SK288756B6 - Anténa na vyberateľnej karte - Google Patents

Abstract

Anténa na vyberateľnej pamäťovej karte (1) je určená na vytvorenie dodatočného bezkontaktného komunikačného kanálu mobilného komunikačného zariadenia, najmä mobilného telefónu. Anténa má podobu vysokofrekvenčného transformátora (2) s podlhovastým feritovým jadrom (3) s rezonančne naladeným primárnym vinutím L1. Vysielaný signál sa privádza na primárne vinutie L1. Sekundárne vinutie L2 je zapojené naprázdno, bez kontaktne uzatvoreného obvodu záťaže, bez ohmickej záťaže a svojimi výstupmi vyžaruje elektrické pole. Na tieto výstupy C – D môžu byť pripojené vodivé dipóly (4) v podobe pahýľov alebo v podobe vodivých plôšok. Vysokofrekvenčný transformátor (2) môže mať podobu autotransformátora s jedným vinutím a symetricky vytvorenými odbočkami primárneho, sekundárneho a pomocného vinutia L1, L2, L3. Signál vysielaný smerom na vyberateľnú pamäťovú kartu (1) môže byť prijímaný prostredníctvom pomocného vinutia L3 alebo pomocou samostatnej prijímacej antény (8). Sekundárne vinutie L2 môže mať väčší počet slučiek, ako má primárne vinutie L1, alebo môže byť tvorené len jedným závitom v tvare rúrky.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka antény a vyberateľnej karty (predovšetkýmpamäťovej karty) na zasunutie do slotu mobilného komunikačného zariadenia, najmä mobilného telefónu, kde vyberateľná karta vďaka anténe tvorí hardvér pre dodatočne vytvorený bezkontaktný komunikačný kanál, napr. NFC (near field communication) typu. Riešenie je určené predovšetkým pre platobné aplikácie vykonávané pomocou mobilného komunikačného zariadenia. V princípe sa však nový spôsob vysielania a nový typ vysielača podľa vynálezu môže po užiť aj pri iných aplikáciách a zariadeniach, predovšetkým tam, kde je nedostatok priestoru na zväčšovanie vysielacej antény akde je anténa tienená oko htými prvkami.

Doterajší stav techniky

Umiestnenie antény priamo na vyberateľnej karte, ktorá je určená na zasunutie do slotu mobilného komunikačného zariadenia, je známe zo zverejnených patentových spisov, napr. DE 10252348 Al, WO 03/043101 A3. Tieto zverejnenia opisujú všeobecnú možnosť použitia antény na karte, ale neobsahujú dostatočnú špecifikáciu antény v situácii, kedy je vyberateľná karta tienená susediacimi časťami mobilného komunikačného zariadenia, najmä mobilného telefónu. Zverejnené patentové prihlášky Logomotion opisujú usporiadanie antény a jednotlivých vrstiev vyberateľnej pamäťovej karty s cieľom nastaviť vyžarovacie a prijímacie charakteristiky antény tak, aby bolo možné vytvoriť spoľahlivý komunikačný kanál aj pri rôzne zatienených slotoch karty. Takto definovaná technická úloha viedla k vytvoreniu viacerých technických riešení, ktoré v šakviedli k uspokojivým výsledkom len pri niektorých mobilných telefónoch a následne sa vývojový prúd ubral smerom k vytváraniu väčších, dodatočných antén na telese mobilného telefónu mimo tienených oblastí. Tieto dodatočné antény (CN201590480 U), napríklad v podobe nálepiek, môžu byť so základnou anténou na karte prepojené bezkontaktné, naďalej však pretrváva malá univerzálnosť takéhoto usporiadania a nepríjemná je aj zložitosť aplikácie v rukách bežného používateľa.

Anténa umiestnená priamo na vyberateľnej karte má veľmi obmedzené rozmerové možnosti. Mobilné telefóny majú sloty na karty formátu microSD, čo podstatne limituje veľkosť antény, ktorú je možné umiestniť priamo na karte. Pri umiestnení vyberateľnej karty vo veľmi tienených slotoch, napríklad pod batériou mobilného telefónu, sa podmienky vysielania z antény na karte ešte výrazne zhoršujú. Používanie usmerňovacích vrstiev, fólií má len úzko špecifický vplyv a je málo univerzálne pri nasadení v rôznych konštrukciách mobilných telefónov.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje anténa na vyberateľnej pamäťovej karte na vytvorenie dodatočného bezkontaktného komunikačného kanálu mobilného komunikačného zariadenia, najmä mobilného telefónu, kde vyberateľná pamäťová karta je určená na zasunutie do rozširujúceho slotu mobilného komunikačného zariadenia podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že vysielacia anténa je tvorená vysokofrekvenčným transformátorom s podlhovastým feritovým jadrom s rezonančné naladeným primárnym vinutím Ll. Signál vysielaný z antény podľa tohto vynálezu je prijímaný štandardným prijímacím prostriedkom v danom frekvenčnom pásme. Napríklad, ak bude anténa určená pre NFC vysielanie medzi mobilným telefónom a čítačkou POS terminálu, bude anténa na strane mobilného telefónu mať podobu vysokofrekvenčného transformátora s feritovým jadrom, ale na strane NFC čítačky POS terminálu bude umiestnená bežná prijímacia anténa. Práve konformita s existujúcimi, štandardnými zariadeniami je dôležitá, aby nebolo potrebné meniť hardvér široko rozšírený na strane POS terminálov. Zmena hardvéru na strane mobilného telefónu sa udeje práve vložením vyberateľnej karty (predovšetkým microSD formátu) do existujúceho slotu mobilného telefónu.

