WO2006112410A1

WO2006112410A1 - 通信装置、それを搭載した非接触型ｉｃカード、および情報機器

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Publication number: WO2006112410A1
Application number: PCT/JP2006/307966
Authority: WO
Inventors: Satoru Kondo; Kenichi Kamiyama; Yukio Tanaka
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2006-10-26
Also published as: CN100568754C; JP4797991B2; JPWO2006112410A1; CN1969465A

Description

明細書

通信装置、それを搭載した非接触型 ICカード、および情報機器技術分野

[0001] 本発明は、非接触型 ICカードに搭載可能な通信装置、それを搭載した非接触型 I Cカード、および携帯電話機等の情報機器に関するものである。

背景技術

[0002] 非接触型 ICカードの開発、発展はめざましぐ ICカード機能などはカードサイズから携帯機器に組み込まれるほどになっている。非接触型 ICカードとしては、たとえば特許文献 1, 2に開示されている。

[0003] 図 1は、一般的な非接触型 ICカード用 RZW (リーダ Zライタ)装置のフロントエンド回路 10の構成を示す図である。

[0004] この非接触型 ICカード用 RZW装置のフロントエンド回路 10の主要部は、図 1に示すように、受信系回路 11、送信系回路 12、直列共振用キャパシタ 13、 RZWアンテナ 14などで構成されている。抵抗 15は、（アンテナ)コイル 16の内部抵抗である。また、図 1において、 C1はキャパシタ 13の容量を、 R1は抵抗 15の抵抗値を、 L1はコイル 16のインダクタンスをそれぞれ示して!/、る。

[0005] 図 1の RZW装置のフロントエンド回路 10の動作について述べる。

データの送信時は、送信系回路 12から変調波信号が出力され、アンテナ 14と直列に接続されたキャパシタ 13とアンテナ 14を形成するコイル 16に電流が流れ、アンテナ 14から磁界が放射される。

一方、受信時は、送信系回路 12からは一定のキャリア信号が出力されるが、カード側で負荷変調を行うことにより、受信系回路 11で受信するキャリア信号は負荷変調力 Sかかった信号を受信することができ、復調データを抽出することが可能となる。データの送受信においては、キャパシタ 13とコイル 16で共振回路を形成する。この時、送信系回路 12からみたインピーダンスが小さくなり（電流が多く流れ)、アンテナ 14からの送信磁界が最も大きくなる。

すなわち、送受信時のフロントエンド回路 10は、コイル 16、キャパシタ 13が直列接続された回路構成である。また、使用する信号のキャリア周波数はコイル 16とキャパシタ 13の共振周波数と一致するよう設定されていて、かつ、共振周波数で最もインピ一ダンスが低!ヽことが基本的に理想である。

[0006] ループアンテナを構成するコイル 16は、その損失分を含む抵抗 15で表され、キヤパシタ 13と直列共振回路を形成する。

その共振周波数 fOは、次式のように表される。

[0007] [数 1]

f0= 1/ (2 π * （L1 * C1) ) · · · (1)

[0008] このときのアンテナ回路のインピーダンス Zは、次のようになり、抵抗 15の抵抗値 R1 力、さい場合はアンテナに効率よく電流を流すことができ、発生磁界は最大となる。

[0009] [数 2]

Z=Rl +j _W Ll + l/ (j _W Cl)

=R1 " ' {2)

[0010] 次に、非接触型 ICカードに用いられるフロントエンド回路について説明する。

図 2は、非接触型 ICカードに用いられるフロントエンド回路の主要部の構成を示す図である。

[0011] 非接触型 ICカードに用いられるフロントエンド回路 20の主要部は、図 2に示すように、送信および受信系回路 21、キャパシタ 22、カードアンテナ 23、抵抗 24などで構成されている。

また、図 2において、 C2はキャパシタ 22の容量を、 R2は抵抗 24の抵抗値を、 L2はコイル 25のインダクタンスをそれぞれ示して!/、る。

[0012] 図 2の回路においては、カード機能としては抵抗 24とコイル 25が直列接続され、この両端にキャパシタ 22が並列接続され、使用する周波数に共振するよう設定されている。

また共振時、カードアンテナ 23と並列接続されたキャパシタ 22の合成回路のインピ一ダンスは最もインピーダンスが高くなつていることが基本的に理想である。

並列共振周波数 fOは、次式で表される。

[0013] [数 3] ίΟ= ΐΖ(2 π * （L2 * C2) ) · · · (3)

[0014] このときのアンテナ回路のインピーダンス Zは、次式で表される。

[0015] [数 4]

Z= lZ(lZ(R2+j co L2) + (j co C2) ) · · · (4)

[0016] そして、 R2が小さい場合（式 4)で表されるインピーダンス Zは、次のようになり、インピーダンスのピークで受信電圧が最大となる。

[0017] [数 5]

Z = oo

特許文献 1 :特開 2002— 334310号公報

特許文献 2：特開 2004— 355212号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0018] 以上のように RZW (リーダ Zライタ)装置に最適な回路構成数と、カードに最適な回路構成が異なっているため、 1つのフロントエンド回路で両機能を満たすためにはそれぞれに適したアンテナやフロントエンド回路を別々に用意する必要がある。これは、フロントエンド部品、回路も多ぐ且つアンテナが複数あるため干渉が伴い、その対策も必要であるなど、設計の難度が高力つた。またアンテナを 1つにすると、 RZW機能またはカード機能の特性のどちらかに偏ってしまヽ、両方の特性を満足することが困難であった。

近年、カード機能だけでなぐ RZW機能が備わっていることも要求されるようになつているが、両機能を同時に満たすことは特性、コスト等において問題点を力かえ容易ではない。

[0019] 本発明は、アンテナ 1つを共用可能で、しかもリーダ、ライタとして機能とカード機能との特性を十分に発揮することができる通信装置、それを備えた非接触型 ICカード、および情報機器を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0020] 本発明の第 1の観点の通信装置は、第 1および第 2の出力端子を有し、第 1モード時にキャリアを上記第 1および第 2の出力端子から出力する第 1の送信回路と、ノードと、一端が上記ノードに接続され、他端が上記第 1の送信回路の第 2の出力端子に接続されたインダクタと、上記ノードと上記第 1の送信回路の第 1の出力端子との間に接続された少なくとも一つのキャパシタと、を含むアンテナ回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、第 2モード時の送信データを出力する第 2の送信回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、上記アンテナ回路で受信したデータに対する受信処理を行う少なくとも一つの受信回路と、上記第 1モード時には上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む直列共振回路として形成し、上記第 2 モード時には、上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む並列共振回路として形成する回路切り替え部と、を有する。

[0021] 本発明の第 2の観点の非接触型 ICカードは、第 1および第 2の出力端子を有し、リ一ダライタモード時にキャリアデータを上記第 1および第 2の出力端子力出力する第 1の送信回路と、ノードと、一端が上記ノードに接続され、他端が上記第 1の送信回路の第 2の出力端子に接続されたインダクタと、上記ノードと上記第 1の送信回路の第 1の出力端子との間に接続された少なくとも一つのキャパシタと、を含むアンテナ回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、カードモード時の送信データを負荷変調する第 2の送信回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、上記アンテナ回路で受信したデータに対する受信処理を行う少なくとも一つの受信回路と、モード制御信号に応じて、上記リーダライタモード時には上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む直列共振回路として形成し、上記カードモード時には、上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む並列共振回路として形成する回路切り替え部と、メモリと、上記送信データを選択的に上記第 1の送信回路または第 2の送信回路に供給し、上記受信回路の受信データに対する所定の処理を行い、上記メモリのアクセス制御を行う制御部と、を有する。

