SK288649B6 - Non-stationary magnetic field emiter - Google Patents

Abstract

The emitter on the removable memory card (5) or the PCB board of the mobile communication device is designed to create a contactless communication channel in the miniature building space. The emitter has an elongate, at least partially ferrite core (1), a conductor (4) with at least two threads (2) is coiled on the core (1), the threads (2) being placed close to each other on the core (1). The effective width (w) of one thread (2) corresponds to the radius of the core (1) at the circular cross section of the core (1) or corresponds to the equivalent radius of the other core shapes (1) with a tolerance of up to 50%. The kernel length is more than 7 times the smaller cross sectional dimension of the core. The winding conductor (4) is flat or the winding comprises a plurality of parallel conductors (41 to 4N) side by side forming one multi-threaded thread, and these conductors (41 to 4N) are electrically interconnected. The core (1) may consist of a ferrite rod located on the non-conductive support (6), wherein the conductors (4) are wound through the ferrite rod and also via a non-conductive support (6).

Description

Vynález sa týka žiariča nestacionárneho magnetického poľa, ktorý tvorí miniatúrnu náhradu antény na plochom nosiči s malou dostupnou výškou zástavby, predovšetkým na ploche vyberateľnej pamäťovej karty, ako je microSD karta. Tá je určená na zasunutie do slotu mobilného komunikačného zariadenia, najmä mobilného telefónu na dodatočné vytvorenie bezkontaktného NFC/RFID komunikačného kanálu. Riešenie je určené predovšetkým pre platobné aplikácie vykonávané pomocou mobilného komunikačného zariadenia. V princípe sa však nový typ žiariča podľa vynálezu môže použiť aj pri iných aplikáciách a zariadeniach, predovšetkým tam, kde je nedostatok priestoru na zväčšovanie antény, a kde je anténa pri aplikácii v rôznych prostrediach tienená okolitými prvkami s rôznou štruktúrou a vlastnosťami podľa špecifík rôzneho prostredia.The invention relates to a non-stationary magnetic field emitter which forms a miniature antenna replacement on a flat carrier with a low available installation height, in particular on the surface of a removable memory card, such as a microSD card. It is intended to be inserted into a slot of a mobile communication device, in particular a mobile phone, for additionally establishing a contactless NFC / RFID communication channel. The solution is designed primarily for payment applications performed using a mobile communication device. In principle, however, the new type of radiator according to the invention can also be used in other applications and devices, especially where there is a lack of space to enlarge the antenna, and where the antenna is shielded by surrounding elements of different structure and properties depending on the specific environment .

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Umiestnenie antény priamo na vyberateľnej karte, ktorá je určená na zasunutie do slotu mobilného komunikačného zariadenia, je známe zo zverejnených patentových spisov, napr. DE 10252348 Al, WO 03/043101 A3. Tieto zverejnenia opisujú všeobecnú možnosť použitia antény na karte, ale neobsahujú dostatočnú špecifikáciu antény v situácii, kedy je vyberateľná karta tienená susediacimi časťami mobilného komunikačného zariadenia, najmä mobilného telefónu.The location of the antenna directly on the removable card, which is intended to be inserted into the slot of the mobile communication device, is known from the published patents, e.g. DE 10252348 A1, WO 03/043101 A3. These disclosures describe the general possibility of using the antenna on the card, but do not contain sufficient antenna specification in a situation where the removable card is shielded by adjacent parts of the mobile communication device, in particular the mobile phone.

Konkrétne opísané NFC antény majú tvar slučiek vodiča na ploche, pričomv prípade malých rozmerov sa využíva všetka dostupná plocha. Pri umiestnení NFC antény na relatívne malých plochách má anténa podobu vpísaného špirálového pravouhlého návinu so zaoblenými rohmi, ktorý v podstate kopíruje vonkajší tvar dostupnej plochy. Týmto usporiadaním sa vytvoril vcelku typický tvar NFC antén.In particular, the described NFC antennas are in the form of wire loops on the surface, with all available surfaces being used for small dimensions. When the NFC antenna is placed on relatively small areas, the antenna is in the form of an inscribed spiral rectangular package with rounded corners that substantially copies the outer shape of the available area. With this arrangement, a quite typical shape of NFC antennas has been created.

Antény pre NFC a RFID prenosy sú preto v zásade ploché, s návinom slučiek po okrajoch využiteľnej ploche, ako napríklad podľa DE102008005795, CN102074788, US2009314842, CN101577740, CN201590480, CN201215827, CN201515004, CN201830251, JP2010102531, JP2011193349, KR20100056159, KR100693204, W02010143849, JP2004005494, JP2006304184, JP2005033461, JP2010051012. Pri implementácii takejto antény na vyberateľnú pamäťovú kartu sa prirodzeným spôsobom využije plochý charakter karty a takáto anténa sa rozvinie návinmi slučiek na dostupnej časti najväčšej plochy, ako napr. WO2012019694, DE102010052127, DE102004029984, CN101964073. Riešenia s rámovými anténami na dostupných plochách však nevedú k želanému výsledku a rôzni prihlasovatelia preto dopĺňajú anténu ďalšími prvkami, ako sú rebrá, vrstvy a podobne. Tieto riešenia zvyšujú komplikovanosť konštrukcie anapriektomu nevedú k vytvoreniu spoľahlivého komunikačného kanálu. Sú známe riešenia miniatúrnych antén, napríklad podľa US 2007/0194913 Al, ktoré riešia problém so zmenšovaním antény a jej pripojením na substráte, takéto aplikácie však neriešia problém s rôznym tienením antény. Prenesenie znalostí o existujúcich NFC anténach do oblasti s malým dostupným priestorom neprináša žiadané výsledky, keďže pri miniaturizácii pod určitú úroveň sa vlastnosti výslednej antény nemenia lineárne.The antennas for NFC and RFID transmissions are therefore essentially flat, with loop wrapping on the edge of the usable area, such as according to DE102008005795, CN102074788, US2009314842, CN101577740, CN201590480, CN201215827, CN201515004, CN2018303115, JP2019303115, JP20193031159, JP2006304184, JP2005033461, JP2010051012. When implementing such an antenna on a removable memory card, the flat character of the card is naturally utilized and the antenna is unfolded by winding loops on an accessible portion of the largest area, such as a card. WO2012019694, DE102010052127, DE102004029984, CN101964073. However, solutions with frame antennas on available surfaces do not produce the desired result and various applicants therefore complement the antenna with other elements such as ribs, layers and the like. These solutions increase the complexity of the anapriectoma design and do not lead to a reliable communication channel. Solutions of miniature antennas are known, for example according to US 2007/0194913 A1, which solve the problem of shrinking the antenna and its attachment to the substrate, but such applications do not solve the problem of different antenna shielding. Transferring knowledge of existing NFC antennas to a low available space area does not produce the desired results, since when miniaturized below a certain level, the properties of the resulting antenna do not change linearly.

Zverejnené patentové prihlášky Logomotion SK PP00058-2008, SK PP50014-2009, SK PP 50025-2010, SK PP 50033-2010, WO/2010/023574, WO/2011/154889 opisujú usporiadanie antény a jednotlivých vrstiev vyberateľnej pamäťovej karty s cieľom nastaviť vyžarovacie a prijímacie charakteristiky antény tak, aby bolo možné vytvoriť spoľahlivý komunikačný kanál aj pri rôzne zatienených slotoch karty. Takto definovaná technická úloha viedla k vytvoreniu viacerých technických riešení, ktoré však viedlikuspokojivýmvýsledkom len pri niektorých mobilných telefónoch a následne sa vývojový prúd ubral smerom k vytváraniu väčších, dodatočných antén na telese mobilného telefónu mimo tienených oblastí. Tieto dodatočné antény (CN201590480 U), napríklad v podobe nálepiek, môžu byť so základnou anténou na karte prepojené be/kontaktne, naďalej však pretrváva malá univerzálnosť takéhoto usporiadania a nepríjemná je aj zložitosť aplikácie v rukách bežného užívateľa.The published patent applications Logomotion SK PP00058-2008, SK PP50014-2009, SK PP 50025-2010, SK PP 50033-2010, WO / 2010/023574, WO / 2011/154889 describe the arrangement of the antenna and the individual layers of the removable memory card in order to adjust the radiation and antenna reception characteristics such that a reliable communication channel can be established even at different shaded card slots. The technical task defined in this way led to the development of several technical solutions, which, however, resulted in satisfactory results only in some mobile phones, and consequently the developmental current was reduced to the creation of larger, additional antennas on the mobile phone body outside the shielded areas. These additional antennas (CN201590480 U), for example in the form of stickers, may be connected to the base antenna on the card be / contact, but the versatility of such an arrangement remains low and the complexity of the application in the hands of the ordinary user remains unpleasant.

Anténa umiestnená priamo na vyberateľnej karte má veľmi obmedzené rozmerové možnosti. Mobilné telefóny majú sloty na karty formátu microSD, čo podstatne limituje veľkosť antény, ktorú je možné umiestniť priamo na karte. Pri umiestnení vyberateľnej karty vo veľmi tienených slotoch, napríklad pod batériou mobilného telefónu, sa podmienky vysielania z antény na karte ešte výrazne zhoršujú. Používanie usmerňovacích vrstiev, fólií má len úzko špecifický vplyv a je málo univerzálne pri nasadení v rôznych konštrukciách mobilných telefónov.The antenna placed directly on the removable card has very limited dimensional possibilities. Mobile phones have microSD card slots, which significantly limits the size of the antenna that can be placed directly on the card. Placing a removable card in highly shaded slots, such as under a mobile phone battery, significantly worsens the transmission conditions from the antenna on the card. The use of baffle layers and foils has only a narrowly specific effect and is little universal when used in various mobile phone designs.

Základné teoretické a odborné publikácie zastávajú názor, že pri malej hrúbke a dostupnej ploche má RFID alebo NFC anténa byť vytváraná ako plochá anténa, napríklad podľa RFID FIANDBOOK, Klaus Finkenzeller, 2010 podľa obrázkov 2.11, 2.15, 12.7, 12.9, 12.11, 12.13. Podľa rovnakého zdroja (časť 4.1.1.2 Optimal Antenna Diameter/Physical Principles of RFID Systems) je najoptimálnejšie, ak polomer vysielacej antény zodpovedá druhej odmocnine požadovaného dosahu antény.Basic theoretical and professional publications are of the opinion that at low thickness and available area, the RFID or NFC antenna should be designed as a flat antenna, for example according to RFID FIANDBOOK, Klaus Finkenzeller, 2010 according to Figures 2.11, 2.15, 12.7, 12.9, 12.11, 12.13. According to the same source (Section 4.1.1.2 Optimal Antenna Diameter / Physical Principles of RFID Systems), it is most optimal if the radius of the transmitting antenna corresponds to the square root of the desired antenna range.

S K 288649 B6S 288649 B6

Keďže pri mobilných telefónoch sa častejšie používajú kovové súčasti a kryty, objavuje sa problém s konštrukciou a umiestnením NFC antény aj v situácii, kde sa s NFC prvkom počíta už pri návrhu mobilného telefónu alebo obdobného komunikačného prvku. Je žiadané také riešenie, ktoré bude zabezpečovať vysokú priechodnosť vysielaného signálu z PCB dosky mobilného telefónu alebo z prvku na vyberateľnej pamäťovej karte, ktorá môže byť tienená okolitými kovovými prvkami mobilného telefónu, napríklad batériou alebo kovovým krytomSince metal parts and covers are more often used in mobile phones, there is a problem with the design and location of the NFC antenna even in a situation where the NFC element is already foreseen when designing a mobile phone or similar communication element. A solution is desired that will provide high throughput of the transmitted signal from the PCB of the mobile phone or from a removable memory card element that can be shielded by surrounding metal elements of the mobile phone, such as a battery or metal cover

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje žiarič nestacionárneho magnetického poľa, ktorý sa použije ako miniatúma náhrada antény na ploche nosiča, predovšetkým na substráte vyberateľnej pamäťovej karty, ktorá je určená na zasunutie do slotu mobilného komunikačného zariadenia, najmä mobilného telefónu. Podstata žiariča podľa tohto vynálezu spočíva v tom, že žiarič má podlhovasté, aspoň čiastočne feritové jadro, na jadre je navinutý vodič aspoň s dvoma závitmi, závity sú na jadre uložené tesne vedľa seba a účinná šírka jedného závitu zodpovedá polomeru jadra pri kruhovom priereze jadra s odchýlkou ± 50 %. Pri iných prierezoch jadra účinná šírka jedného závitu zodpovedá ekvivalentnému polomeru tiež s odchýlkou ± 50 %.These drawbacks are substantially eliminated by a non-stationary magnetic field emitter which is used as a miniature antenna replacement on the carrier surface, in particular on a removable memory card substrate, which is intended to be inserted into a slot of a mobile communication device, in particular a mobile phone. The source of the radiator according to the invention consists in that the radiator has an elongated, at least partially ferrite core, a conductor with at least two windings is wound on the core, the threads are arranged adjacent to each other and the effective width of one thread corresponds to the radius of the core deviation ± 50%. For other core cross-sections, the effective width of one thread corresponds to an equivalent radius also with a deviation of ± 50%.

