JP2009118071A - 通信装置、通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産上で共振周波数のバラツキがあっても安定した通信が行えるようにする。
【解決手段】通信装置（非接触ＩＣカード）では、外部装置（リーダ／ライタ装置）との間の距離に応じて、共振周波数を変化させる。通信装置側で共振周波数を変化させることで、不感帯を避けるようにする。例えば製造された非接触ＩＣカードが、近接距離のあたりで不感帯が生ずるような共振周波数となっていても、距離に応じて不感帯を避けるような共振周波数に変化させることで、近接位置において通信不能な距離を生じさせないようにする。
【選択図】図５

Description

本発明は通信装置、通信方法に関し、例えば外部装置としてのリーダ／ライタ装置と非接触通信を行う非接触ＩＣカード、もしくは非接触ＩＣカードと同等の機能を有する装置に適用できるものである。

特開２００７−３４７１６号公報 特許第３５７９８９９号公報 特開２００７−２７８２９号公報 特開２００４−３５６７６５号公報

非接触ＩＣカードは、その情報の読み取りや書き込みを行う装置（以降、リーダ／ライタ装置と表記する）との間で無線通信により簡単に情報のやり取りを行うことが可能であるととともに、磁気カードに比べて記憶容量が大きく、また、格納した情報の不正な読み出しや改竄に対する耐性が高いなど、数々の優れた特徴を有している。そのため、近年では、例えば金融機関のクレジットカードや、電子マネーの格納用カード、交通機関の定期券などの用途で、広く一般に利用されている。
また、非接触ＩＣカードと同等の通信機能を、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの機器に内蔵し、これらの機器がＩＣカードと同様に使用できるようにしたものも開発されている。

図１３は、非接触ＩＣカードや、非接触ＩＣカード機能を備えた携帯電話機等におけるフロントエンド回路の要部を簡略化して示したものである。
アンテナ回路９０は、コイルＬ１０とコンデンサＣ１０により共振周波数が設定されている。外部のリーダ／ライタ装置から信号を受信する場合は、リーダ／ライタ装置から送出された電波（例えばキャリア周波数１３．５６ＭＨｚの変調信号）をアンテナ回路１０で受信し、電圧信号に変換された後、復調系回路９２で復調処理が行われる。例えば通信信号はＡＳＫ（Amplitude Shift Keying)変調信号であり、復調系回路９２ではＡＳＫ復調処理が行われる。

一方、外部のリーダ／ライタ装置へ信号を送る場合は、例えば抵抗Ｒ１，Ｒ２，スイッチＳＷ１０から成る負荷変調回路９１が、キャリア信号を変調する。即ち送信のための変調制御信号Ｓｍに応じてスイッチＳＷ１０がオン／オフされることで、負荷抵抗値が変化するが、これがリーダ／ライタ装置側でキャリア信号のＡＳＫ変調信号、つまりＩＣカード側からの送信情報として検出される。

ところで、非接触ＩＣカード（又は非接触ＩＣカード機能内蔵機器：以下略）では、リーダ／ライタ装置に対する通信可能距離として、最低限の距離が規格上、定められている。
リーダ／ライタ装置としては多数のメーカーが多種多様な機種を提供しているが、例えば非接触ＩＣカードは、それらの多様な機種のそれぞれに対して、通信可能な最低限の距離を確保していなければならない。

図１４（ａ）（ｂ）は、或る非接触ＩＣカードと、リーダ／ライタ装置としての機種Ａ、機種Ｂとの間の通信可能距離を示したものである。
この場合、横軸を周波数とし、非接触ＩＣカードの設計上の共振周波数をｆｃとしている。また縦軸は非接触ＩＣカードとリーダ／ライタ装置の離間距離を示しているが、規格上で最低限クリアする必要のある離間距離をｄ１とする。
例えば図１４（ａ）の場合、共振周波数ｆｃの非接触ＩＣカードは、機種Ａのリーダ／ライタ装置に対して距離ｄ２まで通信可能であったことを示している。また図１４（ｂ）では、この非接触ＩＣカードが、機種Ｂのリーダ／ライタ装置に対して距離ｄ３まで通信可能であったことを示している。
この場合、いずれのリーダ／ライタ装置に対しても、距離ｄ１以上の通信が実現されているため、この非接触ＩＣカードは問題ないものとなる。

