JPH04304034A - 非接触通信媒体の受信回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、媒体（各種のカードな
ど）に対してデータ伝送とともに電力伝送を非接触で行
う非接触通信システムにおいて、その非接触通信媒体の
受信回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の非接触通信媒体用受信回路
を示している。図において、１はアンテナコイルＬとコ
ンデンサＣからなる並列共振回路を示す。このＬＣ並列
共振回路で電磁波を受信して受信電圧ｅを形成し、電力
回路へと供給する。また、同電圧ｅをローパスフィルタ
１を通し、電圧比較部３において基準電圧Ｅと比較する
ことにより復調データを形成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
構成では、受信データの変化に対して共振回路内での残
留振動が生じるためにこの残留振動の影響が出ない程度
に送信周波数（キャリア周波数）に対するボーレートを
小さくしなければならない。言い換えれば、キャリア周
波数に対して、それと同じ周波数ないしは近い周波数で
の高速のデータ通信を行うことができない不都合がある
。また、上記残留振動を防止するために共振回路を設け
ないようにすると、今度は受信電圧が低くなって長距離
通信ができなくなる問題がある。

【０００４】本発明の目的はキャリア周波数に対して高
速のデータ通信を行うことができるとともに、長距離通
信が可能な受信回路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、受信コイルと
、前記受信コイルに並列に接続されるスイッチ素子およ
びこのスイッチ素子に並列に接続され、前記スイッチ素
子オフ時の前記受信コイル逆起電力パルスを充電するコ
ンデンサを含み、このコンデンサ充電電圧を各回路への
供給電力として出力するアクティブ平滑回路と、前記受
信コイルの出力電圧の少なくとも一周期の特定のタイミ
ングで前記スイッチ素子をオンし、一定時間後にそのス
イッチ素子をオフする制御回路と、前記受信コイル逆起
電力パルスを波形整形して復調信号を形成する復調回路
と、を備えてなることを特徴とする。

【０００６】また、前記受信コイルに共振コンデンサと
、非通信時にオン状態に設定されている共振回路開閉用
スイッチ素子とが接続され、前記制御回路は、キャリア
の受信開始後前記アクティブ平滑回路の出力電圧が該制
御回路の動作可能電圧になったときに前記共振回路開閉
用スイッチ素子をオフする制御部を含むことを特徴とす
る。

【０００７】また、前記受信コイルの受信電圧波形はコ
サイン波形であり、前記スイッチ素子をオンする特定の
タイミングは一周期の３／４πの位相の時点に設定され
、該スイッチ素子をオフするタイミングは一周期の２π
の位相の時点に設定されることを特徴とする。

【０００８】

【作用】受信部はＬＣ共振回路を構成せず、受信コイル
だけで受信する。このため、残留振動を生じることがな
い。また、アクティブ平滑回路ではスイッチ素子オフ時
に生じる受信コイル逆起電力パルスをコンデンサに充電
して電力として各回路に供給する。この場合、アクティ
ブ平滑回路は、受信コイル逆起電力パルスを充電するた
めに受信コイルでの受信電圧を実質的に昇圧するように
作動する。したがって、受信コイルの出力電圧が小さく
ても各回路に対する供給電圧を高くできるようになる。 また、信号抽出は、電圧レベルの高い逆起電力パルスを
波形整形することによって行っているために、受信コイ
ルの出力電圧が低くても問題なく受信データを復調する
ことができる。

【０００９】さらに、受信コイルに共振コンデンサと共
振回路開閉用スイッチ素子を接続した構成では、キャリ
アの受信開始直後に共振回路開閉用スイッチ素子がオン
状態となっているためにアクティブ平滑回路のコンデン
サに対して共振電圧が充電されていく。そして、アクテ
ィブ平滑回路の出力電圧が制御回路の動作可能電圧にな
ると、それ以降はアクティブ平滑回路のコンデンサの充
電電圧によって各回路を駆動できるために上記共振回路
開閉用スイッチ素子がオフされる。すなわち、この構成
では受信開始時の受信信号レベルが十分に立ち上がるま
での間（この間は実際に通信が行われない）でアクティ
ブ平滑回路のコンデンサが十分に充電されるようになり
、その後共振状態が外されてアクティブ平滑回路の出力
電圧によって各回路の駆動が行われる。したがって、共
振回路は、最初にアクティブ平滑回路の動作電圧を得る
ためにだけ使用され、実際の通信を行うときには平滑回
路が使用されない。このため通信時における共振回路の
問題を避けることができる。

