JP3179335B2 - 非接触データ送受信方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工場の生産ライ
ンや物流ライン、オフィスの入退出管理等で工具や荷
物、または人に非接触カード等の応答器をもたせて、ま
たこの応答器には固有のＩＤコードや製品番号や製造時
のデータ等を登録し、非接触でデータを通信、管理する
非接触データ送受信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の非接触データ送受信装置の
構成を示すブロック図、図７はＡＳＫ復調回路例の図、
図８はＡＳＫ復調回路による復調状態を示す波形図であ
る。図６において、１は質問器、２は通信エリア３内に
おいて、質問器１と通信を行う応答器である。質問器１
は発振部（ＯＳＣ）１７、変調部１８、送信部１９、受
信部２０、復調部２１および制御部２２から構成され
る。そして発振部１７の出力端は変調部１８の入力端に
接続され、さらにこの変調部１８の出力端は送信部１９
に接続されている。制御部２２はＣＰＵ等により構成さ
れる。そしてこの制御部２２は変調部１８および復調部
２１に接続されている。

【０００３】応答器２は受信部４、電源部２３、復調部
２４、制御部１４、メモリ１５、変調部２５および送信
部２６から構成される。そして受信部４は電源部２３に
接続され、また復調部２４に接続される。送信部２６は
変調部２５に接続され、また制御部１４は復調部２４、
変調部２５、及びメモリ１５にそれぞれ接続される。

【０００４】従来の非接触カードシステムは図６で示す
ように質問器１から応答器２に対して非接触で読み出し
信号を送出し、応答器２はその信号に従い固有のＩＤコ
ードやデータを返送するものである。この場合、質問器
１からの読み出し信号の到達領域を通信エリア３とし、
そのエリア３に入っている応答器２のみが通信を許され
るものである。

【０００５】まず質問器１が通信エリア３内にある応答
器２に対して読み出しの高周波信号を送出する。読み出
し信号は応答器２に対するコマンド等をＡＳＫ（Amplit
udeShift Keying）で変調したものである。応答器２は
受信部４にて受信した質問器１からの読み出し信号を抱
絡線検波により復調するとともに、高周波信号を整流
し、コンデンサＣ２に充電して内部電源とする。また高
周波信号を応答器２の内部クロックとしても利用する。
そしてコマンドの内容により応答器２内にあるメモリ１
５からＩＤコードやデータを読み出し、高周波信号に変
調をかけて返送する。なお、図６に示したもので、送信
部２６と受信部４を一つにしてもよく、送受信部と電源
用のコンデンサＣ２以外はＩＣ内に１チップ化され、カ
ードの小型化、薄型化が図られている。

【０００６】図７はＡＳＫ復調回路の例を示すもので、
この図において、２７は抱絡線検波回路で、この回路は
ダイオード２８、抵抗Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ３、Ｃ
４により構成される。２９は比較器（コンパレータ）
で、この比較器の一方の入力端に抱絡線検波回路２７の
入力端が接続され、また比較器２９の他方の入力端には
基準電圧源（図に示していない）からの電圧Vrefが入力
される。３０は符号判定ロジックで、比較器２９の出力
端に接続され、比較器出力からデジタルデータの
“０”、“１”を判定する。

【０００７】従来の非接触データ送受信システムでは、
質問器１から応答器２への通信に用いる変調方式は、応
答器２に図７に示すような抱絡線検波回路２７と比較器
２９だけで、質問器１からの信号をデジタルデータに復
調することが可能であることから、回路構成が簡単でＩ
Ｃ内に１チップ化できるＡＳＫが主流である。ＡＳＫの
場合、質問器１が送信するデジタルデータの“０”、
“１”を応答器２が判断できるように、図８のようにパ
ルスの数で区別するＰＮＭ（Pulse Number Modulation
）を用い、１ビットの抱絡線検波出力の時間からデジ
タルデータを復調する。

【０００８】しかしながら、応答器２は質問器１からの
高周波信号から内部電源も取り出していることから、受
信効率をあげるため、受信部４をＱ値の高い共振回路で
構成している。そのため、図８で示すようなＡＳＫで変
調した信号を質問器１が送信した場合、応答器２では共
振回路に振動エネルギーが残留し、抱絡線検波による復
調ができなくなり、質問器１から送信されるコマンドを
検出できない問題があった。これらを解決するため質問
器１から送信する信号のビットレートを低くし、送信停
止部分（図８のＧ）を長く設定して振動エネルギーの残
留を十分考慮する、ことが考えられるが、これにより質
問器１から応答器２への通信を早くすることが不可能で
あった。