Pomer 0,5 až 1,5 medzi účinnou šírkou jedného závitu a polomerom jadra, resp. ekvivalentným polomerom jadra nie je len prejavom rozmerovej dimenzácie. Ako sa objavilo pri vynachádzaní žiariča, práve dodržanie uvedeného rozmerového vzťahu sa v spojitosti s tesnýmnávinom vodiča prejaví synergickým spolupôsobením viacerých fyzikálnych zákonitostí. V tomto rozsahu a v blízkom okolí uvedeného intervalu sa vytvára smerové spolupôsobenie magnetického poľa z jednotlivých častí vodičov a z jednotlivých návinov bez vzniku nežiaducich vírivých polí, pričom sa magnetické pole v jadre zosilňuje a zároveň nemôže vytekať popri návine mimo koncových čiel jadra. Uvedený pomer medzi účinnou šírkou jedného závitu a polomerom jadra nebol doteraz sledovaným parametrom pri žiaričoch, ani pri anténach. Pri doterajších anténach s jadrom pritom dosahuje účinná šírka jedného závitu menej ako 0,1-násobok polomeru jadra. Výhodný pre žiarič podľa tohto vynálezu bude pomer blízky 1, teda w = D/2, kde D je priemer jadra, resp. ekvivalentný priemer jadra.The ratio of 0.5 to 1.5 between the effective width of one thread and the radius of the core respectively. the equivalent radius of the core is not merely an expression of dimensional dimensioning. As it emerged in the invention of the radiator, it is precisely the observance of the above-mentioned dimensional relationship in connection with the tightness of the conductor that is manifested by the synergistic interaction of several physical laws. Within this range and in the vicinity of said interval, a directional interaction of the magnetic field is produced from the individual conductor parts and from the individual windings without creating undesired swirling fields, wherein the magnetic field in the core is amplified and cannot flow along the winding outside the end faces of the core. The ratio between the effective width of a single thread and the radius of the core has not been a previously observed parameter for radiators or antennas. In the case of the prior art core antennas, the effective width of one thread is less than 0.1 times the radius of the core. Preferred for the emitter of the present invention will be a ratio close to 1, i.e. w = D / 2, where D is the core diameter and the core diameter, respectively. equivalent core diameter.

Žiarič je použitý ako náhrada klasickej elektromagnetickej antény, pričom však na druhej strane bezkontaktného NFC alebo RFID spoja je signál prijímaný a vysielaný štandardným NFC alebo RFID prijímacím prostriedkom. Žiarič má za úlohu vytvoriť intenzívne a homogénne magnetické pole. Menší rozmer prierezu jadra, napríklad rozmer výšky jadra, je menší ako 1 mm, dĺžka jadra je viac ako 7-násobok menšieho rozmeru prierezu jadra. Dĺžka jadra nebude presahovať 15 mm Žiarič bude použitý predovšetkým na vytvorenie dodatočného bezkontaktného komunikačného kanálu. Žiarič podľa tohto vynálezu bude vytvárať aj elektrické pole, to však na strane prijímajúceho zariadenia nebude nositeľom signálu, bude len nevýznamnou zložkou poľa, ktorá nebude podstatnou mierou prenikať cez tienenie hosťujúceho zariadenia. Pri miniaturizácii antény s jadrom s hrúbkou pod 1 mm vznikajú technické problémy, ktoré nie je možné riešiť len proporčným dimenzovaním bežne známych konštrukcií väčších antén.The radiator is used as a replacement for a conventional electromagnetic antenna, but on the other hand the non-contact NFC or RFID link is a signal received and transmitted by a standard NFC or RFID receiving means. The source of the emitter is to create an intense and homogeneous magnetic field. A smaller core cross-section dimension, for example a core height dimension, is less than 1 mm, a core length greater than 7 times the smaller core cross-section dimension. Core length will not exceed 15 mm The radiator will be used primarily to create an additional contactless communication channel. The radiator of the present invention will also generate an electric field, but this will not be a signal carrier on the receiving device side, but will only be an insignificant component of the field that will not substantially penetrate the shielding of the guest device. Miniaturization of an antenna with a core thickness of less than 1 mm raises technical problems that cannot be solved by proportional sizing of commonly known larger antenna designs.

V prvom rade sa použitie závitov, ktoré majú os rovnobežnú s plochou nosiča podľa tohto vynálezu, prejaví tým, že podstatne poklesne priemer závitu, čo je v rozpore so všeobecnou požiadavkou na zvyšovanie dosahu antény podľa RFID HANDBOOK, Klaus Finkenzeller, 2010.First of all, the use of threads having an axis parallel to the carrier surface of the present invention results in a substantial decrease in the diameter of the thread, contrary to the general RFID HANDBOOK requirement for increasing the antenna range, Klaus Finkenzeller, 2010.

Jadro je v pozdĺžnom smere podlhovasté, aby sa konce jadra nachádzali čo najďalej od seba v rámci dostupného priestoru na danej ploche. Jadro môže byť zakrivené, ale najlepšie výsledky sa dosahujú pri priamom tyčovom jadre, kedy sa siločiary magnetického poľa uzatvárajú zvonka žiariča čo v najdlhšej dráhe a majú teda snahu vytekať von z tieneného priestoru. Ferit jadra má mať relatívnu permeabilitu nastavenú tak, aby indukčnosť žiariča bola na úrovni 600 nH až 1200 nH, výhodne v blízkosti 750 nH. Pri zohľadnení tohto kritéria môže mať feritové jadro permeabilitu v rozmedzí 30 až 300. Permeabilita jadra bude nastavená podľa technologických možností maximálneho dovoleného magnetického sýtenia a rozmerových možností prierezu jadra. Pod pojmom ferit je pritom potrebné rozumieť akýkoľvek materiál, ktorý zosilňuje charakteristiky a vlastnostimagnetického poľa.The core is elongated in the longitudinal direction so that the ends of the core are as far apart as possible within the available space on the surface. The core may be curved, but the best results are obtained with a straight rod core, where the magnetic field lines close off the radiator as long as possible and thus tend to flow out of the shielded space. The core ferrite should have a relative permeability set such that the inductance of the emitter is between 600 nH and 1200 nH, preferably near 750 nH. Taking into account this criterion, the ferrite core may have a permeability in the range of 30 to 300. The permeability of the core will be adjusted according to the technological possibilities of the maximum permissible magnetic saturation and the dimensional possibilities of the core cross-section. The term ferrite is to be understood as any material which enhances the characteristics and properties of the magnetic field.

Je podstatné, aby závity boli navinuté tesne vedľa seba, aby s a tým zamedzilo vyžarovaniu magnetického poľa z jadra mimo koncov jadra. Samotné vodiče závitov tým tvoria tienenie jadra. Vodiče susedných závitov bránia vytváraniu vírivého magnetického poľa vodiča, ktorý je medzi susednými vodičmi. Medzi susediacimi závitmi je v podstate len medzera v podobe hrúbky izolácie vodičov. Sústava závitov z kovového vodiča týmto vytvára tieniaci obal jadra, ktorý usmerňuje tok magnetického poľa.It is essential that the coils are wound closely next to each other in order to prevent the magnetic field from emitting from the core outside the core ends. The thread conductors themselves form the core shield. The conductors of adjacent threads prevent the formation of a swirling magnetic field of the conductor between adjacent conductors. There is essentially only a gap in the form of conductor insulation thickness between adjacent threads. The metallic conductor threading assembly thereby provides a core shielding that directs the magnetic field flow.

Na dosiahnutie stavu, kedy magnetické pole zo žiariča vyteká aj nepatrnými medzerami medzi tieniacimi prvkami v hosťujúcom zariadení, je potrebné, aby magnetické pole v jadre bolo čo najhomogénnejšie a zároveň malo čo najväčšiu intenzitu pri malom priereze jadra. Požiadavka homogénnosti súvisí so zistením, že pri malých rozmeroch žiariča sa nerovnaká intenzita magnetického poľa v rámci jadra prejavuje veľkými strataIn order to achieve a condition where the magnetic field flows from the emitter even through slight gaps between the shielding elements in the host device, it is necessary that the magnetic field in the core be as homogeneous as possible while at the same time having the greatest intensity with a small core cross section. The requirement of homogeneity is related to the finding that, with small dimensions of the emitter, the unequal magnetic field intensity within the core results in large losses

S K 288649 B6 mi. Vysoká intenzita magnetického poľa sa požaduje preto, aby sa dosiahla vysoká prenikavosť magnetického poľa prostredím.N K 288649 B6 mi. High magnetic field strength is required in order to achieve high environmental penetration of the magnetic field.

Obe požiadavky sa najlepšie splnia práve usporiadaním, pri ktorom účinná šírka jedného závitu zodpovedá polomeru jadra pri kruhovom priereze jadra. Účinná šírka jedného závitu predstavuje rozmer, ktorým sa vodič závitu premieta na dĺžku jadra. Vodič môže mať rôzny prierez, preto môže byť účinná šírka jedného závitu odlišná od skutočnej šírky vodiča. V najbežnejšom prípade, kedy má vodič závitu kruhový alebo jednoduchý plochý a pritom neprekladaný tvar, sa bude účinná šírka závitu v podstate rovnať šírke vodiča. Ak sa použije plochý vodič tak, že časť vodiča jedného závitu sa prekryje okrajom susedného vodiča, bude sa za účinnú šírku vodiča považovať šírka vodiča bez okraja, ktorý už prekrýva susedný vodič. V podstate pôjde o tú časť šírky vodiča, ktorá bude pri plochom vodiči v kontakte s jadrom Pri hustom, tesnom návine bude účinná šírka vodičov jedného závitu zhodná so stúpaním závitu.Both requirements are best met by an arrangement in which the effective width of one thread corresponds to the radius of the core at the circular cross-section of the core. The effective width of one thread is the dimension by which the thread conductor projects on the core length. The conductor may have different cross-sections, therefore the effective width of one thread may be different from the actual width of the conductor. In the most common case where the thread conductor has a circular or simple flat and non-interlaced shape, the effective thread width will be substantially equal to the width of the conductor. If a flat conductor is used so that a part of the conductor of one thread is covered by the edge of an adjacent conductor, the effective width of the conductor will be the width of the edgeless conductor already overlapping the adjacent conductor. In essence, it will be that part of the width of the conductor which will be in contact with the core when the conductor is flat. For dense, tight winding, the effective width of the conductors of one thread will coincide with the thread pitch.

