DE3803019A1 - Kontaktlos auslesbare ic-karte mit voranhebungsfunktion - Google Patents
Kontaktlos auslesbare ic-karte mit voranhebungsfunktionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine kontaktlos auslesbare IC-
Karte mit einer Vorverbesserungs- oder Voranhebungsfunk
tion (pre-enhancement function), insbesondere eine IC-
Karte, bei welcher die Signalübertragungscharakteristik
zwischen ihr und einer externen Leseeinheit verbessert
ist.
In neuerer Zeit ist ein kartenartiges (Speicher-)Medium
(IC-Karte) entwickelt worden, das einen integrierten
Schaltkreis (IC) einer großen Speicherkapazität eingebaut
enthält. Es wurde nun mehrfach versucht, ein solches
Medium für verschiedene Datenverwaltungen bei Transaktio
nen (Geldgeschäften) und dgl. einer praktischen Verwen
dung zuzuführen. Für die Durchführung einer Signalüber
tragung oder -übermittlung zwischen der IC-Karte und
der externen Leseeinheit ist anstelle einer herkömmlichen
Kontakt(lese)-IC-Karte eines elektrischen Kontaktsystems
eine kontaktlose IC-Karte für ein Magnetankopplungssystem
entwickelt worden.
Die Kontakt-IC-Karte wirft ein Problem bezüglich der
Zuverlässigkeit auf, während die kontaktlose oder -freie
IC-Karte des Magnetankopplungssystems eine verbesserte
Zuverlässigkeit (Verläßlichkeit) gewährleistet. Zudem
kann für die kontaktlose IC-Karte eine für die herkömm
liche IC-Karte vorgesehene, derzeit verbreitet einge
setzte Leseeinheit ohne Abwandlung benutzt werden.
Bei einem solchen Magnetankopplungssystem (magnetic
coupling system) ist ein Dünnschicht-Magnetkopf, d. h.
ein Wandler mit einer Spule zum Erzeugen eines Magnet
felds, auf einem isolierenden, kartenförmigen, einen
integrierten Schaltkreis enthaltenden Substrat oder Trä
ger ausgebildet, wobei ein Impulssignal (Information)
von einer Ausgangs- oder Ausgabestelle in der IC-Karte
zur Spule des Wandlers geliefert wird. Infolgedessen
wird in der Spule oder im Magnet(luft)spalt des Wandlers
ein dem Signal entsprechendes Magnetfeld erzeugt.
Andererseits wird in einer Auslese- oder Leseeinheit
zum Auslesen der internen, von der IC-Karte ausgegebe
nen Information(en) ein Magnetkopf in der Nähe der
Spule oder eines Kernspaltteils des Wandlers der
IC-Karte angeordnet, um Änderungen in dem am Wandler
der IC-Karte erzeugten Magnetfeld zu erfassen. Bei
dieser Anordnung entsprechen Änderungen des durch
die Spule des Magnetkopfes der Leseeinheit induzierten
Stroms den von der IC-Karte ausgegebenen Signalen.
Bei der Signalübertragungsanordnung des beschriebenen
IC-Kartensystems ergibt sich jedoch folgendes Problem:
Wenn von der Seite der IC-Karte her ein Impulssignal
einer Rechteckwellenform (Fig. 3A) ausgegeben wird,
kann der Magnetkopf der Leseeinheit einen Impuls
mit Schwingungskomponenten (ringing components) an
Vorder- und Hinterflanke (vgl. Fig. 3B) liefern.
Infolgedessen wird eine durch Formung einer solchen
Wellenform erfolgende Datenverarbeitung verhindert.
