JP4345570B2 - 携帯電話機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば非接触ＩＣカードなどの通信機能を有する装置に用いられる保護回路と、保護回路を備える通信装置ならびに情報通信端末に関するものである。

非接触ＩＣカードは、その情報の読み取りや書き込みを行う装置（以降、リーダライタと表記する）との間で無線通信により簡単に情報のやり取りを行うことが可能であるとともに、磁気カードに比べて記憶容量が大きく、また、格納した情報の不正な読み出しや改竄に対する耐性が高いなど、数々の優れた特徴を有している。そのため、近年では、例えば金融機関のクレジットカードや、電子マネーの格納用カード、交通機関の定期券などの用途で、広く一般に利用されている。

一方、携帯電話機に代表されるような、個人が持ち歩いて使用できる情報通信端末の普及率が非常に高くなっている。そのため、上述した非接触ＩＣカードやリーダライタの機能を情報通信端末に内蔵させて利用することへの要望が強くなっている。
非接触ＩＣカードの機能を内蔵した携帯電話機に関する従来技術としては、例えば下記の特許文献１がある。
特開２００３−３６４２７号公報

ところで、非接触ＩＣカード機能とリーダライタ機能の両方を携帯電話機に搭載した場合、サイズやレイアウト上の制約から、両者のアンテナを近接して配置する必要が生じる。そのため、携帯電話機が非接触ＩＣカードとして機能しているときに、外部のリーダライタから送出される信号が携帯電話機のリーダライタ用の送信回路に入力されてしまうという現象が起こる。

図１２は、携帯電話機に搭載されるリーダライタ用の送信回路に外部のリーダライタからの信号が入力される現象を説明するための図である。

回路ブロック１は、携帯電話機において非接触ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を実現するためのブロックであり、非接触ＩＣカード用の送受信回路２と、リーダライタ用の送信回路３と、リーダライタ用の受信回路４とを有する。非接触ＩＣカード用の送受信回路２は、アンテナ５において外部のリーダライタ７と無線通信を行い、リーダライタ用の送信回路３および受信回路４は、アンテナ６において外部の非接触ＩＣカードと無線通信を行う。

図１２に示すように、非接触ＩＣカードとして用いるために携帯電話機を外部のリーダライタ７に近づけると、リーダライタ７より送出される信号は、アンテナ５において受信されて非接触ＩＣカード用の送受信回路２に入力されるとともに、アンテナ６において受信されてリーダライタ用の送信回路３および受信回路４にも入力される。

送信回路３の送信出力は、未使用のときに高インピーダンス状態に設定されるため、図１２に示すように送信回路３と受信回路４とでアンテナ６を共用する構成でも、受信回路４の受信動作にあまり影響を与えない。また、外部の非接触ＩＣカードから送出される電波は微弱であるため、その受信信号が送信回路３の送信出力に与える影響は小さい。

しかしながら、外部のリーダライタ７より送出される信号は、非接触ＩＣカードに動作用の電力を供給するために大きな電力を有しているため、これがアンテナ６で受信されて送信回路３の送信出力に入力されると、本来はリーダライタとして信号の入出力を行う端子に過大な電圧が入力されることになり、送信回路３や受信回路４の性能を劣化させる原因になる。よって、過大な電圧に対する対策が必須となるが、特に送信回路３がＣＭＯＳで実現されている場合は以下の理由により深刻な問題を引き起こす可能性がある。

一般にＣＭＯＳ構造の半導体集積回路（以降、ＣＭＯＳ回路と表記する）の信号出力端子と電源線，グランド線との間には寄生的なダイオードが存在する。この寄生ダイオードに大きな電流が流れたり、流れる電流が急激に増大したりすると、ＣＭＯＳ回路に特有なラッチアップ現象を起こすことが知られている。ラッチアップ現象は、ｐ型およびｎ型のＭＯＳトランジスタを直列に接続した構造を有するＣＭＯＳ回路において、電源線とグランド線との間に存在する寄生的なサイリスタがオン状態になる現象であり、消費電力の増大や回路の性能低下といった問題を招く。

図１３は、一般的なロジック回路の入出力端子に挿入されるラッチアップ防止用回路の例を示す図である。
図１３において‘Ｌ’は、ロジック回路の入力または出力に接続される配線を示し、‘Ｇ’はロジック回路のグランド線を示す。

図１３（Ａ）に示す回路では、配線Ｌとグランド線Ｇとの間にツェナダイオードＺＤａが接続される。
配線Ｌに所定レベルを超える正の電圧が印加された場合、ツェナダイオードＺＤａがブレークダウンを起こし、逆方向電流が急増して、ロジック回路の入出力端子に対する過大な正の電圧の印加が防止される。また、配線Ｌにグランド電圧を下回る負の電圧が印加された場合、ツェナダイオードＺＤａが順方向に導通して、過大な入力電圧を抑圧することが可能である。

図１３（Ｂ）に示す回路では、配線Ｌと電源線Ｖｄｄとの間にダイオードＤａが接続され、配線Ｌとグランド線Ｇとの間にダイオードＤｂが接続される。
配線Ｌに電源電圧を越える正の電圧が印加された場合、ダイオードＤａが導通し、配線Ｌにグランド電圧を下回る負の電圧が印加された場合、ダイオードＤｂが導通する。何れの場合も、過大な入力電圧を抑圧することが可能である。

図１３（Ｃ）に示す回路では、配線Ｌとグランド線Ｇとの間に抵抗ＲａとダイオードＤｃ−１，…，Ｄｃ−ｎ（ｎは２以上の整数を示す）が直列に接続される。
配線Ｌに所定レベルを超える正の電圧が印加された場合、ダイオードＤｃ−１，…，Ｄｃ−ｎが順方向に導通して、ロジック回路の入出力端子に対する過大な正の電圧の印加が防止される。

このような従来のラッチアップ防止用回路をリーダライタ送信回路３の送信出力の保護回路として用いた場合、入力電圧の振幅が急激に増大することに対する抑圧効果が全く得られないために、ラッチアップ現象が発生する可能性がある。
さらに、それぞれ、以下の問題もある。

