AT515401A1

AT515401A1 - Abschirmelement zum Anbringen auf einem Gegenstand

Info

Publication number: AT515401A1
Application number: ATA50077/2014A
Authority: AT
Original assignee: Seibersdorf Labor Gmbh
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2015-08-15
Also published as: US9836689B2; AT515401B1; US20160350641A1; WO2015113087A1; EP3103068A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abschirmelement (2) zum Anbringen auf einem, insbesondere flachen, Gegenstand (1), vorzugsweise einer Chipkarte, der einen Grundkörper (10), einen RFID- oder NFC-Transponder umfassend einen Transponderchip (11) sowie eine an den RFID- oder NFC-Transponderchip (11) angeschlossene spulenförmige Übertragungsantenne (12) aufweist, wobei das Abschirmelement (2) einen Träger (21) aus elektrisch nicht leitfähigem Material umfasst, und wobei der Träger (21) eine geschlossene oder schließbare Leiterbahn (22) aufweist, die bei Anliegen des Abschirmelementes (2) am Gegenstand (1) die von einem externen Lesegerät erzeugten und auf die Übertragungsantenne (12) des RFID- oder NFC-Transponderchips (11) gerichteten elektromagnetischen Felder abschirmt.

Description

Abschirmelement zum Anbringen auf einem Gegenstand

Die Erfindung betrifft ein Abschirmelement zur Anbringen an einem, insbesondere NFC-fähigen, Gegenstand zur Verhinderung einer Funk-Datenübertragung. Als Gegenstand kann in diesem Zusammenhang jeder beliebige Gegenstand angesehen werden, in den theoretisch ein RFID/NFC-Transponder verbaut werden kann, wie insbesondere Chipkarten und Reisepässe. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf diese Art von Gegenständen beschränkt, sondern funktioniert mit allen unterschiedlichen Arten von Gegenständen mit einem RFID/NFC-Transponder.

Im Zuge der Verbreitung der RFID- bzw. NFC-Technologie und deren Anwendungen im Massenmarkt verbreiten sich auch immer mehr Kontaktlos-SmartCards, wie z.B. Scheckoder Kreditkarten, auf denen sensible personenbezogene Daten gespeichert sind, beispielsweise Gesundheitskarte, Reisepass, Führerschein, etc., bzw. die eine bargeldlose Zahlung an entsprechenden NFC-Terminals im Einzelhandel ermöglichen, wie z.B. „Paypass“ in Österreich. Mittels entsprechenden Lesegeräten bzw. Leseterminals können Daten von diesen Karten kontaktlos bis zu Entfernungen von ca. 5 cm ausgelesen werden. Mit entsprechend stärkeren Lesegeräten, die zwar nicht Standard-konform aber durchaus leicht realisierbar sind, ist es jedoch bei Betrugsabsicht auch möglich, wesentlich größere Lesereichweiten zu erzielen.

Aus diesem Grund werden von Datenschutzorganisationen zunehmend mehr Bedenken bezüglich der Gefährdung des Datenschutzes bzw. möglichen finanziellen Schadens durch unberechtigtes bzw. unbeabsichtigtes Auslesen solcher Karten geäußert.

Um unberechtigte bzw. unbeabsichtigte Datenzugriffe auf derartige Smartcards zu verhindern, sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Abschirmungen, insbesondere in Form von Schutzhüllen, bekannt.

Derartige Schutzhüllen beinhalten typischer Weise zumindest eine Metallschicht, die sich bei in die Hülle eingesteckter Karte flächig in unmittelbarer Nähe zur Karte befindet. Dadurch werden von externen von Lesegeräten erzeugten Magnetfeldern, die typischerweise eine Frequenz von 13,56 MHz aufweisen, Wirbelströme in der Metallschicht induziert, die gemäß dem Induktionsgesetz das Leserfeld soweit schwächen, dass ein Datenzugriff auf die Karte unterdrückt wird. Allen gegenwärtig am Markt befindlichen derartigen Produkten ist gemeinsam, dass die RFID-/NFC-Karte in eine Hülle gesteckt werden muss, um die gewünschte Abschirmwirkung zu erzielen, was für manche Anwendungen in der Praxis Nachteile mit sich bringt.

Soll die drahtlose Funktionalität der Chipkarte tatsächlich zur Verfügung gestellt werden, ist es bei manchen bekannten Abschirmungen erforderlich, die Karte für kontaktlose Transaktion aus der Abschirmung zu entnehmen. Auch andere nicht drahtlose Transaktionen mit der Chipkarte wie etwa die Verwendung des Magnetstreifens oder das bloße Vorzeigen der Karte erfordern das Herausnehmen der Karte aus der Abschirmung bzw. aus der Hülle.

