DE102014119663A1

DE102014119663A1 - Chipkarte

Info

Publication number: DE102014119663A1
Application number: DE102014119663.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan RAMPETZREITER; Andreas Woerle; Bernhard Wedl; Martin Buchsbaum; Jakob Jongsma; Georg Skacel
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-06-30
Also published as: CN105740932A; US9984321B2; US20160189024A1; CN105740932B

Abstract

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Chipkarte beschrieben, welche Folgendes aufweist: einen Chip, eine Antenne, eine Kopplungsstruktur, die dafür ausgelegt ist, Energie von der Antenne auf den Chip zu übertragen, und ein Steuerelement, das dafür ausgelegt ist, abhängig von der Feldstärke eines Magnetfelds, dem die Chipkarte ausgesetzt ist, wenigstens eine von der Resonanzfrequenz der Antenne, dem Qualitätsfaktor der Antenne und der Energieübertragungswirksamkeit der Kopplungsstruktur zu steuern.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Chipkarten.
Wenn eine Chipkarte drahtlos betrieben wird, d. h. ohne galvanisch durch eine Lesevorrichtung kontaktiert zu werden, wird die Leistung zum Betreiben der Chipkarte dieser typischerweise durch ein von einer Lesevorrichtung emittiertes elektromagnetisches Feld zugeführt. Wenngleich es wünschenswert ist, dem Chip der Chipkarte ausreichend Leistung zuzuführen, um seinen Betrieb zu ermöglichen, kann es geschehen, dass dem Chip zu viel Leistung zugeführt wird, beispielsweise dadurch, dass die Chipkarte sehr nahe an die Lesevorrichtung gebracht wird, so dass das Überhitzen des Chips droht.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Chipkarte vorgesehen, welche Folgendes aufweist: einen Chip, eine Antenne, eine Kopplungsstruktur, die dafür ausgelegt ist, Energie von der Antenne auf den Chip zu übertragen, und ein Steuerelement, das dafür ausgelegt ist, abhängig von der Feldstärke eines Magnetfelds, dem die Chipkarte ausgesetzt ist, wenigstens eines von der Resonanzfrequenz der Antenne, dem Qualitätsfaktor der Antenne und der Energieübertragungswirksamkeit der Kopplungsstruktur zu steuern.
In der Zeichnung beziehen sich gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen in den verschiedenen Ansichten auf die gleichen Teile. Die Zeichnung ist nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, wobei der Nachdruck vielmehr darauf gelegt wird, die Grundgedanken der Erfindung zu erläutern. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte mit Bezug auf die folgende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1 ein Ersatzschaltbild für eine Chipkartenschaltung,
2 das Ersatzschaltbild einer Schaltungsanordnung für eine Chipkarte mit einer Verstärkerantenne,
3 eine Chipkarte gemäß einer Ausführungsform,
4 ein erstes Diagramm, welches qualitativ das Verhalten des Chipstroms in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke zeigt, und ein zweites Diagramm, welches das Verhalten der Chipspannung in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke zeigt,
5 den Riesenmagnetowiderstandseffekt,
6 das temperaturabhängige Widerstandsverhalten eines Materials,
7 eine erste Verstärkerantennenschaltung mit einem Steuerelement zum Ändern des Qualitätsfaktors der Schaltung und eine zweite Verstärkerantennenschaltung mit einem Steuerelement zum Ändern der Resonanzfrequenz der Schaltung,
8 eine Anordnung, wobei der Chip einer Chipkarte auf Abschnitten von Verstärkerantennenleitern angeordnet ist, so dass der Chip als eine Wärmequelle für die Verstärkerantennenleiterabschnitte wirkt,
9 eine Anordnung, wobei der Chip einer Chipkarte auf einem temperaturabhängigen Widerstandselement angeordnet ist, so dass der Chip als eine Wärmequelle für das temperaturabhängige Widerstandselement wirkt,
10 ein Diagramm mit einem Graphen, welcher das Verhalten eines spannungsbegrenzenden Elements zeigt,
11 ein Diagramm mit einem ersten Graphen, welcher die Abhängigkeit des Verstärkerantennenstroms von der Frequenz für eine erste Resonanzfrequenz zeigt, und einem zweiten Graphen, welcher die Abhängigkeit des Verstärkerantennenstroms von der Frequenz für eine zweite Resonanzfrequenz zeigt,
12 einen spannungsabhängigen Widerstand,
13 eine Schicht gesinterter Metalloxidkristalle des Widerstands aus 12 in weiteren Einzelheiten,
14 eine Verstärkerantennenschaltung mit einem spannungsbegrenzenden Element parallel zur Kopplungsantenne,
15 eine Verstärkerantennenschaltung mit einem spannungsbegrenzenden Element parallel zum Verstärkerantennenkondensator,
16 eine Schaltungsanordnung mit einer Verstärkerantennenschaltung und einer Chipmodul-Antennenschaltung, wobei die Chipmodul-Antennenschaltung ein spannungsbegrenzendes Element umfasst, das dafür eingerichtet ist, einen Teil der Chipmodulantenne kurzzuschließen,
17 eine Schaltungsanordnung mit einer Verstärkerantennenschaltung und einer Chipmodul-Antennenschaltung, wobei die Chipmodul-Antennenschaltung ein spannungsbegrenzendes Element umfasst, das dafür eingerichtet ist, die Chipmodulantenne kurzzuschließen,
18 ein Diagramm, welches das Verhalten eines Ferrits zeigt,
19 ein Diagramm mit einem Graphen, welcher die Hysterese zeigt, gemäß der sich die Permeabilität eines Ferrits mit der Magnetfeldstärke ändert,
20 ein Diagramm mit einem Graphen, welcher das Verhalten der Permeabilität eines Ferrits in Abhängigkeit von seiner Temperatur zeigt,
21 eine Schaltungsanordnung mit einer Verstärkerantennenschaltung und einer Chipmodul-Antennenschaltung, wobei die Verstärkerantennenschaltung eine Kopplungsantenne mit einem Ferritkern umfasst,
22 eine Schaltungsanordnung mit einer Verstärkerantennenschaltung und einer Chipmodul-Antennenschaltung, wobei die Verstärkerantennenschaltung eine Messantenne mit einem Ferritkern umfasst, und
23 eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines Chipmoduls gemäß einer CoM-Architektur.
Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die anliegende Zeichnung, worin zur Veranschaulichung spezifische Einzelheiten und Aspekte dieser Offenbarung dargestellt sind, worin die Erfindung verwirklicht werden kann. Andere Aspekte können verwendet werden, und strukturelle, logische und elektrische Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Aspekte dieser Offenbarung sollen einander nicht ausschließen, weil einige Aspekte dieser Offenbarung mit einem oder mehreren anderen Aspekten dieser Offenbarung kombiniert werden können, um neue Aspekte zu bilden.
Kontaktlose Chipkarten können durch die Spannung versorgt werden, welche den Chip der Chipkarte versorgt, welche in einer Antennenspule auf der Chipkarte induziert wird, welche (galvanisch) mit dem Chip verbunden ist, indem die Antennenspule einem durch eine Lesevorrichtung erzeugten magnetischen Wechselfeld ausgesetzt wird. Auf diese Weise steht der Betrag der Selbsterwärmung des Chips dadurch, dass er mit Leistung versehen wird, direkt in Zusammenhang mit der magnetischen Feldstärke: Je höher die Feldstärke ist, desto höher ist die induzierte Spannung und damit der Stromverbrauch des Chips, und umso höher ist dementsprechend die Selbsterwärmung. Falls die Temperatur des Chips einer Chipkarte eine bestimmte Grenze überschreitet, deaktiviert ein integrierter Temperatursensor typischerweise den Betrieb des Chips, bis die Temperatur wieder bis unter die Grenze gefallen ist.
Beispielsweise wird die Chipspannung auf einen bestimmten Wert geregelt, indem ein Nebenschlusswiderstand, der in den Chip integriert ist, entsprechend eingestellt wird, wie in 1 dargestellt ist.
1 zeigt ein Ersatzschaltbild für eine Chipkartenschaltung 100.
Die Schaltung 100 umfasst eine Wechselspannungsquelle 101, einen Induktor 102, einen ersten Widerstand 103 und einen ersten Kondensator 104, die parallel geschaltet sind und die Chipkartenantenne und die der Chipkarte über die Chipkartenantenne zugeführte Leistung modellieren. Ein zweiter Kondensator 105, welcher die Eingangskapazität des Chips modelliert, und ein zweiter Widerstand 106, welcher den Widerstand des Chips modelliert (abhängig vom Nebenschlusswiderstand des Chips) sind parallel zum ersten Kondensator 104 geschaltet.
Dieser Wert des Nebenschlusswiderstands des Chips beeinflusst direkt den Qualitätsfaktor des aus der Chipkartenantenne und dem Chip bestehenden Resonanzkreises und wirkt sich damit auch auf den Strom der Schaltung aus, der infolge der induzierten Spannung auftritt. Je höher die verfügbare (elektro-)magnetische Feldstärke (welche beispielsweise durch einen Chipkartenleser bereitgestellt wird) und damit die induzierte Spannung ist, desto stärker wird der Nebenschlusswiderstand und damit der Qualitätsfaktor des Resonanzkreises verringert. Dementsprechend steigt mit zunehmender magnetischer Feldstärke der Strom des Resonanzkreises nicht so stark an wie die induzierte Spannung. Mit anderen Worten ist der Chip selbst in der Lage, den von der Antennenspule der Chipkartenantenne getragenen Strom zu steuern. Daher kann bei aktuellen Chipkartensystemen, bei denen der Chip galvanisch mit der Antennenspule verbunden ist, davon ausgegangen werden, dass die Temperaturgrenze kein Problem ist.
Im Gegensatz zu einer Chipkarte, wie in 1 dargestellt ist, kann die temperaturbezogene Deaktivierung des Chips im Fall einer Chipkarte, die eine Spule-auf-einem-Modul-Technologie verwendet, d. h. einer Chipkarte, die ein zweckgebundenes Chipmodul aufweist, das induktiv mit einer so genannten Verstärkerantenne (Booster-Antenne) gekoppelt ist, ein Problem sein. Das Chipmodul enthält den Chip und eine kleine Antennenspule mit Modulgröße, die galvanisch mit dem Chip verbunden ist. Die Verstärkerantennenschaltung ist in den Chipkartenkörper integriert und besteht im Wesentlichen aus zwei Induktoren in einer Reihenschaltung. Ein Induktor (der als eine Verstärkerantenne bezeichnet wird) wird verwendet, um eine induktive Kopplung zwischen der Chipkarte und einer Lesevorrichtung zu ermöglichen. Seine Fläche gleicht typischerweise der Fläche einer typischen Chipkartenantenne (beispielsweise der Fläche der Antennenspule einer Chipkarte, wie in 1 dargestellt ist). Die Fläche des zweiten Induktors (als Kopplungsantenne bezeichnet) gleicht in etwa der Größe des Chipmoduls und wird verwendet, um eine magnetische Kopplung zwischen der Verstärkerantennenschaltung und der Chipmodul-Antennenschaltung zu erzeugen.
2 zeigt das Ersatzschaltbild einer Schaltungsanordnung 200 für eine Chipkarte mit einer Verstärkerantenne.
Die Schaltungsanordnung 200 umfasst eine Verstärkerantennenschaltung 201 und eine Chipmodul-Antennenschaltung 202.
Die Chipmodul-Antennenschaltung 202 umfasst ähnlich der Schaltung 100 einen ersten Induktor 203, einen ersten Widerstand 204 und einen ersten Kondensator 205, die in einer Schaltung miteinander verbunden sind und die Chipmodulantenne modellieren. Ein zweiter Kondensator 206, welcher die Kapazität des Chips modelliert, und ein zweiter Widerstand 207, welcher den Widerstand des Chips modelliert, sind parallel zum ersten Kondensator 205 geschaltet.
Die Verstärkerantennenschaltung 201 umfasst eine Wechselspannungsquelle 208, einen zweiten Induktor 209, einen dritten Widerstand 210, einen dritten Kondensator 211 und einen dritten Induktor 212, die in Reihe geschaltet sind. Der zweite Induktor 209 modelliert die Induktivität der Verstärkerantenne, und die Wechselspannungsversorgung 208 modelliert die in der Verstärkerantenne induzierte Spannung. Der dritte Induktor modelliert die für das Koppeln der Verstärkerantennenschaltung 201 mit der Chipmodul-Antennenschaltung 202, d. h. der Kopplungsantenne, verwendete Induktivität. Die resistiven und kapazitiven Komponenten der Verstärkerantennenschaltung 201 sind zum dritten Widerstand 210 und zum dritten Kondensator 211 kombiniert.
