JP4618672B2 - 半導体集積回路および無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路および無線通信装置に関し、非接触ICカードと非接触ICカード用のリーダライタの機能を有する半導体集積回路および無線通信装置に関する。

近年、非接触ICカードを利用した定期券情報や電子マネー情報の管理システムが普及しつつあり、ユーザは、例えば、改札口において、定期券情報が保持された非接触ICカードを改札機に近接させるだけで改札口を通過することができたり、あるいは、電子マネー情報が保持された非接触ICカードを無線リーダライタに近接させるだけで商品の代金を電子マネーにより支払うことができる。

ところで、ユーザが常時持ち歩くものの１つとして携帯電話機があり、近年、上述した非接触ICカード機能を搭載した携帯電話機が市販されている。ユーザは、その携帯電話機を利用して、通話や電子メールなどの各種の通信を行うだけでなく、改札口を通過することができたり、あるいは、商品の代金を支払うことができ、非常に便利である。

また、携帯電話機などの端末に、非接触ICカード機能だけでなく、非接触ICカード用の無線リーダライタ（以下、単にリーダライタと称する）機能を搭載することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、ユーザは、携帯電話機から外部のリーダライタに所定のデータを読み取らせるだけでなく、外部の非接触ICカードに記憶されている情報の書き換えなどを、携帯電話機に搭載されているリーダライタを利用することにより行うことができる。

携帯電話機などの端末に、非接触ICカード機能とリーダライタの両方の機能を実装する場合、非接触ICカード用のLSI（Large Scale Integration）とリーダライタ用のLSIを別々のチップにより実現したり、両方の機能を有する１チップのLSIとして実現したりすることが考えられる。

図１は、非接触ICカードとリーダライタの両方の機能を有する１チップのLSIである非接触ICカードリーダライタ１の構成例を示している。非接触ICカードリーダライタ１は、半導体集積回路１１、および、２つのアンテナ１２，１３により構成される。半導体集積回路１１は、非接触ICカード回路２１、リーダライタ送信回路２２、およびリーダライタ受信回路２３を有している。アンテナ１２は、ループコイル３１とコンデンサ３２から構成される共振回路を有している。

図２は、図１の非接触ICカード回路２１のアナログ回路のフロントエンド（以下、アナログフロントエンドと称する）の構成例を示している。

図示せぬ外部の無線リーダライタ（以下、外部リーダライタと称する）から送信された電磁波は、アンテナ１２により受信され、電気信号（以下、外部リーダライタ送信信号と称する）に変換される。外部リーダライタ送信信号は、ダイオード４１およびコンデンサ４２により構成される半波整流平滑回路により、半波整流平滑化される。半波整流平滑化された外部リーダライタ送信信号に基づいて、外部リーダライタから送信されたデータが取得されるとともに、クランプ回路４３および電圧レギュレータ（Reg）４５により、半波整流平滑化された外部リーダライタ送信信号から得られる電力が所定の直流電圧に安定化され、半導体集積回路１１の各部に電力源として供給される。

また、外部リーダライタ送信信号は、キャリア検出回路４６およびクロック抽出回路４７に供給される。キャリア検出回路４６は、アンテナ１２からの外部リーダライタ送信信号の供給の有無に基づいて、外部リーダライタからの電磁波（搬送波）の輻射の有無、すなわち、外部リーダライタが非接触ICカードリーダライタ１に近接されているか否かを検出し、検出結果を示す信号を半導体集積回路１１の各部に供給する。クロック抽出回路４７は、外部リーダライタ送信信号からクロック成分を抽出し、抽出したクロック成分をクロック信号として、半導体集積回路１１の各部に供給する。

さらに、非接触ICカード回路２１は、ロードスイッチ４３の内部に設けられているスイッチをオンまたはオフすることにより、アンテナ１２を介して電磁結合されている外部リーダライタのアンテナの負荷を変化させることにより、外部リーダライタにデータを送信する。

このように、非接触ICカード回路２１のアナログフロントエンドは、アンテナ１２に対して非対称型の回路を構成している。

図１に戻り、リーダライタ送信回路２２は、図示せぬ外部の非接触ICカード（以下、外部非接触ICカードと称する）に送信するデータに応じて、所定の周波数の送信キャリア信号を変調して、変調した信号をアンテナ１３を介して、外部非接触ICカードに送信する。リーダライタ送信回路２２は、少ない電力で効率よく外部非接触ICカードに信号を送信するために、アンテナ１３の両端にて差動で駆動する。具体的には、リーダライタ送信回路２２は、送信キャリア信号と送信データとを重畳した信号を出力端子ＴＰから出力するとともに、出力端子ＴＰから出力する信号の極性を反転させた逆位相の信号を出力端子ＴＭから出力する。

リーダライタ受信回路２３は、外部非接触ICカードから送信された応答信号を受信して、そのデータを復調して受信データを取得する。リーダライタ受信回路２３は、外部非接触ICカードの負荷変調による微弱な磁界変動をとらえる必要があるため、アンテナ１３の両端間の差動電圧により応答信号を取得する。

従って、リーダライタ送信回路２２およびリーダライタ受信回路２３の図示せぬアナログフロントエンドは、アンテナ１３に対して対称型の回路構成となる。

また、特許文献１に記載の発明においても、図１および図２に示される回路と同様に、非接触ICカード部のアナログフロントエンドは、半波整流回路により構成され、アンテナに対して非対称型の回路となり、リーダライタ部のアナログフロントエンドは、差動信号により動作し、アンテナに対して対称型の回路となっている。
特開２００４−１５１７５０号公報

非接触ICカードリーダライタ１のように非接触ICカード機能とリーダライタ機能の両方の機能を有するチップ（LSI）は、上述したように、携帯電話機などの端末に搭載するために、より小型化することが課題となっている。

しかしながら、図１の非接触ICカードリーダライタ１は、非接触ICカード機能を実現する回路およびアンテナと、リーダライタを実現する回路およびアンテナとが全く独立して設けられているため、チップが大型化してしまうという課題があった。

また、特許文献１に記載の発明では、非接触ICカード部とリーダライタ部のアンテナが共通化されているが、非接触ICカード部の回路とリーダライタ部の回路とが独立して設けられているため、チップが大型化してしまうという課題があった。さらに、特許文献１に記載の発明では、アンテナに対して対称型のリーダライタ部のアナログフロントエンドと、アンテナに対して非対称型の非接触ICカード部のアナログフロントエンドの２つの互いに相性の悪い回路を１つのアンテナに接続して使用することにより、リーダライタ部の受信感度が低下したり、リーダライタ部の送信効率が低下してしまうという課題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、受信感度や送信効率を低下させずに、非接触ICカード機能とリーダライタ機能とを有するチップをより小型化することができるようにするものである。

本発明の半導体集積回路は、非接触ICカード機能と非接触ICカード用の無線リーダライタ機能とを有し、近接された非接触ICカードまたは近接された非接触ICカード用の無線リーダライタと通信を行うための第１のアンテナが接続される半導体集積回路であって、第１のアンテナを介して受信した、無線リーダライタから送信されてきた第１の受信信号、および、非接触ICカードから送信されてきた第２の受信信号を復調する復調手段と、第１の受信信号を全波整流平滑化する全波整流平滑化手段と、第１のアンテナを介して、無線リーダライタに第１の送信信号を送信する第１の送信手段と、第１のアンテナを介して、非接触ICカードに第２の送信信号を送信する第２の送信手段とを含むことを特徴とする。

