WO2012055706A1

WO2012055706A1 - Portables elektronisches gerät, externes basisgerät, verfahren zur ankopplung des portablen elektronischen geräts an ein externes basisgerät und verwendung des externen basisgeräts zur ankopplung des portablen elektronischen geräts

Info

Publication number: WO2012055706A1
Application number: PCT/EP2011/067910
Authority: WO
Inventors: Frank Deicke; Hagen GRÄTZ
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2012-05-03
Also published as: US20130236192A1; DE102010043154A1; JP2013541318A

Abstract

Ein portables elektronisches Gerät umfasst eine Funktionseinrichtung zum Bereitstellen einer elektronischen Funktionalität, eine optische Datenübertragungseinrichtung zur Leiterungebundenen, optischen Datenkommunikation mit einem externen Basisgerät, und eine Energieversorgungseinrichtung zur Energieaufnahme mittels induktiver Kopplung aus einem von dem externen Basisgerät abgestrahlten Magnetfeld und zur Versorgung der Funktionseinrichtung und der Datenübertragungseinrichtung mit Energie basierend auf der aus dem externen Magnetfeld entnommenen Energie.

Description

Portables elektronisches Gerät, externes Basisgerät, Verfahren zur Ankopplung des portablen elektronischen Geräts an ein externes Basisgerät und Verwendung des externen Basisgeräts zur Ankopplung des portablen elektronischen Geräts

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein portables elektronisches Gerät, ein externes Basisgerät (wie z. B. eine Docking-Station), ein Verfahren zur Ankopplung des portablen elektronischen Geräts an ein externes Basisgerät und die Verwendung des externen Basisgeräts zur Energie- und Datenankopplung mit dem portablen Gerät, und insbesondere auf portable elektronische Geräte aus dem Konsumer-Bereich, der Medizintechnik oder der Industrietechnik und zugehörige externe Basisgeräte, wie z. B. Basisstationen oder Do- cking-Stations, für eine Leiter-ungebundene (drahtlose) Energie- und Datenübertragung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit insbesondere auf die Bereitstellung einer Schnittstelle für steckerlose, portable, elektronische Endgeräte und zugehörige Basisstationen zur Ankopplung dieser portablen Endgeräte für eine drahtlose (Leiter-ungebundene) Energie- und Datenübertragung zwischen der Basisstation und dem portablen elektronischen Endgerät,

Auf vielen Anwendungsfeldern der Datenkommunikation werden heute portable elektronische Endgeräte eingesetzt. Wie etwa Geräte für den Konsumer-Bereich, z. B, Mobiltelefone, Tablet-PCs, E-Reader, Kameras, Notebooks usw., für die Medizintechnik, z. B. Tele- monitoring-Systeme oder für die Industrie, z, B. Industriekameras usw. Neben der Bereit- Stellung der portablen Applikationen und Dienste (Services) der portablen elektronischen Endgeräte sind das Aufladen der Batterie, der Datenabgleich mit einer Basisstation oder einem damit verbundenen Peripheriegerät, das Sichern von Daten und die Anbindung von externen Peripheriegeräten, z. B. über eine Docking-Station im Fall eines Notebooks als portables elektronisches Endgerät, zum Betrieb derselben unverzichtbar.

Zur schnittstellenmäßigen Anbindung und Energieversorgung von portablen elektronischen Endgeräten wurden bisher vor allem steckerbasierte Lösungen eingesetzt, die aber im Bereich Nutzerfreundlichkeit, Langzeitstabilität oder Zuverlässigkeit nur eine eingeschränkte Performance bzw. Leistungsfähigkeit bereitstellen, wobei diese Unzulänglich- keiten insbesondere bei einem Datentransfer mit möglichst hohen Datenraten auftreten. Ein die Performance einschränkendes Kriterium sind dabei insbesondere häufig unvermeidbare Abnutzungen der Steckkontakte, die sich insbesondere bei hohen Datenraten sehr problematisch auswirken, und der standardmäßige geringe Schutzgrad von Geräten, wie er bei- spielsweise entsprechend der Schutzart nach DIN EN 60529 für den Schutz von Geräten vor dem Eindringen von Staub und Wasser deutlich wird.

Bei bekannten RF-basierten Ansätzen für eine drahtlose Kopplung portabler elektronischer Endgeräte in einem lokalen Funknetz an eine Docking-Station werden dagegen nur relativ niedrige Bruttodatenraten bei einer relativ niedrigen Effizienz (von ca. 20-50 %) erreicht, so dass sich nur relativ geringe Nettodatenraten /.wischen dem portablen Endgerät und der

Basisstation bzw. einem mit der Basisstation verbundenen Peripheriegerät realisieren lassen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht somit die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, ein verbessertes Konzept für ein portables elektronisches Endgerät und eine zugehörige externe Basisstation zur Ankopplung an das portable elektronische Endgerät zu schaffen, um sowohl eine zuverlässige als auch eine für eine Bedienperson einfache Handhabung des portablen elektronischen Endgerätes und der zugehörigen externen Basisstation zum Datenaustausch und zur Energieübertragung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein portables elektronisches Gerät gemäß Anspruch 1 , ein Ba- sisgerät zur Energie- und Datenübertragung zu einem portablen elektronischen Gerät gemäß Anspruch 22, ein portables multimediafähiges Endgerät gemäß Anspruch 37, einen portablen Datenspeicher gemäß Anspruch 39, durch die Verwendung des Basisgeräts zur Hersteilung einer Leiter-ungebundenen Energie und Datenübertragung mit dem portablen Gerät gemäß Anspruch 41 , und durch ein Verfahren zur Ankopplung des portablen elekt- ronischen Geräts an ein externes Basisgerät gemäß Anspruch 43 gelöst.

Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein portables elektronisches Endgerät mit einer optischen Datenübertragungseinrichtung zur Leiter-ungebundenen (Lei- tungs- bzw. Wellenleiter-ungebundenen), optischen, bidirektionalen Datenkommunikation mit einem externen Basisgerät und darüber hinaus mit einer Leiter-ungebundenen Energieversorgungseinrichtung zur Energieaufnahme mittels induktiver Kopplung aus einem von dem externen Basisgerät abgestrahlten Magnetfeld und zur Versorgung der implementierten Funktionseinheiten und der Datenübertragungseinrichtung mit Energie basierend auf der aus dem externen Magnetfeld entnommenen Energie zu implementieren.

Ein zugeordnetes, externes Basisgerät zur Energie- und Datenübertragung zu einem angekoppelten, portablen, elektronischen Endgerät weist nun erfindungsgemäß eine Leiterungebundene Energiebereitstellungseinrichtung zum Erzeugen des Magnetfelds zur Ener- gieversorgung des portablen elektronischen Geräts mittels induktiver Kopplung aus dem erzeugten Magnetfeld und ferner eine optische Datenkommunikationseinrichtung zur Leiter-ungebundenen, optischen, bidirektionalen Datenkommunikation mit dem portablen elektronischen Gerät auf.

Erfindungsgemäß kann somit zwischen dem portablen elektronischen Endgerät und dem externen Basisgerät, wie z. B. einer Basisstation oder einer sogenannten Docking-Station, eine Leiter-ungebundene Energie- und Datenübertragung zu dem portablen elektronischen Endgerät vorgenommen werden.

Das externe Basisgerät ist somit beispielsweise ausgebildet, um die aufladbare Batterie eines portablen Endgeräts, z. B. eines Konsumer-Endgeräts, aufzuladen und Daten bidirektional mit dem portablen elektronischen Endgerät auszutauschen. Das portable elektronische Endgerät wird in dem externen Basisgerät zusätzlich mit Energie versorgt, so dass die Applikationen und Services, die auf bzw. von dem portablen elektronischen Endgerät durchgeführt werden sollen, weiterhin auch während des Ladevorgangs verfügbar sind. Erfindungsgemäß basiert die Energieübertragung von dem externen Basisgerät zu dem portablen elektronischen Gerät auf dem Prinzip der induktiven Kopplung (analog zu lose gekoppelten Transformatoren), wobei basierend auf den nachfolgend noch beschriebenen speziellen Antennenanordnungen und Schaltungskonzepten beispielsweise bei Frequenzen von 10 KHz bis 20 MHz Leistungen bis beispielsweise in den zweistelligen Watt-Bereich von dem externen Basisgerät bereitgestellt und von dem portablen elektronischen Endgerät aufgenommen werden können. Ferner wird die drahtlose Datenübertragung mittels optischer, bidirektionaler, Leitungsungebundener Kommunikationsanordnungen umgesetzt, die sehr hohe Datenübertragungsraten bis in den GBit/s-Bereich zur Verfügung stellen. Besonders vorteilhaft an der optischen, bidirektionalen, Leiter-ungebundenen Datenkommunikation zwischen dem portablen elektronischen Gerät und dem externen Basisgerät sind eine bzgl. Datenschutzaspekten sehr sichere Datenverbindung sowie die Unabhängigkeit und Störunempfmdlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störquellen, so dass eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit„EMV", d.h. im wesentlichen eine Störfreiheit des portablen elektronischen Geräts mit dessen Umgebung, vorliegt. Femer ist zu beachten, dass eine im Wesentlichen weltweite Nutzbarkeit des erfindungsgemäßen Konzepts gewährleistet ist, da bezüglich einer optischen Datenkommunikation keine Regulierung von Frequenzbereich und Bandbreite durch nationale Behörden, wie die Bundesnetzagentur, vorliegt. Erfindungsgemäß basiert die optische Datenübertragung auf einer Sichtverbindung. Dadurch können relativ einfach sehr sichere Datenverbindungen zwischen dem portablen e- lektronischen Gerät und dem externen Basisgerät bereitgestellt werden. Zusätzlich ist es gegenüber RF-basierten Ansätzen möglieh, in mehreren parallel angeordneten Pikozellen, d. h. in mehreren parallelen optischen Übertragungselementen, jeweils die volle Bandbreite auszunutzen. So können erfindungsgemäß bei einem parallelen Betrieb mehrerer Datenkanäle in einem portablen elektronischen Gerät und dem angekoppelten externen Basisgerät (beispielsweise in einem Halbduplex- oder Vol lduplex-Mode) Datenraten von mehreren GBit/s erreicht werden, so dass Datenraten in der Größenordnung von Glasfasernetzen realisiert werden können. So kann insbesondere sehr effektiv eine optische Datenübertragung im Infrarotbereich, z. B. bei Wellenlängen von 850 bis 900 nrn eingesetzt werden, da die Empfindlichkeit momentan verfügbarer Empfangsdioden für diesen Wellenlängenbereich sehr hoch ist und ferner das Rauschen, d. h. Störungen der Umgebung im Vergleich zum sichtbaren Licht sehr gering sind. Natürlich sind aber alle technisch möglichen Wel- lenlängen für eine optische Datenübertragung u.a. auch im sichtbaren Wellenlängenbereich einsetzbar.

Da nun erfindungsgemäß keine nach außen zugänglichen, mechanisch einem Verschleiß unterliegenden Steckkontakte bei dem erfindungsmäßen Konzept für ein portables elektro- nisches Gerät und einem zugeordneten externen Basisgerät notwendig sind, können äußerst robuste, staub- und wasserdichte portable Endgeräte ohne zusätzlich erforderliche Schnittstellen hergestellt sowie gleichzeitig deren Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit erhöht werden. So existieren darüber hinaus weitere Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Konzepts beispielsweise in der Medizintechnik. So können Telemonito- ring-Systeme, d. h. Systeme zur Überwachung medizinischer oder physiologischer Daten eines Patienten, basierend auf dem erfindungsgemäßen portablen elektronischen Gerät und dem zugeordneten externen Basisgerät aufgebaut werden, wobei aufgrund dessen, das keine elektrisch und mechanisch zugrei fbaren Schnittstellen erforderlich sind, das portable elektronische Gerät in Form des Telemonitoring- Endgeräts vollständig hermetisch gegen- über Umgebungseinflüssen verkapselt werden kann. Somit kann ein solches portables medizinisches Endgerät beispielsweise leicht desinfizierbar, robust und reinigungsfähig ausgebildet werden. Beispielsweise können derartige Telemonitoring-Geräte darüber hinaus bei einer vereinfachten kostengünstigen Wartung in waschbare Kleidungsstücke der zu untersuchenden Person integriert werden.

