JP3933311B2 - 非接触通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、質問器（又はリーダ／ライタ）から送信された高周波信号を応答器（ＩＣカード等）が受信して該高周波信号から電力を生成するとともに、受信した変調信号から情報を復調し、その情報に対する返答情報を質問器（又はリーダ／ライタ）に送り返す非接触型通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アンテナから送信されてくる電波から電力を得て、内部に記憶している情報を送信する高周波タグ（ＲＦ・ＴＡＧ）が使用されており、スキー場のリフトや鉄道の改札、荷物の仕分け等に利用されている。この高周波タグは内部に不揮発性のメモリを有し、また送受信機構を有しているが、バッテリ等の電源は有していない非接触型カードとして形成される。そして、電力は受信した電波（高周波信号）から得る。このため、バッテリを内蔵する必要がなく、長期間にわたって情報の交換が行なえる。また、情報のやり取りは電波によって行なうため、非接触で情報のやり取りができるというメリットがある。
【０００３】
この場合、電力用の電波と信号（情報）用の電波を別個にして送信する方式と、信号送信用の電波から電力を得る信号重畳方式がある。信号重畳方式の非接触型カード１００は図１に示すように、アンテナとして機能するコイルと、それに接続されたコンデンサとから成る同調回路２を有するとともに、ＩＣ９０内に整流回路４，スイッチ１３，復調回路１７，レギュレータ回路７等を有している。
【０００４】
質問器１からＴ1の期間に周波数ｆ0のキャリアの変調信号が送られてくる。Ｔ2の期間は周波数ｆ0のキャリアの無変調波が送られてくる。このＴ2の期間は非接触型カード１００側から情報Ａを電波を介して質問器１側へ送る。情報信号Ａはパルス列化されており、このパルス列によりスイッチ１３がＯＮ，ＯＦＦされる。そして、そのＯＮ，ＯＦＦによって同調回路２のインピーダンスが変化する。
【０００５】
このように、電波を介して質問器１の負荷となっている同調回路２のインピーダンスが変化すると、期間Ｔ2において無変調で送られている筈のキャリアが図示の如く情報Ａによって変調された形となる。この変調信号は質問器１側で復調され、情報Ａが抽出される。尚、図１において、Ｔ1とＴ2は時間的に同一位置に描かれているが、実際は時間的に交互に割り当てられている。図２は質問器１側の構成をキャリア発振器５と変調器６のみについて示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の非接触通信システムでは、電波を送信する側の質問器１で、図３に示すように単一周波数ｆ0のキャリアを変調回路６において変調信号で変調している如く、単一のキャリアを用いているに過ぎなかったため、充分な電力を送るためには、キャリアのレベルを大きくしなければならなかった。しかしながら、キャリアのレベルを上げる（従って電波を強くする）と、周囲に影響を及ぼすことになり電波法の規定に抵触するという問題があった。ちなみに、電波法では周波数が零から無限大の範囲において、或るレベル以上の電波を出してはいけない旨、規定されている。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、微弱でありながら充分な電力を送り、しかも通信を行なうことができる非接触通信システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明では、電波を送信する第１の通信装置と、前記電波を受信するとともに該電波から電力を再生する機能を有する第２の通信装置とから成る非接触通信システムにおいて、前記第１の通信装置は第２の通信装置における同調回路の選択度の範囲内に入る複数の周波数のキャリアを同一の変調信号で変調した信号の和を送信し、前記第２の通信装置は同調回路を備え、第１の通信装置で送信された前記複数の変調信号を前記同調回路で受信し、電力を再生し、その電力を用いて前記同調回路のインピーダンスを変化させることによって前記第１の通装置と通信するようにしている。
【０００９】
このような構成によると、同一の信号を搬送する複数のキャリアが送信されるので、各キャリアのレベルは小さくても（従って、微弱電波であっても）トータル的には、大きなエネルギーが送信されることになる。
【００１０】
