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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR INTERCEPTION-PROOF NEAR-FIELD COMMUNICATION WITH INDUCTIVE TRANSPONDERS OF ELECTRONIC DOCUMENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/048399
Kind Code:
A1
Abstract:
Writing and reading processes using integrated transponders can be detected and evaluated from a distance by unauthorized individuals with the aid of radio wave receivers such that privacy and sensitive data are not sufficiently protected against access. The inventive device effectively prevents such unauthorized access. The disclosed device for interception-proof near-field communication (1) comprises an interference signal source or masking signal source (3) in addition to the useful signal source (2), both of which lie within the same radio frequency band. At least one device (5) for forming a sum signal or difference signal has a strong influence on the radio wave modulation outside the reading zone. Said superposition causes the useful signal to be masked or deleted in the carrier. The inventive device provides optimal interference-proof near-field communication without requiring encoding of the communication channel.

Inventors:
KRONEGGER PETER (AT)
Application Number:
PCT/DE2006/001895
Publication Date:
May 03, 2007
Filing Date:
October 25, 2006
Export Citation:
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Assignee:
ACG IDENTIFICATION TECHNOLOGIE (DE)
KRONEGGER PETER (AT)
International Classes:
H04K1/00; G06K7/00
Foreign References:
US20050058292A12005-03-17
DE3033243C11987-03-05
US20020085716A12002-07-04
US5198807A1993-03-30
US20050087599A12005-04-28
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) zur abhörsicheren Nahfeld-Kommunikation mit induktiv gekoppelten Transpondern (6) dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Nutzsignalquelle (2) und eine Störsignalquelle (3) und mindestens eine Vorrichtung (5,53) zur Bildung eines Summen- oder Differenzsignals aus dem Nutzsignal und dem Störsignal aufweist, und mindestens eine Vorrichtung (8,53) zur lokalen Entkopplung von Nutzsignal und Störsignal vorgesehen ist.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (5) zur Bildung eines Summen- oder Differenzsignals eine elektrische (511, 521) oder elektronische (512, 522) Addier (51) - oder Subtrahier (52)-Schaltung ist und eine Vorrichtung (8) zur elektrischen oder elektronischen Eliminierung des Störsignals aus dem Summensignal mithilfe einer Subtraktionsschaltung oder aus dem Differenzsignal durch eine Addierschaltung dient, wodurch das Störsignal vom Nutzsignal entkoppelt wird.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (53) zur Bildung eines magnetischen oder elektromagnetischen Summen- oder Differenzsignals aus Nutzsignal und Störsignal im Nahfeld möglichst entkoppelte geometrische Anordnung aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur übertragung des Nutzsignals und zur überlagerung durch das Störsignal mindestens zwei Nahfeldantennen (43,44) vorgesehen sind, die vorzugsweise in Form einer Spule (41) oder Leiterschleife aus gewickeltem Draht oder als gedruckte Schaltung (42) mit mindestens einer leitfähigen Schicht eines Leiterplattenmaterials ausgeführt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (53) durch zumindest eine Antenne (43) mit dem Ausgang der Nutzsignalquelle (2) oder mit dem Ausgang der Addierschaltung (51) verbunden ist, und mindestens eine weitere Antenne (44) mit dem Ausgang der Störsignalquelle (3) oder mit dem Ausgang der Subtrahierschaltung (52) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass sie ein Mittel (7) zur lokalen Entkopplung mindestens einer Antenne (43) gegenüber allen anderen Antennen (43,44) der Vorrichtung (1) aufweist, vorzugsweise Mittel (71) zur rechtwinkligen Orientierung der Antennenachsen, einen magnetisch hochleitfähigen Feldkonzentrator (72), beispielsweise ein Eisenjoch oder einen Ferritkern und/oder ein magnetisches Schirmungs-Element (73) aus magnetisch leitfähigem Material beispielsweise aus Eisenblech.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche von 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Addierschaltung (51) mit einem ersten Eingang einer Subtrahier- Schaltung (54) verbunden ist, und der Ausgang der Störsignalquelle (3) mit einem zweiten