Auf anderen Anwendungsfeldem wie z. B. Industriekameras oder auf dem Konsumer- Bereich im Falle von portablen, multimediafähigen Endgeräten wie z. B. Mobiltelei nen,

Tablet-PCs, E-Reader usw. lassen sich unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ansät- zes einfache, kleinere, leichtere und preiswertere Gehäuse für die portablen Geräte einsetzen, die darüber hinaus gleichzeitig einen höheren Schutzgrad für das portable Gerät liefern und dadurch bei einer verbesserten Benutzerfreundiichkeit und Zuverlässigkeit auch harscheren Umwelteinflüssen ausgesetzt sein können. Darüber hinaus können aufgrund des erfindungsgemäßen Leiter-ungebundenen Energie- und Datenübertragungskonzept beispielsweise Notebooks, Tablet-PCs, E-Reader, Handys etc. noch flacher aufgebaut werden, als dies beispielsweise heute mit gängigen Geräten möglich ist,

Ein weiterer wesentlicher Ansatzpunkt der vorliegenden Erfindung besteht darin, unter Verwendung des erfindungsgemäßen Konzepts einen portablen, Leiter- bzw. Steckerungebundenen Datenspeicher, wie z. B. einen steckerlosen Speicher-Stick zu erhalten, der heutige USB-Sticks, SD-Karten und portable Festplatten oder SSDs (SSI) ---- solid State disks) ablösen kann. Diese beispielsweise auch batterielosen portablen Datenspeicher werden während der drahtlosen (optischen) Datenübertragung für den Schreib-Lesevorgang über die optische Kommunikationsschnittstelle von der Lese-/Schreib-Station, d. h. dem externen Basisgerät, das beispielsweise als Computer, Kamera, Multimedia-Kiosk ausgebildet ist oder schnittstellenmäßig mit einem solchen Gerät als Peripheriegerät verbunden ist, drahtlos mit Energie versorgt. Der Hauptvorteil dieser erfindungsgemäßen Vorgehensweise gegenüber momentan verfügbaren Lösungen für Datenspeicher ist neben der hohen Robustheit eines solchen portablen Datenspeichers insbesondere auch eine sehr hohe, erreichbare Datenrate und damit ein äußerst schneller Datentransfer zwischen dem portablen Datenspeicher und dem zugeordneten bzw. angekoppelten externen Basisgerät oder einem weiteren Peripheriegerät. Das erfindungsgemäße Konzept für ein portables elektronisches Gerät und ein zugehöriges externes Basisgerät, die mittels Leiter-ungebundener Energie- und Datenübertragung ausgebildet sind, ist insbesondere bei verschiedenen Anwendungsgebieten einsetzbar, die unterschiedliche Anforderungen an die Energieübertragung, d. h. an die Leistungsaufnahme des portablen elektronischen Geräts, und die Datenrate zur Datenkommunikation stellen sowie an damit einhergehende Metriken wie Effizienz, Formfaktor, Gewicht, Stabilität, Benutzerfreundlichkeit oder Zuverlässigkeit anpassbar sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. l a-b eine Prinzipdarstellung eines portablen elektronischen Geräts und eines externen Basisgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 2a-b eine Prinzipdarsteilung eines portablen elektronischen Geräts mit zugehörigen Funktionseinheiten gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3a-c eine Prinzipdarstellung eines portablen Datenspeichers mit zugehörigen

Funktionseinheiten gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 4a-c Prinzipdarstellungen eines externen Basisgeräts mit zugehörigen Funktionseinheiten gemäß einem weiteren Ausfü rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5a-b eine Prinzipdarsteilung alternativer Ausführungs ormen der Anordnungen zur Leiter-ungebundenen Energie- und Datenübertragung des portablen e- lektronischen Geräts und des externen Basisgeräts gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung einer alternativen Ausgestaltung des portablen elekt- ronischen Geräts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 7 Verfahren zum Ankoppeln eines portablen elektronischen Geräts an ein externes Basisgerät gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegen- den Erfindung.

Bevor nachfolgend die vorliegende Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.

Im Folgenden wird nun anhand von Fig. l a-b ein erstes Ausführungsbeispiel für ein portables elektronisches Gerät 1 00 und ferner für ein externes Basisgerät 200 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. l a zeigt das portable elektronische Gerät 100 mit einer Funktionseinrichtung 120 zum Bereitstellen einer elektronischen Funktionalität, einer optischen, bidirektionalen Daten- Übertragungseinrichtung 140 zur Leiter-ungebundenen, optischen Datenkommunikation mit dem externen Basisgerät 200, und einer Energieversorgungseinrichtung 160 zur Energieaufnahme mittels induktiver Kopplung aus einem von dem externen Basisgerät 200 abgestrahlten Magnetfeld und zur Versorgung der Funktionseinrichtung 120 und der Da- tenübertragungseinrichtung 140 mit Energie basierend auf der aus dem externen Magnetfeld entnommenen Energie E.

Fig. 1b zeigt eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Basisgeräts 200 zur Leiterungebundenen Energie- und Datenübertragung zu dem portablen elektronischen Gerät 100 gemäß einem Ausführungsbeispie! der vorliegenden Erfindung, Das externe Basisgerät 200 weist eine Energiebereitstellungseinrichtung 220 zum Erzeugen eines Magnetfelds zur Energieversorgung des portablen elektronischen Geräts 100 und ferner eine optische, bidirektionale Datenkommunikationseinrichtung 240 zur Leiter-ungebundenen, optischen, bidirektionalen Datenkommunikation mit dem portablen elektronischen Gerät 100 auf.

In Fig. 1b ist ferner ein optional mit dem externen Basisgerät verbundenes Peripheriegerät 300 dargestellt, das über das externe Basisgerät 200 beispielsweise in einer Daten Verbindung mit dem portablen elektronischen Gerät 100 steht. Das externe Basisgerät 200 kann ferner optional eine I / O - Schnittstelle oder eine (übergeordnete) Steuerungseinrichtung 260 zur logischen Anbindung von Peripheriegeräten 300 an das portable elektronische Gerät 100 aufweisen. Alternativ kann auch das Basisgerät 200 selbst die Funktion eines Peripheriegeräts (z. B. eines PCs, Notebooks usw.) mit entsprechenden Benutzerschnittstellen zur Eingabe von Benutzeranweisungen aufweisen. Im Folgenden wird nun zunächst auf mögliche Ausführungsformen des portablen elektronischen Geräts 100 und den darin enthaltenen Funktionseinheiten eingegangen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass das portable elektronische Gerät 100 beispielsweise ein portables multimediafähiges Endgerät, wie z. B. ein Mobiltelefon, Notebook, Tablet-PC, E- Reader oder auch eine Digitalkamera sein kann, wobei die Funktions- einrichtung 120 nun ausgebildet ist, um als elektronische Funktionalität eine Applikation oder einen Dienst (Service) des portablen, multimediafähigen Endgeräts 100 durchzuführen. Gleichermaßen kann das portable elektronische Gerät als ein portabler Datenspeicher ausgebildet sein, wobei die Funktionseinrichtung 120 dann einen nicht-flüchtigen Massenspeicher aufweist, um als dessen elektronische Funktionalität Daten abzuspeichern und auf Anfrage wieder bereitzustellen. Darüber hinaus kann das portable elektronische Gerät beispielsweise auch als ein sogenanntes Telemonitoring-Gerät zur Personen- oder Patientenüberwachung ausgebildet sein, wobei die Funktionseinrichtung 120 dann ausgebildet sein kann, um als elektrische bzw. elektronische Funktionalität medizinische oder physiologi- sehe Personen- oder Patientendaten und unter Umständen auch Umgebungsdaten bezüglich der Umgebungsatmosphäre zu erfassen, und um die erfassten Daten auszuwerten oder die erfassten Daten an das externe Basisgerät 200 oder an das damit schnittstellenmäßig verbundene Peripheriegerät 300 zur Aufbereitung und Auswertung bereitzustellen. Allgemein ausgedrückt bezieht sich das portable elektronische Gerät 100 auf jegliche portable, elektronische Geräte, die zur Energieversorgung und zum Datenaustausch an ein externes Basisgerät 200 anbindbar bzw. ankoppelbar sein sollen.

Im Folgenden werden nun jeweils nacheinander die einzelnen Baugruppen des erfindungs- gemäßen portablen elektronischen Geräts 100 und des externen Basisgeräts 200 (entsprechend ihrer Zugehörigkeit zueinander) beschrieben.

Die Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts 100 weist nun eine Antennenanordnung 162 beispielsweise in Form einer Spule bzw. Spulenantenne mit einer Anzahl von n Windungen mit oder ohne Spulenkern auf, um mittels induktiver Kopplung nach dem Prinzip eines lose gekoppelten Transformators mit der Energieübertragungseinrichtung 220 des externen Basisgeräts 200 die erforderliche Energie E bereitgestellt zu bekommen. Als Gegeninduktion oder induktive Kopplung wird die gegenseitige magnetische Beeinflussung zweier oder mehrerer räumlich benachbarter elektrischer Stromkreise, d. h. der beispielsweise als Spulen ausgebildeten Antennenanordnung 1 62 und 222 des portablen elektronischen Geräts 100 und des externen Basisgeräts 200, durch den magnetischen Fluss Φ bezeichnet.

Zur Erhöhung der induktiven Kopplung zwischen den beiden Antennenanordnungen 162 und 222 des portablen elektronischen Geräts 100 und des externen Basisgeräts 200 können die Antennenanordnungen 162 bzw. 222 jeweils mit einem magnetischen Kern bzw. Ferritkern versehen werden. Ein Magnetkern (z. B. Ferritkern) ist ein Bauteil, das als Kern einer Spule (Drossel oder Transformator) deren Induktivität erhöht oder das magnetische Feld führt. Ein Magnetkern für die beispielsweise als Spulen ausgeführten Antennenanordnungen 162, 222 des portablen elektronischen Geräts 100 und des externen Basisgeräts 200 können dabei beispielsweise als ein C-Kern, U-Kern, E-Kern, ER-Kern, EFD-Kem, Ringkern, EP-Kern oder auch RM-Kern ausgebildet sein,

Der Kopplungsfaktor der Spulenanordnung 1 62 des portablen Geräts 100 mit der Spulenanordnung 222 des externen Basisgeräts 200 hängt von dem jeweiligen Abstand und der

Ausrichtung (z, B. dem Winkelversatz) der beiden Antennenspulen zueinander ab. Daher wird für einen hohen Kopplungsfaktor eine möglichst nah benachbarte, parallele und koaxiale Ausrichtung der Spulen der Antennenanordnungen 162 und 222 bevorzugt. Die nun in die Antennenanordnung bzw. Spulenantenne 162 der Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts 100 induzierte Spannung kann nun beispielsweise nach deren Gleichrichtung in einer Steuerschaltung 164 an eine Ladeeinrichtung 166 zugeführt werden, wobei die Ladeeinrichtung ausgebildet ist. um ein aufladbares Ladungsspeicherelement 168, z. B. in Form einer aufladbaren Batterie oder auch eines aufladbaren Kondensatorspeichers, der als Stützkondensator bzw. Überbrückungs- oder Kurzzeitenergiespeicher wirksam ist, aufzuladen. Darüber hinaus kann die Steuerschaltung 1 64 ausge- bildet sein, um als Ausgangssignal der Energieversorgungseinrichtung 160 ferner die optische, bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 140 und auch die Funktionseinrichtung 120 mit Energie zu versorgen, Optional kann die Ladeeinrichtung 166 zu deren Energieversorgung auch direkt mit der Antennenanordnung 162 verbunden sein, wobei dann entweder in der Antennenanordnung 1 62 oder in der Ladeeinrichtung 166 die erforderliche Aufbereitung der in die Antenne induzierten Spannung erfolgt.

So ist die Steuerschaltung 164 insbesondere ausgebildet, um in einem Zustand, wenn das portable elektronische Gerät 100 sich in einer Ankopplung an dem externen Basisgerät 200 befindet, die Funktionsgruppen des portablen elektronischen Geräts 1 00 basierend auf der aus dem externen Magnetfeld entnommenen Energie E mit der zum jeweiligen Betrieb erforderlichen Energie zu versorgen. Sollte nun das portable elektronische Gerät 100 von dem externen Basisgerät 200 entkoppelt werden, d. h. sich in einem größeren Abstand (außerhalb eines wirksamen Kopplungsbereichs) befinden, ist nun die Steuerschaltung 1 64 ausgebildet, um Energie aus dem aufgeladenen Ladungsspeicherelement 168 zur Versor- gung der Funktionsgruppen des portablen elektronischen Geräts 100 zu entnehmen.

Insbesondere kann nun die Energieversorgungseinrichtung 160 (beispielsweise als Teil der Steuerschaltung 164) oder auch extern dazu eine Kommunikationseinrichtung 1 70 aufweisen, die ausgebildet ist, um einen Datenaustausch (unabhängig von der optischen Schnitt- stelle 142) mit dem Basisgerät 120 durchzuführen, wobei der Datenaustausch beispielsweise auf Daten basiert, die der Energieübertragung von dem Basisgerät 200 zu dem portablen elektronischen Gerät 100 zugeordnet sind. Ferner kann beispielsweise auch eine optionale (übergeordnete) Verarbeitungseinrichtung 122 diese Funktion der Kommunikationseinrichtung 170 übernehmen. Dabei können beispielsweise Ladezustandsinformationen, Energie- bedarfsinformationen oder sonstige Steuerinformationen, für das das externe Magnetfeld erzeugende Basisgerät 200 an dieses übertragen werden. Die übertragenen Daten können daher zur Prüfung des Ladezustands des aufladbaren Ladungsspeicherelements 1 68, Informationen über eine ausreichende oder nicht-ausreichende Versorgungsspannung in dem portablen elektronischen Gerät 100, weitere Gerätein format i onen, Zustandsinformationen,

Betriebsinformationen, Stör- Fehierme!dungen (z. B, eine Low-Level-Anzeige) und entsprechende Daten aufweisen. Ferner kann beispielsweise die optionale (übergeordnete) Verarbeitungseinrichtung 122 die Koordination und/oder Steuerung der Funktion der Funktionseinrichtung 120, der optischen, bidirektionalen Datenübertragungseinrichtung 140 und/oder der Energieversorgungseinrichtung 160 übernehmen.

Wie nun in Fig. 1b dargestellt ist, weist die Energiebereitstellungseinrichtung 220 eine Antennenanordnung 222 und eine Ansteuerschaltung 224 auf. Die Antennenanordnung 222 weist beispielsweise als Antenne eine Antennespule mit beispielsweise m Windungen mit oder ohne Spulenkern auf. Die Ansteuerschaltung 224 weist beispielsweise eine Treiberschaltung für die Erzeugung der Trägerfrequenz fo des abgestrahlten Magnetfelds auf. Die Energiebereitstellungseinrichtung 220 kann ferner optional eine Basiskommunikationseinrichtung 226 aufweisen, die ausgebildet ist, um beispielsweise Daten mit einer reia- tiv geringen Datenrate an die Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts 100 zu übermitteln. Die Basiskommunikationseinrichtung 226 kann beispielsweise intern oder auch extern zu der Ansteuerschaltung 224 angeordnet und ferner ausgebildet sein, um unabhängig von anderen Schnittstellen, wie z. B. der optischen, bidirektionalen Datenkommunikationseinrichtung 240, direkt die Energiebereitstellung durch das externe Basisgerät 200 betreffende Daten mit der Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts auszutauschen. Ferner kann beispielsweise auch eine optionale (übergeordnete) Verarbeitungseinrichtung 260 diese Funktion der Basiskommunikationseinrichtung 226 übernehmen. Dabei kann beispielsweise die Basiskommunikationseinrichtung 226 Informationen bezüglich Daten hinsichtlich des Ein-/Ausschaltens des magnetischen (bzw. elektromagnetischen) Feldes, Einstellungen der Stärke des bereitgestellten Magnetfeldes etc. zur Übermittlung bereitstellen.