Der Grund hierfür kann folgender sein: In der zusammen
mit der herkömmlichen Magnetkarte verwendeten Leseein
heit ist ein Frequenzgang eines Verstärkers zum Verstär
ken eines von der IC-Karte ausgegebenen Signals,
nachdem das Ausgangssignal durch einen Magnetkopf erfaßt
(worden) ist, im Hochfrequenzbereich nicht flach. Da der
zeit für das Auslesen von Daten aus der IC-Karte eine
Leseeinheit mit einem solchen Verstärker, der keinen
flachen Frequenzgang im Hochfrequenzbereich aufweist,
benutzt wird, müssen auf Seite der IC-Karte bestimmte
Gegenmaßnahmen getroffen werden.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer ver
besserten kontaktlos lesbaren IC-Karte mit einer Voranhe
bungsfunktion, die bei einer in Verbindung mit einer Ma
gnetkarte benutzbaren Leseeinheit eine zuverlässigere Daten
ausleseverarbeitung einer IC-Karte erlaubt.
Eine solche IC-Karte soll zudem neben der Voranhebungsfunk
tion auch eine intelligente Funktion aufweisen.
Die genannte Aufgabe wird bei einer IC-Karte, umfassend
ein Karten-Substrat und ein in das Karten-Substrat inte
griertes IC-Element mit mindestens einem Speicher, in wel
chem Daten speicherbar und aus welchem Daten auslesbar
sind, erfindungsgemäß gelöst durch eine in das Substrat
integrierte (incorporated) Vorverarbeitungseinheit zum
Abnehmen eines Ausgangssignals vom IC-Element, wobei die
Vorverarbeitungseinheit eine Voranhebung (pre-enhancing)
von Auslesedaten vom Speicher des IC-Elements bewirkt, um
im wesentlichen eine(n) Hochfrequenzkomponente oder -anteil
zu dämpfen, und eine in das Substrat integrierte Wandler
einheit zum Abnehmen eines Ausgangssignals von der Vorver
arbeitungseinheit, wobei die Wandlereinheit ein Magnet
feld entsprechend den vom Speicher des IC-Elements über
die Vorverarbeitungseinheit gelieferten Auslesedaten (oder
ausgelesenen Daten) erzeugt.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfin
dung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung
der Anordnung einer IC-Karte gemäß einer Ausfüh
rungsform der Erfindung,
Fig. 2A bis 2C Signalwellenformen zur Erläuterung der
Arbeitsweise der IC-Karte nach Fig. 1,
Fig. 3A und 3B Signalwellenformen zur Erläuterung eines Pro
blems bei einer herkömmlichen IC-Karte,
Fig. 4 eine Darstellung der Anordnung bzw. des Aufbaus einer
IC-Karte gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfin
dung,
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer zum Auslesen von Daten aus
der IC-Karte nach Fig. 1 oder 4 benutzten Leseeinheit
und
Fig. 6A bis 6D sowie Fig. 7A bis 7D Wellenformen, die an den
jeweiligen Teilen erscheinen, wenn die erfindungsge
mäße IC-Karte nach Fig. 1 oder 4 und die herkömmliche
IC-Karte mittels der Leseeinheit nach Fig. 5 gelesen
werden.
Fig. 1 veranschaulicht eine erste Ausführungsform der Erfin
dung. Ein IC-Karten-Substrat 11 enthält (darin integriert)
Speicher (Festwert-, Randomspeicher bzw. ROM, RAM) für Daten
speicherung und einen integrierten Schaltkreis bzw. IC 10,
durch eine integrierte Operations/Steuerschaltung (Zentral
einheit bzw. CPU) gebildet. Um eine externe Auslese- oder Lese
einheit zum Auslesen von Daten aus dem IC 10 zu veranlassen,
werden die Ausgabedaten über ein noch zu beschreibendes Tief
paßfilter 14 zu einer Dünnschichtspule 121 eines in das IC-
Karten-Substrat 11 eingebauten oder einbezogenen Wandlers 12
geliefert. Der Wandler 12 weist einen Aufbau eines sog. Magnet
ankopplungssystems auf.
Dies bedeutet, daß ein Dünnschicht-Magnetkern 122 mit einem
Spaltabschnitt G auf dem Substrat 11 ausgebildet und die Dünn
schicht-Spule 121 flach um diesen Magnetkern 122 herumge
wickelt ist. Wenn die Ausgabedaten vom IC 10 der Spule 121
als Eingangssignal zugeführt werden, wird am (im) Spaltab
schnitt G ein Magnetfeld entsprechend dem Eingangssignal er
zeugt.