Požiadavku, aby účinná šírka zodpovedala polomeru jadra, resp. ekvivalentnému polomeru jadra, je potrebné chápať tak, že sa účinná šírka má v podstate rovnať polomeru jadra. Pri malých celkových rozmeroch prierezu jadra aj malá technologická odchýlka spôsobuje odchýlku od uvedeného pravidla, pričom sa však stále dosahuje úžitok, prípadne aspoň dostatočne využiteľný účinok z uvedeného princípu. Za splnenie podmienky rozmerového vzťahu je preto potrebné považovať aj situáciu, kedy je účinná šírka závitu v rozmedzí 0,6- až 1,4-násobku polomeru jadra, resp. ekvivalentnému polomeru jadra. V tomto rozsahu je pokles maximálneho magnetického výkonu do 10 %. Aj pri relatívne veľkom rozsahu pomerov (0,5 až 1,5) sa dosahuje dostatočne presvedčivý a výhodný výsledok, keďže doterajší stav techniky zahŕňa rádovo odlišné pomery účinnej šírky a polomeru jadra (menej ako 0,001 až 0,1).The requirement that the effective width correspond to the radius of the core, respectively. equivalent to the radius of the core, it is to be understood that the effective width should be substantially equal to the radius of the core. With a small overall core cross-sectional dimension, even a small technological deviation causes a deviation from the rule, but still achieves a benefit, or at least a sufficiently usable effect from said principle. Consequently, a condition where the effective thread width is in the range of 0.6 to 1.4 times the radius of the core, resp. equivalent core radius. Within this range, the maximum magnetic power is reduced to 10%. Even with a relatively large range of ratios (0.5 to 1.5), a sufficiently convincing and advantageous result is achieved, as the prior art involves orders of magnitude different ratios of effective width and core radius (less than 0.001 to 0.1).

Dodržaním rozmerového vzťahu sa vytvorí žiarič s efektom magnetického dela, kedy je magnetické pole vyžarované veľmi intenzívne z malej plochy prierezu miniatúrneho jadra.Observing the dimensional relationship creates a radiator with the effect of a magnetic gun, where the magnetic field is emitted very intensively from a small cross-sectional area of the miniature core.

Pojem ekvivalentný polomer nekruhového prierezu vyjadruje polomer, aký by mal kruh, ak by mal rovnakú plochu ako prierez s tvarom daného nekruhového prierezu. Ekvivalentný polomer nekruhového prierezu predstavuje teda plošne ekvivalentný polomer. Napríklad pri presne š tvorcovom priereze jadra so stranou „a“ je ekvivalentný polomer r_e = a/^π. Pri obdĺžnikovom priereze s rozmermi ,,a“, „b“ bez zaoblenia hrán je ekvivalentný polomer r_e = ^(a.b/n). Jadro môže mať prierez štvorcový, obdĺžnikový, kruhový, eliptický prierez alebo môže mať prierez tvorený kombináciou uvedených tvarov. Najčastejšie bude tvar jadra navrhnutý tak, aby využil daný priestor, zvyčajne bude mať jadro prierez s kruhovým tvarom alebo má eliptický tvar, alebo má prierez aspoň čiastočne pravouhlý tvar, najmä tvar štvorca alebo obdĺžnika, výhodne so zaoblenými rohmi.The equivalent radius of a non-circular cross-section expresses the radius that a circle would have if it had the same area as the cross-section with the shape of that non-circular cross-section. Thus, the equivalent radius of the non-circular cross-section is the area equivalent radius. For example, at exactly the cross-section of the core with the "a" side, the equivalent radius r _e = a / ^ π is equivalent. For a rectangular cross-section with dimensions "a", "b" without rounding the edges, the equivalent radius r _e = ^ (ab / n) is equivalent. The core may have a square, rectangular, circular, elliptical cross-section, or may have a cross-section formed by a combination of said shapes. Most often, the core shape will be designed to utilize the space, usually the core will have a cross-section with a circular shape or an elliptical shape, or have a cross-section of at least partially rectangular shape, especially a square or rectangular shape, preferably with rounded corners.

Pre jednoduchosť bude žiarič vyhotovený tak, že je navinutý s drôtom so šírkou wpo celej dĺžke jadra I a má vtedy N = I/w závitov. Zdroj U má vnútornú impedanciu Z. Žiarič Ls má sériový stratový odpor Rs a je pripojený k zdroju U cez prispôsobovací člen C1//C2 podľa obrázka 1 tak, aby bol na pracovnej frekvencii f dokonale prispôsobený. Obrázok 1 ukazuje transformáciu sériového obvodu Ls+Rs na paralelný Lp//Rp, kde Rp = (1 + Q²)Rs a Lp = (1 + ^)Ls.For the sake of simplicity, the emitter will be designed to be wound with a wire wpo of the entire length of the core I and then has N = I / w turns. The source U has an internal impedance of Z. The radiator Ls has a series loss resistor Rs and is connected to the source U via the adjusting member C1 / C2 of Figure 1 so as to be perfectly matched at the operating frequency f. Figure 1 shows the transformation of the serial circuit Ls + Rs into parallel Lp // Rp, where Rp = (1 + Q ² ) Rs and Lp = (1 + ^) Ls.

Ak sa predpokladá, že kvalita rezonančného obvodu Q » 1, potom sa môžu vzťahy zjednodušiť na tvar L = I .s a Rp = Q² Rs.If it is assumed that the quality of the resonant circuit Q? 1, then the relations can be simplified to the form L = I and Rp = Q ² Rs.

u² u ²

Výkon so zdroja na vykrytie strát je potom Ρ_υ = _r Indukčnosť Ls je možné prispôsobiť, ak Rs je menší ako reálna čast’Re(Z). Za tohto predpokladu je potom prúd II tečúci indukčnosťou /..sThe power from the power source to cover the losses is then Ρ _υ = _{r The} inductance Ls can be adjusted if Rs is less than the real part of Re (Z). Under this assumption, the current II is then flowing by the inductance /..s

Magnetické pole v strede žiariča je potom „ ^NIl kde N je počet závitov. Vzťah sa ďalej upraví na tvarThe magnetic field in the center of the emitter is then ^NI 1 where N is the number of turns. The relationship is further shaped

kde RiNje normovaná strata vinutia na jeden závit a má charakterwhere RiN is a standardized winding loss per thread and has character

Rin = a.C~^bw\ r.Rin = aC ~ ^bw .

Obrázok 2 potom znázorňuje závislosť Rs od šírky návinu w delenej priemerom jadra. Na obrázku 2 je vyznačený bod C zodpovedajúci pomeru w/D = 0,5. Maximálna šírka návinu je wmax= 2πΌ. Pri väčšej šírke by už dochádzalo k vzájomnému prekrývaniu vodičov. Ostatná časť grafu pokrýva oblasť od N = 2.5 závitu do N = 55 závitov.Figure 2 then shows the dependence of Rs on the width of the coil w divided by the core diameter. Figure 2 shows the point C corresponding to the ratio w / D = 0.5. The maximum winding width is wmax = 2πΌ. With a wider width, the wires would already overlap each other. The rest of the graph covers the area from N = 2.5 turns to N = 55 turns.

Graf podľa obrázka 3 znázorňuje závislosť intenzity magnetického poľa v strede žiariča. Maximálna hodnota (bod A na grafe) magnetického poľa je v prípade, ak w = 0,5.D, teda vtedy, keď účinná šírka závitu zodpovedá polomeru jadra žiariča. Naľavo od bodu B (veľmi tenká šírka vodiča w) je odpor Rs väčší, ako jeThe graph of FIG. 3 shows the magnetic field strength in the center of the emitter. The maximum value (point A in the graph) of the magnetic field is when w = 0.5.D, ie when the effective thread width corresponds to the radius of the radiator core. To the left of point B (very thin conductor width w) the resistance Rs is greater than

S K 288649 B6 vnútorná impedancia Re(Z), a zdroj nie je schopný dodať do záťaže potrebný výkon, čo sa prejavuje výrazným poklesom na intenzite magnetického poľa. Bod B je zaujímavý aj tým, že vtedy je kapacita C2 = 0, výsledný rezonančný obvod sa zjednoduší na sériový rezonančný obvod podľa obrázka 4. Takto zjednodušený obvod však neposkytuje maximálny magnetický výkon. Magnetické pole napravo od bodu A klesá, pretože návin, ktorého šírka w s a zvyšuje, zviera stále väčší uhol s osou jadra žiariča.S K 288649 B6 the internal impedance Re (Z), and the power supply is not able to supply the required power to the load, which results in a significant decrease in the magnetic field strength. Point B is also interesting in that, at that time, the capacitance C2 = 0, the resulting resonant circuit is simplified to the series resonant circuit of Figure 4. However, this simplified circuit does not provide maximum magnetic power. The magnetic field to the right of point A decreases because the winding, whose width w s and increases, makes an increasingly larger angle with the axis of the radiator core.

Na základe Biot-Savartovho zákona sa vektor Hx spočíta ako vektorový súčin prúdu Íl a vektora r, ktorý v tomto prípade tvorí os jadra žiariča. Integruje sa po celej krivke x vinutia (špirála so stúpaním w) dx x r ' dx cos^a On the basis of the Biot-Savart law, the vector Hx is calculated as the vector product of the current I1 and the vector r, which in this case forms the axis of the radiator core. Integrates along the whole winding curve x (helix w) dx xr 'dx cos ^and

Z toho následne vyplýva zistenie, že pri veľmi širokom návine začína uhol a výrazne vplývať na intenzitu magnetického poľa s koeficientom cos a. Naopak naľavo od bodu A je vplyv uhla a zanedbateľný, ale začínajú sa výrazne prejavovať straty Rs podľa obrázka 2. Od hodnoty w = D/2 začínajú straty Rs výrazne narastať (bod C). Z grafu sa môže odčítať, že optimálna indukčnosť žiariča je približne pri L = 750 nH. Pri daných rozmeroch žiariča je potrebné zvoliť takú permeabilitu μ, aby pri w = D/2 bola indukčnosť práve L = 750 nH.This results in the finding that, with a very wide winding, the angle begins and significantly affects the intensity of the magnetic field with the coefficient cos a. Conversely, to the left of point A, the effect of the angle is negligible, but the losses Rs as shown in Figure 2 are starting to show markedly. Starting at w = D / 2, the losses Rs start to increase significantly (point C). From the graph it can be read that the optimum inductance of the emitter is approximately L = 750 nH. Given the dimensions of the emitter, it is necessary to select the permeability μ so that at w = D / 2 the inductance is just L = 750 nH.

Pri použití jednostupňovo navinutého vodiča klasického kruhového prierezu vzniká problém s polomerom ohybu vodiča, keďže účinná šírka vodiča, teraz zhodná s priemerom vodiča, má v podstate zodpovedať polomeru jadra, napríklad kruhového jadra. Povolený minimálny ohyb vodiča pritom býva určený viac ako dvojnásobkom polomeru ohybu. Ak je potom k dispozícii len jeden milimeter zástavbovej výšky priestoru na umiestnenie žiariča, bola by maximálna výška jadra menšia ako polovica milimetra, čo spôsobuje technologické problémy a komplikácie s návinom relatívne hrubého vodiča na krehké a malé jadro. Problémy s návinom spôsobuje pomer účinnej šírky a polomeru jadra podľa tohto vynálezu, keďže vodič má byť relatívne široký a teda aj hrubý oproti rozmeru jadra.The use of a single-stage winding of a classical circular cross-section leads to a problem with the bending radius of the conductor since the effective conductor width, now coincident with the conductor diameter, should essentially correspond to the radius of the core, for example the circular core. The permitted minimum bending of the conductor is more than twice the bending radius. If only one millimeter of the installation height of the radiator space is available, the maximum core height would be less than half a millimeter, causing technological problems and complications with winding a relatively coarse wire onto a fragile and small core. The winding problems are caused by the ratio of the effective width to the radius of the core of the present invention, since the conductor is to be relatively wide and thus coarse compared to the core dimension.

V snahe lepšie využiť dostupnú výšku priestoru a pritom dodržať základné pravidlo podľa tohto vynálezu (teda rozmerový vzťah medzi účinnou šírkou závitu a polomerom jadra) sa vynašlo riešenie, pri ktorom sa použije plochý vodič. Jeho šírka po návine na jadro zodpovedá polomeru jadra. Plochý vodič sa jednoduchšie navíja na jadro a pritom v priereze na výšku nezaberá veľa priestoru. Daný priestor je potom možné lepšie využiť na jadro žiariča. Plochý vodič má pritom dostatočne nízky elektrický odpor. Plochý vodič bude mať šírku presahujúcu dvojnásobok výšky vodiča, resp. hrúbky vodiča.In order to make better use of the available height of the space while adhering to the basic rule of the present invention (i.e., the dimensional relationship between the effective thread width and the core radius), a solution has been devised using a flat conductor. Its width after winding to the core corresponds to the radius of the core. The flat conductor is more easily wound on the core, while taking up a lot of space in the vertical section. The space can then be better utilized for the radiator core. The flat conductor has a sufficiently low electrical resistance. The flat conductor will have a width exceeding twice the height of the conductor, respectively. driver thickness.

