JP2001092938A - 非接触ｉｃカードおよびそのデータ処理方法 - Google Patents

非接触ｉｃカードおよびそのデータ処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源電圧に重畳するノイズ成分があっても正
確な復調信号を供給する非接触ＩＣカードを提供する。 【解決手段】 非接触でデータの受信または送信を行う
とともに、データの処理を行う電子回路を基板上に備え
るデータ処理装置において、データに対応してＡＳＫ変
調された電磁波を受信するループコイル１２により受信
された電磁波の電力を整流して電源とし、受信された電
磁波からデータを復調する変復調部４１の復調回路にお
いて、トランジスタ７のソース、ドレインをノードＢと
ノードＣとに接続し、ゲートを制御信号（mem_op）で制
御することにより、入力信号を維持することにより、処
理すべき信号成分を正確に復調する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非接触でデータの
受信、送信を行うバッテリーレスの非接触ＩＣカードお
よびそのデータ処理方法に関するもので、特に、その復
調回路の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、改札機、セキュリティシステム、
電子マネーシステムなどにおいて、非接触でデータのや
りとりを行うリーダ/ライタ(R/W)およびＩＣカードの導
入検討、試験運用が開始されている。
【０００３】改札機等のR/Wは、送信するデータで搬送
波（キャリア）を所定の方法で変調し、変調した電磁波
（たとえば、磁界）をＩＣカードに向けて放射する。
【０００４】定期券等のＩＣカードは、R/Wから放射さ
れた電磁波を受信し、R/Wでの変調方式に対応する復調
方式で、受信した電磁波を元のデータに復調し、所定の
電子回路で送られてきたデータを処理する。そして、デ
ータを処理した後、ＩＣカードは、それに対する返答
（データ）をR/Wに送信し、R/Wは、そのデータを受信す
る。
【０００５】このようなＩＣカードにおいて、バッテリ
ーを搭載せず、受信した電磁波を整流して、その電磁波
の電力を直流電源として利用するバッテリーレス型の非
接触ＩＣカードが存在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】R/Wとバッテリーレス
型の非接触ＩＣカードとの間のデータ転送に、搬送波の
振幅の大きさによりデータの０、１が定められるＡＳＫ
（振幅変調）を利用することが提案されている。このＡ
ＳＫ変調は、変調度が１未満の変調を利用したものであ
り、占有帯域幅を狭くしたまま、高い通信レートで通信
を行うため、ＩＣカードで良好な復調信号を供給するこ
とができる。
【０００７】以下に、ＩＣカードに供給される復調信号
の動作方法および復調回路の構成について、図面を用い
て説明する。
【０００８】図６は、受信されたデータを復調させるＩ
Ｃカードの復調回路の回路図である。
【０００９】図６に示すように、ノードVddに抵抗１が
接続され、ノードＡを介して抵抗２が抵抗１と接続され
る。容量素子４はノードＡとノードＢとに接続され、ノ
ードＢは抵抗５を介してノードVrefに接続される。ノー
ドＡに接続された容量素子４はノードＢに接続され、ま
たノードＢはノードVrefに接続された抵抗５に接続さ
れ、またノードVrefに接続された抵抗６はノードＣと接
続される。
【００１０】データ信号として復調回路に入力された信
号は、容量素子４を介してノードＡの信号の微分成分
（高調波成分）のみをノードＢに伝播する。比較器８へ
は基準電圧（Vref）を生成する回路部から抵抗６を介し
たノードＣからの信号とノードＢからの信号とが入力さ
れる。比較器８は入力にオフセットがあり、一定のしき
い値レベルを超える信号のみに対して出力を反転させ
る。
【００１１】図７はこの復調回路の各ノードにおける電
圧値のタイミングチャートを示す図である。
【００１２】電磁波から生成された電源電圧（Vdd）を
抵抗分割したノードＡの信号の微分成分（ノードＢ）
が、ＩＣカード内部に構成された基準電圧（ノードVre
f）に対する比較器のしきい値を超えた場合、復調信号
として復調されている。このような動作方法により、電
源電圧に重畳する信号成分を復調することができる。
【００１３】しかしながら、ＩＣカード内部の制御部や
メモリ部が動作する際に、動作に伴う電流が消費される
