WO2016020951A1 - メモリカードおよびメモリカードリーダライタ - Google Patents
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- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
Definitions
- the present invention relates to a memory card and a memory card reader / writer, and more particularly to a technique for speeding up data reading / writing of the memory card.
- Memory cards such as SD (Secure Digital) memory cards are widely used as peripheral devices for personal computers and AV devices because they are small, light and easy to handle.
- SD Secure Digital
- the memory capacity of memory cards has been increasing, and in recent years, memory cards that can hold data of several gigabytes to several tens of gigabytes have appeared.
- the UHS (Ultra High Speed) -II standard defines a maximum data rate of 1.56 Gbps.
- a circuit configuration of a memory card for transmitting signals in either the UHS-II mode or the conventional mode has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
- the data rate will be further increased in the future, and it is said that a data rate of 6 Gbps will be defined in the next standard.
- the external terminals are in contact with each other between the memory card and the memory card reader / writer to transmit and receive signals. Therefore, impedance matching at the terminal portion is important. Since the external terminals of the memory card are relatively large, it is easy to add parasitic capacitance, but when the data rate is low, such parasitic capacitance can be ignored. However, as the data rate increases, the parasitic capacitance of the external terminal is becoming difficult to ignore. In particular, at a high data rate, when impedance matching is disturbed, a reflected wave is generated at the contact portion of the terminal, and the data transfer characteristics are significantly deteriorated.
- an object is to realize high-speed communication between a memory card and a memory card reader / writer.
- a memory card is a memory card that is detachably attached to a memory card reader / writer, and is capable of reading and writing data while being attached to the memory card reader / writer, and stores data.
- a memory unit a card-side controller that controls reading of data signals from the memory unit and writing of data signals to the memory unit, and data read from the memory unit by the card-side controller for carrier signals in the millimeter wave band
- a card-side millimeter-wave communication controller that generates a millimeter-wave signal by performing on-off modulation with a signal, and detects the received on-off-modulated millimeter-wave signal and demodulates a data signal written to the memory unit by the card-side controller;
- the memory card becomes the memory card reader / writer. In wearing state, between the memory card reader-writer, in which a card-side millimeter-wave antenna unit for transmitting and receiving a millimeter wave signal is turned on and off the modem by the card-side millimeter-wave communication controller.
- a memory card reader / writer is a memory card reader / writer for reading / writing data from / to the memory card, and a card slot into which the memory card is detachably mounted.
- a host-side millimeter-wave antenna unit disposed at a position facing the card-side millimeter-wave antenna unit of the memory card in a state where the memory card is mounted in the card slot; and reception by the host-side millimeter-wave antenna unit
- a host that generates a millimeter-wave signal that is transmitted from the host-side millimeter-wave antenna unit by detecting a detected millimeter-wave signal and demodulating the data signal and performing on-off modulation with the received data signal of the millimeter-wave band carrier signal Side millimeter wave communication controller and the data signal demodulated by the host side millimeter wave communication controller Shin and transmits to the host device, in which a host side controller to receive and transmit data signals from the host device to the host-side millimeter-wave communication controller.
- data is transmitted and received between the memory card and the memory card reader / writer through millimeter-wave band wireless communication. Therefore, it is possible to avoid the problem of impedance mismatch at the terminal portion and realize high-speed communication between the memory card and the memory card reader / writer.
- the card side millimeter wave antenna unit may have at least one antenna patch shared for transmitting and receiving the millimeter wave signal, and the card side millimeter wave communication controller transmits and receives the millimeter wave signal.
- half-duplex communication may be performed with the memory card reader / writer.
- the host-side millimeter-wave antenna unit may have at least one antenna patch shared for transmission / reception of the millimeter-wave signal, and the host-side millimeter-wave communication controller Transmission and reception may be alternately switched to perform half-duplex communication with the memory card.
- the card side millimeter wave antenna unit may include at least one antenna patch for transmission that transmits the millimeter wave signal and at least one antenna patch for reception that receives the millimeter wave signal.
- the card side millimeter-wave communication controller may perform full-duplex communication with the memory card reader / writer.
- the host-side millimeter wave antenna unit includes at least one transmission antenna patch that transmits the millimeter wave signal and at least one reception antenna patch that receives the millimeter wave signal.
- the host-side millimeter-wave communication controller may perform full-duplex communication with the memory card.
- full-duplex communication when the full-duplex communication method is possible between the memory card and the memory card reader / writer according to the standard, full-duplex communication can be performed using millimeter-wave band wireless communication.
- the card-side millimeter-wave communication controller alternately switches transmission and reception of the millimeter-wave signal, receives the millimeter-wave signal from the memory card reader / writer through the at least one antenna patch for transmission, and A half-duplex communication may be performed with the memory card reader / writer by transmitting a millimeter wave signal to the memory card reader / writer via one receiving antenna patch.
- the host-side millimeter-wave communication controller alternately switches transmission and reception of the millimeter-wave signal, receives the millimeter-wave signal from the memory card via the at least one antenna patch for transmission, and A half-wave communication may be performed with the memory card by transmitting a millimeter wave signal to the memory card via at least one receiving antenna patch.