[0022] 本発明の第 3の観点は、通信網との通信機能を有する情報機器であって、リーダライタ機能とカード機能を有する通信装置を有し、上記通信装置は、第 1および第 2の出力端子を有し、第 1モード時にキャリアを上記第 1および第 2の出力端子力出力する第 1の送信回路と、ノードと、一端が上記ノードに接続され、他端が上記第 1の送信回路の第 2の出力端子に接続されたインダクタと、上記ノードと上記第 1の送信回路の第 1の出力端子との間に接続された少なくとも一つのキャパシタと、を含むアンテナ回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、第 2モード時の送信データを出力する第 2の送信回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、上記アンテナ回路で受信したデータに対する受信処理を行う少なくとも一つの受信回路と、上記第 1モード時には上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む直列共振回路として形成し、上記第 2モード時には、上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む並列共振回路として形成する回路切り替え部と、を有する。

発明の効果

[0023] 本発明によれば、アンテナがリーダライタ (RZW)用とカード用に分ける必要が無く 1つで済む。その結果 RZW用アンテナとカード用アンテナの干渉による問題も無くなる。アンテナが減るのでその周辺部品、回路も減り、設計も容易になり、コストを削減することができる。さらに、部品代、設計費が安価で、簡易な構成で高性能なフロントエンド回路が得られる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]図 1は、一般的な非接触型 ICカード用 RZW (リーダ Zライタ)装置のフロントェンド回路の構成を示す図である。

[図 2]図 2は、非接触型 ICカードに用いられるフロントエンド回路の主要部の構成を示す図である。

[図 3]図 3は、本発明の実施形態に係る携帯情報機器としての携帯電話機が適用される通信システムの構成例を示す図である。

[図 4]図 4は、本実施形態に係る携帯電話機の基本的な構成例を示すブロック図である。

[図 5]図 5は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 1の構成例を示す図である。

[図 6]図 6は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 2の構成例を示す図であって、リーダライタモード時の構成を示す図である。

[図 7]図 7は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 2の構成例を示す図であって、カードモード時の構成を示す図である。

[図 8]図 8は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 3の構成例を示す図である。

[図 9]図 9は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 4の構成例を示す図である。

[図 10]図 10は、図 9に示した通信装置のシミュレーション結果を示す図である。

[図 11]図 11は、図 9に示した通信装置のシミュレーション結果を示す図である。

[図 12]図 12は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 5の構成例を示す図である。

[図 13]図 13は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 6の構成例を示す図である。

[図 14]図 14は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 7の構成例を示す図である。

[図 15]図 15は、図 5の通信装置を搭載した非接触型 ICカードの構成例を示す図である。

[図 16]図 16は、図 6および図 7の通信装置を搭載した非接触型 ICカードの構成例を示す図である。

[図 17]図 17は、図 8の通信装置を搭載した非接触型 ICカードの構成例を示す図である。

[図 18]図 18は、図 9の通信装置を搭載した非接触型 ICカードの構成例を示す図である。

[図 19]図 19は、図 12の通信装置を搭載した非接触型 ICカードの構成例を示す図である。

[図 20]図 20は、図 13の通信装置を搭載した非接触型 ICカードの構成例を示す図である。

[図 21]図 21は、図 14の通信装置を搭載した非接触型 ICカードの構成例を示す図である。符号の説明

[0025] 100…通信システム、 110···携帯電話機、 115···メモリ部、 116· "通信装置、 117·· '制御部、 120· · ·非接触型 ICカード、 130· · '基地局、 140· · '通信網、 150 • · ·サーバ、 200, 200A〜200F' · '通信装置、 210, 210A〜210F' · 'アンテナ回路、 211…アンテナコイル、 212, 212-1, 212— 2、 213…キヤノシタ、 214··· スィッチ、 215···高抵抗、 ND210、 Νϋ211···ノード、 A, Β···端子、 220, 220 A …送信系回路 (第 1の送信回路）、 221, 221Α···第 1の出力端子、 222, 222Α·· '第 2の出力端子、 223· · '第 1の送信バッファ、 224· · '第 2の送信バッファ、 225··· スィッチ、 226···インバータ、 227···入力端子、 230···返信回路 (第 2の送信回路 )、 240···受信系回路、 250· "スィッチ、 260···キャリア発生器、 270· "スィッチ、 280, 280A, 280B…回路切り替え部、 300, 300A〜300F…非接触型 IC力ード、 310·· 'CPU (制御部）、 320· "メモリ。

発明を実施するための最良の形態

[0026] 以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。

[0027] 図 3は、本発明の実施形態に係る携帯情報機器としての携帯電話機が適用される通信システムの構成例を示す図である。

[0028] 図 3に示す通信システム 100は、携帯電話機 110と、外部の非接触型 ICカード 12 0と、基地局 130と、通信網 140と、サーバ 150とにより構成されている。

[0029] 本実施形態の携帯電話機 110は、たとえば非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵しており、搭載されたリーダライタ (RZW)機能は、外部の非接触型 IC カード 120からの応答 (信号)を受信すると、この非接触型 ICカード 120との間で無線通信を行って、コネクションを確立させる。

非接触型 ICカード 120とのコネクションが確立すると、携帯電話機 110は、所定の通信方式に従った無線通信により基地局 130から通信網 140を経由してサーバ 150 に接続し、非接触型 ICカード 120とサーバ 150との通信を中継する。

両者の相互認証が成功すると、携帯電話機 110に搭載されたリーダライタ機能は、サーバ 150からの指示に従って、非接触型 ICカード 120に格納される情報を読出す処理や、非接触型 ICカード 120に新たな情報を書き込む処理を行う。 [0030] 図 4は、本実施形態に係る携帯電話機の基本的な構成例を示すブロック図である。

[0031] 本携帯電話機 110は、図 4に示すように、通信網 140を介してサーバ 150との無線通信処理を行う無線通信部 111、液晶表示デバイス (LCD)等により構成される表示部 112、テンキー等の操作キーを含む操作部 113、マイクロフォンやスピーカを有し音声入力処理または音声出力処理を行う音声処理部 114、プログラムやメッセージデータ、アドレスデータ、 ICカード用データ等を記憶するメモリ部 115、非接触型 IC カード機能およびリーダライタ機能を実現するためのフロントエンド回路部を形成する通信装置 116、および携帯電話機 110の全体的な機能制御や非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を実現するためのモード制御や送信データ TD、受信データ RDに対する所定の処理やそれに応じたメモリ部 115へのアクセスを行う制御部（C PU) 117を有する。

[0032] 無線通信部 111、表示部 112、操作部 113、音声処理部 114、メモリ部 115、および制御部 117により、通常の携帯電話としての電話部が構成される。

また、通信装置 116、メモリ部 115、および制御部 117により非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を実現するカード機能部が構成される。

また、モードの指定、切り替え等は操作部 114の操作に応じて制御部 117の制御により行うように構成可能である。

この際、制御部 117は、通信装置 116に対してモード制御信号 MD (Mode)と送信データ TDを出力し、受信データ RDを受けてメモリ部 115への格納処理等を行う。メモリ部 115は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含んで構成される。

