SYSTEM UND PORTABLES GERäT FüR DIE üBERTRAGUNG VON HHENTIFIKATIONSSIGNALEN

Die Erfindung betrifft die Kommunikation zwischen einem Sender (Transmitter) und einem Empfänger über die kapazitive Kopplung (manchmal auch als kapazitiv- resisitive Kopplung, „intrabody"-Kopplung, RCID-Kopplung oder PAN-Kopplung bezeichnet) bei welcher im menschlichen Körper kleine Ströme erzeugt werden, die zur Informationsübertragung zwischen dem Transmitter und dem Empfänger benutzt werden, und/der bei welchem der Transmitter und der Empfänger über sehr kurze Distanzen via elektrische Felder miteinander wechselwirken.

Diese Art der Kopplung ist in den US-Patentschriften 4,591,854, 5,914,701 und 5,796,827 offenbart. Anwendungen davon sind in der internationalen Patentanmeldung PCT/CH 2006/000518 sowie in veröffentlichten Schriften verschiedener Inhaber beschrieben.

Besonders vorteilhaft an der kapazitiven Kopplung durch den menschlichen Körper bzw. über kurze Distanzen ist die Selektivität der Datenübertragung. Je nach Konstellation kann man mit recht hoher Sicherheit bestimmen, dass das vom Empfänger, empfangene Signal nur durch diejenige Person übertragen worden sein kann,, die sich in unmittelbarer Nähe oder in physischem Kontakt zu einer dafür vorgesehenen Empfängerelektrode befindet.

Nachteilig ist unter anderem, dass aufgrund des schlechten Signal-Rauschverhältnisses (eigentlich: Signal-Interferenzverhältnisses) nur eine beschränkte Datenmenge übertragen werden kann. Ein gutes Signal-Rauschverhältnis ist nur bei einer grossen Amplitude des übertragungssignals möglich. Eine grosse Amplitude (d.h. hohe Spannung) wird aber vom Benutzer eher nicht toleriert. In der schweizerischen Patentanmeldung No ^" . 548/06 werden Lösungsansätze aufgezeigt, mit denen dieses Problem angegangen werden kann. Trotzdem bleibt die Bandbreite der Signalübertragung beschränkt.

Wichtig für eine möglichst effektive Signalübertragung ist .die Auslegung der Elektroden im Transmitter. Diese sind gemäss dem Stand der Technik als Elektrodenpaar ausgebildet, dass sich in der Art eines Plattenkondensators parallel liegend gegenüber liegt. Die Elektroden sollten möglichst gross sein, um die Koppelung an den Körper zu maximieren und um das Signal-Rauschverhältnis auch in der Situation zu optimieren, in der kein elektrisch leitender Kontakt zwischen der einen Elektrode und dem menschlichen Körper besteht. Diese grossen Elektroden wirken sich aber problematisch auf das Design und die Abmessungen des Transmitters aus. Ausserdem bewirken sie, dass der Stromverbrauch durch den Transmitter recht hoch ist, so dass ein häufiger Batteriewechsel notwendig ist.

Weiter hat sich gezeigt, dass sich je nach geometrischer Konfiguration das Signal praktisch selbst aufheben kann, da von der einen Kondensatorplatte in den Körper eingekoppelte Ströme den von der anderen Kondensatorplatte in den Körper eingekoppelten Strömen, mit umgekehrtem Vorzeichen, entsprechen.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, Lösungen für die Auslegung der Transmitterelektroden zur Verfügung zu stellen, die obige Nachteile mindestens zum Teil beheben und die einen weiteren Schritt zur kommerziellen Anwendung der

Technologie und deren Akzeptanz durch die Konsumenten bedeuten. Die genannten Lösungen sollten insbesondere bei der Zutrittskontrolle verwertbar sein.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist.

Ein portables Gerät gemäss dem erfϊndungsgemässen Ansatz ist durch einen Benutzer bspw. auf dem Körper tragbar, es kann als kartenartiges Identifikationsmedium, als „Smart Card Cover", Mobiltelefon, Uhr, portabler Computer (bspw. vom Typ „Handheld"-Computer etc. ausgebildet sein. Es weist mindestens zwei Elektroden und Mittel zum Anlegen eines elektrischen Signals zwischen den Elektroden auf, so, dass das Signal durch die Elektroden in den Körper des Benutzers einkoppelbar und vom Körper durch mindestens eine Elektrode des zweiten Geräts detektierbar ist. Ein solches Gerät ermöglicht auch eine direkte, kurzreichweitige Kommunikation (nicht durch den Körper), bspw. durch Halten des portablen Geräts in die unmittelbare Nähe einer Empfängerelektrode, d.h. Anwendungen der Erfindung sind nicht auf die Kopplung durch den menschlichen Körper beschränkt sondern erstrecken sich auch auf Fälle, in denen der Benutzer das portable Gerät vor sich trägt, in die Nähe einer Receiverelektrode hält oder sonstwie ermöglicht, dass die Kommunikation direkt und nicht ausschliesslich über den Körper zwischen Transmitter und Receiver erfolgt.

