CN100533471C - 无线通信设备、无线通信方法及非接触式ic卡读/写设备 - Google Patents

Abstract

本发明的一个实例的一种无线通信设备是一种能够与多种具有不同谐振频率的无线通信媒介进行通信的设备，包括：一个发送单元(121、131、C)，其具有第一谐振频率，在具有该无线通信媒介的指定通信范围内，该频率被调谐并谐振于无线通信媒介的谐振频率，以向该无线通信媒介发送信号；一个接收单元(122、132)，其具有第二谐振频率，在具有该无线通信媒介的指定通信范围内，不与无线通信媒介的谐振频率谐振，以从该无线通信媒介接收信号。

Description

无线通信设备、无线通信方法及非接触式IC卡读/写设备

技术领域：

本发明涉及一种无线通信设备、一种无线通信方法及一种用于向无线通信媒介如非接触式IC卡和手机发送信息，并从该无线通信媒介接收信息的非接触式IC卡读/写设备。

背景技术

近年来，在信息安全和便于携带方面，以非接触式方式提供的非接触式IC卡被广泛地应用。在例如日本专利No.3579899(日本专利申请，KOKAI出版，No.8-194785)中公开了一种与非接触信息/接收相关的使用这种非接触式IC卡的技术。

例如，具有在发送和接收中共享的单环路天线的读/写器是已知的。在发送和接收中共享的这种环路天线的谐振频率由连接至该环路天线的电容器的容量(电路常数)唯一地确定。

控制单元与读/写器的环路天线通过一个连接器用两线电缆彼此相连。从而读/写器可以通过该环路天线与IC卡通信。

上述读/写器的一个目标是通过调节与收发共享环路天线相连的电容器的值来调节天线的谐振频率，而保证用IC卡达到稳定的通信特性和一个较宽的通信区域(在假定的上述通信区域内的良好的通信特性)。

此外，具有独立收发的双环路天线的读/写器也是已知的。这种环路天线用于发送的谐振频率由与之连接的电容器的电容确定。而这种环路天线用于接收的谐振频率由与该环路天线连接的电容器的电容确定。

上面两种用于收发的读/写器的目标都是调节天线的谐振频率，从而保证用IC卡达到稳定的通信特性和较宽的通信区域(在假定的上述通信区域内的良好的通信特性)。

通过固定的天线谐振频率，上述读/写器可以与交通系统中用于车站运营和电子货币系统的特定IC卡兼容，以及与在窄带范围内(范围为几十kHz)谐振频率有所不同的IC卡兼容，并且可以获得很好的通信特性。

但是，IC卡的扩展使用会引起下面的情况。

(i)分别由多个制造商和发行商制造和发行的IC卡被用于同一系统。

(ii)共享的IC卡被用于多个系统。

在此情况下，我们面临着一个要解决的新问题。因为读/写器一侧的天线谐振频率被固定到具有大量不同天线谐振频率(几百kHz至几MHz)的IC卡上，即使通过调节它的天线电路常数、谐振频率等以使得对具有谐振频率fa的IC卡(a)有很好的特性，这种读/写器也不能获得对具有不同谐振频率fb的IC卡(b)的性能(良好的通信特性)。相反，如果在读取器一侧对IC卡(b)进行调节，由于IC卡(a)的通信特性被恶化，因此对读/写器来说，很难设置这两个IC卡以获得良好的特性。

上述问题的原因来自于以下事实：通过使用于a和b的接收的两个环路天线成为分别具有谐振频率的环路天线，具有彼此不同的谐振频率的卡天线引起了读/写器环路天线的互感，从而引起强耦合，产生了一个区域，在此区域中来自IC卡的接收信号被抑制，并达到一个不可能对其进行解调的电压水平。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种无线通信设备、一种无线通信方法和一种能够防止通信性能恶化的非接触式IC卡读/写设备。

本发明的一个实例的一种无线通信设备是一种能够与多种具有不同谐振频率的无线通信媒介进行通信的设备，包括：发送装置，其具有第一谐振频率，在指定的和该无线通信媒介通信的范围内，该频率被调谐并谐振于无线通信媒介的谐振频率，以向该无线通信媒介发送信号；接收装置，其具有第二谐振频率，在指定的和该无线通信媒介通信的范围内，不以无线通信媒介的谐振频率发生谐振，以从该无线通信媒介接收信号。

