JP2001211108A - Non-contact communication medium - Google Patents

Non-contact communication medium

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JP2001211108A
JP2001211108A JP2000015330A JP2000015330A JP2001211108A JP 2001211108 A JP2001211108 A JP 2001211108A JP 2000015330 A JP2000015330 A JP 2000015330A JP 2000015330 A JP2000015330 A JP 2000015330A JP 2001211108 A JP2001211108 A JP 2001211108A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna coil
diode
fet
circuit
transmission
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000015330A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Wakabayashi
尚之 若林
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent impedance variation from becoming small owing to the on/off switching of an FET and to eliminate loss due to a reactive current. SOLUTION: This medium is equipped with an antenna coil L, a resonant capacitor C which is connected across the antenna coil L, a diode D which has its anode connected to one terminal of the antenna coil L, and an N-channel FET (switch element SW) which has its drain connected to the cathode of the diode D and its source connected to the other terminal of the antenna coil L, and the reactive current is not caused to flow through a parasitic diode PD generated between the source and drain of the H-channel FET.

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】この発明は、非接触式自動改
札機や各種の非接触式識別装置等に使用される非接触通
信媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contactless communication medium used for a contactless automatic ticket gate, various contactless identification devices, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】非接触通信媒体は、本体装置と電磁結合
することによってデータの送受信を行う媒体であり、た
とえば、非接触式自動改札機を本体装置として使用され
る非接触ICカードがある。この非接触ICカードは、
アンテナコイルと、このアンテナコイルの両端に並列に
接続した共振コンデンサと、この共振コンデンサに並列
に接続したNチャンネルFETとを備え、送信データを
このFETのゲートに与えてアンテナコイル両端のイン
ピーダンスを変化させることにより送信を行う。また、
共振コンデンサの電圧の変化を復調することによって受
信する。さらに、バッテリが内蔵されていないタイプの
非接触ICカードでは、コンデンサの両端電圧を整流す
ることによって電源電圧を取り出し、これを制御回路や
記憶回路に供給するようにしている。
2. Description of the Related Art A non-contact communication medium is a medium for transmitting and receiving data by electromagnetically coupling with a main unit. For example, there is a non-contact IC card using a non-contact automatic ticket gate as a main unit. This contactless IC card
An antenna coil, a resonance capacitor connected in parallel to both ends of this antenna coil, and an N-channel FET connected in parallel to this resonance capacitor. Transmission data is given to the gate of this FET to change the impedance at both ends of the antenna coil. Then, transmission is performed. Also,
The signal is received by demodulating the change in the voltage of the resonance capacitor. Further, in a non-contact type IC card without a built-in battery, a power supply voltage is taken out by rectifying a voltage between both ends of a capacitor, and this is supplied to a control circuit and a storage circuit.

【0003】図3は、以上の構成を備える従来の非接触
ICカードの構成図を示している。
FIG. 3 shows a configuration diagram of a conventional non-contact IC card having the above configuration.

【0004】アンテナコイルLは本体装置側に設けられ
ているアンテナコイルに接近することによって電磁誘導
結合し、共振コンデンサCはアンテナコイルLとの並列
共振回路を構成して、本体装置のアンテナコイルとの電
磁誘導結合時に共振状態とする。共振コンデンサCに
は、NチャンネルFETからなるスイッチ素子SWが接
続され、このスイッチ素子SWを、送信時に送受信回路
1からの送信データによってオンオフ制御する。また受
信時には、コンデンサCの両端子に生じる電圧を送受信
回路1が復調して受信データを得る。受信データは制御
回路2によって記憶回路3に記憶されたり、または、記
憶回路3に記憶されているデータに基づいて制御回路2
が送信データを作成する。また、コンデンサCの両端電
圧は電源回路4で整流されて送受信回路1、制御回路
2、記憶回路3の電源電圧として取り出されるようにし
ている。
[0004] The antenna coil L is electromagnetically inductively coupled by approaching the antenna coil provided on the main unit, and the resonance capacitor C forms a parallel resonance circuit with the antenna coil L and is connected to the antenna coil of the main unit. At the time of electromagnetic induction coupling. The resonance capacitor C is connected to a switch element SW composed of an N-channel FET, and the switch element SW is turned on / off by transmission data from the transmission / reception circuit 1 during transmission. During reception, the transmission / reception circuit 1 demodulates the voltage generated at both terminals of the capacitor C to obtain reception data. The received data is stored in the storage circuit 3 by the control circuit 2, or the received data is stored in the control circuit 2 based on the data stored in the storage circuit 3.
Creates transmission data. Further, the voltage between both ends of the capacitor C is rectified by the power supply circuit 4 and taken out as the power supply voltage of the transmission / reception circuit 1, the control circuit 2, and the storage circuit 3.