Eingang der Subtrahierschaltung (54) verbunden ist, und dessen Ausgang mit einer Signalauswerteschaltung (8) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche von 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Subtrahierschaltung (52) mit einem ersten Eingang einer Addier- Schaltung (55) verbunden ist, und der Ausgang der Störsignalquelle (3) mit einem zweiten Eingang der Addierschaltung (55) verbunden ist, und dessen Ausgang mit einer Signalauswerteschaltung (8) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Störsignalquelle (3) ein durch einen Zufallswertgenerator (9) geschaltet wird, deren Wert vorzugsweise aus einem Pseudozufalls-Signalgenerator, aus einem stochastischen Signal eines Rauschsignalerzeugers gebildet wird.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Störsignalquelle (3) durch das Modulationssignal (backscattering) mindestens eines Transponders (6) über einen Amplitudensignal-änderungsdetektor (10) aktiviert, gesteuert wird, wobei vorzugsweise als Steuerschaltung (11) eine Wächterschaltung (watchdog) (111), ein Zeitverzögerungsglied (112), ein Schieberegister (113) zum Einsatz kommt.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Störsignalquelle (3) mit Hilfe von mindestens einem Verstärker (12) aus dem durch die Transponderantennen-Impedanzmodulation verursachten Signal gebildet wird, wobei möglichst entkoppelte Antennen (43,44) für das Fernfeld destruktiv interferent gespeist werden.

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Description:

Beschreibung

VORRICHTUNG ZUR ABHöRSICHEREN NAHFELD-KOMMUNIKATION MIT INDUKTIVEN TRANSPONDERN ELEKTRONISCHER DOKUMENTE

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Elektrotechnik, insbesondere auf die Nachrichtentechnik und Datenübertragungstechnik. Transponder- Kommunikations-Einrichtungen können über magnetische Wechselfelder oder Radiowellen ausgelesen und teilweise auch beschrieben werden. Passive Transponder können zudem auch über die Radiowellen mit der benötigten Energie versorgt werden. Dabei geschieht die Energie- und Datenübertragung kontaktlos über elektromagnetische Wellen. Wird keine Energie übertragen, bleibt der Transponder stumm. Während eines Lese- oder Schreibvorgangs zwischen einem Leser und einem Transponder entsteht ein magnetisches Wechselfeld das mit geeigneten Empfängern (Radioempfängern) auch über größere Distanzen eingefangen werden kann, obwohl die Distanz für das Auslesen eines passiven Transponders aufgrund der maximal zulässigen Leistung der Fernspeisung eingeschränkt auf wenige Zentimeter bis maximal Meter ist. Solche feindlichen Abhörvorgänge zu unterbinden oder zu erschweren ist Ursache für den Einsatz von aufwandsintensiven Verschlüsselungsmethoden und Kodierungsverfahren. Vorgestellt wird eine Vorrichtung zum gezielten Verhindern von ungewünschtem Abhören von Nahfeldkommunikationen zwischen einem Leser und einem oder mehreren Transpondern. Vorzugsweise handelt es sich dabei um passive induktive Transponder mit Nahfeld-Antennen. Die Vorrichtung ermöglicht die selektive (Zer-)Störung von Signalinhalten oder Signalen elektromagnetischen Wellen oder magnetischer Wechselfelder durch eine gegenüber dem Stand der Technik modifizierte elektrische Schaltung zur Nahfeld-Kόmmunikation mit induktiven Transpondern. Dadurch wird der Bereich verständlicher Kommunikation zwischen der Leser- Antenne und Transponder-Antenne auf den Erfassungsbereich des Lesegerätes eingeschränkt, wodurch ein Abhören des Signals außerhalb absolut unmöglich wird. Kernaufgabe ist der Schutz der Kommunikation zwischen Leser und Transponder durch auslöschende oder störende Zusatzsignalabstrahiung.

