CN101282106A - 电子电路、调制方法、信息处理装置以及信息处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电子电路、调制方法、信息处理装置以及信息处理方法。整形波应用部分输入对应于从发射数据输出部分输出的发射数据的第一脉冲信号，并将对应于第二脉冲信号的信号波加到调制和放大部分，从而整形第一脉冲信号的波形。加到调制和放大部分的晶体管的基极的脉冲信号被幅度调制为调幅波，其中根据对应于加到其发射极的第二脉冲信号的信号波增强幅度调制部分。通过其集电极将调幅波加到含有谐振电路的天线部分，并作为电磁波从天线部分发射出去。

Description

电子电路、调制方法、信息处理装置以及信息处理方法

本申请是申请日为2003年10月16日、申请号为200310101275.6、发明名称为“电子电路、调制方法、信息处理装置以及信息处理方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电子电路、调制方法、信息处理装置以及信息处理方法。更具体的，本发明涉及电子电路，其中当采用调幅方式通过含有谐振电路的天线传输数据时，减少在接收端通信故障发生的次数，本发明还涉及其调制方法，涉及其信息处理装置以及其信息处理方法。

背景技术

采用非接触通信技术的IC(集成电路)卡系统由便携IC卡及且通常被称作读卡器/写入器的装置(下文中称作“R/W装置”)构成。R/W装置采用非接触方式读出存储在IC卡中的信息并能够采用非接触方式使预定的信息存储到IC卡中(例如，参考对应于美国专利No.6,126,077的日本待审专利申请公开No.10-13312)。

更具体的，IC卡系统是能够以非接触方式读出和写入信息的非常方便的系统，并且，例如，在最近几年中，已经用作以通勤者通行证和识别卡为代表的常规磁卡系统的替代系统。

至今，在IC卡系统的R/W装置中的发射部分(发射部分由天线和在调制器-解调器中用于传送数字数据的部分构成)的构成，例如，如图1所示。在下面，通过假设发射部分为单个器件而将发射部分称作“发射器件”。

更具体的，如图1所示，发射器件1具有输出预定频率(例如，13.56MHz)的载波21的载波输出部分11，输出预定频率(例如，212kHz)的对应于要发射的数字数据(下文中称作“发射数据”)的信号波(矩形波)22的发射数据输出部分12，通过根据信号波形22改变并放大载波21的幅度而产生调幅波23并输出调幅波23的调制和放大部分13，以及具有由线圈La和电容器Ca构成的谐振电路，用于根据调幅波23输出电磁波24的天线部分14(例如，发送电磁波24到IC卡(未示出))。

当从天线部分14看时，调制和放大部分13还作为天线部分14的驱动部分(驱动)，如稍后所述。因此，在下文中，调制和放大部分13也被称作“天线驱动部分13”。

更具体的，例如，发射器件1的结构如图2所示。

即，调制和放大部分13由用于调制和放大的晶体管TR1和晶体管TR2、开关SW、作为晶体管TR1和晶体管TR2的发射极负载的电阻R1和电阻R2、线圈L1、线圈L2、电容器C1以及变压器Tr的初级侧构成。

载波输出部分11连接到晶体管TR1和晶体管TR2的基极。但是，输入到晶体管TR1的基极的载波21的反相信号输入到晶体管TR2的基极。

电阻R1的一端连接到晶体管TR1和晶体管TR2的发射极，另一端接地，电阻R2的一端也连接到晶体管TR1和晶体管TR2的发射极，另一端连接到开关SW。一端连接到电阻R2的开关SW的另一端接地。开关SW根据从发射数据输出部分12输入的脉冲信号22的变化进行开关操作。

线圈L1的一端连接到晶体管TR1的集电极，另一端连接到电压Vcc1，由电容器C1和变压器Tr的初级侧线圈构成的谐振电路也连接到晶体管TR1的集电极。以同样的方式，线圈L2的一端连接到晶体管TR2的集电极，另一端连接到电压Vcc1，由电容器C1和变压器Tr的初级侧线圈构成的谐振电路也连接到晶体管TR2的集电极。

天线部分14设计为闭合电路，其中变压器Tr的次级侧线圈La、电阻Ra和电容器Ca并联连接。即，天线部分14以如下方式工作，线圈La作为回路天线，并作为由线圈La、电阻Ra和电容器Ca构成的LCR谐振电路工作。

接下来，介绍图2的发射器件的工作。

来自载波输出部分11的13.56MHz的载波21始终加在晶体管TR1和晶体管TR2的基极。

在该状态下，当对应于发射数据的212KHz的脉冲信号从发射数据输出部分12输出时，开关SW根据脉冲信号22的变化进行开关操作。即，当开关SW处于导通状态时，由于电阻R2连接到电路中，晶体管TR1和晶体管TR2的发射极负载变为电阻R1和电阻R2的电阻值的组合。相反，当开关SW处于断开状态时，由于电阻R2与电路分离，晶体管TR1和晶体管TR2的发射极负载变为电阻R1的电阻值。

如此，晶体管TR1和晶体管TR2的发射极负载根据从发射数据输出部分12输入的脉冲信号22(发射数据)而变化。然后，作为晶体管TR1和晶体管TR2的发射极负载变化的结果，发射极电流相应变化，并且集电极电压Vc的幅度也在两个电平之间变化。即，集电极电压Vc对应于调幅波23。

从天线部分14的线圈La输出的电磁波24的幅度也根据集电极电压Vc的幅度的变化(调幅波23)而改变。

换句话说，输入到晶体管TR1和晶体管TR2的基极的载波21根据具有两个电平，即，低电平和高电平，的脉冲信号22(通过对应于脉冲信号22的变化的晶体管TR1和晶体管TR2的发射极电流的变化)被调幅和放大，形成具有两级幅度的调幅波23，即，第一级对应于脉冲信号22的高电平，第二级对应于脉冲信号22的低电平。通过晶体管TR1和晶体管TR2的基电极将调幅波23加到天线部分14。天线部分14根据所加的调幅波23输出电磁波24，即，电磁波24具有对应于第一和第二级的两个幅度级。