全波整流平滑化手段により全波整流平滑化された第１の受信信号から得られる電力を安定化する安定化手段をさらに設けるようにすることができる。

第１の送信手段は、全波整流平滑化手段の後段に接続され、無線リーダライタのアンテナであって、第１のアンテナと電磁結合されているアンテナである第２のアンテナの負荷を変化させることにより第１の送信信号を無線リーダライタに送信するようにすることができる。

第２の送信手段の一端は第１のアンテナの一端に接続され、第２の送信手段の他の一端は第１のアンテナが有する中間タップに接続されるようにすることができる。

第２の送信手段は、所定の周波数の送信キャリア信号と非接触ICカードに送信するデータに基づいて生成した差動信号である第２の送信信号を送信するようにすることができる。

復調手段は、差動信号である第１の受信信号または差動信号である第２の受信信号を復調するようにすることができる。
前記非接触カード機能を実現する回路のフロントエンドおよび前記無線リーダライタ機能を実現する回路のフロントエンドがともに、前記第１のアンテナに対して対称型であるようにすることができる。
前記第１の受信信号および前記第２の受信信号の両方を復調する１つの前記復調手段を含むようにすることができる。

本発明の無線通信装置は、非接触ICカード機能と非接触ICカード用の無線リーダライタ機能とを有し、近接された非接触ICカードまたは近接された非接触ICカード用の無線リーダライタと通信を行う無線通信装置であって、非接触ICカードまたは無線リーダライタと通信を行うためのアンテナと、アンテナを介して受信した、無線リーダライタから送信されてきた第１の受信信号、および、非接触ICカードから送信されてきた第２の受信信号を復調する復調手段と、第１の受信信号を全波整流平滑化する全波整流平滑化手段と、アンテナを介して、無線リーダライタに第１の送信信号を送信する第１の送信手段と、アンテナを介して、非接触ICカードに第２の送信信号を送信する第２の送信手段とを含むことを特徴とする。

本発明の半導体集積回路および無線通信装置においては、非接触ICカードまたは無線リーダライタと通信を行うためのアンテナを介して受信した、無線リーダライタから送信されてきた第１の受信信号、および、非接触ICカードから送信されてきた第２の受信信号が復調され、第１の受信信号が全波整流平滑化され、アンテナを介して、無線リーダライタに第１の送信信号が送信され、アンテナを介して、非接触ICカードに第２の送信信号が送信される。

本発明の発明によれば、外部の非接触ICカード用の無線リーダライタおよび外部の非接触ICカードと通信することができる。また、本発明によれば、受信感度や送信効率を低下させずに、非接触ICカード機能と非接触ICカード用の無線リーダライタ機能とを有する半導体集積回路および無線通信端末をより小型化することができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。

請求項１に記載の半導体集積回路（例えば、図４の半導体集積回路１０１）は、非接触ICカード機能と非接触ICカード用の無線リーダライタ機能とを有し、近接された非接触ICカード（例えば、外部非接触ICカード）または近接された非接触ICカード用の無線リーダライタ（例えば、外部リーダライタ）と通信を行うための第１のアンテナ（例えば、図４のアンテナ２１１）が接続される半導体集積回路であって、前記第１のアンテナを介して受信した、前記無線リーダライタから送信されてきた第１の受信信号（例えば、外部リーダライタ送信信号）、および、前記非接触ICカードから送信されてきた第２の受信信号（例えば、外部ICカード送信信号）を復調する復調手段（例えば、図４のASK復調回路１４９）と、前記第１の受信信号を全波整流平滑化する全波整流平滑化手段（例えば、図４のダイオード２３１，２３２およびコンデンサ２３３により構成される全波整流平滑回路）と、前記第１のアンテナを介して、前記無線リーダライタに第１の送信信号（例えば、内蔵ICカード送信信号）を送信する第１の送信手段（例えば、図４のロードスイッチ１４２）と、前記第１のアンテナを介して、前記非接触ICカードに第２の送信信号（例えば、内蔵リーダライタ送信信号）を送信する第２の送信手段（例えば、図４のリーダライタ送信回路１５１）とを含むことを特徴とする。

請求項２に記載の半導体集積回路（例えば、図４の半導体集積回路１０１）は、前記全波整流平滑化手段により全波整流平滑化された前記第１の受信信号から得られる電力を安定化する安定化手段（例えば、図４のクランプ回路２３４および電圧レギュレータ２３５）を含むことを特徴とする。

請求項４に記載の半導体集積回路（例えば、図９の半導体集積回路１０１）においては、前記第２の送信手段の一端は前記第１のアンテナの一端に接続され、前記第２の送信手段の他の一端は前記第１のアンテナが有する中間タップに接続されることを特徴とする。

請求項５に記載の半導体集積回路（例えば、図４の非接触ICカードリーダライタ２０１）においては、前記第２の送信手段は、送信キャリア信号（例えば、送信キャリア信号）と前記非接触ICカードに送信するデータ（例えば、内蔵リーダライタ送信データ）に基づいて生成した差動信号としての前記第２の送信信号を送信することを特徴とする。

請求項９に記載の無線通信装置（例えば、図４の非接触ICカードリーダライタ２０１、図７の非接触ICカードリーダライタ３０１、図８の非接触ICカードリーダライタ４０１、図９の非接触ICカードリーダライタ５０１、または、図１０の携帯電話機６０１）は、非接触ICカード機能と非接触ICカード用の無線リーダライタ機能とを有し、近接された非接触ICカード（例えば、外部非接触ICカード）または近接された非接触ICカード用の無線リーダライタ（例えば、外部リーダライタ）と通信を行う無線通信装置であって、前記非接触ICカードまたは前記無線リーダライタと通信を行うためのアンテナ（例えば、図４のアンテナ２１１、または、図８のアンテナ４１１）と、前記アンテナを介して受信した、前記無線リーダライタから送信されてきた第１の受信信号（例えば、外部リーダライタ送信信号）、および、前記非接触ICカードから送信されてきた第２の受信信号（例えば、外部ICカード送信信号）を復調する復調手段（例えば、図４のASK復調回路１４９）と、前記第１の受信信号を全波整流平滑化する全波整流平滑化手段（例えば、図４のダイオード２３１，２３２およびコンデンサ２３３により構成される全波整流平滑回路、図７のダイオード３１２，３１３およびコンデンサ２３３により構成される全波整流平滑回路、または、図８のダイオード２３１，２３２、４１２、４１３、および、コンデンサ２３３により構成される全波整流平滑回路）と、前記アンテナを介して、前記無線リーダライタに第１の送信信号（例えば、内蔵ICカード送信信号）を送信する第１の送信手段（例えば、図４のロードスイッチ１４２）と、前記アンテナを介して、前記非接触ICカードに第２の送信信号（例えば、内蔵リーダライタ送信信号）を送信する第２の送信手段（例えば、図４のリーダライタ送信回路１５１）とを含むことを特徴とする。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図３は、本発明を適用した半導体集積回路１０１の一実施の形態を示すブロック図である。半導体集積回路１０１は、アナログフロントエンド部１１１、SPU（Signal Processing Unit）１１２、CPU（Central Processing Unit）１１３、暗号回路１１４、RAM（Random Access Memory）１１５、ROM（Read Only Memory）１１６、不揮発性メモリ１１７、および、UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）１１８により構成される。アナログフロントエンド部１１１はSPU１１２と接続され、SPU１１２、CPU１１３、暗号回路１１４、RAM１１５、ROM１１６、不揮発性メモリ１１７、およびUART１１８は、バス１１９を介して相互に接続されている。また、半導体集積回路１０１には、外部端子RC，XIN，XOUT，RP，RM，TP，TM，VDD，TXD，およびRXD、並びに、接地端子GNDが設けられている。UART１１８は、外部端子TXD，RXDに接続されている。