なお、制御部 117は、電話部とカードおよびカード機能部とで個別に設けるような構成にすることも可能である。

また、以下の説明において、リーダライタモードが第 1モードに相当し、カードモードが第 2モードに相当する。

[0033] 図 5は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の一構成例を示す図である。

なお、図 5においては、図 4の通信装置 116を符号 200を用いて表している。

[0034] 図 5の通信装置 200は、アンテナ回路 210、主としてリーダライタ機能用の第 1の送信回路としての送信系回路 220、カード機能用の第 2の送信回路としての返信 (カード)回路 230、受信系回路 240、スィッチ (SW10)250、周波数 13. 56MHzのキヤリァを発生するキャリア発生器 260、およびスィッチ 270を有する。

[0035] アンテナ回路 210は、ノード ND210、アンテナコイル (インダクタ） 211、およびキヤパシタ 212を有する。また、図 5において、 Caはキャパシタ 212の容量を、 L11はコィル 211のインダクタンスをそれぞれ示して!/、る。

アンテナコイル 211の一端がノード ND210に接続され、キャパシタ 212の第 1電極

(一端)がノード ND210に接続され、第 2電極 (他端)が送信系回路 220の第 1の出力端子 221に接続されている。また、アンテナコイル 211の他端が送信系回路 220 の第 2の出力端子 222に接続されている。

[0036] 送信系回路 220は、第 1の出力端子 221、第 2の出力端子 222、第 1の送信バッファ 223、第 2の送信バッファ 224、スィッチ（SW11) 225、インバータ（INV) 226、および入力端子 227を有する。

[0037] 第 1の送信バッファ 223は、 pチャネル MOS (PMOS)トランジスタ PT221、および ηチャネル MOS (NMOS)トランジスタ NT221からなる CMOSバッファにより構成されている。

PMOSトランジスタ PT221のソースが電源電位 Vddに接続され、ドレインが NMO Sトランジスタ NT221のドレインに接続され、 NMOSトランジスタ NT221のソースが基準電位 (接地電位) GNDに接続されてヽる。

そして、 PMOSトランジスタ PT221と NMOSトランジスタ NT221のゲート同士が接続され、その接続点により入力ノード ND221が形成され、 PMOSトランジスタ PT22 1と NMOSトランジスタ NT221のドレイン同士の接続点により出力ノード ND222が形成され、この出力ノード ND222が第 1の出力端子 221に接続されている。

[0038] 第 2の送信バッファ 224は、 PMOSトランジスタ PT222、および NMOSトランジスタ NT222からなる CMOSバッファにより構成されている。

PMOSトランジスタ PT222のソースが電源電位 Vddに接続され、ドレインが NMO Sトランジスタ NT222のドレインに接続され、 NMOSトランジスタ NT222のソースが基準電位 (接地電位) GNDに接続されてヽる。そして、 PMOSトランジスタ PT222と NMOSトランジスタ NT222のゲート同士が接続され、その接続点により入力ノード ND223が形成され、 PMOSトランジスタ PT22 2と NMOSトランジスタ NT222のドレイン同士の接続点により出力ノード ND224が形成され、この出力ノード ND224が第 2の出力端子 222に接続されて、る。

[0039] スィッチ 225は、固定接点 aが送信バッファ 223の入力ノード ND221に接続され、作動接点 bがインバータ 226の出力端子に接続され、作動接点 cが送信系回路 220 の入力端子 227に接続されてヽる。

スィッチ 225は、制御部 (CPU等) 117によるモード制御信号 MD (Mode)により力ードモード時とリーダライタ (RZW)モード時で切り換えられる。

カードモード時には固定接点 _aと作動接点 _cが接続され、リーダライタモード時には固定接点 aと作動接点 bが接続される。

[0040] インバータ 226の入力端子、第 2の送信バッファ 224の入力ノード ND223、およびスィッチ 225の作動接点 cが入力端子 227に接続されている。

[0041] そして、入力端子 227はスィッチ 270の固定接点 aに接続されている。

スィッチ 270は、具体的には、固定接点 aが送信系回路 220の入力端子 227に接続され、作動接点 bがキャリア発生器 260の出力端子に接続され、作動接点 cが電源電位 Vddに接続されて、る。

スィッチ 270は、制御部 (CPU等) 117によるモード制御信号 MD (Mode)により力ードモード時とリーダライタ (RZW)モード時で切り換えられる。

[0042] このような構成を有する送信系回路 220において、カードモード時は、入力端子 22 7がスィッチ 270を介して電源電位 Vddに接続されてハイ（Hi)レベルに固定されていることから、第 1および第 2の送信バッファ 223, 224の NMOSトランジスタ NT221 , NT222がオン状態に保持され、 PMOSトランジスタ PT221、 ΡΤ222がオフ状態に保持される。

これにより、アンテナ回路 210に接続される送信系回路 220の第 1および第 2の出力端子 221, 222が接地電位に接続される。したがって、アンテナ回路 210は等価的に並列共振回路を形成することになる。

[0043] リーダライタモード時は、スィッチ 270、入力端子 227を介してキャリア発生器 260 で発生された周波数 13. 56MHzのキャリアが Hiレベルまたはロー (Lo)レベルで供給される。

キャリアが Hiレベルの場合、インバータ 226を介したキャリアにより第 1の送信バッファ 223では PMOSトランジスタ PT221がオン状態に保持され、 NMOSトランジスタ N T221がオフ状態に保持される。第 2の送信バッファ 224では PMOSトランジスタ PT 222がオフ状態に保持され、 NMOSトランジスタ NT222がオン状態に保持される。これにより、第 1の出力端子 221が電源電位 Vddに接続され、第 2の出力端子 222 が接地電位 GNDに接続される。したがって、アンテナ回路 210は直列共振回路を形成すること〖こなる。

キャリアが Loレベルの場合、インバータ 226を介したキャリアにより第 1の送信バッファ 223では PMOSトランジスタ PT221がオフ状態に保持され、 NMOSトランジスタ N T221がオン状態に保持される。第 2の送信バッファ 224では PMOSトランジスタ PT 222がオン状態に保持され、 NMOSトランジスタ NT222がオフ状態に保持される。これにより、第 1の出力端子 221が接地電位 GNDに接続され、第 2の出力端子 22 2が電源電位 Vddに接続される。したがって、アンテナ回路 210は直列共振回路を形成することになる。

[0044] この場合、送信系回路 220の送信バッファ 223, 224によるキャリアは、制御部 117 から転送され、スィッチ 250を介して供給される送信データ TDによって、 ASK変調されて第 1および第 2の出力端子 221, 223からアンテナ回路 210に出力される。

[0045] このように、図 5の通信装置 200においては、送信系回路 220の第 1および第 2の送信バッファ 223, 224がアンテナ回路 210の共振回路を並列共振回路または直列共振回路として形成する回路切り換え部 280の機能を有している。

[0046] また、図 5の通信装置 200は、リーダライタモード時に使用する送信バッファ 223, 2 24の NMOSのスィッチ NT221, NT222を利用して、アンテナ回路 210のキャパシタ 212を接地するように構成されている。

すなわち、アンテナ回路 210の図中の端子 A, Bは LSI内部の送信系回路 220の送信バッファ 223, 224に接続されているので、リーダライタモード時は、送信バッファ 223, 224のオン（ON)抵抗を無視すれば、送信バッファ 223, 224はアンテナ回路 210に対して 0Vと ICの電源電圧 Vddを交互に出力する。

また、上述したように、カードモード時は NMOSトランジスタ NT221、 NT222が O Nすることで、接地電位 GNDに接地されることになる。

よって、リーダライタ (R/W)モードでも、カードモードでも、 ICの端子電圧は 0〜V ddまでの範囲に必ず収まることになり、低耐圧のプロセスでスィッチが内蔵できるという大きな特徴を持っている。

