JP4100127B2

JP4100127B2 - カードｉｃ用のリーダ／ライタ

Info

Publication number: JP4100127B2
Application number: JP2002307175A
Authority: JP
Inventors: 祐子吉田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: JP2004145450A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波からなる質問信号に対する応答信号に応じて自身のアンテナ間の負荷を変化させることによって読み書き装置の受信回路に現れる信号に振幅変調をかけて通信を行なうＩＣカード又はＩＣチップなどのＩＣモジュールに係り、特に、質問信号を送出するリーダ／ライタ機能とカードＩＣ機能が単一の半導体回路チップ上に一体化されて構成されるＩＣモジュールに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、携帯電話機やＰＨＳ（Personal Handyphone System）などの携帯無線機器に内蔵して用いられる、カードＩＣ機能とリーダ／ライタ機能が一体化されたＩＣモジュールに係り、特に、携帯電話やＰＨＳなどの無線通信機能の受信感度の劣化を引き起こすことのないようにリーダ／ライタ機能を動作させるＩＣモジュールに関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来から、本人確認や認証処理のために暗証番号やパスワードを用いたさまざまな装置が考案され、実用に供されている。例えば、銀行やその他の金融機関において、キャッシュ・カードやクレジット・カードを使用する際には、キャッシュ・ディスペンサやその他の金融端末上で、本人認証の手段として、暗証番号やパスワードの入力を使用者に対して促し、使用者から正しい暗証番号やパスワードが入力されたことを確認してから、入出金動作を行なうようになっている。
【０００４】
１枚のキャッシュ・カード上に配設されている磁気ストライプなどの記憶媒体の中には、その銀行に対してのみ使用可能な記憶領域しか設けられていない。したがって、上述したような暗証番号あるいはパスワードの入力は、この単一の記憶領域へのアクセスに過ぎないので、偽造や盗用に対する保護は充分とは言い難い。
【０００５】
このため、偽造防止などの観点から、キャッシュ・カードやクレジット・カードなどに電気的な接点を持った接触式ＩＣカードや、無線データを介して非接触でデータの読み書きを行なう非接触ＩＣカードが携帯型の認証媒体としてよく使われるようになってきている。非接触方式のＩＣカードの場合、リーダ／ライタからは電磁波からなる質問信号が送出され、ＩＣカード側ではこの搬送波を整流して直流電源を生成して内部回路を駆動させ、質問信号に対する応答信号に応じて自身のアンテナ間の負荷を変化させることによってリーダ／ライタの受信回路に現れる信号に振幅変調をかけて通信を行なう。例えば、キャッシュ・ディスペンサやコンサート会場の出入口、駅の改札口などに設置されたＩＣカード・リーダ／ライタは、利用者がかざしたＩＣカードに非接触でアクセスすることができる。
【０００６】
また、大容量メモリ付きのＩＣカードによれば、複数のアプリケーションを同時に格納しておくことができるので、１枚のＩＣカードを複数の用途に利用することができる。例えば、１枚のＩＣカード上に、電子決済を行なうための電子マネーや、特定のコンサート会場に入場するための電子チケットなど、２以上のアプリケーションを格納しておき、１枚のＩＣカードをさまざまな用途に適用させることができる。
【０００７】
利用者が暗証番号をＩＣカード・リーダ側に入力して、入力された暗証番号をＩＣカード上に格納された暗証番号と照合することで、ＩＣカードとＩＣカード・リーダ／ライタ間で本人確認又は認証処理が行なわれる。そして、本人確認又は認証処理に成功した場合には、例えば、ＩＣカード内に保存されているアプリケーションの利用が可能となる。ここで、ＩＣカードが保持するアプリケーションとしては、例えば、電子マネーや電子チケットなどの価値情報を挙げることができる。（ＩＣカード・アクセス時に使用する暗証番号のことを、特にＰＩＮ（Personal Identification Number）と呼ぶ。）
【０００８】
最近では、実装技術の進歩により、ＩＣカード機能とその読み書き装置を一体化して単一の半導体回路チップとして構成することが可能となってきている。このようなＩＣチップは、電磁波検出によりＩＣカードとして起動し、通常のパワーオン操作により読み書き装置として起動することができる。
【０００９】
さらに、ＩＣカードがカード用リーダ／ライタ（カード読み書き装置）との非接触インターフェースの他に、外部機器と接続するための有線インターフェースを備えることにより、ＩＣカードを携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）やパーソナル・コンピュータなどの情報処理端末に接続しあるいは内蔵して用いることができる（但し、端末に内蔵される多くの場合、ＩＣカードはワンチップ化して構成される。以下では、ＩＣカード及びＩＣチップを総称して単に「ＩＣカード」と呼ぶことにする）。
