WO2006038314A1

WO2006038314A1 - 信号抽出回路および非接触ｉｃカード

Info

Publication number: WO2006038314A1
Application number: PCT/JP2005/002406
Authority: WO
Inventors: Daisuke Yamazaki; Kunihiko Gotoh
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2006-04-13

Abstract

　安定した電源の獲得と確実な復調を可能にする。　外部から照射された所定の信号データが重畳された高周波信号をアンテナ部（１１）で受信する。アンテナ部（１１）で受信された高周波信号は、整流回路（１２）により整流されて電源信号成分が取り出され、電源電圧（ＶＤＤ１）として供給される。シャントレギュレータ（１３）は、整流回路（１２）により生成された電源電圧（ＶＤＤ１）を一定に保つための電圧制御を行い、短絡電流を消費する。信号抽出回路（電流モニタ）（１）は、整流回路（１２）を流れる電流を検出し、電流値に応じた抽出信号を生成する。復調回路（１５）は、信号抽出回路（電流モニタ）（１）の生成した整流回路（１２）を流れる電流に応じた抽出信号に基づいて、重畳されている信号データを復調する。

Description

明細書

信号抽出回路および非接触 ICカード

技術分野

[0001] 本発明は信号抽出回路および非接触 ICカードに関し、特に照射される高周波信号を整流して電源を得るとともに、高周波信号から信号データを抽出してデータ処理を行う非接触 ICカードの信号抽出回路、およびこの信号抽出回路を具備する非接触 ICカードに関する。

背景技術

[0002] 電池などの自らの電源を持たな、非接触 ICカード (以下、単に ICカードと表記する場合もある）や非接触 IDチップのような非接触データキャリアでは、リーダ Zライタ装置力もアクセスのために照射される電波エネルギー力も電力を得ると同時に、その電波によってデータ通信を行っている。

[0003] 非接触データキャリアの一例として、 ICカードの場合で説明する。図 13は、一般的な ICカードの構成を示すブロック図である。

ICカードは、アンテナ部 11、整流回路 12、充電容量 Ca、シャントレギユレータ 13、信号抽出回路 14、復調回路 15、デジタル信号処理部 16および変調回路 17を有する。アンテナ部 11で受信された信号は、整流回路 12で整流された後、充電容量 Ca に充電され、デジタル信号処理部 16の電源となる。シャントレギュレータ 13は、生成される電源電圧を一定に保っため、短絡電流量を制御する。一方、電源信号に重畳された受信信号は、信号抽出回路 14で抽出され、復調回路 15においてデジタル信号に復調される。このデジタル信号は、デジタル信号処理部 16で信号処理される。変調回路 17は、デジタル信号処理部 16から送られる送信信号に応じてアンテナ部 1 1のインピーダンスに変調をかける。

[0004] アンテナ部、整流回路、信号抽出回路の具体的回路構成を説明する。図 14は、従来の ICカードのアンテナ部、整流回路および信号抽出回路の回路構成の一例を示した図である。

[0005] アンテナ部 1 laには、 ASK (Amplitude Shift Keying)変調などの振幅変調された変調波が入力してアンテナ誘起電圧 VAが生じ、アンテナ部 11aが持つ抵抗 Raによつて、整流回路 12aの入力電圧 VBが発生する。図の例の整流回路 12aは、ダイオード Dl、 D2で構成される全波整流回路であって、充電容量 Cal、 Ca2に電源電圧 VD D1を発生させる。 VSSは、接地電圧である。一方、信号抽出回路 14aにも同様に入力電圧 VBが発生する。信号抽出回路 14aでは、ダイオード D3、 D4と容量 Cl、 C2 で構成される整流回路で入力信号を整流し、復調回路 15の入力信号となる電圧信号 VDD2を生成する。復調回路 15は、電圧信号 VDD2の信号レベルに応じてデジタル信号値を生成する。

[0006] なお、整流回路として、他に半波整流回路やブリッジ整流回路などが知られている

1S いずれの整流回路の場合にも、アンテナに誘起された電圧を整流して電源とする機能と、信号データを抽出するため整流して復調回路へ導く機能とを有する。

[0007] また、電源信号に重畳された受信信号を確実に抽出するため、整流回路と、電源電圧を制御する電圧制御回路との間に、整流後の電流をモニタする素子を加えた構成が提案されている (たとえば、特許文献 1参照)。