[0047] 返信回路 230は、カードモード時において、制御部 117においてメモリ部 115から読み出された返信データを負荷変調し、アンテナ回路 210のノード ND210に印加する。

[0048] 受信系回路 240は、カード機能使用（カードモード)時の受信回路とリーダライタ機能使用（リーダライタモード)時の受信回路として兼用されている。

受信系回路 240は、カード機能時とリーダライタ機能時において受信した情報を復調して、制御部 117に受信データ RDを出力する。

[0049] スィッチ 250は、固定接点 aが CPU等の制御部 117の送信データ TDの供給ラインに接続され、作動接点 cが返信 (カード）回路 230の入力に接続され、作動接点が送信系回路 220の入力端子 227に接続されている。

スィッチ 250は、制御部 117によるモード制御信号 MD (Mode)によりカードモード時とリーダライタ (RZW)モード時で切り換えられる。

カード機能を使用するカードモード時において、スィッチ 250はモード制御信号 M Dにより固定接点 aがー方の作動接点 cとの接続に切り換えられて、送信データ (返信データ) TDが返信 (カード）回路 230に入力され、返信 (カード）回路 230で負荷変調されてアンテナ回路 210に印加される。

一方、リーダライタ機能を使用するリーダライタモード時において、スィッチ 250はモード制御信号 MDにより固定接点 aが他方の作動接点 bとの接続に切り換えられて、送信データ TDが送信系回路 220に供給される。

送信データ (TinA)は送信系回路 220を経由してアンテナ回路 210から送出される。

[0050] このように、本実施形態においては、アンテナ回路 210を形成するアンテナコイル 2 11とキャパシタ 212はカードモードとリーダライタモードのいずれのモードにおいても使用される。

一般的には、カード機能専用の共振回路とリーダライタ機能専用の共振回路は 2個で構成されるが、本実施形態においては、共振回路を回路切り換え部 280で切り換えることによりアンテナコイル 211とキャパシタ 212でカード機能時の並列共振回路とリーダライタ機能時の直列共振回路を実現している。

[0051] 図 5は、リーダライタ (RZW)装置として動作させたときの送信系回路 220の送信バッファを利用した場合について示してあり、 2つの送信バッファ (Buff)を同相で制御する例である。この場合、 CMOSバッファの NMOS側をそれぞれ ONすることで並列共振回路を実現した例である。

以下、通信装置 200の動作を、送信系回路 220の動作を中心に説明する。

[0052] カードモード時、モード制御信号 MDにより送信系回路 220のスィッチ 225の固定接点 aが作動接点 cと接続される。このとき、通信装置 200のスィッチ 250は、モード制御信号 MDにより固定接点 aと作動接点 cとが接続される。

このとき、送信系回路 220の入力端子 227はスィッチ 270を介して電源電位 Vddに接続されている。すなわち、入力端子 227は Hi (ハイ）レベルに固定されており、この Hiレベルの信号がスィッチ 225の端子 cから端子 aを介して、第 1の送信バッファ 223 の NMOSトランジスタ NT211のゲートに供給され、 NMOSトランジスタ NT221は O N状態になる。このとき、 CMOSバッファを構成する PMOSトランジスタ PT221のゲート電位は高、ので OFF状態になる。

一方、 Hiレベルの信号が第 2の送信バッファ 224の NMOSトランジスタ NT222のゲートに供給され、 ON動作状態となる。 CMOSインバータを構成する PMOSトランジスタ PT222のゲートはハイレベルであるので OFF状態となる。

その結果、送信バッファ 223の NMOSトランジスタ NT221は ONしているので、 O N抵抗はあるがキャパシタ 212の第 2電極側端子 Aが等価的に接地されている。また，アンテナコイル 211の他方の端子も送信バッファ 224の NMOSトランジスタ N T222が ONしているので、 ON抵抗は存在する力等価的に接地される。

したがって、キャパシタ 212の第 2電極側端子 Aとアンテナコイル 211の他方側の端子 Bが交流的に接続されていることになり、その結果、並列共振回路が形成される。

[0053] キャパシタ 212とアンテナコイル 211で並列共振回路が形成されると、その共振回路で外部力の信号が抽出されて、受信系回路 240に供給される。一方、返信 (カード）回路 230でデータ処理され信号 (負荷変調された信号)が重畳されたキャリアは上述の並列共振回路で共振し、アンテナ回路 210のアンテナコイル 211を介して外部へ送出される。

このように、カードモードのとき、送信系回路 220の送信バッファ 223, 224の NMO Sトランジスタ NT221、 NT222でアンテナ回路 210の端子 A, Bを接地させて並列共振回路を形成して、この並列共振回路のインピーダンスをハイインピーダンスの状態で電波の受信を行って、る。

[0054] 次に、リーダライタ (RZW)モード時の動作について説明する。

[0055] リーダライタモード時には、モード制御信号 MDにより送信系回路 220のスィッチ 22 5の固定接点 aが作動接点 bと接続される。このとき、通信装置 200のスィッチ 250は、モード制御信号 MDにより固定接点 aと作動接点 bとが接続される。その結果、制御部 117から転送された ASK変調を行うために送信データ TDが送信系回路 220に供給される。

また、スィッチ 270は、モード制御信号 MDにより固定接点 aと作動接点 bとが接続される。したがって、キャリア発生器 260で発生されるキャリアが送信系回路 220の入力端子 227に入力される。

[0056] いま、送信系回路 220の入力端子 227に Hi (ハイ）レベルのキャリアが供給されたとする。この Hiレベルのキャリアがインバータ 226に入力され、その出力は Lo (ロー）レベルとなり、送信バッファ 223の PMOSトランジスタ PT221のゲートに供給されて、 P MOSトランジスタ PT221は ON状態となる。一方、送信バッファ 223の NMOSトランジスタ NT221のゲートは Loレベルであるので OFF状態となる。

また、送信バッファ 224の NMOSトランジスタ NT222のゲートは Hiレベルであるので、 NMOSトランジスタ NT222は ON状態となり、 PMOSトランジスタ PT222は OF F状態となる。

この結果、電源から送信バッファ 223の PMOSトランジスタ PT221のソース一ドレインを経由して、直列共振回路を構成するキャパシタ 212とアンテナコイル 211、さらに送信バッファ 224の NMOSトランジスタ NT222のドレイン一ソース、 GNDと高周波電流が流れる。このとき、アンテナコイル 211に流れる Hiレベルの高周波電流 (信号）で誘起された電波が放射され、 ASK変調された信号が外部の非接触型 ICカードなどに送信される。

[0057] 次に、入力端子 227に Lo (ロー）レベルのキャリアが供給されたとする。この Loレべルのキャリアがインバータ 226に入力され、その出力は Hi (ハイ）レベルとなり、送信バッファ 223の PMOSトランジスタ PT221のゲートに供給されると、 PMOSトランジスタ PT221は OFF状態となる。一方、送信バッファ 223の NMOSトランジスタ NT221 のゲートは Hiレベルであるので ON状態となる。

また、送信バッファ 224の NMOSトランジスタ NT222のゲートは Loレベルであるので、 NMOSトランジスタ NT222は OFF状態となり、 PMOSトランジスタ PT222は O N状態となる。

この結果、電源から送信バッファ 224の PMOSトランジスタ PT222のソース一ドレインを経由して、アンテナコイル 211、キヤノシタ 212、さらに送信バッファ 223の NMO Sトランジスタ NT221のドレイン一ソース、 GNDと高周波電流が流れる。このとき、ァンテナコイル 211に流れる Loレベルの高周波電流 (信号)で誘起された電波が放射され、 ASK変調された信号が外部の非接触型 ICカードなどに送信される。