【０００９】一方、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）
やＰＳＫ（Phase Shift Keying）のような他の変調方式
を採用することも考えられるが、ＰＬＬ（Phase Locked
Loop ）等を用いる復調方法では復調回路が複雑になり
ＩＣ内に１チップ化することが難しく、また掛け算器等
を用いて位相を比較する復調方法では、精密な内部標準
クロックを応答器２に搭載する必要がある。ＩＣ内でク
ロックを作成するものとしてリングオシレータのような
発振器が考えられるが、電源電圧や周囲温度、製造時の
ばらつきにより発振周波数は各応答器２により大きく異
なり、全ての応答器２が正常にデータを復調できないと
いう問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は上述のように、従来の非接触データ送受信
システムでは、ＡＳＫで変調した信号を質問器が送信し
た場合、応答器では共振回路に振動エネルギーが残留す
るため、抱絡線検波による復調ができなくなり、質問器
から送信されるコマンドを検出できず、これらを解決す
るため質問器から送信する信号のビットレートを低く
し、送信停止部分を長く設定して振動エネルギーの残留
を十分考慮することが考えられるが、これにより質問器
から応答器への通信を速くすることが不可能となること
である。一方、ＰＬＬ等を用いる復調方法では復調回路
が複雑になりＩＣ内に１チップ化することが難しく、ま
た掛け算器等を用いて位相を比較する復調方法では、精
密な内部標準クロックを応答器に搭載する必要がある。
またＩＣ内でクロックを作成するものとしてリングオシ
レータのような発振器が考えられるが、電源電圧や周囲
温度、製造時のばらつきにより発振周波数は各応答器に
より大きく異なり、全ての応答器が正常にデータを復調
できないということである。

【００１１】請求項１の発明は、復調回路を複雑にする
ことなく、質問器から応答器への通信を速め、また応答
器に精密な内部標準クロックを必要としない精度の高い
非接触データ送受信方法を得ることを目的とするもので
ある。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１と同様に、復
調回路を複雑にすることなく、質問器から応答器への通
信を速め、また応答器に精密な内部標準クロックを必要
としない精度の高い非接触データ送受信方法を得るとと
もに、各応答器の発振器の発振周波数のばらつきを吸収
することを目的とするものである。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１と同様に、復
調回路を複雑にすることなく、質問器から応答器への通
信を速め、また応答器に精密な内部標準クロックを必要
としない精度の高い非接触データ送受信方法を得るとと
もに、複数の応答器に対して通信開始時期を明確にする
ことを目的とするものである。

【００１４】請求項４の発明は、請求項１と同様に、復
調回路を複雑にすることなく、質問器から応答器への通
信を速め、また応答器に精密な内部標準クロックを必要
としない精度の高い非接触データ送受信方法を得ること
を目的とするものである。

【００１５】請求項５の発明は、請求項２と同様に、復
調回路を複雑にすることなく、質問器から応答器への通
信を速め、また応答器に精密な内部標準クロックを必要
としない精度の高い非接触データ送受信方法を得るとと
もに、各応答器の発振器の発振周波数のばらつきを吸収
することを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、質問
器は１ビット毎の搬送波の数を固定としたＦＳＫ方式に
てコマンドやデータを送信し、応答器は１ビットを構成
する搬送波数の半分の搬送波数をカウントして時間に変
換するとともに、その時間をカウンタにて計数してカウ
ント数に置き換え、今回計測したカウント数と前々回計
測したカウント数とを比較し、カウント数の差が所定の
しきい値以上あるときに、質問器から応答器に対して送
信された搬送波の周波数が変わったことを判定すること
により上記質問器からのコマンドやデータを復調する方
法である。

【００１７】請求項２の発明は、質問器は、無変調波
と、１ビット毎の搬送波の数を固定としたＦＳＫ方式に
てコマンドやデータを送信し、応答器は１ビットを構成
する搬送波数の半分の搬送波数をカウントして時間に変
換するとともに、その時間をカウンタにて計数してカウ
ント数に置き換え、かつ応答器が受信する信号のうち無
変調時のカウント数を用いて各応答器固有のしきい値を
作成し、その後の変調時において、今回計測したカウン
ト数と前々回計測したカウント数とを比較し、カウント
数の差が作成された固有のしきい値以上あるときに、質
問器から応答器に対して送信された搬送波の周波数が変
わったことを判定することにより上記質問器からのコマ
ンドやデータを復調する方法である。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２において、質問器と応答器とが通信を開始するのに先
立ち、質問器が搬送波の送信を所定の時間停止し、その
後再び質問器からコマンドやデータを送信することによ
り応答器が、質問器の通信開始時点を検知する装置であ
る。