本发明的一个实例的一种无线通信方法是一种能够与多种具有不同谐振频率的无线通信媒介进行通信的方法，包括：向指定的和该无线通信媒介通信的范围内的指定无线通信媒介发送信号，并控制用于从指定无线通信媒介中接收信号的发送/接收天线的谐振频率为指定谐振频率，该谐振频率被调谐并谐振于多种通信媒介的每个谐振频率；在通过接收/发送天线从指定无线通信媒介接收的信号的基础上，区分指定无线通信媒介；以及根据区分结果控制接收/发送天线的谐振频率。

本发明的一个实例的一种非接触式IC卡读/写设备是一种用于通过射频向IC卡发送数据、并从IC卡接收数据以执行指定的数据处理的设备，包括：发送装置，其具有第一谐振频率，在指定的和该IC卡通信的范围内，该谐振频率被调谐并响应于IC卡的谐振频率以向该IC卡发送信号；接收装置，其具有第二谐振频率，在指定的和该IC卡通信的范围内，不以谐振频率发生谐振以从该IC卡接收信号；以及控制装置，用于通过发送装置和接收装置向IC卡发送数据并从IC卡接收数据。

本发明的一个实例的一种无线通信设备是一种能够与多种具有不同谐振频率的无线通信媒介进行通信的设备，包括：一个调制电路，用于调制发送数据；一个输出线电路，用于输出由调制电路所调制的输出信号；一个发送/接收天线，用于从输出线电路向无线通信媒介发送信号，以及从无线通信媒介接收信号；一个输入线电路，用于从发送/接收天线输入信号；一个相位控制电路，用于控制来自输入线电路的信号的相位；和一个解调电路，用于解调来自相位控制电路的输出。

本发明的一个实例的一种非接触式IC卡读/写设备是一种用于向IC卡发送数据、并从IC卡接收数据的设备，包括：一个发送电路，用于调制向IC卡发送的数据；一个天线单元，其具有一个第一谐振频率，在指定的和该IC卡通信的范围内，该频率被调谐并响应于IC卡的谐振频率，以从发送电路发送一个输出；一个相位控制电路，用于输入通过天线单元从IC卡接收到的接收信号，以执行相位控制，使得在指定的和该IC卡通信的范围内不与IC卡的谐振频率发生谐振；一个接收电路，用于将来自相位控制电路的输出解调为接收数据；一个控制单元，用于通过发送电路和接收电路向IC卡发送数据并从IC卡接收数据，以执行指定的数据处理。

本发明的其它目标和优势将在下面的描述中给出，其中的一部分从描述中将很明显，或者可以通过本发明的实践中了解到。本发明的目标和优势可以通过特别是下文中指出的手段及组合的方法来实现和获取。

附图说明

文中包含的并构成本说明书一部分的附图说明了本方法的实施例，并且与上面给出的一般描述及下面给出的实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1是一个示出了与本发明的一种无线通信设备的一个实例相关的读/写器的示意结构的方框图；

图2是一个示出了图1中所示的读/写器的无线电路和天线单元的结构的第一实例的视图；

图3是一个示出了图1中所示的读/写器的谐振频率f1和谐振频率f2与作为目标值的IC卡的谐振频率fa和谐振频率fb之间的关系；

图4是一个示出了发送天线和接收天线的排列的第一实例的视图；

图5是一个示出了发送天线和接收天线的排列的第二实例的视图；

图6是一个示出了图1中所示的读/写器的无线电路和天线单元的结构的第二实例的视图；

图7是一个用于解释由SW控制信号对开关电路(下文中称为SW)控制的视图；

图8是一个示出了图1中所示的读/写器的无线电路和天线单元的结构的第三实例的视图；

图9是一个用于解释图8中所示的读/写器的多个SW的开关控制的一个实例的流程图；

图10是一个示出了可能引起无法通信区域的读/写器的第一实例的视图；

图11是一个示出了可能引起无法通信区域的读/写器的第二实例的视图；

图12是一个示出了由强耦合引起的无法通信区域的视图；

图13是一个用于解释作为本发明的一个效果的消除无法通信区域的视图；

图14是一个示出了与本发明的无线通信设备的第四实例相关的读/写器的示意结构的方框图；

图15是一个示出了与本发明的无线通信设备的第五实例相关的读/写器的示意结构的方框图；

图16是一个示出了有可能在通信区域内引起无法通信区域的读/写器的示意结构的视图。

具体实施方式

下面，将参考附图对本发明的实施例进行描述。

图1是示出了与本发明的无线通信设备的实例相关的读/写器(非接触式IC卡读/写设备)的示意结构的方框图。如图1中所示，读/写器1与IC卡2进行无线通信，并具有一个控制单元11，一个无线电路12和一个天线单元13。另外，无线电路12具有一个调制电路121和一个解调电路122。