Rozširujúci slot mobilného komunikačného zariadenia je slot pre kartu, ktorá nemá vplyv na základnú komunikačnú funkciu zariadenia, je to teda najmä, nie však výlučne slot pre vyberateľnú pamäťovú kartu formátu microSD.

Rezonančné naladenie primárneho vedenia Ll môže byť dosiahnuté pomocou kapacitných prvkov, napr. pomocou kondenzátora alebo pomocou dvoch symetricky zapojených kondenzátorov v obvode pripojenom k primárnemu vinutiu LL Rezonančné naladenie môže byť zabezpečené aj vhodným návinom primárneho vinutia Ll, ktoiým sa dosiahne požadovaná kapacita samotného vinutia. Rezonančné naladenie je možné dosiahnuť aj väzbou so sekundárnym vinutím L2, na ktorom sa vhodne dimenzuje kapacita v súlade s transformačným pomerom vinutí Ll a L2 alebo aj využitím elektromagnetickej väzby s okolím

Výstup sekundárneho vinutia Ľ2 je zapojený naprázdno, je bezkontaktnej záťaže, to znamená, že na výstupoch sekundárneho vinutia L2 nie je pripojený žiaden kontaktný ohinický obvod a napätie na výstupe mô

S K 288756 B6 že dosahovať hodnoty až cez 100 Vpp. Absencia záťaže na výstupe sekundárneho vinutia L2 predstavuje stav, kedy nie je na výstupoch vytvorený alebo pripojený kontaktne uzavretý obvod, ktorýmby pretekal relevantný prúd v sekundárnom vinutí L2. Záťaž môže v skutočnosti existovať v podobe vyžarovacej impedancie do okolia (vzduch + susediace prvky), prípadne v podobe iných elektromagnetických väzieb s okolím Takáto nepriama záťaž môže existovať v reálnom prostredí vyberateľnej karty zasunutej v slote mobilného komunikačného zariadenia, ale nebude mať zásadný vplyv na elektrické napätie na výstupe sekundárneho vinutia 12. Výstup alebo aj oba výstupy zo sekundárneho vinutia L2 môžu byť pripojené na ďalšie prvky karty, napríklad na uzemnenie, napájanie alebo na iné prvky na karte, prípadne cez rozhranie na iné prvky v mobilnom komunikačnom zariadení, pričom však takto pripojené prvky nebudú vytvárať obvod kontaktne uzatvárajúci sekundárne vinutie L2. Pri väzbe s okolím môže dochádzať k vytvoreniu prúdu a následne aj magnetickej zložky poľa v sekundárnom vinutí L2. Prepojenie iných prvkov s výstupom sekundárneho vinutia zapojí do vyžarovania elektrického poľa a následne aj elektromagnetického poľa aj ďalšie kovové prvky mobilného komunikačného zariadenia.

Použitie vysokofrekvenčného transformátora s naprázdno ukončeným sekundárnym vinutím L2 ako vysielacieho prvku poskytuje rôzne možnosti usporiadania väzieb vinutí L1 a L2. Volbou pomerov vinutí L1 a 12 sa môže nastaviť rôzny pomer magnetickej a elektrickej zložky vysielaného elektromagnetického poľa.

Primáme vinutie L1 môže mať menší počet slučiek vodiča ako sekundárne vinutie L2. Vysielaný signál sa privádza na primáme vinutie Ll, elektrické pole vysielaného signálu je vyžarované najmä cezvýstupy C - D sekundárneho vinutia L2 a magnetické pole vysielaného signálu preteká cez konce jadra. Pri tomto usporiadaní dochádza na malom priestore k vytvoreniu silného elektromagnetického poľa, keďže elektrická zložka je zosilnená účinkami transformátora a magnetická zložka je zosilnená účinkami feritového jadra. Sekundárne vinutie 12 sa nepodieľa cxqľ)licitnc na tvorbe magnetickej zložky poľa, keďže v zapojení bez relevantnej záťaže týmto vinutím v podstate neprechádza prúd.