Die optionale Basiskommunikationseinrichtung 226 (oder auch die optionale übergeordnete Verarbeitungseinrichtung 260) ist somit ausgebildet, um einen Datenaustausch von auf die Energieübertragung von dem Basisgerät 200 zu dem portablen elektronischen Gerät 100 bezogenen Daten mit dem portablen elektronischen Gerät 100 durchzuführen. Die als optische Datenschnittstelle ausgebildete optische, bidirektionale Datenkommunikationseinrichtung 240 weist nun eine Sende-/Empfangseinheit (einen optischen Transcciver) 242 und eine damit verbundene Sende-'Empfangssteuerungs- und Auswerteschaltung 244 auf. Die Steuerungsschaltung 244 weist beispielsweise eine Frontend-Schaltung mit Modulator, Demodulator, Takt- und Datenrückgewinnungseinrichtung (CDR) und optionaler I/O- Schnittstelle für die Anbindung an eine Basisstation bzw. ein Peripheriegerät 300 auf. Die obigen Funktionen können auch von der optionalen (übergeordneten) Verarbeitungsein- richtung 260 ausgeführt werden. Somit können beispielsweise portable multimediafähige Endgeräte 100, wie z. B. Mobiltelefone, Smartphones, Notebooks usw. oder auch eine Kamera über das externe Basisgerät 200 an einen Computer als das Peripheriegerät 300 angebunden werden. Gleichermaßen ist es natürlich denkbar, dass ein Computer, ein Note- book etc. mit dem erfindungsgemäßen externen Basisgerät 200 ausgestattet ist, um eine beliebiges portables Endgerät zur Leiter-ungebunden Energieversorgung und Datenkommunikation anzubinden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also von dem externen Basisgerät 200 bzw. des- sen Energiebereitstellungseinrichtung 220 ein magnetisches (oder elektromagnetisches) Feld zur Energieversorgung des portablen elektronischen Geräts 100 bereitgestellt. Die Sende- oder Trägerfrequenzen f₀ für das von der Energiebereitstellungseinrichtung 220 bereitgestellten Magnetfeldern liegen z. B. in einem Bereich von ca. 10 KHz bis 20 MHz. Dabei findet die Energieübertragung von dem externen Basisgerät 200 zu dem portablen elektronischen Gerät 100 mittels induktiver Kopplung zwischen den beiden als Transformatorspulen wirksamen Antennenanordnungen 1 62 bzw. 242 der Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen Geräts 100 und der Energiebereitstellungseinrichtung 220 des externen Basisgeräts 200 statt. Die beispielsweise als Spulenanordnung ausgebildete Antennenanordnung 242 des externen Basisgeräts 200 erzeugt somit ein magnetisches Wech- selfeld mit der jeweiligen Sendefrequenz fo, das eine Wechselspannung in der als Spulenanordnung ausgebildeten Antennenanordnung 162 des portablen elektronischen Geräts 100 induziert.

Wie nachfolgend noch dargestellt wird, wird diese induzierte Spannung in der Steuerschal - tung 160 des portablen Geräts 100 gleichgerichtet und dann von der Energieversorgungseinrichtung 160 den verschiedenen Funktionseinrichtungen und Funktionselementen des portablen elektronischen Geräts 100 zur Energieversorgung bereitgestellt bzw. dient dem portablen elektronischen Gerät 100 als Energieversorgung. In der mit der Antennenanordnung 162 verbundenen Steuerschaltung 164 des portablen Geräts 100 befindet sich typi- scherweise ein Schwingkreis, dessen Frequenz auf die Sendefrequenz der Energiebereitstellungseinrichtung 220 des externen Basisgeräts 200 eingestellt ist. Im Resonanzfall wird dadurch die in der Antennenanordnung 162 induzierte Spannung im Vergleich zu Frequenzen außerhalb des Resonanzbandes erheblich verstärkt, was zu einer Effizienzsteigerung der Energieübertragung von dem externen Basisgerät 200 zu dem portablen elektronischen Gerät 100 führt. Die Effizienzsteigerung der Energieübertragung zwischen den Antennenanordnungen 162, 242 des portablen Geräts 1 00 und des externen Basisgeräts 200 durch Abgleichen deren Resonanzfrequenz auf die Sendefrequenz des Basisgeräts 200 wird die erzeugte Blindleistung minimiert und somit eine sogenannte Spannungsüberhöhung in der Energieversorgungseinrichtung 1 60 des portablen elektronischen Geräts 1 00 erreicht. Von einer Spannungsüberhöhung wird gesprochen, wenn die Spannung über einer Spule bzw. einem Kondensator einen höheren Wert als die Gesamtspannung erreicht. Der Effekt der Spannungsüberhöhung tritt beispielsweise in einem Serienschwingkreis auf. Dort fließt in Spule und Kondensator aufgrund der Serienschaltung der gleiche Strom, wobei die sinusförmigen Spannungen jedoch eine Phasenverschiebung von insgesamt π aufweisen. Diese setzt sich aus der Phasenverschiebung der Spule π/2 minus der Phasenverschiebung am Kondensator von -π/2 zusammen. Dieser Effekt lässt sich nun ausnutzen, indem man die Gesamtspannung vorgibt und die Spannung über einem der Energiespeicher abgreift. Zur Berechnung der Spannung kann man die Schaltung als komplexen Spannungsteiler betrachten. Die Spannungsüberhöhung ist nun bei Resonanz am größten und in diesem Fall proportional zum Gütefaktor des Serienschwingkreises. Damit ergibt sich bei einem Serienschwingkreis der Güte Q bei Resonanz und einer Eingangsspannung von U Volt eine Spannungsüberhöhung von (Q x U) Volt am Kondensator bzw. an der Spule.

Neben dem Kopplungsfaktor zwischen den beiden als Spulen ausgebildeten Antennenanordnungen 162 und 242 des portablen Geräts 1 00 und des externen Basisgeräts 200, der sich beispielsweise aus dem Abstand und der Ausrichtung der beiden Antennenanordnun- gen 162 und 242 (als lose gekoppelte Transformatorspulen) ergibt, lässt sich die induzierte Spannung an der Antennenanordnung 162 des portablen Geräts 100 und damit der resultierende Wirkungsgrad weiter erhöhen bzw. maximieren, indem die Anzahl der Windungen der Antennenanordnung 162 des portablen Geräts 100 an die vorgegebene Sendefrequenz fo des externen Basisgeräts 200 angepasst ist. Dabei ist zu beachten, dass bei einer Erhö- hung der Sendefrequenz fo des externen Basisgeräts 200 weniger Windungen der Spule in der Antennenanordnung 1 62 des portablen Geräts 100 erforderlich sind, um bei gleicher Feldstärke des abgestrahlten Magnetfelds des externen Basisgeräts 200 die erforderliche induzierte Spannung an der Antennenanordnung 162 der Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts zu erhalten.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass der Verlauf des distanzbezogenen Abfalls der Feldstärke des magnetischen Felds von der Ausgangsleistung der Energiebereitstellungseinrichtung 220 des externen Basisgeräts 200, der Sendefrequenz fo und auch dem Durchmesser der als Spulen ausgebildeten Antennenanordnung 162 der Energie- Versorgungseinrichtung 1 60 des portablen elektronischen Geräts 1 00 abhängt. Die Feldstärke des erzeugten magnetischen (elektromagnetischen) Felds nimmt dabei innerhalb eines gewissen Bereichs, dem sogenannten Nahfeld, näherungsweise proportional zur dritten Potenz der Entfernung, und außerhalb des Nahfelds, dem sogenannten Fernfeld, nähe- rungsweise nur direkt proportional zur Entfernung ab. Die Ausdehnung des Nahfeldes lässt sich mathematisch ermitteln und ist umgekehrt proportional zur Sendefrequenz. Da die induktive Kopplung nur im Nahfeld funktioniert, stellt sie somit eine theoretische Begrenzung für die maximale Reichweite zwischen dem externen Basisgerät 200 und dem portab- len elektronischen Gerät 100 dar. Da im Allgemeinen das portable elektronische Gerät 100 unmittelbar an dem externen Basisgerät 200 auf- bzw. anliegen sollte, kann eine sehr hohe induktive Kopplung erreicht werden.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung das portable elektronische Gerät 100 möglichst un- mittelbar auf dem externen Basisgerät 200 aufliegt oder an demselben zur Leiterungebundenen Energie- und Datenübertragung angeordnet ist (um eine möglichst nah benachbarte, parallele und koaxiale Ausrichtung der Spulen der Antennenanordnungen 162 und 222 erreichen), wird erfindungsgemäß ein sehr hoher bzw. maximaler Kopplungsgrad zwischen den beiden Geräten (dem externen Basisgerät 200 und dem portablen elektroni- sehen Gerät 100) sichergestellt. Da nun beispielsweise die Antennenanordnungen 162 bzw. 222 des portablen elektronischen Geräts 100 und des externen Basisgeräts 200 an der Außenwandung, d. h. an der Außenseite, Innenseite oder auch innerhalb der jeweiligen Außenwandung, angeordnet sein können, kann ein Abstand benachbarter Spulen der Antennenanordnung 162 und der Antennenanordnung 222 von weniger als beispielsweise 1 cm (oder zumindest von weniger als 2 cm oder 5 cm) erreicht werden. Als der Abstand benachbarter, paralleler Antennenanordnungen 162 und 222 ist beispielsweise ein Abstand zwischen den parallelen Ebenen anzusehen, in denen sich die Spulen der benachbarten Aniennenanordnung(en) 162 bzw. 222 des portablen elektronischen Geräts 100 und des externen Basisgeräts 200 befinden.

Für den bereits im Vorhergehenden dargestellten, möglichen (optionalen) Datenaustausch zwischen der Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts 100 und der Energiebereitstellungseinrichtung 220 des externen Basisgeräts 200, d. h. beispielsweise zum Austausch der auf die Energieübertragung bezogenen Daten, können im Wesentlichen beliebige Übertragungsarten bzw. Modulationsarten verwendet werden.

So können beispielsweise für die Datenübertragung bzw. den Datenaustausch von der

Kommunikationseinrichtung 226 der Energiebereitstellungseinrichtung 220 des externen Basisgeräts 200 zu der Kommunikationseinheit 170 der Energievorsorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts 100 im Wesentlichen beliebige Modulationsarten des Sendesignals, d. h. des von der Energiebereitstellungseinrichtung 220 bereitgestellten Magnetfelds, eingesetzt werden. Die Datenübertragung (mit eingeschränkter Datenrate) von der Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts 1 00 zu der Energiebereitstellungseinrichtung

220 des externen Basisgeräts 200 kann nun beispielsweise mittels Lastmodulation erfolgen. Die von der Energieversorgungseinrichtung 160 an die Energiebereitstellungseinrich- tung 220 zu übermittelnden Daten werden dabei beispielsweise als ein digitales Signal codiert, das einen Lastwiderstand an der Antennenanordnung 1 62 ein- und ausschaltet. Die Veränderungen des Widerstandes ändern dabei die Gegeninduktivität der Antennenanordnung 162 der Energieversorgungseinrichtung 160, die von der Energiebereitstellungseinrichtung 220 des externen Basisgeräts in Form kleiner Spannungsänderungen wahrge- nommen werden. Diese so aufmodulierten Daten der Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts 100 werden nun von der Kommunikationseinrichtung 222 der Energiebereitstellungseinrichtung 220 des externen Basisgeräts 200 demoduliert, decodiert und weiterverarbeitet, um basierend auf diesen übermittelten Daten beispielsweise die Energieübertragung an das portable externe Gerät 100 je nach Energiebedarf einzu- stellen. Damit lässt sich beispielsweise die erforderliche, von der Energiebereitstellungseinrichtung 220 bereitzustellende Feldstärke des Magnetfelds je nach Bedarf des portablen elektronischen Geräts 1 00 einstellen.