半導体集積回路１０１は、非接触ICカードおよび非接触ICカード用の無線リーダライタ（以下、単にリーダライタと称する）の機能を有する。図４を参照して後述するように、アナログフロントエンド部１１１（外部端子RC，XIN，XOUT，RP，RM，TP，およびTM）にアンテナが接続され、半導体集積回路１０１は、非接触ICカードとして動作する場合、アナログフロントエンド部１１１に接続されたアンテナを介して外部の無線リーダライタ（以下、外部リーダライタと称する）と通信を行ない、リーダライタとして動作する場合、アナログフロントエンド部１１１に接続されたアンテナを介して、外部の非接触ICカード（以下、外部非接触ICカードと称する）と通信を行う。

なお、以下、外部リーダライタから半導体集積回路１０１に送信される信号を、外部リーダライタ送信信号と称し、外部非接触ICカードから半導体集積回路１０１に送信される信号を外部ICカード送信信号と称する。また、半導体集積回路１０１がリーダライタとして動作する場合、半導体集積回路１０１がアナログフロントエンド部１１１に接続されたアンテナを介して外部非接触ICカードに送信する信号を内蔵リーダライタ送信信号と称し、半導体集積回路１０１が非接触ICカードとして動作する場合、半導体集積回路１０１がアナログフロントエンド部１１１に接続されたアンテナを介して、外部リーダライタに送信する信号を内蔵ICカード送信信号と称する。さらに、外部リーダライタ送信信号により送信されるデータを外部リーダライタ送信データと称し、外部ICカード送信信号により送信されるデータを外部ICカード送信データと称し、内蔵リーダライタ送信信号により送信されるデータを内蔵リーダライタ送信データと称し、内蔵ICカード送信信号により送信されるデータを内蔵ICカード送信データと称する。

アナログフロントエンド部１１１は、電圧安定化部１４１、ロードスイッチ（SW）１４２、キャリア検出回路１４３、電源検知回路１４４、電源コントロール回路１４５、オシレータ１４６、クロック抽出回路１４７、クロックセレクタ１４８、ASK復調回路１４９、デジタル信号変換部１５０、および、リーダライタ（R/W）送信回路１５１により構成される。電圧安定化部１４１およびロードスイッチ１４２は外部端子RCに接続され、オシレータ１４６は外部端子XIN，XOUTに接続され、キャリア検出回路１４３、クロック抽出回路１４７、およびASK復調回路１４９は外部端子RP，RMに接続され、リーダライタ送信回路１５１は外部端子TP，TMに接続され、電源検知回路１４４および電源コントロール回路１４５は外部端子VDDに接続されている。

電圧安定化部１４１は、例えば、クランプ回路および電圧レギュレータにより構成され、図４を参照して後述するように、外部端子RCを介して外部リーダライタから受信した外部リーダライタ送信信号から得られる電力を所定の直流電圧に安定化させて、その電力（以下、外部リーダライタ電力と称する）を電源コントロール回路１４５に供給する。

ロードスイッチ１４２は、図５を参照して後述するように、半導体集積回路１０１が非接触ICカードとして動作する場合、SPU１１２から供給される内蔵ICカード送信データに基づいて、内部に設けられているスイッチをオンまたはオフすることにより、アナログフロントエンド部１１１に接続されているアンテナに電磁結合されている、外部リーダライタのアンテナの負荷を変化させることにより、外部リーダライタに内蔵ICカード送信信号を送信する。

キャリア検出回路１４３は、外部端子RP，RMを介して外部リーダライタ送信信号を受信することにより、アナログフロントエンド部１１１に接続されたアンテナに外部リーダライタが近接され、外部リーダライタから輻射された電磁波（搬送波）がアナログフロントエンド部１１１に接続されたアンテナにより受信されているか否かを検出する。キャリア検出回路１４３は、外部リーダライタ送信信号の受信を検出した場合、その検出結果を示す信号（以下、外部リーダライタ送信信号検出信号と称する）を電源コントロール回路１４５に供給する。

電源検知回路１４４は、外部端子VDDに接続されている外部電源から供給される電力（以下、外部電源電力と称する）の供給の有無を検知し、外部電源電力の供給を検知した場合、その検知結果を示す信号（以下、外部電源検知信号と称する）を電源コントロール回路１４５に供給する。

電源コントロール回路１４５は、電圧安定化部１４１から供給される外部リーダライタ電力、または、外部電源から供給される外部電源電力のうち一方を選択して、半導体集積回路１０１の各部に供給する。例えば、電源コントロール回路１４５は、電源検知回路１４４から外部電源検知信号が供給されている場合、外部電源電力を半導体集積回路１０１の各部に供給し、電源検知回路１４４から外部電源検知信号が供給されていない場合、外部リーダライタ電力を半導体集積回路１０１の各部に供給する。

例えば、半導体集積回路１０１が携帯電話機に設けられる場合、半導体集積回路１０１に接続されるアンテナの大きさが制限されたり、携帯電話機の基板などにより外部リーダライタから供給される電磁波が遮断されることにより、外部リーダライタ送信信号から十分な電力を得ることができないときがある。この場合、携帯電話機のバッテリを外部電源として外部端子VDDに接続し、その電力を半導体集積回路１０１の各部に供給することにより、半導体集積回路１０１を確実に動作させることができる。また、携帯電話機のバッテリがなくなり、外部端子VDDから電力が供給されなくなった場合でも、外部リーダライタ電力を半導体回路１０１の各部に供給するように切り替えることにより、半導体集積回路１０１を継続して動作させることができる。

また、電源コントロール回路１４５は、外部リーダライタ送信信号検出信号を受信しているとき、または、半導体集積回路１０１がリーダライタとして動作しているときにのみ、半導体集積回路１０１の各部に電力を供給するように電力の供給を制御する。これにより、半導体集積回路１０１が動作するときにのみ半導体集積回路１０１の各部に電力が供給されるようになり、外部端子VDDに接続される外部電源の消費電力を抑えることができる。

さらに、電源コントロール回路１４５は、電圧安定化部１４１から外部リーダライタ電力が供給されていることを示す信号（以下、外部リーダライタ電力供給信号と称する）をクロックセレクタ１４８に供給する。

オシレータ１４６は、外部端子XIN，XOUTに接続される水晶発振子、セラミック発振子などの発振子とともにクロック回路を構成し、所定の周波数（例えば13.56MHz）のクロック信号（以下、外部発振クロック信号と称する）を生成し、生成した外部発振クロック信号をクロックセレクタ１４８に供給する。

クロック抽出回路１４７は、外部端子RP，RMを介して外部リーダライタから受信した外部リーダライタ送信信号のクロック成分を抽出し、抽出したクロック成分をクロック信号（以下、外部リーダライタクロック信号と称する）としてクロックセレクタ１４８に供給する。