Sekundárne vinutie L2 môže byť tvorené aj len jedným návinom, resp. jedným necelým návinom Vtákom usporiadaní nemusí platiť, že primáme vinutie Ll má menší počet slučiek vodiča ako sekundárne vinutie 12. Návin sekundárneho vinutia L2 by mohol mať podobu plochého vodiča ohnutého do tvaru rúrky, ktorá obopína zaizolovaný návin primárneho vinutia Ll s feritovým jadrom V priečnej rovine bude rúrka do tvaru písmena „C‘ rozdelená pozdĺžnou deliacou medzerou. Návin vytvorený napríklad z vodivej fólie alebo z kovového plechu môže prekrývať celú dĺžku feritového jadra a bude zároveň vytvárať tienenie a usmerňovanie magnetického toku poľa. Tento návin sekundárneho vinutia L2 môže predstavovať magnetické delo, ktoré usmerňuje pole tak, že je silno vyžarované z ústí rúrky. Vlnovodná rúrka je pritom v skutočnosti vytvorená a zapojená ako návin sekundárneho vinutia L2. Týmto usporiadaním sa môžu optimalizovať priebehy siločiar magnetického poľa v blízkosti jednotlivých vodičov návinu primárneho vinutia LL Rúrka môže mať rôzny pôdorysný tvar, napr. v tvare písmena L, M. Sekundárne vinutie L2 môže byť tvorené aj špirálovým návinom plochého vodiča do tvaru rúrky s viacerými slučkami návinu. Na sebe sa nachádzajúce vrstvy budú medzivrstvovo izolované. Špirálový návin môže mať viacero vrstiev, cez ktoré bude otvormi prechádzať pripojenie výstupného drivera s primárnym vinutím LL Plochý materiál vodiča použitý na návin by nemal v jednej vrstve tieniť magnetické pole, aby aj následne vrstvy smerom von mohli byť v magnetickom poh jadra. Materiál môže byť nehomogénny alebo perforovaný, alebo s vytvorenou štruktúrou vodivých ciest. Viaceré vrstvy na sebe následne vytvoria aj efekt magnetického dela.

Vysielaný signál z výstupného drivera sa privádza na primáme vinutie Ll v bodoch A - B. Kapacitné prvky v primárnom vinutí Ll, napríklad v podobe kondenzátorov C2, C2' sú dimenzované na vytvorenie zvolenej rezonančnej frekvencie, napr. v rozmedzí 13 MHz - 15 MHz, čo zodpovedá pásmu vysielacej frekvencie antény. Na sekundárnom vinutí 12 sa v uvedenom frekvenčnom rozsahu vytvára silné elektrické pole, ktoré je vyžarované najmä z koncov C - D sekundárneho vinutia. Rezonančné vlastnosti na primámomvinutí Ll je možné dosiahnuť aj nastavením polohy a rozmerov vodiča vinutia tak, že samotné vinutie má vhodnú kapacitu, prípadne má vhodnú kapacitu celá sústava všetkých vodičov vinutí (primárneho aj všetkých sekundárov), prípadne aj vrátane elektromagnetických väzieb okolia.

Výstupy sekundárneho vinutia 12 môžu byť ukončené dipólom s dĺžkou od 0 mm do 15 mm, prípadne aj viac podľa priestorových možností na karte a podľa požadovanej účinnosti vyžarovania. Dĺžka dipólov bude limitovaná predovšetkým rozmermi karty, je vhodné, aby konce dipólov boh od seba čo najviac vzdialené. Z podlhovastého jadra, ktoré bude mať predovšetkým tyčový tvar, vyžaruje magnetické pole. Z koncov sekundárneho vinutia C - D, prípadne z dipólov, vyžaruje najmä silné elektrické pole. Pomocou dipólov sa zlepšuje vyžarovanie elektrického poľa, v princípe však vyžarovanie nastáva aj bez rovného vedenia dipólov. Dipóly môžu mať okrem podoby pahýľov aj iné tvary a iné vyhotovenia. Dipól môže mať podobu rôzne tvarovaných vodivých plôch, napríklad podobu vodivej fólie na ploche karty. K dipólom môžu byť pripojené rôzne dielektrické materiály.

Elektromagnetické pole vytvorené vo vysofrekvenčnom transformátore podľa tohto vynálezu má schopnosť prenikať aj malými medzerami v priestorovej štruktúre mobilného komunikačného zariadenia. Ploché medzery napríklad medzi kartou a slotom karty, následne medzi telesom batérie a susediacim telom mobilné

S K 288756 B6 ho telefónu sú dostatočné na preniknutie elektromagnetického poľa von z tela mobilného telefónu. Elektromagnetické pole vyžiarené z vysokofrekvenčného transformátora bude na druhej strane komunikačného kanála prijímané bežnou anténou, napríklad v podobe čítačky POS terminálu.

Anténa na karte v podobe vysokofrekvenčného transformátora môže mať primáme a sekundárne vinutie Ll, L2 umiestnené na jadre v podstate súosovo. Vinutia môžu byť samostatné, galvanický oddelené, alebo vysokofrekvenčný transformátor môže mať podobu autotransformátora s jedným vinutím a odbočkami primárneho a sekundárneho okruhu Ll, L2. V takom prípade nebudú vinutia galvanický oddelené, čo však nevytvára žiaden zásadný problém a naopak takéto riešenie bude zjednodušovať výrobu transformátora.

