SK288653B6 - Emitter of non-stationary magnetic field, its connection and modulating method - Google Patents
Emitter of non-stationary magnetic field, its connection and modulating method Download PDFInfo
- Publication number
- SK288653B6 SK288653B6 SK50048-2013A SK500482013A SK288653B6 SK 288653 B6 SK288653 B6 SK 288653B6 SK 500482013 A SK500482013 A SK 500482013A SK 288653 B6 SK288653 B6 SK 288653B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- core
- magnetic field
- frequency
- radiator
- stationary magnetic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
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 alebo SIM karta. Anténa je určená najmä na dodatočné vytvorenie bezkontaktného NFC/RFID komunikačného kanálu v mobilnom telefóne alebo aj na PCB doske rôznych elektronických zariadení.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 or a SIM card. The antenna is intended especially for the additional creation of a contactless NFC / RFID communication channel in a mobile phone or even on a PCB board of various electronic devices.
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 na NFC a RFID prenosy sú preto v zásade ploché, s návinom slučiek po okrajoch využiteľnej plochy, 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 s a prirodzeným spôsobomvyužije 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 a napriek tomu nevedú kvytvoreniu 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 loops wrapped around the edges of the usable area, such as according to DE102008005795, CN102074788, US2009314842, CN101577740, CN201590480, CN201215827, CN201515004, CN201830251, JP20140125349, JP20193025349, JP2006304184, JP2005033461, JP2010051012. When implementing such an antenna on a removable memory card with and naturally utilizing the flat character of the card, such an antenna is deployed by winding loops on an accessible portion of the largest surface area, such as e.g. 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 design and yet do not create 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 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 viedli k uspokojivým výsledkom len pri niektorých mobilných telefónoch a následne sa vývojový prúd ubral smeromkvytváraniu 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 of Logomotion describe the arrangement of the antenna and the individual layers of the removable memory card in order to adjust the radiation and reception characteristics of the antenna so that a reliable communication channel can be established even with different shaded card slots. The technical task defined in this way led to the development of several technical solutions, which, however, led to satisfactory results only in some mobile phones, and consequently the developmental current was reduced to creating 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 HANDBOOK, 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 HANDBOOK, 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.
Plochá anténa navinutá ako slučka na vonkajšej ploche vyberateľnej pamäťovej karty je opísaná v spise US 2010258639, kde je tiež objasnené riešenie, pri ktorom je vodič navinutý okolo telesa vyberateľnej pamäťovej karty. Toto teleso však nie je feritové. Zverejnenie JP 2004200829 opisuje feritovú anténu s klasickým usporiadaním závitov.A flat antenna wound as a loop on the exterior surface of the removable memory card is described in US 2010258639, where a solution is also disclosed in which a driver is wound around a removable memory card body. However, this body is not ferrite. JP 2004200829 discloses a ferrite antenna with a conventional thread arrangement.
Norma pre bezkontaktnú komunikáciu ISO 14443 charakterizuje podmienky modulácie A alebo B s nosným signálom s frekvenciou 13,56 MHz. Prenášané dáta sa vo vysielači vmodulujú do subnosnej frekvencie,The ISO 14443 contactless communication standard characterizes the conditions of modulation A or B with a 13.56 MHz carrier signal. The transmitted data is modulated into the subcarrier frequency in the transmitter,
S K 288653 B6 ktorá sa spojí so základným, nosným signálom. Výsledkom je frekvenčná superpozícia s prenášanými dátami, ktoré s a v prijímači detegujú oddelením nosného signálu z prijatého spektra.With K 288653 B6 which is connected to a basic, carrier signal. The result is a frequency superposition with transmitted data which is detected with and in the receiver by separating the carrier signal from the received spectrum.
Keďže pri mobilných telefónoch sa častejšie používajú kovové súčasti a kryty, objavuje sa problém s konštrukciou a umiestnenímNFC 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, zo SIM karty alebo z prvku na vyberateľnej pamäťovej karte, ktorá môže byť tienená okolitými kovovými prvkami mobilného telefónu, napríklad batériou alebo kovovým krytomSince metal components and covers are more frequently 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 required which will provide high throughput of the transmitted signal from the PCB board of the mobile phone, from the SIM card or from a removable memory card element that can be shielded by surrounding metal elements of the mobile phone, for example a battery or metal cover
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje žiarič nestacionárneho magnetického poľa použitý vo funkcii antény, predovšetkým antény na plochom substráte v rámci elektronického zariadenia, napríklad mobilného telefónu, kde 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 ±75 %. Pri iných prierezoch jadra účinná šírka jedného závitu zodpovedá ekvivalentnému polomeru tiež s odchýlkou ±75 %.The aforementioned drawbacks are substantially eliminated by a non-stationary magnetic field emitter used in the function of an antenna, in particular an antenna on a flat substrate within an electronic device, such as a mobile phone, wherein the emitter has the elongated, at least partially ferrite core. the core is a wound conductor with at least two windings, the threads are placed side by side on the core and the effective width of one thread corresponds to the radius of the core at a circular core cross-section with a deviation of ± 75%. For other core cross-sections, the effective width of one thread corresponds to an equivalent radius also with a deviation of ± 75%.
Pomer 0,25 až 1,75, výhodne 0,5 až 1,5, obzvlášť výhodne 0,85 až 1,15 medzi účinnou šírkou jedného závitu a polomerom jadra, resp. ekvivalentným polomerom jadra nie je len prejavom rozmerovej dimenzácie. Ako sa objavilo pri vynaliezaní žiariča, práve dodržanie uvedeného rozmerového vzťahu sa v spojitosti s tesným návinom 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 w jedného závitu menej ako 0,001- až 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.A ratio of 0.25 to 1.75, preferably 0.5 to 1.5, particularly preferably 0.85 to 1.15, 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 appeared during the invention of the radiator, it is precisely the observance of the above-mentioned dimensional relationship that, in connection with the tight winding of the conductor, results in a 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 w of one thread is less than 0.001 to 0.1 times the core radius. 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. V prípade použitia žiariča na microSD karte alebo SIM karte (subscriber identity module) bude menší rozmer prierezu jadra (napríklad rozmer výšky jadra) menší ako 1 mm. V prípade použitia žiariča na microSD karte je dĺžka jadra viac ako 7-násobok menšieho rozmeru prierezu jadra. Dĺžka jadra nebude zvyčajne presahovať 15 mm. Vprípade použitia žiariča na nanoSIM karte bude hrúbka žiariča menšia ako 0,65 mm a jeho dĺžka nepresiahne 12 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 proporčnýmdimenzovaním 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. If the emitter is used on a microSD card or subscriber identity module (SIM), the core cross-sectional dimension (eg core height dimension) will be less than 1 mm. If the emitter is used on a microSD card, the core length is more than 7 times the smaller core cross-sectional dimension. The core length will not normally exceed 15 mm. When using a radiator on a nanoSIM card, the thickness of the radiator will be less than 0.65 mm and its length will not exceed 12 mm. The radiator will primarily be used 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 only by proportional dimensioning 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 v čo 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.
S K 288653 B6N K 288653 B6
Aby sme dosiahli stav, 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 stratami. Vysoká intenzita magnetického poľa sa požaduje preto, aby sa dosiahla vysoká prenikavosť magnetického poľa prostredímIn 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 manifests itself in large losses. High magnetic field strength is required in order to achieve high environmental penetration of the magnetic field
Obe požiadavkysa najlepšie splnia práve usporiadaním, pri ktorom účinná šírka w jedného závitu zodpovedá polomeru jadra pri kruhovom priereze jadra. Účinná šírka w jedného závitu predstavuje rozmer, ktorým sa vodič závitu premieta na dĺžku jadra. Vodič môže mať rôzny prierez, preto môže byť účinná šírka w 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 w 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 w považovať šírka vodiča bez okraja, ktorý užprekfyva susedný vodič. Vpodstate pôjde o tú časť šírky vodiča, ktorá bude pri plochom vodiči v kontakte s jadrom Pri hustom, tesnom návine bude účinná šírka w vodičov jedného závitu zhodná so stúpaním závitu.Both requirements are best met by an arrangement in which the effective width w of one thread corresponds to the radius of the core at the circular cross-section of the core. The effective width w of one thread is the dimension by which the thread guide projects to the length of the core. The conductor may have different cross-sections, therefore the effective width w of one thread may be different from the actual conductor width. In the most common case where the thread conductor has a circular or simple flat and non-interlaced shape, the effective thread width w will be substantially equal to the conductor width. If a flat conductor is used so that a portion of the conductor of a single thread is covered by the edge of an adjacent conductor, the effective width of the conductor w will be the width of a borderless conductor that already overlaps the adjacent conductor. In essence, it will be that part of the wire width that will be in contact with the core when the conductor is flat. For dense, tight winding, the effective width w of the wires of one thread will coincide with the thread pitch.