图2是一个示出了图1中所示的读/写器的无线电路12和天线单元13的结构的第一实例的视图。如图2所示，天线单元13具有一个由谐振频率为f1的环形线圈构成的发送天线131和一个由谐振频率为f2(谐振频率f1<<谐振频率f2)的环形线圈构成的接收天线132。无线电路12具有一个连接至发送天线131的天线端的电容器C。电容器C的值设定了发送天线131的环形线圈的谐振频率f1。电容器C可以是可变容量电容器和固定容量电容器。电容器C不与接收天线132的天线端相连。同样，设置接收天线132的环路线圈的谐振频率f2(远远大于谐振频率f1的值，例如，不低于谐振频率f1的10倍的值)。

读/写器1从主机设备3接收各种命令。读/写器1的控制单元11基于收到的命令生成一个给IC卡(无线通信媒介)的命令(发送数据)。读/写器1的调制电路121根据指定调制的方法对给IC卡的命令(发送数据)进行调制。发送天线131通过谐振频率为f1的环形线圈生成一个磁场。此时，如果满足谐振频率为f1的环形线圈与IC卡2的天线22的环形线圈引起互感的条件[如果IC卡2处于读/写器1的预定通信范围(在设计中假定了在其范围内的通信效果的范围)]，通过IC卡2的天线22接收到由发送天线131发送的信号。

响应于从读/写器1接收的命令，IC卡2的控制单元21输出一个响应。换句话说，IC卡2的天线22输出响应。读/写器1的接收天线132通过谐振频率为f2的环形线圈接收该响应。解调电路122根据指定的解调方法对接收信号进行解调，以将解调后的接收信号发送给控制单元11。控制单元11根据接收数据进行各种判断，以将判断结果发送给主机设备3。

如上所述，通过彼此独立地配置发送和接收天线131和132，接收天线132变为与IC卡2的谐振频率不发生谐振(无强耦合生成)，处于发送天线131被调谐并谐振于接近IC卡2时IC卡2的谐振频率的状态(处于一种IC卡2进入读/写器1的通信范围的状态)。从而读/写器1就能充分地避免由强耦合带来的阻抗增加，并且接收信号的电压水平被载波抑制，而不能解调接收信号。实际上，电容器C连接于接收天线132以进行匹配。例如，假定谐振频率f1大约为13.56MHz，谐振频率f2不低于几百MHz。

图3是一个示出了发送天线131的谐振频率f1和接收天线132的谐振频率f2与作为目标值的IC卡(a)的谐振频率fa和作为目标值的IC卡(b)的谐振频率fb之间的关系的视图。如上所述，相对于大约值为13.56MHz的谐振频率f1，谐振频率f2被设置为不低于几百MHz。因此，假定作为目标值的IC卡(a)的谐振频率fa大约为16MHz-17.5MHz，并且作为目标值的IC卡(b)的谐振频率fb大约为18MHz-19MHz，接收天线132与IC卡(a)和(b)不发生谐振。

接下来，将参考图4和图5对发送天线131和接收天线132的排列的实例进行描述。如图4中所示，接收天线132的环形线圈被排列在发送天线131的环形线圈的内部(内圆周)。也就是说，用于谐振的电容器C被连接至排列在接收天线132的环形线圈的外部(外圆周)的发送天线131的环形线圈的相对端部。或者，如图5中所示，接收天线132的环形线圈被排列在发送天线131的环形线圈的内部(内圆周)。也就是说，用于谐振的电容器C被连接至排列在接收天线132的环形线圈的外部(内圆周)的发送天线131的环形线圈的相对端部。

图6是一个示出了图1中所示的读/写器的无线电路12和天线单元13的结构的第二实例的视图。如图6中所示，天线单元13具有一个由环形线圈构成的发送和接收天线133所共享的天线。无线电路12具有一个电容器C和一个开关电路SW。电容器C连接至天线133的一端，开关电路SW连接至天线133的另一端。电容器C可以是可变容量电容器，也可以是固定容量电容器。