【００１９】請求項４の発明は、応答器には、コイルと
コンデンサの並列共振回路により構成され、質問器に対
し信号を受信する受信手段と、質問器からの搬送波を直
流に変換し、かつその直流電力を応答器の内部電源とす
る内部電源手段と、受信手段からの信号を波形成形する
波形成形手段と、質問器が送信するデジタルデータの１
ビットを構成する搬送波数の半分の搬送波数毎の時間に
変換する搬送波カウンタと、この搬送波カウンタによっ
て計測された時間をカウンタにて計数してカウント数に
置き換える高速の計数カウンタと、この計数カウンタの
出力から今回計数したカウント数と前々回計数したカウ
ント数とを比較する比較部と、カウント数の差が所定の
しきい値以上であるときに、デジタルデータを判定する
データ判定部と、質問器のコマンドに合わせてメモリと
アクセスする制御手段、およびデータを記憶するメモリ
を設けた装置である。

【００２０】請求項５の発明は、応答器には、コイルと
コンデンサの並列共振回路により構成され、質問器に対
し信号を受信する受信手段と、質問器からの搬送波を直
流に変換し、かつその直流電力を応答器の内部電源とす
る内部電源手段と、受信手段からの信号を波形成形する
波形成形手段と、質問器が送信するデジタルデータの１
ビットを構成する搬送波数の半分の搬送波数毎の時間に
変換する搬送波カウンタと、この搬送波カウンタによっ
て計測された時間をカウンタにて計数してカウント数に
置き換える高速の計数カウンタと、応答器が受信する信
号のうち無変調時のカウント数を用いて各応答器固有の
しきい値を作成するしきい値生成手段と、計数カウンタ
の出力から今回計数したカウント数と前々回計数したカ
ウント数とを比較する比較部と、カウント数の差が作成
した固有のしきい値以上であるときに、デジタルデータ
を判定するデータ判定部と、質問器のコマンドに合わせ
てメモリとアクセスする制御手段、およびデータを記憶
するメモリを設けた装置である。

【００２１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、図によってこの発明の実施の一形
態を説明する。図１はこの発明の非接触データ送受信方
法およびその装置の実施の一形態における応答器の受信
および復調回路構成を示すブロック図、図２は図１に示
すブロック図における復調方式例を示す図である。

【００２２】図１において１は質問器、２は通信エリア
３内において、質問器１と通信を行う応答器である。応
答器２において、４はコイルＬ１とコンデンサＣ１の並
列共振回路５により構成され、質問器１に対し信号を受
信する受信手段、６は上記質問器からの搬送波を直流に
変換し、かつその直流電力を応答器２の内部電源とする
内部電源手段で、全波整流器ＤとツェナーダイオードＺ
ｄおよびコンデンサＣ２とから構成される。７は受信手
段からの信号を波形成形する波形成形手段、８は質問器
が送信するデジタルデータの１ビットを構成する搬送波
数の半分の搬送波数をカウントする搬送波カウンタ、９
はこの搬送波カウンタによって計数された搬送波数に対
する時間をカウント数に置き換える高速の計数カウン
タ、１０はこの計数カウンタ９を駆動する発振器、１１
はクロックジェネレータ、１２は計数カウンタのカウン
ト数を比較する比較部、１３は質問器からのデジタルデ
ータを判定する符号判定部、１４は復調されたコマンド
に合わせてメモリとのアクセスをおこなう制御手段、１
５はデータを記憶するメモリである。

【００２３】そして、受信回路４の出力端に内部電源手
段６が接続される。また受信回路４の出力端には波形成
形手段７が接続される。この波形成形手段７の出力端に
は搬送波カウンタ８が接続される。この搬送波カウンタ
８の出力端には計数カウンタ９およびクロックジェネレ
ータ１１が接続される。このクロックジェネレータ１１
の出力端は比較部１２、符号判定部１３および制御部１
４に接続される。また計数カウンタ９の出力端は比較部
１２に、比較部１２の出力端は符号判定部１３に、符号
判定部１３の出力端は制御部１４にそれぞれ接続され
る。

【００２４】次に上記構成における動作について説明す
る。まず、応答器２において、受信回路４の共振回路５
の共振周波数は質問器１が送信してくるＦＳＫで使用さ
れる周波数ｆ１、ｆ２の中心周波数ｆｃに設定する。整
流回路Ｄは質問器１からの搬送波を整流して直流に変換
し、ＩＣ外部に接続された充電用コンデンサＣ２に充電
される。なお、充電用コンデンサＣ２に並列に接続され
たツェナーダイオードＺｄはＩＣ内の電源電圧を一定に
保持させている。ここで図１では全波整流回路Ｄで整流
しているが、半波整流回路にて整流してもよい。

