JP3494482B2 - データ送受信システム - Google Patents

データ送受信システム

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JP3494482B2
JP3494482B2 JP22728894A JP22728894A JP3494482B2 JP 3494482 B2 JP3494482 B2 JP 3494482B2 JP 22728894 A JP22728894 A JP 22728894A JP 22728894 A JP22728894 A JP 22728894A JP 3494482 B2 JP3494482 B2 JP 3494482B2
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    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
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  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カードその他の形状の
情報記録媒体と、それに非接触で結合するリーダライタ
などの本体装置との間でデータの授受を行うデータ送受
信システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】カードその他の形状の可搬型情報記録媒
体に、非接触の状態でその記録媒体内の回路に対して動
作電力の供給とデータの送受信を行うシステムは広く実
用化されており、多くの方式やシステムが開発、提案さ
れている。例えば、「最新特許にみるICカード開発と
しくみ」(株)工業調査会(1988,4,1),「デ
ータキャリア技術と応用」日刊工業新聞社(1990,
10,20)などに種々の方式が解説されている。ま
た、特開昭62−8281号公報には、記録媒体内の論
理回路などの状態を設定するための専用コイルを用いる
ことが提案されている。特公平4−60270号公報に
は、データ受信信号がデューティ比の小さいパルスとな
る例が示されている。
【0003】さらに特開平3−21140号公報によ
り、入力信号を送信部において立ち上がり立ち下がりエ
ッジをピックアップし、波高値を変えることにより立ち
上がりと立ち下がりを区別して、この部分のみを伝送
し、受信部で元の信号に戻して出力する伝送方式が提案
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記伝送方式では、駆
動源のバッテリーを小型化できる可能性はあるものの、
信号送信中電流が流れ続けるため、低消費電力型とは言
えない。
【0005】また当該発明の実施例では伝送ラインとし
て電線または光ファイバーを使用しているが、本体装置
側と記録媒体側にそれぞれコイルを使用した電磁結合方
式による非接触信号伝送方式にこの提案を適用すると、
前記コイルにコアが必要になったり、巻数が増大したり
して、必然的にコイルが大型になり、本体装置ならびに
記録媒体の大型化、重量の増大、コスト高になるなどの
欠点を有している。
【0006】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、低消費電力で、本体装置ならびに記録媒体
の小型化、軽量化ならびにコストの低減などが図れるデ
ータ送受信システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明は、クロック信号を発生する例えばコン
トローラに内蔵されている発振器などのクロック信号発
生手段と、発生したクロック信号を送信する例えば送信
側パワーコイルなどのクロック信号送信手段と、送信す
べきデータによって、前記クロック信号と所定の位相関
係にあるようなパルス信号を生成する例えば変調回路な
どのデータ変調手段と、そのデータ変調手段によって生
成したパルス信号を送信する例えば送信データコイルな
どのパルス信号送信手段とからなるデータ送信装置と、
前記クロック信号を受信する例えば受信側パワーコイル
などのクロック信号受信手段と、前記パルス信号を受信
する例えば受信データコイルなどのパルス信号受信手段
と、受信したクロック信号を移相するクロック信号移相
手段と、移相されたクロック信号から再生クロック信号
を生成する例えばタイミング再生回路などのクロック信
号再生手段と、その再生クロック信号を基準として前記
受信したパルス信号の位相を判定することによりデータ
を復調する例えば復調回路などのデータ復調手段とから
なるデータ受信装置とからなるデータ送受信システムで
あることを特徴とするものである。
【0008】上記目的を達成するために、第2の発明
は、データ受信装置からのクロック信号を受信する例え
ば受信側パワーコイルなどのクロック信号受信手段と、
受信したクロック信号を移相するクロック信号移相手段
と、移相されたクロック信号から再生クロック信号を生
成する例えばタイミング再生回路などのクロック信号再
生手段と、送信すべきデータによって、前記再生クロッ
ク信号と所定の位相関係にあるようなパルス信号を生成
する例えば変調回路などのデータ変調手段と、そのデー
タ変調手段によって生成したパルス信号を送信する例え
ば送信データコイルなどのパルス信号送信手段とからな
るデータ送信装置と、クロック信号を発生する例えばコ
ントローラに内蔵されている発振器などのクロック信号
発生手段と、発生したクロック信号を送信する例えば送
信側パワーコイルなどのクロック信号送信手段と、前記
パルス信号を受信する例えば受信データコイルなどのパ
ルス信号受信手段と、前記クロック信号発生手段からの
クロック信号を基準として前記受信したパルス信号の位
相を判定することによりデータを復調する例えば復調回
路などのデータ復調手段とからなるデータ受信装置とか
らなるデータ送受信システムであることを特徴とするも
のである。
【0009】上記目的を達成するために、第3の発明
は、クロック信号を発生する例えばコントローラに内蔵
されている発振器などのクロック信号発生手段と、発生
