SK500542019A3 - Anténa s plochým feritovým jadrom, najmä NFC anténa - Google Patents

Abstract

Na jadre (1) je v závitoch (2) navinutý plochý vodič (3) alebo vodič (31 až 3n), ktorý je viacnásobne vedľa seba vedený v rámci jedného závitu (2), pričom objem materiálu jadra (1) je v rozsahu 60 mm3 až 120 mm3, počet závitov (2) je v rozsahu 10 až 20 a medzi závitmi (2) je medzera, ktorej šírka má rozmer aspoň 50 % šírky plochého vodiča (3) závitu (2) alebo aspoň 50 % sumárnej šírky viacnásobne navinutých 10 vodičov (31 až 3n) jedného závitu (2). Jadro (1) má dĺžku od 15 do 30 mm, výšku od 0,75 do 2,5 mm a šírku od 1 do 5 mm. Materiál jadra (1) je ferit na báze Ni-Zn alebo na báze Ni-Zn-Cu.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka antény s plochým jadrom, ktorá je s malou výškou feritového jadra vhodná na umiestnenie na PCB doske, najmä ako NFC anténa, pričom má vysoký vyžarovací výkon pri malých rozmeroch. Anténa je použiteľná najmä na vytvorenie bezkontaktného NFC/RFID komunikačného kanálu v mobilnom telefóne alebo v rôznych elektronických zariadeniach.

Doterajší stav techniky

Antény pre NFC a RFID prenosy sú preto v zásade ploché, s návinom slučiek po okrajoch využiteľnej plochy ako napríklad podľa JP2011193349, KR20100056159, KR100693204, WO2010143849, JP2004005494, JP2006304184, JP2005033461, DE102008005795, US2009314842, CN101577740, CN201590480, CN201215827, CN201515004, CN201830251, JP2010102531, JP2010051012. NFC antény majú zvyčajne tvar slučiek vodiča na ploche, pričom v prípade malých rozmerov sa využíva všetka dostupná plocha.

Základné teoretické a odborné publikácie zastávajú názor, že pri malej hrúbke a malej dostupnej ploche má RFID alebo NFC anténa byť vytváraná ako plochá anténa, napríklad podľa RFID HANDBOOK, Klaus Finkenzeller, 2010 podľa obrázkov 2.11, 2.15, 12.7, 12.9, 12.11, 12.13.. Podľa rovnakého zdroja (časť 4.1.1.2 Optimal Antenna Diameter/Physical Principles of RFID Systems) je najoptimálnejšie, ak polomer vysielacej antény zodpovedá druhej odmocnine požadovaného dosahu antény. Pri umiestnení NFC antény na relatívne malých plochách má anténa podobu vpísaného špirálového pravouhlého návinu so zaoblenými rohmi, ktoiý v podstate kopíruje vonkajší tvar dostupnej plochy. Týmto usporiadaním sa vytvoril vcelku typický tvar NFC antén. Pri implementácii takejto antény je potrebné mať dostatočnú plochu, čo vylučuje použitie pri malých zariadeniach. Aj pri zariadeniach, ktoré majú dostatočný vonkajší rozmer, spôsobuje umiestnenie plochej antény obmedzenia pri návrhu PCB.

Sú publikované riešenia s dvomi anténami, ako napríklad WO2017109681 Al, WO2018198082 Al, ktoré opisujú dve antény, jednu solenoidovú s feritovým jadrom a jednu plochú špirálovú alebo dve solenoidové antény spolupracujúce s plochou, planámou anténou. Riešenia s viacerými anténami prinášajú vyšší vyžarovací výkon, ale zaberajú väčší zástavbový priestor a predstavujú tiež zvýšené náklady.

Existujú riešenia podľa zverejnení WO/2014/076669, WO/2013/098784, ktoré umožňujú vysielať z miniatúrnej antény silné elektromagnetické pole, ktoré je schopné pôsobiť na anténu prijímača s klasickou plochou špirálovou anténou. Tieto zverejnenia opisujú riešenie s vysokým stupňom miniaturizácie, pri problémoch s tienením alebo pri vyšších nárokoch na vyžarovací výkon je však potrebné použiť viacero antén.