Požiadavku, aby účinná šírka w zodpovedala polomeru jadra, resp. ekvivalentnému polomeru jadra, je potrebné chápať tak, že sa účinná šírka w má v podstate rovnať polomeru jadra. Pri malých celkových rozmeroch prierezu jadra spôsobuje aj malá technologická odchýlka 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 w závitu v rozmedzí 0,6- až 1,4-násobku polomeru jadra, resp. ekvivalentnému polomeru jadra. Vrozsahu pomeru 0,6 až 1,4 je pokles maximálneho magnetického výkonu do 10 %. Aj pri relatívne veľkom rozsahu pomerov (0,25 až 1,75) 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 w corresponds to the radius of the core or to the radius of the core. equivalent to the radius of the core, it should be understood that the effective width w should be substantially equal to the radius of the core. With small overall dimensions of the core cross-section, a small technological deviation also causes a deviation from the rule, but still achieves a benefit, or at least a sufficiently usable effect from said principle. Therefore, a condition where the effective thread width w is in the range of 0.6 to 1.4 times the radius of the core, resp. equivalent core radius. With a ratio of 0.6 to 1.4, the maximum magnetic power is reduced to 10%. Even with a relatively large range of ratios (0.25 to 1.75), 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 re = a/χ/π. Pri obdĺžnikovom priereze s rozmermi ,,a“, „b“ bez zaoblenia hrán je ekvivalentný polomer re = ^(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 / χ / 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 w po 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,káe Rp = (1 + Q2)Rs a Lp -(1 + ^-) Ls.For the sake of simplicity, the emitter will be designed to be wound with a wire w w w along 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 R p = (1 + Q 2 ) Rs and Lp - (1 + ^ -) Ls.
Ak s a predpokladá, že kvalita rezonančného obvodu Q » 1, potom sa môžu vzťahy zjednodušiť na tvar L = Ls 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 = Ls and Rp = Q 2 Rs.
u2 u 2
Výkon zo zdroja na vykrytie strát je potom Ρυ = r Indukčnosť Ls je možné prispôsobiť, ak Rs je menší ako reálna čast’Re(Z). Za tohto predpokladu je potom prúd II tečúci indukčnosťouLsThe power from the power supply 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 through the inductance Ls
II
Magnetické pole v strede žiariča je potomThe magnetic field in the center of the emitter is then
H= — kde N je počet závitov. Vzťah sa ďalej upraví na tvarH = - where N is the number of turns. The relationship is further shaped
S K 288653 B6 lwK1N ’ kde RiNje normovaná strata vinutia na jeden závit a má charakterLwK 1N 'where RiN is a standardized winding loss per thread and has the character
R1n = a .e bw + r .R 1n = a .e bw + r.
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 an 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 w závitu zodpovedá polomeru jadra žiariča. Naľavo od bodu B (veľmi tenká šírka vodiča) je odpor Rs väčší, ako je 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.The graph of FIG. 3 shows the magnetic field strength in the center of the emitter. The maximum value (point A on the graph) of the magnetic field is when w = 0.5. D, that is, if the effective thread width w corresponds to the radius of the radiator core. To the left of point B (very thin wire width), the resistance Rs is greater than the internal impedance Re (Z), and the power supply is unable to provide the required power to the load, resulting in a significant drop in 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 II a vektora r, ktorý v tomto prípade tvorí os jadra žiariča. Integruje sa po celej krivke x vinutia (špirála so stúpaním w) ’ ' ’ dx cosaOn the basis of the Biot-Savart law, the vector Hx is calculated as the vector product of the current II and the vector r, which in this case forms the axis of the radiator core. Integrates along the entire x winding curve (w spiral inclined w) '' dx cosa
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 w 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 conventional circular cross-section leads to a problem with the bending radius of the conductor since the effective conductor width w, now coincident with the conductor diameter, should essentially correspond to the radius of the core, for example a 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 flat wire solution has been invented. Its width after winding to the core corresponds to the radius of the core. The flat conductor is more easily wound onto the core, while taking up a lot of space in the height cross 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 vývojom zistilo, že vo výhodnom usporiadaní sa môže 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 vedľaseba, akoby išlo o trojstupňový závit. Ak s a bude nahradzovať plochý vodič s pôvodnýmprierezom 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 an assembly 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 and are wound side by side as if it were a three-stage thread. If s is to replace a flat conductor with an original 1: 8 cross section, 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. Použitie plochého vodiča alebo použitie viacThe effort to achieve a homogeneous high-intensity magnetic field, which will emit from the distal ends of the core, is accompanied by a number of contradictory requirements. It is desirable to use as few turns as possible, but as the number of turns decreases, the length of the core, which is simultaneously shielded by the turns, decreases, while the number of turns decreases the current load needed to radiate the signal. Use of flat wire or multiple use
S K 288653 B6 stupňových paralelne vedľa seba vedených vodičov jedného závitu tento protichodný stret požiadaviek vhod ne odstraňuje.With K 288653 B6 stepped parallel conductors of one thread, this contradictory set of requirements is appropriately eliminated.
Žiarič s miniatúrnymi rozmermi môže byť umiestnený na PCB doske vnútri mobilného komunikačného zariadenia alebo môže byť umiestnený v rámci telesa vyberateľnej pamäťovej karty, alebo môže byť umiestnený na SIM karte akéhokoľvek formátu, alebo môže byť umiestnený na batérii, alebo môže byť umiestnený v kombinácii uvedených možností.The miniature emitter can be placed on a PCB board inside a mobile communication device, or it can be located within the removable memory card body, or it can be placed on a SIM card of any format, or it can be placed on a battery or combined .
Pri použití žiariča podľa tohto vynálezu priamo na PCB doske mobilného komunikačného zariadenia (najmä mobilného telefónu) poskytuje žiarič výhodu najmä v tom, že žiarič použitý ako anténa má miniatúrne rozmery a môže sa umiestniť takmer kdekoľvek na doske. Doteraz sa NFC antény navrhovali špeciálne pre každý nový model mobilného telefónu, keďže antény obopínali svojimi slučkami väčšiu plochu na PCB doske alebo okolo PCB dosky. Doteraz musel jeden výrobca viacerých modelov mobilných telefónov používať viaceré typy NFC antén. Pri použití žiariča podľa tohto vynálezu, a to aj pri použití priamo na PCB doske, bude postačujúce používať jeden miniatúrny žiarič.When using a radiator according to the present invention directly on a PCB board of a mobile communication device (especially a mobile phone), the radiator provides the advantage in particular that the radiator used as an antenna has miniature dimensions and can be placed almost anywhere on the board. Until now, NFC antennas have been designed specifically for each new mobile phone model, as the antennas encircled a larger area on or around the PCB with their loops. Until now, one manufacturer of several mobile phone models had to use several types of NFC antennas. When using the emitter of the present invention, even when used directly on the PCB, it will be sufficient to use one miniature emitter.
V prípade použitia žiariča na vyberateľnej pamäťovej karte je takáto karta 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 rozhraním Bude výhodné, ak žiarič je lokalizovaný pozdĺž hrany oproti hrane so zónou kontaktného ro/hrania vyberateľnej pamäťovej karty.In the case of a radiator on a removable memory card, such a card is intended to be inserted into the expansion slot of the mobile communication device. In this 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 interface zone. opposite the edge of the contact memory / removable memory card zone.
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 mm.It 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 a 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. In a preferred orientation outside the contact zone, the core will have a rectangular cross section up to 0.7 mm high, up to 1 mm wide, and up to 11 mm long.
V prípade použitia žiariča na SIM karte je k dispozícii väčší priestor na umiestnenie žiariča. SIM karta má väčšie rozmery ako microSD karta a zároveň nemá takú vysokú penetráciu elektronických prvkov mimo čipu v kontaktnom poli. Žiarič môže byť na SIM karte umiestnený v rôznych polohách a natočeniach. Pri umiestnení žiariča na microSIM karte alebo nanoSIM karte existujú podstatne obmedzenejšie priestorové možnosti ako pri bežnej SIM karte. Na takúto lokalizáciu žiariča sa vynašlo riešenie, kedy žiarič na vyberateľnej karte spolupracuje so zosilňovacím prvkom (booster), ktoiý je umiestnený v slote alebo v bezprostrednej blízkosti slotu, do ktorého sa karta zasunie. Zosilňujúci prvok má potom k dispozícii väčší priestor, resp. väčšiu plochu na zástavbu, ako je priestor, resp. plocha žiariča na samotnej vyberateľnej karte. Pod zosilňujúcim prvkom je pritom potrebné rozumieť aj prvok, ktorý nezvyšuje energetickú úroveň elektromagnetického poľa, ale vyžiarený tok zo žiariča napríklad len smerovo usmerňuje alebo homogenizuje.If the emitter is used on the SIM card, there is more space for the emitter. The SIM card is larger in size than the microSD card and at the same time does not have such a high penetration of electronic elements outside the chip in the contact field. The emitter can be placed in different positions and rotations on the SIM card. When placing the lamp on a microSIM card or nanoSIM card, there are considerably more limited space options than a conventional SIM card. In order to locate the emitter, a solution has been devised whereby the emitter on the removable card cooperates with a booster located in the slot or in the immediate vicinity of the slot into which the card is inserted. The amplifying element then has a larger space, respectively. larger area for installation than space, respectively. the emitter surface on the removable card itself. The amplifying element is to be understood as meaning also an element which does not increase the energy level of the electromagnetic field but, for example, only directs or homogenises the radiated flux from the radiator.