Wie ersichtlich ist, kann der Chip im Fall des in 2 dargestellten induktiv gekoppelten Chipkartensystems den Qualitätsfaktor des aus der Modulantenne und dem Chip bestehenden Resonanzkreises beeinflussen, der Qualitätsfaktor und die Resonanzfrequenz der Verstärkerantenne bleiben jedoch (im Wesentlichen) konstant. Folglich kann mit zunehmender Magnetfeldstärke die in der Verstärkerantenne induzierte Spannung und damit ihr Strom unbegrenzt ansteigen. Im Gegensatz zu galvanisch gekoppelten Chipkartensystemen, wie in 1 dargestellt, begrenzt das Verringern lediglich des Qualitätsfaktors des Modulresonanzkreises typischerweise nicht ausreichend die dem Chip zugeführte Leistung. Dies führt zu einer temperaturabhängigen Deaktivierung des Chips bei Feldstärkewerten, die viel niedriger sind als im Fall galvanisch gekoppelter Systeme.
Aus diesem Problem können sich Beschränkungen ergeben, die sich auf die folgenden Bereiche beziehen:

• den Antennenentwurf
• die Standardbefolgung (wie ISO/IEC 14443, EMVCo, ...)
• die Systemrobustheit
• die Systemlebensdauer
• die minimale Betriebsfeldstärke

Nachfolgend werden Ausführungsformen beschrieben, die es ermöglichen, die Leistung zu begrenzen, die in einer induktiv gekoppelten Chipkarte mit einer Verstärkerantenne, wie mit Bezug auf 2 beschrieben, über eine Verstärkerantenne von einer Lesevorrichtung auf ein Chipkartenmodul übertragen wird (in der Art einer Spule-auf-einem-Modul-Chipkarte), und die demgemäß eine Begrenzung der Selbsterwärmung des Chips einer solchen Chipkarte ermöglichen.
3 zeigt eine Chipkarte 300 gemäß einer Ausführungsform.
Die Chipkarte 300 umfasst einen Chip 301, eine Antenne 302 und eine Kopplungsstruktur 303, die dafür ausgelegt ist, Energie von der Antenne 302 zum Chip 301 zu übertragen.
Die Chipkarte 300 umfasst ferner ein Steuerelement 304, das dafür ausgelegt ist, abhängig von der Feldstärke eines Magnetfelds, dem die Chipkarte ausgesetzt ist, zumindest eine von der Resonanzfrequenz der Antenne, dem Qualitätsfaktor der Antenne und der Energieübertragungswirksamkeit der Kopplungsstruktur zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform werden mit anderen Worten die Resonanzfrequenz und/oder der Qualitätsfaktor einer Antenne und/oder ihre Kopplung mit dem Chip (beispielsweise in einem mit Bezug auf 2 beschriebenen System) dynamisch an die Magnetfeldstärke angepasst, die auf die Chipkarte einwirkt (beispielsweise durch einen Leser, d. h. eine Lesevorrichtung), oder sie wird mit anderen Worten an die der Chipkarte zugeführte Energie angepasst (die sich beispielsweise in der Chiptemperatur widerspiegelt). Dies ermöglicht eine dynamische Anpassung/Begrenzung des Leistungsverbrauchs des Chipkartenmoduls in Bezug auf die verfügbare Magnetfeldstärke (beispielsweise im Gegensatz zu einer statischen Anpassung der Resonanzfrequenz und des Qualitätsfaktors einer Verstärkerantenne).
Es sei bemerkt, dass ”Antenne” als sich auf eine Antennenspule oder mit anderen Worten auf eine spulenförmige Antenne beziehend verstanden werden kann.
Es sei ferner bemerkt, dass das Steuerelement 304 genau eine oder mehrere von der Resonanzfrequenz der Antenne, dem Qualitätsfaktor der Antenne und der Energieübertragungswirksamkeit der Kopplungsstruktur, abhängig von der Feldstärke eines Magnetfelds, dem die Chipkarte ausgesetzt ist, steuern kann.
Dies ermöglicht beispielsweise im Fall einer Spule-auf-einem-Modul-Dualschnittstellen-Chipkarte, d. h. einer Chipkarte mit einer kontaktlosen und einer kontaktbasierten Schnittstelle, Verluste in Bezug auf Standardspezifikationen (ISO/IEC 14443, EMVCo) zu vermeiden.
Ferner kann im Fall einer in einer Spule-auf-einem-Modul-Technologie hergestellten nur kontaktlosen Chipkarte, die keine kontaktbasierte Schnittstelle und ein vollständig in den Kartenkörper eingebettetes Modul aufweist, die Befolgung relevanter Standards erreicht werden.
Die Antenne ist beispielsweise durch die Kopplungsstruktur galvanisch mit dem Chip gekoppelt. Mit anderen Worten ist die Kopplungsstruktur beispielsweise eine galvanische Verbindung.
Das Steuerelement ist beispielsweise dafür ausgelegt, die Resonanzfrequenz der Antenne oberhalb eines Schwellenwerts der Feldstärke des Magnetfelds mit zunehmender Feldstärke des Magnetfelds von einer vorgegebenen Systemfrequenz fort zu verschieben.
Das Steuerelement kann auch dafür ausgelegt, den Qualitätsfaktor der Antenne oberhalb eines Schwellenwerts der Feldstärke des Magnetfelds mit zunehmender Feldstärke des Magnetfelds zu verringern.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Antenne eine Verstärkerantenne, umfasst die Chipkarte eine Chipmodul-Antennenschaltung, welche den Chip und eine Chipmodulantenne umfasst, umfasst die Chipkarte eine Verstärkerantennenschaltung, welche die Verstärkerantenne und eine Kopplungsantenne umfasst, welche induktiv mit der Chipmodulantenne gekoppelt ist, bildet die Verstärkerantennenschaltung einen Resonanzkreis und ist das Steuerelement dafür ausgelegt, wenigstens eines von der Resonanzfrequenz der Verstärkerantennenschaltung, dem Qualitätsfaktor der Verstärkerantennenschaltung und der induktiven Kopplung zwischen der Verstärkerantennenschaltung und der Chipmodul-Antennenschaltung, abhängig von der Feldstärke eines Magnetfelds, dem die Chipkarte ausgesetzt ist, zu steuern. Mit anderen Worten umfasst die Kopplungsstruktur gemäß einer Ausführungsform eine Chipmodulantenne, welche induktiv mit einer Kopplungsantenne einer Verstärkerantennenschaltung gekoppelt ist. In diesem Fall kann die Energieübertragungswirksamkeit der Kopplungsstruktur als die Wirksamkeit der induktiven Kopplung (beispielsweise der Gegeninduktivität) zwischen der Chipmodulantenne und der Kopplungsantenne angesehen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Steuerelement dafür ausgelegt, die Gegeninduktivität der Kopplungsantenne und der Chipmodulantenne abhängig von der Feldstärke des Magnetfelds zu steuern.