但是，当根据上述操作从图2的发射器件1的天线部分14发射的电磁波24(对应于叠加到载波21上的脉冲信号22的数字数据)被具有用于限制输入的限幅器的IC卡接收并解调时，在限幅器的工作范围内解调的数据是失真的，结果，出现了经常发生通信故障的问题。

发明内容

本发明是针对上述情况作出的。本发明的一个目的是在采用调幅方式通过含有谐振电路的天线传输数字数据情况下，减少在接收端通信故障发生的次数。

根据本发明，提出一种用于对通过包含谐振电路的天线发射的数字数据进行幅度调制的电子电路，所述电子电路包括：调制电路，用于根据加到该调制电路的信号波对加到该调制电路的载波进行幅度调制，形成调幅波，并将该调幅波输出到所述天线；以及输入对应于所述数字数据的矩形波形的第一脉冲信号的信号波产生电路，用于对应于经过波形整形的第二脉冲信号产生所述信号波，从而使得：在所述第一输入脉冲信号的每个脉冲的上升时间的电平比所述第一信号稳态时的高电平还高，而在所述第一输入脉冲信号的每个脉冲的下降时间的电平比所述第一信号稳态时的低电平还低，该信号波产生电路并用于将产生的所述信号波加到所述调制电路。

为了实现上述目的，在一个方面，本发明提供第一电子电路，用于对通过含有谐振电路的天线发射的数字数据调幅，电子电路包括：具有第一晶体管的调制电路，用于根据加到第一晶体管的发射极的信号波对加到第一晶体管的基极的载波进行幅度调制，形成调幅波，并通过第一晶体管的集电极将调幅波加到天线上；以及以对应于数字数据的矩形波形输入第一脉冲信号的信号波产生电路，用于产生对应于经过波形整形的第二脉冲信号的信号波，从而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的上升时间的电平比第一信号稳态时的高电平还高，而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的下降时间的电平比第一脉冲信号稳态时的低电平还低，并将产生的信号波加到第一晶体管的发射极。

信号波产生电路包括作为第一晶体管的发射极负载的负载电路；根据第一脉冲信号改变负载电路的发射极负载的负载改变电路；以及提取第一脉冲信号的高频分量的提取电路。由此，通过将提取电路提取出的第一脉冲信号的高频分量加到负载电路可以产生对应于第二脉冲信号的信号波。

提取电路可以是微分电路。

信号波产生电路还可以包括连接到提取电路的输入端的缓冲器。

负载改变电路包括作为根据加到其基极的第一脉冲信号通断的开关的第二晶体管，可以当第二晶体管关断时将作为发射极负载的一部分的预定元件从负载电路断开，并且当第二晶体管导通时将断开的元件连接到负载电路，从而改变发射机负载。信号波产生电路还包括连接到提取电路的输入端的反相器电路。

反相器电路可以由作为开关的第三晶体管和电阻构成。

反相器电路包括作为第三晶体管的一组NPN型晶体管和PNP型晶体管。

反相器电路还可以包括连接到每个NPN型晶体管和PNP型晶体管的基极和集电极之间的肖特基二极管。

可以有多个第一晶体管，并且不同于形成负载电路的电阻的发射极电阻可以连接到多个第一晶体管中的一个或多个第一预定晶体管的发射极。信号波产生电路可以将对应于整形的第一脉冲信号波形的第二脉冲信号的信号波加到多个第一晶体管中除了发射极连接到发射极电阻上的某些晶体管之外的第一晶体管的发射极。

在另一方面，本发明提供使用对通过含有谐振电路的天线发射的数字数据进行幅度调制的具有晶体管的调制电路的第一调制方法，用于根据加到晶体管的发射极的信号波对加到晶体管基极的载波进行幅度调制，形成调幅波，并通过晶体管的集电极将调幅波加到天线上，调制方法包括以下步骤：输入对应于数字数据的矩形波形的第一脉冲信号；产生对应于经过波形整形的第二脉冲信号的信号波，从而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的上升时间的电平比第一脉冲信号稳态时的高电平还高，而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的下降时间的电平比第一脉冲信号稳态时的低电平还低；并将产生的信号波加到晶体管的发射极。

在本发明的第一电子电路和第一调制方法中，对应于数字数据的矩形波形的第一脉冲信号为输入。然后，产生对应于经过波形整形的第二脉冲信号的信号波，从而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的上升时间的电平比第一脉冲信号稳态时的高电平还高，而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的下降时间的电平比第一脉冲信号稳态时的低电平还低。当产生的信号波加到晶体管的发射极时，根据对应于加到晶体管的发射极的第二脉冲信号的信号波对加到晶体管基极的载波进行幅度调制，形成调幅波。通过晶体管的集电极将调幅波加到含有谐振电路的天线上，基于所加调幅波的电磁波从天线发射出去。

本发明的第一电子电路可以作为单个器件或作为信息处理装置的一部分。即，例如，第一电子电路可以用作发送和接收数字数据的信息处理装置的发射部分，并且第一电子电路可以用作能够进行有线和无线通信的信息处理装置的无线发射部分。

在另一方面，本发明提供第二电子电路，用来幅度调制通过含有谐振电路的天线发射的数字数据，电子电路包括：具有场效应晶体管的调制电路，用于根据加到场效应晶体管的源极的信号波对加到场效应晶体管的栅极的载波进行幅度调制，形成调幅波，并通过场效应晶体管的漏极将调幅波加到天线上；以及以对应于数字数据的矩形波形输入第一脉冲信号的信号波产生电路，用于产生对应于经过波形整形的第二脉冲信号的信号波，从而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的上升时间的电平比第一脉冲信号稳态时的高电平还高，而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的下降时间的电平比第一脉冲信号稳态时的低电平还低，并将产生的信号波加到场效应晶体管的源极。

