JP5290014B2 - Rfidモジュールおよび携帯機器 - Google Patents
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Description
カード側アンテナの電流I2の搬送波位相はL2,R2,C2の関係によって変化する。よって、このうちL,Cを狭偏差に管理する(共振周波数を管理する)ことにより、量産ばらつきによる位相反転ヌルの発生可能性を下げることが出来る。
リーダライタアンテナのL値が変動するのは、携帯機器の金属面に渦電流が生じて磁束を打ち消すためである。よって、リーダライタと金属面との間に、透磁率の高い材料で作られたシートを挿入することで、金属面を通過する磁束を減少させ渦電流の発生を抑える事が出来る。リーダライタに影響を与えやすい金属面として代表的なものには、電池やメインディスプレイの強度を確保するための金属フレームがあり、この部分に磁性シートが貼られることが多い。
これは、上記対策(1)の考え方を発展させたもので、リーダライタ側のL値変動による位相変化を、カード側で逆方向に動かすことで補正するものである。リーダライタへの接近を感知する方法として、遠方と比較して接近時の方がアンテナへの励起電圧が高くなることを利用している。
電圧aの波形におけるヌル点を基準として、位相の進み側を反転領域、遅れ側を非反転領域と呼ぶことにする。図5(e)の(4)(5)から分かるように、反転領域でのa+bの加算合成は、aの波形振幅を小さくする方向に働く。
(1) 非反転領域での大振幅の加算
(2) 非反転領域で小振幅の加算
(3) ヌル点での大振幅の加算 = ヌル点での小振幅の加算
(4) 反転領域での小振幅の加算
(5) 反転領域での大振幅の加算
ここに「大振幅b」とは負荷SW_ON時のbの振幅を意味し、「小振幅b」とは負荷SW_OFF時のbの振幅を意味している。
図8に、第1の実施の形態のRFID部219(RFIDモジュール)の構成例を示す。RFID部219は、既存のRFID用LSIであるRFID回路ブロック240と、RFIDアンテナ220と、レベル検出器230と、負荷SW_ON時に電圧bの位相を進ませる誘導性位相変調用コンデンサ233と、近傍用制御のためのFET234を備えている。これらの要素のうち、レベル検出器230と誘導性位相変調用コンデンサ233とFET234とが本発明における「リーダライタまでの距離および前記負荷スイッチのON/OFF状態に応じて搬送波の位相を変化させる位相変調手段」を構成している。レベル検出器230はアンテナ220における励起電圧を検出する回路である。FET234は、負荷SWに連動してアンテナ220の共振周波数を切り替えるためのスイッチング手段として機能する。便宜上、FET234を近傍用FETと呼ぶ。位相変調手段は、前記アンテナ励起電圧が所定の閾値を越えるとき、かつ、負荷スイッチがONであるとき、搬送波の位相を進み側へシフトさせるものである。
図10に、第2の実施の形態の構成例を示す。本実施の形態は、第1の実施の形態の構成に、さらにリーダライタから遠方で容量性位相変調を行うためのコンデンサ235およびFET236を追加したものである。便宜上、FET236を遠方用FETと呼ぶ。本実施の形態におけるレベル検出器230aは、特に詳細は示さないが、第1の実施の形態のレベル検出器230の構成(図9(a))に、同様のコンパレータと論理回路を追加することにより構成することができる。
図11に、第3の実施の形態の構成例を示す。本実施の形態は、第2の実施の形態の様なFETによるアンテナ端子間の容量の切り替えの代わりに、ダイオードの逆電圧DCバイアス特性を利用したものである。この例では、ダイオードとしてショットキーバリアダイオード(SBD)252,254を示しているが、ダイオードの種類によってDCバイアス特性は異なるため、必要に応じて他の種類のダイオードを用いても良い。また、使用するダイオードの逆電流によっては、容量性位相変調用ダイオード252の放電用抵抗253は省略可能である。
図15に第4の実施の形態の構成例を示す。本実施の形態は、OFF状態にあるFETのドレイン−ソース間容量がダイオードと同様に図12に示した様な特性カーブを描くことを利用し、第3の実施の形態におけるダイオード252をFET259に置き換えたものである。これは、OFF状態にあるFETのドレイン−ソース間寄生容量を利用するものである。通常、FETのドレイン−ソース間には、ソース→ドレインの方向に保護ダイオードが入っているため、動作については第3の実施の形態と同様になる。
図16に第5の実施の形態の構成例を示す。本実施の形態は第1の実施の形態の変形例に相当するものであり、図8に示した要素と同様の要素には同一の参照符号を付して重複した説明は省略する。第1の実施の形態では、通常時挿入されたコンデンサを必要時に切り離すことにより一時的に共振周波数を上昇させた。これに対して、本実施の形態では一時的にアンテナ220と並列にインダクタンスLの位相変調用インダクタ237を挿入することにより共振周波数を上昇させるものである。そのために、近傍用FETの制御は実施の形態の場合とON/OFF制御が逆になる。すなわち、アンテナの励起電圧が所定の閾値を超えているときのみ、負荷SWの動作に連動して負荷SW_ON時にFET234をONさせる。本実施の形態におけるレベル検出器230bは、特に詳細は示さないが、第1の実施の形態のレベル検出器230の構成(図9(a))の論理回路を変更することにより構成することができる。これにより、第1の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