Zosilňujúci prvok môže mať podobu feromagnetickej, prípadne feritovej fólie alebo dosky, môže mať podobu rezonančného obvodu alebo podobne. Vprincípe bude vhodné, aby sizosilňujúciprvoknevyžadoval nové, dodatočné kontakty na spojenie slotu so substrátom, napríklad na napájanie a podobne. Potom je možné novým dizajnom slotu zvýšiť jeho fimkcionalitu bez zmeny dizajnu okolitého prostredia (PCB dosky, držiaka a podobne).The amplifying element may be in the form of a ferromagnetic or ferrite foil or plate, resonant circuit or the like. In principle, it will be appreciated that the reinforcing element does not require new, additional contacts to connect the slot to the substrate, for example, power supply and the like. Then, the new slot design can increase its fiction without changing the environmental design (PCB board, bracket, etc.).
Uvedené usporiadanie so žiaričom a zosilňujúcim prvkom v rámci slotu bude vo výrobnej praxi dobre použiteľné najmä preto, že sloty predstavujú externe dodávaný prvok, externe vyrábaný subsystém, ktorý má po návrhu dizajnu vyhradený príslušný priestor v hostiteľskom zariadení. Do nezmeneného priestoru je možné neskôr umiestniť slot doplnený o zosilňujúci prvok. Princíp spolupráce žiariča na vyberateľnej karte a zosilňujúceho prvku umiestneného v rámci hostiteľského zariadenia je možné využiť aj všeobecnejšie, kedy žiarič je lokalizovaný vo vyberateľnom prvku ako karta, jack, batéria, iné príslušenstvo a zosilňujúci prvok je umiestnený v slote, v konektore, vymeniteľnom kryte, ktorý je v dosahu elektromagnetického poľa žiariča.Said arrangement with a radiator and amplifier element within a slot will be well applicable in manufacturing practice, in particular since the slots represent an externally supplied element, an externally manufactured subsystem which has dedicated space in the host device after design. In the unchanged space it is possible later to place a slot with an amplifying element. The principle of cooperation of the radiator on the removable card and the amplifier element located within the host device can also be used more generally, where the radiator is located in the removable element such as card, jack, battery, other accessories and the amplifier element is located in the slot, connector, within range of the emitter's electromagnetic field.
Pri použití žiariča v batérii (akumulátore) mobilného telefónu je k dispozícii viacej možností umiestnenia a natočenia jadra žiariča. V princípe môže byť v jednej batérii umiestnených aj viacero žiaričov na rôznych miestach s rôznou vzájomnou orientáciou. Aktivácia konkrétneho žiariča môže byť zvolená podľa postupných výsledkov prenosov v danommobilnom telefóne.When using the radiator in the cell phone battery (s), there are more options for positioning and rotating the radiator core. In principle, multiple lamps can be placed in a single battery at different locations with different relative orientations. The activation of a particular radiator can be selected according to the successive transmission results in the mobile phone.
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 bežná 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 alebo vložením novej SIM karty, alebo vložením novej batérie. Rozširujúci slot mobilného komunikačného zariadenia je slot na kartu, ktorá nemá vplyv na základnú komunikačnú funkciu zariadenia, je to tedanajmä, nie však výlučne, slot na vyberateľnú pamäťovú kartu formátu microSD.The 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 transmission between the mobile phone and the POS terminal reader, the antenna on the mobile phone side will be in the form of a ferrite core magnetic field emitter, but a conventional receiving antenna will be located on the NFC reader side of the POS terminal. 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 or inserting a new SIM card or inserting a new battery. A mobile communication device expansion slot is a card slot that does not affect the basic communication function of the device, but is, but is not limited to, a removable microSD memory card slot.
S K 288653 B6N K 288653 B6
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, čím návin 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 also through a non-conductive pad, whereby the wire winding mechanically holds 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, pripadne aj vrátane elektromagnetických väzieb okolia.The 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 odpor na 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 pre 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 will move down to 12 MHz and the internal resistance will increase at a frequency of 14.4 MHz. The radiator will preferably be designed and constructed such that it is set to the maximum transmitting power at the most unfavorable shielding possible, for example, by fully shielding, by frequency and / or inductance and / or internal resistance. 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 alebo z telesa SIM karty, alebo z PCD dosky, alebo z batérie. 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. Vprincípe preto nie je potrebné obzvlášť optimalizovať prenosovú cestu smerom k 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 in principle be used to transmit a signal from a removable memory card body or a SIM card body, or from a PCD board, or from a battery. 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, there is no need to particularly 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 sa môže 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 the power supply on the microSD card may be less than 10 Ohm. The specific value of the impedance may vary according to the set voltage, current and power ratio.
Pri zmenšovaní prierezu jadra je snaha dosiahnuť čo najvyššiu intenzitu magnetického poľa v jadre. To prináša zvýšené nároky na materiál jadra. Vhodnýmspôsobomzvýšenia účinnosti feritového jadra je koncentrácia frekvenčného pásma na čo najužšie frekvenčné spektrum Návrh frekvenčného spektra je pritom do veľkej miery podmienený princípom bežnej modulácie, v podstate je určený normou na be/kontaktnú komunikáciu, podľa ktorej sa prenášané dáta vo vysielači vmodulujú do subnosnej frekvencie, ktorá sa spojí s o základným, nosným signálom Pri žiariči podľa tohto vynálezu sa ako obzvlášť výhodná preukázala modulácia s novým princípom, kedy sa dá frekvenčné spektrum naladiť, nastaviť len na jednu frekvenciu. Žiarič je úzko naladený na vysielaciu frekvenciu bez ohľadu na subnosnú frekvenciu. Frekvenčné spektrum teda môže mať prudký vrchol.In reducing the cross-section of the core, the magnetic field in the core is as high as possible. This brings increased demands on the core material. A suitable way to increase the efficiency of a ferrite core is to concentrate the frequency band to the narrowest possible frequency spectrum The design of the frequency spectrum is to a large extent conditioned by the principle of conventional modulation, basically determined by the be / contact communication standard. In the radiator of the present invention, modulation has proven to be particularly advantageous with the new principle that the frequency spectrum can be tuned to only one frequency. The emitter is closely tuned to the transmitting frequency regardless of the subcarrier frequency. Thus, the frequency spectrum may have a sharp peak.
S K 288653 B6N K 288653 B6
Žiarič a prijímač majú transformátorovú väzbu, prijímač vysiela nosný signál na prvej frekvencii, na strane žiariča sa dáta modulujú a zasielajú do prijímača, v prijímači sa signál prijme, pričom sa signál objavuje v podobe nosného signálu na prvej frekvencii a modulovanej subnosnej frekvencie s dátami na druhej frekvencii s ohľadom na nosnú frekvenciu. V prijímači sa oddelí nosný signál zo signálu na výstupe antény a demodulujú sa prenášané dáta. Podstata novej modulácie pri vysielaní dát zo žiariča do prijímača spočíva predovšetkým v tom, že frekvencia prijímača a frekvencia žiariča sú rozdielne a tento rozdiel ich frekvencií zodpovedá subnosnej frekvencii. Signál, ktorý je prijímaný a demodulovaný na strane prijímača, je vytvorený kombináciou nosného signálu vysielaného prijímačom a modulovanými dátami vysielanými žiaričom, kde táto kombinácia je detegovaná a prijímaná na anténe prijímača.The radiator and receiver have a transformer coupling, the receiver transmits a carrier signal at a first frequency, on the radiator side the data is modulated and sent to the receiver, a signal is received at the receiver, the signal appears as a carrier signal at a first frequency and modulated subcarrier with data on the second frequency with respect to the carrier frequency. In the receiver, the carrier signal is separated from the signal at the antenna output and the transmitted data is demodulated. The essence of the new modulation in transmitting data from a radiator to a receiver is primarily that the frequency of the receiver and the radiator are different and this frequency difference corresponds to a subcarrier frequency. The signal that is received and demodulated on the receiver side is formed by a combination of the carrier signal transmitted by the receiver and the modulated data emitted by the radiator, which combination is detected and received on the receiver antenna.
Rozdiel frekvencií nie je tvorený nepresnosťou, ale je úmyselný a podstatný. Rozdiel frekvencií má hodnotu veľkosti subnosnej frekvencie, na ktorej použitie je prijímač nastavený.The frequency difference is not formed by inaccuracy but is intentional and substantial. The frequency difference is the magnitude of the subcarrier frequency the receiver is set to use.
V transponderi sa pri využití transformátorovej väzby nemusí aktívne vysielať frekvenčný signál, postačí, ak sa v potrebnej frekvencii skratuje indukčný obvod antény transpondera, tieto zmeny na strane transpondera súmerateľné na výstupe antény prijímača.In a transponder, when using a transformer coupling, a frequency signal may not be actively transmitted; it is sufficient if the inductive circuit of the transponder antenna is shorted at the required frequency, these changes on the transponder side are symmetrical at the receiver antenna output.
