eine gegenseitige Beeinflussung der Schwingkreise vermeidet. It is therefore an object of the present invention to provide an arrangement of the antenna coils in the portable data carrier, which avoids a mutual influence of the resonant circuits.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen tragbaren Datenträger, umfassend einen ersten elektrischen Schwingkreis, welcher eine erste Antennenspule und einen ersten elektrischen Verbraucher umfasst, und mindestens einen zweiten elektrischen Schwingkreis, welcher eine zweite Antennenspule und einen zweiten elektrischen Verbraucher umfasst. Die erste Antennenspule und die zweite Antennenspule sind erfindungsgemäß geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass keine Gegeninduktivität zwischen der ersten Antennenspule und der zweiten Antennenspule besteht. Dies hat den Vorteil, dass zwischen den beiden Schwingkreisen keine gegenseitige Beeinflussung besteht. Vorteilhaft ist, dass der erste Verbraucher, z.B. ein Chip mit kontaktloser Schnittstelle, von dem zweiten Verbraucher, z.B. eine Leuchtdiode, nicht beeinflusst wird und die ursprünglichen Parameter des Datenträgers, wie z.B. Ansprechempfindlichkeit, Lastmodulationsamplitude, Güte, Resonanzfrequenz, etc., unverändert erhalten bleiben. Umgekehrt wird der zweite Schwingkreis mit dem zweiten Verbraucher in Form von z.B. einer Leuchtdiode nicht mehr durch den ersten Verbraucher, z.B. den Chip bzw. dessen Shuntregler, gedämpft. Daraus resultiert eine höhere Güte des zweiten Schwingkreises. Eine höhere Güte führt zu einer höheren induzierten Spannung. Deshalb kann die zweite Antennenspule in ihrer Fläche verkleinert werden kann. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass ein Flächenintegral über einen in der ersten Spule erzeugten ersten hochfrequenten magnetischen Fluss in der zweiten Antennenspule den Wert null hat, wobei der erste magnetische Fluss durch einen ersten Strom bewirkt wird, wobei der erste Strom im ersten Schwingkreis fließt. Dies hat den Vorteil, dass der zweite Schwingkreis durch den ersten Schwingkreis nicht beeinflusst wird. The object is achieved by a portable data carrier, comprising a first electrical resonant circuit, which comprises a first antenna coil and a first electrical load, and at least one second electrical resonant circuit, which comprises a second antenna coil and a second electrical load. According to the invention, the first antenna coil and the second antenna coil are geometrically arranged relative to one another in such a way that there is no mutual inductance between the first antenna coil and the second antenna coil. This has the advantage that there is no mutual influence between the two oscillating circuits. It is advantageous that the first consumer, for example a chip with a contactless interface, is not influenced by the second consumer, eg a light-emitting diode, and the original parameters of the data carrier, such as response sensitivity, load modulation amplitude, quality, resonance frequency, etc., remain unchanged , Conversely, the second resonant circuit with the second consumer in the form of eg a light emitting diode is no longer attenuated by the first consumer, eg the chip or its shunt regulator. This results in a higher quality of the second resonant circuit. A higher quality leads to a higher induced voltage. Therefore, the second antenna coil can be downsized in area. An advantageous embodiment is that an area integral over a generated in the first coil first high-frequency magnetic flux in the second antenna coil has the value zero, wherein the first magnetic flux is caused by a first current, wherein the first current flows in the first resonant circuit. This has the advantage that the second resonant circuit is not affected by the first resonant circuit.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass ein Flächenintegral über einen in der zweiten Spule erzeugten hochfrequenten zweiten magnetischen Fluss in der ersten Antennenspule den Wert null hat, wobei der zweite magnetische Fluss durch einen zweiten Strom bewirkt wird, wobei der zweite Strom im zweiten Schwingkreis fließt. Dies hat den Vorteil, dass der erste Schwingkreis durch den zweiten Schwingkreis nicht beeinflusst wird. A further advantageous embodiment is that an area integral over a high frequency second magnetic flux generated in the second coil in the first antenna coil is zero, the second magnetic flux being caused by a second current, the second current flowing in the second resonant circuit. This has the advantage that the first resonant circuit is not affected by the second resonant circuit.
