JPH10145267A

JPH10145267A - 高効率アンテナコイル並びに無線カードおよび無線カードを用いた情報通信システム

Info

Publication number: JPH10145267A
Application number: JP9242568A
Authority: JP
Inventors: Taku Suga; 卓須賀; Yoshihiko Hayashi; 林　　良彦; Ryozo Yoshino; 亮三吉野; Shinichi Wai; 伸一和井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】平面状に構成するスパイラルコイルのインダク
タンスを増加させ、伝送利得を向上する。さらに同調用
容量を不要とし、部品点数の削減および低コスト化を目
的とする。【解決手段】本発明は、スパイラルコイルの最も内側に
位置する巻き線の内側に使用周波数において比透磁率が
１を超える材料を設ける。さらにスパイラルコイルを２
層以上の多層構造とし、巻き線間に生じる浮遊容量と巻
き線のインダクタンスで並列共振回路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力伝送または無
線通信等に用いる高効率アンテナコイル並びに無線カー
ド（ＩＣカード）およびそのシステムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ところで、定期券を始めとするカードシ
ステムの要求は、磁気カードのような接触・密着型のシ
ステムから、無線を用いて非接触で動作させるシステム
へ移行しつつある。すなわち動作に必要な電力を無線に
よってカードに供給し、カード上の電子回路はコントロ
ーラ本体とのデータ通信を行う。カード上にアンテナコ
イルを形成する場合、薄型化が必須のため同一平面上に
巻き線を形成したスパイラルコイルが適している。従
来、スパイラルコイルに関しては”ＰｒｉｎｔｅｄＣｉ
ｒｃｕｉｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”ＣｌｅｄｏＢｒｕ
ｎｅｔｔｉａｎｄＲｏｇｅｒＷ．Ｃｕｒｉｓ（Ｎｏｖ
ｅｍｂｅｒ１５、１９５５）に記載されているよう
に、図１に示す如く、基材１上に渦巻き状の導体からな
るコイル２を形成することによって平面構造を実現す
る。また、より大きな誘起電圧を得るためアンテナコイ
ルに並列に静電容量を接続し、所望の周波数に同調させ
る技術は知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のスパイラルコイ
ルでは、巻き数を増加するに従って、巻き線位置を内側
にずらす必要があるため、コイルとしての有効線路長が
徐々に短くなる。平面構造ではなく導線を単純にＮ回巻
くと理論的にはＮの２乗に比例してコイルのインダクタ
ンスも増加するが、スパイラルコイルではＮの２乗の増
加傾向を下回ることになる（図２に示す。）。従来技術
には、平面状に構成可能なスパイラル状のアンテナコイ
ルにおいて、インダクタンスを増加させて伝送利得を向
上させる点について、考慮されていなかった。また、従
来技術には、無線カード（ＩＣカード）等において、搭
載されるアンテナコイルに並列に接続される同調用の容
量値の大きな数１００ピコファラッド程度の静電容量を
ＩＣチップ内に形成することなく、より大きな誘起電圧
を得ようとする点について、考慮されていなかった。

【０００４】本発明の目的は、コイル同士の相互誘導に
よって電力伝送あるいは通信を行う場合において、平面
状に構成するスパイラルコイルのインダクタンスを増加
させて伝送利得を向上させた高効率アンテナコイル並び
に無線カード（ＩＣカード）および無線カードを用いた
情報通信システムを提供することにある。また本発明の
他の目的は、同調用の静電容量を不要または著しく小さ
くして搭載部品点数を削減し、低コスト化を実現できる
ようにした高効率アンテナコイル並びに無線カードおよ
び無線カードを用いた情報通信システムを提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、中央部に比透磁率が１を超える材料を配
置し、平面状に形成したスパイラル状のコイルで構成し
て、エネルギー授受の効率を向上したことを特徴とする
高効率アンテナコイルである。即ち本発明は、スパイラ
ル状のアンテナコイルの最も内側に位置する巻き線の内
側に使用周波数において比透磁率が１を超える材料を設
けることを特徴とする。また、本発明は、各層のコイル
間の浮遊容量によって同調回路が構成されるようにコイ
ルを２層以上に分割し、平面状に形成したスパイラル状
のコイルで構成し、エネルギー授受の効率を向上したこ
とを特徴とする高効率アンテナコイルである。即ち本発
明は、スパイラル状のアンテナコイルを２層以上の多層
構造とし、コイル間に生ずる浮遊容量とコイルのインダ
クタンスで並列共振回路を構成し、同調用容量を不要ま
たは著しく小さくすることを特徴とする。

