JPH01181179A - 非接触形電磁結合送受信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、非接触形電磁結合送受信方式に関し１．＋
ｒしくは、非接触状態でＩＣカードリーダ・ライタ（以
下リーグ拳ライタ）等の外部装置との間でデータの送受
信を行う電磁結合形のＩＣカードにおいてその電源回路
側に飛び込むノイズを除去して外部装置側から安定した
電力供給を受けられるようにした電源回路の改良に関す
る。

［従来の技術］ 従来の電磁結合形のＩＣカードにあっては、例えば、リ
ーダ舎ライタ等から供給される振動磁気エネルギーをコ
イルで受波し、それを整流回路。

平滑回路で受けて、所定の直流電圧の電力を得ている。

そして、この平滑回路の直流電圧をレギュレータとか、
ツェナダイオード等の定電圧回路で降圧して、安定化し
た一定電圧の電力を発生させている。

このような安定化回路を設けることにより、リーダ・ラ
イタとＩＣカードとの間の間隔の相違による電圧の変動
を吸収し又はＩＣカードの消費電流の変化による電圧の
変動を吸収し、電源電圧そのものが変動しないようにし
ている。

［解決しようとする課題］ しかし、直流電圧をツェナーダイオード、レギュレータ
等で降圧し、必要とする電圧を得るような構成となって
いるので、電力を供給するための磁界にパルス状の変動
があった場合に、電源出力の直流電圧に直接パルス性ノ
イズが乗ってしまって、十分な電圧の安定化が図れず、
このパルス性ノイズが電力を供給している種々の回路の
誤動作の一因となる。

特に、ＩＣカードでは、マイクロプロセッサ等のデータ
処理回路が内蔵されていて、パルス性ノイズによる誤動
作の発生する確率が高い上に、電力供給を行う外部装置
側においてクロック信号とか、各種の制御信号が使用さ
れている関係からこれらが電力供給回路、電磁結合した
コイルに乗って来ることが多い。また、非接触形のＩＣ
カードでは、電磁結合により信号を伝送する電磁結合系
も電力を供給する電磁結合系に隣接して接近した形で配
置されていることが多く、このような信号系からもパル
ス性ノイズが乗る可能性が大きい。

この発明は、このような従来製品が持っていた記録媒体
側の電源電圧にパルス状ノイズが重畳するという欠点を
解決し、以て安定した直流電圧を発生させることができ
る非接触形電磁結合送受信方式を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するためのこの発明の非接触形電
磁結合送受信方式の構成は、記録媒体に対してデータの
読出し或いは書込みを行う外部装置と、この外部装置に
非接触杖態で電磁結合され、この外部装置から電力供給
を受けてこの外部装置との間で信号の授受を行う記録媒
体とからなるデータ送受信システムにおいて、外部装置
が記録媒体に対して第１の周波数を持つ磁気エネルギー
の形で電力を供給する第１の磁界発生回路を有し、記録
媒体が磁気エネルギーを受けて電気エネルギーに変換す
る変換回路とこの変換回路からの電気エネルギーを第１
の周波数又はその近傍を含めて通過させるフィルタ回路
を介して直流電圧の電力としてみる電源回路と、外部装
置に対して第２の周波数を持つ磁気エネルギーの形で信
号を送出する第２の磁界発生回路とを備えるものである
。

［作用コ このように外部装置から特定の周波数の磁気エネルギー
の形で電力供給を受ける非接触形の記録媒体、特に、Ｉ
Ｃカードにおいて、供給磁気エネルギーの周波数のみ、
又はその近傍の周波数の信号のみを通過させるフィルタ
をその電源回路に挿入することにより、外部装置とか、
信号等系からのパルス性ノイズの飛び込みを抑制するこ
とができる。

その結果、記録媒体に内蔵された各回路に安定した電源
電圧で電力を供給でき、各回路が誤動作し難いものとな
る。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は、この発明の非接触形電磁結合送受信方式を適
用した一実施例のＩＣカード送受信システムのブロック
図である。

第１図において、１は、非接触形ＩＣカード２（以下用
にＩＣカード２）が挿着されるリーダ拳ライタである。

ＩＣカード２は、その電源となる電力をこのリーダ拳ラ
イタ１の発振回路５から送信コイル９を介してこれと非
接触状態で電磁結合されている受信コイル１３で受ける
。なお、発振回路５は、例えば２００ｋＨｚ程度の信号
を送信コイル９に供給し、この信号を受信コイル１３が
磁界の形で受けて電力が伝達される。

受信コイル１３で受けたこの電力は、次に、フィルタ回
路１７を介してＩＣカード２の電源回路である整流・平
滑回路１８で直流電圧の電力に変換され、その電力がツ
ェナーダイオード等で構成される定電圧回路２３に送出
されて、安定化されて、ＩＣカード２の各回路に供給さ
れる。