在另一方面，本发明提供使用对通过含有谐振电路的天线发射的数字数据进行幅度调制的具有场效应晶体管的调制电路的第二调制方法，用于根据加到场效应晶体管的源极的信号波对加到场效应晶体管栅极的载波进行幅度调制，形成调幅波，并通过场效应晶体管的漏极将调幅波加到天线上，调制方法包括以下步骤：输入对应于数字数据的矩形波形的第一脉冲信号；产生对应于经过波形整形的第二脉冲信号的信号波，从而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的上升时间的电平比第一脉冲信号稳态时的高电平还高，而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的下降时间的电平比第一脉冲信号稳态时的低电平还低；并将产生的信号波加到场效应晶体管的源极。

在本发明的第二电子电路和第二调制方法中，对应于数字数据的矩形波形的第一脉冲信号为输入。然后，产生对应于经过波形整形的第二脉冲信号的信号波，从而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的上升时间的电平比第一信号稳态时的高电平还高，而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的下降时间的电平比第一信号稳态时的低电平还低。当产生的信号波加到场效应晶体管的源极时，根据对应于加到场效应晶体管的源极的第二脉冲信号的信号波对加到场效应晶体管栅极的载波进行幅度调制，形成调幅波。通过场效应晶体管的漏极将调幅波加到含有谐振电路的天线上，基于所加调幅波的电磁波从天线发射出去。

本发明的第二电子电路可以作为单个器件或作为信息处理装置的一部分。即，例如，第二电子电路可以用作发送和接收数字数据的信息处理装置的发射部分，并且第二电子电路可以用作能够进行有线和无线通信的信息处理装置的无线发射部分。

在另一方面，本发明提供幅度调制第一数字信息并发送信息的信息处理装置，信息处理装置包括：具有晶体管的调制装置，用于根据加到晶体管的发射极的对应于第一信息的信号波对加到晶体管基极的载波进行幅度调制，形成调幅波，并通过晶体管的集电极输出调幅波；输出加到晶体管基极的载波的第一输出装置；输出对应于第一信息的矩形波形的第一脉冲信号的第二输出装置；用于产生对应于经过波形整形的第二脉冲信号的信号波的信号波产生装置，从而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的上升时间的电平比第一脉冲信号稳态时的高电平还高，而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的下降时间的电平比第一脉冲信号稳态时的低电平还低，并将产生的信号波加到第一晶体管的发射极；以及具有谐振电路的天线装置，用于将基于从调制装置输出的调幅波的电磁波发射到另一个信息处理装置。

信息处理装置还可包括检测从其它信息处理装置发射出的并被天线装置接收到的对应于第二数字信息的波形的变化分量的检测装置；以及根据由检测装置检测到的波形的变化分量解调出对应于第二数字信息的信号的解调装置。

其它信息处理装置可以是能够进行非接触通信的IC卡，并且信息处理装置可以是通过天线装置与IC卡进行非接触通信从而将第一信息写入IC卡和从IC卡读出第二信息的读卡器/写入器装置。

在另一方面，本发明提供用于信息处理装置的信息处理方法，信息处理装置包括：具有晶体管的调制电路，调制电路用于根据加在晶体管的发射极的对应于要发射的数字信息的信号波对加在晶体管基极的载波进行幅度调制，形成调幅波，并通过晶体管的集电极输出调幅波；以及具有谐振电路的天线，用于将基于从调制电路输出的调幅波的电磁波发射到另一个信息处理装置，信息处理方法包括以下步骤：输出加到晶体管基极的载波；输出对应于数字信息的矩形波形的第一脉冲信号；产生对应于经过波形整形的第二脉冲信号的信号波的信号波产生装置，从而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的上升时间的电平比第一脉冲信号稳态时的高电平还高，而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的下降时间的电平比第一脉冲信号稳态时的低电平还低；并将产生的信号波加到第一晶体管的发射极。

在本发明的信息处理装置和信息处理方法中，对应于数字数据的矩形波形的第一脉冲信号为输入。然后，产生对应于经过波形整形的第二脉冲信号的信号波，从而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的上升时间的电平比第一脉冲信号稳态时的高电平还高，而在第一输入脉冲信号的每个脉冲的下降时间的电平比第一信号稳态时的低电平还低。当产生的信号波加到晶体管的发射极时，根据对应于加到晶体管的发射极的第二脉冲信号的信号波对加到晶体管基极的载波进行幅度调制，形成调幅波。通过晶体管的集电极将调幅波加到含有谐振电路的天线上，基于所加调幅波的电磁波从天线发射出去。

信息处理装置可以是仅发射数字数据的装置或者能够发射和接收数字数据的装置。可以被本发明的信息处理装置发射和接收的数据可以仅是数字的或者是模拟和数字的。此外，本发明的信息处理装置可以是仅能进行无线通信的装置或者是能够进行有线和无线通信的装置。