- the transmission millimeter-wave antenna unit 17 is used for millimeter-wave reception, and the reception millimeter-wave antenna unit is used for millimeter-wave reception to perform half-duplex communication.
- the data rate can be doubled to cope with a higher data rate.
- the card slot may include a spacer that keeps a gap between the host-side millimeter-wave antenna unit and the card-side millimeter-wave antenna unit of the memory card constant, and the spacer includes the at least one transmission line.
- the wireless communication using the trusted antenna patch and the wireless communication using the at least one receiving antenna patch may be arranged between the antenna patches.
- the gap between the host-side millimeter-wave antenna unit and the memory-side card-side millimeter-wave antenna unit is kept constant, making it easy to design the size and radio wave intensity of each millimeter-wave antenna unit. Data transmission characteristics can be obtained as expected.
- the spacer may be made of a conductive material and grounded.
- the at least one transmitting antenna patch and the at least one receiving antenna patch may be arranged sufficiently apart from each other, the spacer is made of a non-conductive material, and the It may extend almost completely between at least one transmitting antenna patch and the at least one receiving antenna patch.
- high-speed communication can be realized between a memory card and a memory card reader / writer.
- a memory card and a memory card reader / writer having a high-speed interface can be realized at low cost.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a substrate of a memory card according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a substrate of a memory card reader / writer according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of a card slot of the memory card reader / writer according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a front cross-sectional view of the memory card reader / writer with the memory card mounted in the card slot.
- FIG. 5 is a block diagram of a memory card and a memory card reader / writer when performing full-duplex millimeter-wave communication.
- FIG. 6 is a block diagram of a millimeter wave transmitter according to an example.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a substrate of a memory card according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a substrate of a memory card reader / writer according to an embodiment of the present
- FIG. 7 is a block diagram of a millimeter wave receiver according to an example.
- FIG. 8 is a block diagram of a memory card and a memory card reader / writer when performing half-duplex millimeter-wave communication.
- FIG. 9 is a block diagram of a memory card and a memory card reader / writer when half-duplex millimeter-wave communication is performed using one transmission / reception shared antenna.
- the memory card according to an embodiment of the present invention is, for example, an SD memory card (including SDHC and SDXC, hereinafter referred to as an SD card).
- FIG. 1 shows an example of a substrate 10 of a memory card (SD card 100) according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1A shows a component mounting surface (surface for convenience) of the substrate 10.
- a flash memory 11, an SD card controller 12, and a millimeter wave LSI (Large Scale Integration) 13 are arranged on the surface of the substrate 10 as main components of the SD card 100.
- FIG. 1B shows a terminal / antenna surface (referred to as the back surface for convenience) of the substrate 10.
- the terminal 16 and the millimeter wave antenna portions 17T and 17R are arranged on the back surface of the substrate 10.
- the flash memory 11 corresponds to a memory unit, and is a non-volatile semiconductor memory in which retained data does not disappear even when the power is turned off.
- the flash memory 11 can store data of several gigabytes to several tens of gigabytes.
- the SD card controller 12 corresponds to a card-side controller, and in accordance with an instruction from the SD host controller 22 described later, to which address of the flash memory 11 the data signal is written, and which address of the flash memory 11 Controls whether to read the data signal from.
- the millimeter-wave LSI 13 corresponds to a card-side millimeter-wave communication controller.
- On-off modulation OLK
- OLK On-off modulation
- a carrier signal in the millimeter wave band which is an electromagnetic wave in the 60 GHz band
- On-Off Keying to generate a millimeter wave signal (RF output)
- RF input a data signal that the SD card controller 12 writes to the flash memory 11 by detecting the received on / off modulated millimeter wave signal (RF input).
- Is demodulated A millimeter wave signal is a radio wave signal in the millimeter wave band. The detailed configuration and on / off modulation of the millimeter wave LSI 13 will be described later.
- the RF output of the millimeter wave LSI 13 is connected to a transmission millimeter wave antenna portion 17T disposed on the back surface of the substrate 10 via a transmission line 14T.
- the RF input of the millimeter wave LSI 13 is connected to a receiving millimeter wave antenna unit 17R disposed on the back surface of the substrate 10 via a transmission line 14R.
- the transmission lines 14T and 14R are wired through the front and back of the substrate 10 via the VIA holes 15T and 15R, respectively.
- the transmission lines 14T and 14R can be formed by, for example, a microstrip line. It is preferable to determine the layout of the millimeter wave LSI 13 and the millimeter wave antenna portions 17T and 17R so that the wiring lengths of the transmission lines 14T and 14R on the substrate 10 are as short as possible.
- the millimeter wave antenna portions 17T and 17R are each composed of two patch antennas 18.
- the patch antenna 18 is a metal film having a square shape of approximately 1 mm square.
- the arrangement pitch of the patch antennas 18 is 2 to 3 mm. Note that the size and arrangement pitch of the patch antenna 18 are appropriately determined according to the wavelength of the millimeter wave signal to be transmitted and received and the dielectric constant of the substrate 10.