【００１０】また、送信部での送信波の波形がサイン波
形であると受信コイルの受信電圧波形はコサイン波形と
なるが、この場合に受信コイルに並列に接続されるスイ
ッチ素子をオンするタイミングを１周期の３／４πの位
相の時点に設定し、かつ該スイッチをオフするタイミン
グを１周期の２πの位相の時点に設定すると、スイッチ
オフ時の受信コイル逆起電力パルスの持つエネルギーを
最大にすることができる。すなわち、アクティブ平滑回
路のコンデンサの充電電圧を最大にでき、最も効率良く
電力を供給することができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の実施例の受信回路を示す。受
信コイルＬにはアクティブ平滑回路４が並列に接続され
ている。アクティブ平滑回路４は受信コイルＬにダイオ
ードＤ２を介して並列に接続されるスイッチ素子ＳＷ１
、およびこのスイッチ素子ＳＷ１に逆流防止用ダイオー
ドＤ１を介して並列に接続されるコンデンサＣ１で構成
されている。コンデンサＣ１の充電電圧ｐは各回路へ電
源電圧として供給される。

【００１２】受信コイルＬの出力電圧ｅはパルス抽出回
路５に入力され、ここで受信コイル逆起電力パルスを抽
出し、波形整形回路６に入力する。波形整形回路６では
前記逆起電力パルスを整形して復調データを形成する。

【００１３】受信コイル出力電圧ｅは、さらに制御回路
７に入力する。制御回路７では受信コイル出力電圧を監
視し、その電圧の１周期のうちの特定のタイミングでス
イッチ素子ＳＷ１をオンし、一定時間後に該スイッチ素
子ＳＷ１をオフする。図２は上記スイッチ素子ＳＷ１の
開閉タイミングを示す図である。図に示すように本実施
例では送信データが“１”のときに送信部において１サ
イクル波形分の送信電流を出力する。送信電流はサイン
波であるため、受信コイルＬでの起電力は図に示すよう
にコサイン波形となる。スイッチ素子ＳＷ１がオンする
タイミングｔ１　はコサイン波形の３／４πの位相の時
点である。またスイッチ素子ＳＷ１がオフするタイミン
グは２πの位相の時点である。以上のタイミングでスイ
ッチ素子ＳＷ１をオン／オフ制御すると、１コサイン波
形分の後半部において受信コイル起電力の正の範囲に蓄
えられる電磁エネルギーが最大限利用できるようになる
。 すなわち、ｔ２　でスイッチ素子ＳＷ１をオフすること
により生じる逆起電力ｅ´は、上記のタイミングでスイ
ッチ素子ＳＷ１をオン／オフ制御したときに最大となる
。 もしｔ１　を上記のタイミングよりももう少し右方向ま
たは左方向に移動すると、タイミングｔ２　における受
信コイルＬの蓄積エネルギーが相対的に少なくなるため
に、逆起電力パルスｅ´の大きさも小さくなる。

【００１４】上記のようにして、コンデンサＣ１には“
１”のデータがくる度に一個の逆起電力パルスｅ´が充
電されていく。各回路の消費電力に対してコンデンサＣ
１の容量は十分に取られている。したがって、アクティ
ブ平滑回路４の出力電圧ｐは図に示すように安定したも
のとなり、各回路を問題なく作動させることができる。

【００１５】なお、図２に示すように送信部での送信電
流波形をサイン波にしたために、受信コイル起電力はコ
サイン波形となるが、送信電流波形をコサイン波形とす
れば、受信コイル起電力はサイン波形となる。受信コイ
ル起電力がサイン波形になればスイッチ素子ＳＷ１のオ
ンタイミングｔ１　はちょうどπの位置に設定すること
ができるようになる。この場合、受信コイル逆起電力パ
ルスｅ´はさらに大きくなる。

【００１６】図３は本発明の他の実施例を示す。

【００１７】図１に示す実施例と比較して、本実施例で
は共振コンデンサＣ２とこの共振コンデンサＣ２に直列
に接続されたスイッチ素子ＳＷ２を備えている。スイッ
チ素子ＳＷ２は、制御部７´によって開閉制御される。 図４はスイッチ素子ＳＷ２のオフタイミングを示す図で
ある。スイッチ素子ＳＷ２は、送信部との間で通信して
ない状態のときにオン状態になっている（ノーマルオン
）。制御部７´は、アクティブ平滑回路４の出力電圧ｐ
が該制御回路７´が動作可能電圧になったとき作動して
スイッチ素子ＳＷ２をオフする。図４においてタイミン
グｔ３　が、そのときのタイミングである。したがって
、受信コイルＬがキャリアを受信後、ｔ３　のタイミン
グまで共振回路が作動し、コンデンサＣ１に対して共振
電圧が充電されていく。そして、このコンデンサＣ１の
充電電圧が制御回路７´およびその他の回路が動作可能
となるアクティブ平滑回路動作電圧になると、制御回路
７´はスイッチ素子ＳＷ２をオフし、以後各回路はアク
ティブ平滑回路のコンデンサＣ１の充電電圧によって駆
動されていく。通信はこのとき以降に行われる。

