JPH1146220A - データキャリア用送信回路及びデータキャリアシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同調回路のＱを低下させることなく、ＦＳＫ
変調に対応できるデータキャリア用送信回路を提供す
る。 【解決手段】 基本発振回路２１の出力は送信データの
“１”、“０”に応じて可変分周回路２２で分周される
ことによりＦＳＫ変調されてアンテナコイル２５に送ら
れる。アンテナコイル２５には共振する同調回路２６が
接続されており、同調回路２６はアンテナコイル２５と
第１のコンデンサ２６ａと第２のコンデンサ２６ｂと、
スイッチングトランジスタ２６ｄを有する。スイッチン
グトランジスタ２６ｄは送信データの“１”、“０”に
応じて切り替えられ、同調周波数がＦＳＫ変調の２つの
搬送波周波数に常に合うように制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、親機（質
問器若しくは（リーダ／ライタ）とも呼ばれる）と子機
（非接触式ＩＣカード）との間で信号の授受行うデータ
キャリアシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】親機と子機のカードとの間で、電磁結合
方式又は電磁誘導方式等により信号の授受を行う方式の
データキャリアシステム（例えば、「非接触式ＩＣカー
ドシステム」として実用化が進められている。）が広く
知られている。特に、搬送波を子機側で整流して、子機
の電力として使用する無電池方式の非接触式ＩＣカード
システムがＩＤカード用、搬送物の認識用タグ等として
広く用いられる様になってきた。

【０００３】図２は、このような電磁結合方式の非接触
式ＩＣカードシステムの一般的なブロック図である。同
図の非接触式ＩＣカードシステムにおいては、親機は、
ＯＳＣ（発振器）１で発生させた搬送波をデータ処理回
路２からの信号に応じて第１、第２の分周回路３、４で
第１、第２の分周比で分周して変調し、その変調波をド
ライバー回路６で増幅し、アンテナコイル７を駆動して
子機に送信する。子機は、アンテナコイル１１で質問器
からの信号を受信すると、整流回路で搬送波を整流して
内部で使用する電力を得るとともに、復調回路１４で受
信信号を復調してデータ処理回路１６に送り、データ処
理回路１６でデータ処理を行い、また所定のデータを変
調回路１７で変調してアンテナコイル１１から親機へ送
出する。親機は、この子機からの信号をアンテナコイル
５で受信すると、それを復調回路１８で復調し、データ
処理回路２に送り、データの判定等の処理を行う。

【０００４】ところで、子機には親機からの信号の選択
度を高めるため、図２に示したように、アンテナコイル
１１とコンデンサ１２からなる同調用の共振回路Ａが組
まれている。この共振回路Ａの同調周波数ｆ0 は、イン
ダクタンスＬとキャパシタンスＣにより決定される。と
ころが、ＦＳＫ変調方式の場合は搬送波の周波数が１つ
では無く、論理“１”を表す第１の周波数ｆ１と論理
“０”を表す第２の周波数ｆ２の２つになり同調周波数
を１つに定められない。そこで従来は第１の周波数と第
２の周波数の真ん中の周波数を同調周波数ｆ0 に定め、
同調周波数ｆ0 を得るためには、アンテナコイル１１及
びコンデンサ１２として、それぞれ所定のインダクタン
スとキャパシタンスを有するものを使用していた。

【０００５】このようにデータキャリア（非接触式ＩＣ
カード）に対して電力用の搬送波及びデータを供給する
データキャリアの送信機においても電力効率を改善する
為に、送信コイルに共振コンデンサを接続して同調回路
を構成していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＦＳＫ
変調方式の場合は搬送周波数がｆ１とｆ２の２つ在るた
め両者の中間に同調を取っていた。このため、高周波で
の損失の少ないコイルとコンデンサを用いて同調させて
も、実質的なＱ値は約ｆ１／（ｆ２−ｆ１）としかなら
ない。