また本発明では、電波を送信する第１の通信装置と、前記電波を受信するとともに該電波から電力を再生する機能を有する第２の通信装置とから成る非接触通信システムにおいて、第１の通信装置は主キャリアを変調した変調波と第２の通信装置の選択度の範囲内に入る１以上の周波数の副キャリアとを乗算して形成した信号の和を送信し、前記第２の通信装置は同調回路を備え、第１の通信装置で送信された前記複数の変調信号を前記同調回路で受信し、電力を再生し、その電力を用いて前記同調回路のインピーダンスを変化させることによって前記第１の通信装置と通信するようになっている。また、本発明では前記副キャリアは主キャリアを周波数変換して形成されるようになっている。また、本発明では、前記複数の変調信号は主キャリアを中心として上下に対称に散在するスペクトラムでなされている。また、本発明では、前記第１の通信装置は変調信号と無変調信号とを交互に送信し、前記第２の通信装置は前記変調信号を受信しているときは前記同調回路のインピーダンスを変化させないようにしている。
【００１１】
このような構成によると、主キャリアと複数の側波帯が送信されるので、主キャリアおよびそれから得た副キャリアの個々のレベルは小さくても（従って、微弱電波であっても）トータル的には、大きなエネルギーが送信されることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を示す図４において、２０ａ、２０ｂ、・・・、２０ｎはそれぞれ周波数ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎのキャリアを発生するキャリア発振器である。この場合、キャリアはその周波数ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎが図５に示すように、カード側の同調回路（具体的には図１のアンテナ同調回路２）の選択度の範囲Ｗに入っているものとする。キャリアはそれぞれ変調回路Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎにおいて、変調信号源２１からの変調信号で変調された後、加算回路２２で合成される。
【００１３】
その合成出力はアンテナ２３から電波として送信される。この電波はカード２５側のアンテナ２４（尚、アンテナ２４は図１のように同調回路２で兼用することができる）で受信され処理される。その際、カード２５は電波から電力を得て動作する。この通信システムでは、図５に示すように複数の変調信号が送信されるので、各変調信号のレベルは小さくても、受信側（従って、カード側）では、充分な電源電力を得ることができる。
【００１４】
次に本発明の第２の実施形態を図６、図７を参照して説明する。図６において、キャリア発振器３１から出力されたキャリアｆ0は、変調回路３３で変調信号源３２からの変調信号で変調される。前記キャリア発振器３１の出力は周波数変換器３４ａ、３４ｂ、・・・、３４ｎでＫ１／Ｎ１、Ｋ２／Ｎ２、・・・、Ｋｎ／Ｎｎ（尚、Ｋ１、Ｋ２、・・・、Ｋｎ及び、Ｎ１、Ｎ２、・・・、Ｎｎは正の整数）に周波数変換され、それぞれ周波数ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎのキャリアとなる。これらのキャリアは変調回路３３から出力される変調信号の側波帯に相当する周波数に選ばれている。
【００１５】
変調回路３３からの変調信号と周波数変換器３４ａからのキャリア（周波数ｆ１）は乗算器３５で乗算され、図７に示すようにキャリアｆ0の左右にｆ１(-)、ｆ１(+)の側波帯として出力され、変調信号と周波数変換器３４ｂからのキャリア（周波数ｆ２）は乗算器３６で乗算され、ｆ２(-)、ｆ２(+)の側波帯として出力される。また、変調信号と周波数変換器３４ｎからのキャリア（周波数ｆｎ）は乗算器３７で乗算され、ｆｎ(-)、ｆｎ(+)の側波帯として出力される。乗算器３５、３６、３７の出力は加算器３８で加算されたのち、アンテナから電波として放出される。図７に示すように、ｆ１(-)、ｆ２(-)、ｆｎ(-)、ｆ0、ｆ１(+)、ｆ２(+)、ｆｎ(+)はカード側のアンテナ同調回路の選択度の範囲Ｗに入っている。
【００１６】
上記第１実施形態において、送信エネルギーを変えずにキャリアのレベルを従来の１／２にする場合は、キャリアの数は４個でよく、従来の１／３にする場合は、９個のキャリアが必要になる。上記第２実施形態の側波帯の個数についても同様である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、第１通信装置側から従来の如き大きなレベルの電波を送信しなくても、第２通信装置側で受信電波から充分な電力を得ることができる。そのため、送信電波によって他に妨害や影響を与えることがなく、電波法の規定を尊守できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の非接触通信システムを示す図
【図２】その質問器側の構成の要部を説明するための図