クロックセレクタ１４８は、電源コントロール回路１４５から供給される外部リーダライタ電力供給信号に基づいて、オシレータ１４６から供給される外部発振クロック信号、または、クロック抽出回路１４７から供給される外部リーダライタクロック信号のうち一方を選択して、選択したクロック信号を半導体集積回路１０１の各部に供給する。例えば、クロックセレクタ１４８は、外部リーダライタ電力供給信号が供給されている場合、すなわち、外部リーダライタ送信信号から外部リーダライタ電力が得られている場合、外部リーダライタクロック信号を半導体集積回路１０１の各部に供給し、外部リーダライタ電力供給信号が供給されていない場合、すなわち、半導体集積回路１０１がリーダライタとして動作する場合、または、外部リーダライタ送信信号から外部リーダライタ電力を得られていない場合、外部発振クロック信号を半導体集積回路１０１の各部に供給する。

ASK復調回路１４９は、外部リーダライタから送信される外部リーダライタ送信信号、または、外部非接触ICカードから送信される外部ICカード送信信号を外部端子RP，RMを介して受信する。ASK復調回路１４９は、ASK変調されている外部リーダライタ送信信号または外部ICカード送信信号をASK復調し、復調した信号をデジタル信号変換部１５０に供給する。すなわち、半導体集積回路１０１では、外部リーダライタ送信信号および外部ICカード送信信号を復調する回路が共通化されている。

なお、キャリア検出回路１４３、クロック抽出回路１４７およびASK復調回路１４９は、外部端子RP，RMに入力される信号の差動電圧、すなわち、差動信号として入力される外部リーダライタ送信信号または差動信号として入力される外部ICカード送信信号により動作する。従って、キャリア検出回路１４３、クロック抽出回路１４７およびASK復調回路１４９の図示せぬ入力部は、外部端子RP，RMに対して対称型の回路を構成する。

デジタル信号変換部１５０は、ASK復調回路１４９から供給される外部リーダライタ送信信号または外部ICカード送信信号を増幅し、増幅した信号をA/D（Analog/digital）変換する。デジタル信号変換部１５０は、A/D変換した外部リーダライタ送信信号または外部ICカード送信信号をSPU１１２に供給する。

リーダライタ送信回路１５１は、クロックセレクタ１４８から供給されるクロック信号に基づいて、所定の周波数（例えば13.56MHz）の送信キャリア信号を生成する。リーダライタ送信回路１５１は、図６を参照して後述するように、SPU１１２から供給される内蔵リーダライタ送信データに基づいて、送信キャリア信号を変調し、変調した信号（内蔵リーダライタ送信信号）を、アナログフロントエンド部１１１接続されたアンテナを介して、外部非接触ICカードに送信する。

SPU１１２は、アナログフロントエンド部１１１から取得した外部リーダライタ送信信号または外部ICカード送信信号に所定の処理（例えば、マンチェスタ符号化されている信号のNRZ（Non Return to Zero）方式の信号への変換、受信した信号に含まれるパケットの整合性の確認など）を施し、処理した信号をCPU１１３に供給する。また、SPU１１２は、CPU１１３から、外部リーダライタに送信する内蔵ICカード送信データ、または、外部非接触ICカードに送信する内蔵リーダライタ送信データを取得し、取得したデータに所定の処理（例えば、送信データのパケット化、NRZ方式の送信データのマンチェスタ符号化など）を施す。SPU１１２は、所定の処理を施した内蔵ICカード送信データをロードスイッチ１４２に供給し、所定の処理を施した内蔵リーダライタ送信データをリーダライタ送信回路１５１に供給する。

CPU１１３は、半導体集積回路１０１の各部の処理を制御する。また、CPU１１３は、半導体集積回路１０１が非接触ICカードとして動作する場合、外部リーダライタからデータの書込みを指示されたとき、外部リーダライタ送信信号に基づいて、指示されたデータを不揮発性メモリ１１７に記憶させる。さらに、CPU１１３は、半導体集積回路１０１が非接触ICカードとして動作する場合、外部リーダライタからデータの読出しが指示されたとき、外部リーダライタ送信信号に基づいて、指示されたデータを不揮発性メモリ１１７から読出し、読み出したデータを送信するための内蔵ICカード送信データを生成し、生成した内蔵ICカード送信データをSPU１１２に供給する。

また、CPU１１３は、半導体集積回路１０１がリーダライタとして動作する場合、外部非接触ICカードからデータを読み出すとき、読出しを指示するための内蔵リーダライタ送信データを生成し、生成した内蔵リーダライタ送信データをSPU１１２に供給する。さらに、CPU１１３は、半導体集積回路１０１がリーダライタとして動作する場合、外部非接触ICカードにデータを書込むとき、書込みを指示するための内蔵リーダライタ送信データを生成し、生成した内蔵リーダライタ送信データをSPU１１２に供給する。

また、CPU１１３は、アナログフロントエンド部１１１から取得した外部リーダライタ送信信号または外部ICカード送信信号を、必要に応じて、暗号回路１１４に供給し、暗号化されている信号を復号化させる。さらに、CPU１１３は、外部リーダライタに送信する内蔵ICカード送信データ、または、外部非接触ICカードに送信する内蔵リーダライタ送信データを、必要に応じて、暗号回路１１４に供給し、供給したデータを暗号化させる。

また、CPU１１３は、外部リーダライタ送信信号から得た外部リーダライタ送信データまたは外部ICカード送信信号から得た外部ICカード送信データを、必要に応じて、RAM１１５または不揮発性メモリ１１７に記憶させたり、UART１１８を介して、端子TXD，RXDに接続されている外部の情報処理装置に送信したりする。さらに、CPU１１３は、UART１１８を介して、端子TXD，RXDに接続されている外部の情報処理装置から入力されるデータや制御信号などを取得する。

暗号回路１１４は、CPU１１３の制御の基に、データを暗号化したり、暗号化されたデータを復号化したりする。

ＲＡＭ１１５は、SPU１１２またはCPU１１３の処理の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータやデータを格納する。

ＲＯＭ１１６は、ＣＰＵ１１３が使用するプログラムや演算用のパラメータのうちの基本的に固定のデータを格納する。

不揮発性メモリ１１７は、例えば、EEPROM（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）、MRAM（Magnetoresistive Random Access Memory，磁気抵抗メモリ）、FeRAM（Ferroelectric Random Access Memory，強誘電体メモリ）、OUM（Ovonic Unified Memory）などの書き換え可能な不揮発性のメモリにより構成される。不揮発性メモリ１１７は、例えば、外部リーダライタから書込みが指示された各種のデータを記憶し、不揮発性メモリ１１７への電力の供給が停止された後も、そのデータを記憶し続ける。

UART１１８は、外部端子TXD，RXDを介して、外部の情報処理装置と接続され、外部の情報処理装置との通信を制御する。

図４は、図３の半導体集積回路１０１を用いた非接触ICカードリーダライタ２０１の一実施の形態を示す図である。非接触ICカードリーダライタ２０１は、半導体集積回路１０１、アンテナ２１１、コンデンサ２１２，２１３、および、発振子２１４により構成され、例えば、１つのモジュールとされる。なお、図４では、半導体集積回路１０１について、アナログフロントエンド部１１１のみを図示し、他の部分の図示は省略している。また、図４において、図３と比べて、アナログフロントエンド部１１１をより詳細に図示している。さらに、図中、図３と対応する部分については、同じ符号を付しており、その説明は繰り返しになるので適宜省略する。

