DE69326402T2

DE69326402T2 - Berührungslose IC-Karte, berührunglose Lese-/Schreibvorrichtung für eine IC-Karte und Verfahren zur Datenübertragung

Info

Publication number: DE69326402T2
Application number: DE69326402T
Authority: DE
Inventors: Shozo Fujioka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2013-07-20
Also published as: DE69326402D1; JP2747395B2; EP0583084A1; EP0583084B1; JPH0636087A; US5619529A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft eine kontaktfreie IC-Karte und ein Lese/Schreibgerät für eine kontaktfreie IC-Karte zum Durchführen einer Datenübertragung mittels elektrischer Wellen oder dergleichen. Diese Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Übertragen von Daten in einer kontaktfreien Weise.

BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK

Die Fig. 10 zeigt ein übliches Datenübertragungssystem unter Einsatz einer kontaktfreien IC-Karte. Ein Lese/Schreibgerät 1 für eine kontaktfreie IC-Karte ist mit einer externen Einheit 3 verbunden, und die kontaktfreie Karte 2 ist in der Nähe des Lese/Schreibgeräts 1 positioniert. Die externe Einheit 3 sendet an das Lese/Schreibgerät 1 Befehle im Zusammenhang mit der Signalübertragung, und es empfängt Ergebnisse der Kommunikation mit der IC-Karte 2 sowie andere Signale. Das Lese/Schreibgerät 1 weist eine Sendeantenne 11 zum Senden elektrischer Wellen und eine Empfangsantenne 13 zum Empfangen elektrischer Wellen auf. Eine Sendeschaltung 12 ist mit der Sendeantenne 11 verbunden, wohingehend eine Empfängerschaltung 14 mit der Empfangsantenne 13 verbunden ist. Ein (universeller asynchroner Empfänger/Sender, universal asynchronous receiver transmitter) UART 15 ist mit der Sendeschaltung 12 und der Empfängerschaltung 14 verbunden, und eine Steuerschaltung 16 ist mit der UART- Einheit 15 verbunden. Die Steuerschaltung 16 ist mit der externen Schaltung 3 über eine Eingangs/Ausgangsschaltung 17 verbunden.
Andererseits weist die IC-Karte 2 eine Sendeantenne 21 und eine Empfangsantenne 23 wie im Fall des Lese/Schreibgeräts 1 auf. Eine Sendeschaltung 22 ist mit der Sendeantenne 21 verbunden, wohingehend eine Empfängerschaltung 24 mit der Empfangsantenne 23 verbunden ist. Eine UART-Einheit 25 ist mit der Sendeschaltung 22 und der Empfängerschaltung 24 verbunden, und eine Steuerschaltung 26 ist mit der UART- Einheit 25 verbunden.
Des Lese/Schreibgerät 1 empfängt Daten von der IC-Karte 2 in der nachfolgend beschriebenen Weise. Von der Sendeantenne 21 der IC-Karte 2 übertragene elektrische Wellen werden durch die Empfangsantenne 13 des Lese/Schreibgeräts 1 empfangen, und ein empfangenes Signal S1 wird der Empfängerschaltung 14 zugeführt. Die Fig. 11 zeigt Blöcke der Empfängerschaltung 14. Das empfangene Signal S1 wird durch eine Hochfrequenzverstärkerschaltung 141 in der Empfängerschaltung 14 verstärkt, durch eine Detektorschaltung 42 demoduliert, und durch eine Niederfrequenz-Verstärkungsschaltung 143 verstärkt, damit es in der Form serieller Daten S2 zum Senden an die UART-Einheit 15 erhalten wird. Serielle Daten S2 werden in Paralleldaten S3 durch die UART-Einheit 15 umgesetzt, und parallele Daten S3 werden der Steuerschaltung 16 zugeführt. Die Steuerschaltung 16 liest den Inhalt der parallelen Daten S3 und führt eine erforderliche Verarbeitung durch.
Das Lese/Schreibgerät 1 sendet Daten zu der IC-Karte wie nachfolgend beschrieben. Parallele Daten S3 werden von der Steuerschaltung der UART-Einheit 15 zugeführt und in serielle Daten S4 durch die UART-Einheit 15 umgesetzt. Die umgesetzten Daten werden zu der Sendeschaltung 12 gesendet. Die Fig. 12 zeigt Blöcke der Sendeschaltung 12. Ein durch einen Oszillator 124 erzeugtes Taktsignal wird in ein Trägertaktsignal S5 mit einer Frequenz eines Trägers durch einen Frequenzteiler 123 oder einen Multiplizierer umgesetzt. Das von dem Frequenzteiler 123 zugeführte Trägertaktsignal wird in einer Modulationsschaltung 122 mit seriellen Daten S4 von der UART-Einheit 15 moduliert. Das modulierte Signal wird durch eine Leistungsverstärkerschaltung 121 verstärkt, und anschließend wird es zu der Sendeantenne 11 als Sendesignals S6 gesendet.