【００１０】
このような場合、ＩＣカードを利用したさまざまなアプリケーション・サービスを、情報処理端末上で実行することができる。例えば、情報処理端末上のキーボードやディスプレイなどのユーザ・インターフェースを用いてＩＣカードに対するユーザインタラクションを情報処理端末上で行なうことができる。また、ＩＣカードが携帯電話機と接続されていることにより、ＩＣカード内に記憶された内容を電話網経由でやり取りすることもできる。さらに、携帯電話機からインターネット接続して利用したサービスの代金をＩＣカードで支払うことができる。
【００１１】
勿論、ＩＣカード上に電子マネーや電子チケットなどの価値情報を格納している場合には、情報処理端末は、電子決済などの価値情報の処理や、その他のさまざまなサービスを実現することができる。さらに、ＩＣカードとカード読み書き装置間のデータ転送のフェーズに応じた処理や、ＩＣカードの内部状態に応じた処理を提供することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば携帯電話やＰＨＳ（Personal Handyphone System）などのような携帯無線機器にＩＣカード用のリーダ／ライタ機能を装備して（あるいはカードＩＣ機能とリーダ／ライタ機能が一体化されたＩＣモジュールを内蔵して）、その携帯無線機器自体の無線通信機能を利用して、別のＩＣカードに対して価値情報の課金処理サービスを行なうという利用形態が考えられる。
【００１３】
ところが、リーダ／ライタが放出する不要な輻射により携帯無線機器が基地局と通信するためのアンテナが干渉を受けるという問題がある（図１を参照のこと）。携帯電話やＰＨＳは小信号でも受信可能となるように比較的高感度となるように設計されているため、リーダ／ライタから放出される微小の高調波でも受信感度の劣化を引き起こしてしまう。
【００１４】
このような相互干渉を解決するためには、携帯無線機器のアンテナと、これに組み込まれるリーダ／ライタのアンテナを、影響がないくらいに離間して配置しなければならない。
【００１５】
しかしながら、携帯機器は一般に小型に構成されているため、携帯無線機器が基地局と通信を行なうためのアンテナと、機器に組み込まれたリーダ／ライタのアンテナは近接して実装されることになる。
【００１６】
また、機器に組み込まれたリーダ／ライタから放出される高調波を電波法に従ったレベルにまで減衰させたとしても、携帯無線機器は高感度に設計されているために、微小な高調波でも感度抑圧を引き起こしてしまう。
【００１７】
非接触ＩＣカードでは、通常、１３．５６ＭＨｚ帯を使用するが、これは言い換えれば１３．５６ＭＨｚの整数倍の雑音源になることを意味する。一方、携帯電話機で８００ＭＨｚ帯を使用しているとすると、１３．５６ＭＨｚの６０〜６６倍の高調波が携帯電話機と基地局間の通信を干渉することになる。
【００１８】
本発明は上述したような技術的課題を鑑みたものであり、その主な目的は、携帯電話機やＰＨＳ（Personal Handyphone System）などの携帯無線機器に内蔵して用いられる、カードＩＣ機能とリーダ／ライタ機能が一体化された優れたＩＣモジュールを提供することにある。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、携帯電話やＰＨＳなどの無線通信機能の受信感度の劣化を引き起こすことのないようにリーダ／ライタ機能を動作させることができる、優れたＩＣモジュールを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、特定の周波数帯を利用して外部の無線機器と通信を行なう携帯無線機器に組み込んで使用されるカードＩＣ用のリーダ／ライタであって、
電波法で定められたレベルに不要輻射を抑えるためのローパス・フィルタに加え、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタをリーダ／ライタ送信用端子とリーダ／ライタ送信用アンテナの間に直列的に挿入する、
ことを特徴とするカードＩＣ用のリーダ／ライタである。
【００２１】
したがって、ローパス・フィルタをアンテナに直列接続することによって、電波法で定められたレベルに不要輻射を抑制することができる。さらに、特定周波数を遮るフィルタを直列接続することによって、特定周波数の高調波に限定して減衰することができる。
【００２２】
ここで、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタは、コイルとコンデンサを並列的に接続して構成することができる。そして、コイルのリアクタンスＬ及びコンデンサの静電容量Ｃは、下式に従って特定の周波数ｆを減衰するような値に設定すればよい。
【００２３】
【数２】