开关电路SW根据来自控制单元11的SW控制信号切换电路的开和关。由此，开关电路SW将电容器C连接至天线133的天线端，或者使电容器C从天线133的天线端断开。当利用开关电路SW将电容器C连接至天线133的天线端时，天线133变为由谐振频率为f1的环形线圈构成。当电容器C从天线133的天线端断开时，天线133变为由谐振频率为f2(谐振频率f1<<谐振频率f2)的环形线圈构成。

如上所述，即使读/写器1采用作为发送和接收中共享天线的天线133，在数据发送周期内，通过将电容器C连接至天线133的天线端，天线133的环形线圈具有谐振频率f1，被调谐并谐振于接近IC卡2时IC卡2的谐振频率。在数据接收周期内，通过将电容器C从天线133的天线端断开，天线133的环形天线变为具有谐振频率f2，与IC卡2的谐振频率不发生谐振(不引起强耦合)。

接下来，将参考图7对由SW控制信号对开关电路SW的控制进行解释。

在开始发送数据之前(恰好在开始之前)，控制单元11输出(ON)SW控制信号，在发送数据之后(刚刚结束之后)，停止(OFF)SW控制信号。从而，在发送数据的发送过程中，开关电路SW将电容器C连接至天线133的天线端，使得天线133的环形线圈具有谐振频率f1。也即，当IC卡2进入读/写器1的通信区域时，天线133的环形线圈进入与IC卡2的天线22的环形天线的谐振状态。

在发送数据的发送结束之后，IC卡进入接收数据的数据接收等待状态。控制单元11继续停止(OFF)SW控制信号，直到接收数据的接收结束。从而，在数据接收的等待状态的过程中，以及在接收数据的接收过程中，开关电路SW从天线133的天线端断开电容器C，使得天线133的环形线圈具有谐振频率f2。也即，即使当IC卡2进入读/写器1的通信区域时，天线133的环形线圈变为对IC卡2的天线22的环形线圈的非谐振状态。

控制单元11检测接收数据的接收结束，以确定是否需要发送下一个发送数据。然后，在开始发送数据之前(恰好在开始之前)，控制单元11输出(ON)SW控制信号，在发送数据之后(刚刚结束之后)，停止(OFF)SW控制信号。假定控制单元11不能检测接收数据的接收结束，控制单元11继续接收数据的接收等待状态，直到它判断出需要发送数据。否则，控制单元11继续停止(OFF)SW控制信号。

通过重复上面的控制，在发送和接收天线133中共享的天线使得读/写器1可以在它的发送/接收中切换对IC卡2的谐振/不谐振。

图8是示出了读/写器的无线电路12和天线单元13的配置的第三实例的视图。如图8中所示，天线单元13具有在一个由环形线圈构成的发送和接收天线133所共享的天线。无线电路12具有“n”个电容器C1，C2，...，Cn以及“n”个开关电路SW1，SW2，...，SWn。电容器C1，C2，...，Cn可以是可变容量电容器也可以是固定容量电容器。

电容器C1连接至天线133的一端，开关电路SW1连接至天线133的另一端。开关电路SW1基于来自控制单元11的SW1控制信号切换电路的开和关。由此，控制单元11将电容器C1连接至天线133的天线端或者将电容器C1从天线133的天线端断开。

电容器C2连接至天线133的一端，开关电路SW2连接至天线133的另一端。开关电路SW1基于来自控制单元11的SW2控制信号切换电路的开和关。由此，控制单元11将电容器C2连接至天线133的天线端或者将电容器C2从天线133的天线端断开。

类似地，电容器Cn连接至天线133的一端，开关电路SWn连接至天线133的另一端。开关电路SWn基于来自控制单元11的SWn控制信号切换电路的开和关。由此，控制单元11将电容器Cn连接至天线133的天线端或者将电容器Cn从天线133的天线端断开。

例如，控制单元11输出(ON)SW1控制信号和SWn控制信号以停止(OFF)SW2控制信号。从而，电容器C1、Cn被连接至天线133的天线端，电容器C1、Cn决定天线133的环形线圈的谐振频率。

