Излучатель нестационарного магнитного поля, его соединение в системе и способ модуляции данных

Излучатель нестационарного магнитного поля, его соединение в системе и способ модуляции данных

Реферат

ОБЛАСТЬ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к излучателю нестационарного магнитного поля, которое формируется миниатюрной антенной, размещенной на плоском носителе, выполненном с небольшой высотой, преимущественно на поверхности съемной карты памяти, такой как карты памяти MicroSD или SIM-карты. Антенна может использоваться, в частности, для создания дополнительного канала бесконтактной NFC/RFID связи в мобильном телефоне, или же на печатной плате различных электронных устройств. Решение в первую очередь предназначено для платежных приложений, реализованных с помощью мобильного устройства связи. В принципе, однако, новый тип излучателя, его размещение и способ модуляции в соответствии с изобретением могут также быть использованы для других приложений и устройств, в частности, таких, где нет достаточного пространства для увеличения антенны, а антенна экранирована различными элементами с различной структурой и свойствами с точки зрения различных экологических характеристик.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Размещение антенны непосредственно на съемной карте, которая предназначена для вставки в паз устройства мобильной связи, как известно из опубликованных патентных документов, таких как DE 10252348 A1, WO 03/043101 A3. Эти публикации описывают общую возможность использования антенны на плате, но не раскрывают в достаточной степени устройства антенны в ситуации, когда съемная карта экранирована соседними частями устройства мобильной связи, в частности мобильного телефона.

В частности, описаны антенны NFC, выполненные в форме витков проволоки на поверхности, однако, в случае ограниченного размера все доступное пространство занято. При размещении антенны NFC на сравнительно небольших площадях антенна имеет форму вписанной прямоугольной спиральной катушки с закругленными углами, которые обычно выступают за внешний контур доступной площади. Такое расположение создает довольно типичную форму NFC антенны.

Антенны для NFC и RFID-считывателей представляют собой, по существу, плоские витки обмотки вокруг краев полезной площади, например, в соответствии с DE 102008005795, CN 102074788, US 2009314842, CN 101577740, CN 201590480, CN 201215827, CN 201515004, CN 201830251, JP 2010102531, JP 2011193349, KR 20100056159, KR 100693204, WO 2010143849, JP 2004005494, JP 2006304184, JP 2005033461, JP 2010051012. При выполнении такого типа антенны на съемной карте памяти плоская конфигурация карты используется соответствующим образом, и витки антенны располагаются на доступной части самой большой площадки, как, например, WO 2012019694, DE 102010052127, DE 102004029984, CN 101964073. Тем не менее, выполнение рамочной антенны на доступных поверхностях не приводят к желаемому результату и, следовательно, различные заявители дополняют антенны другими элементами, такими, как ребра, слои и тому подобное. Эти решения повышают сложность конструкции и до сих пор не привели к созданию надежного канала связи. В настоящее время известны миниатюрные исполнения антенны, такие, как в соответствии с US 2007/0194913 А1, предлагающие решение проблемы с уменьшением размера антенны и ее связь с подложкой, но такие приложения не решают проблему различного экранирования антенны. Применение известных существующих антенн NFC в небольшой зоне доступа не достигает желаемых результатов, в то время как миниатюризация ниже определенного уровня нелинейно изменяет результирующие свойства антенны.

Опубликованные патентные заявки заявителя Logomotion описывают конфигурацию антенны и отдельные слои съемной карты памяти с целью создания передающих и принимающих характеристик антенны, обеспечивающих создание надежного канала связи даже при различных экранированных слоях карт. Такое определенное техническое направление привело к созданию нескольких технических решений, которые обеспечили удовлетворительные результаты только для некоторых мобильных телефонов, а затем развитие продвинулись в направлении создания больших дополнительных антенн на корпусе мобильного телефона вне экранированных областей. Эти дополнительные антенны (CN 201590480 U), например, в виде наклеек, могут быть связаны бесконтактно с базовой антенной на карте, но по-прежнему универсальность такого устройства остается небольшой, а сложность применения неблагоприятна для среднего пользователя.