Gemäß Fig. 1 enthält die nicht dargestelle Leseeinheit
einen Magnetlesekopf 13, der dann, wenn das IC-Karten-Sub
strat 11 (in die Leseeinheit) eingesetzt ist, in der Nähe
des Spaltabschnitts G positioniert ist und der (dabei) ma
gnetisch an den auf dem Substrat 11 ausgebildeten Wandler
12 angekoppelt ist. Bei dieser Anordnung kann ein dem zum
Wandler 12 gelieferten Signal entsprechendes Ausgangs
signal an einer Spule 131 des Magnetlesekopfes 13 erhalten
bzw. abgegriffen werden.
Erfindungsgemäß ist das Tiefpaßfilter 14 in das IC-Karten-
Substrat 11 integriert, um ein dem Wandler 12 als Eingangs
signal geliefertes Ausgangssignal vom IC 10 einer Vorver
arbeitung zu unterwerfen. Genauer gesagt: Ausgabedaten von
einem an den IC 10 angekoppelten Ein/Ausgabekreis (I/O)
15 werden an eine Eingangsklemme 141 des Tiefpaßfilters
14 angelegt und über einen Widerstand R 1 der einen Eingangs
klemme eines Differentialverstärkers 142 eingespeist. An
die andere Eingangsklemme des Differentialverstärkers 142
wird ein Bezugspotentil (Massepotential) angelegt. Eine
Ausgangsklemme 143 ist mit der Zuleitung der Dünnschicht-
Spule 121 verbunden und außerdem über einen Kondensator
C 1 zur einen Eingangsklemme des Differentialverstärkers
142 rückgekoppelt. Das Tiefpaßfilter 14 wirkt somit als
Integrier- oder Integrationsschaltung. Wenn ein Signal einer
Rechteckwellenform gemäß Fig. 2A an die Eingangsklemme 141
angelegt wird, kann an der Ausgangsklemme ein Signal mit
Schrägflanken (ramps) an Vorder- und Hinterflanke (Fig.
2B) erhalten werden. Wenn das auf diese Weise vorangehobene
(pre-enhanced) Signal dem Wandler 12 zugeführt und durch
den Magnetlesekopf 13 ausgelesen wird, liefert die Spule
131 ein Signal gemäß Fig. 2C. Dieses Ausgangssignal ent
hält im Gegensatz zum bisherigen System keine Schwingungs
komponenten. Auch wenn eine Leseeinheit, die in Verbindung
mit einer Magnetkarte mit einem Verstärker eines nicht
flachen Frequenzgangs im Hochfrequenzbereich verwendet
wird, für das Auslesen einer IC-Karte eingesetzt wird, kön
nen daher Daten fehlerfrei aus der IC-Karte ausgelesen und
demzufolge eine zuverlässigere Datenverarbeitung gewähr
leistet werden.
Die Vorder- und Hinterflanken der Wellenform gemäß Fig. 2C
und die Polarität des Ausgangssignals vom Magnetlesekopf
13 entsprechen einander nicht aufgrund einer Wickelrich
tung der Spule. Demzufolge kann ein Ausgangssignal der ent
gegengesetzten Polarität erhalten werden.
Fig. 4 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform, bei
welcher zusätzlich zum IC 10, Ein/Ausgabekreis 15, Tiefpaß
filter 14 und Wandler 12, welche den entsprechenden Bau
teilen bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform ent
sprechen, ein Tastenfeld 211 (Fig. 4) zum Eingeben vorbe
stimmter Tasteneingaben zum IC 10 und eine Flüssigkristall
anzeige 212 für vorbestimmte Wiedergabe von Ausgabedaten
vom IC 10 in ein IC-Karten-Substrat 210 integriert sind,
so daß eine sog. intelligente IC-Karte realisiert ist. Die
Anordnung nach Fig. 4 enthält ferner einen Treiber 213 für
die Flüssigkristallanzeige 212 sowie eine eingebaute Batterie,
z. B. eine Lithiumpapierbatterie, als Stromversorgungsquelle
für die einzelnen, vorher beschriebenen Baueinheiten.