Je žiadané také riešenie antény s jadrom, ktoré bude zabezpečovať vysoký vyžarovací výkon pri malých rozmeroch, kde jadro bude ploché a umožní použitie na PCB doske rôznych hosťujúcich zariadení.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje anténa s plochým feritovým jadrom, najmä ako NFC anténa, kde výška jadra je menšia ako šírka jadra a dĺžka jadra je aspoň osemnásobkom výšky jadra, pričom na jadre je v závitoch navinutý plochý vodič alebo vodič, ktoiý je viacnásobne vedľa seba vedený v rámci jedného závitu podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že objem materiálu jadra je v rozsahu 60 mm³ až 120 mm³, počet závitov je v rozsahu 10 až 20 a medzi závitmi je medzera, ktorej šírka má rozmer aspoň 50 % šírky plochého vodiča závitu alebo aspoň 50 % sumárnej šírky viacnásobne navinutých vodičov jedného závitu.

Zväčšovanie rozmerov jadra antény vo všeobecnosti prispieva k zvyšovaniu jej vyžarovacieho výkonu. Pri objeme feritového jadra v rozsahu 60 mm³ až 120 mm³, najmä nad hranicou 70 mm³, kde jadro má permeabilitu v rozmedzí 30 až 300, a pri použití plochého vodiča, resp. viacnásobne navinutého vodiča, ktoiý navonok vytvára plochý závit, sa prejavuje skokové, nelineárne zvýšenie vyžarovacieho výkonu. Prirodzene, aj ďalšie zväčšovanie objemu feritového jadra bude viesť k zvýšeniu vyžarovacích vlastností antény, ale pri uvedených podmienkach sa dosahuje vopred nepredpokladaný vrchol vyžarovacieho výkonu. Pri uvedených podmienkach sa dá dosiahnuť indukčnosť žiariča na úrovni 1 200 nH až 1 700 nH a anténa je schopná dosahovať vysoké prenosové lýchlosti.

Jadro je v pozdĺžnom smere podlhovasté, aby sa konce jadra nachádzali čo najďalej od seba v rámci dostupného priestoru na danej ploche. Jadro môže byť zakrivené, ale najlepšie výsledky sa dosahujú pri priamom tyčovom jadre, kedy sa siločiary magnetického poľa uzatvárajú zvonka žiariča v čo najdlhšej dráhe a majú teda snahu vytekať von z tieneného priestoru.

Výhodne sú medzery medzi závitmi rovnomerné, to znamená, že stúpanie jednotlivých závitov je zhodné, s výnimkou prvého a posledného závitu, ktoiý môže byť odklonený smerom ku koncu jadra tak, aby sa jed

SK 50054-2019 A3 noduchšie vytvorili pripojovacie plôšky na osadenie antény na PCB dosku, najmä pri SMD montáži.

Rozmer medzier medzi závitmi je primáme výsledkom vzťahu počtu závitov a ich šírky k danej dĺžke jadra. Pri objeme feritového jadra v rozsahu 60 mm³ až 120 mm³, zabezpečujú medzery s rozmerom aspoň 50 % šírky vodiča, resp. vodičov zmenšenie medzizávitovej kapacity, ktorá klesá úmerne so vzdialenosťou susediacich okrajov závitov. Pritom navinuté závity sú rozprestreté na jadre tak, že prvý a posledný závit končia na pripojovacej plôške a tá je na okraji jadra. Druhý závit z jednej strany jadra a druhý závit z druhej strany jadra je od okraja jadra vzdialený v rozsahu trojnásobku až desaťnásobku šírky plochého vodiča, resp. sumárnej šírky viacnásobne navinutých vodičov jedného závitu. Z toho vyplýva, že pri objemovom kritériu jadra (60 mm³ až 120 mm³) obvíjajú vodiče podstatnú časť dĺžky jadra a mimo prvého a posledného závitu sú náviny rovnomerné s rovnakým stúpaním závitu. Druhý závit pritom začína po obvinutí jadra prvým závitom o 360° od pripojenia vodičov na pripojovaciu plôšku.

Zväčšené stúpame prvého a posledného závitu má za cieľ zjednodušiť pripájanie vodičov k pripojovacím plôškam a z tohto dôvodu je druhý závit z jednej strany jadra a druhý závit z drahej strany jadra vzdialený od okraja viac ako je stúpame závitov. Naďalej však platí, že závity sú navinuté tak, aby sa obvinula celá dostupná dĺžka jadra, resp. celá dĺžka jadra s výnimkou okrajov potrebných z technologických dôvodov.