したクロック信号を送信する例えばR/W側パワーコイ
ルなどのクロック信号送信手段と、送信すべきデータに
よって、前記クロック信号と所定の位相関係にあるよう
なパルス信号を生成する例えばR/W側変調回路などの
第1のデータ変調手段と、その第1のデータ変調手段に
よって生成したパルス信号を送信する例えばR/W側送
信データコイルなどの第1のパルス信号送信手段と、第
2のデータ送受信装置からのパルス信号を受信する例え
ばR/W側受信データコイルなどの第1のパルス信号受
信手段と、前記クロック信号発生手段からのクロック信
号を基準として前記第1のパルス信号受信手段で受信し
たパルス信号の位相を判定することによりデータを復調
する例えばR/W側復調回路などの第1のデータ復調手
段とからなる第1のデータ送受信装置と、前記クロック
信号を受信する例えば記録媒体側パワーコイルなどのク
ロック信号受信手段と、受信したクロック信号を移相す
る例えば遅延回路などのクロック信号移相手段と、移相
されたクロック信号から再生クロックを生成する例えば
タイミング再生回路などのクロック信号再生手段と、第
1のデータ送受信装置からのパルス信号を受信する例え
ば記録媒体側受信データコイルなどの第2のパルス信号
受信手段と、前記クロック信号再生手段からの再生クロ
ック信号を基準として前記第2のパルス信号受信手段で
受信したパルス信号の位相を判定することによりデータ
を復調する例えば記録媒体側復調回路などの第2のデー
タ復調手段と、送信すべきデータによって、前記再生ク
ロック信号と所定の位相関係にあるようなパルス信号を
生成する例えば記録媒体側変調回路などの第2のデータ
変調手段と、その第2のデータ変調手段によって生成し
たパルス信号を送信する例えば記録媒体側送信データコ
イルなどの第2のパルス信号送信手段とからなる第2の
データ送受信装置と、からなるデータ送受信システムで
あることを特徴とするものである。
【0010】上記目的を達成するために、第4の発明
は、クロック信号を発生する例えばコントローラに内蔵
されている発振器などのクロック信号発生手段と、発生
したクロック信号を送信する例えばパワーコイルなどの
クロック信号送信手段と、発生したクロック信号を移相
する例えば遅延回路などのクロック信号移相手段と、送
信すべきデータによって、クロック信号移相手段からの
移相されたクロック信号と所定の位相関係にあるような
パルス信号を生成する例えば変調回路などの第1のデー
タ変調手段と、その第1のデータ変調手段によって生成
したパルス信号を送信する例えば送信データコイルなど
の第1のパルス信号送信手段と、第2の送受信装置から
パルス信号を受信する例えば受信データコイルなどの第
1のパルス信号受信手段と、前記クロック移相手段から
の移相されたクロック信号を基準として前記第1のパル
ス信号受信手段で受信したパルス信号の位相を判定する
ことによりデータを復調する例えば復調回路などの第1
のデータ復調手段とからなる第1のデータ送受信装置
と、前記クロック信号を受信する例えばパワーコイルな
どのクロック信号受信手段と、受信したクロック信号か
ら再生クロック信号を生成する例えばタイミング再生回
路などのクロック信号再生手段と、第1のデータ送受信
装置からのパルス信号を受信する例えば受信データコイ
ルなどの第2のパルス信号受信手段と、前記クロック信
号再生手段からの再生クロック信号を基準として前記第
2のパルス信号受信手段で受信したパルス信号の位相を
判定することによりデータを復調する例えば復調回路な
どの第2のデータ復調手段と、送信すべきデータによっ
て、前記再生クロック信号と所定の位相関係にあるよう
なパルス信号を生成する例えば変調回路などの第2のデ
ータ変調手段と、その第2のデータ変調手段によって生
成したパルス信号を送信する例えば送信データコイルな
どの第2のパルス信号送信手段とからなる第2のデータ
送受信装置とからなるデータ送受信システムであること
を特徴とするものである。
【0011】
【作用】本発明は前述のような構成になっており、前記
データ変調手段により、送信すべきデータをそのデータ
に応じてクロック信号と所定の位相関係になるように位
相変調し、かつクロック周期に比べ十分幅の狭いパルス
信号に変換して送信する。従って、パルス送信電力の大
幅な低消費電力化が可能となる。
【0012】また、本体装置と記録媒体の間を磁気的に
結合する方式を採用した場合、上記パルスの伝送では、
データコイルのインダクタンス値が小さくでき、巻き数
も少ない空芯コイルとすることができる。このようなこ
とから本体装置ならびに記録媒体の小型化、軽量化なら
びにコストの低減が図れる。
【0013】さらに送受信可能な信号は、上記パルス位
相変調で伝送するから、全く同一の方法で任意の制御信
号からクロック周波数までの変化するデータを送受信で
き、従って任意のデータレートによる信号伝送を実現で
きるなどの利点を有している。
【0014】
【実施例】次に本発明の実施例を図とともに説明する。
図1は第1実施例に係るデータ送受信システムを説明す
るためのブロック図、図2〜7は各部の具体的な回路図
とその動作説明をするための図である。
【0015】図1において1は例えばICカードなどの
可搬型の情報記録媒体で、パワーコイル110、電源回
路112、パワーオン回路114、送信データコイル1
20、データドライバ121、変調回路122、受信デ
ータコイル130、データレシーバ131、復調回路1
32、クロック再生回路140、コントローラ150、
メモリ160などから構成されている。
【0016】2は記録媒体1を装着してデータの書込み
/読出しを行うリーダライタ(以下、R/Wと略記す
る。)で、パワーコイル210、パワードライバ21
1、送信データコイル220、データドライバ221、
変調回路222、受信データコイル230、データレシ
ーバ231、復調回路232、タイミング補正回路24
1、コントローラ260などから構成されている。
【0017】なお、記録媒体1ならびにR/W2には他
にも各種回路などが搭載されているが、説明ならびに図
面が複雑になるため省略している。
【0018】図に示すように記録媒体側のパワーコイル
110、送信データコイル120、受信データコイル1