【０００７】２つの搬送周波数がｆ１、ｆ２を近づけれ
ば電力の伝送上は有利であるが、子機でのＦＳＫ復調が
困難となり、実質的なＱ値は１０から２０程度しか取れ
ないと言う問題があった。本発明は以上のような従来技
術の問題点を解決しようとするものであり、共振回路の
Ｑを低下させることなく、ＦＳＫ変調に対応できるデー
タキャリア用送信回路を提供する事を目的とする。

【０００８】本発明はＦＳＫ変調を行うデータキャリア
システムにおいて、２つの搬送波周波数ｆ１、ｆ２の両
方の周波数で送信回路の同調回路において高いＱを得ら
れるデータキャリアシステムを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のデータキャリア用送信回路は、送信データに
応じて第１、第２の周波数の信号を切り替えて出力する
ＦＳＫ変調回路を備えたデータキャリア用送信回路にお
いて、ＦＳＫ変調回路に接続された送信コイルと、前記
送信コイルに接続された共振コンデンサと、共振コンデ
ンサの容量を送信データに応じて切り替える容量切換手
段とを備える。

【００１０】共振コンデンサと送信コイルからなる同調
回路の共振コンデンサの容量をＦＳＫ変調の結果によっ
て変化する搬送周波数に合わせて変化させる。第１、第
２の周波数のそれぞれにおいて高いＱを得られる様に共
振コンデンサの容量を予め設計しておけば両方の搬送周
波数において高いＱ値が得られ効率の良いデータ、電力
伝送が可能になる。

【００１１】共振コンデンサの容量切換は、例えば、第
１のコンデンサに第２のコンデンサを並列に若しくは直
列に接続する事で達成できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をデータキャリアシ
ステムの一つである非接触式ＩＣカードシステムに適用
した実施の形態を図面を用いて説明する。図１に本発明
の実施の形態の非接触式ＩＣカードシステムのブロック
図を示す。データキャリア用の送信機には、図１におい
てデータ処理回路２０で代表される各種信号処理回路が
含まれ、データ処理回路２０の出力は、データキャリア
用送信回路６０によって子機（非接触式ＩＣカード）に
送信される。

【００１３】図１に示す本発明の実施の形態のデータキ
ャリア用送信回路６０は、基本発振回路２１と、データ
処理回路２０からのデータの“１”、“０”に応じて基
本発振回路２０からの基本周波数信号を分周して“１”
にたいして周波数ｆ１の搬送波を生成し、“０”にたい
して周波数ｆ２の搬送波を生成する可変分周回路２２
と、アンテナコイル２５に対して送信電力を供給する為
の駆動回路２４と、アンテナコイル２５を含み駆動回路
２４の出力と共振する同調回路２６を備える。

【００１４】駆動回路２４は送信信号入力端子５１と増
幅段５２と、送信トランジスタ５３、５４と、出力端子
５５を備える。同調回路２６は出力端子５５に一方の端
子が接続されたアンテナコイル２５とアンテナコイル２
５の他方の端子Ｂに接続された第１のコンデンサ２６ａ
と第１のコンデンサ２６ａに直列に接続された第２のコ
ンデンサ２６ｂと、第１のコンデンサ２６ａと第２のコ
ンデンサ２６ｂの接続点２６ｃに接続されたスイッチン
グトランジスタ２６ｄを有する。２６ｅは動作を安定さ
せるための抵抗である。

【００１５】子機７０はアンテナコイル７１、同調コン
デンサ７２、整流回路７３、復調回路７４、変調回路７
５、処理回路７６を有する。基本発振回路２１は１３．
６ＭＨｚの基準信号を生成する。この基準信号は第１、
第２の分周回路２２ａ、２２ｂに供給され、第１の分周
回路２２ａで１／１７に分周された信号（８００ＫＨ
ｚ）と第２の分周回路２２ｂで１／１６に分周された信
号（８５０ＫＨｚ）が得られる。これらの信号は更に第
３の分周回路２３で１／８分周して１００ＫＨｚの第１
の信号と１０６．２５ＫＨｚの第２の信号が得られる。