特許文献 1 :米国特許第 6323728号明細書 (図 1)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] しかし、従来の ICカードでは、安定した電源電圧を確保しょうとすると、信号抽出が難しくなると!/、う問題点がある。

図 14に示した構成の場合を例にとり説明する。たとえば ASK変調などの振幅変調力も信号成分を取り出す復調回路では、信号データ力 ' 0"のときのアンテナ誘起電圧 VA1と、信号データ力 ' 1"のときのアンテナ誘起電圧 VA2との違いによって信号抽出を行う。ここで、アンテナ部 11aの持つ抵抗を Ra、信号データが" 0"の場合の整流回路の入力電圧を VB1、信号データ力の場合の整流回路の入力電圧を VB2 、整流後の電源電圧を VDD1、整流後の復調回路の入力電圧を VDD2、整流素子のスレツショルド電圧を Vth、整流素子のオン抵抗を Ronとすると、

信号データ" 0"の入力電圧 VB1は、

VBl =VAl-(VAl-VDDl/2-Vth) XRa/ (Ra+Ron) ……（1)

と表される。同様に、信号データ" 1"の入力電圧 VB2は、

VB2 = VA2- (VA2-VDDl/2-Vth) XRa/ (Ra+Ron)

…… (2)

と表される。

[0009] 式（1)および（2)より、整流回路入力での信号デーダ '0"ど '1"の電圧差は、

VB 1-VB2 = (VA1-VA2)- (VA1-VA2) XRa/ (Ra+Ron)

= Δ VA ( 1-Ra/ (Ra+Ron) ) …… (3)

と表される。ここで、 AVAは、 VB1と VB2の電圧差を示す。

[0010] したがって、復調回路に入力される信号データ" 0 "ど' 1 "の電圧差 AVDD2は、

Δ VDD2 = (VB 1-Vth)- ( VB2— Vth)

=VB1-VB2

= Δ VA ( 1-Ra/ (Ra+Ron) ) ……（4) と表すことができる。

[0011] すなわち、復調回路が信号デーダ '0"ど '1"を区別するための電圧差は、アンテナに誘起される電圧と、整流素子のオン抵抗にのみ大きく依存する係数の積になるため、オン抵抗 Ronが小さい整流素子を選択した場合、復調回路入力端では信号レべルを検出できないほど振幅差が小さくなるという問題点がある。一方、電源を効率的に確保するためには、整流素子のオン抵抗を小さくする必要があり、信号検出のために整流素子のオン抵抗を大きくすると安定した電源確保が難しくなる。

[0012] 図 15は、従来の電源電圧信号と信号抽出回路の抽出信号の一例を示した波形図である。図の例は、電源電圧を安定的に確保した場合の例である。この場合、電源電圧が安定状態、すなわち、電圧値の変動が小さくなるため、この電圧信号から抽出する抽出信号の変化も小さくなり、復調回路 15において抽出信号力信号データ" 0" ど '1"を確実に判定することが難しくなる。

[0013] また、整流回路と電圧制御回路の間に電流をモニタする素子を加えた構成とする場合では、電源経路に電流モニタが加わるため、素子分の電圧ドロップが発生し、整流の効率を落とすと、う問題がある。 [0014] 以上のように、 ICカードなどの非接触データキャリアでは、振幅が動的に変化する通信信号に対し、安定した電源電圧の獲得と、確実な復調 (信号抽出）という背反し得る機能を両立させる必要があるが、従来の回路構成では両立させることが難しい。

[0015] 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、安定した電源電圧の獲得と確実な復調の両方の機能を満たす信号抽出回路、およびこの信号抽出回路を具備する非接触 ICカード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

[0016] 本発明では上記課題を解決するために、図 1に示すような非接触 ICカードの信号抽出回路が提供される。非接触 ICカードは、照射される高周波信号をアンテナ部 11 によって受信し、整流回路 12によって受信した高周波信号を整流して電源を得るとともに、復調回路 15において高周波信号に重畳された信号データを復調してデータ処理を行う。信号抽出回路 1は、整流回路 12と復調回路 15との間に接続され、整流回路 12を流れる高周波信号に重畳された信号データに応じて変化する電流を検出し、電流値に応じた抽出信号を生成して復調回路 15へ出力する。

