-
Ausführungsbeispiele betreffen allgemein Antennenadapterstifte.
-
Kontaktlose Chips, d. h. Chips, die kontaktlos kommunizieren, wie beispielsweise RFID-Chips, werden vielfältig eingesetzt. Auf solchen Chips oder deren Träger ist wenig Platz vorhanden, so dass diese Chips typischerweise mit Antennen mit kleinem Formfaktor ausgestattet werden, was die kontaktlose Kommunikation, beispielsweise bei Verwendung eines Lesegeräts mit einer Antenne mit großem (oder zumindest größerem Formfaktor) erschweren kann. Entsprechend ist es wünschenswert, eine effiziente kontaktlose Kommunikation mit einem Chip mit Antenne mit kleinem Formfaktor zu ermöglichen.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Antennenadapterstift bereitgestellt, der ein Stiftgehäuse mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, eine erste Antenne, die am ersten Ende in dem Stiftgehäuse angeordnet ist, eine zweite Antenne, die am zweiten Ende in dem Stiftgehäuse angeordnet ist, wobei die zweite Antenne größer ist als die erste Antenne, und ein Anpassnetzwerk, das die erste Antenne und die zweite Antenne elektrisch verbindet, aufweist.
-
Die Figuren geben nicht die tatsächlichen Größenverhältnisse wieder sondern sollen dazu dienen, die Prinzipien der verschiedenen Ausführungsbeispiele zu illustrieren. Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben.
-
1 zeigt eine Kommunikationsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
2 zeigt einen Antennenadapterstift 200 gemäß einer Ausführungsform.
-
3 zeigt eine Kommunikationsanordnung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
4 zeigt eine Kommunikationsanordnung 400 mit einem Beispiel für ein Anpassnetzwerk gemäß einer Ausführungsform.
-
5 zeigt eine Kommunikationsanordnung 500 mit einem weiteren Beispiel für ein Anpassnetzwerk gemäß einer Ausführungsform.
-
Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Figuren, die Details und Ausführungsbeispiele zeigen. Diese Ausführungsbeispiele sind so detailliert beschrieben, dass der Fachmann die Erfindung ausführen kann. Andere Ausführungsformen sind auch möglich und die Ausführungsbeispiele können in struktureller, logischer und elektrischer Hinsicht geändert werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele schließen sich nicht notwendig gegenseitig aus sondern es können verschiedene Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, so dass neue Ausführungsformen entstehen. im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung.
-
1 zeigt eine Kommunikationsanordnung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
Die Kommunikationsanordnung 100 weist einen Chip 101 und ein Lesegerät 102 (der auch als kontaktloser Leser bezeichnet wird) auf.
-
Der Chip 101 ist beispielsweise auf einer Chipkarte oder einer Platine angeordnet. Er kann mit dem Lesegerät 102 über Funk kommunizieren, was im Folgenden auch als (kontaktlose) Kommunikation über eine kontaktlose Schnittstelle bezeichnet wird. Entsprechend wird eine zur kontaktlosen Kommunikation eingerichteter Chip als kontaktloser Chip bezeichnet. Die Kommunikation ist beispielsweise eine NFC(Near Field Communication)-Kommunikation. Das Lesegerät kann entsprechend ein Mobiltelefon sein, das NFC unterstützt, oder ein NFC-Leser sein.
-
Der Chip 101 ist beispielsweise ein RFID(Radio-frequency identification)-Chip.
-
Für die kontaktlose Kommunikation weist der Chip eine Antenne auf, die entsprechend einen (sehr) kleinen Antennenformfaktor haben kann, beispielsweise eine Coil-on-Chip-Antenne oder eine Coil-on-Module-Antenne.
-
Da die Antenne des Lesergeräts hingegen einen relativ großen Antennenformfaktor haben kann, ist es zur Verbesserung der Signalübertragung jedoch typischerweise wünschenswert, den Größenunterschied zwischen den Antennen auszugleichen.
-
Dazu kann beispielsweise eine Antenne (mit größerem Formfaktor) zusammen mit dem Chip auf einer Platine vorgesehen sein, die der Chip zur Kommunikation verwendet.
