UA57139C2 - Пристрій для безконтактної передачі даних - Google Patents
Пристрій для безконтактної передачі даних Download PDFInfo
- Publication number
- UA57139C2 UA57139C2 UA2000116455A UA00116455A UA57139C2 UA 57139 C2 UA57139 C2 UA 57139C2 UA 2000116455 A UA2000116455 A UA 2000116455A UA 00116455 A UA00116455 A UA 00116455A UA 57139 C2 UA57139 C2 UA 57139C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- antenna
- data transmission
- reception device
- data carrier
- circuit
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 140
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 48
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 25
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 22
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 15
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 206010051602 Laziness Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/0008—General problems related to the reading of electronic memory record carriers, independent of its reading method, e.g. power transfer
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
- G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
- G06K7/10198—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves setting parameters for the interrogator, e.g. programming parameters and operating modes
- G06K7/10207—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves setting parameters for the interrogator, e.g. programming parameters and operating modes parameter settings related to power consumption of the interrogator
Abstract
Для зменшення споживаної потужності при створенні змінного магнітного поля в пристрої передачі/прийому даних для роботи зі щонайменше одним переносним носієм даних використовується навмисне непогодження імпедансу антени пристрою передачі/прийому даних. Для цього в антену вводиться реактивний опір з метою відстроювання антени від резонансу. Якщо потрібне узгодження імпедансу антени з хвильовим опором лінії зв'язку невідомої довжини, використовується навмисне збільшення опору втрат в антені.
Description
Опис винаходу
Винахід стосується пристрою для безконтактної передачі даних між пристроєм передачі/прийому даних і 2 щонайменше одним переносним носієм даних.
Безконтактні системи ідентифікації з індуктивною передачею енергії і даних від пристрою передачі/прийому даних (СОЮ - Сага Орегаййпд ЮОемісе) на переносний носій даних з використанням змінного магнітного поля використовуються, наприклад, у чіп-картках. Така система описана у роботі РіпКепгеїПег, Кіаиз: КЕРІО-Напариси,
Сагі Напзег Мепад Миепспеп 1998, стор. 183 - 205. При роботі чіп-карток з пристроєм передачі/прийому даних 710 для створення змінного магнітного поля потрібна певна потужність.
Антеною для створення змінного магнітного поля в загальному випадку слугує (довільно) сформована петля із провідника. За звичайних умов експлуатації вона має реактивний опір індуктивного характеру. Цей індуктивний реактивний опір за допомогою узгоджувальної схеми, що складається із резисторів, конденсаторів і котушок індуктивності, компенсують, настроюючи таким чином антену на резонансну частоту. Під настройкою на 12 резонансну частоту слід розуміти, що реактивний опір дорівнює "0" і імпеданс визначається, в основному, лише опорами втрат.
Настройка антени на резонанс необхідна, коли у приймально-передавальному пристрої антена і джерело енергії з'єднані кабелем невідомої довжини. Для унезалежнення від довжини кабелю антену і джерело енергії слід настроїти на хвилевий опір кабелю. Настройка антени на хвилевий опір описана, наприклад, у патенті США 5,241,160.
Роботу в резонансі використовують також зазвичай, коли антена безпосередньо з'єднана з джерелом енергії.
Це буває, наприклад, у випадках, коли антена і джерело енергії розміщені на одній і тій же друкованій платі.
Коли у змінному магнітному полі переносний носій даних відсутній, при настройці антени на резонанс протікає максимальний струм. Наслідком цього максимального струму є максимальне магнітне поле. с 29 Наслідком настройки на резонанс є великі втрати на холостому ході. Під холостим ходом надалі мається на Ге) увазі режим роботи пристрою передачі/прийому даних, при якому в робочому полі пристрою передачі/прийому даних відсутній переносний носій даних. Робочою зоною пристрою передачі/прийому даних є така відстань від носія даних до антени, при якій напруженості змінного магнітного поля ще достатньо для обміну даними з переносним носієм даних. о 30 Змінне магнітне поле, створене струмом, що протікає в антені, особливо у пристроях передачі/прийому даних се з малою дальністю (так звані Сіозей Социріїпд - Зузіете, системи закритого зв'язку) часто набагато сильніше, ніж дійсно потрібне. -
Коли переносний носій даних перебуває у робочому полі, він чинить зворотну дію на антену. Ця зворотна дія ча проявляється виникненням додаткового імпедансу у антенному контурі пристрою передачі/прийому даних. Якщо 35 антена настроєна в резонанс, то ця зворотна дія максимальна, тобто, додатковий імпеданс, що виникає у о антенному контурі, викликає зменшення струму в антені, а, отже, і зменшення магнітного поля. Ця зворотна дія тим більша, чим сильніший зв'язок між антеною і переносним носієм даних. У загальному випадку зв'язок між антеною і переносним носієм даних тим більший, чим менша відстань між ними. Внаслідок цієї зворотної дії у « несприятливому випадку при наближенні носія даних до антени струм може зменшитися настільки, що більше не З 70 забезпечується достатнє енергопостачання між пристроєм передачі/прийому даних і носієм даних. с Тому для забезпечення роботи носія даних у робочому полі пристрою передачі/прийому даних при настройці з» антени в резонанс має підтримуватися великий струм на холостому ході. Таким чином буде гарантовано, що при введенні носія даних у робочу зону напруженість магнітного поля, не зважаючи на зворотну дію, ще досить висока, щоб забезпечити достатню передачу енергії на носій даних. Це означає ніщо інше, як достатньо великий 45 струм у антенному контурі при введенні носія даних у робочу зону пристрою. Результатом є високі втрати і-й енергії, викликані високою потужністю, необхідною для створення змінного магнітного поля на холостому ході. -і Недоліки описаного підходу до настройки антени в резонанс стають ще більш помітними, коли система розрахована для роботи з кількома носіями даних. Зворотна дія кількох носіїв даних на антенний контур - посилюється відповідно до кількості носіїв даних, що перебувають у робочому полі. Тому джерело енергії для
Ге) 20 пристрою передачі/прийому даних має бути розрахованим на ще більшу потужність. Це суттєво відбивається на потребі площі для розміщення його елементів, а також на коштах. с Тому задача цього винаходу полягає у розробці пристрою для безконтактної передачі даних, який для створення змінного магнітного поля при заданій робочій зоні споживає якомога меншу потужність.
Задача вирішена шляхом здійснення ознак п. 1 чи п. 5 формули винаходу.
Вдосконалення винаходу є предметом додаткових пунктів формули винаходу.
ГФ) Згідно з пунктом 1 винаходу, антена пристрою передачі/прийому даних в частині схеми, що сприймає трансформацію імпедансу, виконана таким чином, що реактивний опір не дорівнює "0", коли жоден носій даних о не зв'язаний індуктивно з антеною. Іншими словами, антена не настроєна в резонанс, коли у робочій зоні пристрою передачі/прийому даних відсутній переносний носій даних. 60 Таким чином, шляхом введення реактивного опору в антенний контур струм, який має підтримуватися у режимі холостого ходу, зменшується порівняно з рівнем техніки. Завдяки цьому, зменшуються втрати на холостому ході. Джерело енергії може бути розрахованим на меншу потужність. Відпадають проблеми із витратним охолоджувальним пристроєм. Додаткова перевага полягає в тому, що, завдяки наявності реактивного опору в режимі холостого ходу, зворотна дія вставленого носія даних на антенний контур може бути зменшена 62 або використана. Внаслідок цього зменшення струму при введенні носія даних у робоче поле значно менше, ніж у пристроях передачі/прийому даних згідно з рівнем техніки. Таким чином, може бути усунена проблема зменшення струму в антені внаслідок введення носія даних у робоче поле.
Реактивний опір може мати як індуктивний, так і ємнісний характер. Є навіть можливість розрахувати
Зворотну дію чіп-карток на антенний контур таким чином, що, наприклад, в разі трьох носіїв даних, що мають працювати у діапазоні Х см, досягається певне збільшення струму в антені. Для цього реактивний опір має бути відповідним чином розрахований. Реактивний опір може бути визначений лише шляхом витратного обрахунку моделей. Завдяки запропонованому націленому внесенню реактивного опору в антенний контур, потужність, споживана пристроєм передачі/лприйому даних для створення змінного магнітного поля, достатнього для 7/0 живлення носія даних і обміну даними, може бути значно зменшена.