但し、この図１４は、あくまで非接触ＩＣカードの共振周波数が、正しく「ｆｃ」となっている場合である。ところが実際に製造される非接触ＩＣカードでは、生産上のバラツキ（例えばコンデンサＣの容量バラツキ等）により、実際の共振周波数がばらつく。例えば製品毎に、図１５（ａ）（ｂ）に示すｆ１〜ｆ２の範囲での共振周波数のバラツキが生じる。
この図１５（ａ）（ｂ）は、図１４（ａ）（ｂ）と同様に機種Ａ、Ｂに対する非接触ＩＣカードの特性であるが、共振周波数がｆ１〜ｆ２にばらつくことを想定し、それぞれの共振周波数での通信距離を示している。
この場合では、機種Ａ、Ｂのいずれのリーダ／ライタ装置に対して、共振周波数がｆ１〜ｆ２の範囲では距離ｄ１での通信は維持できる。
ところが、図中に一点鎖線の間を不感帯として示すが、或る共振周波数において通信が不能となる距離区間が生ずる。図１５（ａ）の場合、例えば共振周波数＝ｆ１の非接触ＩＣカードでは、リーダ／ライタ装置との距離が近いところ（密着に近い距離）で不感帯が生じることになる。図１５（ｂ）の場合、例えば共振周波数＝ｆ２の非接触ＩＣカードでは、リーダ／ライタ装置との距離が遠いところで不感帯が生じる。
なお、この不感帯の距離区間では、非接触ＩＣカードはリーダ／ライタ装置からの信号を受け取り、負荷変調による返信を行っているが、リーダ／ライタ装置側で十分な信号振幅が発生せずに、通信が途切れる状態となる。
不感帯となる距離は、リーダ／ライタ装置のアンテナサイズやアンテナコイルの巻数、出力回路などにより異なるが、特に図１５（ａ）のように近接距離で不感帯が生じることは問題となる。

つまり、非接触ＩＣカードは、設計上の共振周波数＝ｆｃとしたときに、十分な通信距離を得られるが、製造上の原因で共振周波数のバラツキが生ずると、図１５（ｂ）のように、距離ｄ１より近い距離でも通信不能となることがある。
そこで本発明では、共振周波数のバラツキがあっても、安定した通信ができるようにすることを目的とする。

本発明の通信装置は、外部装置との間で非接触通信を行う通信装置であって、コイルと容量素子により所定の共振周波数が設定されているとともに、上記共振周波数を変化させる構成を有するアンテナ回路部と、上記アンテナ回路部で受信したキャリア信号の変調信号を復調する復調回路部と、上記外部装置への情報送信のために、上記アンテナ回路部で受信したキャリア信号に対して負荷変調を行う変調回路部と、非接触通信実行時の上記外部装置との間の距離を判定し、判定結果に応じて、上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行う距離判定部とを備える。
また上記距離判定部は、上記アンテナ回路部の受信信号電圧を検出し、検出した受信信号電圧により距離判定を行って、上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行う。

また上記外部装置との間の通信信号は、上記キャリア信号が変調された変調期間と、上記キャリア信号が変調されていない無変調期間とを有する信号とされており、上記距離判定部は、上記無変調期間での受信信号電圧を検出し、検出した受信信号電圧により距離判定を行って、上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行う。
また上記アンテナ回路部では、上記共振周波数を２段階に変更可能な構成を有し、上記距離判定部は、上記受信信号電圧と所定値との比較結果に応じて、上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行う。
また上記距離判定部では、上記比較結果が、ヒステリシス特性をもって得られるように構成されているものとする。
また上記アンテナ回路部では、上記共振周波数を３段階以上もしくは無段階に変更可能な構成を有し、上記距離判定部は、上記受信信号電圧の電圧値に応じて上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行う。

