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

1. Излучатель нестационарного магнитного поля с возможностью установки в качестве миниатюрной антенны в устройстве мобильной связи, преимущественно для установки на плоский носитель, содержащий удлиненный сердечник (1) с проницаемостью выше 1, провод (4) по меньшей мере, два витка обмотки (2), намотанных на сердечник (1), причем усилитель выполнен с возможностью образования канала бесконтактной связи NFC или RFID, в которой, передаваемый от излучателя сигнал принимается посредством стандартного NFC или RFID-приемного средства, отличающийся тем, что сердечник (1) выполнен, по меньшей мере, частично из ферритного материала, витки обмотки (2) размещены на сердечнике (1) в один в два слоя, причем витки обмотки (2) размещены на сердечник (1), плотно друг к другу, из условия минимизации эмиссии магнитного поля из сердечника (1) за пределы его концов, при этом эффективная ширина W одного витка обмотки (2) выполнена равной от 0,25 до 1,75 раза радиуса сердечника (1) с круглым поперечным сечением или выполнена равной от 0,25 до 1,75 раза эквивалентного радиуса для других форм сердечника (1).
2. Излучатель по п. 1, отличающийся тем, что эффективная ширина W одного витка обмотки (2) выполнена равной от 0,85 до 1,15 раза больше радиуса сердечника (1) с круглым поперечным сечением, или, выполнена равной от 0,85 до 1,15 раза эквивалентного радиуса для других форм сердечника (1).
3. Излучатель по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что уменьшение параметра поперечного сечения сердечника (1) на 1 мм, соответствует увеличению длины сердечника (1) в 7 раз.
4. Излучатель по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что сердечник (1) выполнен с формой поперечного сечения из группы: круглой формы, или эллиптической формы, или, по меньшей мере, частично прямоугольной формы, преимущественно, квадратной или вытянутой формы, предпочтительно со скругленными углами, либо поперечное сечение, образованное путем сочетания этих форм.
5. Излучатель по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что сердечник (1) выполнен в виде прямолинейного стержня.
6. Излучатель по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что сердечник (1), имеет высоту до 1 мм, предпочтительно до 0,6 мм, ширину до 5 мм, предпочтительно 1 мм, а длину до 15 мм, предпочтительно на 11 мм.
7. Излучатель по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что провода (4) обмотки выполнены плоскими, предпочтительно с шириной поперечного сечения более чем вдвое превышающей высоту поперечного сечения провода (4).
8. Излучатель по п. 7, отличающийся тем, что плоский провод (4) вдоль края перекрывается с соседним витком провода (4), причем перекрытие выполнено с изоляцией (8).
9. Излучатель по любому из пп. 1 и 8, отличающийся тем, что обмотка состоит из нескольких параллельных проводов (41 к 4N), образуя многоступенчатые витки обмотки (2), причем указные провода (от 41 до 4N) из одного витка обмотки (2) электрически соединены между собой на концах сердечника (1).
10. Излучатель по п. 9, отличающийся тем, что многоступенчатые провода (от 41 до 4N), которые находятся на концах обмотки подключены к соединительным колодкам (7), причем провода (4) располагаются на расстоянии друг от друга.
11. Излучатель по любому из пп. 8 и 10, отличающийся тем, что многоступенчатые провода (от 41 до 4N) содержат, по меньшей мере, четыре, отдельных витка обмотки (2), причем только крайние провода (41 4N) из одного витка обмотки (2) электрически изолированы.
12. Излучатель по любому из пп. 1 и 8, отличающийся тем, что провод (4) выполнен в виде металлического покрытия, нанесенного на поверхность сердечника (1) с образованием зазоров между витками (2).
13. Излучатель по любому из пп. 1 и 10, отличающийся тем, что сердечник (1) выполнен из материала магнитная проницаемость которого при соответствующем проводе (4) обмотки, достигла индуктивность 600nH к 1200nH, предпочтительно, около 750nH.
14. Излучатель по любому из пп. 1 и 10, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью настройки на частоту передачи таким образом, чтобы его резонансная частота была близка к частоте передачи при размещении излучателя вблизи к экрану магнитного потока (3), например, защитному кожуху, в котором близость экрана (3) уменьшает индуктивность излучателя, и где после устранения экрана (3) эффект индуктивности излучателя увеличивается, внутреннее сопротивление увеличивается, а резонансная частота уменьшается и изменяется частота передачи.
15. Излучатель по п. 9, отличающийся тем, что частота и/или индуктивность и/или внутренняя устойчивость выбираются исходя из максимальной мощности передачи при наиболее неблагоприятном экранировании, а уменьшение степени окружающего экранирования уменьшает мощность передачи при подаче такого же входного питания с учетом того, что защитные элементы окружающей среды влияют на частоту и/или индуктивность и/или внутреннюю устойчивость излучателя, а при нулевом экранировании мощность передачи излучателя превышает минимальную мощность приема с помощью стандартных средств NFC или RFID.