Ďalej sa vynašlo, že vo výhodnomusporiadaní samôže plochý vodič nahradiť sústavou aspoň dvoch vedľa seba navinutých vodičov, ktoré však spolu naďalej tvoria len jeden závit. Tieto vodiče sú pritom elektricky prepojené. Ak sa napríklad chce nahradiť plochý vodič s pôvodným pomerom šírky a výšky 1 : 3, použijú sa na náhradu takéhoto plochého vodiča tri vodiče rovnomerne kruhového prierezu, ktoré sa navinú vedľa seba, akoby išlo o trojstupňový závit. Ak sa bude nahradzovať plochý vodič s pôvodným prierezom 1 : 8, použije sa 8 vedľa seba uložených vodičov kruhového prierezu, akoby v mechanickom ponímaní išlo o osemstupňový závit. Vodiče v rámci jedného viacstupňového závitu by medzi sebou nemuseli byť izolované, keďže tieto vodiče budú na koncoch návinov elektricky prepojené, ale môže byť z dôvodu technologickej jednoduchosti použitý rovnaký, izolovaný vodič pre všetky vodiče daného závitu. V inom usporiadaní môžu byť elektricky izolované len okrajové vodiče jedného závitu, vnútorne umiestnené vodiče nemusia mať izoláciu.It has further been found that, in a preferred embodiment, the flat conductor can be replaced by a system of at least two coiled conductors which, however, still form only one thread. The conductors are electrically connected. For example, if a flat conductor with an original width / height ratio of 1: 3 is to be replaced, three flat conductors of uniform circular cross-section are used to replace such flat conductor, which are wound side by side as if it were a three-stage thread. If a flat conductor with an original cross-section of 1: 8 is replaced, 8 side-by-side round conductors are used, as if it were an eight-degree thread in mechanical perception. The wires within one multi-stage thread would not need to be insulated with each other, since these wires will be electrically connected at the ends of the windings, but for reasons of technological simplicity the same insulated wire can be used for all wires of that thread. In another arrangement, only the edge conductors of one thread may be electrically insulated, the internally located conductors need not be insulated.

Snaha dosiahnuť homogénne magnetické pole s vysokou intenzitou, ktoré bude pritom vyžarovať zo vzdialených koncov jadra, je sprevádzané radom protichodných požiadaviek Je vhodné použiť čo najmenší počet závitov, ale pri klesajúcom počte závitov sa skracuje dĺžka jadra, ktoré je závitmi zároveň tienené, pri klesajúcom počte závitov sa tiež zvyšuje prúdové zaťaženie potrebné na vyžiarenie signálu, veľkosť prúdu je však obmedzená prvkami hosťujúceho zariadenia. Použite plochého vodiča alebo použite viacstupňových paralelne vedľa sebavedených vodičov jedného závitu tento protichodný stret požiadaviek vhodne odstraňuje.Efforts to achieve a homogeneous high-intensity magnetic field emitting from the distal ends of the core are accompanied by a series of contradictory requirements. It is desirable to use as few turns as possible, but with decreasing threads the core length is reduced. Also, the current load required to radiate the signal is increased, but the magnitude of the current is limited by the elements of the guest device. Use a flat conductor or use multistage parallel conductors alongside self-installed single-threaded conductors to properly address this conflicting requirement.

Žiarič s miniatúrnymi rozmermi môže byť umiestnený na PCB doske vnútri mobilného komunikačného zariadenia alebo môže byť umiestnený v rámci telesa vyberateľnej pamäťovej karty. Vyberateľná pamäťová karta je určená na zasunutie do rozširujúceho slotu mobilného komunikačného zariadenia. V takom prípade je žiarič na substráte vyberateľnej pamäťovej karty umiestnený tak, že os jadra antény je orientovaná prevažne rovnobežne s plochou telesa vyberateľnej karty a žiarič je umiestnený na okraji telesa vyberateľnej pamäťovej karty mimo zóny s kontaktným ro/liraním. Bude výhodné, ak žiarič je lokalizovaný pozdĺž hrany oproti hrane so zónou kontaktného ro/11 rania vyberateľnej pamäťovej karty.The miniature emitter may be located on a PCB board inside the mobile communication device or it may be located within the removable memory card body. The removable memory card is designed to be inserted into an expansion slot of a mobile communication device. In such a case, the emitter on the removable memory card substrate is positioned such that the axis of the antenna core is oriented substantially parallel to the surface of the removable card body, and the emitter is located at the edge of the removable memory card body outside the contact / flip zone. It will be advantageous if the emitter is located along the edge opposite the edge with the contact cut edge of the removable memory card.

Je výhodné, aby dĺžka jadra, teda rozmer jadra v smere osi vinutia bol čo najväčší v rámci rozmerových možností karty, tým sa dosiahnu čo najdlhšie siločiary magnetického poľa a len menšia časť magnetického toku sa uzatvára krátkou cestou. Pri umiestnení žiariča do telesa vyberateľnej pamäťovej karty bude mať jadro výšku do 1 mm, šírku do 5 mm a dĺžku do 15 mm Pri výhodnej orientácii mimo zóny kontaktov bude mať jadro obdĺžnikový prierez s výškou do 0,7 mm, so šírkou do 1 mm a s dĺžkou do 11 mmIt is preferred that the core length, i.e. the core dimension in the direction of the winding axis, be as large as possible within the card's dimensional capabilities, thereby achieving as long as possible the magnetic field lines of the magnetic field and only a minor portion of the magnetic flux being closed. When placed in the removable memory card body, the core will have a height of up to 1 mm, a width of up to 5 mm, and a length of up to 15 mm. length up to 11 mm

Signál vysielaný zo žiariča magnetického poľa podľa tohto vynálezu je prijímaný štandardným prijímacím prostriedkom v danom frekvenčnom pásme. Napríklad ak bude žiarič určený pre NFC vysielanie medzi mobilným telefónom a čítačkou POS terminálu, bude anténa na strane mobilného telefónu mať podobu žiariča magnetického poľa s feritovým jadrom, ale na strane NFC čítačky POS terminálu bude umiestnená bežnáThe signal emitted from the magnetic field emitter of the present invention is received by standard reception means in a given frequency band. For example, if the radiator is designed for NFC broadcasting between a mobile phone and a POS terminal reader, the antenna on the mobile phone side will be in the form of a magnetic field emitter with a ferrite core, but a conventional POS terminal on the POS terminal

S K 288649 B6 prijímacia anténa. Práve konformita s existujúcimi, štandardnými zariadeniami je dôležitá, aby nebolo potrebné meniť hardvér široko rozšírený na strane POS terminálov. Zmena hardvéru na strane mobilného telefónu sa udeje práve vložením vyberateľnej karty (predovšetkým microSD formátu) do existujúceho rozširujúceho slotu mobilného telefónu. Rozširujúci slot mobilného komunikačného zariadenia je slot na kartu, ktorá nemá vplyv na základnú komunikačnú fúnkciu zariadenia, je to teda najmä, nie však výlučne, slot na vyberateľnú pamäťovú kartu formátu microSD.S K 288649 B6 receiving antenna. Conformity with existing, standard devices is important in order to avoid the need to change the hardware widely used on the POS terminals. The hardware change on the mobile phone side is done by inserting a removable card (especially microSD format) into the existing mobile phone expansion slot. The Mobile Communication Device Expansion Slot is a card slot that does not affect the basic communication func- tion of the device, in particular, but not exclusively, a removable microSD memory card slot.

Z technologického hľadiska bude výhodné, akjadro bude tvorené feritovou tyčkou umiestnenou na nevodivej podložke. Nevodivá podložka bude mať šírku zodpovedajúcu šírke jadra a dĺžku aspoň rovnakú, ako je dĺžka jadra. Vodiče závitov sú navíjané cez feritovú tyčku a zároveň tiež cez nevodivú podložku, čímnávin vodiča mechanicky pridržiava jadro s nevodivou podložkou. Nevodivá podložka môže mať po oboch koncoch pripojovacie plôšky na prepojenie vodičov návinu a na prepojenie antény s telesom vyberateľnej pamäťovej karty. Na pripojovacích plochách sa prepoja vodiče viacstupňového návinu navzájom a tiež sa tieto kontakty žiariča prepoja s vodivými obvodmi hosťujúceho zariadenia.From a technological point of view, it will be advantageous for the core to consist of a ferrite rod disposed on a non-conductive pad. The non-conductive pad will have a width corresponding to the width of the core and a length at least equal to the length of the core. The thread conductors are wound through a ferrite rod and at the same time also through a non-conductive pad, thereby mechanically holding the core with the non-conductive pad. The non-conductive pad may have connecting surfaces at both ends to connect the winding wires and to connect the antenna to the removable memory card body. On the connecting surfaces, the conductors of the multi-stage winding are interconnected and also these radiator contacts are connected to the conducting circuits of the guest device.

Magnetické pole vytvorené v žiariči podľa tohto vynálezu má schopnosť prenikať aj malými medzerami v priestorovej štruktúre mobilného komunikačného zariadenia. Ploché medzery napríklad medzi kartou a slotom karty, následne medzi telesom batérie a susediacim telom mobilného telefónu sú dostatočné na preniknutie magnetického poľa von z tela mobilného telefónu. Magnetické pole vyžiarené zo žiariča bude na druhej strane komunikačného kanála prijímané bežnou anténou, napríklad v podobe čítačky POS terminálu. Žiarič bude v praxi umiestnený najmä vnútri mobilného telefónu, ktorý ma v nevýhodnom usporiadaní kovové kryty. Siločiary magnetického poľa vychádzajú z malých medzier medzi krytmi von, teda do priestoru, kde sa bude nachádzať NFC čítačka. Kryty sú v podstate vždy deliteľné, často pre možnosť vyberať batériu spod krytu, vďaka čomu sú medzi ich časťami medzery. Tie postačujú na to, aby magnetické pole s vysokou intenzitou zo žiariča podľa tohto vynálezu prenikalo von.The magnetic field created in the radiator of the present invention has the ability to penetrate even small gaps in the spatial structure of the mobile communication device. Flat gaps, for example, between the card and the card slot, then between the battery body and the adjacent cell phone body are sufficient to penetrate the magnetic field out of the cell phone body. The magnetic field emitted from the emitter will be received on the other side of the communication channel by a conventional antenna, for example in the form of a POS terminal reader. In practice, the emitter will be placed mainly inside a mobile phone which has metal covers in a disadvantageous arrangement. The magnetic field lines emanate from the small gaps between the covers out into the space where the NFC reader will be located. Covers are basically always divisible, often because of the possibility of removing the battery from underneath the cover, leaving gaps between their parts. These are sufficient for the high intensity magnetic field to penetrate out of the emitter of the present invention.

Rezonančné vlastnosti žiariča je možné dosiahnuť nastavením polohy a rozmerov vodiča vinutia tak, že samotné vinutie má vhodnú kapacitu, prípadne má vhodnú kapacitu celá sústava všetkých vodičov vinutí, prípadne aj vrátane elektromagnetických väzieb okolia.Resonant properties of the radiator can be achieved by adjusting the position and dimensions of the winding conductor so that the winding itself has a suitable capacity, or the entire system of all winding conductors has a suitable capacity, possibly including electromagnetic coupling of the surrounding.