図４では、図３と比べて、アナログフロントエンド部１１１において、ダイオード２３１，２３２およびコンデンサ２３３を追加して図示し、図３の電圧安定化部１４１を、クランプ回路２３４および電圧レギュレータ（Reg）２３５に分けて図示している。また、図４では、図３と比べて、図３の外部端子RP，RMを、外部端子RP１乃至RP３および外部端子RM１乃至RM３の３つの外部端子に分けて図示するとともに、外部端子RP１乃至RP３が半導体集積回路１０１の外部で接続され、外部端子RM１乃至RM3が半導体集積回路１０１の外部で接続されるように変更して図示している。

アンテナ２１１は、ループコイル２２１とコンデンサ２２２から構成される共振回路を有している。アンテナ２１１の一端は、半導体集積回路１０１の外部端子RP１乃至RP３、および、コンデンサ２１２の一端に接続されている。アンテナ２１１の他の一端は、半導体集積回路１０１の外部端子RM１乃至RM３、および、コンデンサ２１３の一端に接続されている。また、アンテナ２１１のループコイル２２１の中央から中間タップが引き出されており、アンテナ２１１の中間タップは、半導体集積回路１０１の外部端子RCに接続されている。後述するように、外部リーダライタとの通信と外部非接触ICカードとの通信とが、共通のアンテナ２１１を介して行なわれる。

コンデンサ２１２の一端であって、アンテナ２１１の一端と接続されている一端とは異なる一端は、外部端子TPに接続されている。コンデンサ２１３の一端であって、アンテナ２１１の一端と接続されている一端とは異なる一端は、外部端子TMに接続されている。なお、コンデンサ２１２，２１３を半導体集積回路１０１の内部に設けるようにしてもよい。

例えば、水晶発振子、セラミック発振子などにより構成される発振子２１４は、半導体集積回路１０１の外部端子XIN，XOUTに接続されている。外部端子VDDには、例えば、バッテリなどの外部電源が接続される。

アナログフロントエンド部１１１のダイオード２３１のカソードは外部端子RP１に接続され、ダイオード２３１のアノードは接地されている。ダイオード２３２のカソードは外部端子RM１に接続され、ダイオード２３２のアノードは接地されている。コンデンサ２３３の一端は外部端子RCに接続され、コンデンサ２３３の他の一端は接地されている。ダイオード２３１，２３２およびコンデンサ２３３により、アンテナ２１１に対して対称型の回路である、センタータップ型の全波整流平滑回路が構成される。

クランプ回路２３４の一端は外部端子RCに接続され、クランプ回路２３４の他の一端は接地されている。電圧レギュレータ２３５の一端は外部端子RCに接続され、電圧レギュレータ２３５の他の一端は電源コントロール回路１４５に接続されている。外部端子RP１，RM１にはASK復調回路１４９が接続され、外部端子RP２，RM２にはキャリア検出回路１４３が接続され、外部端子RP３，RM３にはクロック抽出回路１４７が接続されている。

次に、非接触ICカードリーダライタ２０１のアナログフロントエンド部１１１の処理について説明する。

まず、非接触ICカードリーダライタ２０１が非接触ICカードとして動作し、外部リーダライタから外部リーダライタ送信信号を受信する場合のアナログフロントエンド部１１１の処理について説明する。

外部リーダライタがアンテナ２１１に近接された場合、外部リーダライタからアンテナ２１１に電磁波が輻射される。アンテナ２１１は、受信した電磁波を、電気信号（外部リーダライタ送信信号）に変換する。外部リーダライタ送信信号は、所定の周波数（例えば、13.56MHz）の搬送波をASK変調した信号であり、この信号によりデータの書込みや読出しを指示する外部リーダライタ送信データが送信される。

外部端子RCから入力された外部リーダライタ送信信号は、ダイオード２３１，２３２およびコンデンサ２３３により構成される全波整流平滑回路により全波整流平滑化される。クランプ回路２３４および電圧レギュレータ２３５は、全波整流平滑化された外部リーダライタ送信信号から得た電力（外部リーダライタ電力）を、所定の直流電圧に安定化させて、電力源として電源コントロール回路１４５に供給する。

また、カソードが外部端子RP１乃至RP３に接続されているダイオード２３１、および、カソードが外部端子RM１乃至RM３に接続されているダイオード２３２のアノードがともに接地されているので、外部リーダライタ送信信号は差動信号として、端子RP２，RM２を介して、アンテナ２１１からキャリア検出回路１４３に供給され、端子RP３，RM３を介して、アンテナ２１１からクロック抽出回路１４７に供給され、端子RP１，RM１を介して、ASK復調回路１４９に供給される。

キャリア検出回路１４３は、外部リーダライタ送信信号の受信に伴い、外部リーダライタ送信信号検出信号を電源コントロール回路１４５に供給する。電源検知回路１４４は、外部端子VDDに接続されている外部電源から外部電源電力が供給されている場合、外部電源検知信号を電源コントロール回路１４５に供給する。電源コントロール回路１４５は、電源検知回路１４４から外部電源検知信号が供給されている場合、外部電源電力を半導体集積回路１０１の各部に供給し、電源検知回路１４４から外部電源検知信号が供給されていない場合、外部リーダライタ電力を半導体集積回路１０１の各部に供給する。

このように、半導体集積回路１０１では、全波整流平滑化した外部リーダライタ送信信号から半導体集積回路１０１の各部に供給する電力を得るので、図２の非接触ICカード回路２１のように、半波整流平滑化した外部リーダライタ送信信号から電力を得る場合に比べて、整流効率が向上し、外部リーダライタ送信信号からより多くの電力を得ることができる。

また、電源コントロール回路１４５は、外部リーダライタ電力供給信号をクロックセレクタ１４８に供給する。

オシレータ１４６は、所定の周波数（例えば13.56MHz）の外部発振クロック信号をクロックセレクタ１４８に供給する。クロック抽出回路１４７は、外部リーダライタ送信信号からクロック成分を抽出し、抽出したクロック成分を外部リーダライタクロック信号としてクロックセレクタ１４８に供給する。いまの場合、外部リーダライタ電力供給信号が供給されているので、クロックセレクタ１４８は、クロック抽出回路１４７から供給される外部リーダライタクロック信号を半導体集積回路１０１の各部に供給する。

ASK復調回路１４９は、ASK変調されている外部リーダライタ送信信号を復調し、復調した外部リーダライタ送信信号をデジタル信号変換部１５０に供給する。デジタル信号変換部１５０は、外部リーダライタ送信信号を増幅し、増幅した信号をA/D変換し、A/D変換したデジタル信号をSPU１１２に供給する。

ASK復調回路１４９は、差動信号で外部リーダライタ送信信号を処理するため、図２の非接触ICカード回路２１のように、外部リーダライタ送信信号を半波整流平滑化してから処理する場合に比べて、外部リーダライタ送信信号の受信感度が向上する。また、キャリア検出回路１４３およびクロック抽出回路１４７も、差動信号で外部リーダライタ送信信号を処理するため、図２の非接触ICカード回路２１のように、シングルエンド信号で外部リーダライタ送信信号を処理する場合に比べて、外部リーダライタ送信信号の検出精度または外部リーダライタ送信信号のクロック成分の抽出精度が向上する。