が、非接触型ＩＣカードは電源を電磁波によって供給さ
れるために電源インピーダンスが高く、電源電流を瞬時
的に消費すると電源電圧が激しく低下し、電源波形が乱
れることとなる。
【００１４】つまり、ＡＳＫ変調された電磁波から電源
と復調信号を抽出しようとすると、ＩＣカード内部に配
置されたＩＣ内部の制御部やメモリ部の動作により電源
波形が乱れ、良好な復調信号が得にくいという問題を有
している。
【００１５】本発明は、占有帯域が狭いＡＳＫ変調を利
用して、高い通信レートで通信を行うことのできる非接
触ＩＣカードを提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の請求項１記載の非接触ＩＣカードは、デー
タの受信または送信を行うとともに、データの処理を行
う電子回路を基板上に備えた非接触ＩＣカードにおい
て、前記データに対応してＡＳＫ変調された電磁波の電
力を整流する電源部と、受信された電磁波から前記デー
タを復調する変復調部とを有し、前記変復調部は、前記
非接触ＩＣカードに入力されたデータを維持する復調回
路を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】また、本発明の請求項２記載の非接触ＩＣ
カードは、請求項１記載の非接触ＩＣカードにおいて、
前記復調回路は、基準電圧発生回路と、前記入力信号を
微分する微分回路と、前記基準電圧発生回路の出力と前
記微分回路の出力とを比較する比較器と、前記基準電圧
発生回路の出力と前記微分回路の出力とをショートさせ
るための回路とから構成されることを特徴とするもので
ある。
【００１８】また、本発明の請求項３記載の非接触ＩＣ
カードは、請求項２記載の非接触ＩＣカードにおいて、
前記基準電圧発生回路の出力と前記微分回路の出力とを
ショートさせるための回路がトランジスタで構成されて
いることを特徴とするものである。
【００１９】また、本発明の請求項４記載の非接触ＩＣ
カードのデータ処理方法は、データの受信または送信を
行うとともに、データの処理を行う電子回路を基板上に
備える非接触ＩＣカードのデータ処理方法において、前
記データに対応してＡＳＫ変調された電磁波の電力を整
流し、前記整流された電磁波から前記データを復調する
復調信号が、前記非接触ＩＣカードに入力されたデータ
を維持していることを特徴とするものである。
【００２０】また、本発明の請求項５記載の非接触ＩＣ
カードのデータ処理方法は、請求項４記載の非接触ＩＣ
カードのデータ処理方法において、データが遷移しない
期間のみ、前記非接触ＩＣカードの変復調部に備えられ
た基準電圧発生回路の出力と前記入力されたデータ信号
を微分する微分回路の出力とをショートさせるための回
路を動作させることを特徴とするものである。また、本
発明の請求項６記載の非接触ＩＣカードのデータ処理方
法は、請求項５記載の非接触ＩＣカードのデータ処理方
法において、前記基準電圧発生回路の出力と前記入力さ
れたデータ信号を微分する微分回路の出力とをショート
させるための回路がトランジスタで構成され、このトラ
ンジスタのゲートに制御信号を入力させて動作させるこ
とを特徴とするものである。
【００２１】上記構成により、本発明は電源電圧に重畳
するノイズ成分があっても信号成分を正確に復調するこ
とができるため、ＩＣカードで良好な復調信号を供給す
ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【００２３】まず、R/Wと非接触ＩＣカードとの間のデ
ータ転送を行う非接触カードシステムについて図１を用
いて説明する。
【００２４】図１に示すように、この非接触カードシス
テムは、ＩＣカード１０およびR/W３０とで構成されて
いる。
【００２５】R/W３０は、データ信号を送受信するルー
プコイル２１と、送受信されたデータを変調または復調
させる変復調部２２と、変復調されたデータを制御する
制御部２３と、制御されたデータを入出力する入出力部
２４とで構成される。
【００２６】一方、ＩＣカード１０は、バッテリーレス
型の非接触ＩＣカードであり、例えばクレジットカード
のような平板形状であって、所定の基板またはフィルム
上に、R/W３０から放射される磁界の一部を電気信号に
変換するループコイル１２と各種処理を行う電子回路が
集積されているＩＣ（Integrated Circuit）１１とで構
成される。
【００２７】次に、ＩＣ１１の構成について図２を用い
て説明する。
【００２８】図２に示すように、ＩＣ１１は、データを