Zudem wird die Gesamtgröße bzw. Gesamtdicke der Chipkarte bei manchen aus dem Stand der Technik bekannten Abschirmungen durch die Hülle erheblich vergrößert. Es ist nicht mehr möglich, die Chipkarte entsprechend ihrer eigentlichen Funktion, z.B. als Bankomatkarte zu verwenden, da die Chipkarte mit der Abschirmung nicht in den Einzug des Lesegeräts passt und zudem die Kontaktstellen oder der Magnetstreifen für das Lesegerät nicht zugänglich sind. Darüber hinaus werden Chipkarten durch die Hülle um einen Faktor 3-10 dicker und finden in vielen üblichen Geldbörsen keinen Platz mehr.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach herzustellendes Abschirmelement zur Verfügung zu stellen, das eine wirksame Abschirmung ermöglicht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, die einige der vorstehend genannten Einzelprobleme lösen, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Abschirmelement der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ein Abschirmelement zum Anbringen auf einem, insbesondere flachen, Gegenstand, vorzugsweise einer Chipkarte vorgesehen, der einen Grundkörper, einen RFID- oder NFC-Transponder umfassend einen Transponderchip sowie eine an den RFID- oder NFC-Transponderchip angeschlossene spulenförmige Übertragungsantenne aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Abschirmelement einen Träger aus elektrisch nicht leitfähigem Material umfasst, wobei der Träger eine geschlossene oder schließbare Leiterbahn aufweist, die bei Anliegen des Abschirmelementes am Gegenstand die von einem externen Lesegerät erzeugten und auf die Übertragungsantenne des RFID- oder NFC-Transponderchips gerichteten elektromagnetischen Felder abschirmt.

Eine vorteilhafte Anordnung der Antenne mit verbesserter Abschirmwirkung sieht vor, dass der Träger als Folie ausgebildet ist, wobei die Leiterbahn insbesondere auf die Folie aufgebracht, aufgedruckt oder aufgedampft ist oder in der Folie integriert ist, und - wobei die Folie vorzugsweise als Klebefolie ausgebildet ist, die auf den Grundkörper des Gegenstands aufklebbar ist, und/oder - wobei die Gesamtdicke der Folie vorzugsweise kleiner als 0.5 mm ist.

Eine geringe Dicke einer Gesamtanordnung umfassend einen Gegenstand und ein Abschirmelement sieht vor, dass der Träger als Folie ausgebildet ist, wobei die Leiterbahn insbesondere auf die Folie aufgebracht, aufgedruckt oder aufgedampft ist oder in der Folie integriert ist, und - wobei die Folie vorzugsweise als Klebefolie ausgebildet ist, die auf den Grundkörper des Gegenstands aufklebbar ist, und/oder - wobei die Gesamtdicke der Folie vorzugsweise kleiner als 0.5 mm ist.

Eine bevorzugte Anpassung an den abzuschirmenden Gegenstand sieht vor, dass dass die Leiterbahn, insbesondere ausschließlich, im äußeren Umfangsbereich des Trägers angeordnet ist und/oder dass der Träger die Form des Gegenstands aufweist.

Die Abschirmwirkung wird weiter verbessert, wenn die Leiterbahn als durchgehende Leiterschleife ausgebildet ist, die insbesondere einen ohmschen Widerstand von höchstens 5 Ohm aufweist.

Eine Ausführungsform einer Leiterbahn, die mit geringer Metallfläche auskommt, sieht vor, dass die Leiterbahn die Form einer Antenne mit einer order mehreren Windungen aufweist, die insbesondere bei Anliegen des Abschirmelements am Gegenstand höchstens 5 mm von der Übertragungsantenne des Gegenstands entfernt ist.

Eine Anordnung, die eine Abschirmung weiter verbessert, sieht vor, dass die Leiterbahn die Form einer Antenne aufweist, die bei Anliegen des Abschirmelements am Gegenstand entlang der Übertragungsantenne des Gegenstands verläuft.

Eine zusätzliche Verbesserung der Abschirmwirkung wird erreicht, wenn die Antenne in Form einer Spule mit mindestens einer Windung ausgebildet ist, die entlang des Außenbereichs des Trägers verläuft.

Eine einfache Möglichkeit, die drahtlose Kommunikation rasch zu aktivieren sieht vor, dass die die spulenförmige Antenne bildende Leiterbahn in einem Ausgangszustand in sich geschlossen ist und über einen Unterbrecherschalter unterbrechbar ist.

Zu diesem Zweck kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Öffner insbesondere als Tastschalter oder als temperaturabhängiger Widerstand mit positiven Temperaturkoeffizienten ausgebildet ist.

Eine alternative wirksame Abschirmung kann erreicht werden, indem die spulenförmige Antenne Teil eines resonanten Schwingkreises, umfassend die spulenförmige Antenne sowie zumindest einen Kondensator, ist.

Bei Anwendungen im RFID/NFC-Bereich kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Resonanzfrequenz des Schwingkreises unterhalb von 50 MHz, insbesondere unterhalb von 10 MHz liegt.

Eine einfache Verstimmung des Schwingkreises kann erreicht werden, indem der Schwingkreis zumindest einen Schalter aufweist, der derart angeordnet ist, dass beim Betätigen des Schalters ein Element des Schwingkreises kurzgeschlossen oder unwirksam gemacht wird, oder ein weiteres Element des Schwingkreises, insbesondere ein weiterer Kondensator, Widerstand oder eine weitere Spule, den Schwingkreis hinzugeschalten wird, sodass sich die Resonanzfrequenz um mindestens 10% ändert.

Eine einfache Aktivschaltung mittels elektronischer Ansteuerung kann erreicht werden, indem der oder die Schalter durch einen elektronischen Schalter, insbesondere einen Feldeffekttransistor, ausgebildet ist.

