JP2001060902A - Non-contact ic card device - Google Patents

Non-contact ic card device

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JP2001060902A
JP2001060902A JP11235943A JP23594399A JP2001060902A JP 2001060902 A JP2001060902 A JP 2001060902A JP 11235943 A JP11235943 A JP 11235943A JP 23594399 A JP23594399 A JP 23594399A JP 2001060902 A JP2001060902 A JP 2001060902A
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JP
Japan
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card
coupling element
contact
transmission line
writer
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JP11235943A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Nishitani
隆 西谷
Takafumi Suzuki
尚文 鈴木
Hideaki Yamamoto
英朗 山本
Yasuhiro Nagai
靖浩 永井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-contact IC card which pays attention to communication speed that becomes more important in its future applications and realizes higher speed communication between R/W and an IC card. SOLUTION: The transmission line 12 of R/W 1 and the transmission line of an IC card 2 are closely arranged and are connected. A stationary signal is transmitted from an R/W 1-side and a connection element is set to a resonance state. In an IC card 2-side, a switch changing over a resonance characteristic is installed and the R/W-1 side detects the change of the resonance characteristic. Thus, data of the IC card 2 are received. Then, the connection element for power supply on the IC card 2-side is installed, the battery of the IC card 2 is eliminated and circuit constitution can be simplified.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ICカード装置に
関し、特にリーダライタ(以下、R/Wと略記する。)
と電気的接点を持たない非接触式ICカード装置に係
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an IC card device, and particularly to a reader / writer (hereinafter abbreviated as R / W).
And a non-contact type IC card device having no electrical contact.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年R/Wと非接触でデータの読み書き
ができるICカード装置が普及して来ている。これら非
接触ICカード装置には幾つかの方式が存在するが、交
流磁界を利用した装置とマイクロ波を利用した装置が代
表的である。図10(a)に電磁誘導方式、(b)にマ
イクロ波方式の装置を示す。図10(a)および(b)
において、101はR/W、102はICカード、10
3はR/Wのアンテナコイル、104はマイクロ波アン
テナ、105は発振回路、106は変調回路、107は
復調回路であり、110はICカードのアンテナコイ
ル、111はマイクロ波アンテナ、112は電源回路、
113は変調回路、114は復調回路、115は制御回
路、116はメモリ、117はバッテリーであり、11
8はアンテナコイルにより作られる誘導電磁界、119
はマイクロ波アンテナから放射されるマイクロ波であ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, IC card devices capable of reading and writing data without contact with R / W have become widespread. There are several types of these non-contact IC card devices, but a device using an AC magnetic field and a device using a microwave are typical. FIG. 10A shows an electromagnetic induction type device, and FIG. 10B shows a microwave type device. FIG. 10 (a) and (b)
, 101 is an R / W, 102 is an IC card, 10
Reference numeral 3 denotes an R / W antenna coil, 104 denotes a microwave antenna, 105 denotes an oscillation circuit, 106 denotes a modulation circuit, 107 denotes a demodulation circuit, 110 denotes an antenna coil of an IC card, 111 denotes a microwave antenna, and 112 denotes a power supply circuit. ,
113 is a modulation circuit, 114 is a demodulation circuit, 115 is a control circuit, 116 is a memory, 117 is a battery, 11
8 is an induction electromagnetic field created by the antenna coil, 119
Is a microwave radiated from the microwave antenna.

【0003】これら非接触ICカード装置では、R/W
101からICカード102ヘの通信には、R/W10
1がキャリアを直接変調して送信される。一方、ICカ
ード102からR/W101への通信には、電磁誘導型
の場合、キャリアによってICカード102のコイル1
10に誘導される電流の量を変化させ、キャリアの磁界
強度に変化を与える事で情報をのせて通信する。マイク
ロ波型の場合ではICカード102内部のアンテナの反
射係数を変化させ、これによりICカード2からの再放
射電力量を変化させ、R/W101が放射するキャリア
の受信電力量を変化させ、キャリアの電界強度に変化を
与える事で情報をのせて通信を行う。このように、非接
触ICカード装置では、ICカード102は自らが信号
を送信するための機能を持たず、R/W101の発する
キャリアに情報をのせて通信する事が大きな特徴となっ
ている。とりわけ交流磁界を利用した電磁誘導型装置で
は、ICカード102の動作に必要な電力をR/Wから
供給可能で、ICカードに電池を搭載しない装置が比較
的容易に構成でき、その普及はめざましい。現在国際標
準化の作業も進められている。非接触ICカード装置
は、入退室管理等のオープンな空間で、ある程度の通信
距離を必要とする使われ方をすることが多いが、距離が
長くなれば当然アンテナ入力電力も大となって、R/W
101から放射されるキャリアが電波法等で規制され
る。先にも述べたとおり、マイクロ波型、電磁誘導型と
もに、ICカード102はR/W101が送信するキャ
リアを利用して情報を送信するため、R/W101の送
信するキャリアが電波法で規制されて制限を受けると、
R/W101とICカード102間の通信距離が短くな
るのみならず、信号とノイズの比(S/N)を大きくと
れないため、通信速度も制限されてくる。また電磁誘導
型の装置では、エネルギーをICカードに供給するため
に、距離に対して急激に減衰する進行方向の磁界を利用
しており、結果125kHzや13.56MHzといっ
た比較的低い周波数帯が用いられており、その結果通信
速度は遅くなっている。
In these non-contact IC card devices, R / W
R / W 10 is used for communication from 101 to the IC card 102.
1 is transmitted by directly modulating the carrier. On the other hand, the communication from the IC card 102 to the R / W 101 uses a coil 1 of the IC card 102 by a carrier in the case of the electromagnetic induction type.
The communication is carried with information by changing the amount of current induced in 10 and changing the magnetic field strength of the carrier. In the case of the microwave type, the reflection coefficient of the antenna inside the IC card 102 is changed, whereby the amount of re-radiated power from the IC card 2 is changed, and the received power of the carrier radiated by the R / W 101 is changed. The communication is carried by carrying information by giving a change to the electric field strength of the device. As described above, in the non-contact IC card device, the IC card 102 does not have a function of transmitting a signal by itself, and the IC card 102 is characterized by putting information on a carrier generated by the R / W 101 and performing communication. In particular, in an electromagnetic induction type device using an AC magnetic field, power required for the operation of the IC card 102 can be supplied from the R / W, and a device without a battery mounted on the IC card can be relatively easily configured, and its spread is remarkable. . Currently, international standardization work is underway. Non-contact IC card devices are often used in open spaces such as entry / exit management where a certain communication distance is required. However, as the distance increases, the antenna input power naturally increases. R / W
The carrier radiated from 101 is regulated by the Radio Law or the like. As described above, in both the microwave type and the electromagnetic induction type, since the IC card 102 transmits information using the carrier transmitted by the R / W 101, the carrier transmitted by the R / W 101 is regulated by the Radio Law. If you are restricted by
Not only the communication distance between the R / W 101 and the IC card 102 is shortened, but also the signal-to-noise ratio (S / N) cannot be increased, so that the communication speed is limited. In addition, in order to supply energy to an IC card, an electromagnetic induction type device uses a magnetic field in a traveling direction that rapidly attenuates with respect to a distance, and as a result, a relatively low frequency band such as 125 kHz or 13.56 MHz is used. Communication speed has been reduced as a result.