Антенна, размещенная непосредственно на съемной карте, имеет очень ограниченные размерные параметры. Мобильные телефоны имеют слоты для карт формата microSD, что существенно ограничивает размер антенны, которая может быть размещена непосредственно на карте. При размещении съемной карты в сильно экранированных слотах, например под батареей мобильного телефона, условия передачи от антенны на карте становятся значительно хуже. Использование выпрямительных слоев, фольги, имеет узкий специфический эффект, и является менее универсальным при установке различных структур мобильных телефонов. Основные теоретические и технические публикации имеют мнение, что при малой толщине и доступного пространства RFID или NFC антенна должна быть выполнена в виде антенны листа, например, в RFID-Handbook, Клаус Finkenzeller, 2010 согласно данным, 2.11, 2.15, 12.7, 12,9, 12,11, 12,13. В соответствии с тем же источником (раздел 4.1.1.2 Оптимальное диаметр антенны / Физические основы систем RFID), оптимальным является, если радиус передающей антенны соответствует квадратному корню из требуемого диапазона антенны.

Стандарт для бесконтактной связи ISO 14443 характеризует условия А или В модуляции с сигналом несущей, имеющий номинальную частоту 13,56 MHz. Передаваемые данные модулируются в поднесущей частоте в передатчике, а частота поднесущей передается в сочетании с основным несущим сигналом. Результатом будет частота суперпозиции с передаваемыми данными, которые детектируются в приемнике путем выделения сигнала несущей частоты из полученного спектра.

Поскольку в мобильных телефонах чаще используются металлические детали и корпусы, может появиться проблема с размещением антенны NFC даже в ситуации, когда элемент NFC уже предусмотрен в конструкции мобильного телефона или аналогичного элемента связи. Желательным является такое решение, которое обеспечивает высокую пропускную способность передаваемого сигнала из телефонной платы мобильной печатной платы, из SIM-карты, либо с элементом на съемной карте памяти, которая может быть экранирована от окружающих подвижных металлических элементов телефона, таких как батарея или металлический корпус.

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Указанные недостатки устранены в заявляемом излучателе нестационарного магнитного поля, используемом в качестве антенны, в частности антенны на плоской подложке в электронном устройстве, например, мобильный телефон, где сущность излучателя в соответствии с изобретением заключается в том, что излучатель имеет прямоугольную форму, по меньшей мере, частично ферритовый сердечник, сердечник снаружи обматывается проводником по меньшей мере в две нити, нити расположены плотно рядом друг с другом, и эффективная ширина одной нити соответствует радиусу сердечника с круговым поперечным сечением, с отклонением ±75%.

В случае использования других форм поперечных сечений ширина одной нити соответствует эквивалентному радиусу с отклонением ±75%.

Отношение от 0,25 до 1, 75, предпочтительно от 0,5 до 1,5, особенно предпочтительно от 0,85 до 1,15 от одной нити эффективной ширины W к радиусу сердечника, или эквивалентному радиусу сердечника, не является единственным размерным признаком. Как выявлено в изобретении, излучатель, выполненный в соответствии с соотношением и с жестким проводником обмотки, обеспечивает синергетическое взаимодействие нескольких физических моделей.

В пределах указанного интервала взаимодействие магнитного поля из разных частей проводов и от отдельных катушек происходит без образования нежелательных вихревых полей, в результате чего магнитное поле в сердечнике усиливается и не может вытекать вдоль катушки через концы сердечника. Предложенное отношение эффективной ширины одной нити к радиусу сердечника - до сих пор неисследованный параметр излучателей или антенн.

Для существующих антенн с сердечником эффективная ширина W одного потока составляет от 0,001 до 0,1 раза радиуса сердечника. В соответствии с данным изобретением, предпочтительным для излучателя, будет соотношение, близкое к 1, а именно W=D/2, где D - диаметр сердечника или эквивалентный диаметр сердечника.

Излучатель используется в качестве альтернативы классической электромагнитной антенны, в то время как, с другой стороны бесконтактной NFC или RFID-связью, сигнал принимается и передается с помощью стандартных NFC или RFID средств приема.

