JP4015268B2 - リーダライタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣカード等といった移動情報通信体との間でループアンテナを用いて情報を無線通信するリーダライタに関し、特に、移動情報通信体との間での情報通信を効率よく行うリーダライタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばクレジットカード等と同様な大きさのカード基板にマイクロコンピュータチップとメモリチップとを埋設して構成したＩＣカードは、金融、流通、交通、医療等の種々な分野において実用化が図られている。
このようなＩＣカードを用いたＩＣカードシステムでは、例えばリーダライタからＩＣカードに対して電力を伝送供給し、リーダライタとＩＣカードとの間で制御コードやデータ等といった情報を通信させている。
リーダライタとＩＣカードとの間の電力伝送や情報通信では、端子同士を接触させて行う接触方式の他に、電磁結合を用いて行う非接触方式も採用されている。
【０００３】
図３には、非接触方式を採用したＩＣカードシステムに備えられたリーダライタ１１とＩＣカード２１の構成例を示してあり、また、リーダライタ１１には例えば図外の情報処理装置が接続されている。このＩＣカードシステムでは、リーダライタ１１がＩＣカード２１に対して非接触で電力を送電するとともに、情報処理装置からインタフェースを介して受信した情報をＩＣカード２１へ無線送信し、また、ＩＣカード２１が無線送信した情報をリーダライタ１１が受信して、受信した情報をインタフェースを介して情報処理装置へ送信することが行われる。
また、情報処理装置では、例えばリーダライタ１１から受信した金融、流通、交通、医療等のデータの処理等が行われる。
【０００４】
また、同図に示したＩＣカードシステムでは、例えばＩＣカード２１のループアンテナＬ３がリーダライタ１１のループアンテナＬ２の上方等にかざされた状態で電力伝送や情報通信が行われ、こうした電力伝送等は、リーダライタ１１から送信された搬送波により両者１１、２１のループアンテナＬ２、Ｌ３を電磁結合することにより行われる。また、ＩＣカード２１からの情報送信では後述するロードスイッチを用いた通信の方式が採用されている。
【０００５】
上記図３を用いてリーダライタ１１及びＩＣカード２１により行われる処理の動作を具体的に説明する。
例えばリーダライタ１１では、局部発信部１２から発信された搬送波を変調部１３を介して増幅器ＰＡ２により増幅し、増幅した搬送波をインピーダンス変換トランスＴ３を介してループアンテナＬ２から無線送信することにより、ＩＣカード２１に対して電力を送電することが行われる。この場合、リーダライタ１１のループアンテナＬ２では、例えばインピーダンス変換トランスＴ３を介して搬送波が高周波電流として供給されることにより、磁束が発生する。
【０００６】
また、リーダライタ１１では、上記のようにして無線送信される搬送波を変調部１３により送信対象の情報に従って変調することにより、ＩＣカード２１に対して情報を送信することが行われる。ここで、変調方式としては、例えば振幅偏移変調（ＡＳＫ）方式や位相偏移変調（ＰＳＫ）方式が用いられる。
なお、リーダライタ１１のループアンテナＬ２には共振用のコンデンサＣ３が接続されており、また、上記したインピーダンス変換トランスＴ３は、当該ループアンテナＬ２に設けられた第１の結合用コイルＰ３と、増幅器ＰＡ２の出力端と接地電圧（例えば０Ｖ）との間に設けられた第２の結合用コイルＰ４とから構成されている。
【０００７】
一方、ＩＣカード２１では、リーダライタ１１のループアンテナＬ２から発生した磁束により自己のループアンテナＬ３に誘起された電力を整流ダイオードＤや定電圧レギュレータＲｅｇを介して整流化や定電圧化し、これにより得られた定電圧の電力を制御部２６等に供給することが行われる。これにより、ＩＣカード２１では、リーダライタ１１から非接触で供給された電力を用いて各種の処理動作が実行される。なお、ＩＣカード２１のループアンテＬ３には共振用のコンデンサＣ４が接続されている。
【０００８】
また、ＩＣカード２１では、自己のループアンテナＬ３に誘起された搬送波の電圧波形を整流ダイオードＤを介して検波部２５により検波することにより、当該搬送波に含まれるリーダライタ１１から送信された情報を検出することが行われ、このようにして検出された情報は例えば制御部２６に送信されてメモリに記憶等される。
【０００９】
また、ＩＣカード２１では、上記のようにリーダライタ１１から送信された搬送波により両者１１、２１のループアンテナＬ２、Ｌ３が電磁結合されている状態で、例えば自己のループアンテナＬ３を構成するコイルの両端のそれぞれにかかる負荷を制御部２６により制御することにより、リーダライタ２１に対して情報を無線送信することが行われる。
