JP2007049422A - 通信システム、送信装置および方法、並びに、受信装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 線路間結合を利用した通信において、放射電力を抑える。
【解決手段】 所定の間隔Mで並行に配置されているマイクロストリップ線路101Aおよび101Bは、マイクロストリップ線路121Aおよび121Bと距離Lで対向して近付けられている。差動ドライバは、送信データに対応するRF信号の差動信号を生成し、差動信号の一方をマイクロストリップ線路101Aに出力するとともに、差動信号の他方をマイクロストリップ線路101Bに出力する。この場合、線路間結合により差動信号がマイクロストリップ線路121Aおよび121Bを伝送する。本発明は、例えば、送信装置または受信装置に適用できる。
【選択図】図3
【解決手段】 所定の間隔Mで並行に配置されているマイクロストリップ線路101Aおよび101Bは、マイクロストリップ線路121Aおよび121Bと距離Lで対向して近付けられている。差動ドライバは、送信データに対応するRF信号の差動信号を生成し、差動信号の一方をマイクロストリップ線路101Aに出力するとともに、差動信号の他方をマイクロストリップ線路101Bに出力する。この場合、線路間結合により差動信号がマイクロストリップ線路121Aおよび121Bを伝送する。本発明は、例えば、送信装置または受信装置に適用できる。
【選択図】図3
Description
本発明は、通信システム、送信装置および方法、並びに、受信装置および方法に関し、特に、線路間結合を用いた通信において、放射電力を抑えることができるようにする通信システム、送信装置および方法、並びに、受信装置および方法に関する。
データを送受信する通信システムには、コネクタなどの電気的接点部を介してデータをやりとりする接触型の通信システムと、電気的接点部を必要としない非接触型の通信システムがある。
接触型の通信システムでは、電気的接点部に異物(ゴミ、水分、油分など)が付着したり、電気的接点部の表面に酸化膜が形成されたりすることによって信号が正確に送受信することができなくなることがある。また、電気的接点部が露出している場合には、静電気による内部回路の破壊の可能性もある。そして、それらを防止するために、電気的接点部の形状を高精度に加工することなどが行われている。
これに対して、非接触型の通信システムは、電気的接点部を必要としないので、上述したような問題が発生しない。
非接触型の通信方法には、例えば、電磁界、静電容量、マイクロ波、レーザ(光)などを媒介として通信する方法がある。但し、これらのなかで数百Mbps以上、特に1Gbpsを超える高転送レートの通信が実現可能なのは、レーザかまたはマイクロ波を媒介とする通信となる。
レーザを媒介とする通信は、それに必要なデバイスが現在まだ高価であり、装置の小型化(薄型化)も難しいという問題がある。また、マイクロ波を媒介とする通信では、放射電力値を、各国の電波法で定められた値以内に抑えることに配慮する必要がある。
ところで、非接触で高転送レートの通信を実現する方法に、マイクロストリップラインを対向して線路間結合させる(以下、マイクロストリップラインの線路間結合という)ことにより通信する方法がある。
マイクロストリップラインの線路間結合による通信では、特許文献1で提案されているようなアンテナ(マイクロストリップアンテナ)を用いて電波(マイクロ波)を放射する場合と比べると、放射電力値は、はるかに小さいものの、何の対策も行わなければ、法令で定められた値以下に抑えることが難しい場合がある。なお、高転送レートで通信した場合のマイクロストリップラインの線路間結合により放射される電波(電磁波)の周波数帯域である322MHz乃至10GHzの帯域において、日本では、放射電力値を35μV以下に抑える必要がある。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、線路間結合を用いた通信において、放射電力を抑えることができるようにするものである。
本発明の第1の側面の通信システムは、データを送信する送信装置と前記データを受信する受信装置からなる通信システムにおいて、前記送信装置は、所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第1および第2の伝送線路と、前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力する差動信号出力手段とを備え、前記受信装置は、前記所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路と、前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段とを備える。
本発明の第1の側面においては、データを送信する送信装置と前記データを受信する受信装置からなる通信システムの前記送信装置において、前記受信装置に送信するデータに対応するマイクロ波帯の信号の差動信号が生成され、前記差動信号の一方が第1の伝送線路に出力されるとともに、前記差動信号の他方が前記第2の伝送線路に出力される。また、前記受信装置において、前記差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路それぞれと対向して近付けられた前記受信装置の第3および第4の伝送線路との間で生じる線路間結合により、前記差動信号の一方または他方が、前記第3または第4の伝送線路でそれぞれ伝送され、前記差動信号が、前記データに対応する前記信号に変換されて、出力される。
