JP2002099878A - 非接触ｉｃカード用リーダ／ライタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプリアス成分が復調回路へ廻り込むことを
軽減し、安定した復調ができる非接触ＩＣカード用リー
ダ／ライタ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 変調された搬送波をアンテナ回路に供給
し、アンテナ回路と電磁結合した非接触ＩＣカードへ電
力及びデータを送信すると共に、非接触ＩＣカードから
の受信信号をアンテナ回路で受信し、復調回路によりデ
ータを復調するように構成された非接触ＩＣカード用リ
ーダ／ライタ装置において、アンテナ回路と、復調回路
の間をトランスと抵抗で結合したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触でリーダ／
ライタ装置からＩＣカードへの電力伝送及びリーダ／ラ
イタ装置とＩＣカードとの間のデータ伝送を行うリーダ
／ライタ装置用アンテナ部とリーダ／ライタ装置の送信
部及び受信部との結合において、送信から受信への廻り
込みを軽減した非接触ＩＣカード用リーダ／ライタ装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非接触ＩＣカードシステムは、非接触Ｉ
Ｃカードとリーダ／ライタ装置の双方にループアンテナ
を設けて構成される。例えば、リーダ／ライタ装置から
電力あるいは電力とデータを非接触ＩＣカードへ伝送す
る場合、数十ｋＨｚ〜十数ＭＨｚ程度の交流信号をリー
ダ／ライタ装置のループアンテナに流して電磁波を励起
し、これを近接してかざされた、または近傍に位置する
非接触ＩＣカードのループアンテナで検出する。すなわ
ち、非接触ＩＣカード及びリーダ／ライタ装置のループ
アンテナは電力及びデータを伝送するためのアンテナと
して機能する。

【０００３】図２は従来の非接触ＩＣカードシステムの
非接触ＩＣカードとリーダ／ライタ装置の結合に関する
部分を示すブロック図である。この非接触ＩＣカードシ
ステムは、発振器３１、変調回路３２、電力増幅部３
３、マッチング回路３４、ループアンテナ３５、復調回
路３６を有するリーダ／ライタ装置３０と、ループアン
テナ４１、コンデンサ４２、ダイオードブリッジ４３、
変調回路４４を有する非接触ＩＣカード４０とで構成さ
れている。

【０００４】以下に、図２に示された非接触ＩＣカード
システムの動作について説明する。リーダ／ライタ装置
３０から非接触ＩＣカード４０へのデータ伝送時の場
合、リーダ／ライタ装置３０に設けられた発振器３１
は、数十ｋＨｚ〜十数ＭＨｚの発振周波数ｆｃを持った
搬送波を変調回路３２へ出力する。変調回路３２は、入
力された搬送波をＤＡＴＡａにより変調する。電力増幅
器３３は、変調された搬送波を必要な送信電力まで増幅
し、ループアンテナ３５とのマッチング回路３４を介し
てループアンテナ３５から送信する。電力伝送のみの場
合は、発振器３１からの搬送波を無変調のまま送信す
る。リーダ／ライタ装置３０から非接触ＩＣカード４０
へのデータ伝送及び電力伝送は、ループアンテナ３５が
生成する磁束と非接触ＩＣカード４０のループアンテナ
４１が鎖交し、誘起電圧を励起することにより行われ
る。

【０００５】非接触ＩＣカード４０では、ループアンテ
ナ４１の誘起電圧をコンデンサ４２とダイオードブリッ
ジ４３で整流して非接触ＩＣカード４０内の各回路の電
源として用いる。また、非接触ＩＣカード４０の出力を
用いてリーダ／ライタ装置３０からの受信データを復調
できる。コンデンサ４２は、ループアンテナ４１とコン
デンサ４２からなる並列共振アンテナで、リーダ／ライ
タ装置３０からのデータ伝送及び電力伝送の伝送効率向
上のために設けられている。