In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel erzeugt eine dritte, externe Spule, z.B. eines externen Lesegeräts, einen hochfrequenten magnetischen Fluss, welcher durch die erste und die zweite Spule fließt, wobei in der ersten und zweiten Spule jeweils eine hochfrequente Spannung induziert Wird, welche jeweils einen hochfrequenten Strom bewirkt, welcher wiederum je einen hochfrequenten magnetischen Fluss erzeugt, wobei ein Flächenintegral über einen in jeweils einer Spule erzeugten hochfrequenten magnetischen Fluss in der jeweils anderen Antennenspule den Wert null hat. Dies hat den Vorteil, dass der erste und der zweite Schwingkreis zwar mittels der dritten, externen Spule mit Energie versorgt werden, sich aber gegenseitig nicht beeinflussen. In a further advantageous embodiment, a third, external coil, e.g. an external reading device, a high-frequency magnetic flux flowing through the first and the second coil, wherein in the first and second coil in each case a high-frequency voltage is induced, each causing a high-frequency current, which in turn generates a high-frequency magnetic flux, wherein a surface integral has the value zero over a high-frequency magnetic flux generated in each case in a coil in the other antenna coil. This has the advantage that although the first and the second oscillating circuit are supplied with energy by means of the third, external coil, they do not influence one another.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass die erste Antennenspule und die zweite Antennenspule in einer gemeinsamen Ebene oder in einer unterschiedlichen Ebene des Datenträgers angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass wenn beide Antennenspulen in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, dann können sich die beiden Antennenspulen so überlappen, dass keine Gegeninduktivität zwischen den Spulen besteht. Alternativ können die beiden Antennenspulen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein, sodass sie sich zwar nicht überlappen, aber dennoch keine Gegeninduktivität besteht. Another advantageous embodiment is that the first antenna coil and the second antenna coil in a common plane or in a different level of the disk are arranged. This has the advantage that if both antenna coils are arranged in different planes, then the two antenna coils can overlap so that there is no mutual inductance between the coils. Alternatively, the two antenna coils can be arranged in a common plane, so that they do not overlap, but nevertheless there is no mutual inductance.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass eine erste Spulenachse der ersten Antennenspule parallel oder in einem Winkel von 90 Grad zu einer zweiten Spulenachse der zweiten Antennenspule angeordnet ist. Prinzipiell können die Spulen bzw. deren Spulenachsen in einem beliebigen Winkel zueinander angeordnet sein, wenn die Spulen geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass ein Flächenintegral über einen magnetischen Fluss, welcher eine Spule durchdringt, den Wert null hat, wobei der magnetische Fluss durch einen Strom in der jeweils anderen Spule erzeugt wird. A further advantageous embodiment is that a first coil axis of the first antenna coil is arranged parallel or at an angle of 90 degrees to a second coil axis of the second antenna coil. In principle, the coils or their coil axes can be arranged at an arbitrary angle to one another when the coils are geometrically arranged relative to each other such that a surface integral via a magnetic flux which penetrates a coil has the value zero, wherein the magnetic flux through a current is generated in the other coil.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass ein Ferritkern in der ersten und/ oder der zweiten Antennenspule angeordnet ist. Vorteilhaft ist, dass mittels des Ferritkerns eine Induktivität der ersten und/ oder zweiten Antennenspule erhöht werden kann, um beispielsweise eine kleine Querschnittsfläche der Antennenspule auszugleichen. Another advantageous embodiment is that a ferrite core is arranged in the first and / or the second antenna coil. It is advantageous that by means of the ferrite core, an inductance of the first and / or second antenna coil can be increased, for example, to compensate for a small cross-sectional area of the antenna coil.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass der erste elektrische Verbraucher ein erster Chip und/ oder eine erste Leuchtdiode ist. Vorteilhafterweise kann jedes geeignete elektronische Bauelement als Verbraucher verwendet werden, wie z.B. auch eine Anzeige zur Darstellung von Daten, und dass der zweite elektrische Verbraucher ein Chip und/ oder eine Leuchtdiode ist, wobei jedes geeignete elektronische Bauelement als Verbraucher verwendet werden kann. Another advantageous embodiment is that the first electrical load is a first chip and / or a first light-emitting diode. Advantageously, any suitable electronic component can be used as a consumer, such as a display for displaying data, and that the second electrical consumer a chip and / or a Is light emitting diode, wherein any suitable electronic component can be used as a consumer.