【0004】非接触ICカード装置が普及するにつれ
て、その使用方法も多岐にわたり、それに伴い求められ
る技術も多岐にわたって来ている。例えば、前述の入退
室等では、かなりの通信距離が求められる一方、送る情
報はID用コードのみで十分な場合が多く、また扉やゲ
ートの開閉と連動させる場合等には、それほど速い通信
速度は必要としない。しかしながら鉄道の改札などに適
用するには、通信速度を含めた高速処理が重要になる。
これに対して、現在考えられている電子マネー等に適用
する場合は、長い通信距離を必要としない一方、セキュ
リティーのより高い通信が求められる。またセキュリテ
ーの高い暗号処理を必要とする場合では、或る程度高速
な通信が求められる。さらに、ICカードに画像等のメ
モリ容量の多い情報を蓄える使い方をする場合には、よ
り高速な通信速度が要求される。
[0004] As non-contact IC card devices have become widespread, the methods of using the devices have been diversified, and the required technologies have also been diversified. For example, in the above-mentioned entry / exit, a considerable communication distance is required, but the information to be sent is often sufficient only with the ID code, and when linked with opening and closing of doors and gates, the communication speed is so high. Does not require. However, high-speed processing including communication speed is important for application to railway ticket gates and the like.
On the other hand, when the present invention is applied to electronic money or the like which is currently considered, a communication with higher security is required while a long communication distance is not required. When high-security encryption processing is required, communication at a certain high speed is required. Furthermore, when using the IC card to store information such as images having a large memory capacity, a higher communication speed is required.

【0005】このように、ICカード装置の適用範囲が
広がるにつれ、ICカード102とR/W101間の通
信速度の向上や距離の拡大が望まれてきており、必ずし
も現状のIDカード装置では対応出来なくなって来てい
る。さらに、ICカードの通信技術を応用し、ハードレ
ベルで簡単にカスタマイズできる小型端末を構成するア
イデアも出てきており(特願平11−024332)、
より高速な通信を実現する非接触ICカード装置が求め
られて来ている。
As described above, as the application range of the IC card device is expanded, it is desired to improve the communication speed and the distance between the IC card 102 and the R / W 101, and the current ID card device cannot necessarily cope with the problem. It's gone. Furthermore, there has been an idea to configure a small terminal that can be easily customized at a hardware level by applying the communication technology of an IC card (Japanese Patent Application No. 11-024332).
There is a need for a non-contact IC card device that realizes higher-speed communication.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
無電源タイプのICカードの普及が進む一方で、応用面
の拡大に伴い通信距離あるいは通信速度のように、その
性能面での限界が指摘されるようになって来た。すなわ
ち上記のように、従来の電磁誘導型のICカード装置で
は通信距離が電波法の制約から数cm乃至10cm程度
であり、通信速度は数100kbps程度であった。ま
た、マイクロ波型の場合では通信距離こそ1乃至3m程
度と長くとれるものの、通信速度の点では通信方式上の
問題から、電磁誘導の場合と大差はない状態であった。
このため本発明においては、今後の応用でより重要とな
る通信速度に注目し、R/WとICカード間でさらに高
速な通信を可能とする、非接触式ICカード装置を提供
することを目的とした。
As described above,
While non-power-supply type IC cards are becoming more widespread, limitations in performance, such as communication distance and communication speed, have been pointed out with the expansion of applications. That is, as described above, in the conventional electromagnetic induction type IC card device, the communication distance was about several cm to 10 cm due to restrictions of the Radio Law, and the communication speed was about several hundred kbps. Further, in the case of the microwave type, the communication distance can be as long as about 1 to 3 m, but there is little difference from the case of the electromagnetic induction due to the problem of the communication system in terms of the communication speed.
Therefore, in the present invention, it is an object of the present invention to provide a non-contact type IC card device which focuses on a communication speed which becomes more important in future applications and enables higher-speed communication between the R / W and the IC card. And

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては以下の手段を用いた。
In order to achieve the above object, the present invention uses the following means.

