JP3179342B2 - 非接触データ送受信方法およびその方法を実施するための装置 - 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、符号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１７、変調部１８、送信部１９、受信部２
０、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、
その通信エリア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（Ａｍｐ
ｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ 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１５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２９の一方の入力端に抱絡線検波回路２
７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Ｖｒｅ
ｆが入力される。３０は符号判定ロジックで、比較器２
９の出力端に接続され、この比較器２９の出力からデジ
タルデータの“０”、“１”を判定する。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ＩＣ内に１チップ化できるＡ
ＳＫ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。

【０００７】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５
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５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。

【０００８】一方、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈ
ｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）やＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉ
ｆｔ 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 Ｌｏｃｋｅ
ｄ 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。

【０００９】

【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
留するため、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ず、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２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ことである。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】

【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１／Ｎの搬送波数をカウントして時間に
変換するとともに、複数の異なった出力タイミングを作
成し、その時間をカウンタにて計数して出力タイミング
毎にカウント数に置き換え、複数のカウンタのカウント
数を比較し、カウント数の差が所定のしきい値以内であ
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とともに、カウント
数の推移を用いて質問器からのコマンドやデータを復調
するものである。

【００１６】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１／Ｎの搬送波数をカウントして時間に
変換するとともに、複数の異なった出力タイミングを作
成し、その時間をカウンタにて計数して出力タイミング
毎に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、カウント数
の差が所定のしきい値以内であるときに、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
を判定するとともに、作成した固有のしきい値から質問
器からのコマンドやデータを復調するものである。

【００１７】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ものであ
る。

【００１８】 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、質問器か
らの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１／Ｎの搬送波数毎の時
間に変換し、かつその出力タイミングを複数作成する搬
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
複数の計数カウンタと、この計数カウンタを動作させる
発振器と、この複数の計数カウンタの出力からカウント
数の差を比較する比較部と、カウント数の差が所定のし
きい値以内であるときに、カウント数の推移からデジタ
ルデータを判定する符号判定部と、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ものである。

【００１９】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、質問器から
の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１／Ｎの搬送波数毎の時間
に変換し、かつその出力タイミングを複数作成する搬送
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複
数の計数カウンタと、この計数カウンタを動作させる発
振器と、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、この複数の計数カウンタの出力からカウ
ント数の差を比較する比較部と、カウント数の差が所定
のしきい値以内であるときに、作成した固有のしきい値
からデジタルデータを判定する符号判定部と、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ものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１． 図１はこの発明の実施の形態１による非接触データ送受
信方法およびその方法を実施するための装置の応答器２
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。図１において符号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
る受信部、６は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の内部電源とする電源部で、
全波整流回路ＤとツェナーダイオードＺｄおよびコンデ
ンサＣ２とから構成される。７は受信部４からの信号を
波形成形する波形成形部、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１／Ｎの搬送
波数をカウントする搬送波カウンタ、９Ａ、９Ｂ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計数カウンタ、１０はこの
計数カウンタ９Ａおよび９Ｂ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９Ａおよび
９Ｂ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行なう制
御部、１５はデータを記憶するメモリである。

【００２１】そして、受信部４の並列共振回路５の出力
端に電源部６が接続される。また並列共振回路５の出力
端には波形成形部７が接続される。この波形成形部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９Ａおよび９Ｂ、
さらに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１４に接続される。また計数カウ
ンタ９Ａ、９Ｂの出力端はそれぞれ比較部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。

【００２２】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、受信部４の並列共振回路
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。
全波整流回路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。

【００２３】一方、並列共振回路５の一端から取り出さ
れた搬送波は、波形成形部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ａ、ｂは計数カ
ウンタ９Ａ、９Ｂにそれぞれ入力され、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１
２、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９Ａと９Ｂ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Ｉ
Ｃ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作
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。

【００２４】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。復調出力は制御部１４に伝送され、この制御部１
４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。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。

【００２５】図２を用いて復調方法を説明する。なお、
この実施の形態１ではＮ＝２の状態、つまり１ビットを
構成する搬送波数の半分について示している。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、
並列共振回路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。