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass der erste Chip und der zweite Chip eine Schnittstelle für eine kontaktlose Kommunikation und wenigstens einer eine Schnittstelle für eine kontaktgebundene Kommunikation mit einem externen Gerät hat, wobei eine kontaktgebundene oder kontaktlose Kommunikation mit externen Geräten, wie z.B. Lesegeräten oder Terminals, etc., möglich ist, um mit diesen Daten auszutauschen. A further advantageous embodiment is that the first chip and the second chip have an interface for contactless communication and at least one interface for a contact-bound communication with an external device, wherein a contact-bound or contactless communication with external devices, such as e.g. Readers or terminals, etc., is possible to exchange with these data.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sowie weiteren Ausführungsalternativen in Zusammenhang mit der Zeichnung, die zeigt: Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments according to the invention and further alternative embodiments in conjunction with the drawing, which shows:
Figur 1 eine prinzipielle Anordnung von zwei Schwingkreisen, 1 shows a basic arrangement of two oscillating circuits,
sich die Antennenspulen erfindungsgemäß überlappen,  the antenna coils overlap according to the invention,
Figur 2 ein erfindungs gemäßes Ausführungsbeispiel auf einem tragbaren Datenträger im IDl-Format mit zwei Schwingkreisen, wobei sich die Antennenspulen erfindungsgemäß überlappen, 2 shows an inventive embodiment on a portable data carrier in IDI format with two resonant circuits, wherein the antenna coils overlap according to the invention,
Figur 3 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, in dem die 3 shows an embodiment according to the invention, in which the
lenachsen einen Winkel von 90 Grad einschließen,  lenachsen an angle of 90 degrees,
Figuren 4 bis 11, welche unterschiedliche erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele für mögliche Geometrien von Antennenspulen und deren Überlappung zeigen. Figur 1 zeigt die prinzipielle Anordnung von zwei Schwingkreisen 2 und 4.Figures 4 to 11, which show different embodiments of the invention for possible geometries of antenna coils and their overlap. FIG. 1 shows the basic arrangement of two oscillating circuits 2 and 4.
Ein erster Schwingkreis 2 umf asst als ersten elektrischen Verbraucher 6 beispielsweise eine Leuchtdiode, abgekürzt mit LED, für Light Emitting Diode. Die LED 6 ist mit einer ersten Antennenspule 10 elektrisch leitend verbunden zu dem ersten Schwingkreis 2. Ein zweiter Schwingkreis 4 umfasst als zweiten Verbraucher 8 z.B. einen RFID-Chip. Der RFID-Chip 8 ist mit einer zweiten Antennenspule 12 elektrisch leitend verbunden. Erfindungsgemäß werden die erste Antennenspule 10 und die zweite Antennenspule 12 geometrisch so zueinander angeordnet, dass keine Gegeninduktivität zwischen der ersten Antennenspule 10 und der zweiten Antennenspule 12 besteht. Dies wird erreicht, indem sich die beiden Antennenspulen 10 und 12 überlappen. Die Überlappung wird so gewählt, dass ein Integral über einen magnetischen Fluss Φ innerhalb der Fläche der gewählten Antennenspule den Wert null ergibt. Dafür gilt folgende Formel, hier z.B. angewandt auf die zweite An- tennenspule 12: A first oscillating circuit 2 comprises as a first electrical load 6, for example, a light emitting diode, abbreviated to LED, for light emitting diode. The LED 6 is electrically conductively connected to a first antenna coil 10 to the first resonant circuit 2. A second resonant circuit 4 comprises as a second consumer 8, for example, an RFID chip. The RFID chip 8 is electrically conductively connected to a second antenna coil 12. According to the invention, the first antenna coil 10 and the second antenna coil 12 are arranged geometrically relative to one another such that there is no mutual inductance between the first antenna coil 10 and the second antenna coil 12. This is achieved by overlapping the two antenna coils 10 and 12. The overlap is chosen so that an integral over a magnetic flux Φ within the area of the selected antenna coil gives the value zero. The following formula applies here, for example applied to the second antenna coil 12:
Hierbei ist OAio der magnetische Fluss durch die Fläche der Antennenspule 10 mit Φ=Β*Α, ausgelöst durch einen Strom I12 durch die Antennenspule 12. Here, OAio is the magnetic flux through the surface of the antenna coil 10 with Φ = Β * Α, triggered by a current I 12 through the antenna coil 12th
B wird auch als magnetische Flussdichte bezeichnet, aus dem Produkt aus Flussdichte und Fläche ergibt sich der magnetische Fluss Φ für die gesamte magnetische Durchflutung der Spule. Mio_i2 ist die Gegeninduktivität zwischen den Spulen 10 und 12. B is also referred to as magnetic flux density, and the product of flux density and area yields the magnetic flux Φ for the entire magnetic flux of the coil. Mio_i2 is the mutual inductance between the coils 10 and 12.