Neben der oben beschriebenen Lastmodulation zum Austausch von Daten, die auf die E- nergieübertragung von dem externen Basisgerät 200 zu dem portablen elektronischen Gerät 100 bezogen sind, ist jede andere Modulationsart z. B. Amplitudenabtastung (ASK - Amplitude Shift eying), Frequenzumtastung (FSK - Frequency Shift eying), Phasenmodulation (PSK - Phase Shift Keying), Quadraturamplitudenmodulation (QAM - Quadrant re Amplitude Modulation) etc. einsetzbar. Dabei wird beispielsweise das von dem exter- nen Basisgerät 200 erzeugte Trägersignal, d. h. das bei der Sendefrequenz erzeugte magneti che (elektromagnetische) Feld, in der Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts 100 beispielsweise 1 /1 -gemischt und in einem Modulator das an das externe Basisgerät 200 zu übertragende Datensignal aufmoduliert. Das modulierte Datensignal wird dann parallel zu dem von dem externen Basisgerät 200 erzeugten kontinuierli- chen Trägersignal (quasi-parallel) gesendet. In diesem Fall ist zu beachten, dass eine Datenübertragung entsprechend auch zur Lastmodulation nur in einem l lalb-Duplex- Verfahren durchgeführt werden kann. Sekundärseitig kann also das portable elektronische Gerät 100 (d. h. die Kommunikationseinheit 170) aktiv ein zusätzliches magnetisches bzw. elektromagnetisches Feld zur Datenübertragung mit niedriger Datenrate zu dem externen Basisgerät 200 z.B. im Hai b- Dupl ex- Verfahren erzeugen. Im Folgenden werden nun einige mögliche Implementierungen für den Datenaustausch zwischen der Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts 100 und der Energiebereitstellungseinrichtung 220 des externen Basisgeräts 200 dargestellt. Wie in Fig. 1 a-b ferner dargestellt ist, weist das externe Basisgerät 200 zur Leiterungebundenen Energie- und Datenübertragung ferner die optische, bidirektionale Daten- kommunikationseinrichtung 240 zur Leiter-ungebundenen, optischen Datenkommunikation mit dem portablen elektronischen Gerät 100 auf. Als Gegenstück weist das portable elektronische Gerät 100 die dazu kompatible, optische, bidirektionale Datenübertragungs- einrichtung 140 auf. Dabei weisen Ausführungsbeispiele der optischen, bidirektionalen Datenübertragungseinrichtung 140 des portablen elektronischen Geräts 100 als auch der optischen, bidirektionalen Datenkommunikationseinrichtung 240 des externen Basisgeräts 200 jeweils ein oder mehrere optische Schnittstellenelemente 142 bzw. 242 auf, um die Leiter-ungebundene, optische Datenübertragung (bidirektional), d. h. beispielsweise im V o 11 - 1 ) u p 1 e x - V e r fah ren , zwischen dem portablen elektronischen Gerät 1 00 und dem externen Basisgerät 200 einzurichten. Unter Verwendung der optischen Kommunikationstechnik können sehr hohe Datenraten zwischen dem portablen elektronischen Gerät 1 00 und dem externen Basisgerät 200 beispielsweise im GBit/s-Bereich zur Verfügung gestellt werden.

Insbesondere können verschiedene Amplitudenmodulationsverfahren zur optischen Datenübertragung zwischen den optischen Schnittstellenelementen 142 und 242 (2-ASK, 4-ASK ...), QAM (Quadrature Amplitude Modulation = Quadraturamplitudenmodulation) oder DMT- Verfahren (DMT = Discrete Multitone Transmission = Discrete-Multitone- Übertragung) eingesetzt werden. Zusätzlich können beispielsweise FEC-Verfahren (FEC = Forward-Error-Correction = Vorwärtsfehl erkorrektur) eingesetzt werden, wobei je nach Anwendungsfal! Halb- und/oder Vollduplex-Verbindungen eingerichtet werden können. Die Effizienz der Datenübertragung kann beispielsweise erhöht werden, indem (relativ) große Datenblöcke ohne zusätzliche Einzelbestätigung des Empfängers gesendet werden. Damit können beispielsweise Datenübertragungen mit einer Frame-Größe von 64 kByte erreicht werden. Ferner ist es möglich, eine relativ große Anzahl von Frames (z. B. 127 Frames) hintereinander zu senden, bevor eine Bestätigung von dem Empfänger an den jeweiligen Sender zurückübertragen wird. Dadurch kann eine effektive Reduzierung des P rotoko 11 -() verheads erreicht werden.

Durch die Reduzierung des Protokol 1-Overheads iässt sich die Nettod atenrate bei der optischen Datenübertragung zwischen dem portablen elektronischen Gerät 100 und dem externen Basisgerät 200 auf beispielsweise über 90 % der Bruttodatenrate steigern, wodurch sich eine äußerst effiziente Datenübertragung mit einem äußerst hohen Datendurchsatz einrichten lässt.

Insbesondere lässt sich aufgrund der optischen, bidirektionalen Kommunikation eine ge- genüber externen Störeinflüssen äußerst sichere Datenkommunikation einrichten, die insbesondere auch aufgrund nicht-vorhandener Regulierungen optischer Übertragungsstandards weltweit nutzbar ist, und insbesondere unabhängig von elektromagnetischen Störquellen (EMV) ist. Da keine internationalen Reglementierungen hinsichtlich der optischen Datenverbindung zu beachten sind, können das erfindungsgemäße portable elektronische Gerät 100 und auch das externe Basisgerät 200 ohne länderspezifische Anpassungen für den weltweiten Markt konzipiert werden.

Da bei dem erfindungsgemäßen portablen elektronischen Gerät 1 00 und dem zur Leiter- ungebundenen Energie- und Datenankopplung vorgesehenen externen Basisgerät 200 die optische Datenübertragung auf einer„Sichtverbindung" basiert, können technisch relativ einfach, hochsichere Datenverbindungen zwischen diesen beiden Geräten hergestellt werden. Zusätzlich ist es gegenüber RF-basierten Ansätzen möglich, mit einem sehr geringen Platzbedarf eine Mehrzahl von parallelen optischen Schnittstellenelementen zu implementieren und jeweils deren volle Bandbreite bzw. Kombination aller verfügbaren Bandbreiten auszunutzen. So kann beispielsweise bei einem parallelen Betrieb mehrerer Kanäle bei einer Ankopplung des erfindungsgemäßen portablen, elektronischen Geräts 100 an dem externen Basisgerät 200 sowohl im Halbduplex- als auch Vollduplex-Mode sehr hohe Datenraten von mehreren GBit/s erreicht werden, die dabei Datenraten in Glasfasernetzen entsprechen. Die optische Datenübertragung zwischen den jeweiligen Schnittstellenele- menten 142 bzw. 242 des portablen elektronischen Geräts 100 und des externen Basisgeräts 200 können beispielsweise im Infrarotbereich (mit Wellenlängen von 850 bis 900 nm) vorgenommen werden, da die Empfindlichkeit in diesem Wellenbereich der Empfangsdioden sehr hoch ist und das Rauschen bzw. Störungen der Umgebung im Vergleich zum sichtbaren Licht gering sind. Natürlich können auch Wellenlängen für die optischen Schnittstellen im sichtbaren Wellenlängenbereich eingesetzt werden. Dazu können beispielsweise an dem portablen elektronischen Gerät 1 00 und/oder an dem externen Basisgerät 200 strukturelle Störlicht-Schutzeinrichtungen angebracht werden, die bei einer Ankopplung des portablen elektronischen Geräts 1 00 an dem externen Basisgerät 200 dafür sorgen, dass kein oder möglichst wenig störendes Umgebungslicht bzw. Streulicht auf die optischen Schnittstel lenelemente 142. 242 einfällt.

Da die optischen Schnittstellenelemente 142 bzw. 242 des portablen elektronischen Geräts 1 00 und/oder des externen Basisgeräts 200 jeweils bündig mit der Außenwandung des zu- geordneten Geräts abschließen können, können die optischen Schnittstellenelemente 142 bzw. 242 (bei einer Kopplung) des portablen elektronischen Geräts 100 an dem externen Basisgerät 200 in eine einander gegenüberliegende und unmittelbar anliegende Anordnung gebracht werden, Optional können beispielsweise auch optische Ein- und Auskoppelele- mente oder auch transparente Schutzelemente vorgesehen sein, die einen bündigen Ab- schluss mit der jeweiligen Außenwandung des portablen elektronischen Geräts 100 und/oder des externen Basisgeräts 200 vorsehen. Damit können die jeweiligen optischen Schnittstellenelemente 142 bzw. 242 bei einer Kopplung des portablen elektronischen Geräts 100 an dem externen Basisgerät 200 unmittelbar benachbart zueinander angeordnet werden.

Falls das optische Schnittstellenelement 142 des portablen elektronischen Geräts 100 und/oder das optische Schnittsteilenelement 242 des externen Basisgeräts 200 beispielsweise nicht bündig mit der Außenwandung des zugeordneten Geräts abschließt, d.h. einen entsprechenden Versatz zur Außenwandung aufweist, können nun die optischen Schnitt - stellenelcmente 1 42 und 242 bei einer Kopplung des portablen elektronischen Geräts 1 00 an dem externen Basisgerät 200 aber zumindest in einem Abstand von beispielsweise weniger als 1 cm (oder zumindest weniger als 2 oder 5 cm) gegenüberliegend zueinander angeordnet werden. Der Abstand ergibt sich dann aus dem jeweiligen Versatz der Schnittstel- lenelemente 142 bzw. 242 zur Außenwandung. Somit kann relativ einfach eine hochsichere Datenverbindung zwischen den beiden Geräten 100 und 200 hergestellt werden.

Anhand der nachfolgend dargestellten Figuren werden nun weitere alternative bzw. optionale Ausführungsformen und Funktionselemente bzw. Funktionseinheiten des portablen elektronischen Geräts 100 und auch des erfmdungsgemäßen externen Basisgeräts 200 und deren Funktionen dargestellt.

Fig. 2a-b zeigen nun in einer Prinzipdarstellung ein erfindungsgemäßes portables Gerät, wie z, B. ein portables, multimediafähiges Endgerät 100 mit den zugehörigen Funktions- einheilen.

Wie in Fig. 2a dargestellt ist, weist das portable Endgerät 100 wieder die Funktionseinrichtung 120 zum Bereitstellen der elektronischen Funktionalität, die optische bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 140 und die Energieversorgungseinrichtung 160 auf. Bei dem portablen muitimediafähigen Endgerät 1 00 kann die Funktionseinrichtung 1 20 ausgebildet sein, um Applikationen oder Dienste (Services) abzuarbeiten, auszuführen und/oder für eine Bedienperson bereitzustellen. Insbesondere kann die Funktionseinrichtung 120 optional eine oder mehrere weitere I/O-Schnittstellen (I/O = Input/Output) sowie Schnitt- stellen für die Interaktion mit einer Bedienperson integrieren. Dazu kann beispielsweise ein berührungsempfindliches Display (Touch Screen), eine Tastatur, eine Maus oder andere Eingabehilfen dienen. Die Datenübertragungseinrichtung 140 mit der Datenübertragungssteuereinrichtung 144 und dem optischen Schnittstellenelement 142 sind zum Einrichten einer optischen Datenverbindung mit einem externen Basisgerät 200 vorgesehen.

Wie in Fig. 2a ferner dargestellt ist, weist die Energieversorgungseinrichtung 160 eine Antennenanordnung 162 auf, die mit der Steuerschaltung 164 und optional direkt mit einer Ladeeinrichtung 166 für ein Ladungsspeicherelement 168 verbunden ist. Natürlich ist es gleichermaßen möglich, dass die Ladeeinrichtung 166 auch in die Steuerschaltung 1 64 integriert ist, so dass der Batterieladevorgang aus der Steuerschaltung 164 erfolgt.

Fig. 2b zeigt nun eine Übersicht der Funktionseinheiten des erfindungsgemäßen portablen elektronischen Geräts beispielsweise in Form eines portablen multimediafähigen Endgeräts 100. Die optische, bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 140 zur Leiterungebundenen, optischen Datenkommunikation mit dem externen Basisgerät 200 umfasst gemäß Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beispielsweise die als Spule ausgebildete Antennenanordnung 162. Die Steuerschaltung 164 weist nun beispielsweise einen Gleichrichter 163 zum Gleichrichten der an der Antennenanordnung 162 induzierten Spannung, die die Sendefrequenz fo des von dem externen Basisgerät 200 bereitgestellten Magnetfelds aufweist. Die von dem Gleichrichter bereitgestellte Gleichspannung kann nun von der Ladeschaltung 166 verwendet werden, um (falls erforderlich) das Ladungsspeicherelement 168, d. h. beispielsweise eine aufladbare Batterie oder einen Akkumulator, aufzuladen.

Die Modulator- und/oder Demod ul atoranord n un g 165 ist nun ferner vorgesehen, um aus dem von der Antenne erfassten Eingangssignal vorhandene Daten, z. B. von der Energiebereitstellungseinrichtung 220 des externen Basisgeräts 200 übermittelte Steuerinformationen zu demodulieren und der Steuereinheit 1 70 bzw. der Kommunikationseinrichtung 1 64 oder auch der (optionalen) übergeordneten Verarbeitungseinrichtung 122 zur Verfügung zu stellen. Die Steuereinheit 1 70 bzw. Kommunikationseinrichtung 164 ist nun wiederum in der Lage, beispielsweise ausgehend von dem Batteriezustand bzw. Ladezustand der aufladbaren Batterie 168 oder den Energieanforderungen des gesamten portablen elektronischen Geräts 100 Daten bzw. Steuerinformationen (die auf die Energieübertragung von dem Basisgerät 200 zu dem portablen elektronischen Gerät 100 bezogen sind) zu erzeugen. Die Modulatoreinrichtung ist nun ferner vorgesehen, die zu übertragenden Daten der Datenversorgungseinrichtung 160 zu modulieren und über eine optionale Ansteuerschaltung (nicht gezeigt in Fig. 2b) die Antenne so anzusteuern, um diese Daten bzw. Steuerinforma- tionen an die Energiebereitste! lungseinrichUing 220 des externen Basisgeräts 200 zu übertragen. Die integrierte Versorgungseinrichtung 1 60 des portablen elektronischen Geräts 100 ist nun vorgesehen, während des an die externe Basisstation 200 angekoppelten ZuStands beispielsweise al le Funktionselemente oder Baugruppen des portablen elektroni- sehen Geräts 100 mit Energie zu versorgen und, falls die Ankopplung zu dem externen Basisgerät 100 gelöst wird, die Energieversorgung des portablen elektronischen Geräts 100 dann (ohne Unterstützung des externen Basisgeräts 200) vollständig und möglichst unterbrechungsfrei aus der aufladbaren Batterie 168 vorzunehmen. Die optische, bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 140 des erfindungsgemäßen portablen elektronischen Geräts 100 umfasst beispielsweise einen optischen Transceiver 142, der beispielsweise in Form optischer Schnittstellenelemente bzw. optischer Sende/Empfangsdioden vorliegt. Der Begriff Transceiver soll eine bidirektionale Datenkommunikation mit der optischen, bidirektionalen Datenkommunikationseinrichtung 240 des externen Basisgeräts 200 verdeutlichen.