Beispielsweise ist das Steuerelement dafür ausgelegt, die Gegeninduktivität der Kopplungsantenne und der Chipmodulantenne oberhalb eines Schwellenwerts der Feldstärke des Magnetfelds mit zunehmender Feldstärke des Magnetfelds zu verringern.
Mit anderen Worten kann das Steuerelement die Resonanzfrequenz und/oder den Qualitätsfaktor der Verstärkerantennenschaltung und/oder die Gegeninduktivität der Kopplungsantenne und der Chipmodulantenne verringern, wenn die Magnetfeldstärke zunimmt, wenn sie einen bestimmten Bereich erreicht hat, d. h. einen bestimmten Schwellenwert überschritten hat.
Das Steuerelement ist beispielsweise ein veränderlicher Widerstand (der beispielsweise in der Verstärkerantennenschaltung angeordnet ist).
Beispielsweise ist der veränderliche Widerstand ein Widerstand, dessen Widerstandswert von der Feldstärke eines Magnetfelds, dem er ausgesetzt ist, abhängt.
Der veränderliche Widerstand kann beispielsweise eine Struktur umfassen, welche einen Riesenmagnetowiderstandseffekt zeigt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der veränderliche Widerstand in physikalischem Kontakt mit dem Chip angeordnet, um durch den Chip erwärmt zu werden.
Das Steuerelement kann auch ein spannungsbegrenzendes Element sein (das beispielsweise in der Verstärkerantennenschaltung oder der Chipmodul-Antennenschaltung angeordnet ist).
Beispielsweise ist das Steuerelement ein spannungsbegrenzendes Element, das dafür eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Kopplungsantenne oder der Chipmodulantenne kurzzuschließen.
Das spannungsbegrenzende Element ist beispielsweise ein Element mit einem nicht linearen spannungsabhängigen Widerstand.
Beispielsweise umfasst das spannungsbegrenzende Element eine Diode oder einen Varistor.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Steuerelement ein Ferritkern der Kopplungsantenne.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verstärkerantennenschaltung ferner eine Messantenne und ist das Steuerelement ein Ferritkern der Messantenne.
Nachfolgend werden Ausführungsformen in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf eine Chipkarte beschrieben, welche die in den 2 und 3 dargestellte Architektur aufweist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird, um zu verhindern, dass der Chip der Chipkarte ihre kontaktlose Funktionalität infolge einer zu starken Selbsterwärmung durch einen inneren Temperatursensor deaktiviert, versucht, die dem Chip zugeführte Leistung zu begrenzen, indem ein dynamisches Leistungsbegrenzungs-(Steuer)-Element eingebracht wird, welches entweder direkt in die Verstärkerantenne, die Verstärkerantenneneinlage oder den Verstärkerantennenkern integriert ist oder zusätzlich zum Nebenschlusswiderstand des Chips auf dem Chipmodul implementiert ist. Dieses Steuerelement ist beispielsweise dafür ausgelegt, die induzierte Spannung und/oder den induzierten Strom in der Verstärkerantenne oder im Resonanzkreis des Chipmoduls, abhängig von der Magnetfeldstärke (beispielsweise des einem Leser bereitgestellten Magnetfelds), welcher die Chipkarte ausgesetzt ist, dynamisch zu beeinflussen. Die Leistungsbegrenzung beginnt beispielsweise zu wirken, sobald die Magnetfeldstärke und damit die in der Verstärkerantenne und der Chipmodulantenne induzierten Spannungen spezifische vordefinierte Werte überschreiten.
4 zeigt schematisch, wie das Verhalten der dem Chip zugeführten Leistung beeinflusst wird, falls ein solches Leistungsbegrenzungselement im Chipkartensystem verwendet wird.
4 zeigt ein erstes Diagramm 401, welches das Verhalten des Chipstroms in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke zeigt, und ein zweites Diagramm 402, welches das Verhalten der Chipspannung in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke zeigt.
Die Magnetfeldstärke nimmt entlang einer jeweiligen horizontalen Achse 403, 405 von links nach rechts zu, und der Chipstrom I_Chip (wie in 2 dargestellt definiert) und die Chipspannung U_Chip (wie in 2 dargestellt definiert) nehmen entlang einer jeweiligen vertikalen Achse 404, 406 von unten nach oben zu.
Wie ersichtlich ist, setzt bei diesem Beispiel bei einer bestimmten Magnetfeldstärke 407 die Wirkung des Steuerelements ein und verringert sich die Zunahme des Chipstroms und der Chipspannung mit der Magnetfeldstärke, d. h. die Gradienten der in den Diagrammen 401, 402 dargestellten Graphen verringern sich. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen führt das Steuerelement eine von der Feldstärke abhängige Begrenzung der Spannung und/oder des Stroms ein, wie beispielsweise im ersten Diagramm 401 (Strombegrenzung) und im zweiten Diagramm 402 (Spannungsbegrenzung) dargestellt ist. Weil sowohl die Verstärkerantennenschaltung als auch die Chipmodulantenne in Kombination mit dem Chip (d. h. die Chipmodul-Antennenschaltung) Resonanzkreise darstellen, kann die Verwirklichung einer solchen Begrenzung auf der Grundlage einer dynamischen Dämpfung der Ströme der Resonanzkreise und/oder durch Verschieben ihrer Resonanzfrequenzen erreicht werden.
Nachfolgend werden Beispiele für das Implementieren eines Steuerelements, wie vorstehend beschrieben, gegeben.
a) Anpassbarer/angepasster Widerstand als Steuerelement
Abhängig davon, wie ein einstellbarer/eingestellter Widerstand als Steuerelement integriert wird, kann er die Resonanzfrequenz oder den Qualitätsfaktor der Verstärkerantennenschaltung ändern.
Anpassbare Widerstände können unter Verwendung spezifischer Materialstrukturen verwirklicht werden, die ihren Widerstandswert entsprechend dem Magnetfeld bzw. dem Strom anpassen. Solche Materialstrukturen könnten entweder als ein mit der Verstärkerantennenspule verbundenes autonomes Element (d. h. in Form einer SMD-(oberflächenmontierte Vorrichtung)-artigen Vorrichtung), als in die Verstärkerantenneneinlage integriertes Element oder als ein spezifisch strukturiertes Material, das als Substrat für die Verstärkerantenneneinlage oder das Chipmodul verwendet wird, implementiert werden.