Eine Aktivschaltung durch Berührung kann erreicht werden, indem ein, insbesondere kapazitiver, Berührungssensor vorgesehen ist, der bei Detektion einer Berührung den elektronischen Schalter schließt oder öffnet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Abschirmelements, die eine einfache Handhabung sowie einen mechanischen Schutz des Gegenstands ermöglicht, sieht vor, dass - dass der Grundkörper einen Behälter für den Gegenstand aufweist oder dass das Abschirmelement mit einem Behälter verbunden ist, insbesondere mit diesem verklebt oder in den Behälter integriert ist.

Zusätzlich kann zur Erreichung einer verbesserten Abschirmung vorgesehen sein, dass die Leiterbahn derart am Behälter angeordnet ist, dass für den Fall, dass sich der Gegenstand im Behälter befindet, eine drahtlose Kommunikation zwischen dem RFID-oder NFC-Transponder des Gegenstandes durch die Leiterbahn des Abschirmelements wirksam unterdrückt wird.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Behälter in Form einer Hülle oder eines Etuis ausgebildet ist.

Besonders vorteilhaft ist eine Kombination, wobei das Abschirmelement am Gegenstand anliegt und insbesondere mit diesem verklebt oder in den Gegenstand integriert ist.

Ein vorteilhaftes Abschalten der Abschirmung bzw. eine Aktivierung des Gegenstands sieht vor, dass der Schwingkreis derart abgestimmt ist, dass sich bei Anliegen des Abschirmelements am Trägergegenstand eine gemeinsame Resonanzfrequenz des Schwingkreises und des RFID- oder NFC-Transponders mitsamt Übertragungsantenne einstellt, die sich um mindestens 1 %, insbesondere 3 %, von der Systemfrequenz des RFID-Transponders unterscheidet, wobei die Systemfrequenz des RFID-Transponders, und die Übertragungsfrequenz des externen Lesegerätes, insbesondere bei 13,56 MHz, liegt.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungsfiguren näher dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen ersten abzuschirmenden Gegenstand. Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Abschirmelement. Fig. 3 zeigt das von einem externen RFID-bzw. NFC-Lesegerät ausgehende und auf den Gegenstand gerichtete Magnetfeld BT ohne Abschirmeffekt. Fig. 4 zeigt das durch das Abschirmelement erzeugte Gegenfeld Bw. Fig. 5 zeigt das resultierende Feld aus den in Fig. 3 und 4 dargestellten Feldern. Fig. 6 zeigt ein alternatives Abschirmelement aufgebracht auf dem in Fig. 1 dargestellten Gegenstand. Fig. 7 zeigt schematisch das Schaltverhalten der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 8 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform eines Abschirmelements mit zwei Kondensatoren. Fig. 9 zeigt ein Abschirmelement, das einen Behälter für den Gegenstand aufweist. Fig. 10 und Fig. 11 zeigen schematisch eine Ausführungsformen des Abschirmelements, bei dem die Abschirmung mittels Berührung aufgehoben werden kann. In Fig. 12 ist ein

Ersatzschaltbild des in Fig. 10 dargestellten Abschirmelements und einer Chipkarte dargestellt, die einen Transponder mit einer Antenne und einem Transponderchip zeigt. Fig. 13 zeigt die Resonanzfähigkeit des in Fig. 12 gezeigten Systems in Abhängigkeit von der Frequenz.

In Fig. 1 ist eine Chipkarte 1 dargestellt, die einen Grundkörper 10 aufweist. Im Grundkörper 10 sind ein RFID- oder NFC-Transponderchip 11 sowie eine an diesen angeschlossene, spulenförmige Übertragungsantenne 12 angeordnet, die gemeinsam einen Transponder bilden. Darüber hinaus weist die Chipkarte 1 weitere Funktionen auf und verfügt über einen nicht dargestellten Magnetstreifen sowie über ein elektrisches Kontaktfeld für die Verwendung zur kontaktbehafteten Datenübertragung, wie beispielsweise bei einer Bankomatkarte. Die Chipkarte 1 verfügt über keine auf ihr befindliche Spannungsversorgung und bezieht die für ihren Betrieb notwendige Energie aus dem von einem Lesegerät erstellten elektromagnetischen Feld. Die Datenübertragung von der Chipkarte lauf das Lesegerät erfolgt vorzugsweise über Lastmodulation, sodass von der Chipkarte 1 als rein passiver Bauteil mit geringer Pufferkapazität realisiert werden kann.

In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Abschirmelement 2 dargestellt, das einen Träger 21 aus elektrisch nicht leitfähigem Material umfasst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Träger als Folie 21a ausgebildet, auf der eine Leiterbahn 22 aufgedruckt ist. Die Leiterbahn 22 besteht aus elektrisch leitfähigem Material, wobei der ohmsche Gesamtwiderstand entlang der Leiterbahn 22 im vorliegenden Ausführungsbeispiel 5 Q aufweist. Es ist selbstverständlich auch möglich, Leiterbahnen 22 auszubilden, die einen geringeren Widerstand aufweisen. Alternativ zum Aufdrucken von Leiterbahnen 22 auf die Folie 21a ist es selbstverständlich auch möglich, die Leiterbahnen 22 auf die Folie 21a aufzudampfen, mittels Ätztechnik aus einer Metallbeschichtung der Folie 21a zu realisieren oder in die Folie 21a zu integrieren. Um ein gutes Anhaften der Folie 21 auf dem Gegenstand 1 zu erreichen, ist die Folie 21a als Klebefolie ausgebildet. Die Klebefolie kann derart auf die Chipkarte 1 aufgebracht werden, dass sich die Umfangskante der Klebefolie 21a mit der Umfangskante der Chipkarte 1 deckt. In manchen Fällen ist es auch möglich, die Leiterbahn 22 am Träger 21 so anzuordnen, dass die von der Leiterbahn 22 umschlungene Fläche deutlich kleiner, insbesondere nur halb so groß ist, wie die von der Übertragungsantenne 12 umschlungenen Fläche In solchen Fällen ist die Abschirmwirkung weniger stark, es können jedoch kleinere Abschirmelemente 2 erstellt werden.