例如，在从发送数据的发送开始到发送结束的期间内，控制单元11输出(ON)SW1控制信号，SW2控制信号，...，SWn控制信号中的多个控制信号。在从接收数据的接收等待到接收结束的期间内，控制单元11停止(OFF)SW1控制信号，SW2控制信号，...，SWn控制信号的所有输出。从而，控制单元11可以切换至谐振天线，以在发送中与IC卡2谐振，并切换至非谐振天线，以在接收中与IC卡2不发生谐振。即使在接收中，根据SW1控制信号，SW2控制信号，...，SWn控制信号的输出(ON)和停止(OFF)的组合，控制单元11也可以切换至谐振天线。

图9是用于解释图8中所示的读/写器的多个SW的切换控制的实例的流程图。

读/写器1(控制单元11)分别设置SW1控制信号，SW2控制信号，...，SWn控制信号的每个控制信号的输出为初始值(ST1)。从而，天线133的谐振频率被控制为一个平均谐振频率(可能不是一个严格的平均值，可能是一个以具有最高使用率的IC卡的谐振频率谐振的频率，简言之，可以是初始预定的值)，被调谐和谐振于多种由读/写器1定为目标IC卡的每个谐振频率。接下来，读/写器1发送一个轮询命令给IC卡2，以获得IC卡2的唯一号码(ST2)。

当读/写器1从IC卡2接收到轮询命令的响应(是，在ST3)时，读/写器1检测包括在接收数据中的IC卡2的唯一号码(ST5)，基于这个IC卡2的唯一号码确定IC卡2的类型等(ST6)。当从IC卡2没有接收到轮询命令的响应(否，在ST3)并且超时(是，在ST4)时，读/写器1再次向IC卡2发送轮询命令(ST2)。

读/写器1(或主机设备3)存储对每种IC卡2的最佳谐振频率的数据。也即，基于对IC卡2的类型的判断结果，读/写器1可以读出对该IC卡2的谐振频率的最佳数据。读/写器1控制SW1控制信号-SWn控制信号的输出(ON/OFF控制)(即使单个SW的ON，以及即使多个SW的组合的ON处于可能的范围)，并设置天线133的环形线圈的谐振频率为对该IC卡2的最佳谐振频率(ST7)。

谐振频率的设置对发送和接收可以相同也可以不同。在对发送和接收彼此相同地设置谐振频率的情况下，不需要再次设置，直到与IC卡2的通信结束。在对发送和接收彼此不同地设置谐振频率的情况下，控制单元11在每个发送和接收期间重新设置，直到与IC卡2的通信结束。

读/写器1设置天线133的环形线圈的谐振频率为对IC卡2的发送最佳的谐振频率(ST7)，然后，发送该命令给IC卡2(ST8)。在向IC卡2发送完命令后，读/写器1设置天线133的环形线圈的谐振频率为谐振频率或对IC卡2的接收最佳值(ST9)。当从IC卡2接收到一个信号(是，在ST10)，读/写器1处理接收信号(ST12)。读/写器1重复上面的设置，直到与IC卡2的通信结束，并且当通信要结束(是，ST13)时，准备处理下一个IC卡(ST14)。换句话说，读/写器1(控制单元11)分别设置SW1控制信号，和SW2，...，SWn控制信号为初始值。

接下来，将参考图10-图13描述由强耦合引起的无法通信区域出现的问题，以及无法通信区域的消除(本发明的效果)。图10和图11是示出了可能由强耦合引起无法通信区域的读/写器的示意结构的视图。图12是示出了由强耦合引起的无法通信区域的视图。图13是用于解释无法通信区域的消除(本发明的效果)的视图。

如图10中所示，读/写器具有收发共享的单环路天线。这种收发共享环路天线的谐振频率由连接至该环路天线的电容容量唯一地确定。

如图11所示，读/写器具有分别用于发送和接收的两个环路天线。这种用于发送的环路天线的谐振频率由连接至该用于发送的环路天线的电容决定。用于接收的环路天线的谐振频率由连接至该用于接收的环路天线的电容器的电容决定。