Zmena vysielacej frekvencie žiariča oproti nosnej frekvencii prijímača je zvolená tak, aby na strane prijímača nebolo potrebné meniť ani spôsob vyhodnocovania prijatého signálu, ani zapojenie prijímača. Zmena vysielacej frekvencie môže byť nastavená na obe strany hodnoty nosnej frekvencie, to znamená, že vysielacia frekvencia môže byť nižšia alebo aj vyššia ako hodnotanosnej frekvencie prijímača.The change of the radiating frequency of the radiator compared to the carrier frequency of the receiver is chosen so that neither the method of evaluating the received signal nor the wiring of the receiver need to be changed on the receiver side. The variation of the transmit frequency may be set on both sides of the carrier frequency value, that is, the transmit frequency may be lower or even higher than the rated frequency of the receiver.
V anténnej sústave tvorenej anténou prijímača a žiaričom so vzájomnou indukciou dochádza vzhľadom na malú vzájomnú vzdialenosť k tvorbe transformátorovej väzby. Pri prenose dát prijímač vysiela do antény svoju nosnú frekvenciu, žiarič vysiela modulovaný signál s odlišnou frekvenciou a v spoločnej anténnej sústave sa zlučujú signály rozdielnych frekvencií.In the antenna system formed by the receiver antenna and the radiator with mutual induction, the transformer coupling is formed due to the small mutual distance. When transmitting data, the receiver transmits its carrier frequency to the antenna, the emitter emits a modulated signal at a different frequency, and signals of different frequencies are combined in a common antenna system.
V prijímači sa analyzuje výstup z antény prijímača. Tento výstup na anténe prijímača má rovnaký charakter, akoby žiarič vysielal na nosnej frekvencii s moduláciou subnosného signálu pri použití záťažovej modulácie. V prijímači sa z výsledku frekvenčného zlúčenia odtransponuje nosný signál a získaný výsledok zodpovedá modulovanému subnosnému signálu, aj keď v skutočnosti žiarič fyzicky nepoužíva subnosný signál. Z neho sa demoduláciou získajú prenášané dáta, a to napriek tomu, že v skutočností boli dáta vmodulované priamo do vysielacej frekvencie žiariča. Týmto usporiadaním sa pre prijímač nemení spôsob spracovania dát, čo je významnou okolnosťou, keďže to umožňuje využívať existujúce prijímače s novými žiaričmi. Opačný smer toku dát môže byť pritom rovnaký ako doteraz.The receiver analyzes the output from the receiver antenna. This output on the receiver antenna has the same character as if the emitter emitted on the carrier frequency with subcarrier signal modulation using load modulation. In the receiver, the carrier signal is removed from the frequency merge result and the result obtained corresponds to the modulated subcarrier signal, although in fact the radiator does not physically use the subcarrier signal. From it, the data is transferred by demodulation, even though the data has actually been modulated directly into the emitter's transmission frequency. This arrangement does not change the data processing method for the receiver, which is a significant circumstance since it allows to use existing receivers with new radiators. The opposite direction of the data flow can be the same as before.
Ak by prijímač podľa tohto vynálezu vysielal svoj signál mimo vzájomnej indukčnosti s anténou prijímača, vysielaný signál by nezodpovedal použitiu subnosnej frekvencie, keďže žiarič ju nevysiela, a prijímač očakávajúci štandardnú signálovú štruktúru by takýto signálnevedel vyhodnotiť. Až pri vytvorení vzájomnej indukčnosti dochádza k fyzikálnemu javu zlúčenia rôznych frekvencií, pričom ich rozdiel je úmyselne nastavený na veľkosť očakávanej subnosnej frekvencie. Prijímač tak prijatý signál spracuje rovnako ako v doteraz bežných zapojeniach. Významným prínosom tohto vynálezu je, že si nevyžaduje zmeny na strane existujúcich prijímačov. Žiarič bude umiestnený napríklad v mobilnom telefóne. Pri be/hotovostnej platobnej aplikácii sa mobilný telefón so žiaričom priblíži k prijímaču, ktorý je obsiahnutý v čítačke POS terminálu. Vkarte je signál generovaný a modulovaný s frekvenciu odlišnou od frekvencie, ktorú prijímač generuje ako nosnú frekvenciu. Signál z prijímača je kombinovaný so signálom zo žiariča na signál v podobe zlúčeného signálu, ktorý sa javí v prijímači ako signál podľa doteraz známej štruktúry. Prijímač, čítačka potom spracováva zlúčený, kombinovaný signál ako zvyčajne v doterajších procesoch.If the receiver of the present invention transmitted its signal outside of mutual inductance with the receiver antenna, the transmitted signal would not correspond to the use of a subcarrier frequency since the radiator did not transmit it, and the receiver expecting a standard signal structure would not be able to evaluate such a signal. Only when the mutual inductance is created does the physical phenomenon of the merging of different frequencies occur, the difference of which is intentionally set to the magnitude of the expected subcarrier frequency. The receiver thus processes the received signal in the same way as in conventional wiring. An important benefit of the present invention is that it does not require changes on the side of existing receivers. For example, the radiator will be placed in a mobile phone. In the be / cash payment application, the mobile phone with the radiator approaches the receiver which is contained in the POS terminal reader. In the card, the signal is generated and modulated at a frequency different from the frequency that the receiver generates as the carrier frequency. The signal from the receiver is combined with the signal from the radiator to the signal in the form of a merged signal, which appears in the receiver as a signal according to a previously known structure. The receiver, the reader then processes the combined, combined signal as usual in prior art processes.
Je výhodné, ak sa prenášané dáta modulujú priamo zmenou fázy frekvencie žiariča φ = 0° alebo φ = 180°. Pritom je postačujúce, ak sa pri modulácii v žiariči fáza vysielanej frekvencie mení raz za jednu základnú časovú jednotku - etu. ľ'lementary tíme unit zodpovedá jednobitovému intervalu. Týmto spôsobom je postačujúce podstatne menšie množstvo zmien fáz, čo znižuje nároky na riadenie modulácie na strane žiariča a tiež znižuje šumPreferably, the transmitted data is modulated directly by changing the phase of the radiator frequency φ = 0 ° or φ = 180 °. In this case, it is sufficient if, during modulation in the radiator, the phase of the transmitted frequency changes once per basic time unit - et. The complementary team unit corresponds to a one-bit interval. In this way, considerably fewer phase changes are sufficient, which reduces the requirements for controlling the modulation on the radiator side and also reduces noise
Opísaný spôsob je schopný prevádzky pri transformátorovej väzbe medzi žiaričom a prijímačom, výhody tohto spôsobu sa prejavia hlavne pri slabej transformátorovej väzbe s koeficientom transformátorovej väzby k = 0,2-0,001.The described method is capable of operating in a transformer coupling between a radiator and a receiver, the advantages of this method being particularly evident in a weak transformer coupling with a transformer coupling coefficient k = 0.2-0.001.
Z hľadiska možnosti použitia existujúcich prijímačov je výhodné, ak nosný signál fr má frekvenciu 13,56 MHz ± 7 kHz. Tiež je vhodné, ak rozdiel medzi frekvenciou nosného signálu a frekvenciou žiariča je celým dielom nosnej frekvencie, výhodne 1/16 nosnej frekvencie, čo zodpovedá 847 kHz. Tento vzťah frekvencií je výhodný z hardvérového hľadiska, kedy je možné použiť existujúce elektronické prvky na delenie frekvencií ako aj z pohľadu súladu s existujúcimi normami. Frekvencia generovaná žiaričom ft bude mať hodnotu 13,56 MHz + 847 kHz = 14,4075 MHz, tiež s rovnakou toleranciou ±7 kHz.In view of the possibility of using existing receivers, it is preferred that the carrier signal f r has a frequency of 13.56 MHz ± 7 kHz. It is also suitable that the difference between the carrier signal frequency and the radiator frequency is the whole part of the carrier frequency, preferably 1/16 of the carrier frequency, corresponding to 847 kHz. This frequency relationship is advantageous from a hardware point of view, where it is possible to use existing electronic frequency splitting elements as well as in terms of compliance with existing standards. The frequency generated by the emitter f t shall be 13,56 MHz + 847 kHz = 14,4075 MHz, also with the same tolerance of ± 7 kHz.
Signál detegovaný na strane prijímača zodpovedá stavu ako pri bežnej modulácii nosnej frekvencie záťažou. V doterajších zapojeniach a spôsoboch by sa však musela záťaž antény meniť každú polvlnu subnosného signálu, teda pri nosnej frekvencii 13,56 MHz je to približne každých 0,6 ps. Pri spôsobe a zapojení podľaThe signal detected on the receiver side corresponds to the state of normal load-carrier modulation. However, in the prior art wiring and methods, the antenna load would have to be changed every half-wave of the sub-carrier signal, i.e. at about 13.56 MHz, it is approximately every 0.6 ps. For method and wiring according to
S K 288653 B6 tohto vynálezu je postačujúce, ak sa zmena vykonáva raz za 1 etu, teda približne každých 9,3 ps. Menší vlnovýrozsah zmien generuje menej šumu o hodnotu No isePower= 10 . log(16) = 12 dB.With K 288653 B6 of the present invention, it is sufficient that the change is made once every 1 second, i.e. approximately every 9.3 ps. A smaller wavelength of change generates less noise by No isePower = 10. log (16) = 12dB.