Die Gesamtdicke der Folie 21a weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Dicke von 0,48 mm auf. Folien sind selbstverständlich auch in geringerer Dicke herzustellen, was für die Abschirmwirkung des Abschirmelements 2 keinen Unterschied macht.

Auf dem Träger 21, 21a ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine geschlossene Leiterbahn 22 angeordnet, die bei Anliegen des Abschirmelements 2 am Gegenstand 1 elektromagnetische Felder abschirmt, die von einem nicht dargestellten externen Lesegerät auf die Übertragungsantenne des RFID- oder NFC-Transponders 11 der Chipkarte 1 gerichtet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft ein Teil der Leiterbahn 22 exakt parallel zu den Windungen der spulenförmigen Übertragungsantenne 12. Daneben weist die Leiterbahn 22 auch zusätzliche Kurzschlussteilstücke auf, die -wie die umfangsseitig verlaufende Leiterbahn 22 - zu einem Unterbrecherschalter 23 geführt sind. Die in Fig. 2 dargestellten zusätzlichen Kurzschlussteilstücke sind für die meisten praktischen Ausführungsformen des Gegenstandes 1 nicht notwendig, und die gewünschte Abschirmwirkung wird allein durch den außen umlaufenden Teil der Leiterbahn 22 bewirkt. Für besondere Ausführungsformen von Gegenständen 1 können die in Fig. 2 dargestellten zusätzlichen Kurzschlussteilstücke die Abschirmwirkung jedoch verbessern. Alternativ kann die Leiterbahn 22 auch als spulenförmige Antenne 22a (Fig. 6) ausgeführt sein. Der Unterbrecherschalter 23 ist im Normalzustand geschlossen, d.h. die an den Unterbrecherschalter 23 angeschlossenen Enden der spulenförmigen Antenne 22a bzw. Leiterbahn 22 sind im Ausgangszustand kurzgeschlossen. Bei Betätigung des Unterbrecherschalters 23 kann die Leiterschleife 22 jedoch unterbrochen werden, wodurch die abschirmende Wirkung des Abschirmelements 2 aufgehoben wird.

Alternativ kann bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform auch vorgesehen sein, dass der Unterbrecherschalter 23 als Tastschalter oder als temperaturabhängiger Widerstand mit positiven Temperaturkoeffizienten ausgebildet ist.

In den Fig. 3 bis 5 ist die abschirmende Wirkung des Abschirmelements 2 näher dargestellt. Fig. 3 zeigt das von einem nicht dargestellten externen RFID- oder NFC-Lesegerät erzeugte und auf den Gegenstand bzw. die Chipkarte 1 gerichtete Magnetfeld BT ohne den auftretenden Abschirmeffekt. Dieser Zustand kann hergestellt werden, wenn die Leiterbahn 22 des Abschirmelements 2 durch den Unterbrecherschalter 23 unterbrochen ist. In diesem Zustand kann das Magnetfeld BT ungehindert die Übertragungsantenne durchsetzen, wodurch eine Datenkommunikation zwischen dem Transponder, umfassend den Transponderchip 11 und die Übertragungsantenne 12, und einem externen RFID- oder NFC-Lesegerät ermöglicht wird.

In Fig. 4 ist das Gegenfeld Bw dargestellt, das sich ergibt, wenn die Leiterbahn 22 oder Antenne 22a geschlossen ist. Je geringer der Abstand zwischen der Leiterbahn 22 und der Übertragungsantenne 12 ist, desto größer ist auch die Abschirmwirkung des Abschirmelements 2. Grundsätzlich sollte bei Anliegen des Abschirmelements 2 am Gegenstand 1 die Leiterbahn 22 von der Übertragungsantenne 12 höchstens 5 mm entfernt sein.

In Fig. 5 ist das resultierende Feld dargestellt, das sich als Summe des in Fig. 3 dargestellten, extern erregten Felds und des in Fig. 4 dargestellten, durch das Abschirmelement 2 erzeugten Gegenfelds Bw ergibt. Da niemals eine vollständige Abschirmung erreicht werden kann, ist dieses Feld Bres niemals gleich 0. Es bleibt jedoch ein sehr geringes Restfeld, mit dem eine Datenkommunikation nicht möglich ist.

Wird der in Fig. 2 dargestellte Unterbrecherschalter 23 betätigt, so ist das in Fig. 4 dargestellte Gegenfeld nicht vorhanden und eine Datenkommunikation kann über das extern angeregte Feld Bres = BT ermöglicht werden.