[0017] この信号抽出回路 1は、整流回路 12により生成される電源信号が伝達される経路とは異なる経路であって、整流回路 12と復調回路 15との間の経路に設けられており、整流回路 12を流れる電流を検出し、電流値に応じた抽出信号を復調回路 15へ出力する。整流回路 12では、アンテナ部 11によって受信される高周波信号に重畳された信号データに応じて流れる電流が変化するので、信号抽出回路 1においてこの電流値を抽出することによって、復調回路 15における信号データ抽出を確実にすることができる。

[0018] また、上記課題を解決するために、照射される高周波信号を整流して電源を得るとともに、前記高周波信号に重畳される信号データを抽出してデータ処理を行う非接触 ICカードにおいて、前記高周波信号を入力するアンテナと、前記アンテナによって受信された前記高周波信号を整流して電源信号成分を取り出す整流回路と、前記整流回路により生成される電源の電圧が一定となるように電圧制御を行う電圧制御回路と、前記高周波信号に重畳された信号データに応じて変化する前記整流回路を流れる電流を検出して電流値に応じた抽出信号を生成する信号抽出回路と、前記信号抽出回路によって抽出された前記抽出信号を前記信号データに復調する復調回路と、を具備することを特徴とする非接触 ICカード、が提供される。

[0019] このような非接触 ICカードでは、外部から照射された所定の信号データが重畳された高周波信号をアンテナで受信する。アンテナで受信された高周波信号は、整流回路により整流されて電源信号成分が取り出され、電源電圧として供給される。電圧制御回路は、整流回路により生成された電源電圧を一定に保っための電圧制御を行い、短絡電流を消費する。信号抽出回路は、整流回路を流れる電流を検出し、電流値に応じた抽出信号を生成する。整流回路を流れる電流は、高周波信号に重畳された信号データに応じて変化しており、その電流変化を検出することにより、信号データを抽出することができる。復調回路は、信号抽出回路の生成した整流回路を流れる電流に応じた抽出信号に基づ、て、重畳されて、る信号データを復調する。

発明の効果

[0020] 本発明の非接触 ICカードの信号抽出回路および非接触 ICカードでは、照射される高周波エネルギー力高周波電力を取り出し直流電源を生成する整流回路を流れる電流の変化を検出することで信号データを抽出する。整流回路を流れる電流を検出することで、整流素子のオン抵抗に依存することなぐ確実に信号データを抽出することができる。また、信号抽出回路は、電源信号が伝達される経路とは異なる経路に設けられるため、整流効率を下げることがない。このように、本発明によれば、安定した電源の獲得と確実な復調の両方を実現できる。

[0021] 本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ま U、実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]実施の形態に適用される発明の概念図である。

[図 2]本発明の第 1の実施の形態の電流モニタ回路を配置した回路構成例を示した回路図である。

[図 3]入力信号と電流モニタ回路による信号抽出結果の一例を示した波形図である。

[図 4]第 2の実施の形態の電流モニタ回路の回路構成例を示した回路図である。

[図 5]第 3の実施の形態の電流モニタ回路の回路構成例を示した回路図である。 [図 6]第 4の実施の形態の電流モニタ回路の回路構成例を示した回路図である。

[図 7]本実施の形態の電流モニタ回路の第 1の適用例を示したブロック図である。

[図 8]本実施の形態の電流モニタ回路の第 2の適用例を示したブロック図である。

[図 9]本実施の形態の電流モニタ回路の第 3の適用例を示したブロック図である。

[図 10]本実施の形態の電流モニタ回路の第 4の適用例を示したブロック図である。

[図 11]本実施の形態の電流モニタ回路の第 5の適用例を示したブロック図である。

[図 12]第 5の適用例の整流回路と電流モニタ回路の構成を示した回路図である。

[図 13]—般的な ICカードの構成を示すブロック図である。

[図 14]従来の ICカードのアンテナ部、整流回路および信号抽出回路の回路構成の一例を示した図である。

[図 15]従来の電源電圧信号と信号抽出回路の抽出信号の一例を示した波形図である。

発明を実施するための最良の形態

[0023] 以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、実施の形態に適用される発明の概念について説明し、その後、実施の形態の具体的な内容を説明する図 1は、実施の形態に適用される発明の概念図である。

[0024] 本発明に係る ICカードは、照射される高周波信号から直流電源を得るとともに、同じ高周波信号力信号データを抽出するため、アンテナ部 11、整流回路 12、充電容量 Ca、シャントレギユレータ 13、復調回路 15および信号抽出回路 (電流モニタ） 1を有する。