ここで、フィルタ回路１７は、前記の電力供給周波数信
号のである２００ｋＨｚのみを通過させる帯域フィルタ
である。なお、４は、リーダ・ライタ１に設けられた電
源回路であって、その各部の回路に電力を供給している
。

−２２は、ＩＣカード２における定電圧回路２３の電圧
を監視して、その電圧に応じた制御電圧を発生する電圧
検出回路であって、発生した制御電圧により電圧制御発
振器（ＶＣＯ）２１の発振周波数を制御する。ＶＣＯ２
１は、この制御信号に応じてそれに応じた周波数で発振
し、その出力信号を送信コイル１４に送出する。

その結果、送信コイル１４と電磁結合しているリーダ・
ライタ１の受信コイル１０にＶＣＯ２１から送出される
周波数の信号が伝達され、受信コイルｌＯにより受信さ
れた信号は、周波数変化検出回路６で検出され、その受
信信号の周波数変動に応じたデータを周波数変化検出回
路６が発生して、それがマイクロプロセッサ等を有する
データ処理回路３に送出される。

データ処理回路３は、このデータを受けてＩＣカード２
の定電圧回路の電圧が高くなったときには、低（なるよ
うに、逆に、電源電圧が低くなったときには、高くなる
ように制御信号を発振回路５に送出して発振回路５の出
力レベルを制御する。

さて、リーダ拳ライタ１からＩＣカード２へ送出される
データは、データ処理装置３により、これに接続されて
いるデータ送信回路７．送信コイル１１を介してＩＣカ
ード２側に送出される。ここで、データ送信回路７は、
例えば１０ＭＨｚ程度の周波数の搬送波を発生する。こ
の搬送波がデータ処理装置３からの送信データにより０
Ｎ−ＯＦＦ”される。この場合、データの送信は、いわ
ゆるトーンバースト方式により行われる。

トーン・バーストの形で送信コイル１１を通して磁界の
形で送信されたデータは、これと非接触状態で電磁結合
するＩＣカード２の受信コイル１５で受信され、データ
受信回路１９でデジタル信号に復調されて、マイクロプ
ロセッサ等を有するデータ処理回路２４に送られる。

一方、ＩＣカード２からリーダ・ライタ１へのデータの
送信は、データ送信回路２０により送信コイル１６を介
して行われる。すなわち、データ処理回路２４から送出
されるデジタルデータをデータ送信回路２０が受けて、
前記データ送信回路７と同様にトーンバースト方式によ
る信号を送信コイル１６に供給し、それを送信コイル１
６と電磁結合しているリーダ・ライタ１側の受信コイル
１２で受けて、データ受信回路８が復調し、受信データ
をデジタル値に変換してデータ処理回路３へ送出する。

次に、ＩＣカード２の電源電圧の制御について説明する
。まず、ＩＣカード２とリーダ拳ライタ１との間隔が小
さくなっているか、或いはＩＣカードにおける消費電力
が少なくなっているとすると、整流・平滑回路１８の出
力電圧が上昇するが、この場合の上昇量が小さく、定電
圧回路２３のレギュレーションの範囲であれば、その電
圧上昇分は、はとんどツェナーダイオード等により吸収
されて、定電圧回路２３の出力電圧はほとんど変動しな
い。

また、ＩＣカード２とリーダ・ライタｌとの間隔が大き
くなっているか、或いはＩＣカードにおける消費電力が
太き（なっているとすると、整流・平滑回路１８の出力
電圧が下降するが、この場合の下降量が小さく、前記と
同様に定電圧回路２３のレギュレーションの範囲であれ
ば、その電圧ド降分は、はとんどツェナーダイオード等
により吸収されて、定電圧回路２３の出力電圧はほとん
ど変動しない。

しかし、定電圧回路２３のレギュレーションの範囲を越
えて、整流・平滑回路１８の出力電圧がヒ昇或いは下降
すると、その制御は、定電圧回路２３の電圧検出回路２
２で検出されて、リーダφライタ１側にフィードバック
され、リーダ・ライタ１側の供給電磁エネルギーが制御
され、このことで、定電圧回路２３の電圧が一定になる
ように制御される。

すなわち、定電圧回路２３のレギュレーションの範囲を
越え、定電圧回路２３の電圧が上昇すると、この電圧Ｉ
　ＦＩ！が電圧検出回路２２で検出される。電圧検出回
路２２は、この検出に応じた制御信号をＶＣ０２１４ｍ
出力し、ＶＣ０２Ｈ！、コノ制御信号を受けてその基準
発振周波数よりも高い周波数で発振する。