本発明の通信方法は、外部装置との間で非接触通信を行う通信装置の通信方法として、コイルと容量素子により所定の共振周波数が設定されているとともに、上記共振周波数を変化させる構成を有するアンテナ回路部で受信したキャリア信号の変調信号を復調する復調ステップと、上記外部装置への情報送信のために、上記アンテナ回路部で受信したキャリア信号に対して負荷変調を行う変調ステップと、非接触通信実行時の上記外部装置との間の距離を判定し、判定結果に応じて、上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行う共振周波数可変ステップとを備える。

これらの本発明では、通信装置では、外部装置（リーダ／ライタ装置）との間の距離に応じて、共振周波数を変化させる。通信装置側で共振周波数を変化させることで、不感帯を避けることが可能となる。例えば製造された通信装置（例えば非接触ＩＣカード）が、近接距離のあたりで不感帯が生ずるような共振周波数となっていても、距離に応じて不感帯を避けるような共振周波数に変化させることで、近接位置において通信不能な距離を生じさせないようにすることができる。

本発明によれば、通信対象の外部装置（リーダ／ライタ装置）との距離に応じて共振周波数を変化させることで、特に近接距離の状態で通信不能となる距離を生じことを避けることができ、安定した通信を実現できる。
またそれにより、生産上で生ずる或る程度の共振周波数のバラツキも許容できることとなり、製造の効率化や歩留まりの向上といった利点も得られる。
また距離検出は、受信信号の電圧検出として行うことで、容易な構成で実現できる。

以下、本発明の実施の形態として第１〜第６の実施の形態を説明する。各実施の形態では本発明の通信装置の例として非接触ＩＣカードを挙げるが、説明する回路構成や動作は、例えば非接触ＩＣカード機能を備える携帯電話機等などの機器における通信回路部としても同様に採用できるものである。

［第１の実施の形態］
図１は第１の実施の形態としてのフロントエンド２の構成を示している。即ちリーダ／ライタ装置３０との間で通信を行う非接触ＩＣカード１のフロントエンド２の構成である。
このフロントエンド２には、アンテナ回路３、ダイオードＤ１，Ｄ２、ＡＳＫ復調回路４、クロック生成回路５、クランプ回路６、電圧検出回路７、負荷変調回路８、クランプ回路９を備えている。

アンテナ回路３は、コイルＬ１、コンデンサＣ１，Ｃ２、スイッチＳＷ１を有する構成とされる。
この場合、例えばスイッチＳＷ１がオフの状態を通常状態とすると、コイルＬ１のインダクタンスとコンデンサＣ１，Ｃ２の直列容量による共振周波数が、例えば規定の共振周波数ｆｃを狙って設計されているものとする。但し、生産上のバラツキにより、必ずしも狙いどおりに共振周波数＝ｆｃとはならず、先に図１５で述べたような或る程度のバラツキが生ずる。スイッチＳＷ１がオフの状態の共振周波数を第１の共振周波数とする。
また、スイッチＳＷ１をオンとすることで、共振周波数が第２の共振周波数に変化する。即ちコイルＬ１のインダクタンスとコンデンサＣ１の容量により共振周波数が決定される状態になるため、この場合は共振周波数が下がる方向に変化することとなる。

外部のリーダ／ライタ装置３０から非接触ＩＣカード１へ信号が送られる場合は、リーダ／ライタ装置３０から送出された１３．５６ＭＨｚの電波をアンテナ回路３で受信して電圧に変換した後、ダイオードＤ１で整流する。
そしてこの受信信号はＡＳＫ復調回路４、クロック生成回路５、クランプ回路６、電圧検出回路７に供給される。

リーダ／ライタ装置３０は、１３．５６ＭＨｚのキャリア信号に対して情報をＡＳＫ変調した信号を送信してくるが、ＡＳＫ復調回路４は、この受信信号としてのＡＳＫ変調信号をデジタル信号に復調し、ベースバンド信号Ｓｄを再生し、後段の回路（制御ロジック回路）へ供給する。
クロック生成回路５は、整流された受信信号に含まれるキャリア成分に基づいてクロック信号を再生し、ＡＳＫ復調回路４に供給する。
クランプ回路６は、例えば図２（ｂ）に示すように、抵抗Ｒと複数個のダイオードＤを直列接続したものであり、整流された受信信号を所定の値で制限し、ＡＳＫ復調回路４、クロック生成回路５を保護する。
電圧検出回路７は、受信信号の電圧を検出する。この電圧検出は、非接触ＩＣカード１とリーダ／ライタ装置３０の距離を判定するために行うものである。また、電圧検出回路７は検出した電圧値に基づいて、制御信号Ｓｆを出力し、アンテナ回路３のスイッチＳＷ１のオン／オフを制御する。電圧検出回路７の構成やスイッチＳＷ１の制御動作については後述する。