Ein Modulationsverfahren unter Einsatz einer Modulation durch Amplitudenein- und -ausschaltung (amplitude shift key, ASK) wird üblicherweise für die/den oben beschrieben/beschriebenen Datenübertragung/Datenempfang eingesetzt. Bei der ASK- Modulation erfolgt ein Darstellen von "0" und "1" der Daten durch das Vorliegen oder Nichtvorliegen von elektrischen Wellen W1, wie in Fig. 13 gezeigt. Tatsächlich werden jedoch elektrische Wellen nicht unmittelbar dann gedämpft, wenn sich Daten von "0" zu "1" ändern, und zwar aufgrund des Auftretens einer freien Schwingung in der Sendeantenne 11. Beispielsweise liegen übertragene elektrische Wellen W2 während einer Zeitperiode T1 durch die freie Schwingung in der Sendeantenne 11 vor, nachdem sich Daten von "0" zu "1" geändert haben. Eine freie Schwingung tritt auch dann auf, wenn elektrische Wellen empfangen werden. Selbst wenn die in Fig. 13 gezeigten idealen elektrischen Wellen W1 empfangen werden, liegt während einer Zeitperiode T2 nach dem Beenden des Vorliegens elektrischer Wellen W1 eine Wellenform W3 vor, da eine freie Schwingung bei der Empfangsantenne 13 auftritt. Eine freie Schwingung tritt auch in der IC-Karte 2 sowie in dem Lese/Schreibgerät 1 auf.
Allgemein dauert die freie Schwingung während einer längeren Zeit dann fort, wenn die elektrischen Wellen stärker sind, und sie ist innerhalb einer kürzeren Zeit dann gedämpft, wenn die elektrischen Wellen schwächer sind. Bei dem üblichen Übertragungssystem ist die Intensität der sowohl von dem Lese/Schreibgerät 1 als auch der IC-Karte 2 ausgegebenen elektrischen Wellen konstant, und die Intensität der von dem Lese/Schreibgerät 1 und der IC-Karte 2 empfangenen elektrischen Wellen ändert sich in Abhängigkeit der Distanz zwischen dem Lese/Schreibgerät 1 und der IC-Karte 2. Bei Änderung der Intensität der elektrischen Wellen ändert sich die Zeitperiode, während der die empfangene Wellenform existiert. D. h., ist die IC-Karte 2 nahe zu dem Lese/Schreibgerät 1 plaziert, so empfängt sowohl die IC-Karte 2 als auch das Lese/Schreibgerät 1 stärkere elektrische Wellen, und es wird eine freie Schwingung während einer längeren Zeit in der Empfangsantenne 23 der IC-Karte oder der Empfangsantenne 13 des Lese/Schreibgeräts 1 erzeugt. Demnach ist es schwierig, Signale normal zu modulieren oder demodulieren, und es besteht eine Möglichkeit eines Fehlers hinsichtlich der genauen Übertragung von Daten.
GB 2242043 offenbart gemäß dem Stand der Technik eine kontaktfreie IC-Karte, bei der die Länge des übertragenen Signals niedriger als die Länge eines Datenbits ist. Bei der Empfängerseite dehnt der Empfängerschaltungskreis die Signallänge so aus, daß sie einer Datenbitbreite entspricht.
US P 3 707 711 offenbart einen passiven Kennsatz für den Einsatz in Überwachungsanwendungen, gemäß dem empfangene Signale einer automatischen Verstärkungsregelung (automatic gain control, AGC) unterzogen werden.
Ist eine IC-Karte in der Nähe eines Lese/Schreibgeräts angeordnet, so empfängt die Empfangsantenne des Lese/Schreibgeräts starke elektrische Wellen von der IC- Karte. Der Empfangsschaltkreis des Lese/Schreibgeräts muß dies zulassen. Jedoch erfordert dies Zeit, und es ist möglich, daß Daten nicht genau wiedergewonnen werden. Ein schnellerer Empfangsschaltkreis läßt sich einsetzen, jedoch ist er teuer.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf dieses Problem besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer kontaktfreien IC-Karte und eines Lese/Schreibgeräts für eine kontaktfreie IC-Karte für das genaue Übertragen von Daten.
Zum Lösen dieser Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine kontaktfreie IC-Karte geschaffen, wie sie in dem angefügten Patentanspruch 1 festgelegt ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Datenübertragungssystem geschaffen, wie es in dem angefügten Patentanspruch 8 festgelegt ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Datenübertragungsverfahrens, das eine genaue Datenübertragung gewährleistet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Datenübertragungsverfahren geschaffen, enthaltend die Schritte: Senden einer Datenreihe von einer kontaktfreien IC- Karte zu einem Lese/Schreibgeräts; Steuern des Verstärkungswerts für ein durch das Lese/Schreibgerät empfangenes Signal; und Empfangen der Datenreihe von der IC- Karte; dadurch gekennzeichnet, daß die Datenreihe einen ersten Datenpunkt als Dummy-Daten enthält, der Verstärkungswert durch eine Schaltung für eine automatische Verstärkungsregelung so gesteuert wird, daß die Intensität der von der IC-Karte empfangenen Dummy-Daten gleich einem vorgegebenen Wert ist, und der Empfang der Datenreihe den Empfang der Datenreihe nach den Dummy-Daten enthält.
Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den beiliegenden abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Datenübertragungssystems unter Einsatz eines Lese/Schreibgeräts für eine kontaktfreie IC-Karte;
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der internen Anordnung einer Sendeschaltung, die in dem in Fig. 1 gezeigten Lese/Schreibgerät eingesetzt wird;
Fig. 3 zeigt ein Zeitablaufdiagramm für den Betrieb der in Fig. 2 gezeigten Sendeschaltung;
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Abschnitts einer Sendeschaltung eines Lese/Schreibgeräts einer kontaktfreien IC-Karte;