次に、非接触ICカードリーダライタ２０１が非接触ICカードとして動作し、外部リーダライタに内蔵ICカード送信信号を送信する場合のアナログフロントエンド部１１１の処理について説明する。

図５は、ダイオード２３１，２３２およびコンデンサ２３３により構成される全波整流平滑回路の後段に接続されるロードスイッチ１４２の詳細を示す図である。

ロードスイッチ１４２は、送信データ供給部２５１、FET（Field Effect Transistor）２５２、および、抵抗２５３により構成される。抵抗２５３の一端は外部端子RCに接続され、抵抗２５３の他の一端はFET２５２のドレインと接続されている。FET２５２のソースは接地され、FET２５２のゲートは送信データ供給部２５１に接続されている。

SPU１１２は、CPU１１３の制御の基に、外部リーダライタに送信する内蔵ICカード送信データを送信データ供給部２５１に供給する。なお、内蔵ICカード送信データは、HighまたはLowのいずれかの値をとる。内蔵ICカード送信データの値に基づいて、FET２５２のオンまたはオフが切り替えられることにより、内蔵ICカード送信データの値に応じて、抵抗２５３がアンテナ２１１に対して並列に接続されている状態と接続されていない状態とが切り替えられる。これにより、アンテナ２１１を介して電磁結合されている回路のインピーダンス（外部リーダライタに設けられているアンテナの負荷）が変化し、非接触ICカードリーダライタ２０１から外部リーダライタに対して、内蔵ICカード送信データに基づく内蔵ICカード送信信号が送信される。

次に、非接触ICカードリーダライタ２０１がリーダライタとして動作し、外部非接触ICカードに内蔵リーダライタ送信信号を送信する場合のアナログフロントエンド部１１１の処理について説明する。

図６は、リーダライタ送信回路１５１の詳細を示す図である。

リーダライタ送信回路１５１は、送信キャリア供給部２７１、送信データ供給部２７２、および、インバータ２７３乃至２７７により構成される。

送信キャリア供給部２７１は、クロックセレクタ１４８から供給されるクロック信号に基づいて、所定の周波数（例えば、13.56MHz）の送信キャリア信号を生成し、生成した送信キャリア信号をインバータ２７３、２７６および２７７に供給する。

SPU１１２は、CPU１１３の制御の基に、外部非接触ICカードに送信する内蔵リーダライタ送信データを送信データ供給部２７２に供給する。送信データ供給部２７２は、内蔵リーダライタ送信データをインバータ２７５および２７７に供給する。なお、内蔵リーダライタ送信データは、HighまたはLowのいずれかの値をとる。

インバータ２７３は、送信キャリア信号の極性を反転した逆位相の信号（以下、逆位相キャリア信号と称する）をインバータ２７４および２７５に供給する。インバータ２７４は、逆位相キャリア信号の極性を反転した信号、すなわち、元の送信キャリア信号を出力する。インバータ２７５は、内蔵リーダライタ送信データの値がHighの場合、信号の出力を停止し、内蔵リーダライタ送信データの値がLowの場合、逆位相キャリア信号の極性を反転した信号、すなわち、元の送信キャリア信号を出力する。インバータ２７４および２７５から出力された信号は重畳され（ASK変調され）、重畳された信号が端子TPを介して、コンデンサ２１２に出力される。すなわち、端子TPからは、内蔵リーダライタ送信データの値がHighの場合、インバータ２７４のみを駆動し、内蔵リーダライタ送信データの値がLowの場合、インバータ２７４とインバータ２７５の両方を駆動することにより、ASK変調された送信キャリア信号が出力される。

インバータ２７６は、送信キャリア信号の極性を反転した逆位相キャリア信号を出力する。インバータ２７７は、内蔵リーダライタ送信データの値がHighの場合、信号の出力を停止し、内蔵リーダライタ送信データの値がLowの場合、逆位相キャリア信号を出力する。インバータ２７６および２７７から出力された信号は重畳され（ASK変調され）、重畳された信号が、端子TMを介してコンデンサ２１３に出力される。すなわち、端子TMからは、内蔵リーダライタ送信データの値がHighの場合、インバータ２７６のみを駆動し、内蔵リーダライタ送信データの値がLowの場合、インバータ２７６とインバータ２７７の両方を駆動することにより、ASK変調された逆位相の送信キャリア信号が出力される。

端子TPから出力された信号は、コンデンサ２１２によりその直流成分が除去されてからアンテナ２１１に供給され、端子TMから出力された信号は、コンデンサ２１３によりその直流成分が除去されてからアンテナ２１１に供給される。アンテナ２１１からは、コンデンサ２１２および２１３を通過した信号に対応する電磁波が輻射され、外部非接触ICカードは、その電磁波を受信する。すなわち、アンテナ２１１は、リーダライタ送信回路１５１から出力される差動信号である内蔵リーダライタ送信信号により駆動される。

次に、非接触ICカードリーダライタ２０１がリーダライタとして動作し、外部非接触ICカードから外部ICカード送信信号を受信する場合のアナログフロントエンド部１１１の処理について説明する。

外部非接触ICカードは、外部ICカード送信信号を送信する場合、上述した非接触ICカードリーダライタ２０１が外部リーダライタに内蔵ICカード送信信号を送信する場合と同様の処理により、外部非接触ICカードのアンテナと電磁結合されているアンテナ２１１の負荷を変化させることにより、ASK変調された外部ICカード送信信号を非接触ICカードリーダライタ２０１に送信する。

外部ICカード送信信号は、外部リーダライタ送信信号と同様に、差動信号として、端子RP１，RM１を介してASK復調回路１４９に供給される。ASK復調回路１４９は、ASK変調されている外部ICカード送信信号を復調し、復調した外部ICカード送信信号をデジタル信号変換部１５０に供給する。デジタル信号変換部１５０は、外部ICカード送信信号を増幅し、さらに、デジタル信号にA/D変換し、変換したデジタル信号をSPU１１２に供給する。

なお、ASK復調回路１４９は、図１の非接触ICカードリーダライタ１のリーダライタ受信回路２３と同様に、差動信号で外部ICカード送信信号を受信し、復調するので、非接触ICカードリーダライタ２０１の外部ICカード送信信号の受信感度は、図１の非接触ICカードリーダライタ１の受信感度とほとんど変わらない。

以上のように、非接触ICカード用のアンテナとリーダライタ用のアンテナとを１つに共通化し、非接触ICカード用のASK復調回路とリーダライタ用のASK復調回路とを１つに共通化することにより、非接触ICカード機能とリーダライタ機能とを有する非接触ICカードリーダライタのチップがより小型化される。また、差動信号で外部リーダライタ送信信号を処理することにより、外部リーダライタ送信信号（非接触ICカード機能）の受信感度が向上する。さらに、全波整流平滑化した外部リーダライタ送信信号から外部リーダライタ電力を得ることにより、電力変換効率が向上する。