Žiarič môže byť navrhnutý tak, že sa vhodne nalaďuje pod vplyvom rôzneho prostredia. Ak sa bude nachádzať v tesnej blízkosti elektricky vodivých materiálov, indukčnosť žiariča sa zníži. Táto vlastnosť sa využije na automatické riadenie vyžarovaného výkonu v závislosti od prostredia, do ktorého sa žiarič umiestni. Týmto sa zvýši univerzálnosť nasadenia žiariča, pri jeho distribúcii sa nemusí uvažovať vplyv rôznych typov mobilných telefónov. Žiarič bude naladený napríklad na rezonanciu 15 MHz práve vtedy, keď sa nachádza v kovovom obale. Vplyvom prostredia sa indukčnosť antény ustáli, zníži na 1 pH. Ak sa však umiestni mimo obalu, indukčnosť sa zvýši na 1,3 pH a rezonancia sa posunie na 12 MHz. Keďže žiarič vyžaruje výkon na frekvencii 14,4 MHz, tak maximum výkonu sa vyžiari práve vtedy, keď jeho rezonancia je blízka tejto hodnote, pretože jeho vnútorný odpor je vtedy najmenší. Ak sa však žiarič umiestni pod plastový kryt, rezonancia sa posunie nadol na 12 MHz a vnútorný odporná frekvencii 14,4 MHz vzrastie. Žiarič bude vo výhodnom usporiadaní navrhnutý a konštruovaný tak, že je frekvenčné a/alebo indukčnosťou, a/alebo vnútorným odporom nastavený na maximálny vysielací výkon pri najnepriaznivejšom možnom tienení, napríklad pri úplnom zakrytovaní. Potom zmenšovanie miery tienenia svojou väzbou s okolím bude znižovať výkon vysielania pri rovnakom vstupnom budení a to tým, že tieniace prvky prostredia ovplyvňujú frekvenciu a/alebo indukčnosť, a/alebo vnútorný odpor žiariča. Jednoducho na vysielanie pomocou žiariča sa budú úmyselne používať aj okolité kovové časti, ich neprítomnosť síce spôsobí pokles vysielacieho výkonu, ale žiarič bude nastavený tak, aby aj pri nulovom tienení bol vysielací výkon žiariča vyšší ako minimálny výkon na príjem štandardnýmNFC alebo RFID prijímacím prostriedkomThe radiator can be designed to be tuned appropriately under different environmental conditions. If it is in close proximity to electrically conductive materials, the inductance of the radiator will decrease. This feature is used to automatically control the radiated power depending on the environment in which the radiator is placed. This will increase the versatility of the use of the radiator, the distribution of which does not have to take into account the influence of different types of mobile phones. For example, a radiator will be tuned to 15 MHz resonance when it is in a metal package. Due to the environment, the inductance of the antenna stabilizes, decreases to 1 pH. However, when placed outside the package, the inductance is increased to 1.3 pH and the resonance is shifted to 12 MHz. Since the radiator emits power at 14.4 MHz, the maximum power is emitted just when its resonance is close to this value because its internal resistance is then the smallest. However, when placed under a plastic housing, the resonance is shifted down to 12 MHz and the internal resistive frequency of 14.4 MHz increases. The radiator will preferably be designed and constructed such that it is frequency and / or inductance and / or internal resistor adjusted to the maximum transmitting power at the most unfavorable shielding possible, for example, by complete enclosure. Thereafter, reducing the shielding rate by its coupling to the environment will reduce the transmission power at the same input excitation by the fact that the environmental shielding affects the frequency and / or inductance and / or the internal resistance of the radiator. Easily the surrounding metal parts will be intentionally used for emitting with the emitter, the absence of which will result in a decrease in transmitting power, but the emitter will be set so that even at zero shade the emitter transmitting power is higher than the minimum receiving power by standard NFC or RFID

Žiarič magnetického poľa podľa tohto vynálezu bude v zásade použitý na vysielanie signálu z telesa vyberateľnej pamäťovej karty. V opačnom smere komunikácie, keď je signál prijímaný na vyberateľnú pamäťovú kartu, nie je zvyčajne problém s intenzitou elektromagnetického poľa, keďže v tomto smere nie sú vysielacie antény rozmerovo obmedzované. V princípe preto nie je potrebné obzvlášť o ptimalizovať prenosovú cestu smerom ku žiariču, ktorý bude slúžiť aj ako prijímacia anténa. V inom usporiadaní môže byť žiarič doplnený klasicky navinutou, samostatnou NFC anténou na prijímanie signálu smerom k vyberateľnej karte.The magnetic field emitter of the present invention will basically be used to transmit a signal from a removable memory card body. In the opposite direction of communication, when the signal is received on the removable memory card, there is usually no problem with the intensity of the electromagnetic field, since in this direction the transmitting antennas are not dimensionally constrained. In principle, therefore, it is not particularly necessary to optimize the transmission path towards the radiator, which will also serve as a receiving antenna. In another embodiment, the radiator may be complemented by a classically wound, separate NFC antenna to receive a signal toward the removable card.

Maximálny efektívny prúd z výstupného driveru môže byť v rozsahu 0,1 - 0,2 Arms, kedy maximálne dovolené prúdové zaťaženie vychádza zo štandardu rozhrania karty. Výstupný driver je súčasťou koncového stupňa výkonového zosilňovača. Prúd vo vodiči návinu nepresahuje hodnoty 0,8 Arms . Výstupný odpor výstupného driveru pri takomto nastavení a napájaní na microSD karte môže byť menší ako 10 Ohm. Konkrétna hodnota impedancie samôže meniť podľa nastaveného pomeru napätí, prúdov a výkonov.The maximum effective current from the output driver can be in the range of 0.1 - 0.2 Arms, where the maximum allowed current load is based on the card interface standard. The output driver is part of the output stage of the power amplifier. The current in the winding conductor does not exceed 0.8 Arms. The output resistance of the output driver with such a setting and power on the microSD card may be less than 10 Ohm. The actual value of the impedance can be changed according to the set ratio of voltages, currents and powers.

Žiarič na karte podľa tohto vynálezu má vynikajúce prenosové vlastnosti v slotoch rôznych mobilných komunikačných zariadeniach a to aj pri umiestnení slotu pod batériou. Merania ukázali, že mobilný telefón s vyberateľnou pamäťovou kartou so žiaričom podľa tohto vynálezu je schopný vytvárať spoľahlivý NFC komunikačný kanál, pričom nie je limitujúca smerová orientácia mobilného telefónu proti NFC čítačke. PoThe emitter on the card of the present invention has excellent transmission properties in slots of various mobile communication devices, even when the slot is placed under the battery. The measurements have shown that a mobile phone with a removable memory card with a radiator according to the present invention is capable of creating a reliable NFC communication channel, while not limiting the directional orientation of the mobile phone against the NFC reader. After

S K 288649 B6 tláča sa vplyv rôznych konštrukcií mobilných telefónov na spoľahlivosť dodatočne vytvoreného bezkontaktného kanálu.With K 288649 B6, the influence of different mobile phone designs on the reliability of an additionally created contactless channel is printed.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Riešenie je bližšie vysvetlené pomocou obrázkov 1 až 18. Použitá mierka zobrazenia a pomer veľkostí jednotlivých prvkov nemusí zodpovedať opisu v príkladoch a tieto mierky a pomery veľkostí nie je možné vysvetľovať ako zužujúce rozsah ochrany.The solution is explained in more detail with reference to Figures 1 to 18. The scale used and the size ratio of the individual elements may not correspond to the description in the examples, and these measures and size ratios cannot be explained as a narrower scope of protection.

Na obrázku 1 je schematicky zobrazená transformácia sériového LR obvodu na paralelný obvod.Figure 1 schematically illustrates the transformation of a serial LR circuit to a parallel circuit.

Obrázok 2 obs ahuje graf strát v návine žiariča vzávislosti odpomeru šírky vodiča k priemeru jadra.Figure 2 provides a graph of the losses in the coil of a radiator as a function of the ratio of the conductor width to the core diameter.

Na obrázku 3 je graf vyjadrujúci veľkosť magnetického poľa v strede žiariča v závislosti od pomeru šírky návinu k priemeru jadra.Figure 3 is a graph showing the magnitude of the magnetic field at the center of the emitter versus the ratio of the width of the winding to the core diameter.

Na obrázku 4 je znázornený výsledný sériový rezonančný obvod pre bod B z grafu podľa obrázka 3.Figure 4 shows the resulting series resonant circuit for point B of the graph of Figure 3.

Na obrázku 5 je axonometrický pohľad na žiarič s plochým prierezom vodiča. Medzery medzi návinmi vodiča súzobrazené len na zvýšenie prehľadnosti, v skutočnostije návin usporiadaný tesne vedľa seba.Figure 5 is an axonometric view of a flat cross-sectional emitter. The spacing between the windings of the conductor is shown only for the sake of clarity, in fact the winding is arranged close to one another.

Na obrázku 6 je prierez jadrom a plochým vodičom pri jednoduchom návine. Opäť sú medzi návinmi navzájom a medzi návinmi a jadrom zobrazené medzery na zvýšenie prehľadnosti, v skutočnosti je návin usporiadaný tesne vedľa seba a tesnená jadre bez medzier.Figure 6 is a cross-sectional view of the core and the flat conductor with a single winding. Again, gaps are shown between the windings and between the windings and the core for clarity, in fact the winding is arranged close to each other and the sealed cores without gaps.

Na obrázku 7 je zobrazený prierez plochým vodičom s prekrytím okrajov. Medzi návinmi navzájom a medzi návinmi a jadrom sú zobrazené medzery na zvýšenie prehľadnosti, v skutočnosti je návin usporiadaný tesnevedľa sebaatesnena jadre bez medzier.Figure 7 shows a cross-section of a flat conductor with edge overlap. Gaps are shown between the windings and between the windings and the core for clarity, in fact, the winding is arranged adjacent to the core without gaps.

Na obrázku 8 je zobrazený prierez jadrom s viacstupňovým návinom vodiča, kde je vodič všetkých stupňov jedného závitu rovnaký a izolovaný. Medzi krajnými vodičmi susediacich závitov na obrázkoch 8 až 13 je na zvýšenie prehľadnosti zobrazená medzera, ktorá však v skutočnosti pri návine nevzniká. Medzera na obrázkoch má za úlohu rozlíšiť vodiče do skupín jedného závitu.Figure 8 shows a cross-section of a core with a multi-stage winding of the conductor where the conductor of all stages of one thread is the same and insulated. For the sake of clarity, a gap is shown between the outer conductors of the adjacent threads in Figures 8 to 13, which, however, does not actually occur during the winding. The gap in the figures is intended to distinguish the conductors into groups of one thread.

Obrázok 9 zobrazuje prierez jadrom s viacstupňovým návinom vodiča, kde len okrajové vodiče jedného návinu súizolované. Vodiče nachádzajúce sa vnútri jednej skupiny, jedného návinu súneizolované.Figure 9 shows a cross-section of a core with a multi-stage winding of conductor where only the edge conductors of one winding are insulated. The conductors inside one group, one winding are insulated.

Na obrázku 10 je znázornené stúpanie vodiča v návine na jadre s kruhovým prierezom V pohľade je pre prehľadnosť zobrazený jeden vodič 41, ostatné vodiče sú znázornené len v priereze. Stúpanie závitu zodpovedá polovici priemeru kruhového jadra.Fig. 10 shows the lead of the conductor in the winding on a core with a circular cross-section. For the sake of clarity, one conductor 41 is shown, the other conductors are only shown in cross-section. The thread pitch corresponds to half the diameter of the circular core.

Obrázok 11 predstavuje pohľad na polovicu žiariča, kde návin pozostáva z plochého neizolovaného vodiča, po okrajoch ktorého je navinutý izolovaný vodič kruhového prierezu.Figure 11 is a view of a half-emitter where the winding consists of a flat non-insulated conductor, around which an insulated round cross-section conductor is wound.

Na obrázku 12 je pohľad na koniec návinov žiariča na konci jadra s nevodivou podložkou, ktorá je pripájkovaná na substrát vyberateľnej pamäťovej karty.Fig. 12 is a view of the end of the radiator windings at the end of the core with a non-conductive pad that is soldered to the substrate of the removable memory card.

Obrázok 13 zobrazuje detail prepojenia vodičov jedného závitu na pripojovacej plôške, ktorá je vytvorená na spodnej strane nevodivej podložky.Figure 13 shows a detail of the wiring of a single thread on the connection plate that is formed on the underside of the non-conductive pad.

Obrázok 14 znázorňuje príklad umiestnenia žiariča na vyberateľnej pamäťovej karte microSD formátu.Figure 14 shows an example of placing the emitter on a removable microSD format memory card.