一般にツェナダイオードは、通常のｐｎ接合ダイオードに比べて静電容量が大きい。そのため、図１３（Ａ）に示す回路では、ツェナダイオードＺＤａの静電容量がアンテナ６におけるインダクタンス成分とキャパシタンス成分との共振周波数に影響を与えてしまい、送受信の性能を劣化させるという問題がある。

図１３（Ｂ）に示す回路では、図１３（Ａ）に示す回路のような静電容量の影響は小さい。しかしながら、ダイオードＤａ，ＤｂはＣＭＯＳ回路の寄生ダイオードと並列に接続されるため、ダイオードＤａ，Ｄｂの順方向電圧が十分に小さくない場合、寄生ダイオードに電流が流れてしまい、ラッチアップ現象を起こすことがある。特に、リーダライタ送信回路３の送信出力のトランジスタは大電流を出力できるように大きなサイズで形成されているため、寄生ダイオードの順方向電圧が小さい。ダイオードＤａ，Ｄｂは、この寄生ダイオードより更に順方向電圧の小さいものを用いる必要があるが、こうした条件を満たすダイオードの種類は少なく、該当するものはパッケージサイズの大きいものになってしまう。そのため、ダイオードの端子間の静電容量が大きくなって、図１３（Ａ）に示す回路と同様な通信性能の劣化の問題が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信性能を劣化させることなく、アンテナに発生する電圧から、該アンテナにおいて電波の送信および／または受信を行う回路を効果的に保護することができる保護回路と、そのような保護回路を備える通信装置および情報通信端末を提供することにある。

本発明の第１の発明は、第１のアンテナと、上記第１のアンテナに接続される非接触ＩＣカード送受信回路と、第２のアンテナと、上記第２のアンテナと保護回路を介してそれぞれ接続されるリーダライタ送信回路及びリーダライタ受信回路と、制御部とを有する携帯電話機であって、上記第１のアンテナから電波を受信すると、上記制御部は、上記リーダライタ送信回路及び上記リーダライタ受信回路の処理を停止させると共に、上記保護回路が、上記第２のアンテナに発生する電圧から、上記リーダライタ送信回路及び上記リーダライタ受信回路へ入力される電圧を整流する整流回路と、上記整流回路の出力に接続され該整流回路の出力電圧を徐々に充電するキャパシタと、によって上記リーダライタ送信回路及び上記リーダライタ受信回路を保護する。

上記本発明によれば、上記第２のアンテナから上記回路へ入力される電圧が上記整流回路において整流されて、上記キャパシタに供給される。
そのため、上記キャパシタに電荷が充電されていない状態で上記第２のアンテナに電波が受信されると、上記第２のアンテナに発生する電圧によって上記キャパシタが充電されるため、上記回路に入力される電圧の変化が緩やかになる。また、上記整流回路によって、上記キャパシタに充電された電荷の逆流が防止されるため、上記第２のアンテナにおいて通常の通信が行われる場合、主に通信の初期において上記キャパシタの充電が行われた後は、上記整流回路から上記キャパシタへ流れる充電電流が原理的に零になる。これにより、上記キャパシタの静電容量に起因する通信性能の劣化が抑えられる

また、上記本発明は、上記整流回路の出力電圧を所定の範囲に制限する電圧制限回路を有しても良い。
これにより、上記整流回路の出力電圧が上記電圧制限回路において所定の範囲に制限されるため、上記回路に対する過大な電圧の印加が防止される。

上記電圧制限回路は、所定のレベルを超えた電圧が印加されたときに導通する１つまたは複数の直列接続された定電圧素子を含んでも良い。例えば、上記整流回路の出力に接続された、上記定電圧素子と抵抗との直列回路を含んでも良い。

また、上記本発明は、上記キャパシタの電荷を放電させるリークパスを有しても良い。これにより、例えば通信の初期において蓄積された上記キャパシタの電荷が上記リークパスによって放電される。このリークパスは、上記電圧制限回路によって実現させても良い。

更に、上記整流回路は、上記アンテナから上記回路へ入力される電圧を全波整流しても良い。
あるいは、上記整流回路は、上記アンテナから上記回路へ入力される電圧から第１の極性の電圧を半波整流する第１の半波整流回路と、上記アンテナから上記回路へ入力される電圧から上記第１の極性に対して反対の極性である第２の極性の電圧を半波整流する第２の半波整流回路とを含み、上記キャパシタは、上記第１の半波整流回路の出力に接続される第１のキャパシタと、上記第２の半波整流回路の出力に接続される第２のキャパシタとを含み、上記電圧制限回路は、上記第１の半波整流回路の出力電圧を所定のレベルに制限する第１の電圧制限回路と、上記第２の半波整流回路の出力電圧を所定のレベルに制限する第２の電圧制限回路とを含んでも良い。

本発明によれば、通信性能を劣化させることなく、アンテナに発生する電圧から、該アンテナにおいて電波の送信および／または受信を行う回路を効果的に保護することができる。これにより、信頼性の高い通信装置および情報通信端末を提供することができる。

以下、非接触ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を備えた携帯電話機に本発明を適用した場合の３つの実施形態について述べる。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る携帯電話機１０に搭載された非接触ＩＣカードにデータを読み書きするシステムの一例を図解した図である。
図１に示すシステムは、携帯電話機１０と、外部リーダライタ２０と、通信網３０と、サーバ４０とを有する。