【００１０】
一例として、ＩＣカード２１のループアンテナＬ３を構成するコイルの両端にはそれぞれコンデンサＣ５、Ｃ６を介してＦＥＴ等といったロードスイッチ２２、２３が接続されており、ＩＣカード２１では、これらのロードスイッチ２２、２３を制御部２６により送信対象の情報に従ってそれぞれ開閉させることにより、負荷による変動を搬送波に生じさせて当該搬送波を送信対象の情報に従って変調することが行われる。
なお、ＩＣカード２１のループアンテナＬ３に接続される負荷としては、上記したコンデンサＣ５、Ｃ６の代わりに抵抗を用いることもできる。
【００１１】
また、上記のような負荷変動によるＩＣカード２１からの情報送信は、例えばＩＣカード２１の定電圧レギュレータＲｅｇの制御部２６側の出力端にかかる回路負荷を当該制御部２６により制御することによっても行うことができる。この場合、例えばＩＣカード２１の定電圧レギュレータＲｅｇの制御部２６側の出力端には抵抗Ｒ２を介してＦＥＴ等といったロードスイッチ２４が接続されており、ＩＣカード２１では、制御部２６により当該ロードスイッチ２４を開閉させることにより上記した搬送波に変調を施してリーダライタ１１へ情報を無線送信することが行われる。
【００１２】
なお、上記図３に示したＩＣカード２１では、説明の便宜上から、ループアンテナＬ３に接続される負荷を制御するロードスイッチ２２、２３と、定電圧レギュレータＲｅｇに接続される負荷を制御するロードスイッチ２４との両方を備えた構成例を示したが、ＩＣカード２１では、例えばいずれかのロードスイッチが備えられていればリーダライタ１１に対して情報を送信することができる。
【００１３】
一方、リーダライタ１１では、上記のようにしてＩＣカード２１により搬送波に負荷変動が施されると、当該負荷変動に起因してインピーダンス変換トランスＴ３のインピーダンスに変化が生じさせられる。リーダライタ１１では、こうしたインピーダンスの変化を利用して、例えば増幅器ＰＡ２の出力端における搬送波の電圧波形の振幅を検出部１４により検出することにより、当該振幅の変化に基づいてＩＣカード２１から送信された情報を受信処理することが行われる。
【００１４】
すなわち、リーダライタ１１の検出部１４では、増幅器ＰＡ２の出力端における搬送波の電圧波形を抵抗Ｒ１及びバッファ１５を介して検波器１６により検波し、検波した搬送波の電圧波形の振幅を比較器１７により予め設定された閾値と比較することにより、ＩＣカード２１からの情報を再生することが行われる。
【００１５】
ここで、上記したリーダライタ１１の検出部１４により検出される搬送波の電圧値（検出値）について更に詳しく説明する。
例えばＩＣカード２１により搬送波に負荷変動が生じさせられていない場合におけるリーダライタ１１のインピーダンス変換トランスＴ３を構成する第２の結合用コイルＰ４のインピーダンスを”Ｚ１”とし、また、増幅器ＰＡ２の出力インピーダンスを”Ｚ２”とし、当該増幅器ＰＡ２の出力インピーダンスがゼロであるとみなした場合に当該増幅器ＰＡ２から出力される搬送波の電圧値を”Ｖ３”とすると、こうした条件下で検出部１４により検出される第１の検出値Ｖ４は式１により示される。なお、上記図３では、説明の便宜上から、増幅器ＰＡ２の出力インピーダンスを当該増幅器ＰＡ２の出力端に接続された抵抗として示してある。
【００１６】
【数１】

【００１７】
また、出力インピーダンスがゼロであるとみなした場合に増幅器ＰＡ２から出力される電圧値Ｖ３が一定であるとして、例えばＩＣカード２１により搬送波に負荷変動が生じさせられたことでリーダライタ１１の第２の結合用コイルＰ４のインピーダンスが”Ｚ１＋ｙ”に変化したとすると、こうした条件下で検出部１４により検出される第２の検出値Ｖ４ｙは式２により示される。なお、第２の結合用コイルＰ４のインピーダンスの変化量ｙは、例えば変化前のインピーダンスＺ１の１％程度であるとする。
【００１８】
【数２】

【００１９】
検出部１４では、第２の検出値Ｖ４ｙと第１の検出値Ｖ４との差異Ｖ４ｃが大きいほどＩＣカード２１からの情報をより確実に検出することができる。ここで、両検出値の差異Ｖ４ｃは、式３に示されるように例えば両検出値の差の絶対値により表され、この差異Ｖ４ｃはＩＣカード２１の負荷変動によって搬送波の検出値に生じさせられた電圧変化の成分を示している。
【００２０】
【数３】

【００２１】
ここで、上記式１〜式３によると、増幅器ＰＡ２の出力インピーダンスＺ２が第２の結合用コイルＰ４のインピーダンスＺ１とほぼ等しい場合に、第１の検出値Ｖ４と第２の検出値Ｖ４ｙとの差異Ｖ４ｃが最大となる。また、増幅器ＰＡ２から第２の結合用コイルＰ４への電力供給についても、両者ＰＡ２、Ｐ４のインピーダンスＺ１、Ｚ２がほぼ等しい場合にインピーダンス整合がとれて不整合による損失が小さくなる。