Na obrázku 15 je vyžarovací diagram magnetického poľa pri bočnom pohľade, kedy je žiarič umiestnený na vyberateľnej pamäťovej karte a tá je vsunutá dovnútra mobilného telefónu s kovovými krytmi. Vyžarovací diagram v horizontálnej rovine ukazuje snahu magnetického poľa pretlačiť sa úzkou štrbinou v kovovom obale tak, aby sa siločiary magnetického poľa uzavreli do seba.Fig. 15 is a side view of the magnetic field radiation diagram with the radiator placed on a removable memory card and inserted into a mobile phone with metal covers. The radiation diagram in the horizontal plane shows the effort of the magnetic field to push through a narrow slit in the metal package so that the magnetic field lines of the magnetic field close together.

Obrázok 16 obsahuje príklady štyroch frekvenčných nastavení antén vo vysielacom pásme NFC. Rezonančná krivka je zobrazená plnou čiarou. Vrchol rezonančnej krivky predstavuje rezonančnú frekvenciu Ír antény a môže sa zhodovať s vysielacou frekvenciou fl alebo s prijímacou frekvenciou f2, alebo môže tvoriť len vrchol krivky, ktorá charakterizuje použiteľný pás frekvencií. Frekvencia fl vysielania je vynesená čiarkovanou čiarou. Frekvencia £2 prijímania je vynesená bodkočiarkovanou čiarou. Os y znázorňuje vstupný prúd do antény.Figure 16 shows examples of four antenna frequency settings in the NFC broadcast band. The resonance curve is represented by a solid line. The peak of the resonant curve represents the resonant frequency Ir of the antenna and may coincide with the transmit frequency f1 or the receive frequency f2, or may form only the apex of the curve that characterizes the usable frequency band. The frequency of fl broadcasting is plotted with a dashed line. The reception frequency £ 2 is plotted with a dashed line. The y-axis represents the input current to the antenna.

Obrázok 17 znázorňuje impedančné parametre žiariča.Figure 17 shows the impedance parameters of the emitter.

Obrázok 18 zobrazuje automatické nalad’ovanie výkonu žiariča, kedy sa mení impedancia žiariča v závislosti od prostredia. Krivka ,3“ predstavuje vnútorný odpor sústavy so žiaričom umiestneným v plastovom obale, krivka „b“ platí pre sústavu so žiaričom umiestneným v kovovom obale.Figure 18 shows automatic tuning of emitter power when the emitter impedance varies depending on the environment. The curve 3 'represents the internal resistance of the system with the radiator placed in the plastic package, the curve' b 'applies to the system with the radiator placed in the metal package.

Príkladý uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Príklad 1Example 1

V tomto príklade podľa obrázkov 1, 2, 3, 4, 8, 12, 13, 14, 15 až 18 je opísaná konštrukcia žiariča s feritovým jadrom 1 obdĺžnikového prierezu. Jadro 1 má dĺžku 9 mm a prierez 0,8 mm x 0,6 mm K jadru 1 je priložená nevodivá podložka 6, ktorá má šírku 0,8 mm a hrúbku 0,04 mm Na jadro 1 a zároveň ceznevodivúIn this example of Figures 1, 2, 3, 4, 8, 12, 13, 14, 15 to 18, a rectangular ferrite core 1 radiator structure is described. The core 1 has a length of 9 mm and a cross-section of 0.8 mm x 0.6 mm. A non-conductive pad 6 having a width of 0.8 mm and a thickness of 0.04 mm is attached to the core 1.

S K 288649 B6 podložku 6 je navinutých 21 závitov 2 z medeného izolovaného drôtu kladeného tesne vedľa seba. Jeden závit 2 je pritom tvorený šiestimi paralelne vedenými vodičmi 4 s priemerom 0,05 mm. Týmto sa nahradí plochý vodič jedného závitu 2 s rozmerom 0,3 mm x 0,05 mmWith K 288649 B6 the washer 6 is wound 21 threads 2 of copper insulated wire laid side by side. One thread 2 is formed by six parallel conductors 4 with a diameter of 0.05 mm. This replaces the flat conductor of one thread 2 of 0.3 mm x 0.05 mm

Na nevodivej podložke 6 sú pri koncoch vytvorené dve pripojovacie plôšky 7, na ktorých je vzájomne vodivo prepojená šestica vodičov 41, 42, 43, 44, 45, 46. Vodiče 41, 42, 43, 44, 45, 46 sa na koncoch jadra 1, t. j. po poslednom závite 2, vzájomne vzdiaľujú, aby sa vytvoril väčší priestor na hrot ultrazvukovej zváračky. Vodiče 41, 42, 43, 44, 45, 46 sú ultrazvukom prispájkované, privarené k pripojovacím plôškam 7.On the non-conductive pad 6, at the ends, two connecting surfaces 7 are formed, on which six conductors 41, 42, 43, 44, 45, 46 are connected to one another. Conductors 41, 42, 43, 44, 45, 46 are connected at the ends of the core 1. , t. j. after the last thread 2, they are spaced apart to create more space for the tip of the ultrasonic welder. The conductors 41, 42, 43, 44, 45, 46 are ultrasonically brazed, welded to the connecting surfaces 7.

Zároveň sú tieto pripojovacie plôšky 7 prepojené ku kontaktu, ktorým sa celé teleso žiariča prispájkuje k substrátu, v tomto príklade k substrátu vyberateľnej pamäťovej karty 5 formátu microSD. Žiarič na vyberateľnej pamäťovej karte 5 je umiestnený protiľahlo k zóne s kontaktmi karty, v tomto príklade výhodne práve v časti, kde má karta malé zhrubnutie na ľahšie vyberanie karty zo slotu.At the same time, these attachment plates 7 are connected to a contact by which the entire radiator body contributes to the substrate, in this example to the substrate of the removable microSD memory card 5. The emitter on the removable memory card 5 is positioned opposite to the card contact zone, in this example preferably just in the part where the card has a small coarseness for easier removal of the card from the slot.

Jadro 1 s prierezom 0,8 mm x 0,6 mm má ekvivalentný polomer 0,391 mm Je to polomer, pri ktorom má kruhové jadro rovnakú plochu 0,48 mm², ako má plochu prierez obdĺžnikového jadra s rozmermi 0,8 mm x 0,6 mm Pri 21 závitoch na dĺžke 9 mm je účinná šírka w jedného závitu 2 cca 0,428 mm Pomer medzi ekvivalentným polomerom a účinnou šírkou je 1 : 1,095, účinná šírka jedného závitu zodpovedá teda cca 1,1-násobku ekvivalentného polomeru.The core 1 with a cross section of 0.8 mm x 0.6 mm has an equivalent radius of 0.391 mm This is the radius in which the circular core has the same area of 0.48 mm ² as the cross sectional area of the rectangular core with dimensions of 0.8 mm x 0, 6 mm For 21 turns of 9 mm, the effective width w of one thread 2 is about 0.428 mm. The ratio between the equivalent radius and the effective width is 1: 1.095, thus the effective width of one thread corresponds to about 1.1 times the equivalent radius.

Výhodou šiestich paralelne vedených vodičov 4 v porovnaní s plochým vodičom je tiež jeho lepšia vodivosť na vysokých frekvenciách. Vzhľadom na skin efekt s hĺbkou p = 17pm/14 MHz je vodivá plocha šiestich kruhových vodičov π/2-krát väčšia ako pri plochom vodiči s rovnakým rozmerom, čím sa docielia nižšie straty. Žiarič podľa tohto príkladu má na frekvencii 14,4 MHz indukčnosť L = 1,3μΗ a kvalitu Q = 21 pri výkonovom zaťažení 13 dBmThe advantage of the six parallel conductors 4 compared to the flat conductor is also its better conductivity at high frequencies. Due to the skin effect with a depth of p = 17 pm/14 MHz, the conductive area of the six round conductors π / 2 times larger than a flat conductor of the same size, resulting in lower losses. The radiator according to this example has an inductance L = 1.3μΗ and a quality Q = 21 at a power load of 13 dBm at a frequency of 14.4 MHz.

Anténna sústava sa skladá z anténneho budiča (driver), sériovo paralelnej rezonančnej sústavy so žiaričom magnetického poľa a z nízko šumového zosilňovača s vysokým ziskom (limiter). Driver je navrhnutý v mostíkovom zapojení (H bridge) s výstupným odporom Rout menším ako 4 Ω pri napájačom napätí mo stĺka Ucc = 2,7 V. Vzhľadom na to, že spínací čas MOSFET tranzistorov je menší ako 1 ns, tak je potrebné vyššie harmonické produkty spínania filtrovať pomocou kapacity. Spínacie signály mostíka H+ a H-mostíka sú vzájomne fázovo posunuté o 2,2 ns tak, aby pri ich prepnutí nedochádzalo k súčasnému zopnutia oboch riadených vetiev a teda ku skratu napájania Ucc so zemou.The antenna system consists of an antenna driver, a series parallel resonant system with a magnetic field emitter and a low noise high gain amplifier (limiter). The driver is designed in H bridge with output resistance Rout less than 4 Ω at the supply voltage mo pole Ucc = 2.7 V. Since switching time of MOSFET transistors is less than 1 ns, higher harmonics are needed switching products filter by capacity. The switching signals of the bridge H + and H-bridge are phase-shifted by 2.2 ns, so that when switching them, both controlled branches are not switched on simultaneously and thus short-circuit of the supply Ucc with the ground.

Uvedenou konštrukciou sa docieli efekt „magnetického dela“ s horizontálnym vyžarovaním na koncoch feritovej tyčky jadra 1. Teória magnetického dela definovaného v tomto vynáleze spočíva v tom, že magnetické siločiary nemôžu opustiť feritovú tyčku jadra 1 skôr ako na jej koncoch a to preto, že elektricky vodivé materiály vodičov 4 s tesným vzájomným navinutím sú pre magnetické pole nepriepustné. A keďže magnetické siločiary sa musia vždy uzatvárať do seba, tak jediné miesto, kde môžu žiarič opustiť, sú konce jadra 1. V praxi síce nie je možné urobiť vinutie tak, aby medzi vodičmi 4 nebola žiadna vzduchová medzera, a preto časť siločiar presakuje aj pomedzi vodiče 4. Výborné vyžarovacie vlastnosti žiariča umiestneného vnútri kovového tienenia sú pozorovateľné na obrázku 15.This construction achieves the effect of a "magnetic gun" with horizontal radiation at the ends of the ferrite rod of core 1. The theory of the magnetic gun defined in the present invention is that magnetic field lines cannot exit the ferrite rod of core 1 rather than at its ends The conductive materials of the conductors 4 with close mutual winding are impermeable to the magnetic field. And since magnetic field lines must always close each other, the only place where they can leave the radiator is the ends of core 1. In practice, it is not possible to wind in such a way that there is no air gap between conductors 4 and therefore some of the field lines also leak between the conductors 4. The excellent radiation characteristics of the radiator located inside the metal shield are visible in Figure 15.

Žiarič je umiestnený vnútri mobilného telefónu, ktorý ma kovové kryty. To je znázornené na obrázku 15 ako tieniaci kryt 3, t. j. prekážka toku magnetického poľa. Siločiary magnetického poľa vychádzajú z malých medzier medzi krytmi von, teda do priestoru, kde s a bude nachádzať NFC čítačka.The radiator is located inside a mobile phone that has metal covers. This is shown in Figure 15 as a shielding cover 3, i. j. magnetic field flow obstruction. The magnetic field lines emanate from the small gaps between the covers out into the space where the NFC reader will be located.