携帯電話機１０に搭載される非接触ＩＣカードには、例えば電車の前払い運賃や定期乗車券、クレジットカード、電子マネー、商品の購入ポイントなどの情報が格納されている。
携帯電話機１０の非接触ＩＣカードは、外部リーダライタ２０からの電波を検出すると、外部リーダライタ２０との間で無線通信を行ってコネクションを確立させ、次いで、外部リーダライタ２０および通信網３０を経由してサーバ４０に接続し、必要な認証処理を行う。非接触ＩＣカードとサーバ４０との間で相互の認証に成功すると、非接触ＩＣカードに格納される情報をサーバ４０に読み出す処理や、携帯電話機１０の非接触ＩＣカードに格納される情報をサーバ４０の指示に従って書き換える処理が行われる。例えば商店の精算カウンタに本システムが用いられる場合、非接触ＩＣカードから電子マネーの残高を読み出して、購入した商品の金額を差し引いた残高に書き換える処理などを行う。

図２は、本発明の実施形態に係る携帯電話機１０に搭載されたリーダライタを用いて、携帯電話機１０の外部の非接触ＩＣカードに対する情報の読み取りや書き込みを行うシステムの一例を図解した図である。
図２に示すシステムは、携帯電話機１０と、外部の非接触ＩＣカード５０と、基地局６０と、通信網７０と、サーバ８０とを有する。

携帯電話機１０のリーダライタは、外部の非接触ＩＣカード５０からの応答を受信すると、この非接触ＩＣカード５０との間で無線通信を行って、コネクションを確立させる。非接触ＩＣカード５０とのコネクションが確立すると、携帯電話機１０は、携帯電話網の基地局６０から通信網７０を経由してサーバ８０に接続し、非接触ＩＣカード５０とサーバ８０との通信を中継する。両者の相互認証が成功すると、携帯電話機１０のリーダライタは、サーバ８０からの指示に従って、非接触ＩＣカード５０に格納される情報を読み出す処理や、非接触ＩＣカード５０に新たな情報を書き込む処理を行う。

図３は、携帯電話機１０において非接触ＩＣカード機能およびリーダライタ機能に関連する処理を行う処理ブロックの構成の一例を示す図である。
図３に示す処理ブロックは、ＩＣカード／リーダライタ部１００と、アンテナ２０１および２０２と、保護回路３００とを有する。

アンテナ２０１は、非接触ＩＣカードとして機能する場合に外部のリーダライタと通信を行うためのアンテナであり、ＩＣカード／リーダライタ部１００の端子Ｔ１およびＴ２を介して後述する非接触ＩＣカード送受信回路１０１に接続される。

アンテナ２０２は、リーダライタとして機能する場合に外部の非接触ＩＣカードと通信を行うためのアンテナであり、ＩＣカード／リーダライタ部１００の端子Ｔ３およびＴ４を介して後述するリーダライタ送信回路１０２に接続されるとともに、端子Ｔ５およびＴ６を介して後述するリーダライタ受信回路１０３に接続される

ＩＣカード／リーダライタ部１００は、非接触ＩＣカードおよびリーダライタとして機能する場合に必要な情報の格納や、情報の暗号化、復号化、送受信信号の生成、通信手順の制御などの処理を行う回路であり、例えば１チップのＣＭＯＳ型の半導体集積回路として構成される。

図４は、ＩＣカード／リーダライタ部１００の構成の一例を示す図である。
図４の例示するＩＣカード／リーダライタ部１００は、非接触ＩＣカード送受信回路１０１と、リーダライタ送信回路１０２と、リーダライタ受信回路１０３と、信号処理部１０４と、制御部１０５と、暗号処理部１０６と、誤り検出・訂正処理部１０７と、ＲＡＭ１０８と、ＲＯＭ１０９と、ＥＥＰＲＯＭ１１０と、キャリア信号生成部１１１と、インターフェース部１１２とを有する。
非接触ＩＣカード送受信回路１０１は、本発明の第１の通信回路の一実施形態である。
リーダライタ送信回路１０２およびリーダライタ受信回路１０３は、本発明の第２の通信回路の一実施形態である。

非接触ＩＣカード送受信回路１０１は、アンテナ２０１で受信される外部のリーダライタからの受信信号に所定の復調処理を行って、信号処理部１０４に出力する。また、信号処理部１０４から供給される信号に所定の変調処理を行って、アンテナ２０１より外部のリーダライタに送信する。
更に、非接触ＩＣカード送受信回路１０１は、通常の非接触ＩＣカードと同様に、外部のリーダライタからの受信信号を整流して、回路の動作に必要な電源電圧を発生する。

リーダライタ送信回路１０２は、信号処理部１０４から供給される信号に所定の変調処理を行って、外部の非接触ＩＣカードに送信する信号を生成する。

図５は、リーダライタ送信回路１０２の構成の一例を示す図である。
図５に例示するリーダライタ送信回路１０２は、インバータ回路ＩＶ１，…，ＩＶ５を有する。

インバータ回路ＩＶ５は、キャリア信号生成部１１１から出力されるキャリア信号を論理反転してインバータ回路ＩＶ１およびＩＶ３に入力する。
インバータ回路ＩＶ１およびＩＶ３は、インバータ回路ＩＶ５から入力したキャリア信号を論理反転して端子Ｔ３に出力する。
インバータ回路ＩＶ２およびＩＶ４は、キャリア信号生成部１１１から入力したキャリア信号を論理反転して端子Ｔ４に出力する。
なお、インバータ回路ＩＶ３およびＩＶ４は、信号処理部１０４から入力した送信用データの値に応じて、通常の論理反転動作を行うか、または出力を高インピーダンス状態に設定する。

図５に例示するリーダライタ送信回路１０２によると、端子Ｔ３からキャリア信号生成部１１１のキャリア信号と同相の信号が出力され、端子Ｔ４にはその逆相の信号が出力される。
そのため、アンテナ２０２には、キャリア信号の周波数で電流の向きが変化する交流信号が供給される。また、その交流信号の振幅は、信号処理部１０４から出力される送信用データの値に応じて変調される。

なお、図５には特に示していないが、インバータ回路ＩＶ１およびＩＶ２についても、信号処理部１０４から供給される制御信号に応じて、通常の論理反転動作を行うか、または出力を高インピーダンス状態に設定することが可能である。リーダライタ送信回路１０２を停止させる期間において、信号処理部１０４は、インバータ回路ＩＶ１，…，ＩＶ４の出力が高インピーダンス状態になるように、これらのインバータ回路に供給する制御信号を設定する。