Eine alternative Ausführungsform, die in Fig. 6 dargestellt ist, weist eine Spulenantenne 22a als Leiterbahn auf. Aus der Physik ist bekannt, dass zwei Schwingkreise, die bei separater Betrachtung die Resonanzfrequenzen wi bzw. w2 aufweisen, bei enger magnetischer Verkopplung eine gemeinsame Resonanzfrequenz w0 besitzen, die kleiner ist als fi und auch kleiner ist als f2, d.h. es gilt f0<fiund f0<f2.

Die Spulenantenne 22, 22a des in Fig. 6 dargestellten Abschirmelements 2 ist, wie in Fig. 7 dargestellt, parallel geschaltet zu einem Tastschalter 242 sowie zu einer als Plattenkondensator ausgebildeten Kapazität 241. Im vorliegenden Fall wird durch diese konkrete Anordnung ein Schwingkreis 24 ausgebildet, dessen Resonanzfrequenz derart gewählt ist, dass bei Anliegen des Abschirmelementes 2 am Gegenstand 1, bei geöffnetem Schalter 241 die resultierende Resonanzfrequenz der Kombination bestehend aus dem Abschirmelement 2 und dem Gegenstand 1 so weit von der Systemfrequenz des RFID- bzw. NFC-Transponders von typischer Weise 13,56 MHz abweicht, dass keine Datenkommunikation mit einem externen RFID- bzw. NFC-Lesegerät möglich ist. Wie in Fig. 6 dargestellt, weist das Abschirmelement 2 einen Träger 21 in Form einer Folie 21a auf. Diese Folie 21a wird auf die Chipkarte 1 aufgeklebt.

Ist der Schalter 242 geöffnet, liegt die durch die Kapazität 241 sowie die Spulenantenne 22a vorgegebene Resonanzfrequenz des am Abschirmelement 2 ausgebildeten

Schwingkreises 24 in einem Bereich unterhalb von 50 MHz, insbesondere unterhalb von 10 MHz, wodurch auch die resultierende Resonanzfrequenz der Kombination bestehend aus dem Abschirmelement 2 und dem Gegenstand 1 ausreichend weit unterhalb der Systemfrequenz des RFID- bzw. NFC-Transponders liegt, sodass keine Datenkommunikation zwischen dem Transponder und einem externen RFID- oder NFC-Lesegerät möglich ist. Wird der Schalter 242 geschlossen, so ändert sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 24 und liegt in einem Bereich, der nicht dazu geeignet ist, die resultierende Resonanzfrequenz der Kombination bestehend aus dem Abschirmelement 2 und dem Gegenstand 1 ausreichend weit von der Systemfrequenz des RFID- bzw. NFC-Transponders wegzubewegen, wodurch eine Datenkommunikation zwischen dem RFID- oder NFC-Transponder in der Chipkarte 1 und einem externen Lesegerät möglich wird.

Eine alternative Ausführungsform eines Schwingkreises ist in Fig. 8 nur schematisch dargestellt. Der in Fig. 8 dargestellte Schwingkreis 24 weist die Antenne 22a, dargestellt in Form einer Spule 22a, sowie zwei Kondensatoren 241a, 241b auf. Der erste Kondensator 241a ist parallel zur Spule 22a geschalten. Der zweite Kondensator 241b ist in Serie mit dem Schalter 242 geschalten. Die Serienschaltung umfassend den zweiten Kondensator 241b und den Schalter 242 ist parallel zur Spule 22a geschalten. Beide Kondensatoren 241a, 241b sind auf der Folie 21 in Form von zwei einander gegenüberliegenden Leiterschichten ausgebildet.

Grundsätzlich reicht es aus, dass der Schwingkreis 24 einen Schalter 242 aufweist, der so angeordnet ist, dass bei der Betätigung des Schalters 242, d.h. beim Öffnen oder Schließen des Schalters 242, ein Element des Schwingkreises 24 kurzgeschlossen oder unwirksam gemacht wird, oder dass ein weiteres Element, wie etwa ein Kondensator, ein Widerstand oder eine weitere Spule, dem Schwingkreis 24 hinzugeschaltet werden, und sich dadurch die Resonanzfrequenz ändert. In manchen Fällen reicht eine Änderung der Resonanzfrequenz um etwa 10% aus, um die Abschirmungswirkung des Abschirmelements 2 verschwinden zu lassen und eine Datenkommunikation mit einem externen Lesegerät zu ermöglichen.

In Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung näher dargestellt, bei der der Träger 21 die Form eines Behälters für den Gegenstand 1 aufweist. Alternativ kann das Abschirmelement 2 oder dessen Träger 21 auch mit dem Behälter verbunden, insbesondere mit diesem verklebt oder in diesen integriert, sein. Wie auch bei den in den Fig. 2 und 6 dargestellten Abschirmelementen, befindet sich im äußeren Umfangsbereich eine Leiterbahn 22, die in Form einer Spulenantenne 22a ausgebildet ist. Aufgrund der speziellen Ausbildung des Trägerkörpers als Behälter kann eine Chipkarte 1 in den Träger 21 des Abschirmelements 2 eingeschoben werden. Die Abschirmwirkung ist dabei identisch mit der in Fig. 6 oder der in Fig. 2 dargestellten Abschirmung ausgebildet. Auch die sich durch die Abschirmung ergebenden, magnetischen Felder entsprechen den in den Fig. 3 bis 5 dargestellten magnetischen Feldern. Die Leiterbahn 22 ist in diesem Fall derart am Behälter angeordnet, dass für den Fall, dass sich der Gegenstand 1 im Behälter befindet, eine drahtlose Kommunikation zwischen dem RFID- oder NFC-Transponder des Gegenstands 1 und einem nicht dargestellten externen RFID- oder NFC-Lesegerät aufgrund der Anordnung des Abschirmelements 2, insbesondere von dessen Leiterbahn 22, wirksam unterdrückt wird. Üblicherweise werden Abschirmelemente 2, die einen Behälter für den Gegenstand 1 aufweisen, in Form von Hüllen oder Etuis gefertigt. In solchen lassen sich insbesondere Chipkarten 1 bequem in Geldbörsen transportieren.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 10 dargestellt. In Fig. 10 ist ein Abschirmelement 2 dargestellt, bei dem die Abschirmung mittels Berührung eines auf dem Abschirmelements 2 angeordneten Berührungssensors 245 umfassend zwei Elektroden 246a, 246b und eine Detektionseinheit 247 aufgehoben werden kann. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform, die im Übrigen der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform entspricht, ist der Schalter 242 durch einen elektronischen Schalter, im vorliegenden Fall durch einen Feldeffekttransistor realisiert. Weiters sind im Innenbereich der Folie 21a die beiden Elektroden 246a, 246b des Berührungssensors 245 nebeneinander liegend angeordnet. Berührt beispielsweise ein menschlicher Finger die Elektroden 246a, 246b oder kommt dieser in den Bereich der Elektroden 246a, 246b, kann dies von der Detektionseinheit 247 detektiert werden. Die Detektionseinheit bezieht die zu ihrem Betrieb erforderliche Energie von der Spulenantenne 22a bzw. dem mit der Spulenantenne 22a verketteten Feld. Bei Detektion einer Berührung steuert die Detektionseinheit 247 den elektronischen Schalter 242 an, der die Kapazität 241a; CT kurzschließt und damit die Resonanzfrequenz des aus der Spulenantenne 22a und der Kapazität CT gebildeten Schwingkreises verändert.

Weiters besteht bei sämtlichen Ausführungsformen des Abschirmelementes 2 die Möglichkeit die Änderung der Resonanzfrequenz des aus der Spulenantenne 22a und der Kapazität CT gebildeten Schwingkreises zu verändern, in dem ein weiteres Element, wie etwa ein Kondensator 241b, ein Widerstand oder eine weitere Spule, dem Schwingkreis durch einen elektronischen Schalter, der etwa in Form eines Feldeffekttransistors realisiert ist, hinzugeschaltet wird. Ein Beispiel für eine solche Ausführungsform ist in Fig. 11 dargestellt. Die Ansteuerung des Feldeffekttransistors kann dabei insbesondere über einen Berührungssensor 245 erfolgen, der bei Detektion einer Berührung den elektronischen Schalter 242 schließt oder öffnet. Ein solcher Berührungsschalter 245 kann aufgrund der konkreten Verhältnisse, insbesondere auf einer Folie, als kapazitiver Berührungssensor 245 implementiert sein, wobei in einer Ebene nebeneinanderliegende, in oder auf der Trägerfolie angeordnete Elektrodenflächen 246a, 246b einen Kondensator bilden, dessen Kapazität sich bei Berührung der Elektrodenflächen bzw. bei Annäherung an die Elektrodenflächen ändert.

Werden das Abschirmelement 2 und der Gegenstand 1 zusammengefügt, so wird aufgrund der Abschirmwirkung des Abschirmelements 2 eine Datenkommunikation des RFID- oder NFC-Transponders bzw. dessen Übertragungsantenne mit einem externen Lesegerät unmöglich. Daneben kann durch eine besondere Aktivierung eine Unterbindung der Abschirmwirkung erzeugt werden, sodass wiederum eine Datenkommunikation des externen RFID- oder NFC-Transponders sowie dessen Übertragungsantenne 22 mit einem externen Lesegerät ermöglicht ist. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist es besonders vorteilhaft, das Abschirmelement 2 mit dem Gegenstand zu verkleben, sodass das Abschirmelement 2 permanent anliegt. Alternativ kann, wie in Fig. 9 dargestellt, dass Abschirmelement 2 als Behälter ausgebildet sein, wobei der abzuschirmende Gegenstand, insbesondere in Form einer Chipkarte 1, in den Behälter des Abschirmelements 2 eingebracht ist.

In Fig. 12 ist ein Ersatzschaltbild des Abschirmelements 2 und einer Chipkarte 1 als verkoppeltes Gesamtsystem dargestellt. Die Chipkarte 1 weist einen Transponder mit einer Übertragungsantenne 12 und einem Transponderchip 11 auf. Aus dieser Darstellung wird klar, dass die Übertragungsantenne 12 des Gegenstands 1 und die spulenförmige Antenne 22a des Abschirmelements 2 miteinander induktiv gekoppelt sind. Es wird davon ausgegangen, dass die Einflüsse des Berührungssensors 245 und des Schalters auf das gesamte System gering sind und sich lediglich auf die Kapazität des dargestellten Kondensators 241 auswirken.