Žiarič sa vplyvom umiestnenia do rôzneho prostredia rozlaďuje a v prípade, že sa nachádza v tesnej blízkosti elektricky vodivých materiálov, indukčnosť žiariča sa zníži na 1 μΗ. Táto vlastnosť sa využíva na automatické riadenie vyžarovaného výkonu v závislosti od prostredia, v ktorom sa nachádza. Žiarič je naladený na rezonanciu 15 MHz práve vtedy, keď sa nachádza v kovovom obale (vplyvom prostredia sa indukčnosť antény znížila na 1 μΗ). Kovový obal predstavuje tieniaci kryt 3. Ak sa však umiestni mimo obalu, indukčnosť sa zvýši na 1,3 μΗ a rezonancia sa posunie na 12 MHz. Kedže žiarič vyžaruje výkon na frekvencii 14,4 MHz, tak maximum výkonu sa vyžiari práve vtedy, keď jeho rezonancia je blízka tejto hodnote, pretože jeho vnútorný odpor je vtedy najmenší, cca 20 Ω. Ak sa však žiarič umiestni pod plastový kryt, rezonancia sa posunie nadol na 12 MHz a vnútorný odpor na frekvencii 14,4 MHz vzrastie na 50 Ω. Vďaka tomuto usporiadaniu sa dosiahne stav, kedy žiarič umiestený pod kovovým krytom vyžaruje maximum výkonu, zatiaľ čo v situácii, keď sa nachádza pod plastovým krytom, vyžiarený výkon automaticky poklesne, čím sa zaručí, že v tomto prípade prijímacie zariadenia (POS terminály) nebude prebudené príliš vysokým signálom. Toto automatické nalaďovanie výkonu žiariča, kedy sa mení impedancia žiariča v závislosti od prostredia, je znázornené na obrázku 18.The radiator is tuned due to its location in different environments and if it is in close proximity to electrically conductive materials, the inductance of the radiator is reduced to 1 μΗ. This feature is used to automatically control radiated power depending on the environment in which it is located. The radiator is tuned to 15 MHz resonance when it is in a metal package (due to the environment, the inductance of the antenna has decreased to 1 μΗ). However, if placed outside the package, the inductance is increased to 1.3 μΗ and the resonance is shifted to 12 MHz. Since the radiator emits power at 14.4 MHz, the maximum power is radiated only when its resonance is close to this value because its internal resistance is then the smallest, about 20 Ω. However, when placed under a plastic housing, the resonance will move down to 12 MHz and the internal resistance at 14.4 MHz will increase to 50 Ω. This arrangement achieves a condition where the radiator placed under the metal housing emits maximum power, while in the case when it is under the plastic housing, the radiated power automatically decreases, thus ensuring that the receiving devices (POS terminals) are not woken up in this case. too high signal. This automatic tuning of radiator power, where the radiator impedance varies with the environment, is shown in Figure 18.

Príklad 2Example 2

V tomto príklade podľa obrázkov 5 a 6 je použitý plochý izolovaný vodič 4, ktorého výška v priereze zodpovedá približne jednej osmine šírky vodiča 4 v priereze. Plochý vodič 4 môže byť použitý pri oválnych prierezoch jadra 1, kde nehrozí pri malých rozmeroch a malých polomeroch zaoblenia hranatého jadra 1 poškodenie alebo pretrhnutie vodiča 4 pri jeho navíjaní na jadro 1. V inom príklade vyhotovenia môže byť vodič 4 na jadre 1 vytvorený naparovanímkovovej vrstvy alebo inou podobnou technológiounanášaniavodivejIn this example according to Figures 5 and 6, a flat insulated conductor 4 is used whose cross-sectional height corresponds to approximately one eighth of the width of the conductor 4 in cross-section. The flat conductor 4 can be used in oval cross-sections of the core 1 where there is no risk of damage or breakage of the conductor 4 when winding onto the core 1 at small dimensions and small radii of rounding of the core 1. In another embodiment, the conductor 4 can be formed on the core 1 by vapor deposition. or other similar conductive application technology

S K 288649 B6 cesty na povrch. Na jadre 1 môže byť vytvorená maska vo funkcii oddeľovacích medzier medzi závitmi 2 aspoň vo výške hrúbky vodiča 4. Maska v takomprípade má tvar skrutkovo vedeného pásika so šírkou tvoriacu medzizávitovú izoláciu 8. Potom je nanesená kovová vrstva, čím sa vytvorí plochý, široký návin. Prípadným nanesením izolácie na okraj vodiča 4 a následným opätovným nanesením pásu vodivej vrstvy, ktorá bude prekrývať medzizávitovú medzeru, môže vzniknúť prelícovanie okraja plochého vodiča 4, čím sa obmedzí vytekanie magnetického poľa mimo čiel jadra 1.S K 288649 B6 travel to the surface. A mask can be formed on the core 1 in the function of the separation gaps between the threads 2 at least at the height of the conductor 4. The mask in this case is in the form of a helical strip with a width forming the interthread insulation 8. The metal layer is then applied. Optionally applying insulation to the edge of the conductor 4 and then reapplying the strip of conductive layer that will overlap the inter-thread gap may result in a flattening of the edge of the flat conductor 4, thereby limiting the magnetic field leakage outside the core faces 1.

Príklad 3Example 3

V tomto príklade podľa obrázkov 5 a 7 je plochý izolovaný vodič 4 vedený cez okraj susediaceho závitu 2, čím sa vytvorí prekrytie závitov s cieľom zamedziť prenikaniu magnetického poľa medzi závitmi. Naďalej zostane možnosť úniku magnetického poľa cez medzeru s hrúbkou dvojnásobku hrúbky izolácie 8 vodiča 4.In this example of Figures 5 and 7, the flat insulated conductor 4 is guided over the edge of the adjacent thread 2, thereby creating a thread overlap to prevent the penetration of the magnetic field between the threads. The possibility of magnetic field leakage through a gap of twice the insulation thickness 8 of the conductor 4 remains.

Príklad 4Example 4

V tomto príklade podľa obrázkov 9 a 10 je použitá kombinácia neizolovaných vodičov 42, 43, 44, 45, 46 a izolovaných vodičov 41 a 47. Jeden závit 2 je tvorený siedmimi vodičmi 4, kde oba okrajové vodiče daného závitu 44 a 47 majú izoláciu 8, aby pri tesnom návine nedochádzalo k medzizávitovému skratu. Neizolované vodiče 42, 43, 44, 45, 46 sú umiestnené vnútri skupiny. Keďže nemajú izoláciu 8, obmedzí sa tvorba medzier na únik magnetického poľa a zároveň nie je potrebné tieto vodiče 42, 43, 44, 45, 46 vzájomne elektricky prepájať. Na pripojovaciu plôšku 7 sú preto vyvedené len vodiče 41, 42, 46 a 47.In this example of Figures 9 and 10, a combination of non-insulated conductors 42, 43, 44, 45, 46, and insulated conductors 41 and 47 is used. One thread 2 is formed by seven conductors 4 where both edge conductors of said thread 44 and 47 have insulation 8 to avoid inter-thread short-circuiting during tight winding. The non-insulated conductors 42, 43, 44, 45, 46 are located within the group. Since they do not have insulation 8, the formation of gaps is limited to the leakage of the magnetic field and at the same time there is no need to electrically interconnect these conductors 42, 43, 44, 45, 46. Only conductors 41, 42, 46 and 47 are therefore led to the connecting plate 7.

Príklad 5Example 5

V tomto príklade podľa obrázka 11 je na vytvorenie jedného závitu 2 použitá kombinácia jedného plochého neizolovaného vodiča 42 a dvoch izolovaných vodičov 41, 43 s klasickým kruhovým prierezom Uvedená kombinácia zjednodušuje výrobu žiariča, keďže vhodné, dostupné ploché vodiče s malou hrúbkou nemajú izoláciu. Okrajové vodiče 41 a 43 vytvárajú medzizávitovú izoláciu, pričom sú na pripojovacej plôške 7 vodivo prepojené navzájom a aj s plochým vodičom 42.In this example of Figure 11, a combination of one flat non-insulated conductor 42 and two insulated conductors 41, 43 with a classic circular cross-section is used to form one thread 2. This combination simplifies the manufacture of the radiator since suitable available low-thickness flat conductors do not have insulation. The edge conductors 41 and 43 form an inter-turn insulation, whereby they are conductively connected to each other on the connecting surface 7 and also to the flat conductor 42.

Príklad 6Example 6

V tomto príklade má jadro 1 podobu feritovej tyčky s kruhovým prierezom s priemerom 0,8 mm a s dĺžkou 7 mm Žiarič má 17 závitov 2, účinná šírka závitu 2 predstavuje 0,41 mm Pomer medzi účinnou šírkou závitu 2 a polomerom jadra 1 je 1,025. Permeabilita jadra 1 je zvolená tak, aby pri daných rozmeroch žiariča a danom návine bola indukčnosť L = 750 nH.In this example, the core 1 is in the form of a ferrite rod with a circular cross-section with a diameter of 0.8 mm and a length of 7 mm. The radiator has 17 turns 2, the effective thread width 2 is 0.41 mm. The permeability of the core 1 is chosen such that, given the dimensions of the emitter and the winding, the inductance is L = 750 nH.

Príklad 7Example 7

Na feritovom jadre 1 v podobe feritovej tyčky s hranatým prierezom je nanesená vodivá vrstva tvoriaca vodič 4. Najskôr sa na jadro 1 umiestni špirálovo vedená maska, ktorá bude oddeľovať závity 2 od seba. Následne je na jadro 1 nanesená kovová vrstva, čím sa vďaka oddeľujúcej maske vytvorínávin s požadovaným počtom závitov 2. Medzera tvorená maskou predstavuje medzizávitovú izoláciu. Ukončenie nanesenej kovovej vrstvy po stranách jadra 1 tvorí pripojovacie plôšky 7, ktorými je potom celý prvok žiariča pripevnený na substrát.The conductor layer 4 is applied to the ferrite core 1 in the form of a ferrite rod with square cross section. First, a spiral guided mask is placed on the core 1, which will separate the threads 2 from each other. Subsequently, a metal layer is applied to the core 1, whereby a separating mask forms the desired number of turns 2. The gap formed by the mask constitutes an inter-thread insulation. The end of the deposited metal layer on the sides of the core 1 is formed by connection plates 7, by which the whole element of the radiator is then fixed to the substrate.

V tomto príklade (ale môže to byť aj v spojitosti s inými príkladmi) je žiarič umiestnený na PCB doske mobilného telefónu. Telefón ma kryty s kovovými časťami, ktoré predstavujú tieniace kryty 3. Vďaka použitiu žiariča podľa tohto vynálezu je možné umiestniť žiarič v podstate na ľubovoľné voľné miesto na PCB doske a nevyskytujú saproblémy so slabým prienikom magnetického poľa z telesa mobilného telefónu.In this example (but may also be in conjunction with other examples), the emitter is placed on the PCB of the mobile phone. The phone has covers with metal parts that represent shielding covers 3. By using the radiator of the present invention, the radiator can be placed in virtually any free space on the PCB board, and there are no problems with weak magnetic field penetration from the cell phone body.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Priemyselná využiteľnosť je zrejmá. Podľa tohto riešenia je možné priemyselne a opakovane vyrábať a používať žiariče nestacionárneho magnetického poľa vo funkcii antény umiestnenej priamo na vyberateľnej pamäťovej karte s vysokou vyžarovacou schopnosťou amalými rozmermi.Industrial applicability is obvious. According to this solution, it is possible to industrially and repeatedly produce and use non-stationary magnetic field emitters as an antenna located directly on a removable memory card with high emissivity and small dimensions.