Výsokofrekvenčný transformátor bude v zásade použitý na vysielanie signálu z telesa vyberateľnej pamäťovej karty. V opačnom smere komunikácie, keď je signál prijímaný na vyberateľnú pamäťovú kartu, nie je zvyčajne problém s intenzitou elektromagnetického poľa, keďže v tomto smere nie sú vysielacie antény rozmerovo obmedzované. V princípe preto nie je potrebné obzvlášť optimalizovať prenosovú cestu smerom ku karte. Anténa môže mať pomocné vinutie L3 s výstupnú E - F na prijímanie signálu, a to tiež v podobe samostatného vinutia alebo v podobe odbočiek vinutia autotransformátora. K výstupomE - F pomocného vinutia L3 je pripojený vstupný zosilňovač a výhodne tiež kapacitný prvok C1 naladený na frekvenciu 12 MHz -16 MHz. Z hľadiska optimalizácie napäťových pomerov na pomocnom vinutí L3 je vhodné, ak je stred pomocného vinutia L3 uzemnený.

V inom usporiadaní môže byť vysokofrekvenčný transformátor doplnený klasicky navinutou, samostatnou NFC anténou naprijímanie signálu smerom k vyberateľnej karte.

Vinutie Ll, L2, L3 môže zároveň vytvárať tieniaci kryt alebo môže byť elektricky spojené s tieniacim krytom.

Je výhodné, aby dĺžka jadra, teda rozmer jadra v smere osi vinutia bol čo najväčší v rámci rozmerových možností karty, tým sa dosiahnu čo najdlhšie siločiary magnetického poľa a len menšia časť magnetického toku sa uzatvára krátkou cestou. Jadro transformátora bude mať najmä tvar priamej tyčinky pravouhlého alebo okrúhleho prierezu. Hrúbka jadra bude do 1 mm, šírka jadra je do 5 mm a dĺžka jadra bude zvyčajne do 15 mm, prípadne aj viac podľa priestorových možností na karte. Ferit jadra má mať relatívnu permeabilitu v rozmedzí 100 až 200. Permeabilita jadra bude nastavená podľa technologických možností maximálneho dovoleného magnetického sýtenia a rozmerových možností prierezu jadra. Pod pojmom ferit je pritom potrebné rozumieť akýkoľvek materiál, ktorý zosilňuje charakteristiky avlastnostimagnetického poľa.

Jadro môže mať aj zalomený priebeh, napríklad v tvare L alebo U tak, aby z voľných pozícií možných pre umiestnenie vysofrekvenčného transformátora bolo možné vyskladať čo najdlhšiu vzdialenosť medzi koncami jadra. V prípade použitia priameho jadra na núcroSD karte bude vhodný obdĺžnikový prierez s hrúbkou do 0,5 mm, so šírkou do 1 mm a s dĺžkou do 11 mm Slučky, závity vinutia môžu presahovať rozmery jadra amôžu byť tvarované do rôznych pôdorysných tvarov, napr. tvaruL, U apodobne.

Orientácia jadra transformátorav rámci telesa vyberateľnej karty nie je podstatná, v princípe všakmôže byť umiestnená na okraji vyberateľnej karty oproti okraju, na ktoromje kontaktné pole rozhrania karty, vtedy dĺžka feritového jadra nepresiahne 11 mm Dipóly môžu byťvedenépohranáchvyberateľnejpamäťovejkarty.

Maximálny efektívny prúd z výstupného driveru môže byť v rozsahu 0,1 - 0,2 Arms, kedy maximálne dovolené prúdové zaťaženie vychádza zo štandardu rozhrania karty. Výstupný driverje súčasťou koncového stupňa výkonového zosilňovača. Prúd v primárnom vedení A - B nepresahuje hodnoty 0,8 Arms. Vstupný odpor nízkošumového vstupného zosilňovača je väčš í ako minimálna zaťažovacia hodnota pomocného vinutia L3, napríklad viac ako 10 kOhm Výstupný odpor výstupného driveru pri takomto nastavení a napájaní na núcroSD karte môže byť menší ako 10 Ohm Konkrétna hodnota impedancie sa môže meniť podľa nastaveného pomeru napätí, prúdov a výkonov.