負荷変調回路８及びクランプ回路６は、ダイオードＤ２を介してアンテナ回路３に接続されている。
非接触ＩＣカード１から外部のリーダ／ライタ装置３０へ信号を送る場合は、負荷変調回路８が１３．５６ＭＨｚのキャリア信号をＡＳＫ変調して情報を伝送する。
負荷変調回路８の変調部は、例えば図２（ａ）に示すように、抵抗Ｒとスイッチング用のＦＥＴで構成される。負荷変調回路８がダイオードＤ２を介して信号をアンテナ回路３へ送る場合、ＦＥＴがオンになると抵抗Ｒに電流が流れて電流が消費され、負荷が増大するので、搬送される電波の振幅は小さくなる。そのため、ＦＥＴのオン／オフによりＡＳＫ変調を行うことができる。このＦＥＴは、図示しない制御ロジック回路から、送信信号に基づく変調信号Ｓｍが供給されてオン／オフされる。これによって送信信号としての情報送信が行われる。
クランプ回路９は、クランプ回路６と同じく例えば図２（ｂ）に示すように、抵抗Ｒと複数個のダイオードＤを直列接続したものであり、信号振幅制限を行って負荷変調回路８を保護する。

なお、このようなフロントエンド２の構成では、ＡＳＫ復調回路４やクロック生成回路５等はダイオードＤ１を介してアンテナ回路３に接続され、負荷変調回路８及びクランプ回路９はダイオードＤ２を介してアンテナ回路３に接続されている。そのため、負荷変調回路８及びクランプ回路９は、ＡＳＫ復調回路４やクロック生成回路５等とは別系統の配線によりアンテナ回路３に接続されていることになる。
そのため、負荷変調回路８が動作してダイオードＤ２側がオンになっているとき、ダイオードＤ１側はオフとなり、負荷変調回路８の信号はＡＳＫ復調回路４とクロック生成回路５を含む回路系に伝わらない。したがって、ＡＳＫ復調回路４とクロック生成回路５が負荷変調回路８の信号の干渉を受けることがない。このため負荷変調回路８の変調度を大きくした場合であってもクロック生成回路５で生成されるクロック信号に欠けやヒゲが生じるなどの影響はでないという利点が得られる。

本例では、上記のように電圧検出回路７が受信信号電圧を検出して、アンテナ回路３のスイッチＳＷ１を制御する。これについて説明する。
図３は、非接触ＩＣカード１とリーダ／ライタ装置３０の距離に応じた受信信号電圧レベルを示している。図のように、受信信号の電圧レベルは、距離が短いと大きく、距離が離れるに従って小さくなる。
例えば或る距離ｄｔｈより近いか離れているかという状態を検出しようとする場合、図のように距離ｄｔｈに相当する電圧Ｖｔｈを閾値電圧Ｖｔｈとして設定し、受信信号の電圧レベルを閾値電圧Ｖｔｈと比較すればよい。

本例の場合、電圧検出回路７は、図４（ａ）又は図４（ｂ）のような構成が考えられる。
図４（ａ）は、電圧検出回路７をローパスフィルタ７１と比較器７２で構成する例である。
ローパスフィルタ７１により、受信信号としての１３．５６ＭＨｚのキャリア信号に対してエンベロープ検波を行い、その電圧レベルを比較器７２で閾値電圧Ｖｔｈと比較する。そして比較器７２の２値の比較結果出力を周波数制御信号Ｓｆとして、アンテナ回路３のスイッチＳＷ１に供給する。
これにより、例えばリーダ／ライタ装置３０に対する離間距離が、距離ｄｔｈより離れていればスイッチＳＷ１をオフ、距離ｄｔｈより近い場合はスイッチＳＷ１をオンとする制御が可能となる。

