CN109313715A - 具有两个振荡电路的数据载体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种便携式数据载体(14，24)，其包括：第一电气振荡电路(2)，所述第一电气振荡电路包括第一天线线圈(10，20，26)和第一电气负载(6)；至少一个第二电气振荡电路(4)，所述第二电气振荡电路包括第二天线线圈(12，22，28)和第二电气负载(8)，其中，第一天线线圈(10，20，26)和第二天线线圈(12，22，28)在几何上相对于彼此布置，使得在第一天线线圈(10，20，26)和第二天线线圈(12，22，28)之间不存在互感。

Description

具有两个振荡电路的数据载体
技术领域
本发明涉及一种具有两个作为振荡电路形成的天线线圈的便携式数据载体。
背景技术
从现有技术中已知具有两个天线线圈的RFID转发器，其中，其线圈轴以90度的角度布置，例如参见US 6 640 090。此外，从现有技术中已知具有两个电隔离的天线线圈的非接触式卡，其中，一个天线线圈与发光二极管连接，以便为发光二极管提供电能，并且另一个线圈与RFID芯片连接，以便为芯片供电并且与芯片通信。此外，第二天线线圈通常布置在卡体中的第一天线线圈内部。
具有两个天线线圈的非接触式卡的问题在于，一方面线圈与相应地连接的元件、例如第一天线线圈上的芯片和第二天线线圈上的发光二极管形成电气振荡电路，另一方面线圈通过共同流过两个天线线圈的高频磁场、例如频率为13.56MHz的磁场彼此磁耦合。由于两个天线线圈之间的磁耦合，两个振荡电路以不期望的负面的方式彼此影响。因此，例如由于芯片的分流调节器，具有发光二极管的振荡电路的品质因数减小，这导致发光二极管的反应灵敏度不期望地降低。反过来，具有发光二极管的振荡电路使具有芯片的振荡电路减弱并使其品质因数减小，这不仅导致芯片的反应灵敏度更差，而且导致负载调制的传输更差。流过发光二极管的非线性电流在具有芯片的振荡电路中感应出非线性走向的电压，这可能导致芯片与外部终端之间的通信中断。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种避免振荡电路相互影响的便携式数据载体中的天线线圈的布置。
上述技术问题通过包括第一电气振荡电路和至少一个第二电气振荡电路的便携式数据载体来解决，第一电气振荡电路包括第一天线线圈和第一电气负载，第二电气振荡电路包括第二天线线圈和第二电气负载。根据本发明，第一天线线圈和第二天线线圈在几何上相对于彼此布置，使得在第一天线线圈和第二天线线圈之间不存在互感。这具有在两个振荡电路之间不存在相互影响的优点。有利的是，第一负载、例如具有非接触式接口的芯片不受第二负载、例如发光二极管影响，并且数据载体的原始参数、例如反应灵敏度、负载调制幅值、品质因数、谐振频率等保持不变。反过来，具有例如二极管形式的第二负载的第二振荡电路不再由于第一负载、例如芯片或其分流调节器而减弱。由此产生第二振荡电路的更高的品质因数。更高的品质因数使得感生的电压更大。因此，可以减小第二天线线圈的面积。
一个有利的实施例是，在第二天线线圈中关于在第一线圈中产生的第一高频磁通的面积积分的值为零，其中，第一磁通由第一电流产生，其中，第一电流在第一振荡电路中流动。这具有第二振荡电路不受第一振荡电路影响的优点。
另一个有利的实施例是，在第一天线线圈中关于在第二线圈中产生的高频的第二磁通的面积积分的值为零，其中，第二磁通由第二电流产生，其中，第二电流在第二振荡电路中流动。这具有第一振荡电路不受第二振荡电路影响的优点。
在另一个有利的实施例中，外部的第三线圈、例如外部读取设备产生流过第一和第二线圈的高频磁通，其中，在第一和第二线圈中相应地感应出高频电压，该高频电压相应地产生高频电流，该高频电流又产生高频磁通，其中，在相应的一个天线线圈中关于在相应的另一个线圈中产生的高频磁通的面积积分的值为零。这具有如下优点，即，虽然借助外部的第三线圈对第一和第二振荡电路供应能量，但是第一和第二振荡电路不相互影响。
另一个有利的实施例是，第一天线线圈和第二天线线圈布置在数据载体的共同的平面中或不同的平面中。这具有如下优点：如果两个天线线圈布置在不同的平面中，则两个天线线圈可以重叠，使得在线圈之间不存在互感。替换地，两个天线线圈可以布置在共同的平面中，使得它们虽然不重叠，但是仍然不存在互感。
另一个有利的实施例是，第一天线线圈的第一线圈轴与第二天线线圈的第二线圈轴平行地布置或者成90度角地布置。原则上，如果线圈在几何上相对于彼此布置，使得关于通过一个线圈的磁通的面积积分的值为零，其中，磁通由相应的另一个线圈中的电流产生，则线圈或者其线圈轴可以相对于彼此以任意角度布置。