【００２２】
一方、上記式１〜式３によると、増幅器ＰＡ２の出力インピーダンスＺ２がゼロである場合や非常に大きい場合（例えば無限大とみなすことができるような場合）には、第１の検出値Ｖ４と第２の検出値Ｖ４ｙとの差異Ｖ４ｃが常にゼロとなり、検出部１４ではＩＣカード２１からの情報を検出することができない。
【００２３】
こうしたことから、上記のような検出部１４での情報検出の仕方では、増幅器ＰＡ２の出力インピーダンスを小さくしてゼロに近くした場合には、増幅器ＰＡ２と第２の結合用コイルＰ４との間でインピーダンス整合をとることができず、上記したようにＩＣカード２１からの情報を検出することができなくなってしまう。
しかしながら、一般に増幅器ＰＡ２では出力インピーダンスがゼロに近い方が増幅度の安定性等といった点で理想的な動作が実現されるといったことがあり、以上のように増幅器ＰＡ２の出力インピーダンスに対する要求が対立してしまうため、上記のような検出部１４での情報検出の仕方ではＩＣカード２１との間での情報通信を効率的に行うことができなかった。
【００２４】
また、図４には、上記図３に示したリーダライタ１１の各処理部を接地する仕方を示してある。
すなわち、リーダライタ１１では、搬送波を送信する送信回路を構成する局部発信部１２、変調部１３、増幅器ＰＡ２と、ＩＣカード２１からの情報を検出する受信回路を構成する検波器１６、比較器１７とが同一の接地線Ｇ３に接続されており、当該接地線Ｇ３が接地されている。
【００２５】
しかしながら、リーダライタ１１の送信回路には大きな電流が流れ、特に増幅器ＰＡ２には非常に大きな電流が流れるため、上記のような接地の仕方では、例えば増幅器ＰＡ２からのノイズの影響が接地線Ｇ３を介して受信回路に伝わり、当該受信回路にノイズによる干渉を生じさせてしまうといった問題があった。このため、リーダライタ１１の検波部１６等では、ＩＣカード２１からの受信情報に多くのビット誤りが生じてしまい、ＩＣカード２１との間での情報通信を効率よく行うことができなかった。
【００２６】
また、図５にリーダライタの他の構成例を示すように、増幅器ＰＡ２から出力される電流を検出する電流検出抵抗Ｒ３を上記した第２の結合用コイルＰ４と接地電圧との間に設けて、当該電流検出抵抗Ｒ３にかかる搬送波の電圧波形を検波器３２等により検波等することにより、搬送波に含まれるＩＣカード２１からの情報を検出する構成も検討されている。なお、同図に示したリーダライタの構成では、ＩＣカード２１からの情報を検出する受信回路を構成する抵抗Ｒ４、バッファ３１、検波器３２、比較器３３以外の各処理部については上記図３の場合と同じ符号を用いて示してあり、また、同図には、リーダライタの構成と共にＩＣカード２１を構成するループアンテナＬ３等をも示してある。
【００２７】
上記図５に示したリーダライタの構成においてもＩＣカード２１による上記した負荷変動に起因してリーダライタのインピーダンス変換トランスＴ３のインピーダンスが変化することを利用して情報通信を行っているが、この構成では、上記図３に示した構成の場合とは異なり、増幅器ＰＡ２の出力インピーダンスを小さくしてもＩＣカード２１からの情報を検出することが可能である。
【００２８】
しかしながら、上記図５に示したリーダライタの構成では、例えば受信回路に低雑音増幅器（ＬＮＡ）等を設けることなく検出される搬送波の電圧値を大きくするために、上記した電流検出抵抗Ｒ３の抵抗値を大きくする必要があったため、こうした電流検出抵抗Ｒ３での発熱により消費される電力が大きくなってしまうといった問題があった。例えば、こうした消費電力が大きくなると、ループアンテナＬ２に供給される電力が低下してしまう等といったことが生じ、ＩＣカード２１との間での情報通信を効率よく行うことができなかった。
【００２９】
また、上記図５に示したリーダライタの構成においても、上記図３に示したリーダライタの場合と同様に、送信回路と受信回路とが同一の接地線により接地されていたため、増幅器ＰＡ２からのノイズが受信回路に干渉による影響を与えてしまうといった問題があった。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
以上に示したように、従来のリーダライタでは、上記図３や図５に示したいずれの構成においても、ＩＣカードとの間での情報通信を効率よく行うことができないといった不具合があり、特に、ＩＣカードから送信された情報を受信回路により搬送波から効率よく検出することができる構成が実現されていなかった。
【００３１】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、自己のループアンテナとＩＣカード等といった移動情報通信体のループアンテナとを搬送波により電磁結合することにより、当該移動情報通信体との間で情報を無線通信するに際して、当該情報の通信を効率よく行うことができるリーダライタを提供することを目的とする。