Spôsob prenosu dát podľa tohto vynálezu umožňuje žiarič naladiť veľmi úzko na vysielaciu frekvenciu, pričom nie je potrebné brať ohľad na vyžarovacie vlastnosti antény pre subnosnú frekvenciu. V skutočnosti totiž žiarič nepoužíva subnosnú frekvenciu, tá sa pozoruje až pri frekvenčnej interferencii. Prijímač očakáva príjem subnosnej frekvencie, v usporiadaniach podľa ISO 14443 by absencia subnosného signálu na výstupe antény prijímača znemožnila akúkoľvek komunikáciu.The data transmission method of the present invention allows the radiator to be tuned very closely to the transmitting frequency, without having to take into account the radiation characteristics of the antenna for the subcarrier frequency. In fact, the radiator does not use a subcarrier frequency, which is observed only at frequency interference. The receiver expects to receive a subcarrier frequency, in ISO 14443 arrangements, the absence of a subcarrier signal at the receiver antenna output would prevent any communication.
Široké uplatnenie nájde opísaný spôsob pri prenosoch, kde žiarič je umiestnený na mobilnom komunikačnom zariadení/v mobilnom komunikačnom zariadení, najmä na karte, ktorá je vyberateľným spôsobom umiestnená v slote mobilného komunikačného zariadenia (SD karta, microSD karta, SIM karta, micro SIM karta, nanoSIM karta). V takomto prípade nie je možné prakticky zvýšiť koeficient transformátorovej väzby azlepšenie prenosových vlastností je hlavnou výhodou spôsobu podľatohto vynálezu. Žiarič je vďaka opísanému vynálezu naladený na úzku frekvenčnú charakteristiku, ktorá zodpovedá vysielacej frekvencii. Pri opačnom smere toku dát je použitá iná frekvencia, čo však na strane žiariča, transpondera nespôsobuje prenosové ťažkosti, keďže čítačka vysiela podstatne s vyššou energiou a prípadne aj širším frekvenčným spektrom Čítačkou môže byť napríklad komunikačný prvok POS terminálu.The described method will find wide application in transmissions where the radiator is located on the mobile communication device / mobile communication device, in particular on a card which is removably located in the mobile communication device slot (SD card, microSD card, SIM card, micro SIM card, nanoSIM card). In such a case, it is not possible to practically increase the transformer coupling coefficient, and improving the transfer properties is a major advantage of the method according to the invention. Due to the described invention, the emitter is tuned to a narrow frequency response that corresponds to the transmitting frequency. In the opposite direction of the data flow a different frequency is used, but on the radiator side, the transponder does not cause transmission difficulties, since the reader transmits substantially with higher energy and possibly a wider frequency spectrum.
Na realizáciu spôsobu modulácie žiariča podľa tohto vynálezu sa môže použiť nasledujúce zapojenie. Zapojenie obsahuje žiarič, modulačný a demodulačný prvok a generátor elektromagnetického vlnenia s frekvenciou odlišnou od frekvencie prijímača. Samotné použitie generátora elektromagnetického vlnenia v zapojení nie je bežné pri transformátorovej väzbe anténnych indukčnosti vysielača a prijímača, keďže doteraz sa používalo modulovanie záťažou na strane antény vysielača. V tomto zapojení bude generátorom elektromagnetického vlnenia najmä oscilátor, na ktorého vstup sú privádzané dáta k prenosu.The following wiring may be used to implement the method of modulating the radiator of the present invention. The wiring comprises a radiator, a modulation and demodulation element, and an electromagnetic wave generator at a frequency different from that of the receiver. The mere use of an electromagnetic wave generator in the wiring is not common in the transformer coupling of the transmitter and receiver antenna inductances, since up to now the load modulation on the transmitter antenna side has been used. In this connection, the electromagnetic wave generator will in particular be an oscillator to which data is transmitted for transmission.
Keďže žiarič má byť schopný pracovať aj v opačnom smere toku dát, bude demodulačný prvok žiariča zapojený na odbočke indukčnosti k snímaciemu odporu. Na odstránenie napäťových špičiek na vstupe do demodulačného prvku bude demodulačný prvok napojený cez tlmivku. Odbočkou sa zníži napätie a zlepší sa impedancia obvodu. Energetické napájanie obvodov žiariča môže byť zabezpečené z prijímaného elektromagnetického poľa, kedy sa žiarič dá považovať za pasívny prvok, ale môže byť tiež zabezpečené vlastným zdrojom V prípade implementácie žiariča podľa tohto vynálezu do vyberateľnej karty v mobilnom telefóne môže byť žiarič energeticky zásobovaný cez rozhranie karty.Since the radiator is to be able to operate in the opposite direction of the data flow, the demodulator element of the radiator will be connected to the sensing resistor at the inductance tap. To remove the voltage peaks at the inlet to the demodulation element, the demodulation element will be coupled via a choke. The tap reduces the voltage and improves the circuit impedance. The power supply to the emitter circuitry can be provided from the received electromagnetic field, where the emitter can be considered a passive element, but can also be provided by its own source. In the case of implementing the emitter of the present invention into a removable card in a mobile phone.
Tu uvedené hodnoty frekvencií sú výhodným nastavením vo vzťahu k existujúcim normám a štandardom, ale opísaný spôsob frekvenčného zlučovania je možné aplikovať aj na úplne rozdielne hodnoty frekvencií, keďže tvorba subnosného signálu vo frekvenčnom zlučovači podľa uvedeného opisu je založená na všeobecne platných prejavov vlnenia.The frequency values given here are a preferred setting in relation to existing standards and standards, but the frequency combining method described can also be applied to completely different frequency values since the generation of the subcarrier signal in the frequency combiner as described herein is based on generally valid waveforms.
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 preukázali, že mobilný telefón s vyberateľnou pamäťovou kartou so žiaričompodľa tohto vynálezu je schopný vytvárať spoľahlivý NFC komunikačný kanál, pričom nie je limitujúca smerová orientácia mobilného telefónu proti NFC čítačke. Potláča sa vplyv rôznych konštrukcií mobilných telefónov na spoľahlivosť dodatočne vytvoreného bezkontaktného kanálu.The 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. The influence of different mobile phone designs on the reliability of the additionally created contactless channel is suppressed.
Opísaný žiarič a moduláciu prenášaných dát je možné využiť aj pri iných prenosových aplikáciách, napr. pri galvanický oddelenom prenose údajov zo snímačov, pri prenose dát z pohybujúcich, kmitajúcich prvkov a podobne. Spôsob a zapojenie podľa tohto vynálezu umožňuje optimalizovať prenosové sústavy pri prenose dát v domácej technike, elektrospotrebičoch, v medicíne, v automobilovej technike a podobne. Vynález zjednodušuje moduláciu signálu na strane žiariča, znižuje šum a umožňuje veľmi ú/k e a efektívne naladenie žiariča.The described radiator and modulation of transmitted data can also be used in other transmission applications, e.g. in galvanic separate data transmission from sensors, in data transmission from moving, oscillating elements and the like. The method and connection according to the invention makes it possible to optimize transmission systems in the transmission of data in domestic technology, electrical appliances, medicine, automotive technology and the like. The invention simplifies the modulation of the signal on the emitter side, reduces noise and allows for very efficient and efficient tuning of the emitter.
Tieto efekty v súčinnosti s novým konštrukčným usporiadaním žiariča (pomer účinnej šírky jedného závitu k polomeru jadra žiariča) synergicky zlepšujú prenosové vlastnosti aj pri slabej transformátorovej väzbe, čo vytvára predpoklady pre kvalitný prenos dát aj z tieneného prostredia.These effects, in conjunction with the new design of the radiator (ratio of the effective width of one thread to the radius of the radiator core) synergistically improve transmission characteristics even in the case of weak transformer coupling, which creates the preconditions for quality data transfer even from shielded environments.
Riešenie je určené predovšetkým pre platobné aplikácie vykonávané pomocou mobilného komunikačného zariadenia. V princípe sa však nový typ žiariča, jeho umiestnenie a spôsob modulácie 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 solution is designed primarily for payment applications performed using a mobile communication device. In principle, however, the new type of radiator, its location and the modulation method according to the invention can also be used in other applications and devices, especially where there is insufficient space to enlarge the antenna, and where the antenna is shielded by surrounding elements with different structure and properties according to the specifics of different environments.
Prehľad obrázkov na'výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Riešenie je bližšie vysvetlené pomocou obrázkov 1 až 26. 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 26. 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.