【００２５】一方、共振回路５の一端から取り出された
搬送波は、波形成形手段７により波形成形して搬送波カ
ウンタ８に入力される。搬送波カウンタ８では決まった
搬送波の波数をカウントし、その出力は計数カウンタ９
に入力され、またクロックジェネレータ１１を通してク
ロックが生成され、比較部１２、符号判定部１３、及び
制御部１４にクロックとして伝送される。ここで計数カ
ウンタ９にはＩＣ内に内蔵された発振器１０をクロック
として用いる。なお発振器１０は小型化、低コスト化を
図るためＩＣ内に内蔵させたリングオシレータ等により
構成され、その発振周波数は質問器１が送信する信号の
平均ビットレートの数百倍程度の高速のものを目標に設
計する。このときＩＣに内蔵されたリングオシレータの
発振周波数は、前述のとおり周囲温度や質問器１からの
搬送波を整流してつくった電源の電圧、さらにはＩＣ製
造時によるばらつき、等により５０％から２００％ほど
のばらつきが生じることを考慮にいれる。

【００２６】なお、ここでの平均ビットレートは、図２
のようにｆ１、又はｆ２のみでデジタルデータ１ビット
を構成させた場合に、それぞれのビットレートの平均値
であり、ｂｐｓ（bit／second）で示すものである。

【００２７】復調出力は制御部１４に伝送され、この制
御部１４により質問器１からのメモリデータの読み出し
やデータの書き込みを制御する。

【００２８】なおメモリ１５には電源が無くてもデータ
を喪失しないＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリなどが考
えられる。

【００２９】図２を用いて復調方法を説明する。質問器
１はデジタルデータにあわせて周波数ｆ１とｆ２を送信
する。応答器２ではデータとともに電力も抽出してお
り、共振回路５の共振周波数はｆ１とｆ２の中心周波数
ｆｃに設定されている。よってｆ１とｆ２が中心周波数
から離れると電力伝送効率が低くなることから、ｆ１と
ｆ２はｆｃを中心に上下数％離して設定するのがよい。
ここで質問器１はデジタルデータ“０”と“１”をそれ
ぞれ異なる周波数ｆ１、ｆ２にて送信するが、１ビット
を構成する搬送波の波数はデジタルデータによらず一定
とする。

【００３０】まず搬送波カウンタ８により受信手段４で
受信した質問器１の搬送波の波数をカウントする。ここ
でカウントする波数は質問器１が送信する信号において
１ビットを構成する搬送波数の半分とする。たとえば中
心周波数１００ｋＨｚのＦＳＫにより平均ビットレート
１０ｋｂｐｓで送信する場合、１ビットは１０波で構成
されるので、搬送波カウンタ８ではその半分の５波づつ
カウントしていく。カウントした出力は計数カウンタ９
に入力される。

【００３１】一方計数カウンタ９では、搬送波カウンタ
８でカウントした搬送波５波の時間を発振器１０でカウ
ントする。ここでｆ１とｆ２は周波数が異なることから
搬送波５波の時間が違うので、計数カウンタ９のカウン
ト数に差が生じる。このカウント数の差からデジタルデ
ータの復調を行う。

【００３２】例えば、図２では質問器１は送信するデー
タにあわせて“０”の時にｆ１、“１”の時にｆ２と
し、ｆ１＜ｆ２で送信する。ｆ１、ｆ２は電力伝送を考
えて中心周波数１００ｋＨｚの５％異なるｆ１＝９５ｋ
Ｈｚ、ｆ２＝１０５ｋＨｚとし、発振器１０は前述のよ
うに平均ビットレートの４００倍程度の周波数である４
ＭＨｚで設計する。ここでは発振器１０のばらつきを考
慮し、発振周波数が目標の発振周波数の５０％である２
ＭＨｚ以上になるように設定している。発振器１０が前
述の要因から２ＭＨｚになった場合、５波の時間にカウ
ントするカウント数は約１００くらいになる。カウント
数は５波全てがｆ１の時には１０５以上、全てがｆ２の
時には９６以下となっている。また５波がｆ１とｆ２の
２つの周波数で構成されている場合、９７から１０４の
間のいずれかのカウント数になる。