30がR/W側のパワーコイル210、受信データコイ
ル230、送信データコイル220とそれぞれ近接して
対向することにより、非接触の状態で磁気的に電力の供
給ならびに信号の授受が行われる。
【0019】次に具体的な動作について説明する。R/
W2のコントローラ260に内蔵されている発振器(図
示せず)から、周波数fのクロックCLK240がパワ
ードライバ211に加えられ、その出力パルスはパワー
コイル210に入力される。記録媒体側のパワーコイル
110は前記パワーコイル210と磁気的に結合され、
並列接続されたコンデンサ111とによる共振回路で記
録媒体内に電力を取り込む。
【0020】その出力は電源回路112の整流、平滑、
電圧レギュレータなどの機能により安定した直流電圧と
なり、記録媒体1内の各部の作動電源(Vcc)113
となってそれぞれ供給される。
【0021】また、前記共振回路の出力f*は、クロッ
ク再生回路140に入力されて再生クロックCLK*1
41となり、変調回路122、復調回路132、コント
ローラ150にそれぞれ入力される。この再生クロック
CLK*141はR/W2側のクロックCLK240と
はπ/2n(本実施例ではπ/2であるが、π/4,π
/8……も可能)の位相差になるように構成されてい
る。本実施例でのπ/2の位相差は、前記共振回路の機
能により達成される。
【0022】前記電源回路113の給電に伴う立ち上が
り時点から所定の時間経過した時点まで、パワーオン回
路114からパワーオン信号(P−ON)115が変調
回路122、復調回路132、コントローラ150など
にそれぞれ加えられており、それらの内部状態を初期値
に設定するとともに、所定動作を開始させる。
【0023】前記変調回路122ならびに復調回路13
2は、コントローラ150と接続されているとともに、
データコイル120、130を介してR/W2側のデー
タコイル220、230と磁気的に結合される。
【0024】R/W2側の変調回路222ならびに復調
回路232は、タイミング補正回路241を通じた補正
クロック242(タイミング補正の必要のない場合はク
ロックCLK240)により動作し、前述のように記録
媒体1側とは送受信データコイル220、230を介し
て電磁的に結合されるとともに、コントローラ260に
接続されている。前記タイミング補正回路241は、後
述する復調時の信号検出余裕が大きくなるように、好ま
しくは信号検出余裕が最大になるようにクロックCLK
240の位相を補正するために設けられている。
【0025】前記タイミング補正回路241は、R/W
2側での変、復調に於けるクロック(基準位相)と、記
録媒体1側での変、復調に於けるクロック(基準位相)
との相互間の位相差を調整するものであるから、前記操
作によりR/W2側および記録媒体1側のいずれの側に
おける信号検出余裕も、同時に最大にできることに特徴
がある。
【0026】本実施例ではタイミング補正回路241を
R/W2側に設けているが、前述の如く相対的な位相差
を最適化する機能であるから、記録媒体1側にこのタイ
ミング補正回路241を設けて、復調時の信号検出余裕
が大きくなるように、好ましくは信号検出余裕が最大に
なるように再生クロックCLK*141の位相を補正す
ることも可能である。
【0027】また本実施例ではタイミング補正回路24
1をコントローラ260と復調回路232の間に設けた
が、このタイミング補正回路241を例えばデータレシ
ーバ231と復調回路232の間に設けることも可能で
ある。
【0028】前記コントローラ260は、信号線270
を介して例えばコンピュータなどの上位情報機器と接続
されている。
【0029】R/W2から記録媒体1へのデータ伝送
は、コントローラ260からのデータ出力223を変調
回路222でパルス位相変調し、データドライバ221
を通してデータコイル220へ加えられる。
【0030】データコイル220と磁気的に結合された
データコイル130からは、変調された前記データパル
スが受信され、データレシーバ131で増幅、整形され
た後に復調回路132に入力される。そして復調出力1
33はコントローラ150に入力されるが、その形はR
/Wコントローラ260のデータ出力223と同じであ
る。コントローラ150では、その場合におけるデータ
フォーマットに従い以後のデータ処理がなされ、メモリ
160の指定アドレスにデータが書き込まれる。
【0031】記録媒体1からR/W2へのデータ伝送
は、メモリ160の指定アドレスからデータの読出しが
なされ、コントローラ150、変調回路122、データ
ドライバ121、データコイル120、230、データ
レシーバ231、復調回路232、コントローラ260
からなる伝送経路を通じて行われ、その動作は前記R/
W2から記録媒体1へのデータ伝送の場合と同じであ
る。
【0032】次にこのデータ送受信システムを構築する
主な回路の具体的な構成ならびに動作について説明す
る。図2(a),(b)は、パワードライバ回路の2つ
の具体例を示す図である。同図(a)の例では、パワー
コイル210のセンタータップに直流電源+Vを印加
し、クロックCLK240によりスイッチ21a,21
bを交互にオン,オフする。ゲート22a,22bはデ
ータドライバ211を動作、非動作状態にするもので、
コントローラ260からの信号250により制御され
る。データドライバ211の非動作状態では、前記スイ
ッチ21a,21bともオフとなる。
【0033】同図(b)の例は、ブリッジ回路によるス
イッチ25a,25b,26a,26bによりセンター
タップ無しのパワーコイル210とした例である。ここ
でコンデンサ24は、直流カット用でる。ゲート27
a,27bなどの機能は、前記ゲート22a,22bな
どと同様である。この同図(b)のデータドライバ回路
によれば、クロックCLK240と同じ周波数の方形波
パルス信号がパワーコイル210から得られる。
【0034】図3(a),(b)は、クロック再生回路
140及びその周辺回路の具体例とその回路の動作説明
のための波形図である。パワーコイル110とコンデン
サ111とからなる共振回路には、同図(b)の(1)
に示す方形パルスがパワーコイル210を通じて印加さ