S K 288653 B6N K 288653 B6
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 obsahuje graf strát v návine žiariča v závislosti od pomeru šírky vodiča k priemeru jadra.Figure 2 shows a graph of the losses in the winder of a radiator as a function of the ratio of wire width to 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 sériový rezonančný obvod, na ktorý sa zjednoduší výsledný rezonančný obvo d v bode B z grafu podľa obrázka 3.Figure 4 is a series resonant circuit to which the resulting resonant circuit at point B of the graph of Figure 3 is simplified.
Na obrázku 5 je axonometrický pohľad na žiarič s plochým prierezom vodiča. Medzery medzi návinmi vodiča súzobrazené len na zvýšenie prehľadnosti, v skutočnosti je návin usporiadaný tesne vedľa seba.Figure 5 is an axonometric view of a flat cross-sectional emitter. The spacing between the windings of the driver is shown only for 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 tesne vedľa seba a tesne na 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 close to each other and close to the core without gaps.
Na obrázku 8 je zobrazený prierez jadrom s viacstupňovýmnávinom 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 multi-stage conductor core core where the conductor of all stages of a single 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 prispájkovanána substrát vyberateľnej pamäťovej karty.Fig. 12 is a view of the end of the radiator windings at the end of the core with a nonconductive pad that is soldered to the removable memory card substrate.
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 £2, 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 2 2, 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 „a“ 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 "a" 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.
Na obrázkoch 19 až 22 sú znázornené SIM karty s rôzne umiestnenými žiaričmi v tele karty.Figures 19 to 22 show SIM cards with various radiators in the card body.
Obrázok 23 zachytáva umiestnenie žiariča priamo na PCB doske mobilného telefónu. Na obrázku 24 je zobrazené umiestnenie žiariča v tele batérie mobilného telefónu.Figure 23 shows the location of the radiator directly on the PCB of the mobile phone. Figure 24 shows the location of the radiator in the cell phone battery.
Obrázok 25 a 26 zobrazujú sloty miniSIM karty a nanoSIM karty. Sloty sú vybavené zosilňujúcimi prvkami a sú znázornené ako vyňaté z hostiteľského zariadenia.Figures 25 and 26 show the miniSIM card and nanoSIM card slots. The slots are provided with amplifying elements and are shown as being removed from the host device.
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 ceznevodivú 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 mmIn 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 washer 6 having a width of 0.8 mm and a thickness of 0.04 mm is attached to the core 1. threaded 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 with a dimension of 0.3 mm x 0.05 mm.
S K 288653 B6N K 288653 B6
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 vzďaľujú, 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, ktoiým 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 12.At the same time, these attachment plates 7 are connected to a contact by which the entire radiator body is soldered 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 12.
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 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 w jedného závitu zodpovedá teda cca 1,1-násobku ekvivalentného polomeru.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 xx 0, 6 mm For 21 threads of 9 mm length, 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 w 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 = 17 pm/14 MHzje 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 = 1,3 pH 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 = 1.3 pH 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 mostíka 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 súčas nému 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). Driver is designed in H bridge with Rout output resistance less than 4 Ω at bridge voltage supply Ucc = 2.7 V. Since switching time of MOSFET transistors is less than 1 ns, higher harmonic products are needed switching filter by capacity. The switching signals of the H + bridge and the H-bridge are phase-shifted by 2.2 ns, so that when switched, the two controlled branches are not switched on simultaneously and thus short-circuiting the Ucc supply to 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, t. j. prekážka 3 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, i. j. the magnetic field flow obstruction 3. 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 pH. Táto vlastnosť sa využíva na automatické riadenie vyžarovaného výkonu v závislosti od prostredia, v ktorom s a nachádza. Žiarič je naladený na rezonanciu 15 MHz práve vtedy, keď sa nachádza v kovovom obale (vplyvom prostredia sa indukčnosť antény znížila na 1 pH). Kovový obal predstavuje tieniaci kryt, tvoriaci prekážku 3 magnetického poľa. 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, cca 20 Ω. Ak sa však žiarič umiestni pod plastový kryt, rezonancia sa posunie nadol na 12 MHz a vnútorný odporná 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), nebudú 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 inductor of the radiator is reduced to 1 pH. 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 just when it is in a metal package (due to the environment the inductance of the antenna has decreased to 1 pH). The metal wrapper represents a shielding cover forming an obstacle 3 of the magnetic field. 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 radiated when its resonance is close to this value because its internal resistance is then the smallest, about 20 20. However, when placed under a plastic housing, the resonance is shifted down to 12 MHz and the internal resistance frequency of 14.4 MHz increases to 50 Ω. This arrangement achieves a state where the radiator placed under the metal housing emits maximum power, while in the case of the plastic housing, the radiated power automatically decreases, thus ensuring that the receiving devices (POS terminals) are not Wake Up Too High Signal This auto-tuning of radiator power when the emitter 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 naparovaním kovovej vrstvy alebo inou podobnou technológiou nanášania vodivej 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. PrípadnýmIn 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 may 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 on core 1 can be formed layer or other similar technology of applying a conductive path 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. potential
S K 288653 B6 nanesením izolácie 8 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.With K 288653 B6 applying the insulation 8 to the edge of the conductor 4 and then reapplying the strip of conductive layer that will cover the inter-thread gap, the edge of the flat conductor 4 can be overlapped, thereby limiting the magnetic field leakage outside the core 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 44 a 47. Jeden závit 2 je tvorený siedmimi vodičmi 4, kde oba okrajové vodiče 44 a 47 daného závitu 2 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 44 and 47 is used. One thread 2 is formed by seven conductors 4 wherein both edge conductors 44 and 47 of the thread 2 have insulation 8 to avoid inter-threaded short-circuiting. 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 44, 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 wires 44, 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 wires have no 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 w 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 width w of thread 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.
Žiarič v tomto príklade je v mobilnom telefóne umiestnený na vyberateľnej pamäťovej karte 5, ktorá má aj funkciu platobnej karty a na komunikáciu tejto platobnej karty s POS terminálom sa využíva spôsob prenosu dát s použitím dvoch rôznych frekvencií. POS terminál má bežnú bezkontaktnú čítačku platobných kariet. Tie sa musia priblížiť do operačného priestoru čítačky na vytvorenie komunikačného spoja. Umiestnenie platobnej karty s komunikačným prvkom do pamäťovej karty 5 do slotu 12 mobilného telefónu zhoršuje možnosti úplného priblíženia komunikačného prvku na karte k centru operačného priestoru čítačky. Slot 12 mobilného telefónu je primáme určený na zasunutie bežnej pamäťovej karty 5. Pre komunikačný prvok na nej predstavuje slot 12 nežiaduce tienenie, časť telesa slotu 12 je tvorená kovovým tvarovaným výliskom. Komunikačný prvok zahŕňa žiarič podľa tohto vynálezu a v tomto príklade je umiestnený priamo na micro SD karte. Formát karty 5 nie je pre rozsah tohto vynálezu obmedzujúci, môže v budúcnosti ísť o akýkoľvek formát. Stála miniaturizácia pamäťových kariet 5 a príslušných slotov 12 zhoršuje možnosti efektívneho umiestnenia komunikačného prvku na karte 5, práve opísané usporiadanie tento problém rieši. Komunikačný prvok využíva NFC platformu. V reálnom prostredí a pri bežnej obsluhe mobilného telefónu má koeficient transformátorovej väzby hodnotu k = 0,2 -0,001.The radiator in this example is located in a mobile phone on a removable memory card 5, which also has a credit card function, and the communication method of the credit card with the POS terminal is using a data transmission method using two different frequencies. The POS terminal has a conventional contactless credit card reader. These must approach the operating area of the reader to establish a communication link. Placing the payment card with the communication element in the memory card 5 in the mobile phone slot 12 deteriorates the possibility of the communication element on the card fully approaching the reader operating space center. The mobile phone slot 12 is primarily intended to accommodate a conventional memory card 5. For the communication element thereon, the slot 12 presents undesirable shielding, a portion of the body of the slot 12 is formed by a metal molding. The communication element comprises a radiator according to the present invention and in this example is placed directly on the micro SD card. The format of the card 5 is not limiting for the scope of the invention, it may be any format in the future. The constant miniaturization of the memory cards 5 and the corresponding slots 12 impairs the possibilities of effectively positioning the communication element on the card 5, the arrangement just described solves this problem. The communication element uses the NFC platform. The transformer coupling coefficient has a value of k = 0.2 -0.001 in the real environment and in the normal operation of the mobile phone.