Fig. 5 veranschaulicht in einem Blockschaltbild den Aufbau
einer Leseeinheit zum Auslesen der IC-Karte nach Fig. 1
oder 4. Diese Leseeinheit umfaßt einen Verstärker 311 zum
Verstärken eines Ausgangssignals vom Magnetlesekopf 13,
eine Integrationsschaltung 312 zum Integrieren eines Aus
gangssignals vom Verstärker 311 sowie eine Pegeldetektor
schaltung 313 zum Erfassen eines Ausgangssignals von der
Integrationsschaltung 312 und zum Ausgeben eines digitalen
Ausgangssignals.
Die Fig. 6A bis 6D veranschaulichen Wellenformen an den
jeweiligen Teilen für den Fall, daß die IC-Karte gemäß Fig. 1
oder 4 mittels der Leseeinheit gemäß Fig. 5 gelesen oder
ausgelesen wird. Insbesondere veranschaulicht Fig. 6A eine
Wellenform eines Eingangsstroms zum Wandler 12, nachdem
der Strom durch das Tiefpaßfilter 14 in der IC-Karte voran
gehoben worden ist. Eine gestrichelte Linie in Fig. 6A ver
anschaulicht eine Ausgangs- oder Ausgabedatenwellenform
(Rechteckwelle) vom IC 10 vor der Vorverarbeitung mittels
des Tiefpaßfilters 14. Fig. 6B zeigt eine Ausgangswellen
form vom Magnetlesekopf 13 der Leseeinheit. Aufgrund der
Wirkung der Vorverarbeitung enthält diese Wellenform er
sichtlicherweise keinen Überschwingabschnitt, der eine un
erwünschte "Klingel"- oder Schwingungskomponente darstellt.
Die Fig. 6C und 6D veranschaulichen jeweils Ausgangswellen
formen von Integrations- und Pegeldetektorschaltungen 312
bzw. 313 der Leseeinheit. Da diese Wellenformen keine Feh
lerkomponenten enthalten, kann die anschließende digitale
Datenverarbeitung zuverlässig durchgeführt werden. Es ist
darauf hinzuweisen, daß die obigen Wellenformen jeweils
tatsächlich (in der Praxis) mit einer Anordnung bestimmt
wurden, bei welcher der Widerstand R 1 und der Kondensator
C 1 im Tiefpaßfilter 14 auf 900 Ω bzw. 1 µF eingestellt
waren.
Die Fig. 7A bis 7D veranschaulichen Wellenformen an Teilen
entsprechend denen von Fig. 6A bis 6D für den Fall, daß
die herkömmliche IC-Karte ohne die Vorverarbeitung mittels
des Tiefpaßfilters 14 gelesen wird. Dabei enthält insbe
sondere die in Fig. 7B gezeigte Ausgangswellenform vom
Magnetlesekopf 13 Schwingungskomponenten. Gemäß den Fig.
7C und 7D enthalten die Ausgangswellenformen von Integra
tions- und Pegeldetektorschaltung 312 bzw. 313 der Lese
einheit jeweils Fehlerkomponenten. Wenn somit ein Eingangs
signal zum Wandler 12 in der IC-Karte nicht vorverarbeitet
wird, kann die anschließende digitale Datenverarbeitung
unter Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit nicht fehler
frei durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, stellt erfindungsgemäß eine
IC-Karte ein kartenförmiges (Speicher-)Medium dar, in wel
chem ein IC-Speicher, in welchem Daten gespeichert und aus
welchem Daten ausgelesen werden können, und ein Wandler
integriert sind, der eine Spule zum Erzeugen eines Magnet
felds zur Ermöglichung einer Magnetankopplung an einen
Magnetlesekopf einer externen Schaltung aufweist. Dieses
Medium enthält eine Vorverarbeitungsschaltung, z. B. ein
Tiefpaßfilter, zum Vorverarbeiten eines zum Wandler zu
liefernden Signals in der Weise, daß im wesentlichen des
sen Hochfrequenzkomponenten oder -anteile gedämpft werden.