Der Fachmann erkennt, dass anstatt einer LED 6 und eines RFID-Chips 8 beispielsweise auch zwei voneinander unabhängig kommunizierende Chips auf einem Datenträger realisiert werden können. Ferner können als erster und zweiter Verbraucher alle anderen geeigneten elektronischen Bauelemente verwendet werden, wie z.B. Chips mit kontaktloser und/oder kontaktgebundener Schnittstelle, Anzeigeelemente, etc. The person skilled in the art recognizes that instead of an LED 6 and an RFID chip 8, for example, two chips which communicate independently of one another also occur a data carrier can be realized. Furthermore, all other suitable electronic components can be used as first and second consumer, such as chips with contactless and / or contact-bound interface, display elements, etc.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass der Chip 8 von der LED 6 nicht beein- flusst wird und die ursprünglichen Parameter wie z.B. Anprechempfindlich- keit, Lastmodulationsamplitude, Güte, Resonanzfrequenz, etc. unverändert erhalten bleiben. Umgekehrt wird der Schwingkreis 2 mit der LED 6 nicht durch den Chip 8, insbesondere dessen Shunt-Regler, beeinflusst, bzw. bedämpft, woraus eine konstant höhere Güte des Schwingkreises 2 resultiert. Dies führt zu einer höheren induzierten Spannung, weshalb die Antennenspule 10 der LED 6 in ihrer Fläche verkleinert werden kann. An advantage of the invention is that the chip 8 is not influenced by the LED 6 and the original parameters such as, for example, Responsiveness, load modulation amplitude, quality, resonant frequency, etc. remain unchanged. Conversely, the oscillating circuit 2 with the LED 6 is not influenced or damped by the chip 8, in particular its shunt regulator, resulting in a constantly higher quality of the resonant circuit 2. This leads to a higher induced voltage, which is why the antenna coil 10 of the LED 6 can be reduced in area.
Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel auf einem tragbaren Datenträger 14 im IDl-Format mit zwei Schwingkreisen, wobei sich eine erste Antennenspule 20 und eine zweite Antennenspule 22 erfindungsgemäß überlappen. Die erste Antennenspule 20 ist mit einem Chip 16 verbunden und bildet mit diesem einen ersten Schwingkreis. Die zweite Antennenspule 22 ist mit einer Leuchtdiode 18 verbunden und bildet einen zweiten FIG. 2 shows an exemplary embodiment according to the invention on a portable data carrier 14 in ID1 format with two oscillating circuits, with a first antenna coil 20 and a second antenna coil 22 overlapping according to the invention. The first antenna coil 20 is connected to a chip 16 and forms with this a first resonant circuit. The second antenna coil 22 is connected to a light emitting diode 18 and forms a second
Schwingkreis. Die Antennenspulen 20 und 22 überlappen sich erfindungsgemäß, sodass zwischen dem ersten und zweiten Schwingkreis keine Beeinflussung auftritt. Im dargestellten Beispiel sind die Antennenspulen 20 und 22 in unterschiedlichen Ebenen des Datenträgers 14 angeordnet. Resonant circuit. The antenna coils 20 and 22 overlap according to the invention, so that no influence occurs between the first and second resonant circuit. In the example shown, the antenna coils 20 and 22 are arranged in different planes of the data carrier 14.
Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, wobei hier die Spulenachsen einen Winkel von 90 Grad einschließen. Ein Datenträger 24 weist hier eine erste Antennenspule 26 und eine zweite Antennenspule 28 auf, wobei alle anderen Bauelemente, wie z.B. erster und zweiter Verbrau- eher, aus Gründen der Einfachheit der Darstellung weg gelassen wurden. Die beiden Antennenspulen 26 und 28 bzw. deren Spulenachsen schließen einen Winkel von 90 Grad ein. Dies ist eine Alternative zur oben beschriebenen Überlappung der Antennenspulen, um eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Antennenspulen 26 und 28 bzw. der jeweils damit zusammen hängenden Schwingkreise zu vermeiden. Zusätzlich ist die zweite Antennenspule 28 auf einen Ferritkern 30 angeordnet, um die Induktivität der zweiten Antennenspule 28 zu erhöhen. Figure 3 shows an inventive embodiment, in which case the coil axes enclose an angle of 90 degrees. A data carrier 24 here has a first antenna coil 26 and a second antenna coil 28, wherein all other components, such as first and second consumer rather, for reasons of simplicity of presentation have been omitted. The two antenna coils 26 and 28 or their coil axes enclose an angle of 90 degrees. This is an alternative to the overlapping of the antenna coils described above, in order to avoid mutual interference between the two antenna coils 26 and 28 or the respectively associated oscillating circuits. In addition, the second antenna coil 28 is disposed on a ferrite core 30 to increase the inductance of the second antenna coil 28.