【０００６】また、本発明は、中央部に比透磁率が１を
超える材料を配置し、且つ各層のコイル間の浮遊容量に
よって同調回路が構成されるようにコイルを２層以上に
分割し、平面状に形成したスパイラル状のコイルで構成
したことを特徴とする高効率アンテナコイルである。ま
た、本発明は、前記高効率アンテナコイルを備えたこと
を特徴とする無線カードである。また、本発明は、前記
高効率アンテナコイルと、該高効率アンテナコイルで受
けた誘起電力を整流して直流電圧に変換する電源回路部
と、前記電源回路部から直流電圧の供給を受ける内部回
路とを有することを特徴とする無線カードである。

【０００７】また、本発明は、前記無線カードにおける
前記内部回路として、前記高効率アンテナコイルで検出
された通信変調波を波形整形して復号化する復号化回路
と、該復号化回路で復号化された受信データを入力し、
送信データを出力するマイコンと、該マイコンから出力
された送信データを符号化する符号化回路と、該符号化
回路で符号化された信号に基づいて変調させて前記高効
率アンテナコイルに入力させる変調器とを有することを
特徴とする。また、本発明は、電力送信装置から無線カ
ードに電磁波を用いて電力を伝送する電力伝送システム
であって、前記無線カードには、前記高効率アンテナコ
イルを備えたことを特徴とする。また、本発明は、リー
ダおよび／またはライター装置から無線カードへの電磁
波を用いた電力の伝送と、前記無線カードの内部回路と
前記リーダおよび／またはライター装置の情報通信部と
の間における電磁波を用いた情報の通信とを、前記リー
ダおよび／またはライター装置および前記無線カードの
各々に設けられた共通のアンテナを用いて行うように構
成した情報通信システムであって、前記無線カードに
は、前記高効率アンテナコイルと、該高効率アンテナコ
イルで受けた誘起電力を整流して直流電圧に変換する電
源回路部と、前記電源回路部から直流電圧の供給を受け
る前記内部回路とを有することを特徴とする。

【０００８】また、本発明は、前記情報通信システムに
おける無線カードには、前記電源回路部から直流電圧の
供給を受ける前記内部回路として、前記高効率アンテナ
コイルで検出された通信変調波を波形整形して復号化す
る復号化回路と該復号化回路で復号化された受信データ
を入力し、送信データを出力するマイコンと該マイコン
から出力された送信データを符号化する符号化回路と該
符号化回路で符号化された信号に基づいて変調させて前
記高効率アンテナコイルに入力させる変調器とを有する
ことを特徴とする。以上説明したように、前記構成によ
れば、コイル同士の相互誘導によって電力伝送あるいは
通信を行う場合におけるスパイラル状のアンテナコイル
において、中央部に比透磁率が１を超える材料を配置さ
せて、コイル周辺の磁束をコイル中央に集中させ、中央
付近の巻き線のインダクタンスを増加させてアンテナコ
イルとしての利得を向上することができ、その結果、平
面状に構成する必要のあるカード形状の電子機器（無線
カード：ＩＣカード）に搭載するアンテナコイルとし
て、リーダおよび／またはライターから、高い効率で電
力または情報等の授受をすることができる。