Použitie plochého vodiča je pri uvedených rozmerových a objemových podmienkach dôležité na dosiahnutie požadovanej rezonančnej charakteristiky antény s vrcholom blízko 13,56 MHz. Plochý vodič bude mať šírku presahujúcu dvojnásobok výšky vodiča, resp. hrúbky vodiča, výhodne má šírku presahujúcu šesťnásobok výšky vodiča, resp. hrúbky vodiča.

Vo výhodnom usporiadaní sa môže plochý vodič nahradiť sústavou aspoň dvoch vedľa seba navinutých vodičov, ktoré však spolu naďalej tvoria len jeden závit. Tieto vodiče sú pritom elektricky prepojené, a to vzájomným kontaktom pri neizolovanom drôte a/alebo prepojením vodičov na pripojovacej plôške na koncoch antény. Vodiče v rámci jedného závitu sú zvyčajne navinuté tesne vedľa seba. Ak chceme nahradiť plochý vodič napríklad s pôvodným pomerom šírky a výšky 1 : 9, použijeme na náhradu takéhoto plochého vodiča deväť vodičov rovnomerne kruhového prierezu, ktoré navinieme vedľa seba, akoby sa jednalo o deväťchodový závit. Vedľa seba budú v jednom závite navinuté aspoň dva vodiče, pomer výšky a šírky vodičov jedného závitu teda bude aspoň 1 : 2. Výhodný pomer je aspoň 1 : 5, dobrá funkčnosť je odskúšaná pri pomere 1 : 6 a príklady vyhotovenia tohto vynálezu opisujú pomer 1:9.

Použitie viacnásobne navinutého vodiča v každom závite oproti plochému vodiču zjednodušuje navíjanie antény. Plochý vodič sa horšie ohýba na hranách jadra a pri pomere jeho hrúbky k šírke, napr. 1 : 9 ľahko dôjde pri navíjam k jeho poškodeniu až pretrhnutiu. Použitie viacnásobne navinutého vodiča v každom závite tiež umožňuje zmenu uhla stúpania na prvom a poslednom závite, kde sa medzizávitová medzera zvýši tak, aby sa mohla na koncoch jadra vytvoriť pripojovacia plôška. Na pripojovacej plôške sú pripájkované konce všetkých drôtov návinov.

S cieľom optimalizácie vyžarovacích vlastností antény pri objeme jadra v rozsahu 60 mm³ až 120 mm³ a pri použití deviatich drôtov v rámci jedného závitu sa vytvorili nasledovné rozmerové verzie antény: rozmer jadra, dĺžka x výška x šírka počet závitov medzera v % šírky mm x 1,2 mm x 3 mm 14 60% mm x 1,0 mm x 3 mm 15 80 % mm x 1,5 mm x 3 mm 14 150 %

Z uvedeného vyplýva, že pri náraste objemu jadra a pri náraste dĺžky jadra sa lineárne nezvyšuje počet závitov, ale narastá medzizávitová medzera.

Jadro pritom môže mať dĺžku od 15 do 30 mm, výšku od 0,75 do 2,5 mm a šírku od 1 do 5 mm. Výhodne je dĺžka v rozsahu 18 až 25 mm, výška v rozsahu 1 až 1,5 mm a šírka 2,5 až 3,5 mm. V týchto rozsahoch sa pritom zachová objemové kritérium a vytvorí dostatočná dĺžka jadra na návin potrebného počtu závitov.

Tieto rozmerové a pomerové vzťahy majú súvis tiež s materiálom použitým na výrobu jadra. Vhodný materiál je ferit na báze Ni-Zn alebo na báze Ni-Zn-Cu. Výhodne má pritom materiál obsah Fe v rozsahu 50 až 65 % hmotn., obsah Ni v rozsahu 16 - 21 % hmotn. Následne podľa prítomnosti alebo neprítomnosti medi môže mať materiál obsah Zn v rozsahu 16 - 18 % hmotn., a to v prípade že nezahrňuje Cu, alebo má obsah Zn v rozsahu 10 - 13 % hmotn., kedy obsahuje Cu v rozsahu 7 - 10 % hmotn. Popri medi môže materiál obsahovať Cr a Zr, každý v rozsahu 2 - 5 % hmotn. V stopovom množstve do 1 % hmotn. môže materiál tiež zahrňovať ďalšie prvky, ako napr. Mg. Ferit jadra má mať relatívnu permeabilitu nastavenú tak, aby indukčnosť žiariča bola na úrovni 1 200 nH až 1 700 nH. Permeabilita jadra bude nastavená podľa technologických možností maximálneho dovoleného magnetického sýtenia jadra. Pod pojmom ferit je pritom potrebné rozumieť akýkoľvek materiál, ktoiý zosilňuje charakteristiky a vlastnosti magnetického poľa.