れる。この共振回路出力は、同図(b)の(2)に示す
ように共振特性により約π/2の位相差をもつ正弦波と
なる。この正弦波をコンパレータからなるクロック再生
回路140に加えれば、前記正弦波のゼロクロス点に近
い切り替わり点を有する再生クロックCLK*141を
得る。従ってこの再生クロックCLK*141は、同図
(b)の(3)に示すようにデータドライバ211に加
えられたクロックCLK240〔同図(b)の(1)の
パワーコイル出力波形参照〕とは約π/2だけ位相がシ
フトしている。
【0035】図4(a),(b)は、データドライバ1
21、221の具体例とデータパルスの例を示す図であ
る。データコイル120(220)と直列に接続された
スイッチ12により、データパルスを出力する。このス
イッチ12は同図(b)に示すように、パルス幅Wだけ
オンし、他はオフ状態である。従って電源+Vccから
はパルス幅の期間のみ電流が流れ、T時間電流を流す場
合に比べて大きな省電力となる。なお、同図(a)に示
すようにデータコイル120(220)と並列に接続さ
れたダイオード14ならびに抵抗体15は、このデータ
ドライバ121、221の動作を良好にするために用い
られた素子である。
【0036】図5(a),(b),(c)は、データレ
シーバ131、231などのデータ受信系の具体例と、
それの動作を説明するための波形図である。受信データ
コイル130(230)には負荷抵抗13が並列に接続
され、それの出力はコンパレータ16に入力される。こ
こでVB 、VTHはバイアス電圧および検出しきい値電圧
である。バイアス電圧VBは、コンパレータ16の特性
により省略することもできる。しきい値電圧VTHは、信
号レベル等により任意に設定できる。負荷抵抗13には
同図(b)に示すような信号波形が生じ、これを前記し
きい値電圧VTHで検出すれば同図(c)に示すような信
号波形が得られ、これは前記図4(b)の信号と等価で
ある。なおここでは、負極性パルスを利用していない
が、ドライバ,送受コイル,検出回路の選定により、
正,負または双極性パルスを用いることもできる。
【0037】図6(a),(b)は、変調回路122、
222の具体例と、それの動作を説明するための波形図
である。クロック242(141)と遅延回路41でΔ
だけ遅延したクロックΔ−CLKとから信号幅Δのパル
スを作る。クロック信号の立ち上がり時点の前記パルス
をΦ1、立ち下がり時点のパルスをΦ0とする。ゲート
42、43で作ったΦ1、Φ0パルスをセレクタ44で
入力データDATA(TX)に従って選択して出力す
る。すなわち、データ(DATA)とΦ1、Φ0パルス
を照合して、データ(DATA)が1ならばΦ1を、0
ならばΦ0を出力する。その結果、変調出力MOD.O
UTにはデータ(DATA)によりパルスの位相が変調
された信号が得られる。
【0038】前記遅延回路41の遅延量Δを伝送パルス
幅Wとすることで、目的の変調回路が得られる。
【0039】この動作説明から明らかなように、データ
周期はクロック周期の整数倍としても前述の変調回路お
よびその動作は変わらない。従って、同一回路でクロッ
クとは独立にデータレートを設定することができる。
【0040】図7(a),(b)は、復調回路132、
232の具体例と、それの動作を説明するための波形図
である。同図(a)に示すようにフリップフロップ3
1、32が縦続接続され、これにはクロックCLKと図
5(c)に示したデータ受信系の出力が入力される。そ
の結果、同図(b)に示す如き動作によりフリップフロ
ップ32からの出力33で伝送データが再生される。
【0041】図8は、本発明の第2実施例を示すブロッ
ク図である。前記第1実施例は記録媒体1側に共振回路
等のクロック移相手段を設けたが、この実施例ではR/
W2側にクロック移相手段を設けている。
【0042】すなわち記録媒体1側のパワーコイル11
0にはコンデンサは接続されておらず、R/W2側にク
ロック位相のシフト手段となるクロック移相回路280
が設けられている。
【0043】従ってこの実施例の場合、記録媒体1側の
変調回路122、復調回路132、コントローラ150
にはクロックCLKと同じ位相の再生クロック信号14
1が入力されるのに対して、R/W2側の変調回路22
2、復調回路232にはクロック移相回路T*280に
より位相がπ/2n(本実施例ではπ/2であるが、π
/4,π/8……も可能)シフトされた移相クロックC
LK*286が入力される。
【0044】なお、データ伝送の基本は前述した第1実
施例と同様であるから、それらの説明は省略する。
【0045】図9(a),9(b)は、クロック移相手
段の具体例とその動作を説明するための波形図である。
同図(a)に示すようにこの例では、クロックCLK2
40に対して遅延時間Dの特性を有する遅延素子290
を用い、図9(b)に示したようにクロックCLK24
0に対して位相が所定量だけシフトした移相クロックC
LK*286を得ている。
【0046】図10(a),(b)は、クロック移相回
路T*280のさらに別な構成とその動作を説明するた
めの波形図である。この例では同図(a)に示すように
クロック移相回路T*280には2つのT−フリップフ
ロップ283、284が用いられ、それぞれに2f−C
LK281と2つのT−フリップフロップ283、28
4の位相を合わせるための信号285が入力され、T−
フリップフロップ283のQ端子からはクロックCLK
240が、T−フリップフロップ284のQ端子からは
移相クロックCLK*286が、それぞれ得られる。
【0047】R/W2での移相手段は、図10に例を示
す如く、極めて容易に正確な基準位相を発生できる(図
10の場合はπ/2)。即ち、信号検出余裕の最大条件
が容易(無調整で自動的)に得られる。
【0048】記録媒体1で移相手段をもつと、例えば共
振回路などでは素子のバラツキ、変動、負荷条件などに
よる変動を考慮する必要がある。従って、前記第1実施
例ではタイミング補正回路241を設けていたが、本実
施例においては省いてある。一方、図10などの場合で
は、論理回路や伝送系での信号伝達遅延量だけを考慮す
ればよく、例えば0,πの2値位相変調だけでなく、4