リーダライタ受信回路１０３は、外部の非接触ＩＣカードからの受信信号に所定の復調処理を行って、信号処理部１０４に出力する。例えば図５に示すような回路によって振幅変調された信号を受信する場合は、受信信号に対してＡＭ検波を行い、ベースバンド信号を復調する。

信号処理部１０４は、非接触ＩＣカード送受信回路１０１、リーダライタ送信回路１０２、リーダライタ受信回路１０３に供給する送信用の信号を生成するために、送信元のデータに対して符号化等の処理を行う。また、これらの回路において受信された信号に復号化等の処理を施して、送信元の信号を再生する。

制御部１０５は、ＩＣカード／リーダライタ部１００の全体的な処理を制御するためのユニットである。信号処理部１０４における送受信信号の生成や、ＥＥＰＲＯＭ１１０に対する情報の書き込みおよび読み出し、暗号処理部１０６における情報の暗号化および復号化、誤り検出・訂正処理部１０７における誤り検出・訂正処理、インターフェース部１１２における携帯電話機１０の図示しない主制御部との通信などが適切に行われるように、内部バスＢＳを介してこれらの処理部にアクセスし、種々の制御を行う。
制御部１０５は、例えばＲＯＭ１０９に格納されるプログラムに従って処理を実行するコンピュータを有する。

暗号処理部１０６は、例えばＤＥＳ（data encryption standard）などの暗号方式に従って、ＥＥＰＲＯＭに格納する情報の暗号化や復号化を行う。

誤り検出・訂正処理部１０７は、例えばＣＲＣ（cyclic redundancy check）などによって非接触ＩＣカード送受信回路１０１やリーダライタ受信回路１０３における受信信号の誤りを検出したり、訂正したりする処理を行う。

ＲＡＭ１０８は、制御部１０５の処理の過程において一時的に保持が必要なデータを記憶する。

ＲＯＭ１０９は、制御部１０５のコンピュータプログラムや、その処理の過程で用いられる定数データなどを記憶する。

ＥＥＰＲＯＭ１１０は、非接触ＩＣカードとして機能する際の種々の情報（例えば前払い運賃や電子マネーなどの情報）を記憶する。ＥＥＰＲＯＭ１１０は、電源のオンオフに関わらず記憶情報を保持する。

キャリア信号生成部１１１は、端子Ｔ７−Ｔ８に入力される水晶発振器などからの基準信号に基づいて、所定周波数のキャリア信号を生成する。リーダライタ送信回路１０２、信号処理部１０４、制御部１０５、暗号処理部１０６、誤り検出・訂正処理部１０７、インターフェース部１１２は、このキャリア信号に同期してそれぞれの処理を行う。

インターフェース部１１２は、例えばＵＡＲＴ（universal asynchronous receiver transmitter）などの通信規格に従って、携帯電話機１０の内部の図示しない主制御部と通信を行い、制御部１０５に対する主制御部からの命令や主制御部に対する制御部１０５からの応答を伝送する。
以上が、ＩＣカード／リーダライタ部１００の説明である。

図３の説明に戻る。
保護回路３００は、外部のリーダライタから送出される電波を受信した場合などにおいてアンテナ２０２に発生する電圧から、リーダライタ送信回路１０２およびリーダライタ受信回路１０３を保護する。特に、リーダライタ送信回路１０２におけるラッチアップの発生を抑える。

図６は、保護回路３００の構成の一例を示す図である。
図６に例示する保護回路３００は、整流回路３０１と、キャパシタＣ１と、電圧制限回路３０２とを有する。
整流回路３０１は、本発明の整流回路の一実施形態である。
キャパシタＣ１は、本発明のキャパシタの一実施形態である。
電圧制限回路３０２は、本発明の電圧制限回路の一実施形態である。

整流回路３０１は、アンテナ２０２からリーダライタ送信回路１０２およびリーダライタ受信回路１０３に入力される電圧を整流する。図６の例では、アンテナ２０２の一方端と端子Ｔ３，Ｔ５とを接続する配線Ｌ１と、アンテナ２０２の他方端と端子Ｔ４，Ｔ６とを接続する配線Ｌ２との間の電圧を整流する。

キャパシタＣ１は、整流回路３０１の出力に接続される。したがって、キャパシタＣ１には、配線Ｌ１−Ｌ２間の電圧を整流回路３０１において整流した電圧が印加される。

電圧制限回路３０２は、整流回路３０１の出力電圧を所定の範囲に制限する。例えば、リーダライタ送信回路１０２やリーダライタ受信回路１０３がＣＭＯＳ回路で構成されている場合、配線Ｌ１−Ｌ２間の電圧がＣＭＯＳ回路の寄生トランジスタをオンさせる電圧を越えないように制限する。

以上の構成を有する本実施形態に係る携帯電話機１０について、保護回路３００の動作を中心に説明する。

外部のリーダライタからの電波を受信すると、制御部１０５は、信号処理部１０４において、非接触ＩＣカード送受信回路１０１の受信信号を処理させるとともに、リーダライタ送信回路１０２およびリーダライタ受信回路１０３の送受信信号の処理を停止させる。このとき、リーダライタ送信回路１０２におけるインバータ回路ＩＶ１，…，ＩＶ４の出力は高インピーダンス状態に設定される。

外部のリーダライタより送出される信号がアンテナ２０１において受信されると、その受信信号が非接触ＩＣカード送受信回路１０１において復調され、信号処理部１０４において復号化等の処理を施される。制御部１０５は、信号処理部１０４において処理された外部リーダライタからの信号に基づいて、所定の通信手順に従った応答を外部リーダライタに返すように、信号処理部１０４を制御する。