Gemäss einem Aspekt der Erfindung sind nun zwei Elektroden eines portablen Geräts (Transmitters) so angeordnet, dass zwischen den Elektroden entweder Bauteile der Transmitterelektronik und/oder einer von der Transmitterelektronik verschiedenen Applikation angeordnet sind oder ein Luftspalt vorhanden ist, in den ein solches Bauteil - bspw. mit einer „Smart Card" als Träger des Bauteils - eingeschoben werden kann. Es ist sind auch Kombinationen von „Luftspalt" mit

„Transmitterelektronik", „andere Applikation" und/oder „Batterie" möglich. Bei einem Bauteil der Transmitterelektronik und/oder einer von der

Transmitterelektronik verschiedenen Applikation kann es sich auch um eine fest installierte oder auswechselbare Batterie handeln.

Als Bauteile werden hier aktive oder passive vorzugsweise elektronische Bauteile bezeichnet, die mehrs sind als eine blosse trennenden Schicht zwischen den Elektroden, bspw. insbesondere aktive elektronische Bauteile wie ASICs, Prozessoren, integrierte Schaltungen, Speicherbausteine, Sender und/oder Empfänger für berührungslose Informationsübertragung, inklusive aktive oder passive RFID- Transponder, passive Bauteile wie Antennen, Widerstände, Kondensatoren, Spulen, etc. oder auch Batterien, optische Elemente etc..

Besonders die Ausführungsformen mit zwischen den Elektroden angeordnetem Bauteil einer anderen Applikation und die Ausführungsformen mit zwischen den Elektroden angeordneter Batterie, aber auch die Ausführungsformen mit zwischen den Elektroden angeordneten Bauteilen einer anderen Applikation ermöglichen neue Dimensionen der Integration. Dies gilt auch für die Ausführungsformen mit Luftspalt, sofern in den Luftspalt ein entsprechendes Bauteil eingeschoben wird.

Natürlich können die Transmitterelektronik und elektronische Bauteile der von der Transmitterelektronik verschiedenen Applikation miteinander in mindestens einer gemeinsamen Komponente — bspw. einer integrierten Schaltung — integriert sein. Das erfindungsgemässe Merkmal der „Bauteile einer von der Transmitterelektronik verschiedenen Applikation" besagt lediglich, dass zwischen den Elektroden angeordnete elektronische Elemente Funktionen wahrnehmen können, die von der kapazitiv-resistiven Informationsübertragung und vorzugsweise auch von anderen, berührungslosen Informationsübertragungsarten gänzlich verschieden, .sind, bspw.

indem sie den Display eines Mobiltelefons steuern, oder bilden, indem sie Informationen speichern und/oder gespeichert haben, die nicht mit der Intrabody- Informationsübertragung übermittelt werden etc.

Dieses Vorgehen macht sich die neue Erkenntnis zunutze, dass für die Datenübertragung die Fläche der Elektroden massgeblich ist, nicht aber die kapazitive Kopplung dazwischen. Es hat sich im Gegenteil gezeigt, dass eine grosse Kapazität bei gegebener Elektrodengrösse nachteilig ist, denn eine grosse Kapazität wirkt sich negativ auf die Lebensdauer einer Batterie des portablen Geräts aus, da beim Erzeugen des Signals grossere Ströme fliessen. Ausserdem sind aufgrund der grosseren fliessenden Ströme bei grosserer Kapazität auch die Anforderungen an die Elektrodenleitfähigkeit höher. Eine weitere Erkenntnis ist, dass die beiden Elektroden planparallel sein können, dass dies jedoch keineswegs notwendig ist. So können bspw. die Elektroden einer Gehäuseform des portablen Geräts angepasst sein, wodurch beim Design des portablen Geräts im Wesentlichen keine Rücksicht auf die Elektroden genommen werden muss.

Bei einem Plattenkondensator ist die Kapazität proportional zur Fläche der Elektroden und zur Dielektrizitätskonstante des Materials zwischen den Elektroden aber umgekehrt proportional zum Abstand der Elektroden. Aufgrund des erfindungsgemässe Ansatzes sind die zwei Elektroden im Allgemeinen weiter voneinander beabstandet als gemäss dem Stand der Technik, ohne dass eine kompakte Bauweise des portablen Geräts verunmöglicht würde. Durch den grosseren Elektrodenabstand wird die Kapazität verringert. Besonders vorteilhaft ist auch die Kombination mit dem ersten Aspekt der Erfindung, da transparente Elektroden mit ihrer vergleichsweise geringen elektrischen Leitfähigkeit im Zusammenhang mit ' dem Vorgehen gemäss der Erfindung aufgrund der kleineren fliessenden Ströme besonders gut verwendbar sind.

In Ausfuhrungsformen, in denen zwischen den Elektroden ein Luftspalt bleibt, in den Komponenten einer anderen Applikation einschiebbar sind — bspw. eine .Identitätskarte und/oder Smartcärd - sind auch die Kompatibilität mit bestehenden Systemen sowie die Nachrüstbarkeit gegeben.

Gemäss einer speziellen Ausfuhrungsform kann das portable Gerät mit dem Luftspalt ein Kommunikationsinterface aufweisen, über welches Daten mit der Applikation ausgetauscht werden können, die in den Luftspalt einschiebbar ist. Ein solches Interface kann bspw. wie ein an sich konventioneller Smart-Cart-Reader ausgebildet sein.