本発明の第2の側面の送信装置は、第1および第2の伝送線路を有する受信装置にデータを送信する送信装置において、所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路と、前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第3の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第4の伝送線路に出力する差動信号出力手段とを備え、前記差動信号が伝送されている前記第3および第4の伝送線路それぞれと対向して近付けられた前記受信装置の前記第1および第2の伝送線路との間で生じる線路間結合により、前記データが前記受信装置に送信される。
前記第3および第4の伝送線路は、マイクロストリップラインとすることができる。
前記差動信号出力手段は、コイルとすることができる。
本発明の第2の側面の送信方法は、所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第1および第2の伝送線路と、第3および第4の伝送線路を有する受信装置に送信するデータに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力する差動信号出力手段とを備える送信装置の送信方法において、前記差動信号出力手段において、前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力し、前記第1または第2の伝送線路において、前記データに対応する前記信号の差動信号の一方または他方をそれぞれ伝送させるステップを含み、前記差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路それぞれと対向して近付けられた前記受信装置の第3および第4の伝送線路との間で生じる線路間結合により、前記データが前記受信装置に送信される。
本発明の第2の側面においては、受信装置に送信するデータに対応するマイクロ波帯の信号の差動信号が生成され、前記差動信号の一方が第1の伝送線路に出力されるとともに、前記差動信号の他方が前記第2の伝送線路に出力され、前記差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路それぞれと対向して近付けられた前記受信装置の第3および第4の伝送線路との間で生じる線路間結合により、前記データが前記受信装置に送信される。
本発明の第3の側面の受信装置は、第1および第2の伝送線路を有する送信装置からのデータを受信する受信装置において、所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路と、前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記データに対応する前記信号の差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段とを備える。
前記第3および第4の伝送線路は、マイクロストリップラインとすることができる。
前記変換手段から出力された前記信号のレベルを検出するレベル検出手段をさらに備え、前記変換手段には、さらに、前記レベル検出手段により検出された前記レベルに応じて、前記データに対応する前記信号のレベルを調整し、出力させることができる。
本発明の第3の側面の受信方法は、第1および第2の伝送線路を有する送信装置からのデータを受信する受信装置であって、所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路と、前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記データに対応する前記信号の差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段とを備える受信装置の受信方法において、前記第3または第4の伝送線路において、前記差動信号の一方または他方をそれぞれ伝送させ、前記変換手段において、前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力するステップを含む。
本発明の第3の側面においては、第1および第2の伝送線路を有する送信装置からのデータに対応するマイクロ波帯の信号の差動信号の一方または他方が、第3および第4の伝送線路において、それぞれ伝送され、前記差動信号が、前記データに対応する前記信号に変換されて、出力される。
本発明によれば、線路間結合を用いて通信することができる。また、本発明によれば、放射電力を抑えることができる。
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
本発明の第1の側面の通信システムは、
データを送信する送信装置と前記データを受信する受信装置からなる通信システムにおいて、
前記送信装置(例えば、図1のRF送信部21)は、
所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第1および第2の伝送線路と、
前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力する差動信号出力手段(例えば、図5の差動ドライバ152)と
を備え、
前記受信装置(例えば、図1のRF受信部31)は、
前記所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路(例えば、図3のマイクロストリップ線路121Aおよび121B)と、
前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段(例えば、図6のLNA172)と
を備える。
データを送信する送信装置と前記データを受信する受信装置からなる通信システムにおいて、
前記送信装置(例えば、図1のRF送信部21)は、