Bei allen diesen Ausführungsformen, ist es möglich, das Abschirmelement 2 auf seine Anwendung auf einem bestimmten Gegenstand 1 vorzubereiten. Durch die gegenseitige Verkopplung der einzelnen Teile des RFID- oder NFC-Transponders und der Übertragungsantenne 12 sowie der Elemente des Schwingkreises 24 wird ein erweiterter Schwingkreis ausgebildet, bei dem sich eine gemeinsame Resonanzfrequenz einstellt. Der Schwingkreis 24 ist derart auf den RFID-Transponder und die Übertragungsantenne 12 abgestimmt, dass sich bei Anliegen des Abschirmelements 2 am Trägergegenstand 1 eine gemeinsame Resonanzfrequenz des Schwingkreises 24 und des RFID- oder NFC-Transponders mitsamt Übertragungsantenne 12 einstellt, die sich um mindestens 1 %, insbesondere um mindestens 3 %, von der Systemfrequenz des RFID-Transponders bzw. des externen Lesegeräts unterscheidet. Die Systemfrequenz des RFID-Transponders und die Übertragungsfrequenz des externen Lesegeräts liegen bei Standard-Anwendungen normalerweise bei 13,56 MHz.

Durch Zu- oder Wegschalten weiterer Kapazitäten, Induktivitäten oder Widerstände mittels dem vorstehend genannten Schalter 242 zu dem so erstellten Schwingkreis kann dieser so verstimmt werden, dass eine Abschirmwirkung verschwindet und eine Datenkommunikation des RFID- oder NFC-Transponders über seine Übertragungsantenne 12 mit einem externen Lesegerät möglich wird.

Fig. 13 zeigt die Resonanzfähigkeit des in Fig. 12 gezeigten Systems in Abhängigkeit von der Frequenz. Die Resonanzkurve Ri des Transponders, bestehend aus Transponderchip 11 und Übertragungsantenne 12,des Gegenstands 1 weist die Resonanzfrequenz Wi auf. Es ist ersichtlich, dass sich die Resonanzfrequenz des Transponders im Bereich B der zulässigen Übertragungsfrequenzen befindet. Im Ausgangszustand, d.h. Schalter 242 geöffnet, weist das Abschirmelement 2 eine Resonanzkurve R2 mit einer

Resonanzfrequenz w2 auf, die etwa dieselbe Größenordnung aufweist wie die Resonanzfrequenz \n-\ des Transponders. Die Resonanzkurve R2 des Abschirmelements 2 mit geöffnetem Schalter ist in Fig. 13 mit w2 bezeichnet. Nimmt man eine ideale Kopplung zwischen dem Abschirmelement 2 und der Chipkarte 1 bzw. dem Transponder 11 an, so ergibt sich die Resonanzfrequenz w0 der Resonanzkurve R0 des resultierenden Systems gemäß

Die Resonanzfrequenz w0 des resultierenden Systems liegt unterhalb der beiden Resonanzfrequenzen w1; w2. Durch diese Verschiebung der Resonanzfrequenz ist eine Kommunikation der Chipkarte 1 mit einem Lesegerät dessen Übertragungsfrequenzbereich innerhalb des Bereichs B der zulässigen Übertragungsfrequenzen liegt, nicht möglich.

Die Resonanzkurve R2' zeigt die Resonanz des Abschirmelements 2 bei geschlossenem Schalter 242. Wird der Schalter 242 geschlossen, so ist die Resonanzfrequenz w2' des Schwingkreises 24 wesentlich höher als bei geöffnetem Schalter 242, da die Kapazität im Schwingkreis 24 auf Grund des Kurzschlusses des Schalters 242 erheblich verringert wird. Da die eigene Resonanzfrequenz Wi des Gegenstands 1 bzw. des Transponders identisch dem Fall des geöffneten Schalters 242 ist, ergibt sich als Resonanzfrequenz w0' des Gesamtsystems bei geschlossenen Schalter ein Wert, der im wesentlichen der Resonanzfrequenz Wi entspricht. Da die Resonanzfrequenz w0' des Gesamtsystems gegenüber der Resonanzfrequenz wdes Transponders kaum verschoben wird, ist eine Datenkommunikation im Bereich B der zulässigen Übertragungsfrequenzen möglich.