Figuren 4 bis 11 zeigen unterschiedliche erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele für mögliche beispielhafte Geometrien von Antennenspulen 10 und 12 und deren Überlappung damit das Integral über einen magnetischen Fluss in der von der zweiten Antennenspule 12 eingeschlossenen Fläche zu Null wird. FIGS. 4 to 11 show different exemplary embodiments of possible exemplary geometries of antenna coils 10 and 12 and their overlapping so that the integral over a magnetic flux in the area enclosed by the second antenna coil 12 becomes zero.
Als tragbarer Datenträger 32 dient beispielsweise eine Kreditkarte. Auf der Kreditkarte 32 sind eine Kreditkartennummer 34 und ein Name eines Inhabers der Kreditkarte 32 hochgeprägt. In der Kreditkarte 32 ist eine LED 6 angeordnet, welche über eine erste Antennenspule 10 mit Energie versorgt wird. Ferner befindet sich auf der Kreditkarte 32 ein RFIC-Chip 8, welcher über eine zweite Antennenspule 12 mit Energie versorgt wird. Ein Pfeil zeigt eine Richtung 38 an, in welcher die erste Antennenspule 10 verändert werden kann, damit eine Überlappung mit der zweiten Antennenspule 12 so gewählt oder eingestellt wird, dass ein Integral über einen magnetischen Fluss in der von der zweiten Antennenspule 12 eingeschlossenen Fläche zu Null wird. Vorzugsweise werden die Antennenspulen 10 und 12 so verlegt, dass sie durch die Hochprägung in den Bereichen 34 und 36 nicht betroffen sind. Bezugszeichenliste As a portable data carrier 32 is for example a credit card. On the credit card 32 are a credit card number 34 and a name of a holder of the credit card 32 embossed. In the credit card 32, an LED 6 is arranged, which is powered by a first antenna coil 10 with energy. Also located on the credit card 32 is an RFIC chip 8 which is powered by a second antenna coil 12. An arrow indicates a direction 38 in which the first antenna coil 10 can be changed to select or adjust an overlap with the second antenna coil 12 so that an integral across a magnetic flux in the area enclosed by the second antenna coil 12 becomes zero becomes. Preferably, the antenna coils 10 and 12 are laid so that they are not affected by the embossing in the areas 34 and 36. LIST OF REFERENCE NUMBERS
2 erster elektrischer Schwingkreis 2 first electrical resonant circuit
4 zweiter elektrischer Schwingkreis  4 second electrical resonant circuit
6 erster Verbraucher, z.B. eine LED  6 first consumer, e.g. an LED
8 zweiter Verbraucher, z.B. ein RFID-Chip  8 second consumer, e.g. an RFID chip
10 erste Antennenspule  10 first antenna coil
12 zweite Antennenspule  12 second antenna coil
14 tragbarer Datenträger  14 portable data carrier
16 Chip  16 chip
18 LED  18 LED
20 erste Antennenspule  20 first antenna coil
22 zweite Antennenspule 22 second antenna coil
24 tragbarer Datenträger 24 portable data carrier
26 erste Antennenspule 26 first antenna coil
28 zweite Antennenspule 28 second antenna coil
30 Ferritkern 30 ferrite core
32 tragbarer Datenträger, z.B. Kreditkarte  32 portable data carriers, e.g. Credit card
34 hochgeprägte Kreditkartennummer  34 highly embossed credit card number
36 hochgeprägter Name des Inhabers der Kreditkarte  36 credit card holder's name embossed
38 . Richtung, in der die erste Antennenspule erfindungsgemäß verändert wird, sodass bei geeigneter Überlappung der ersten und zweiten Antennenspule das Integral über den magnetischen Fluss in der zweiten Antennenspule zu Null wird  38. Direction in which the first antenna coil is changed according to the invention, so that with a suitable overlap of the first and second antenna coil, the integral on the magnetic flux in the second antenna coil to zero

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Tragbarer Datenträger (14, 24), umfassend A portable data carrier (14, 24) comprising
einen ersten elektrischen Schwingkreis (2), welcher eine erste Antennenspule (10, 20, 26) und einen ersten elektrischen Verbraucher (6, 16) umfasst,  a first electrical resonant circuit (2) comprising a first antenna coil (10, 20, 26) and a first electrical load (6, 16),