Излучатель решает задачу создания интенсивного и однородного магнитного поля. В случае использования излучателя на карте microSD или SIM-карте (модуль идентификации абонента) поперечное сечение сердечника будет меньше (например, параметр высоты активной зоны), составляет менее 1 мм. В случае использования излучателя на карте памяти microSD длина сердечника более чем в 7 раз меньше размера поперечного сечения сердечника. Длина сердечника обычно не превышает 15 мм. В случае использования излучателя на носимой карте толщина излучателя меньше, чем 0,65 мм, а его длина не превышает 12 мм. Излучатель предназначен, в частности, для создания дополнительного канала бесконтактной связи. Излучатель по данному изобретению также создает электрическое поле, тем не менее оно на стороне принимающего устройства, не является носителем сигнала и является малой составляющей поля, которая не создает существенного воздействия, способного преодолеть защиту основного устройства.

При миниатюризации антенну с толщиной сердцевины ниже 1 мм возникают технические проблемы, которые не могут быть решены только путем пропорционального выбора размеров, обычно известных - увеличение размеров антенного устройства. Во-первых, использование нитей, параллельных оси несущей поверхности, в соответствии с настоящим изобретением, становится очевидным тот факт, что диаметр нити следует значительно уменьшить, что противоречит общему требованию об увеличении диапазона антенны, согласно «RFID HANDBOOK» («Справочник по системам радиочастотной идентификации» Клаус Финкенцеллер, 2010).

Сердечник имеет продолговатую форму в продольном направлении, с тем, чтобы основные концы были помещены дальше всего друг от друга в пределах доступного пространства на поверхности.

Сердечник может быть выполнен изогнутым, но лучшие результаты достигаются при использовании прямого стержня сердечника, когда силовые линии магнитного поля расположены вокруг вне излучателя по самой длинной траектории, и следовательно, имеют напряженность достаточную, чтобы проникнуть за пределы экранированного пространства.

Феррит сердечника должен иметь относительную проницаемость, предварительно выбранную из условия обеспечения индуктивности излучателя от 600 нГн до 1200 нГн, предпочтительно около 750 нГн. С учетом этого критерия используемый ферритовый сердечник может иметь проницаемость в диапазоне от 30 до 300. Проницаемость сердечника будет устанавливаться в соответствии с технологическими возможностями максимально допустимых магнитных свойств и оптимальным поперечным сечением. Ферритовый означает любой материал, который усиливает характеристики магнитного поля и его свойства.

Существенным является, что нити должны наматываться плотно рядом друг с другом с тем, чтобы не допустить эмиссии магнитного поля сердечника за его пределы. Витки провода обеспечивают экранирование сердечника. Смежные нити провода предотвращают создание вихревого магнитного поля нити, которая находится между соседними проводами. Между соседними нитями, по существу, есть только промежуток в виде толщины изоляции проводов. Набор металлических обмоток создает основное экранирующее покрытие, которое определяет направление магнитного потока поля.

Для достижения состояния, когда магнитное поле излучателя проникает даже через небольшие зазоры между экранирующими элементами в принимающем устройстве, магнитное поле в сердечнике должно быть как можно более однородными, и в то же время иметь наибольшую интенсивность в небольшом поперечное сечении. Требование однородности относится к явлению, что при малых размерах излучателя неравномерность напряженности магнитного поля в сердечнике вызывает большие потери. Требуется высокая напряженность магнитного поля для достижения высокой проникающей способности магнитного поля во всем окружающем пространстве.

Обоим этим требованиям отвечает оптимальная конфигурация, при которой эффективная ширина W одного витка обмотки соответствует радиусу сердечника круглого поперечного сечения. Эффективная ширина W одного витка является параметром, в котором виток провода соответствует длине сердечника. Провод может иметь различное поперечное сечение, следовательно, эффективная ширина W одного витка может отличаться от реальной ширины провода.

В наиболее общем случае, когда виток провода кольцевой или простой плоской формы, но не с чередующейся разверткой, эффективная ширина W намотки, по существу, будет равна ширине провода. При использовании плоского провода так, чтобы часть одной нити проволоки покрыта краем соседнего провода, эффективная ширина витка W будет рассматриваться как ширина без учета края, который уже охватывает соседний провод. В основном это будет той частью ширины проволоки, которая будет в плоском контакте провода с сердечником. В плотной, жесткой катушке эффективная ширина W одного витка обмотки будет идентична шагу намотки.