16. Излучатель по любому из пп. 1 и 15, отличающийся тем, что сердечник (1) выполнен в виде ферритного стержня, размещенного на непроводящем слое (6), причем непроводящий слой (6) имеет ширину, соответствующую ширине сердечника (1), не проводящая подложка (6) имеет длину, равную или больше длины сердечника (1), провода (4) витков обмотки (2) механически намотаны вокруг ферритного стержня, а также через непроводящий слой (6), в результате чего обмотка проводами (4) соединяет сердечник (1) с непроводящим слоем (6), непроводящий слой (6) имеет вдоль боковой стороны сердечника (1) соединительные колодки (7) для подключения проводов (4) и подключения излучателя к корпусу основного устройства.
17. Излучатель по п. 16, отличающийся тем, что непроводящий слой (6) выполнен из диэлектрического материала, имеющего толщину менее одной восьмой высоты сердечника (1).
18. Излучатель по любому из пп. 1 и 17, отличающийся тем, что витки обмотки (2) покрыты проводящей экранирующей крышкой, которая соединена с землей.
19. Излучатель по любому из пп. 1 и 17, отличающийся тем, что излучатель размещен на подложке съемной карты памяти (5).
20. Излучатель по п. 19, отличающийся тем, что ось сердечника (1) ориентирована параллельно поверхности съемной карты памяти (5), причем излучатель размещен на краю съемной карты памяти (5), вне зоны контактного интерфейса съемной карты памяти (5).
21. Излучатель по любому из пп. 1 и 17, отличающийся тем, что излучатель размещен на печатной плате (10), основного устройства, в частности, устройства мобильной связи.
22. Излучатель по п. 21, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью ориентирования оси его сердечника (1) параллельно наружной поверхности устройства мобильной связи.
23. Излучатель по любому из пп. 1 и 17, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью размещения на SIM-карте (9) любого формата из группы: SIM, miniSIM, micro SIM, nanoSIM).
24. Излучатель по любому из пп. 1 и 17, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью размещения в съемной аккумуляторной батарее (11) мобильного телефона.
25. Излучатель по п. 23, отличающийся тем, что он снабжен размещенным в зоне излучаемого электромагнитного поля, усилителем (13), неподвижно размещенным на основном устройстве, предпочтительно расположен в слоте (12) или в соединителе, соответствующем съемному элементу.
26. Излучатель по п. 25, отличающийся тем, что усилитель (13) выполнен в виде ферритной фольги, или ферритной пластины, или резонансного контура.
27. Соединение излучателя, выполненного по любому из пп. 1 и 26, которое образовано с помощью нестационарного магнитного поля в трансформаторной системе передачи данных от излучателя к приемнику, в котором приемник содержит генератор, антенну, демодуляция элемента, излучатель соединенный с элементом модуляции, генератор электромагнитных волн, при этом приемник выполнен с возможностью передачи сигнала несущей на первой частоте излучателя, а также с возможностью приема сигнала на выходе антенной, где сигнал появляется в виде несущей частоты на первой частоте и модулированного сигнала поднесущей с данными, передаваемыми на второй частоте, приемник выполнен с возможностью разделения сигнала несущей частоты из сигнала на выходе антенны и демодуляции передаваемых данных, генератор электромагнитных волн связан с излучателем на приспособленной для возбуждения с частоте, отличной от частоты приемника, а разница между этими частотами соответствует частоте поднесущей таким образом, что сигнал, который принимается и демодулируется на стороне приемника, формируется путем объединения сигнала несущей частоты, переданного приемником, с модулированным сигналом, передаваемых излучателем.
28 Соединение по п. 27, отличающийся тем, что излучатель выполнен узко настроенным на частоту передачи, не учитывая эмиссионные характеристики для поднесущей частоты, ожидаемой приемником.
29. Соединение по любому из пп. 27 и 28, отличающийся тем, что элемент демодуляции в соединении выполнен с поворотом антенны в направлении резистора датчика, предпочтительно с помощью индуктора.
30. Способ модуляции данных в передаче с помощью нестационарного магнитного поля излучателя, выполненного по любому из пп. 1-26, при котором для передачи данных от излучателя к приемнику образуется трансформаторное соединение через антенны, причем приемник передает сигнал несущей на первой частоте, на стороне излучателя модулируют и передают данные в приемник, приемник принимает сигнал на антенне, причем сигнал формируется в виде сигнала несущей на первой частоте и модулированный частотой поднесущей с данными в секунду частота относительно несущей частоты, в приемнике сигнал несущей отделяется от сигнала на выходе антенны и передаваемые данные демодулируются, при этом частота приемника и частоты излучателя различны, а разница в частоте соответствует частоте поднесущей, в то время как сигнал, который принимается и модулируется на стороне приемника, формируется суммарный передаваемый сигнал и модулируют данные, передаваемые с излучателя.
31. Способ модуляции данных по п. 30, отличающийся тем, что данные, передаваемые модулируемыми изменением фазы частотного сигнала приемника, предпочтительно ϕ=0° или ϕ=180°.
32. Способ модуляции данных по п. 31, отличающийся тем, что фаза передаваемой частоты меняется один раз за etu (элементарную единицу времени), где etu соответствует одному битовому интервалу.
33. Способ модуляции данных по любому из пп. 31 и 32, отличающийся тем, что несущий сигнала приемника имеет частоту 13,56 MHz ± 7 kHz, разница между сигналами несущей частоты приемника и частоты передатчика формируется исключительно за счет несущей частоты, и составляет, предпочтительно, 1/16 несущей частоты.