【００３３】ここで搬送波カウンタ８でカウントしてい
る搬送波数が１ビットを構成する波数の半分に相当する
ことから、必ずｆ１のみで構成される時間Ｔ１とｆ２の
みで構成される時間Ｔ２が存在する。よって今カウント
した値Ｃｎと前々回にカウントした値Ｃｎ-2において、
デジタルデータが反転した場合、どちらかがｆ１のみで
構成され、もう一方はｆ２のみで構成される状態が発生
する。このカウント数ＣｎとＣｎ-2の差がある一定値以
上であり、かつＣｎとＣｎ-2の大小関係からデジタルデ
ータが反転したと判断する。図１の比較部１２ではカウ
ント数ＣｎおよびＣｎ-2を保持し、カウント数の比較を
行う。図２の例ではＴ１とＴ２では９以上のカウント差
が発生している。一方、ＣｎとＣｎ-2の大小関係を見て
みると、Ｃｎ＞Ｃｎ-2のときは質問器１から送信された
デジタル値が“１”から“０”に移行し、Ｃｎ＜Ｃｎ-2
のときはその逆で“０”から“１”に移行している。た
だしカウント数は同じ周波数が連続してきたときにも±
２カウント程の誤差はでてくるので、それだけでは符号
が反転したかは判断できない。そこでさらにＣｎとＣｎ
-2の差がある一定値以上かどうかを判断基準とする。図
２の例で、カウント数推移状態出力が“Ｈ”であり、か
つカウント数差＞８のとき、復調データは“０”カウン
ト数推移状態出力が“Ｌ”であり、かつカウント数差＞
８のとき、復調データは“１”とすることで、復調デー
タを求めている。ここでカウント数差８がデータ判定の
しきい値となる。図１の符号判定部１３ではカウント数
推移状態を把握すると共に、カウント数差としきい値か
らデジタルデータを判定し、その結果を制御部１４に伝
送している。

【００３４】この方法ではｆ１とｆ２の時のカウント数
の推移と差からデジタルデータを判断していることか
ら、計数カウンタ９で使用する発振器１０の発振周波数
の絶対値によらないので、ＩＣに内蔵するリングオシレ
ータのような各応答器２によって発振周波数にばらつき
のある発振器１０を用いた復調でも、各応答器２毎に違
う復調結果になることを避けることが可能となり、また
ＡＳＫやＰＬＬを用いて復調するＦＳＫと異なり復調部
を全てデジタル化でき、ＩＣの１チップ化が容易とな
る。なお、カウント数差のしきい値は、発振器の周波数
の諸条件によるばらつきを考慮にいれ、発振周波数が低
くなってしまった場合でも、符号が反転した場合にＣｎ
とＣｎ-2の差が設定したしきい値以上になるように設定
すればよい。または発振器１０の発振周波数のばらつき
を確認した後、内部のEEPROM等のメモリ１５にしきい値
を書き込み、復調時にそのしきい値をメモリ１５から読
み出して復調に用いることも考えられる。

【００３５】またこの方式では質問器１が送信するデー
タの平均ビットレートの半分の時間に区切って判断して
おり、必ずｆ１のみで構成される時間Ｔ１とｆ２のみで
構成される時間Ｔ２が存在するので、質問器１と応答器
２がお互いに同期をとってデジタルデータのビットの始
めからカウントする必要がない。よって質問器１が応答
器２に同期をあわせるために応答器２が質問器１に対し
て同期獲得用の信号を返信する必要がなく、通信時間の
短縮となる。なお、例のようにｆ１のみ、又はｆ２のみ
で１ビットを構成する必要はなく、バイフェーズ符号の
ようにｆ１とｆ２を組み合わせて１ビットを構成しても
よい。この場合、同じ周波数が連続して送信している時
の波数の半分の波を数えて、搬送波カウンタ８の出力と
する。

【００３６】実施の形態２．なお、質問器１と応答器２
が通信する場合、通信の始まりを知らせる必要がある。
図３は通信の開始にあたり質問器１がスタートデータを
送信する場合の波形図である。ここで質問器１は通信の
始めに決まったデジタルデータ群をスタートデータＳＴ
Ｘとして送信し、応答器２はその決まったデジタルデー
タ群からその後の復調をおこなう方法がある。例えば、
質問器１はコマンドを送信する前に“１０１０”という
デジタルデータ群をスタートデータＳＴＸとして送信す
る。応答器２は通信の最初に受信するデジタル値を把握
しているので、そのデジタル値とその後の復調結果を比
較し、デジタルデータに変換する。しかし質問器１が応
答器２１と交信中に他の応答器２２が通信エリア３に入
ってきた場合、“１０１０”等の決まったデジタルデー
タ群のスタートデータＳＴＸだけでは、コマンドＣＭＤ
やメモリへの書き込みデータに同じデジタルデータ群が
送信されたときに、応答器２２はスタートデータＳＴＸ
と誤判断してそこから通信を始めてしまう可能性があ
る。また応答器２が通信の始めに同期用の信号を返信す
ることが考えられるが、複数の応答器２が通信エリア３
内に存在した場合、一斉にその信号を返信してしまうの
で、質問器１では混信が生じる。