Gemäss anderen speziellen Ausführungsform kann eine Kommunikationsverbindung zwischen der Transmitterelektronik und einer Eingabeeinheit bestehen, wobei dann die von der Transmitterlelektronik übermittelten Signale von eingebenen Daten abhängig sein können. Bspw. können die übermittelten Signale einen PIN beinhalten, welchen der Benutzer vorgängig in die Eingabeeinheit eingegeben hat. In dieser Ausführungsform kann das portable Gerät bspw. als Mobiltelefon ausgebildet sein, wobei die Eingabeeinheit der Eingabeeinheit des Mobiltelefons (Tastatur, Touchscreen, Stimmerkennungseinrichtung etc.) entsprechen kann.

Gemäss einer bevorzugen Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich ein portables Gerät oder auch ein Empfänger ausserdem dadurch aus, dass mindestens eine der Elektroden mindestens teilweise transparent ist.

Transparente elektrische Leiter sind heutzutage erhältlich, beispielsweise als auf ein transparentes Substrat aufgedampfte oder aufgesputterte sehr dünne Metallschichten oder gewisse dotierte Halbleiter auf Oxidbasis (TCOs wie bspw. ITO-Schichten).

Diese sind für gewisse Anwendungen seit längerem bekannt, bspw. als Komponenten fiir Flachbildschirme oder Dünnschicht-Solarzellen. Für die Informationsübertragung wurden sie jedoch bisher nicht in Betracht gezogen, da sie eine bekannt schlechte elektrische Leitfähigkeit haben und bei den für die Informationsübertragung üblichen hohen Frequenzen zu zu grossen Verlusten führen würden.

Es hat sich nun jedoch gezeigt, dass die kapazitiv-resistive Informationsübertragung so einrichtbar ist, dass die Leitfähigkeit der transparenten Elektroden genügt. Insbesondere erlaubt die Kombination von verhältnismässig kleinen Spannungen (bspw. kleiner als 5 V oder gar kleiner als 3V) und Strömen und tiefen Frequenzen (bspw. kleiner als 2 MHz Mittenfrequenz) die Verwendung der Elektroden mit geringer Leitfähigkeit.

Durch diese Massnahme ergeben sich viele neue Freiheitsgrade beim Design der Transmitter, Beim portablen Gerät schien das Design bisher weniger bedeutend zu sein, da ein portables Gerät der erfindungsgemässen Art im Allgemeinen in einer Tasche oder sonstwie verdeckt getragen wird. Eine weitere Erkenntnis der Erfindung ist, dass sich bei transparenten Elektroden des portablen Geräts die Gestaltungsmöglichkeiten des portablen Geräts stark vervielfachen:

Anordnen der Elektroden als Schichten auf einer Karte, die Beschriftungen — in der Art einer Identitätskarte oder eines „Badges", eventuell mit Foto - sowie eventuell weitere Funktionalitäten aufweist. Die Elektroden können - ggf. bis auf dünne Schutzschichten - die äussersten Schichten der Karte bilden. Sofern der

Badge eine Antenne für die drahtlose Kommunikation auf einem anderen

Kommunikationskanal aufweist, wird die Antenne durch mindestens eine der Elektroden lokal nicht überdeckt.

Anordnen der Elektroden in einem Halter („Hülle", „Cover") für eine Smart Card. Smart Cards für die Zugangskontrolle werden oft als sog. „Badges" verwendet. Sie sind dabei in transparente Halter eingebracht, die bspw. mit einer Klammer an einem Kleidungsstück befestigbar und von aussen sichtbar sind. Gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung ist es nun möglich, diese Halter aus formsteifen oder biegbarem Material als Transmitter auszugestalten. Diese Anordnung hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Kapazität der von den beiden Elektroden gebildeten Kondensatoranordnung reduziert ist, was nachfolgend anhand des zweiten Aspekts der Erfindung noch detaillierter beschrieben wird.

- Kombination mit einem anderen elektronischen Gerät, bspw. einem Mobiltelefon. Moderne elektronische Geräte haben oft grossflächige Displays. Erfindungsgemäss kann eine erste der beiden Sender- Elektroden im oder über dem Display angeordnet sein, d.h das Display ist mit der transparenten Elektrode versehen oder bedeckt. Auch das hat den Vorteil einer reduzierten Kapazität, wenn die zweite - transparente oder nicht transparente - Elektrode bspw. in der

Nähe einer Rückseite des Geräts angeordnet ist. Ausserdem ergeben sich auch in der Funktionalität vielfältige Kombinationsmöglichkeiten, was nachfolgend ebenfalls ^" anhand des zweiten Aspekts der Erfindung noch detaillierter beschrieben wird.

Ausserdem hat das Vorgehen gemäss der bevorzugten Ausfuhrungsform den insbesondere für die Anwendung „Zugangskontrolle" durchaus reizvollen Vorteil, dass man den Elektroden nicht ansieht, dass sie Elektroden und somit Teil eines elektronischen Geräts sind. Es scheint sich je nach Anordnung vielmehr lediglich um eine Hülle, ein Designelement oder ein anderes funktionales Element zu handeln.