【０００９】また、前記構成によれば、無線カード（Ｉ
Ｃカード）等に搭載する平面状に構成したスパイラル状
のアンテナコイルにおいて、巻き線を２層以上に分割し
て構成することにより、巻き線間の浮遊容量を同調回路
の容量として用いて、同調用の数１００ピコファラッド
程度の静電容量を不要にして搭載部品点数の削減するこ
とが可能となり、または同調用の数１００ピコファラッ
ド程度の静電容量を数ピコファラッド程度に著しく小さ
くして搭載部品を著しく小型化することが可能となり、
その結果、無線カード（ＩＣカード）等について小型化
および低コスト化が可能となる。さらには、無線カード
（ＩＣカード）等に搭載されるＩＣチップ上で、同調用
の数１００ピコファラッド程度の静電容量を構成する場
合において、その必要性が殆どなくなって、上記搭載さ
れるＩＣチップサイズの削減を実現することが可能とな
り、その結果、無線カード（ＩＣカード）等について小
型化および低コスト化が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態につい
て、図を用いて説明する。まず、図３および図４を用い
て本発明に係るコイル同士の相互誘導によって電力伝送
あるいは通信を行う無線カードシステムにおいて、無線
カード（ＩＣカード）等に搭載可能な、平面状に構成す
る薄型の高効率アンテナコイルの第１の実施の形態を説
明する。図３は、本発明に係る高効率アンテナコイルの
第１の実施の形態の構造図であり、図３（ａ）はその平
面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＢ−Ｂ‘矢視断面
図である。図３に示すように本発明に係る無線カード
（ＩＣカード）等に搭載可能な、平面状に構成する薄型
の高効率アンテナコイルを、基材１と、該基材１上にス
パイラル状の導体に設けて形成したコイル２と、その中
央部に配置された比透磁率が１を超える材料（フェライ
ト等）３とによって構成する。この構成により本アンテ
ナコイル付近の磁束３０を、図４に示すようにコイル中
央部に集中させることが可能となる。この結果、コイル
巻き線の中央部にも最外周と同じ磁束が鎖交するため材
料３を設けない従来技術に比べ大きなインダクタンスを
実現する事ができる。なお、比透磁率が１を超える材料
３の配置は、基材１内部あるいは裏面にあっても本発明
の効果を得ることができる。以上説明したように、無線
カードシステムに用いられる無線カード（ＩＣカード）
等に搭載可能な、平面状に構成する薄型の高効率アンテ
ナコイルとして、大きなインダクタンスを実現すること
ができ、コイル同士の相互誘導によって電力伝送あるい
は通信を行う無線カードシステムにおいて、伝送利得を
向上させることができる。また、リーダおよび／または
ライター１０から無線カード２０へ電力伝送を行う場合
において、電力伝送利得を向上させて、無線カード２０
の内部回路に対して高効率で電力を供給することが可能
となる。

【００１１】次に、図５および図６を用いて本発明に係
るコイル同士の相互誘導によって電力伝送あるいは通信
を行う無線カードシステムにおいて、無線カード（ＩＣ
カード）等に搭載可能な、平面状に構成する薄型の高効
率アンテナコイルの第２の実施の形態を説明する。図５
は、本発明に係る高効率アンテナコイルの第２の実施の
形態の構造図であり、図５（ａ）はその表面の平面図、
図５（ｂ）は図５（ａ）に示すＣ−Ｃ‘矢視断面図、図
５（ｃ）は裏面の平面図ある。図５に示すように本発明
に係る高効率アンテナコイルは、基材１と、該基材１上
に第１の導体をスパイラル状に形成したコイル２と、さ
らに該コイル２の上に設けた誘電体５と、該誘電体５の
上に第２の導体をスパイラル状に形成したコイル４とに
よって構成される。コイル２とコイル４とは、図５のａ
点において接続される。なお、同図中表面を表現した図
と裏面を表現した図におけるｂ、ｃ、ｄ、ｅの４個所の
角は、同一の角であることを示している。すなわちコイ
ル２とコイル４とは、連続して同じ方向に巻く必要があ
る。コイル２とコイル４とは誘電体５を介してお互いに
対向しているので両者間には、図６（ａ）のように浮遊
容量７が発生する。この浮遊容量７を含むコイル２およ
びコイル４の等価回路は、図６（ｂ）のように表すこと
ができ、並列共振回路を構成する。本アンテナコイルを
用いることによりコイルを構成するのみで同調回路とす
ることができるので、数１００ピコファラッド程度の同
調用の容量を設ける必要が無く、搭載部品点数を削減す
ることができる。さらに、無線カード２０に搭載される
ＩＣチップ上に同調用の容量を構成する必要が無いた
め、ＩＣチップサイズの増大を抑制することにより、無
線カードとしての小型化と低コスト化とを実現すること
ができる。また、微調整するために、同調用の容量を設
けたとしても、数ピコファラッド程度なので、ＩＣチ
ップサイズの増大を招くことなく、ＩＣチップ上に設け
ることは可能である。また、基材１に誘電体５と同じ材
料を用いて、基材１の両面にコイル２およびコイル４を
構成しても同様の効果を得ることができる。また、複数
のコイルが対向する面積あるいは誘電体５の厚みおよび
誘電率を適当な値に選ぶことにより同調周波数を制御で
きる。