【0008】請求頃1においては、伝送線路を介して信
号授受を行うための送信・受信を行う回路を有するR/
Wと、固有の周波数で共振する結合素子、この結合素子
の共振周波数に重畳されたR/Wからの信号を受信する
回路およびこの結合素子の共振特性を切り替えるスイッ
チング素子とを備えた電気的接点を持たない非接触式I
Cカードとで構成され、上記R/Wの伝送線路とICカ
ードの結合素子で結合器を構成している非接触ICカー
ド装置を規定している。
In claim 1, an R / R having a circuit for transmitting and receiving signals for transmitting and receiving signals via a transmission line is provided.
W, an electrical contact including a coupling element that resonates at a specific frequency, a circuit that receives a signal from the R / W superimposed on the resonance frequency of the coupling element, and a switching element that switches resonance characteristics of the coupling element Non-contact type I without
A non-contact IC card device is constituted by a C card and a coupler is constituted by a coupling element of the R / W transmission line and the IC card.

【0009】請求項2においては、請求項1のICカー
ド装置において、R/Wから変調した信号を送信し、I
Cカードの結合素子を介してこの信号を受信することに
よりR/WからICカードヘの情報送信を行うと共に、
R/Wが無変調の信号を該伝送線路に送信し、上記のI
Cカードは内蔵するスイッチング素子により上記結合素
子の共振特性を変化させることにより、該R/Wの受信
回路が受け取る信号強度の変化を検出して、ICカード
からR/Wへの情報送信を行う非接触ICカード装置を
規定している。
According to a second aspect, in the IC card device of the first aspect, a signal modulated from R / W is transmitted, and
By receiving this signal through the coupling element of the C card, information is transmitted from the R / W to the IC card, and
R / W transmits an unmodulated signal to the transmission line, and
The C card changes the resonance characteristic of the coupling element by a built-in switching element, detects a change in the signal strength received by the R / W receiving circuit, and transmits information from the IC card to the R / W. It specifies a non-contact IC card device.

【0010】請求項3は、請求項1および請求項2記載
の非接触ICカード装置のいずれかにおいて、上記のR
/Wの伝送線路が、マイクロストリップ線路、コプレー
ナ線路、スロット線路、コプレーナストリップ線路、或
いは平行線路のいずれかを使用して形成されている非接
触ICカード装置を規定したものである。
A third aspect of the present invention is the non-contact IC card device according to the first or second aspect.
/ W specifies a non-contact IC card device in which the transmission line is formed using any one of a microstrip line, a coplanar line, a slot line, a coplanar strip line, and a parallel line.

【0011】請求項4においては、請求項1乃至請求項
3記載されている非接触ICカード装置のいずれかにお
いて、ICカードの第1の結合素子と、この第1の結合
素子とは異なる第2の結合素子との2組の結合素子を有
するICカードの仕様について規定している。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the non-contact IC card devices according to the first to third aspects, the first coupling element of the IC card is different from the first coupling element. It specifies the specifications of an IC card having two sets of coupling elements with two coupling elements.

【0012】さらに請求項5においては、上記の非接触
ICカード装置において、ICカードが動作するのに必
要な電力を、R/W側の伝送線路からICカードの結合
素子を介して供給することができるICカードを使用す
ることを規定している。
According to a fifth aspect of the present invention, in the contactless IC card device, power required for operating the IC card is supplied from a transmission line on the R / W side via a coupling element of the IC card. Stipulates the use of an IC card that can be used.

【0013】[0013]

【作用】R/WとICカード間の伝送媒体に、超高周波
・広帯域な伝送線路を利用することで、通信方式上の制
約を排除することが出来、高速通信を可能としている。
ここで、R/W側から送られてくる無変調信号を、IC
カード側で結合素子の共振状態を変化させることで、I
Cカードからの再放射電波の振幅を変調し、R/WにI
Cカード側の情報を送ることが出来る。また電磁結合を
利用しているため、R/WからICカードヘエネルギー
の供給が行うことが出来、これにより、バッテリ無しで
動作する、電気的接点を持たない非接触式ICカード装
置が実現出来る。
By using an ultra-high-frequency and wide-band transmission line as a transmission medium between the R / W and the IC card, it is possible to eliminate restrictions on the communication system and to enable high-speed communication.
Here, the unmodulated signal sent from the R / W side is converted to an IC
By changing the resonance state of the coupling element on the card side, I
Modulates the amplitude of the re-radiated radio wave from the C card,
Information on the C card can be sent. In addition, since electromagnetic coupling is used, energy can be supplied from the R / W to the IC card, thereby realizing a non-contact IC card device that operates without a battery and has no electrical contact. .

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1に本発明の第1の実施の形態
として、R/Wの伝送線路に直線状のマイクロストリッ
プ線路を、ICカードの結合素子に長方形の素子を用い
た例を示す。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention in which a linear microstrip line is used as an R / W transmission line and a rectangular element is used as a coupling element of an IC card. Show.