Keďže vysokofrekvenčný transformátor so štruktúrou a vlastnosťami podľa tohto vynálezu neexistuje ani pre použite v iných zapojeniach, môže byť z výrobného hľadiska výhodne, ak sa vysokofrekvenčný transformátor vy skladá na plošnom spoji alebo inom substráte z viacerých samostatných cievok s feritovýmjadranú. Cievky sú uložené vedľa seba na dotyk jadier a cievky sú výstupnú vodičov prepojené do série alebo paralelne, alebo do sériovo-paralelnej kombinácie. Na plošnom spoji sú k tomu zapojeniu pripravené kontaktné plôšky - prepojovacie mostíky, k nim sa pripoja vstupy a výstupy A, B, C, D, prípadne aj E, F. Rad zapojených cievok môže byť prekrytý vodivým kry tom, napr. kovovým krytom, ktorý tieni magnetické pole. Rad zapojených cievok bude zapojený k výstupnému driveru ako jeden celok, ale v princípe môžu byť jednotlivé cievky alebo skupiny cievok pripojené k osobitnýmvýstupnýmdriverom

Jedna anténna sústava na vyberateľnej karte podľa tohto vynálezu môže zahŕňať aj viacero vysokofrekvenčných transformátorov podľa uvedeného opisu. Tieto transformátory môžu byť zapojené s rôznymi orientáciami jadier, v rôznych kombináciách, v rôznych osiach a rôzne sfázované.

Anténa na karte podľa tohto vynálezu má vynikajúce prenosové vlastno sti v slotoch rôznych mobilných komunikačných zariadeniach, a to aj pri umiestnení slotu pod batériou. Merania preukázali, že mobilný telefón s vyberateľnou pamäťovou kartou s anténou podľa tohto vynálezu je schopný vytvárať spoľahlivý NFC komunikačný kanál, pričom nie je limitujúca smerová orientácia mobilného telefónu proti NFC čítačke. Po

S K 288756 B6 tláča sa vplyv rôznych konštrukcií mobilných telefónov na spoľahlivosť dodatočne vytvoreného bezkontaktného kanálu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Riešenie je bližšie vysvetlené pomocou obrázkov 1 až 11. Použitá mierka zobrazenia a pomer velkostí jednotlivých prvkov nemusí zodpovedať opisu v príkladoch a tieto mierky a pomery velkostí nie je možné vysvetľovať ako zužujúce rozsah ochrany.

Na obrázku č. 1 je schéma pripojenia antény k modulačným a demodulačným prvkom na vyberateľnej karte v zapojení, kde anténa v podobe vysokofrekvenčného transformátora je určená na vysielanie aj prijímanie signálu.

Na obrázku č. 2 je schéma zapojenia vysielacej antény v podobe vysokofrekvenčného transformátora a bežnej antény na prijímanie signálu.

Na obrázku č. 3 je vyobrazená schéma zapojenia vysokofrekvenčného transformátora so samostatnými, galvanický oddelenými vinutiami.

Na obrázku č. 4 hore je zobrazený rez konštmkcie vysokofrekvenčného transformátora so samostatnými, galvanický oddelenými vinutiami. V spodnej časti obrázka je pohľad na rozmiestnenie kontaktov na rovinnej ploche antény.

Obrázok č. 5 obsahuje príklady štyroch frekvenčných nastavení antén vo vysielacom pásme NFC. Rezonančná krivka je vyobrazená plnou čiarou. Vrchol rezonančnej krivky predstavuje rezonančnú frekvenciu Ír antény a môže sa zhodovať s vysielacou frekvenciou fl alebo s prijímacou frekvenciou f2, alebo môže tvoriť len vrchol krivky, ktorá charakterizuje použiteľný pás frekvencií. Frekvencia fl vysielania je vynesená čiarkovanou čiarou. Frekvencia f2 prijímania je vynesená bodkočiarkovanou čiarou. Os y znázorňuje vstupný prúd do antény.

Obrázok č. 6 je axonomctrický pohľad na príklad konštmkcie vysokofrekvenčného autotransformátora s jedným vinutím a symetricky vytvorenými odbočkami.

Obrázok č. 7 znázorňuje príklad umiestnenia antény s dipólmi na vyberateľnej pamäťovej karte microSD formátu.

Obrázok č. 8 znázorňuje príklad iného umiestnenia antény s dipólmi na hranách vyberateľnej pamäťovej karte microSD formátu.

Obrázok č. 9 vyobrazuje vysokofrekvenčný transformátor zložený na PCB (printed circuit board) doske zo šiestich samostatných vinutí, ktoré sú zapojené do série a jadrami sa vzájomne dotýkajú.

Na obrázku 10 je hore axonomctrický pohľad a dole zväčšený prierez vysokofrekvenčného transformátora, ktorý má sekundárne vinutie vytvorené v podobe jedného návinu ako rúrky magnetického dela.

Obrázok 11 znázorňuje dipóly v podobe vodivých plôch na protiľahlých vonkajších plochách microSD karty, kde vodivé plochy majú do špicov vytvarovaný okraj prispôsobený na lepšie vyžarovanie elektrického poľa.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

V tomto príklade podľa obrázkov 1, 5, 6 a 7 je opísaná konštrukcia vyberateľnej pamäťovej karty 1 formátu microSD karty, ktorá vo svojom tele má anténu v podobe vysokofrekvenčného transformátora 2. Transformátor 2 má tri vinutia Ll, L2, L3 vytvorené íýzicky jedným návinom na jadre 3 z feritu. Vinutia sú vytvorené symetricky vedenými odbočkami primárneho, sekundárneho a pomocného obvodu Ll, L2, L3. Transformátor 2 má teda podobu autotransformátora. Jadro 3 má tvar tyčinky s obdĺžnikovým prierezom, v tomto príklade s hrúbkou 0,5 mm, šírkou 1 mm a dĺžkou 5 mm Vinutia Ll, L2, L3 nie sú v tomto príklade galvanický oddelené.