[0025] アンテナ部 11は、所定の信号データが重畳された高周波信号を受信し、アンテナ誘起電圧 VAを発生させる。高周波信号は、たとえば、 ICカードリーダライタ装置によつて生成され、信号データに応じて ASK変調などの振幅変調が施されている。そして、アンテナ部 11の持つ所定の抵抗 Raによって、整流回路 12に入力電圧 VBを発生させる。

[0026] 整流回路 12は、アンテナ部 11によって受信された高周波信号を整流して電源信号成分を取り出す回路であり、アンテナ部 11が発生させる整流回路の入力電圧 VB から整流後の電源電圧 VDD1を生成する。整流回路として、ダイオードなどにより構成される複数の回路構成が知られている。実施の形態では、任意の回路構成を適宜選択するとし、整流回路 12の回路構成は特に限定しない。

[0027] シャントレギユレータ 13は、電圧制御回路であって、整流回路 12によって電源用として整流した後の電源電圧 VDD1を一定に保つように常に電圧を監視し、短絡電流の制御を行う。すなわち、電圧が高い場合には短絡電流を増やすことで定電圧に保つように制御を行っている。これは、主としてリーダライタ装置からの距離による電源電圧の変動を安定ィ匕させるためのものであるが、同時に搬送波に信号データが振幅変調されて振幅が変動する場合でも電圧を安定化させるよう作用する。

[0028] 復調回路 15は、信号抽出回路 (電流モニタ） 1から入力される抽出信号に基づき、信号データを復調する。

信号抽出回路 (電流モニタ） 1は、整流回路 12に流れる電流を検出し、電流値に応じた抽出信号を生成し、復調回路 15へ出力する。整流回路 12では、受信された高周波信号を整流しているが、高周波信号は信号データに応じて振幅変調されており、整流される電流もこれに伴って変動している。信号抽出回路 (電流モニタ） 1では、整流回路 12に流れる電流の電流値を検出することにより、信号データを復調するための抽出信号を生成する。特に、シャントレギユレータ 13によって短絡電流を消費して整流後の電源電圧変動を抑えて、る場合、受信した高周波信号に重畳されて、る信号データの" 0"、 "1"に対応して変化する振幅に応じてシャントレギュレータ 13が短絡電流を制御することになる。このため、電源電圧が一定に保たれている状態であつても、整流回路 12に流れる電流は、信号データに応じて変化する。すなわち、整流回路 12に流れる電流の変化を検出することで、信号データを抽出することができる。

[0029] 以下、上記の ICカードなどに適用される実施の形態の信号抽出回路（以下、電流モニタ回路とする）を、図面を参照して具体的に説明する。

図 2は、本発明の第 1の実施の形態の電流モニタ回路を配置した回路構成例を示した回路図である。図 1と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。

[0030] 第 1の実施の形態の電流モニタ回路 101は、アンテナ部 11の出力信号を整流する整流回路 121に接続される。

整流回路 121は、 PMOS (Metal Oxide Semiconductor)電界効果トランジスタ（以下、 PMOSとする） PM1で構成される。 PMOS (PMl)は、ドレイン端子がアンテナ部 11との接続点に接続され、ソース端子が充電容量 Caおよび図示しな、次段のシヤントレギユレータ 13に接続され、ゲート端子とソース端子が接続される。この PMOS (PMl)は、入力電圧 VBの変化に応じてドレイン端子に力かる電圧がソース端子の電圧を超えたときドレインソース間を電流が流れることによって、整流を行う。

[0031] 電流モニタ回路 101を構成する PMOS (PM2)は、ドレイン端子が整流回路 121とアンテナ部 11の接続点に接続され、ソース端子が接地端子に接続され、ゲート端子が整流素子である PMOS (PMl)と共通に接続される。この電流モニタ用の PMOS ( PM2)は、入力電圧 VBの変化に応じて整流回路 121の PMOS (PMl)に電流が流れるとき、 PMOS (PM1)を流れる電流に応じたドレイン電流が流れる。すなわち、 P MOS (PM2)のドレイン電流を抽出すれば、 PMOS (PMl)の電流値に応じた抽出電流信号を生成することができる。なお、抽出電流信号を電圧信号に変換した後復調回路へ出力するようにしてもよ！、。