一方、外部リーダライタより送出される信号はアンテナ２０２にも受信され、配線Ｌ１−Ｌ２間に電圧が発生する。このとき、キャパシタＣ１に電荷が充電されていないものとすると、配線Ｌ１−Ｌ２間に生じた交流電圧は、整流回路３０１において整流されて、キャパシタＣ１を充電する。この充電によってキャパシタＣ１の電圧が徐々に上昇すると、これに応じて、配線Ｌ１−Ｌ２間の交流電圧の振幅も徐々に上昇する。キャパシタＣ１の電圧が電圧制限回路３０２による制限範囲を越えると、電圧制限回路３０２が例えば導通状態になって、電圧の上昇が抑制される。

以上説明したように、本実施形態によれば、アンテナ２０２からリーダライタ送信回路１０２およびリーダライタ受信回路１０３へ入力される交流電圧が整流回路３０１において整流されて、キャパシタＣ１に供給される。
そのため、キャパシタＣ１に電荷が充電されていない状態で、アンテナ２０２に外部リーダライタからの電波が受信されると、アンテナ２０２に発生する交流電圧は、整流回路３０１において整流されてキャパシタＣ１に印加される。キャパシタＣ１は、この整流電圧によって充電されて、徐々に電圧が上昇する。
したがって、配線Ｌ１−Ｌ２間の電圧はキャパシタＣ１の電圧とともに緩やかに上昇するため、リーダライタ送信回路１０２やリーダライタ受信回路１０３に変化の速い電圧が入力されることを防止できる。これにより、例えばラッチアップ現象のような、電圧の急激な変化によって引き起こされる不具合から回路を保護することができる。

また、キャパシタＣ１に充電された電荷は、整流回路３０１によって配線Ｌ１−Ｌ２への逆流を防止される。
そのため、アンテナ２０２において通常の通信が行われる場合、主に通信の初期においてキャパシタＣ１の充電が行われた後は、整流回路３０１からキャパシタＣ１へ流れる充電電流が原理的に零となる。これにより、キャパシタＣ１は配線Ｌ１−Ｌ２から切り離された状態と等価になるため、キャパシタＣ１の静電容量に起因する通信性能の劣化を抑えることができる。

更に、本実施形態によれば、整流回路３０１の出力電圧が電圧制限回路３０２によって所定の範囲に制限されるため、リーダライタ送信回路１０２およびリーダライタ受信回路１０３に対してアンテナ２０２から過大な電圧が印加されることを防止できる。

なお、上述した実施形態において、電圧制限回路３０２は、キャパシタＣ１の電荷を放電させる電流を流すリークパスとして機能しても良い。例えば、アンテナ２０２において通常の通信を行う場合に通信性能を劣化させない程度の放電電流を、電圧制限回路３０２において常に流しても良い。これにより、通常の通信が終了した後、キャパシタＣ１を速やかに放電状態にできるため、上述した動作により、配線Ｌ１−Ｌ２間の急激な電圧変化を防止することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を述べる。
第２の実施形態では、整流回路において全波整流が行われる。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る携帯電話機１０の保護回路３００Ａの構成例を示す図である。
図７に例示する保護回路３００Ａは、ダイオードＤ１，…，Ｄ４と、キャパシタＣ１と、抵抗Ｒ１と、ツェナダイオードＺＤ１とを有する。
ダイオードＤ１，…，Ｄ４は、本発明の整流回路の一実施形態である。
キャパシタＣ１は、本発明のキャパシタの一実施形態である。
抵抗Ｒ１およびツェナダイオードＺＤ１は、本発明の電圧制限回路の一実施形態である。
ツェナダイオードＺＤ１は、本発明の定電圧素子の一実施形態である。

ダイオードＤ１，…，Ｄ４は、ブリッジ状に接続されており、配線Ｌ１−Ｌ２間の電圧を全波整流する。
すなわち、ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ３のアノードが配線Ｌ１に共通接続され、ダイオードＤ２のカソードとダイオードＤ４のアノードが配線Ｌ２に共通接続される。また、ダイオードＤ１およびＤ２のアノードがノードＮ２に共通接続され、ダイオードＤ３とＤ４のカソードがノードＮ１に共通接続される。
ノードＮ１−Ｎ２間には、配線Ｌ１−Ｌ２間の電圧を全波整流した電圧が、ノードＮ１を正、ノードＮ２を負とする極性で出力される。

キャパシタＣ１は、ノードＮ１−Ｎ２間に接続される。したがって、キャパシタＣ１には、配線Ｌ１−Ｌ２間の電圧をダイオードＤ１，…，Ｄ４において全波整流した電圧が印加される。

抵抗Ｒ１とツェナダイオードＺＤ１は、ノードＮ１−Ｎ２間に直列に接続される。ただし、ツェナダイオードＺＤ１は、正のノードＮ１から負のノードＮ２へ流れる電流に対して逆方向となるように接続される。

なお、保護回路３００Ａ以外の構成については、上述した第１の実施形態に係る携帯電話機と同様である。

上述した保護回路３００Ａによると、アンテナ２０２からリーダライタ送信回路１０２およびリーダライタ受信回路１０３へ入力される電圧は、ダイオードＤ１，…，Ｄ４において全波整流されて、キャパシタＣ１に供給される。
そのため、キャパシタＣ１に電荷が充電されていない状態で、アンテナ２０２に外部リーダライタからの電波が受信されると、アンテナ２０２に発生する電圧はダイオードＤ１，…，Ｄ４において全波整流され、ノードＮ１が正、ノードＮ２が負となる極性で、キャパシタＣ１に印加される。キャパシタＣ１は、この全波整流電圧によって充電されて、徐々に電圧が上昇する。
したがって、配線Ｌ１−Ｌ２間の電圧はキャパシタＣ１の電圧とともに緩やかに上昇するため、リーダライタ送信回路１０２やリーダライタ受信回路１０３に変化の速い電圧が入力されることを防止して、ラッチアップ現象等の不具合から回路を保護することができる。

また、キャパシタＣ１に充電された電荷は、ダイオードＤ１，…，Ｄ４によって配線Ｌ１−Ｌ２への逆流を防止される。
そのため、アンテナ２０２において通常の通信が行われる場合において、キャパシタＣ１の静電容量に起因する通信性能の劣化を抑えることができる。