更に具体的には、例えば上記図５に示した電流検出抵抗Ｒ３による情報検出の構成が用いられなくとも上記図３に示した増幅器ＰＡ２の出力インピーダンスを小さくすることができるリーダライタや、当該増幅器ＰＡ２からのノイズが受信回路に影響を及ぼすことのないリーダライタを実現する。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るリーダライタでは、次のような構成により、第１のループアンテナを用いて移動情報通信体へ搬送波を送信して、第１のループアンテナと移動情報通信体に設けられた第２のループアンテナとを搬送波により電磁結合することにより、移動情報通信体との間で情報を無線通信する。
【００３３】
すなわち、リーダライタでは、第１のループアンテナに第１の結合用コイルが設けられているとともに、第１の結合用コイルと電磁誘導によって結合する第２の結合用コイルが設けられており、送信回路が第２の結合用コイルと第１の結合用コイルを介して第１のループアンテナに結合されて搬送波を送信する。また、リーダライタでは、送信回路と第２の結合用コイルとの間に第１の検出用コイルが介装されて設けられているとともに、第１の検出用コイルと電磁誘導によって結合する第２の検出用コイルが設けられており、受信回路が第２の検出用コイルと第１の検出用コイルを介して第１のループアンテナに結合されて搬送波に含まれる移動情報通信体から送信された情報を検出する。
【００３４】
このようにリーダライタでは、送信回路と受信回路や第２の結合用コイルと受信回路とは第１の検出用コイル及び第２の検出用コイルにより非接触で結合されており、受信回路では、例えば第１の検出用コイルに流れる搬送波の電流の変化によって第２の検出用コイルに誘導された電圧を復調等することにより、移動情報通信体からの情報を検出することが行われる。
【００３５】
従って、本発明のリーダライタでは、例えば上記従来例の図３で示したように送信回路を構成する増幅器の出力インピーダンスを小さくすると移動情報通信体からの情報を受信することができなくなるといった不具合はなく、こうした増幅器の出力インピーダンスを小さくして移動情報通信体との間で効率よく情報を通信することができる。また、本発明のリーダライタでは、例えば上記従来例の図５で示したような電流検出抵抗を備える必要がないため、当該電流検出抵抗によって大きな電力が消費されてしまうといった不具合はなく、移動情報通信体との間で効率よく情報を通信することができる。
【００３６】
なお、本発明のリーダライタでは、例えば上記した第１の検出用コイルの巻き数に比べて第２の検出用コイルの巻き数を大きくすることにより、更に移動情報通信体との間での情報通信を効率化することもできる。
【００３７】
また、本発明に係るリーダライタでは、第１のループアンテナを用いて移動情報通信体へ搬送波を送信して、第１のループアンテナと移動情報通信体に設けられた第２のループアンテナとを搬送波により電磁結合することにより、移動情報通信体との間で情報を無線通信するに際して、次のようにして回路を接地した。
すなわち、第１のループアンテナに結合されて搬送波を送信する送信回路を構成する増幅器に接続された接地線と、第１のループアンテナに結合されて搬送波に含まれる移動情報通信体から送信された情報を検出する受信回路に接続された接地線とを分離して設け、これら接地線を並列に接地させた。
【００３８】
従って、リーダライタでは、例えば送信回路を構成する増幅器に大きな電流が流れた場合であっても、当該増幅器からのノイズが接地線を介して受信回路に干渉による影響を及ぼしてしまうといったことは生じないため、移動情報通信体からの受信情報に誤りが発生してしまうのを防止することができ、これにより、移動情報通信体との間で効率よく情報を通信することができる。
【００３９】
ここで、本発明で言う移動情報通信体には、上記したＩＣカードばかりでなく、例えば、人に付されたネームプレートや、商品や物品に付されたタグや、家畜に付された識別用プレートや、宅配便の荷物に付された配送先プレートや、コンテナに付された配送先プレート等といったものも包含される。なお、本発明を適用することが可能な移動情報通信体としては、以上に示したものに限られず、本発明は、自己のループアンテナとリーダライタのループアンテナとが搬送波により電磁結合させられることによりリーダライタとの間で情報を無線通信する種々な移動情報通信体に広く適用することができるものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る一実施例を図面を参照して説明する。