【0015】図1において、1はR/W、2はICカー
ド、3はコントローラ用コンピュータ、11はR/W1
の制御回路部、12はR/W1の伝送線路、13はR/
W1の送信回路部、14はR/W1の受信回路部、17
はR/W1の伝送線路のグランドプレーン、21はIC
カード2の回路部、22はICカード2の制御回路部、
24はICカード2の受信回路部、26はICカード2
のにおける結合素子用反射端、27はICカードのスイ
ッチング回路、30は電池、40はICカードの結合素
子である。
In FIG. 1, 1 is an R / W, 2 is an IC card, 3 is a controller computer, and 11 is an R / W1.
, R / W1 transmission line, 13 R / W1
A transmission circuit section of W1, 14 is a reception circuit section of R / W1, 17
Is the ground plane of the transmission line of R / W1, 21 is the IC
A circuit section of the card 2, a control circuit section 22 of the IC card 2,
24 is a receiving circuit section of the IC card 2, 26 is an IC card 2
Reference numeral 27 denotes a reflection end for a coupling element, 27 denotes a switching circuit of the IC card, 30 denotes a battery, and 40 denotes a coupling element of the IC card.

【0016】本実施の形態においては、R/W1は、I
Cカード2に送るべき情報を含む電気信号をマイクロス
トリップ線路で形成された伝送線路12に送出し、この
情報を含む電気信号はICカード2の結合素子40を介
して、ICカード2の受信回路部24に送られ、R/W
1からICカード2ヘの通信が完了する。一方、カード
2からR/W1への通信には、R/W1が情報を含まな
い定常的な振幅の電気信号を伝送線路12に送り続け、
ICカード2側の結合素子40を共振状態としておき、
ICカード2側ではスイッチング回路27によって結合
素子40の一端を、受信回路24或いは反射端26側に
切り替えることでR/W1の受信回路14に届く電気信
号の強度に変化を与え、情報をR/W1に伝える。この
場合、R/W1の伝送回路12とICカード2の結合素
子40とは至近距離で電磁的に結合することにより結合
器を形成しているために、通信方式等の影響を受けるこ
とがなく直接信号の授受を行うことが出来るため、高い
周波数域の電磁波を用いることで高速通信が可能とな
る。
In the present embodiment, R / W1 is
An electric signal including information to be sent to the C card 2 is transmitted to the transmission line 12 formed of a microstrip line, and the electric signal including the information is transmitted to the receiving circuit of the IC card 2 via the coupling element 40 of the IC card 2. Sent to the unit 24, R / W
Communication from 1 to the IC card 2 is completed. On the other hand, in the communication from the card 2 to the R / W1, the R / W1 continues to send an electric signal of a constant amplitude containing no information to the transmission line 12,
With the coupling element 40 on the IC card 2 side in a resonance state,
On the IC card 2 side, the switching circuit 27 switches one end of the coupling element 40 to the reception circuit 24 or the reflection end 26 side, thereby giving a change to the intensity of the electric signal reaching the reception circuit 14 of the R / W1 and transmitting information to the R / W1. Tell W1. In this case, since the transmission circuit 12 of the R / W 1 and the coupling element 40 of the IC card 2 are electromagnetically coupled to each other at a short distance to form a coupler, there is no influence from the communication system or the like. Since signals can be directly transmitted and received, high-speed communication can be performed by using electromagnetic waves in a high frequency range.

【0017】また、変復調方法については、ICカード
2が送信する情報に応じて、直接電気信号の強度に変化
を与えて情報を載せる方法の他に、信号強度の変化を周
期的に作ることで、R/W1が送信データとなる情報を
含まない電気信号、すなわち搬送波となる周波数より低
い周波数の第2の波(サブキャリア)を作り、このサブ
キャリアの周波数や位相を変調させる方法や、サブキャ
リアの有無で変調を行う方法などで、ICカード2から
R/W1への通信が可能になる。また、R/W1とIC
カード2間の通信に用いる電気信号は、伝送線路12を
通り、ICカード1の結合素子40と電磁結合が生じる
範囲であれば、その周波数に制限はない。また本実施の
形態では、R/W1はマイクロストリップによる伝送線
路12の一端から電気信号を送信し、他端で電気信号を
受信する構成になっている。
As for the modulation / demodulation method, in addition to a method of directly changing the intensity of an electric signal in accordance with information transmitted by the IC card 2 and carrying the information, a change in the signal intensity is periodically generated. , R / W1 generates an electric signal that does not include information serving as transmission data, that is, a second wave (subcarrier) having a frequency lower than the frequency serving as a carrier, and modulates the frequency and phase of the subcarrier. Communication from the IC card 2 to the R / W 1 can be performed by a method of performing modulation depending on the presence or absence of a carrier. Also, R / W1 and IC
The frequency of an electric signal used for communication between the cards 2 is not limited as long as the electric signal passes through the transmission line 12 and generates electromagnetic coupling with the coupling element 40 of the IC card 1. In the present embodiment, the R / W 1 is configured to transmit an electric signal from one end of the microstrip transmission line 12 and receive the electric signal at the other end.