Vysielaný signál z výstupného driveru 6 sa privádza k bodom A - B na primáme vinutie Ll, ku ktorému sú symetricky pripojené kapacitné prvky C2, C2' vyladené na rezonančnú frekvenciu 13,56 MHz. Elektrické pole je vyžarované najmä z koncov C - D sekundárneho vinutia L2, ktoré je v tomto príklade zakončené dvomi priamymi vodičmi s dĺžkou 5 mm Toto ukončenie vytvára dipól 4 posilňujúci vyžarovanie elektrického poľa a môže ovplyvňovať aj magnetické pole. Vinutie je v tomto príklade vytvorené vodičom 5 s obdĺžnikovým prierezom 70 um x 30 um a rozstupy vinutia sú približne 30 um

Pomocné vinutie E - F je nastavené na prijímanie signálu vyžarovaného smerom na vyberateľnú kartu 1. K výstupomE-F je pripojený kapacitný prvok C1 a vstupný zosilňovač 7. Stred vinutia L3 je uzemnený.

Vyberateľná karta 1 s anténou podľa tohto príkladu je určená na zasunutie do mobilného telefónu. Vďaka tejto karte sa v mobilnom telefóne vytvorí dodatočný NFC kanál. Slot pre microSD kartu je pod batériou.

S K 288756 B6

Medzi kovovými časťami telefónu a batériou sú medzery, cez ktoré vyteká elektromagnetické pole v podstate všetkými možnými smermi.

Anténa podľa tohto príkladu má vynikajúce prenosové vlastnosti v slotoch rôznych mobilných komunikačných zariadeniach a to aj pri umiestnení slotu pod batériou. Primáme vinutie A - B má indukčnosť 0,5 až 1,5 pH a kvalitu Q = 10 - 20 pri frekvencii 13 - 15 MHz. Sekundárne vinutie C - D má indukčnosť 5 - 10 pH pri kvalite Q = 20 - 40 a frekvencii 13 - 14 MHz. Pomocné vinutie E - F má indukčnosť 50 - 100 nH pri kvalite Q = 10 - 20.

Pri vstupných podmienkach na primárnom vinutí L1 s hodnotami Uli = 36Vpp@14,4 MHz a Ili = = 700 mApp sú na sekundárnom vinutí L2 hodnoty Ul2 = 1 lOVpp@ 14,4 MHz a Il2 = 0,12 mApp. Maximálna hodnota magnetického poľa vo feritovom jadre 3 je pod 100 A/m

Pri vy sielaní vlastného signálu sú na výstupe pomocného vinutia L3 hodnoty Ul3 = 10 Vpp @ 14,4 MHz.

Príklad 2

V tomto príklade podľa obrázkov 2, 5, 8 a 9 je vysokofrekvenčný autotransformátor 2 doplnený o samostatnú prijímaciu anténu 8 na prijímanie signálu. Tá ma podobu bežnej plochej NFC antény, ktorá nahrádza funkciu pomocného vinutia L3 opísaného v príklade 1.

Výsokofrekvenčný transformátor 2 je vytvorený zo šiestich samostatných cievok 9 s feritovýmjadrom 3, ktoré sú pripojené k plošnému spoju. Cievky 9 sú uložené v podstate čo najtesnejšie vedľa seba tak, aby sa jadrami 3 dotýkali. Týmto vznikne akoby celistvé jadro 3, existujúce vzduchové medzery medzi jadrami 3 nemajú zásadný vplyv na tok magnetického poľa. Pole šiestich cievok 9 je prekryté vodivým, tieniacim krytom, ktorý zlepšuje vyžarovanie elektromagnetického poľa, tvorí technologickú pomoc pri montáži a zlepšuje mechanickú pevnosť osadenia. Tieniaci kryt nie je na obrázku 9 vyobrazený.

Dipóly 4 sú vytvorené v podobe vodivého náteru na hranách microSD vyberateľnej karty 1.

Príklad 3

V tomto príklade podľa obrázkov 3, 4 a 5 má vysokofrekvenčný transformátor 2 podobou transformátora s tromi samostatnými vinutiami Ll, L2, L3. Na feritovom jadre 3 obdĺžnikového prierezu s relatívnou permeabilitou 125 je najskôr navinuté sekundárne vinutie L2, ktoré prebieha symetricky k obom krajom jadra 3. Po nanesení izolačnej vrstvy na jadro 3 so sekundárnym vinutím L2 je navinuté primáme vinutie Ll a pomocné vinutie L3. Operačná frekvencia antény je 14,4 MHz. Vinutia majú ploché kontakty vyvedené na širšiu plochu vonkajšieho povrchu antény, a to najmä pre SMD montáž Primáme vinutie Ll s kontaktnú A - B má 8 slučiek vodiča 5 a indukčnosť cca 540 nH ±10 %. Sekundárne vinutie L2 s výstupmi C - D má 46 slučiek vodiča 5 a indukčnosť 7 pH ±10 %. Pomocné vinutie L3 s výstupmi E - F má 3 slučky vodiča 5 a indukčnosť72 nH ±10 %. Vodiče 5 majú priemer 50 urna rozstupnávinu je 30 um