Stand der Technik

Zur Sicherung und Kennzeichnung oder logistischen überwachung von Produkten und Dokumenten werden im zunehmenden Maß elektronische Komponenten eingesetzt. RFID- (Radio Frequenz ldentifϊkations-)-Einrichtungen sind miniaturisierte Komponenten mit beispielsweise in CMOS-Technoiogie hergestellte integrierten Halbleiterschaltkreisen an deren Hauptanschlüsse Antennen zur Informationsübertragung und eventuell auch zur Energieversorgung kontaktiert sind. Das Auslesen der RFID-Einrichtungen infolge kurz als

Transponder bezeichnet erfolgt vorzugsweise über Radiowellen oder magnetische Wechselfelder aus kurzer Distanz.

Induktiv arbeitende Transponder benötigen eine Antennenspule aus zumindest einer Windung, die unterschiedliche Form aufweist. Beispielsweise ist die Spule kreisförmig, spiralförmig, oval, oder drei- und viereckig mit zumeist abgerundeten Ecken. Eine ähnlich gestaltete Antennenspule ist an der Kommunikationseinrichtung zum Auslesen oder Beschreiben der Transponder erforderlich. Bei ausreichender Nähe der beiden Spulen kann der Transponder genug Energie aus einem Wechselfeld aufnehmen und die Datenkommunikation durchführen. Dies geschieht durch Modulation des magnetischen Feldes vergleichbar einem Transformator ohne Eisenkern.

Um einen Abhörschutz von Transpondem zu erreichen sind verschiedene Möglichkeiten entwickelt worden. Schwerpunkt dabei bilden Verschlüsselungsverfahren, wobei symmetrische oder unsymmetrische Verschlüsselungsalgorithmen eingesetzt werden. Große Schlüssel verhindern jegliche Entschlüsselungsmöglichkeit der Daten, außer der Schlüssel fällt in die falschen Hände.

Wird die Privatinformation nicht übertragen sondern nur Bezugszeichen oder Referenznummern kann ein Abhörangriff auch nur dann erfolgreich sein, wenn auch ein Informationsträger mit der referenzierten Information vorhanden ist.

ändern der übertragungskanäle (Trägerfrequenz-Sprungverfahren) oder Zeitfenster (Zeitsprungverfahren) erschweren das Abhören, da eine Mehrzahl von übertragungskanälen gleichzeitig abgehört werden müsste.

Ultrabreitbandübertragung ermöglicht das reduzieren der Datenübertragung auf sehr kleine zeitliche Fenster (geheim definierter zeitlicher Bereiche) und folglich sehr kurze Pulslängen.

Auch Schirmung des gesamten Kommunikationspfades ist, wenn auch aufwendig jedoch ein praktiziertes und probates Abhörschutzmittel.

Blocker-Tags (Blockier-Transponder), derart gestaltet, dass sie eine große Anzahl von Transponder-Adressen simulieren, können ebenfalls als Abhörschutz eingesetzt werden, wenn diese außerhalb der Kommunikationszone angeordnet werden.

Durch die Patentschrift US 2005/0058292 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur sicheren 2- Weg-Kommunikation vorgestellt. Dabei wird ein durch ein Rauschsignal verschlüsseltes RF- Trägersignal eingesetzt, wodurch die Nachricht der Kommunikation nicht mehr ohne dieselben Mittel anderorts durch Abhörvorrichtungen extrahierbar ist. Insbesondere erfährt das durch ein