如上所述，根据本发明，可以调幅要通过含有谐振电路的天线发射的数字数据。具体的，可以采用使接收端的通信故障发生的次数降低的方式调幅数字数据。

此外，根据本发明，可以采用幅度调制通过含有谐振电路的天线发射数字数据。具体的，可以实现能够使接收端的通信故障发生的次数降低的通信。

附图说明

图1示出了常规发射装置的结构的例子的框图；

图2示出了图1的常规发射装置的结构的特殊例子的框图；

图3是图2的发射装置的集电极电压(调幅波)的测量图；

图4是从图2的发射装置的天线部分输出的磁通量(电磁波)的测量图；

图5示出了当接收端解调从图2的发射装置发出的数字数据时波形的例子；

图6示出了采用本发明的发射装置的结构的例子的框图；

图7示出了图6的发射装置的整形波应用部分的结构的详细例子的框图；

图8示出了图6的发射装置的结构的特殊例子的电路图；

图9示出了图6的发射装置的结构的另一个特殊例子的电路图；

图10示出了图9的发射装置的反相器的结构的特殊例子的电路图；

图11示出了图9的发射装置的反相器的结构的另一个特殊例子的电路图；

图12示出了图9的发射装置的反相器的结构的另一个特殊例子的电路图；

图13是图9的发射装置的集电极电压(调幅波)的测量图；

图14是从图9的发射装置的天线部分输出的磁通量(电磁波)的测量图；

图15示出了图6的发射装置的结构的另一个特殊例子的电路图；

图16示出了图6的发射装置的结构的另一个特殊例子的电路图；以及

图17示出了采用本发明的R/W装置的结构的例子的框图。

具体实施方式

本申请的申请人已经分析了上述常规问题产生的原因，并根据分析结果设计了本发明。因此，首先，将介绍分析结果，即，上述常规问题产生的原因。

通过使用图2的传统发射装置1，本申请的申请人测量了在从发射数据输出部分12实际输入脉冲信号22的情况下集电极电压Vc(调幅波23)和从天线部分14输出的磁通量(电磁波)24。在图3和4中示出了测量结果。即，图3示出了在图2的发射装置1中脉冲信号22和集电极电压Vc(调幅波23)的测量图，图4示出了脉冲信号22和从天线部分14输出的磁通量(电磁波)24。

如图3所示，驱动天线部分14的集电极电压Vc(调幅波23)跟随脉冲信号22。例如，如在变化部分23-1所示，在脉冲信号22的脉冲的上升时间(当从低电平变为高电平时)，集电极电压Vc(调幅波23)的幅度也立即随着该变化从低电平变为高电平。同样，如在变化部分23-2所示，在脉冲信号22的脉冲的下降时间(当从高电平变为低电平时)，集电极电压Vc(调幅波23)的幅度也立即随着该变化从低电平变为高电平。

但是，如图4所示，从天线部分14输出的磁通量(电磁波)24并没有立即随脉冲信号22而变化，而是相对于脉冲信号22的变化存在延迟。例如，如在变化部分24-1所示，在脉冲信号22的脉冲的上升时间，磁通量(电磁波)24并没有立即随其改变，并且磁通量(电磁波)24的幅度从低电平到高电平的变化变为一阶延迟方式的波形。同样，如在变化部分24-2所示，在脉冲信号22的脉冲的下降时间，磁通量(电磁波)24并没有立即随其改变，并且磁通量(电磁波)24的幅度从高电平到低电平的变化变为一阶延迟方式的波形。

当磁通量(电磁波)24从天线部分14发送出去之后，如图4所示，当由处于正常状态的接收装置(未示出)接收并检测该信号时，检测到图5所示的波形25。虽然未示出，但是检测到的波形25可以以更接近于对应于发射数据的脉冲信号22的形式被解调出来。

相反，当接收装置是，例如，如上所述的具有限制输入的限幅器，即处于限幅器工作状态的IC卡时(未示出)，检测到图5所示的波形26。如图5所示，当检测到的波形26高于比较器的预定电平(在图5中的波形26中所画的虚线)时，检测到的波形26达到高电平(下文中也称作“H”)，而当低于预定电平(下文中也称作“L”)时，检测到的波形26达到低电平，从而解调出图5所示的信号27。如图5所示，该解调出的信号27与原始信号(脉冲信号22)具有很大的不同，结果，出现通信故障。

在上述方式中，出现上述问题的原因在于从图2的天线部分14输出的磁通量(电磁波)24没有立即跟随对应于发射数据的脉冲信号22而变化，而是存在延迟。

下面介绍产生磁通量(电磁波)24延迟的机理。

当天线部分14的谐振电路处于谐振状态时，天线部分14以谐振电流的形式在其中储存能量(在下文中，该能量将称为“谐振能量”)，并且除非由天线驱动部分13提供能量，否则谐振能量将在有限的时间段内被消耗掉。

换句话说，天线驱动部分13通过为天线部分14提供预定的能量而驱动天线部分14(在下文中，该能量将称作“驱动能量”，以便与谐振能量相区别)。

天线部分14的天线的Q因数(品质因数)越高，消耗掉谐振能量所需的时间越长。

因此，如果从发射数据输出部分12输出的是预定电平的信号而不是脉冲信号22，则集电极电压Vc的幅度变为固定的，从而达到天线部分14的谐振电流的损耗与驱动能量彼此相等的稳定状态，谐振电流变成固定的，结果，输出的磁通量(电磁波)24的幅度也变为固定的。

相反，在上述方式中，由于从发射数据输出部分12输出的是脉冲信号22，所以集电极电压Vc(调幅波23)的幅度也是变化的。这里假设集电极电压Vc的幅度以随着脉冲信号22立即变化的方式变化。在这种情况下，例如，在脉冲信号22的脉冲的上升时间，集电极电压Vc的幅度从低电平变为高电平，驱动能量增加并大于谐振电路的损耗，谐振电流逐渐增加。随后，当增加的驱动能量和损耗达到彼此相等的稳定状态时，谐振电流变为稳定的。结果，磁通量(电磁波)24的幅度也在高于变化前的电平(低电平)的预定电平处(高电平)变为固定的。

但是，由于谐振能量是损耗的Q倍，所以需要固定的时间以达到稳定状态(增加的驱动能量与损耗彼此相等的状态)。结果，从天线部分14输出的磁通量(电磁波)24相对于对应于发射数据的脉冲信号22存在延迟。即，对于磁通量(电磁波)24的幅度从低电平到达高电平，要花费从脉冲信号22的脉冲的上升时间起固定的时间(延迟)。

由于相同的原因，对于磁通量(电磁波)24的幅度从高电平到达低电平，要花费从脉冲信号22的脉冲的下降时间起固定的时间(延迟)。

由此，作为用来消除磁通量(电磁波)24的这种延迟的技术，即，作为用来解决上述常规问题的技术，本申请的申请人发明了当对应于发射数据的信号是具有类似于脉冲信号22的变化的信号时，用来加强驱动能量的变化部分(这一部分对应于脉冲信号22的脉冲的上升和下降)的技术，并且还发明了根据该技术的如图6所示的发射装置。即，图6示出了采用本发明的发射装置的结构的例子。