Vytvorenie v podstate rovnomernej medzizávitovej medzery zlepšuje prenos tepla do okolia, ktoiý sa tvorí pri budení najmä v RW móde a kedy anténa má nabudiť pasívny prvok v jej dosahu. Zvyšovaním teploty sa zhoršujú vlastnosti feritu v jadre. Teplo sa tvorí priamo v jadre vírivými prúdmi a v menšej miere aj prechodom prúdu vo vodičoch. Medzery medzi závitmi zlepšujú a homogenizujú teplotné pole v jadre. Tento teplotný efekt sa pri plochých budiacich NFC anténach v podstate nesledoval, keďže na veľkej ploche dochá

SK 50054-2019 A3 dzalo k rýchlemu prestupu tepla. Rovnako nepodstatný bol teplotný efekt pri feritových jadrách antén, ktoré boli aktivované len na krátky čas alebo s malým výkonom. Takmer všetky aplikácie NFC alebo RFID antén s feritovým jadrom počítali len s občasnou prevádzkou, čo vyplýva z ich pôvodného využívania v pasívnom móde, napríklad na identifikačné účely, kde viac ako 99 % času len čakali na príjem.

Aby sme dosiahli stav, kedy magnetické pole z antény vyteká intenzívne a efektívne, je potrebné, aby magnetické pole v jadre bolo čo najhomogénnejšie a zároveň malo čo najväčšiu intenzitu pri malom priereze jadra. Požiadavka homogénnosti súvisí so zistením, že pri malých rozmeroch antény sa nerovnaká intenzita magnetického poľa v rámci jadra prejavuje veľkými stratami. Vysokú intenzitu magnetického poľa požadujeme preto, aby sme dosiahli vysokú prenikavosť magnetického poľa prostredím. Snaha dosiahnuť homogénne magnetické pole s vysokou intenzitou je sprevádzaná radom protichodných požiadaviek. Je vhodné použiť relatívne čo najmenší počet závitov, ale pri klesajúcom počte závitov by sa skracovala dĺžka jadra, ktoré je závitmi obvinuté. Pri klesajúcom počte závitov sa tiež zvyšuje prúdové zaťaženie potrebné na vyžiarenie signálu, veľkosť prúdu je však obmedzená prvkami budiaceho obvodu. Použite plochého vodiča alebo viacstupňovo paralelne vedľa seba vedených vodičov v rámci jedného závitu a vytvorenie relatívne veľkých medzizávitových medzier tento protichodný stret požiadaviek vhodne odstraňuje, pričom sa s malým počtom závitov dá obvinúť relatívne väčší objem materiálu jadra.

Pomer medzi veľkosťou jadra, ktorá je ohraničená objemom feritového materiálu a špecifikáciou závitov podľa tohto vynálezu zabezpečuje stabilnú prevádzku antény aj pri dlhodobom budení, pričom jadro má vhodnú tepelnú zotrvačnosť a celá anténa sa vyznačuje dobiými vyžarovacími vlastnosťami s lýchlym prenosom dát. Pritom je priemer závitu podstatne menší ako určuje všeobecná požiadavka na zvyšovanie dosahu antény podľa RFID HANDBOOK, Klaus Finkenzeller, 2010. Dodržaním rozmerových a objemových vzťahov podľa tohto vynálezu vytvoríme anténu s intenzívnym vyžarovaním elektromagnetického poľa z malej plochy prierezu miniatúrneho feritového jadra.

Riešenie podľa tohto vynálezu prináša jednoduchú a spoľahlivú konštrukciu antény s relatívne malými zástavbovými rozmermi, pričom prenos, najmä NFC a/alebo RFID prenos je stabilný s vysokým vyžarovacím výkonom. Riešenie je určené napríklad na platobné aplikácie vykonávané pomocou mobilného komunikačného zariadenia. V princípe sa však nový typ antény môže použiť aj pri iných aplikáciách a zariadeniach, najmä tam, kde je nedostatok priestoru na zväčšovanie antény, kde je anténa tienená okolitými prvkami.