Claims (20)

1. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa vo funkcii miniatúrnej antény na plochom nosiči, ako je PCB doska alebo vyberateľná pamäťová karta, ktorá je určená na zasunutie do slotu mobilného komunikačného zariadenia, ako je mobilný telefón, kde žiarič má podlhovasté jadro (1) s permeabilitou vyššou ako 1, na jadre (1) je navinutý vodič (4) aspoň s dvoma závitmi (2), a kde žiarič tvorí prvok na vytvorenie bezkontaktného NFC alebo RFID komunikačného kanálu, pri ktorom signál vysielaný zo žiariča je prijímaný štandardným NFC alebo RFID prijímacím prostriedkom, vyznačujúci sa tým, že jadro (1) je aspoň čiastočne feritové, menší rozmer prierezu jadra (1) je menší ako 1 mm, dĺžka jadra (1) je viac ako 7-násobok menšieho rozmeru prierezu jadra (1), závity (2) sú na jadre (1) uložené v jednej alebo najviac vo dvoch vrstvách, závity (2) sú na jadre (1) uložené tesne vedľa seba na obmedzenie vyžarovania magnetického poľa z jadra (1) mimo jeho koncov, účinná šírka w jedného závitu (2) zodpovedá 0,5- až 1,5-násobku polomeru jadra (1) pri kruhovom priereze jadra (1), alebo zodpovedá ekvivalentnému polomeru pri ostatných tvaroch jadra (1), kde pojem ekvivalentný polomer vyjadruje polomer, aký by mal kruh, ak by mal rovnakú plochu ako prierez s tvarom daného nekruhového prierezu, a kde účinná šírka w jedného závitu predstavuje rozmer, ktorým s a vodič (4) závitu (2) premieta na dĺžku jadra (1).A non-stationary magnetic field emitter in the function of a miniature flat-plate antenna, such as a PCB board or a removable memory card, for insertion into a mobile communication device slot, such as a mobile phone, wherein the emitter has an elongated core (1) as 1, a conductor (4) with at least two turns (2) is wound on the core (1), and wherein the radiator forms an element to form a contactless NFC or RFID communication channel, wherein the signal emitted from the radiator is received by standard NFC or RFID receiving means characterized in that the core (1) is at least partially ferrite, the smaller cross-sectional dimension of the core (1) is less than 1 mm, the core length (1) is more than 7 times the smaller cross-sectional dimension of the core (1), threads (2) ) are placed on the core (1) in one or at most two layers, the threads (2) are placed on the core (1) next to each other in order to limit and from the core (1) outside its ends, the effective width w of one thread (2) corresponds to 0.5 to 1.5 times the radius of the core (1) at the circular cross-section of the core (1), or the equivalent radius for other core shapes ( 1), where the term equivalent radius expresses the radius that a circle would have if it had the same area as the cross section with the shape of the non-circular cross-section, and where the effective width w of one thread represents the dimension through which core length (1). 2. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že účinná šírka w jedného závitu (2) zodpovedá 0,9- až 1,1-násobku polomeru jadra (1) pri kruhovom priereze jadra (1), alebo zodpovedá ekvivalentnému polomeru pri ostatných tvaroch jadra (1).The non-stationary magnetic field emitter according to claim 1, characterized in that the effective width w of one thread (2) corresponds to 0.9 to 1.1 times the radius of the core (1) at the circular cross-section of the core (1) or equivalent radius for other core shapes (1). 3. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že prierez jadra (1) má kruhový tvar alebo má eliptický tvar, alebo má pravouhlý tvar, najmä tvar štvorca alebo obdĺžnika, výhodne so zaoblenými rohmi, alebo má prierez tvorený kombináciou uvedených tvarov.Non-stationary magnetic field emitter according to claim 1 or 2, characterized in that the cross-section of the core (1) has a circular or elliptical shape or a rectangular shape, in particular a square or rectangular shape, preferably with rounded corners, or has a cross-section. a combination of these shapes. 4. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3 v spojení s vyberateľnou pamäťovou kartou (5), vyznačujúci sa tým, že žiarič je na substráte vyberateľnej pamäťovej karty (5) umiestnený tak, že os jadra (1) žiariča je orientovaná prevažne rovnobežne s plochou telesa vyberateľnej karty (5) a žiarič je umiestnený na okraji telesa vyberateľnej pamäťovej karty (5) mimo zóny s kontaktným ro/liraním, výhodne pozdĺž hrany oproti hrane so zónou kontaktného rozhrania vyberateľnej pamäťovej karty (5).Non-stationary magnetic field emitter according to any one of claims 1 to 3 in conjunction with a removable memory card (5), characterized in that the emitter is positioned on the substrate of the removable memory card (5) so that the axis of the emitter core (1) is oriented predominantly parallel to the surface of the removable card body (5) and the emitter is located at the edge of the removable memory card body (5) outside the contact / flip zone, preferably along an edge opposite the edge with the removable memory card contact interface zone (5). 5. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3 v spojení s mobilným komunikačným zariadením, vyznačujúci sa tým, že žiarič je na PCB doske mobilného komunikačného zariadenia umiestnený tak, že os jadra (1) žiariča je orientovaná prevažne rovnobežne s vonkajšou plochou tela mobilného komunikačného zariadenia.Non-stationary magnetic field emitter according to any one of claims 1 to 3 in conjunction with a mobile communication device, characterized in that the emitter is positioned on the PCB of the mobile communication device such that the axis of the emitter core (1) is oriented predominantly parallel to the outer surface mobile communication device. 6. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž5, vyznačujúci sa tým, že jadro (1) má priamy tyčový tvar.A non-stationary magnetic field emitter according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the core (1) has a straight rod shape. 7. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž6, vyznačujúci sa tým, že jadro (1) má výšku do 1 mm, šírku do 5 mm a dĺžku do 15 mmA non-stationary magnetic field radiator according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the core (1) has a height of up to 1 mm, a width of up to 5 mm and a length of up to 15 mm 8. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž6, vyznačujúci sa tým, že jadro (1) má obdĺžnikový prierez s výškou do 0,6 mm, so šírkou do 1 mm a s dĺžkou do 11 mm.A non-stationary magnetic field emitter according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the core (1) has a rectangular cross-section with a height of up to 0.6 mm, a width of up to 1 mm and a length of up to 11 mm. 9. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž8, vyznačujúci sa tým, že vodič (4) návinu je plochý, výhodne so šírkou presahujúcou dvojnásobok výšky vodiča (4) v priereze.Non-stationary magnetic field emitter according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the winding conductor (4) is flat, preferably with a width exceeding twice the height of the conductor (4) in cross-section. 10. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že plochý vodič (4) je po okraji prekrytý vodičom (4) susedného závitu, kde prekrytie je vybavené izoláciou (8).The non-stationary magnetic field emitter according to claim 9, characterized in that the flat conductor (4) is overlapped along the edge by a conductor (4) of the adjacent thread, where the overlap is provided with insulation (8). 11. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 10, vyznačujúci sa tým, že návin zahŕňa viaceré paralelne vedľa seba vedené vodiče (41 až 4N) tvoriace viacstupňový závit (2), tieto vodiče (41 až 4N) jedného závitu (4) sú elektricky prepojené, výhodne sú prepojené po stranách jadra (1).Non-stationary magnetic field emitter according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the winding comprises a plurality of parallel conductors (41-4N) forming a multistage thread (2) parallel to each other, these conductors (41-4N) of a single thread (4). ) are electrically connected, preferably connected at the sides of the core (1). 12. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že viacstupňovo vedené vodiče (41 až 4N) sú na koncoch návinu privedené a pripojené kpripojovacímplôškam (7), kde sú vodiče vzájomne od seba vzdialené.The non-stationary magnetic field emitter according to claim 11, characterized in that the multistage conductors (41 to 4N) are guided at the ends of the winding and connected to the connecting plots (7), where the conductors are spaced from one another. 13. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa nárokov 11 alebo 12, vyznačujúci sa tým, že pri viacstupňovo vedených aspoň štyroch vodičoch (41 až 4N) jedného závitu (2) sú na svojom povrchu elektricky izolované len krajné vodiče (41, 4N) jedného závitu (2).Non-stationary magnetic field emitter according to claims 11 or 12, characterized in that, in the case of at least four conductors (41 to 4N) of a single thread (2), only the outer conductors (41, 4N) of one thread (41) are electrically insulated on their surface. 2). 14. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 alebo 13, vyznačujúci sa tým, že vodič (4) je vytvorený nanesením kovovej vrstvy na povrch jadra (1) s medzerami medzi závitmi (2).The non-stationary magnetic field emitter of any one of claims 1 or 13, characterized in that the conductor (4) is formed by applying a metal layer to the surface of the core (1) with gaps between the turns (2). S K 288649 B6S 288649 B6 15. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 14, vyznačujúci sa tým, že permeabilita jadra (1) je zvolená tak, aby pri danom návine vodiča (4) dosiahol žiarič indukčnosť 600 nH až 1200 nH, výhodne v blízkosti 750 nH.The transient magnetic field emitter according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the permeability of the core (1) is selected such that at a given winding of the conductor (4) the emitter achieves an inductance of 600 nH to 1200 nH, preferably near 750 nH . 16. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 15, vyznačujúci sa tým, že je naladený na vysielaciu frekvenciu tak, aby sa svojou rezonančnou frekvenciou priblížil k vysielacej frekvencii pri umiestnení žiariča v blízkosti tieniaceho krytu (3), kde blízkosť tieniaceho krytu (3) znižuje indukčnosť žiariča a kde po odstránení vplyvu tieniaceho krytu (3) sa zvýši indukčnosť žiariča, vzrastie vnútorný odpora rezonančná frekvencia poklesne a vzdiali saod vysielacej frekvencie.Non-stationary magnetic field emitter according to any one of claims 1 to 15, characterized in that it is tuned to a transmitting frequency such that its resonant frequency approaches the transmitting frequency when the emitter is positioned near the shielding cover (3), wherein the proximity of the shielding cover (3) reduces the inductance of the emitter and where, after removing the effect of the shielding cap (3), the inductance of the emitter increases, the internal resistance increases, the resonant frequency decreases and moves away from the transmitting frequency. 17. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa nároku 16 umiestnený v konkrétnom prostredí, vyznačujúci sa tým, že je frekvenčné a/alebo indukčnosťou, a/alebo vnútorným odporom nastavený na maximálny vysielací výkon pri najnepriaznivejšom tienení, kde zmenšovanie miery tienenia svojou väzbou s okolím znižuje výkon vysielania pri rovnakom vstupnom budení tým, že tieniace prvky prostredia ovplyvňujú frekvenciu a/alebo indukčnosť, a/alebo vnútorný odpor žiariča, pričom aj pri nulovom tienení je vysielací výkon žiariča vyšší ako minimálny výkon na príjem štandardným NFC alebo RFID prijímacím prostriedkomA non-stationary magnetic field emitter according to claim 16 located in a particular environment, characterized in that it is set by frequency and / or inductance and / or internal resistance to the maximum transmitting power at the most unfavorable shielding, where reducing the shielding rate by its coupling with the environment reduces power transmissions at the same input excitation by the environmental shielding affecting the frequency and / or inductance and / or internal resistance of the emitter, and even at zero shielding the emitter transmitting power is higher than the minimum receiving power by standard NFC or RFID receiving means 18. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 17, vyznačujúci sa tým, že jadro (1) je tvorené feritovou tyčkou umiestnenou na nevodivej podložke (6), nevodivá podložka (6) má šírku zodpovedajúcu šírke jadra (1), nevodivá podložka (6) má dĺžku rovnakú alebo presahujúcu dĺžku jadra (1), vodiče (4) závitov (4) sú mechanicky navinuté cez feritovú tyčku a tiež cez nevodivú podložku (6), čímnávin vodiča (4) spája jadro (1) s nevodivou podložkou (6), nevodivá podložka (6) má po stranách jadra (1) pripojovacie plôšky (7) na prepojenie vodičov (4) návinu a na prepojenie žiariča s telesomhosťujúceho zariadenia.Non-stationary magnetic field emitter according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the core (1) is formed by a ferrite rod disposed on a non-conductive substrate (6), the non-conductive substrate (6) having a width corresponding to the width of the core (1). the washer (6) has a length equal to or exceeding the length of the core (1), the conductors (4) of the threads (4) are mechanically wound through a ferrite rod and also through the non-conductive washer (6); the non-conductive washer (6) has connecting surfaces (7) at the sides of the core (1) for interconnecting the winding wires (4) and connecting the radiator to the bodyworking device. 19. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa nároku 18, vyznačujúci sa tým, že nevodivápodložka (6) je z dielektrického materiálu s hrúbkou menšou, ako je jedna osmina výškyjadra (1).Non-stationary magnetic field emitter according to claim 18, characterized in that the non-conductive substrate (6) is made of a dielectric material with a thickness less than one-eighth of the height of the core (1). 20. Žiarič nestacionárneho magnetického poľa podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 19, vyznačujúci sa tým, že návin závitov (2) je prekrytý vodivým tieniacim krytom, ktorý je spojený s uzemnenímA non-stationary magnetic field radiator according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the winding of the threads (2) is covered by a conductive shielding cover which is connected to the ground.