ein Rauschsignal verschlüsseltes RF-Signal nach der Modulation durch den Transponder eine Entfernung der Verschlüsselung. Zur Verschlüsselung dient eine Amplituden, eine Frequenz oder eine Phasenmodulations-Schaltung oder Kombinationen daraus. Die Modulationskomponenten sind ein spannungsgesteuerter Oszillator zur Frequenzerzeugung und Modulation der Frequenz oder Phase und/oder ein einstellbarer Verstärker zur Amplitudenmodulation. Zusätzlich kann ein zweiteiliger Kodierschlüssel übertragen werden, der auch teilweise variiert werden kann. Ein Passwort ist möglich. Ein Verschlüsselungsalgorithmus ist möglich. Insgesamt ist ein sehr aufwendiges Sicherungsverfahren mit unterschiedlicher Komplexität beschrieben, welches auch eine entfernbare Verschlüsselung des Trägersignals aufweist. Nachteilig sind der erhöhte Systemaufwand, der Aufwand zur Erzeugung des Lesersignals und zur Absicherung der Information sowie der Aufwand zur Extraktion der Dateninformation. Weiters ist die Modulation und Störsignalaufbringung nicht unabhängig voneinander möglich.

Weiterer Nachteil ist die Spreizung des Spektrums der Leservorrichtung, wodurch behördliche Zulassungen nicht erteilt werden könnten.

Aufgabe der Erfindung

Es soll eine kostengünstige und anwenderfreundliche Vorrichtung geschaffen werden, die den Radius zur autorisierten oder nicht autorisierten Erfassung von Transponder-Kommunikations- Inhalten auf den Radius der maximal wirksamen Kommunikationsstrecke zwischen einer Kommunikations-Vorrichtung (einem Leser) und einem Transponder beschränkt. Dadurch soll ein Abhören der Kommunikationsinhalte während der Schreib- oder Lesesequenz außerhalb einer definierten Zone unmöglich gemacht werden.

Das Schutzbegehren

Die Aufgabe wird durch die gegenständliche Erfindung gelöst, welche eine Vorrichtung zur abhörgeschützten Nahfeld-Kommunikation mit induktiven Transpondem von elektronischen darstellt. Dabei weist diese Vorrichtung eine Nutzsignalquelle und eine Störsignalquelle sowie mindestens eine Vorrichtung zur Bildung eines Summen- oder Differenzsignals aus dem Nutzsignal und dem Störsignal zur Maskierung oder zur Auslöschung des Nutzsignals auf. Mindestens eine Vorrichtung dient zur lokalen Entkopplung von Nutzsignal und Störsignal.

Für die Bildung des Summen- oder Differenzsignals innerhalb der Vorrichtung kann vorteilhaft eine elektrische oder eine elektronische Addierschaltung beziehungsweise eine elektrische oder elektronische Subtrahierschaltung vorgesehen sein. Eine weitere Vorrichtung dient mithüfe einer Subtraktionsschaltung zur elektrischen oder elektronischen Eliminierung des

Störsignals aus dem SummensignaL Analoges kann aus dem Differenzsignal durch eine Addierschaltung erfolgen. Dadurch wird das Störsignal vom Nutzsignal wieder entkoppelt.

Alternativ oder ergänzend kann ein Summen- oder Differenzsignal auch durch eine Vorrichtung zur geometrischen überlagerung mindestens zweier magnetischer Flüsse oder elektromagnetischer Wellen zur Bildung erzeugt werden.

In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Antenne mit dem Ausgang der Nutzsignalquelle oder mit dem Ausgang der Addierschaltung für das Summensignal beispielsweise aus Nutz- und Störsignal verbunden ist, und mindestens eine weitere Antenne mit dem Ausgang einer Störsignalquelle oder mit dem Ausgang einer Subtrahierschaltung für das Differenzsignal beispielsweise aus Nutz- und Störsignalgebildet wird.

Berücksichtigt man die unterschiedliche Abschwächung einer magnetischen Erregung mit dem Abstand beispielsweise von Spulenantennen unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher Signalamplitude, kann die Erregung durch das Nutzsignal im Nahbereich höher sein, als die Erregung durch das Störsignal. Umgekehrt kann im Fernbereich die geringere Abschwächung einer Spule mit größerem Durchmesser und mit höherem Störsignalpegel für eine Verdeckung des Nutzsignales dienen.