所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第1および第2の伝送線路と、
前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力する差動信号出力手段(例えば、図5の差動ドライバ152)と
を備え、
前記受信装置(例えば、図1のRF受信部31)は、
前記所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路(例えば、図3のマイクロストリップ線路121Aおよび121B)と、
前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段(例えば、図6のLNA172)と
を備える。
本発明の第2の側面の送信装置は、
第1および第2の伝送線路を有する受信装置にデータを送信する送信装置(例えば、図1のRF送信部21)において、
所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路(例えば、図3のマイクロストリップ線路101Aおよび101B)と、
前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第3の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第4の伝送線路に出力する差動信号出力手段(例えば、図5の差動ドライバ152)と
を備え、
前記差動信号が伝送されている前記第3および第4の伝送線路それぞれと対向して近付けられた前記受信装置の前記第1および第2の伝送線路との間で生じる線路間結合により、前記データが前記受信装置に送信される。
第1および第2の伝送線路を有する受信装置にデータを送信する送信装置(例えば、図1のRF送信部21)において、
所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路(例えば、図3のマイクロストリップ線路101Aおよび101B)と、
前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第3の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第4の伝送線路に出力する差動信号出力手段(例えば、図5の差動ドライバ152)と
を備え、
前記差動信号が伝送されている前記第3および第4の伝送線路それぞれと対向して近付けられた前記受信装置の前記第1および第2の伝送線路との間で生じる線路間結合により、前記データが前記受信装置に送信される。
本発明の第2の側面の送信方法は、
所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第1および第2の伝送線路と、第3および第4の伝送線路を有する受信装置に送信するデータに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力する差動信号出力手段とを備える送信装置の送信方法において、
前記差動信号出力手段において、前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力し(例えば、図8のステップS14)、
前記第1または第2の伝送線路において、前記データに対応する前記信号の差動信号の一方または他方をそれぞれ伝送させる(例えば、図8のステップS15)
ステップを含み、
前記差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路それぞれと対向して近付けられた前記受信装置の前記第3および第4の伝送線路との間で生じる線路間結合により、前記データが前記受信装置に送信される。
所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第1および第2の伝送線路と、第3および第4の伝送線路を有する受信装置に送信するデータに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力する差動信号出力手段とを備える送信装置の送信方法において、
前記差動信号出力手段において、前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力し(例えば、図8のステップS14)、
前記第1または第2の伝送線路において、前記データに対応する前記信号の差動信号の一方または他方をそれぞれ伝送させる(例えば、図8のステップS15)
ステップを含み、
前記差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路それぞれと対向して近付けられた前記受信装置の前記第3および第4の伝送線路との間で生じる線路間結合により、前記データが前記受信装置に送信される。
本発明の第3の側面の受信装置は、
第1および第2の伝送線路を有する送信装置からのデータを受信する受信装置(例えば、図1のRF受信部31)において、
所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路(例えば、図3のマイクロストリップ線路121Aおよび121B)と、
前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記データに対応する前記信号の差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段(例えば、図6のLNA172)と
を備える。
第1および第2の伝送線路を有する送信装置からのデータを受信する受信装置(例えば、図1のRF受信部31)において、