本例では、移動情報通信体としてＩＣカードが用いられた場合を示し、本発明に係るリーダライタによりＩＣカードとの間で情報を無線通信する場合を説明する。なお、以下に説明する本例のリーダライタとの間で情報通信を行う本例のＩＣカードの構成としては例えば上記図３に示したＩＣカード２１と同様な構成が用いられており、本例のリーダライタと本例のＩＣカードとの間では、例えばＩＣカードのループアンテナがリーダライタのループアンテナの上方等にかざされた状態で、両者のループアンテナを搬送波により電磁結合することにより情報通信が行われる。
【００４１】
また、本例のＩＣカードでは、例えば上記図３に示したＩＣカード２１の場合と同様に、リーダライタから受信した搬送波から抽出した電力を用いて各種の動作を実行するとともに、自己のループアンテナ等に接続されたロードスイッチを制御することにより搬送波を変調してリーダライタへ情報を無線送信する。このように、本例のＩＣカードの構成や動作は上記図３に示したものと同様であるため、本例ではその構成や動作の説明を省略する。
【００４２】
また、本例のリーダライタには例えば図外の情報処理装置がインタフェースを介して接続されており、本例では、この情報処理装置によりリーダライタが制御されて各種の処理動作が行われる。ここで、情報処理装置には、例えばＩＣカードへ無線送信すべき情報をリーダライタへ送信する機能や、リーダライタによりＩＣカードから無線受信された情報を当該リーダライタから受信する機能や、また、このようにしてリーダライタから受信した金融、流通、交通、医療等のデータを処理する機能等が備えられている。
【００４３】
以下では、図１及び図２を用いて本例のリーダライタの構成や動作を説明する。
図１には、本発明に係るリーダライタの構成例を示してあり、このリーダライタには、共振用のコンデンサＣ１が接続されたループアンテナＬ１と、電磁誘導によって回路を結合するインピーダンス変換トランスＴ１と、搬送波を発信する局部発信部１と、搬送波を変調する変調部２と、搬送波を増幅する増幅器ＰＡ１と、電磁誘導によって回路を結合するピックアップトランスＴ２と、搬送波に含まれるＩＣカードからの情報を検出する検出部３とが備えられている。
【００４４】
ループアンテナＬ１は例えば方形等に巻かれたコイルから構成されており、搬送波が当該コイルに高周波電流として流されることにより磁束を発生させる機能や、当該コイルを貫く磁束の変化により誘導起電圧を生じさせる機能を有している。
【００４５】
インピーダンス変換トランスＴ１は、ループアンテナＬ１を構成するコイルの一端に接続された共振用コンデンサＣ１と当該コイルの他端との間に介装された第１の結合用コイルＰ１と、第１の結合コイルＰ１と電磁誘導によって結合する第２の結合用コイルＰ２とから構成されており、第２の結合用コイルＰ２の一端は接地電圧（例えば０Ｖ）に接続されている一方、第２の結合用コイルＰ２の他端は後述する第１の検出用コイルＱ１に接続されている。
【００４６】
局部発信部１は搬送波を発信する機能を有しており、本例では当該搬送波を変調部２へ出力する。
変調部２は搬送波を変調する機能を有しており、本例では局部発信部１から入力された搬送波を送信対象の情報に従って変調し、変調した搬送波を増幅器ＰＡ１へ出力する。なお、上記したように送信対象の情報は例えば外部の情報処理装置から変調部２へ入力され、変調部２では情報処理装置から情報を受信していない場合には局部発信部１から入力された搬送波を変調することなく増幅器ＰＡ１へ出力する。また、搬送波を変調する方式としては、振幅偏移変調（ＡＳＫ）方式や位相偏移変調（ＰＳＫ）方式等といった種々な方式が用いられてよい。
【００４７】
増幅器ＰＡ１は搬送波を増幅する機能を有しており、本例では変調部２から入力された搬送波を増幅して、増幅した搬送波を後述する第１の検出用コイルＱ１へ例えば高周波電流として出力する。これにより、増幅器ＰＡ１から出力された搬送波は第１の検出用コイルＱ１を介して第２の結合用コイルＰ２へ出力される。
なお、図１では、説明の便宜上から、増幅器ＰＡ１の出力インピーダンスを当該増幅器ＰＡ１の出力端に接続された抵抗として示してある。
【００４８】
本例では、上述した局部発信部１や変調部２や増幅器ＰＡ１から送信回路が構成されており、上記のように送信回路は第２の結合用コイルＰ２と第１の結合用コイルＰ１を介してループアンテナＬ１に結合されている。こうした構成により、送信回路では、搬送波をループアンテナＬ１から磁束として送信させ、当該搬送波を変調することによりＩＣカードに対して情報を送信することを行う。
【００４９】
また、本例のリーダライタに備えられたピックアップトランスＴ２及び受信側の回路の構成を説明する。