また、上述したように、非接触ICカード機能を実現する回路のアンテナ２１１に対するフロントエンド（ダイオード２３１，２３２、およびコンデンサ２３３により構成される全波整流平滑回路、並びに、差動信号を受信するキャリア検出回路１４３、クロック抽出回路１４７、および、ASK復調回路１４９の入力部）をアンテナ２１１に対して対称型とすることにより、同じくアンテナ２１１に対して対称型である、リーダライタ機能を実現する回路のフロントエンド（ASK復調回路１４９の入力部およびリーダライタ送信回路１５１）との相性がよくなるため、アンテナを共通化しても、リーダライタ機能の送信効率は低下しない。

図７は、図４の非接触ICカードリーダライタ２０１と異なる他の実施の形態である非接触ICカードリーダライタ３０１の構成の例を示す図である。図中、図４と対応する部分については、同じ符号を付しており、その説明は繰り返しになるので適宜省略する。

非接触ICカードリーダライタ３０１は、図４の非接触ICカードリーダライタ２０１と比較して、半導体集積回路１０１が半導体集積回路３１１に置き換えられ、ダイオード３１２および３１３が追加され、アンテナ２１１の中間タップが接地されている点が異なる。半導体集積回路３１１は、図４の半導体集積回路１０１と比較して、アナログフロントエンド部１１１がアナログフロントエンド部３２１に置き換えられている点が異なる。なお、図４と同様に、半導体集積回路３１１について、アナログフロントエンド部３２１のみ図示し、他の部分の図示は省略しているが、図示を省略した部分については、図３に示される半導体集積回路１０１と同様の構成となる。アナログフロントエンド部３２１は、図４のアナログフロントエンド部１１１と比較して、ダイオード２３１，２３２が設けられていない点が異なる。

ダイオード３１２のアノードは外部端子RP１に接続され、ダイオード３１２のカソードは外部端子RCに接続されている。ダイオード３１３のアノードは外部端子RM１に接続され、ダイオード３１３のカソードは外部端子RCに接続されている。これにより、図４の非接触ICカードリーダライタ２０１において、アナログフロントエンド部１１１のダイオード２３１，２３２、およびコンデンサ２３３により構成されていた全波整流平滑回路の代わりに、非接触ICカードリーダライタ３０１において、半導体集積回路３１１の外部に外付けされているダイオード３１２，３１３、および半導体集積回路３１１のコンデンサ２３３により全波整流平滑回路が構成される。ダイオード３１２，３１３を外付けすることにより、図４の半導体集積回路１０１と比べて、半導体集積回路３１１は、その設計が容易になるとともに、小型化することができる。

図８は、図４の非接触ICカードリーダライタ２０１とさらに異なる他の実施の形態である非接触ICカードリーダライ４０１の構成の例を示す図である。図中、図４と対応する部分については、同じ符号を付しており、その説明は繰り返しになるので適宜省略する。

非接触ICカードリーダライタ４０１は、図４の非接触ICカードリーダライタ２０１と比較して、アンテナ２１１が、ループコイル４２１とコンデンサ４２２から構成される共振回路を有するアンテナ４１１に置き換えられ、ダイオード４１２および４１３が追加されている点が異なる。

ダイオード４１２のアノードは外部端子RP１に接続され、ダイオード４１２のカソードは外部端子RCに接続されている。ダイオード４１３のアノードは外部端子RM１に接続され、ダイオード４１３のカソードは外部端子RCに接続されている。これにより、図４の非接触ICカードリーダライタ２０１において、アナログフロントエンド部１１１のダイオード２３１，２３２、およびコンデンサ２３３により構成されていたセンタータップ型の全波整流平滑回路の代わりに、非接触ICカードリーダライタ４０１において、アナログフロントエンド部１１１のダイオード２３１，２３２、およびコンデンサ２３３、並びに、半導体集積回路１０１の外部に外付けされているダイオード４１２，４１３によりブリッジ型の全波整流回路が構成される。

これにより、非接触ICカードリーダライタ４０１において、アンテナ４１１のように、図４のアンテナ２１１に設けられていた中間タップを設ける必要がなくなり、アンテナ２１１と比べて、アンテナ４１１は、その設計自由度が高くなるとともに、ループコイル４２１の巻数などの細かな調整が可能となる。

図９は、図４の非接触ICカードリーダライタ２０１とさらに異なる他の実施の形態である非接触ICカードリーダライタ５０１の構成の例を示す図である。図中、図４と対応する部分については、同じ符号を付しており、その説明は繰り返しになるので適宜省略する。

非接触ICカードリーダライタ５０１は、図４の非接触ICカードリーダライタ２０１と比較して、コンデンサ２１３の一端であって、外部端子TMと接続されている一端とは異なる一端が、アンテナ２１１の中間タップに接続されている点が異なる。

これにより、図９のリーダライタ送信回路１５１がアンテナ２１１を駆動するとき、アンテナ２１１のループコイル２２１の半分の巻線にのみ電流が流れるようになるので、図４におけるリーダライタ送信回路１５１と同じ電流を流して、アンテナ２１１を駆動する場合、リーダライタ送信回路１５１の駆動能力を半分に抑えることができる。また、アンテナ２１１のループコイル２２１の残りの半分の巻線にも電磁誘導により電流が流れ、この２次放射によりリーダライタ機能の送信効率を上げることができる。

図１０は、図４の非接触ICカードリーダライタ２０１を用いた携帯電話機６０１の構成の例を示すブロック図である。

CPU６１８は、ROM(Read Only Memory)６１９に格納されている制御プログラムをRAM(Random Access Memory)６２０に展開し、制御プログラムに従って携帯電話機６０１の全体の動作を制御する。例えば、CPU６１８は、ユーザからの指示に基づいて、DSP(Digital Signal Processor)６１４を制御し、基地局との間で音声情報などの各種の情報を送受信する。

また、CPU６１８は、端子TXD，RXD（図３）を介して、非接触ICカードリーダライタ２０１と接続されている。CPU６１８は、ユーザからの指示に基づいて、外部リーダライタの代わりに、非接触ICカードリーダライタ２０１に記憶されているデータを書き替えたり、読み込んだりすることができる。さらに、CPU６１８は、ユーザの指示に基づいて、非接触ICカードリーダライタ２０１をリーダライタとして動作させることにより、近接された非接触ICカードとの間で、電磁誘導を利用した近距離無線通信を行わせる。

送信部６１２および受信部６１３においては、例えば、PDC（Personal Digital Cellular）方式、またはW-CDMA（Wideband-Code Division Multiple Access）方式に準拠した通信が行われる。

送信部６１２は、DSP６１４から音声情報が供給されてきたとき、ディジタルアナログ変換処理、および周波数変換処理等の所定の処理を施し、得られた音声信号を、基地局により選択された所定の送信キャリア周波数の無線チャネルによりアンテナ６１１から送信する。

受信部６１３は、例えば、音声通話モード時において、アンテナ６１１で受信されたRF信号を増幅して周波数変換処理およびアナログディジタル変換処理等の所定の処理を施し、得られた音声情報をDSP６１４に出力する。

DSP６１４は、受信部６１３から供給されてきた音声情報に対して、例えば、スペクトラム逆拡散処理を施し、得られたデータを音声処理部６１５に出力する。また、DSP６１４は、音声処理部６１５から供給されてきた音声情報に対してスペクトラム拡散処理を施し、得られたデータを送信部６１２に出力する。

