JPH11250210A - Ｉｃカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外部から給電し、ＡＭ変調により信号の伝送を
行う非接触式ＩＣカードでは、ＡＭ変調信号に歪みが生
じたり、電源が不安定になる場合がある。 【解決手段】コイルの両端に対して第２の整流回路３１
２を設け、この出力の負荷をＡＭ変調回路３２５で切り
換えることにより、結果としてコイルにＡＭ変調信号を
印加し、リーダライタ装置に所望のデータを伝送する。
具体的には、ＣＰＵ４０より入出力バッファ３２２を介
して入力された送信用データは、送信データラッチ３２
３にラッチされた後、変調パルス生成部３２４により１
ビットずつ取り出されて、変調パルス生成部３２４によ
りそのデータ値に基づいてＡＭ変調回路３２５の負荷を
切り換える信号が生成される。これにより、ＡＭ変調回
路３２５の負荷が切り換えられ、第２の整流回路３１２
を介してコイル１０に対して変調信号が印加され、その
データがリーダライタ装置に伝送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リーダライタ装置
より供給される送信電力を受電コイルにより受電し、か
つ、この受電コイルの信号を振幅（ＡＭ）変調すること
により、データをリーダライタ装置に伝送する非接触式
のＩＣカードに関し、特に、安定して電源が得られるよ
うにしたＩＣカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の磁気カードの用途の拡大はめざま
しく、クレジットカード、キャッシュカード、各種のプ
リペイドカードなど種々の分野で磁気カードが用いられ
ている。しかしながら、最近では、このようなカードに
対して高い機能性、セキュリティが求められており、そ
れに適したカード媒体としてＩＣカードが普及しつつあ
る。ＩＣカードには、外部端子付きの接触式のＩＣカー
ドと、外部端子を有しない非接触式のＩＣカードがある
が、非接触式のＩＣカードは、端子がないため、水、
油、汚れ、埃、静電気、振動などに強く高い信頼性を確
保することができ、また機械的接点がないためにシステ
ム側のメンテンナンスが容易になるという利点があり、
今後の広く利用される可能性が高い。

【０００３】その非接触式のＩＣカードは、さらに、密
着・近接型ＩＣカード（以後、コンタクトレスＩＣカー
ドと言う場合もある。）と、遠隔型ＩＣカード（リモー
トＩＣカードと言う場合もある。）とに分類することが
できる。この中で、コンタクトレスＩＣカードは、０〜
数ｃｍの比較的短い距離でシステムと交信を行うタイプ
のＩＣカードであるが、電磁結合などにより比較的大き
な電力を供給することができるため、電池を搭載しない
無電池の状態でＣＰＵを搭載可能であり、種々の用途に
用いることができる。

【０００４】ところで、このような非接触式のＩＣカー
ドにおいて、信号の伝送を行うための主な方法の１つに
ＡＭ変調を用いる方法がある。そして、この非接触式の
ＩＣカードに適用されるＡＭ変調回路としては、たとえ
ば次のような２つの方法が知られている。第１の方法
は、受電コイルの両端の交流入力信号に対して、直接そ
の負荷抵抗を切り換えて、ＡＭ変調を行う方法である。
また第２の方法は、受電コイルの両端の交流入力信号を
整流回路により直流信号に変換し、この直流信号をダイ
オードなどの整流素子を介してレギュレータ回路に入力
して動作電源を得る電源回路に対して、その整流回路の
出力に並列に負荷抵抗の切り換え回路を設け、ＡＭ変調
を行う方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たいずれの場合においても、適切にＡＭ変調を行い信号
を適切に伝送することができない場合があるという問題
がある。まず、前述した第１の方法においては、ＩＣカ
ード自身で行うＡＭ変調により、受電した電力信号のレ
ギュレータへの入力が変動し、安定した電源が得られな
いという問題がある。また、レギュレータの入力部に接
続される充電用（電源平滑用）コンデンサに蓄積された
電荷が、整流回路に逆流（放電）することにより、受電
コイルの両端に現れるＡＭ変調信号にトランジットな歪
み（遅延）が生じ、所定のＡＭ変調が行えなくなるとい
う問題もある。また、前述した第２の方法においては、
整流回路の直流出力をさらに整流素子を介してレギュレ
ータに入力するため、レギュレータへの入力は整流回路
の出力レベルに比べてさらに低下しており、この低下し
た出力をレギュレータ回路に入力した場合には、受電ア
ンテナで受信した電力が少ないと所定の動作電源が得ら
れなくなるという問題が生じる。