图10和图11中所示读/写器可以在窄带范围(范围为几十kHz)内，与固定用于IC卡、不同于在IC卡一侧的谐振频率的天线谐振频率相兼容，并且可以获得某种程度上很好的通信特性。但是，在IC卡在天线谐振频率上有很大不同(几百kHz-几MHz)的情况下，由于读/写器端的天线谐振频率是固定的，即使通过调节它的天线电路常数、谐振频率等以使得为具有谐振频率fa的IC卡(a)达到很好的特性，读/写器不能获得对具有不同谐振频率fb的IC卡(b)很好的特性(良好的通信特性)。相反，在读/写器端为IC卡(b)调节的情况下，因为IC卡(a)的通信质量恶化，读/写器很难设置两个IC卡达到获得良好特性的状态。

上述问题的原因来自于这个事实：由于使用于接收和发送的两个环路天线成为具有谐振频率的环路天线，具有彼此不同的谐振频率的卡天线引起了读/写器环路天线的互感，而引起强耦合，产生了一个区域，在此区域中来自IC卡的接收信号被抑制，并达到一个不可能解调对其进行的电压水平。结果，在通信区域中产生了一个无法通信区域(参考图12)，读/写器的通信性能被恶化。

如图13中所示，通过设置接收天线132的环形线圈的谐振频率f2的值为不小于本发明的读/写器2的发送天线131的环形线圈的谐振频率f1的值的10倍，或者通过设置在天线133的信号接收过程中环形线圈的谐振频率f2的值为不低于在读写器2的收发共享天线133的信号接收过程中环形线圈的谐振频率f1的值的10倍，无法通信区域可以被从通信区域辐射(推出去)。

下面，将描述在本发明的第一至第三实例中的读/写器带来的作用和效果。

彼此谐振的线圈的近似性引起了耦合，成为强耦合增加了阻抗，使得来自IC卡的接收信号的接收电压水平接近零伏。产生了在其中读/写器不能解调接收信号、或者接收精度被恶化的区域，即使IC卡存在于读/写器的天线的通信区域内(参考图12)。

因此，通过独立地分别安装用于接收和发送的环路天线，可以防止强耦合从用于接收的环路天线和彼此没有谐振频率的IC的天线之间生成。

结果，在强耦合出现时增加阻抗的情况很少出现，读/写器可以避免来自IC卡的接收信号的电平达到接收信号不能被解调的程度。另外，接收信号不能被解调或者接收精度被恶化的现象(无效现象)很少出现，产生接收信号不能解调的无法通信区域不再出现，读/写器可以获得良好的通信特性。

当有多种其天线谐振频率有很大不同的IC卡时，如果读/写器使用用于接收的谐振天线，则通过使用设置的谐振频率，很难保证对所有IC卡都有很好的通信特性。考虑读/写器不出现与某些种IC卡的强耦合，但出现与其余几种IC卡的强耦合。

那么，通过在读/写器端使用非谐振天线作为接收天线，配置一个天线单元以不引起与任何IC卡的强耦合。

结果，如上所述，读/写器可以获得通信特性，借此接收信号的电平则不是不适合其解调的电平，并且不会引起无法通信区域，可以获得对多个在天线谐振频率上有很大不同的IC卡的很好的通信特性。

相反，在使用共享天线而切换它用于发送和接收的情况下，在发送和接收时通过使用开关元件来切换它，读/写器可以切换共享天线为发送中的谐振天线，或者接收中的非谐振天线。通过提供单个共享天线，读/写器可以获得与上述类似的效果。

如图8所示，通过使用多个开关元件，除了如上所述将发送切换为谐振、将接收切换为非谐振外，还可以将天线切换为一个具有多个用于发送和接收的谐振频率的天线。此外，还可以为特定IC卡使用用于谐振频率最佳化的天线集。

读/写器使用在收发中共享的天线，包括除了上述开关外的多个开关，以提前判断对每个IC卡的开关的最佳组合，然后，在IC开始通信时设置最佳组合。从而，读/写器可以获得依照每个IC卡的最佳通信特性。

图14是示出了与本发明的第四实例相关的读/写器(非接触式IC卡读/写器)的示意结构的方框图。如图14中所述，读/写器具有一个读/写器控制单元1a、一个连接单元2a和一个天线单元3a。

读/写器控制单元1a具有一个11a、一个发送电路12a、一个接收电路13a、一个相位控制电路14a、发送信号线15a、接收信号线16a和一个连接器17a。接收电路13a具有一个整流电路131a、一个低通滤波器电路132a、一个接收信号放大电路133a、和一个数字化电路134a。相位控制电路14a具有位于接收信号线16a和接地电路141a、142a之间的电容器C1a和C2a，并具有位于接收信号线16a之间的电容器C3a。