Obsah a štruktúra vysielaných dát môže byť rôzna, v tomto príklade pôjde o dáta potrebné pri komunikácii a autorizácii platobných procesov. Majiteľ mobilného telefónu si svoj pristroj vybaví pamäťovou kartou 5, ktorá je vybavená žiaričom nestacionárneho magnetického poľa. Týmto sa rozšíri fimkcionalita jeho mobilného telefónu. Vo výhodnom usporiadaní bude na pamäťovej karte 5 aj platobná karta podľa iných vynálezov prihlasovateľa tohto patentu. Je dôležité, že pre POS terminál a jeho čítačku platobných kariet sa bude spojenie mobilného telefónu s pamäťovou kartou 5 javiť ako štandardná bezkontaktná karta. Štruktúra prenášaných dát bude teda zodpovedať štandardom pri platobných aplikáciách. Výhodou uvedeného spojenia je pohodlné použitie užívateľského rozhrania mobilného telefónu.The content and structure of the transmitted data may be different, in this example the data necessary for communication and authorization of payment processes. The mobile phone owner equips his device with a memory card 5 equipped with a non-stationary magnetic field emitter. This will expand the fictionality of his mobile phone. In a preferred embodiment, the payment card 5 will also include a payment card according to other inventions of the applicant of this patent. It is important that for the POS terminal and its credit card reader, the connection of the mobile phone to the memory card 5 will appear as a standard contactless card. The structure of the transmitted data will thus conform to standards in payment applications. The advantage of this connection is the convenient use of the mobile phone user interface.
Žiarič má generátor elektromagnetického vlnenia s frekvenciou 14,4075 MHz± 7 kHz. Táto frekvencia je o 847 kHz vyššia, ako je frekvencia prijímača. Frekvencia prijímača je v zmysle noriem 13,56 MHz ± 7 kHz. Rozdiel frekvencií tvorí 1/16 nosnej frekvencie prijímača. Je dôležité, že generátor je zapojený a aktívny k budeniu žiariča pri prenose dát cez transformátorovú väzbu, čo sa doteraz nepoužívalo. V prípade existencie generátora na strane žiariča už v existujúcich zapojeniach tento generátor nebol určený na aktívnu činnosť v stave transformátorovej väzby, keďže nebol potrebný s ohľadomna rovnakú vysielaciu frekvenciu. Generátor je pripojený k rezonančnému obvodu,ktorého výstup je spojený so žiaričomThe radiator has an electromagnetic wave generator with a frequency of 14,4075 MHz ± 7 kHz. This frequency is 847 kHz higher than the frequency of the receiver. The frequency of the receiver is 13.56 MHz ± 7 kHz in accordance with the standards. The frequency difference is 1/16 of the receiver carrier frequency. It is important that the generator is connected and active to excite the radiator when transmitting data through a transformer coupling, which has not been used so far. If there was a generator on the side of the radiator already in the existing wiring, this generator was not intended for active operation in the state of the transformer coupling, since it was not necessary with respect to the same transmission frequency. The generator is connected to a resonant circuit whose output is connected to the radiator
Dáta zo žiariča na pamäťovej karte 5 do prijímača v čítačke POS terminálu sa prenášajú pri transformátorovej väzbe anténnych indukčností M žiariča a prijímača, pričom sa dáta vmodulujú do signálu na strane žiaThe data from the emitter on the memory card 5 to the receiver in the POS terminal reader is transmitted in the transformer coupling of the antenna inductors M of the emitter and the receiver, the data being modulated into the signal on the
S K 288653 B6 riča a prijímač vysiela nosný signál. Vzdialenosť žiariča od prijímača sa bude pohybovať rádovo v cm, v podstate sa môže telo mobilného telefónu dotýkať čítačky, prenos bude stále vo fyzikálnom zmy s le bezkontaktný. Žiarič sa môže v operačnom priestore aj pohybovať, pričom jeho rýchlosť by mala byť nižšia ako 1 m/s.With K 288653 B6 the driver and the receiver emit a carrier signal. The distance of the radiator from the receiver will be in the order of cm, basically the body of the mobile phone can touch the reader, the transmission will still be non-contact in physical condition. The radiator may also move within the operating area and its speed should be less than 1 m / s.
Žiarič vysiela signál s frekvenciou 14,4075 MHz ± 7 kHz, nosná frekvencia prijímača je 13,56 MHz± 7 kHz. Rozdiel týchto frekvencií má hodnotu, ktorá zodpovedá veľkosti subnosnej frekvencie odvodenej ako 1/16 nosnej frekvencie v zmysle ISO 14443.The radiator emits a signal with a frequency of 14.4075 MHz ± 7 kHz, the carrier frequency of the receiver is 13.56 MHz ± 7 kHz. The difference of these frequencies shall be a value that corresponds to the size of the subcarrier frequency derived as 1/16 of the carrier frequency as defined in ISO 14443.
V anténnej sústave prijímača a žiariča dochádza k zlúčeniu signálov rozdielnych frekvencií a v prijímači sa na výstupe antény prejavuje signál v tvare spojenia nosnej frekvencie a modulovanej subnosnej frekvencie s dátami. V prijímači sa z výsledku zlúčenia signálov oddelí nosný signál. Výsledkom tohto oddelenia je subnosný signál, aj keď ho žiarič fyzicky nevysielal. Zo subnosného signálu sa demodulujú prenášané dáta. Demodulačný prvok, rezonančný obvod a generátor prijímača majú rovnaké usporiadanie a funkciu ako pri doteraz známych technických riešeniach.In the antenna system of the receiver and the radiator the signals of different frequencies are merged and in the receiver the signal in the form of connection of the carrier frequency and modulated subcarrier frequency with the data occurs. In the receiver, the carrier signal is separated from the result of the signal merging. The result of this separation is a subcarrier signal, although the radiator did not physically transmit it. The transmitted data is demodulated from the subcarrier signal. The demodulation element, the resonant circuit and the receiver generator have the same arrangement and function as in the prior art solutions.
V tomto príklade základná časová jednotka etu zodpovedá jednobitovému časovému intervalu, teda času potrebnému na vyslanie jednej dátovej jednotky. V smere toku dát zo žiariča do prijímača je etu definované ako 1 etu = 8/ft, kde ft je frekvencia modulovaného signálu vysielaného žiaričom. Základná prenosová rýchlosť je 106 kbits/s. Pri modulácii signálu zo žiariča postačí meniť fázu len raz za 1 etu (cca raz za 9,3 ps), teda 16-krát menej často ako pri doterajšej záťažovej modulácii. Menší vlnový rozsah generuje o 12 dB menej šumu. Prenášané dáta sa modulujú priamo zmenou fázy frekvencie signálu žiariča, pri φ = 0° alebo φ = 180°. Tento modulovaný signál by sa dal nazvať tiež nosným signálom žiariča, keďže však žiarič subnosnú frekvenciu netvorí, je táto frekvencia nazvaná len ako frekvencia signálu žiariča.In this example, the base time unit etu corresponds to a one-bit time interval, that is, the time required to transmit one data unit. In the direction of data flow from the radiator to the receiver, etu is defined as 1 etu = 8 / ft, where ft is the frequency of the modulated signal emitted by the radiator. The basic transfer rate is 106 kbits / s. When modulating the signal from the radiator, it is sufficient to change the phase only once every 1 et (approx. Once every 9.3 ps), ie 16 times less often than with previous load modulation. A smaller wavelength generates 12 dB less noise. The data transmitted is modulated directly by changing the phase frequency of the radiator signal, at φ = 0 ° or φ = 180 °. This modulated signal could also be called the carrier signal of the emitter, but since the emitter does not form a subcarrier frequency, this frequency is referred to as the emitter signal frequency only.
Žiarič je úzko naladený na vysielaciu frekvenciu 14,4075 MHz, má úzky a vysoký priebeh FFT (fast Fourier transform, rýchla Fourierová transformácia) krivky. Žiarič je nastavený bez ohľadu na vyžarovacie vlastnosti pri prenose subnosnej frekvencie 847 kHz. V prípade, že by takáto anténa mala vysielať aj subnosnú frekvenciu, bol by na nej vyžiarený výkon nepostačujúci na spoľahlivý prenos. V zapojení podľa tohto vynálezu je však dôležité, že žiarenie signálu s prenášanými dátami sa uskutočňuje práve na frekvencii 14,4075 MHz, kde v podstate má FFT krivka vrchol.The radiator is narrowly tuned to the transmitting frequency of 14.4075 MHz, has a narrow and high FFT (fast Fourier transform) waveform. The radiator is adjusted irrespective of the radiation characteristics at 847 kHz subcarrier frequency. In the event that such an antenna should also transmit a subcarrier frequency, it would radiate power insufficient for reliable transmission. In the circuit according to the invention, however, it is important that the radiation of the signal with the transmitted data takes place precisely at a frequency of 14.4075 MHz, where the FFT curve essentially has a peak.
V tomto príklade je potrebné zabezpečiť aj opačný smer toku dát z čítačky POS terminálu do pamäťovej karty 5 v mobilnom telefóne. K žiariču je pripojený demodulačný prvok, ktorý je zapojený na odbočke indukčnosti antény k snímaciemu odporu, výhodne cez tlmivku. Použitie tlmivky znižuje napäťové špičky na vstupe demodulačného prvku. Vďaka odbočke a tlmivke môže byť demodulačný prvok dimenzovaný na menšie napätia. V tomto smere toku dát je etu definované ako 1 etu = 128/fr, kde fr je nosná frekvencia prijímača.In this example, it is also necessary to provide the opposite direction of data flow from the POS terminal reader to the memory card 5 in the mobile phone. A demodulating element is connected to the radiator, which is connected at the antenna inductance branch to the sensing resistor, preferably via a choke. The use of a choke reduces the voltage peaks at the inlet of the demodulator. Thanks to the branch and choke, the demodulation element can be designed for smaller voltages. In this flow direction, etu is defined as 1 etu = 128 / fr, where fr is the carrier frequency of the receiver.
