JP2003174388A - 質問器の復調回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 質問器の同期検波での受信感度の低下を防止
し、理論的に限界に近い受信復調回路を実現できるよう
にした質問器の復調回路を提供する。 【解決手段】 アンテナとパワーアンプ３間にはピック
アップ／カプラ等の結合器５を設け、この結合器５で搬
送波を取り出し、また発信器１からの搬送波用発信器出
力を自動位相調整回路を備えた位相移相器６を介して復
調器７に入力させることにより、質問器からの変調信号
成分を含んだ搬送波と同じ位相雑音を持ったローカル信
号を復調器７に入力して、復調信号から位相雑音成分を
キャンセルしている。

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ＩＣカード
で使用されている電磁誘導方式でカードからのデータ受
信を行なう質問器の復調回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁誘導方式の非接触ＩＣカード
では、一般的にロードスイッチング方式と呼ばれる方式
で応答器が質問器から送られてくる搬送波に対しＡＳＫ
変調を施し、この変調信号を応答器から質問器へレスポ
ンスする。このレスポンスを質問器が受信する場合、自
己が送出する搬送波を非同期検波または同期検波による
質問器の復調回路で復調するのが一般的である。質問器
のアンテナと応答器が十分近くにある場合、質問器のア
ンテナと応答器のアンテナとの電磁結合が強いために応
答器のロードスイッチングは強い磁界強度中でＡＳＫ変
調を施して変調度が大きくなるため、質問器の復調回路
は応答器からのレスポンスを復調方式に拘わらず良好に
復調できる。

【０００３】また特開平１１−７４８２３号公報には、
非接触ＩＣカードシステムのリーダ・ライタの復調回路
として、搬送波発信器と復調器との間に掛け算を行なう
搬送波の位相を変化させる位相移相器を設け、この位相
移相器により復調器のローカル信号入力の位相を変化さ
せ、復調器から出力される復調信号の振幅変化を増大さ
せ、コンパレータでのデータ検出を容易にしたものが示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
質問器の復調回路では、質問器のアンテナに対し応答器
が遠方にあった場合、質問器のアンテナと応答器のアン
テナとの電磁結合が弱いために、応答器のロードスイッ
チングは弱い磁界強度中でＡＳＫ変調を施すので変調度
は小さくなる。ここで、応答器は質問器のループアンテ
ナから励磁される磁束をループアンテナで電流に変換
し、かつ自己が持つインピーダンスで電力が発生し、整
流した後、回路が電力を消費するものであり、質問器の
アンテナから応答器が遠方にある場合、応答器のアンテ
ナが自己の回路を動作させるに十分な電力を誘起できな
くなる磁界強度が通信の限界である。従って、質問器は
自ずと非同期検波に対し理論的に受信感度が６ｄｂ高い
ことが証明されている同期検波を採用することとなる
が、実際には、質問器が送出する搬送波のそれ自身が持
つ位相雑音と、同期検波に付随するＰＬＬ発信回路の位
相雑音が復調信号出力に現れ、これが受信感度を悪化さ
せる原因となっている。

【０００５】本発明の目的は、質問器の同期検波での受
信感度の低下を防止し、理論的に限界に近い受信復調回
路を実現できるようにした質問器の復調回路を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、質問器が送出する搬送波に対し応答器がこ
の搬送波に変調を与えた変調信号を上記質問器に返答す
るように構成され、上記質問器はローカルの入力信号を
復調器に入力して、この復調器からの復調信号を取り出
すようにした質問器の復調回路において、上記復調器の
ローカルの入力信号を上記応答器から送出された搬送波
を結合器で取り出し上記復調器に入力される信号に位相
を合致させる位相移相器を設けたことを特徴とする。

【０００７】本発明による質問器の復調回路は、位相移
相器によって復調器のローカルの入力信号を復調器の入
力信号又は応答器からの変調信号を含んだ質問器の搬送
波と位相を合致させることができ、応答器からの変調信
号成分を含んだ搬送波と同じ位相雑音を持ったローカル
入力信号を復調器に入力することができ、これにより復
調器での復調信号から位相雑音成分をキャンセルし、ク
リアな復調信号を出力することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に
よる質問器の復調回路を示す回路図である。発信器１か
らの搬送波用発信器出力は、図示しない制御部からの送
信データに従って変調器２を経由してパワーアンプ３で
増幅し、フィルタ４を通して図示しないアンテナから伝
達する。図示しないアンテナとパワーアンプ３間にはピ
ックアップ／カプラ等の結合器５を設けており、この結
合器５で搬送波ｆｃを取り出し、また発信器１からの搬
送波用発信器出力を位相移相器６を通してローカル入力
信号Ｌｏとして復調器７に入力させ、この復調器７で掛
け算して復調信号を取り出すようにしている。