ピックアップトランスＴ２は、上記した送信回路を構成する増幅器ＰＡ１の出力端と第２の結合用コイルＰ２との間に介装された第１の検出用コイル（１次コイル）Ｑ１と、第１の検出用コイルＱ１と電磁誘導によって結合する第２の検出用コイル（２次コイル）Ｑ２とから構成されており、第２の検出用コイルＱ２の一端は接地電圧（例えば０Ｖ）に接続されている一方、第２の検出用コイルＱ２の他端は後述するマッチングコンデンサＣ２とバッファ４とに並列して接続されている。
【００５０】
こうしたピックアップトランスＴ２では、例えば第１の検出用コイルＱ１に流れる電流の変化に起因して第２の検出用コイルＱ２に誘導起電圧が生じさせられることにより、第１の検出用コイルＱ１に流れる搬送波の変化を第２の検出用コイルＱ２によって電圧として取り出す（ピックアップする）ことができる。
本例では、好ましい態様として、第１の検出用コイルＱ１が１巻きのコイルから構成されている一方、第２の検出用コイルＱ２が１に比べて十分に大きな巻き数（Ｎ巻き）のコイルから構成されており、第２の検出用コイルＱ２側の負荷インピーダンスを大きくすることにより、第２の検出用コイルＱ２により取り出される電圧を大きくしている。
【００５１】
また、このようなコイルの巻き数でピックアップトランスＴ２が構成された場合には、第１の検出用コイルＱ１に比べて第２の検出用コイルＱ２のインピーダンスが非常に大きくなるため、第２の検出用コイルＱ２のインピーダンスが第１の検出用コイルＱ１に及ぼす影響をほぼゼロにすることができる。例えば、第２の検出用コイルＱ２側が開放（ＯＰＥＮ）されているとみなすことができるような場合には、第１の検出用コイルＱ１側のインダクタンスを無視することができる程度に小さくすることができる。
【００５２】
また、本例の構成では、第１の検出用コイルＱ１の巻き数が最小限の巻き数である１巻きに抑えられていて、第１の検出用コイルＱ１のインダクタンスが小さく抑えられているため、第１の検出用コイルＱ１がループアンテナＬ２や増幅器ＰＡ１等に及ぼす影響をほぼゼロにすることができる。
【００５３】
検出部３は、回路を整合する機能を有したマッチングコンデンサＣ２と、電圧値を一時的に格納する機能を有したバッファ４と、電圧波形を検波する機能を有した検波器５と、検波された電圧波形の電圧値を例えば予め設定された閾値と比較する機能を有した比較器６とから構成されている。
マッチングコンデンサＣ２は、上記した第２の検出用コイルＱ２と接地電圧（例えば０Ｖ）との間に設けられており、回路のインピーダンスを整合している。
【００５４】
バッファ４の入力端は上記した第２の検出用コイルＱ２に接続されており、本例では第１の検出用コイルＱ１を常に流れる搬送波の変化により第２の検出用コイルに誘起された電圧値を一時的に格納し、格納した電圧値を検波部５へ出力する。なお、例えばバッファ４の代わりに低雑音増幅器（ＬＮＡ）等が第２の検出用コイルＱ２と検波器５との間に設けられてもよい。
【００５５】
検波器５は、本例ではバッファ４から入力された電圧値から電圧波形を検波し、検波した電圧波形を比較器６へ出力する。
比較器６は、本例では検波器５から入力された電圧波形の電圧値を上記した閾値と比較して、この比較結果に基づいてＩＣカードから送信された情報を再生する。
【００５６】
このような構成により、検出部３では、第１の検出用コイルＱ１に流れる搬送波の電流変化を第２の検出用コイルＱ２を介して電圧として入力して、当該搬送波に含まれるＩＣカードからの情報を検出することにより、当該ＩＣカードから無線送信された情報を受信処理することを行う。また、本例の検出部３では、このようにして受信した情報を外部の情報処理装置へ送信することを行う。
本例では、このような検出部３に備えられたコンデンサＣ２やバッファ４や検波器５や比較器６により、第２の検出用コイルＱ２と第１の検出用コイルＱ１を介してループアンテナＬ１に結合されて搬送波に含まれるＩＣカードから送信された情報を検出する受信回路が構成されている。
【００５７】
ここで、上記したピックアップトランスＴ２を介して検出部３へ入力される電圧値について更に詳しく説明する。
リーダライタでは、例えば通信相手のＩＣカードによりロードスイッチが開閉されて搬送波に負荷変動が施され、これにより当該ＩＣカードから情報が無線送信されると、当該負荷変動に起因してインピーダンス変換トランスＴ１のインピーダンスに変化が生じさせられる。リーダライタでは、こうしたインピーダンスの変化に起因してピックアップトランスＴ２を構成する第１の検出用コイルＱ１に流れる搬送波の電流が変化する。
【００５８】
例えばＩＣカードにより搬送波に負荷変動が生じさせられていない場合におけるリーダライタのインピーダンス変換トランスＴ１を構成する第２の結合用コイルＰ２のインピーダンスを”ＺL”とし、また、増幅器ＰＡ１の出力インピーダンスを”Ｚ０”とし、当該増幅器ＰＡ１の出力インピーダンスがゼロであるとみなした場合に当該増幅器ＰＡ１から出力される搬送波の電圧値を”Ｖ１”とすると、こうした条件下で第１の検出用コイルＱ１を流れる第１の電流値ｉは式４により示される。