Требование, чтобы эффективная ширина W соответствовала радиусу сердечника или эквивалентному радиусу сердечника, следует понимать таким образом, что эффективная ширина W, по существу, равна радиусу сердечника. При малых общих параметрах поперечного сечения сердечника даже небольшое отклонение технологии вызывает отклонение от этого правила, в то время как все еще преимущества, или, по крайней мере, достаточно полезный эффект, зависят от этого принципа. В области пространственных параметров необходимо рассмотреть ситуацию, когда эффективная ширина W витка обмотки находится в диапазоне от 0,6 до 1,4 от радиуса сердечника или эквивалентного радиуса сердечника. При соотношении от 0,6 до 1,4 потеря максимальной магнитной энергии составляет 10%. Даже при относительно большом диапазоне отношения (0,25 до 1,75) достигается достаточно значительный и благоприятный результат, в то время как предшествующий уровень техники включает в себя различные соотношения эффективной ширины и радиуса сердечника (менее 0,001 до 0,1).

На основе принятого отношения мы создаем излучатель с действием магнитного пушки, когда магнитное поле излучается интенсивно при небольшой площади поперечного сечения миниатюрного сердечника.

Термин эквивалентный радиус некруглого поперечного сечения означает радиус, который должно иметь кольцо, чтобы он имел такую же площадь, что и площадь конкретного некруглого поперечного сечения. Таким образом, эквивалентный радиус поперечного сечения некруглого сердечника является эквивалентным радиусом по всем направлениям. Например, при точной квадратной форме поперечного сечения сердечника со стороной "а" эквивалентный радиус равен r_e=а√π. При прямоугольном сечении с размерами "а", "в", без закругленных краев, эквивалентный радиус равен r_e=√(ab/π). Сердечник может иметь квадратную форму поперечного сечения, прямоугольную, круглую или эллиптическую, или оно может быть образовано путем объединения упомянутых фигур. Наиболее распространенной формой сердечника, предназначенной для размещения в пространстве, как правило, сердечник будет иметь круглую форму поперечного сечения, или эллиптическую форму, или поперечное сечение, по меньшей мере, частично прямоугольной формы, особенно квадратной или продолговатой предпочтительно со скругленными углами.

Будучи простым, излучатель будет производиться таким образом, что провод шириной W наматывается по всей длине сердечника / и имеет число витков N=I/W. Источник U имеет полное внутреннее сопротивление Z. Излучатель Ls имеет сопротивление Rs и подключается к источнику U через элемент регулировки С1//С2, как показано на фиг.1, так, чтобы обеспечить полную адаптацию к рабочей частоте, так на фиг.1 показана трансформация последовательной цепи Ls+Rs в параллельную Lp//Rp, где Rp=(1+Q²)Rs and .

При условии, что качество резонансного контура Q>>1, то отношения могут быть упрощены до модели L=Ls and Rp=Q²Rs.

Источник питания, чтобы покрыть потери должен быть отрегулирован в соответствии с индуктивностью Ls, при этом

Rs меньше вещественной части Re(Z). В этом случае при протекании тока I_L и индуктивности Ls, тогда

Магнитное поле в середине излучателя тогда ,

где N - количество витков.

Соотношение далее преобразуется к виду:

где R_1N представляет собой стандартизированные потери намотки на один виток и характеризуется как R_1N=a.e^-b.w+r.

На фиг. 2 показана зависимость Rs от ширины катушки W, деленной на диаметр сердечника. На фиг. 2, отмечена точка С, соответствующая соотношению WD=0,5. Максимальная ширина катушки Wmax=2 D. При большей ширине будет происходить взаимное перекрытие проводов. Остальная часть графика охватывает область от N=2,5 до N=55 витков.