この基準発振周波数よりも高い周波数の信号は、送信コ
イル１４．受信コイル１０を経て周波数変化検出回路６
で受信される。周波数変化検出回路６は、周波数比較回
路と前記ＶＣＯ２１の基準発振周波数に対応する周波数
の発振ムとを有していて、受信コイル１０により受信し
た周波数とＶＣ０２１の基準発振周波数とを比較して、
基準周波数からの高い側へのずれ酸に対応するデジタル
値の信号を発生し、これをデータ処理回路３に送出する
。データ処理回路３は、このデータを受けてＩＣカード
２の電源電圧が高くなったことを知り、発振回路５の出
力レベルを下げる制御信号を発振回路５に送出する。

同様に、定電圧回路２３のレギュレーションの範囲を越
え、定電圧回路２３の電圧が降下すると、この電圧降下
が電圧検出回路２２で検出される。

この検出に応じた制御信号が電圧検出回路２２に発生し
、この制御信号を受けたＶＣＯ２１は、その基型発振周
波数よりも低い周波数で発振する。

この基準発振周波数よりも低い周波数の信号は、前記と
同様に送信コイル１４．受信コイルｌＯを経て周波数変
化検出回路６で受信される。そして、周波数変化検出回
路６は、基準周波数から低い側へのずれ量に対応するデ
ジタル値の信号を発生し、これをデータ処理回路３に送
出する。データ処理回路３は、このデータを受けてＩＣ
カード２の電源電圧が低くなったことを知り、発振回路
５の出力レベルを上げる制御信号を発振回路５に送出す
る。

このような１制御の過程で、ＩＣＣカードリーダシライ
タ１側電源回路４等からパルス性のノイズが侵入したり
、また、ＩＣカードリーダ・ライタ１の内部で発生した
ノイズが発振回路５．送信コイル９を得て受信コイル１
３と磁気結合させる磁界にノイズとなって現れても、フ
ィルタ回路１７があることによって、整流φ平滑回路１
８の出力直流電圧にはノイズが混入しない。したがって
、データ処理回路２４等がこのようなノイズによって異
常動作することはない。

また、電磁結合により信号を伝送する送信コイルＩＬ　
　１４．１８等も、電力を供給する電磁結合系の送信コ
イル９．受信コイル１３に隣接して接近配置されている
場合でも、制御信号系、データ伝送信号系から飛び込む
信号がフィルタ回路１７によりカントされ、そのような
ノイズが乗ることがほとんどない。

その結果、前記のような電圧レギュレーション制御が確
実に行われ、ＩＣカード２の電源電圧か上下に変動して
も、そのときの変動が小さい第１段階は、定電圧回路２
３によりレギュレーションされて、その電圧を一定に保
ち、このレギュレーションの範囲を越えたときには、そ
の電圧変動に応じて供給磁気エネルギーを増減させて、
ＩＣカード２の電源電圧が一定になるように制御するこ
とができる。

そして、このような二段目のレギュレーション制御を行
えば、平滑回路におけるコンデンサも小さい容量のもの
で済み、また、定電圧回路２３の定常状態の動作点にお
ける電流の設定値も小さい値で済む。したがって、電源
回路全体の発熱量が小さくなる。

なお、発振回路５と送信コイル９とは、この発明におけ
る磁界発生回路の具体例であり一受信コイル１３は、磁
気エネルギーを電気エネルギーに変換する変換回路の具
体例である。また、ｖＣＯ２１は、制御信−す発生回路
の具体例であり、送信コイル１４は、制御信号送出回路
の具体例である。

ここで、電圧検１１１回路２２は、具体的には、コンパ
レータ又は電圧レベル変換回路であって、これらは、通
常、コンデンサを用いない演算増幅回路、或いはトラン
ジスタ回路等で構成でき、ＩＣ化できるものである。

電圧検出回路２２として、例えば、コンパレータを用い
るときには、電圧レベルの−Ｌ限及び下限で検出信号を
発生する２つのコンパレータを用いる。そして上限値又
は■限値を越えた検出信−ラ・に応じてｖＣＯ２１の発
振周波数を基準発振周波数に対して高い値又は低い値で
発振するように制御する。一方、これを電圧レベル変換
回路とするときには、整流・平滑回路１８の出力電圧値
をｖＣＯ２１の電圧制御レベルに変換する回路となる。

なお、ｖＣＯ２１の制御を整流φ平滑回路１８の出力で
直接制御できる場合には、電圧検出回路２２は省いても
のよい。

ところで、実施例において、ＩＣカード２のクロック信
号は、送信コイル９又は送信コイル１１から送られて来
る信号の搬送波を利用してもよく、受信した信号をその
ままか、或いは逓部会分周して利用してもよいし、又Ｉ
Ｃカード２の内部にクロック信号の発振回路を内蔵して
もよい。