【００２６】まず搬送波カウンタ８により受信部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２００ｋＨｚのＦＳＫにより平均ビットレート１
０ｋｂｐｓで送信する場合、１ビットは２０波で構成さ
れるので、搬送波カウンタ８ではその半分の１０波ずつ
カウントしていく。カウントした出力は計数カウンタ９
Ａおよび９Ｂに入力されるが、その出力タイミングはそ
れぞれ異なるように設定されている。例えば図２におい
て搬送波カウンタ８で１０波をカウントする場合、その
出力タイミングａ及びｂを５波分異なるように設定す
る。搬送波カウンタ８の出力が計数カウンタ９Ａ、９Ｂ
に入力されると比較部では今まで計数カウンタ９Ａ、９
Ｂがカウントしたカウント数をデータ保持ラッチ（図に
示していない。）に保持させ、各計数カウンタ９Ａ、９
Ｂはリセットされ、再度搬送波カウンタ８からの入力信
号がくるまでの時間、つまり搬送波１０波分を発振器１
０でカウントする。

【００２７】ここでｆ１とｆ２は周波数が異なることか
ら搬送波１０波の時間が違うので、計数カウンタ９Ａお
よび９Ｂの各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。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ｆ
１、“１”の時にｆ２とし、ｆ１＜ｆ２で送信する。ｆ
１、ｆ２は電力伝送を考えて中心周波数２００ｋＨｚの
５％異なるｆ１＝１９０ｋＨｚ、ｆ２＝２１０ｋＨｚと
し、発振器１０は前述のように平均ビットレートの４０
０倍程度の周波数である４ＭＨｚ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２ＭＨｚ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、１０波の時間にカウントするカウント数は約１
００くらいになる。カウント数は１０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１０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。

【００２８】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Ｔ１Ａとｆ２
のみで構成される時間Ｔ２Ｂが存在する。一方計数カウ
ンタ９Ａおよび９Ｂでは搬送波カウンタからの入力信号
のタイミングが異なり搬送波１０波の時間を計数したカ
ウントを保持させるタイミングが異なっているが、周波
数ｆ１のみ、またはｆ２のみで構成された時間（Ｔ１Ａ
とＴ１Ｂ，もしくはＴ２ＡとＴ２Ｂ）のカウント数は同
じ発振器１０を用いていることからほぼ一致している。

【００２９】図１の比較部１２ではカウント数ＣＡ、お
よびＣＢを保持し、カウント数の比較を行う。図２の例
ではＴ１ＡとＴ１Ｂではカウント数の差１が生じてい
る。このカウント数の差が同じ、もしくはある所定のし
きい値以内であれば同じ周波数のみ（ｆ１、もしくはｆ
２のみ）の周波数で構成された時間（Ｔ１ＡとＴ１Ｂ，
もしくはＴ２ＡとＴ２Ｂ）を計数したと判断する。図１
から図２において比較部１２ではしきい値２以下のカウ
ント数の差が検出されたときに符号判定部１３にその旨
を伝える。この符号判定部１３ではそのカウント数Ｃｎ
を保持する。Ｃｎとしてはカウント数ＣＡ、ＣＢでもよ
いし、ＣＡとＣＢの平均値でもよい。このカウント数Ｃ
ｎと符号判定部１３にて前回保持したカウント数Ｃｎ-
１を比較し、その大小関係からデジタルデータの判定を
行なう。

【００３０】例えば図２では、 Ｃｎ＞Ｃｎ- １の時は、質問器１からの送信データが
“１”から“０”に変化 Ｃｎ＜Ｃｎ- １の時は、質問器１からの送信データが
“０”から“１”に変化 とすることで、復調データを求めている。判定するタイ
ミングはクロックジェネレータ１１により一定時間毎、
例えば２０波毎に生成される。符号判定部１３ではカウ
ント数の差のしきい値と保持したカウント数の大小関係
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。なお、カウント数の大小関係を判定する
時にも符号判定用のカウント数の差のしきい値を用いる
ようにすれば、より確実な復調が可能となる。