График на фиг. 3 показывает зависимость напряженности магнитного поля в центре излучателя. Максимальное значение (точка А на графике) магнитного поля в случае, если W=0,5 D, так что, когда эффективная ширина W намотки соответствует радиусу сердечника излучателя. Слева от точки Б (очень тонкая ширина провода), соответствующей Rs, сопротивление больше, чем внутренний Re импеданс (Z), а источник не в состоянии обеспечить требуемую мощность для нагрузки, что приводит к значительному уменьшению напряженности магнитного поля. Точка В также интересна, так как емкость С2=0, в результате резонансный контур упрощается последовательным резонансным контуром, как показано на чертеже 4. Такая упрощенная схема, однако, не обеспечивает максимальную магнитную силу. Магнитное поле справа от точки А снижается, так как катушка, ширина которой увеличивает вес, образует еще больший угол с осью сердечника излучателя.

На основании закона Био-Савара, вектор Нх определяется как векторное произведение тока I_L и вектора г, который в нашем случае располагается вдоль оси сердечника излучателя. Она интегрируется по всей кривой х намотки (спираль с шагом w)

Следовательно, может быть сделан вывод о том, что для широкой катушки угол α начинает сильно влиять на напряженность магнитного поля с коэффициентом cos α. Напротив, слева от точки А, влиянием угла α можно пренебречь, но начинают сказываться значительные потери Rs, как показано на фиг. 2.

Так как значение W=D/2, потери Rs начинают значительно увеличиваться (точка С). На графике видно, что оптимальная индуктивность излучателя достигается примерно при L=750 нГн. В соответствии с заданными параметрами излучателя, необходимо выбрать такую проницаемость μ, что при w=D/2 индуктивность должна быть просто L=750 nH.

При использовании одноступенчатого проволочных спиралей классического круглого поперечного сечения возникает проблема с радиусом изгиба проволоки, так как эффективная ширина W провода теперь равна диаметру провода, должна быть по существу равна радиусому радиусом, например круговой сердечник. Допустимый минимальный изгиб провода обычно определяется как более чем удвоенный радиус изгиба. Если же у нас есть только один миллиметр высоты сборки на месте излучателя, максимальная высота сердечника будет меньше половины миллиметра, что вызывает технологические проблемы и осложнения с обмоткой из относительно толстого провода, намотанного на небольшой сердечник. Проблемы, связанные с обмоткой, обусловлены отношением эффективной ширины к радиусу сердечника, в соответствии с настоящим изобретением, поскольку провод должен быть относительно широким и, следовательно, толстым, по сравнению с сердечником.

Из условия наиболее более эффективного использования предоставленного пространства по высоте следует основное правило настоящего изобретения (то есть размерное соотношение между эффективной шириной W витков и радиусом сердечника), предложено решение, предусматривающее использование плоского провода. Его ширина после намотки на сердечник соответствует радиусу сердечника. Плоский провод проще наматывается на сердечник и по высоте поперечного сечения он не занимает много места. Данное пространство, можно лучше использовать для сердечника излучателя. Плоский провод имеет достаточно низкое электрическое сопротивление. Плоский провод будет иметь ширину, превышающую в два раза высоту или толщину провода.

Кроме того, изобретением предусмотрено, что при благоприятной конфигурации плоский провод может быть заменен системой по меньшей мере двух смежных спиральных проводов, образующих вместе одну обмотку. Эти провода электрически соединены. Если, например, мы хотим заменить плоский провод с оригинальным соотношением сторон 1:3, мы используем для замены такого плоского провода три провода с одинаковым круглым поперечным сечением, которые наматываются вверх рядом друг с другом, как если бы это было трехступенчатая жила. Если заменить плоский провод с оригинальным поперечным сечением 1:8, мы используем 8 проводов круглого сечения, размещенных рядом друг с другом, как если бы, в механическом смысле, это был восьмиступенчатый виток обмотки. Провода в одном многоступенчатом витке не должны были бы быть изолированы друг от друга, так как эти провода будут образовывать концы катушки, электрически связанные между собой, кроме того, благодаря технологической простоте такой же изолированный провод может быть использован для всех проводов определенного витка. В другой компоновке только крайние провода одного витка могут быть электрически изолированы, находящиеся внутри витка не должны иметь изоляцию.

