JP4407674B2 - Icカードリーダ - Google Patents
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Description
即ち、非接触型ICカードには複数の通信タイプがある。従って、特に、カードリーダ側がそれら複数の通信タイプの何れについても対応可能であるように構成されている場合、受信側の調整等は微妙になるためヌル点は発生し易くなる傾向を示す。従来、そのような場合はカードリーダ側において送信回路側のインピーダンスを切替えることで対応していた。
また、図25には、ICカードリーダにおける送信回路の構成を部分的に示すものである。送信信号がベースに与えられるNPN型のトランジスタT1のコレクタは、コイルL0を介して電源に接続されていると共に、コンデンサC0,コイルL1,L2及びコンデンサC4を介して送受信アンテナ(C5,抵抗R1,コイルL3よりなる)に接続されている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触型ICカードより送信される信号の受信が本来不能となる状態においても、受信処理を再度やり直すことなく受信を継続することができるICカードリーダを提供することにある。
また、第1受信回路並びに第2受信回路は、通過帯域を制限するフィルタ回路と、このフィルタ回路より出力される信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路より出力される信号を所定の閾値と比較することで、アナログ信号のレベルを二値化する二値化回路とを有している。
請求項4記載のICカードリーダによれば、受信アンテナ部を、送受信アンテナ回路とは独立に構成される受信専用コイルを備えて構成する。即ち、2つのアンテナを用いて信号の受信を2系統で行なえば、夫々の受信路のインピーダンスは異なるため、双方において同時にヌル点が発生する可能性は少ない。従って、信号の受信を常に確実に行うことができる。
以下、本発明の第1参考例について図1乃至図6を参照して説明する。図2に示すリーダライタ(ICカードリーダ)1は、例えばパーソナルコンピュータなどの上位装置(ホスト,図示せず)とシリアルインターフェイス等を介して接続されており、上位装置側のアプリケーションプログラムの指示に基づいて図3に示すICカード2と電波信号により通信を行うようになっている。
即ち、リーダライタ1は、自身の通信エリアにICカード2が接近したことを検知するため、ICカード2に対する呼出しコードを間欠的に送信するポーリングを行う(リクエスト)。そして、ICカード2を携帯したユーザが通信エリア内に位置すると、ICカード2は、リーダライタ1が送信する信号から動作用の電源及びクロックを生成して応答するようになっている。
キャリア発振器8は、13.56MHzの発振信号を符号化部6及び変調部7に搬送波信号として、また、CPU3にクロック用の信号として供給する。CPU3は、その発振信号を適宜分周したものを動作用クロックとして使用する。変調部7は、搬送波を符号化された送信データによってASK変調するようになっており、その場合の変調度を調整できるように構成されている。
また、図3は、ICカード2内部の電気的構成を示す機能ブロック図である。ICカード2は、アンテナ(LC共振回路のコイル)12,整流部13,クロック抽出部14,CPU15,メモリ16,変調部17などで構成されている。
ICカード2のメモリ16には、ICカード2のIDデータや通信時の認証処理に使用するコード,リーダライタ1が本来読み出すことを目的としているICカード2のユーザに関するデータなどが記憶されている。
尚、フィルタ回路21については、マンチェスタ符号において「0」,「1」が交互に切替わるパターンの場合信号変化の周波数は106kHzとなっているため、106kHzも含むように通過帯域幅を設定するのが好ましい(若しくは、遮断周波数が212kHz付近となるローパスフィルタを用いても良い)。
尚、図5に示すように、フィルタ回路22の出力信号波形にはデータの再生に不要なピークも含まれているので、その不要なピークを排除するように二値化回路27における閾値を設定する。
特に、リーダライタ1が、様々なタイプ(例えば、ISO14443のTypeA〜C)のICカードの何れであっても対応可能であるように構成されている場合は、チューニングに冗長性が生じてヌル点が発生し易くなることから、本発明は極めて有効である。
図7及び図8は本発明の第2参考例を示すものであり、第1参考例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第2参考例の構成は、第1参考例の二値化回路27を正側ピーク検出回路31P及び負側ピーク検出回路31Nに置き換える共に、トグル処理回路28をトグル処理回路32に置き換えたものとして受信経路30Baが構成されている。
図8(b)に示すように、(増幅回路26を介した)フィルタ回路22の出力信号波形は、データ信号の立上がりエッジに対応するタイミングでは正側に大きなピークがあり、立下がりエッジに対応するタイミングでは負側に大きなピークがある。
従って、何れか一方の検出回路31において、閾値の設定状態によって1つのエッジ変化タイミングに応じて2つのピークを検出してしまったとしても、トグル処理回路32が2つの検出回路31P,31Nの検出信号を交互に受けてトグル処理を行なうことでタイミング識別の誤りは排除される。
図9及び図10は本発明の第3参考例を示すものであり、第1参考例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第3参考例の構成は、第1参考例のトグル処理回路28をトグル処理回路(トグル処理部)33に置き換えたものとして構成されている。そのトグル処理回路33には、受信信号のデータレートである212kHzの周波数信号が与えられており、受信経路30Bbが構成されている。
尚、実際には、パルス信号を無視する期間とするハイレベル期間を、次の冒頭に入力されるパルス信号を無視しないように余裕を持たせて、例えば4μ秒程度に設定すると良い。