音声処理部６１５は、マイクロフォン６１７により集音されたユーザの音声を音声情報に変換し、それをDSP６１４に出力する。また、音声処理部６１５は、DSP６１４から供給されてきた音声情報をアナログ音声信号に変換し、対応する音声信号をスピーカ６１６から出力する。

表示部６２１は、LCD（Liquid Crystal Display）などにより構成され、CPU６１８から供給されてきた情報に基づいて、対応する画面を表示する。入力部６２２は、携帯電話機の筐体表面に設けられているテンキー、通話ボタン、および電源ボタン等の各種のボタンに対するユーザの入力を検出し、対応する信号をCPU６１８に出力する。

なお、携帯電話機６０１において、非接触ICカードリーダライタ２０１の代わりに、非接触ICカードリーダライタ３０１、４０１、または５０１を用いることができる。

また、以上の説明では、携帯電話機を例に用いたが、本発明は、有線で接続される固定電話、小型の情報機器である携帯情報端末（Personal Digital Assistants）、時計、コンピュータなど、非接触ICカード機能と非接触ICカード無線リーダライタの機能とを搭載可能な他の機器に、非接触ICカード機能と非接触ICカード無線リーダライタの機能とを搭載する場合にも適用することができる。なお、それらの機器には、非接触ICカードおよびリーダライタの通信機能以外の、有線または無線の通信機能を設けるようにしてもよい。また、非接触ICカード/リーダライタ用のIC、または、非接触ICカード/リーダライタ用のICとアンテナなどを組み合わせたモジュールをそれらの機器に着脱できるようにしてもよいし、内蔵するようにしてもよい。さらに、非接触ICカード/リーダライタ用のIC、または、非接触ICカード/リーダライタ用のICとアンテナなどを組み合わせたモジュールを内蔵したICカード、または、メモリカード等の外部記憶媒体などをそれらの機器に着脱できるようにしてもよい。

以上のように、非接触ICカードまたは無線リーダライタと通信を行うためのアンテナを介して受信した、無線リーダライタから送信されてきた第１の受信信号、または、非接触ICカードから送信されてきた第２の受信信号を復調し、第１の受信信号を全波整流平滑化し、アンテナを介して、無線リーダライタに第１の送信信号を送信し、アンテナを介して、非接触ICカードに第２の送信信号を送信するようにした場合には、外部の非接触IDカード用の無線リーダライタおよび外部の非接触ICカードと通信することができる。また、受信感度や送信効率を低下させずに、非接触ICカード機能と非接触ICカード用の無線リーダライタ機能とを有する半導体集積回路および無線通信端末をより小型化することができる。

従来の非接触ICカードリーダライタの構成の例を示すブロック図である。 図１の非接触ICカード回路のアナログフロントエンドの構成の例を示すブロック図である。 本発明を適用した半導体集積回路の一実施の形態を示すブロック図である。 本発明を適用した非接触ICカードリーダライタの一実施の形態を示す図である。 図４のロードスイッチの詳細を示す図である。 図４のリーダライタ送信回路の詳細を示す図である。 本発明を適用した非接触ICカードリーダライタの他の実施の形態を示す図である。 本発明を適用した非接触ICカードリーダライタのさらに他の実施の形態を示す図である。 本発明を適用した非接触ICカードリーダライタのさらに他の実施の形態を示す図である。 本発明を適用した携帯電話機の一実施の形態を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ 半導体集積回路， １１１ アナログフロントエンド部， １１２ SPU， １１３ CPU， １１７ 不揮発性メモリ， １４１ 電圧安定化部， １４２ ロードスイッチ， １４３ キャリア検出回路， １４４ 電源検知回路， １４５ 電源コントロール回路， １４７ クロック抽出回路， １４８ クロックセレクタ， １４９ ASK復調回路， １５０ デジタル信号変換部， １５１ リーダライタ送信回路， ２０１ 非接触ICカードリーダライタ， ２１１ アンテナ， ２３１，２３２ ダイオード， ２３３ コンデンサ， ２３４ クランプ回路， ２３５ 電圧レギュレータ， ２５１ 送信データ供給部， ２５２ FET， ２５３ 抵抗， ２７１ 送信キャリア供給部， ２７２ 送信データ供給部， ２７３乃至２７７ インバータ， ３０１ 非接触ICカードリーダライタ， ３１１ 半導体集積回路， ３１２，３１３ ダイオード４１１ アナログフロントエンド部， ４０１ 非接触ICカードリーダライタ， ４１１ アンテナ， ４１２，４１３ ダイオード， ５０１ 非接触ICカードリーダライタ， ６０１ 携帯電話機， ６１８ CPU

Claims (9)

1. 非接触ICカード機能と非接触ICカード用の無線リーダライタ機能とを有し、近接された非接触ICカードまたは近接された非接触ICカード用の無線リーダライタと通信を行なうための第１のアンテナが接続される半導体集積回路において、
   前記第１のアンテナを介して受信した、前記無線リーダライタから送信されてきた第１の受信信号、および、前記非接触ICカードから送信されてきた第２の受信信号を復調する復調手段と、
   前記第１の受信信号を全波整流平滑化する全波整流平滑化手段と、
   前記第１のアンテナを介して、前記無線リーダライタに第１の送信信号を送信する第１の送信手段と、
   前記第１のアンテナを介して、前記非接触ICカードに第２の送信信号を送信する第２の送信手段と
   を含むことを特徴とする半導体集積回路。
2. 前記全波整流平滑化手段により全波整流平滑化された前記第１の受信信号から得られる電力を安定化する安定化手段を
   さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。
3. 前記第１の送信手段は、前記全波整流平滑化手段の後段に接続されており、前記無線リーダライタのアンテナであって、前記第１のアンテナと電磁結合されているアンテナである第２のアンテナの負荷を変化させることにより前記第１の送信信号を前記無線リーダライタに送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。
4. 前記第２の送信手段の一端は前記第１のアンテナの一端に接続され、前記第２の送信手段の他の一端は前記第１のアンテナが有する中間タップに接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。
5. 前記第２の送信手段は、所定の周波数の送信キャリア信号と前記非接触ICカードに送信するデータに基づいて生成した差動信号である前記第２の送信信号を送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。
6. 前記復調手段は、差動信号である前記第１の受信信号または差動信号である前記第２の受信信号を復調する
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。
7. 前記非接触カード機能を実現する回路のフロントエンドおよび前記無線リーダライタ機能を実現する回路のフロントエンドがともに前記第１のアンテナに対して対称型である
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。
8. 前記第１の受信信号および前記第２の受信信号の両方を復調する１つの前記復調手段を
   含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路。
9. 非接触ICカード機能と非接触ICカード用の無線リーダライタ機能とを有し、近接された非接触ICカードまたは近接された非接触ICカード用の無線リーダライタと通信を行なう無線通信装置において、
   前記非接触ICカードまたは前記無線リーダライタと通信を行なうためのアンテナと、
   前記アンテナを介して受信した、前記無線リーダライタから送信されてきた第１の受信信号、および、前記非接触ICカードから送信されてきた第２の受信信号を復調する復調手段と、
   前記第１の受信信号を全波整流平滑化する全波整流平滑化手段と、
   前記アンテナを介して、前記無線リーダライタに第１の送信信号を送信する第１の送信手段と、
   前記アンテナを介して、前記非接触ICカードに第２の送信信号を送信する第２の送信手段と
   を含むことを特徴とする無線通信装置。

Images