更に、本実施形態によれば、ダイオードＤ１，…，Ｄ４の出力電圧が抵抗Ｒ１およびツェナダイオードＺＤ１の直列回路によって所定の範囲に制限される。すなわち、キャパシタＣ１の電圧がツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧に達すると、ツェナダイオードＺＤ１が導通状態になって、キャパシタＣ１の電荷が放電され、その電圧の上昇が抑制される。これにより、リーダライタ送信回路１０２およびリーダライタ受信回路１０３に対してアンテナ２０２から過大な電圧が印加されることを防止できる。

また、キャパシタＣ１に充電される電荷は、ツェナダイオードＺＤ１に流れる逆方向電流によって放電されるため、アンテナ２０２において通信を行っていないときに、キャパシタＣ１を放電状態にすることができる。これにより、配線Ｌ１−Ｌ２間の電圧変化がキャパシタＣ１の充電によって緩やかになるため、ラッチアップ現象等の不具合から回路を効果的に保護することができる。
また、ツェナダイオードＺＤ１の逆方向電流は微小であるため、アンテナ２０２における通常の通信に与える影響は僅かである。

なお、抵抗Ｒ１は、入力電圧の振幅変化成分を失わない様に挿入されており、送受信データが振幅変調されているシステムでは必用不可欠なものである。

また、ツェナダイオードＺＤ１の代わりとして、例えば図８に示す保護回路３００Ｂのように、ｎ個の直列接続されたダイオードＤ１−１，…，Ｄ１−ｎを用いても良い。
この場合、ダイオードＤ１−１，…，Ｄ１−ｎは、正のノードＮ１から負のノードＮ２へ流れる電流に対して順方向となる向きで直列に接続される。
ノードＮ１−Ｎ２間の電圧が、ダイオードの順方向電圧のｎ倍に相当する電圧を越えると、ダイオードＤ１−１，…，Ｄ１−ｎが導通状態になってキャパシタＣ１の電荷が放電され、その電圧の上昇が抑制される。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を述べる。
第３の実施形態では、整流回路に半波整流回路が用いられる。

図９は、本発明の第３の実施形態に係る携帯電話機１０の保護回路３００Ｃの構成例を示す図である。
図９に例示する保護回路３００Ｃは、ダイオードＤ５およびＤ６と、キャパシタＣ２およびＣ３と、抵抗Ｒ２およびＲ３と、ツェナダイオードＺＤ２およびＺＤ３とを有する。
ダイオードＤ５は、本発明の第１の半波整流回路の一実施形態である。
ダイオードＤ６は、本発明の第２の半波整流回路の一実施形態である。
キャパシタＣ２は、本発明の第１のキャパシタの一実施形態である。
キャパシタＣ３は、本発明の第２のキャパシタの一実施形態である。
抵抗Ｒ２およびツェナダイオードＺＤ２は、本発明の第１の電圧制限回路の一実施形態である。
抵抗Ｒ３およびツェナダイオードＺＤ３は、本発明の第２の電圧制限回路の一実施形態である。

ダイオードＤ５とキャパシタＣ２は、配線Ｌ１−Ｌ２間に直列に接続されており、このキャパシタＣ２と並列に、抵抗Ｒ２とツェナダイオードＺＤ２との直列回路が接続されている。ただし、ダイオードＤ５は、配線Ｌ１に正、配線Ｌ２に負の電圧が生じたときに配線Ｌ１から配線Ｌ２へ流れる電流に対して順方向となるように接続される。また、ツェナダイオードＺＤ２は、この電流に対して逆方向となるように接続される。

ダイオードＤ６とキャパシタＣ３は、配線Ｌ１−Ｌ２間に直列に接続されており、キャパシタＣ３と並列に、抵抗Ｒ３とツェナダイオードＺＤ３との直列回路が接続されている。ただし、ダイオードＤ６は、配線Ｌ１に負、配線Ｌ２に正の電圧が生じたときに配線Ｌ２から配線Ｌ１へ流れる電流に対して順方向となるように接続される。また、ツェナダイオードＺＤ３は、この電流に対して逆方向となるように接続される。

上述した保護回路３００Ｃによると、アンテナ２０２からリーダライタ送信回路１０２およびリーダライタ受信回路１０３へ入力される交流電圧のうち、配線Ｌ１が正、配線Ｌ２が負となる極性の電圧は、ダイオードＤ５において半波整流されて、キャパシタＣ２に供給される。配線Ｌ１が負、配線Ｌ２が正となる極性の電圧は、ダイオードＤ６において半波整流されて、キャパシタＣ３に供給される。
そのため、キャパシタＣ２，Ｃ３に電荷が充電されていない状態で、アンテナ２０２に外部リーダライタからの電波が受信されると、アンテナ２０２に発生する交流電圧はダイオードＤ５，Ｄ６においてそれぞれ半波整流されて、キャパシタＣ２，Ｃ３に印加される。キャパシタＣ２，Ｃ３は、アンテナ２０２に発生する交流電圧の半波ごとにそれぞれ充電されて、徐々に電圧が上昇する。
したがって、配線Ｌ１−Ｌ２間に生じる電圧はキャパシタＣ２，Ｃ３の電圧とともに緩やかに上昇するため、リーダライタ送信回路１０２やリーダライタ受信回路１０３に変化の速い電圧が入力されることを防止して、ラッチアップ現象等の不具合から回路を保護することができる。

また、キャパシタＣ２，Ｃ３に充電された電荷は、ダイオードＤ５，Ｄ６によって配線Ｌ１−Ｌ２への逆流を防止される。
そのため、アンテナ２０２において通常の通信が行われる場合において、キャパシタＣ２およびＣ３の静電容量に起因する通信性能の劣化を抑えることができる。