在图6所示的发射装置51中，对应于常规发射装置(图1)的部件用相同的参考数字表示，并适当省略了对其的介绍。

如图6所示，当与常规发射装置1相比时，发射装置51还包括位于发射数据输出部分12与调制和放大部分(天线驱动部分)13之间的整形波应用部分61。

更具体的，如上所示，通常(在图1中)从发射数据输出部分12输出的对应于脉冲信号22本身的信号波加到调制和放大部分13，结果，从调制和放大部分13输出调幅波23。在这种情况下，如上所述，当对应于调幅波23的驱动能量加到天线部分14上时，在从天线部分14输出的磁通量(电磁波)24中出现延迟。

因此，在图6的发射装置51中，整形波应用部分61输入从发射数据输出部分12输出的对应于发射数据的矩形波形的第一脉冲信号22；产生对应于经过波形整形的第二脉冲信号71的信号波，从而在第一输入脉冲信号22的每个脉冲的上升时间的电平比第一脉冲信号22处于稳态时的高电平(H)还高，而在第一输入脉冲信号22的每个脉冲的下降时间的电平比第一脉冲信号22处于稳态时的低电平还低；并将产生的信号波加到调制和放大部分13。

结果，根据对应于第二脉冲信号71的信号波由调制和放大部分13幅度调制并放大从载波输出部分11输出的载波21，形成幅度变化部分加强的调幅波72(在图6中，省略了实际的调制波，只画出了幅度变化部分)，对应于调幅波72的驱动能量加到天线部分14。结果，从天线部分14输出幅度电平几乎立即随脉冲信号22变化的电磁波73(在图6中，省略了实际的调制波，只画出了幅度变化部分)。

在上述方式中，在图6中的发射装置51中，由于从天线部分14输出的电磁波73的变化变得更快，能够减少上述在接收端出现通信故障的次数。即，可以解决常规方法中存在的问题。

对于整形波应用部分61的结构没有特殊的限制，只要能够将对应于第二脉冲信号71的信号波加到调制和放大部分13，从而整形第一脉冲信号22的波形。在本例子中，整形波应用部分61，例如，具有图7中所示的结构。

更具体的，如图7所示，整形波应用部分61包括用于提取从发射数据输出部分12输出的第一脉冲信号22的高频分量91的高频分量提取部分81；以及用于输出对应于第二脉冲信号71的信号波的应用部分82，从而由高频分量提取部分81提取的第一脉冲信号22的高频分量91被加到从发射数据输出部分12输出的第一脉冲信号22上。

更具体的，可以如图8或9所示构成图6的发射装置51。在图8和9的发射装置51中，对应于图2中的常规发射装置1的部件用相同的参考数字表示，并适当省略其介绍。

在图8中，此外，当与图2的发射装置1比较时，在发射装置51中，在晶体管TR1和晶体管TR2的发射极与发射数据输出部分12之间连接有串联连接的电容器C2和缓冲器101的串联电路。

更具体的，在图8的例子中，整形波应用部分61由电容器C2、缓冲器101、作为发射极负载并且还用于常规的调制和放大部分13的电阻R1和电阻R2以及用于改变发射极负载的开关SW构成。

由电容器C2和发射极负载(由电阻R1和电阻R2形成的可变负载)形成的微分电路对应于图7的高频分量提取部分81。

提供缓冲器101是为了跟随的目的。即，当开关SW为，例如，晶体管时，由于作为脉冲信号22的信号源的发射数据输出部分12具有有限的输出阻抗，如果发射数据输出部分12直接连接到发射极负载，则会出现作为开关的晶体管的变化被延迟的问题。因此，在图8的例子中，为了解决该问题，在发射数据输出部分12和电容器C2之间提供缓冲器101。

对用于改变发射极负载的开关SW没有特殊的限制，并且可以使用例如NPN型晶体管。在这种情况下，如图9所示，电阻R1的一端连接到晶体管TR1和晶体管TR2的发射极，另一端接地，电阻R2的一端也连接到晶体管TR1和晶体管TR2的发射极，另一端连接到晶体管TRs的集电极。此外，发射数据输出部分12连接到晶体管TRs的基极，晶体管TRs的发射极接地。

但是，在用NPN型晶体管TRs作为开关的情况下，在加到晶体管TRs的基极的脉冲信号22达到高电平(H)的时刻(在脉冲的上升时间)，要求调制和放大部分13的晶体管TR1和晶体管TR2的电流增加。这对应于负脉冲分量加到晶体管TR1和晶体管TR2的发射极负载的情况。这可以通过使用反相器转换从发射数据输出部分12输出的脉冲信号22，并随后使信号通过高通滤波器实现。更具体的，如图9所示，可用反相器111代替图8的缓冲器101。

可以以各种方式实现反相器111，如图10到12所示。当然，反相器111可以采用与图10到12不同的方式构成。

在图10的例子中，反相器111由作为开关的晶体管TRi1、电阻Ri1、电阻Ri2和电阻Ri3形成。

电阻Ri1的一端连接到晶体管TRi1的基极，另一端连接到发射数据输出部分12，电阻Ri2的一端也连接到晶体管TRi1的基极，另一端接地。晶体管TRi1的发射极接地。形成微分电路的上述电容器C2的一端连接到晶体管TRi1的集电极(另一端连接到晶体管TR1和晶体管TR2的发射极，例如，如图9所示)，电阻Ri3的一端也连接到晶体管TRi1的集电极，另一端加有电压Vcc2。

如此，具有图10结构的反相器111具有结构简单的特点。另一方面，反相器111还存在问题，就是当晶体管TRi1处于导通状态时会消耗功率。因此，当需要解决该问题时，即，当要求反相器111不消耗电流时，可以，例如，如图11所示构成反相器111。即，在图11的例子中，反相器111由PNP型晶体管TRi2、NPN型晶体管TRi3和电阻Ri4到Ri7形成。