Fig. 5 zeigt ein Zeitablaufdiagramm für den Betrieb der in Fig. 4 gezeigten Sendeschaltung;
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild der internen Anordnung einer Empfängerschaltung eines Lese/Schreibgeräts für eine kontaktfreie IC-Karte;
Fig. 7 zeigt ein Zeitablaufdiagramm für den Betrieb der in Fig. 6 gezeigten Empfängerschaltung;
Fig. 8 zeigt ein Diagramm der Struktur für übertragene Daten bei einem Datenübertragungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild der Abschnitte einer Sendeschaltung und einer Empfängerschaltung eines Lese/Schreibgeräts für kontaktfreie IC-Karten in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild eines üblichen Datenübertragungssystems unter Einsatz einer kontaktfreien IC-Karte und eines Lese/Schreibgeräts für eine kontaktfreie IC-Karte;
Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild der internen Anordnung der in den in Fig. 10 gezeigten Lese/Schreibgerät eingesetzten Empfängerschaltung;
Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild der internen Anordnung einer in dem in Fig. 10 gezeigten Lese/Schreibgerät eingesetzten Sendeschaltung; und
Fig. 13 zeigt ein Wellenformdiagramm zum Darstellen eines Problems bei dem Stand der Technik.
Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein kontaktfreies Lese/Schreibgerät II mit einer externen Einheit 3 verbunden, und eine kontaktfreie IC-Karte ist in der Nähe des Lese/Schreibgeräts 1A positioniert. Die externe Einheit 3 sendet zu dem Lese/Schreibgerät 1A Befehle im Zusammenhang mit der Signalübertragung, und es empfängt Ergebnisse der Kommunikation mit der IC-Karte 2 sowie andere Signale. Das Lese/Schreibgerät 1A weist eine Sendeantenne 11 zum Übertragen elektrischer Wellen auf, sowie eine Empfangsantenne 13 zum Empfangen elektrischer Wellen. Eine Sendeschaltung 12A ist mit der Sendeantenne 11 verbunden, wohingehend eine Empfängerschaltung 14 mit der Empfangsantenne 13 verbunden ist. Eine UART-Einheit 15 ist mit der Sendeschaltung 12A und der Empängerschaltung 14 verbunden, und eine Sendeschaltung 16 ist mit der UART- Einheit 15 verbunden. Die Sendeschaltung 16 ist mit der externen Schaltung 3 über eine Eingangs/Ausgangsschaltung 17 verbunden.
Andererseits weist die IC-Karte 2 eine Sendeantenne 21 und eine Empfangsantenne 23 auf, wie im Fall des Lese/Schreibgeräts 1A. Eine Sendeschaltung 22 ist mit der Sendeantenne 21 verbunden, wohingehend eine Empfängerschaltung 24 die Empfangsantenne 23 verbunden ist. Eine UART-Einheit 25 ist mit der Sendeschaltung 22 und der Empfängerschaltung 24 verbunden, und eine Steuerschaltung 26 ist mit der UART-Einheit 25 verbunden.
Jeweils in der IC-Karte 2 und dem Lese/Schreibgerät 1A kann das Empfangen und Senden mit einer Antenne durchgeführt werden.
Die Fig. 2 zeigt Blöcke der Sendeschaltung 12A. Ein Frequenzteiler 123 ist mit einem Oszillator 124 verbunden, der ein Taktsignal erzeugt. Der Frequenzteiler 123 dient zum Umsetzen des durch den Oszillator 124 erzeugten Taktsignals in ein Trägertaktsignal mit einer Frequenz eines Trägers. Anstelle des Frequenzteilers 123 kann ein Multiplizierer eingesetzt werden, in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen den Frequenzen des Takstsignals und dem Träger. Eine Modulatorschaltung 122 ist mit dem Frequenzteiler 123 verbunden. Eine Übertragungsbreite-Einstellschaltung 125 und eine Leistungsverstärkerschaltung 121 sind mit der Modulatorschaltung 122 verbunden. Die UART-Einheit 15 ist auch mit der Modulatorschaltung 122 verbunden. Die Übertragungsbreite-Einstellschaltung 125 dient zum Einstellen einer Breite eines modulierten Signals, das durch die Modulatorschaltung 122 gebildet wird, auf einen gewünschten Wert.
Der Datenübertragungsbetrieb dieser Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezug auf das Zeitablaufdiagramm nach Fig. 3 beschrieben. Zunächst werden parallele Daten S3 zu der UART-Einheit 15 für ein Umsetzen in serielle Daten S4 gesendet, die zu der Sendeschaltung 12A gesendet werden. In der Sendeschaltung 12A wird das durch den Oszillator 124 erzeugte Taktsignal in ein Trägertaktsignal S5 umgesetzt, das der Modulatorschaltung 122 zugeführt wird. In der Modulatorschaltung 122 wird das Taktsignal mit seriellen Daten S4 von der UART-Einheit 15 moduliert. In diesem Zeitpunkt wird das modulierte Signal so gebildet, daß es eine Länge gemäß einer Übertragungsbreite T4 aufweist, die durch einen Puls P1 festgelegt ist, wie in Fig. 3 gezeigt. Die Übertragungsbreite T4 wird so eingestellt, daß sie kleiner als eine Einbit-Datenbreite T5 ist. Das in dieser Weise gebildete modulierte Signal wird durch die Leistungsverstärkerschaltung 121 verstärkt, und es wird für die Sendeantenne 11 als Sendesignal S6 festgelegt, und Sendewellen W4 werden ausgehend von der Sendeantenne 11 gesendet.
