DE19542900A1

DE19542900A1 - Kontaktloser Datenträger

Info

Publication number: DE19542900A1
Application number: DE1995142900
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Michalk; Helga Michalk
Original assignee: Cubit Electronics GmbH
Current assignee: Cubit Electronics GmbH
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 1997-05-22

Description

Die Erfindung betrifft einen kontaktlosen Datenträ ger mit spulenförmiger Antenne zur elektromag netischen Daten- und/oder Energieübertragung.

Kontaktlose Datenträger werden z. B. in Form von kontaktlosen Chipkarten für vielfältige Einsatzge biete verwendet. Sie ermöglichen einen berührungs losen Datenaustausch zwischen dem Datenträger und einer Schreib- bzw. Lesestation. Der Datentransfer erfolgt dabei durch Übertragung mittels eines elek tromagnetischen Feldes ohne direkten elektrischen Kontakt. Innerhalb des jeweiligen Arbeitsabstandes zwischen Datenträger und Schreib- bzw. Lesestation ist es möglich, den Datenaustausch zu betreiben, ohne daß die Karte in ein Schreib- bzw. Lesegerät eingelegt werden muß.

Dabei besteht die Gefahr des unbeabsichtigten Preisgebens von Daten oder einer ungewollten Ände rung der im Datenträger gespeicherten Informatio nen, da durch verdeckt angebrachte Schreib-Lese- Stationen oder durch unbeabsichtigtes Nähern an Schreib- oder Lesestationen der Datenträger gelesen oder seine Daten verändert werden kann, ohne daß der Benutzer dies bemerkt.

Zum Schutz des Datenträgers vor ungewollten Ablesen bzw. Beschreiben ist es bekannt durch temporäres Abschotten des Datenträgers mit metallischen Folien o. ä. die Reichweite drastisch einzuschränken.

Dies hat jedoch den Nachteil, daß abschirmende Ele mente, wie Klappen, Schieber, Blenden o. ä. bei je dem beabsichtigten Gebrauch des Datenträgers in ih rer Lage verändert werden müssen. Weiterhin ist durch das Vorhandensein der schützenden Hülle oder des abschottenden Elementes in der Nähe des Daten trägers in den meisten Fällen eine Verringerung der Lese- bzw. Schreib-Reichweite des Datenträgers nicht zu vermeiden.

Andererseits ist eine Erhöhung der Reichweite wün schenswert, da die maximale Schreib- bzw. Lese reichweite der kontaktlosen Datenträger zur Schreib- und/oder Lesestation durch Toleranzen bei der Herstellung des Datenträgers (z. B. durch Anten nen- und Kapazitätstoleranzen) und durch Umgebungs einflüsse, z. B. durch metallische Teile in der Nähe des kontaktlosen Datenträgers, durch den mensch lichen Körper, durch die Bekleidung, durch Befesti gungs- oder Beförderungsmittel, durch Temperatur einflüsse und dergleichen herabgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schreib- bzw. Lesereichweite des Datenträgers zu verändern ohne schirmende oder filternde Elemente bewegen zu müssen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen kon taktlosen Datenträger mit den in Anspruch 1 angege benen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun gen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Dabei wird unmittelbar am Datenträger oder in einem Abstand zum Datenträger oder je nach Größe des Da tenträgers ebenenparallel oder nahezu ebenenparal lel zur spulenförmigen Antenne des Datenträgers mindestens eine Zusatzspule mit offenen Enden ange ordnet.

Durch diese Zusatzspule wird eine Veränderung des Datenträgerschwingkreises bewirkt, die bei zweck mäßiger Dimensionierung der Datenträgerantenne und der Zusatzantenne sowie der Wahl eines angepaßten Abstandes von Datenträgerantenne und der Zusatz spule zu einer allgemeinen Erhöhung der Schreib- bzw. Lesereichweite des Datenträgers führt.

Durch die Anordnung von je einer Zusatzspule auf jeder Seite der Datenträgerantenne kann eine Ver stärkung dieses Effektes erreicht werden.

Werden die Enden mindestens einer Zusatzspule mit einander verbunden oder werden zumindest Teile der Zusatzspule kurzgeschlossen und läßt sich diese Verbindung oder dieser Kurzschluß durch ein schal tendes oder tastbares Element permanent oder zeit weise öffnen, wird dadurch einerseits erreicht, daß die Sende- bzw. Empfangssignale in den Kurzschluß ringen nahezu vollständig absorbiert werden, daß also die Sende- bzw. Empfangsreichweite stark ver ringert wird und daß andererseits bei geöffnetem Zusatzspulenkurzschluß die sonst erreichbare maxi male Lese- und/oder Schreibreichweite des Datenträ gers wiederhergestellt wird.