Indem das portable Gerät ein Mobiltelefon ist, kann auch die Stromversorgung der Transmitterelektronik auf einfache Weise gelöst sein: nämlich indem die Transmitterelektronik durch die sehr leistungsfähige Batterie des Mobiltelefons gespeist wird, bspw. über eine 3V-DC- Versorgung. Die Kommunikation zwischen der Transmitterelektronik und den übrigen elektronischen Bauteilen des Mobiltelefons kann - sofern diese nicht miteinander integriert sind - über irgend eine bekannte oder noch zu entwickelnde Schnittstelle erfolgen, bspw. über einen I ² C- Datenbus.a

Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Transmitter eine Anordnung von Elektroden auf, die Elektrodenflächen beinhaltet, die zueinander nicht parallel sind.

Beispielsweise können mindestens drei Elektroden vorhanden sein, wobei mindestens eine der Elektroden nicht parallel zu einer anderen der Elektroden ist und wobei zwei verschiedene Paare der Elektroden je mit einem elektrischen Signal beaufschlagt werden können.

Durch das Vorgehen gemäss dem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Informationsübertragung noch verbessert. Insbesondere kann praktisch ausgeschlossen, dass bei beiden Elektrodenpaaren das Signal sich selbst aufhebt.

Als eine mögliche Ausführungsform des weiteren Aspekts der Erfindung können mindestens zwei Elektrodenpaare vorhanden sein, wobei die Elektroden jedes Elektrodenpaares zueinander parallel sind, und wobei die Elektrodenpaare untereinander nicht parallel sind, sondern bspw. senkrecht oder in einem anderen Winkel zueinander stehen.

Als weitere Ausfuhrungsform können drei Elektrodenflächen vorhanden sein, von denen mindestens zwei nicht parallel sind. Das Signal wird jeweils zwischen zwei der drei Elektrodenflächen angelegt, bspw. zwischen der ersten und der dritten Elektrodenfläche sowie zwischen der zweiten und der dritten Elektrodenfläche. Die erste und die zweite Elektrodenfläche können dann optional elektrisch parallel geschaltet sein und bspw. sogar gemeinsam aus einer einzigen, nicht-flachen Elektrode gebildet werden. Als Alternative — wenn die Elektroden nicht parallel geschaltet sind — können die Elektrodenpaare auch bspw. abwechslungsweise mit dem Signal beaufschlagt werden. Dadurch wird zwar die Datenübertragungsgeschwindigkeit etwas reduziert, aber der Stromverbrauch pro Elektrodenfläche ist im Vergleich zur parallel geschalteten Lösung geringer.

Nachfolgend wird der Stromverbrauch eines portablen Geräts für die übertragung von Signalen an ein zweites Gerät, wobei das portable Gerät durch einen Benutzer auf dem Körper tragbar ist, aufweisend mindestens zwei Elektroden und eine Transmitterelektronik zum Anlegen eines elektrischen Signals zwischen den Elektroden, so, dass das Signal durch die Elektroden in den Körper des Benutzers einkoppelbar und vom Körper durch mindestens eine Elektrode des zweiten Geräts detektierbar ist, noch anhand weiterer Aspekte eingehender diskutiert. Es wird jeweils angenommen, dass die Transmitterelektronik durch eine Batterie (wiederaufiadbar oder nicht wiederaufladbar) gespeist wird.

Folgende Aspekte der Erfindung können weiter zu einem reduzierten Stromverbrauch beitragen. Jeder der Aspekte kann für sich allein, in Kombination mit beliebigen der anderen Aspekte, oder in Kombination mit beliebigen der vorstehend aufgezeigten Aspekte eins bis vier zum Einsatz kommen:

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Verwendung eines Aktivitätsdetektors (Bewegungsdetektors) der das Aussenden des Signals einstellt, sobald das portable Gerät über längere Zeit nicht bewegt wird und wieder einstellt, wenn es bewegt wird. Solche Aktivitätsdetektoren sind an sich bekannt und - zu günstigen Preisen - am Markt erhältlich.

Mindestens teilweise Speisung der Transmitterelektronik und/oder Aufladen der Batterie durch eine Solarzelle und/oder einen Generator, durch welchen mechanische Bewegungsenergie in elektrische Energie gewandelt wird.

Grosser Elektrodenabstand von mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 1.5 oder mindestens 2 mm.

- Einrichtung zum Aufwecken der Transmitterelektronik durch ein externes Signal, z.B. einen RFID- oder UFH- Weckpuls. Dieser Weckpuls kann auch codiert sein, um nur berechtigte Transmitter aufzuwecken.

Ausführung des Transmitterelektronik oder eines Teils davon als ASIC, auf welchem zur Optimierung des Leistungsverbrauchs nur die absolut notwendigen elektronischen Schaltelemente aktiviert sind und welcher bspw. im Gegnesatz zu einem nicht Anwendungsspezifischen Mikroprozessor keine nicht verwendeten Eingänge abfragt.