所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路(例えば、図3のマイクロストリップ線路121Aおよび121B)と、
前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記データに対応する前記信号の差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段(例えば、図6のLNA172)と
を備える。
この受信装置には、
前記変換手段から出力された前記信号のレベルを検出するレベル検出手段(例えば、図6のレベル検出回路303)をさらに備え、
前記変換手段は、さらに、前記レベル検出手段により検出された前記レベルに応じて、前記データに対応する前記信号のレベルを調整し、出力することができる。
前記変換手段から出力された前記信号のレベルを検出するレベル検出手段(例えば、図6のレベル検出回路303)をさらに備え、
前記変換手段は、さらに、前記レベル検出手段により検出された前記レベルに応じて、前記データに対応する前記信号のレベルを調整し、出力することができる。
本発明の第3の側面の受信方法は、
第1および第2の伝送線路を有する送信装置からのデータを受信する受信装置であって、所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路と、前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記データに対応する前記信号の差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段とを備える受信装置の受信方法において、
前記第3または第4の伝送線路において、前記差動信号の一方または他方をそれぞれ伝送させ(例えば、図8のステップS16)、
前記変換手段において、前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する(例えば、図8のステップS17)
ステップを含む。
第1および第2の伝送線路を有する送信装置からのデータを受信する受信装置であって、所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路と、前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記データに対応する前記信号の差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段とを備える受信装置の受信方法において、
前記第3または第4の伝送線路において、前記差動信号の一方または他方をそれぞれ伝送させ(例えば、図8のステップS16)、
前記変換手段において、前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する(例えば、図8のステップS17)
ステップを含む。
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明を適用した通信システムの一実施の形態の構成例を示している。
図1の通信システムは、リーダライタ11とIC(Integrated Circuit)カード12とにより構成されている。
リーダライタ11とICカード12とは、非接触でデータのやりとりを行う。
即ち、リーダライタ11のRF送信部21は、データに対応するRF(Radio Frequency)信号をICカード12のRF受信部31に送信し、RF受信部22は、ICカード12のRF送信部32から送信されてくるRF信号を受信し、データに変換して記憶する。
ICカード12のRF受信部31は、リーダライタ11のRF送信部21から送信されてくるRF信号を受信し、データに変換して記憶し、RF送信部32は、データに対応するRF信号をリーダライタ11のRF受信部22に送信する。
ここで、リーダライタ11のRF送信部21とICカード12のRF受信部31とは、対向する通信面21aと通信面31aのそれぞれに配設されているマイクロストリップ線路に生じる線路間結合(マイクロストリップラインの線路間結合)により、データの送受信を行う。RF受信部22の通信面22aとRF送信部32の通信面32aについても同様である。
なお、ICカード12のRF送信部32の構成は、リーダライタ11のRF送信部21の構成と同様であり、リーダライタ11のRF受信部22の構成は、ICカード12のRF受信部31の構成と同様であるので、以下では、リーダライタ11のRF送信部21とICカード12のRF受信部31によるデータの送受信について詳細に説明することとし、ICカード12のRF送信部32とリーダライタ11のRF受信部22によるデータの送受信についての説明は省略する。
初めに、図2を参照して、マイクロストリップラインの線路間結合について説明する。
マイクロストリップラインでは、グランドプレーン51の上に誘電体52が形成され、誘電体52の上にマイクロストリップ線路53が形成される。送受信されるデータに対応する、高周波のRF信号(マイクロ波帯の信号)は、マイクロストリップ線路53上を伝送する。
グランドプレーン51およびマイクロストリップ線路53は、例えば、金や銅などの導体で構成され、誘電体52は、例えば、FR4などのガラスエポキシ材などで構成される。
マイクロストリップラインの線路間結合では、図2に示すように、送信側(例えば、下側)のマイクロストリップ線路53と、受信側(例えば、上側)のマイクロストリップ線路53とが対向して近付けられる。ここで、図2Aは、マイクロストリップラインを、マイクロストリップ線路53のRF信号が流れる方向と同一方向から見た図(正面図)であり、図2Bは、マイクロストリップラインを、RF信号が流れる方向と水平かつ垂直な方向から見た図(側面図)である。