【0018】図2に伝送線路12の一端を無反射端15
として、他端に送受信回路16を構成する例を示す。図
2中の1はR/W、2はICカード、11はR/W1の
制御回路部、12はR/W1の伝送線路、15は伝送線
路の無反射端、16は送受信回路部、17は伝送線路の
グランドプレーン、21はICカード2の回路部、22
は制御回路部、24は受信回路部、26は反射端、27
はICカード2のスイッチング回路、30は電池、40
はICカード2の結合素子である。このように、R/W
1における伝送線路12の一方の終端を無反射端15と
して、もう一方の終端に送受信回路16を設ける構成で
も問題はなく、R/W1とICカード2間で通信が行え
る事は言うまでも無い。さらに、図1で示す実施の形態
では、R/W1の伝送線路12にマイクロストリップラ
イン(図3a)を用いているが、図3で示すコプレーナ
型伝送線路b、コプレーナ型ストリップライン伝送線路
c、スロット型伝送線路d、平行型伝送線路e等、電気
信号が通る部分がグランドに覆われていない構造の線路
であれば、問題無くR/W1の伝送線路12を構成でき
る。なお、図3において、35および38は伝送線路
を、36は誘電体、37は接地電位となるグランドプレ
ーンを示している。また伝送線路12の形状について
も、図1の実施例に示す直線状のみならず、図4に示す
折り返し型(a)、メアンダライン(b)等の形状の伝
送線路12をグランドプレーン17に対向して形成した
構造でも問題は生じない。なお、図4(a)においては
曲線状のU字型の折り返し型線路を示しているが、コ字
型の角型の形状でも勿論問題はない。さらに、図1或い
は図2における結合素子40の形状も長方形の他に図5
で示す例のように、R/W1の伝送線路12と電磁気的
に結合し、定在波が立つものであれぱその形状に制限は
ないことは言うまでもない。したがって、図5(a)の
楕円形状(或いは円形)、(b)の正方形状、(c)の
長方形(短冊型)状等いずれの形状でも適用可能であ
る。さらに、ICカード2の結合素子40‘はグランド
プレーン41を有するマイクロストリップラインが回路
部21を含むICカード2の構造例を示したが、図6に
おいて示すように、ICカード2の上に構成された回路
部21と結合素子42との形状および配置としては
(a)で示す円形、(b)で示す楕円形、(c)で示す
正方形、(d)で示す長方形(短冊形)或いは(e)で
示すICカード側面配置のようなグランドプレーンを有
さない各種単一ストリップラインで構成しても問題はな
い。
FIG. 2 shows one end of the transmission line 12 connected to the non-reflection end 15.
An example in which the transmission / reception circuit 16 is configured at the other end will be described. In FIG. 2, 1 is an R / W, 2 is an IC card, 11 is a control circuit section of the R / W1, 12 is a transmission line of the R / W1, 15 is a non-reflection end of the transmission line, 16 is a transmission / reception circuit section, and 17 is a transmission / reception circuit section. Is the ground plane of the transmission line, 21 is the circuit section of the IC card 2, 22
Is a control circuit section, 24 is a reception circuit section, 26 is a reflection end, 27
Is a switching circuit of the IC card 2, 30 is a battery, 40
Is a coupling element of the IC card 2. Thus, R / W
There is no problem with a configuration in which one end of the transmission line 12 in 1 is the non-reflection end 15 and the transmission / reception circuit 16 is provided at the other end, and it goes without saying that communication between the R / W 1 and the IC card 2 can be performed. . Further, in the embodiment shown in FIG. 1, a microstrip line (FIG. 3a) is used for the transmission line 12 of the R / W1, but a coplanar transmission line b, a coplanar strip line transmission line c shown in FIG. If the line through which the electric signal passes, such as the slot-type transmission line d and the parallel-type transmission line e, is not covered with the ground, the R / W1 transmission line 12 can be configured without any problem. In FIG. 3, 35 and 38 indicate transmission lines, 36 indicates a dielectric, and 37 indicates a ground plane serving as a ground potential. Further, the transmission line 12 is not limited to the straight line shape shown in the embodiment of FIG. 1, and the folded transmission line (a) and the meander line (b) shown in FIG. No problem arises even with the structure formed as described above. Although FIG. 4A shows a curved U-shaped folded line, a U-shaped square shape does not pose a problem. Further, the shape of the coupling element 40 in FIG. 1 or FIG.
It goes without saying that the shape is not limited as long as a standing wave is generated by electromagnetic coupling with the transmission line 12 of the R / W1 as in the example shown in FIG. Therefore, any shape such as an elliptical shape (or a circular shape) in FIG. 5A, a square shape in FIG. 5B, and a rectangular (strip type) shape in FIG. 5C is applicable. Further, the coupling element 40 ′ of the IC card 2 has shown the structural example of the IC card 2 in which the microstrip line having the ground plane 41 includes the circuit section 21, but is configured on the IC card 2 as shown in FIG. The shapes and arrangements of the circuit unit 21 and the coupling element 42 are as follows: a circle shown in (a), an ellipse shown in (b), a square shown in (c), a rectangle (strip) shown in (d), or ( There is no problem even if it is constituted by various single strip lines having no ground plane as in the IC card side arrangement shown in e).