另一个有利的实施例是，在第一和/或第二天线线圈中布置铁氧体磁芯。有利的是，借助铁氧体磁芯可以增加第一和/或第二天线线圈的电感，以补偿例如天线线圈的小的横截面积。
另一个有利的实施例是，第一电气负载是第一芯片和/或第一发光二极管。有利地，可以使用任意合适的电子元件作为负载，例如用于显示数据的显示器，并且第二电气负载是芯片和/或发光二极管，其中，可以使用任意合适的电子元件作为负载。
另一个有利的实施例是，第一芯片和第二芯片具有用于与外部设备进行非接触式通信的接口和至少一个用于与外部设备进行接触式通信的接口，其中，可以与外部设备、例如读取设备或者终端等进行接触式或者非接触式通信，以与其进行数据交换。
附图说明
本发明的其它特征和优点从下面结合附图对根据本发明的实施例以及其它替换实施方案的描述中得到，附图中：
图1示出了两个振荡电路的基本布置，其中，根据本发明，天线线圈重叠，
图2示出了根据本发明的具有两个振荡电路的ID1格式的便携式数据载体的实施例，其中，根据本发明，天线线圈重叠，
图3示出了根据本发明的实施例，其中，线圈轴围成90度的角度，
图4至11示出了根据本发明的天线线圈的可能的几何形状以及其重叠的不同的实施例。
具体实施方式
图1示出了两个振荡电路2和4的基本布置。第一振荡电路2例如包括发光二极管、缩写为LED(Light Emitting Diode)作为第一电气负载6。LED 6与第一天线线圈10导电地连接成第一振荡电路2。第二振荡电路4例如包括RFID芯片作为第二负载8。RFID芯片8与第二天线线圈12导电地连接。根据本发明，第一天线线圈10和第二天线线圈12在几何上相对于彼此布置，使得在第一天线线圈10和第二天线线圈12之间不存在互感。这通过两个天线线圈10和12重叠来实现。选择重叠，使得在所选择的天线线圈的面积内关于磁通Φ的积分的值为零。在此例如在应用于第二天线线圈12的情况下，为此适用如下的公式：
在此，ΦA10是通过天线线圈10的面积的磁通，其中，Φ＝Β*Α，该磁通由通过天线线圈12的电流I12触发。
B也称为磁通密度，由磁通密度和面积的乘积得到线圈的总磁动势的磁通Φ。M10_12是线圈10和12之间的互感。
本领域技术人员认识到，代替LED 6和RFID芯片8，例如也可以在数据载体上实现两个彼此独立地进行通信的芯片。此外，作为第一和第二负载，可以使用所有其它合适的电子元件，例如具有非接触式和/或接触式的接口、显示元件等的芯片。
本发明的优点在于，芯片8不受LED 6影响，并且原始参数、例如反应灵敏度、负载调制幅值、品质因数、谐振频率等保持不变。反过来，具有LED 6的振荡电路2不受芯片8、特别是其分流调节器影响或者由于其而减弱，从而产生振荡电路2的恒定地更高的品质因数。这使得感生的电压更大，因此LED 6的天线线圈10可以减小其面积。
图2示出了根据本发明的具有两个振荡电路的ID1格式的便携式数据载体14的实施例，其中，根据本发明，第一天线线圈20和第二天线线圈22重叠。第一天线线圈20与芯片16连接并且与其形成第一振荡电路。第二天线线圈22与发光二极管18连接并且形成第二振荡电路。根据本发明，天线线圈20和22重叠，使得在第一和第二振荡电路之间不产生影响。在所示出的示例中，天线线圈20和22布置在数据载体14的不同的平面中。
图3示出了根据本发明的实施例，其中，在此线圈轴围成90度的角度。在此，数据载体24具有第一天线线圈26和第二天线线圈28，其中，为了简化显示，省去了所有其它元件、例如第一和第二负载。两个天线线圈26和28或者其线圈轴围成90度的角度。这是上面描述的天线线圈的重叠的一个替换方案，用于避免两个天线线圈26和28或者相应地与其关联的振荡电路的相互影响。附加地，第二天线线圈28布置在铁氧体磁芯30上，以增加第二天线线圈28的电感。
图4至11示出了为了在由第二天线线圈12围成的面积中关于磁通的积分为零，根据本发明的天线线圈10和12的可能的示例性的几何形状以及其重叠的不同的实施例。
例如使用***作为便携式数据载体32。在***32上压印了信用***34和***32的持卡人的姓名。在***32中布置有LED 6，经由第一天线线圈10对LED 6供应能量。此外，RFIC芯片8位于***32上，经由第二天线线圈12对RFIC芯片8供应能量。箭头指示为了选择或设置与第二天线线圈12的重叠，使得在由第二天线线圈12围成的面积中关于磁通的积分为零，而可以改变第一天线线圈10的方向38。优选地，布置天线线圈10和12，使得它们不受区域34和36中的压印影响。
附图标记列表
2 第一电气振荡电路
4 第二电气振荡电路
6 第一负载、例如LED
8 第二负载、例如RFID芯片
10 第一天线线圈
12 第二天线线圈
14 便携式数据载体
16 芯片