Von besonderer Bedeutung ist die Verwendung eines Mittels zur lokalen Entkopplung mindestens einer Antenne -für das Nutzsignal oder für ein Summen- oder Differenzsignal mit dem Nutzsignal - gegenüber allen anderen Antennen der Nahfeld-Kommunikations-Vorrichtung. Dieses Mittel kann beispielsweise ein Hilfsmittel zur rechtwinkligen Orientierung der Antennenachsen sein, wie orthogonal zueinander ausgerichtete Leiterplatten oder Luftspulen. Es kann aber auch ein magnetisch hochleitfähiger Feldkonzentrator sein, beispielsweise ein Eisenjoch oder ein Ferritkern der durch die Feldkonzentrierung eine starke Filterwirkung Nahfeld aufweist, wogegen im Fernfeld das Nutzsignal im Störsignal verschwindet. Auch eine Kombination aus dem Einsatz eines Feldkonzentrators mit der rechtwinkligen Ausrichtung ist ein zielführendes Mittel um den Datenempfang im Nahfeld zu ermöglichen. Magnetische Schirmungs-Elementen aus magnetisch leitfähigem Material wie Eisenbleche stellen ein weiteres alternatives oder ergänzendes Mittel zur lokalen Entkopplung dar.

Zur Wiedergewinnung des ursprünglichen Nutzsignals beziehungsweise eines abgeleiteten Signals welches aufgrund der Modulation durch die Antennenimpedanzvariation des Transponders die Kommunikationsnachricht trägt (z.B. der Antennenstrom der Vorrichtung zur abhörgeschützten Nahfeld-Kommunikation), gibt es zwei Möglichkeiten. Im Falle der Verwendung einer Addierschaltung zur Maskierung oder Auslöschung des modulierten Nutzsignals ist vorteilhaft der Ausgang der Addierschaltung mit einem ersten Eingang einer

Subtrahier-Schaltung verbunden, und der Ausgang der Störsignalquelle mit einem zweiten Eingang der Subtrahierschaltung verbunden, und dessen Ausgang mit einer Signalauswerteschaltung verbunden.

Wird eine Subtrahierschaltung für die Bildung des Signals zur Maskierung oder Auslöschung des modulierten Nutzsignals verwendet, dann dient umgekehrt eine Addierschaltung der Signalgewinnung. Dabei ist der Ausgang der Subtrahierschaltung mit einem ersten Eingang dieser Addier-Schaltung verbunden, und der Ausgang der Störsignalquelle mit einem zweiten Eingang der Addierschaltung verbunden ^ und dessen Ausgang mit einer Signalauswerteschaltung verbunden.

Das Resultat ist in beiden Fällen ein Signal am Eingang der Signalauswerteschaltung, welches jenem von herkömmlichen ungeschützten Nahfeldkommunikationsvorrichtungen entspricht.

Gut geeignet und vorteilhaft ist der Einsatz eines Zufallswertgenerators zum Schalten der Störsignalquelle. Der Wert des Generators ist vorzugsweise aus einem Pseudozufalls- Signalgenerator, aus einem stochastischen Signal eines Rauschsignalerzeugers oder dergleichen gebildet.

Um das Identifizieren einer Störsignalquelle zu erschweren oder die Störung anderer Vorrichtungen zu unterbinden ist es vorteilhaft, dass die Störsignalquelle durch das Modulationssignal mindestens eines Transponders aktiviert, gesteuert oder gebildet wird. Sobald eine Modulation durch einen Transponder (backscattering-Signal) von einem änderungsdetektor des Erfindungsgegenstandes erkannt wird, wird die Störsignalquelle aktiv. Eine Wächterschaltung hält dazu vorteilhaft die Störsignalquelle aktiv, bis hinreichend lange kein Detektorsignal einlangt. Auch kann die Störsignalquelle zeitverzögert aktiviert werden, oder das Signal des änderungsdetektors dient selbst als Störsignalquelle mit Hilfe eines Zeitverzögerungsgliedes. Günstig eignet sich dazu ein Schieberegister oder dergleichen, wodurch das Signal am Ausgang des Registers wieder zeitversetzt mit den erwähnten Mitteln dem Nutzsignal aufaddiert oder subtrahiert wird.