电阻Ri4的一端连接到晶体管TRi2的基极，另一端连接到发射数据输出部分12，电阻Ri5的一端也连接到晶体管TRi2的基极，另一端加有电压Vcc2。电压Vcc2加到晶体管TRi2的发射极。形成微分电路的上述电容器C2的一端连接到晶体管TRi2的集电极(另一端连接到晶体管TR1和晶体管TR2的发射极，例如，如图9所示)，晶体管TRi3的集电极也连接到晶体管TRi2的集电极。

换句话说，电容器C2的一端连接到晶体管TRi3的集电极，晶体管TRi2的集电极也连接到晶体管TRi3的集电极。

电阻Ri6的一端连接到晶体管TRi3的基极，另一端连接到发射数据输出部分12，电阻Ri7的一端也连接到晶体管TRi3的基极，另一端接地。晶体管TRi3的发射极接地。

此外，当要求反相器111的工作速度高时，例如，可以如图12所示构成反相器111。

即，在图12所示的例子中，与具有图11的结构的反相器111相比，在PNP型晶体管TRi2的基极和集电极之间连接肖特基二极管Di1，在NPN型晶体管TRi3的基极和集电极之间连接肖特基二极管Di2。

在上述方式中，由于如图12所示构成反相器111，当电压低于预定电压时，通过使电流流过肖特基二极管Di1，能够抑制晶体管TRi2的发射极电压相对于基极的下降。同样，当电压低于预定电压时，通过使电流流过肖特基二极管Di2，能够抑制晶体管TRi3的发射极电压相对于基极的下降。即，减小了晶体管TRi2和TRi3的存储时间，增加晶体管TRi2和TRi3的开关速度。

图10到12中所示的电压Vcc2可以是与图9的电压Vcc1来自相同的电源(未示出)，也可以是来自不同电源(未示出)的电压。

接下来，将介绍发射装置51的工作。可以采用上述各种方式实现发射装置51。除非有特殊说明，否则所给出的介绍是假设发射装置51是具有图9所示结构的发射装置。

此外，发射装置51的工作基本上与图2的常规发射装置1的工作相同。因此，在这里，适当省略在常规发射装置1中已经介绍的工作的介绍，并且在随后的介绍中，重点将放在对与常规发射装置1的工作不同的工作的介绍上。

更具体的，如图9所示，当从发射数据输出部分12输出第一脉冲信号22时，整形波应用部分61以与常规情况类似的方式根据第一脉冲信号22开关晶体管TRs，使得晶体管TR1和晶体管TR2的发射极负载改变(变为电阻R1的值或者电阻R1和电阻R2的电阻值的组合)，并且还将通过反相器111由包括电容器C2的微分电路提取的第一脉冲信号22的高频分量(图7的高频分量91)加到发射极负载。

整形波应用部分61这样工作：使对应于加到晶体管TR1和晶体管TR2的发射极的信号波的发射极电流对应于第二脉冲信号71变化，从而对第一脉冲信号22的波形整形。换句话说，整形波应用部分61将随第二脉冲信号71变化的发射极电流(信号波)加到晶体管TR1和晶体管TR2的发射极。

作为上述操作的结果，当第一脉冲信号22变化时(在每个脉冲的上升时间和下降时间)，晶体管TR1和晶体管TR2的发射极电流(信号波)立即发生极大的改变。结果，出现了变化幅度增强的集电极电压Vc(调幅波72)，如图13中变化部分72-1和变化部分72-2所示。然后，对应于产生的集电极电压Vc(调幅波72)的驱动能量加到天线部分14上，并从天线部分14输出图14所示的磁通量(电磁波)73。

相应地，图13示出了在从图9的发射装置51中的发射数据输出部分12输出第一脉冲信号22的情况下，实际输出的集电极电压Vc(调幅波72)的测量图。图14示出了在从图9的发射装置51中的发射数据输出部分12输出第一脉冲信号22的情况下，实际输出的磁通量(电磁波)73的测量图。

如图13所示，集电极电压Vc(调幅波72)的幅度以对应于经过波形整形的第二脉冲信号71(图6)的方式变化，从而在第一输入脉冲信号22的每个脉冲的上升时间的电平比第一脉冲信号22处于稳态时的高电平(H)还高，而在第一输入脉冲信号22的每个脉冲的下降时间的电平比第一脉冲信号22处于稳态时的低电平还低。即，如在变化部分72-1所示，在第一输入脉冲信号22的每个脉冲的上升时间的集电极电压Vc(调幅波72)的幅度比第一脉冲信号22处于稳态时的高电平还高。同样，如在变化部分72-2所示，在第一输入脉冲信号22的每个脉冲的下降时间的集电极电压Vc(调幅波72)的幅度比第一脉冲信号22处于稳态时的低电平还低。

结果，如图14所示，与上述图4的常规磁通量(电磁波)24相比，从天线部分14输出的磁通量(电磁波)73几乎立刻随着对应于发射数据的脉冲信号22而变化。例如，如在变化部分73-1所示，在第一输入脉冲信号22的每个脉冲的上升时间，磁通量(电磁波)73的幅度也几乎立刻随着所述上升从低电平到高电平变化。同样，如在变化部分73-2所示，在第一输入脉冲信号22的每个脉冲的下降时间，磁通量(电磁波)73的幅度也几乎立刻随着所述下降从高电平到低电平变化。

在上文中，虽然结合图8和9介绍了发射装置51，但是发射装置51并不限于图8或9中的例子的结构，并且可以采用各种方式实现，只要发射装置51能够输出如图13所示的集电极电压Vc(调幅波72)即可。