Ausserdem können, ebenfalls in beliebigen Kombinationen mit obigen Aspekten, Vorrichtungen zur Kommunikation des Batteriestands an den Benutzer vorgesehen sein:

übermitteln eines Signals betreffend den Batteriestand — bspw. eines bestimmten bits, wenn die Batterie fast leer ist - an den Empfänger. über diesen kann dann - bspw. durch eine Ausgabeeinheit wie ein Display oder ein akustisches Signal - eine Information an den Benutzer und/oder eine andere Einheit (Zentrale etc.) erfolgen.

Anzeige des Batteriestands über geeignete Displayeinrichtung des portablen Geräts, bspw. mindestens einer LED. Eine solche LED kann blinken, wenn sich die Batterielebensdauer ihrem Ende nähert.

- Vorsehen eines „Low-Comfort-Modes", in welchem die Transmitterelektronik defaultmässig inaktiv ist und aktiv aktiviert werden muss, bspw. durch Drücken eines Knopfs. Nach der Aktivierung kann vorgesehen sein, dass die

Transmitterelektronik nach einer bestimmten Zeit automatisch zu einem inaktiven Zustand zurückkehrt. Es kann bspw. vorgesehen sein, dass der „Low-

Comfort-Mode" erst eingenommen wird, nachdem eine zweite, tiefere Spannungsschwelle unterschritten wird, während bei Unterschreiten einer ersten, höheren Spannungsschwelle nur geeignete Anzeigen (bspw. gemäss mindestens einem der obigen Aspekte) aktiviert werden.

Der Empfänger weist mindestens eine Empfängerelektrode und eine Auswerteelektronik auf, durch welche ein durch die kapazitiv-resistive Signalübertragung erzeugtes Signal zwischen der Empfängerelektrode und einer weiteren Elektrode oder zwischen der Empfängerelektrode und einem Massekontakt detektierbar ist und ausgewertet werden kann.

Besonders bevorzugt im Zusammenhang mit den verschiedenen Aspekten der Erfindung ist die Verwendung eines Informationsübertragungsverfahrens, welches auf dem Frequenzspreizverfahren beruht, wobei das Signal als Ultra-Breitband- Signal übertragen wird, bevorzugt gemäss der Lehre der WO 2007/1 12609. Ultra- Breitband ist definiert als die Nutzung eines Frequenzbereiches einer Bandbreite von mindestens 20% der Mittenfrequenz bzw. Trägerfrequen. Gemäss Lehre dieses Dokuments wird insbesondere ein direkte-Folge-Frequenzspreiz- (direct sequence spread spectrum) —verfahren verwendet. Die Daten werden bevorzugt zuerst mit einem Verfahren der digitalen Datenmodulation moduliert und anschliessend frequenzgespreizt. In der WO 2007/112609 sind auch Verfahren beschrieben, ein kapazitiv-resistives Signal auszuwerten.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen illustriert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines erfindungsgemässen portablen Geräts;

- Fig. 2 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemässen portablen Geräts mit eingeschobener SmartCard einer weiteren Applikation;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines portablen Geräts mit SmartCard;

Fig. 4 eine Darstellung eines portablen Geräts mit RFID-Modul;

- Fig. 5 ein erfindungsgemäss ausgestaltetes Mobiltelefon;

Fig. 6 ein Schema zum Mobiltelefon von Fig. 5;

Fig. 7-9 sehr schematische Darstellungen von Elektrodenanordnungen gemäss dem weiteren Aspekt der Erfindung;

Fig. 10 ein Schema eines Transmitters mit möglichen Ein- und Ausgabeeinheiten;

Das portable Gerät 1 gemäss Figur 1 ist im Wesentlichen flächig mit einer biegesteifen Trägerstruktur 2 bspw. aus Kunststoff. Das Gerät weist weiter eine erste Elektrode 3 und eine zweite Elektrode 4 auf. Die erste und zweite Elektrode 3, 4 sind bspw. aussenseitig auf den grossen Flächen der Trägerstruktur aufgebracht oder in diese integriert. Sie sind aus elektrisch leitendem Material gefertigt, bspw. aus einer, Kύpferfolie, Aluminiumfolie oder irgend einem anderen elektrisch leitenden Material. Die Trägerstruktur kann noch eingefarbt sein und/oder aussenseitig Beschriftungen oder dergleichen (nicht gezeichnet) aufweisen, so dass die Elektroden für den Benutzer nicht als solche sichtbar sind. Als Alternative dazu können die Elektroden auch aus einem transparenten leitenden Material gefertigt sein, was nachfolgend noch weiter ausgeführt wird.

Ebenfalls in der Figur schematisch dargestellt sind eine Batterie 6 und eine Ansteuerelektronik 7, die Mittel aufweist, durch Anlegen einer elektrischen Spannung mit vorgegebener Zeitabhängigkeit zwischen den zwei Elektroden 3, 4 ein kapazitiv-resistives Signal zu erzeugen. Die integrierten und/oder aufgebrachten elektronischen Bauteile der Ansteuerelektronik können — dies gilt für alle Ausfuhrungsformen der Erfindung - bspw. einen ASIC zur Ansteuerung der Elektroden, einen EEPROM- oder EPROM-Speicher, Leiterbahnstrukturen und/oder

weitere Elemente beinhalten. Anstatt aus Kunststoff kann die Trägerstruktur 2 auch keramisch, aus Stoff oder aus einem anderen Material sein, wichtig ist lediglich, dass die beiden Elektroden voneinander elektrisch isoliert sind.