【０００９】ここでは、発信器１からの搬送波用発信器
出力を位相移相器６を通してローカル入力信号Ｌｏとし
て復調器７に入力させているため、応答器からの変調信
号成分を含んだ搬送波と同じ位相雑音を持ったローカル
入力信号Ｌｏを復調器７に入力することができる。こう
して位相移相器６は、復調器７へのローカル入力信号Ｌ
ｏの入力位相を変調信号の位相に合わせることができ、
これにより復調器７では、復調信号から位相雑音成分を
キャンセルし、クリアな復調信号を出力することができ
る。

【００１０】さらに変調器２、図示しないエキサイタ等
の応答器からの変調信号成分を含まない搬送波信号を復
調器７のローカル入力信号Ｌｏとするならば、応答器か
らの変調信号成分を含んだ搬送波に含まれている変調器
２およびエキサイタが発生する熱雑音およびショットキ
ー雑音等の雑音も同様に含まれているはずである。従っ
て、上述したように結合器５で搬送波を取り出し、また
発信器１からの搬送波用発信器出力を位相移相器６を介
して復調器７に入力させることにより、これらの雑音成
分もキャンセルすることができる。

【００１１】残る雑音成分としては、パワーアンプ３等
のパッシブ回路が発生する雑音だけであるので理論的な
同期検波回路動作に近い動作となり、受信感度が向上す
る。また復調器７に付属する搬送波再成回路が不要とな
り受信回路が安価に構成できる。質問器のアンテナに対
し遠方にある応答器からのレスポンスの受信が今までよ
りも容易になるので、さらに応答器を質問器のアンテナ
から遠くに離しても質問器が応答器からのレスポンスを
受信できる。さらに、位相雑音成分が多い発信器を使用
しても復調時にこの位相雑音成分を相殺してしまうので
安価な発信器を使用することができるようになる。

【００１２】実際に搬送波は、様々な回路を通過してい
るので、その位相は復調器７の入力時にどのようになっ
ているか不明である。ローカル入力信号と搬送波の位相
を合わせなければ十分な復調器７の特性は得られないの
で、復調器７のローカル信号入力のために位相を補正す
る自動位相調整回路を図２に示すように位相移相器６に
設ける。

【００１３】この自動位相調整回路において、位相移相
器６は第一移相器８と第二移相器９とを有し、第一移相
器８は二次の低域ろ波器でカットオフ周波数を高く設定
すれば−１８０゜の移相器となる。第二移相器９はカッ
トオフ周波数を１３．５６ＭＨｚ付近に設定し、コンデ
ンサの値を変えれば−１８０゜〜０゜の移相器となる
が、このような使用は移相器９の出力振幅がコンデンサ
の値により様々に変化する。復調器７は一般的にＬo入
力が０〜７ｄｂの範囲で使用でき、第二移相器９の出力
がこの程度可変する範囲での使用は問題とならない。第
一移相器８および第二移相器９を有する場合、−１８０
゜〜−３６０゜、また第二移相器９のみの場合、０〜−
１８０゜の位相が可変できる。

【００１４】位相移相器６は、復調器７へのインピーダ
ンスマッチングとして使用した３ｄｂパッド１１を介し
て復調器７に接続している。また復調器７の出力側には
低域ろ波器ＬＰＦ１５およびＡ／Ｄ変換器１４を介して
ＣＰＵ１３を接続し、このＣＰＵ１３は後述する位相差
を判断しＤ／Ａ変換器１２を介してバリキャップ１０に
ＤＣバイアスを与えて位相を調整するようにしている。