Demnach kann die Breite T6 gesendeter Wellen gemäß einem Datenbit kleiner als eine Eindatenbitbreite T5 sein, obgleich die gesendeten elektrischen Wellen tatsächlich eine solche Wellenform aufweisen, wie die in Fig. 3 gezeigte Wellenform W4, da eine freie Schwingung nach dem Senden der elektrischen Wellen über die Übertragungsbreite T4 von der Sendeantenne 11 auftritt. Demnach kann die derartige elektrische Wellen W4 empfangende IC-Karte 2 genau die Daten demodulieren.
Die Übertragungsbreite T4 wird unter Berücksichtigung der folgenden Wirkungen ausgewählt. D. h., ist die Breite T4 außerordentlich gering, so kann die IC-Karte, die die gesendeten elektrischen Wellen W4 empfängt, die elektrischen Wellen nicht detektieren. Ist die Breite T4 außerordentlich groß, so übersteigt die Breite T4 der gesendeten elektrischen Wellen W4 eine Einbit-Datenbreite T5 dann, wenn eine freie Schwingung in der Sendeantenne 11 auftritt, was zu einem Demodulationsfehler in der IC-Karte 2 führt.
Ist die Sendeenergie des Lese/Schreibgeräts 1A größer und ist die Empfangsempfindlichkeit des Lese/Schreibgeräts 1A höher, so läßt sich die Kommunikationsdistanz zu der IC-Karte 2 erhöhen. Wird jedoch die IC-Karte 2 übermäßig näher zu dem Lese/Schreibgerät 1A in einem Fall gebracht, in dem das Lese/Schreibgerät 1A eine große Sendeenergie aufweist, so ist die freie Schwingung in der Sendeantenne 11 so erhöht, daß ein Kommunikationsfehler auftritt. Empfängt das Lese/Schreibgerät 1A elektrische Wellen, so kann ein Kommunikationsfehler auch durch ein Signal auftreten, das den Verstärkungsbereich übersteigt, wenn die IC-Karte 2 näher zu dem Lese/Schreibgerät 1A in einer Situation gebracht wird, in der die Empfangsempfindlichkeit außerordentlich hoch ist. Demnach ist es für eine stabile Kommunikation zwischen einer kurzen Distanz und einer langen Distanz erforderlich, die Sendeenergie und die Empfangsempfindlichkeit hinsichtlich der Kommunikationsdistanz zu steuern.
Üblicherweise wird die Sendeenergie durch Ändern der Amplitude gesteuert. Beispielsweise kann in einem Fall, in dem ein Kommunikationsfehler dann auftritt, wenn die IC-Karte 2 in einen Distanzbereich von 10 cm zu dem Lese/Schreibgerät 1A in einem System gebracht wird, in dem elektrische Wellen normal von dem Lese/Schreibgerät 1A mit einer Amplitude von 50 V gesendet werden, die Amplitude zu 20 V reduziert werden, damit eine Kommunikation bei einer Distanz von nicht mehr als 10 cm ermöglicht ist. Bei reduzierter Amplitude ist jedoch die mögliche Distanz für eine Kommunikation außerordentlich kurz.
Im Gegensatz hierzu wird gemäß dieser Ausführungsform die Sendebreite reduziert, während die Amplitude nicht geändert ist, wodurch sich die in der Sendeantenne 11 erzeugte freie Schwingung ohne mögliche Reduzierung der Sendeenergie unterdrücken läßt. Demnach läßt sich eine stabile Kommunikation ausgehend von einer kurzen Distanz bis zu einer langen Distanz ohne Änderung der Amplitude der elektrischen Welle im Hinblick auf die Kommunikationsdistanz erzielen.
Fig. 4 zeigt einen wesentlichen Abschnitt einer Sendeschaltung in einem Lese/Schreibgerät für eine kontaktiere IC-Karte. Eine Modulatorschaltung 22 ist mit einer UART-Einheit 15 über eine Sendebreite-Einstellschaltung 225 verbunden, und einer Leistungsverstärkerschaltung 221 ist mit der Modulatorschaltung 222 verbunden. Die Übertragungsbreite-Einstellschaltung 225 detektiert eine abfallende Flanke eines Signals serieller Daten S4 von der UART-Einheit 15, und sie erzeugt ein Pulssignal S7 mit einer Übertragungsbreite T7, die kleiner als eine Ein-Daten- Bitbreite T5 ist, und zwar durch einen Zeitgeber oder einen monostabilen Multivibrator, und sie gibt das Signal S7 an die Modulatorschaltung 222 aus. Die Modulatorschaltung ist aus einer NAND-Schaltung 222a gebildet. Die Leistungsverstärkerschaltung 221 weist eine Transistor 221a auf, dessen An/Abschaltbetrieb durch ein Ausgangssignal S8 der Modulatorschaltung 222 betrieben wird, sowie einen Widerstand 221b, der mit dem Transistor 221a verbunden ist. Der Transistor 221a bildet eine Unterdrückungsschaltung für eine freie Schwingung.
Der Betrieb dieser Sendeschaltung wird nachfolgend unter Bezug auf das in Fig. 5 gezeigte Zeitablaufdiagramm beschrieben. Werden serielle Daten S4 von der UART-Schaltung 15 an die Übertragungbreite-Einstellschaltung 225 ausgegeben, so wird ein Pulssignal S7, das mit der fallenden Flanke des Signals für die seriellen Daten S4 synchronisiert ist und eine Übertragungsbreite T7 aufweist, von der Übertragungsbreiten-Einstellschaltung 225 an die Modulatorschaltung 222 ausgegeben. In der Modulatorschaltung 222 wird ein NAND-Wert zwischen dem Pulssignal S7 und dem Trägertaktsignal S5 erhalten, damit ein moduliertes Signal S3 gebildet wird. Der Transistor 221a der Leistungsverstärkerschaltung 221 wird auf der Grundlage des modulierten Signals S8 an/abgeschaltet, und Sendewellen W5 werden hierdurch über die Sendeantenne 11 gesendet.