Dem optischen Transceiver 142 ist ferner eine Modulator/Demodulator-Einrichtung 143 zugeordnet, um die von dem optischen Transceiver 142 empfangenen Signale zu demodulieren und das Modulationssignal bzw. Basisbandsignal, d. h. das empfangene Sendesignal, zurückzugewinnen. Darüber hinaus weist die optische, bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 140 beispielsweise eine CDR-Einrichtung bzw. Pak ί rück gewi n nungseinri eh - tung 145 (CDR = C lock/Data Recovery) auf, um aus dem empfangenen Signal den Sendetakt fo des Senders 240 des externen Basisgeräts 200 zu bestimmen und damit das genaue Abtasten des Empfangssignals zu ermöglichen. Die Taktrückgewinnung kann auch erfor- derlich sein, um ein in der Gegenrichtung zurückgesendetes Signal zeitlich richtig auszurichten, d. h. zu synchronisieren. Die Taktrückgewinnung ist beispielsweise auf Empfängerseite notwendig, um die periodischen Abtastzeitpunkte des empfangenen Datenstroms zu ermitteln. Diese zeitliche genaue Ausrichtung ist erforderlich, um das digitale Empfangssignal richtig auswerten zu können, und um eine zu hohe Anzahl von Bitfehlem bei der Rückgewinnung des Empfangssignals zu vermeiden.

Optional können nun weitere I/O-Schnittstellen 147 (I/O = Input/Output-interface) bereitgestellt werden, um die von dem externen Basisgerät 200 erhaltenen Daten beispielsweise auf einer Benutzerschnittstelle darzustellen bzw. eine Applikation oder einen Service der Funktionseinrichtung 120 auszuführen bzw. mit Daten zu versorgen oder die in dem portablen elektronischen Gerät 1 00 generierten Daten an das externe Basisgerät 200 zu senden etc. Im folgenden wird nun anhand der Figuren 3a-c das portable elektronische Gerät 100 in Form eines portablen Datenspeichers beschrieben, wobei die Funktionseinrichtung 120 dabei ein Massenspeicherelement bzw. einen nicht-flüchtigen Speicher aufweist, um als elektronische Funktionalität Daten abzuspeichern und abgespeicherte Daten auf Anfrage wieder bereitzustellen.

Um Wiederholungen zu vermeiden, werden bereits im Vorhergehenden beschriebene Funktionselemente und Funktionseinheiten des portablen elektronischen Geräts 100, die gleichermaßen für einen portablen Datenspeicher 100 einsetzbar sind, nicht nochmals be- schrieben.

Wie in Fig. 3a dargestellt ist, weist der portable Datenspeicher 1 00 somit als Funktionseinrichtung 120 ein Massenspeicherelement zum Abspeichern von Daten und zum Bereitstellen der abgespeicherten Daten auf eine Anfrage hin auf. Die optische, bidirektionale Da- tenübertragungseinrichtung 140 ist entsprechend den im Vorhergehenden dargestellten Ausführungsbeispielen ausgeführt.

Die Energieversorgungseinrichtung 160 für den portablen Datenspeicher 1 00 unterscheidet sich nun zu den im Vorhergehenden dargestellten Ausfuhrungsbeispielen dahin gehend, dass für einen portablen Datenspeicher 1 00 im allgemeinen keine Wiederau fladbare Batterie erforderlich ist, da der portable Datenspeicher 100 lediglich während der Ankopplung an das externe Basisgerät 200 zum Abspeichern und auf Anfrage hin zum Bereitstellen von Daten vorgesehen ist. Daher ist die Energieversorgungseinrichtung 1 60 des portablen Datenspeichers 100 beispielsweise ausgebildet, um diesen nur während der Ankopplung an das externe Basisgerät 200 mit Energie zu versorgen, da lediglich während dieses Zeitraums ein Datenaustausch mit dem externen Basisgerät 200 bzw. einem damit verbundenen Peripheriegerät 300 (vgl . Fig. 1 b) erforderlich ist.

Im Folgenden werden nun anhand von Fig. 3b mögliche Funktionseinheiten des portablen Datenspeichers 100 dargestellt. Wie nun in Fig. 3b beispielhaft dargestellt ist, weist der portable Datenspeicher eine Einheit für die Energiegewinnung (d. h. die Energieversorgungseinrichtung 1 60), eine optische Datenübertragungseinheit (in Form der optischen, bidirektionalen Datenübertragungseinrichtung 140) und einen Funktionsblock in Form eines Speicherelements zum Abspeichern von Daten auf. Als Speicherelement kommen nicht-flüchtige Speicher wie z. B. ein Flash-Speicher, eine Festplatte, eine SSD-Festplatte (SSD = Solid State Disk), ein NVRAM mit zugehörigen Controllerschaltungen in Frage. Bezüglich des in Fig. 3b dargestellten funktionalen Aufbaus eines portablen Datenspeichers 100 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird deutlich, dass zu den bisher dargestellten Ausführungsbeispielen die Funktionseinrichtung 120 als nicht- flüchtiger Datenspeicher ausgebildet ist, und dass anstelle einer aufladbaren Batterie ein aufladbarer Kondensatorspeicher 1 68 in Form beispielsweise eines Überbrückungs- oder Kurzzeitenergie-Speichers (Stützkondensator) vorgesehen ist, dessen Funktion darin besteht, den portablen Datenspeicher bei einem (z. B. unbeabsichtigten) Entfernen von dem externen Basisgerät 200 in einen definierten Ruhezustand zu bringen. Dementsprechend ist die Ladeschaltung 1 60 lediglich auszubilden, um den Pufferkondensator auf einen vordefi- nierten Ladezustand zu bringen, so dass keine aufwändige Funktionalität hinsichtlich der Steuerung des Aufladevorgangs eines aufladbaren Batteriespeichers vorzusehen ist. Es ist lediglich erforderlich den Stützkondensator 168 mit Energie zu versorgen.

Der Pufferkondensator sollte somit ausreichend groß ausgelegt sein, um den portablen Da- tenspeicher 100 auch dann noch ausreichend lange mit Energie versorgen zu können, nachdem eine Ankopplung mit der externen Basisstation 200 beabsichtigt oder unbeabsichtigt beendet wurde, um beispielsweise einen Schreibvorgang von Daten in den Speicherbereich abzuschließen, oder im Falle der Verwendung einer Festplatte den Schreib/Lese-Kopf noch in eine definierte Ruheposition zu bringen. Insbesondere kann der Stützkondensator auch vorgesehen sein, um eine Überbrückung der Energieversorgung bei kurzzeitigen Spannungsänderungen oder Unterbrechungen der Energieversorgung von dem angekoppelten externen Basisgerät 200 vorzunehmen.

Wie nun in Fig. 3c beispielhaft dargestellt ist, kann bei dem erfindungsgemäßen portablen Datenspeicher 100 ferner ein l/O-Controllcr 130 zwischen der optischen, bidirektionalen

Datenübertragungseinrichtung 140 und dem Speicherelement 120 vorgesehen sein, der beispielsweise eines einer Vielzahl von möglichen Datenübertragungsprotokollen für das externe Basisgerät 200 oder ein damit verbundenes Peripheriegerät 300 bzw. dessen Betriebssystem emuliert. So kann also zwischen der optischen, bidirektionalen Datenübertra- gungseinrichtung 140 und dem Speicherblock 120 als weiterer Funktionsblock in die I/O- Steuerung (I/O-Controller) 130 integriert sein, die beispielsweise ein drahtgebundenes (USB, Ethernet, FireWire, SATA, eSATA) oder ein drahtloses (WLAN, Wireless USB, Bluetooth) Protokoll emuliert. Dadurch kann der portable Datenspeicher beispielsweise leichter über die vorhandenen, übergeordneten Protokoll schichten als Speichermedium im Betriebssystem beispielsweise des externen Basisgeräts 200 oder eines damit verbundenen Peripheriegeräts 300 erkannt und eingebunden werden. Die optische, bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 140 kann nun ausgebildet sein, um die Signalrate, mit der Daten aus dem Speicherblock ausgelesen oder diesem bereitgestellt werden, an die Größe und Schreibgeschwindigkeit des Speichermediums anzupassen. Darüber hinaus kann der portable Datenspeicher 100 optional I/O-Sclinittsteilen für eine Interaktion mit einer Bedienperson aufweisen, wie z. B. LEDs, ein Display, einen Taster oder eine Tastatur etc. Somit kann das portable elektronische Gerät 100 die Funktion eines komplett steckerlosen Datenspeichers, wie z. B. eines Speicher-Sticks oder einer portablen steckerlosen Festplatte, liefern. So kann ein solcher portabler Datenspeicher 100 dann einfach an einem externen Basisgerät 200 in einen bestimmten Kopplungs- oder Ablagebereich abgelegt werden, wobei dazu beispielsweise eine mechanische oder magnetische Fixierung vorgesehen sein kann. Über die drahtlose Energieübertragung von dem externen Basisgerät 200 wird der portable Datenspeicher 1 00 mit Energie für den aktiven Betrieb versorgt. Die optische Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über die optische, bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 140 wird für den Transfer von Daten (Lesen/Schreiben) verwendet. Wie auch bei den anderen dargestellten Ausführungsbeispieien kann die Einheit zur induktiven Energiegewinnung, d. h. die Energieversorgungseinrichtung 140, eine als Spule ausgebildete Antennenanordnung 162, d. h. eine Antennenspule mit oder ohne Spulenkern, ein Gleichrichter und eine Schaltung zur Spannungsstabilisierung aufweisen. Optional kann ferner eine zusätzliche Kommunikationseinheit 164 bzw. 170 angeordnet bzw. integriert sein, die die elektromagnetische Kopplung zwischen dem portablen Datenspeicher 1 00 und dem externen Basisgerät 200 ausnutzt, um Steuerinformationen, die beispielsweise auf die Energieübertragung von dem Basisgerät 200 an den portablen Datenspeicher 100 bezogen sind, and das externe Basisgerät 200 zu senden. Diese an das externe Basisgerät 200 übertragenen Steuerinformationen beziehen sich beispielsweise darauf, dass das von der exter- nen Basisstation bereitgestellte Magnetfeld an- bzw. eingeschaltet werden soll, ob eine ausreichende Versorgungsspannung in dem portablen Datenspeicher erreicht wird oder ob der portable Datenspeicher überhaupt aktiv ist.

Im Folgenden werden nun anhand der Figuren 4a-c weitere Ausführungsbei spiele und op- tionale Alternativen für Funktionseinheiten des erfindungsgemäßen Basisgeräts 1 00 zur Leiter-ungebundenen Energie- und Datenübertragung zu dem portablen elektronischen

Gerät 100 dargestellt.

Wie nun in Fig. 4a dargestellt ist, weist das externe Basisgerät 200 die Energiebereitstel- lungseinrichtung 220 zum Erzeugen eines Magnetfelds zur Energieversorgung des portablen elektronischen Geräts 1 00 mittels induktiver Kopplung aus dem erzeugten Magnetfeld, und eine optische, bidirektionale Datenkommunikationseinrichtung 240 zur Leiterungebundenen, optischen Datenkommunikation mit dem portablen elektronischen Gerät 100 auf. Insbesondere kann das externe Basisgerät 100 als sogenannte Docking-Station für ein portables, multimediafähiges Endgerät oder als Lese/Schreib-Station für einen portablen Datenspeicher eingesetzt werden. Wie nun in Fig. 4b dargestellt ist, weist die Energiebereitstellungseinrichtung 220 beispielsweise die Antenne 222, eine Treiberschaltung 225, einen Modulator/Demodulator

227 und eine Steuereinheit 229 auf. Die optische, bidirektionale Datenkommunikationseinrichtung 240 des externen Basisgeräts 200 weist beispielsweise wieder einen optischen Transceiver 242, einen Modulator/Demodulator 245, eine CDR-Schaltung 247 und optio- nal eine I/O-Schnittstelle (I/O-Interface) 249 auf.

Die drahtlose Ladevorrichtung 220 weist nun die Antennenanordnung 222 in Form einer

Antennenspule mit oder ohne Spulenkern, eine Treiberschaltung 225 für die Erzeugung der Trägerfrequenz f₀ und optional eine Kommunikationssystem 224 (mit der Steuereinheit 229) zur Übertragung von Steuerinformationen hinsichtlich der Energieversorgung des portablen elektronischen Geräts 100 auf. Das optional in die Energiebereitstellungseinrichtung implementierte Kommunikationssystem 224 kann unabhängig von der optischen Schnittstelle 242 direkt Daten mit der Energieversorgungseinrichtung (Ladeschaltung) im portablen elektronischen Gerät 100 austauschen, die beispielsweise auf ein Ein- /Ausschalten des bereitgestellten Magnetfeldes, auf eine Prüfung des Ladezustands, oder eine ausreichende Versorgungsspannung in dem portablen elektronischen Gerät 100 bezogen sind.

Dem optischen Transceiver 242 ist die Modulator/Demodulator-Einrichtung 245 zugeord- net, um die von dem optischen Transceiver 242 empfangenen Signale zu demodulieren und das Basisbandsignal, d. h. das empfangene Sendesignal, zurück Zugewinnen. Darüber hinaus weist die optische, bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 240 beispielsweise die CD -Einrichtung bzw. Takirückgewinnungseinrichtung 247 (CDR = Clock/Data Recovery) auf, um aus dem empfangenen Signal den Sendetakt fo des Senders 160 des portablen elektronischen Geräts 100, zu bestimmen und damit das genaue Abtasten des Empfangssignals zu ermöglichen.