【００１２】次に、本発明に係る高効率アンテナコイル
を用いた無線カードシステムについて図７、図８、およ
び図９を用いて説明する。図７は、本発明に係る高効率
アンテナコイルを用いた無線カードシステムの一実施の
形態を示す概略構成図である。

【００１３】本無線カードシステムは、上述した高効率
のアンテナコイル２１、電源回路２２、送受信回路２
３、ＣＰＵ２４、およびメモリ２５を搭載した無線カー
ド２０と、ＣＰＵ１２、送受信回路１１、およびアンテ
ナコイル１３を設けたリーダおよび／またはライタユニ
ット１０とによって構成する。リーダおよび／またはラ
イタユニット１０は、ＣＰＵ１２の制御に従って送受信
回路１１およびアンテナコイル１３を介して電磁波によ
って無線カード２０に電源用電力およびデータ通信情報
を送出する。無線カード２０上のアンテナコイル２１
は、リーダおよび／またはライタユニット１０のアンテ
ナコイル１３が電磁波により送出した電源用電力および
データ通信情報を受け取る。アンテナコイル２１が受け
取った誘起電力は、電源回路２２により直流電圧に変換
されて無線カード上の内部回路（送受信回路２３、およ
びＣＰＵ２４）が動作するのに必要な電力として供給さ
れることになる。また、アンテナコイル２１が受け取っ
たデータ通信情報については、送受信回路２３により波
形整形され、更に復号化されてＣＰＵ２４に入力されて
処理されることになる。アンテナコイル２１から送信す
る場合には、ＣＰＵ２４から処理されて出力された情報
が送受信回路２３により符号化され、更に変調されてア
ンテナコイル２１に入力されることになる。そして、無
線カード２０のアンテナコイル２１から電磁波によって
送信されたデータ通信情報は、リーダおよび／またはラ
イタユニット１０のアンテナコイル１３で受信され、送
受信回路１１で変調された後、復号化されてＣＰＵ１２
に入力されることになる。

【００１４】前述した通り、アンテナコイル１３、およ
びアンテナコイル２１の効率を向上することにより、少
ない電力での通信を可能とするとともに、無線カード２
０上の同調用の容量を不要または不要に近い状態とし、
小さいチップ面積で電源回路２２、送受信回路２３、Ｃ
ＰＵ２４、およびメモリ２５を構成可能とする。即ち、
無線カード２０に搭載するＩＣチップを小型化できるこ
とにより、無線カード２０としても、小型化して低コス
ト化が実現することができる。図８は、図７に示す無線
カードシステム全体についての具体的構成を示す図であ
る。即ち、図８は、無線を使って乗車券や定期券等の情
報を送受信して乗車券や定期券等の役目をする部分も含
めて全体についての具体的構成を示すものである。図８
に示す実施の形態では、Ｒ／Ｗユニット１０に設けられ
たＲ／Ｗコイル（スパイラル状のＲ／Ｗアンテナコイ
ル）１３とＩＣカード（近接無線カード）２０に形成さ
れたカードコイル（スパイラル状のカードアンテナコイ
ル）２１との間で、図９に示す電力伝送波およびデータ
通信変調波からなる電磁波（無線）を使って電力の伝送
および通信の送受信の両方を行う場合を示したものであ
る。このようにＡＳＫ変調方式における電力伝送波と信
号波は、周波数領域で見ると異なる周波数成分である
が、時間領域で見ると電力伝送波の振幅が信号速度に応
じて変化するだけである。つまり、電力伝送波に信号波
を掛け合わせた変調波は時間領域では、電力伝送波の波
形振幅が上下変動しているようにしか見えない。これを
無線により伝送する場合、電力伝送波と信号波を各々別
のアンテナにより送信することも考えられるが、本発明
では、非接触カード（近接無線カード：ＩＣカード）２
０を簡素化するために、電界強度を電波法（距離３ｍに
おいて５００μＶ／ｍ）内に制限し、かつ単一のアンテ
ナコイル（Ｒ／Ｗアンテナコイル）１３によりこの変調
波を送信するように構成した。