Werden keine elektrischen Wellen ausgehend von der Sendeantenne 11 gesendet, d. h., liegt das Pulssignal S7 auf niedrigem Pegel, so liegt das modulierte Signal S8 bei einem hohen Pegel, und der Transistor 221 ist angeschaltet. Demnach fließt selbst dann, wenn ein Strom in der Sendeantenne 11 nach dem Abfallen des Pulssignals S7 von einem hohen Pegel auf einem niedrigen Pegel verbleibt, dieser über den Widerstand 221 in dem Transistor 221a zu Masse, so daß eine freie Schwingung unterdrückt ist. Demnach lassen sich elektrische Wellen W5 lediglich mit der Übertragungsbreite T7 senden, die durch das Pulssignal S7 festgelegt ist, wie in Fig. 5 gezeigt.
Ein Verfahren unter Einsatz einer AND-Schaltung anstelle der NAND-Schaltung 222a in der Modulatorschaltung kann als Verfahren zum Erhalten eines modulierten Signals eingesetzt werden. In einem solchen Fall wird ein moduliertes Signal S9 mit einer Polarität entgegengesetzt zu derjenigen des oben beschriebenen modulierten Signals S8 erhalten, wie in Fig. 5 gezeigt, und der Transistor 221a ist dann abgeschaltet, wenn keine elektrischen Wellen ausgehend von der Sendeantenne 11 gesendet werden. Bleibt ein Strom in der Antenne 11 zurück, so kann nicht bewirkt werden, daß dieser zu Masse fließt, was zum Auftreten einer freien Schwingung in der Antenne 11 führt.
Die in Fig. 2 oder 4 gezeigte Sendeschaltung kann in die IC- Karte 2 sowie das Lese/Schreibgerät 1A aufgenommen sein. Durch diese Vorgehensweise ist es möglich, den Einfluß einer freien Schwingung zu reduzieren, die in der Sendeantenne 21 der IC-Karte 2 im Zeitpunkt des Sendens von der IC-Karte 2 zu dem Lese/Schreibgerät 1A erzeugt wird. Jedoch eignet sich dieses Verfahren nicht für die IC-Karte, die einen Entwurf mit niedrigem Energieverbrauch erfordert. Zum Erzielen einer geeigneten Wirkung ist es erforderlich, eine komplizierte Schaltung einzusetzen, die zum Unterdrücken einer freien Schwingung durch Ausgabe elektrischer Wellen mit einer im Vergleich zu der freien Schwingung umgekehrten Phase ausgebildet ist.
Eine Empfängerschaltung 14A, wie sie z. B. in Fig. 6 gezeigt ist, kann anstelle der Empfängerschaltung 14 des Lese/Schreibgeräts 1A eingesetzt werden. Die Empfängerschaltung 14A enthält eine Detektorschaltung 142, die mit der Empfangsantenne 13 über einen Hochfrequenzverstärker 141 verbunden ist. Eine Niederfrequenz-Verstärkerschaltung 143 ist mit der Detektorschaltung 142 über ein passives Filter 144 zum Entfernen eines Rauschens in Normalmodus und ein aktives Filter 145 zum Entfernen eines Rauschens im gemeinsamen Modus verbunden. Eine Bitbreiten-Erzeugungsschaltung 147 ist mit der Niederfrequenz-Verstärkungerschaltung 143 über ein passives Filter 149 und eine Wellenform-Formgebungsschaltung 146 zum Umsetzen eines analogen Signals in ein digitales Signal verbunden. Die Bitbreiten-Erzeugungsschaltung 147 bewirkt ein Umsetzen eines digitalen Signals von der Wellenform-Formgebungsschaltung 146 in ein empfangenes Datensignal mit einer Einheit gemäß der Ein-Daten-Bitbreite, und sie gibt das umgesetzte Signal an die UART-Einheit 15 aus. Eine Schaltung für eine automatische Verstärkungsregelung (automatic gain control, AGC) 148 zum Steuern des Verstärkungsfaktors der Hochfrequenz- Verstärkerschaltung 141 im Hinblick auf den Eingangspegel der elektrischen Wellen ist mit der Detektorschaltung 142 verbunden.
Der Betrieb der Empfängerschaltung 14A wird nachfolgend unter Bezug auf das in Fig. 7 gezeigte Zeitablaufdiagramm beschrieben. Elektrische Wellen W6 werden von der IC-Karte 2 auf der Grundlage eines Datensignals S10 ausgesendet. Die IC- Karte 2 enthält eine Sendeschaltung, z. B. die in Fig. 4 gezeigt, und sie sendet elektrische Wellen W6 mit einer Übertragungsbreite T8 aus, die niedriger als eine Ein-Daten- Bitbreite T5 ist. Elektrische Wellen W6 werden durch die Empfangsantenne 3 des Lese/Schreibgeräts empfangen, durch die Hochfrequenz-Verstärkungsschaltung 141 der Empfängerschaltung 14A verstärkt und durch die Detektorschaltung 142 demoduliert. Eine Detektionsausgangsgröße S11 wird hierdurch erhalten. In diesem Zeitpunkt wird die Verstärkung der Hochfrequenz-Verstärkungsschaltung durch die AGC-Schaltung 148 so gesteuert, daß die Intensität der Detektionsausgangsgröße S11 unabhängig von dem Eingangspegel der elektrischen Wellen W6 konstant ist.