Vytvorenie medzier medzi závitmi má pri daných rozmeroch jadra prináša výhody v porovnaní s anténou, kde nie sú medzery medzi závitmi. Napriek tomu, že pri napájaní rovnakou prúdovou hodnotou sa pri anténe bez medzier v návinoch (a inak s rovnakými rozmermi jadra) generuje vyššie magnetické pole v porovnaní s anténou s medzerami podľa tohto vynálezu, vďaka jej vyššiemu odporu je jej celkový výkon v reálnych moduloch (v reálnej aplikácii) nižší. Tento vysoký odpor je pravdepodobne spôsobený vyššou kapacitou medzi závitmi.

Navyše porovnávacia anténa bez medzier nie je schopná komunikovať s niektoiými testovacími modulmi kvôli vyššej indukčnosti. Anténa s medzerami podľa tohto vynálezu je oveľa vhodnejšia pre NFC aplikácie a výhodne má indukčnosť 1,2 uH - 1,5 uH a odpor nižší ako 4 ohmy pri vysokom prúde.

Anténa s miniatúrnymi rozmermi podľa tohto vynálezu môže byť umiestnená na PCB doske vnútri mobilného komunikačného zariadenia alebo môže byť umiestnená v rámci telesa vyberateľnej pamäťovej karty alebo môže byť umiestnená tak, že je prekrytá batériou a podobne. Doteraz sa NFC antény navrhovali špeciálne pre každý nový model mobilného telefónu, keďže antény obopínali svojimi slučkami väčšiu plochu na PCB doske alebo okolo PCB dosky. Doteraz musel jeden výrobca viacerých modelov mobilných telefónov používať viaceré typy NFC antén. Pri použití antény podľa tohto vynálezu, a to aj pri použití priamo na PCB doske, bude postačujúce používať jeden typ antény. Magnetické pole vytvorené v anténe podľa tohto vynálezu má schopnosť prenikať aj malými medzerami v priestorovej štruktúre mobilného komunikačného zariadenia. Magnetické pole vyžiarené z antény bude na druhej strane komunikačného kanála prijímané bežnou anténou, napríklad v podobe čítačky POS terminálu. Antény podľa tohto vynálezu napriek malým rozmerom plnia požiadavky NFC Fomm Power Transfer Test.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Riešenie je bližšie vysvetlené pomocou obrázkov 1 až 5. Použitá mierka zobrazenia, počet vyobrazených závitov a pomer veľkostí jednotlivých prvkov nemusí zodpovedať opisu v príkladoch a tieto mierky a pomery veľkostí nie je možné vysveďovať ako zužujúce rozsah ochrany.

Na obrázku 1 je pohľad na anténu s kruhovými vodičmi, ktoré sú navinuté tesne vedľa seba do podoby plochého vodiča. Jednotlivé vodiče v tomto pohľade nie sú pre jasnosť a prehľadnosť zobrazené.

Na obrázku 2 je rezový pohľad v pozdĺžnej osi jadra s plochým vodičom, kde sú znázornené rozmerové vzťahy medzi šírkou vodiča, veľkosťou medzery a stúpaním závitov.

Obrázok 3 zobrazuje rezový pohľad na jadro obvinuté viacnásobne vedeným kruhovým vodičom v jed4

SK 50054-2019 A3 nom závite. Deväť vodičov napodobuje plochý vodič.

Na obrázku 4 je detail odklonenia koncov vodičov na pripojovaciu plôšku.

Na obrázku 5 je axonometrický pohľad na jadro s 15 závitmi. Jednotlivé vodiče v tomto pohľade nie sú pre jasnosť a prehľadnosť zobrazené.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

V tomto príklade podľa obrázkov 1, 3 až 5 je opísaná konštrukcia antény s feritovým jadrom 1 obdĺžnikového prierezu. Jadro 1 má dĺžku 18 mm a prierez s výškou 1,2 mm a so šírkou 3,0 mm. Jadro 1 má objem 64,8 mm³. Materiál jadra 1 označený ako 4F1.1 má zloženie:

Prvok	% hmotn.
Fe	62,05
Ni	20,09
Zn	17,04
Co	0,82

Na jadro 1 je navinutých 14 závitov 2 z medeného plochého vodiča 3 s hrúbkou 0,05 mm a so šírkou w 0,40 mm. Stúpame p závitu 2 je približne 1 mm s výnimkou prvého a posledného závitu 2. Medzera g medzi okrajmi susedných závitov 2 (mimo prvého a posledného) je približne 0,60 mm, teda viac ako 100 % šírky w.