【0005】以上の構成を備える非接触通信媒体につい
ては、たとえば、特公昭62−43238号公報に開示
されている。
[0005] A non-contact communication medium having the above configuration is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 62-43238.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように従来から提案されている非接触通信媒体では、ス
イッチング素子として、通常ドレインとソース間にドレ
インをカソードとする寄生ダイオードPD(図1参照)
ができるFETを使用するために、このFETのドレイ
ンとソースをアンテナコイルLの両端子に接続すると、
FETのオンオフにかかわらずソースからドレインの方
向に無効な電流が流れてしまい、これによってFETの
オンオフによるインピーダンス変化が小さくなって送信
データの耐ノイズ性を悪くしたり、また無効電流による
損失が大きくなるという問題があった。
However, in the non-contact communication medium conventionally proposed as described above, a parasitic diode PD having a drain as a cathode between a drain and a source is usually used as a switching element (see FIG. 1).
In order to use a FET that can be used, when the drain and source of this FET are connected to both terminals of the antenna coil L,
An invalid current flows from the source to the drain irrespective of the on / off state of the FET, thereby reducing the impedance change due to the on / off state of the FET, deteriorating the noise resistance of transmission data, and increasing the loss due to the reactive current. There was a problem of becoming.

【0007】そこで、この発明は、FETのオンオフに
よるインピーダンス変化が小さくならず、また無効電流
による損失を無くすことを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to prevent a change in impedance due to the on / off of the FET from becoming small and to eliminate a loss due to a reactive current.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために次のように構成される。
The present invention is configured as follows to solve the above-mentioned problems.

【0009】すなわち、アンテナコイルと、このアンテ
ナコイルの両端に並列に接続した共振コンデンサと、ア
ンテナコイルの一方の端子にアノードを接続したダイオ
ードと、このダイオードのカソードにドレインをアンテ
ナコイルの他方の端子にソースを接続したNチャンネル
FETと、を備え、送信データを前記FETのゲートに
与えてアンテナコイル両端のインピーダンスを変化させ
ることにより送信を行うようにした。
That is, an antenna coil, a resonance capacitor connected in parallel to both ends of the antenna coil, a diode having an anode connected to one terminal of the antenna coil, and a drain connected to a cathode of the diode and the other terminal of the antenna coil. And an N-channel FET having a source connected thereto, and transmission is performed by giving transmission data to the gate of the FET and changing the impedance at both ends of the antenna coil.

【0010】以上の構成によると、FETがオフのとき
ダイオードのアノードが接続されているアンテナ端子が
負電圧になってもFETに無効な電流が流れなくなる。
このため、オンオフによるインピーダンス変化が小さく
ならず、また損失が低減できるという効果がある。
According to the above configuration, when the FET is off, an invalid current does not flow through the FET even if the antenna terminal connected to the anode of the diode becomes a negative voltage.
For this reason, there is an effect that the impedance change due to ON / OFF does not become small and the loss can be reduced.

【0011】また、ダイオードに直列に抵抗を接続する
ことによって、ドレインからソースに流れる電流を適当
な大きさに調整することができる。
Further, by connecting a resistor in series with the diode, the current flowing from the drain to the source can be adjusted to an appropriate magnitude.

【0012】なお、ダイオードのアノードをアンテナコ
イルと電源回路の接続点に接続し、カソードをFETの
ドレインに接続することで、電源回路には共振回路に発
生する電圧がそのまま入力する。
By connecting the anode of the diode to the connection point between the antenna coil and the power supply circuit and connecting the cathode to the drain of the FET, the voltage generated in the resonance circuit is directly input to the power supply circuit.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施形態であ
る非接触ICカードの構成図を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a configuration diagram of a contactless IC card according to an embodiment of the present invention.