【００３１】この方法ではｆ１とｆ２の時のカウント数
の差と保持したカウント数の大小関係からデジタルデー
タを判断していることから、計数カウンタ９Ａ、および
９Ｂ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１
０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
ト数の差のしきい値は、計数カウンタ９Ａ、および９Ｂ
において同じ周波数で構成される時間を計数した場合に
はほぼ同じカウント数になるので、１〜２に設定すれば
よく、一方データ判定用のしきい値はｆ１またはｆ２の
みで構成された部分のカウント数を区別できればよいこ
とから、発振器１０のばらつきを考慮に入れ、発振周波
数が低くなってもＣｎとＣｎ- １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に内部のＥＥＰＲ
ＯＭ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。

【００３２】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Ｔ１Ａとｆ２のみ
で構成される時間Ｔ２Ｂ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。なお例では計数カウンタが２つの場合を示し
たが、更に多くの計数カウンタを用いることも可能であ
り、その場合には搬送波カウンタ８の出力タイミングを
各計数カウンタ毎に異ならせるようにする。これによ
り、より確実な復調データを得ることが可能となる。

【００３３】またこの実施の形態１のようにＮ＝２によ
らず、Ｎ＝３、４・・・の場合でも同様の復調が可能と
なる。ここで応答器２は受信部４のアンテナを構成する
並列共振回路５にて質問器１からの搬送波を受信し、デ
ータの復調と共に電力供給も行っている。よって効率良
い受電を行なうため、並列共振回路５のＱ値を高く設定
される。このとき質問器１からのＦＳＫ波を受信した場
合、周波数ｆ１、ｆ２の切り換わりにおいて、切り換わ
る前の周波数の搬送波の振動エネルギーが周波数が切り
換わった後にも応答器２の並列共振回路５に残留し、切
り換わった時点での搬送波はｆ１とｆ２の間の周波数ｆ
ｘになってしまう。また質問器１側のアンテナにおいて
も周波数の切り換えによる振動エネルギーの残留が発生
する可能性がある。この場合応答器２が受信する１ビッ
トを構成する搬送波の周波数はｆ１とｆｘ、またはｆ２
とｆｘになり、ｆ１のみ、またはｆ２のみで構成された
部分を搬送波カウンタ８でカウントすることが難しくな
る。ここでＮの値を多くすることにより、ｆ１のみ、ま
たはｆ２のみの搬送波で構成された部分を確実にサンプ
リングすることが可能となり、データ復調の信頼性が向
上する。また前述のように搬送波カウンタ８を複数設置
し、複数の出力タイミングを作成し、周波数の切り換え
部分を避けることで、同様にｆ１のみ、またはｆ２のみ
の搬送波で構成されている部分を抽出することが可能と
なる。

【００３４】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行なう方法がある。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データを
把握しているので、そのデジタルデータとその後の復調
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２と交信中に他の応答器２が通信エリアに
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ＣＭ
Ｄやメモリ１５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。そこで質問器１は
通信開始（ＥＮＡＢＬＥが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。

【００３５】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のアンテナすなわち並列共振回
路５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９Ａ、９Ｂ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９Ａ、９Ｂ
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９Ａ、９Ｂはカウント数がスタートデータＳＴ
Ｘ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行なうと、応答器２は計
数カウンタ９Ａ、９Ｂ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がＯＮにより
搬送波カウンタ８、計数カウンタ９Ａ、９Ｂ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
とることができる。

【００３６】実施の形態３．また応答器２はＣｎとＣｎ
- １の差からデジタルデータを判定するしきい値を保持
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１０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９Ａ、９Ｂがカウントしたカウント
数からデジタルデータを判定する方法がある。その方法
を図４、図５に示す。図４はこの実施の形態３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９Ａ、９Ｂがカウントしたカウント数か
らデジタルデータを判定する場合の方法を示した図であ
る。

【００３７】図４において、図１と異なる点はしきい値
生成部１６が設けられていることで、このしきい値生成
部１６は比較部１２と符号判定部１３に接続されてい
る。質問器１は通信中断期間スタートデータＳＴＸを作
り、応答器２に対して通信が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９Ａ、９Ｂにてカウントを行なうが、ｆｃの無変調
波のみをカウントしていることから、計数カウンタ９
Ａ、９Ｂではほぼ同じカウント数となる。このときの計
数カウンタ９Ａ、９Ｂのカウント数（以下Ｃｃ）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。