Способы достижения однородной высокой интенсивности магнитного поля, которое будет исходить из дальних концов сердечника, приводят к ряду противоречивых требований. Целесообразно использовать несколько витков, насколько это возможно, но с уменьшением количества витков уменьшается также длина сердечника, который покрывается этими проводами, с уменьшением количества витков также увеличивается ток нагрузки, который необходим для эмиссии сигнала, сила тока, тем не менее, ограничена оборудованием основного устройства. Используя плоский провод или используя многоступенчатый одножильный провод, проложенный параллельно, разумно устраняет это столкновение противоречивых требований.

Излучатель в миниатюрных размеров может быть размещен на печатной плате внутри устройства мобильной связи или может быть помещен внутри съемной карты памяти, либо может быть размещен на SIM-карте, или может быть размещен на батарее, или может быть размещен в комбинации вышеперечисленного.

Использование излучателя в соответствии с изобретением непосредственно на печатной плате мобильного устройства связи (в частности, мобильный телефон), обеспечивает преимущество, в частности, в том, что излучатель используется в качестве антенны, имеет миниатюрные размеры, и он может быть размещен практически в любом месте устройства.

До сих пор разрабатывались специальные антенны NFC для каждой новой модели мобильного телефона, в то время как петли антенны окружали большую площадь поверхности на печатной плате или вокруг печатной платы. До сих пор каждому производителю нескольких моделей мобильных телефонов приходилось использовать несколько типов антенн NFC. При использовании излучателя согласно настоящему изобретению, даже при использовании непосредственно на печатной плате, достаточно использовать миниатюрный излучатель. В случае использования излучателя на съемной карте памяти, такая карта предназначена для вставки в слот расширения устройства мобильной связи. В этом случае излучатель на съемной карте памяти помещается таким образом, что ось сердечника ориентирована преимущественно параллельно поверхности съемной карты, а излучатель расположен на краевых частях съемной карты памяти карты вне зоны контакта интерфейса.

Целесообразно, если излучатель расположен вдоль края, противоположного краю контактной зоны съемной карты памяти.

Предпочтительно, если длина сердечника, которая является параметром сердечника, в направлении оси намотки располагается как можно дольше в пределах размерных возможностей карты, это позволяет обеспечить наибольшую длину линий магнитного поля, и только малая часть магнитного потока замыкается в короткий контур. При размещении излучателя в тело съемной карты, высота сердечника будет до 1 мм, ширина до 5 мм и длина до 15 мм. При ориентации вне зоны контактов сердечник будет иметь прямоугольное поперечное сечение с высотой до 0,7 мм, шириной до 1 мм и длиной до 11 мм.

В случае использования излучателя на SIM-карте, для размещения излучателя доступно большее пространство. SIM-карта больше карты microSD, а также не имеет такого высокого проникновения электронных компонентов вне чипа в поле контакта. Излучатель может быть установлен на SIM-карте в разных положениях и углах поворота. При размещении излучателя на micro SIM карте или nanoSIM карте варианты размещения в пространстве значительно более ограниченные, чем на обычной SIM-карте. Для такого расположения излучателя было изобретением предусмотрено решение, при котором излучатель на съемной карте взаимодействует с усилителем (бустер), который помещается в слот, или в непосредственной близости от слота, в который вставляется карта. Для размещения усилителя доступно большее пространство или большая площадь для монтажа, такое как пространство, или поверхность излучателя самой съемной карты. Термин усилитель предусматривает, в частности, усилительный элемент, который увеличивает не уровень энергии магнитного поля, а направленно воздействует на излучаемый поток от излучателя, например, только направляет или усредняет.

Усилительный элемент может принимать форму ферромагнитного или ферритной фольги или пластины, может принимать форму резонансного контура или тому подобное. В принципе, положительным является то, что усилительный элемент не требует новых дополнительных контактов для подключения в слот с подложкой, например, для питания и тому подобное. Затем можно разработать новый слот для расширения его функциональных возможностей без изменения конструкции окружающего оборудования (печатной платы, держателя и т.п.).