Das externe Basisgerät 200 kann nun beispielsweise mit einem optionalen Peripheriegerät

300 verbunden sein. Alternativ kann das externe Basisgerät 200 selbst Bestandteil eines Peripheriegeräts ζ. B. eines PCs (PC = Personal Computer) oder Notebooks sein. Das externe Basisgerät 200, das beispielsweise als eine Docking-Station oder als eine Lese/Schreib-Station ausgebildet ist, enthält somit eine drahtlose Ladeanordnung in Form der Energiebereitstellungseinrichtung 220 sowie eine optische Datenschnittstelle in Form der optischen, bidirektionalen Datenkommunikationseinrichtung 240, Zusätzlich kann an dem externen Basisgerät 200 eine Anordnung zur mechanischen oder magnetischen Fixierung des portablen elektronischen Geräts 100 integriert bzw. vorgesehen sein, mittels der eine sichere Ankopphing zu Leiter-ungebundenen Energie- und Datenübertragung zwischen dem externen Basisgerät 200 und dem portablen elektronischen Gerät 1 00 ermöglicht wird. Diese Fixierungseinrichtung kann nun beispielsweise so ausgestaltet sein, dass das portable elektronische Gerät in einer vorgegebenen Position (z.B. vertauschungssicher) an dem externen Basisgerät angeordnet bzw. fixiert werden kann, so dass eine optimale magnetische Ankopplung der beiden Antennenanordnungen 162 bzw. 222 und ferner eine möglichst optimale Ankopplung der beiden optischen Schnittstellen 142 bzw, 242 des portablen e- lektroni ehen Geräts 100 und des externen Basisgeräts 200 zueinander ermöglicht wird.

Ferner kann die Fixierungseinrichtung ausgelegt sein, um beispielsweise (begrenzte) mechanische Einflüsse, z. B. Vibrationen, leichte Stöße usw. zu dämpfen oder aufzunehmen, so dass auch bei einer gewissen mechanischen Beanspruchung keine Versetzung zwischen dem portablen elektronischen Gerät 100 und des externen Basisgeräts 200 auftritt und damit weiterhin eine effiziente und sichere Leiter-ungebundene Energie- und Datenübertragung zwischen den beiden Geräten gewährleistet werden kann und nicht zu einer Unterbrechung der Energie- und/oder Datenübertragung zwischen den beiden Geräten führen sollte.

Die optische, bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 240 zur Leiter-ungebundenen, optischen Datenkommunikation mit dem portablen elektronischen Gerät 100 weist also den optischen Transceiver 242, eine Frontend-Schaltung mit Modulator/Demodulator 245, Takt und Datenrückgewinnung 247 (CDR) und optional einer I/OSchnittstelle 249 für die Anbindung an ein Peripheriegerät 300 auf. So stellen beispielsweise typische Anwcn- dungsfelder des erfindungsgemäßen Basisgeräts die Anbindung eines Mobiltelefons oder einer Kamera an einen Computer dar. Die Funktionseinheiten führen dabei wieder die bereits im vorhergehenden anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschriebenen Funktionen aus.

Wie nun in Fig. 4c dargestellt ist, kann das externe Basisgerät 200 auch die Funktion eines Port-Replikators unterstützen bzw. bereitstellen. Als Port-Replikator wird eine Anordnung bezeichnet, bei der weitere Anschlüsse bzw. Schnittstellen separat zur Verfügung gestellt werden, so dass an einem Ausgang des externen Basisgeräts 200 weitere verschiedene Peripheriegeräte 300-n angebunden und auch wieder davon getrennt werden können. Somit können beispielsweise als weitere Peripheriegeräte eine Computermaus, ein Drucker, ein USB-Port, ein Monitor, eine weitere externe Festplatte, ein Scanner, weitere 1/0- Schnittstellen, eine Tastatur etc angebunden werden. Wenn also das erfindungsgemäße externe Basisgerät 200 die Funktionalität eines Port-Replikators unterstützt bzw. bereitstellt, kann /,. B. ein Notebook oder ein Mobiltelefon (Smartphone bzw. jedes portable multimediafähige Endgerät) mit verschiedenen Peripheriegeräten, wie z. B. einer Tastatur oder Maus, einem Bildschirm, einer oder mehrerer externen Festplatten, einem Drucker, einem Scanner etc. verbunden werden oder die Anzahl der verfügbaren I/O-Schnittstellen kann erweitert werden. Die zwischen dem externen Basisgerät 200 und dem portablen e- lektronischen Gerät 100 (seriell) transferierten Daten können durch eine Signalsteuerung bzw. einen Multiplexer 250 auf die einzelnen weiteren Geräte bzw. Schnittstellen verteilt werden.

Bezug nehmend auf Fig. 5a-b werden nun weitere alternative und optionale Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen portablen elektronischen Geräts 100 und des externen Basisge- räts 200 dargestellt.

Wie nun in Fig. 5a dargestellt ist, kann die Energieversorgungseinrichtung 1 60 des portablen elektronischen Geräts 100 eine Mehrzahl von Antennenanordnungen 162-n zur Energieaufnahme mittels induktiver Kopplung aus dem von dem externen Basisgerät 100 be- reitgestellten Magnetfeld aufweisen. Die Energieversorgungseinrichtung 160 kann nun eine Steuerungsfunktionalität aufweisen, um je nach Energiebedarf des portablen elektronischen Geräts 100 einzelne Antennenanordnungen 162-1/2/3/4 der Mehrzahl von Antennenanordnungen 162-n zur Energieaufnahme zu der Energieversorgungseinrichtung 160 selektiv zuzuschalten oder von derselben zu trennen. Insbesondere kann die Energiever- so rgun gsei n ri ch tun g 160 ausgebildet sein, um diejenige Antennenanordnung oder auch mehrere Antennenanordnungen aus der Gesamtzahl von Antennenanordnungen 162-n zu ermitteln, die gegenüber zumindest einer der anderen Antennenanordnungen eine erhöhten Kopplungsgrad bzw. den höchsten Kopplungsgrad mit dem von dem externen Basisgerät 200 bereitgestellten Magnetfeld aufweist, und um diese Antennenanordnungfen) mit dem erhöhten Kopplungsgrad zur Energieaufnahme mittels induktiver Kopplung aus dem von dem externen Basisgerät 200 bereitgestellten Magnetfeld zu der Energieversorgungseinrichtung 160 zuzuschalten.

Optional kann nun ferner das externe Basisgerät 200 eine Mehrzahl von Antennenanord- nungen 222-n zum Erzeugen des Magnetfelds zur Energieversorgung des portablen elektronischen Geräts 1 00 aufweisen. Dabei kann die Energiebereitstellungseinrichtung 220 eine Steuerungsfunktionalität aufweisen, um je nach Energiebedarf des portablen elektronischen Geräts 100 einzelne Antennenanordnungen 222- 1/2/3/4 der Mehrzahl von Anten- nenanordnungen 222-n zur Energieversorgung zu der Energiebereitstellungseinrichtung 220 selektiv zuzuschalten oder von derselben zu trennen. Ferner kann die Energiebereitstellungseinrichtung 220 ausgebildet sein, um diejenige Antennenanordnung oder mehrere Antennenanordnungen der Gesamtzahl von Antennenanordnungen 222-n zu ermitteln, die gegenüber zumindest einer der anderen Antennenanordnungen einen erhöhten Kopplungsgrad mit der Antennenanordnung 162 des portablen elektronischen Geräts 100 aufweist, wobei die Energiebereitstellungseinrichtung 220 ferner ausgebildet ist, die Antennenan- ordnung(en) mit dem erhöhten Kopplungsgrad zum Erzeugen eines Magnetfelds zu der Antennenanordnung 222 selektiv zuzuschalten oder auch wieder zu trennen.

Erfindungsgemäß können somit mehrere beispielsweise parallel angeordnete Antennenspu- len der Antennenanordnung 222 die übertragene Leistung zwischen dem externen Basisgerät 200 und dem portablen elektronischen Gerät 1 00 an den jeweiligen Energiebedarf des portablen elektronischen Geräts 100 anpassen, indem beispielsweise jeweils einzelne An- tennenanordnungen 162-n in dem portablen elektronischen Gerät 100 und einzelne Antennenanordnungen 222-n in dem externen Basisgerät 200 zu der jeweiligen Antennenanordnung 162 bzw. 222 selektiv zugeschaltet oder davon getrennt werden, um den jeweiligen Energiebedarf zwischen den beiden Geräten möglichst effizient zu bedienen. Die Antennenanordnungen 162-n können also in dem portablen elektronischen Gerät 100 so angeordnet sein, dass das Gerät in verschiedenen Positionen an dem externen Basisgerät 200 angeordnet, in dasselbe eingesteckt oder angekoppelt werden kann, um das Aufladen der aufladbaren Batterie bzw. die Stromversorgung des externen Geräts zu ermöglichen. Über eine Detektorschaltung (nicht gezeigt in Fig. 5a), die beispielsweise an den einzelnen Antennenanordnungen den jeweiligen Wert der induzierten Spannung und damit indirekt den Kopplungsgrad bestimmt, kann beispielsweise immer diejenige Antennenanordnung 1 62 aktiviert werden, die zur Energieübertragung zwischen dem externen Basisgerät 200 und dem portablen elektronischen Gerät 100 eingesetzt werden kann. Wie nun ferner in Fig. 5b dargestellt ist, kann die optische Datenübertragungseinrichtung 140 des portablen elektronischen Geräts 1 00 eine Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen 142-n zum Einrichten einer Leiter-ungebundenen optischen Datenübertragung mit dem externen Basisgerät 200 aufweisen. Der optischen Datenübertragungseinrichtung

140 kann ferner eine Steuerungseinrichtung 144 zugeordnet sein, die ausgebildet ist, um je nach Bandbreitebedarf für die Kommunikation zwischen dem portablen elektronischen Gerät 1 00 und dem externen Basisgerät 200 einzelne optische Schnittstellenelemente der Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen 222-n für die Datenübertragung zu der optischen Datenübertragungseinrichtung 1 40 zu aktivieren oder zu deaktivieren. Wenn nun beispielsweise die Funktionseinrichtung 120 eine Mehrzahl von elektronischen Funktionalitäten, d, h. Applikationen oder Services, aufweist, ausführt oder bereitstellt, kann nun ferner die Steuerschaltung 1 64 der Energieversorgungseinrichtung 1 60 diese Funktion ausüben, um jeweils einem optischen Schnittstellenelement 162 der Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen 162-n diejenige Datenkommunikation mit dem externen Basisgerät 100 zuzuordnen (falls das externe Basisgerät 200 entsprechende optische Schnittsellenelemente 222 aufweist), so dass einem optischen Schnittstellenelement 162 oder einer Gruppe von optischen Schnittstellenelementen jeweils die einer elektronischen Funktionalität der Funktionseinrichtung 1 20 zugehörige Datenkommunikation zugeordnet ist. Ferner kann die Steuerschaltung 164 der Energieversorgungseinrichtung 160 des portablen elektronischen Geräts 100 ausgebildet sein, um das optische Schnittstellenelement oder die optischen Schnittstellenelemente aus der Mehrzahl der optischen Schnittstellenelemente 162-n zu ermitteln, die bei einer Kopplung des portablen elektronischen Geräts 100 mit dem externen Basisgerät 200 eine Leiter-ungebundene, optische Kommunikationsverbindung mit dem externen Basisgerät 200 aufbauen können.

Gleichermaßen kann die optische, bidirektionale Datenkommunikationseinrichtung 240 des Basisgeräts 200 eine Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen 222-n zur Ein- richtung einer Leiter-ungebundenen, bidirektionalen, optischen Datenkommunikation mit dem portablen elektronischen Gerät 100 aufweisen. Dabei kann der optischen Datenkommunikationseinrichtung 240 eine Steuerungsschaltung 244 zugeordnet sein, die ausgebildet ist, um je nach Bandbreitebedarf für die Kommunikation zwischen dem Basisgerät 200 und dem portablen elektronischen Gerät 100 einzelne optische Schnittstellenelemente 222 aus der Mehrzahl von optischen Schnittstellenelemente 222-n für die Datenübertragung in der optischen Datenübertragungseinrichtung 240 zu aktivieren oder zu deaktivieren. Ferner kann die Steuerungsschaltung 244 ausgebildet sein, um einem optischen Schnittstellenelement der Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen 222-n die einer elektronischen Funktionalität des portablen elektronischen Geräts 100 zugehörige Datenkommunikation mit dem portablen elektronischen Gerät 100 zuzuordnen.

Außerdem kann die Steuerungsschaltung 244 ausgebildet sein, um das optische Schnittstellenelement oder mehrere optische Schnittstellenelemente aus der Gesamtzahl von verfügbaren optischen Schnittstellenelementen 222-n zu ermitteln, das bei einer Kopplung des Basisgeräts 200 mit dem portablen elektronischen Gerät 100 überhaupt eine optische, Leiter-ungebundene Kommunikationsverbindung mit dem portablen elektronischen Gerät 100 aufbauen kann. Zusammenfassend kann somit bezüglich Fig. 5b dargestellt werden, dass sowohl an dem externen Basisgerät 200 (Docking-Station) als auch am portablen elektronischen Gerät 100 jeweils eine oder mehrere zusätzliche optische Schnittstellenelemente angeordnet bzw. integriert sein können. Einerseits kann so die Bandbreite durch eine Parallel isierung der optischen Schnittstellenelemente auf mehrere G Bit/s erhöht werden. Die Daten werden dazu im jeweiligen Sender auf einzelne Kanäle aufgeteilt, gleichzeitig übertragen und im jeweiligen Empfänger an die einzelnen Applikationen weitergeleitet. Die Daten müssen dann nicht in einem langsameren Zeitmultiplexerverfahren übertragen werden. Die einzelnen optischen Schnittstellen können je nach Datenübertragungsbedarf und z.B. unter Zu- Ordnung zu einer Applikation selektiv zugeschaltet werden.