[0058] 受信動作は、送信系回路 220の出力端子 221, 222に対してキャパシタ 212とアンテナコイル 211が直列に接続され、電波をキャパシタ 212とアンテナコイル 21で直列共振させて信号が抽出され、受信系回路 240に供給される。

このように、リーダライタ (R/W)モードのとき、送信バッファ 223, 224を形成する C MOSインバータ回路の MOSトランジスタをキャリアで切り換え、共振回路の構成を直列共振回路に設定するようにして!/、る。

[0059] 図 6および図 7は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 IC カード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 2の構成例を示す図であつて、図 6はリーダライタモード時の構成を示し、図 7はカードモード時の構成を示している。

[0060] 図 6および図 7の通信装置 200Aが図 5の通信装置 200と基本的に異なる点は、回路切り換え部 280Aをアンテナ回路 210Aの端子 Aと端子 B間にスィッチ 281を配置し、スィッチをモード制御信号 MDにより ON, OFFするように構成したことにある。また、送信系回路 220Aは正相と逆相の出力端子 221A、 222Aを有する。また、この場合も、リーダライタ (RZW)モードでも、カードモードでも、 ICの端子電圧は 0〜Vddまでの範囲に必ず収まることになり、低耐圧のプロセスでスィッチが内蔵できると、う大きな特徴を持って、る。

[0061] リーダライタ（RZW)モードの時は、モード制御信号 MDによりスィッチ 250および 2 70を固定接点 aと固定接点 bとを接続させて送信データ、並びに、キャリアを送信系回路 220Aに入力させ、かつ、回路切り換え部 280Aのスィッチ 281を OFFに設定して、アンテナ回路 210Aを直列共振回路となるようにしている。

アンテナ回路 210Aを直列共振回路とすることにより、送信、受信に使用するキヤリァの周波数、たとえば 13. 56MHzでインピーダンスがゼロとなり、アンテナコイル 21 1に流れる電流が最大となり、受信、送信距離が伸び、また読み出し Z書き込みの効率が向上する。

[0062] 上述した共振回路を切り換えるスィッチ 281としては、 MOSFETなどのトランジスタ、 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)、メカスイッチなどがある。

[0063] 外部カードに対して受信時 (リードモード）、たとえば外部の非接触カードからの負荷変調信号がアンテナコイル 211にお、て誘起され、その誘起された信号が受信系回路 240に供給され、データ復調、データの保存などが行われる。

一方、送信時 (ライトモード)、変調回路においてキャリアが記録データで変調され、その変調されたキャリアが送信系回路 220Aを介して、アンテナ回路 210のキャパシタ 212およびアンテナコイル 211の直列共振回路に供給される。そして、アンテナコィル 211を介してキャリアが放射され、外部の非接触型 ICカードなどに出力される。このときアンテナ回路 210を構成するキャパシタ 212とアンテナコイル 211は使用周波数において、直列共振状態で、そのインピーダンスはゼロであり、アンテナコイル 2 11に流れる電流は最大となる。その結果、送信効率は上がり、また電波の到達距離は延びる。

[0064] カードモード時、送信系回路 220Aの正相と逆相のそれぞれの出力端子 221A, 2 22Aは HiZ (ノヽィインピーダンス）に設定されていて、アンテナ回路 210Aに影響を及ぼさないように設定されている。なお、送信系回路 220Aの出力端子 221A, 222A は同相の LoZ (ローインピーダンス）に設定されるように構成することも可能である。すなわち、カードモード時になると、制御部 117からモード制御信号 MDが供給され、回路切り換え部 280Aのスィッチ 281が ONになり、送信系回路 220Aの出力の正相と逆相の出力端子 221Aと 222Aとの間がショートされる。

その結果、アンテナ回路 210Aにおいて、キャパシタ 212とアンテナコイル 212で並列共振回路を構成する。またこれと並行して、スィッチ 250が固定端子 aと作動接点 c との接続に切り換えられ、返信 (カード）回路 220に送信データ (返信データ) TDが供給される。

[0065] このような構成において、たとえば外部のリーダライタ装置力送信された信号はァンテナコイル 211とキャパシタ 212の並列共振回路で共振し、そこで抽出された信号は受信系回路 240に入力される。このとき、送信系回路 220Aの出力端子 221Aと 2 22Aはショートされているので、送信系回路 220Aからは信号は出力されないし、または送信系回路 220Aの動作を停止するようにして、る。

受信系回路 240において、復調回路で同上の受信した磁界からリーダライタ装置の送信信号 (情報）を抽出し、デコードして CPU等の制御部 117に出力される。この制御部 117においては、デコードされたデータが処理され、またメモリ部 115へデータの記憶または読み出しが行われ、あるいはメモリ部 115から読み出されたデータがエンコードされる。

この送信データは、リーダライタ装置からのキャリア信号に対して、返信回路 230にて負荷変調が行われる。

[0066] このように、本例においては、カードとして使用する場合、図 7に示したように、回路切り換え部 280Aのスィッチ 281を ONし、アンテナコイル 211とキャパシタ 212が並列接続の回路構成となり、それと同時にフロントエンドを比較的高インピーダンスになるようにし、より遠距離にぉ、てもカード機能を満たせるようにして、る。

[0067] なお、受信系回路 240は、カードモード専用の受信系回路とリーダライタモード時の専用の受信系回路を別々に構成することもできる。

[0068] 図 8は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 3の構成例を示す図である。

[0069] 図 8の通信装置 200Bが図 6および図 7の通信装置 200Aと異なる点は、回路切り換え部 280Bを、アンテナ回路 210Bの端子 Aと端子 B間にスィッチ 281を配置するかわりに、端子 Aと端子 Bの各々をモード制御信号 MDにより接地電位に選択的に接続するスィッチ 282, 283を設けたことにある。

[0070] このような構成において、リーダライタモード時は、モード制御信号 MDにより回路切り換え部 280Bのスィッチ 282, 283を OFF (オープン）にセットした状態で、各回路が動作する。このとき、アンテナ回路 210Bにおいては直列共振回路が形成される送信時は送信系回路 220Aに送信データおよびキャリアが入力される。送信系回路 220A (変調回路）によりキャリアが送信データで ASK変調され、この変調信号されたキャリアはアンテナ回路 210Bのキャパシタ 212とアンテナコイル 211で直列共振して、アンテナコイル 211を介して送出される。

一方、受信時において、送信系回路 220Aは一定のキャリアを出力し、外部の非接触型 ICカードから負荷変調された信号が受信系回路 240に供給される。

それ以後の基本動作は図 6、図 7と同様であるので詳細な説明は省略する。

このように、リーダライタ装置として機能するときは、アンテナ回路 210Bの共振回路に接続されたスィッチ 282, 283を切り換え、この場合はオープン状態にさせて、直列共振回路を構成するようにして、る。

[0071] 次に、カードモードとして動作する時の通信装置 200Bの動作について述べる。

カードモード時には、モード制御信号 MDにより、回路切り換え部 280Bのスィッチ 2 82, 283が ONにセットされて、送信系回路 220Aの正相出力（端子） 221Aを接地電位 GNDに接続し、またこれと並行して逆相出力（端子） 222Aも接地電位 GNDに接続する。その結果、アンテナ回路 210Bのキャパシタ 212とアンテナコイル 211のそれぞれの一端 A, Bは接地され、等価的に並列共振回路が形成される。