例如，在图8和9的例子中，为了降低同相噪声(in-phasenoise)的影响，发射装置51设计为这种结构：用于调制和放大的晶体管TR1和晶体管TR2差分连接。或者，发射装置51可以仅由晶体管TR1和晶体管TR2中的一个形成。

此外，在实际中，由于用于调制和放大的晶体管需要大电流，所以不是使用如图8和9所示差分连接的单个晶体管TR1和晶体管TR2，而是经常使用多个晶体管并联连接的两组晶体管，并且这两组差分连接。

更具体的，例如，发射装置51以图15所示的方式构成，用一组并联连接的两个晶体管TR1和TR2代替图9的晶体管TR1，用一组并联连接的两个晶体管TR1和TR2代替图9的晶体管TR2，两组晶体管差分连接。

在这种情况下，对应于通过对与发射数据相应的第一脉冲信号22的波形整形得到的第二脉冲信号71(图6)的信号波可以加到晶体管TR1-1和晶体管TR1-2的所有发射极以及晶体管TR2-1和晶体管TR2-2的发射极(每组的所有晶体管的发射极负载可以变化，并且第一脉冲信号22的高频分量可以加到所有的发射极负载)，但出现了下述问题。

即，如图17(稍后介绍)所示，在发射装置51结合到IC卡系统的R/W装置121的情况下，如果作为通信一方的IC卡122离R/W装置121太近，则存在发射装置51的负载变化的情况。在这种情况下，存在当图6的调幅波72的幅度变化时，由于峰值太强(这部分(对应于第一脉冲信号22的高频分量的部分)太强)而使功率发送中断的问题。

因此，为了解决该问题，即，为了保证发射所要求的电功率，如图15所示，对应于第二脉冲信号71(图6)的信号波可以只加到晶体管TR1-1和晶体管TR1-2的发射极，发射极电阻R3的一端可以连接到晶体管TR1-2和晶体管TR2-2的发射极(另一端接地)，而不是上面的。换句话说，如图15所示，根据从发射数据输出部分12输出的第一脉冲信号22而变化发射极负载(由电阻R1和电阻R2形成的根据晶体管TRs的开关而变化的发射极负载)和通过反相器111从包括电容器C2的差分电路输出的第一脉冲信号22的高频分量只加到晶体管TR1-1和晶体管TR2-1的发射极，除上述之外的晶体管TR1-2和晶体管TR2-2的发射极负载可以是恒定的。

此外，发射装置51也可以例如如图16所示构成。

更具体的，在图16的例子中，当与图9的例子相比时，开关晶体管TRs2的集电极连接到电阻R1的一端(与此相对的另一端连接到晶体管TR1和晶体管TR2的发射极)。晶体管TRs2的发射极接地。电阻R4的一端连接到晶体管TRs2的基极，另一端加有电压Vcc2。即，晶体管TRs2一直导通。

由一端接地的电阻R5和电容器C2形成的微分电路还连接到晶体管TRs2的基极。即，在图9的例子中，从发射数据输出部分12输出的第一脉冲信号的高频分量直接加到晶体管TR1和晶体管TR2的发射极。但是，在图16的例子中，高频分量加到晶体管TRs2的基极。晶体管TRs1与图9的晶体管TRs相同。

此外，发射装置51可以是如上述实施例中的单个装置。或者，发射装置51可以结合到信息处理装置中作为信息处理装置的一部分。

例如，如图17所示，发射装置51可以是上述IC卡系统的R/W装置的一部分。即，图17示出了采用本发明的R/W装置的结构的例子。

如图17所示，R/W装置121具有控制整个R/W装置121的主控制部分131和数据存储部分132。

主控制部分131具有CPU(中央处理单元)141、ROM(只读存储器)142(412)和RAM 143。CPU 141根据存储在ROM 142中的程序或者从数据存储部分132等装载到RAM 143中的程序进行各种处理。在RAM 143中，适当地存储CPU 141进行各种处理所需的数据。

主控制部分131还具有载波输出部分11和发射数据输出部分12，这些与图6中的相同。

R/W装置121还具有调制和放大部分13、天线部分14和整形波应用部分61，这些与图6中的相同。

换句话说，在R/W装置121中，作为发射部分，所引入的发射装置51具有与图6中的相同的结构。

R/W装置121还具有检测部分133、解调部分134和在主控制部分131中的数据输入部分144，相对于上述发射部分(发射装置51)构成接收部分。

接下来，将简要介绍R/W装置121的工作。

当将作为R/W装置121的通信一方的IC卡122放在面对R/W装置121的天线部分14的预定距离(通信距离)处时，IC卡122的天线捕捉从天线部分14输出的磁通量并彼此谐振，从而达到彼此能够进行非接触通信的状态。

在该状态下，当预先存储在数据存储部分132中的第一数字信息(写入IC卡122的数据等)作为脉冲信号从发射数据输出部分12输出时，根据与发射装置51相同的工作原理，信号叠加到从载波输出部分11输出的载波上(调幅波)，波加到天线部分14，并且波作为电磁波从天线部分14输出。

从天线部分14输出的电磁波被IC卡122的天线接收，并且该波被IC卡122的IC以上述方式检测并解调为第一原始信息。当第一信息是要存储在存储器(未示出)中的数据时，第一信息存储到IC中的存储器中。另一方面，当第一信息是读出信息的指令时，根据第一信息从IC中的存储器中读出预定的信息。

报告第一信息记录在存储器中的响应数据或者从IC卡中的存储器中读出的数据(第二数字信息)由IC叠加到载波上，并且该波通过IC卡122的天线加到R/W装置121的天线部分14。

更具体的，在本例中，在IC卡22中，在第二信息编码之后，根据信号的逻辑值，IC卡122的天线的等效负载是变化的。

IC卡122的天线的负载变化表现为在R/W装置121的天线部分14的天线端的负载变化。

因此，检测部分133检测该负载变化作为载波的幅度变化分量，即，ASK(幅移键控)调制信号。

即，在本例中，对于从IC卡122到R/W装置121的数据的发射，采用负载调制方法，在编码要发射的数据之后，通过根据信号的逻辑值改变从天线端向内部看的负载，辐射的电磁波被ASK调制。