mindestens einen zweiten elektrischen Schwingkreis (4), welcher eine zweite Antennenspule (12, 22, 28) und einen zweiten elektrischen Verbraucher (8, 18) umfasst,  at least one second electrical oscillating circuit (4) which comprises a second antenna coil (12, 22, 28) and a second electrical consumer (8, 18),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die erste Antennenspule (10, 20, 26) und die zweite Antennenspule (12, 22, 28) geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass eine Gegeninduktivität zwischen der ersten Aiitennenspule (10, 20, 26) und der zweiten Antennenspule (12, 22, 28) aufgehoben ist.  the first antenna coil (10, 20, 26) and the second antenna coil (12, 22, 28) are arranged geometrically relative to one another in such a way that a mutual inductance between the first drive coil (10, 20, 26) and the second antenna coil (12, 22, 28) is canceled.
2. Datenträger (14, 24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenintegral über einen in der ersten Antennenspule (10, 20, 26) erzeugten ersten hochfrequenten magnetischen Fluss in der zweiten Antennenspule (12, 22, 28) den Wert null hat, wobei der erste magnetische Fluss durch einen ersten Strom bewirkt wird, wobei der erste Strom im ersten Schwingkreis (2) fließt. Second data carrier (14, 24) according to claim 1, characterized in that a surface integral via a in the first antenna coil (10, 20, 26) generated first high-frequency magnetic flux in the second antenna coil (12, 22, 28) is zero has, wherein the first magnetic flux is caused by a first current, wherein the first current in the first resonant circuit (2) flows.
3. Datenträger (14, 24) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenintegral über einen in der zweiten Antennenspule (12, 22, 28) erzeugten hochfrequenten magnetischen Fluss in der ersten Antennenspule (10, 20, 26) den Wert null hat, wobei der zweite magnetische Fluss durch einen zweiten Strom bewirkt wird,, wobei der zweite Strom im zweiten Schwingkreis (4) fließt. 3. data carrier (14, 24) according to claim 1 or 2, characterized in that a surface integral via a in the second antenna coil (12, 22, 28) generated high-frequency magnetic flux in the first antenna coil (10, 20, 26) the value has zero, wherein the second magnetic flux is caused by a second current, wherein the second current in the second resonant circuit (4) flows.
4. Datenträger (14, 24) nach einem der vorher gehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte, externe Spule einen hochfrequenten magnetischen Fluss erzeugt, welcher durch die erste (10, 20, 26) und die zweite (12, 22, 28) Antennenspule fließt, wobei in der ersten (10, 20, 26) und zweiten Antennenspule (12, 22, 28) jeweils eine hochfrequente Spannung induziert wird, welche jeweils einen hochfrequenten Strom in der ersten (10, 20, 26) und zweiten (12, 22, 28) Antennenspule bewirkt, welcher wiederum je einen hochfrequenten magnetischen Fluss erzeugt, wobei ein Flächenintegral über einen in der ersten Antennenspule erzeugten hochfrequenten magnetischen Fluss in der zweiten Antennenspule den Wert null hat oder ein Flächenintegral über einen in der zweiten Antennenspule erzeugten hochfrequenten magnetischen Fluss in der ersten Antennenspule den Wert null hat. 4. data carrier (14, 24) according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that a third, external coil generates a high-frequency magnetic flux, which by the first (10, 20, 26) and the second (12, 22, 28) antenna coil flows, wherein in each of the first (10, 20, 26) and second antenna coil (12, 22, 28) a high-frequency voltage is induced, which in each case a high-frequency current in the first (10, 20, 26) and second (12, 22, 28) antenna coil, which in turn each generates a high-frequency magnetic flux, wherein a surface integral over a generated in the first antenna coil high-frequency magnetic flux in the second antenna coil has the value zero or an area integral on one in the second Antenna coil generated high frequency magnetic flux in the first antenna coil has the value zero.