そして、キャパシタ 212とアンテナコイル 211の共通接続点であるノード ND210がカード受信用の受信系回路 240に接続され、カード機能として動作するように設定される。

[0072] 外部のリーダライタ装置など力信号が供給されると、アンテナコイル 211で信号が誘起され、キャパシタ 212とアンテナコイル 211の並列共振回路で共振周波数の信号が抽出され、その信号が受信系回路 240に入力される。それ以降の動作は上述したことと同じであるのでここでは省略する。

一方、返信時は、スィッチ 250がモード制御信号 MDにより固定接点 aと作動接点 c との接続に切り換えられ、返信回路 230に送信データが供給され、リーダライタ装置力のキャリアに対して負荷変調が行われる。

このように、カード装置として機能するときは、回路切り換え部 280Bの共振回路に接続されたスィッチ 282, 283を切り換え、この場合はショートさせて、並列共振回路を構成するようにしている。

[0073] なお、今までの説明はスィッチの ON抵抗力 ^ Ωの場合であるが、実際はある程度の ON抵抗を持っている。そのため、スィッチの ON抵抗が大きい場合は、アンテナコィルと直列に入り、カードモード時の受信効率をさげてしまう。図 1の R1の抵抗が大きい場合と同等となる。

そのため、下記のようにアンテナコイル 211と並列のキャパシタ 213と直列のキャパシタ 212を組み合わせて用いることが可能である。

[0074] 図 9は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 4の構成例を示す図である。

[0075] 図 9の通信装置 200Cが図 6および図 7の通信装置 200Aと異なる点は、アンテナ回路 210C〖こお!/、て、アンテナコイル 211に対して容量 Cbのキャパシタ 213を並列に接続したことにある。

[0076] 図 6,図 7に示した通信装置 200Aのアンテナ回路 210Aにおいては、アンテナコィル 211に並列に接続されるキャパシタ 213が設けられて!/、な!/、。図 9の通信装置 200Cにおいては、キャパシタ 213の容量 Cbとキャパシタ 212の容量 Caの調整することにより、共振周波数において、アンテナコイル 211に直列に ON 抵抗があってもカード機能とリーダライタ機能を満足するようにしている。

[0077] アンテナ回路 210C以外は図 6、図 7と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

送信系回路 210Aの正相出力端子 221Aがキャパシタ 212の一方の端子 Aに接続され、逆相端子 222Aはアンテナコイル 211の他方側の端子 Bとキャパシタ 213の一方の端子 (第 1電極）に接続される。また、キャパシタ 213の他方の端子 (第 2電極）は、ノード ND210に接続されている

ここで、受信系回路 240はリーダライタまたはカード用のいずれであってもよいが、便宜的にカード用受信系回路として説明する。

送信系回路 220Aの正相出力端子 221 Aと逆相端子 222A間に回路切り換え部 2 80Aのスィッチ 281が接続され、リーダライタモード、カードモードに応じてスィッチ 2 71が ONZOFFされ、アンテナ回路 210Cが並列共振回路または直列共振回路の V、ずれかに設定されるように構成されて、る。

[0078] リーダライタモードのとき、モード制御信号 MDよりスィッチ 281は OFFに設定され、アンテナ回路 210Cにおいては直列共振回路が形成される。

キャリアは送信系回路 220Aを経由して、アンテナ回路 210Cのキャパシタ 212とァンテナコイル 211、さらにキャパシタ 213に流れ、アンテナコイル 211から電波として送出され、読み出し動作が行われる。

一方、アンテナコイル 211から入力された信号は、直列共振回路を構成するアンテナコイル 211、キャパシタ 213とキャパシタ 212で抽出され、この抽出された信号は受信系回路 240に供給され、受信動作が行われる。

またカードモードのとき、スィッチ 281は ON状態に設定され、キャパシタ 212、キヤパシタ 213とアンテナコイル 211で並列共振回路が形成される。この並列共振回路を用いてカードの受信系回路 240とデータの授受が行われる。この動作は図 6、図 7、図 8などで説明した動作と同じであるので詳細な説明は省略する。

[0079] 次に、カードモードとリーダライタモード時におけるアンテナコイル 211を含むアンテナ回路 210Cの入力インピーダンスについて述べる。

[0080] 以下示す図 10と図 11はカードモードとリーダライタモード時のインピーダンス特性を示したものであり、キャパシタ 212, 213の容量の加算値、（Ca+Cb)が一定となる条件にお、て、それぞれの値を変化させてインピーダンスを計算した。

[0081] まず、カードモードのとき、スィッチ 281は ONに設定され、並列共振回路が形成される。

今スィッチ 281に ON抵抗が存在するとして、その回路のインピーダンスについてシミュレーシヨンした結果の相対値を図 10に示す。図 10の横軸にキャパシタ 212, 213 の容量 Caと Cbを変化させたときの容量値、縦軸に任意目盛りのインピーダンス Zを示す。

[0082] 図 10において、キャパシタ 213の容量 Cbを小さくしキャパシタ 212の容量 Caを大きくすると一般にインピーダンス Zが小さくなり、カードモードには向力ない。

これと反対に、キャパシタ 212の容量 Caを小さくし、キャパシタ 213の容量 Cbを大きくするとインピーダンス Zは大きくなり、カードモードには適している力スィッチの O N抵抗が大きいとインピーダンスが下がってしまい、受信効率が下がってしまう。 ON 抵抗が大き、場合には、容量 Caと Cbの値が大きくインピーダンスに影響することがゎカゝる。

[0083] 次に、リーダライタモードの時のインピーダンスの変化について述べる。

このとき、スィッチ 281は OFF状態に設定してあり、キャパシタ 212の容量 Caとキヤパシタ 213の容量 Cbを調整してインピーダンスの調整を行う。

図 9に示すキャパシタ 212, 213の容量 Caと Cbを調整して ON抵抗を変化させたデータに対する直列共振回路のインピーダンス Zについてシミュレーションを行った。そのシミュレーションした結果の相対値を図 11に示す。

図 11において、横軸はキャパシタ 212, 213の容量 Caと Cbを変化させたときの値を示し、縦軸は任意目盛で、直列共振回路のインピーダンス Zの値を示す。

[0084] シミュレーションの結果、直列共振回路において、キャパシタ 213の容量 Cbが小さぐキャパシタ 212の容量 Caが大きい場合、インピーダンス Zは小さぐリーダライタモードに適している力スィッチ 281の ON抵抗が大きくなるとインピーダンスが大きくなり、リーダライタの送信効率が下がってしまう。

キャパシタ 213の容量 Cbが大きくかつキャパシタ 212の容量 Caが小さくなるに伴いインピーダンスが大きくなり、ある範囲を超えると急激にインピーダンス Zが大きくなり、リーダライタには適して、な、。

この結果から、図 11の直列共振回路のインピーダンス Zが小さぐかつ図 10の並列共振回路のインピーダンス Zが大きい範囲を選択する必要がある力スィッチ 281の ON抵抗によって影響するため、カードとリーダライタの性能を見ながら最適な Caと C bの値を選択する必要がある。

[0085] すなわち、上述した図 10と図 11のシミュレーション結果は、カードモードとリーダライタモードのインピーダンス特性を示したものであり、カードモード時はキャパシタ 21 3の容量 Cbが大きいほうが ON抵抗の影響を受けにくぐインピーダンスも高くなつているのに対して、リーダライタモード時はキャパシタ 213の容量 Cbが小さいほうが、ィンピーダンスが小さく有利な結果となっている。