【００３８】その後質問器１はデジタルデータにあわせ
てｆ１、ｆ２のＦＳＫで変調した搬送波を送信する。応
答器２は計数カウンタ９Ａ、９Ｂで前述した方法にてカ
ウントを行なう。しきい値生成部１６においてしきい値
を設定した後は、符号判定部１３ではそのしきい値を用
いてＣＭＤやメモリ１５への書き込みデータ等を復調す
る。つまり比較部１２にてカウント数の差のしきい値以
内の時、符号判定部１３にその旨を伝え、符号判定部１
３ではその時のカウント数Ｃｎを保持する。ここで符号
判定部１３ではＣｎと最初に設定したカウント数しきい
値Ｃｔとを比較してデジタルデータを決定する。つまり
Ｃｎ＞Ｃｔであれば周波数ｆ１と判断しデジタルデータ
“０”、一方Ｃｎ＜Ｃｔであれば周波数ｆ２と判断しデ
ジタルデータ“１”と判定する。ここで応答器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
１０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によりデジタルデー
タ判定用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。

【００３９】

【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１／Ｎの
搬送波数をカウントし、その時間内でＩＣに内蔵した発
振器を用いて複数のタイミングでカウントを行い、その
複数のカウント数を比較し、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し、カウント数の推
移を用いることでデジタルデータの復調をしているの
で、カウンタに用いる発振器の発振周波数のばらつきに
よらず、さらに質問器と応答器が同期をとる必要がない
ので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、
デジタルデータを復調することが可能となる効果があ
る。

【００４０】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。

【００４１】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とることもできるなどの効果が
ある。

【００４２】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１／Ｎ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Ａ
ＳＫ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１／Ｎ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し、それを複
数のタイミングで計数しているので、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。

【００４３】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方法を実施するための装置の応答器
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方法を実施するための装置の応答器
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 並列共振回路 ６ 電源部 ７ 波形成形部 ８ 搬送波カウンタ ９Ａ，９Ｂ 計数カウンタ １０ 発振器 １２ 比較部 １４ 制御部 １５ メモリ １６ しきい値生成部 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
   る方法において、上記質問器は、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方式にてコマンドやデータを送信し、
   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１／Ｎ（Ｎは２
   以上の整数）の搬送波数毎の時間に変換するとともに、
   複数の異なった出力タイミングを作成し、上記搬送波の
   カウント数に対する時間を複数のカウンタにて上記出力
   タイミング毎に計数してカウント数に置き換え、上記複
   数のカウンタが計数したカウント数を比較し、カウント
   数の差が所定のしきい値以内であるときに、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
   たことを判定するとともに、カウント数の推移から、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１／Ｎ
   の搬送波数毎の時間に変換するとともに、複数の異なっ
   た出力タイミングを作成し、上記搬送波のカウント数に
   対する時間を複数のカウンタにて上記出力タイミング毎
   に計数してカウント数に置き換え、上記複数のカウンタ
   が計数したカウント数を比較し、カウント数の差が所定
   のしきい値以内であるときに、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
   するとともに、応答器が受信する信号のうち無変調時の
   カウント数から作成した固有のしきい値を用いて、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装置において、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
   記質問器からの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１／Ｎの搬送波数毎の時間に変換し、かつその出力
   タイミングを複数作成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複数の計数カウンタと、こ
   の計数カウンタを動作させる発振器と、上記複数の計数
   カウンタの出力からカウント数の差を比較する比較部
   と、カウント数の差が所定のしきい値以内であるとき
   に、カウント数の推移からデジタルデータを判定する符
   号判定部と、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装置において、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
   記質問器からの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１／Ｎの搬送波数毎の時間に変換し、かつその出力
   タイミングを複数作成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複数の計数カウンタと、こ
   の計数カウンタを動作させる発振器と、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、この
   複数の計数カウンタの出力からカウント数の差を比較す
   る比較部と、カウント数の差が所定のしきい値以内であ
   るときに、作成した固有のしきい値からデジタルデータ
   を判定する符号判定部と、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。