【００１５】バリキャップ１０はダイオードなので逆バ
イアス電圧を加えると、ダイオードの持っているコンデ
ンサ分が電圧によって変化し、大体１０ｐ〜３００ｐＦ
ぐらい変化する。バリキャップ１０を用いて簡単な回路
でシミュレーションすると約±１０゜位相を変えること
ができた。復調器７は、ｆｃとＬｏの位相差をＤＣ電圧
に変換して出力する。復調時に復調データ除去のための
低域ろ波器ＬＰＦ１５を通し、Ａ／Ｄ変換器１４でこの
ＤＣ電圧をデータに変えてＣＰＵ１３に与えている。こ
のＣＰＵ１３は位相差を判断し、この位相差に沿って第
二移相器９で補正を行なう。これはＣＰＵ１３からの出
力データをＤ／Ａ変換器１２でＤＣに変え、バリキャッ
プ１０にＤＣバイアスとして与えて、第二移相器９の出
力位相を変えて行なう。

【００１６】上述した実施の形態では、自動位相調整回
路を用いて位相移相器６により復調器７へのローカル信
号の入力位相を搬送波の位相に合わせ、これにより復調
器７では復調信号から位相雑音成分をキャンセルするよ
うにしたが、手動によって位相移相器６により復調器７
へのローカル信号の入力位相を搬送波の位相に合わせる
こともできる。これは、図１に示したバリキャップ１０
をトリマコンデンサ（可変容量コンデンサ）に変え、復
調器７の二つの入力波形Ｌｏ，ｆｃをオシロスコープで
観察し、両波形の位相が重なるようにトリマコンデンサ
を調整する。位相が重なるとは、両波形の０点が重なる
ことである。Ｌｏとｆｃの位相がぴったりと合うと復調
器７の復調効率が最大となり、受信最適条件となる。つ
まり、応答器からの変調信号の復調信号の振幅が最大と
なる。

【００１７】また他の方法として、アンテナとダミーカ
ードを準備して、ダミーカードとアンテナの距離をダミ
ーカードの変調信号を受信でき調整中に復調データが現
れるように設定し、復調データの波形をオシロスコープ
で観察し、トリマコンデンサを調整しながらダミーカー
ドが出す変調波形が復調器７の出力で最大となるように
調整することもできる。ここではトリマコンデンサを回
しきったところが最大、つまり、上述の両波形の０点で
位相が完全にあっていないのに最大になったということ
のないように設計時に検証されていて、トリマコンデン
サの調整範囲内に最適調整点があるとする。ダミーカー
ドは受信機の調整用で「１０１０１０……」などの連続
データで質問器アンテナに向かって変調（ロードスイッ
チ）をかけられれば何でも良い。

【００１８】上述した質問器の復調回路は電磁誘導方式
による非接触ＩＣカードシステムなどに適用することが
でき、電波法で定められた出力１Ｗ以下の範囲内でなる
べく通信距離を伸ばしたいとの要望があるＩＳＯ １５
６９３規格の非接触ＩＣカードシステムに適用した場
合、例えば、上述した実施の形態によれば通信距離３０
ｃｍを３３〜３５ｃｍに伸ばすことができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明による質問器
の復調回路によれば、位相移相器によって位相を調整し
て復調器のローカル入力信号とすることができるので復
調器の出力信号の雑音成分は著しく減少し、受信感度が
向上して質問器アンテナに対し遠方にある応答器からの
レスポンスの受信が今までよりも容易になり、さらに応
答器を質問器のアンテナから遠くに離しても質問器が応
答器からのレスポンスを受信できると共に、位相雑音成
分が多い発信器を使用しても復調時にこの位相雑音成分
を相殺してしまうので安価な発信器を使用することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による質問器の復調回路
を示すブロック構成図である。

【図２】図１に示した質問器の復調回路の要部を示すブ
ロック構成図である。

【符号の説明】

１ 発信器 ２ 変調器 ５ 結合器 ６ 位相移相器 ７ 復調器 １０ バリキャップ １３ ＣＰＵ １５ 低域ろ波器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B058 CA15 KA02 KA04 KA08 KA29 YA20 5K012 AB05 AC08 AC10 AC11 BA02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質問器が送出する搬送波に対し応答器が
   この搬送波に変調を与えた変調信号を上記質問器に返答
   するように構成され、上記質問器はローカルの入力信号
   を復調器に入力して、この復調器からの復調信号を取り
   出すようにした質問器の復調回路において、上記復調器
   のローカルの入力信号を上記応答器から送出された搬送
   波を結合器で取り出し復調器に入力される信号に位相を
   合致させる位相移相器を設けたことを特徴とする質問器
   の復調回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、上記位相
   移相器に、上記ローカル入力信号の位相を補正する自動
   位相調整回路を設けたことを特徴とする質問器の復調回
   路。