В одній із форм виконання винаходу можливе також комбінування обох рішень. Це означає, що антенний контур пристрою передачі/прийому даних може як містити реактивний опір, тобто не бути настроєним в резонанс, так і містити додатковий опір втрат. Завдяки цьому додатковому опорові втрат, розміщеному, наприклад, між антеною і узгоджувальною схемою, досягається зменшення струму в режимі холостого ходу 7/5 пристрою передачі/прийому даних, тобто, зменшення втрат холостого ходу. Завдяки наявності додаткового опору втрат, зменшується також зворотна дія носія даних, введеного у робоче поле пристрою передачі/прийому даних, на антенний контур. Хоча зворотна дія, зумовлена введенням імпедансу в антенний контур пристрою передачі/прийому даних, проявляється також у зменшенні струму в антені, з яким пов'язане зменшення напруженості магнітного поля. Одначе, зменшення струму не таке значне, як у пристроях передачі/прийому 2о даних згідно з рівнем техніки. Завдяки меншому спаду струму при введенні носія даних у робоче поле, напруженість змінного магнітного поля залишається достатньою, хоча блок живлення пристрою передачі/прийому даних може бути розрахований на меншу потужність, бо в антену може бути поданий менший струм.
В іншій формі здійснення винаходу у пристрої передачі/прийому даних, антена якого містить реактивний опір сч індуктивного характеру, а між антеною і передавальним пристроєм і приймальним пристроєм ввімкнено о додатковий опір, між антеною і передавальним пристроєм і приймальним пристроєм ввімкнено узгоджувальну схему.
У іншій формі здійснення винаходу застосовано варіанти рішення, в яких для зменшення потужності джерела енергії пристрою передачі/прийому даних в антенний контур введений реактивний опір, а зв'язок між антеною і Ге! зо передавальним пристроєм і приймальним пристроєм виконано провідниками відомої довжини. При використанні лінії зв'язку, наприклад, кабелю відомої довжини, не потрібна узгоджувальна схема. і
Згідно з пунктом 5 формули винаходу, узгоджувальна схема додатково до опору, що обмежує добротність, -" пе містить додатковий опір втрат. Узгоджувальна схема, яка складається щонайменше із одного резистора для обмеження добротності, а також конденсаторів і котушок індуктивності, встановлена між антеною і в. з5 передавальним пристроєм і приймальним пристроєм. Узгоджувальна схема служить для узгодження загального ю імпедансу з хвилевим опором провідників невідомої довжини. За допомогою цього рішення отримуються такі ж ефекти і досягаються такі ж переваги, що й описано вище. При цьому зменшується також зворотна дія введеного у робоче поле пристрою передачі/прийому даних носія даних на антену. Наслідком є зменшений порівняно з рівнем техніки струм у режимі холостого ходу. «
Перевагу має рішення, яке полягає у внесенні реактивного опору у антену пристрою передачі/прийому даних. пт») с За допомогою цього принципового рішення досягаються найнижчі значення струму у режимі холостого ходу. . Самозрозуміло при цьому, що загальні умови для всіх варіантів однакові Це означає, що пристрій и?» передачі/прийому даних розрахований на певну кількість носіїв даних, а робоча зона, в якій можливий обмін даними між щонайменше одним носієм даних і пристроєм передачі/прийому даних, розміщена на попередньо заданій відстані від антени. с Перевага всіх описаних досі принципових рішень полягає в тому, що, завдяки зменшенню необхідного струму в антені, вихідний каскад джерела змінної напруги може бути розрахований на меншу потужність. Результатом є ш- зменшення витрат. Інша перевага полягає в тому, що схема між вихідним каскадом передавача і антеною не - потребує ніяких додаткових елементів порівняно з рівнем техніки. Конструктивні елементи лише розраховані 5ор Іншим чином. о Для передачі енергії через індуктивний зв'язок використовується лише ближнє магнітне поле антени. Одначе,
Ге) з ним неодмінно зв'язане випромінювання електромагнітних хвиль. При цьому випромінена потужність прямо пропорційна квадрату струму в антені. Це означає, що зменшення струму в антені одночасно зменшує випромінювану потужність. Завдяки цьому полегшується дотримання норм, що обмежують випромінювання. Ця проблематика буде пояснена нижче.
У варіанті рішення, згідно з яким між антеною і узгоджувальною схемою введено додатковий опір, сума опору (Ф, для обмеження добротності і додаткового опору втрат вираховується за такою формулою:
МО никКпінКлак(оліюу Біт ву 2. Вт 6о Розрахунок за цією формулою, яка враховує параметри пристрою передачі/прийому даних (кількість носіїв даних, робоча зона), дає найбільше зниження потужності на холостому ході. Тоді пристрій передачі/прийому даних у всіх режимах працює надійно.
Зниження (- обмеження) струму в антені до несприятливого значення при розрахунку за цією формулу може не наставати. бо Резонансні частоти переносних носіїв даних можуть бути попередньо задані або рівними робочій частоті пристрою передачі/прийому даних, або бути білошими чи меншими від неї, У переважній формі здійснення винаходу резонансна частота переносних носіїв даних вибирається більшою від попередньо заданої робочої частоти. Розміщений на носії даних схемний пристрій отримує напругу живлення він індукованого сигналу, що
Виникає при введенні носія даних у робоче поле пристою передачі/прийому даних. Для цього використовується резонансне підсилення послідовним коливальним контуром, що складається із ємності і індуктивності антени носія даних.
Схемний пристрій на переносному носії даних може бути виконаний у вигляді напівпровідникового чіпа або у вигляді дискретної схеми. Під переносними носіями даних можуть матися на увазі чіп-картки, етикетки безпеки 7/0 для різних предметів або ж ідентифікаційні пристрої. Одначе, можна уявити собі також, що переносні носії даних вмонтовано у легкові автомобілі, завдяки чому може бути обраховане використання певної ділянки дороги.
Винайдені пристрій передачі/прийому даних і антена носія даних у змозі встановлювати зв'язок у зоні від 0 до 1м. Пристрій передачі/прийому даних виконаний переважно таким чином, що антени зв'язуються між собою у 7/5 Зоні від 0 до Тсм. В разі носіїв даних у так званому форматі СО-1 (чек-картки згідно з ІЗО) носії даних і пристрої передачі/прийому даних зв'язуються між собою у зоні від О до кількох сантиметрів. Ці пристрої передачі/прийому даних відомі під назвою системи закритого зв'язку (Сіозейа Соиріїпд - Зувіете).
При розрахунку пристрою передачі/прийому даних на робочу зону від 0 до 15см система відома під назвою системи із зазором (Ргохітіу-Зувіет). При робочій зоні від ОО до 7м пристрої передачі/прийому даних го називаються системами близькості (Місіпку-Зувіет). Одначе, область застосування винаходу обмежується не цим, вона більше залежить від співвідношення антена/носій даних.