図2に示すように、マイクロストリップ線路53が対向して近付けられ、一方のマイクロストリップ線路53にRF信号が伝送された場合、他方のマイクロストリップ線路53との間で線路間結合が生じ、マイクロストリップラインは、方向性結合器を構成する。
図3は、RF送信部21の通信面21aとRF受信部31の通信面31aの詳細な構成例を示す斜視図である。
リーダライタ11の通信面21aにおいては、対向するICカード12の通信面31aにより近い側から、マイクロストリップ線路101Aおよび101B(以下、単に線路101Aまたは101Bと称する)、誘電体102、およびグランドプレーン103が形成されている。線路101Aおよび101Bは、誘電体102上で、所定の間隔M(例えば、数mm)だけ離れて平行に配置されている。
線路101Aの一端には、グランドプレーン103を挟んで反対側(図面下方向)に設けられている送信回路(不図示)からのRF信号を線路101Aに入力させるポート111Aが接続され、ポート111Aが接続されている一端と反対側の線路101Aの他端には、ポート112Aが接続されている。ポート112Aは、抵抗(終端抵抗)113Aを介してグランドプレーン103と接続されている。
線路101Bも同様に、線路101Bの一端には、グランドプレーン103を挟んで反対側の送信回路からのRF信号を線路101Bに入力させるポート111Bが接続され、ポート111Bが接続されている一端と反対側の線路101Bの他端には、ポート112Bが接続されている。ポート112Bは、抵抗(終端抵抗)113Bを介してグランドプレーン103と接続されている。
また、線路101Aと101Bとの間隔M(後述する線路121Aと121Bとの間隔も同様)は、クロストークが問題にならない範囲の最も短い距離に設定される。
ICカード12の通信面31aも、基本的には、リーダライタ11の通信面21aと同様に構成されている。
即ち、ICカード12の通信面31aにおいては、リーダライタ11の通信面21aにより近い側から、マイクロストリップ線路121Aおよび121B(以下、単に線路121Aまたは121Bと称する)、誘電体122、およびグランドプレーン123が形成されている。線路121Aおよび121Bは、誘電体122上で、所定の間隔M(例えば、数mm)だけ離れて平行に配置されている。
線路121Aの一端には、線路間結合により生じたRF信号を、グランドプレーン123を挟んで反対側(図面上方向)に設けられている受信回路(不図示)に出力させるポート131Aが接続され、ポート131Aが接続されている一端と反対側の線路131Aの他端には、ポート132Aが接続されている。ポート132Aは、抵抗(終端抵抗)133Aを介してグランドプレーン123と接続されている。
線路121Bも同様に、線路121Bの一端には、線路間結合により生じたRF信号を、グランドプレーン123を挟んで反対側の受信回路に出力させるポート131Bが接続され、ポート131Bが接続されている一端と反対側の線路121Bの他端には、ポート132Bが接続されている。ポート132Bは、抵抗(終端抵抗)133Bを介してグランドプレーン123と接続されている。
RF送信部21とRF受信部31がデータを送受信する場合、RF送信部21の線路101Aおよび101Bと、RF受信部31の線路121Aおよび121Bとが、図3に示すように、距離L(例えば、数mm)となるように近付けられる。
次に、図4を参照して、リーダライタ11のRF送信部21と、ICカード12のRF受信部31とによるデータの送受信処理の概要を説明する。なお、図4において、図3と対応する部分については同一の符号を付してある。また、図4では、理解を容易にするため、各通信面21aまたは31a内の2本の線路のうちの1本だけを図示している。即ち、図4のRF送信部21においては、線路101Aおよび101Bのうちの線路101Bの図示が省略され、図4のRF受信部31においては、線路121Aおよび121Bのうちの線路121Bの図示が省略されている。
RF送信部21の送信回路151は、送信データに対応する高周波のRF信号を差動ドライバ152に出力する。差動ドライバ152は、入力されたRF信号から、その差動信号を生成し、差動信号の一方を線路101A側のアッテネータ153Aに出力する。また、差動ドライバ152は、(図中、点線で示されている)差動信号の他方を、線路101B側のアッテネータ(図5のアッテネータ153B)に出力する。
アッテネータ153Aは、入力されたRF信号を増幅または減衰させ、RF信号のレベルを最適なレベルに調整する。アッテネータ153Aから出力されたRF信号は、抵抗154Aを介して、ポート111Aから線路101Aに入力される。なお、抵抗154Aおよび抵抗113Aは、RF信号の反射を抑制するための抵抗である。
RF信号が線路101A上を伝送すると、距離Lで近付けられているRF受信部31の線路121Aとの間で線路間結合が生じ、線路121AにおいてRF信号が受信される。
線路121Aで受信されたRF信号は、ポート131Aから出力され、LNA(Low Noise Amp)172に入力される。なお、抵抗171Aと133Aは、上述した抵抗154Aおよび抵抗113Aと同様に、RF信号の反射を抑制するための抵抗である。
LNA172には、線路121Aで受信されたRF信号とともに、(点線で示されている)線路121Bで受信されたRF信号も入力される。なお、線路121Aで受信されたRF信号と、線路121Bで受信されたRF信号の位相は、反転している。
LNA172は、2つの入力信号(位相が180度シフトしている2つのRF信号)を、シングルエンドのRF信号に変換し、受信回路173に出力する。受信回路173は、LNA172から入力されたRF信号をデータに変換し、記憶する。
図5は、送信回路151の詳細な構成を含むRF送信部21の構成例を示している。