Príklad 2

V tomto príklade podľa obrázkov 3 a 4 má feritové jadro 1 dĺžku 18 mm a prierez s výškou 1,2 mm a šírkou 3,0 mm. Jadro 1 má objem 64,8 mm³. Materiál jadra 1 označený ako 4F1.2 má zloženie:

Prvok	% hmotn.
Fe	61,73
Ni	19,91
Zn	17,31
Co	0,82
Mn	0,23

Na jadro 1 je navinutých 14 závitov 2 z medeného drôtu s priemerom 0,05 mm, pričom každý závit 2 je navinutý ako viacchodový, a to s 9 vedľa seba umiestnenými vodičmi 31 až 39. Jeden závit 2 je tvorený deviatimi paralelne vedenými vodičmi 3, čím sa nahradí plochý vodič 3 s rozmermi 0,45 mm x 0,05 mm. Stúpanie p závitu 2 je približne 1 mm s výnimkou prvého a posledného závitu 2. Medzera g medzi okrajmi susedných závitov 2 (mimo prvého a posledného) je približne 0,55 mm, teda viac ako 100 % šírky w, pričom šírka w = 0,45 mm. Druhý závit 2 na oboch koncoch začína približne 3 mm od okraja jadra 1.

Na koncoch jadra 1 sú vytvorené dve pripojovacie plôšky 4, na ktoiých je vzájomne vodivo prepojená skupina vodičov 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39. Výhodou deviatich paralelne vedených vodičov 3 v porovnaní s plochým vodičom je tiež jeho lepšia vodivosť na vysokých frekvenciách. Vzhľadom na skin efekt o hĺbke p = 17 pm/14 MHz je vodivá plocha deviatich kruhových vodičov π/2 krát väčšia ako pri plochom vodiči s rovnakým rozmerom, čím sa docielia nižšie straty.

Anténa podľa tohto príkladu má na frekvencii 14,2 MHz indukčnosť L=l,45 pH.

Príklad 3

V tomto príklade podľa obrázkov 3 a 4 má feritové jadro 1 dĺžku 23 mm a prierez s výškou 1,0 mm a šírkou 3,0 mm. Jadro 1 má objem 69 mm³. Materiál jadra 1 označený ako 6D8.1 má zloženie:

SK 50054-2019 A3

Prvok	% hmotn.
Fe	55,83
Ni	17,45
Zn	11,67
Mn	0,21
Cr	2,8
Cu	8,58
Zr	3,46

Na jadro 1 je navinutých 15 závitov 2 z medeného drôtu s priemerom 0,05 mm, pričom každý závit 2 je navinutý ako viacchodový, a to s 9 vedľa seba umiestnenými vodičmi 31 až 39. Jeden závit 2 je tvorený deviatimi paralelne vedenými vodičmi 3, čím sa nahradí plochý vodič 3 s rozmermi 0,45 mm x 0,05 mm. Stúpanie p závitu 2 je približne 1,2 mm s výnimkou prvého a posledného závitu 2. Medzera g medzi okrajmi susedných závitov 2 (mimo prvého a posledného) je približne 0,75 mm, teda viac ako 150 % šírky w. Druhý závit 2 na oboch koncoch začína približne 3,5 mm od okraja jadra 1.

Príklad 4

V tomto príklade podľa obrázkov 3 a 4 má feritové jadro 1 dĺžku 25 mm a prierez s výškou 1,5 mm a šírkou 3,0 mm. Jadro 1 má objem 112,5 mm³. Materiál jadra 1 označený ako 6D8.1 má zloženie:

Prvok	% hmotn.
Fe	55,93
Ni	17,45
Zn	11,51
Mn	0,21
Cr	2,72
Cu	8,77
Zr	3,41

Na jadro 1 je navinutých 14 závitov 2 z medeného drôtu s priemerom 0,05 mm, pričom každý závit 2 je navinutý ako viacchodový, a to s 9 vedľa seba umiestnenými vodičmi 31 až 39. Jeden závit 2 je tvorený deviatimi paralelne vedenými vodičmi 3, čím sa nahradí plochý vodič 3 s rozmermi 0,45 mm x 0,05 mm. Stúpanie p závitu 2 je približne 1,33 mm s výnimkou prvého a posledného závitu 2. Medzera g medzi okrajmi susedných závitov 2 (mimo prvého a posledného) je približne 0,88 mm, teda viac ako 180 % šírky w. Druhý závit 2 na oboch koncoch začína približne 4,5 mm od okraja jadra 1.