【００３７】そこで質問器１は通信開始（ＥＮＡＢＥＬ
ＯＮ）を通達するために、一定期間通信を中断する方
法が考えられる。その例を図３に示す。

【００３８】質問器１は通信の最初に搬送波を送信しな
い期間を作る。応答器２のアンテナではＡＳＫで変調し
たときと同じように振動エネルギーの残留が発生する
が、質問器１はその分を考慮して十分長く通信を中断す
るので、やがて応答器２の波形成形出力は停止する。波
形成形出力は搬送波カウンタ８に入力されカウントして
いることから、搬送波カウンタ８への入力がストップす
ると出力もされなくなるので、計数カウンタ９はカウン
トし続けることになる。応答器２は通常１ビットを構成
する搬送波数の半分の搬送波数の時間毎に、その時間を
計数カウンタ９にてカウント数に変換してデジタルデー
タを判断しているので、そのカウント数をはるかに越え
るカウント数が発生した時との区別をつけることができ
る。そこで計数カウンタ９はカウント数がスタートデー
タＳＴＸ用に設定した値を越えたかを検出することでス
タートデータＳＴＸを判断する。よって質問器１がスタ
ートデータＳＴＸとして搬送波停止をおこなうと、応答
器２は計数カウンタ９のカウント数によりそれを検知し
て通信が始まったことを認識するとともに、内部回路の
ENABLEをONとする。ENABLE ON により搬送波カウンタ
８、計数カウンタ９は一度リセットされる。その後、応
答器２は前述した方法でＦＳＫの復調を開始する。この
方法により複数の応答器２が質問器１のスタートデータ
ＳＴＸを同時に検知することが可能であるので、各応答
器２と質問器１は同時に同期を捕ることができる。

【００３９】実施の形態３．また応答器２はＣｎとＣｎ
-2の差を判定するカウント数差のしきい値を保持する
が、発振器１０の諸条件によるばらつきを考慮して製造
後に発振器の周波数を検査し、しきい値を計算してメモ
リ１５に書き込むことを前述したが、別の方法として計
数カウンタ９がカウントしたカウント数からしきい値を
設定する方法がある。その方法を図４、図５に示す。図
４は本実施の形態に関する応答器２の受信、及び復調部
の回路構成例であり、図５は計数カウンタ９がカウント
したカウント数からカウント数差のしきい値を設定する
場合の方法を示した図である。質問器１は通信中断期間
スタートデータＳＴＸをつくり、応答器２に対して通信
は始まったことを通達した後、ｆ１とｆ２の中心周波数
であるｆｃの無変調波を一定時間送信する。応答器２は
上述の方法により計数カウンタ９にてカウントをおこな
い、このときの計数カウンタ９のカウント数（以下Ｃ
ｃ）を図４のしきい値生成部１６に記憶しておく。この
Ｃｃを幾つか抽出し、まず中心周波数のカウント数（以
下Ｃｔ）を決定する。その後、質問器１は特定のデー
タ、例えば“１０１０”を送信する。応答器２は計数カ
ウンタ９にてカウントするとともに、Ｃｔとの差を求
め、その差からしきい値を算出する。

【００４０】図５では１０カウントの差がついているこ
とから、データ復調時の判定のしきい値をそれよりやや
小さな値の８としている。しきい値生成部１６において
しきい値を設定した後、符号判定部１３ではそのしきい
値を用いてＣＭＤやメモリへの書き込みデータ、等を復
調する。なお、しきい値を求めるための固定データは多
いほど確実であり、少なくてもしきい値に余裕を持たせ
ることでデジタルデータの復調が可能となる。一方、応
答器２が質問器１に対してインピーダンスの変化を利用
した返信を行っている場合、応答器２が返信している
間、質問器１は応答器２に対してクロック、電力用の無
変調波を出力している。これを利用して、図５のように
応答器２がスタートデータＳＴＸの前に通信エリア３に
入ってきた場合、他の応答器２が質問器１にデータ等を
返信している間にその無変調波を使って中心周波数のカ
ウント数Ｃｔを設定してもよい。この方法により各応答
器２の発振器は製造時のばらつき、等によりばらつきが
あるが、個々の応答器２が所有する発振器１０によりカ
ウント数差のしきい値を設定し、ＦＳＫの復調はそのし
きい値で判断することから、応答器２の違いで復調デー
タが異なることがなくなる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の発明は、質問器が送信するデ
ジタルデータの１ビットを構成する搬送波数の半分の搬
送波数をカウントし、その時間内でＩＣに内蔵した発振
器を用いてカウントを行い、そのカウント数と前々回に
カウントした数とを比較し、カウント数の差がしきい値
以上、または以下であることを判定することでデジタル
データの復調をしており、すなわち質問器１が送信する
デジタルデータの１ビットを構成する搬送波数の半分の
搬送波数で作られる時間に区切って判断しており、必ず
一方の周波数のみで構成される時間と他方の周波数のみ
で構成される時間が存在するので、質問器と応答器が互
いに同期をとってビットの始めからカウントする必要が
ない。よって質問器が応答器に同期を合わせるために応
答器が質問器に対して同期獲得用の信号を返信する必要
がなく、しかも通信時間が短縮できるなどの効果があ
る。