Príklad 4

V tomto príklade podľa obrázkov 5 a 11 sú dipóly 4 vytvorené ako vodivé plôšky z fólie, ktorá je umiestnená na protiľahlých plochách vyberateľnej pamäťovej karty L Fólia má okraj vytvarovaný do ostrých trojuholníkových výbežkov. Na strane, kde je plocha vyberateľnej karty 1 vybavená kontaktným rozhraním, je fólia umiestnená na opačnom konci oproti kontaktom Na protiľahlej ploche vyberateľnej karty 1 je fólia umiestnená z druhej strany. Na obrázku 11 je táto fólia na druhej strane naznačená ako čiarkovaná.

Príklad 5

V tomto príklade podľa obrázkov 5 a 10 je sekundárne vinutie L2 vytvorené len jednou slučkou, jedným závitom, ktorý má šírku vodiča 5 presahujúcu dĺžku jadra 3. Vpodstate je závit vytvorený zakružením tenkého vodivého plechu tak, aby bol „C“ profil vodivo ramenami neuzavretý. Vnútri sekundárneho vinutia L2 je umiestnené jadro 3 s primárnym vinutím LL Sekundárne vinutie L2 vytvára zároveň tieniaci kryt, ktorý usmerňuje tok magnetického poľa a to vyteká z koncov rúrky sekundárneho vinutia L2. V inom príklade môže mať sekundárne vinutie L2 viacero návinov plochého vodiča 5 do špirály, pričom sú jednotlivé vrstvy vzájomne izolované.

Je možné tiež zostaviť anténnu sústavu zahŕňajúcu dve alebo aj viac vysokofrekvenčných transformátorov 2 podľa uvedených príkladov vo vzájomnej kombinácii. Tieto transformátory 2 môžu byť zapojené s rôznymi orientáciami jadier 3, v rôznych kombináciách, v rôznych osiach a môžu byť rôzne vzájomne sfázované.

Priemyselná využiteľnosť

Priemyselná využiteľnosť je zrejmá. Podľa tohto riešenia je možné priemyselne a opakovane vyrábať a používať antény umiestnené priamo na vyberateľnej pamäťovej karte s vysokou vyžarovacou schopnosťou.

S K 288756 B6

Zoznam vzťahových značiek

- vyberateľná karta

- vysokofrekvenčný transformátor

- jadro

- dipól

- vodič

- výstupný driver

- vstupný zosilňovač

- prijímacia anténa

- cievka

Ll, L2, L3 indukčnosti

C2, C2', C1 - kapacitné prvky

A - B vstupy primárneho vinutia

C - D výstupy sekundárneho vinutia E - F výstupy pomocného vinutia fl - vysielacia frekvencia f2 - prijímacia frekvencia