Schließlich kann es vorteilhaft sein wenn die Störsignalquelle selbst die Nutzsignalquelle ist, oder gleich der Nutzsignalquelle ist, oder aus dem durch die Transponderantennen- Impedanzmodulation verursachten Signal gebildet wird, wobei möglichst entkoppelte Antennen für das Fernfeld destruktiv interferent gespeist werden. So können die Antennen die nicht mit einem Transponder in enger Kopplung stehen invertiert angesteuert sein, oder der Wicklungssinn der Spule ist anders als jener der Nutzantenne.

Die Erfindung und mögliche Ausgestaltungen werden anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 zeigt das Prinzip-Schaltbild mit der Vorrichtung 1 zur abhörgeschützten Nahfeld- Kommunikation und einem Transponder 6.

Figur 2 und Figur 3 zeigen mögliche Anordnungen und Ausführungen der Antennen.

Figuren 4 bis 12 zeigen Ausführungsbeispiele für die Vorrichtung zur Bildung eines Summenoder Differenzsignals.

Figuren 13, 14 und 15 zeigen Möglichkeiten zur Entkopplung der Antennen 43 und 44 insbesondere für das Nahfeld.

Figur 16 skizziert eine mögliche Gewinnung der Transponder-(Backscatter)-lnformation bei elektrischer oder elektronischer Addition von Stör- und Nutzsignal.

Figur 17 skizziert eine mögliche Gewinnung der Transponder-(Backscatter)-lnformation bei elektrischer oder elektronischer Subtraktion von Stör- und Nutzsignal.

Figur 18 und Figur 19 zeigen skizzieren verschiedene Störsignal-Bildungs-Arten.

Figur 20 zeigt eine Möglichkeit zur Generierung eines Störsignals zur Löschung des Nutzsignals im Fernfeld durch destruktive Interferenz.

Wie in den Figuren 1, 16 und 17 gezeigt, sind zwei Signalgeneratoren 2, 3 zur Erzeugung von einem Nutzsignaf und einem Störsignal möglich. Diese können gleiche oder ähnliche Trägerfrequenz aufweisen. Das Nutzsignal ist für gewöhnlich ein für die Energieversorgung des Transponders geeignetes und zugelassenes Trägersignal bestimmter Frequenz und wird durch den Generator 2 erzeugt. Dieses Trägersignal wird auf einen zum Auslesen bestimmten Transponder durch die Verkopplung der Nahfeld-Antenne 4 mit der Transponderantenne 61 auf den Transponder übertragen, der dadurch Energie aufnimmt. Die Variation der Energieaufnahme z.B. durch Variation der Eingangsimpedanz des Transponders 6 wird durch eine änderung des Primärspulenstromes des durch die Antennen gebildeten Transformators sichtbar, wodurch ein Datentransport zur Vorrichtung 1 ermöglicht wird.

Der zweite Generator 3 dient der Störung der magnetischen Wechselfelder oder Radiowellen um oder auch innerhalb der Kommunikationsstrecke. Er erzeugt ein Signal, welches unbestimmten, nicht eindeutigen und nicht wiederholten Inhalt hat. Diese nutzlose Information dient einzig dem Abhörschutz des Kommunikationsvorganges. Durch die Vorrichtung 5 zur Bildung mindestens eines Summen- oder Differenzsignals wird dem Nutzsignal ein Störsignal aufaddiert oder davon abgezogen. Das kann auf der elektrischen Ebene oder auf der magnetischen Ebene geschehen. Im zweiten Fall, wie in Figur 1 strichliert angedeutet und in Figur 20 gezeigt, ist eine zusätzliche Antenne 44 für das Störsignal vorgesehen. Dann überlagern sich die magnetischen Felder der Antennen 43,44 additiv. Bei gegensinniger überlagerung kommt es zur Auslöschung der magnetischen Feldkomponenten. Die

geometrische überlagerung der magnetischen Felder oder auch der Radiowellen ist durch den Rahmen 53 symbolisiert.