Нижче винахід детальніше пояснюється з використанням фігур 1 - 8. На них зображено: фіг.1. Структурні схеми пристрою передачі/прийому даних, а також носія даних; фіг.2. а і б: спрощені лінійні еквівалентні схеми пристрою передачі/прийому даних, а також носія даних; сч фіг.За еквівалентна схема пристрою передачі/прийому даних при введеному в робочу зону носії даних; фіг.36 еквівалентна схема носія даних, введеного в робочу зону пристрою передачі/прийому даних; і) фіг.4. Залежність нормованого значення робочої напруги від кількості переносних носіїв даних; фіг.5. Еквівалентна схема винайденого пристрою передачі/прийому даних, що містить додатковий опір між антеною і узгоджувальною схемою; б зо фіг.б6. залежність частотної характеристики від опору між антеною і узгоджувальною схемою; фіг.7. Залежність напруженості магнітного поля від відстані між носієм даних і пристроєм передачі/прийому о даних; «- фіг.8. Представлення потужності, споживаної джерелом змінної напруги, при різних значеннях активного опору і/або реактивного опору антени. -
На фіг.1 схематично зображені пристрій 1 передачі/прийому даних і переносний носій 2 даних. Пристрій 1 ю передачі/прийому даних містить джерело З енергії, передавальний пристрій 4 і приймальний пристрій 5. Як передавальний пристрій 4, так і приймальний пристрій 5 з'єднані з антеною 6. Антена 6 у найпростішому випадку виконана у вигляді довільним чином сформованої електропровідної петлі. Як передавальний пристрій 4, так і приймальний пристрій 5 з'єднані з джерелом З енергії. Як правило, передавальний пристрій 4 містить кварц, « генератор, модулятор і потужний вихідний каскад. Приймальний пристрій 5 складається, наприклад, із смугового с фільтра, підсилювача і демодулятора. Оскільки точна структура як передавального пристрою 4, так і . приймального пристрою 5 не суттєві для ідеї винаходу, детальніше вони не описуються. и?» Переносний носій 2 даних містить антену 8 і схемний пристрій 7. Схемний пристрій 7 може бути виконаний, наприклад, у формі інтегрального напівпровідникового чіпа або також у формі дискретної схеми. Схемний пристрій 7 може містити, наприклад, узгоджувальну схему, що з'єднує узгоджувальну схему 7 з антеною 8 носія с даних. Крім того, схемний пристрій 7 може містити модулятор, демодулятор, мікропроцесор або також запам'ятовуючий пристрій. Оскільки точна конфігурація схемного пристрою 7 для винаходу не суттєва, ш- детальніше вона не описується. - Принцип дії пристрою передачі/прийому даних такий: Передавальний пристрій 4 формує сигнал певної 5о частоти, яка надалі називається робочою частотою Її 0. Цей сигнал передається на антену б пристрою о передачі/прийому даних. Якщо у робочу зону пристрою передачі/прийому даних введений переносний носій
Ге) даних 2, то сформований антеною 6 сигнал сприймається антеною 8 носія даних, в якій індукується напруга. Ця індукована напруга забезпечує формування робочої напруги живлення схемного пристрою 7, а також одночасно містить інформацію, що підлягає передачі на носій даних. Схемний пристрій 7 оброблює вказану інформацію.
При зворотному напрямку передачі інформації сформований схемним пристроєм 7 сигнал певної частоти подається на антену 8 носія даних, внаслідок чого у антені б пристрою передачі/прийому даних індукується
Ф) напруга. Ця напруга подається на приймальний пристрій 5 і оброблюється у ньому. ка На фіг.2а зображена еквівалентна схема пристрою 1 передачі/прийому даних. Сама антена має реактивний опір індуктивного характеру. На фіг.26 зображена проста лінійна еквівалентна схема переносного носія даних 2. бо Джерело З енергії і всі схемні елементи між джерелом енергії і антеною пристрою 1 передачі/прийому даних можуть бути зведені до еквівалентного джерела напруги Оро (електрорушійна сила; в часі змінюється за виразом Оро'зіп(2лі) і внутрішнього імпедансу 7ро. Внутрішній імпеданс може складатися із будь-яким чином з'єднаних між собою опорів К, індуктивностей І! і ємностей С. Антена 6 моделюється індуктивністю І є і опором втрат К, є. Еквівалентне джерело напруги Око і внутрішній імпеданс 2рд, а також індуктивність | р і опір втрат К, є б5 антени 6 з'єднані послідовно. Еквівалентна схема згідно з фіг.2б6 відображає пристрій 1 передачі/прийому даних у стані, коли у робочій зоні відсутній носій даних. Це означає, що немає зв'язку між антеною б пристрою 1 передачі/прийому даних і антеною 8 носія даних.
На фіг.2б6 антена 8 носія даних змодельована з'єднаними послідовно опором К,., т втрат і індуктивністю І т.
Схемний пристрій 7, що може бути виконаний, наприклад, у формі інтегрального напівпровідникового чіпа, спрощено можна відобразити опором Ку втрат і приєднаною паралельно до нього ємністю Ст. Схемний пристрій 7 під'єднаний до антени 8 носія даних паралельно. Зображений на фіг.2б6 переносний носій 2 даних також перебуває у стані, коли відсутній зв'язок з антеною пристрою передачі/прийому даних або іншого носія даних.
Внаслідок значної величини ємності Ст, реактивний опір носія 2 даних має переважно ємнісний характер.
Загальний імпеданс антенного контуру описується таким рівнянням: 70 2 КЕ Вее ва КК вої в,
В разі узгодження або в разі резонансу реактивна складова цього імпедансу дорівнює нулю.
Загальний імпеданс послідовного коливального контуру носія даних описується таким рівнянням: й й 1 ят Ет ті Вт ЕТ І вт я ст
На фіг.За і 36 зображено еквівалентні схеми пристрою 1 передачі/прийому даних і носія 2 даних, коли вони перебувають у взаємозв'язку, тобто, коли переносний носій 2 даних введено у робочу зону пристрою 1 передачі/прийому даних. На основі закону повного струму виникають зумовлені взаємозв'язком антени 6 пристрою передачі/прийому даних з антеною 8 носія даних індуковані напруги. При цьому М теє напругою, індукованою у котушці картки струмом збудження Ір, а Орт є напругою, індукованою у антенній котушці струмом ІТ носія даних. Цей зв'язок можна відобразити такими формулами: вт хе -ію "ОМАтТ
Оте т )дю 7 МАЕ де є: кругова частота (- 2дії); с 29 | уявна одиниця; о
М: взаємна індуктивність.
За взаємною індуктивністю і власними індуктивностями обох котушок можна визначити коефіцієнт зв'язку К: кКі- м. б
Скот
При мінімальній відстані між антеною і носієм даних коефіцієнт зв'язку може становити максимум 1. В разі Ше нескінченного віддалення коефіцієнт зв'язку становить 0. «-
Згідно з першою формою виконання винаходу, передбачений вільний вибір імпедансу контуру антени 6, причому, узгодження антени 6 і джерела З змінної напруги з хвильовим опором лінії зв'язку не потрібне. Це -
Зз5 означає конкретно, що антена б і джерело З змінної напруги певним чином з'єднані між собою і загальний ку імпеданс антенного контуру може мати реактивну складову. Під з'єднанням певним чином можна розуміти як наявність між антеною 6 і джерелом З кабелю відомої довжини, так і безпосередній зв'язок між розміщеними поруч антеною і пристроєм передачі/прийому даних, коли лінія зв'язку має мінімальну довжину.
В принципі, незалежно від необхідних параметрів системи, різні неточності настройки можуть привести до «
Зменшення потужності. шщ с Є можливість задати параметри реактивної складової такими, що для найнесприятливішого випадку й (максимально можлива кількість носіїв даних введена у робочу зону) завдяки зворотній дії переносних носіїв 2 «» даних на антену 6 струм у антені збільшується настільки, що можливий безперебійний обмін даними. Це означає ніщо інше, як те, що на холостому ході струм у антені 6 мінімальний, а при введенні кожного наступного носія 2 даних він збільшується на певну величину. На основі зворотної дії носіїв 2 даних струм узгоджується з «сл потребою. Коли носії 2 даних мають резонансні частоти, більші від резонансної частоти пристрою 1 передачі/прийому даних, така оптимізація називається індуктивною розстройкою антенного контуру.
Ше Величина індуктивного реактивного опору, що зумовлює автоматичне збільшення антенного струму при - введенні носія даних у робоче поле, може бути визначена шляхом витратних розрахунків на моделях. Принцип дії може бути пояснений таким чином: о Якщо при індуктивній настройці загального імпедансу 7 антенного контуру пристрою передачі/прийому
Ге) даних в робоче поле ввести картку, то переважно ємнісний імпеданс 7т послідовного коливального контуру носія даних у антенному контурі пристрою передачі/прийому даних проявиться як індуктивний імпеданс 7 вт.