Die Detektionsausgangsgröße S11 wird durch eine Niederfrequenz-Verstärkungsschaltung 143 verstärkt, nachdem ein Rauschanteil hiervon durch das passive Filter 144 und das aktive Filter 145 entfernt ist. Die Niederfrequenz- Verstärkung läßt sich gleichzeitig zu dem Filter unter Einsatz eines Operationsverstärkers durchführen. Es ist demnach möglich, die Niederfrequenz-Verstärkungsschaltung 143, das passive Filter 144 und das aktive Filter 145 in einer Einrichtung zu bilden. Das durch den Niederfrequenz- Verstärker 143 verstärkte Signal wird ferner einer Filterung mit dem passiven Filter 149 unterzogen, und es wird hiernach in ein digitales Signal S12 durch die Signalform- Formgebungsschaltung 146 umgesetzt. Wird eine CMOS- Einrichtung für die Wellenform-Formgebungsschaltung 146 eingesetzt, so ist es erforderlich, das Signal für die Eingabe bei der Wellenform-Formgebungsschaltung 146 auf einen halben Wert der Energieversorgungsspannung Vcc zu verstärken.
Das Ausgangssignal S12 von der Wellenform- Formgebungsschaltung 146 wird der Bitbreiten- Erzeugungsschaltung 147 zugeführt, damit es in ein empfangenes Datensignal S13 umgesetzt wird, das eine Einheit gemäß einer Ein-Daten-Bitbreite T5 aufweist. Die Bitbreiten- Erzeugungsschaltung 147 kann aus einem Zeitgeber, einem monostabilen Multivibrator und einem Schieberegister gebildet sein. Das auf diese Weise gebildete empfangene Datensignal S13 wird zu der UART-Einheit 15 gesendet.
Wie oben beschrieben, ist die Bitbreiten-Erzeugungsschaltung 147 in der Empfängerschaltung 14A vorgesehen, damit die genaue Demodulierung des Empfangssignals selbst dann ermöglicht wird, wenn eine freie Schwingung in der Sendeantenne 21 zum Zeitpunkt der Datenübertragung von der IC-Karte 2 auftritt.
Ist die IC-Karte 2 nahe dem Lese/Schreibgerät 1A angeordnet, so empfängt die Empfangsantenne 11 des Lese/Schreibgeräts 1A direkt starke elektrische Wellen von der IC-Karte 2. In einem solchen Fall tritt ein Problem im Zusammenhang mit der Steuergeschwindigkeit der AGC-Schaltung 148 in der Empfängerschaltung 14A des Lese/Schreibgeräts 1A auf., D. h., in dem Fall, in dem die empfangenen elektrischen Wellen außerordentlich stark sind, ist die Zeit, die zum Steuern des Verstärkungsfaktors der Hochfrequenz-Verstärkungsschaltung 141 erforderlich ist, länger, und demnach besteht eine Möglichkeit eines Fehlers bei der genauen Demodulierung des empfangenen Signals ausgehend von dem Anfangsdatenbit. Die Betriebsgeschwindigkeit der AGC-Schaltung 148 kann erhöht sein. Jedoch ist es technisch schwierig, dies durchzuführen, und den Preis des Systems zu begrenzen.
Ein nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 8 beschriebenes Verfahren ist in Übereinstimmung mit der Erfindung so angepaßt, daß eine genaue Datendemodulierung gewährleistet ist, während gleichzeitig eine allgemein eine setzte AGC- Schaltung 148 eingesetzt ist. Die IC-Karte 2 überträgt einen ersten Datenpunkt einer Datenreihe als Dummy-Daten D1 an das Lese/Schreibgerät 1A. Das Lese/Schreibgerät 1A bewirkt eine grobe Verstärkungssteuerung durch Einsatz der Dummy-Daten D1, die von der IC-Karte 2 empfangen werden. D. h., die AGC- Schaltung 148 der Empfängerschaltung 14A steuert den Verstärkungsfaktor der Hochfrequenz-Verstärkungsschaltung 141 so, daß die Intensität der ersten Dummy-Daten - d. h. des ersten Punkts der von der IC-Karte 2 empfangenen Datenreihe - gleich einem vorgegebenen Wert ist. Anschließend wird bei Empfang jedes Datenpunkts der Datenreihe der Verstärkungsfaktor der Hochfrequenz-Verstärkungsschaltung 141 fein durch die AGC-Schaltung 148 angeglichen. Hierdurch läßt sich eine Datendemodulation stabil und genau durchführen.
Die in Fig. 6 gezeigte Empfängerschaltung kann in die IC- Karte 2 aufgenommen sein, sowie in das Lese/Schreibgerät 1A. Durch diese Vorgehensweise ist es möglich, in der IC-Karte 2 von dem Lese/Schreibgerät 1A gesendet Daten genau zu modulieren.
Es ist auch die Anpassung einer Anordnung, beispielsweise der in Fig. 9 gezeigten, möglich, in der eine Empfängerschaltung 14A und eine Sendeschaltung 12B in einem Lese/Schreibgerät 1A vorgesehen sind, und der Verstärkungsfaktor der Energieverstärkungsschaltung 121B in der Sendeschaltung 12B wird auf der Grundlage einer Ausgangsgröße von einer AGC- Schaltung 148 in der Empfängerschaltung 14A gesteuert. Bei dieser Anordnung läßt sich die Intensität bzw. Stärke der von dem Lese/Schreibgeräts 1A gesendeten elektrischen Wellen automatisch im Hinblick auf die Distanz zu der IC-Karte 2 steuern, und es läßt sich eine stabile Kommunikation erzielen, unabhängig davon, wie groß die Distanz zwischen dem Lese/Schreibgerät 1A und der IC-Karte 2 ist.
Die in Fig. 9 gezeigte Empfängerschaltung und Sendeschaltung kann auch in die IC-Karte zum Erzielen derselben Wirkung aufgenommen sein.