In Figur 2 dienen Spulenantennen 4, 41, 61 der Energie- und Datenübertragung. Bei Verwendung einer zweiten Antenne 44, sollte diese eine möglichst entkoppelte Orientierung zu Nutzsignalantenne und Transponder-Antenne aulweisen.

Figur 3 zeigt ein anderes Beispiel zur Gestaltung der Nahfeldantenne, Hier dient eine gedruckte Schaltung, eine oder mehrere Leiterplatten-Elemente oder Träger metallischer oder leitfähiger Schichten der Bildung einer Rahmenantenne 42 oder aber mehrerer Rahmenantennen 43,44.

Figur 4 zeigt das Schaltsymbol einer Addierfunktion 51 wie sie durch die Vorrichtung 5 verkörpert werden kann. Figur 6 zeigt eine elektrische Verkörperung durch einen Stromknoten. (Dann ist die Nutzsignalquelle 2 und die Störsignalquelle 3 in Fig.1 eine Stromquelle. Figur 8 zeigt eine elektronische Addition zweier Signale mit einem Operationsverstärker. Diese stammen von Generatoren z.B. in Form von einer elektrischen Wechselspannung für das Nutzsignal und einer unregelmäßig gepulsten zweiten Wechselspannung für das Störsignal.

Figur 5 zeigt das Schaltsymbol einer Subtraktionsfunktion 52 für die Vorrichtung 5. In Figur 7 wird die elektrische Subtraktion durch einen Stromknoten dargestellt wobei die Phasenlage des Störsignals um 180 Grad gedreht wird (Signalinvertierung). In Figur 9 ist ein elektronischer Subtrahierer dargestellt. Im Normalfall sind den elektronischen und elektrischen Schaltungen noch Leistungsendstufen nachgestellt. Wird eine Subtraktionsfunktion 52 eingesetzt ist, wird bei gleicher Frequenz des Nutz- und Störsignals die Energie stark gedämpft. Bei gleicher Amplitude sogar ausgelöscht. Dann kann auch keine Datenübertragung mehr erfolgen. Wird eine ähnliche Frequenz verwendet erfolgt eine Schwebung, mit der Differenzfrequenz, dadurch entstehen Energieversorgungspulse. Sind sie zu kurz, kann die vollständige Information nicht übertragen werden. Zusätzliches Ein- und Ausschalten des Störsignalfrequenzgebers in unregelmäßigen Abständen bewirken ein Störsignal, welches zu hoher Abhörsicherheit führt.

Erfolgt die Addition oder Subtraktion der Signate durch zwei Antennen, wobei eine als Kopplungsantenne für den Transponder dient und die zweite als Störsignal-Antenne können als Vorrichtung 5 auch einfache Verbindungen mit entkoppelten Antennen dienen, wie in Fig. 10 gezeigt. Je nach Orientierung der Antennen zueinander, gibt es eine geometrische Addition oder eine Subtraktion von Nutz- und Störsignal-Feldkomponenten.

Die Figuren 11 und 12 zeigen das Funktionsschaltbild wenn beispielsweise das Summensignal eines Addierers 51 aus Nutzsignal und Störsignal einer Antenne zugeführt und das Differenzsignal eines Subtrahierers 52 einer weiteren Antenne zugeführt wird, wodurch der Transponder ein mittels Störquelle verändertes Signal moduliert. Durch Differenzbildung von Summen- und Differenzsignal läßt sich einfach das Modulationssignal wiedergewinnen.

Figur 13 zeigt ein mögliches Mittel 7 zur Entkopplung der magnetischen Flüsse: die orthogonale Anordnung der Rahmenantennen 42, wovon eine die Nutzsignalantenne 43 und eine die Störsignalantenne 44 ist.