[0032] このような構成の電流モニタ回路およびこの電流モニタ回路を具備する ICカードの動作について説明する。

信号データの" 0"、 "1"に応じて振幅変調された高周波信号がアンテナ部 11より受信され、信号デーダ '0"の場合のアンテナ誘起電圧 VA1もしくは信号データ" 1"の場合のアンテナ誘起電圧 VA2に応じた入力電圧 VB 1もしくは VB2が整流回路 121 に入力される。整流回路 121は、入力信号力も電源信号成分を取り出し、電源電圧 VDD1を発生させる。シャントレギユレータ 13は、電源電圧 VDD1を監視し、電源電圧 VDD1が一定となるように短絡電流を制御する。すなわち、整流回路 121の入力電圧 VB 1、もしくは入力電圧 VB2に応じて変化する整流回路 121の出力電圧を短絡電流の制御によって一定に保つ。このため、整流回路 121を流れる電流は、信号データの" 0"、 "1"に応じて変化する。電流モニタ回路 101は、この電流変化を抽出信号として検出し、復調回路 15へ出力する。このとき電流モニタ回路 101によって抽出される電流信号は、整流回路 121を構成する整流素子のオン抵抗に依存しない。 [0033] 図 3は、入力信号と電流モニタ回路による信号抽出結果の一例を示した波形図である。（A)は電流モニタ回路への入力信号、（B)は電流モニタ回路の生成した抽出電流信号の波形図である。ここで、（A)は、垂直方向が整流回路 12の出力信号、すなわち信号抽出回路 (電流モニタ） 1への入力信号の電圧値を示し、水平方向が時間軸を表している。また、白線は電源電圧 VDD1を表している。そして（B)は、垂直方向が抽出電流信号の電流値を示し、水平方向が時間軸を表している。

[0034] 図 (A)力もわ力るように、整流回路 12の出力である入力電圧値は、信号データの" 0"、 "1"に応じて微小な変化をする力シャントレギユレータ 13によって電源電圧 VD D1はほぼ一定に保たれている。すなわち、シャントレギユレータ 13によって電圧が高くなる場合は短絡電流を増やし、電圧が低くなると短絡電流を減少させるような制御が行われている。このため、整流回路 12に流れる電流に応じて抽出される抽出電流信号は、図（B)に示したように、電圧が高くなると電流値が大きくなり、電圧が低くなると電流値が減少する。

[0035] このような抽出信号を受けた復調回路 15では、抽出電流信号に基づき、重畳されている信号データを容易に取り出すことができる。なお、復調回路 15では、抽出電流信号に応じた電圧信号を用いて信号データを取り出すようにすることもできる。

[0036] 以上の説明のように、信号抽出回路 (電流モニタ） 1は、整流回路 12を構成する整流素子に流れる電流を検出することで、整流素子のオン抵抗に依存することなぐ信号データを抽出することができる。

[0037] 以下、他の実施の形態の電流モニタ回路を、整流回路と組み合わせた構成例の回路図を参照して詳細に説明する。

図 4は、第 2の実施の形態の電流モニタ回路の回路構成例を示した回路図である。

[0038] 第 2の実施の形態の電流モニタ回路 102は、アンテナ部がアンテナ誘起電圧に応じて発生させた入力電圧 VBを整流し、電源信号成分を取り出すダイオード D5により構成される整流回路 122に流れる電流をモニタする。電流モニタ回路 102は、整流回路 122を構成するダイオード D5に接続する PMOS (PM3)で構成され、 PMOS ( PM3)のドレイン端子はダイオード D5のアノード端子とアンテナ部 11の接続点に接続され、ゲート端子はダイオード D5の力ソード端子に接続される。この電流モニタ用の PMOS (PM3)は、入力電圧 VBがダイオード D5のスレツショルド電圧を超えて整流回路 122のダイオード D5に電流が流れるとき、電流モニタ回路 102の PMOS (P M3)のゲート、ソース間の電圧がスレツショルドを超えてオンし、整流回路 122に流れる電流値に応じたドレイン電流が流れる。

[0039] 図 5は、第 3の実施の形態の電流モニタ回路の回路構成例を示した回路図である。

整流回路 122は、図 4と共通であり、図 5は、図 4で示した電流モニタ回路の PMOS を NMOS電解効果トランジスタ（以下、 NMOSとする）に置き換えた場合の回路構成例である。