CPU(Central Processing Unit)201は、データコントローラ203にデータの送信を指令する。データコントローラ203は、CPU201からの指令に基づいて、メモリ202に記憶されている所定のデータ(送信データ)を、例えば、125メガバイト/秒(以下、M Byte/secと称する)で読み出し、P/S変換回路204に供給する。
P/S(Parallel to Serial)変換回路204は、パラレルデータとして供給される送信データをシリアルデータに変換し、LPF205に供給する。P/S変換回路204には、上述したように125メガバイト/秒で送信データが入力されるので、シリアルデータに変換された送信データは、1ギガビット/秒(以下、Gbpsと称する)で出力される。
LPF(Low Pass Filter)205は、P/S変換回路204からの送信データの高周波成分を除去し、ミキサ206に出力する。ミキサ206は、LPF205からの信号と、PLL回路208からの信号を乗算する。これにより、LPF205からの送信データがBPSK(Binary Phase Shift Keying)変調される。
水晶発振器207は、所定の周波数(発振周波数)の信号を生成し、PLL回路208に供給する。PLL回路208は、水晶発振器207からの発振周波数の信号に基づいて、例えば、4GHzの信号(搬送波)をミキサ206に出力する。
ミキサ206によってBPSK変調された送信データのRF信号は、差動ドライバ152に供給される。差動ドライバ152は、入力された送信データのRF信号から、その差動信号を生成し、差動信号の一方を線路101A側のアッテネータ153Aに出力するとともに、差動信号の他方を線路101B側のアッテネータ153Bに出力する。
アッテネータ153Aでレベル調整されたRF信号が、抵抗154Aを介して線路101Aに供給され、線路101A上を伝送する。同様に、アッテネータ153Bでレベル調整されたRF信号が、抵抗154Bを介して線路101Bに供給され、線路101B上を伝送する。
以上のように構成されるRF送信部21では、メモリ202から読み出されたデータに対応する差動信号が線路101Aまたは101Bを伝送する。
図6は、受信回路173の詳細な構成を含むRF受信部31の構成例を示している。
線路間結合により線路121Aで受信されたRF信号は、LNA172に入力される。また、線路121Aで受信されたRF信号と逆位相となっているRF信号が、線路121Bで受信され、LNA172に入力される。
LNA172は、位相が互いに逆位相となっている、線路121Aおよび線路121BからのRF信号(差動信号)をシングルエンドの信号に変換し、受信回路173のミキサ301およびPLL回路310に供給する。ここで変換されたシングルエンドのRF信号は、RF送信部21からの送信データを受信した受信データの信号である。
また、LNA172は、レベル検出回路303から供給される検出信号に基づいて、ミキサ301およびPLL回路310に供給するRF信号のレベルを調整する(増幅または減衰させる)。即ち、LNA172は、RF信号のAGC(Auto Gain Control)の機能を有する。
ミキサ301は、LNA172からの受信データに対応するRF信号と、PLL回路310からの信号を乗算する。これにより、受信データがBPSK復調される。ミキサ301は、BPSK復調後のRF信号をLPF302に供給し、LPF302は、BPSK復調後のRF信号の高周波成分を除去し、レベル検出回路303およびコンパレータ304に供給する。
レベル検出回路303は、LPF302から供給されるRF信号のレベルを検出し、その検出結果をLNA172に供給する。コンパレータ304は、LPF302からのRF信号が所定の基準値に対して高いか低いかを判定し(比較し)、その判定結果に応じて、例えば、基準値より高い場合はHigh、および、基準値より低い場合はLowとするなどと波形整形した受信データのデジタル信号をフリップフロップ305に出力する。
DFF(Delayed Flip-Flop)305は、分周回路311から供給される1GHzのクロック信号(CLK)の立ち上がり(または立ち下がり)のタイミングにおける、コンパレータ304からのデジタル信号の値(D)をS/P変換回路306に出力する。
S/P(Serial to Parallel)変換回路306は、シリアルデータとしてDFF305から供給されるデジタル信号の受信データをパラレルデータに変換し、データコントローラ307に供給する。ここで、S/P変換回路306は、分周回路311から供給される1GHzのクロック信号に基づいて、DFF305から供給される受信データをレジスタに読み込み、分周回路312から供給される125MHzのクロック信号に基づいて、パラレルデータとしての受信データをデータコントローラ307に供給する。従って、S/P変換回路306は、受信データを125M Byte/secで出力する。
データコントローラ307は、CPU308からの指令に基づいて、S/P変換回路306から供給される受信データをメモリ309に書き込む(記憶させる)。ここで、データコントローラ307は、分周回路312から供給される125MHzのクロック信号に基づいて、受信データをメモリ309に書き込む。
CPU308は、データコントローラ307にデータの受信を指令する。メモリ309は、データコントローラ307から供給される受信データを記憶する。
PLL回路310は、LNA172からのRF信号に基づいて、4GHzのクロック信号(搬送波)を生成し、ミキサ301および分周回路311に供給する。分周回路311は、PLL回路310からの4GHzのクロック信号を1/4の周波数に分周し、その結果得られる1GHzのクロック信号を、DFF305、S/P変換回路306、および分周回路312に供給する。分周回路312は、分周回路311からの1GHzのクロック信号を1/8の周波数に分周し、その結果得られる125MHzのクロック信号をS/P変換回路306およびデータコントローラ307に供給する。