更に、本実施形態によれば、キャパシタＣ２の電圧が抵抗Ｒ２およびツェナダイオードＺＤ２の直列回路、キャパシタＣ３の電圧が抵抗Ｒ３およびツェナダイオードＺＤ３の直列回路によって、それぞれ所定の範囲に制限される。すなわち、配線Ｌ１が正、配線Ｌ２が負になる極性の電圧については、抵抗Ｒ２およびツェナダイオードＺＤ２の直列回路によって制限され、配線Ｌ１が負、配線Ｌ２が正になる極性の電圧については、抵抗Ｒ３およびツェナダイオードＺＤ３の直列回路によって制限される。これにより、リーダライタ送信回路１０２およびリーダライタ受信回路１０３に対してアンテナ２０２から過大な電圧が印加されることを防止できる。

また、キャパシタＣ２，Ｃ３に充電される電荷は、ツェナダイオードＺＤ２，ＺＤ３に流れる逆方向電流によってそれぞれ放電されるため、アンテナ２０２において通信を行っていないときに、キャパシタＣ２，Ｃ３を放電状態にすることができる。これにより、配線Ｌ１−Ｌ２間の電圧変化がキャパシタＣ２，Ｃ３の充電によって緩やかになるため、ラッチアップ現象等の不具合から回路を効果的に保護することができる。
また、ツェナダイオードＺＤ２，ＺＤ３の逆方向電流は微小であるため、アンテナ２０２における通常の通信に与える影響は僅かである。

なお、抵抗Ｒ２，Ｒ３は、入力電圧の振幅変化成分を失わない様に挿入されており、送受信データが振幅変調されているシステムでは必用不可欠なものである。

また、ツェナダイオードＺＤ２，ＺＤ３の代わりとして、例えば図８と同様に、複数個の直列接続されたダイオードを用いても良い。

以上、本発明の幾つかの実施形態について述べたが、本発明は上述した形態にのみ限定されるものではなく、種々のバリエーションを含む。

ＣＭＯＳ回路に含まれるｎ型ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードを整流回路に利用する場合、図７に示す保護回路３００Ａは、例えば図１０に示す保護回路３００Ｄに変更可能である。
保護回路３００Ｄは、保護回路３００ＡのダイオードＤ１およびＤ２を省略し、ノードＮ２をＩＣカード／リーダライタ部１００のグランド線Ｇに接続したものである。
図１０の例において、リーダライタ送信回路１０２のインバータ回路ＩＶ１は、ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１１とｐ型ＭＯＳトランジスタＱ１２の直列回路を有しており、このｎ型ＭＯＳトランジスタＱ１１は、グランド線Ｇにアノードが接続され、端子Ｔ３にカソードが接続された寄生ダイオードＳＤ１１を含んでいる。したがって、ダイオードＤ１の整流動作は、この寄生ダイオードＳＤ１１によって代行することができる。
また、図１０の例において、インバータ回路ＩＶ２は、ｎ型ＭＯＳトランジスタＱ２１とｐ型ＭＯＳトランジスタＱ２２の直列回路を有しており、このｎ型ＭＯＳトランジスタＱ２１は、グランド線Ｇにアノードが接続され、端子Ｔ４にカソードが接続された寄生ダイオードＳＤ２１を含んでいる。したがって、ダイオードＤ２の整流動作は、この寄生ダイオードＳＤ２１によって代行することができる。

また、図９に示す保護回路３００Ｃは、例えば図１１に示す保護回路３００Ｅに変更可能である。
保護回路３００Ｅは、ダイオードＤ５およびキャパシタＣ２の直列回路において、配線Ｌ２に接続される一方端をグランド線Ｇに接続するとともに、ダイオードＤ６およびキャパシタＣ３の直列回路において、配線Ｌ１に接続される一方端をグランド線Ｇに接続したものである。
これにより、配線Ｌ１に正、配線Ｌ２に負の電圧が発生した場合、配線Ｌ１からダイオードＤ５、キャパシタＣ２、寄生ダイオードＳＤ２１を経由して、配線Ｌ２に電流が流れることにより、キャパシタＣ２が充電される。
また、配線Ｌ２に正、配線Ｌ１に負の電圧が発生した場合、配線Ｌ２からダイオードＤ６、キャパシタＣ３、寄生ダイオードＳＤ１１を経由して、配線Ｌ１に電流が流れることにより、キャパシタＣ３が充電される。

更に、図１０，図１１に示すように、アンテナにつながる配線とＩＣカード／リーダライタ部１００のグランド線Ｇとの間に整流回路を介してキャパシタや定電圧素子が接続される構成にすることによって、アンテナにつながる配線とグランド線Ｇとの間に静電気放電の高電圧が印加された場合にも、ＩＣカード／リーダライタ部１００の回路（１０１〜１０３）を保護することが可能になる。
例えば携帯電話機１０にアンテナ２０１，２０２を形成し、ＩＣカード／リーダライタ部１００を着脱可能なカードにした場合、端子Ｔ１〜Ｔ６が剥き出しの状態になるため、これらの端子において静電気放電を受け易くなる。そこで、例えば図１０や図１１に示すような保護回路をこれらの端子に設ければ、通常の通信に影響を与えることなく効果的に静電気放電から回路を保護することができる。

なお、主として静電気放電に対する保護を行う場合には、アンテナに接続される配線とグランド線との間に、整流回路を介してキャパシタを接続する構成にしても良い。例えば、図１０に示す保護回路３００Ｄにおいて、抵抗Ｒ１およびツェナダイオードＺＤ１を省略した構成にしても良いし、図１１に示す保護回路３００Ｅにおいて、抵抗Ｒ２，Ｒ３およびツェナダイオードＺＤ２，ＺＤ３を省略した構成にしても良い。
あるいは、この場合、アンテナに接続される配線とグランド線との間に、整流回路を介して定電圧素子を接続する構成にしても良い。例えば、図１０に示す保護回路３００Ｄにおいて、キャパシタＣ１および抵抗Ｒ１を省略した構成にしても良いし、図１１に示す保護回路３００Ｅにおいて、キャパシタＣ２，Ｃ３および抵抗Ｒ２，Ｒ３を省略した構成にしても良い。