Оскільки величина трансформованого імпедансу 7рт набагато менша, ніж імпеданс 7р антенного контуру,
Зворотна дія на антенний струм незначна. Тому при введенні в робочу зону пристрою передачі/прийому даних одного носія даних антенний струм зменшується лише незначною мірою порівняно зі струмом без носія даних у
Ф) робочій зоні. ко Коли ж у робоче поле пристрою передачі/лприйому даних вводяться кілька носіїв даних, їх імпеданси зв'язуються між собою. Внаслідок зв'язку імпедансів носіїв даних змінюється їх імпеданс 7 т, причому, в разі бо сильного зв'язку між носіями даних він має переважно індуктивний характер. Цей переважно індуктивний імпеданс проявляється у антенному контурі як ємнісний імпеданс 7 рт. При індуктивній настройці загального імпедансу антенного контуру ємнісний імпеданс 7рт частково компенсує індуктивний імпеданс 2р, внаслідок чого для найбільш несприятливого випадку сильного зв'язку між носіями даних і максимального віддалення носіїв даних від пристрою зчитування досягається збільшення струму в антені. 65 В разі ємнісного характеру загального імпедансу 2р антенного контуру пристрою передачі/прийому даних при введенні носія даних виникає збільшення струму. Переважно ємнісний імпеданс 27 носія даних проявляється у антенному контурі знову як переважно індуктивний імпеданс. Ємнісна настройка антенного контуру і індуктивний імпеданс, що трансформується від носія даних у антенний контур, частково компенсуються, внаслідок чого можливе підвищення струму. Ємнісний імпеданс антенного контуру може бути встановлений таким, що для максимального віддалення носія даних досягається максимальне збільшення струму.
При введенні у робочу зону пристрою передачі/прийому даних кількох носіїв даних між ними знову встановлюється зв'язок, внаслідок чого вони проявляються у антенному контурі як ємнісний імпеданс. Оскільки трансформований імпеданс носіїв даних набагато менший, ніж загальний імпеданс антенного контуру, він має незначний вплив на струм в антені. Одначе, обмеження антенного струму при наближенні носіїв даних до 7/0 пристрою передачі/прийому даних не відбувається.
Принцип зв'язку між носіями даних пояснюється нижче.
Ступінь оптимізації зумовлений загалом необхідними параметрами системи. Параметри системи визначаються кількістю носіїв даних у робочому полі, при якій має забезпечуватися обмін даними між носієм даних і пристроєм передачі/прийому даних, а також максимальною відстанню між носієм даних і антеною /5 пристрою передачі/прийому даних, до якої має бути можливим зв'язок між носіями даних і пристроєм передачі/прийому даних. Найбільший потенціал оптимізації мають так звані системи закритого зв'язку (Сіозей
Соцріїпд Зузіете).
Для оптимізації потужності, споживаної антеною пристрою передачі/прийому даних слід дотримуватись також таких загальних умов. Оскільки схемний пристрій 7 переносного носія даних не містить власного джерела 2о енергії, необхідна для живлення схемного пристрою 7 робоча напруга має бути сформована сигналом, індукованим пристроєм передачі/прийому даних у антені носія даних. При цьому використовується так зване резонансне підсилення послідовним коливальним контуром ємності Ст і індуктивності І т переносного носія 2 даних.
Коли кілька носіїв 2 даних перебувають у робочому полі пристрою 1 передачі/прийому даних, вони зв'язані сч ов не тільки з антеною 6, але й між собою. Внаслідок цього зв'язку знижується резонансна частота коливального контуру кожного носія даних. Зниження резонансних частот тим більше, чим сильніший зв'язок між носіями і) даних, тобто, чим менша відстань між носіями даних і чим більше носіїв даних розміщено у робочому полі. У найнесприятливішому випадку резонансна частота носія даних внаслідок зв'язку з іншими носіями даних може зменшитися у 1/ УМ, де М означає кількість носіїв даних. Найнесприятливіший випадок настає тоді, коли Ге! 30 Відстань між антенами носіїв даних становить Осм і котушки розміщені одна над іншою з повним перекриттям. На практиці так не буває, оскільки антени, як правило, розміщені в корпусі, наприклад, у разі чіп-картки покриті і. пластиковою оболонкою. «-
Характер зниження резонансної частоти при зв'язку кількох носіїв даних між собою наведено на фіг.4. При цьому напруга От, прикладена до входу схемного пристрою 7 носія 2 даних, нормована напругою ! тр, в 35 індукованою антеною б пристрою передачі/прийому даних у антені 8 носія даних. При роботі з одним носієм ю даних відношення ШО Т/)тр більше від одиниці. В цьому разі уже при досить великій відстані забезпечується достатнє живлення схемного пристрою 7. Коли пристрій передачі/прийому даних розрахований точно на один носій даних, то в ідеальному випадку доцільно резонансну частоту носія даних вибирати рівною частоті 79 пристрою передачі/прийому даних. В цьому разі відношення Ш Т/Отр найбільше. В разі виконання пристрою « 40 передачі/прийому даних для роботи з кількома картками резонансне підсилення використовується лише 8 с частково. й Для цього резонансну частоту кожного носія даних вибирають більшою від частоти ї о пристрою «» передачі/прийому даних. Коли у робочому полі пристрою передачі/прийому даних перебуває один носій даних, відношення ОТ/Отр відображається точкою 1 на фіг.4. При введенні у робоче поле другого носія даних обидва 45 НОСІЇ даних зв'язуються між собою і резонансні частоти обох носіїв даних зменшуються. Цей випадок може бути сл відображений точкою 2 на фіг.4. Вона лежить уже нижче від частоти . Положення точки 2 залежить від того, наскільки сильним є зв'язок між обома носіями даних. Це залежить, головним чином, від відстані між носіями
Ше даних. Тому точка 2 може переміщатися праворуч чи ліворуч по зображеній лінії. При введенні у робоче поле ще - одного, третього носія даних резонансна частота усіх трьох носіїв даних знижується ще далі нижче від частоти ї0 5р і досягає точки 3. Ця точка також може зміщуватися вздовж зображеної лінії в залежності від зв'язку між о трьома носіями даних.
Ге) Використання повного резонансного підсилення (коли відношення Т/Отр максимальне) при роботі з кількома картками неможливе, оскільки в залежності від кількості карток і зв'язку між ними складаються різні експлуатаційні умови. Тому доцільною є настройка носіїв даних на резонансні частоти, вищі від частоти . Це 55 еквівалентно тому, що реактивна складова імпедансу носія даних має ємнісний характер. Кожен носій даних отримує лише частину можливого резонансного підсилення напруги. У зображеному на фіг.4 прикладі найбільше (Ф, підсилення напруги досягається при введенні двох носіїв даних. ко На фіг.5 зображено еквівалентну схему винайденого пристрою 1 передачі/прийому даних згідно з другим варіантом. Пристрій передачі/прийому даних має антену, змодельовану активним опором Ке і індуктивністю І р. бо Активний опір Ке і індуктивність І є з'єднані послідовно. Паралельно антені 6 під'єднана узгоджувальна схема 10, яка може складатися із з'єднаних довільним чином ємностей С і індуктивностей Ї. В даному разі узгоджувальна схема складається із двох ємностей С. і Со. Крім того, узгоджувальна схема 10 містить опір К, з'єднаний з опором Ке антени 6. Опір К служить для обмеження добротності. Ємність Со узгоджувальної схеми зі свого боку з'єднана з опором К узгоджувальної схеми, а також з індуктивністю І є антени 6. Ємність С. 65 під'єднана до точки з'єднання опору К і ємності С». Інший вивід ємності С. з'єднаний з лінією 9 передачі, а також з індуктивністю І є антени 6. Лінія 9 передачі може бути, наприклад, кабелем невідомої довжини, що з'єднує узгоджувальну схему 10 з джерелом З енергії з внутрішнім імпедансом Ку/. При цьому лінія передачі невідомої довжини має певний хвильовий опір, наприклад, 50Ом. Внутрішній імпеданс Ку, є чисто омічним опором і узгоджений з хвильовим опором лінії 9 передачі. Задачею узгоджувальної схеми 10 є узгодження антени 6 з хвильовим опором лінії 9, тобто, настройка антени б з узгоджувальною схемою 10 на резонанс.