送受信するループコイル１２に接続される整流器４０
と、整流器４０と直列に接続される変復調部４１と、変
復調部４１に接続される制御部４２と、制御部４２と接
続されるメモリ部４３とで構成されている。なお、ここ
では、整流器４０と変復調部４１とが直列に接続されて
いるが、並列に接続されてもよい。
【００２９】ループコイル１２に供給されたデータ信号
は、R/W３０により生成されたＡＳＫ変調波に対応して
おり、このデータ信号を整流器４０で整流して搬送波を
抑制し、即ち包絡線検波し、この包絡線検波された搬送
波は、変復調部４１の復調回路で復調され、復調された
復調信号は、制御部４２に制御の元になるクロック信号
等として制御され、メモリ部４３にデータとして蓄えら
れる。
【００３０】定電圧回路部４４は、整流器４０より整流
された電圧を抑制し、安定化させた後、直流電力とし
て、制御部４２（処理手段）やメモリ部４３を動作させ
る電源電圧を供給する。
【００３１】次に、本発明の復調回路の構成について説
明する。図３に、本発明の復調回路部の回路図を示す。
なお、従来例と同一物については同一番号を用いて説明
する。
【００３２】従来例の復調回路との相違点は、図３に示
すように、ノードＢとノードＣとを、トランジスタ７の
ソース、ドレインに接続し、このトランジスタ７のゲー
トを制御信号で制御することである。
【００３３】データ信号として復調回路に入力された信
号は、容量素子４を介してノードＡの信号の微分成分
（高調波成分）のみと、基準電圧発生回路（Vref）の出
力成分で抵抗５及びトランジスタ７を介した信号をノー
ドＢに伝播し、基準電圧発生回路（Vref）の出力成分で
抵抗６を介したノードＣからの信号とノードＢからの信
号とがショートされ、この信号の出力が比較器８に入力
信号として入力される。比較器８は入力にオフセットが
あり、一定のしきい値レベルを超える信号のみに対して
出力を反転させる。このような動作方法によりデータ信
号を復調信号として復調する。
【００３４】次に、図４に復調回路の各ノードのタイミ
ングチャートを示す。
【００３５】まず、整流器４０と定電圧回路部４４によ
り生成された電源電圧（Vdd)が復調回路に供給され、抵
抗分割された中間電圧Ａが設定される。
【００３６】ノードVrefには基準電圧発生回路から生成
される基準電圧で約１．５Ｖ程度が供給され、ノードＡ
の信号の微分成分Ｂ（高調波成分）が、入力にオフセッ
トのある比較器８の一定のしきい値レベルを超える信号
のみに対して出力を反転し、その信号が復調信号として
復調される。
【００３７】ここで制御部４２やメモリ部４３が動作す
る際、その動作に伴う電流が消費され、ノイズとして電
源電圧が低下する。
【００３８】従来の復調回路では、図５に示すように、
ノイズとして電源電圧（Vdd）が低下すると、信号の微
分成分Ｂ’があたかも信号成分のように取り扱われ、間
違えた復調信号を生成する。つまり破線部分として処理
すべき信号が、実線部分のような復調信号を生成し、間
違ったデータが復調してしまうことになる。
【００３９】ところが本発明の復調回路においては、図
４に示すように、ノードVddにノイズが入っても、ノー
ドＢとノードＣとに接続されたトランジスタ７で制御さ
れた制御信号（mem_op）により、電源波形の本来の信号
成分にはマスクをせずに、データが遷移しない部分に生
成される電源電圧の低下や上昇によるノイズ成分をカッ
トする。
【００４０】つまりデータが遷移しない期間のみ、基準
電圧発生回路（Vref）の出力と、入力されたデータ信号
を微分する微分回路（容量４）の出力とをショートさせ
るための回路７（mem_op）に入力された制御信号（mem_
op）でノードＢとノードＣをショートさせることによ
り、電源電圧のノイズ成分がカットされ、その結果、入
力されたデータ信号を復調信号として正確に復調する、
すなわち入力されたデータ信号を維持することができ
る。これにより、回路動作による電源ノイズに強い復調
回路を提供することができる。
【００４１】実際、メモリ部４３のメモリ動作時の電流
は、約２０nsecの非常に短い時間に２０mAの電流を消費
するため、電源電圧が５Ｖから約４Ｖに低下し、電源電
圧（Vdd）にノイズとして電圧が低下するが、本発明に
よれば制御信号、ここではメモリーオペレーションとし
ての制御信号（mem_op）でノードＢとノードＣをショー
トさせることにより、入力された信号を復調信号として
復調し、正確なデータを得ることができる。