Beispielsweise könnte ein solches Steuerelement aus Strukturen bestehen, die den Riesenmagnetowiderstandseffekt verwenden, wie in 5 dargestellt ist.
5 zeigt den Riesenmagnetowiderstands-(GMR)-Effekt.
Ein erstes Diagramm 501 zeigt den Widerstand (von unten nach oben entlang einer ersten vertikalen Achse 503 zunehmend) einer den Riesenmagnetowiderstandseffekt zeigenden Struktur, und das zweite Diagramm 502 zeigt die Magnetisierung der Struktur (von unten nach oben entlang einer zweiten vertikalen Achse 504 zunehmend) in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke, die von links nach rechts entlang jeweiligen (entsprechenden) horizontalen Achsen 505 zunimmt.
Die Struktur weist beispielsweise künstlich aufgewachsene magnetische Mehrfachschichten auf, wobei der Hauptbestandteil aus zwei magnetischen Schichten (beispielsweise aus Co) besteht, die durch eine nicht magnetische Abstandsschicht (beispielsweise aus Cu) getrennt sind, wobei es sich in diesem Fall um einen Co/Cu/Co-Sandwich handelt. Es ist ersichtlich, dass der GMR-Effekt die Tatsache ausnutzt, dass der Widerstand davon abhängt, ob die magnetischen Momente der beiden magnetischen Schichten parallel sind (wie durch Blöcke 506 dargestellt, welche den Zustand für eine Magnetfeldstärke zeigen, bei der der Widerstand niedrig ist) oder antiparallel sind (wie durch Block 507 dargestellt, worin der Zustand für eine Magnetfeldstärke gezeigt ist, bei der der Widerstand hoch ist).
Auch kann die Temperaturabhängigkeit des Widerstandswerts eines Materials zum Implementieren eines Steuerelements, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden. In diesem Fall kann die Temperatur des Chips zum Erwärmen des Leiters der Antenne, eines Thermistors oder eines Bimetallelements verwendet werden.
6 zeigt ein temperaturabhängiges Widerstandsverhalten eines Materials.
Ein erstes Diagramm 601 zeigt den Widerstand von Kupfer (von unten nach oben entlang einer vertikalen Achse 603 zunehmend), wobei er mit der Temperatur (von links nach rechts entlang einer ersten horizontalen Achse 604 zunehmend) zunimmt.
Ein zweites Diagramm 602 zeigt einen ersten Graphen 605, welcher das Verhalten des Widerstands (von unten nach oben entlang einer zweiten vertikalen Achse 607 zunehmend) in Abhängigkeit von der Temperatur (von links nach rechts entlang einer zweiten horizontalen Achse 608 zunehmend) eines Materials mit einem negativen Temperaturkoeffizienten zeigt, und einen zweiten Graphen 606, welcher das Verhalten des Widerstands in Abhängigkeit von der Temperatur eines Materials mit einem positiven Temperaturkoeffizienten zeigt.
7 zeigt eine erste Verstärkerantennenschaltung 701 mit einem Steuerelement 703 zum Ändern des Qualitätsfaktors der Schaltung und eine zweite Verstärkerantennenschaltung 702 mit einem Steuerelement 704 zum Ändern der Resonanzfrequenz der Schaltung.
Beide Schaltungen 701, 702 entsprechen der Verstärkerantennenschaltung 201 und weisen demgemäß eine Wechselspannungsquelle 705, 706, einen ersten Induktor 707, 708, einen Widerstand 709, 710, einen Kondensator 711, 712 und einen zweiten Induktor 713, 714 auf.
Im Gegensatz zur Verstärkerantennenschaltung 201 umfasst die erste Verstärkerantennenschaltung 701 ein Steuerelement 703 in Form eines magnetfeldabhängigen Widerstands, der zwischen der Wechselspannungsquelle 705 und dem ersten Induktor 707 angeordnet ist, welches den Qualitätsfaktor der ersten Verstärkerantennenschaltung 201 abhängig von der Magnetfeldstärke, der es ausgesetzt ist, ändert.
Die zweite Verstärkerantennenschaltung 702 umfasst im Gegensatz zur Verstärkerantennenschaltung 201 ein Steuerelement 704 in Form eines magnetfeldabhängigen Widerstands, der parallel zum zweiten Induktor 714 angeordnet ist, welches die Resonanzfrequenz der zweiten Verstärkerantennenschaltung 201 abhängig von der Magnetfeldstärke, der es ausgesetzt ist, ändert. Zusätzlich wird der Strom durch den zweiten Induktor 714 verringert, indem er durch das Steuerelement umgeleitet wird. Folglich werden auch die in der Chipmodulantenne induzierte Spannung und damit auch die darauf übertragene Leistung verringert.
Wie vorstehend erwähnt wurde, kann ein Steuerelement zum dynamischen Ändern der Resonanzfrequenz, des Qualitätsfaktors oder auch zum dynamischen Dämpfen des Stroms der Verstärkerantennenschaltung nicht nur durch einen magnetfeldabhängigen Widerstand, wie in 7 dargestellt, sondern auch durch einen temperaturabhängigen Widerstand implementiert werden.
8 zeigt eine Anordnung 800, wobei der Chip 801 einer Chipkarte auf Abschnitten von Verstärkerantennenleitern 802 angeordnet ist, so dass der Chip als Wärmequelle für die Verstärkerantennen-Leiterabschnitte 802 wirkt. Beispielsweise sind parallele Abschnitte von jeder von mehreren Spulen (wie in 2 dargestellt) unterhalb des Chips angeordnet, und diese Abschnitte bestehen aus einem Material mit einem temperaturabhängigen Verhalten, so dass sich beispielsweise der Qualitätsfaktor der Verstärkerantenne, ähnlich der ersten Verstärkerantennenschaltung 701, abhängig von der Chiptemperatur ändert.