図４（ｂ）は、電圧検出回路７をピーク検出回路７３と比較器７２で構成する例である。これはピーク検出回路７３により、受信信号としてのキャリア信号のピーク値を検出し、その電圧レベルを比較器７２で閾値電圧Ｖｔｈと比較する。そして比較器７２の２値の比較結果出力を周波数制御信号Ｓｆとして、アンテナ回路３のスイッチＳＷ１に供給する。この場合も同じく、リーダ／ライタ装置３０に対する離間距離が、距離ｄｔｈより離れていればスイッチＳＷ１をオフ、距離ｄｔｈより近い場合はスイッチＳＷ１をオンとする制御が可能となる

このような電圧検出回路７による制御によって、リーダ／ライタ装置３０からの離間距離が距離ｄｔｈより離れていれば、共振周波数は第１の周波数となり、離間距離が距離ｄｔｈより近い場合は、共振周波数は第２の周波数となる。この結果、図５のように近距離での不感帯を避けることが可能となる。
図５（ａ）（ｂ）は、上述した図１５（ａ）（ｂ）と同様に、或る２つの機種Ａ、機種Ｂとしてのリーダ／ライタ装置３０に対する通信距離の特性を示している。
アンテナ回路３は、上記の第１の共振周波数として、図５に示す周波数ｆｃを狙って設計されるものであるが、生産上のバラツキで、ｆ１〜ｆ２の範囲で第１の共振周波数がばらつく。例えば第１の共振周波数＝ｆ１となる非接触ＩＣカード１もあれば、第１の共振周波数＝ｆ２となる非接触ＩＣカード１もある。
ここで、離間距離が距離ｄｔｈより近いと、共振周波数は第２の周波数に変化される。例えば第１の共振周波数＝ｆ１であれば、第２の共振周波数＝ｆ１’となる。また第１の共振周波数＝ｆ２であれば、第２の共振周波数＝ｆ２’となる。
このように距離ｄｔｈを境界に、アンテナ回路３の共振周波数が切り換えられるとすると、リーダ／ライタ装置３０との通信距離の特性については、図５（ａ）（ｂ）の太点線で考えればよいことになる。

すると、図５（ａ）の場合、図１５（ａ）を比較してもわかるように、近接位置付近での不感帯を避けるような通信距離特性が実現されることになる。
即ち、仮に製造後の或る非接触ＩＣカード１で、第１の共振周波数＝ｆｃとは成らず、第１の共振周波数＝ｆ１と成ってしまったとしても、近距離では第２の共振周波数＝ｆ１’に切り換えられるため、機種Ａのリーダ／ライタ装置３０に対して、不感帯を避け、安定した通信を実行できる。また、第１の共振周波数＝ｆ２、第２の共振周波数＝ｆ２’となる場合であっても、この機種Ａのリーダ／ライタ装置３０に対しては、その共振周波数ｆ２，ｆ２’のいずれでも、最低限の距離ｄ１以上の通信は可能であるため問題ない。

機種Ｂのリーダ／ライタ装置３０に対する特性として図５（ｂ）について見てみると、この機種Ｂに対しては、遠距離側で不感帯が生じていたが、これは問題ない。例えば第１の共振周波数＝ｆ２の場合で、距離ｄ１以上の通信が可能で、また第２の共振周波数＝ｆ２’とされた場合も、近距離では不感帯は生じていないためである。

即ち本例によれば、或る離間距離ｄｔｈを境界として、第１、第２の共振周波数を切り換えるようにしているが、これによって、共振周波数が或る周波数ｆ１近辺のときに生ずる近距離側での不感帯を避けるようにすることができ、この結果、安定した通信を行うことができる。
またこのことは、共振周波数がｆ１にまでばらついてもよいということを意味する。従って生産上で生ずる或る程度の共振周波数のバラツキも許容できることとなり、製造の効率化や歩留まりの向上が実現される。