【００４２】請求項２の発明は、カウント数の差のしき
い値を質問器からの無変調時のカウント数を用いて生成
し、各応答器は発振器をもとに作成された固有のしきい
値を用いてデジタルデータを判断していることから、各
応答器の発振器の発振周波数が異なっても、全ての応答
器が質問器からの送信データを正常に復調することがで
きるなどの効果がある。

【００４３】請求項３の発明は、質問器が通信の最初に
搬送波を送信しない期間を作ることで、応答器側ではＡ
ＳＫで変調したときと同じように振動エネルギーの残留
が発生するものの、質問器はその分を考慮して十分長く
通信を中断するので、応答器の波形成形出力は出力が停
止され、したがって複数の応答器が質問器との通信スタ
ート時点を同時に検知することが可能となり、各応答器
と質問器は同時に同期を捕ることができるなどの効果が
ある。

【００４４】請求項４の発明は、質問器から送信される
２つの周波数で構成されるデジタルデータの１ビットを
構成する搬送波数の半分の搬送波数で作られる時間内の
カウント数の推移と差からデジタルデータを判断してい
ることから、計数カウンタで使用する発振器の発振周波
数の絶対値によらない。よってＩＣに内蔵するリングオ
シレータのような各応答器によって発振周波数にばらつ
きのある発振器を用いた復調でも、各応答器毎に違う復
調結果になることを避けることが可能となり、またＡＳ
ＫやＰＬＬを用いたＦＳＫと異なり復調部を全てデジタ
ル化でき、ＩＣの１チップ化が容易となる。また質問器
１が送信するデジタルデータの１ビットを構成する搬送
波数の半分の搬送波数で作られる時間に区切って判断し
ており、必ず一方の周波数のみで構成される時間と他方
の周波数のみで構成される時間が存在するので、質問器
と応答器が互いに同期をとってビットの始めからカウン
トする必要がない。よって質問器が応答器に同期を合わ
せるために応答器が質問器に対して同期獲得用の信号を
返信する必要がなく、しかも通信時間が短縮できるなど
の効果がある。

【００４５】請求項５の発明は、請求項２と同様に、し
きい値を質問器からの無変調時のカウント数を用いて生
成し、各応答器は発振器をもとに作成された固有のしき
い値を用いてデジタルデータを判断していることから、
各応答器の発振器の発振周波数が異なっても、全ての応
答器が質問器からの送信データを正常に復調することが
できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による非接触データ送
受信方法およびその装置の実施の一形態における応答器
の回路構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示すブロック図における復調方式を説明
する図である。

【図３】通信の開始に当り質問器がスタートデータを送
信する場合の波形図である。

【図４】この発明の実施の形態３による非接触データ送
受信方法およびその装置の別の実施の形態における応答
器の回路構成を示すブロック図である。

【図５】計数カウンタがカウントしたカウント数からし
きい値を設定する場合の復調方式を説明する波形図であ
る。

【図６】従来の非接触データ送受信装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図７】従来の非接触データ送受信装置におけるＡＳＫ
復調回路図である。

【図８】従来の非接触データ送受信装置におけるＡＳＫ
復調回路による復調状態を示す波形図である。

【符号の説明】 １ 質問器 ２ 応答器 ３ 通信エリア ４ 受信部 ５ 共振回路 ６ 内部電源手段 ７ 波形成形手段 ８ 搬送波カウンタ ９ 計数カウンタ １３ データ判定部 １４ 制御手段 １５ メモリ Ｌ１ コイル Ｃ１ コンデンサ Ｃ２ コンデンサ Ｒ２ 抵抗

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 1/59 B60R 25/04 610 G01S 13/74 - 13/82 G06F 13/00 351 G06K 17/00 - 19/00 G08B 13/22 H02J 17/00 H04B 5/02 H04B 7/24 - 7/26