9 zeigt eine Anordnung 900, wobei der Chip 901 einer Chipkarte auf einem temperaturabhängigen Widerstandselement 902 angeordnet ist, so dass der Chip als eine Wärmequelle für das temperaturabhängige Widerstandselement 902 wirkt. Das temperaturabhängige Widerstandselement 902 kann durch Verbindungen 903, beispielsweise seriell wie im Fall der ersten Verstärkerantennenschaltung 701, oder parallel beispielsweise zum zweiten Induktor 714, wie im Fall der zweiten Verstärkerantennenschaltung 702, in die Verstärkerantennenschaltung geschaltet sein.
b) Spannungsbegrenzendes Element als Steuerelement
Auch kann ein spannungsbegrenzendes Element als Steuerelement verwendet werden, beispielsweise in einer Verstärkerantennenschaltung und/oder einer Chipmodul-Antennenschaltung verwendet werden, um die Resonanzfrequenz und/oder den Qualitätsfaktor des Resonanzkreises der Verstärkerantennenschaltung oder die Kopplung zwischen der Verstärkerantennenschaltung und der Chipmodul-Antennenschaltung zu ändern, und/oder um den Strom in einer dieser Schaltungen zu dämpfen. Dies kann beispielsweise durch eine Stromumleitung erreicht werden. Falls beispielsweise eine Kopplungsspule einer Verstärkerantennenschaltung (d. h. der zweite Induktor 212 in der Darstellung aus 2) durch ein solches Element kurzgeschlossen wird, wird die in der Chipmodulantenne induzierte Spannung verringert. Diese Wirkung kann auch durch eine entsprechende Anordnung des Elements in der Chipmodul-Antennenschaltung erreicht werden.
10 zeigt ein Diagramm 1000 mit einem Graphen 1001, welcher das Verhalten eines spannungsbegrenzenden Elements zeigt.
Die Spannung nimmt von links nach rechts entlang einer horizontalen Achse 1002 zu, und der Strom nimmt von unten nach oben entlang einer vertikalen Achse 1003 zu.
Beispielsweise kann ein spannungsbegrenzendes Element als Steuerelement angeordnet werden, um den Kondensator der Verstärkerantenne kurzzuschließen, oder als Teil eines Induktors der Verstärkerantenne angeordnet werden, um die Resonanzfrequenz der Verstärkerantenne gegenüber der Übertragungsfrequenz eines Lesers zu verschieben, um den Strom zu verringern, der sich aus der in der Verstärkerantenne induzierten Spannung ergibt, wie in 11 dargestellt ist.
11 zeigt ein Diagramm 1100 mit einem ersten Graphen 1101, welcher die Abhängigkeit des Verstärkerantennenstroms (von unten nach oben entlang einer vertikalen Achse 1103 zunehmend) von der Frequenz (von links nach rechts entlang einer horizontalen Achse 1104 zunehmend) für eine erste Resonanzfrequenz zeigt, und einem zweiten Graphen 1102, welcher die Abhängigkeit des Verstärkerantennenstroms von der Frequenz für eine zweite Resonanzfrequenz zeigt.
Beispielsweise entspricht der erste Graph 1101 dem Fall, in dem die Resonanzfrequenz der Verstärkerantennenschaltung auf die Systemfrequenz 1105 abgestimmt ist, d. h. auf die Frequenz, bei der ein Leser Leistung überträgt (beispielsweise 13,56 MHz), was dazu fahrt, dass ein großer Strom in der Verstärkerantennenschaltung induziert wird. Beispielsweise ist das Steuerelement dafür ausgelegt, die Resonanzfrequenz zu verschieben, wenn dieser Strom zu hoch wird (beispielsweise im Fall zunehmender Magnetfeldstärke, wenn die Magnetfeldstärke eine bestimmte Schwelle überschritten hat), so dass der induzierte Strom dem Verhalten des zweiten Graphen 1102 folgt und der induzierte Strom verringert wird.
Als ein spannungsbegrenzendes Steuerelement können ein Varistor oder eine oder mehrere Dioden (beispielsweise zwei antiparallel geschaltete Dioden) verwendet werden. Typischerweise bestehen spannungsbegrenzende Elemente, wie Dioden oder Varistoren, aus einer geschichteten Struktur, deren Leitfähigkeit von der angelegten Spannung abhängt. Eine solche Struktur könnte entweder in die Verstärkerantenne, in die Chipmodulantenne oder die Kopplungsantenne als diskrete Vorrichtung integriert werden, sie kann jedoch auch innerhalb der Struktur des Substratmaterials verwendet werden, welches für die Herstellung der Verstärkerantenneneinlage bzw. des Chipmoduls verwendet wird.
12 zeigt einen spannungsabhängigen Widerstand (VDR) 1200.
Der spannungsabhängige Widerstand 1200 umfasst eine Schicht aus gesinterten Metalloxidkristallen 1201 zwischen zwei parallelen Elektroden 1202, die mit Drähten kontaktiert sind, welche aus einer Beschichtung 1204 herausführen, welche die Elektroden und die Schicht der gesinterten Metalloxidkristalle 1201 einschließt.
13 zeigt die Schicht gesinterter Metalloxidkristalle 1201 in weiteren Einzelheiten.
Eine Schicht gesinterter Metalloxidkristalle umfasst Metalloxidkristalle 1301, welche durch eine Kristalltrennung 1302 getrennt sind. Die Schicht 1201 bildet demgemäß Mikrovaristoren 1303 mit einem nicht linearen spannungsabhängigen Widerstand, wie durch das Diagramm 1304 gezeigt ist.
Nachfolgend werden Beispiele dafür gegeben, wie ein solches spannungsbegrenzendes Element in die Verstärkerantennenschaltung oder den Modulresonanzkreis integriert werden könnte.
14 zeigt eine Verstärkerantennenschaltung 1400 mit einem spannungsbegrenzenden Element parallel zur Kopplungsantenne.
Die Verstärkerschaltung 1400 entspricht der Verstärkerantennenschaltung 201 und weist dementsprechend eine Wechselspannungsquelle 1401, einen ersten Induktor 1402, einen Widerstand 1403, einen Kondensator 1404 und einen zweiten Induktor 1405 auf.
Im Gegensatz zur Verstärkerantennenschaltung 201 ist ein spannungsbegrenzendes Element 1406 parallel zum zweiten Induktor 1405 angeordnet.
15 zeigt eine Verstärkerantennenschaltung 1500 mit einem spannungsbegrenzenden Element parallel zum Verstärkerantennenkondensator.
Die Verstärkerschaltung 1500 entspricht der Verstärkerantennenschaltung 201 und weist dementsprechend eine Wechselspannungsquelle 1501, einen ersten Induktor 1502, einen Widerstand 1503, einen Kondensator 1504 und einen zweiten Induktor 1505 auf.
Im Gegensatz zur Verstärkerantennenschaltung 201 ist ein spannungsbegrenzendes Element 1506 parallel zum Kondensator 1504 angeordnet.
16 zeigt eine Schaltungsanordnung 1600 mit einer Verstärkerantennenschaltung 1601 und einer Chipmodul-Antennenschaltung 1602, wobei die Chipmodul-Antennenschaltung 1602 ein spannungsbegrenzendes Element umfasst, welches dafür eingerichtet ist, einen Teil der Chipmodulantenne kurzzuschließen.