【００２４】
本発明によれば、リーダ／ライタの基本波を減衰させることなく、リーダ／ライタから放出される高調波のうち、携帯無線機器に影響を及ぼす周波数帯だけを減衰させることができる。したがって、携帯無線機器のアンテナとリーダ／ライタのアンテナが近接に実装されていても、リーダ／ライタの通信性能を低下させることなく携帯無線機器の受信感度の劣化を防ぐことができ、相互通信が可能となる。
【００２５】
また、本発明によれば、コイルＬとコンデンサＣの並列回路からなるフィルタをリーダ／ライタ用送信アンテナに直列接続することにより、携帯無線機器に影響を及ぼす特定周波数の高調波を除去することができる。この場合、コイルノインダクタンスＬとコンデンサの静電容量Ｃという定数を変えるだけで、減衰させるべき周波数の調整を行なうことができるので、周辺回路の変更なしに、さまざまな携帯無線機器に対応することができる。また、安価のチップＬＣだけでフィルタを構成することができるので、小型化、低コスト化を実現することができる。
【００２６】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００２８】
本実施形態では、携帯電話やＰＨＳなどの携帯無線機器に非接触ＩＣカード用のリーダ／ライタ機能を搭載し、その携帯無線機器が基地局と通信している状態で内部のリーダ／ライタは機器外部の非接触ＩＣカードと通信を行なうものとする。例えば、携帯無線機器自体の無線通信機能を利用して、別のＩＣカードに対して価値情報の課金処理サービスを行なう。
【００２９】
携帯機器は一般に小型に構成されているため、携帯無線機器が基地局と通信を行なうためのアンテナと、機器に組み込まれたリーダ／ライタのアンテナは近接して実装されることになる。このため、機器に組み込まれたリーダ／ライタから放出される高調波を電波法に従ったレベルにまで減衰させたとしても、携帯無線機器は高感度に設計されているために、微小な高調波でも感度抑圧を引き起こしてしまう。
【００３０】
非接触ＩＣカードでは、通常、１３．５６ＭＨｚ帯を使用するが、これは言い換えれば１３．５６ＭＨｚの整数倍の雑音源になることを意味する。一方、携帯電話機で８００ＭＨｚ帯を使用しているとすると、１３．５６ＭＨｚの６０〜６６倍の高調波が携帯電話機と基地局間の通信を干渉することになる。
【００３１】
そこで、本実施形態では、リーダ／ライタの送信用アンテナに、電波法で定められたレベルに不要輻射を抑えるためのローパス・フィルタに加え、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタを直列的に挿入することにした。
【００３２】
図２には、本実施形態に係るリーダ／ライタ機能部の構成を模式的に示している。このリーダ／ライタは、携帯電話やＰＨＳなどの携帯無線機器に搭載して用いられる。
【００３３】
リーダ／ライタ機能部自体は、例えばＭＯＳプロセスを利用してＩＣチップとして構成される。そして、リーダ／ライタ送信回路１１の各出力端子１１Ａ及び１１Ｂには、電波法で定められたレベルに不要輻射を抑えるためのローパス・フィルタ１２Ａ及び１２Ｂと、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタ１３Ａ及び１３Ｂが直列接続され、これらフィルタを介してリーダ／ライタ送信用のコイル・アンテナ１４が接続されている。また、リーダ／ライタ送信用アンテナ１４には、同調用コンデンサ１５が並列接続されている。
【００３４】
ここで、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタ１３は、図示の通り、コイルＬとコンデンサＣの並列回路で構成される。そして、コイルのリアクタンスＬとコンデンサの静電容量Ｃという定数を変えることにより、特定の周波数帯に含まれるリーダ／ライタ１１の高調波のみを減衰させることができる。
【００３５】
減衰させるべき周波数とリアクタンスＬ及び静電容量Ｃの関係を以下に示す。
【００３６】
【数３】