Індуктивний реактивний опір антени 6 компенсується конденсаторами С. і Со узгоджувальної схеми. Внутрішній імпеданс Ку/ спрощено моделює схемні пристрої передавача чи приймача. Опір К узгоджувальної схеми введено для обмеження добротності з метою забезпечення ширини смуги пропускання, необхідної для модуляції. 70 Згідно з ідеєю винаходу, в залежності від вимог до системи (кількість носіїв даних, розміри робочої зони) між опором К узгоджувальної схеми 10 і опором Кер антени 6 вводиться додатковий опір. Це означає, що, в залежності від обставин, величина опору К узгоджувальної схеми 10 значно збільшується. Це збільшення опору
К веде до зниження споживання енергії.
Визначення оптимального значення опору К здійснюється за такою формулою (дійсна для однієї картки, /5 резонансна частота котрої відрізняється від частоти Го, тобто, Вт » 0 або Вт « 0, додатково Ку « |Вт|: в п КпівКтах Ол) Світор 2. Вт де Кліп і Клах - функціональні межі (тобто, зона дії), задані системними вимогами.
Ідея цього рішення пояснюється нижче. Створюване антеною 6 пристрою передачі/прийому даних магнітне поле має так звані пробіли, які викликаються періодичним закорочуванням джерела енергії. Ці пробіли поля служать для передачі даних до переносного носія даних. Внаслідок закорочування джерела енергії антена 6, узгоджувальна схема 10, а також лінія 9 передачі і внутрішній опір Ку утворюють коливальний контур. Тому струм в антені 6 і, відповідно, змінне магнітне поле, спадають протягом цього пробілу. Швидкість спадання визначається добротністю. Якщо добротність коливального контуру висока, струм в антені 6 і, відповідно, с змінне магнітне поле, спадають повільно. Одначе, необхідно, щоб струм в антені 6 і, відповідно, змінне г) магнітне поле за певний час - в залежності від тривалості пробілу - спадали до певного нижнього значення, з тим, щоб схемний пристрій 7 переносного носія 2 даних ще міг обробляти передану інформацію. Тому добротність має бути розрахована так, щоб процес спадання відбувався певним чином. На практиці це означає, що добротність обмежується значеннями в діапазоні від 10 до 30. Як уже було сказано, добротність задається Ме) опором Е в узгоджувальній схемі 10. Добротність О визначається за такою формулою: с
При збільшенні опору К добротність зменшується. Перевагою малої добротності є те, що передача даних до носія 2 даних і до пристрою 1 передачі/прийому даних може закінчуватися швидко. --
Стандарти, що регулюють створення магнітних полів для індуктивної передачі даних, дозволяють М здійснювати це в дуже вузькій смузі частот. В загальному випадку ця смуга частот надто вузька для прийнятних
Зо швидкостей передачі даних. Це значить, що бокові смуги, що виникають при модуляції, лежать за межами о вузької смуги частот і тому повинні мати значно менші амплітуди (-» Стандарт).
Обмеження бокових смуг можливе шляхом: - загального зменшення струму в антені; « - спеціального способу модуляції; - фільтрування (висока добротність). не) с Обмеження бокових смуг шляхом фільтрування можливе лише обмежено, оскільки інакше буде з» відфільтрована інформація.
Перевага винаходу пояснюється з використанням фіг.б, на якій зображено вплив додаткового опору на частотну характеристику. По осі У відкладено амплітуду струму в антені або напруженість магнітного поля Н, а поосіхХ - частоту Її. На фіг.б зображено хід частотної характеристики в пристрої передачі/прийому даних о згідно з рівнем техніки з добротністю від 10 до 30. Частотна характеристика відображає залежність амплітуди -І антенного струму або магнітного поля від частоти. Частотна характеристика має значний підйом на частоті їо і симетрично спадає по обидва боки. Наслідком малої добротності є плоска частотна характеристика, тобто, - погане фільтрування бокових смуг. При дуже високій добротності краще фільтруються бокові смуги поблизу
Ге) 20 частоти То; частотна характеристика має явно виражений максимум на частоті . Власне інформація, обмін якою здійснюють носій даних і пристрій передачі/прийому даних, передається у смузі частот, симетричній відносно с частоти їд). Якщо частота їд становить, наприклад 13,56МГцЦ, то інформація передається, наприклад, у смузі частот -100кГц. Амплітуда сигналу в цій смузі частот обмежується добротністю. Дотримання стандарту можливе частково за рахунок фільтрування, але в основному - шляхом зменшення струму в антені. Одначе, зменшення 22 струму у пристроях згідно з рівнем техніки викликає зменшення напруженості магнітного поля, внаслідок чого (ФІ обмін даними між носієм даних і пристроєм передачі/прийому даних можливий лише на незначній відстані між ними. о При зменшенні добротності, яке у винаході здійснюється шляхом введення додаткового опору, погіршується фільтрування. Це означає пологе спадання частотної характеристики по обидва боки від частоти То. Це гірше 60 фільтрування більш ніж компенсується обмеженням антенного струму внаслідок введення додаткового опору В.
Одначе, одночасно внаслідок зменшення антенного струму дальність дії робочого поля пристрою передачі/прийому даних не зменшується. Це є результатом того, що при введенні носія даних магнітне поле зменшується у значно меншій мірі, ніж у пристроях згідно з рівнем техніки.
На фіг.7 зображено залежність напруженості магнітного поля від відстані між носієм даних і пристроєм бо передачі/прийому даних. Тут наведено порівняння магнітних полів у пристроях згідно з рівнем техніки і згідно з винаходом. Криві 1 і 2 зображують напруженість магнітного поля за відсутності носія даних у робочому полі пристрою передачі/прийому даних. Внаслідок більшого струму в антені пристрою передачі/прийому даних напруженість магнітного поля у пристрої згідно з рівнем техніки вища, ніж у винайденому пристрої. Крива 1 відноситься до пристрою згідно з рівнем техніки, а крива 2 відноситься до винайденого пристрою.
Для забезпечення обміну даними між носієм даних і пристроєм передачі/прийому даних напруженість магнітного поля мусить перевищувати значення Н дід. Напруженість магнітного поля на відрізку до розрахункової точки Хрозр має бути більша або дорівнювати мінімально необхідному значенню Нуліпй. Струм в антені пристрою передачі/прийому даних згідно з винаходом розраховано таким чином, щоб напруженість 7/о магнітного поля на максимальній дальності Х розр трохи перевищувала мінімально необхідне значення Н пі. На противагу цьому внаслідок великого струму в антені на холостому ході напруженість магнітного поля в пристрої передачі/прийому даних згідно з рівнем техніки значно вища. Коли у робоче поле пристрою передачі/прийому даних вводиться носій даних, у пристрої згідно з рівнем техніки внаслідок значного зв'язку антенний струм суттєво зменшується, що зумовлює значне зменшення напруженості магнітного поля (крива 1"). Наближення /5 носія даних до антени пристрою передачі/плрийому даних веде до подальшого зниження антенного струму.
Внаслідок цього зменшується і напруженість магнітного поля. Тому при введенні одного або кількох додаткових носіїв даних антенний струм обрізається, тобто, обмін даних між пристроєм передачі/прийому даних і носієм даних більше не можливий.
На противагу цьому, завдяки додатковому опору між антеною і узгоджувальною схемою струм в антені 2о зменшується не в такій значній мірі. Тому напруженість магнітного поля при введенні носія даних у робочу зону пристрою передачі/прийому даних зменшується мало порівняно з напруженістю без носія даних. Тому крива 2, що відображає хід напруженості магнітного поля з носієм у робочій зоні лежить - передовсім при малих значеннях Х - вище, ніж крива напруженості магнітного поля пристрою згідно з рівнем техніки (крива 1.
Винахід детальніше пояснюється з використанням прикладу. Як переносні носії даних використовуються сч дб Чіп-картки, що мають такі параметри; робоча частота 13,56МГЦц, розміри близько 8см х 5см, комплексна складова загального імпедансу становить Вт х -140В/А, резонансна частота близько 16,5МГЦц, індуктивність котушки І т х о 3З,бмкГн, Антена пристрою передачі/прийому даних має такі ж розміри, як і антена чіп-картки. Індуктивність антени пристрою передачі/прийому даних становить І є х 2,3МкГн, чіп-картки мають працювати в зоні до 1см.