Указанную конфигурацию размещения излучателя и усилительного элемента в слот будет целесообразно использовать в производственной практике, поскольку слоты представляют собой комплектующие компоненты, позволяющие изготавливать подсистему, которая после проектирования предусматривает соответствующее место в принимающем устройстве. В неизмененном пространстве можно позже разместить слот, который дополняется усилительным элементом. Принцип взаимодействия между эмиттером на съемной карте и усилительного элемента, расположенного в основном устройстве, также может быть использован в более общем плане, когда излучатель расположен в съемном элементе, таком, как карты, разъем, аккумулятор, другие аксессуары, а усилительный элемент помещается в слот, разъем, съемную крышку, которая находится в диапазоне воздействия магнитного поля излучателя.

При использовании излучателя в аккумуляторной батарее мобильного телефона, доступно больше вариантов размещения и вращения сердечника излучателя. В принципе, большинство излучателей с различной взаимной ориентацией могут быть размещены на разных местах в одной батарее. Активация конкретного излучателя может быть выбрана в соответствии с результатами последовательных передач в данном мобильном телефоне.

Сигнал, передаваемый от магнитного поля излучателя, согласно данному изобретению принимается с помощью стандартного средства приема в заданной полосе частот. Например, если излучатель предназначен для передачи NFC между мобильным телефоном и считывателем POS-терминала, антенна на стороне мобильного телефона будет иметь форму излучателя магнитного поля с ферритовым сердечником, а на терминале POS со стороны NFC читателя будет расположена общая приемная антенна.

Именно соответствие существующим стандартным устройствам важно, чтобы не было необходимости менять оборудование, которое широко распространено на стороне POS-терминалов. Аппаратное изменение на стороне мобильного телефона происходит только путем вставки съемной карты памяти (в частности, microSD формат) в дополнение к существующим в слот расширения мобильного телефона или путем вставки новой SIM-карты или новой батареи. Слот расширения устройства мобильной связи, слот для карты не влияют на основную функцию устройства связи, особенно, но не исключительно, слот для съемной карты памяти микроSD формата.

С технологической точки зрения будет предпочтительно, если сердечник представляет собой ферритовый стержень, расположенный на непроводящей подложке. Непроводящая подложка будет иметь ширину, соответствующую ширине сердечника, и длину, по меньшей мере, равную длине сердечника. Витки провода наматываются поверх ферритового стержня, а также непроводящей подложки, таким образом, провод катушки механически поддерживает сердечник с непроводящей подложкой. Непроводящая подложка может иметь на обоих концах соединительные колодки для подключения проводов, катушки и подключения к съемной карте памяти. При подсоединении колодки провода многовитковой обмотки соединены друг с другом, а также эти контакты излучателя соединены между собой и с токопроводящими цепями основного-устройства.

Магнитное поле, создаваемое в излучателе в соответствии с настоящим изобретением, обладает способностью проникать через небольшие зазоры в пространственной структуре устройства мобильной связи. Плоские зазоры, например, между картой и слотом для карт, а затем между корпусом батареи и корпусом соседнего мобильного телефона, достаточны, чтобы обеспечить распространение магнитного поля из мобильного телефона. Магнитное поле, излучаемое из излучателя, будет приниматься на противоположной стороне канала связи общей антенной, например, в виде POS-терминала. На практике излучатель будет располагаться в основном внутри мобильного телефона, который имеет неблагоприятную конфигурацию металлических покрытий.

Силовые линии магнитного поля проникают через небольшие промежутки между крышками, в пространство, где находится считыватель NFC. Покрытия в основном всегда съемные, будут в состоянии обеспечить возможность извлечь аккумулятор из-под крышки, в результате чего образуется зазор между их частями. Это достаточно, чтобы гарантировать, что магнитное поле с высокой интенсивностью проникает за пределы излучателя, в соответствии с данным изобретением.

Резонансные характеристики излучателя могут быть обеспечены путем регулировки положения и параметров катушки проводов таким образом, что сама катушка имеет достаточный потенциал, или вся система всех проводов катушки имеет достаточный потенциал, для обеспечения электромагнитной связи.