【図３】その送信キャリアの説明図
【図４】本発明の第１実施形態に係る非接触通信システムを示す図
【図５】その送信電波のスペクトラム
【図６】本発明の第２実施形態に係る非接触通信システムを示す図
【図７】その送信電波のスペクトラム
【符号の説明】
２０ａ〜２０ｎ キャリア発振器
２１ 変調信号源
Ｍ１〜Ｍｎ 変調器
２５ 応答器（第２通信装置）
３１ キャリア発振器
３３ 変調器
３４ａ〜３４ｎ 周波数変換器
【発明の属する技術分野】
本発明は、質問器（又はリーダ／ライタ）から送信された高周波信号を応答器（ＩＣカード等）が受信して該高周波信号から電力を生成するとともに、受信した変調信号から情報を復調し、その情報に対する返答情報を質問器（又はリーダ／ライタ）に送り返す非接触型通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アンテナから送信されてくる電波から電力を得て、内部に記憶している情報を送信する高周波タグ（ＲＦ・ＴＡＧ）が使用されており、スキー場のリフトや鉄道の改札、荷物の仕分け等に利用されている。この高周波タグは内部に不揮発性のメモリを有し、また送受信機構を有しているが、バッテリ等の電源は有していない非接触型カードとして形成される。そして、電力は受信した電波（高周波信号）から得る。このため、バッテリを内蔵する必要がなく、長期間にわたって情報の交換が行なえる。また、情報のやり取りは電波によって行なうため、非接触で情報のやり取りができるというメリットがある。
【０００３】
この場合、電力用の電波と信号（情報）用の電波を別個にして送信する方式と、信号送信用の電波から電力を得る信号重畳方式がある。信号重畳方式の非接触型カード１００は図１に示すように、アンテナとして機能するコイルと、それに接続されたコンデンサとから成る同調回路２を有するとともに、ＩＣ９０内に整流回路４，スイッチ１３，復調回路１７，レギュレータ回路７等を有している。
【０００４】
質問器１からＴ1の期間に周波数ｆ0のキャリアの変調信号が送られてくる。Ｔ2の期間は周波数ｆ0のキャリアの無変調波が送られてくる。このＴ2の期間は非接触型カード１００側から情報Ａを電波を介して質問器１側へ送る。情報信号Ａはパルス列化されており、このパルス列によりスイッチ１３がＯＮ，ＯＦＦされる。そして、そのＯＮ，ＯＦＦによって同調回路２のインピーダンスが変化する。
【０００５】
このように、電波を介して質問器１の負荷となっている同調回路２のインピーダンスが変化すると、期間Ｔ2において無変調で送られている筈のキャリアが図示の如く情報Ａによって変調された形となる。この変調信号は質問器１側で復調され、情報Ａが抽出される。尚、図１において、Ｔ1とＴ2は時間的に同一位置に描かれているが、実際は時間的に交互に割り当てられている。図２は質問器１側の構成をキャリア発振器５と変調器６のみについて示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の非接触通信システムでは、電波を送信する側の質問器１で、図３に示すように単一周波数ｆ0のキャリアを変調回路６において変調信号で変調している如く、単一のキャリアを用いているに過ぎなかったため、充分な電力を送るためには、キャリアのレベルを大きくしなければならなかった。しかしながら、キャリアのレベルを上げる（従って電波を強くする）と、周囲に影響を及ぼすことになり電波法の規定に抵触するという問題があった。ちなみに、電波法では周波数が零から無限大の範囲において、或るレベル以上の電波を出してはいけない旨、規定されている。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、微弱でありながら充分な電力を送り、しかも通信を行なうことができる非接触通信システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明では、電波を送信する第１の通信装置と、前記電波を受信するとともに該電波から電力を再生する機能を有する第２の通信装置とから成る非接触通信システムにおいて、前記第１の通信装置は第２の通信装置における同調回路の選択度の範囲内に入る複数の周波数のキャリアを同一の変調信号で変調した信号の和を送信し、前記第２の通信装置は同調回路を備え、第１の通信装置で送信された前記複数の変調信号を前記同調回路で受信し、電力を再生し、その電力を用いて前記同調回路のインピーダンスを変化させることによって前記第１の通装置と通信するようにしている。
【０００９】
このような構成によると、同一の信号を搬送する複数のキャリアが送信されるので、各キャリアのレベルは小さくても（従って、微弱電波であっても）トータル的には、大きなエネルギーが送信されることになる。