相、8相など多値変調が容易に実現できるなどの利点が
ある。
【0049】図11は、本発明の第3実施例を示すブロ
ック図である。図1に示す第1実施例では、記録媒体1
側ならびにR/W2側ともそれぞれ1チャンネルの送信
系統と受信系統とを設けたが、この実施例では送信系統
ならびに受信系統とも複数チャンネル(実施例では4チ
ャンネル)並列に接続されている。
【0050】なお、本実施例では記録媒体1側からR/
W2側への送信系統TX’,RXと、R/W2側から記
録媒体1側への送信系統TX,RX’とを同じチャンネ
ル数としたが、例えば、R/W2側から記録媒体1側へ
の送信チャンネル数を多くして、記録媒体1側からR/
W2側への送信チャンネル数を少なく、あるいはその反
対にするなど、チャンネル数を異にしてもよい。
【0051】送信/受信チャンネル数は、各チャンネル
について、各々のチャンネルでのクロックと信号パルス
位相を弁別することにより、各々独立した信号伝送系と
なる。
【0052】すなわち、クロックは各チャンネル共通と
し、このクロック位相を基準として、各チャンネル毎の
データあるいは制御信号などの信号に従って、位相変調
した信号パルスを送信し、一方、共通の再生クロックを
基準位相として、受信信号パルスを検波することによ
り、各チャンネルとも全く同一の回路構成にて、独立な
信号伝送系を構成することができる。
【0053】各チャンネルでの電流値が小さく、かつ電
流の流れる期間(duty比)が小さいため、チャンネ
ル数だけの前記電流を考慮すれば容易にマルチチャンネ
ル化が可能である。
【0054】通常の場合、送受信信号には、データとと
もに制御信号も含まれるのが普通である。制御信号はリ
ーダライタ2→ICカード1とリーダライタ2←ICカ
ード1の伝送が対称である例はむしろ希であるから、並
列データ伝送に於ける信号伝送系は、送受信が非対称と
なること、さらにはリーダライタ2→ICカード1への
伝送路の方がICカード1→リーダライタ2への伝送路
の数よりも多いのが普通である。
【0055】また1がROMカードなどの場合では、信
号伝送はROMカード1→リーダライタ2のみとなり、
一方、1が他の性質のカードの場合では、リーダライタ
2→1のみのデータ伝送となる。例えば独立に機能する
カードでのデータやパラメータの取込みの場合がこれに
当たる。
【0056】前記図1、図8、図11の実施例では、記
録媒体又はR/Wのいずれかにクロックを移相する手段
を設けているが、クロック移相手段を設けずに記録媒体
又はR/Wのいずれかの変調回路・復調回路にデータパ
ルスの位相を例えばπ/2シフトさせる手段等を設けて
も同様の効果が得られる。
【0057】前記図1、図8、図11などの実施例にお
いては、送信用、受信用の専用コイルを用いたが、送受
信コイルを共通とすることも可能である。
【0058】図12は、送受共通の信号コイルを用いた
実施例を示す。図中の301は送信回路、302は受信
回路、303は送受共通の信号コイル、304はドライ
バ、305は抵抗体からなる電流制限手段、306はダ
イオードからなるアイソレーション手段、307は検出
しきい値設定用電圧源、308はコンパレータ、309
はアンドゲートである。
【0059】前記ドライバ304は所定の振幅の電圧を
コイル303側に加え、送信に必要な信号電流をコイル
303に供給する。このとき図中では用いられている電
流制限手段305を省略することもできる。一方、受信
時、コイル303からの信号パルスに対してドライバ3
04側が負荷となることを避けるため、アイソレーショ
ン手段306を設けている。
【0060】受信信号パルスは、所定のしきい値を設定
し、コンパレータ308で検出するが、送信時には送信
信号も受信回路系に加わるため、コンパレータ出力で送
/受信制御信号により、不要な送信信号が受信されるこ
とを防ぎ、このためのゲート309が設けられている。
【0061】つぎに上記本発明の信号送受信にかかわる
原理を利用しつつ、実用上有効な新たな実施例について
説明する。
【0062】まず、図13にパワードライバの新たな実
施例を示す。214,215はスイッチトランジスタで
入力クロック240に従って、オン・オフ動作する。2
12は、コンデンサCでパワーコイル210と直列に接
続され、パワーコイル210のインダクタンスLと入力
クロック周波数に直列共振する値に選ばれる。抵抗21
3は、電流制限抵抗である。
【0063】本ドライバが前記図2の実施例と異なる点
は、上記LC直列共振回路が共振条件で駆動されること
である。このため、パワーコイル210の電流は、その
インダクタンス値と独立に設定することが出来、強力な
ドライブが容易に可能となる。
【0064】本ドライバの特徴は、図13の波形図に示
す如く、ドライブトランジスタがスイッチ動作であって
も、共振特性により正弦波電流がパワーコイルに得られ
る点であり、これは通常の正弦波電流駆動回路に比べ、
著しく回路が簡単化される。ただし、パワーコイルの端
子電圧波形には、電源電圧Vだけの段差がトランジスタ
のスイッチ動作に伴って発生するが、パワー伝送特性そ
の他には全く問題ない。
【0065】図13のドライバを用いた場合には、入力
クロック信号と、カード等の媒体1内で再生される再生
クロック信号との位相関係は前記実施例の場合とは異な
ったものとなり、データの変復調におけるクロックの位
相を本実施例に適するように補正する。
【0066】一方、通常多くのシステムにあっては、パ
ワー伝送用のキャリア周波数(前記実施例では、クロッ
ク周波数と同一)fは、データ伝送周波数(データ伝送
レート)fDに比べ十分高い場合が多い。即ち f>fD または f≫fD である。たとえば f:数100KHZ〜数MHZD:数KHZ〜数100KHZ この条件を利用すると、上記ドライバ回路その他のクロ
ック等における位相決定要因によらず、それらと独立に
データ伝送用のクロックおよびデータ変復調信号を得る
ことができる。以下、この点について説明する。
【0067】図14は、上記条件を利用した本発明の第
4実施例を示すブロック図である。図14と前記実施例
の図1,図8との相違は、変復調クロック信号の発生方
法にある。即ち本実施例では、パワー伝送のためのキャ