【００３７】
例えば、リーダ／ライタ機能を搭載する携帯電話機が８００ＭＨｚ帯を使用して基地局と通信を行なっている場合には、８５０ＭＨｚあたりを中心に高調波を減衰させる必要がある。この場合、Ｌ＝１８［ｎＨ］、Ｃ＝２［ｐＦ］に設定すればよい。
【００３８】
あるいは、リーダ／ライタ機能を搭載するＰＨＳが１．９ＧＨｚ帯を使用して基地局と通信を行なっている場合には、１．９５ＧＨｚあたりを中心に高調波を減衰させる必要がある。この場合、Ｌ＝３．３［ｎＨ］、Ｃ＝２［ｐＦ］に設定すればよい。
【００３９】
図３には、ローパス・フィルタ１２と特定周波数を遮るフィルタ１３の総合特性を示している。同図からも判るように、ローパス・フィルタ１２をアンテナ１４に直列接続することによって、電波法で定められたレベルに不要輻射を抑制することができる。さらに、特定周波数を遮るフィルタ１３を直列接続することによって、特定周波数の高調波に限定して減衰することができる。
【００４０】
同調用コンデンサ１５は、リーダ／ライタ送信用アンテナ１４の共振周波数を決定する作用を持つ。このような場合、リーダ／ライタ側で共振器を構成することでリーダ／ライタ送信用アンテナ１４で効率よく磁界を受信させることができる。
【００４１】
なお、コイルＬとコンデンサＣを直列に接続したフィルタをＧＮＤに対して挿入することでも、同等の特性を得ることができるが、ＧＮＤに対してコンデンサを挿入することによって、同調用のコンデンサの再調整が必要になる。また、アンテナのインダクタンス成分が大きい場合は、同調が合わせられなくなってしまう。よって、上述したようなコイルＬとコンデンサＣの並列回路で構成されるフィルタを使用することが好ましいと思料される。
【００４２】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、携帯電話機やＰＨＳ（Personal Handyphone System）などの携帯無線機器に内蔵して用いられる、カードＩＣ機能とリーダ／ライタ機能が一体化された優れたＩＣモジュールを提供することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、携帯電話やＰＨＳなどの無線通信機能の受信感度の劣化を引き起こすことのないようにリーダ／ライタ機能を動作させることができる、優れたＩＣモジュールを提供することができる。
【００４５】
本発明によれば、リーダ／ライタの基本波を減衰させることなく、リーダ／ライタから放出される高調波のうち、携帯無線機器に影響を及ぼす周波数帯だけを減衰させることができる。したがって、携帯無線機器のアンテナとリーダ／ライタのアンテナが近接に実装されていても、リーダ／ライタの通信性能を低下させることなく携帯無線機器の受信感度の劣化を防ぐことができ、相互通信が可能となる。
【００４６】
本発明によれば、コイルＬとコンデンサＣの並列回路からなるフィルタをリーダ／ライタ用送信アンテナに直列接続することにより、携帯無線機器に影響を及ぼす特定周波数の高調波を除去することができる。この場合、ＬとＣという定数を変えるだけで、減衰させるべき周波数の調整を行なうことができるので、周辺回路の変更なしに、さまざまな携帯無線機器に対応することができる。また、安価のチップＬＣだけでフィルタを構成することができるので、小型化、低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リーダ／ライタが放出する不要な輻射により携帯無線機器が基地局と通信するためのアンテナが干渉を受ける様子を示した図である。
【図２】本実施形態に係るリーダ／ライタ機能部の構成を模式的に示した図である。
【図３】ローパス・フィルタ１２と特定周波数を遮るフィルタ１３の総合特性を示した図である。
【符号の説明】
１１…リーダ／ライタ送信回路
１２…ローパス・フィルタ
１３…特定周波数の高調波を遮るためのフィルタ
１４…リーダ／ライタ送信用アンテナ
１５…同調用コンデンサ

Claims

特定の周波数帯を利用して外部の無線機器と通信を行なう携帯無線機器に組み込んで使用されるカードＩＣ用のリーダ／ライタであって、
電波法で定められたレベルに不要輻射を抑えるためのローパス・フィルタに加え、特定周波数の高調波を遮るためのフィルタをリーダ／ライタ送信用端子とリーダ／ライタ送信用アンテナの間に直列的に挿入する、
ことを特徴とするカードＩＣ用のリーダ／ライタ。
前記の特定周波数の高調波を遮るためのフィルタは、コイルとコンデンサを並列的に接続して構成され、下式に従って特定の周波数ｆを減衰するようにコイルのリアクタンスＬ及びコンデンサの静電容量Ｃを決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカードＩＣ用のリーダ／ライタ。
前記リーダ／ライタ送信用アンテナに同調用コンデンサを並列接続する、
ことを特徴とする請求項１に記載のカードＩＣ用のリーダ／ライタ。