Излучатель может быть спроектирован таким образом, что он настроен в соответствии с воздействием различного окружения. Если он расположен в непосредственной близости от электропроводных материалов, индуктивность излучателя уменьшается. Эта функция используется для автоматического регулирования мощности излучения в зависимости от окружения, в котором находится излучатель. Это позволит повысить универсальность применения излучателя, поскольку при его распространении нет необходимости учитывать влияние различных типов мобильных телефонов.

Излучатель будет настроен, например, на резонансную частоту 15 MHz тогда, когда он находится в металлической крышке. Под воздействием окружающего оборудования, индуктивность антенны стабилизируется, снижается до 1 μН. Тем не менее, если он находится вне корпуса, то индуктивность будет увеличивается до 1,3 μН и резонанс будет достигать 12 MHz. Так как излучатель излучает энергию, имеющую частоту 14,4 MHz, максимальная мощность излучается именно тогда, когда резонанс близок к этому значению, так как его внутреннее сопротивление при этом наименьшее.

Тем не менее, если излучатель находится под пластиковым покрытием, резонанс будет достигать 12 MHz, а внутреннее сопротивление будет увеличиваться на частоте 14,4 MHz. Излучатель будет в предпочтительной конфигурации сконструирован и изготовлен таким образом, чтобы частота, и/или индуктивность, и/или внутреннее сопротивление предустановлены для максимальной мощности передачи в наиболее неблагоприятной ситуации возможного экранирования, например, при полном покрытии. Снижение экранирования в отношении с окружающей среды позволит снизить мощность передачи при подаче того же входного питания, по причине того, что соседние элементы экранирования влияют на частоту, и/или индуктивность, и/или внутреннее сопротивление излучателя. Проще говоря, для передачи с помощью излучателя мы будем преднамеренно использовать также окружающие металлические части, хотя их отсутствие приводит к уменьшению мощности передачи, но излучатель будет установлен таким образом, что даже при нулевом экранировании мощность передачи излучателя превышает минимальную производительность для приема с помощью стандартных NFC или RFID средств.

Магнитное поле излучателя в соответствии с настоящим изобретением, в принципе, может быть использовано для передачи сигнала от корпуса съемной карты памяти или SIM-карты, с платы PSB или аккумулятора. В обратном направлении передачи, когда сигнал поступает на съемную карту памяти, как правило, это не является проблемой, с интенсивностью электромагнитного поля, в то время, как в этом направлении передающие антенны ограничены размерами. В принципе, в частности нет необходимости, чтобы оптимизировать путь передачи в сторону излучателя, который будет служить в качестве приемной антенны. В другом устройстве излучатель может быть дополнен классической катушкой, отдельной NFC антенной для приема сигнала в сторону съемной карты.

Максимальный эффективный ток сигнала выхода может находиться в диапазоне от 0,1-0,2 пускового, с учетом максимально допустимого тока нагрузки на основе стандартного интерфейса карты. Выход является частью выходного каскада усилителя мощности. Ток в катушке провода не превышает значения 0,8 пускового. Выходное сопротивление сигнала выхода при такой настройке питания для питании карты microSD может быть меньше 10 Ом. Конкретное значение импеданса может изменяться в зависимости от заданного соотношения напряжения, тока и мощности.

При уменьшении поперечного сечения пытаемся достичь максимально возможной напряженности магнитного поля в сердечнике. Это приводит к увеличению нагрузки на материал сердечника. Подходящим способом повышения эффективности ферритового сердечника является концентрация полосы частот в возможно наиболее узком частотном спектре. Состав частотного спектра еще в значительной степени зависит от нормального принципа модуляции, в основном определяется стандартом бесконтактной связи, в соответствии с которым передаваемые данные модулируются частотой поднесущей, которая объединена с основной частотой несущего сигнала. Излучатель, в соответствии с настоящим изобретением, наиболее предпочтительно выполнять так, чтобы реализовать новый принцип модуляции, когда частотный спектр может настраиваться, в частности, быть настроен на одной частоте. Излучатель узко настроен на частоту передачи вне зависимости от частоты поднесущей. Спектр частот может, следовательно, иметь острый пик.

Излучатель и приемник связаны как трансформатор, приемник передает сигнал несущей на первой частоте, данные на стороне излуча