[0040] 電流モニタ回路 103を構成する NMOS (NMl)は、ソース端子がダイオード D5の力ソード端子に接続し、ゲート端子がダイオード D5のアノード端子に接続する。これにより、入力電圧 VBがダイオード D5のスレツショルド電圧を超え、整流回路 122のダィオード D5に電流が流れるとき、電流モニタ回路 103の NMOS (NM1)もオンし、整流回路 122に流れる電流に応じたドレイン電流を発生させる。

[0041] 図 6は、第 4の実施の形態の電流モニタ回路の回路構成例を示した回路図である。

図は、図 5に示した整流回路 122を NMOS (NM2)で構成される整流回路 123〖こ置き換えた場合の構成図である。

[0042] 整流回路 123を構成する NMOS (NM2)は、ソース端子とゲート端子がアンテナ部との接続点に接続され、アンテナ部からの入力電圧 VBがドレイン端子にカゝかる電圧を超えると、電流を流す整流素子として動作する。この場合、電流モニタ回路 103 の NMOS (NMl)は、ソース端子が NMOS (NM2)のドレイン端子に接続し、ゲート端子が NMOS (NM2)のゲート端子と共通に接続される。そして、図 5の場合と同様に、整流回路 123を構成する NMOS (NM2)に電流が流れるとき、電流モニタ回路 103の NMOS (NMl)もオンし、整流回路 123に流れる電流に応じたドレイン電流を発生させる。

[0043] 以上のように、電流モニタ回路 101、 102、 103は、整流素子を持たず、電源用整流素子で構成される整流回路 121、 122、 123に流れる電流をモニタし、整流回路 1 21、 122、 123を流れる電流値に応じた抽出信号を生成して復調回路へ出力する。すなわち、電源信号に重畳された信号データの" 0"、 "1"に応じた振幅変化により整流回路に流れる電流の変化を検出し、抽出信号として復調回路に出力する。このため、整流素子のオン抵抗に依存することなぐ抽出信号を取り出すことができ、安定した電源電圧の獲得と確実な復調の両方の機能を満たすことができる。

[0044] 以下、実施の形態の電流モニタ回路をいくつかの整流回路に適用した場合について説明する。なお、以下の説明の電流モニタ回路は、整流回路を構成する整流素子などに応じて上記の説明の電流モニタ回路 101、 102、 103のような回路で適宜構成される。

[0045] 図 7は、本実施の形態の電流モニタ回路の第 1の適用例を示したブロック図である第 1の適用例は、図 14に示したような全波整流回路に適用した例で、アンテナ部 1 1から出力される交流波形の正負のどちらか一方の波形を整流する第 1の整流回路 12aと、もう一方の波形を整流する第 2の整流回路 12bとから構成される全波整流回路のそれぞれに電流モニタ回路を付加した構成である。整流回路 12aには電流モ- タ回路 laが接続し、整流回路 12bには電流モニタ回路 lbが接続する。また、それぞれの電流モニタ回路 la、 lbの出力は、図示しない復調回路 15に接続される。

[0046] 電流モニタ回路 laは、整流回路 12aに流れる電流をモニタし、その大きさに応じた抽出電流信号を生成する。電流モニタ回路 lbは、整流回路 12bに流れる電流をモニタし、その大きさに応じた抽出電流信号を生成する。生成された抽出電流信号を復調回路 15へ出力する。

[0047] 図 8は、本実施の形態の電流モニタ回路の第 2の適用例を示したブロック図である第 2の適用例は、ブリッジ整流回路に適用した例で、ブリッジ整流回路を構成する整流回路 12c、 12d、 12e、 12fのそれぞれに電流モニタ回路 lc、 ld、 le、 Ifを付カロした構成である。整流回路 12cには電流モニタ回路 lc、整流回路 12dには電流モ- タ回路 ld、整流回路 12eには電流モニタ回路 le、整流回路 12fには電流モニタ回路 Ifがそれぞれ接続する。

[0048] 電流モニタ回路 lcは整流回路 12cに流れる電流、電流モニタ回路 Idは整流回路 12dに流れる電流、電流モニタ回路 leは整流回路 12eに流れる電流、電流モニタ回路 Ifは整流回路 12fに流れる電流をそれぞれ抽出しており、それぞれの抽出電流信号を復調回路 15へ出力する。