Die Trägerstruktur 2 ist nun so ausgebildet, dass zwischen den Elektroden ein Luftspalt 5 vorhanden ist. Luft hat eine sehr kleine Dielektrizitätskonstante von ungefähr 1 (d.h. nahe dem Vakuumwert), daher ist die Kapazität des durch die beiden Elektroden gebildeten Kondensators entsprechend geringer. Ausserdem kann der Luftspalt für andere Zwecke genutzt werden, bspw. zum Einschieben von anderen Elementen.

Die Ausführungsform gemäss Figur 1 weist das portable Gerät ausserdem eine schematisch dargestellte Schnittstelle 8 auf, die den Datenaustausch mit einem in den Luftspalt eingeschobenen Gerät, bspw. einer „smart card" erlaubt. Dadurch können die kapazitiv-resistiv ausgesandten Signale von Daten abhängig gemacht werden, die auf diesem Gerät vorhanden sind. Es ist auch möglich, dass in den Luftspalt nur eine Datenübertragungseinheit (Stecker oder ähnlich) eines Geräts geschoben wird, welches ansonsten ausserhalb des Luftspaltes verbleibt, bspw. für die Programmierung der Ansteuerelektronik 7.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem mindestens eine der Elektroden transparent ist. Der Transmitter 1 ist als sogenanntes „Smart Card Cover" ausgebildet. Smart Card Covers sind an sich bekannt. Sie sind als bspw. biegesteife, transparente Hülle ausgebildet, welche bspw. an einem Kleidungsstück befestigt werden kann und in welche eine Smart Card (d.h. ein kartenförmiges Medium, mit Speicher- und Kommunikationsfunktionalität) einschiebbar ist.

Der Transmitter weist ein Fach für eine Batterie 6 sowie eine schematisch durch einen Chip 7 repräsentierte Ansteuerelektronik für die mindestens zum Teil transparenten Elektroden 3, 4 auf. Die Smart Card 11 ist in einen Luftspalt einschiebbar. Ein eventuelles Beschriftungsfeld 12 der Smart Card bleibt durch die transparente erste Elektrode 3 hindurch sichtbar.

Figur 3 zeigt eine Variante der Ausführungsform von Figur 2, in welcher die Smart Card (bzw. andere Bauteile einer von der Transmitterelektronik verschiedenen Applikation) gleichzeitig als RFID-Identifikationsmedium dient. Zusätzlich zu den vorstehend bereits beschriebenen Elementen sieht man schematisch die RFID- Antenne 51, die hier von einer der Elektroden - im gezeichneten Beispiel von der transparenten Elektrode 3 — nicht vollständig abgedeckt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass im Falle von transparenten Elektroden - bspw. Elektroden aus ITO - die RFID-Kommunikation auch funktioniert, wenn anders als in der Figur dargestellt beide transparenten Elektroden die RFID- Antenne 15 vollständig abdecken, d.h. wenn die transparente Elektrode 3 die ganze in der Figur obere Fläche bedeckt.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, die die Kombination mit der RFID- Technik erlaubt. In dieser Ausführungsform sind ein - beispielsweise passiver - RFID-Transponder 21 und eine RFID-Antenne 22 im portablen Gerät vorhanden und mindestens teilweise zwischen den Elektroden 3, 4 angeordnet. Ein Gerät gemäss Figur 4 kann beispielsweise als Schlüsselanhänger dienen, der gleichzeitig ein Idenfϊkationsmedium für die Zugangskontrolle (oder eine andere Anwendung) unter Zuhilfenahme der kapazitiv-resisitiven Kopplung und als RFID- Identifikationsmedium (,Tag') dient. Da oft das Bedürfnis besteht - das ist bspw. bei einem Schlüsselanhänger der Fall — die äusseren Abmessungen des portablen Geräts vergleichsweise klein zu halten, sollten wie in Figur 4 die Elektroden 3, 4 möglichst einen grossen Anteil der Geräteoberfläche überdecken. Da durch die elektrisch leitenden Elektroden ^' Radiofrequenzssignale ageschirmt werden, kann sich das

Problem ergeben, dass RFID-Signale im Inneren des portablen Geräts nur noch schwach sind. Gemäss Figur 4 ist daher vorgesehen, durch ein magnetisch weiches ferromagnetisches Material 23 (bspw. einen Ferrit) die Felder so auszurichten, dass sie stirnseitig in das portable Gerät eingekoppelt werden, wie das schematisch durch die gepunkteten Linien in Figur 4 dargestellt ist. Die RFID-Antenne 22 ist entsprechend dieser Feldausrichtung angeordnet, bspw. direkt um den Ferrit 23 gewickelt.