【００１６】データ処理回路２０からは送信データに応
じた“０”又は“１”のディジタル信号が供給される。
このデータ処理回路２０からの信号に応じてスイッチ２
２ｃが切り替えられ、第１の信号または第２の信号が選
択的に駆動回路２４に供給される。駆動回路２４ではア
ンテナコイル２５での送信に充分なパワーまで電力増幅
される。駆動回路２４の出力はＰＭＯＳトランジスタ５
３とＮＭＯＳトランジスタ５４の接続点５５に出力され
る。同調回路２６は、第１のコンデンサ２６ａとアンテ
ナコイル２５のインダクタンスＬとの共振周波数が１０
０ＫＨｚの第１の信号に共振するように第１のコンデン
サの容量Ｃ１の値が設定される。また、第１のコンデン
サ２６ａと第２のコンデンサ２６ｂが直列に接続された
状態での容量Ｃ３＝Ｃ１×Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）でアン
テナコイル２５のインダクタンスＬとの共振周波数が１
０６．２５ＫＨｚの第２の信号に共振するように第２の
コンデンサの容量Ｃ２の値が設定される。

【００１７】スイッチ２２ｃに供給されたデータ処理回
路２０からの信号は同時に同調回路のスイッチングトラ
ンジスタ２６ｄのゲートにも供給され、スイッチ２２ｃ
の切換に同期してスイッチングトランジスタ２６ｄが切
り替えられる。従って、“１”に対応する周波数の１０
０ＫＨｚの第１の信号が送信される時の同調回路２６は
１００ＫＨｚを中心周波数として共振し、高いＱ値を得
ることが出来る。また、“０”に対応する周波数の１０
６．２５０ＫＨｚの第２の信号が送信される時の同調回
路２６は１０６．２５ＫＨｚを中心周波数として共振
し、この場合においても高いＱ値を得ることが出来る。

【００１８】尚、本実施の形態において、ＦＳＫ変調回
路は、基本発振回路２１と可変分周回路２２と第３の分
周回路２３と駆動回路２４とを含んで構成される。この
様に、本実施の形態においてはＦＳＫ変調を施された信
号を送信する場合に送信周波数に応じて同調回路２６の
同調中心周波数をＦＳＫ変調の変調周波数に応じて変化
させているためＦＳＫ変調の２つの搬送周波数のどちら
においても高いＱ値を得る事が出来る。

【００１９】従って、従来に比べ少ない消費電力で同じ
通信距離を得ることが出来る。また同じ消費電力の場合
にはより長い通信距離を得ることが出来る。尚、本実施
の形態の非接触式ＩＣカードシステムにおいては、送信
側はＦＳＫ変調された送信信号がＦＳＫ変調の第１、第
２の周波数のどちらの信号であるかを予め知っているた
め、スイッチングトランジスタ２６ｄを切り替える信号
を発生させるための特別な回路を必要としない。ダイオ
ード２６ｆはスイッチングトランジスタ２６ｄの寄生ダ
イオードであり、同トランジスタのドレイン側の電圧を
正常な動作範囲に収める働きをしている。

【００２０】次に本発明の第二の実施の形態を図面を用
いて説明する。この実施の形態は図３に示すように図１
における回路で第１のコンデンサ２６ａに第２のコンデ
ンサ２６ｂを並列に接続するか否かで同調回路２６の共
振周波数を変化させたものである。その他の構成は図１
の回路と同じであるので説明は省略する。この場合、ス
イッチングトランジスタ２６ｄに対する耐圧の要求は高
くなるが電流能力は減る。

【００２１】尚、図１の回路においては駆動回路２４の
増幅段５２に複雑な回路を用いた。これは貫通電流を防
止する為であって、図４に示すように単純にインバータ
５６をＣＭＯＳトランジスタ対５３、５４のゲート端子
に接続し、１／８分周回路２３からの出力をインバータ
５６を介してＣＭＯＳトランジスタ対５３、５４に供給
するようにしても良い。図４においては、要部のみ示し
ている。インバータ５６の入力は図１の分周回路２３の
出力であり、切換信号は信号処理回路２０の出力であ
る。