図17に第6の実施の形態の構成例を示す。本実施の形態は第1の実施の形態の別の変形例に相当するものであり、図8に示した要素と同様の要素には同一の参照符号を付して重複した説明は省略する。
図18に第7の実施の形態の構成例を示す。本実施の形態は第6の実施の形態の構成におけるサブアンテナ220aに対して遠方制御用のコンデンサ235およびFET236を追加したものである。これは、第2の実施の形態(図10)にサブアンテナ220aを追加した変形例と認識することもできる。第7の遠方制御は、第1の実施の形態と同様に、FET236は通常時OFFで、アンテナの励起電圧が所定の閾値を超えないときにのみ、負荷SWの動作に連動して負荷SW_ON時にFET236をONさせる。本実施の形態ではレベル検出器として第2の実施の形態(図10)におけるレベル検出器230aを利用することができる。
図19に第8の実施の形態の構成例を示す。本実施の形態は、サブアンテナ220aを利用する図17の第6の実施の形態の構成において、誘導性位相変調用コンデンサ233の代わりに、一時的にアンテナ220と並列にインダクタンスLのインダクタ237を挿入することにより共振周波数を上昇させるものである。そのために、近傍用FETの制御は図17の実施の形態の場合とON/OFF制御が逆になる。すなわち、アンテナの励起電圧が所定の閾値を超えているときのみ、負荷SWの動作に連動して負荷SW_ON時にFET234をONさせる。本実施の形態ではレベル検出器として第5の実施の形態(図16)のレベル検出器230bを利用することができる。
Claims (13)
- 負荷スイッチにより搬送波に対してASK変調を行うことによりデータをリーダライタへ送信するRFIDモジュールであって、
リーダライタまでの距離と前記負荷スイッチのON/OFF状態とに応じて搬送波の位相を変化させる位相変調手段を備え、
前記リーダライタまでの距離はアンテナ励起電圧の大きさにより推定され、
前記位相変調手段は、前記アンテナ励起電圧が所定の閾値を越えるとき、かつ、前記負荷スイッチがONであるとき、前記搬送波の位相を進み側へシフトさせる
RFIDモジュール。 - アンテナ励起電圧のレベルを検出する手段と、当該レベルが所定の閾値を超えているとき、かつ、前記負荷スイッチがONであるときに所定の出力を生成する論理手段とを備え、この論理手段の所定の出力により前記位相変調手段を制御して前記搬送波の位相を進み方向にシフトさせる請求項1に記載のRFIDモジュール。
- 前記位相変調手段は、通常時ON状態で前記所定の出力で応じてOFF状態に切り替わるスイッチング素子と、このスイッチング素子のON時に前記アンテナに接続される位相変調用コンデンサとを備えた請求項2に記載のRFIDモジュール。
- 前記位相変調手段は、ダイオードを有し、このダイオードの逆電圧DCバイアス特性を利用することによりアンテナ励起電圧および前記負荷スイッチのON/OFFに基づく搬送波の位相変調を実現する請求項1に記載のRFIDモジュール。
- 前記位相変調手段は、前記ダイオードに並列に接続された効果調整用コンデンサと、前記ダイオードに直接に接続されたDCカットコンデンサと、このDCカットコンデンサに並列に接続された放電用抵抗とを有する請求項4に記載のRFIDモジュール。
- 前記位相変調手段は、通常時OFFで前記所定の出力で応じてON状態に切り替わるスイッチング素子と、このスイッチング素子のON時に前記アンテナに接続される位相変調用インダクタとを備えた請求項2に記載のRFIDモジュール。
- 前記アンテナと磁気結合するサブアンテナを備え、前記位相変調手段は当該サブアンテナに対して接続される請求項1〜6のいずれかに記載のRFIDモジュール。
- 負荷スイッチにより搬送波に対してASK変調を行うことによりデータをリーダライタへ送信するRFIDモジュールであって、
リーダライタまでの距離と前記負荷スイッチのON/OFF状態とに応じて搬送波の位相を変化させる位相変調手段を備え、
前記リーダライタまでの距離はアンテナ励起電圧の大きさにより推定され、
前記位相変調手段は、前記アンテナ励起電圧が所定の閾値を超えていないとき、かつ、前記負荷スイッチがONであるとき、前記搬送波の位相を遅れ側へシフトさせるRFIDモジュール。 - 前記位相変調手段は、通常時OFFで前記論理手段の所定の出力に応じてON状態に切り替わるスイッチング素子と、このスイッチング素子のON時に前記アンテナに接続される位相変調用コンデンサとを備えた請求項8に記載のRFIDモジュール。
- 前記位相変調手段は、ダイオードを有し、このダイオードの逆電圧DCバイアス特性を利用することによりアンテナ励起電圧および前記負荷スイッチのON/OFFに基づく搬送波の位相変調を実現する請求項8に記載のRFIDモジュール。
- 前記位相変調手段は、前記ダイオードに並列に接続された効果調整用コンデンサを有する請求項10に記載のRFIDモジュール。
- 前記位相変調手段は、FETを有し、OFF状態にあるFETのドレイン−ソース間寄生容量を利用することによりアンテナ励起電圧および前記負荷スイッチのON/OFFに基づく搬送波の位相変調を実現する請求項8に記載のRFIDモジュール。
- 請求項1〜12のいずれかに記載のRFIDモジュールを内蔵した携帯機器。
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