【００１５】即ち、Ｒ／Ｗ（リーダおよび／またはライ
タ）ユニット１０には、１３．５６ＭＨｚの高周波数の
電圧を発生する電源１０５と、近接無線カード２へ送信
する入力された送信データ（ＤＡＴＡ）１０６を符号化
する符号化回路１０７と、上記電源１０５から発生した
１３．５６ＭＨｚの高周波数の電圧上に上記符号化回路
１０７で符号化された信号で振幅変調（Amplitude Shif
t Keying 変調)を重畳させる変調器１０８と、該変調器
１０８で１３．５６ＭＨｚの高周波数の電圧上にＡＳＫ
変調された信号を増幅する送信アンプ１０９と、該送信
アンプ１０９で増幅された信号をインダクタンス結合１
０３により結合させ、コンデンサ１０４を有してインピ
ーダンスをマッチングさせて反射防止をするための整合
回路（給電回路）１０２と、該整合回路１０２の出力に
応じて電力の伝送およびデータの送信を行うべく電磁波
を発生し、近接無線カード２のカードコイル２０１から
電磁波によって送信されてきたデータを受信するＲ／Ｗ
アンテナコイル１３と、該Ｒ／Ｗアンテナコイル１３で
受信した信号を整合回路１０２で整合させてインダクタ
ンス結合１０３により生じた信号からノイズ成分を取り
除くフィルタ回路１１０と、該フィルタ回路１１０を通
して得られる信号を増幅する受信アンプ１１１と、該受
信アンプ１１１で増幅された信号を電源１０５から得ら
れる１３．５６ＭＨｚの高周波数の電圧信号を用いて復
調する復調器１１２と、該復調器１１２で復調された信
号を復号化して受信データ（ＤＡＴＡ）１１４として出
力する復号化回路１１３とを備えている。なお、送信デ
ータ１０６および受信データ１１４は、直接またはネッ
トワークを介してＣＰＵ１２に接続されている。

【００１６】近接無線カード（非接触カード：ＩＣカー
ド）２０には、カードアンテナコイル２１と、無線チッ
プ２０２と、ＣＰＵ＋インターフェースチップ２１０と
を備えている。カードアンテナコイル２１は、Ｒ／Ｗユ
ニット１０のＲ／Ｗアンテナコイル１３から電力の伝送
およびデータの送信を行うべく発生した電磁波を受信
し、ロードスイッチング変調された送信データに応じた
電磁波を発生するものである。無線チップ２０２は、上
記カードアンテナコイル２１で受信した１３．５６ＭＨ
ｚの電力については整流し、送受信信号についてはイン
ピーダンスをマッチングさせて整合する整合・整流回路
２０３と、該整合・整流回路２０３から整流された誘起
電圧から５ｍＷ程度で２〜５Ｖ程度の一定の直流電圧電
源２０５として内部回路に供給する電源回路２０４と、
上記カードアンテナコイル２１から得られる受信信号か
らクロックを抽出するクロック抽出回路２０６と、上記
整合・整流回路２０３から得られる受信信号からノイズ
成分を取り除くＬＰＦ回路２０７と、該ＬＰＦ回路２０
７から得られる受信信号を波形整形する波形整形回路２
０８と、送信信号をロードスイッチング変調させて上記
整合・整流回路２０３に与えて整合させてカードアンテ
ナコイル２１に供給するロードスイッチング変調回路２
０９とを有する。

【００１７】ＣＰＵ＋インターフェースチップ２１０
は、上記無線チップ２０２のクロック抽出回路２０６で
抽出されたクロック信号に基いて分周してマイコン２１
４を働かせる信号を生成する分周回路２１１と、無線チ
ップ２０２の波形成形回路２０８から得られる信号を復
号化する復号化回路２１２と、該復号化回路２１２から
得られる復号化データ（受信データ）を制御してマイコ
ン２１４へ入力する受信データ制御回路２１３と、マイ
コン２１４から送信データを制御して得る送信データ制
御回路２１５と、該送信データ制御回路２１５から制御
して得られる送信データを符号化して無線チップ２０２
のロードスイッチング変調回路２０９へ入力する符号化
回路２１６と、カードとしての情報を記憶するメモリを
内蔵して送受信データの処理およびメモリとの間のデー
タの転送等を行うＨ８等のマイコン２１４（２４、２
５）とを有し、上記無線チップ２０２の電源回路２０４
から安定した電源２０５の供給を受けるものである。な
お、無線チップ２０２を小型化することによって、無線
チップ２０２とＣＰＵ＋インターフェースチップ２１０
とを一つのチップで構成することができる。