Die Verstärkerantenne 1601 entspricht der Verstärkerantennenschaltung 201, und die Chipmodul-Antennenschaltung 1602 entspricht der Chipmodul-Antennenschaltung 202.
Im Gegensatz zur Chipmodul-Antennenschaltung 202 ist der Induktor, welcher die Induktivität der Chipmodulantenne modelliert, in einen ersten Induktor 1603 und einen zweiten Induktor 1604, der zwischen den ersten Induktor 1603 und den Widerstand 1605 (entsprechend dem Widerstand 204) geschaltet ist, getrennt, und ist ein spannungsbegrenzendes Element 1606 parallel zum zweiten Induktor 1604 und zum Widerstand 1605 geschaltet.
17 zeigt eine Schaltungsanordnung 1700 mit einer Verstärkerantennenschaltung 1701 und einer Chipmodul-Antennenschaltung 1702, wobei die Chipmodul-Antennenschaltung 1702 ein spannungsbegrenzendes Element umfasst, das dafür eingerichtet ist, die Chipmodulantenne kurzzuschließen.
Die Verstärkerantenne 1701 entspricht der Verstärkerantennenschaltung 201, und die Chipmodul-Antennenschaltung 1702 entspricht der Chipmodul-Antennenschaltung 202. Dementsprechend umfasst die Chipmodul-Antennenschaltung 202 einen Induktor 1703, Widerstände 1704, 1707 und Kondensatoren 1705, 1706.
Im Gegensatz zur Chipmodul-Antennenschaltung 202 umfasst die Chipmodul-Antennenschaltung 1702 ein spannungsbegrenzendes Element 1708, das parallel zum Induktor 1704 und zum Widerstand 1705 angeordnet ist.
c) Verwenden der Sättigung und der Temperaturabhängigkeit von Ferriten für das Steuerelement.
18 zeigt ein Diagramm 1800, welches das Verhalten eines Ferrits zeigt.
Wie ein erster Graph 1801 zeigt, hat die Permeabilität μ_r eines Ferrits (von unten nach oben entlang einer vertikalen Achse 1803 zunehmend) eine nicht lineare Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke H, der das Ferrit ausgesetzt ist (von links nach rechts entlang einer horizontalen Achse 1804 zunehmend).
Wie ein zweiter Graph 1802 zeigt, sättigt bei einer höheren Magnetfeldstärke die magnetische Flussdichte B (von unten nach oben entlang der vertikalen Achse 1803 zunehmend). Dieser Effekt gleicht einer Änderung der Permeabilität. Weil die Induktivität L einer Verstärkerantenne, die Ferrit umfasst (beispielsweise einen Ferritkern), proportional zur Permeabilität ist, bedeutet dies, dass sich bei hohen Magnetfeldstärken der Induktivitätswert und damit die Resonanzfrequenz der Verstärkerantennenschaltung ändert. In dem Fall, dass die Änderung der Resonanzfrequenz zu einer Verschiebung von der Energieübertragungsfrequenz (beispielsweise eines Lesers) fort führt, wird von der Verstärkerantenne weniger Energie aufgenommen. Weil die induzierte Spannung und der geometrische Induktivitätswert unverändert bleiben, erhöht das Hinzufügen eines Ferrits die Flussdichte nach den folgenden Formeln um einen Faktor, der gleich seiner relativen Permeabilität ist: B = μ_rμ₀H H = N·I (wobei N die Anzahl der Antennenwicklungen ist und I der Antennenstrom ist)
L ~ N^2 μrμ0
Die Magnetisierung eines Ferrits geschieht entsprechend einer Hysteresekurve, welche seine Materialeigenschaften widerspiegelt. Demgemäß ändert sich die Permeabilität des Ferrits entsprechend seiner Hysteresekurve, falls er einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt wird. Sicherlich wird die Induktivität einer einen Ferritkern aufweisenden Antennenspule entsprechend geändert.
19 zeigt ein Diagramm 1900 mit einem Graphen 1901, welcher die Hysterese zeigt, entsprechend der sich die Permeabilität (von unten nach oben entlang der vertikalen Achse 1902 zunehmend) mit der Magnetfeldstärke (von links nach rechts entlang der horizontalen Achse 1903 zunehmend) ändert.
Zusätzlich hängen die Eigenschaften von Ferriten auch von ihrer Temperatur ab. Folglich kann diese Änderung durch die Verwendung der Selbsterwärmung des Chips verwendet werden, um ein Ferritelement zu erwärmen (ähnlich wie mit Bezug auf die 9 und 10 beschrieben).
20 zeigt ein Diagramm 2000 mit einem Graphen 2001, welcher das Verhalten der Permeabilität (von unten nach oben entlang der vertikalen Achse 2002 zunehmend) eines Ferrits in Abhängigkeit von seiner Temperatur (von links nach rechts entlang der horizontalen Achse 2003 zunehmend) zeigt.
Die Tatsache, dass die Eigenschaften von Ferriten von der Temperatur und vom Magnetfeld abhängen, kann verwendet werden, um die Verstärkerantenne zu verstimmen. Beispielsweise kann ein geeigneter Ferrit in der Kopplungsspule der Verstärkerantenne angeordnet werden (d. h. der Spule der Kopplungsantenne) oder in der Spule einer zweckgebundenen so genannten Messantenne, die in die Verstärkerantennenschaltung integriert ist, angeordnet werden. Sobald die relative Permeabilität des Ferrits durch Sättigung oder infolge der Temperatur geändert wird, ändert sich die Induktivität der Kopplungsantenne L_b,c oder der Messantenne L_Mess, und es verschiebt sich demgemäß die Resonanzfrequenz der jeweiligen Antenne, und es wird von der induktiv gekoppelten Chipmodulantenne weniger Energie aufgenommen und/oder weniger Energie auf diese übertragen.
21 zeigt eine Schaltungsanordnung 2100 mit einer Verstärkerantennenschaltung 2101 und einer Chipmodul-Antennenschaltung 2102, wobei die Verstärkerantennenschaltung 2101 eine Kopplungsantenne 2103 mit einem Ferritkern 2104 zum Koppeln der Verstärkerantennenschaltung 2101 und der Chipmodul-Antennenschaltung 2102 umfasst.
Die Verstärkerantennenschaltung 2101 umfasst ferner eine Verstärkerantenne 2105 und einen mit der Kopplungsantenne 2103 verbundenen Kondensator 2106, so dass sie eine Reihenschaltung mit der Kopplungsantenne 2103 bilden.