【０００６】したがって、本発明の目的は、非接触式に
より電力が供給され、さらにＡＭ変調により信号の伝送
を行うＩＣカードにおいて、ＡＭ変調と安定した電源の
獲得とを同時に安定して適切に行えるような、信頼性の
高いＩＣカードを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、非接触ＩＣカード内の、受電コイルの両端の入力信
号を整流素子により整流し、その出力に対してロードス
イッチング方式により負荷抵抗を切り換えることによ
り、ＡＭ変調を行うようにした。

【０００８】したがって、本発明のＩＣカードは、外部
からの電源供給により動作する非接触型のＩＣカードで
あって、供給される電力の受け取りおよび信号の送受信
を行う受電コイルと、前記受電コイルの両端の入力信号
を整流する第１の整流回路と、前記第１の整流回路の出
力を負荷抵抗切り換えにより振幅（ＡＭ）変調する振幅
変調回路とを有する。好適には、本発明のＩＣカード
は、前記受電コイルで受け取った交流電力を直流電力に
変換する第２の整流回路と、前記第２の整流回路におい
て整流された直流電力を所定の電圧に安定化するレギュ
レータとをさらに有する。さらに好適には、前記第１の
整流回路と、前記振幅変調回路と、前記第２の整流回路
と、前記レギュレータは、集積回路上に構成されて前記
ＩＣカードに収容される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について図
１および図２を参照して説明する。本実施の形態におい
ては、本発明に係わる変調回路を有し、電磁誘導方式に
より外部結合装置（リーダライタ）より電力を供給され
て動作するコンタクトレスＩＣカードを例示して本発明
を説明する。図１は、そのＩＣカード１の構成を示すブ
ロック図である。ＩＣカード１は、コイル１０、コンデ
ンサー２０、インターフェイスＬＳＩ３０およびＣＰＵ
４０を有する。なお、このＩＣカードは、厚さ０．７６
ｍｍの非常に薄いカードである。

【００１０】まず、このＩＣカード１の主な構成部につ
いて説明する。コイル１０は、リーダライタの端末側コ
イル９０と対向して電力および信号の送受信を行う。こ
のコイル１０は、端末側コイル９０とは数ｍｍ程度の距
離で交信を行うように設定されている。したがって、Ｉ
Ｃカード１は、リーダライタに対して至近距離に配置さ
れて使用される。また信号の伝送は、ＡＭ変調された信
号を介して行われる。

【００１１】インターフェイスＬＳＩ３０は、コイル１
０により受信した電力および信号より、ＣＰＵ４０に入
力する電力やデータ信号を生成する回路であり、Ｂｉ−
ＣＭＯＳプロセスによる集積回路として構成されてい
る。

【００１２】このインターフェイスＬＳＩ３０の構成に
ついて図２を参照して詳細に説明する。図２は、インタ
ーフェイスＬＳＩ３０の構成を示すブロック図である。
インターフェイスＬＳＩ３０は、第１の整流回路３１１
（３１１ａ，３１１ｂ）、第２の整流回路３１２、レギ
ュレータ３１３、ＡＭ復調回路３１５、キャリア検出部
３１６、出力バッファ３１７、パルス検出部３１８、カ
ウンタ３１９、出力バッファ３２０、受信データデコー
ド部３２１、入出力バッファ３２２、送信データラッチ
３２３、変調パルス生成部３２４およびＡＭ変調回路３
２５を有する。

【００１３】第１の整流回路３１１は、コイル１０で発
生された交流起電力を整流して直流電力に変換する整流
ブリッジ回路である。第２の整流回路３１２は、コイル
１０の両端の電力を整流してその出力をＡＭ変調回路３
２５に対して印加する回路であるが、実際には、ＡＭ変
調回路３２５で選択された負荷に基づいて、コイル１０
に対してＡＭ変調回路３２５でＡＭ変調された信号を印
加する回路である。レギュレータ３１３は、第１の整流
回路３１１で生成された直流電力より、所定電圧の安定
した直流電圧を生成する回路である。本実施の形態にお
いては、レギュレータ３１３は、＋５Ｖの直流電圧を生
成する。

【００１４】ＡＭ復調回路３１５は、ローパスフィルタ
とコンパレータにより構成され、コイル１０により得ら
れた信号より信号成分を抽出して復調し、受信データの
信号としてパルス検出部３１８および受信データデコー
ド部３２１に出力する。キャリア検出部３１６は、コイ
ル１０より得られた信号に基づいてキャリア再生を行
い、クロック信号を生成してカウンタ３１７およびカウ
ンタ３１９に出力する。出力バッファ３１７は、キャリ
ア検出部３１６で生成されたクロック信号を、インター
フェイスＬＳＩ３０より出力してＣＰＵ４０にするため
のバッファである。