【００５９】
【数４】

【００６０】
また、出力インピーダンスがゼロであるとみなした場合に増幅器ＰＡ１から出力される電圧値Ｖ１が一定であるとして、例えば通信相手のＩＣカードにより搬送波に負荷変動が生じさせられたことでリーダライタの第２の結合用コイルＰ２のインピーダンスが”ＺL＋ｘ”に変化したとすると、こうした条件下で第１の検出用コイルＱ１を流れる第２の電流値ｉｘは式５により示される。
【００６１】
【数５】

【００６２】
例えば第１の検出用コイルＱ１を流れる電流値が第１の電流値ｉから第２の電流値ｉｘへ変化した場合には、第２の検出用コイルＱ２では、これらの電流値ｉ、ｉｘの差異ｉｃに応じた電圧値Ｖ２が誘起され、こうした電圧値が検出部３へ入力される。ここで、上記した両電流値ｉ、ｉｘの差異ｉｃを例えば両電流値の差の絶対値により表すと、当該差異ｉｃは式６により示される。なお、この差異ｉｃはＩＣカードの負荷変動によって搬送波に生じさせられた電流変化の成分を示している。
【００６３】
【数６】

【００６４】
上記式４〜式６に示されるように、上記した両電流値ｉ、ｉｘの差異ｉｃは、増幅器ＰＡ１の出力インピーダンスＺ０がゼロの場合に最大となり、このように本例では、増幅器ＰＡ１の出力インピーダンスをほぼゼロにした場合であっても、検出部３によりＩＣカードから送信された情報を検出することができる。
【００６５】
以上のように、本例のリーダライタでは、自己のループアンテナＬ１を用いてＩＣカードへ搬送波を送信して、自己のループアンテナＬ１とＩＣカードに設けられたループアンテナとを搬送波により電磁結合することにより、ＩＣカードとの間で情報を無線通信するに際して、当該情報の通信を効率よく行うことができる。具体的には上述したように、本例のリーダライタでは、例えば送信回路を構成する増幅器ＰＡ１の出力インピーダンスが小さく、インピーダンス変換トランスＴ１とのインピーダンス整合がとられていない場合であっても、搬送波に含まれるＩＣカードから送信された情報を十分な感度で検出することができる。
【００６６】
また、本例のリーダライタでは、ピックアップトランスＴ２を構成する第１の検出用コイルＱ１側に比べて第２の検出用コイルＱ２側のインピーダンスを大きくしているため、例えば増幅器ＰＡ１から出力される電力や自己のループアンテナＬ１に供給される電力に影響を与えることなく、搬送波に含まれるＩＣカードからの情報を十分な感度で検出することができる。
また、本例のリーダライタでは、例えば上記図５に示したような電流検出抵抗が備えられていないため、こうした電流検出抵抗により多大な電力が消費されてしまうといったことも生じない。
【００６７】
次に、図２を用いて、上記図１に示した本例のリーダライタの各処理部を接地する構成例を説明する。
同図に示されるように、本例のリーダライタでは、送信回路を構成する局部発信部１や変調部２や増幅器ＰＡ１に接続された第１の接地線Ｇ１と、受信回路を構成する検波器５や比較器６に接続された第２の接地線Ｇ２とが分離して設けられており、これらの接地線Ｇ１、Ｇ２が並列に接地されている。なお、本例では、これらの接地線Ｇ１、Ｇ２をリーダライタに供給される電源出力での１点で接地している。
【００６８】
このように、本例のリーダライタでは、送信回路に接続された接地線と受信回路に接続された接地線とを分離して、これらの接地線を並列に接地させているため、送信回路から発生したノイズが受信回路に影響を及ぼすことがなく、特に、大きな電流が流れる増幅器ＰＡ１から発生するノイズが受信回路に影響を及ぼしてしまうことを防止することができる。これにより、受信回路では、例えば検波器５の入力や出力に係る信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を大きくすることができ、ＩＣカードからの受信情報に生じるビット誤り率を低減させることができる。
以上のように、本例のリーダライタでは、ＩＣカードとの間で効率よく情報を無線通信することができる。
【００６９】
ここで、上記実施例に示したリーダライタでは、増幅器ＰＡ１と第２の結合用コイルＰ２との間にピックアップトランスＴ２を設けることにより、受信回路を当該ピックアップトランスＴ２を介してループアンテナＬ１に結合させたが、このように受信回路をループアンテナに結合させる手段としては、例えば第１の検出用コイルと第２の検出用コイルとの間での電磁誘導を用いて結合を行う手段であれば、どのような手段が用いられてもよい。
【００７０】