[0049] 図 9は、本実施の形態の電流モニタ回路の第 3の適用例を示したブロック図である第 3の適用例は、並列に配置される整流回路に適用した例で、容量 C3と、並列に構成される整流回路 12g、 12hのそれぞれに電流モニタ回路 lh、 lgを付加した構成である。上記と同様に、整流回路 12gには電流モニタ回路 lg、整流回路 12hには電流モニタ回路 lhがそれぞれ接続する。

[0050] 電流モニタ回路 lgは整流回路 12gに流れる電流、電流モニタ回路 lhは整流回路 12hに流れる電流をそれぞれ抽出し、抽出電流信号を復調回路 15へ出力する。図 10は、本実施の形態の電流モニタ回路の第 4の適用例を示したブロック図である

[0051] 第 4の適用例は、図 9に示した第 3の適用例の並列に配置される整流回路を 2段とした構成に電流モニタ回路を適用した例である。図 10では、図 9に示した並列に配置される整流回路が 2段になっている。 1段目は、容量 C4と整流回路 12i、 1¾で構成され、 2段目は容量 C5と整流回路 12k、 121で構成される。上記と同様に、整流回路 12iには電流モニタ回路 li、整流回路 12jには電流モニタ回路 lj、整流回路 12k には電流モニタ回路 lk、整流回路 121には電流モニタ回路 11がそれぞれ接続する。

[0052] 電流モニタ回路 liは整流回路 12iに流れる電流、電流モニタ回路 ljは整流回路 12 jに流れる電流、電流モニタ回路 lkは整流回路 12kに流れる電流、電流モニタ回路 1 1は整流回路 121に流れる電流をそれぞれ抽出しており、それぞれの抽出電流信号を復調回路 15へ出力する。なお、 3段以上の多段構造の場合も同様に、それぞれの整流回路に電流モニタ回路を接続すればょ、。

[0053] 図 11は、本実施の形態の電流モニタ回路の第 5の適用例を示したブロック図である第 5の適用例は、図 7に示した第 1の適用例の全波整流回路を並列とした場合の構成に電流モニタ回路を適用した例である。図 11は、図 7に示した全波整流回路のそれぞれの整流回路を並列とした回路構成で、交流波形の正負のどちらか一方の波形の整流回路を容量 C6、整流回路 12m、 12ηで構成し、もう一方の波形の整流回路を容量 C7、整流回路 12o、 12pで構成する。上記と同様に、整流回路 12mには電流モニタ回路 lm、整流回路 12ηには電流モニタ回路 ln、整流回路 12οには電流モユタ回路 lo、整流回路 12ρには電流モニタ回路 lpがそれぞれ接続する。

[0054] 電流モニタ回路 lmは整流回路 12mに流れる電流、電流モニタ回路 Inは整流回路 12ηに流れる電流、電流モニタ回路 loは整流回路 12οに流れる電流、電流モニタ回路 lpは整流回路 12pに流れる電流をそれぞれ抽出しており、それぞれの抽出電流信号を復調回路 15へ出力する。

[0055] 図 11に示した第 5の適用例の回路構成例を説明する。図 12は、第 5の適用例の整流回路と電流モニタ回路の構成を示した回路図である。

図 12では、簡単のため、整流回路 12n、 12m、 12o、 12pと、整流回路 12pに流れる電流をモニタする電流モニタ回路 lpの回路構成を示し、他の電流モニタ回路 ln、 lm、 loは省略している。電流モニタ回路 ln、 lm、 loについても、電流モニタ回路 1 pと同様に、対応する整流回路 12n、 12m、 12οに流れる電流に応じたドレイン電流が流れるように、 PMOSまたは NMOSを接続する回路構成がとられる。

[0056] 容量 C6と、 NMOSで構成される整流回路 12mと、整流回路 12mと並列に配置される PMOSで構成される整流回路 12ηは、交流波形の正負のどちらか一方の波形を整流する。また、容量 C7と、 PMOSで構成される整流回路 12οと、整流回路 12οと並列に配置される NMOSで構成される整流回路 12ρは、もう一方の波形の整流を行う。電流モニタ回路 lpは、ソース端子が整流回路 12pの NMOSのドレイン端子に接続し、ゲート端子が整流回路 12pの NMOSのゲート端子とソース端子に共通に接続する。これにより、整流回路 12pの NMOSに電流が流れると、電流モニタ回路 lpの NMOSがオンし、整流回路 12pに流れる電流値に応じたドレイン電流が流れ、出力信号として出力される。なお、図示しない電流モニタ回路 ln、 lm、 loも、同様に対応する整流回路 12n、 12m、 12οに流れる電流値に応じた出力信号を出力する。