【００１５】パルス検出部３１８は、ＩＣカード１とリ
ーダライタ装置との伝送シーケンスや、ＩＣカード１の
スタートシーケンスなどの基準タイミングを生成するた
めに、ＡＭ復調回路３１５で復調された信号より所定の
基準パルスを検出しカウンタ３１９に出力する回路であ
る。カウンタ３１９は、パルス検出部３１８で検出され
たパルスを参照しながら、キャリア検出部３１６で生成
されたクロックをカウントし、ＩＣカード１とリーダラ
イタ装置との間のデータ伝送などのシーケンスを管理す
る。具体的には、たとえばリセット信号を生成して出力
バッファ３１７に出力したり、受信データデコード部３
２１、送信データラッチ３２３、変調パルス生成部３２
４などの各動作タイミングを制御する。

【００１６】出力バッファ３２０は、カウンタ３１９で
生成されたリセット信号をインターフェイスＬＳＩ３０
より出力してＣＰＵ４０にするためのバッファである。
受信データデコード部３２１は、カウンタ３１９より入
力される信号に基づいて、ＡＭ復調回路３１５で復調さ
れた信号をデコードし、入出力バッファ３２２に出力す
る。入出力バッファ３２２は、インターフェイスＬＳＩ
３０とＣＰＵ４０との間の双方向データバスでデータを
入出力するためのバッファであり、受信データデコード
部３２１でデコードされたデータ、および、ＣＰＵ４０
から入力されたデータが一時的に記憶される。

【００１７】送信データラッチ３２３は、入出力バッフ
ァ３２２を介してＣＰＵ４０より入力されたデータを記
憶する。変調パルス生成部３２４は、送信データラッチ
３２３にラッチされている送信データを順次１ビットず
つ読出し、その読み出したデータに対応する変調信号を
生成するようにＡＭ変調回路３２５に対して負荷抵抗の
切り換え信号を出力する。ＡＭ変調回路３２５は、変調
パルス生成部３２４より入力される切り換え信号に基づ
いて負荷が切り換えられ、それにより、第２の整流回路
３１２を介して、コイル１０にＡＭ変調された信号を印
加し、データをリーダライタ装置に伝送させる。

【００１８】なお、このようなインターフェイスＬＳＩ
３０を介して、ＩＣカード１とリーダライタ装置とは、
４．９１５２ＭＨｚの周波数で交信を行い、最大で７
６．８Ｋｂｐｓのデータ伝送を行う。

【００１９】ＣＰＵ４０は、記憶された処理プログラム
にしたがって、リーダライタ装置と通信を行いながら任
意の処理を行うことができる８Ｋバイトのメモリ内蔵の
１チップマイコンである。具体的には、ＣＰＵ４０にお
いては、たとえば、暗号化処理や数値演算、検索、デー
タの記憶などの処理が行われる。

【００２０】次に、ＩＣカード１の動作について説明す
る。まず、たとえば、ＩＣカード１の所持者が、所定の
リ−ダライタにこのＩＣカード１をかざすと、リーダラ
イタの端末側コイル９０より電磁波により電力が供給さ
れる。ＩＣカード１においては、その電磁波をコイル１
０で受信し、インターフェイスＬＳＩ３０の第１の整流
回路３１１で整流し、レギュレータ３１３で＋５Ｖの直
流電圧を生成してインターフェイスＬＳＩ３０の各部お
よびＣＰＵ４０に供給する。これにより以後、ＩＣカー
ド１とリーダライタ装置との信号の伝送が行われる。

【００２１】このような信号の伝送が開始されると、キ
ャリア検出部３１６はキャリア再生を行いクロック信号
を生成し、またＡＭ復調回路３１５は受信した信号の復
調を行う。この復調した信号よりパルス検出部３１８が
基準パルスを検出し、カウンタ３１９に出力することに
より、カウンタ３１９ではこの基準パルスとクロック信
号に基づいて種々のシーケンスの制御を行う。たとえば
まず最初にリセット信号を生成し、出力バッファ３２０
を介してＣＰＵ４０に出力する。また、リーダライタ装
置との間のデータの送信タイミイングおよび受信タイミ
ングを検出し、これに基づいて受信データデコード部３
２１、送信データラッチ３２３、変調パルス生成部３２
４などを制御する。

【００２２】このような動作状態で、ＡＭ復調回路３１
５で復調された信号はそのデータ成分が受信データデコ
ード部３２１に蓄積されデコードされて、受信データと
して入出力バッファ３２２を介してＣＰＵ４０に出力さ
れる。また、ＣＰＵ４０より入出力バッファ３２２を介
して入力された送信用データは、送信データラッチ３２
３にラッチされた後、変調パルス生成部３２４により１
ビットずつ取り出されて、変調パルス生成部３２４によ
りそのデータ値に基づいてＡＭ変調回路３２５の負荷を
切り換える信号が生成される。これにより、ＡＭ変調回
路３２５の負荷が切り換えられ、第２の整流回路３１２
を介してコイル１０に対して変調信号が印加され、その
データがリーダライタ装置に伝送される。