Die Chipmodul-Antennenschaltung 2102 ist beispielsweise entsprechend einer Spule-auf-einem-Modul-(CoM)-Architektur gebildet und umfasst eine Chipmodulantenne 2107, die mit einem Chipkarten-Chip 2108 verbunden ist.
Die Induktivität der Verstärkerantennenschaltung 2101 ist als die Summe der Induktivität der Verstärkerantenne 2105 und der Induktivität der Kopplungsantenne 2103 gegeben.
22 zeigt eine Schaltungsanordnung 2200 mit einer Verstärkerantennenschaltung 2201 und einer Chipmodul-Antennenschaltung 2202, wobei die Verstärkerantennenschaltung 2201 eine Messantenne 2203 mit einem Ferritkern 2204 umfasst.
Die Verstärkerantennenschaltung 2201 umfasst ferner eine Verstärkerantenne 2205, einen Kondensator 2206 und eine Kopplungsantenne 2207, die mit der Messantenne 2203 verbunden sind, so dass sie eine Reihenschaltung mit der Messantenne 2203 bilden.
Die Chipmodul-Antennenschaltung 2202 ist beispielsweise entsprechend einer Spule-auf-einem-Modul-(CoM)-Architektur gebildet und umfasst eine Chipmodulantenne 2208, die mit einem Chipkarten-Chip 2209 verbunden ist.
Die Induktivität der Verstärkerantennenschaltung 2201 ist als die Summe aus der Induktivität der Verstärkerantenne 2205, der Induktivität der Kopplungsantenne 2207 und der Induktivität der Messantenne 2203 gegeben.
23 zeigt eine Draufsicht 2301 und eine Schnittansicht 2302 eines Chipmoduls 2303 entsprechend einer CoM-Architektur mit einem Chip 2304 und einer Chipmodulantenne 2305.
Eine Kopplungsspule 2306 ist um das Chipmodul 2303 in einer Chipkarte 2308 und etwas darüber angeordnet. Die Kopplungsspule 2306 umschließt einen Ferritkern 2307, der über dem Chipmodul 2303 angeordnet ist.
Wenngleich spezifische Aspekte beschrieben wurden, sollten Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen an der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzumfang der Aspekte dieser Offenbarung, wie durch die anliegenden Ansprüche definiert, abzuweichen. Der Schutzumfang wird demgemäß durch die anliegenden Ansprüche angegeben, und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, sollen daher darin eingeschlossen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO/IEC 14443 [0040]
ISO/IEC 14443 [0048]

Claims

Chipkarte, welche Folgendes aufweist: einen Chip, eine Antenne, eine Kopplungsstruktur, die dafür ausgelegt ist, Energie von der Antenne auf den Chip zu übertragen, und ein Steuerelement, das dafür ausgelegt ist, abhängig von der Feldstärke eines Magnetfelds, dem die Chipkarte ausgesetzt ist, wenigstens eines von der Resonanzfrequenz der Antenne, dem Qualitätsfaktor der Antenne und der Energieübertragungswirksamkeit der Kopplungsstruktur zu steuern.
Chipkarte nach Anspruch 1, wobei die Antenne durch die Kopplungsstruktur galvanisch mit dem Chip gekoppelt ist.
Chipkarte nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuerelement dafür ausgelegt ist, die Resonanzfrequenz der Antenne oberhalb eines Schwellenwerts der Feldstärke des Magnetfelds mit zunehmender Feldstärke des Magnetfelds von einer vorgegebenen Systemfrequenz weg zu verschieben.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuerelement dafür ausgelegt ist, den Qualitätsfaktor der Antenne oberhalb eines Schwellenwerts der Feldstärke des Magnetfelds mit zunehmender Feldstärke des Magnetfelds zu verringern.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Antenne eine Verstärkerantenne ist, die Chipkarte eine Chipmodul-Antennenschaltung aufweist, welche den Chip und eine Chipmodulantenne aufweist, die Chipkarte eine Verstärkerantennenschaltung aufweist, welche die Verstärkerantenne und eine Kopplungsantenne, die induktiv mit der Chipmodulantenne gekoppelt ist, aufweist, wobei die Verstärkerantennenschaltung einen Resonanzkreis bildet, und wobei das Steuerelement dafür ausgelegt ist, wenigstens eines von der Resonanzfrequenz der Verstärkerantennenschaltung, dem Qualitätsfaktor der Verstärkerantennenschaltung und der induktiven Kopplung zwischen der Verstärkerantennenschaltung und der Chipmodul-Antennenschaltung, abhängig von der Feldstärke eines Magnetfelds, dem die Chipkarte ausgesetzt ist, zu steuern.
Chipkarte nach Anspruch 5, wobei das Steuerelement dafür ausgelegt ist, die Gegeninduktivität der Kopplungsantenne und der Chipmodulantenne, abhängig von der Feldstärke des Magnetfelds, zu steuern.
Chipkarte nach Anspruch 6, wobei das Steuerelement dafür ausgelegt ist, die Gegeninduktivität der Kopplungsantenne und der Chipmodulantenne oberhalb eines Schwellenwerts der Feldstärke des Magnetfelds mit zunehmender Feldstärke des Magnetfelds zu verringern.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Steuerelement ein veränderlicher Widerstand ist.
Chipkarte nach Anspruch 8, wobei der veränderliche Widerstand ein Widerstand ist, dessen Widerstandswert von der Feldstärke eines Magnetfelds, dem er ausgesetzt ist, abhängt.
Chipkarte nach Anspruch 9, wobei der veränderliche Widerstand eine Struktur aufweist, die einen Riesenmagnetowiderstandseffekt zeigt.
Chipkarte nach Anspruch 8, wobei der veränderliche Widerstand in physikalischem Kontakt mit dem Chip angeordnet ist, um durch den Chip erwärmt zu werden.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Steuerelement ein spannungsbegrenzendes Element ist.
Chipkarte nach Anspruch 5, wobei ein Steuerelement ein spannungsbegrenzendes Element ist, das dafür eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Kopplungsantenne oder der Chipmodulantenne kurzzuschließen.
Chipkarte nach Anspruch 12 oder 13, wobei das spannungsbegrenzende Element ein Element mit einem nicht linearen spannungsabhängigen Widerstand ist.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das spannungsbegrenzende Element eine Diode oder einen Varistor aufweist.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Steuerelement ein Ferritkern der Kopplungsantenne ist.
Chipkarte nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Verstärkerantennenschaltung ferner eine Messantenne aufweist und das Steuerelement ein Ferritkern der Messantenne ist.