以−ヒ説明してきたが、実施例では、ＩＣカード側への
電力の供給量をＩＣカード側からフィードバックしてＩ
Ｃカードリーダ・ライタ側で制御するようにしているが
、必ずしもこのような制御を採る必要はない。

なお、前記のような制御をする場合には、実施例では、
ｖＣＯを使用しているが、これは、基準周波数からその
周波数より高い値及び低い値に設定できる発振回路であ
ればどのようなものでもよい。さらに、実施例では、電
圧の変動に応じて供給磁気エネルギーを定電圧回路の電
圧が一定になるように制御しているが、この制御は、電
圧が降ドする方向か［−昇する方向の−・方向のみの制
御であってもよい。

実施例では、電力を供給するエネルギー調整信じ・をｖ
ＣＯの発振周波数としてリーダ・ライタ側に送出してい
るか、周波数によることな（、単に現在の電圧値に対応
するデータであってもよい。

この場合、検出した電圧値又は基準電圧値からのずれ量
に応じた値をデジタル値に変換する回路を設けて、電力
供給量調節信号をデジタル信号化して詳しい値の信号を
リーダ・ライタ側に送信してやってもよい。

実施例では、リーダ拳ライタにＩＣカードを装着するＩ
Ｃカードの送受信システムを例に挙げているが、この発
明は、メモリカードをはじめとして、記録媒体一般に適
用でき、装着する相手方も、ホストコンピュータ等の外
部装置一般でよい。

［発明の効果コ 以上の説明から理解できるのように、この発明にあって
は、外部装置から特定の周波数の磁気エネルギーの形で
電力供給を受ける非接触形の記録媒体、特に、ＩＣカー
ドにおいて、供給磁気エネルギーの周波数のみ、又はそ
の近傍の周波数の信号のみを通過させるフィルタをその
電源回路に挿入することにより、外部装置とか、信号等
系からのパルス性ノイズの飛び込みを抑制することがで
きる。

その結果、記録媒体に内蔵された各回路に安定した電源
電圧で電力を供給でき、各回路が誤動作し難いものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の非接触形電磁結合送受信方式を適
用した一実施例のＩＣカード送受信システムのブロック
図である。 １・・・リーダ・ライタ、 ２・・・ＩＣカード、３・・・データ処理装置、４・・
・電源回路、５・・・発振回路、６・・・周波数変化検
出回路、 ７・・・データ発振回路、８・・・データ受信回路、９
．１２・・・送信コイル、１０．１１・・・受信コイル
、１７・・・フィルタ回路、１８・・・整流・平滑回路
、２１・・・電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１９・・・デ
ータ受信回路、２０・・・データ送信回路、２２・・・
電圧検出回路、２４・・・データ処理回路。 特許出願人　日立マクセル株式会社 代理人　　　弁理士　梶　山　拮　是

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　記録媒体に対してデータの読出し或いは書込み
   を行う外部装置と、この外部装置に非接触状態で電磁結
   合され、この外部装置から電力供給を受けてこの外部装
   置との間で信号の授受を行う記録媒体とからなるデータ
   送受信システムにおいて、前記外部装置は、前記記録媒
   体に対して第１の周波数を持つ磁気エネルギーの形で電
   力を供給する第１の磁界発生回路を有し、前記記録媒体
   は、前記磁気エネルギーを受けて電気エネルギーに変換
   する変換回路とこの変換回路からの電気エネルギーを第
   １の周波数又はその近傍を含めて通過させるフィルタ回
   路を介して直流電圧の電力として得る電源回路と、前記
   外部装置に対して第２の周波数を持つ磁気エネルギーの
   形で信号を送出する第２の磁界発生回路とを備えること
   を特徴とする非接触形電磁結合送受信方式。
2. （２）　第２の磁界発生回路は、データを伝送するため
   のものであることを特徴とする請求項１記載の非接触形
   電磁結合送受信方式。
3. （３）　外部装置は、記録媒体と電磁結合して第１の周
   波数を持つ磁気エネルギーの発生強さを制御するための
   制御信号を受ける電磁結合受信回路とこの電磁結合受信
   回路からの信号に応じて前記磁気エネルギーの発生量を
   制御する制御回路とを備え、記録媒体は、電源回路の出
   力電圧を一定電圧に制御してその各部の回路に電力を供
   給する定電圧回路と、この定電圧回路の電圧に応じた前
   記制御信号を発生する制御信号発生回路と第２の磁界発
   生回路として前記電磁結合受信回路に電磁結合して前記
   制御信号を送出する回路とを備え、前記制御信号により
   前記定電圧回路の出力電圧が一定になるように制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の非接触形電磁結合送受
   信方式。