リア周波数240を分周回路610でm分周している。
従って、出力611はキャリア周波数fに対し、1/m
・fの周波数である。この分周回路610での分周出力
は、変復調基準信号発生回路620に入力され、変復調
基準信号発生回路620ではこの分周出力を基に変調回
路222への変調基準パルス信号φ1(2),φ0
(2)及び、復調回路232への復調基準クロック信号
Φ(2)が生成される。ここで、信号名称の後ろに付加
した(1)は記録媒体1側の信号を、(2)はR/W2
側での信号を示すものである。
【0068】また、記録媒体1におけるアンドゲート5
12及び信号511(φ0*(2)信号),モード設定
タイミング信号513は、記録媒体1側の分周回路51
0の状態設定手段を構成するものである。この状態設定
手段からの出力信号が分周回路510に入ることによ
り、分周回路510内部のバイナリカウンタがリセット
され、この時点から再生クロックに対しての分周が開始
され、R/W2と記録媒体1間の位相合わせが行われ
る。
【0069】本実施例では、データの送受信を同一コイ
ル310,410にて行う場合の例を示し、R/W2の
送受信データコイル410は、データドライバ221を
介して変調回路222及びデータレシーバ231を介し
て復調回路232へ接続される。また、記録媒体1側の
送受信データコイル310は、データレシーバ131を
介して復調回路132及びデータドライバ121を介し
て変調回路122へ接続される。
【0070】図15に本実施例におけるデータ変復調信
号の生成過程を示す。
【0071】まず、R/W2側での動作を示すと、コン
トローラ260からのCLK出力240が図15のCL
K(2)であり、これが分周回路610に入力される。
今、m=8の場合とし、分周回路を3段のバイナリカウ
ンタで構成し、その各段の出力をQA(2),Q
B(2),QC(2)とすると、それぞれの状態変化は図
15に示す通りである。ここでCLK(2)を8分周し
たQC(2)がデータの伝送クロックである。そこでQC
(2)の立ち上がり、立ち下がり部で、前記図6の実施
例と同様エッジパルスφ0(2),φ1(2)を発生さ
せ、伝送データに応じて変調回路222にて、φ0
(2),φ1(2)を選択し、データコイル410から
送信する。
【0072】一方記録媒体1側では、前記実施例と同
様、パワー受信,電源,P−ON信号及びクロック再生
を行う。再生クロック141は、図15のCLK(1)
として示す。前記実施例と同様P−ON信号によりコン
トローラ等、記録媒体1側の回路を初期状態にセットす
る。さらに加えて、コントローラからP−ON信号の後
に分周回路の状態設置モード信号513を所定の期間出
力する。
【0073】記録媒体1側の分周回路510及び変復調
基準信号発生回路520は、R/W2側の610,62
0と同様の構成であり、変復調基準信号発生回路520
では、分周回路510からの分周出力を基に復調回路1
32への復調基準クロック信号Φ(1)及び、変調回路
122への変調基準パルス信号φ1(1),φ0(1)
が生成される。
【0074】今、スタート時の初期状態では、R/W側
データは“0”の送信モードであるとし、記録媒体1は
電力の供給でP−ON回路によりP−ONで受信モード
にセットされるているものとする。従って、この場合記
録媒体1のデータコイル310にはφ0パルスが受信さ
れる。受信φ0パルスをφ0*(2)として、図15に
示す。ここでP−ON後の状態設定モードの期間でφ0
*(2)を分周回路510のリセット信号とし、分周回
路510内部のバイナリカウンタがリセットされること
により、再生クロックCLK(1)に対しての分周が開
始される。
【0075】分周回路510の動作説明図を図15(下
半分)に示す。今時刻t0でφ0*(2)が受信される
と、分周回路510のカウンタ出力QA(1),Q
B(1),QC(1)は“0”にリセットされる。その後
再生クロックCLK(1)に従い、QA(1),Q
B(1),QC(1)はそれぞれ図示の如く変化し、QC
(1)をデータ変復調クロックとして、同様にφ1
(1),φ0(1)パルスを生成する。なお、φ0*
(2)によるリセットは、モード設定期間中行われる
が、t0以降でのφ0*(2)発生時の分周回路510
の状態は、CLK(2)とCLK(1)との周波数が一
致している限り同一であり、別な状態は発生しない。
【0076】上記発明にて明らかなように、R/W2側
ではデータ検出タイミング信号として、Φ(2)を記録
媒体1側ではΦ(1)をそれぞれ発生させることによ
り、上記原理で変調された受信パルスの位置(位相)を
前記図7と同一の回路で復調することができる。
【0077】このとき、検出タイミング信号Φ(1)と
Φ(2)との差は、たかだか最大1クロック時間であ
り、従ってデータ検出のタイミング余裕はそれぞれ略最
大点に自動的に保たれ、確実なデータ検出が保証され
る。
【0078】さらに、本実施例に於けるデータ変復調方
式は、前記図11の実施例にもそのまま適用できる。
【0079】前記実施例ではパワーコイル210,11
0を介してクロック信号を記録媒体1側に供給していた
が、パワーコイルとは別に独立した信号伝送チャンネル
を用いてクロック信号を記録媒体1側に供給することも
可能である。
【0080】前記実施例では記録媒体1としてICカー
ドを、その記録媒体と電磁結合方式により非接触で結合
する本体装置としてR/Wを使用したが、例えば光学的
な結合など他の形態でデータの送受信を行うものにも本
発明は適用できる。
【0081】前記実施例では2相変調によるデータ変調
方式について説明したが、送信するパルス信号が幅の狭
いことを利用し、パルス制御を行うことにより4相,8
相等の多相変調方式に適用することも可能である。
【0082】
【発明の効果】本発明は前述のような構成になってお
り、前記データ変調手段により、送信すべきデータをク
ロック信号と所定の位相関係にあり、かつクロック周期
に比べ十分幅の狭いパルス信号に変換して送信している
ことにより、大幅な低消費電力化が可能となる。
【0083】また、電磁結合方式によるデータ伝送シス
テムに適用した場合には、データコイルのインダクタン
スが小さくても良く、空芯コイルとすることができ、本