また、上記したピックアップトランスの構成に限られず、リーダライタの他の構成についても、必ずしも上記実施例で示したものに限られることはなく、種々な構成が用いられてもよい。一例として、上記実施例ではリーダライタに接続された外部の情報処理装置が当該リーダライタを制御する機能や各種の情報を処理する機能等を備えた構成を示したが、例えばリーダライタがこうした情報処理装置の制御機能や情報処理機能等と一体化された構成が用いられてもよい。
【００７１】
また、上記実施例では、移動情報通信体の一例としてＩＣカードとリーダライタとの間で情報を無線通信する場合を示したが、本発明のリーダライタとの間で通信を行う移動情報通信体としては、必ずしもＩＣカードに限られず、種々な移動情報通信体が用いられてもよい。また、移動情報通信体の構成としても、リーダライタとの間で両者のループアンテナが搬送波により電磁結合させられて情報を無線通信するものであれば、どのような構成が用いられてもよい。なお、例えば移動情報通信体に電池やバッテリ等を内蔵させた場合には、リーダライタが送信した搬送波から電力を抽出する回路が移動情報通信体に備えられていなくてもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るリーダライタによると、第１のループアンテナを用いてＩＣカード等といった移動情報通信体へ搬送波を送信して、第１のループアンテナと移動情報通信体に設けられた第２のループアンテナとを搬送波により電磁結合することにより、移動情報通信体との間で情報を無線通信するに際して、第１のループアンテナに設けられた第１の結合用コイルと電磁誘導によって結合する第２の結合用コイルを介して送信回路を第１のループアンテナに結合させ、送信回路と第２の結合用コイルとの間に介装された第１の検出用コイルと電磁誘導によって結合する第２の検出用コイルを介して受信回路を第１のループアンテナに結合させるようにしたため、例えば送信回路を構成する増幅器の出力インピーダンスを小さくした場合であっても受信回路により移動情報通信体から送信された情報を受信することができる等といったことから、移動情報通信体との間での情報通信を効率化することができる。
【００７３】
また、本発明に係るリーダライタによると、第１のループアンテナを用いて移動情報通信体へ搬送波を送信して、第１のループアンテナと移動情報通信体に設けられた第２のループアンテナとを搬送波により電磁結合することにより、移動情報通信体との間で情報を無線通信するに際して、送信回路を構成する増幅器に接続された接地線と受信回路に接続された接地線とを分離して、これら接地線を並列に接地させたため、例えば送信回路の増幅器から発生したノイズが受信回路に影響を及ぼしてしまうことを防止することができ、これにより、移動情報通信体との間での情報通信を効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るリーダライタの構成例を示す図である。
【図２】リーダライタの送信回路と受信回路とを接地する構成例を示す図である。
【図３】従来例に係るＩＣカードシステムの構成例を示す図である。
【図４】従来のリーダライタの送信回路と受信回路とを接地する構成を示す図である。
【図５】従来のリーダライタの他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１・・局部発信部、 ２・・変調部、 ３・・検出部、 ４・・バッファ、
５・・検波器、 ６・・比較器、 Ｌ１・・ループアンテナ、
Ｃ１、Ｃ２・・コンデンサ、 Ｐ１、Ｐ２・・結合用コイル、
Ｔ１・・インピーダンス変換トランス、 Ｑ１、Ｑ２・・検出用コイル、
Ｔ２・・ピックアップトランス、 Ｇ１、Ｇ２・・接地線、

Claims (1)

1. 第１のループアンテナを用いて移動情報通信体へ搬送波を送信して、第１のループアンテナと移動情報通信体に設けられた第２のループアンテナとを搬送波により電磁結合することにより、移動情報通信体との間で情報を無線通信するリーダライタにおいて、
   第１のループアンテナに設けられた第１の結合用コイルと、
   第１の結合用コイルと電磁誘導によって結合する第２の結合用コイルと、
   第２の結合用コイルと第１の結合用コイルを介して第１のループアンテナに結合されて搬送波を送信する送信回路と、
   送信回路と第２の結合用コイルとの間に介装された第１の検出用コイルと、
   第１の検出用コイルと電磁誘導によって結合する第２の検出用コイルと、
   第２の検出用コイルと第１の検出用コイルを介して第１のループアンテナに結合されて搬送波に含まれる移動情報通信体から送信された情報を検出する受信回路と、
   を備えたことを特徴とするリーダライタ。

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