Ein weiteres mögliches Mittel 7 zur Entkopplung ist die Führung des magnetischen Flusses in hoch magnetisch leitfähigen Materialien, wie in Figur 14 dargelegt. Dabei dient das vorzugsweise durch Schichtbleche gebildete Eisenjoch 72 einerseits der Feldkonzentration für das Nutzsignal, und andrerseits der Entkopplung der beiden Wicklungen 43, 44 für den Datenverkehr über den Transponder 6 und der Störsignalerzeugung über Antenne 44 für das Umfeld.

Figur 15 zeigt die Möglichkeit der Schirmung 73 der Nutzfeldantenne 43 von der Störfeldantenne 44 als Entkopplungsvorrichtung 7.

Wird das Summensignal des Addierers 51 der Kommunikationsantenne 4 zugeführt, bietet ein Subtrahierer 54, wie in Figur 16 gezeigt ^ine einfache Signalwiedergewinnungsmöglichkeit zur Weiterverarbeitung in der Signalauswerteschaltung 8.

In Figur 17 ist das Prinzip umgekehrt, wobei das Differenzsignal des Subtrahierers 52 der Kommunikationsantenne 4 zugeführt wird und über den Addierer 55 das Signal zur Weiterverarbeitung in der Signalauswerteschaltung 8 erzeugt wird.

Figuren 18, 19 zeigt einen Ausschnitt der Figur 1, 16 oder 17, wobei die Erzeugung des Störsignales durch ein „zufälliges" Signal aus der Signalauswerteschaltung 8 zur Ansteuerung eines Schalters, Transmission-Gates oder Verstärkers dient. Dadurch resultiert ein Störsignal mit Pseudoinformationsinhalt geringer Redundanz. Als Zufallswertgenerator 9 kann eine Rauschquelle mit Fensterdiskriminator oder ein Pseudozufallsgenerator oder auch das zeitlich verschobene Modulationssignai des Transponders dienen.

Letzteres ist in Figur 19 skizziert. Zur Zeitverschiebung kann ein Zeitverzögerungsglied 112 oder ein Schieberegister 113 dienen. Es kann aber auch ein Monoflop durch die Tränsponder- Modufatjon aktiviert werden. Dieses schaltet (retriggerbar oder nicht) die Störsignalquelle zeitlich befristet ein oder aus.

In Figur 20 ist schließlich ein Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei das Signal der Nutzsignalquelle abgegriffen und verstärkt dem Störsignalpfad zugeführt wird. Dadurch kann bei geeigneter Ansteuerung eine teilweise bis völlige Auslöschung des Kommunikationssignals außerhalb des Nahfeldes bewirkt werden.

Bezugszeichenliste

1 Nahfeld-Kommunikations-Vorrichtung mit Abhörschutz

2 Nutzsignalquelle

3 Störsignalquelle

4 Nahfeldantenne

41 Spule aus gewickeltem Draht

42 Rahmenantenne, gebildet durch die leitfähige Schicht einer gedruckten Schaltung

43 Antenne für das Nutzsignal oder für ein Summensignal aus Nutz- und Störsignal

44 Antenne für das Störsignal oder für ein Differenzsignal aus Nutz- und Störsignal

5 Vorrichtung zur Bildung eines Summen- oder Differenzsignals 51 , 55 Addierschaltungen

511 Elektrische Addierschaltung

512 Elektronische Addierschaltung 52, 54 Subtrahierschaltungen

521 Elektrische Subtrahierschaltung

522 Elektronische Subtrahierschaltung

53 Vorrichtung zur geometrische überlagerung mindestens zweier magnetischer Flüsse oder elektro-magnetischer Wellen

6 Transponder

61 Transponder-Antenne

7 Mittel zur lokalen Antennen-Entkopplung

71 Mittel zur rechtwinkligen Orientierung der Antennenachsen

72 Feldkonzentrator (Ferrit-, Eisenkern)

73 magnetisch leitfähiges Schirmblech

8 Sϊgnalauswerteschaltung (typische Leser-Auswertung-Schaltung)

9 Zufallswertgenerator

10 änderungsdetektor

11 Steuerschaltung

111 Wächterschaltung (watchdog)

112 Zeitverzögerungsglied

113 Schieberegister

12 Verstärker