Das Abschirmelement 2 verfügt normalerweise über keine eigene Energieversorgung und fungiert als rein passiver Bauteil. Es ist jedoch auch denkbar, auf dem Träger 21 des Abschirmelements eine eigene Energieversorgung in Form einer Batterie vorzusehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Abschirmelement (2) zum Anbringen auf einem, insbesondere flachen, Gegenstand (1), vorzugsweise einer Chipkarte, der einen Grundkörper (10), einen RFID- oder NFC-Transponder umfassend einen Transponderchip (11) sowie eine an den RFID- oder NFC-Transponderchip (11) angeschlossene spulenförmige Übertragungsantenne (12) aufweist, - wobei das Abschirmelement (2) einen Träger (21) aus elektrisch nicht leitfähigem Material umfasst, - wobei der Träger (21) eine geschlossene oder schließbare Leiterbahn (22) aufweist, die bei Anliegen des Abschirmelementes (2) am Gegenstand (1) die von einem externen Lesegerät erzeugten und auf die Übertragungsantenne (12) des RFID- oder NFC-Transponderchips (11) gerichteten elektromagnetischen Felder abschirmt.
2. Abschirmelement (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (22) derart am Träger (21) angeordnet ist, dass die von der Leiterbahn (22) umschlungene Fläche mindestens halb so groß, wie die von der Übertragungsantenne (12) umschlungenen Fläche ist.
3. Abschirmelement (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (21) als Folie (21a) ausgebildet ist, wobei die Leiterbahn (22) insbesondere auf die Folie (21a) aufgebracht, aufgedruckt oder aufgedampft ist oder in der Folie (21a) integriert ist, und - wobei die Folie (21a) vorzugsweise als Klebefolie ausgebildet ist, die auf den Grundkörper (10) des Gegenstands (1) aufklebbar ist, und/oder - wobei die Gesamtdicke der Folie (21a) vorzugsweise kleiner als 0.5 mm ist.
4. Abschirmelement (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (22), insbesondere ausschließlich, im äußeren Umfangsbereich des Trägers (21) angeordnet ist und/oder dass der Träger (21) die Form des Gegenstands (1) aufweist.
5. Abschirmelement (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (22) als durchgehende Leiterschleife ausgebildet ist, die insbesondere einen ohmschen Widerstand von höchstens 5 Ohm aufweist.
6. Abschirmelement (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (22) die Form einer Antenne (22a) mit einer order mehreren Windungen aufweist, die insbesondere bei Anliegen des Abschirmelements (2) am Gegenstand (1) höchstens 5 mm von der Übertragungsantenne (12) des Gegenstands (1) entfernt ist.
7. Abschirmelement (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (22) die Form einer Antenne (22a) aufweist, die bei Anliegen des Abschirmelements (2) am Gegenstand (1) entlang der Übertragungsantenne (12) des Gegenstands (1) verläuft.
8. Abschirmelement (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (22a) in Form einer Spule (22b) mit mindestens einer Windung ausgebildet ist, die entlang des Außenbereichs des Trägers (21) verläuft.
9. Abschirmelement (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die spulenförmige Antenne (22a) bildende Leiterbahn (22) in einem Ausgangszustand in sich geschlossen ist und über einen Unterbrecherschalter (23) unterbrechbar ist.
10. Abschirmelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffner (23) insbesondere als Tastschalter oder als temperaturabhängiger Widerstand mit positiven Temperaturkoeffizienten ausgebildet ist.
11. Abschirmelement (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die spulenförmige Antenne (22a) Teil eines resonanten Schwingkreises (24), umfassend die spulenförmige Antenne (22a) sowie zumindest einen Kondensator (241; 241a), ist.
12. Abschirmelement (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenz des Schwingkreises (24) unterhalb von 50 MHz, insbesondere unterhalb von 10 MHz liegt.
13. Abschirmelement (2) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis (24) zumindest einen Schalter (242) aufweist, der derart angeordnet ist, dass beim Betätigen des Schalters (242) ein Element des Schwingkreises kurzgeschlossen oder unwirksam gemacht wird, oder ein weiteres Element des Schwingkreises, insbesondere ein weiterer Kondensator (241b), Widerstand oder eine weitere Spule, den Schwingkreis (24) hinzugeschalten wird, sodass sich die Resonanzfrequenz um mindestens 10% ändert.
14. Abschirmelement (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Schalter (242) durch einen elektronischen Schalter (242), insbesondere einen Feldeffekttransistor, ausgebildet ist.
15. Abschirmelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein, insbesondere kapazitiver, Berührungssensor (245) vorgesehen ist, der bei Detektion einer Berührung den elektronischen Schalter (242) schließt oder öffnet.
16. Abschirmelement (2) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Grundkörper (10) einen Behälter für den Gegenstand (1) aufweist oder - dass das Abschirmelement (2) mit einem Behälter verbunden ist, insbesondere mit diesem verklebt oder in den Behälter integriert ist.
17. Abschirmelement (2) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (22) derart am Behälter angeordnet ist, dass für den Fall, dass sich der Gegenstand (1) im Behälter befindet, eine drahtlose Kommunikation zwischen dem RFID-oder NFC-Transponder des Gegenstandes (1) durch die Leiterbahn (22) des Abschirmelements (2) wirksam unterdrückt wird.
18. Abschirmelement nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter in Form einer Hülle oder eines Etuis ausgebildet ist.
19. Kombination eines Abschirmelements (2) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Gegenstand (1), vorzugsweise einer Chipkarte, der einen Grundkörper (10), einen RFID- oder NFC-Transponder sowie eine Übertragungsantenne (12) aufweist, wobei das Abschirmelement (2) am Gegenstand (1) anliegt und insbesondere mit diesem verklebt oder in den Gegenstand (1) integriert ist.
20. Kombination nach Anspruch 19 mit einem Abschirmelement nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkreis (24) derart abgestimmt ist, dass sich bei Anliegen des Abschirmelements (2) am Trägergegenstand (1) eine gemeinsame Resonanzfrequenz des Schwingkreises (24) und des RFID- oder NFC-Transponders mitsamt Übertragungsantenne (12) einstellt, die sich um mindestens 1 %, insbesondere 3 %, von der Systemfrequenz des RFID-Transponders unterscheidet, wobei die Systemfrequenz des RFID-Transponders, und die Übertragungsfrequenz des externen Lesegerätes, insbesondere bei 13,56 MHz, liegt.