【0019】図7に本発明の第2の実施の形態として、
第1の実施例と同じ構成で、3枚のICカードと通信す
る例を示す。このように複数のICカード2が同時に存
在する場合においても、R/W1の伝送線路12とIC
カード2の結合素子間の結合度を極端に高くしなけれ
ぱ、全てのICカード2ヘの通信が成立する強度の信号
を送ることが可能であり、複数枚のICカード2に対し
ても、第1の実施の形態と同様の通信が可能となる。ま
た、R/W1が複数枚のICカード2を制御する方法に
ついては、lS014443で規定される現状の電磁誘
導型非接触ICカードの装置同様、ICカード2のID
番号取得時にビット単位の衝突を検出してICカードを
選別する方法や、ICカードの応答する時間を複数の時
間帯に区切り、ICカード2の送信するデータの衝突を
確率的に避けてICカードを選別する方法などで当該I
Cカード2を識別し、識別後多ICカードに一時的な番
号を割り付けて各ICカードと通信する事で、R/W1
は複数のICカード2と通信出来る。なお、この複数枚
のICカードを図4(a)の折り返し型の伝送線路にて
適用した場合の外観図を図8に示す。
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.
An example of communication with three IC cards having the same configuration as the first embodiment will be described. Thus, even when a plurality of IC cards 2 are present at the same time, the transmission line 12 of the R / W 1 and the IC
Unless the degree of coupling between the coupling elements of the card 2 is extremely high, it is possible to send a signal of a strength enough to establish communication to all the IC cards 2. Communication similar to that of the first embodiment becomes possible. As for the method by which the R / W 1 controls a plurality of IC cards 2, the ID of the IC card 2 is the same as the current electromagnetic induction type non-contact IC card device specified in IS014443.
A method for selecting an IC card by detecting a collision in units of bits at the time of acquiring a number, and a method of dividing a response time of the IC card into a plurality of time zones to stochastically avoid collision of data transmitted by the IC card 2 and I by the method of sorting
By identifying the C card 2 and assigning a temporary number to the multiple IC cards after identification and communicating with each IC card, the R / W 1
Can communicate with a plurality of IC cards 2. FIG. 8 shows an external view of the case where the plurality of IC cards are applied to the folded transmission line of FIG. 4A.

【0020】図9に、本発明の第3の実施の形態とし
て、ICカード2に、通信に用いる結合素子40の他に
もう1つ結合素子40’を備えることで、該結合素子4
0’を介してR/W1から電力を受信し、整流回路部3
2及び電源回路部33を通して、ICカード2の動作に
必要な電力を供給する例について示す。本図において、
1はR/W、2はICカード、3はコントローラ、11
はR/Wの制御回路部、12はR/Wの伝送線路、13
は送信回路部、14は受信回路部、21はICカードの
回路部、22はICカードの制御回路部、24はICカ
ードの受信回路部、26は反射端、27はICカード2
のスイッチング回路部、28は無反射端、29は伝送線
路のグランドプレーン、32は整流回路部、33は電源
回路部、40、40’はICカードの結合素子である。
本実施の形態では、結合素子(40’)を介して、R/
W1から電力を受信し、整流回路部32及び電源回路部
33を通して、ICカードの動作に必要な電力を供給す
る構成になっている。R/W1からICカード2、IC
カード2からR/W1への通信については、実施の形態
例1と同様である。複数のICカード2の選別方法や制
御方法については、第2の実施の形態で示したものと同
様の方法で可能となる。なお本実施の形態においても、
第1の実施の形態、同様、R/W1の伝送線路12は図
4で示す各伝送線路を用いても問題なく、また伝送線路
12の形状も図4で示す全ての形状のいずれであっても
問題は無い。
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention, in which the IC card 2 is provided with another coupling element 40 'in addition to the coupling element 40 used for communication.
0 'via the R / W1 via the rectifier circuit unit 3
An example in which power required for the operation of the IC card 2 is supplied through the power supply circuit 2 and the power supply circuit unit 33 will be described. In this figure,
1 is R / W, 2 is an IC card, 3 is a controller, 11
Is an R / W control circuit, 12 is an R / W transmission line, 13
Is a transmission circuit section, 14 is a reception circuit section, 21 is an IC card circuit section, 22 is an IC card control circuit section, 24 is an IC card reception circuit section, 26 is a reflection end, and 27 is an IC card 2
28, a non-reflection end; 29, a ground plane of a transmission line; 32, a rectifier circuit unit; 33, a power supply circuit unit; and 40, 40 'coupling elements of an IC card.
In the present embodiment, R / R is connected via the coupling element (40 ').
The configuration is such that power is received from W1 and power required for the operation of the IC card is supplied through the rectifier circuit unit 32 and the power supply circuit unit 33. R / W1 to IC card 2, IC
The communication from the card 2 to the R / W 1 is the same as in the first embodiment. The method of selecting and controlling the plurality of IC cards 2 can be performed by the same method as that described in the second embodiment. In the present embodiment,
Similarly to the first embodiment, the transmission line 12 of the R / W1 may use each transmission line shown in FIG. 4 without any problem, and the shape of the transmission line 12 may be any of the shapes shown in FIG. There is no problem.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の述べたように、本発明においては
R/W1の伝送線路12とICカード2側の伝送線路に
相当する結合素子40とを直接接近させることによりR
/W1とICカード2を電磁的に結合させて高周波、広
帯域通信が可能となる。これにより通信方式上の制約を
排除することが出来、さらにICカード側での結合素子
の共振状態を時系列的に切り換えて振幅変調し、R/W
側に再放射することにより高速な通信速度を実現してい
る。また、上記とは異なる結合素子40’を設けること
により、R/W側からICカードに電源供給が可能な無
バッテリICカードが実現された。
As described above, according to the present invention, the R / W1 transmission line 12 and the coupling element 40 corresponding to the transmission line on the IC card 2 side are brought into close proximity to each other so that R
/ W1 and the IC card 2 are electromagnetically coupled to enable high-frequency, wideband communication. As a result, it is possible to eliminate the restriction on the communication system, and furthermore, the resonance state of the coupling element on the IC card side is switched in time series to perform amplitude modulation and R / W
By re-radiating to the side, a high communication speed is realized. Further, by providing a coupling element 40 'different from the above, a batteryless IC card capable of supplying power to the IC card from the R / W side has been realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による第1の実施の形態の装置構成を示
すもので、(a)は装置構成の外観図、(b)はR/W
とICカードの結合状態を示す配置図。
FIGS. 1A and 1B show an apparatus configuration according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is an external view of the apparatus configuration, and FIG.
FIG. 3 is a layout diagram showing a connection state between the IC card and the IC card.