なお、ここで電圧検出回路７による電圧検出タイミングについて述べておく。
図６（ａ）は、リーダ／ライタ装置３０と非接触ＩＣカード１の間で行われる通信のパケット構造を示している。１つのパケットは、プリアンブル、シンクコード、データ、及びＣＲＣで構成される通信情報単位とされる。
リーダ／ライタ装置３０と非接触ＩＣカード１の通信はパケット単位で行われる。例えば図６（ｂ）のように、パケットＰＫ１としてリーダ／ライタ装置３０から非接触ＩＣカード１への送信が行われ、それに対してパケットＰＫ２として非接触ＩＣカード１からリーダ／ライタ装置３０への送信が行われる。
ここで、図６（ｃ）に示すように、パケットの区間とは、図６（ａ）の各情報に基づいてキャリア信号がＡＳＫ変調された区間である。
一方、パケットとパケットの間は、キャリア信号のみの無変調区間となる。

このような通信信号形態を考えた場合、電圧検出回路７は、無変調区間で電圧レベル検出を行うようにすることが好適となる。即ちＡＳＫ変調区間の振幅変調要素を排除した電圧レベル検出ができるためである。
そこで、電圧検出回路７は、例えば図示しない制御ロジック回路からの無変調区間のタイミング信号ＴＭを受け、このタイミング信号ＴＭで規定される期間に電圧検出を行うような構成とすることが適切である。
例えば、図４（ａ）のローパスフィルタ７１の出力が、無変調区間で取り込まれ、変調区間ではホールドされて、比較器７２に供給されるような構成が考えられる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態を図７，図８及び図４（ｃ）を用いて説明する。
図７は第２の実施の形態としての非接触ＩＣカード１のフロントエンド２の構成を示している。
この場合、アンテナ回路３は、コイルＬ１と可変容量コンデンサＣＶで構成される。他の各構成は図１と同様であり、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

この場合、アンテナ回路３は、可変容量コンデンサＣＶの容量可変により、３段階以上の多段階もしくは無段階で共振周波数を切り換えることができる構成となる。
なお、可変容量コンデンサＣＶは、アナログ的に容量が無段階変化されるものだけでなく、実際には複数の容量素子とスイッチ素子の組み合わせにより容量を多段階変化できる回路として構成されてもよい。

電圧検出回路７は、可変容量コンデンサＣＶに対して。例えば多段階（もしくは無段階）の容量制御を行い、共振周波数を変化させる周波数制御信号Ｓｆを出力する。
例えば多段階制御を行う場合の電圧検出回路７の構成例を図４（ｃ）に示す。
電圧検出回路７は、ローパスフィルタ７１、Ａ／Ｄ変換器７４、制御値生成回路７５で構成される。
この場合、受信信号（キャリア信号）はローパスフィルタ７１で平滑（エンベロープ検波）されてＡ／Ｄ変換器７４に入力され、電圧値に応じたデジタル値が得られる。
制御値生成回路７５は、Ａ／Ｄ変換器７４からのデジタル値に応じて、周波数制御信号Ｓｆを生成する。

この構成により、例えば図８（ａ）（ｂ）に太点線で示すように共振周波数を変化させることができる。
例えば制御値生成回路７５は、Ａ／Ｄ変換器７４の出力値が、距離ｄｔｈより近いことを示す値であるか否かを判定し、距離ｄｔｈより遠いことを示す値の場合は制御値＝０とする。また距離ｄｔｈより近いことを示す値のときは、段階的に制御値＝１，２，３・・・を選択する。これを周波数制御信号Ｓｆとして出力する。
アンテナ回路３の可変容量コンデンサＣＶでは、周波数制御信号Ｓｆとしての制御値に応じて容量可変を行う。これによりリーダ／ライタ装置３０との離間距離が距離ｄｔｈより近い状況では、共振周波数が図８のように多段階に切り換えられることになる。
図８（ａ）からわかるように、このように共振周波数を多段階に切り換えることによって、共振周波数が設計値よりばらついていても、近距離側での不感帯を避けるようにすることができ、安定した通信を行うことができる。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態として、共振周波数の切換にヒステリシスを持たすようにした例を説明する。
例えばフロントエンド２の構成は図１と同様とし、アンテナ回路３では共振周波数を第１，第２の共振周波数の２段階に切り換えることができるものとする。