【００１０】
また本発明では、電波を送信する第１の通信装置と、前記電波を受信するとともに該電波から電力を再生する機能を有する第２の通信装置とから成る非接触通信システムにおいて、第１の通信装置は主キャリアを変調した変調波と第２の通信装置の選択度の範囲内に入る１以上の周波数の副キャリアとを乗算して形成した信号の和を送信し、前記第２の通信装置は同調回路を備え、第１の通信装置で送信された前記複数の変調信号を前記同調回路で受信し、電力を再生し、その電力を用いて前記同調回路のインピーダンスを変化させることによって前記第１の通信装置と通信するようになっている。また、本発明では前記副キャリアは主キャリアを周波数変換して形成されるようになっている。また、本発明では、前記複数の変調信号は主キャリアを中心として上下に対称に散在するスペクトラムでなされている。また、本発明では、前記第１の通信装置は変調信号と無変調信号とを交互に送信し、前記第２の通信装置は前記変調信号を受信しているときは前記同調回路のインピーダンスを変化させないようにしている。
【００１１】
このような構成によると、主キャリアと複数の側波帯が送信されるので、主キャリアおよびそれから得た副キャリアの個々のレベルは小さくても（従って、微弱電波であっても）トータル的には、大きなエネルギーが送信されることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を示す図４において、２０ａ、２０ｂ、・・・、２０ｎはそれぞれ周波数ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎのキャリアを発生するキャリア発振器である。この場合、キャリアはその周波数ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎが図５に示すように、カード側の同調回路（具体的には図１のアンテナ同調回路２）の選択度の範囲Ｗに入っているものとする。キャリアはそれぞれ変調回路Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｎにおいて、変調信号源２１からの変調信号で変調された後、加算回路２２で合成される。
【００１３】
その合成出力はアンテナ２３から電波として送信される。この電波はカード２５側のアンテナ２４（尚、アンテナ２４は図１のように同調回路２で兼用することができる）で受信され処理される。その際、カード２５は電波から電力を得て動作する。この通信システムでは、図５に示すように複数の変調信号が送信されるので、各変調信号のレベルは小さくても、受信側（従って、カード側）では、充分な電源電力を得ることができる。
【００１４】
次に本発明の第２の実施形態を図６、図７を参照して説明する。図６において、キャリア発振器３１から出力されたキャリアｆ0は、変調回路３３で変調信号源３２からの変調信号で変調される。前記キャリア発振器３１の出力は周波数変換器３４ａ、３４ｂ、・・・、３４ｎでＫ１／Ｎ１、Ｋ２／Ｎ２、・・・、Ｋｎ／Ｎｎ（尚、Ｋ１、Ｋ２、・・・、Ｋｎ及び、Ｎ１、Ｎ２、・・・、Ｎｎは正の整数）に周波数変換され、それぞれ周波数ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎのキャリアとなる。これらのキャリアは変調回路３３から出力される変調信号の側波帯に相当する周波数に選ばれている。
【００１５】
変調回路３３からの変調信号と周波数変換器３４ａからのキャリア（周波数ｆ１）は乗算器３５で乗算され、図７に示すようにキャリアｆ0の左右にｆ１(-)、ｆ１(+)の側波帯として出力され、変調信号と周波数変換器３４ｂからのキャリア（周波数ｆ２）は乗算器３６で乗算され、ｆ２(-)、ｆ２(+)の側波帯として出力される。また、変調信号と周波数変換器３４ｎからのキャリア（周波数ｆｎ）は乗算器３７で乗算され、ｆｎ(-)、ｆｎ(+)の側波帯として出力される。乗算器３５、３６、３７の出力は加算器３８で加算されたのち、アンテナから電波として放出される。図７に示すように、ｆ１(-)、ｆ２(-)、ｆｎ(-)、ｆ0、ｆ１(+)、ｆ２(+)、ｆｎ(+)はカード側のアンテナ同調回路の選択度の範囲Ｗに入っている。
【００１６】
上記第１実施形態において、送信エネルギーを変えずにキャリアのレベルを従来の１／２にする場合は、キャリアの数は４個でよく、従来の１／３にする場合は、９個のキャリアが必要になる。上記第２実施形態の側波帯の個数についても同様である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、第１通信装置側から従来の如き大きなレベルの電波を送信しなくても、第２通信装置側で受信電波から充分な電力を得ることができる。そのため、送信電波によって他に妨害や影響を与えることがなく、電波法の規定を尊守できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の非接触通信システムを示す図