【図2】R/Wの伝送線路の一端を無反射端とし、他端
に送受信器を接続した場合の配置図。
FIG. 2 is an arrangement diagram in a case where one end of an R / W transmission line is a non-reflection end and a transceiver is connected to the other end.

【図3】本発明に適用し得る各種伝送線路の形状断面図
で、(a)はマイクロストリップライン型伝送線路の断
面図、(b)はコプレーナ型伝送線路の断面図、(c)
はコプレーナ型ストリップライン伝送線路の断面図、
(d)はスロット型伝送線路の断面図、(e)は平行型
伝送線路の断面図。
3A and 3B are cross-sectional views of various transmission lines applicable to the present invention, wherein FIG. 3A is a cross-sectional view of a microstrip line type transmission line, FIG. 3B is a cross-sectional view of a coplanar transmission line, and FIG.
Is a cross-sectional view of a coplanar stripline transmission line,
(D) is a sectional view of a slot-type transmission line, and (e) is a sectional view of a parallel-type transmission line.

【図4】本発明に適用し得る他の伝送線路の形状を示す
外観図で、(a)は曲線状の折り返し型伝送線路の外観
図、(b)はメアンダライン上の伝送線路の外観図。
4A and 4B are external views showing the shapes of other transmission lines applicable to the present invention, wherein FIG. 4A is an external view of a curved folded transmission line, and FIG. 4B is an external view of a transmission line on a meander line. .

【図5】本発明におけるICカードに適用し得るグラン
ドプレーンを有する結合素子の形状を示す外観図で、
(a)は楕円形の場合の外観図、(b)は正方形の場合
の外観図、(c)は長方形(短冊形)の場合の外観図。
FIG. 5 is an external view showing a shape of a coupling element having a ground plane applicable to the IC card according to the present invention;
(A) is an external view in the case of an elliptical shape, (b) is an external view in the case of a square, and (c) is an external view in the case of a rectangle (strip shape).

【図6】グランドプレーンを用いない場合のICカード
における結合素子の形状を示す外観図で、(a)は円形
結合素子の外観図、(b)は楕円形結合素子の外観図、
(c)は正方形結合素子の外観図、(d)は長方形(短
冊形)結合素子の外観図、(e)はICカード側面部に
結合素子を設けた場合の外観図。
6A and 6B are external views showing the shape of a coupling element in an IC card when a ground plane is not used; FIG. 6A is an external view of a circular coupling element; FIG. 6B is an external view of an elliptical coupling element;
(C) is an external view of a square coupling element, (d) is an external view of a rectangular (strip-shaped) coupling element, and (e) is an external view of a case where the coupling element is provided on a side surface of an IC card.

【図7】図1の装置において複数枚(図の場合は3枚)
のICカードを処理する場合のカード配置図。
FIG. 7 shows a plurality of sheets (three sheets in the case of FIG. 1) in the apparatus of FIG.
FIG. 2 is a card layout diagram when processing the IC card of FIG.

【図8】図4(a)の折り返し型伝送線路において複数
枚(図の場合は3枚)のICカードを処理する場合のカ
ード配置図。
FIG. 8 is a card layout diagram in the case of processing a plurality of (three in this case) IC cards in the folded transmission line of FIG. 4A.

【図9】非接触ICカードにおいて、データ伝送用の結
合素子の他に、電源供給用の結合素子を有する無電池型
ICカードの構成図。
FIG. 9 is a configuration diagram of a non-contact type IC card having a coupling element for power supply in addition to a coupling element for data transmission.

【図10】従来の非接触型ICカードの構成図で、
(a)は電磁誘導型の場合の構成図、(b)はマイクロ
波型の場合の構成図。
FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional non-contact type IC card;
(A) is a block diagram in the case of an electromagnetic induction type, (b) is a block diagram in the case of a microwave type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:リーダライタ(R/W) 2:ICカー
ド 3:コントローラ 11:R/Wの制
御回路部 12:R/Wの伝送線路 13:R/Wの
送信回路部 14:R/Wの受信回路部 15:伝送線路
の無反射端 16:送受信回路部 17:R/Wの伝送線路のグランドプレーン 21:ICカードの回路部 22:ICカー
ドの制御回路部 24:ICカードの受信回路部 26:ICカー
ドの反射端 27:ICカードのスイッチング回路部 30:ICカードの電池 32:ICカー
ドの整流回路部 33:ICカードの電源回路部 35:中心導体 36:誘電体基板 37:グランド
プレーン 38:線路 39:スロット 40、40’:グランドプレーンを有したICカードの
結合素子 41:ICカードの結合素子のグランドプレーン 42:グランドプレーンを有さないICカードの結合素
子 101:R/W 102:ICカー
ド 103:R/Wのアンテナコイル 104:マイクロ
波アンテナ 105:発振回路 106:変調回路 107:復調回路 110:ICカー
ドのアンテナコイル 111:マイクロ波アンテナ 112:電源回路 113:変調回路 114:復調回路 115:制御回路 116:メモ 117:バッテリー 118:アンテナコイルにより作られる誘導電磁界 119:マイクロ波アンテナから放射されるマイクロ波
1: reader / writer (R / W) 2: IC card 3: controller 11: control circuit of R / W 12: transmission line of R / W 13: transmission circuit of R / W 14: reception circuit of R / W Unit 15: Non-reflection end of transmission line 16: Transmission / reception circuit unit 17: Ground plane of R / W transmission line 21: Circuit unit of IC card 22: Control circuit unit of IC card 24: Receiving circuit unit of IC card 26: Reflecting end of IC card 27: Switching circuit of IC card 30: Battery of IC card 32: Rectifying circuit of IC card 33: Power supply circuit of IC card 35: Central conductor 36: Dielectric substrate 37: Ground plane 38: Line 39: slot 40, 40 ': coupling element of IC card having ground plane 41: ground plane of coupling element of IC card 42: ground plane Coupling element of IC card not having 101: R / W 102: IC card 103: R / W antenna coil 104: Microwave antenna 105: Oscillation circuit 106: Modulation circuit 107: Demodulation circuit 110: IC card antenna coil 111 : Microwave antenna 112: Power supply circuit 113: Modulation circuit 114: Demodulation circuit 115: Control circuit 116: Memo 117: Battery 118: Induction electromagnetic field created by antenna coil 119: Microwave radiated from microwave antenna