Максимальний коефіцієнт зв'язку становить Клах - 0,5 при накладанні чіп-картки на антену, Кліп - 0,35 на дФ) максимальній відстані. У робочу зону пристрою передачі/прийому даних можуть бути введені максимум три чіп-картки. Моделювання, за допомогою якого визначали оптимальне значення свідомо внесеного індуктивного Шк реактивного опору в антену, показало, що мінімум споживаної потужності настає при індуктивній реактивній (че складовій близько 801/А.
Цей мінімум споживаної від джерела енергії потужності залишається майже постійним в діапазоні значень - активної складової імпедансу антени від 0 до 40Ом і становить для однієї чіп-картки в робочому полі близько юю 10мВт. При введенні в робочу зону пристрою передачі/прийому даних трьох чіп-карток споживана антеною потужність становить близько бОмВт.
Якщо при таких же параметрах здійснити оптимізацію згідно з другим варіантом винаходу, тобто, ввести між « антеною і узгоджувальним пристроєм додатковий опір, то при оптимально підібраному опорі втрат потужність становить близько 200мВт. В цьому разі додатковий опір втрат обраховується за наведеною вище формулою. - с У пристрої згідно з рівнем техніки, в якому антена настроєна в резонанс, а опір втрат, необхідний для ц забезпечення необхідної для передачі даних ширини смуги частот, становить близько 15Ом, споживана "» потужність становить близько 500мВт.
Інший приклад оптимізації за допомогою додаткового опору між антеною і узгоджувальною схемою. Якщо використовуються, наприклад, чіп-картки з наведеними вище параметрами (То - 13,56МГЦц, розміри близько см 1 х 5см, Вт з -170В/А, І т - 3,5МКкГн, І є. - З,5мкГн при такій же антені пристрою передачі/прийому даних і дальності -1 дії кілька сантиметрів: Ктлах - 0,5, Кліп 0,2), то оптимальне значення опору втрат становить близько 25Ом. При розрахункові згідно з рівнем техніки значення опору К для обмеження добротності становило б близько бОм. - При цьому слід мати на увазі, що конденсатори Сі і Со узгоджувальної схеми в обох випадках мають інші о 50 значення ємності, ніж обчислені після визначення опору К.
Простим схемотехнічним рішенням - збільшенням опору втрат - потужність, споживана антенним контуром, іЧе) може бути знижена з 8О0мВт до ЗОмВт. Завдяки цьому струм в антені зменшується з 80мМА до 25мМА.
Оптимальне значення додаткового активного опору або додаткової індуктивної складової реактивного опору в антені може бути знайдене шляхом витратних обчислень оптимуму, причому, загальні умови задаються системними вимогами (мінімальна і максимальна дальність, кількість карток, параметри карток, робоча частота і т.д.). о Принципово настройка антени на резонанс згідно з рівнем техніки виявилася невдалим рішенням. В разі іме) систем з великою дальністю дії і пов'язаною з цим значною потужністю антенного контуру оптимізація значно утруднена, оскільки істинні значення активних опорів можуть бути більшими, ніж оптимально розраховані. 60 На фіг.8 представлено результат розрахунку моделі. На ній зображено лінії однакового споживання енергії на холостому ході, тобто, при різному розрахунку активного опору і/або індуктивного реактивного опору антени пристрою передачі/прийому даних. По осі Х відкладено дійсну складову імпедансу антени, а по осі У - уявну складову імпедансу антени. Наведені результати дійсні для резонансної частоти носія даних, більшій від заданої частоти 3 пристрою передачі/прийому даних. 6Е В пристрої згідно з рівнем техніки антена настроєна на резонанс. Це означає, що імпеданс антени має лише активну складову. Зазвичай активні складові в антенах згідно з рівнем техніки реалізуються за допомогою невеликих опорів втрат. Ця точка великої споживаної потужності знаходиться на осі Х поблизу початку осей координат. При подальшому зміщенні вздовж осі Х праворуч, тобто, при збільшенні опору втрат в антені, потужність зменшується. Мінімальна споживана потужність досягається в точці 2, яка відповідає опору, розрахованому за описаною вище формулою. При подальшому переміщенні по осі Х через точку 2, тобто, при збільшенні опору втрат, потужність, споживана на холостому ході, знову зростає. Точка на осі Х відповідає настройці антени на резонанс.
Якщо, згідно з першим рішенням винаходу, вводити реактивну складову в антенний контур, тобто, якщо рухатися по осі М угору або вниз, то при менших активних опорах в антенному контурі споживана потужність 7/0 безперервно спадає до мінімального значення в точках, позначених індексами 1. В колах навколо точок 1 досягаються значення імпедансу антени, при яких споживана потужність найменша. При полишенні мінімуму і подальшому збільшенні активного опору в антенному контурі споживана потужність знову зростає. У переважній формі здійснення винаходу мінімізацію потужності здійснюють шляхом зміни реактивного опору в антені.
Винахід дозволяє з мінімальними схемними витратами досягти зменшення потужності при створенні змінного /5 магнітного поля в пристрої передачі/прийому даних для роботи зі щонайменше одним носієм даних.
Оптимум в обох запропонованих варіантах може бути знайдений лише шляхом оптимізації на основі заданих системних параметрів. Найбільший потенціал для оптимізації мають так звані системи закритого зв'язку (Сіозей
Соцріїпд Зузіете).
Claims (1)
- Формула винаходу1. Пристрій для безконтактної передачі даних між пристроєм (1) передачі/прийому даних і щонайменше одним переносним носієм (2) даних, в якому пристрій (1) передачі/прийому даних містить сч - передавальний пристрій (4) для створення першого сигналу із попередньо заданою частотою, - приймальний пристрій (5) для прийому сигналу із попередньо заданою частотою, о - трансформуючу імпеданс антену (б), зв'язану з передавальним пристроєм (4) і приймальним пристроєм (5), і - джерело енергії (3), і причому переносний носій (2) даних містить о зо - антену (8) для прийому або передачі індукованого сигналу і - зв'язаний з антеною (8) схемний пристрій (7) для обробки індукованого сигналу і о формування сигналу, що передається на антену (6) пристрою передачі/прийому даних, «- причому антена (6) пристрою (1) передачі/прийому даних має імпеданс, що складається із не рівного нулю реактивного опору Ве і омічного опору втрат Кер, коли жоден переносний носій (2) даних індуктивно не зв'язаний в. з5 З антеною (6). ю2. Пристрій для безконтактної передачі даних згідно з п. 1, в якому між антеною (6) і передавальним пристроєм (4) або приймальним пристроєм (5) введено додатковий опір.