Der RFID-Transponder 21 (bzw. die Elektronik, die RFID-Funtionalität steuert) kann optional in Kommunikationsverbindung der Ansteuerelektronik 7 stehen, welche die kapazitiv-resistive Kopplung bewirkt. Zu diesem Zweck kann auch ein Elektronikbaustein vorhanden sein, der RFID-Elektronik 21 und Ansteuerelektronik 7 kontrolliert, oder es kann eine Integration von RFID-Elektronik und Ansteuerelektronik ein einem einzigen Baustein - bspw. einem ASIC - vorgesehen sein.

Figuren' 5 und 6 betreffen ein als Mobiltelefon 31 ausgestaltetes erfmdungsgemässes portables Gerät. Die erste Elektrode 3 ist hier in dem Display integriert und mindestens im Displaybereich transparent, während die zweite Elektrode 4 wie in den vorstehenden Beispielen von Transmitterelektroden nicht notwendigerweise transparent ist. Die zweite Elektrode befindet sich auf einer Hinterseite des Mobiltelefons (bzw. wie im dargestellten Beispiel von dessen Klappdeckel oder von einem anderen Teil des Mobiltelefons) und kann ggf. auch durch ein leitfähiges Gehäuseteil gebildet sein. Sie ist in möglichst grossen, festen Abstand zur ersten Elektrode angeordnet. In Fig. 6 ist sehr schematisch dargestellt, wie die Transmitterelektronik 7 mit der übrigen Mobiltelefon-Elektronik in Verbindung stehen kann: Das Mobiltelefon speist die Transmitterelektronik (3V), und es besteht eine Kommunikationsverbindung über eine I ² C-Schnittstelle.

Alternativ zur gezeichneten Anordnung der Elektroden können auch beide Elektroden - von denen dann keine unbedingt transparent sein muss- in einem vom Display verschiedenen Bereich des Mobiltelefons vorhanden sein; auch das Anbringen der Elektroden mindestens teilweise nebeneinander ist möglich.

Durch die Integration der Transmitterelektronik 7 in ein Mobiltelefon können mehrere Funktionalitäten miteinander in einem portablen Gerät integriert werden. Möglich sind bspw.:

Dynamische Veränderung des kapazitiv-resistiv übertragenen Datensignales. Das aktuelle Datensignal kann bspw. als PIN-Code verwendet werden, der beliebig oft verändert werden kann.

Erhöhte Sicherheit kann ermöglicht werden, bspw. durch sogenannte „rolling codes" oder andere an sich bekannte Mittel der sicheren Datenübertragung.

Eine noch weiter erhöhte Sicherheit kann erwirkt werden, indem die UHF- übertragungsmittel des Mobiltelefons (Bluetooth, 3G etc.) ins Informationsübertragungsprozedere einbezogen werden, bspw. als do wnlink. Das ermöglicht bspw. die Verwendung des an sich bekannten „Challenge-Response"- Systemes. Auch eine zentrale Einheit kann in die Kommunikation mit einbezogen werden und bspw. Zertifikate vergeben (Cerberus etc.)

Das Mobiltelefon mit der Transmitterelektronik kann als Programmiergerät verwendet werden. Ein kontinuierlicher Datenstrom kann mit Hilfe der

Transmitterelektronik zum Empfänger gesendet werden.

Künftige Mobiltelefone werden möglicherweise mit NFC, aktiven oder passiven RJFID- oder low-power-wireless (bspw. wie vertrieben unter dem Markennamen wibree™ (www.wibree.com) , oder Ultra Low Power Bluetooth oder anderen Identifikationsstandards versehen sein. Durch die Verwendung der kapazitiv- resistiven Informationsübertragung kann eine solche Identifikationstechnologie in einer einzigen Vorrichtung integriert werden, und der Benutzer muss nicht notwendigerweise wissen, welche Technologie aktuell genutzt wird. Besonders interessant ist die Kombination mit dem erfindungsgemässen Ansatz unter anderem darum, weil bspw. die selektive kapazitiv-resistive Informationsübertragung einer möglicherweise kurzreichweitigen (<10m), berührungslosen unselektiven Informationsübertragung nachfolgen und mit dieser zusammenwirken kann.

Eine Transmitterelektronk für ein Mobiltelefon kann standardmässig ausgestaltet sein und lässt sich ohne Weiteres in bestehende Mobilitelefonarchitekturen einfügen.

Betreffend Radiofrequenzssignale und/oder betreffend Zusammenwirken von RFID- Elektronik mit der Ansteuerungselektronik für die kapazitiv-resistive Kopplung können ausserdem die betreffend Figur 4 gemachten Ausführungen auch für die Integration in ein Mobiltelefon gelten.