【0014】この非接触ICカードは、図3に示す従来
のカードと同様に、アンテナコイルLと、このアンテナ
コイルLの両端に並列に接続した共振コンデンサCと、
アンテナコイルLに並列的に接続されるNチャンネルF
ETからなるスイッチ素子SWと、共振回路に発生する
電圧を整流して電源電圧を取り出す電源回路4と、共振
回路に発生する電圧を復調して受信データを作成した
り、送信データに基づいてスイッチ素子SWをオンオフ
制御する送受信回路1と、送受信データを処理する制御
回路2と、送受信データを記憶する記憶回路3とを備え
ている。
This non-contact IC card has an antenna coil L and a resonance capacitor C connected in parallel to both ends of the antenna coil L, as in the conventional card shown in FIG.
N channel F connected in parallel to antenna coil L
A switch element SW made of ET, a power supply circuit 4 for rectifying a voltage generated in the resonance circuit to extract a power supply voltage, a demodulation of a voltage generated in the resonance circuit to create reception data, and a switch based on transmission data. The transmission / reception circuit 1 includes a transmission / reception circuit 1 for controlling the switching of the element SW, a control circuit 2 for processing transmission / reception data, and a storage circuit 3 for storing transmission / reception data.

【0015】図外のリーダライタからは、常時電力伝送
のための電磁波が出力されており、非接触ICカードが
リーダライタ近傍の所定のエリアに入ると、非接触IC
カードのアンテナコイルLには前記電磁波による誘起電
力が発生し、アンテナコイルLと共振コンデンサCで構
成される共振回路には、誘起電力のQ倍の電圧が発生す
る。ここでは、Qは共振回路のQuality fac
torで、共振回路の負荷インピーダンスとアンテナコ
イルLのリアクタンスの比である。すると非接触ICカ
ードの電源回路4は、共振回路に発生した電圧を整流
し、ほぼ一定の直流電圧に変換する。この直流電圧は非
接触ICカードの全動作のための電源として使用され
る。
An electromagnetic wave for constantly transmitting power is output from a reader / writer (not shown), and when the non-contact IC card enters a predetermined area near the reader / writer, the non-contact IC card is output.
An induced power due to the electromagnetic wave is generated in the antenna coil L of the card, and a voltage Q times the induced power is generated in a resonance circuit including the antenna coil L and the resonance capacitor C. Here, Q is the quality factor of the resonance circuit.
tor is the ratio of the load impedance of the resonance circuit to the reactance of the antenna coil L. Then, the power supply circuit 4 of the non-contact IC card rectifies the voltage generated in the resonance circuit and converts it to a substantially constant DC voltage. This DC voltage is used as a power source for all operations of the contactless IC card.

【0016】また、リーダライタから非接触ICカード
へのコマンドの送出は、前記電磁波にコマンドのデータ
列でASK変調をかけることで行う。このとき共振回路
に発生する電圧は、コマンドのデータに合わせ変化する
ので、送受信回路が検波、増幅し、コマンドのデータ列
として制御回路2に出力する。制御回路2では、そのコ
マンドを解析し、認証、リード、ライトなどのコマンド
を実行し、レスポンスのデータを送受信回路1へ出力す
る。
Transmission of a command from the reader / writer to the non-contact IC card is performed by applying ASK modulation to the electromagnetic wave with a command data string. At this time, the voltage generated in the resonance circuit changes in accordance with the command data, so that the transmission / reception circuit detects and amplifies the voltage and outputs it to the control circuit 2 as a command data string. The control circuit 2 analyzes the command, executes commands such as authentication, read, and write, and outputs response data to the transmission / reception circuit 1.

【0017】送受信回路1では、制御回路2から出力さ
れたレスポンスのデータ列をコード化し、スイッチ素子
SWをON/OFFする信号を出力する。スイッチ素子
がON/OFFすることで、レスポンスがリーダライタ
に送信される。
The transmission / reception circuit 1 encodes a response data string output from the control circuit 2 and outputs a signal for turning on / off the switch element SW. When the switch element is turned ON / OFF, a response is transmitted to the reader / writer.

【0018】構成において、図3に示す非接触ICカー
ドと相違する点は、アンテナコイルLの一方の端子とN
チャンネルFETのドレインの間にダイオードDを接続
した点である。ダイオードDの接続方向は、カソードが
NチャンネルFETのドレインに接続される方向であ
る。また、ダイオードDはアンテナコイルLと電源回路
4の接続点にアノードが接続される。
The configuration differs from the non-contact IC card shown in FIG.
The point is that a diode D is connected between the drains of the channel FETs. The connection direction of the diode D is a direction in which the cathode is connected to the drain of the N-channel FET. The anode of the diode D is connected to a connection point between the antenna coil L and the power supply circuit 4.

【0019】以上のように構成すると、ドレインをカソ
ードとする寄生ダイオードPDに無効な電流が流れるの
をダイオードDによって阻止することができる。このた
め、FETのオンオフによるインピーダンス変化が小さ
くなるのを防ぎ、無効電流が流れることによる電力消費
を抑えることができる。
With the above configuration, it is possible to prevent the diode D from flowing an invalid current to the parasitic diode PD having the drain as a cathode. For this reason, it is possible to prevent a change in impedance due to ON / OFF of the FET from being reduced, and to suppress power consumption due to a flow of a reactive current.