以上のように構成されるRF受信部31では、線路間結合により受信された差動信号から受信データが復調され、メモリ309に記憶される。
なお、図7に示すように、線路121Aおよび121BとLNA172との間にコイル351を挿入することにより、マイクロストリップラインのインピーダンスを所望の値に変換することができる。
以上のように構成されるリーダライタ11のRF送信部21と、ICカード12のRF受信部31との間でデータを送受信する場合の送受信処理を、図8のフローチャートに従って説明する。なお、図8では、リーダライタ11とICカード12とが送受信可能な距離Lで近付けられている状態であるとする。
初めに、ステップS11において、データコントローラ203は、メモリ202に記憶されている所定のデータ(送信データ)を、例えば、125M Byte/secで読み出し、P/S変換回路204に供給する。
ステップS12において、P/S変換回路204は、パラレルデータとして供給される送信データをシリアルデータに変換し、LPF205に供給する。
ステップS13において、LPF205は、LPF205からの信号とPLL回路208からの信号を乗算することにより、LPF205からの送信データをBPSK変調する。
ステップS14において、差動ドライバ152は、入力される送信データのRF信号から、その差動信号を生成し、差動信号の一方を線路101A側のアッテネータ153Aに出力し、差動信号の他方を線路101B側のアッテネータ153Bに出力する。
ステップS15において、線路101Aまたは101Bは、アッテネータ153Aまたは153Bからそれぞれ入力される差動信号を伝送させる。
ステップS16において、ICカード12の線路121Aまたは121Bは、リーダライタ11の線路101Aまたは101Bそれぞれとの間で線路間結合により生じた差動信号を伝送させる。
ステップS17において、LNA172は、受信データに対応する、線路121Aおよび線路121Bからの差動信号(RF信号)をシングルエンドの信号に変換し、受信回路173のミキサ301およびPLL回路310に供給する。また、ステップS17において、PLL回路310は、LNA172からのRF信号に基づいて、4GHzのクロック信号(搬送波)を生成し、ミキサ301および分周回路311に供給する。
ステップS18において、ミキサ301は、LNA172からの受信データに対応するRF信号とPLL回路310からの信号を乗算することにより、受信データをBPSK復調する。
また、ステップS18において、分周回路311は、PLL回路310からのクロック信号を1/4の周波数に分周して得られる1GHzのクロック信号を、DFF305、S/P変換回路306、および分周回路312に供給し、分周回路312は、分周回路311からのクロック信号を1/8の周波数に分周して得られる125MHzのクロック信号をS/P変換回路306およびデータコントローラ307に供給する。
ステップS19において、S/P変換回路306は、シリアルデータとしてDFF305から供給される受信データをパラレルデータに変換し、データコントローラ307に供給する。
ステップS20において、データコントローラ307は、S/P変換回路306から供給される受信データをメモリ309に書き込んで、処理を終了する。
以上のように、RF送信部21とRF受信部31とは、非接触で、1Gbpsの高転送レートで、データを送受信することができる。また、電気的接点部を有していないので、電気的接点部が腐食するなどして、信号を正確に送受信することができなくなるなどの心配がない。
さらに、図3で示したように、マイクロストリップラインの線路間結合を利用しているため、簡単な構造で信号(データ)を伝送することができ、製造コストも安価に抑えることができる。
また、所定の間隔Mで平行に配置された線路101Aおよび101Bには、位相が互いに逆位相となっている差動信号を伝送させることにより、遠方での電磁界を打ち消すことが可能となり、RF送信部21とRF受信部31のデータの送受信による放射電力を、電波法などで規定されている所定の範囲内に抑えることができる。
図9は、リーダライタ11のRF送信部21のその他の構成例を示している。なお、図5と対応する部分については同一の符号を付してあり、その説明を省略する。
即ち、図9のRF送信部21においては、図5の差動ドライバ152に代えて、ドライバ401およびコイル402が設けられている他は、図5と同様に構成されている。
図5に示した実施の形態では、送信回路151に差動ドライバ152が接続され、差動ドライバ152が差動信号を生成するようにしたが、図9に示す実施の形態は、送信回路151にシングルエンドの出力を行うドライバ401が予め接続されている場合に、そこから差動信号を生成することができる構成例を示している。
即ち、図9では、送信回路151からの出力がドライバ401に入力され、送信データに対応するシングルエンドの信号が、ドライバ401から出力される。そして、ドライバ401の後段には、コイル402が接続されている。コイル402は、ドライバ401が出力する信号から差動信号を生成し、その一方をアッテネータ153Aに出力するとともに、他方をアッテネータ153Bに出力する。
上述した例では、平行に配置させた2本のマイクロストリップ線路を送信側と受信側で対向させ、線路間結合によりデータを送受信する例について説明したが、伝送線路としては、マイクロストリップ線路に限定されず、図10Aに示すコプレナー線路、図10Bに示すスロット線路、図10Cに示す並行線路などのその他の伝送線路を採用することが可能である。