上述した実施形態では、リーダライタ送信回路１０２およびリーダライタ受信回路１０３の保護回路の例を示したが、非接触ＩＣカード送受信回路１０１についても同様な保護回路を設けることによってラッチアップ等の不具合から保護することが可能である。

また、上述した保護回路は、外部のリーダライタからの電波に限らず、他の種々の電波発生源において発生する電波がアンテナに受信される場合においても効果的に送信回路および／または受信回路を保護することができる。

上述した実施形態では、無線通信によって情報の読み取りと書き込みが可能な非接触ＩＣカードとしての機能と、無線通信によって外部の非接触ＩＣカードにアクセスするリーダライタとしての機能とを搭載した携帯電話機の一例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＰＤＡ（personal digital assistants）などの種々の情報通信端末にも本発明は適用可能である。また、情報通信端末に限らず、種々の通信装置にも本発明は適用可能である。

本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載された非接触ＩＣカードにデータを読み書きするシステムの一例を図解した図である。 本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載されたリーダライタを用いて、携帯電話機の外部の非接触ＩＣカードに対する情報の読み取りや書き込みを行うシステムの一例を図解した図である。 携帯電話機において非接触ＩＣカード機能およびリーダライタ機能に関連する処理を行う処理ブロックの構成の一例を示す図である。 ＩＣカード／リーダライタ部の構成の一例を示す図である。 リーダライタ送信回路の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る保護回路の構成の一例を示す図である。 第２の実施形態に係る保護回路の構成の一例を示す図である。 第２の実施形態に係る保護回路の他の構成例を示す図である。 第３の実施形態に係る保護回路の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る保護回路の第１の変形例を示す図である。 本発明の実施形態に係る保護回路の第２の変形例を示す図である。 携帯電話機側のリーダライタ用の送信回路に外部のリーダライタからの信号が入力される現象を説明するための図である。 一般的なロジック回路の入出力端子に挿入されるラッチアップ防止用回路の例を示す図である。

符号の説明

１０…携帯電話機、２０…外部リーダライタ、３０，７０…通信網、４０，８０…サーバ、５０…外部の非接触ＩＣカード、１００…ＩＣカード／リーダライタ部、１０１…非接触ＩＣカード送受信回路、１０２…リーダライタ送信回路、１０３…リーダライタ受信回路、１０４…信号処理部、１０５…制御部、１０６…暗号処理部、１０７…誤り検出・訂正処理部、１０８…ＲＡＭ、１０９…ＲＯＭ、１１０…ＥＥＰＲＯＭ、１１１…キャリア信号生成部、１１２…インターフェース部、２０１，２０２…アンテナ、３００，３００Ａ〜３００Ｅ…保護回路、３０１…整流回路、３０２…電圧制限回路、ＩＶ１〜ＩＶ５…インバータ回路、Ｃ１〜Ｃ３…キャパシタ、Ｒ１〜Ｒ３…抵抗、Ｄ１〜Ｄ６…ダイオード、ＺＤ１〜ＺＤ３…ツェナダイオード。

Claims (8)

1. 第１のアンテナと、
   上記第１のアンテナに接続される非接触ＩＣカード送受信回路と、
   第２のアンテナと、
   上記第２のアンテナと保護回路を介してそれぞれ接続されるリーダライタ送信回路及びリーダライタ受信回路と、
   制御部と
   を有する携帯電話機であって、
   上記第１のアンテナから電波を受信すると、上記制御部は、上記リーダライタ送信回路及び上記リーダライタ受信回路の処理を停止させると共に、上記保護回路が、上記第２のアンテナに発生する電圧から、上記リーダライタ送信回路及び上記リーダライタ受信回路へ入力される電圧を整流する整流回路と、上記整流回路の出力に接続され該整流回路の出力電圧を徐々に充電するキャパシタと、によって上記リーダライタ送信回路及び上記リーダライタ受信回路を保護する
   携帯電話機。
2. 上記保護回路が、上記整流回路の出力電圧を所定の範囲に制限する電圧制限回路を有する、
   請求項１に記載の携帯電話機。
3. 上記保護回路が、上記キャパシタの電荷を放電させるリークパスを有する、
   請求項１に記載の携帯電話機。
4. 上記保護回路が、上記整流回路の出力電圧を所定の範囲に制限する電圧制限回路を有し、
   上記リークパスは、上記電圧制限回路により実現される、
   請求項３に記載の携帯電話機。
5. 上記電圧制限回路は、所定のレベルを超えた電圧が印加されたときに導通する１つまたは複数の直列接続された定電圧素子を含む、
   請求項２に記載の携帯電話機。
6. 上記電圧制限回路は、上記整流回路の出力に接続された、上記定電圧素子と抵抗との直列回路を含む、
   請求項５に記載の携帯電話機。
7. 上記整流回路は、上記第２のアンテナから上記リーダライタ送信回路及び上記リーダライタ受信回路へ入力される電圧を全波整流する、
   請求項１に記載の携帯電話機。
8. 上記整流回路は、
   上記第２のアンテナから上記リーダライタ送信回路及び上記リーダライタ受信回路へ入力される電圧から第１の極性の電圧を半波整流する第１の半波整流回路と、
   上記第２のアンテナから上記リーダライタ送信回路及び上記リーダライタ受信回路へ入力される電圧から上記第１の極性に対して反対の極性である第２の極性の電圧を半波整流する第２の半波整流回路と、
   を含み、
   上記キャパシタは、
   上記第１の半波整流回路の出力に接続される第１のキャパシタと、
   上記第２の半波整流回路の出力に接続される第２のキャパシタと、
   を含み、
   上記電圧制限回路は、
   上記第１の半波整流回路の出力電圧を所定のレベルに制限する第１の電圧制限回路と、
   上記第２の半波整流回路の出力電圧を所定のレベルに制限する第２の電圧制限回路と、
   を含む、
   請求項２に記載の携帯電話機。

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