Es ergibt sich damit der Vorteil, daß der Datenträ ger bei beabsichtigter Benutzung eine gegenüber zu satzspulenfreien Datenträgern erhöhte Reichweite und bei Nichtbenutzung der Datenträger keine bzw. nur eine verschwindend kleine Reichweite aufweist. Bei der Benutzung kann z. B. durch Drücken eines öffnenden Tastschalters auf maximale Reichweite ge schaltet werden.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich dadurch, daß parallel zur Ebene der Datenträgerantenne in bestimmten Abstän den eine oder mehrere Zusatzspulen vorzugsweise einseitig zum Antennenträger angeordnet werden und daß zusätzlich in bestimmten Abstand dazu min destens eine Ferritschichtebene und gegebenenfalls eine weitere Zusatzspule angeordnet wird.

Damit wird eine Vergrößerung der Reichweite er reicht. Dies ist besonders für Anwendungsfälle vor teilhaft, bei denen ein Datenträger direkt auf ei nem metallischen Gegenstand oder sehr nahe daran angeordnet werden soll. Die Veränderung tritt ins besondere dann ein, wenn der metallische Gegenstand etwa die Flächengröße des Datenträgers einnimmt oder diese überschreitet. Durch die Energieabsorption, die von dem metallischen Gegenstand hervorge rufen wird, wird die Schreib- oder Lesereichweite des Datenträgers deutlich verringert. Die schich tenweise Anordnung von Zusatzantenne und zusätzlich einer Ferritschicht sowie gegebenenfalls einer wei teren Zusatzspule ermöglicht es, daß die Reichweite des Datenträgers nur gering eingeschränkt wird. Insbesondere wenn deren Flächengröße die Flächen größe der Datenträgerantenne überschreitet. Dabei liegen die Zusatzschichten zwischen Datenträgeran tenne und Metallfläche bzw. metallischen Gegen stand.

Besonders vorteilhaft ist dabei, daß dieser Mehr schichtenaufbau wesentlich leichter und in seiner Gesamtschichtendicke wesentlich dünner ist, als ein Schichtenaufbau, der nur aus Ferriten besteht. Zudem ergibt die Reichweiteneliminierung durch zeitweises Kurzschließen mindestens einer Zusatz spule einen weiteren Vorteil.

Die Erfindung ermöglicht es einerseits die Schreib- und/oder Lesereichweite kontaktloser Datenträger zu erhöhen oder die Schreib- und/oder Lesereichweite auch bei Eintreten ungünstiger Sende- bzw. Empfangsbedingungen nicht signifikant zu verrin gern, andererseits kann die Schreib- und/oder Lesereichweite auch drastisch verringert werden, wenn dies erforderlich oder wünschenswert ist.

Für die erfindungsgemäßen Datenträger sind vielfäl tige Ausführungsformen möglich.

Zur Erzeugung unterschiedlicher Reichweiten können z. B. die Zusatzspulen gleichsinnig oder gegensinnig zur Antennenspule des Datenträgers gewickelt sein. Ferner ist es möglich, daß die Spule und die Ferritschicht untereinander elektrisch isoliert und/oder daß mehrere Zusatzspulen hintereinander angeordnet sind.

Die Windungen der Zusatzspulen können dabei so ge staltet sein, daß die Zusatzspule eine Windungs ganghöhe gleich/größer der der Antennenspule auf weist und/oder daß die Windungsfläche der Zusatz spule gleich/größer der Windungsfläche der Anten nenspule ist.

Weiter ist es möglich, daß die Fläche der Zusatz spule gleich oder größer als die Fläche der Anten nenspule ist.

Ferner kann die Fläche der Ferritschicht gleich oder größer der Fläche der Antennenspule gestaltet sein.

Zweckmäßig ist es ferner, daß die Fläche der Zu satzspule(n) und gegebenenfalls die Fläche der Fer ritschicht(en) größer sind als die Fläche der An tennenspule und/oder daß die Zusatzantenne, Ferrit schichten, Kurzschlußschalter als Zusatzpaket bzw. als Reflektorpaket oder als Datenträger angeordnet sind.

Mit diesen Gestaltungsmöglichkeiten läßt sich er reichen, daß einerseits eine Optimierung der Zu satzspulen und Ferritschichten in Bezug auf den An tennenschwingkreis und andererseits eine günstige anwendungstechnische Anordnung von Zusatzspulen, Ferritschichten und Datenträger möglich ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Aus führungsbeispieles näher erläutert.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Gestaltungsmöglichkeit für Daten träger und Zusatzspule, wobei die Zusatz spulenenden mit Schalter kurzgeschlossen sind und

Fig. 2 eine Gestaltungsmöglichkeit für die An ordnung eines erfindungsgemäßen Datenträgers auf einem Metallgegenstand im Schnitt.