図９（ａ）（ｂ）に、ヒステリシス特性を持った共振周波数の切換の様子を示す。
例えば非接触ＩＣカード１がリーダ／ライタ装置３０に近づいている場合は、離間距離が距離ｄｔｈ１にまで近づいた時点で、第１の共振周波数（例えばｆ１）から、第２の共振周波数（例えばｆ１’）に切り換えられるようにする。
一方、非接触ＩＣカード１がリーダ／ライタ装置３０から遠ざかっている場合は、離間距離がｄｔｈ２（但しｄｔｈ１＜ｄｔｈ２）に達した時点で、第２の共振周波数（例えばｆ１’）から、第１の共振周波数（例えばｆ１）に切り換えられるようにする。

このような共振周波数の切換動作は、例えば電圧検出回路７を図４（ｄ）のように構成することで実現できる。
例えば電圧検出回路７を、ローパスフィルタ７１（或いは図４（ｂ）のピーク検出回路７３でもよい）と、ヒステリシスコンパレータとしての比較器７６で構成する。
比較器７６は、比較基準電圧として、距離ｄｔｈ１に相当する電圧値Ｖｔｈ１と、距離ｄｔｈ２に相当する電圧値Ｖｔｈ２が供給される。そしてローパスフィルタ７１から供給される電圧値が、低下している場合は、電圧値が比較基準電圧値Ｖｔｈ１より下がった時点で、アンテナ回路３のスイッチＳＷ１をオンとする比較結果を出力する。
また、ローパスフィルタ７１から供給される電圧値が、上昇している場合は、電圧値が比較基準電圧値Ｖｔｈ２より上がった時点で、アンテナ回路３のスイッチＳＷ１をオフとする比較結果を出力する。
例えばこの電圧検出回路７によって、図９（ａ）（ｂ）のような共振周波数の切換が可能となる。

このように共振周波数の切換にヒステリシス特性を持たせることで、例えば離間距離が距離ｄｔｈ１の近辺となっている際に、むやみに何度も共振周波数が切り換わってしまうことが防止され、本発明の効果をより適切に発揮させるものとなる。

［第４の実施の形態］
第４の実施の形態の構成を図１０に示す。
この場合、アンテナ回路３が、コイルＬ１、Ｌ２、コンデンサＣ１、スイッチＳＷ１で構成されている。コイルＬ２とスイッチＳＷ１は並列接続されている。
他は図１と同様である。電圧検出回路７は図４（ａ）（ｂ）又は図４（ｄ）のような構成とされればよい。

この場合、スイッチＳＷ１がオフのときは、コイルＬ１，Ｌ２のインダクタンスとコンデンサＣ１の容量による第１の共振周波数となり、スイッチＳＷ１がオンのときは、コイルＬ１のインダクタンスとコンデンサＣ１の容量による第２の共振周波数となる。この場合、第１の共振周波数よりも第２の共振周波数の方が高くなる。
このような構成でも、離間距離に応じて共振周波数を切り換えることで、上記同様の効果を得ることができる。

［第５の実施の形態］
第５の実施の形態の構成を図１１に示す。
この場合、アンテナ回路３が、コイルＬ１、Ｌ２、コンデンサＣ１、スイッチＳＷ１で構成されており、コイルＬ２とスイッチＳＷ１は直列接続されている。
他は図１と同様である。電圧検出回路７は図４（ａ）（ｂ）又は図４（ｄ）のような構成とされればよい。

この場合、スイッチＳＷ１がオフのときは、コイルＬ１のインダクタンスとコンデンサＣ１の容量による第１の共振周波数となり、スイッチＳＷ１がオンのときは、コイルＬ１、Ｌ２のインダクタンスとコンデンサＣ１の容量による第２の共振周波数となる。この場合、第１の共振周波数よりも第２の共振周波数の方が低くなる。
このような構成でも、離間距離に応じて共振周波数を切り換えることで、上記同様の効果を得ることができる。

［第６の実施の形態］
第６の実施の形態の構成を図１２に示す。
この場合、アンテナ回路３が、コイルＬ１、コンデンサＣ１、Ｃ２、スイッチＳＷ１で構成されており、コンデンサＣ２とスイッチＳＷ１は直列接続されている。
他は図１と同様である。電圧検出回路７は図４（ａ）（ｂ）又は図４（ｄ）のような構成とされればよい。