体装置ならびに記録媒体の小型化、軽量化ならびにコス
トの低減が図れる。
【0084】さらに送受信可能な信号は、任意の制御信
号やデータを全く同一方法で送受信でき、データレート
を任意に選べるなどの利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るデータ送受信システ
ムを説明するためのブロック図である。
【図2】そのデータ送受信システムに用いるパワードラ
イバの回路図である。
【図3】そのデータ送受信システムに用いるタイミング
再生回路図ならびに動作説明のための波形図である。
【図4】そのデータ送受信システムに用いるデータドラ
イバの回路図ならびに動作説明のための波形図である。
【図5】そのデータ送受信システムに用いるデータレシ
ーバの回路図ならびに動作説明のための波形図である。
【図6】そのデータ送受信システムに用いる変調回路図
ならびに動作説明のための波形図である。
【図7】そのデータ送受信システムに用いる復調回路図
ならびに動作説明のための波形図である。
【図8】本発明の第2実施例に係るデータ送受信システ
ムを説明するためのブロック図である。
【図9】そのデータ送受信システムに用いるタイミング
再生回路図ならびに動作説明のための波形図である。
【図10】そのデータ送受信システムに用いる他のタイ
ミング再生回路図ならびに動作説明のための波形図であ
る。
【図11】本発明の第3実施例に係るデータ送受信シス
テムを説明するためのブロック図である。
【図12】本発明の第4実施例に係るデータ送受信シス
テムを説明するための要部回路図である。
【図13】データ送受信システムに用いるパワードライ
バの他の実施例の回路図並びに動作説明のための波形図
である。
【図14】本発明の第5実施例に係るデータ送受信シス
テムを説明するためのブロック図である。
【図15】そのデータ送受信システムにおける動作説明
のための波形図である。
【符号の説明】
1 情報記録媒体 2 R/W 12 スイッチ 41 遅延回路 42、43 ゲート 44 セレクタ 110 パワーコイル 111 コンデンサ 112 電源回路 120 送信データコイル 121 データドライバ 122 変調回路 130 受信データコイル 131 データレシーバ 132 復調回路 133 復調出力 140 クロック再生回路 141 再生クロックCLK* 150 コントローラ 160 メモリ 210 パワーコイル 211 パワードライバ 220 送信データコイル 221 データドライバ 222 変調回路 223 データ出力 230 受信データコイル 231 データレシーバ 232 復調回路 240 クロックCLK 241 タイミング補正回路 242 補正クロック 260 コントローラ 280 クロック移相回路 286 移相クロックCLK* 290 遅延素子 301 送信回路 302 受信回路 303 送受信共通コイル 510 分周回路 511 分周クロック 512 状態設定信号発生回路 520 変復調基準信号発生回路 610 分周回路 611 分周クロック 620 変復調基準信号発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−102693(JP,A) 特開 昭64−81086(JP,A) 特開 昭62−8281(JP,A) 特開 平3−21140(JP,A) 特開 昭62−202300(JP,A) 特開 昭51−69348(JP,A) 特公 平4−60270(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 25/49 G06K 17/00 H04B 5/00 H04L 7/027

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロック信号を発生するクロック信号発
    生手段と、 発生したクロック信号を送信するクロック信号送信手段
    と、 送信すべきデータによって、前記クロック信号と所定の
    位相関係にあるようなパルス信号を生成するデータ変調
    手段と、 そのデータ変調手投によって生成したパルス信号を送信
    するパルス信号送信手段と、 からなるデータ送信装置と、 前記クロック信号を受信するクロック信号受信手段と、 前記パルス信号を受信するパルス信号受信手段と、 受信したクロック信号を移相するクロック信号移相手段
    と、 移相されたクロック信号から再生クロック信号を生成す
    るクロック信号再生手段と、 その再生クロック信号を基準として前記受信したパルス
    信号の位相を判定することによりデータを復調するデー
    タ復調手段とからなるデータ受信装置とからなるデータ
    送受信システム。
  2. 【請求項2】 データ受信装置から送信されるクロック
    信号を受信するクロック信号受信手段と、 受信したクロック信号を移相するクロック信号移相手段
    と、 移相されたクロック信号から再生クロック信号を生成す
    るクロック信号再生手段と、 送信すべきデータによって、前記再生クロック信号と所
    定の位相関係にあるようなパルス信号を生成するデータ
    変調手段と、 そのデータ変調手段によって生成したパルス信号を送信
    するパルス信号送信手段と、 からなるデータ送信装置と、 クロック信号を発生するクロック信号発生手段と、 発生したクロック信号を送信するクロック信号送信手段
    と、 前記パルス信号を受信するパルス信号受信手段と、 前記クロック信号発生手段からのクロック信号を基準と
    して前記受信したパルス信号の位相を判定することによ
    りデータを復調するデータ復調手段とからなるデータ受
    信装置とからなるデータ送受信システム。
  3. 【請求項3】 クロック信号を発生するクロック信号発
    生手段と、 発生したクロック信号を送信するクロック信号送信手段
    と、 送信すべきデータによって、前記クロック信号と所定の
    位相関係にあるようなパルス信号を生成する第1のデー
    タ変調手段と、 その第1のデータ変調手段によって生成したパルス信号