【0020】なお、ダイオードDをスイッチ素子SWに
直列接続するため、スイッチ素子SWには半波整流され
た電流しか流れないが、この半波整流された電流を送受
信回路1でオンオフ制御することで送信は何ら問題なく
行うことが可能である。一方、ダイオードDはアンテナ
コイルLと電源回路4の接続点にアノードが接続される
ようになっているから、電源回路4には共振回路の出力
がそのまま入力する。このため、電力の取り出しにダイ
オードDの整流による影響はまったくない。
Since the diode D is connected in series with the switch element SW, only a half-wave rectified current flows through the switch element SW. Transmission can be performed without any problem. On the other hand, since the anode of the diode D is connected to the connection point between the antenna coil L and the power supply circuit 4, the output of the resonance circuit is directly input to the power supply circuit 4. Therefore, there is no influence of the rectification of the diode D on the extraction of power.

【0021】図2は、この発明の他の実施形態である。
この実施形態は、ダイオードDに電流調整用の抵抗Rを
直列に接続したものである。抵抗Rを直列接続すること
によって、FETに流入する電流を容易に調整すること
ができる。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention.
In this embodiment, a resistor R for adjusting current is connected in series to a diode D. By connecting the resistor R in series, the current flowing into the FET can be easily adjusted.

【0022】[0022]

【発明の効果】この発明によれば、送信データをFET
のゲートに与えてアンテナコイル両端のインピーダンス
を変化させることによって送信を行う時に、FETのド
レインとソース間にドレインをカソードとする寄生ダイ
オードに無効な電流が流れるのを阻止することができる
ため、FETのオンオフによるインピーダンス変化が小
さくなるのを防ぎ、無効な消費電力を抑えることができ
る。このため、特に、バッテリのない小型の非接触IC
カードなどに極めて有用である。また、ダイオードに直
列に抵抗を接続することによって、FETに流れる電流
を調整することができ、これにより、使用するFETの
特性に応じた適切な電流設定を行うことが容易となる。
According to the present invention, transmission data is stored in the FET.
When the transmission is performed by changing the impedance of both ends of the antenna coil by giving it to the gate of the FET, it is possible to prevent an invalid current from flowing through the parasitic diode having the drain as a cathode between the drain and the source of the FET. , The change in impedance due to ON / OFF of the power supply can be prevented from becoming small, and invalid power consumption can be suppressed. Therefore, in particular, a small non-contact IC without a battery
Very useful for cards and the like. In addition, by connecting a resistor in series with the diode, the current flowing through the FET can be adjusted, which makes it easy to set an appropriate current according to the characteristics of the FET used.

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

【図1】この発明の実施形態である非接触ICカードの
構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a non-contact IC card according to an embodiment of the present invention;

【図2】この発明の他の実施形態の非接触ICカードの
要部構成図
FIG. 2 is a main part configuration diagram of a non-contact IC card according to another embodiment of the present invention;

【図3】従来の非接触ICカードの構成図FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional non-contact IC card.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

L−アンテナコイル C−共振コンデンサ R−抵抗 D−ダイオード SW−スイッチ素子(NチャンネルFET) L-antenna coil C-resonant capacitor R-resistance D-diode SW-switch element (N-channel FET)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アンテナコイルと、このアンテナコイル
の両端に並列に接続した共振コンデンサと、アンテナコ
イルの一方の端子にアノードを接続したダイオードと、
このダイオードのカソードにドレインをアンテナコイル
の他方の端子にソースを接続したNチャンネルFET
と、を備え、送信データを前記FETのゲートに与えて
アンテナコイル両端のインピーダンスを変化させること
により送信を行うようにした非接触通信媒体。
An antenna coil, a resonance capacitor connected in parallel to both ends of the antenna coil, a diode having an anode connected to one terminal of the antenna coil,
N-channel FET with drain connected to the cathode of this diode and source connected to the other terminal of the antenna coil
A non-contact communication medium comprising: transmitting transmission data to a gate of the FET and changing impedance at both ends of the antenna coil to perform transmission.
【請求項2】 前記ダイオードに直列に抵抗を接続し
た、請求項1記載の非接触通信媒体。
2. The non-contact communication medium according to claim 1, wherein a resistor is connected in series to said diode.
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