18 LED
20 第一天线线圈
22 第二天线线圈
24 便携式数据载体
26 第一天线线圈
28 第二天线线圈
30 铁氧体磁芯
32 便携式数据载体、例如***
34 压印的信用***
36 压印的***持卡人的姓名
38 根据本发明改变第一天线线圈、使得在第一和第二天线线圈的合适地
重叠的情况下在第二天线线圈中关于磁通的积分为零的方向

Claims (11)

1.一种便携式数据载体(14，24)，其包括：
第一电气振荡电路(2)，所述第一电气振荡电路包括第一天线线圈(10，20，26)和第一电气负载(6，16)，
至少一个第二电气振荡电路(4)，所述第二电气振荡电路包括第二天线线圈(12，22，28)和第二电气负载(8，18)，
其特征在于，
第一天线线圈(10，20，26)和第二天线线圈(12，22，28)在几何上相对于彼此布置，使得第一天线线圈(10，20，26)和第二天线线圈(12，22，28)之间的互感抵消。
2.根据权利要求1所述的数据载体(14，24)，其特征在于，在第二天线线圈(12，22，28)中关于在第一天线线圈(10，20，26)中产生的高频的第一磁通的面积积分的值为零，其中，第一磁通由第一电流产生，其中，第一电流在第一振荡电路(2)中流动。
3.根据权利要求1或2所述的数据载体(14，24)，其特征在于，在第一天线线圈(10，20，26)中关于在第二天线线圈(12，22，28)中产生的高频磁通的面积积分的值为零，其中，第二磁通由第二电流产生，其中，第二电流在第二振荡电路(4)中流动。
4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的数据载体(14，24)，其特征在于，外部的第三线圈产生流过第一天线线圈(10，20，26)和第二天线线圈(12，22，28)的高频磁通，其中，在第一天线线圈(10，20，26)和第二天线线圈(12，22，28)中相应地感应出高频电压，所述高频电压相应地在第一天线线圈(10，20，26)和第二天线线圈(12，22，28)中产生高频电流，所述高频电流又产生高频磁通，其中，在第二天线线圈中关于在第一天线线圈中产生的高频磁通的面积积分的值为零，或者在第一天线线圈中关于在第二天线线圈中产生的高频磁通的面积积分的值为零。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的数据载体(14，24)，其特征在于，第一天线线圈(10，20，26)和第二天线线圈(12，22，28)布置在数据载体(14，24)的共同的平面中或不同的平面中。
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的数据载体(14，24)，其特征在于，第一天线线圈(10，20，26)处于第一平面上并且第二天线线圈(12，22，28)处于第二平面上，其中，第一和第二平面围成一定的角度，其中，如果在几何上布置第二天线线圈(12，22，28)，使得关于由第一天线线圈(10，20，26)中的第一电流产生并且穿过第二天线线圈(12，22，28)的磁通的面积积分为零，或者关于由第二天线线圈(10，20，26)中的第二电流产生并且穿过第一天线线圈(12，22，28)的磁通的面积积分为零，则互感抵消。
7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的数据载体(14，24)，其特征在于，第一天线线圈(10，20，26)的第一线圈轴与第二天线线圈(12，22，28)的第二线圈轴平行地布置或者成90度角地布置。
8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的数据载体(14，24)，其特征在于，在第一天线线圈(10，20，26)和/或第二天线线圈(12，22，28)中布置铁氧体磁芯(30)。
9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的数据载体(14，24)，其特征在于，第一电气负载(6)是第一芯片和/或第一发光二极管。
10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的数据载体(14，24)，其特征在于，第二电气负载(8)是第二芯片和/或第二发光二极管。
11.根据前述权利要求1至10中任一项所述的数据载体(14，24)，其特征在于，第一芯片和/或第二芯片具有用于与外部设备进行接触式通信的接口和/或用于与外部设备进行非接触式通信的接口。
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