【００１８】また、電力を電磁波（無線）で伝送するた
めにＲ／Ｗアンテナコイル１３とカードアンテナコイル
２１を用いたのは、近傍における電力伝送の効率を向上
させるためである。また近接無線カード２０にアンテナ
コイル２１を形成した場合、近接無線カード２０の変形
に強い利点がある。

【００１９】以上説明したように、近接無線カードシス
テムにおいては、リーダおよび／またはライタ１０に対
して非接触カード（近接無線カード：ＩＣカード）２０
を近接させることによって、リーダ／ライタ１０と非接
触カード２０との間において、無線によって電力を伝送
し、更に無線によって情報の送受信（通信）が行われる
ことになる。即ち、近接無線カードシステムにおいて
は、リーダライタ用アンテナコイル１３により、電力伝
送波若しくは通信波を放射し、カード側のアンテナコイ
ル２１によりこの電磁波を受信、誘起し、カード側回路
を動作し、信号を検出するものである。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、コイル同士の相互誘導
によって電力伝送あるいは通信を行う場合におけるスパ
イラル状のアンテナコイルにおいて、中央部に比透磁率
が１を超える材料を配置させて、コイル周辺の磁束をコ
イル中央に集中させ、中央付近の巻き線のインダクタン
スを増加させてアンテナコイルとしての利得を向上する
ことができ、その結果、平面状に構成する必要のあるカ
ード形状の電子機器（無線カード：ＩＣカード）に搭載
するアンテナコイルとして、リーダおよび／またはライ
ターから、高い効率で電力または情報等の授受をするこ
とができる効果を奏する。また、本発明によれば、無線
カード（ＩＣカード）等に搭載する平面状に構成したス
パイラル状のアンテナコイルにおいて、巻き線を２層以
上に分割して構成することにより、巻き線間の浮遊容量
を同調回路の容量として用いて、同調用の数１００ピコ
ファラッド程度の静電容量を不要または著しく小さくし
て搭載部品点数の削減または搭載部品の小型化を実現で
き、さらには、無線カード（ＩＣカード）等に搭載され
るＩＣチップ上で容量を構成する必要をなくしてＩＣチ
ップサイズの削減を実現することが可能となり、その結
果、無線カード等について小型化および低コスト化を図
ることが可能となる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】アンテナコイルの従来技術の構造図であり、
（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ‘矢
視断面図である。

【図２】従来技術によるアンテナコイルのインダクタン
スの説明図である。

【図３】本発明に係る高効率アンテナコイルの第１の実
施の形態の構造図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）
は（ａ）に示すＢ−Ｂ‘矢視断面図である。

【図４】本発明に係る高効率アンテナコイルの第１の実
施の形態の動作の説明図である。

【図５】本発明に係る高効率アンテナコイルの第２の実
施の形態の構造図であり、（ａ）はその表面の平面図、
（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ‘矢視断面図，（ｃ）は裏
面の平面図ある。