连接单元2a具有连接器21a、22a，发送信号线23a和接收信号线24a。

天线单元3a具有一个环路天线31a、一个电容C0a和一个连接器32a。天线单元3a是一个通过电容器C0a被调谐至大约13.56MHz频率的电路。

读/写器控制单元1a和天线单元3a通过连接单元2a被连接至四端电缆。换句话说，发送信号线15a通过读/写器控制单元1a的连接器17a(发送信号输出线电路)，连接单元2a的连接器21a，连接单元2a的连接器22a，天线单元3a的连接器32a，被连接至环路天线31a的相对端部。读/写器的两端接收信号线16a通过读/写器控制单元1a的连接器17a(发送信号输出线电路)，连接单元2a的连接器21a，连接单元2a的连接器22a，天线单元3a的连接器32a，从环路天线的相对端部用分支相连。

放置在其它位置时，读/写器控制单元1a被配置以将发送信号线和接收信号线分隔开。仅通过接收电路端，通过调节电容器C1a、C2a和C3a的值，读/写器可以改变(控制)接收信号的相位。

上面的读/写器的操作将在下面描述。

读/写器控制单元1a和天线单元3a通过四端电缆彼此相连，天线单元3a的环路天线31a是一个利用电容器C0a具有谐振频率f1的谐振电路。读/写器与多种具有不同目标谐振频率的IC卡(无线通信媒介)通信。与这些无线通信媒介的谐振频率调谐并谐振的谐振频率是上面的谐振频率f1。

具有电容器C1a、C2a和C3a的相位控制电路14a具有远离的谐振频率f2(例如谐振频率f2距离13.56MHz的谐振频率f1不少于几百MHz)，并不影响天线的调谐频率(谐振频率f1)。

本发明的读/写器并不仅限于图14中所示的结构，而可以被如图15所示配置。图15是示出了与本发明的无线通信设备的第五实例相关的读/写器的示意结构的方框图。换句话说，如图15中所示，读/写器可以被配置以将接收信号线16a从读/写器控制单元1a的发送信号线15a中分支出来。

下面将描述由强耦合引起的无法通信区域的问题以及作为本发明的效果的无法通信区域的消除。图16是示出了可能在通信区域内引起无法通信区域的读/写器的示意结构的视图。

如图16中所示，假定读/写器提供有一个收发共享的单环路天线。这种在收发中共享的环路天线的谐振频率由连接至该环路天线的电容器的容量唯一地确定。环路天线和读/写器控制单元通过两端电缆彼此相连。读/写器控制单元的接收电路具有高阻抗，以使它以一种从发送电路端来看它好像没有连接至发送电路的方式被配置。但是，配置它以通过从接收电路端看，使来自发送电路的信号(包括噪声等)是可见的。

图16中所示读/写器可以在窄带范围(范围为几十kHz)内，与固定用于IC卡、不同于在IC卡端的谐振频率的天线谐振频率相兼容，并且可以获得良好的通信特性。但是，即使通过调节其天线电路常数、谐振频率等以使得为具有谐振频率fa的IC卡(a)达到很好的特性，读/写器不能获得对具有不同谐振频率fb的IC卡(b)很好的特性(良好的通信特性)。相反，在读/写器端为IC卡(b)调节的情况下，因为IC卡(a)的通信质量恶化，读/写器很难设置两个IC卡达到获得良好特性的状态。

图13上部的波形(a)-(g)是示出了在图16的实例中所示的读/写器的“A”点的接收信号的相位变化的视图。如图13上部所示，在收发共享天线及IC卡的通信区域内产生了一个相位反转点。也即，在通信区域内引起了一个接收信号不能被解调的无法通信区域(参考图12)。结果，图16中所示的读/写器在某些条件下不能获得良好的通信特性。

在图13上部的波形(a)-(g)中，波形(a)和(g)是理想的接收波形。波形(a)和(g)能够保证与门限电平相比确定出“1”和“0”。换句话说，波形(a)和(g)是能够通过数字化电路及通过控制单元的解调被转换成“1”和“0”信号的波形。