Claims

1. Kontaktfreie IC-Karte (2), enthaltend:

eine Empfangsantennen-Vorrichtung (23) zum Empfangen eines von einem Lese/Schreibgerät (1A) gesendeten Signals;

eine Empfängerschaltung (24) zum Demodulieren des durch die Empfangsantennenvorrichtung empfangenen Signals und zum Umsetzen des demodulierten Signals in ein Empfangsdatensignal;

eine Steuerschaltung (26) zum Durchführen einer Datenverarbeitung auf der Grundlage des durch die Empfängerschaltung umgesetzten empfangenen Datensignals;

eine Sendeschaltung (22) zum Bilden eines Sendesignals auf der Grundlage eines von der Steuerschaltung zugeführten Sendedatensignals; und

eine Sendeantennenvorrichtung (21) zum Senden des Sendesignals von der Sendeschaltung zu dem Lese/Schreibgerät, gekennzeichnet durch

eine Vorrichtung zum Übertragen von Dummy-Daten (D1) als erster Datenpunkt einer Datenreihe.

2. Kontaktfreie IC-Karte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschaltung (22) ferner zum Setzen der Datenbreite (T8) des Sendesignals gemäß einem Datenbit auf einen Wert niedriger als die Signalbreite eines Datenbits ausgebildet ist.

3. IC-Karte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschaltung (22) enthält:

eine Modulationsschaltung (122) zum Bilden des Sendesignals auf der Grundlage des von der Steuerschaltung zugeführten Sendedatensignals sowie zum Einstellen der Übertragungsbreite des Sendesignals gemäß einem Datenbit auf einen Wert niedriger als die Signalbreite eines Datenbits; und

eine Unterdrückungsschaltung für eine freie Schwingung zum Unterdrücken der freien Schwingung, die in der Sendeantennenvorrichtung nach dem Senden des Sendesignals erzeugt ist.

4. Kontaktfreie IC-Karte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerschaltung zum Umsetzen des demodulierten Empfangssignals in ein Empfangsdatensignal ausgebildet ist, das einen vorgegebenen Zustand für eine ganzzahlige Zahl von Zeiteinheiten belegt, derart, daß die Zeiteinheiten jeweils der Signalbreite (T5) eines Datenbits entsprechen.

5. IC-Karte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerschaltung enthält:

eine erste Verstärkerschaltung (141) zum Verstärken des durch die Empfangsantennenvorrichtung empfangenen Signals;

eine Detektorschaltung (142) zum Demodulieren des durch die erste Verstärkerschaltung verstärkten Empfangssignals;

eine Bitbreiten-Erzeugungsschaltung (147) zum Umsetzen des durch die Detektorschaltung demodulierten Empfangssignals in das Empfangsdatensignal mit einer Einheit gemäß der Signalbreite (T5) eines Datenbits; und derart, daß

die Schaltung für die automatische Verstärkungsregelung (148) zum Steuern der Verstärkung der Verstärkerschaltung so ausgebildet ist, daß die Intensität bzw. Stärke des durch die Detektorschaltung demodulierten Empfangssignals konstant ist.

6. IC-Karte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschaltung enthält:

eine Modulationsschaltung (222) zum Bilden des Sendesignals auf der Grundlage des durch die Steuerschaltung zugeführten Sendedatensignals;

eine zweite Verstärkerschaltung (221) zum Verstärken des Sendesignals von der Modulationsschaltung und zum Ausgeben des verstärkten Sendesignals an die Sendeantennenvorrichtung (21); und derart, daß

die Schaltung für die automatische Verstärkungssteuerung der Empfängerschaltung so ausgebildet ist, daß sie die Verstärkung der ersten Verstärkerschaltung so steuert, daß die Intensität des durch die Detektorschaltung demodulierten Empfangssignals konstant ist, und daß sie zudem die Verstärkung der zweiten Verstärkerschaltung der Sendeschaltung ebenso wie die Verstärkung der ersten Verstärkerschaltung steuert.

7. IC-Karte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantennenvorrichtung und die Sendeantennenvorrichtung eine gemeinsame Antennenschaltung enthalten.