[0057] 以上の説明のように、整流回路の要素ごとに電流モニタ回路を接続し、各整流回路の要素に流れる電流を抽出し、その抽出電流信号を復調回路 15へ出力する。復調回路 15では、電源信号成分を抽出する整流回路に流れる電流を抽出する電流モニタ回路によって生成される抽出電流信号を用いて復調が行われる。すなわち、アンテナが受信した信号データ" 0"、 "1"に応じて変化する振幅に応じて変化する整流回路に流れる電流値の大きさに応じた抽出電流信号に基づき、信号データを復調する。

[0058] これにより、自らが電源を持たず、照射される高周波エネルギーから直流電源を得ると同時に、重畳された信号データを抽出する ICカードにおいて、整流効率を下げることなく、信号データをより確実に復調できる回路を実現することが可能となる。この結果、動作の安定ィ匕ゃ製造上の歩留まり向上に貢献できる。

[0059] なお、上記の電流モニタ回路は、 ICカードに限定されず、照射される高周波ェネルギ一力電源生成と信号データ抽出を行う非接触データキャリア、たとえば IDタグなどに適用することができる。

[0060] 上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなぐ対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。

符号の説明

[0061] 1 信号抽出回路 (電流モニタ）

11 アンテナ部

12 整流回路

13 シャントレギユレータ

15 復調回路

PM1、 PM2、 PM3 PMOS電界効果トランジスタ

NM1、 NM2 NMOS電界効果トランジスタ

D5 ダイオード

Ca 充電容直

Claims

請求の範囲

[1] 照射される高周波信号を整流して電源を得るとともに、前記高周波信号から信号データを抽出してデータ処理を行う非接触 ICカードの信号抽出回路において、アンテナを介して入力される前記高周波信号を整流して電源信号成分を取り出す整流回路と前記信号データを復調する復調回路との間に接続され、前記高周波信号に重畳された信号データに応じて変化する前記整流回路を流れる電流を検出して電流値に応じた抽出信号を生成して前記復調回路へ出力することを特徴とする信号抽出回路。

[2] 前記信号抽出回路は、前記整流回路を構成する整流素子ごとに設けられることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の信号抽出回路。

[3] 前記信号抽出回路は、前記整流回路の出力端子にソース端子が接続され、前記整流回路と前記アンテナとの接続点である前記整流回路の入力端子にゲート端子が接続される NMOS電界効果トランジスタであることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の信号抽出回路。

[4] 前記信号抽出回路は、前記整流回路と前記アンテナとの接続点である前記整流回路の入力端子にドレイン端子が接続され、前記整流回路の出力端子にゲート端子とソース端子が接続される PMOS電界効果トランジスタであることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の信号抽出回路。

[5] 照射される高周波信号を整流して電源を得るとともに、前記高周波信号に重畳される信号データを抽出してデータ処理を行う非接触 ICカードにおいて、

前記高周波信号を入力するアンテナと、

前記アンテナによって受信された前記高周波信号を整流して電源信号成分を取り出す整流回路と、

前記整流回路により生成される電源の電圧が一定となるように電圧制御を行う電圧制御回路と、

前記高周波信号に重畳された信号データに応じて変化する前記整流回路を流れる電流を検出して電流値に応じた抽出信号を生成する信号抽出回路と、

前記信号抽出回路によって抽出された前記抽出信号を前記信号データに復調する復調回路と、

を具備することを特徴とする非接触 ICカード。

[6] 前記整流回路は、交流波形の正負のどちらか一方の波形を整流する第 1の整流回路と、もう一方の波形を整流する第 2の整流回路を有する全波整流回路であり、前記信号抽出回路は、前記第 1の整流回路および前記第 2の整流回路を構成する整流素子と前記復調回路との間にそれぞれ設けられることを特徴とする請求の範囲第 5項記載の非接触 ICカード。

[7] 前記整流回路は、ブリッジ整流回路であり、

前記信号抽出回路は、前記ブリッジ整流回路の各々の整流回路を構成する整流素子と前記復調回路との間にそれぞれ設けられることを特徴とする請求の範囲第 5 項記載の非接触 ICカード。