【００２２】また、以上の説明では駆動回路２４の出力
トランジスタとしてＣＭＯＳトランジスタ対５３、５４
を用いた例を説明して来たが、バイポーラトランジスタ
５７、５８を用いて、図５の様に構成する事も出来る。
図５においても、インバータ５６の入力は図１の分周回
路２３の出力であり、切換信号は信号処理回路２０の出
力である。

【００２３】更に、図６に示す様に１／８分周回路２３
からの出力をフィルタ６１によって高調波を取り除く事
により正弦波でバイポーラトランジスタ６２を駆動する
ようにしても良い。フィルタ６１の入力には図のように
矩形波が入力されるが、フィルタ６１の出力には高調波
が除かれた正弦波が出力されバイポーラトランジスタ６
２のベース端子に供給される。この場合にはフィルタ６
１による遅延を考慮してスイッチングトランジスタ２６
ｄを駆動する選択信号にも遅延回路６４を介す事により
位相調整を行う必要がある。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、ＦＳＫ変調を行うデー
タキャリアシステムにおいて、２つの搬送波周波数ｆ
１、ｆ２の両方の周波数で送信回路の同調回路において
高いＱを得られ、結果として同じ消費電力ならばより遠
くまでのデータ伝送が可能になり、同じ距離ならばより
少ない電力でデータ伝送を行う事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の非接触式ＩＣカードシス
テムのブロック図である。

【図２】従来の非接触式ＩＣカードシステムのブロック
図である。

【図３】本発明の他の実施の形態の非接触式ＩＣカード
システムのブロック図である。

【図４】本発明の他の実施の形態の非接触式ＩＣカード
システムのブロック図である。

【図５】本発明の他の実施の形態の非接触式ＩＣカード
システムのブロック図である。

【図６】本発明の他の実施の形態の非接触式ＩＣカード
システムのブロック図である。

【符号の説明】

２１ 基本発振回路 ２０ データ処理回路 ２２ 可変分周回路 ２２ａ 第１の分周回路 ２２ｂ 第２の分周回路 ２３ 第３の分周回路 ２４ 駆動回路 ２５、７１ アンテナコイル ２６ 同調回路 ２６ａ 第１のコンデンサ ２６ｂ 第２のコンデンサ ２６ｄ スイッチングトランジスタ ２６ｆ 寄生ダイオード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信データに応じて第１、第２の周波数
   の信号を切り替えて出力するＦＳＫ変調回路を備えたデ
   ータキャリア用送信回路において、 前記ＦＳＫ変調回路に接続された送信コイルと、前記送
   信コイルに接続された共振コンデンサと、前記共振コン
   デンサの容量を送信データに応じて切り替える容量切換
   手段とを備えた事を特徴とするデータキャリア用送信回
   路。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記共振コンデンサ
   は第１、第２のコンデンサを有し、前記容量切換手段は
   送信データに応じて前記第１のコンデンサに前記第２の
   コンデンサを並列に若しくは直列に接続する事を特徴と
   するデータキャリア用送信回路。
3. 【請求項３】 非接触式ＩＣカードに対して電磁結合に
   より電力とデータ信号を送信する非接触式ＩＣカード用
   ライト装置において、 送信データに応じて第１、第２の周波数の信号を切り替
   えて出力するＦＳＫ変調回路と、前記ＦＳＫ変調回路に
   接続された送信コイルと、前記送信コイルに接続された
   共振コンデンサと、前記共振コンデンサの容量を送信デ
   ータに応じて切り替える容量切換手段とを備えた事を特
   徴とする非接触式ＩＣカード用ライト装置。
4. 【請求項４】 送信データに応じて第１、第２の周波数
   の信号を切り替えて出力するＦＳＫ変調回路と、前記Ｆ
   ＳＫ変調回路に接続された送信コイルと、前記送信コイ
   ルに接続された第１の共振コンデンサと、前記第１の共
   振コンデンサの容量を送信データに応じて切り替える容
   量切換手段とを備えデータキャリア用送信手段と：受信
   コイルと、前記受信コイルに接続された第２の共振コン
   デンサと、受信コイルに接続された整流回路とを備えた
   データキャリア手段とを有するデータキャリアシステ
   ム。