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01Q 1/38 G06K 19/00 K (72)発明者 山本 英朗 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 永井 靖浩 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 5B035 AA02 BA03 BB09 CA23 5B058 CA15 KA02 KA04 YA20 5J046 AA03 AB11 PA07 5J047 AA03 AB11 FD06 5K012 AB03 AB05 AB19 AC08 AC10──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01Q 1/38 G06K 19/00 K (72) Inventor Hideaki Yamamoto 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Yasuhiro Nagai 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 5B035 AA02 BA03 BB09 CA23 5B058 CA15 KA02 KA04 YA20 5J046 AA03 AB11 PA07 5J047 AA03 AB11 FD06 5K012 AB03 AB05 AB19 AC08 AC10

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電磁波を伝える伝送線路、及び該伝送線路
に伝播させる電磁波を送信・受信する回路を具備するI
Cカードリーダライタと、固有の周波数で共振する結合
素子、該結合素子の共振に重畳された該リーダライタか
らの信号を受信する回路および該結合素子の共振特性を
切り替えるスイッチング素子を具備する電気的接点を持
たない非接触式ICカードとで構成され、該伝送線路と
該結合素子にて結合器を構成することを特徴とする非接
触ICカード装置。
A transmission line for transmitting an electromagnetic wave, and a circuit for transmitting and receiving an electromagnetic wave propagated through the transmission line.
An electrical circuit comprising: a C card reader / writer; a coupling element that resonates at a unique frequency; a circuit that receives a signal from the reader / writer superimposed on the resonance of the coupling element; and a switching element that switches resonance characteristics of the coupling element. A non-contact IC card device comprising a non-contact IC card having no contact, wherein a coupler is formed by the transmission line and the coupling element.
【請求項2】請求項1のICカード装置において、該リ
ーダライタから変調した信号を送信し、該ICカードの
該結合素子を介して信号を受信することにより該リーダ
ライタから該ICカードヘの情報送信を行うと共に、該
リーダライタが無変調の信号を該伝送線路に送信し、該
ICカードは該スイッチング素子により該結合素子の共
振特性を変化させることにより、該リーダライタの受信
回路が受け取る信号強度の変化を検出して、該ICカー
ドから該リーダライタへの情報送信を行う非接触ICカ
ード装置。
2. The IC card device according to claim 1, wherein the modulated signal is transmitted from the reader / writer, and the signal is received from the reader / writer to the IC card by receiving the signal via the coupling element of the IC card. While transmitting, the reader / writer transmits an unmodulated signal to the transmission line, and the IC card changes the resonance characteristic of the coupling element by the switching element, thereby receiving a signal received by the reception circuit of the reader / writer. A non-contact IC card device that detects a change in intensity and transmits information from the IC card to the reader / writer.
【請求項3】請求項1および請求項2記載の非接触IC
カード装置のいずれかにおいて、該リーダライタの該伝
送線路が、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、
スロット線路、コプレーナストリップ線路、或いは平行
線路のいずれかを使用してなることを特徴とする非接触
ICカード装置。
3. A non-contact IC according to claim 1 or 2.
In any of the card devices, the transmission line of the reader / writer may be a microstrip line, a coplanar line,
A non-contact IC card device characterized by using one of a slot line, a coplanar strip line, and a parallel line.
【請求項4】請求項1乃至請求項3記載の非接触ICカ
ード装置のいずれかにおいて、該ICカードの第1の結
合素子と、該第1の結合素子とは異なる第2の結合素子
を有することを特徴とする非接触ICカード装置。
4. The non-contact IC card device according to claim 1, wherein the first coupling element of the IC card and a second coupling element different from the first coupling element are provided. Non-contact IC card device characterized by having.
【請求項5】請求項1乃至請求項4記載の非接触ICカ
ード装置のいずれかにおいて、該ICカードが動作する
のに必要な電力を、該リーダライタの該伝送線路から該
ICカードの結合素子を介して供給することを特徴とす
る非接触ICカード装置。
5. The non-contact IC card device according to claim 1, wherein electric power required for operating the IC card is coupled from the transmission line of the reader / writer to the IC card. A non-contact IC card device supplied via an element.
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