Elektronische Geräte sind oft mit einer Abschirmung für elektromagnetische Felder versehen, die innere Bauteile der Geräte schützt. Diese können bspw. als Bedampfungen von Gehäuseteilen hergestellt sein. Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung wird nun eine solche Abschirmung („EMC-Shielding") so angeordnet und kontaktiert, dass sie gleich als die erste und zweite Elektrode für die kapazitiv- resistive Kopplung verwendet werden kann. Beispielsweise kann die EMC-

Shielding-Schicht zweier Gehäuseteile eines Mobiltelefons als die erste bzw. zweite Elektrode verwendet werden. Diese Kombination der Funktionalitäten „Elektroden für die kapazitiv-resistive Kopplung" und „EMC-Shielding" ist insbesondere darum zwangslos möglich, weil die hier vorgeschlagenen kapazitiv-resistiven- Signalfrequenzen von weniger als 2 MHz sehr klein sind im Vergleich zu Frequenzen von Signalen, von denen die Mobiltelefonelektronik abzuschirmen ist, bspw. UHF-Signalen. Das kapazitiv-resistive Sigal wirkt quasi statisch. Für hohe Frequenzen wirkt die Kapazität zwischen den beiden Elektroden wie ein Kurzsschliessen der Elektroden gegeneinander. Zusätzlich kann eine parasitäre Kapazität und/oder eine speziell dafür vorgesehene Kapazität zwischen den Elektroden (bzw. einer der Elektroden) und einem Referenzpotential (GND) einen faktischen Kurzschluss gegenüber diesem Referenzpotential bewirken, während die Elektroden gegeneinander und ggf. gegenüber dem Referenzpotential für die tiefen Frequenzen der kapazitiv-resistiven Kopplung entkoppelt sind.

Figuren 7 bis 9 befassen sich mit dem weiteren Aspekt der Erfindung und zeigen sehr schematisch Elektrodenanordnungen mit nicht-parallelen Elektrodenflächen.

Gemäss Figur 7 sind zwei zueinander in einem Winkel stehende (im gezeichneten Beispiel rechtwinklige) Elektrodenpaare 71, 72 vorhanden. Die Elektrodenpaare können gleichzeitig oder abwechselnd oder in beliebigen Sequenzen angesteuert werden.

Andere Anordnungen solcher Elektrodenpaare als die gezeichnete sind möglich, bspw. indem die Elektrodenpaare vier Seiten eines Quaders bilden, welcher auch die elektronischen Bauteile umfasst.

Nachteilig ist bei einer Konfiguration mit zwei orthogonalen oder annähernd orthogonalen Elektrodenpaaren, dass grosse Elekrodenflächen durch relativ grosse Volumen des ganzen Transmitters erkauft werden müssen.

Figur 8 zeigt eine Anordnung mit drei Elektroden 51, 52, 53, welche in einem Querschnitt ein Dreieck bilden. Die angesteuerten Elektrodenpaare, zwischen denen das Signal angelegt wird, werden beispielsweise durch die erste und die dritte Elektrode 51, 53 und durch die zweite und die dritte Elektrode 52, 53 gebildet.

Figur 9 zeigt eine Anordnung mit drei Elektrodenflächen, von denen eine erste und eine zweite Elektrodenfläche 61.1, 61.2 durch eine gemeinsame gebogene erste Elektrode 61 gebildet wird. Die dritte Elektrodenfläche 62 wird durch eine von der ersten Elektrode separate zweite Elektrode 62 gebildet.

Bevorzugt sind wie vorstehend beschrieben die Elektroden möglichst weit voneinander entfernt, und die Dielektrizitätskonstante des Mediums/der Medien zwischen den Elektroden ist möglichst klein. Anhand von Figur 10 werden noch weitere Aspekte beschrieben, die mit einem möglichst kleinen Stromverbrauch und/oder der überwachung der Batterieladung im Zusammenhang stehen. Die Komponenten in der Figur sind optional und können einzeln oder in Kombination vorhanden sein.

Die Transmitterelektronik 7 gemäss Figur 10 ist mit einer Ausgabeeinheit 41 verbunden, über die eine Statusanzeige der Batterieladung ermöglicht wird. Eine solche kann ein Leuchtdiode (LED) oder mehrere Leuchtdioden aufweisen. Weiter kann ein Aktivitätsdetektor 44 vorhanden sein, welcher die Elektrodenansteuerung ausschaltet, wenn das portable Gerät nicht bewegt wird. Als Alternative oder

eventuell in Ergänzung dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Transmitterelektronik nur aktiv wird, wenn ein Aufwecksignal, bspw. ein LF- Aufwecksignal detektiert wird. Eine entsprechende Detektionseinheit ist mit dem B.ezugszeichen 45 versehen. Konfigurationen mit LF-Detektoren für das In-Betrieb- Setzen einer Schaltung sind an sich bereits bekannt.

In der Figur ist noch ein Ein-Schalter 42 dargestellt. Ein solcher kann bspw. zum Einsatz kommen, wenn in einem „Low-Comfort-Mode" bei fast leerer Batterie die Elektronik automatisch ausgeschaltet wurde. Durch Betätigung des Schalters 42 wird die Elektronik für eine begrenzte Zeit wieder aktiviert. Ebenfalls dargestellt ist ein Ein- Aus-Schalter, durch welchen das ganze portable Gerät ausgeschaltet werden kann, wenn es nicht gebraucht wird. Im Falle einer Verbindung zu einem „Host- System" (bspw. einem Mobiltelefon) 31 ist unter Umständen das Management des Stromverbrauchs etwas weniger wichtig.

Das „Ausschalten der Elektronik" schliesst nicht aus, dass einzelne Komponenten immer noch aktiv sind, bspw. der Zeitgeber. Mit „Ausschalten" ist ausdrücklich der übergang in einen solchen teilaktiven „Schlaf -Modus mitgemeint.