-
Eine andere Möglichkeit ist es, eine Boosterantenne vorzusehen. Beispielsweise kann auf einer Chipkarte eine Boosterantenne vorgesehen sein, die eine Verbindung zwischen einer größeren Antenne (möglicherweise einer weiteren Antenne, die in der Chipkarte angeordnet ist) und der kleinen Antenne im Chip (im Chipkartenmodul in diesem Beispiel) bereitstellt.
-
In beiden Fällen wird Platz benötigt, beispielsweise Platinenfläche und es kann außerdem erforderlich sein, die verschiedenen Antenne je nach Anwendung individuell anzupassen.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird eine separates und mobiles (und damit entfernbares) Verbindungselement (oder Brückenelement) in der Form eines Stifts bereitgestellt, wie es in 2 dargestellt ist.
-
2 zeigt einen Antennenadapterstift 200 gemäß einer Ausführungsform.
-
Der Antennenadapterstift 200 weist ein Stiftgehäuse 201 mit einem ersten Ende 202 und einem zweiten Ende 203 auf.
-
Der Antennenadapterstift 200 weist eine erste Antenne 204 auf, die am ersten Ende 202 in dem Stiftgehäuse 201 angeordnet ist und weist eine zweite Antenne 205 auf, die am zweiten Ende 203 in dem Stiftgehäuse 201 angeordnet ist, wobei die zweite Antenne 205 größer ist als die erste Antenne 204.
-
Der Antennenadapterstift 200 weist ferner ein Anpassnetzwerk 206 auf, das die erste Antenne 204 und die zweite Antenne 205 elektrisch verbindet.
-
In anderen Worten wird gemäß einer Ausführungsform ein Stift bereitgestellt, der mit Antennen und einem Anpassnetzwerk, das die Antennen miteinander koppelt, ausgestattet ist, sodass er als Antennenadapter zwischen einer größeren Antenne (die mit der zweiten Antenne kommuniziert) und einer kleineren Antenne (die mit der ersten Antenne kommuniziert), beispielsweise als Magnetfeldkonzentrator, agiert.
-
Die (kleinere) erste Antenne hat beispielsweise die Größe einer integrierten Schaltung (ICs), d. h. beispielsweise zwischen 1 mm2 und 10 mm2. Die (größere) zweite Antenne hat beispielsweise die Größe eines RFID-Tags oder einer NFC-Antenne, d. h. beispielsweise zwischen 1 cm2 und 10 cm2. Dementsprechend hat die erste Antenne beispielsweise eine Größe zwischen 0,1% bis 10% der zweiten Antenne.
-
Beispielsweise kommuniziert die zweite Antenne mit einem Mobiltelefon, das Nahfeldkommunikation unterstützt oder einem mobilen Nahfeldkommunikations-Lesegerät und die erste Antenne kommuniziert mit einem Chip, beispielsweise einem sicheren Mikrocontrollchip, der mittels einer Coil-on-Chip-Technologie oder Coil-on-Module-Technologie zur Nahfeldkommunikation eingerichtet ist, d. h. eine Coil-on-Chip-Antenne oder Coil-on-Module-Antenne auf einer Platine oder einem Substrat aufweist.
-
Gemäß einer Ausführungsform ermöglicht dies beispielsweise einen geringen Flächenaufwand auf dem Chipkartenträger (z. B. der Platine, auf der der Chip angeordnet ist) beispielsweise im Vergleich mit der Verwendung einer Booster-Antenne auf dem Träger sowie ein einfacheres Design, da weniger Interaktion mit dem Chipkartenträgerauftritt und somit weniger Probleme bzgl. Anpassung auftreten.
-
Durch entsprechende Dimensionierung der ersten Antenne 204 ermöglicht der Antennenadapterstift 200 eine starke Fokussierung des magnetischen Feldes, so dass ein Benutzer die Vorrichtung, mit der kommuniziert werden soll (beispielsweise den Chip) präzise auswählen kann.