そのため、両機能を満足するために最適なキャパシタ 212, 213の容量じ&とじ1)を設定する必要がある。また、 ON抵抗を小さくすれば、カードモード時にキャパシタ 21 3を削除することも可能となる。

[0086] 図 12は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 5の構成例を示す図である。

[0087] 図 12の通信装置 200Dが図 9の通信装置 200Cと異なる点は、ノード ND210と端子 Aとの間に、 1つのキャパシタ 212を接続する代わりに、 2つのキャパシタ 212— 1と 212- 2を直列に接続し、両キャパシタ 212— 1と 212— 2との接続ノード ND211と端子 Aとの間にモード制御信号 MDで ONZOFFされるスィッチ 214を接続し、かつ、ノード ND211を高抵抗 215を介して電源電位 Vddに接続したことにある。

このような構成にすることにより、図 9の通信装置 200Cでは、カード機能時も同調周波数が高くなつてしまうために、本通信装置 200Dではカードモード時とリーダライタ機能時とで同調周波数を切り換えて、カードモード時とリーダライタモード時の特性が同等となるようにしている。

図 12の通信装置 200Dにおいては、カードモード時には、直列キャパシタ 212—1 と 212— 2のうち、キャパシタ 212— 2をスィッチ 214でバイパスし、同調に寄与しないように構成されている。

[0088] 簡単に動作を説明する。

カードモード時に、モード制御信号 MDによりスィッチ 214と回路切り替え部 280A のスィッチ 281が ONに設定される。

したがって、アンテナ回路 210Dにおいては、アンテナコイル 211と、キャパシタ 21 2- 1, 213により並列共振回路が形成される。同調に寄与するのは、直列キャパシタ 212— 1と 212— 2のうちキヤノシタ 212— 1のみとなる。

[0089] リーダライタモード時には、モード制御信号 MDによりスィッチ 214と回路切り替え部 280Aのスィッチ 281が OFFに設定される。

この場合、容量 Ctlのキャパシタ 212- 1と容量 Ct2のキャパシタ 212 2の直列容量 Ctとなる。そして、アンテナコィノレ 211と、キヤノシタ 212— 1, 212- 2, 213により直列の共振回路が形成される。

この場合、ノード ND211は高抵抗 215によりバイアスされていることから、その電位 Vrpdは Vddとなる。

そして、ノード ND210の電位 Vrxに比べてノード ND211の電位 Vrpdは、キャパシタ 212— 1と 212— 2の分圧分だけ低くなる。

上記分圧された電圧が許容電圧範囲に入るように、ノード ND210の電位、キャパシタ 212— 1, 212— 2の容量 Ctl, Ct2の値力 ^選定されて!ヽる。

[0090] 図 12の通信装置 200Dによれば、カードモード時とリーダライタ機能時とで同調周波数を切り換えて、カードモード時とリーダライタモード時の特性がそれぞれ良好な通信装置を備えた携帯情報機器を構成することが可能となる。

[0091] 図 13は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 6の構成例を示す図である。

[0092] 図 13の通信装置 200Eが図 6および図 7の通信装置 200Aと異なる点は、ノード N

D210と端子 Aとの間〖こ、 1つのキャパシタ 212を接続する代わりに、端子 Aと送信系回路220八の第1の出カ端子221八との間に容量じ1)の他のキャパシタ212— 2をさらに接続したことにある。この例の通信装置 200Eは、図 12の通信装置 200Dと同様に、カードモードに対してリーダライタモード時の同調周波数が高くなるように構成されている。

[0093] リーダライタモード時には、モード制御信号 MDによりスィッチ 281が OFFに設定される。その結果、 2つのキャパシタ 212— 1, 212— 2は直列接続となり、その合計した容量 Ctotalは次式で与えられ、小さくなる

[0094] [数 6]

Ctotal = 1/ ( (1/Ca) + (1/Cb) ) · · · (6)

[0095] したがって、リーダライタモード時の共振周波数 foは次式のように上がる。

[0096] [数 7]

fo = lZ (27u ^ (L * Ctotal) ) · · · (7)

[0097] カードモード時は、モード制御信号 MDによりスィッチ 281が ONに設定されることから、共振周波数はキャパシタ 212— 1の容量 Caとアンテナコイル 211のインダクタンス L 11によって決まる。

[0098] 図 13の通信装置 200Eによれば、カードモード時とリーダライタ機能時とで同調周波数を切り換えて、カードモード時とリーダライタモード時の特性がそれぞれ良好な通信装置を備えた携帯情報機器を構成することが可能となる。

[0099] 図 14は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型 ICカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第 7の構成例を示す図である。

[0100] 図 14の通信装置 200Fが図 13の通信装置 200Eと異なる点は、ノード ND210と端子 Aとの間に、 1つのキャパシタ 212を接続する代わりに、端子 Aとスィッチ 281の作動接点との間に容量 Ccの他のキャパシタ 212— 3をさらに接続したことにある。この例の通信装置 200Fは、図 13の通信装置 200Eと異なり、カードモードに対してリーダライタモード時の同調周波数が低くなるように構成されて、る。

[0101] リーダライタ時は、モード制御信号 MDによりスィッチ 281が OFFに設定されることから、共振周波数はキャパシタ 212— 1の容量 Caとアンテナコイル 211のインダクタンス L 11によって決まる。

[0102] カードモード時には、モード制御信号 MDによりスィッチ 281が ONに設定される。

その結果、 2つのキャパシタ 212— 1, 212— 3は直列接続となり、その合計した容量 Ctotalは次式で与えられ、小さくなる

[0103] [数 8]

Ctotal = 1/ ( (1/Ca) + (1/Cc) ) · · · (8)

[0104] したがって、リーダライタモード時の共振周波数 foは次式のように上がる。

[0105] [数 9]

fo = lZ(27u ^ (L * Ctotal) ) · · · (9)

[0106] 図 14の通信装置 200Fによれば、カードモード時とリーダライタ機能時とで同調周波数を切り換えて、カードモード時とリーダライタモード時の特性がそれぞれ良好な通信装置を備えた携帯情報機器を構成することが可能となる。

[0107] 以上述べたように、カード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置は、アンテナがリーダライタ用とカード用に分ける必要が無く 1個で済む。その結果、リーダライタ W用アンテナとカードアンテナの干渉による問題も無くなる。

またアンテナが減るのでその周辺部品、回路も減り、設計も容易になり、コストを削減することができる。

さらに、部品代、設計費が安価で、簡易な構成で高性能なフロントエンド回路が得られる。

また、本実施形態におけるスィッチは通常の CMOSプロセスにて実現可能であり、小型、携帯機器への搭載が可能である。

[0108] 以上の説明では、本実施形態に係る通信装置を携帯電話機等の情報機器に搭載した場合を例に説明したが、情報機器のみではなぐ図 15〜図 21に示すように、図 5 、図 6 (図 7)、図 8、図 9、図 12、図 13、および図 14に示す通信装置を備えた非接触型 ICカードを構成することも可能である。

図 15〜図 21に示す非接触型 ICカード 300、 300A〜300Fは、図 5、 06 (07) , 図 8、図 9、図 12、図 13、および図 14に示す通信装置に構成に、 CPU310およびメモリ 320を設けた構成となっている。

この場合、リーダライタ機能を実現するために電源として電池等が内蔵される。あるいは、アンテナ回路で誘起される電力を平滑等して駆動電力として用いる等の構成を採用することが可能である。産業上の利用可能性