【図２】その質問器側の構成の要部を説明するための図
【図３】その送信キャリアの説明図
【図４】本発明の第１実施形態に係る非接触通信システムを示す図
【図５】その送信電波のスペクトラム
【図６】本発明の第２実施形態に係る非接触通信システムを示す図
【図７】その送信電波のスペクトラム
【符号の説明】
２０ａ〜２０ｎ キャリア発振器
２１ 変調信号源
Ｍ１〜Ｍｎ 変調器
２５ 応答器（第２通信装置）
３１ キャリア発振器
３３ 変調器
３４ａ〜３４ｎ 周波数変換器
Claims (5)
- 電波を送信する第１の通信装置と、前記電波を受信するとともに該電波から電力を再生する機能を有する第２の通信装置とから成る非接触通信システムにおいて、
前記第１の通信装置は第２の通信装置における同調回路の選択度の範囲内に入る複数の周波数のキャリアを同一の変調信号で変調した信号の和を送信し、
前記第２の通信装置は同調回路を備え、第１の通信装置で送信された前記複数の変調信号を前記同調回路で受信し、電力を再生し、その電力を用いて前記同調回路のインピーダンスを変化させることによって前記第１の通装置と通信することを特徴とする非接触通信システム。 - 電波を送信する第１の通信装置と、前記電波を受信するとともに該電波から電力を再生する機能を有する第２の通信装置とから成る非接触通信システムにおいて、
第１の通信装置は主キャリアを変調した変調波と第２の通信装置の選択度の範囲内に入る１以上の周波数の副キャリアとを乗算して形成した信号の和を送信し、
前記第２の通信装置は同調回路を備え、第１の通信装置で送信された前記複数の変調信号を前記同調回路で受信し、電力を再生し、その電力を用いて前記同調回路のインピーダンスを変化させることによって前記第１の通信装置と通信することを特徴とする非接触通信システム。 - 前記副キャリアは主キャリアを周波数変換して形成されることを特徴とする請求項２に記載の非接触通信システム。
- 前記複数の変調信号は主キャリアを中心として上下に対称に散在するスペクトラムでなされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の非接触通信システム。
- 前記第１の通信装置は変調信号と無変調信号とを交互に送信し、前記第２の通信装置は前記変調信号を受信しているときは前記同調回路のインピーダンスを変化させないことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の非接触通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21741798A JP3933311B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 非接触通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21741798A JP3933311B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 非接触通信システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000048138A JP2000048138A (ja) | 2000-02-18 |
| JP3933311B2 true JP3933311B2 (ja) | 2007-06-20 |
Family
ID=16703892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21741798A Expired - Fee Related JP3933311B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 非接触通信システム |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3933311B2 (ja) |
-
1998
- 1998-07-31 JP JP21741798A patent/JP3933311B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000048138A (ja) | 2000-02-18 |
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