解调部分134从由检测部分133检测到的ASK调制信号(载波的幅度变化分量)解调出对应于第二数字信息的脉冲信号，并将脉冲信号加到接收数据输入部分144。

当对应于来自解调部分134的脉冲信号的第二数字信息是响应数据时，接收数据输入部分144将其送到CPU 141。另一方面，当第二数字信息是要写入到数据存储部分132的数据时，数据被写入(存储)到数据存储部分132。当得到响应数据时，CPU 141进行对应于响应数据的处理。

如此，R/W装置121通过天线部分14与IC卡122进行非接触通信，将第一数字信息写入IC卡122，从IC卡122中读出第二数字信息。

在上述方式中，在本发明的发射装置51(图6)中，对应于发射数据的矩形波形的第一脉冲信号22为输入。产生对应于经过波形整形的第二脉冲信号71的信号波，从而在第一输入脉冲信号22的每个脉冲的上升时间的电平比第一脉冲信号22处于稳态时的高电平(H)还高，而在第一输入脉冲信号22的每个脉冲的下降时间的电平比第一脉冲信号22处于稳态时的低电平还低。所产生的信号波加到调制和放大部分13的晶体管(例如，图9的晶体管TR1和晶体管TR2)的发射极。结果，根据对应于加到晶体管的发射极的第二脉冲信号71的信号波，加到晶体管的基极的载波22被幅度调制成调幅波72。调幅波72通过晶体管的集电极加到天线部分14(提供驱动能量)，调幅波72作为电磁波73从包括谐振电路的天线部分14发射出去。

由于从天线部分14输出的电磁波73的幅度以几乎立刻随对应于上述发射数据的第一脉冲信号而变化，所以由接收器接收的电磁波73可以被接受器几乎精确的解调为第一原始脉冲信号22。即，对于本发明的发射装置51能够减少在接收端出现通信故障的次数。

此外，例如，如图9所示，可以通过在常规发射装置1(图2)中增加由电容器C2和反相器111构成的简单电路构成发射装置51，所以可以以与常规发射装置1大致相同的成本和几乎相同的硬件资源水平制造发射装置51。

换句话说，仅仅通过不需要成本的修改和在常规发射装置1中增加整形波形应用部分61的简单工作就可以构成发射装置51。更具体的，例如，当具有图2结构的常规发射装置1改进为具有图9结构的发射装置51时，进行改进的人可以如图9所示连接电容器C2和反相器111。

在发射装置51的上述实施例中，使用了晶体管。或者，在除图12所示的结构以外，可以用场效应晶体管(FET晶体管)代替晶体管。

例如，在具有图9结构的发射装置51中，可以分别用场效应晶体管FET1和场效应晶体管FET2(未示出)代替晶体管TR1和晶体管TR2。但是，在这种情况下，场效应晶体管FET1和场效应晶体管FET2的连接方式为：栅极分别对应于晶体管TR1和晶体管TR2的基极，源极对应于发射极，漏极对应于集电极。

Claims (9)

1.一种用于对通过包含谐振电路的天线发射的数字数据进行幅度调制的电子电路，所述电子电路包括：

调制电路，用于根据加到该调制电路的信号波对加到该调制电路的载波进行幅度调制，形成调幅波，并将该调幅波输出到所述天线；以及

输入对应于所述数字数据的矩形波形的第一脉冲信号的信号波产生电路，用于对应于经过波形整形的第二脉冲信号产生所述信号波，从而使得：在所述第一输入脉冲信号的每个脉冲的上升时间的电平比所述第一信号稳态时的高电平还高，而在所述第一输入脉冲信号的每个脉冲的下降时间的电平比所述第一信号稳态时的低电平还低，该信号波产生电路并用于将产生的所述信号波加到所述调制电路。

2.根据权利要求1的电子电路，其中所述调制电路具有第一晶体管，所述信号波产生电路包括：

作为所述第一晶体管的发射极负载的负载电路；

根据所述第一脉冲信号改变所述负载电路的发射极负载的负载改变电路；以及

提取所述第一脉冲信号的高频分量的提取电路，

其中通过将所述提取电路提取出的所述第一脉冲信号的所述高频分量加到所述负载电路产生对应于所述第二脉冲信号的所述信号波。

3.根据权利要求2的电子电路，其中所述提取电路是微分电路。

4.根据权利要求2的电子电路，其中所述信号波产生电路还包括连接到所述提取电路的输入端的缓冲器。

5.根据权利要求2的电子电路，其中所述负载改变电路包括作为根据加到其基极的所述第一脉冲信号通断的开关的第二晶体管，其通过在所述第二晶体管关断时将作为发射极负载的一部分的预定元件从所述负载电路断开，并在所述第二晶体管导通时通过将所述断开的元件连接到所述负载电路，来改变发射极负载，并且

所述信号波产生电路还包括连接到所述提取电路的输入端的反相器电路。

6.根据权利要求5的电子电路，其中所述反相器电路由作为开关的第三晶体管和电阻构成。

7.根据权利要求6的电子电路，其中所述反相器电路包括作为所述第三晶体管的一组NPN型晶体管和PNP型晶体管。

8.根据权利要求7的电子电路，其中所述反相器电路还包括连接在每个所述NPN型晶体管和所述PNP型晶体管的基极和集电极之间的肖特基二极管。

9.根据权利要求2的电子电路，其中所述调制电路具有多个所述第一晶体管，

不同于形成所述负载电路的电阻的发射极电阻连接到所述多个第一晶体管中的一个或多个第一预定晶体管的发射极，并且

所述信号波产生电路将对应于通过整形所述第一脉冲信号的波形得到的所述第二脉冲信号的所述信号波加到所述多个第一晶体管中除了发射极连接到所述发射极电阻上的晶体管之外的所述第一晶体管的发射极。

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