-
Der Antennenadapterstift 200 ist stiftförmig und kann (neben seiner Funktion als Antennenadapterstift) beispielsweise ein Eingabestift (d. h. ein Stylus oder Touchpen), beispielsweise für einen Tablet-Computer oder ein Smartphone, oder ein Schreibstift, beispielsweise ein Kugelschreiber oder Tintenschreiber sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste Antenne und die zweite Antenne magnetische Antennen.
-
Gemäß einer Ausführungsform bilden die erste Antenne und die zweite Antenne jeweils eine Induktionsspule.
-
Beispielsweise ist die Spulenfläche (in anderen Worten der Spulenquerschnitt, beispielsweise der Spulenquerschnitt) der zweiten Antenne größer als die der ersten Antenne.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist das Anpassnetzwerk derart ausgestaltet, dass die Resonanzfrequenz der ersten Antenne und die Resonanzfrequenz der zweiten Antenne an eine vorgegebene Betriebsfrequenz angepasst sind.
-
Beispielsweise ist die vorgegebene Betriebsfrequenz eine Nahfeldkommunikationsfrequenz, zum Beispiel eine RFID-Kommunikationsfrequenz (z. B. 13,56 MHz).
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der Antennenadapterstift ein Schreibstift.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der Antennenadapterstift ein Eingabestift (d. h. ein Stylus oder ein Touchpen).
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Antenne eingerichtet zum Kommunizieren mit einem Nahfeldkommunikationslesegerät.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Antenne eingerichtet zum Kommunizieren mit einem Chip, der Nahfeldkommunikation unterstützt (und beispielsweise mit einer Coil-on-Chip-Antenne oder Coil-on-Module-Antenne ausgestattet ist). Die erste Antenne ist beispielsweise eingerichtet zur Kommunikation mit einem Chip ohne Verwendung einer weiteren Antenne (wie beispielsweise einer Boosterantenne auf dem Träger des Chips). Entsprechend kann die erste Antenne etwa die Größe einer Coil-on-Chip-Antenne oder Coil-on-Module-Antenne haben.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist das Anpassnetzwerk frei von aktiven Elementen.
-
Die erste Antenne und die zweite Antenne sind beispielsweise derart mittels des Anpassnetzwerks elektrisch verbunden sind, dass von der ersten Antenne empfangene Signale in die zweite Antenne (als Sendesignale) eingespeist werden und von der zweiten Antenne empfangene Signale in die erste Antenne (als Sendesignale) eingespeist werden.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele genauer beschrieben.
-
3 zeigt eine Kommunikationsanordnung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
Die Kommunikationsanordnung 300 weist einen Chip 301 mit einer Antenne, beispielsweise ein Coil-on-Chip-Chipmodul, einen Adapterstift 302 und ein Mobiltelefon 303 auf.
-
Der Chip 301 tauscht Signale mit dem Adapterstift 302 mittels seiner Antenne und einer ersten Antenne 303 des Adapterstifts 302 aus. Die erste Antenne 303 ist mittels eines Anpassnetzwerks 304 mit einer zweiten Antenne 305 des Adapterstifts 302, die größer als die ersten Antenne 303 ist, gekoppelt.
-
In dem Beispiel in 3 sind die Antennen 303, 305 senkrecht zueinander angeordnet. Somit wird in diesem Fall das Mobiltelefon 306 idealerweise seitlich an den Adapterstift 302 gehalten. In anderen Ausführungsformen sind die Antennen parallel oder auch in der gleichen Ebene angeordnet.
-
Die Kommunikationsanordnung 300 weist ferner ein Mobiltelefon 306 auf, dass mit einer Antenne 307 zur Nahfeldkommunikation (z. B. zur NFC-Kommunikation) ausgestattet ist und mittels seiner Antenne 307 und der zweiten Antenne 305 mit dem Adapterstift 302 Signale austauscht.
-
Somit kann das Mobiltelefon 306 mittels seiner Antenne 307 Daten an die zweite Antenne 305 schicken, die über das Anpassnetzwerk 304 an die erste Antenne 303 weitergeleitet werden und mittels der ersten Antenne 303 an den Chip 301 gesendet werden.