З. Пристрій для безконтактної передачі даних згідно з п. 2, в якому пристрій (1) передачі/прийому даних між антеною (6) і передавальним пристроєм (4) або приймальним пристроєм (5) містить узгоджувальну схему «40.0). -с 4. Пристрій для безконтактної передачі даних згідно з п. 1 або 2, або 3, в якому антена і передавальний пристрій (4) або приймальний пристрій (5) з'єднані лінією зв'язку відомої довжини. :з» 5. Пристрій для безконтактної передачі даних між пристроєм (1) передачі/прийому даних і щонайменше одним переносним носієм (2) даних, причому, пристрій (1) передачі/прийому даних містить - передавальний пристрій (4) для створення першого сигналу із попередньо заданою частотою, с - приймальний пристрій (5) для прийому другого сигналу із попередньо заданою частотою, - антену (6), зв'язану з передавальним пристроєм (4) і приймальним пристроєм (5) лінією (9) зв'язку - невідомої довжини, яка має певний хвильовий опір, - - узгоджувальну схему (10) зі щонайменше одним призначеним для обмеження добротності опором К між 5р антеною (6) і передавальним пристроєм (4) або приймальним пристроєм (5) для узгодження імпедансу з о хвильовим опором лінії (9) зв'язку, Ге; і в якому переносний носій (2) даних містить - антену (8) для прийому або передачі індукованого сигналу і - зв'язаний з антеною (8) схемний пристрій (7) для обробки індукованого сигналу і формування сигналу, що Передається на антену (6) пристрою передачі/прийому даних, причому, узгоджувальна схема (10) містить додатковий опір втрат. (Ф) 6. Пристрій для безконтактної передачі даних згідно з п. 5, в якому сума опору для обмеження добротності ГІ і додаткового опору втрат вираховується за такою формулою: Е - КавКа (ЗлЕо) Гврт -й4 60 Е 2-|В7. Пристрій для безконтактної передачі даних згідно з одним із пп. 1-6, в якому резонансна частота переносного носія (2) даних нижча від попередньо заданої частоти.8. Пристрій для безконтактної передачі даних згідно з одним із пп. 1-6, в якому резонансна частота б5 переносного носія (2) даних вища або дорівнює попередньо заданій частоті.9. Пристрій для безконтактної передачі даних згідно з одним із пп. 1-8, в якому схемний пристрій (7)виконано у вигляді інтегрального напівпровідникового чіпа.10. Пристрій для безконтактної передачі даних згідно з одним із пп. 1-8, в якому схемний пристрій (7) виконано у вигляді конструктивного вузла на дискретних елементах.11. Пристрій для безконтактної передачі даних згідно з одним із пп. 1-10, в якому зв'язок антени (6) пристрою (1) передачі/прийому даних з антеною (8) носія даних здійснюється в зоні від 0 до 4 см.12. Пристрій для безконтактної передачі даних згідно з одним із пп. 1-10, в якому зв'язок антени (6) пристрою (1) передачі/прийому даних з антеною (8) носія даних здійснюється в зоні від 0 до 15 см.13. Пристрій для безконтактної передачі даних згідно з одним із пп. 1-10, в якому зв'язок антени (6) 7/0 пристрою (1) передачі/прийому даних з антеною (8) носія даних здійснюється в зоні від 0 до 1 м. с (8) (22) со «- ча ІС в) -с . и? 1 -І - о 50 іЧе) Ф) іме) 60 б5
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19821909 | 1998-05-15 | ||
| DE19845065A DE19845065A1 (de) | 1998-05-15 | 1998-09-30 | Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Daten |
| PCT/DE1999/001412 WO1999060509A1 (de) | 1998-05-15 | 1999-05-11 | Vorrichtung zur kontaktlosen übertragung von daten |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA57139C2 true UA57139C2 (uk) | 2003-06-16 |
Family
ID=26046221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2000116455A UA57139C2 (uk) | 1998-05-15 | 1999-11-05 | Пристрій для безконтактної передачі даних |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6533178B1 (uk) |
| EP (2) | EP1164532B1 (uk) |
| JP (1) | JP2002516438A (uk) |
| KR (1) | KR100634631B1 (uk) |
| CN (1) | CN1255754C (uk) |
| AT (2) | ATE287109T1 (uk) |
| BR (1) | BR9911055A (uk) |
| DE (3) | DE19845065A1 (uk) |
| ES (1) | ES2197657T3 (uk) |
| MX (1) | MXPA00011254A (uk) |
| RU (1) | RU2213370C2 (uk) |
| UA (1) | UA57139C2 (uk) |
| WO (1) | WO1999060509A1 (uk) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001168618A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Smart Card Technologies:Kk | 無接触形ｉｃカードシステムにおけるリードライタ用のアンテナ装置 |
| JP4145787B2 (ja) * | 2001-08-03 | 2008-09-03 | エヌエックスピー ビー ヴィ | 負荷変調の間のパワーダウンモードにおける中継器 |
| EP1537657A1 (en) | 2002-09-05 | 2005-06-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Device comprising two mutually adapted impedances for the purpose of power transmission |
| TWI226588B (en) * | 2003-04-23 | 2005-01-11 | Winbond Electronics Corp | Contactless radio frequency magnetic field data transmission card and associated application system |
| CN101258658B (zh) | 2005-07-12 | 2012-11-14 | 麻省理工学院 | 无线非辐射能量传递 |
| US7825543B2 (en) | 2005-07-12 | 2010-11-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Wireless energy transfer |
| DE102005057546B4 (de) * | 2005-12-01 | 2007-08-16 | Kathrein-Austria Ges.M.B.H. | Verfahren und Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Daten von einer Vielzahl von Datenträgern, vorzugsweise in Form von RFID-Tags |
| GB2446622A (en) | 2007-02-14 | 2008-08-20 | Sharp Kk | Wireless interface |
| US20090058189A1 (en) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Nigelpower, Llc | Long range low frequency resonator and materials |
| US8070057B2 (en) | 2007-09-12 | 2011-12-06 | Devicefidelity, Inc. | Switching between internal and external antennas |
| US9311766B2 (en) | 2007-09-12 | 2016-04-12 | Devicefidelity, Inc. | Wireless communicating radio frequency signals |
| US9304555B2 (en) * | 2007-09-12 | 2016-04-05 | Devicefidelity, Inc. | Magnetically coupling radio frequency antennas |
| US8915447B2 (en) | 2007-09-12 | 2014-12-23 | Devicefidelity, Inc. | Amplifying radio frequency signals |
| US8341083B1 (en) | 2007-09-12 | 2012-12-25 | Devicefidelity, Inc. | Wirelessly executing financial transactions |
| JPWO2009041119A1 (ja) * | 2007-09-27 | 2011-01-20 | シャープ株式会社 | アンテナ装置、表示装置基板、液晶表示ユニット、表示システム、アンテナ装置の製造方法、ならびに表示装置基板の製造方法 |
| JP2009176027A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Toshiba Corp | 無線通信装置及び無線通信システム |
| US8855554B2 (en) * | 2008-03-05 | 2014-10-07 | Qualcomm Incorporated | Packaging and details of a wireless power device |
| WO2009140506A1 (en) * | 2008-05-14 | 2009-11-19 | Massachusetts Institute Of Technology | Wireless energy transfer, including interference enhancement |
| JP4671001B2 (ja) * | 2008-07-04 | 2011-04-13 | 株式会社村田製作所 | 無線ｉｃデバイス |
| ES2353569T3 (es) | 2008-07-29 | 2011-03-03 | ODU- STECKVERBINDUNGSSYSTEME GMBH & CO. KG | Método y sistema para transmitir inductivamente energía e información. |
| WO2010039967A1 (en) | 2008-10-01 | 2010-04-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Efficient near-field wireless energy transfer using adiabatic system variations |
| JP2010130311A (ja) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Sony Corp | 通信装置、通信方法、プログラム、および通信システム |
| US8497658B2 (en) | 2009-01-22 | 2013-07-30 | Qualcomm Incorporated | Adaptive power control for wireless charging of devices |
| TWM383785U (en) * | 2010-01-15 | 2010-07-01 | Gershin Electronics Co Ltd | Keychain drive retractable apparatus |
| US8313028B2 (en) * | 2010-02-17 | 2012-11-20 | On Track Innovations Ltd. | Multiple antenna reading system suitable for use with contactless transaction devices |
| US8195236B2 (en) | 2010-06-16 | 2012-06-05 | On Track Innovations Ltd. | Retrofit contactless smart SIM functionality in mobile communicators |
| US8424757B2 (en) | 2010-12-06 | 2013-04-23 | On Track Innovations Ltd. | Contactless smart SIM functionality retrofit for mobile communication device |
| KR101055448B1 (ko) | 2011-03-04 | 2011-08-08 | 삼성전기주식회사 | 통신 기능이 구비된 무선전력 송수신 장치 및 그 무선전력 송수신 방법 |
| JP5950549B2 (ja) * | 2011-03-30 | 2016-07-13 | デクセリアルズ株式会社 | アンテナ装置、通信装置 |
| CN103178328A (zh) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | 北京交大思诺科技有限公司 | 缩小型车载天线及其设计方法 |
| JP5997456B2 (ja) * | 2012-02-17 | 2016-09-28 | 学校法人慶應義塾 | 無線給電装置 |
| US9217299B2 (en) * | 2012-09-24 | 2015-12-22 | Schlumberger Technology Corporation | Drilling bottom hole assembly having wireless power and data connection |
| US20140084946A1 (en) * | 2012-09-24 | 2014-03-27 | Schlumberger Technology Corporation | System And Method For Wireless Power And Data Transmission In A Rotary Steerable System |