Andererseits kann das portable elektronische Gerät mittels einer daran vorgesehenen mechanischen Anordnung und beispielsweise einem entsprechenden mechanischen Gegenstück an dem externen Basisgerät 200 das portable elektronische Gerät 100 in verschiede- nen (aber vordefinierten) Positionen an das externe Basisgerät 200 angekoppelt werden und mit dem externen Basisgerät kommunizieren. Mit Hilfe einer Detektorschaltung (nicht gezeigt in Fig. 5b), die beispielsweise mit den optischen Schnittstelienelementen 142-2 bzw. 222-2 implementiert sein kann, wird immer diejenige optische Schnittstelle oder diejenigen optischen Schnittstellen aktiviert, die mit dem externen Basisgerät eine Verbin- dung auftauen können.

In Fig. 6 ist nun eine Anordnung dargestellt, bei der das portable elektronische Gerät 100 eine Mehrzahl von Gruppen A - D aus zumindest einer optischen, bidirektionalen Datenübertragungseinrichtung 140 und zumindest einer Energieversorgungseinrichtung 1 60 auf- weist, die gruppenweise jeweils an einer oder mehreren Seitenflächen des portablen elektronischen Geräts 1 00 angeordnet sind.

So können beispielsweise die Gruppen A - D aus Datenübertragungseinrichtung 140 und Energieversorgungseinrichtung 160 jeweils symmetrisch an dem portablen elektronischen Gerät 1 00 angeordnet sein, so dass bei einem beliebigen Anordnen des portablen elektronischen Geräts in einer (bereits oben beschriebenen) Fixierungseinrichtung an dem externen Basisgerät 200 jeweils eine Leiter-ungebundene Energie- und Datenübertragung zwischen dem portablen elektronischen Gerät 100 und dem externen Basisgerät 200 eingerichtet werden kann.

So können beispielsweise an einer, mehreren oder allen Seitenflächen des portablen elektronischen Geräts 1 00 an vorgegebenen Positionen eine oder mehrere Gruppen aus einer Energieversorgungseinrichtung 140 und einer optischen, bidirektionalen Datenübertra- gungseinrichtung 160 so vorgesehen sein, um eine Leiter-ungebundene Energie- und Datenübertragung mit dem externen Basisgerät 200 einrichten zu können, Gleichermaßen können an dem externen Basisgerät 200 mehrere "Steckplätze", die beispielsweise durch spezielle Fixierungseinrichtungen vorgegeben sind, für mehrere portable elektronische Geräte 100 vorgesehen werden.

Dabei können beispielsweise die jeweiligen Fixierungselemente an dem externen Basisgerät 200 so ausgebildet sein, um entweder für ein spezielles portables elektronisches Gerät

100 kompatibel zu sein bzw. nur dieses aufnehmen zu können, oder jegliche mit entspre- chenden Gegenstücken zu der Fixierungseinrichtung versehene portable elektronische Geräte 100 aufnehmen zu können.

Bezüglich der vorhergehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen portablen elektronischen Geräts 100 sollte deutlich werden, dass das portable elektronische Gerät 100 bei- spielsweise für die optische, bidirektionale Datenübertragungseinrichtung 140 und die E- nergieversorgungseinrichtung 160 bzw. zu deren Ansteuerung und Koordination jeweils eine eigene Steuerungseinrichtung 144 bzw. 164 oder optional auch eine gemeinsame ü- bergeordnete Steuerungseinrichtung 122 (vgl. Fig. l ) aufweisen kann. So kann beispielsweise die optionale (übergeordnete) Verarbeitungseinrichtung 122 die Koordination und/oder Steuerung der Funktion der Funktionseinrichtung 120, der optischen, bidirektionalen Datenübertragungseinrichtung 140 und/oder der Energieversorgungseinrichtung 160 übernehmen.

Das gleiche gilt für das externe Basisgerät 200, bei dem zur Ansteuerung und Koordination der Energiebereitstellungseinrichtung 220 und der optischen, bidirektionalen Datenkom- munikationseinrichtung 240 jeweils eine eigene Steuerungseinrichtung 224 bzw. 244 oder optional auch eine gemeinsame übergeordnete Steuerungseinrichtung 260 (vgl. Fig. l ) vorgesehen sein kann. Im Nachfolgenden wird bezugnehmend auf Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Verfahren 700 zum Ankoppeln eines portablen elektronischen Geräts 100 an ein externes Basisgerät 200 beschrieben. Dabei wird zunächst in einem ersten Schritt 710 ein in einem Ankoppelbereich des externen Basisgeräts 200 vorhandenes portables elektronisches Geräts 100 ermittelt, woraufhin in einem weiteren Schritt 720 eine Leiter-ungebundene Energie- und Da- tenübertragung zwischen dem portablen elektronischen Gerät 100 und dem externen Basisgerät 200 eingerichtet wird. Erfindungsgemäß kann eine Antennenanordnung aus einer Mehrzahl von Antennenanordnungen 162-n des portablen elektronischen Geräts 100 ermittelt werden, die gegenüber zumindest einer der anderen Antennenanordnungen einen er- höhten Kopplungsgrad mit dem von dem externen Basisgerät 200 bereitgestellten Magnetfeld aufweist, die Antennenanordnung mit dem erhöhten Kopplungsgrad zur Energieaufnahme mitteis induktiver Kopplung aus dem von dem externen Basisgerät bereitgestellten Magnetfeld zugeschaltet werden kann,

Ferner kann ein optischen Schnittstellenelement aus einer Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen des portablen elektronischen Geräts ermittelt werden, das bei einer Kopplung des portablen elektronischen Geräts mit dem externen Basisgerät eine Leiterungebundene, optische Kommunikationsverbindung mit dem externen Basisgerät aufbauen kann.

Ferner kann eine Antennenanordnung aus einer Mehrzahl von Antennenanordnungen des externen Basisgeräts ermittelt werden, die gegenüber zumindest einer der anderen Antennenanordnungen einen erhöhten Kopplungsgrad mit dem portablen elektronischen Gerät aufweist, wobei dann die Antennenanordnung mit dem erhöhten Kopplungsgrad zum Erzeugen eines Magnetfelds zur Energieversorgung des portablen elektronischen Geräts zu der Energiebereitstellungseinrichtung zugeschaltet werden kann. Schließlieh kann ein optisches Schnittstellenelement aus einer Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen des externen Basisgeräts ermittelt werden, das bei einer Kopplung des Basisgeräts mit einem portablen elektronischen Gerät eine optische, Leiter-ungebundene Kommunikationsverbindung mit dem portablen elektronischen Gerät aufbauen kann.

Somit ist es entsprechend dem erfindungsgemäßen Konzept zur Leiter-ungebundenen E- nergie- und Datenübertragung zwischen einem portablen elektronischen Gerät und einem externen Basisgerät möglich, dass zur Verbesserung des Schutzgrades sowohl des portablen elektronischen Geräts als auch des externen Basisgeräts gegenüber Umgebungseinflüssen keine aufwendigen Speziailösungen eingesetzt werden müssen, so dass das erfindungsgemäße Konzept eine erhöhte Lebensdauer und ein sehr einfaches Handling entsprechender Geräte liefert. Insbesondere können Anpassungen für spezielle Anwendungen in der Industrie, Medizintechnik oder Konsumer-Elektronik mit einem relativ geringen Aufwand unter Beibehaltung des gesamten Funk ti onsum fangs und ohne spezielle Schutzmaßnahmen realisiert werden. Die im Vorhergehenden erfindungsgemäßen steckerlosen Ansätze für portable Endgeräte und zugeordnete externe Basisgeräte für eine Leiterungebundene Energie- und Datenübertragung ermöglichen somit die Realisierung sehr robuster, staub- und wasserdichter Geräte für ein einfaches Handling durch die jeweilige Bedienperson. Dies wird durch die erfindungsgemäße Umsetzung einer drahtlosen Daten- und Energieübertragung ermöglicht. Neben der äußerst robusten und anwenderfreundlichen Implementierung portabler elektronischer Endgeräte und zugehöriger Basisstation wird darüber hinaus ein hocheffizientes System hinsichtlich der erreichbaren Datenübertragungsraten mit hohen Nettodatenraten erreicht. Diese hohen Datenraten werden insbesondere den heutigen Anforderungen an Datenraten im GBit/s-Bereich bei portablen Speicher-Sticks, Festplatten und Doeking- Stationen, z, B. mit der Anbindung von HD-Bildschirmen, externen Festplatten oder Kameras, ohne Weiteres gerecht. Neben der Bereitstellung einer hohen Datenrate wird ferner ein drahtloser Ansatz für die Energieübertragung realisiert, da nur durch die Kombination aus Leiter- ungebundener Daten- und Energieübertragung ein sehr robustes, steckerloses, portables Endgerät mit verbesserten Bedienungseigenschaften bereitgestellt und insbesondere auf für noch zu erschließende Anwendungsfelder jeweils relativ unaufwendig ange- passt werden kann.

Obwohl manche Aspekte der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit Vorrichtun- gen beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung entsprechender Verfahren darstellen, sodass ein Funktionsblock oder ein Element einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu steilen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Funktionsblocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.

Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammen wir- ken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Sende-/Empfangsverfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einem digitalen Signalprozessor derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.

Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden. manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein fei d program m i erbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Patentansprüche

Portables elektronisches Gerät (100), mit folgenden Merkmalen: einer Funktionseinrichtung (120) zum Bereitstellen einer elektronischen Funktionalität; einer optischen Datenübertragungseinrichtung ( 140) zur Leiter-ungebundenen, optischen Datenkommunikation mit einem externen Basisgerät; und einer Energieversorgungseinrichtung ( 160) zur Energieaufnahme mittels induktiver Kopplung aus einem von dem externen Basisgerät (200) abgestrahlten Magnetfeld und zur Versorgung der Funktionseinrichtung ( 120) und der Datenübertragungseinrichtung ( 140) mit Energie basierend auf der aus dem externen Magnetfeld entnommenen Energie.

Portables elektronisches Gerät nach Anspruch 1 , wobei die Energieversorgungseinrichtung (160) ein aufladbares Ladungsspeicherelement (168) aufweist und ferner ausgebildet ist, um das aufladbare Ladungsspeicherelement (168) basierend auf der aus dem externen Magnetfeld entnommenen Energie aufzuladen.

Portables elektronisches Gerät nach Anspruch 2, wobei die Energieversorgungseinrichtung (1 60) ausgebildet ist, um die Funktionseinrichtung ( 120) mit Energie aus dem au tlad baren Ladungsspeicherelement ( 168) zu versorgen, wenn das portable elektronische Gerät ( 100) von dem Basisgerät (200) entkoppelt ist.

Portables elektronisches Gerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Ladungsspeicherelement ( 198) als eine aufladbare Batterie oder als ein aufladbarer Kondensatorspeicher ausgebildet ist.

Portables elektronisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieversorgungseinrichtung (160) eine Kommunikationseinrichtung ( 164) aufweist, die ausgebildet ist, um einen Datenaustausch von auf die Energieübertragung von dem Basisgerät bezogene Daten mit dem Basisgerät auszuführen.

6. Portables elektronisches Gerät nach Anspruch 5, wobei die auf die Energieübertragung bezogenen Daten Steuerinformationen für das das externe Magnetfeld erzeugende Basisgerät zur Bereitstellung des externen Magnetfelds aufweisen,

7. Portables elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Kommunikationseinheit (164) ausgebildet ist, um den Datenaustausch der auf die Energieübertragung bezogenen Daten mittels einer Lastmodulation durchzuführen.

8. Portables elektronisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieversorgungseinrichtung (160) eine Antennenanordnung (162) oder eine Mehrzahl von Antennenanordnungen (162-n) zur Energieaufnahme mittels induktiver Kopplung aus dem von dem externen Basis gerät (200) bereitgestellten Magnetfeld aufweist,

9. Portables elektronisches Gerät nach Anspruch 8, wobei der Energieversorgungseinrichtung (160) eine Steuerungseinrichtung ( 1 64) zugeordnet ist, die ausgebi ldet ist, um je nach Energiebedarf des portablen elektronischen Geräts einzelne Antennenanordnungen der Mehrzahl von Antennenanordnungen zur Energieaufnahme zu der Energieversorgungseinrichtung zuzuschalten oder von derselben zu trennen,

10. Portables elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Steuerungseinrichtung (164) ausgebildet ist, um die Antennenanordnung der Mehrzahl von Antennenanordnungen zu ermitteln, die gegenüber zumindest einer der anderen Antennenanordnungen einen erhöhten Kopplungsgrad mit dem von dem externen Basisgerät bereitgestellten Magnetfeld aufweist, und die ferner ausgebildet ist, die Antennenanordnung mit dem erhöhten Kopplungsgrad zur Energieaufnahme mittels induktiver Kopplung aus dem von dem externen Basisgerät bereitgestellten Magnetfeld zu der Energieversorgungseinrichtung zuzuschalten.

1 1. Portables elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Mehrzahl von Antennenanordnungen zur Energieaufnahme an einer oder an mehreren Seitenflächen des portablen elektronischen Geräts (1 00) verteilt angeordnet sind.

12. Portables elektronisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Datenübertragungseinrichtung (140) ein optisches Schnittstellenelement (142) oder eine Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen ( 142-n) zum Einrichten einer Leiter-ungebundenen, optischen Datenübertragung mit dem externen Basisgerät (200) aufweist.

13. Portables elektronisches Gerät nach Anspruch 12, wobei der optischen Datenübertragungseinrichtung (140) eine Kommunikationssteuerungseinrichtung ( 144) zugeordnet ist, die ausgebildet ist, um je nach Bandbreitebedarf für die Kommunikation zwischen dem portablen elektronischen Gerät und dem externen Basisgerät einzelne optische Schnittstellenelemente der Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen für die Datenübertragung zu der optischen Datenübertragungseinrichtung zu aktivieren oder zu deaktivieren.