【０００６】次に、非接触ＩＣカード４０からリーダ／
ライタ装置３０へのデータ伝送について説明する。リー
ダ／ライタ装置３０は、無変調の搬送波を送信し、非接
触ＩＣカード４０へ電力供給のみを行っている。非接触
ＩＣカード４０では、送信するＤＡＴＡｂを変調回路４
４へ入力し、変調回路４４のインピーダンスを変化させ
る。これによりループアンテナ４１のインピーダンスが
変化し、リーダ／ライタ装置３０側の送信搬送波を変動
させる。リーダ／ライタ装置３０の点Ａにおける電圧／
電流は、非接触ＩＣカード４０の送信データであるＤＡ
ＴＡｂに応じて変化する。これらはロードスイッチ変調
（負荷変調）と言われているものである。復調回路３６
は、点Ａにおける電圧／電流の変化を復調し、非接触Ｉ
Ｃカード４０からの受信データであるＤＡＴＡｂを取り
出す。

【０００７】図３は、図２の電力増幅部、復調回路の周
辺を詳細に示すブロック図である。図３において、図２
と同一符号は図２に示された対象と同一または相当物を
示しており、ここでの説明を省略する。抵抗器３７はル
ープアンテナ３５の接地側に接続され、インピーダンス
４５は、図２におけるダイオードブリッジ４３と変調回
路４４等をまとめて一つの負荷とみなしたものである。
前述のように非接触ＩＣカード４０からデータを送信す
るときは、送信データのＤＡＴＡｂによりインピーダン
ス４５が変化する。インピーダンス４５の変化により、
リーダ／ライタ装置３０のマッチング回路３４の出力電
流Ｉが変化する。出力電流Ｉは抵抗器３７に流れ、そこ
で生じる電圧Ｖｓは復調回路３６へ入力される。復調回
路３６は、この電圧Ｖｓの電圧変化を検出して非接触Ｉ
Ｃカード４０からの受信データであるＤＡＴＡｂを復調
する。

【０００８】特開平１０−２８３４３８号公報には、リ
ーダ／ライタ装置側のループアンテナと並列または直列
にコンデンサを接続して、搬送波周波数またはその近傍
で共振するようにして、非接触ＩＣカードへの電力伝送
効率を改善した装置が提供されている。

【０００９】図４は、並列共振によって電力伝送効率を
向上させた場合の電力増幅部、復調回路の周辺を詳細に
示すブロック図である。図４において、図３と同一符号
は図３に示された対象と同一または相当物を示してお
り、ここでの説明を省略する。さらに、マッチング回路
３４と復調回路３６を抵抗３８で接続し、コンデンサ３
９をループアンテナ３５と並列に接続する。

【００１０】図５は、直列共振によって電力伝送効率を
向上させた場合の電力増幅部、復調回路の周辺を詳細に
示すブロック図である。図５において、図３と同一符号
は図３に示された対象と同一または相当物を示してお
り、ここでの説明を省略する。さらに、マッチング回路
３４とループアンテナ３５の間にコンデンサ３９’を挿
入する。

【００１１】図６は、特開平１１−２０３４２４号公報
に示されている電力増幅部、復調回路の周辺を詳細に示
すブロック図である。リーダ／ライタ装置側のループア
ンテナ３５とコンデンサ３９を並列に接続して、ループ
アンテナ３５とコンデンサ３９をアンテナ回路２とす
る。また、電力増幅部３３の出力を巻線１１に接続し、
巻線１１のもう一方の側を接地Ｇ１へ接続し、アンテナ
回路２へ巻線１２を接続し、復調回路３６の入力部分へ
巻線１３を接続し、巻線１３のもう一方の側を接地Ｇ２
へ接続し、巻線１１、巻線１２、巻線１３をマッチング
トランス１とする。