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 vytvorinávin 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, due to the separating mask, the rolls with the required number of turns 2 are formed. 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 10 mobilného telefónu. Telefón ma kryty s kovovými časťami, ktoré predstavujú tieniace kryty ako prekážku 3 toku magnetického poľa. Vďaka použitiu žiariča podľa tohto vynálezu je možné umiestniť žiarič v podstate na ľubovoľné voľné miesto na PCB doske 10 a nevyskytujú sa problémy 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 10. The phone has covers with metal parts that represent shielding covers as an obstacle 3 to the magnetic field flow. By using the emitter of the present invention, it is possible to place the emitter in substantially any free space on the PCB 10 and there are no problems with poor magnetic field penetration from the mobile phone body.
Príklad 8Example 8
Žiarič podľa obrázka 23 je vyhotovený podobne ako pri príkladoch 1 až 7. Výrobca mobilných telefónov navrhuje nové modely tak, že sa pri dizajne PCB dosky 10 neobmedzuje požiadavkami pre doteraz známe typy NFC antén. Rôzne typy a modely mobilných telefónov vybaví jedným typom žiariča priamo na PCB doske 10.The radiator of Figure 23 is similar to Examples 1 to 7. The mobile phone manufacturer designs new models such that the design of the PCB board 10 is not limited by the requirements for previously known types of NFC antennas. Different types and models of mobile phones equip one type of emitter directly on the PCB board 10.
Príklad 9Example 9
Žiarič je umiestnený v SIM karte 9. Jadro 1 žiariča je v rôznych verziách podľa obrázkov 19 až 22 orientované a umiestnené odlišne.The radiator is located in the SIM card 9. The radiator core 1 is oriented and positioned differently in the different versions of Figures 19 to 22.
S K 288653 B6N K 288653 B6
Príklad 10Example 10
Žiarič podľa obrázka 24 je umiestnený v tele batérie 11 mobilného telefónu. V podstate ide o nabíjací akumulátor, ktorý sa však bežne nazýva batériou 11. S ohľadom na malú hrúbku jadra 1 je žiarič umiestnený na povrchu bežnej batérie 11 pod poslednou vrstvou plastového obalu batérie 11.The radiator of Figure 24 is housed in the battery body 11 of the mobile phone. Essentially, it is a rechargeable battery, but is commonly referred to as a battery 11. Due to the small thickness of the core 1, the emitter is located on the surface of a conventional battery 11 below the last layer of the plastic battery case 11.
Príklad 11Example 11
Slot 12 nanoSIM karty 9 podľa obrázka 26 má držiak z tvarovaného kovového plechu. Slot 12 zahŕňa zosilňujúci prvok 13 v podobe feritovej fólie. NanoSIM karta 9 má žiarič na okraji tela karty.The nanoSIM card slot 12 of Figure 26 has a molded metal plate holder. The slot 12 comprises a reinforcing element 13 in the form of a ferrite foil. The NanoSIM card 9 has a radiator on the edge of the card 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 15 pamäťovej karte s vysokou vyžarovacou schopnosťou a malými rozmermi. Nový spôsob modulácie žiariča podstatne znižuje šum a umožňuje zvýšiť intenzitu magnetického poľa v jadre žiariča.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 15 memory card with high emissivity and small dimensions. The new method of modulating the emitter significantly reduces noise and allows to increase the magnetic field intensity in the emitter core.
S K 288653 B6N K 288653 B6
Zoznam vzťahových značiekList of reference marks
- jadro- the core
- závit- thread
- prekážka toku magnetického poľa- Obstruction of the magnetic field flow
- vodič- driver
41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 až 4N - vodiče jedného závitu41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 to 4N - single thread wires
- vyberateľná pamäťová karta- removable memory card
- nevodivá podložka- non-conductive pad
- pripojovacia plôška- connection plate
- izolácia vodiča- conductor insulation
- SIM karta- SIM card
- PCB doska- PCB board
- batéria- battery
- slot- slot
- zosilňujúci prvok w - účinná šírka závitu- reinforcing element w - effective thread width
PCB - printed circuit boardPCB - Printed circuit board
NFC - nearfield communicationNFC - Nearfield Communication
POS - point of sálePOS - point of hall
RFID - Radio-frequency identificationRFID - Radio-frequency identification
SD - Secure DigitalSD - Secure Digital
SIM - Subscriber Identity ModuleSIM - Subscriber Identity Module
Claims (33)
Priority Applications (20)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK50048-2013A SK288653B6 (en) | 2013-11-14 | 2013-11-14 | Emitter of non-stationary magnetic field, its connection and modulating method |
BR112015010824A BR112015010824A2 (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | non-stationary magnetic field emitter, system connection and data modulation method |
US14/442,579 US9590305B2 (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method |
CA2890584A CA2890584C (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method |
NZ707915A NZ707915A (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method |
CN201380070490.6A CN104919654B (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Non-static magnetic field transmitter, its connection and data modulation method in systems |
MYPI2015701444A MY170709A (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method |
AU2013346352A AU2013346352A1 (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method |
MX2015006018A MX350223B (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method. |
RU2015116660A RU2650083C2 (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Emitter of non-stationary magnetic field, its connection in the system and method of data modulation |
PCT/IB2013/060178 WO2014076669A1 (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method |
JP2015542404A JP6292240B2 (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Non-stationary magnetic field emitter and its connection and data modulation method in a system |
EP13815579.1A EP2923413B1 (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in a system and and in a data modulation method |
KR1020157015780A KR102111547B1 (en) | 2012-11-15 | 2013-11-15 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method |
TW103106884A TWI623202B (en) | 2012-11-15 | 2014-02-27 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method |
IL238754A IL238754B (en) | 2012-11-15 | 2015-05-11 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method |
PH12015501075A PH12015501075B1 (en) | 2012-11-15 | 2015-05-14 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method |
JP2017044516A JP6424913B2 (en) | 2012-11-15 | 2017-03-09 | Nonstationary magnetic field emitter and its connection in a system and data modulation method |
AU2017221849A AU2017221849B2 (en) | 2012-11-15 | 2017-09-01 | Non-stationary magnetic field emitter, its connection in system and data modulation method |
JP2018020597A JP6468376B2 (en) | 2012-11-15 | 2018-02-08 | Non-stationary magnetic field emitter and its connection and data modulation method in a system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK50048-2013A SK288653B6 (en) | 2013-11-14 | 2013-11-14 | Emitter of non-stationary magnetic field, its connection and modulating method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK500482013A3 SK500482013A3 (en) | 2015-07-01 |
SK288653B6 true SK288653B6 (en) | 2019-04-02 |
Family
ID=49911755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK50048-2013A SK288653B6 (en) | 2012-11-15 | 2013-11-14 | Emitter of non-stationary magnetic field, its connection and modulating method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK288653B6 (en) |
-
2013
- 2013-11-14 SK SK50048-2013A patent/SK288653B6/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK500482013A3 (en) | 2015-07-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6424913B2 (en) | Nonstationary magnetic field emitter and its connection in a system and data modulation method | |
JP6937741B2 (en) | Single layer multimode antenna for wireless power transfer using magnetic field coupling | |
JP5673906B1 (en) | Communication terminal | |
JP5924006B2 (en) | Antenna device | |
CN1921225B (en) | Composite antenna | |
US9991583B2 (en) | Antenna apparatus and communication terminal instrument | |
US10027375B2 (en) | Device for near-field radiofrequency communication with a portable element on board a motor vehicle | |
KR101491472B1 (en) | Antenna Apparatusfor Wireless Power Transfer | |
JP4962190B2 (en) | ANTENNA DEVICE AND WIRELESS COMMUNICATION DEVICE | |
SK288653B6 (en) | Emitter of non-stationary magnetic field, its connection and modulating method | |
EP2996220B1 (en) | Wireless power reception device | |
SK500672014A3 (en) | Non-stationary magnetic field radiator | |
JP2009182446A (en) | Antenna | |
SK500582011A3 (en) | Antenna on the removable card | |
SK500042013A3 (en) | Non-stationary magnetic field emitter and its location | |
SK500532012A3 (en) | Non-stationary magnetic field emiter, its connection in system and data modulation method | |
KR102401957B1 (en) | Broadband characteristic dual band loop type ground radiation antenna | |
KR101927953B1 (en) | Antenna module and portable device having the same | |
JPWO2019159745A1 (en) | Antenna device and electronic equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Assignment and transfer of rights |
Owner name: SMK-LOGOMOTION CORPORATION, TOKYO, JP Free format text: FORMER OWNER: LOGOMOTION, S.R.O., PIESTANY, SK Effective date: 20150610 |
|
PC4A | Assignment and transfer of rights |
Owner name: SMK CORPORATION, TOKYO, JP Free format text: FORMER OWNER: SMK-LOGOMOTION CORPORATION, TOKYO, JP Effective date: 20150917 |