【００４２】制御信号はＩＣ１１の制御部４２において
生成される。通常ＩＣ１１の中で消費電力が多いところ
は、メモリ部４３であり、このメモリ部のメモリ動作に同
期させた信号を制御信号（mem_op）として用いればよ
い。また、この制御信号（mem_op）は受信信号に同期させ
て、メモリ動作に関係なく絶えず制御させてもよい。
【００４３】
【発明の効果】本発明は、上記のように、データに対応
してＡＳＫ変調された電磁波を受信し、受信された電磁
波の電力を整流して電源とした際に、電源電圧に重畳す
るノイズ成分があっても入力された信号を維持すること
により、処理すべき信号成分を正確に復調し、正しいデ
ータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】非接触カードシステムのブロック図
【図２】ＩＣカード内部のＩＣブロック図の一構成例を
示す図
【図３】本発明の復調回路部の回路図
【図４】本発明の復調回路部の各ノードのタイミングチ
ャート
【図５】従来の復調回路の各ノードのタイミングチャー
ト
【図６】従来の復調回路図
【図７】従来の復調回路の各ノードのタイミングチャー
ト
【符号の説明】
１ 抵抗 ２ 抵抗 ３ 容量素子 ４ 容量素子 ５ 抵抗 ６ 抵抗 ７ トランジスタ ８ 比較器 １０ ＩＣカード １１ ＩＣ １２ ループコイル ２１ ループコイル ２２ 変復調部 ２３ 制御部 ２４ 入出力部 ３０ リーダ／ライター ４０ 整流器 ４１ 変復調部 ４２ 制御部 ４３ メモリ部 ４４ 定電圧回路部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B035 AA03 BB09 BC02 BC03 CA12 CA22 CA23 5K012 AB05 AB18 AB19 AC06 AC08 AC09 AC11 AE13 BA02 BA18

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データの受信または送信を行うととも
    に、データの処理を行う電子回路を基板上に備えた非接
    触ＩＣカードにおいて、前記データに対応してＡＳＫ変
    調された電磁波の電力を整流する電源部と、受信された
    電磁波から前記データを復調する変復調部とを有し、前
    記変復調部は、前記非接触ＩＣカードに入力されたデー
    タを維持する復調回路を備えていることを特徴とする非
    接触ＩＣカード。
  2. 【請求項２】 前記復調回路は、基準電圧発生回路と、
    前記入力信号を微分する微分回路と、前記基準電圧発生
    回路の出力と前記微分回路の出力とを比較する比較器
    と、前記基準電圧発生回路の出力と前記微分回路の出力
    とをショートさせるための回路とから構成されることを
    特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカード。
  3. 【請求項３】 前記基準電圧発生回路の出力と前記微分
    回路の出力とをショートさせるための回路がトランジス
    タで構成されていることを特徴とする請求項２記載の非
    接触ＩＣカード。
  4. 【請求項４】 データの受信または送信を行うととも
    に、データの処理を行う電子回路を基板上に備える非接
    触ＩＣカードのデータ処理方法において、前記データに
    対応してＡＳＫ変調された電磁波の電力を整流し、前記
    整流された電磁波から前記データを復調する復調信号
    が、前記非接触ＩＣカードに入力されたデータを維持し
    ている非接触ＩＣカードのデータ処理方法。
  5. 【請求項５】 データが遷移しない期間のみ、前記非接
    触ＩＣカードの変復調部に備えられた基準電圧発生回路
    の出力と前記入力されたデータ信号を微分する微分回路
    の出力とをショートさせるための回路を動作させること
    を特徴とする請求項４記載の非接触ＩＣカードのデータ
    処理方法。
  6. 【請求項６】 前記基準電圧発生回路の出力と前記入力
    されたデータ信号を微分する微分回路の出力とをショー
    トさせるための回路がトランジスタで構成され、このト
    ランジスタのゲートに制御信号を入力させて動作させる
    ことを特徴とする請求項５記載の非接触ＩＣカードのデ
    ータ処理方法。
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