波形(d)表示相位反转点，信号幅度变为接近于0V的状态。该状态是出现在读/写器的收发共享天线与IC卡的天线互相接近到一定程度而引起电磁感应情况下的一种现象。当在通信区域内产生波形(d)时，在波形(d)的生成点处接收信号不能被精确解调。也即，图16中的读/写器很可能在通信区域内产生波形(d)，而不能在波形(d)的生成点(无法通信区域)处获得良好的通信特性。

图13下部的波形(a)-(g)是示出了图14中所示读/写器的A点处的接收信号的相位变化的视图。通过调节图14中所示读/写器的电容器C1、C2和C3的值，读/写器可以改变(控制)通过环路天线31a从IC卡接收的信号的波形。从而读/写器可以将相位反转点(无法通信区域)从通信区域中排除，以在通信区域内实现稳定的通信。换句话说，读/写器可以从读/写器的通信区域内消除无法通信区域，结果，显示出了很好的通信特性。

下面，将在总体上描述与本发明的第四和第五实例相关的读/写器的作用和效果。

本发明的第四实例的读/写器被配置以使发送信号线和接收信号线彼此独立，并使发送电路和接收电路分离。此外，电容器C1a、C2a和C3a被插入到接收信号线和接地电路之间以及接收信号线之间。从而，通过这些电容器C1a、C2a和C3a的调节，读/写器可以调节接收电路本身的通信特性。

与本发明的第四和第五实例相关的每个读/写器对进入接收电路的接收信号的相位进行移位，并对通信区域外的相位反转点(无法通信区域)进行移位，而可以建立不包括无法通信区域的通信区域。

通过插入电容器C1a、C2a和C3a，读/写器可以调节收发共享天线间的匹配，并且接收电路可以通过降低接收端的阻抗来防止接收线电缆成为天线，并可以获得对由电缆辐射的噪声的抑制效果。

其它的优点和修改对本领域的技术人员是很容易了解的。因此，本发明在它的更宽方面并不仅限于本文中示出的和描述的特定的细节及各个实施例。因此，在不脱离如附属权利要求及它们的等价物所限定的本发明的一般构思主旨或范围的情况下，可以进行各种修改。

Claims (6)

1.一种能够与多种具有不同谐振频率的无线通信媒介进行通信的无线通信设备，包括：

一个调制电路(1a、121a)，用于对发送数据进行调制；

一个输出线电路(2a、23a)，用于输出由调制电路调制的输出信号；

一个发送/接收天线(3a、31a)，用于从输出线电路向无线通信媒介发送信号，以及从无线通信媒介接收信号；

一个输入线电路(2a、24a)，用于从发送/接收天线输入信号；

一个相位控制电路(14a)，用于控制来自输入线电路的信号的相位；

一个解调电路(13a)，用于对来自相位控制电路的输出进行解调，

其中相位控制电路将它自身的谐振频率控制为第二谐振频率，该频率与调谐和谐振于无线通信媒介的谐振频率的发送/接收天线的第一谐振频率不同，它不谐振于无线通信媒介的谐振频率。

2.如权利要求1所述的无线通信设备，其中相位控制电路包括被放置在输入线电路和解调电路之间的电容器(C1a、C2a、C3a)。

3.如权利要求1所述的无线通信设备，其中相位控制电路包括被放置在输入线电路和解调电路之间的一个电容器(C3a)，及被放置在输入线电路和接地电路之间的电容器(C1a、C2a)。

4.如权利要求1所述的无线通信设备，其中输出线电路和输入线电路包括连接单元(21a、22a)，发送/接收天线可以自由地与之分离。

5.一种用于向IC卡发送数据并从IC卡接收数据的非接触式IC卡读/写设备，包括：

一个发送电路(12a)，用于对发向IC卡的数据进行调制；

一个天线单元(3a)，其具有一个第一谐振频率，在指定的和该IC卡通信的范围内，被调谐到IC卡的谐振频率，以从发送电路发送输出；

一个相位控制电路(14a)，用于输入通过天线单元从IC卡接收的接收信号，以执行相位控制，使得在具有该IC卡的指定通信范围内不与IC卡的谐振频率谐振；

一个接收电路(13a)，用于将来自相位控制电路的输出解调为接收数据；

一个控制单元(11a)，用于通过发送电路和接收电路向IC卡发送数据并从IC卡接收数据，以执行对指定数据的处理。

6.如权利要求5所述的非接触式IC卡读/写设备，还包括：一个连接单元(2a)，用于自由地分离天线单元、发送电路和相位控制电路。

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