5. Datenträger (14, 24) nach einem der vorher gehenden Ansprüche 1 bis5. data carrier (14, 24) according to one of the preceding claims 1 to
4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antennenspule (10, 20, 26) und die zweite Antennenspule (12, 22, 28) in einer gemeinsamen Ebene oder in einer unterschiedlichen Ebene des Datenträgers (14, 24) angeordnet sind. 4, characterized in that the first antenna coil (10, 20, 26) and the second antenna coil (12, 22, 28) in a common plane or in a different plane of the data carrier (14, 24) are arranged.
6. Datenträger (14, 24) nach einem der vorher gehenden Ansprüche 1 bis6. data carrier (14, 24) according to one of the preceding claims 1 to
5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antennenspule (10, 20, 26) auf einer ersten Ebene liegt und die zweite Antennenspule (12, 22, 28) auf einer zweiten Ebene liegt, wobei die erste und die zweite Ebene einen Winkel einschließen, wobei die Gegeninduktivität aufgehoben ist, wenn die zweite Antennenspule (12, 22, 28) geometrisch so angeordnet ist, dass ein Flächenintegral über den magnetischen Fluss, welcher durch den ersten Strom in der ersten Antennenspule (10, 20, 26) bewirkt wird, und welcher die zweite Antennenspule (12, 22, 28) durchdringt, null ist oder ein Flächenintegral über den magnetischen Fluss, welcher durch den zweiten Strom in der zweiten Antennenspule (10, 20, 26) bewirkt wird, und welcher die erste Antennenspule (12, 22, 28) durchdringt, null ist. 5, characterized in that the first antenna coil (10, 20, 26) lies on a first plane and the second antenna coil (12, 22, 28) lies on a second plane, wherein the first and the second plane enclose an angle, the mutual inductance is canceled when the second antenna coil (12, 22, 28) is geometrically arranged so that an area integral over the magnetic flux passing through the first current in the first antenna coil (10, 20, 26) and which penetrates the second antenna coil (12, 22, 28) is zero or an area integral over the magnetic flux caused by the second current in the second antenna coil (10, 20, 26) and which is the first Antenna coil (12, 22, 28) penetrates, is zero.
7. Datenträger (14, 24) nach einem der vorher gehenden Ansprüche 1 bis7. data carrier (14, 24) according to one of the preceding claims 1 to
6, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Spulenachse der ersten Antennenspule (10, 20, 26) parallel oder in einem Winkel von 90 Grad zu einer zweiten Spulenachse der zweiten Antennenspule (12, 22, 28) angeordnet ist. 6, characterized in that a first coil axis of the first antenna coil (10, 20, 26) is arranged parallel or at an angle of 90 degrees to a second coil axis of the second antenna coil (12, 22, 28).
8. Datenträger (14, 24) nach einem der vorher gehenden Ansprüche 1 bis8. data carrier (14, 24) according to one of the preceding claims 1 to
7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ferritkern (30) in der ersten (10, 20, 26) und/ oder der zweiten Antennenspule (12, 22, 28) angeordnet ist. 7, characterized in that a ferrite core (30) in the first (10, 20, 26) and / or the second antenna coil (12, 22, 28) is arranged.
9. Datenträger (14, 24) nach einem der vorher gehenden Ansprüche 1 bis9. data carrier (14, 24) according to one of the preceding claims 1 to
8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Verbraucher (6) ein erster Chip und/ oder eine erste Leuchtdiode ist. 8, characterized in that the first electrical load (6) is a first chip and / or a first light-emitting diode.
10. Datenträger (14, 24) nach einem der vorher gehenden Ansprüche 1 bis10. data carrier (14, 24) according to one of the preceding claims 1 to
9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite elektrische Verbraucher (8) ein zweiter Chip und/ oder eine zweite Leuchtdiode ist. 9, characterized in that the second electrical load (8) is a second chip and / or a second light-emitting diode.
11. Datenträger (14, 24) nach einem der vorher gehenden Ansprüche 1 bis11. data carrier (14, 24) according to one of the preceding claims 1 to
10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Chip und/ oder der zweite Chip eine Schnittstelle für eine kontaktgebundene Kommunikation und/ oder eine Schnittstelle für eine kontaktlose Korrimunikation mit einem externen Gerät hat. 10, characterized in that the first chip and / or the second chip an interface for a contact-bound communication and / or has an interface for contactless correspondence with an external device.
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