8. Datenübertragungssystem mit einer kontaktfreien IC-Karte (2) und einem kontaktfreien IC-Karten-Lese/Schreibgerät (1A), derart, daß die kontaktfreie IC-Karte enthält:

eine Empfangsantennenvorrichtung (23) zum Empfangen eines von einem Lese/Schreibgerät (1A) empfangenen Signals;

eine Empfängerschaltung (24) zum Demodulieren des durch die Empfangsantennenvorrichtung empfangenen Signals und zum Umsetzen des demodulierten Signals in eine Empfangsdatensignal;

eine Steuerschaltung (26) zum Durchführen einer Datenverarbeitung auf der Grundlage des durch die Empfängerschaltung umgesetzten Empfangsdatensignals;

eine Sendeantennenvorrichtung (21) zum Senden des Sendesignals von der Sendeschaltung zu dem Lese/Schreibgerät; und derart, daß

das kontaktfreie IC-Karten-Lese/Schreibgerät (1A) enthält:

eine Empfangsantennenvorrichtung (13) zum Empfangen eines von der kontaktfreien IC-Karte gesendeten Signals;

eine Empfängerschaltung (14) zum Demodulieren des durch die Empfangsantennenvorrichtung empfangenen Signals und zum Umsetzen des demodulierten Signals in ein Empfangsdatensignal;

eine Steuerschaltung (16) zum Durchführen einer Datenverarbeitung auf der Grundlage des durch die Empfängerschaltung umgesetzten Empfangsdatensignals;

eine Sendeschaltung (12A) zum Bilden eines Sendesignals auf der Grundlage eines von der Steuerschaltung zugeführten Sendedatensignals; und

eine Sendeantennenvorrichtung (11) zum Senden des Sendesignals von der Sendeschaltung zu der IC-Karte, dadurch gekennzeichnet, daß

die kontaktfreie IC-Karte ferner eine Vorrichtung zum Senden von Dummy-Daten (D1) als erster Punkt in einer Datenreihe enthält, und daß

die Empfängerschaltung des Lese/Schreibgeräts für die kontaktfreie IC-Karte ferner eine Schaltung für eine automatische Verstärkungsregelung (148) enthält, und zwar zum Steuern der Verstärkung des empfangenen Signals derart, daß die Intensität des ersten Dummy-Datenpunkts gleich einem vorgegebenen Wert ist.

9. Datenübertragungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschaltung eines Lese/Schreibgeräts für eine kontaktfreie IC-Karte ferner zum Setzen der Sendebreite des Sendesignals gemäß einem Datenbit auf einem Wert (T8) niedriger als die Signalbreite eines Datenbits (T5) ausgebildet ist.

10. Datenübertragungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschaltung des Lese/Schreibgeräts für eine kontaktfreie IC-Karte enthält:

eine Modulationsschaltung (222) zum Bilden des Sendesignals auf der Grundlage des von der Steuerschaltung zugeführten Sendedatensignals und zum Festlegen der Übertragungsbreite des Sendesignals gemäß einem Datenbit auf einen Wert (T8) kleiner als die Signalbreite (T5) eines Datenbits; und

11. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerschaltung des Lese/Schreibgeräts für eine nicht gesteuerte bzw. kontaktfreie IC-Karte ferner zum Umsetzen des demodulierten Empfangssignals in ein Empfangsdatensignal mit einer Einheit gemäß der Signalbreite eines Datenbits (T5) ausgebildet ist.

12. Datenübertragungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerschaltung des Lese/Schreibgeräts für eine kontaktfreie IC-Karte enthält:

die Schaltung für die automatische Verstärkungsregelung (148) zum Steuern der Verstärkung der

Verstärkungsschaltung derart ausgebildet ist, daß die Intensität des durch die Detektorschaltung demodulierten Empfangssignals konstant ist.

13. Datenübertragungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschaltung des Lese/Schreibgeräts für die kontaktfreie IC-Karte enthält:

eine zweite Verstärkerschaltung (221) zum Verstärken des Sendesignals von der Modulationsschaltung und zum Ausgeben des verstärkten Sendesignals an die Sendeantennenvorrichtung (11); und derart, daß

die Schaltung für die automatische Verstärkungsregelung der Empfängerschaltung zum Steuern der Verstärkung der ersten Verstärkerschaltung derart ausgebildet ist, daß

die Intensität des durch die Detektorschaltung demodulierten Empfangssignals konstant ist, und ferner zum Steuern der Verstärkung der zweiten Verstärkerschaltung der Sendeschaltung sowie der Verstärkung der ersten Verstärkerschaltung.

14. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantennenvorrichtung und die Sendeantennenvorrichtung des Lese/Schreibgeräts für die kontaktfreie IC-Karte eine gemeinsame Antennenschaltung enthalten.

15. Datenübertragungsverfahren, enthaltend die Schritte:

Senden einer Datenreihe von einer kontaktfreien IC-Karte zu einem Lese/Schreibgeräts;

Steuern des Verstärkungswerts für ein durch das Lese/Schreibgerät empfangenes Signal; und

Empfangen der Datenreihe von der IC-Karte; dadurch gekennzeichnet, daß

die Datenreihe einen ersten Datenpunkt als Dummy-Daten enthält, der Verstärkungswert durch eine Schaltung für eine automatische Verstärkungsregelung so gesteuert wird, daß die Intensität der von der IC-Karte empfangenen Dummy-Daten gleich einem vorgegebenen Wert ist, und der Empfang der Datenreihe den Empfang der Datenreihe nach den Dummy-Daten enthält.