この場合、スイッチＳＷ１がオフのときは、コイルＬ１のインダクタンスとコンデンサＣ１の容量による第１の共振周波数となり、スイッチＳＷ１がオンのときは、コイルＬ１のインダクタンスとコンデンサＣ１、Ｃ２の並列容量による第２の共振周波数となる。
このような構成でも、離間距離に応じて共振周波数を切り換えることで、上記同様の効果を得ることができる。

以上、各種実施の形態について説明してきたが、本発明の通信装置としてはさらに多様な構成が考えられる。
そして実施の形態で説明した通信装置構成は、非接触ＩＣカード１や、非接触ＩＣカード機能を備える機器に広く適用できる。

本発明の第１の実施の形態の構成のブロック図である。 実施の形態の負荷変調回路とクランプ回路の説明図である。 実施の形態で利用する離間距離と受信信号電圧の関係の説明図である。 実施の形態の電圧検出回路の構成例のブロック図である。 第１の実施の形態の共振周波数の切換による通信特性の説明図である。 実施の形態の電圧検出タイミングの説明図である。 本発明の第２の実施の形態の構成のブロック図である。 第２の実施の形態の共振周波数の切換による通信特性の説明図である。 第３の実施の形態の共振周波数の切換による通信特性の説明図である。 本発明の第４の実施の形態の構成のブロック図である。 本発明の第５の実施の形態の構成のブロック図である。 本発明の第６の実施の形態の構成のブロック図である。 非接触通信機器のフロントエンドの説明図である。 設計上の共振周波数での通信特性の説明図である。 共振周波数のバラツキを考えた場合の通信特性の説明図である。

符号の説明

１ 非接触ＩＣカード、２ フロントエンド、３ アンテナ回路、４ ＡＳＫ復調回路、５ クロック生成回路、６，９ クランプ回路、８ 負荷変調回路

Claims (7)

1. 外部装置との間で非接触通信を行う通信装置であって、
   コイルと容量素子により所定の共振周波数が設定されているとともに、上記共振周波数を変化させる構成を有するアンテナ回路部と、
   上記アンテナ回路部で受信したキャリア信号の変調信号を復調する復調回路部と、
   上記外部装置への情報送信のために、上記アンテナ回路部で受信したキャリア信号に対して負荷変調を行う変調回路部と、
   非接触通信実行時の上記外部装置との間の距離を判定し、判定結果に応じて、上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行う距離判定部と、
   を備えたことを特徴とする通信装置。
2. 上記距離判定部は、上記アンテナ回路部の受信信号電圧を検出し、検出した受信信号電圧により距離判定を行って、上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 上記外部装置との間の通信信号は、上記キャリア信号が変調された変調期間と、上記キャリア信号が変調されていない無変調期間とを有する信号とされており、
   上記距離判定部は、上記無変調期間での受信信号電圧を検出し、検出した受信信号電圧により距離判定を行って、上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
4. 上記アンテナ回路部では、上記共振周波数を２段階に変更可能な構成を有し、
   上記距離判定部は、上記受信信号電圧と所定値との比較結果に応じて、上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
5. 上記距離判定部では、上記比較結果が、ヒステリシス特性をもって得られるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
6. 上記アンテナ回路部では、上記共振周波数を３段階以上もしくは無段階に変更可能な構成を有し、
   上記距離判定部は、上記受信信号電圧の電圧値に応じて上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
7. 外部装置との間で非接触通信を行う通信装置の通信方法として、
   コイルと容量素子により所定の共振周波数が設定されているとともに、上記共振周波数を変化させる構成を有するアンテナ回路部で受信したキャリア信号の変調信号を復調する復調ステップと、
   上記外部装置への情報送信のために、上記アンテナ回路部で受信したキャリア信号に対して負荷変調を行う変調ステップと、
   非接触通信実行時の上記外部装置との間の距離を判定し、判定結果に応じて、上記アンテナ回路部の共振周波数の可変制御を行う共振周波数可変ステップと、
   を備えたことを特徴とする通信方法。

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