-
Umgekehrt kann der Chip 301 mittels seiner Antenne Daten an die erste Antenne 303 schicken, die über das Anpassnetzwerk 304 an die zweite Antenne 305 weitergeleitet werden und mittels der zweiten Antenne 305 an das Mobiltelefon 306 gesendet werden.
-
Im Folgenden werden mit Bezug auf die 4 und 5 Beispiele für die elektrische Ausgestaltung des Adapterstifts beschrieben.
-
4 zeigt eine Kommunikationsanordnung 400 gemäß einer Ausführungsform.
-
Die Kommunikationsanordnung 400 weist eine OCA 401 (on-Chip-Antenne) entsprechend der Antenne des Chips 301, eine elektrische Schaltung 402 entsprechend den elektrischen Komponenten des Adapterstifts 302 und ein Lesegerät 403 entsprechend dem Mobiltelefon 303 auf.
-
Die elektrische Schaltung 402 weist eine erste Induktivität 404, die der ersten Antenne 303 entspricht, und eine zweite Induktivität 405 auf, die der zweiten Antenne 305 entspricht.
-
Die Induktivitäten sind auf einer Seite mittels einer Kapazität 406 und auf der anderen Seite mittels eines Widerstands 407 verbunden. Die Kapazität 406 und der Widerstand 407 bilden somit das Anpassnetzwerk 304.
-
Die erste Induktivität 404 hat beispielsweise einen Wert im Bereich von 10 nH bis 100 nH. Die zweite Induktivität 405 hat beispielsweise einen Wert im Bereich von 10 nH bis 100 nH. Die Kapazität 406 hat beispielsweise einen Wert im Bereich von 10 pF bis 100 pF. Der Widerstand 407 hat beispielsweise einen Wert im Bereich von 0 Ohm bis 10 Ohm.
-
5 zeigt eine Kommunikationsanordnung 500 gemäß einer Ausführungsform.
-
Die Kommunikationsanordnung 500 weist eine OCA 501 (on-Chip-Antenne) entsprechend der Antenne des Chips 301, eine elektrische Schaltung 502 entsprechend den elektrischen Komponenten des Adapterstifts 302 und ein Lesegerät 503 entsprechend dem Mobiltelefon 303 auf.
-
Die elektrische Schaltung 502 weist eine erste Induktivität 504, die der ersten Antenne 303 entspricht, und eine zweite Induktivität 505 auf, die der zweiten Antenne 305 entspricht.
-
Die erste Antenne 504 ist an einer Seite mittels eines ersten Widerstands 506 mit einem ersten Knoten 507 und an der anderen Seite mit einem zweiten Knoten 508 verbunden.
-
Die zweite Antenne 505 ist an einer Seite mittels eines zweiten Widerstands 509 mit dem ersten Knoten 507 und an der anderen Seite mittels einer ersten Kapazität 510 mit einem zweiten Knoten 508 verbunden.
-
Der erste Knoten 507 und der zweite Knoten 508 sind mittels einer zweiten Kapazität 511 verbunden.
-
Die erste Induktivität 504 hat beispielsweise einen Wert im Bereich von 10 nH bis 100 nH. Die zweite Induktivität 505 hat beispielsweise einen Wert im Bereich von 10 nH bis 100 nH. Die erste Kapazität 510 hat beispielsweise einen Wert im Bereich von 10 pF bis 100 pF. Die zweite Kapazität 511 hat beispielsweise einen Wert im Bereich von 1 nF bis 10 nF. Die Widerstände 506, 509 haben beispielsweise Werte im Bereich von 0 Ohm bis 10 Ohm.
-
Obwohl die Erfindung vor allem unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, sollte es von denjenigen, die mit dem Fachgebiet vertraut sind, verstanden werden, dass zahlreiche Änderungen bezüglich Ausgestaltung und Details daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Bereich der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird, abzuweichen. Der Bereich der Erfindung wird daher durch die angefügten Ansprüche bestimmt, und es ist beabsichtigt, dass sämtliche Änderungen, welche unter den Wortsinn oder den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, umfasst werden.