【図６】本発明に係る高効率アンテナコイルの第２の実
施の形態の動作の説明図である。

【図７】本発明に係る高効率アンテナコイルを用いた無
線カードシステムの一実施の形態を示す概略構成図であ
る。

【図８】図７に示す無線カードシステム全体についての
具体的構成を示す図である。

【図９】本発明に係る電力伝送波とデータ通信変調波と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１…基材、２…コイル、３…比透磁率が１を超える材
料、４…コイル、５…誘電体、７…浮遊容量、１０…カ
ードリーダ／ライタユニット、１１…送受信回路、１２
…ＣＰＵ、１３…アンテナコイル、２０…無線カード、
２１…アンテナコイル、２２…電源回路、２３…送受信
回路、２４…ＣＰＵ、２５…メモリ、３０…磁束、１０
２…整合回路（給電回路）、１０３…インダクタンス結
合、１０５…電源、１０６…送信データ、１０７…符号
化回路、１０８…変調器、１０９…送信アンプ、１１０
…フィルタ回路、１１１…受信アンプ、１１２…復調
器、１１３…復号化回路、２０２…無線チップ、２０３
…整合・整流回路、２０５…直流電圧電源、２０６…ク
ロック抽出回路、２０７…ＬＰＦ回路、２０８…波形整
形回路、２０９…ロードスイッチング変調回路、２１０
…ＣＰＵ＋インターフェースチップ、２１１…分周回
路、２１２…復号化回路、２１３…受信データ制御回
路、２１４…マイコン、２１５…送信データ制御回路、
２１６…符号化回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者和井伸一神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所汎用コンピュータ事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中央部に比透磁率が１を超える材料を配置
し、平面状に形成したスパイラル状のコイルで構成した
ことを特徴とする高効率アンテナコイル。
【請求項２】各層のコイル間の浮遊容量によって同調回
路が構成されるようにコイルを２層以上に分割し、平面
状に形成したスパイラル状のコイルで構成したことを特
徴とする高効率アンテナコイル。
【請求項３】中央部に比透磁率が１を超える材料を配置
し、且つ各層のコイル間の浮遊容量によって同調回路が
構成されるようにコイルを２層以上に分割し、平面状に
形成したスパイラル状のコイルで構成したことを特徴と
する高効率アンテナコイル。
【請求項４】中央部に比透磁率が１を超える材料を配置
し、平面状に形成したスパイラル状のコイルで構成した
高効率アンテナコイルを備えたことを特徴とする無線カ
ード。
【請求項５】各層のコイル間の浮遊容量によって同調回
路が構成されるようにコイルを２層以上に分割し、平面
状に形成したスパイラル状のコイルで構成した高効率ア
ンテナコイルを備えたことを特徴とする無線カード。
【請求項６】中央部に比透磁率が１を超える材料を配置
し、且つ各層のコイル間の浮遊容量によって同調回路が
構成されるようにコイルを２層以上に分割し、平面状に
形成したスパイラル状のコイルで構成した高効率アンテ
ナコイルを備えたことを特徴とする無線カード。
【請求項７】電磁波によって誘起電力を受けるように、
中央部に比透磁率が１を超える材料を配置し、平面状に
形成したスパイラル状のコイルで構成した高効率アンテ
ナコイルと、該高効率アンテナコイルで受けた誘起電力
を整流して直流電圧に変換する電源回路部と、前記電源
回路部から直流電圧の供給を受ける内部回路とを有する
ことを特徴とする無線カード。
【請求項８】電磁波によって誘起電力を受けるように、
各層のコイル間の浮遊容量によって同調回路が構成され
るようにコイルを２層以上に分割し、平面状に形成した
スパイラル状のコイルで構成した高効率アンテナコイル
と、該高効率アンテナコイルで受けた誘起電力を整流し
て直流電圧に変換する電源回路部と、前記電源回路部か
ら直流電圧の供給を受ける内部回路とを有することを特
徴とする無線カード。
【請求項９】電磁波によって誘起電力を受けるように、
中央部に比透磁率が１を超える材料を配置し、且つ各層
のコイル間の浮遊容量によって同調回路が構成されるよ
うにコイルを２層以上に分割し、平面状に形成したスパ
イラル状のコイルで構成した高効率アンテナコイルと、
該高効率アンテナコイルで受けた誘起電力を整流して直
流電圧に変換する電源回路部と、前記電源回路部から直
流電圧の供給を受ける内部回路とを有することを特徴と
する無線カード。
【請求項１０】前記内部回路として、前記高効率アンテ
ナコイルで検出された通信変調波を波形整形して復号化
する復号化回路と、該復号化回路で復号化された受信デ
ータを入力し、送信データを出力するマイコンと、該マ
イコンから出力された送信データを符号化する符号化回
路と、該符号化回路で符号化された信号に基づいて変調
させて前記高効率アンテナコイルに入力させる変調器と