| US9217289B2 (en) | 2012-09-24 | 2015-12-22 | Schlumberger Technology Corporation | Casing drilling bottom hole assembly having wireless power and data connection |
| US20140083770A1 (en) * | 2012-09-24 | 2014-03-27 | Schlumberger Technology Corporation | System And Method For Wireless Drilling And Non-Rotating Mining Extenders In A Drilling Operation |
| US20140083769A1 (en) * | 2012-09-24 | 2014-03-27 | Schlumberger Technology Corporation | Coiled Tube Drilling Bottom Hole Assembly Having Wireless Power And Data Connection |
| US20140084696A1 (en) * | 2012-09-24 | 2014-03-27 | Schlumberger Technology Corporation | System And Method For Power Transmission In A Bottom Hole Assembly |
| US9206644B2 (en) * | 2012-09-24 | 2015-12-08 | Schlumberger Technology Corporation | Positive displacement motor (PDM) rotary steerable system (RSS) and apparatus |
| US9217323B2 (en) | 2012-09-24 | 2015-12-22 | Schlumberger Technology Corporation | Mechanical caliper system for a logging while drilling (LWD) borehole caliper |
| AT515401B1 (de) * | 2014-02-03 | 2016-04-15 | Seibersdorf Labor Gmbh | Abschirmelement zum Anbringen auf einem Gegenstand |
| RU2748174C2 (ru) * | 2019-07-16 | 2021-05-20 | Дмитрий Александрович Полетаев | Способ бесконтактной передачи данных |
| CN115204204B (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-02 | 江苏省质量和标准化研究院 | 基于mt-bp电磁感知的uhf多标签自适应识读方法及系统 |
| CN115865225B (zh) * | 2023-02-28 | 2024-02-20 | 北京紫光青藤微系统有限公司 | 用于确定射频设备异常的方法、装置、电子装置及设备 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4480154A (en) * | 1980-12-15 | 1984-10-30 | Klee Maurice M | Automatic telephone silencer |
| GB2208025B (en) * | 1985-04-10 | 1989-06-21 | Gen Electric Co Plc | Transaction system |
| NL8803170A (nl) * | 1988-12-27 | 1990-07-16 | Nedap Nv | Identificatiesysteem. |
| US5047007A (en) * | 1989-12-22 | 1991-09-10 | Medtronic, Inc. | Method and apparatus for pulsed iontophoretic drug delivery |
| US5241160A (en) * | 1990-12-28 | 1993-08-31 | On Track Innovations Ltd. | System and method for the non-contact transmission of data |
| US5418353A (en) * | 1991-07-23 | 1995-05-23 | Hitachi Maxell, Ltd. | Non-contact, electromagnetically coupled transmission and receiving system for IC cards |
| US5287112A (en) * | 1993-04-14 | 1994-02-15 | Texas Instruments Incorporated | High speed read/write AVI system |
| NL9301169A (nl) * | 1993-07-05 | 1995-02-01 | Nedap Nv | Snelle communicatie naar een programmeerbaar identificatielabel. |
| US5461215A (en) * | 1994-03-17 | 1995-10-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Fluid cooled litz coil inductive heater and connector therefor |
| JP2698766B2 (ja) * | 1995-01-11 | 1998-01-19 | ソニーケミカル株式会社 | 非接触式ｉｃカードシステム用送受信装置 |
| WO1998011504A1 (de) * | 1996-09-12 | 1998-03-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Passiver transponder |
| JPH10203066A (ja) * | 1997-01-28 | 1998-08-04 | Hitachi Ltd | 非接触ｉｃカード |
| IL123949A (en) * | 1998-04-03 | 2001-07-24 | On Track Innovations Ltd | Data transaction card having extended range |
-
1998
- 1998-09-30 DE DE19845065A patent/DE19845065A1/de not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-05-11 KR KR1020007012823A patent/KR100634631B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-05-11 JP JP2000550050A patent/JP2002516438A/ja active Pending
- 1999-05-11 BR BR9911055-5A patent/BR9911055A/pt not_active IP Right Cessation
- 1999-05-11 DE DE59905080T patent/DE59905080D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-11 MX MXPA00011254A patent/MXPA00011254A/es active IP Right Grant
- 1999-05-11 AT AT01121395T patent/ATE287109T1/de active
- 1999-05-11 EP EP01121395A patent/EP1164532B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-11 EP EP99934466A patent/EP1076876B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-11 ES ES99934466T patent/ES2197657T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-11 AT AT99934466T patent/ATE237845T1/de active
- 1999-05-11 CN CNB998086177A patent/CN1255754C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-11 DE DE59911459T patent/DE59911459D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-11 RU RU2000131621/09A patent/RU2213370C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1999-05-11 WO PCT/DE1999/001412 patent/WO1999060509A1/de active IP Right Grant
- 1999-11-05 UA UA2000116455A patent/UA57139C2/uk unknown
-
2000
- 2000-11-15 US US09/713,485 patent/US6533178B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1309793A (zh) | 2001-08-22 |
| DE59905080D1 (de) | 2003-05-22 |
| EP1164532B1 (de) | 2005-01-12 |
| EP1164532A2 (de) | 2001-12-19 |
| CN1255754C (zh) | 2006-05-10 |
| WO1999060509A1 (de) | 1999-11-25 |
| ES2197657T3 (es) | 2004-01-01 |
| RU2213370C2 (ru) | 2003-09-27 |
| EP1076876B1 (de) | 2003-04-16 |
| DE59911459D1 (de) | 2005-02-17 |
| US6533178B1 (en) | 2003-03-18 |
| ATE287109T1 (de) | 2005-01-15 |
| DE19845065A1 (de) | 1999-11-25 |
| EP1076876A1 (de) | 2001-02-21 |
| MXPA00011254A (es) | 2003-05-19 |
| EP1164532A3 (de) | 2002-01-02 |
| KR20010043643A (ko) | 2001-05-25 |
| ATE237845T1 (de) | 2003-05-15 |
| JP2002516438A (ja) | 2002-06-04 |
| BR9911055A (pt) | 2001-02-06 |
| KR100634631B1 (ko) | 2006-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA57139C2 (uk) | Пристрій для безконтактної передачі даних | |
| US10050474B2 (en) | Non-contact power transmission system, receiving apparatus and transmitting apparatus | |
| US10404107B2 (en) | Non-contact charging device, and non-contact power supply system using same | |
| US20110018358A1 (en) | Contactless power supplying communication apparatus, contactless power receiving communication apparatus, power supplying communication controlling method and power receiving communication controlling method | |
| US7919886B2 (en) | Power receiving device and power transfer system | |
| EP1760629B1 (en) | Reader/writer and communication method thereof | |
| CA2215257C (en) | Power transmission system, ic card and information communication system using ic card | |
| EP2290782B1 (en) | Non-contact electric power feeding apparatus, non-contact electric power receiving apparatus, non-contact electric power feeding method, non-contact electric power receiving method and non-contact electric power feeding system | |
| US7808389B2 (en) | Data transmission method and a RFID reader provided with a coil and a control circuit for field quenching outside of a communication area | |
| US8130159B2 (en) | Electromagnetic field generation antenna for a transponder | |
| JP5491331B2 (ja) | 通信モード設定装置 | |
| US20120001701A1 (en) | Signal processing circuit and antenna apparatus | |
| SK288555B6 (sk) | Spôsob a systém na prenos dát z transpondera do čítačky, najmä pri platobných aplikáciách s mobilným komunikačným zariadením | |
| US20090247079A1 (en) | Terminal of radio-frequency transmission/reception by inductive coupling | |
| EP2490294B1 (en) | Transmission/reception antenna and transmission/reception device using same | |
| JPH08191258A (ja) | 非接触式ｉｃカードシステム用送受信装置 | |
| EP3358751B1 (en) | Nfc reader with auto tuner | |
| JP2006279813A (ja) | リーダ・ライタ | |
| US9626614B2 (en) | Protection of a radio frequency transmit-receive terminal against electromagnetic disturbances | |
| JP2011254413A (ja) | 送受信アンテナとそれを用いた送受信装置 | |
| JP2007142688A (ja) | 電磁誘導方式の無線通信システムで適応型アンテナを有するシステム | |
| KR20020062318A (ko) | 차단 송신 및/또는 수신 안테나 | |
| KR20020001757A (ko) | 통신 터미널 | |
| JP4766780B2 (ja) | 密着型リーダ／ライタ装置 | |
| JP2007329589A (ja) | 通信装置 |