【００２３】このように、本実施の形態のＩＣカード１
においては、コイル１０の両端に対して第２の整流回路
３１２を設け、この出力の負荷をＡＭ変調回路３２５で
切り換えることにより、結果としてコイル１０にＡＭ変
調信号を印加し、リーダライタ装置に所望のデータを伝
送している。したがって、レギュレータ３１３に入力さ
れる信号は、従来と同じく第１の整流回路３１１を介し
たのみの信号なので、その電圧が大きく低下することは
なく、適切に所定の電源を供給することができる。ま
た、ＡＭ変調した信号がレギュレータ３１３に入力され
ることを防ぐことができるので、電源が不安定になるこ
ともない。さらに、レギュレータの入力部のコンデンサ
に蓄積された電荷がＡＭ変調に係わる整流回路に放電す
ることも防ぐことができるので、適切にＡＭ変調が行え
る。

【００２４】また、このＩＣカード１は、汎用的でプロ
グラマブルな１チップマイコンを内蔵しているので、任
意のアプリケーションを適用することができ、広範な用
途に用いることができる。また、厚さ０．７６ｍｍと非
常に薄いので、携帯性も高い。

【００２５】なお、本発明は本実施の形態に限られるも
のではなく、種々の改変が可能である。たとえば、前述
したＩＣカード１のインターフェイスＬＳＩ３０の、本
発明に係わる第１の整流回路３１１、第２の整流回路３
１２、ＡＭ変調回路３２５など以外の回路は、任意好適
に改変してよい。また、ＩＣカード１は、前述したよう
にリーダライタに対して至近距離に配置して用いる必要
があるが、この配置の仕方は任意である。すなわち、Ｉ
Ｃカード１の保持者がＩＣカード１をリーダライタに対
してかざして使用するようにしてもよいし、所定のホル
ダーなどのＩＣカード１をセットして固定的に使用する
ようにしてもよい。

【００２６】また、インターフェイスＬＳＩ３０の製造
プロセスなども、Ｂｉ−ＣＭＯＳに限られるものではな
い。任意のプロセスのＬＳＩとして構成してよい。ま
た、さらに、インターフェイスＬＳＩ３０は集積回路と
して構成せずとも、通常の回路として構成してもよい。
その他、整流回路３０１の実際の回路、レギュレータ回
路３０２の実際の回路、ＣＰＵ４０の構成のなども任意
でよく、また、ＩＣカード１の用途なども本発明はなん
ら制限されるものではない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非接触式により電力が供給され、さらにＡＭ変調により
信号の伝送を行うＩＣカードにおいて、ＡＭ変調と安定
した電源の獲得とを同時に安定して適切に行えるよう
な、信頼性の高いＩＣカードを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のＩＣカードの構成を示
すブロック図である。

【図２】図１に示したＩＣカードのインターフェイスＬ
ＳＩの主要な構成部を示すブロック図である。

【符号の説明】 １…ＩＣカード １０…コイル ２０…コンデンサー ３０…インターフェイスＬＳＩ ３１１…第１の整流回路 ３１２…第２の整流回路 ３１３…レギュレータ ３１５…ＡＭ復調回路 ３１６…キャリア検出部 ３１７…出力バッファ ３１８…パルス検出部 ３１９…カウンタ ３２０…出力バッファ ３２１…受信データデコード部 ３２２…入出力バッファ ３２３…送信データラッチ ３２４…変調パルス生成部 ３２５…ＡＭ変調回路 ４０…ＣＰＵ ９０…端末側コイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部からの電源供給により動作する非接触
   型のＩＣカードであって、 供給される電力の受け取りおよび信号の送受信を行う受
   電コイルと、 前記受電コイルの両端の入力信号を整流する第１の整流
   回路と、 前記第１の整流回路の出力を負荷抵抗切り換えにより振
   幅（ＡＭ）変調する振幅変調回路とを有するＩＣカー
   ド。
2. 【請求項２】前記受電コイルで受け取った交流電力を直
   流電力に変換する第２の整流回路と、 前記第２の整流回路において整流された直流電力を所定
   の電圧に安定化するレギュレータとをさらに有する請求
   項１記載のＩＣカード。
3. 【請求項３】前記第１の整流回路と、前記振幅変調回路
   と、前記第２の整流回路と、前記レギュレータは、集積
   回路上に構成されることを特徴とする請求項２記載のＩ
   Ｃカード。