Bei dieser Anordnung kann in der IC-Karte eine Vorverarbei
tungsschaltung, z. B. ein Tiefpaßfilter, einen Impuls vor
anheben, um Schrägflanken an Vorder- und Hinterflanke des
Impulses zu erzeugen, bevor dieser dem Wandler zugeführt
wird, um damit die Hochfrequenzkomponenten des Impulses
zu dämpfen. Infolgedessen können Hochfrequenz- oder Schwin
gungskomponenten in der Leseeinheit vermieden werden.
Mit der Erfindung wird somit eine IC-Karte geschaffen, die
es einer zur Verwendung mit einer Magnetkarte vorgesehenen
Leseeinheit ermöglicht, eine zuverlässigere Datenauslese
verarbeitung der IC-Karte durchzuführen.
Claims (9)
1. IC-Karte, umfassend
ein Karten-Substrat (11) und
ein in das Karten-Substrat (11) integriertes IC-Ele ment (10) mit mindestens einem Speicher, in welchem Daten speicherbar und aus welchem Daten auslesbar sind, gekennzeichnet durch
eine in das Substrat (11) integrierte (incorporated) Vorverarbeitungseinheit (14) zum Abnehmen eines Ausgangs signals vom IC-Element (10), wobei die Vorverarbeitungs einheit (14) eine Voranhebung (pre-enhancing) von Aus lesedaten vom Speicher des IC-Elements bewirkt, um im wesentlichen eine(n) Hochfrequenzkomponente oder -anteil zu dämpfen, und
eine in das Substrat (11) integrierte Wandlereinheit (12) zum Abnehmen eines Ausgangssignals von der Vorver arbeitungseinheit (14), wobei die Wandlereinheit (12) ein Magnetfeld entsprechend den vom Speicher des IC- Elements (10) über die Vorverarbeitungseinheit geliefer ten Auslesedaten (oder ausgelesenen Daten) erzeugt.
ein Karten-Substrat (11) und
ein in das Karten-Substrat (11) integriertes IC-Ele ment (10) mit mindestens einem Speicher, in welchem Daten speicherbar und aus welchem Daten auslesbar sind, gekennzeichnet durch
eine in das Substrat (11) integrierte (incorporated) Vorverarbeitungseinheit (14) zum Abnehmen eines Ausgangs signals vom IC-Element (10), wobei die Vorverarbeitungs einheit (14) eine Voranhebung (pre-enhancing) von Aus lesedaten vom Speicher des IC-Elements bewirkt, um im wesentlichen eine(n) Hochfrequenzkomponente oder -anteil zu dämpfen, und
eine in das Substrat (11) integrierte Wandlereinheit (12) zum Abnehmen eines Ausgangssignals von der Vorver arbeitungseinheit (14), wobei die Wandlereinheit (12) ein Magnetfeld entsprechend den vom Speicher des IC- Elements (10) über die Vorverarbeitungseinheit geliefer ten Auslesedaten (oder ausgelesenen Daten) erzeugt.
2. IC-Karte, umfassend
ein Karten-Substrat (11) und
ein in das Karten-Substrat (11) integriertes IC-Ele ment (10) mit einem Speicherteil, in welchem Daten speicherbar und aus welchem Daten auslesbar sind, einem Operationssteuerteil, der Operationen und Steuerung von Daten auszuführen vermag, und einem Ein/Ausgabeteil für Datenein/ausgabe,
eine in das Karten-Substrat (11) einbezogene Tasten feldeinheit (211) zum Liefern vorbestimmter Tastenein gaben zum IC-Element (10) und
eine in das Substrat (11) einbezogene Anzeigeeinheit (211) zum Abnehmen der Ausgangs- oder Ausgabedaten vom Speicherteil und/oder vom Operationssteuerteil des IC- Elements (10) und zur Lieferung vorbestimmter Anzeigen, gekennzeichnet durch
eine in das Karten-Substrat (11) integrierte Vorver arbeitungseinheit (14), die ein Ausgangssignal vom IC- Element (10) abnimmt und die Ausgabedaten vom Speicher teil und/oder Operationssteuerteil des IC-Elements einer Voranhebung (pre-enhancing) unterwirft, um im wesent lichen eine Hochfrequenzkomponente zu dämpfen, sowie
eine in das Substrat (11) integrierte Wandlereinheit (12), die ein Ausgangssignal von der Vorverarbeitungs einheit (14) abnimmt und ein Magnetfeld entsprechend den vom Speicherteil und/oder Operationssteuerteil des IC-Elements (10) über die Vorverarbeitungseinheit (14) gelieferten Ausgabedaten erzeugt.