を有することを特徴とする請求項７または８記載の無線
カード。
【請求項１１】電力送信装置から無線カードに電磁波を
用いて電力を伝送する電力伝送システムであって、前記無線カードには、中央部に比透磁率が１を超える材
料を配置し、平面状に形成したスパイラル状のコイルで
構成した高効率アンテナコイルを備えたことを特徴とす
る電力伝送システム。
【請求項１２】電力送信装置から無線カードに電磁波を
用いて電力を伝送する電力伝送システムであって、前記無線カードには、各層のコイル間の浮遊容量によっ
て同調回路が構成されるようにコイルを２層以上に分割
し、平面状に形成したスパイラル状のコイルで構成した
高効率アンテナコイルを備えたことを特徴とする電力伝
送システム。
【請求項１３】リーダおよび／またはライター装置から
無線カードへの電磁波を用いた電力の伝送と、前記無線
カードの内部回路と前記リーダおよび／またはライター
装置の情報通信部との間における電磁波を用いた情報の
通信とを、前記リーダおよび／またはライター装置およ
び前記無線カードの各々に設けられた共通のアンテナを
用いて行うように構成した情報通信システムであって、前記無線カードには、前記電磁波によって誘起電力を受
けるように、中央部に比透磁率が１を超える材料を配置
し、平面状に形成したスパイラル状のコイルで構成した
高効率アンテナコイルと、該高効率アンテナコイルで受
けた誘起電力を整流して直流電圧に変換する電源回路部
と、前記電源回路部から直流電圧の供給を受ける前記内
部回路とを有することを特徴とする無線カードを用いた
情報通信システム。
【請求項１４】リーダおよび／またはライター装置から
無線カードへの電磁波を用いた電力の伝送と、前記無線
カードの内部回路と前記リーダおよび／またはライター
装置の情報通信部との間における電磁波を用いた情報の
通信とを、前記リーダおよび／またはライター装置およ
び前記無線カードの各々に設けられた共通のアンテナを
用いて行うように構成した情報通信システムであって、前記無線カードには、前記電磁波によって誘起電力を受
けるように、各層のコイル間の浮遊容量によって同調回
路が構成されるようにコイルを２層以上に分割し、平面
状に形成したスパイラル状のコイルで構成した高効率ア
ンテナコイルと、該高効率アンテナコイルで受けた誘起
電力を整流して直流電圧に変換する電源回路部と、前記
電源回路部から直流電圧の供給を受ける前記内部回路と
を有することを特徴とする無線カードを用いた情報通信
システム。
【請求項１５】リーダおよび／またはライター装置から
無線カードへの電磁波を用いた電力の伝送と、前記無線
カードの内部回路と前記リーダおよび／またはライター
装置の情報通信部との間における電磁波を用いた情報の
通信とを、前記リーダおよび／またはライター装置およ
び前記無線カードの各々に設けられた共通のアンテナを
用いて行うように構成した情報通信システムであって、前記無線カードには、前記電磁波によって誘起電力を受
けるように、中央部に比透磁率が１を超える材料を配置
し、平面状に形成したスパイラル状のコイルで構成した
高効率アンテナコイルと、該高効率アンテナコイルで受
けた誘起電力を整流して直流電圧に変換する電源回路部
と、前記電源回路部から直流電圧の供給を受け、前記高
効率アンテナコイルで検出された通信変調波を波形整形
して復号化する復号化回路と該復号化回路で復号化され
た受信データを入力し、送信データを出力するマイコン
と該マイコンから出力された送信データを符号化する符
号化回路と該符号化回路で符号化された信号に基づいて
変調させて前記高効率アンテナコイルに入力させる変調
器とを有する前記内部回路とを備えたことを特徴とする
無線カードを用いた情報通信システム。
【請求項１６】リーダおよび／またはライター装置から
無線カードへの電磁波を用いた電力の伝送と、前記無線
カードの内部回路と前記リーダおよび／またはライター
装置の情報通信部との間における電磁波を用いた情報の
通信とを、前記リーダおよび／またはライター装置およ
び前記無線カードの各々に設けられた共通のアンテナを
用いて行うように構成した情報通信システムであって、前記無線カードには、前記電磁波によって誘起電力を受
けるように、各層のコイル間の浮遊容量によって同調回
路が構成されるようにコイルを２層以上に分割し、平面
状に形成したスパイラル状のコイルで構成した高効率ア
ンテナコイルと、該高効率アンテナコイルで受けた誘起
電力を整流して直流電圧に変換する電源回路部と、前記
電源回路部から直流電圧の供給を受け、前記高効率アン
テナコイルで検出された通信変調波を波形整形して復号
化する復号化回路と該復号化回路で復号化された受信デ
ータを入力し、送信データを出力するマイコンと該マイ
コンから出力された送信データを符号化する符号化回路
と該符号化回路で符号化された信号に基づいて変調させ
て前記高効率アンテナコイルに入力させる変調器とを有
する前記内部回路とを備えたことを特徴とする無線カー
ドを用いた情報通信システム。