    を送信する第1のパルス信号送信手段と、 第2の送受信装置からのパルス信号を受信する第1のパ
    ルス信号受信手段と、 前記クロック発生手段からのクロック信号を基準として
    前記第1のパルス信号受信手段で受信したパルス信号の
    位相を判定することによりデータを復調する第1のデー
    タ復調手段とからなる第1のデータ送受信装置と、 前記クロック信号を受信するクロック信号受信手段と、 受信したクロック信号を移相するクロック信号移相手段
    と、 移相されたクロック信号から再生クロック信号を生成す
    るクロック信号再生手段と、 第1のデータ送受信装置からのパルス信号を受信する第
    2のパルス信号受信手段と、 前記クロック信号再生手段からの再生クロック信号を基
    準として前記第2のパルス信号受信手段で受信したパル
    ス信号の位相を判定することによりデータを復調する第
    2のデータ復調手段と、 送信すべきデータによって、前記再生クロック信号と所
    定の位相関係にあるようなパルス信号を生成する第2の
    データ変調手段と、 その第2のデータ変調手段によって生成したパルス信号
    を送信する第2のパルス信号送信手段とからなる第2の
    データ送受信装置とからなるデータ送受信システム。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項に記載
    のデータ送受信システムにおいて、前記復調時の信号検
    出余裕が大きくなるようにクロック信号または再生クロ
    ック信号の少なくともいずれか一方の位相を補正する補
    正回路を設けたことを特徴とするデータ送受信システ
    ム。
  5. 【請求項5】 請求項3記載のデータ送受信システム
    において、前記第1の送受信装置は前記可搬情報記録媒
    体を装着してデータの書き込み/読みだしを行うリーダ
    ライタであり、前記第2の送受信装置は可搬情報記録媒
    体であること特徴とするデータ送受信システム。
  6. 【請求項6】 請求項3記載のデータ送受信システム
    において、前記第1のパルス信号送信手段と第1のパル
    ス信号受信手段とが共通のコイルから構成され、前記第
    2のパルス信号受信手段と第2のパルス信号送信手段と
    が共通のコイルから構成されていることを特徴とするデ
    ータ送受信システム。
  7. 【請求項7】 クロック信号を発生するクロック信号発
    生手段と、 発生したクロック信号を送信するクロック信号送信手段
    と、 発生したクロック信号を移相するクロック信号移相手段
    と、 送信すべきデータによって、クロック信号移相手段から
    の移相されたクロック信号と所定の位相関係にあるよう
    なパルス信号を生成する第1のデータ変調手段と、 その第1のデータ変調手段によって生成したパルス信号
    を送信する第1のパルス信号送信手段と、 第2の送受信装置からのパルス信号を受信する第1のパ
    ルス信号受信手段と、 前記クロック移相手段からの移相されたクロック信号を
    基準として前記第1のパルス信号受信手段で受信したパ
    ルス信号の位相を判定することによりデータを復調する
    第1のデータ復調手段とからなる第1のデータ送受信装
    置と、 前記クロック信号を受信するクロック信号受信手段と、 受信したクロック信号から再生クロック信号を生成する
    クロック信号再生手段と、 第1のデータ送受信装置からのパルス信号を受信する第
    2のパルス信号受信手段と、 前記クロック信号再生手段からの再生クロック信号を基
    準として前記第2のパルス信号受信手投で受信したパル
    ス信号の位相を判定することによりデータを復調する第
    2のデータ復調手段と、 送信すべきデータによって、前記再生クロック信号と所
    定の位相関係にあるようなパルス信号を生成する第2の
    データ変調手段と、 その第2のデータ変調手段によって生成したパルス信号
    を送信する第2のパルス信号送信手段とからなる第2の
    データ送受信装置とからなるデータ送受信システム。
  8. 【請求項8】 請求項1ないし6のいずれか1項に記載
    のデータ送受信システムにおいて、前記データ変調手段
    とパルス信号送信手段とパルス信号受信手段とデータ復
    調手段とかなるデータ伝送系統が複数並列に接続され
    て、独立した複数チャンネルのデータおよび制御信号伝
    送系を構成していることを特徴とするデータ送受信シス
    テム。
  9. 【請求項9】 請求項1記載のデータ送受信システム
    において、データ送信装置は、前記クロック信号発生手
    段からのクロック信号を分周するクロック分周手段を有
    し、 前記データ変調手段は、送信すべきデータによって、分
    周されたクロック信号と所定の位相関係にあるようなパ
    ルス信号を生成し、 データ受信装置は、前記クロック信号再生手段からの再
    生クロック信号を分周する再生クロック分周手段を有
    し、 前記データ復調手段は、分周された再生クロック信号を
    基準として前記受信したパルス信号の位相を判定する
    とによりデータを復調することを特徴とするデータ送受
    信システム。
  10. 【請求項10】 請求項2記載のデータ送受信システ
    において、データ送信装置は、前記クロック信号再生
    手段からの再生クロック信号を分周する再生クロック分
    周手段を有し、 前記データ変調手段は、送信すべきデータによって、分
    周された再生クロック信号と所定の位相関係にあるよう
    なパルス信号を生成し、 データ受信装置は、前記クロック信号発生手段からのク
    ロック信号を分周するクロック分周手段を有し、 前記データ復調手段は、分周されたクロック信号を基準
    として前記受信したパルス信号の位相を判定することに
    よりデータを復調することを特徴とするデータ送受信シ
    ステム。
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