また、上述した例では、非接触でデータの送受信を行う装置として、ICカード12の例を説明したが、本発明は、ICカード以外の、例えば、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、デジタルカメラ、フラッシュメモリやハードディスクを有する携帯型のデジタルオーディオプレーヤなどのポータブルデバイスなどにも採用することができる。
本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
11 リーダライタ, 12 ICカード, 21 RF送信部, 22 RF受信部, 31 RF受信部, 32 RF送信部, 101A,101B マイクロストリップ線路, 102 誘電体, 103 グランドプレーン, 121A,121B マイクロストリップ線路, 122 誘電体, 123 グランドプレーン, 152 差動ドライバ, 172 LNA(Low Noise Amp), 303 レベル検出回路, 351 コイル, 401 ドライバ, 402 コイル
Claims (9)
- データを送信する送信装置と前記データを受信する受信装置からなる通信システムにおいて、
前記送信装置は、
所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第1および第2の伝送線路と、
前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力する差動信号出力手段と
を備え、
前記受信装置は、
前記所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路と、
前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段と
を備える
通信システム。 - 第1および第2の伝送線路を有する受信装置にデータを送信する送信装置において、
所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路と、
前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第3の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第4の伝送線路に出力する差動信号出力手段と
を備え、
前記差動信号が伝送されている前記第3および第4の伝送線路それぞれと対向して近付けられた前記受信装置の前記第1および第2の伝送線路との間で生じる線路間結合により、前記データが前記受信装置に送信される
送信装置。 - 前記第3および第4の伝送線路は、マイクロストリップラインである
請求項2に記載の送信装置。 - 前記差動信号出力手段は、コイルである
請求項2に記載の送信装置。 - 所定の間隔で平行に配置された、マイクロ波帯の信号を伝送させる第1および第2の伝送線路と、第3および第4の伝送線路を有する受信装置に送信するデータに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力する差動信号出力手段とを備える送信装置の送信方法において、
前記差動信号出力手段において、前記データに対応する前記信号の差動信号を生成し、前記差動信号の一方を前記第1の伝送線路に出力するとともに、前記差動信号の他方を前記第2の伝送線路に出力し、
前記第1または第2の伝送線路において、前記データに対応する前記信号の差動信号の一方または他方をそれぞれ伝送させる
ステップを含み、
前記差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路それぞれと対向して近付けられた前記受信装置の前記第3および第4の伝送線路との間で生じる線路間結合により、前記データが前記受信装置に送信される
送信方法。 - 第1および第2の伝送線路を有する送信装置からのデータを受信する受信装置において、
所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路と、
前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記データに対応する前記信号の差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段と
を備える受信装置。 - 前記第3および第4の伝送線路は、マイクロストリップラインである
請求項6に記載の受信装置。 - 前記変換手段から出力された前記信号のレベルを検出するレベル検出手段をさらに備え、
前記変換手段は、さらに、前記レベル検出手段により検出された前記レベルに応じて、前記データに対応する前記信号のレベルを調整し、出力する
請求項6に記載の受信装置。 - 第1および第2の伝送線路を有する送信装置からのデータを受信する受信装置であって、所定の間隔で平行に配置され、マイクロ波帯の信号を伝送させる第3および第4の伝送線路と、前記第3および第4の伝送線路のそれぞれが、前記データに対応する前記信号の差動信号が伝送されている前記第1および第2の伝送線路と対向して近付けられたときに、線路間結合によって前記第3および第4の伝送線路に生じる前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する変換手段とを備える受信装置の受信方法において、
前記第3または第4の伝送線路において、前記差動信号の一方または他方をそれぞれ伝送させ、
前記変換手段において、前記差動信号を、前記データに対応する前記信号に変換して、出力する
ステップを含む受信方法。
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