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信エリアにおいて、質問器から応答器
   に対し、コマンドやデータを送信し、上記応答器はこの
   コマンドに対し内部のメモリとアクセスするとともに、
   上記応答器から上記質問器に対し応答用データを送信す
   る非接触データ送受信方法において、 上記質問器は、搬送するコマンドやデータに合わせて、
   たがいに周波数の異なる搬送波からなる２つのディジタ
   ル信号により構成され、かつ１ビットを構成する波数が
   それぞれ同一の搬送波をＦＳＫ方式にて送信し、上記応
   答器は、上記質問器が送信する上記搬送波をカウント
   し、１ビットを構成する搬送波数の半分の搬送波数毎の
   時間に変換するとともに、上記時間をカウンタにて計数
   してカウント数に置き換え、上記今回計数したカウント
   数と前々回計数したカウント数とを比較し、カウント数
   の差が所定のしきい値以上あるときに、上記質問器から
   応答器に対して送信された搬送波の周波数が変わったこ
   とを判定することにより上記質問器からのコマンドやデ
   ータを復調することを特徴とする非接触データ送受信方
   法。
2. 【請求項２】 通信エリアにおいて、質問器から応答器
   に対し、コマンドやデータを送信し、上記応答器はこの
   コマンドに対し内部のメモリとアクセスするとともに、
   上記応答器から上記質問器に対し応答用データを送信す
   る非接触データ送受信方法において、 上記質問器は、無変調波と、１ビット毎の搬送波数を固
   定とし、デジタルデータに合わせて異なった周波数で送
   信するＦＳＫ方式にてデジタル信号を送信し、 上記応答器は、上記質問器が送信する上記搬送波をカウ
   ントし、１ビットを構成する搬送波数の半分の搬送波数
   毎の時間に変換するとともに、上記時間をカウンタにて
   計数してカウント数に置き換え、かつ上記応答器が受信
   する信号のうち無変調時のカウント数を用いて各応答器
   固有のしきい値を作成し、その後の変調時において、上
   記今回計数したカウント数と前々回計数したカウント数
   とを比較し、カウント数の差が上記固有のしきい値以上
   あるときに、上記質問器から応答器に対して送信された
   搬送波の周波数が変わったことを判定することにより上
   記質問器からのコマンドやデータを復調することを特徴
   とする非接触データ送受信方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、上記
   質問器と上記応答器とが通信を開始するのに先立ち、質
   問器が搬送波の送信を所定の時間停止し、その後再び上
   記質問器からコマンドやデータを送信することにより、
   上記応答器において上記質問器の通信開始時点を検知す
   ることを特徴とする非接触データ送受信方法。
4. 【請求項４】 通信エリアにおいて、質問器から応答器
   に対し、コマンドやデータを送信し、上記応答器はこの
   コマンドに対し内部のメモリとアクセスするとともに、
   上記応答器から上記質問器に対し応答用データを送信す
   る非接触データ送受信方法において、 上記応答器には、コイルとコンデンサの並列共振回路に
   より構成され、上記質問器に対し信号を受信する受信手
   段と、上記質問器からの搬送波を直流に変換し、かつそ
   の直流電力を上記応答器の内部電源とする内部電源手段
   と、上記受信手段からの信号を波形成形する波形成形手
   段と、上記質問器が送信するデジタルデータの１ビット
   を構成する搬送波数の半分の搬送波数毎の時間に変換す
   る搬送波カウンタと、この搬送波カウンタによって計測
   された時間をカウンタにて計数してカウント数に置き換
   える高速の計数カウンタと、この計数カウンタの出力か
   ら今回計数したカウント数と前々回計数したカウント数
   とを比較する比較部と、カウント数の差が所定のしきい
   値以上であるときに、デジタルデータを判定するデータ
   判定部と、上記質問器のコマンドに合わせてメモリとア
   クセスする制御手段、およびデータを記憶するメモリを
   設けたことを特徴とする非接触データ送受信装置。
5. 【請求項５】 通信エリアにおいて、質問器から応答器
   に対し、コマンドやデータを送信し、上記応答器はこの
   コマンドに対し内部のメモリとアクセスするとともに、
   上記応答器から上記質問器に対し応答用データを送信す
   る非接触データ送受信方法において、 上記応答器には、コイルとコンデンサの並列共振回路に
   より構成され、上記質問器に対し信号を受信する受信手
   段と、上記質問器からの搬送波を直流に変換し、かつそ
   の直流電力を上記応答器の内部電源とする内部電源手段
   と、上記受信手段からの信号を波形成形する波形成形手
   段と、上記質問器が送信するデジタルデータの１ビット
   を構成する搬送波数の半分の搬送波数毎の時間に変換す
   る搬送波カウンタと、この搬送波カウンタによって計測
   された時間をカウンタにて計数してカウント数に置き換
   える高速の計数カウンタと、上記応答器が受信する信号
   のうち無変調時のカウント数を用いて各応答器固有のし
   きい値を作成するしきい値生成手段と、上記計数カウン
   タの出力から今回計数したカウント数と前々回計数した
   カウント数とを比較する比較部と、上記カウント数の差
   が上記固有のしきい値以上であるときに、デジタルデー
   タを判定するデータ判定部と、上記質問器のコマンドに
   合わせてメモリとアクセスする制御手段、およびデータ
   を記憶するメモリを設けたことを特徴とする非接触デー
   タ送受信装置。