【００１２】図７は、特開平１１−２０３４２４号公報
に示されている電力増幅部、復調回路の周辺を詳細に示
すブロック図である。図７において、図６と同一符号は
図６に示された対象と同一または相当物を示しており、
ここでの説明を省略する。さらに、コンデンサ３は巻線
１３と並列に接続されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において、
電力増幅部３３と復調回路３６は接続されているか、ト
ランスにより結合されているため、送信の搬送波のスプ
リアス成分が復調回路３６に廻り込むことになる。この
スプリアス成分は微妙であるが抵抗器に電圧を誘起す
る。搬送波に比べ８０〜１００ｄＢ程度低いスプリアス
成分であっても非接触ＩＣカードの負荷変調波を復調す
るとき、妨害波（干渉波）となることがある。特に、リ
ーダ／ライタ装置と非接触ＩＣカードの間の距離が離れ
ている場合は、電圧Ｖｓの変化が少ないためスプリアス
成分の影響が大きくなる。

【００１４】本発明は上述した課題に鑑みてなされたも
のであり、リーダ／ライタ装置内において、電力増幅部
からの搬送波とスプリアス成分が復調回路へ廻り込むこ
とを軽減し、非接触ＩＣカードからの負荷変調波を、リ
ーダ／ライタ装置と非接触ＩＣカードの距離が離れてい
る場合等、負荷変調波の信号成分が弱いときでも安定し
た復調ができる非接触ＩＣカード用リーダ／ライタ装置
を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明に係る非接触ＩＣカード用リーダ／ライ
タ装置は、変調された搬送波をアンテナ回路に供給し、
前記アンテナ回路と電磁結合した非接触ＩＣカードへ電
力及びデータを送信すると共に、前記非接触ＩＣカード
からの受信信号を前記アンテナ回路で受信し、復調回路
によりデータを復調するように構成された非接触ＩＣカ
ード用リーダ／ライタ装置において、前記アンテナ回路
と、前記復調回路の間をトランスと抵抗で結合したこと
を特徴とする。

【００１６】また、本発明に係る非接触ＩＣカード用リ
ーダ／ライタ装置において、前記復調回路に接続される
トランスにコンデンサを並列に接続し、前記トランスと
前記コンデンサからなる並列共振回路の共振周波数が、
前記受信信号の周波数帯域内となるように前記コンデン
サの容量を設定したことを特徴とする。

【００１７】以上のような非接触ＩＣカード用リーダ／
ライタ装置によれば、リーダ／ライタ装置内において電
力増幅部からの搬送波とスプリアス成分が復調回路へ廻
り込むことを軽減し、安定した復調ができる非接触ＩＣ
カード用リーダ／ライタ装置を提供することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。 実施の形態１．図１は実施の形態１に係る非接触ＩＣカ
ード用リーダ／ライタ装置の電力増幅部、復調回路の周
辺を詳細に示すブロック図である。図１において図６と
同一符合は図６に示された対象と同一または相当物を示
しており、ここでの説明を省略する。本実施の形態で
は、抵抗４の片側を巻線１１と巻線１３に接続し、抵抗
４のもう一方の側を接地Ｇ１に接続する。

【００１９】ここで、巻線１１の巻数をｎ１、巻線１２
の巻数をｎ２、巻線１３の巻数をｎ３、電力増幅部３３
から見た巻線１１のインピーダンスをＺ１、アンテナ回
路２から見た巻線１２のインピーダンスをＺ２、復調回
路３６から見た巻線１３のインピーダンスをＺ３、搬送
波電流をｉｔとする。巻線１１に流れ込む電流をｉｔと
すると、電力増幅部３３の出力電圧と電流の関係は以下
のようになる。

【００２０】 Ｖ＝ｉｔ×Ｚ１＋ｉｔ×Ｒ＝Ｖ１＋Ｖ２（式１）

【００２１】ここで、電圧Ｖ１はトランス１１にかかる
電圧であり、電圧Ｖ２は抵抗４にかかる電圧である。こ
のとき、トランス１３にかかる電圧Ｖ３は、巻線に比例
した電圧が誘起され、以下のようになる。