14. Portables elektronisches Gerät nach Anspruch 12 oder 1 3, wobei die Funktionseinrichtung (120) eine Mehrzahl von elektronischen Funktionalitäten aufweist, wobei die ommunikationssteuerungseinrichtung ausgebildet ist, um einem optischen Schnittstellenelement der Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen die einer elektronischen Funktionalität der Funktionseinrichtung zugehörige Datenkommunikation mit dem externen Basisgerät zuzuordnen.

15. Portables elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 3 oder 14, wobei die Kommunikationssteuerungseinrichtung (144) ferner ausgebildet ist, um das optische Schnittstellenelement der Mehrzahl der optischen Schnittstellenelemente zu ermitteln, das bei einer Kopplung des portablen elektronischen Geräts mit dem externen Basisgerät eine Leiter-ungebundene, optische Kommunikationsverbindung mit dem externen Basisgerät aufbauen kann.

16. Portables elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das optische Schnittstellenelement ( 142) oder die Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen ( 142-n) ausgebildet sind, um die Leiter-ungebundene, optische Datenübertragung zu dem externen Basisgerät im Infrarotbereich durchzuführen.

17. Portables elektronisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als Mobiltelefon, Notebook, Tablet-PC, E-Reader oder Digitalkamera ausgebildet ist, wobei die Funktionseinrichtung ausgebildet ist, um als elektronische Funktionalität eine Applikation oder einen Dienst auszuführen.

1 8. Portables elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, das als portabler Datenspeicher ausgebildet ist, wobei die Funktionseinrichtung ein Massenspeicher- dement aufweist, um als elektronische Funktionalität Daten abzuspeichern und auf Anfrage wieder bereitzustellen.

19. Portables elektronisches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, das als Telemo- nitoringgerät zur Personen- oder Patientenüberwachung ausgebildet ist, wobei die Funktionseinrichtung ausgebildet ist, um als elektrische Funktionalität medizinische oder physiologische Personen- oder Patientendaten zu erfassen, und um die erfass- ten Daten auszuwerten oder die erfassten Daten an das externe Basisgerät oder an eines damit schnittstellenmäßig verbundenes Peripheriegerät zur Auswertung bereitzustellen.

20. Portables elektronisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das gegenüber gasförmigen oder flüssigen Umgebungseinflüssen vollständig hermetisch verkapselt ist.

21 . Portables elektronisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weitere Datenschnittstellen und/oder eine Interaktionsschnittstelle für eine Bedienperson aufweist.

22. Basisgerät (200) zur Energie- und Datenübertragung zu einem portablen elektronischen Gerät ( 100), mit folgenden Merkmalen: einer Energiebereitstellungseinrichtung (220) zum Erzeugen eines Magnetfelds zur Energieversorgung des portablen elektronischen Geräts (100) mittels induktiver Kopplung aus dem erzeugten Magnetfeld; und einer optischen, bidirektionalen Datenkommunikationseinrichtung (240) zur Leiterungebundenen, optischen Datenkommunikation mit dem portablen elektronischen Gerät (100).

23. Basisgerät nach Anspruch 22, wobei die Energiebereitstellungseinrichtung (220) eine Basiskommunikationseinrichtung (224) aufweist, die ausgebildet ist, um einen Datenaustausch von auf die Energieübertragung von dem Basisgerät (200) zu dem portablen elektronischen Gerät (1 00) bezogenen Daten mit dem portablen elektronischen Gerät (100) durchzuführen.

24. Basisgerät nach Anspruch 22 oder 23, wobei die Energiebereitstellungseinrichtung (220) eine Antennenanordnung (222) oder eine Mehrzahl von Antennenanordnun- gen (222-n) zum Erzeugen des Magnetfelds zur Energieversorgung des portablen elektronischen Geräts mittels induktiver Kopplung aus dem erzeugten Magnetfeld aufweist.

Basisgerät nach Anspruch 24, wobei der Energiebereitstellungseinrichtimg (220) eine Antennenanordnungssteuerungseinrichtung (224) zugeordnet ist, die ausgebildet ist, um je nach Energiebedarf des portablen elektronischen Geräts einzelne Antennenanordnungen der Mehrzahl von Antennenanordnungen zur Energieversorgung zu der Energiebereitstellungseinrichtung zuzuschalten oder von derselben zu trennen.

Basisgerät nach einem der Ansprüche 24 oder 25, wobei die Antennenanordnungs- steuerun gsei nr i ch tu n g (224) ausgebildet ist, um die Antennenanordnung der Mehrzahl von Antennenanordnungen zu ermitteln, die gegenüber zumindest einer der anderen Antennenanordnungen einen erhöhten Kopplungsgrad mit dem portablen elektronischen Gerät aufweist, und die ferner ausgebildet ist, die Antennenanordnung mit dem erhöhten Kopplungsgrad zum Erzeugen eines Magnetfelds zur Energieversorgung des portablen elektronischen Geräts zu der Energiebereitstellungseinrichtung zuzuschalten.

Basisgerät nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei die optische, bidirektionale Datenkommunikationseinrichtung (220) ein optisches Schnittstellenelement (242) oder eine Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen (242-n) zum Einrichten einer Leiter-ungebundenen, bidirektionalen, optischen Datenkommunikation mit dem portablen elektronischen Gerät aufweist.

Basisgerät nach Ansprach 27, wobei der optischen Datenkommunikationseinrichtung (240) eine Kommunikat ionssteuerungseinrichtung (244) zugeordnet ist, die ausgebildet ist, um je nach Bandbreitebedarf für die Kommunikation zwischen dem Basisgerät und dem portablen elektronischen Gerät einzelne optische Schnittstellenelemente der Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen für die Datenübertragung zu der optischen Datenübertragungseinrichtung zu aktivieren oder zu deaktivieren. 29, Basisgerät nach einem der Ansprüche 27 oder 28, wobei die Kommunikationssteue- rungseinrichtung (244) ausgebildet ist, um einem optischen Schnittstellenelement der Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen die einer elektronischen Funk- tionalität des portablen elektronischen Geräts zugehörige Datenkommunikation mit dem portablen elektronischen Gerät zuzuordnen.

Basisgerät nach Anspruch 28 oder 29, wobei die Kommuni kationssteuerungsein- richtung (244) ferner ausgebildet ist, um das optische Schnittstellenelement der Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen zu ermitteln, das bei einer Kopplung des Basisgeräts mit einem portablen elektronischen Gerät eine optische, Leiter-ungebundene Kommunikationsverbindung mit dem portablen elektronischen Gerät aufbauen kann.

Basisgerät nach einem der Ansprüche 27 bis 30, wobei das optische Schnittstellenelement (242) oder die Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen ( 242-n) ausgebildet sind, um eine optische, Leiter-ungebundene Datenübertragung im Infrarotbereich durchzuführen.

Basisgerät nach einem der Ansprüche 22 bis 31 , ferner mit folgenden Merkmalen: einer Fixierungseinrichtung zur Fixierung und/oder Arretierung des portablen elektronischen Geräts in einer vorgegebenen, zur Energie- und Datenübertragung ausgerichteten Position an dem Basisgerät.

Basisgerät nach Anspruch 32, wobei die Fixierungseinrichtung mechanische und/oder magnetische Fixierungselemente aufweist.

Basisgerät nach einem der Ansprüche 22 bis 33, ferner mit folgenden Merkmalen: einem Port-Replikator zur Bereitstellung einer Mehrzahl von Datenschnittstellen für eine Mehrzahl von Peripheriegeräten.

Basisgerät nach Ansprach 34, wobei der Port-Replikator eine Signalverarbeitungseinrichtung und/oder eine Multiplexeranordnung zur schnittstellenmäßigen Datenverbindung mit der Mehrzahl von Peripheriegeräten aufweist.

Basisgerät nach einem der Ansprüche 22 bis 35, ferner mit folgenden Merkmalen: einer Steuerungseinrichtung (260; 224, 244) zum Ansteuern der Energiebereitstellungseinrichtung (220) und der Datenkommunikationseinrichtung (240).

37. Portables multimediafähiges Endgerät ( 1 00), mit folgenden Merkmalen: einer Funktionseinrichtung (120) zum Bereitstellen einer Applikation oder eines Dienstes; einer optischen, bidirektionalen Datenübertragungseinrichtung (140) zur Leiterungebundenen, optischen Datenkommunikation mit einem externen Basisgerät; und einer Energieversorgungseinrichtung (160) zur Energieaufnahme mittels induktiver Kopplung aus einem von dem externen Basisgerät abgestrahlten Magnetfeld und zur Versorgung der Funktionseinrichtung und der Datenübertragungseinrichtung mit Energie basierend auf der aus dem externen Magnetfeld entnommenen Energie; wobei die Energieversorgungseinrichtung ein aufladbares Ladungsspeicherelement (168) aufweist und ferner ausgebildet ist, um das aufladbare Ladungsspeicherelement basierend auf der aus dem externen Magnetfeld entnommenen Energie aufzuladen.

38. Portables multimediafähiges Endgerät nach Anspruch 37, wobei das Ladungsspeicherelement (168) als eine aufladbare Batterie ausgebildet ist, und wobei die Energieversorgungseinrichtung ausgebildet ist, um die Funktionseinrichtung mit Energie aus dem aufladbaren Ladungsspeicherelement zu versorgen, wenn das portable e- lektronische Gerät von dem Basisgerät entkoppelt ist.

39. Portabler Datenspeicher ( 100), mit folgenden Merkmalen: einer Funktionseinrichtung (120) mit einem nicht-flüchtigen Speicherelernent, zum Bereitstellen einer elektronischen Funktionalität in Form des Abspeicherns von Daten und des Bereitstellens von abgespeicherten Daten auf eine Anfrage hin; einer optischen, bidirektionalen Datenübertragungseinrichtung ( 140) zur Leiter- ungebundenen, optischen Datenkomm un i k ai i on mit einem externen Basisgerät; und einer Energieversorgungseinrichtung (160) zur Energieaufnahme mittels induktiver Kopplung aus einem von dem externen Basisgerät abgestrahlten Magnetfeld und zur Versorgung der Funktionseinrichtung und der Datenübertragungseinrichtung mit Energie basierend auf der aus dem externen Magnetfeld entnommenen Energie; wobei die Energieversorgungseinrichtung ein aufladbares Ladungsspeicherelement ( 168) aufweist und ferner ausgebildet ist, um das auf! ad bare Ladungsspeicherelement basierend auf der aus dem externen Magnetfeld entnommenen Energie aufzuladen.

Portables elektronisches Gerät nach Anspruch 39, wobei das Ladungsspeicherelement ( 168) als ein aufladbarer Kondensatorspeicher in Form eines Überbrückungs- oder Kurzzeitenergiespeichers ausgebildet ist, und wobei die Energieversorgungseinrichtung ausgebildet ist, um die Funktionseinrichtung mit Energie aus dem aufladbaren Ladungsspeicherelement zu versorgen, wenn das portable elektronische Gerät von dem Basisgerät entkoppelt ist.

Verwendung des Basisgeräts nach einem der Ansprüche 22 bis 36 zur Herstellung einer Leiter-ungebundenen Energie- und Datenübertragungsverbindung mit dem portablen Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 21 .

Verwendung nach Ansprach 41 , wobei das Basisgerät eine Datenverbindung zwischen einem schnittstel lenmäßig gekoppelten Peripheriegerät und dem portablen e- lektroni sehen Gerät herstellt,

Verfahren zum Ankoppeln eines portablen elektronischen Geräts an ein externes Basisgerät mit folgenden Schritten:

Ermitteln eines in einem Ankoppelbereich des externen Basisgeräts (200) vorhandenen portablen elektronischen Geräts (1 00);

Einrichten einer Leiter-ungebundenen Energie- und Datenübertragung zwischen dem portablen elektronischen Gerät und dem externen Basisgerät,

Verfahren nach Anspruch 43, ferner mit folgenden Schritten:

Ermitteln einer Antennenanordnung aus einer Mehrzahl von Antennenanordnungen des portablen elektronischen Geräts, die gegenüber zumindest einer der anderen Antennenanordnungen einen erhöhten Kopplungsgrad mit dem von dem externen Basisgerät bereitgestellten Magnetfeld aufweist, und Zuschalten der Antennenanordnung mit dem erhöhten Kopplungsgrad zur Energieaufnahme mittels induktiver Kopplung aus dem von dem externen Basisgerät bereitgestellten Magnetfeld.

Verfahren nach Anspruch 43 oder 44, ferner mit folgendem Schritt;

Ermitteln eines optischen Schnittstellenelements einer Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen, das bei einer Kopplung des portablen elektronischen Geräts mit dem externen Basisgerät eine Leiter-ungebundene, optische Kommunikationsverbindung mit dem externen Basisgerät auftauen kann.

Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 45, ferner mit folgenden Schritten:

Ermitteln einer Antennenanordnung aus einer Mehrzahl von Antennenanordnungen des externen Basisgeräts, die gegenüber zumindest einer der anderen Antennenanordnungen einen erhöhten Kopplungsgrad mit dem portablen elektronischen Gerät aufweist, und

Zuschalten der Antennenanordnung mit dem erhöhten Kopplungsgrad zum Erzeugen eines Magnetfelds zur Energieversorgung des portablen elektronischen Geräts zu der Energiebereitstellungseinrichtung.

Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 46, ferner mit folgendem Schritt:

Ermitteln eines optischen Schnittstellenelements aus einer Mehrzahl von optischen Schnittstellenelementen des externen Basisgeräts, das bei einer Kopplung des Basisgeräts mit einem portablen elektronischen Gerät eine optische, Leiter- ungebundene Kommunikationsverbindung mit dem portablen elektronischen Gerät aufbauen kann.