Fig. 1 erläutert die Gestaltung des Datenträgers 1, der im beschriebenen Beispiel eine kontaktlose Chipkarte 10 darstellt. Auf bzw. in dieser Chip karte 10 befindet sich ein Modul 2, das mit der Da tenträgerantenne 3 verbunden ist. Die Datenträger antenne 3 ist so gewickelt, daß sie die Antennen ebene 4 bildet. Hinter oder vor dieser Ebene 4 ist die Zusatzspule 5 mit den Spulenenden 11 angeord net, die durch den Schalter 9 kurzgeschlossen sind. Die Zusatzspule 5 weist im dargestellten Beispiel mehr Windungen auf als die Datenträgerantenne 3. Zusatzspule 5 und Schalter 9 befinden sich in elektrisch isolierenden Abstandsschichten 7 und bilden zusammen ein Datenträgerzusatzpaket 12. Das Datenträgerzusatzpaket 12 liegt deckungsgleich un ter der Chipkarte 10.

Fig. 2 erläutert eine Anordnung, die auf einem Metallgegenstand 8 angebracht ist. Auf diesem Metallgegenstand 8 ist das Reflektorpaket 13 und darüber der Datenträger 1 als Chipkarte 10 angeord net. Das Reflektorpaket 13 besteht aus mehreren Abstandsschichten 7, zwischen denen die Ferrit schicht 6 und Zusatzspulen 5 angeordnet sind.

Bezugszeichenliste

1 Datenträger
2 Modul
3 Datenträgerantenne
4 Antennenebene
5 Zusatzspule
6 Ferritschicht
7 Abstandsschicht
8 Metallgegenstand
9 Schalter
10 Chipkarte
11 Spulenenden
12 Datenträgerzusatzpaket
13 Reflektorpaket

Claims

1. Kontaktloser Datenträger mit spulenförmiger An tenne zur elektromagnetischen Daten- und/oder Ener gieübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Datenträger (1) parallel zur Ebene (4) der Antennen spule (3) mindestens eine offene Zusatzspule (5) ange ordnet ist.

2. Kontaktloser Datenträger nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß beidseitig zur Antennen spule (3) des Datenträgers (1) mindestens je eine offene Zusatzspule (5) parallel zur Ebene (4) der Antennenspule (3) angeordnet ist.

3. Kontaktloser Datenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Datenträger 1 mindestens ein Schalter (9) angeordnet ist, mit dem mindestens eine Zusatzspule (5) ganz oder teilweise kurzgeschlossen werden kann.

4. Kontaktloser Datenträger nach einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens eine Zusatzspule (5) gegensinnig zur Antennen spule (3) des Datenträgers (1) gewickelt ist.

5. Kontaktloser Datenträger nach einem der Ansprü che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Ebene (4) der Antennenspule (3) des Datenträgers (1) eine Zusatzspule (5) und nachfolgend eine Ferrit schicht (6) angeordnet sind.

6. Kontaktloser Datenträger nach einem der Ansprü che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anten nenspule (3), die Zusatzspulen (5) und die Ferrit schicht (6) untereinander durch elektrisch isolie rende Abstandsschichten (7) getrennt sind.

7. Kontaktloser Datenträger nach einem der Ansprü che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fer ritschicht (6) nur einseitig zum Datenträger (1) und auf der senderabgewandten Seite angeordnet ist.

8. Kontaktloser Datenträger nach einem der Ansprü che 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der senderabgewandten Seite des Datenträgers (1) mehrere Zusatzspulen (5) und mindestens eine Ferritschichten ebene (6) angeordnet sind.

9. Kontaktloser Datenträger nach einem der Ansprü che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fer ritschichtenebenen (6) durch Zusatzspulen (5) getrennt sind.

10. Kontaktloser Datenträger nach einem der Ansprü che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatz spule (5) und Kurzschlußschalter (9) und/oder weitere Zusatzspulen (5) und/oder Ferritschichten (6) Elemente eines Datenträgerhalters sind.

11. Kontaktloser Datenträger nach einem der Ansprü che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Da tenträgerhalter eine Chipkartenschutzhülle ist.

12. Kontaktloser Datenträger nach einem der Ansprü che 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Datenträ ger (1), Zusatzspule (5) und/oder Kurzschlußschalter (9) und/oder weitere Zusatzspulen (5) und/oder Ferrit schicht(en) (6) zu einem einteiligen Kompaktdatenträ ger verbunden sind.

13. Kontaktloser Datenträger nach einem der Ansprü che 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatz spule (5) und Kurzschlußschalter (9) und/oder weitere zusatzspulen (5) und/oder Ferritschicht(en) (6) Ele mente eines datenträgerflächengleichen Datenträger zusatzpaketes (12) sind.