【００２２】Ｖ３＝（ｎ３／ｎ１）×Ｖ１（式２）

【００２３】従って、復調回路３６の入力電圧は、電圧
Ｖ３に電圧Ｖ２が加わった値となる。ここで、電圧Ｖ２
と電圧Ｖ３は、図１より明らかなように、巻線１１と巻
線１３を同相に巻いてあるので電圧の向きが逆である。
従って、復調回路３６の入力電圧ＶＤは式１と式２より
以下のようになる。なお、図中３箇所に設けられている
「・」は、巻線の巻き始めを示している。

【００２４】 ＶＤ＝Ｖ２−Ｖ３＝(ｉｔ・Ｒ)−（（ｎ３／ｎ１）・Ｖ１） ＝ｉｔ・Ｒ−（ｎ３／ｎ１）・ｉｔ・Ｚ１ ＝ｉｔ（Ｒ―（ｎ３／ｎ１）・Ｚ１） ここで、ｎ１，ｎ２，ｎ３は各巻線の数（巻数） Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３は各巻線のインピーダンス Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃は各巻線に印加される電圧 ｉｔは搬送波電流 である。

【００２５】上記の式より明らかなように、Ｒ＝（ｎ３
／ｎ１）×Ｚ１の関係にあるＲをマッチングトランス１
に付けることにより、電力増幅部３３からの搬送波のス
プリアス成分を復調回路３６に廻り込ませないようにす
ることが可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上に詳述したように本発明に係る非接
触ＩＣカード用リーダ／ライタ装置によれば、非接触Ｉ
Ｃカードから送信されたデータの復調に際し、自らの送
信波及びそのスプリアス成分により妨害されることなく
復調することができ、データの信頼性をより高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態１を示すブロック図である。

【図２】従来の非接触ＩＣカードシステムの構成例を示
すブロック図である。

【図３】従来の非接触ＩＣカードシステムにおける復調
回路の周辺を示すブロック図である。

【図４】特開平１０−２８３４３８号公報における並列
共振を用いた復調回路の周辺を示すブロック図である。

【図５】特開平１０−２８３４３８号公報における直列
共振を用いた復調回路の周辺を示すブロック図である。

【図６】特開平１１−２０３４２４号公報における復調
回路の周辺を示す回路図である。

【図７】特開平１１−２０３４２４号公報における並列
共振を用いた復調回路の周辺を示した回路図である。

【符号の説明】

１ マッチングトランス、２ アンテナ回路、４ 抵
抗、１１，１２，１３巻線、３３ 電力増幅部、３５
ループアンテナ、３６ 復調回路、３９ コンデンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舟久保 一夫 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 早瀬 雅彦 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5B035 BB09 CA12 CA23 5B058 CA15 CA22 KA24 5K012 AA05 AB03 AC06 AD03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変調された搬送波をアンテナ回路に供給
   し、前記アンテナ回路と電磁結合した非接触ＩＣカード
   へ電力及びデータを送信すると共に、前記非接触ＩＣカ
   ードからの受信信号を前記アンテナ回路で受信し、復調
   回路によりデータを復調するように構成された非接触Ｉ
   Ｃカード用リーダ／ライタ装置において、 前記アンテナ回路と、前記復調回路の間をトランスと抵
   抗で結合したことを特徴とする非接触ＩＣカード用リー
   ダ／ライタ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の非接触ＩＣカード用リ
   ーダ／ライタ装置において、 前記復調回路に接続されるトランスにコンデンサを並列
   に接続し、前記トランスと前記コンデンサからなる並列
   共振回路の共振周波数が、前記受信信号の周波数帯域内
   となるように前記コンデンサの容量を設定したことを特
   徴とする非接触ＩＣカード用リーダ／ライタ装置。