Priemyselná využiteľnosť

Priemyselná využiteľnosť je zrejmá. Podľa tohto riešenia je možné priemyselne a opakovane vyrábať a používať antény s plochým feritovým jadrom, najmä ako NFC alebo RFID antény s vysokou vyžarovacou schopnosťou a s malými rozmermi.

SK 50054-2019 A3

Zoznam vzťahových značiek

- jadro

- závit

3 - vodič

31, 32, 33, 34, 35, 36 až 3n-vodiče jedného závitu

- pripojovacia plôška p - stúpame jedného závitu g - medzera medzi závitmi w — šírka vodiča alebo vodičov jedného návinu PCB - printed Circuit board

NFC - near field communication

POS - point of sále

RFID - Radio-frequency Identification

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa, kde výška jadra (1) je menšia ako šírka jadra (1) a dĺžka jadra (1) je aspoň osemnásobkom výšky jadra (1), pričom na jadre (1) je v závitoch (2) navinutý plochý vodič (3) alebo vodič (31 až 3n), ktoiý je viacnásobne vedľa seba vedený v rámci jedného závitu (2), vyznačujúca sa tým, že objem materiálu jadra (1) je v rozsahu 60 mm³ až 120 mm³, počet závitov (2) je v rozsahu 10 až 20 a medzi závitmi (2) je medzera, ktorej šírka má rozmer aspoň 50 % šírky plochého vodiča (3) závitu (2) alebo aspoň 50 % sumárnej šírky viacnásobne navinutých vodičov (31 až 3n) jedného závitu (2).
2. 2. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že objem materiálu jadra (1) je 65 mm³ až 75 mm³.
3. 3. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúca sa tým, že medzera medzi závitmi (2) má šírku aspoň 80 %, výhodne aspoň 100 %, obzvlášť výhodne aspoň 125 % šírky plochého vodiča (3) závitu (2) alebo sumárnej šírky viacnásobne navinutých vodičov (31 až 3n) jedného závitu (2).
4. 4. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúca sa tým, že jadro (1) má permeabilitu v rozmedzí 30 až 300.
5. 5. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúca sa tým, že jadro (1) má dĺžku od 15 do 30 mm, výšku od 0,75 do 2,5 mm a šírku od 1 do 5 mm.
6. 6. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúca sa tým, že jadro (1) má dĺžku od 18 do 25 mm, výšku od 1,0 do 1,5 mm a šírku od 2,5 do 3,5 mm.
7. 7. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúca sa tým, že materiál jadra (1) je ľerit na báze Ni-Zn.
8. 8. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa nároku 7, vyznačujúca sa tým, že materiál jadra (1) zahrňuje Fe v rozsahu 50 - 65 % hmotn., Ni v rozsahu 16-21 % hmotn., Zn v rozsahu 16 - 18 % hmotn.
9. 9. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúca sa tým, že materiál jadra (1) je ľerit na báze alebo na báze Ni-Zn-Cu.
10. 10. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa nároku 9, vyznačujúca sa tým, že materiál jadra (1) zahrňuje Fe v rozsahu 50 - 65 % hmotn., Ni v rozsahu 16-21 % hmotn., Zn v rozsahu 10 - 13 % hmotn., Cu v rozsahu 7 - 10 % hmotn.
11. 11. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa nároku 10, vyznačujúca sa tým, že materiál jadra (1) zahrňuje Cr a/alebo Zr, každý v rozsahu 2 - 5 % hmotn.
12. 12. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 11, vyznačujúca sa tým, že vodič (3) návinu je plochý, výhodne so šírkou presahujúcou dvojnásobok výšky vodiča (3) v priereze.
13. 13. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 11, vyznačujúca sa tým, že návin jedného závitu (2) zahrňuje viaceré paralelne vedľa seba vedené vodiče (31 až 3n) tvoriace viacchodový závit (2), pričom tieto vodiče (31 až 3n) sú elektricky prepojené a sú pripojené k pripojovacím plôškam (4), výhodne je vedľa seba v jednom závite (2) vedených aspoň šesť vodičov (31 až 36).
14. 14. Anténa s plochým ľeritovým jadrom, najmä NFC anténa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 13, vyznačujúca sa tým, že má indukčnosť 1 200 nH až 1 700 nH.