図11乃至図13は本発明の第1実施例を示すものであり、第1参考例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。リーダライタ34の電気的構成を示す図11において、受信回路部35に対する受信信号の入力点は2点となっている。1点は、第1参考例と同様に送信側の増幅部9とコンデンサ(インピーダンス素子)10との共通接続点P1であり、もう1点は、そのコンデンサ10の他端側P2となっている。
尚、以上において、変調部7及び増幅部9は送信回路94を構成しており、コンデンサ10と送受信アンテナ50とは、送受信アンテナ回路95を構成している。また、送受信アンテナ回路95並びに接続点P2と受信回路部35とを接続している部分が受信アンテナ部96を構成している。
そこで、第1実施例では、ICカード2より送信される信号を2つの信号入力点P1,P2により並行に受信して復調処理し、復号した結果の受信データ(第1,第2復調データ)をロジック処理回路40の内部において比較(論理和演算)して、最終的な受信データを得ている。
従って、たとえ一方の信号入力点P1では受信不能状態にある場合でも他方の信号入力点P2によって受信が可能であるから、ヌル点が発生しているか否かにかかわらず受信を行うことができる。
図14乃至図16は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第2実施例のリーダライタ(ICカードリーダ)42は、受信用のアンテナ(受信専用コイル)43を別途設けて、第1実施例における信号入力点P2の代わりに接続した構成である。斯様に構成した場合、アンテナ43によって受信された信号の観測波形は、図4(a)に示す正常時の受信波形と略同様となる。
図17乃至図20は本発明の第4参考例を示すものである。例えばパーソナルコンピュータなどの上位装置(ホスト,図示せず)とシリアルインターフェイス等を介して接続されており、上位装置側のアプリケーションプログラムの指示に基づいて図18に示すICカード62と電波信号により通信を行うようになっている。
一方、ICカード62側より送信された信号をアンテナ71が受信すると、その受信信号は、切替えスイッチ75を介して受信部76に出力されるようになっている。受信部76で復調された復調信号は、増幅部77を介して復号化部78に与えられ復号化されると、CPU63に出力される。
また、図18は、ICカード62内部の電気的構成を示す機能ブロック図である。ICカード62は、アンテナ(LC共振回路のコイル)79,整流部80,クロック抽出部81,CPU82,メモリ83,変調部84などで構成されている。
即ち、固定接点75aにおいて受信した状態でヌル点に至っている場合に、受信部76に対する受信信号の給電点を固定接点75b側に切替えると受信回路のインピーダンスが変化するので、ヌル点を回避することが可能となる。
図21乃至図24は本発明の第5参考例を示すものであり、第1参考例と異なる部分についてのみ説明する。ICカード2側において信号を送信するため負荷変調を行なうと実際には送信回路のリアクタンス成分も変化するため、リーダライタより送信された搬送波信号の振幅と同時に位相も変化している。そして、ICカード2とリーダライタとの間においてヌル点が発生し、被変調信号の振幅変化が観測不能となった場合でも、位相の変化状態はそのまま維持されており、受信側で検出が可能である。
第1参考例において、フィルタ回路22の通過帯域中心周波数を、847.5kHzに設定しても良い。即ち、ISO14443で定められているtypeA,BのICカードでは副搬送波として847.5kHzを使用するので、typeA,Bに対応したリーダライタは受信回路に中心周波数が847.5kHzのバンドパスフィルタを予め備えている。従って、斯様に構成すれば、そのバンドパスフィルタを利用して本発明の構成を得ることができる。
また、第1参考例において、比較回路25においてデジタルデータを比較する構成に代えて、二値化回路24とトグル処理回路28より得られる出力信号をアナログ的に、加算したものをロジック処理回路に入力しても良い。
第4参考例において、切替えスイッチ75を2点切替え構成としても良く、固定接点75a,75b又は固定接点75a,75cの間で切り替えを行うようにしても良い。
必ずしもリーダライタに限ることなく、少なくともICカードのデータを読取る機能だけを有するICカードリーダに適用しても良い。
また、必ずしも、複数タイプのICカードに対応可能に構成されるICカードリーダに限ることなく、1つのタイプに対応可能に構成されるものでも良い。
Claims (4)
- 非接触型ICカードが送信データによって搬送波を負荷変調した信号を受信するICカードリーダにおいて、
前記搬送波を出力するキャリア発振器と、
このキャリア発振器より出力される搬送波を増幅する送信回路と、
この送信回路に接続され、当該送信回路より出力される搬送波を前記ICカードに送信すると共に、前記負荷変調信号を受信する送受信アンテナ回路と、
前記負荷変調信号を受信可能に構成され、前記送受信アンテナ回路とは異なるインピーダンス特性を有する受信アンテナ部と、
前記送信回路と前記送受信アンテナ回路との接続点に接続され、前記負荷変調信号の振幅変化を復調し、第1の復調データを出力する第1受信回路と、
前記受信アンテナ部に接続され、前記負荷変調信号の振幅変化を復調し、第2の復調データを出力する第2受信回路と、
前記第1復調データと前記第2復調データとを論理和演算により合成して受信データを生成する合成回路とを備え、
前記第1受信回路並びに前記第2受信回路は、通過帯域を制限するフィルタ回路と、このフィルタ回路より出力される信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路より出力される信号を所定の閾値と比較することで、アナログ信号のレベルを二値化する二値化回路とを有していることを特徴とするICカードリーダ。 - 前記受信アンテナ部は、前記送受信アンテナ回路を構成すると共に、前記接続点に対し前記送受信アンテナ回路を構成するインピーダンス素子を介して接続され、受信した負荷変調信号を給電するように構成されていることを特徴とする請求項1記載のICカードリーダ。
- 前記インピーダンス素子は、コンデンサで構成されていることを特徴とする請求項2記載のICカードリーダ。
- 前記受信アンテナ部は、前記送受信アンテナ回路とは独立に構成される受信専用コイルを備えることを特徴とする請求項1記載のICカードリーダ。
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