I (A) - vstupný prúd do antény

F (MHz) - frekvencia ír - rezonančná frekvencia

PCB - printed circuit board

NFC - nearfield communication

Claims (22)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Anténa na vyberateľnej karte (1) na vytvorenie dodatočného bezkontaktného komunikačného kanálu mobilného komunikačného zariadenia, najmä mobilného telefónu, kde vyberateľná karta (1), najmä ako vyberateľná pamäťová karta (1), je určená na zasunutie do rozširujúceho slotu mobilného komunikačného zariadenia, a kde signál vysielaný z antény je prijímaný štandardným prijímacím prostriedkom, vyznačujúca sa tým, že anténa je tvorená vysokofrekvenčným transformátorom (2) s feritovým jadrom (3), s primárnym vinutím Ll so vstupmi A - B a sekundárnym vinutím L2 s výstupmi C - D, primáme vinutie Ll je rezonančné naladené v rámci frekvenčného pásma antény, primáme vinutie Ll má menší alebo rovnaký počet slučiek vodiča (5) ako sekundárne vinutie L2, výstupy C - D sekundárneho vinutia Ľ2 sú zapojené naprázdno, bez kontaktne uzatvoreného obvodu záťaže, pričomvy sielaný signál sa privádza z výstupného drivera (6) cez vstupy A - B na primáme vinutie LL
2. 2. Anténa podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že má aspoň dva vysokofrekvenčné transformátoiy (2) s feritovými jadrami (3), pričom osi jadier (3) sú rozdielne orientované.
3. 3. Anténa podľa nároku 2, vyznačujúca sa tým, že vysokofrekvenčné transformátoiy (2) sú rôzne sfázované.
4. 4. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž3, vyznačujúca sa tým, že primáme vinutie Ll je rezonančné naladené, výhodne v rozsahu 13 MHz až 15 MHz, prostredníctvom aspoň jedného kapacitného prvku C2, C2' pripojeného k primárnemu vinutiu Ll a/alebo prostredníctvom príslušnej kapacity samotného vinutia vodičov (5) primárneho vinutia Ll, a/alebo prostredníctvom kapacít vodičov (5) všetkých vinutíLl, L2, a/alebo prostredníctvomelektromagnetických väzieb s okolím.
5. 5. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž4, vyznačujúca sa tým, že sekundárne vinutie L2 je tvorené jedným návinom plochého vodiča (5) do rúrky s profilom tvaru „C“, ramená profilu C sú vodivo neprepojené, primáme vinutie Ll s jadrom (3) je vnútri rúrky a dĺžka rúrky zodpovedá alebo presahuje dĺžku jadra (3).
6. 6. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž4, vyznačujúca sa tým, že sekundárne vinutie L2 je tvorené návinom plochého vodiča (5) do špirálovo zvinutej rúrky, na sebe sa nachádzajúce vrstvy plochého vodiča (5) sú vodivo izolované, primáme vinutie Ll s jadrom (3) je vnútri rúrky a dĺžka rúrky zodpovedá alebo presahuje dĺžku jadra (3).
7. 7. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúca sa tým, že výstupy C-D sekundárneho vinutia L2 sú ukončené dipólom (4), výhodne s dĺžkou do 15 mm.
8. 8. Anténa podľa nároku 7, vyznačujúca sa tým, že dipóly (4) sú umiestnené na hranách vyberateľnej pamäťovej karty (1).
9. 9. Anténa podľa nároku 7, vyznačujúca sa tým, že dipól (4) je tvorený vodivou plôškou na vonkajšej ploche vyberateľnej karty (1), výhodne má vodivá plôška ostro ukončené okraje na vyžarovanie elektrického poľa.
10. 10. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 9, vyznačujúca sa tým, že výstup alebo oba výstupy sekundárneho vinutia L2 sú prepojené so zemneníma/alebo napájaním, a/alebo s rozhranímvyberateľnej karty (1), a/alebo s iným prvkom na vyberateľnej karte (1).
11. 11. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 10, vyznačujúca sa tým, že vysokofrekvenčný transformátor (2) má primáme a sekundárne vinutie Ll, L2 umiestnené súosovo na jadre (3) a vinutia Ll, L2 sú samostatné, galvanický oddelené.
12. 12. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5a7 až 10, vyznačujúca sa tým, že vysokofrekvenčný transformátor (2) je autotransformátor s jedným vinutím a odbočkami primárneho a sekundárneho okruhu Ll, Ľ2.
13. 13. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 12, vyznačujúca sa tým, že vysokofrekvenčný transformátor (2) má pomocné vinutie L3 na prijímanie signálu smerom k vyberateľnej karte (1), pomocné vinutie L3 je spojené so vstupným zosilňovačom (7), výhodne je k pomocnému vinutiu L3 pripojený kapacitný prvok CL
14. 14. Anténa podľa nároku 13, vyznačujúca sa tým, že stred pomocného vinutia L3 je uzemnený.
15. 15. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov lažl4, vyznačujúca sa tým, že je doplnená samostatnou prijímacou anténou (8) na prijímanie signálu smerom k vyberateľnej karte (1).
16. 16. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov lažl5, vyznačujúca sa tým, že jadro (3) má tvar podlhovastej tyčinky pravouhlého alebo okrúhleho prierezu s hrúbkou do 1 mm, so šírkou do 5 mm a s dĺžkou do 15 mm
17. 17. Anténa podľa nároku 16, vyznačujúca sa tým, že jadro (3) má obdĺžnikový prierez s hrúbkou do 0,5 mm, so šírkou do 1 mm a s dĺžkou do 11 mm.
18. 18. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov lažl7, vyznačujúca sa tým, že vysokofrekvenčný transformátor (2) je zložený z viacerých samostatných cievok (9) s feritovým jadrami (3), cievky (9) sú

    S K 288756 B6 uložené vedľa seba na dotyk jadier (3) a cievky (9) sú výstupnú vodičov prepojené do série a/alebo paralelne, a/alebo sériovo-paralelne.
19. 19. Anténa podľa nároku 18, vyznačujúca sa tým, že cievky (9) sú prekryté spoločným vodivým tieniacim krytom

    5
20. 20. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov lažl9, vyznačujúca sa tým, že niektoré z vinutí Ll, L2, L3 tvorí tieniaci kryt, vnútri ktorého je jadro (3) s ostatnými vinutiami.
21. 21. Anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 18, vyznačujúca sa tým, že vysokofrekvenčný transformátor (2) je umiestnený v tieniacom kryte s otvormi na vyžiarenie magnetického poľa.
22. 22. Anténa podľa nároku 21, vyznačujúca sa tým, že niektoré z vinutí Ll, L2, L3 je prelo pojené s tieniacim krytom