ein Karten-Substrat (11) und
ein in das Karten-Substrat (11) integriertes IC-Ele ment (10) mit einem Speicherteil, in welchem Daten speicherbar und aus welchem Daten auslesbar sind, einem Operationssteuerteil, der Operationen und Steuerung von Daten auszuführen vermag, und einem Ein/Ausgabeteil für Datenein/ausgabe,
eine in das Karten-Substrat (11) einbezogene Tasten feldeinheit (211) zum Liefern vorbestimmter Tastenein gaben zum IC-Element (10) und
eine in das Substrat (11) einbezogene Anzeigeeinheit (211) zum Abnehmen der Ausgangs- oder Ausgabedaten vom Speicherteil und/oder vom Operationssteuerteil des IC- Elements (10) und zur Lieferung vorbestimmter Anzeigen, gekennzeichnet durch
eine in das Karten-Substrat (11) integrierte Vorver arbeitungseinheit (14), die ein Ausgangssignal vom IC- Element (10) abnimmt und die Ausgabedaten vom Speicher teil und/oder Operationssteuerteil des IC-Elements einer Voranhebung (pre-enhancing) unterwirft, um im wesent lichen eine Hochfrequenzkomponente zu dämpfen, sowie
eine in das Substrat (11) integrierte Wandlereinheit (12), die ein Ausgangssignal von der Vorverarbeitungs einheit (14) abnimmt und ein Magnetfeld entsprechend den vom Speicherteil und/oder Operationssteuerteil des IC-Elements (10) über die Vorverarbeitungseinheit (14) gelieferten Ausgabedaten erzeugt.
3. IC-Karte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandlereinheit (12) magnetisch an einen externen
Magnetlesekopf angekoppelt bzw. ankoppelbar ist.
4 . IC-Karte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorverarbeitungseinheit (14) ein Tiefpaßfilter
umfaßt.
5. IC-Karte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Tiefpaßfilter eine Eingangsklemme (141) zum Abneh
men eines Ausgangssignals vom IC-Element (10), einen
Widerstand (R 1), dessen eine Klemme an die Eingangs
klemme (141) angeschlossen ist, einen Differentialver
stärker (142), dessen erste und zweite Eingangsklemmen
mit der anderen Klemme des Widerstands (R 1) bzw. einem
Bezugspotentialpunkt verbunden sind, einen Kondensator
(C 1), der zur Eingangsklemme und einer Ausgangsklemme
des Differentialverstärkers (142) rückgekoppelt ist,
und eine Ausgangsklemme (143) zur Lieferung eines Aus
gangssignals vom Differentialverstärker (142) zur Wand
lereinheit (12) umfaßt.
6. IC-Karte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandlereinheit (12) eine auf dem Karten-Substrat
(11) ausgebildete Dünnschichtspule (121) aufweist.
7. IC-Karte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dünnschichtspule (121) um einen auf dem Karten-Sub
strat (11) ausgebildeten Dünnschichtmagnetkern (122)
flach herumgewickelt ist.
8. IC-Karte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dünnschichtmagnetkern (122) einen an einer vorbe
stimmten Stelle desselben ausgebildeten (Luft-)Spalt
(G) zum Erzeugen eines Magnetfelds aufweist.
9. IC-Karte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorverarbeitungseinheit (14) dann, wenn die Aus
lesedaten vom IC-Element einem Rechteckwellensignal
entsprechen, an Vorder- und Hinterflanke des Rechteck
wellensignals jeweils Schrägflanken (ramps) erzeugt.
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