本発明によれば、 1つのアンテナでモードに応じた共振回路を形成することができ、周辺部品、回路も減り、設計も容易になり、コストを削減することができ、簡易な構成で高性能なことから、携帯電話機等の情報機器や、非接触型 ICカードに適用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1および第 2の出力端子を有し、第 1モード時にキャリアを上記第 1および第 2の出力端子力出力する第 1の送信回路と、

ノードと、一端が上記ノードに接続され、他端が上記第 1の送信回路の第 2の出力端子に接続されたインダクタと、上記ノードと上記第 1の送信回路の第 1の出力端子との間に接続された少なくとも一つのキャパシタと、を含むアンテナ回路と、

上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、第 2モード時の送信データを出力する第 2の送信回路と、

上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、上記アンテナ回路で受信したデータに対する受信処理を行う少なくとも一つの受信回路と、

上記第 1モード時には上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む直列共振回路として形成し、上記第 2モード時には、上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む並列共振回路として形成する回路切り替え部と、

を有する通信装置。

[2] 上記第 1の送信回路は、

上記第 1モード時に上記第 1の出力端子を電源電位または基準電位に接続し、上記第 2のモード時には上記第 1の出力端子を基準電位に接続する第 1の送信バッファと、

上記第 1モード時に上記第 2の出力端子を基準電位または電源電位に接続し、上記第 2モード時には上記第 2の出力端子を基準電位に接続する第 2の送信バッファと、を含み、

上記回路切り替え部は、上記第 1の送信バッファと上記第 2の送信バッファを共用して形成されている

請求項 1記載の通信装置。

[3] 上記回路切り替え部は、上記第 1の送信回路の第 1の出力端子と第 2の出力端子間に接続され、上記第 1モード時にはオフ状態に保持され、上記第 2モード時にオン状態に保持されるスィッチを含む

請求項 1記載の通信装置。

[4] 上記アンテナ回路は、上記ノードと上記インダクタの他端とに接続された、当該インダクタと並列のキャパシタを、さらに有する

請求項 3記載の通信装置。

[5] 上記アンテナ回路は、

上記ノードに接続された上記キャパシタと、

上記スィッチの状態に応じて、上記第 1モード時に形成される直列共振回路または第 2モード時に形成される並列共振回路のいずれかの共振回路に含まれて、かつ上記キャパシタと直列に接続される他のキャパシタと、を含む、

請求項 3記載の通信装置。

[6] 上記アンテナ回路は、

上記ノードに接続された上記キャパシタと、

上記スィッチの状態に応じて、上記第 1モード時に形成される直列共振回路または第 2モード時に形成される並列共振回路のいずれかの共振回路に含まれて、かつ上記キャパシタと直列に接続される他のキャパシタと、を含み、

上記直列接続された 2つのキャパシタの接続ノードは、負荷素子を介して電源電位に接続されている

請求項 4記載の通信装置。

[7] 上記第 2モード時の並列共振回路のインピーダンスは、上記第 1モード時の直列共振回路のインピーダンスより大きく設定されように、各キャパシタの容量が設定されている

請求項 4記載の通信装置。

[8] 上記回路切り替え部は、

上記第 1の送信回路の第 1の出力端子と基準電位間に接続され、上記第 1モード時にはオフ状態に保持され、上記第 2モード時にオン状態に保持される第 1のスイツチと、

上記第 1の送信回路の第 2の出力端子と基準電位間に接続され、上記第 1モード時にはオフ状態に保持され、上記第 2モード時にオン状態に保持される第 2のスイツチと、を含む

請求項 1記載の通信装置。

[9] 第 1および第 2の出力端子を有し、リーダライタモード時にキャリアを上記第 1および第 2の出力端子力出力する第 1の送信回路と、

上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、カードモード時の送信データを負荷変調する第 2の送信回路と、

モード制御信号に応じて、上記リーダライタモード時には上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む直列共振回路として形成し、上記カードモード時には、上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む並列共振回路として形成する回路切り替え部と、

メモリと、

上記送信データを選択的に上記第 1の送信回路または第 2の送信回路に供給し、上記受信回路の受信データに対する所定の処理を行、、上記メモリのアクセス制御を行う制御部と、

を有する非接触型 ICカード。

[10] 上記第 1の送信回路は、

上記リーダライタモード時に上記第 1の出力端子を電源電位または基準電位に接続し、上記カードモード時には上記第 1の出力端子を基準電位に接続する第 1の送信バッファと、

上記第 1モード時に上記第 2の出力端子を基準電位または電源電位に接続し、上記第 2のモード時には上記第 2の出力端子を基準電位に接続する第 2の送信バッファと、を含み、

請求項 9記載の非接触型 ICカード。

[11] 上記回路切り替え部は、上記第 1の送信回路の第 1の出力端子と第 2の出力端子間に接続され、上記リーダライタモード時にはオフ状態に保持され、上記カードモード時にオン状態に保持されるスィッチを含む

請求項 9記載の非接触型 ICカード。

[12] 上記アンテナ回路は、上記ノードと上記インダクタの他端とに接続された、当該インダクタと並列のキャパシタを、さらに有する

請求項 11記載の非接触型 ICカード。

[13] 上記アンテナ回路は、

上記ノードに接続された上記キャパシタと、

請求項 12記載の非接触型 ICカード。

[14] 上記アンテナ回路は、

上記ノードに接続された上記キャパシタと、

請求項 12記載の非接触型 ICカード。

[15] 上記カードモード時の並列共振回路のインピーダンスは、上記リーダライタモード時の直列共振回路のインピーダンスより大きく設定されように、各キャパシタの容量が設定されている

請求項 12記載の非接触型 ICカード。

[16] 上記回路切り替え部は、上記第 1の送信回路の第 1の出力端子と基準電位間に接続され、上記リーダライタモード時にはオフ状態に保持され、上記カードモード時にオン状態に保持される第

1のスィッチと、

上記第 1の送信回路の第 2の出力端子と基準電位間に接続され、上記リーダライタモード時にはオフ状態に保持され、上記カードモード時にオン状態に保持される第 2のスィッチと、を含む

請求項 9記載の非接触型 ICカード。

[17] 通信網との通信機能を有する情報機器であって、

リーダライタ機能とカード機能を有する通信装置を有し、

上記通信装置は、

第 1および第 2の出力端子を有し、第 1モード時にキャリアを上記第 1および第 2の出力端子力出力する第 1の送信回路と、

を有する情報機器。

[18] 上記第 1の送信回路は、

請求項 17記載の情報機器。

[19] 上記回路切り替え部は、上記第 1の送信回路の第 1の出力端子と第 2の出力端子間に接続され、上記リーダライタモード時にはオフ状態に保持され、上記カードモード時にオン状態に保持されるスィッチを含む

請求項 17記載の情報機器。

[20] 上記アンテナ回路は、上記ノードと上記インダクタの他端とに接続された、当該インダクタと並列のキャパシタを、さらに有する

請求項 19記載の情報機器。

[21] 上記アンテナ回路は、

上記ノードに接続された上記キャパシタと、

請求項 20記載の情報機器。

[22] 上記アンテナ回路は、

上記ノードに接続された上記キャパシタと、

請求項 20記載の情報機器。

[23] 上記カードモード時の並列共振回路のインピーダンスは、上記リーダライタモード時の直列共振回路のインピーダンスより大きく設定されように、各キャパシタの容量が設定されている

請求項 20記載の情報機器。

上記回路切り替え部は、

上記第 1の送信回路の第 1の出力端子と基準電位間に接続され、上記リーダライタモード時にはオフ状態に保持され、上記カードモード時にオン状態に保持される第 1のスィッチと、

請求項 17記載の情報機器。