【００１８】なお、制御回路７´において平滑回路４の
出力電圧ｐが各回路（制御回路７´）の動作しきい値電
圧を超えたときにパルスを生成するように回路を設け（
このような回路は、例えば公知のリセット回路などに用
いられている。）、このような回路によってスイッチ素
子ＳＷ２をオフすることができる。図５（Ａ），（Ｂ）
は第１図に示す本発明の実施例のデータ受信時タイミン
グチャートと並列共振回路を用いた従来の方式のデータ
受信時タイミングチャートをそれぞれ示している。次に
示すように、従来の方式では共振回路での残留現象があ
るために送信電流に対して正確に復調されない。これに
対して本発明の実施例では送信データに対して正確に復
調される。なお、図１のパルス抽出回路５は、受信コイ
ル逆起電力パルスｅ´を抽出し、波形整形回路６は、抽
出されたパルスに基づいて所定の幅のパルスを形成する
。送信データの長さＴは予め決められているために、波
形整形回路６では、抽出されたパルスを検出すると、そ
の立ち上がり時からＴの長さだけ“１”となるパルスを
形成する。パルスｅ´が検出されない時にはＴの長さの
“０”を形成する。このようにすることで図５（Ａ）に
示すように送信データに対しＴだけ遅れて復調データが
形成されていく。

【００１９】

【発明の効果】アクティブ平滑回路を使用して各回路へ
の電力供給を行うために共振回路を使用しなくても高い
電圧を得ることができ、この電圧によって各回路を駆動
することができる。また、スイッチ素子をオフしたとき
の受信コイル逆起電力パルスを波形整形することによっ
て復調信号を形成できるために、復調が正確となる。

【００２０】また、キャリア受信開始後アクティブ平滑
回路の出力電圧が制御回路動作電圧に達するまでに共振
回路を作動させ、それ以後共振コンデンサを外すように
しているために、送信部と非接触通信媒体との距離が長
距離であっても通信が可能となり、また非接触通信媒体
にバッテリなどが全くなくても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のブロック図を示す。

【図２】アクティブ平滑回路の動作中の各波形を示す。

【図３】本発明の他の実施例の一部回路図を示す。

【図４】制御回路のキャリア受信時における動作タイミ
ングチャートを示す。

【図５】（Ａ），（Ｂ）本発明の実施例のデータ受信時
タイミングチャート，従来の方式のデータ受信時タイミ
ングチャートをそれぞれ示す。

【図６】従来の方式のデータ受信部のブロック図を示す
。

【符号の説明】

Ｌ−受信コイル ＳＷ１−スイッチ素子 Ｃ１−コンデンサ ４−アクティブ平滑回路 ７，７´−制御回路 Ｃ２−共振コンデンサ ＳＷ２−共振回路スイッチ素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受信コイルと、前記受信コイルに並列に接
   続されるスイッチ素子およびこのスイッチ素子に並列に
   接続され、前記スイッチ素子オフ時の前記受信コイル逆
   起電力パルスを充電するコンデンサを含み、このコンデ
   ンサ充電電圧を各回路への供給電力として出力するアク
   ティブ平滑回路と、前記受信コイルの出力電圧の少なく
   とも一周期の特定のタイミングで前記スイッチ素子をオ
   ンし、一定時間後にそのスイッチ素子をオフする制御回
   路と、前記受信コイル逆起電力パルスを波形整形して復
   調信号を形成する復調回路と、を備えてなる非接触通信
   媒体の受信回路。
2. 【請求項２】前記受信コイルに共振コンデンサと、非通
   信時にオン状態に設定されている共振回路開閉用スイッ
   チ素子とが接続され、前記制御回路は、キャリアの受信
   開始後前記アクティブ平滑回路の出力電圧が該制御回路
   の動作可能電圧になったときに前記共振回路開閉用スイ
   ッチ素子をオフする制御部を含むことを特徴とする、請
   求項１記載の非接触通信媒体の受信回路。
3. 【請求項３】前記受信コイルの受信電圧波形はコサイン
   波形であり、前記スイッチ素子をオンする特定のタイミ
   ングは一周期の３／４πの位相の時点に設定され、該ス
   イッチ素子をオフするタイミングは一周期の２πの位相
   の時点に設定されることを特徴とする、請求項１記載の
   非接触通信媒体の受信回路。