- the layout of the VIA holes 15T and 15R and the millimeter wave antenna portions 17T and 17R is not limited to the illustrated positions, and these elements can be laid out at arbitrary positions. In particular, it is desirable that the millimeter wave antenna units 17T and 17R be laid out as far apart as possible to prevent interference.
- the number of the patch antennas 18 constituting the millimeter wave antenna portions 17T and 17R may be increased.
- the beam width of the millimeter wave signal to be transmitted and received can be narrowed, and the straightness can be further improved.
- each of the millimeter wave antenna units 17T and 17R is configured by one patch antenna 18. It is also possible to do.
- the SD card 10 is an example corresponding to UHS-II, and the terminals 16 are from No. 1 to No. 17.
- the number display of the terminal 16 is abbreviate
- the power, ground, and clock signals necessary for the operation of the SD card 100 are supplied from an SD card reader / writer 200 (described later) via terminals 4, 6, and 5, respectively. If it is not necessary to support UHS-II, the terminals 16 to 17 can be omitted.
- the clock signal may be supplied via the terminal 16 in the SD card 100 according to the present embodiment, but the clock signal is wirelessly transmitted by the millimeter wave signal. It is also possible.
- the finished product of the SD card 100 is obtained by protecting the substrate 10 with a resin cover.
- the terminal 16 is exposed. Furthermore, it is preferable to expose the millimeter wave antenna portions 17T and 17R.
- the memory card reader / writer according to the present embodiment is, for example, an SD memory card reader / writer (hereinafter referred to as an SD card reader / writer) that reads / writes data from / to the SD card 100 described above.
- the SD card reader / writer is incorporated in a personal computer or AV (Audio Video) device as one of external interfaces, and can itself be a peripheral device such as a personal computer.
- FIG. 2 shows an example of a substrate 20 of a memory card reader / writer (SD card reader / writer 200) according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2A shows a component mounting surface (surface for convenience) of the substrate 20.
- an SD host controller 22 and a millimeter wave LSI 23 are arranged on the surface of the substrate 20 as main components of the SD card reader / writer 200.
- FIG. 2B shows the antenna surface of the substrate 20 (for the sake of convenience).
- millimeter wave antenna portions 27 ⁇ / b> T and 27 ⁇ / b> R are disposed on the back surface of the substrate 20.
- a card slot 21 described later is attached to the back surface of the substrate 20.
- the SD host controller 22 corresponds to a host-side controller, and is used to read data from or write data to the SD card 100 according to an instruction from a CPU (Central Processing Unit) 302 of the host device 300 described later. Control signals are transmitted, and data signals related to reading and writing are exchanged with the SD card 100.
- the SD host controller 22 has a register, a clock control function, a command control function, a data control function, and the like, and serves as a bridge for exchanging data signals and control signals between the host device 300 and the SD card 100. Is responsible.
- the millimeter-wave LSI 23 corresponds to a host-side millimeter-wave communication controller.
- the millimeter-wave band carrier signal is on / off-modulated with a data signal supplied from the SD host controller 22 as write data to the SD card 100.
- a wave signal is generated (RF output), and the received on-off modulated millimeter wave signal (RF input) is detected to demodulate the data signal supplied to the SD host controller 22.
- the RF output of the millimeter wave LSI 23 is connected to a transmission millimeter wave antenna unit 27T disposed on the back surface of the substrate 20 via a transmission line 24T.
- the RF input of the millimeter wave LSI 23 is connected to the reception millimeter wave antenna unit 27R disposed on the back surface of the substrate 20 via the transmission line 24R.
- the transmission lines 24T and 24R are wired through the front and back of the substrate 20 via the VIA holes 25T and 25R, respectively.
- the transmission lines 24T and 24R can be formed by, for example, a microstrip line. It is preferable to determine the layout of the millimeter wave LSI 23 and the millimeter wave antenna units 27T and 27R so that the wiring lengths of the transmission lines 24T and 24R on the substrate 20 are as short as possible.
- the millimeter wave antenna portions 27T and 27R are each composed of two patch antennas 28.
- the patch antenna 28 is a square-shaped metal film of about 1 mm square.
- the arrangement pitch of the patch antennas 28 is 2 to 3 mm.
- the size and arrangement pitch of the patch antenna 28 are appropriately determined according to the wavelength of the millimeter wave signal to be transmitted and received and the dielectric constant of the substrate 20.
- the layout of the VIA holes 25T and 25R is not limited to the illustrated position, and can be laid out at an arbitrary position.
- the millimeter wave antenna unit 27T performs wireless communication with the millimeter wave antenna unit 17R of the SD card 100
- the millimeter wave antenna unit 27R performs wireless communication with the millimeter wave antenna unit 17T of the SD card 100.
- the portions 27T and 27R are laid out at positions that face the millimeter wave antenna portions 17R and 17T of the SD card 100 in a state where the SD card 100 is mounted in the card slot 21, respectively.
- the number of the patch antennas 28 constituting the millimeter wave antenna portions 27T and 27R may be increased.
- the beam width of the millimeter-wave signal to be transmitted and received can be narrowed, and straightness can be further improved.
- each of the millimeter wave antenna units 27T and 27R is composed of one patch antenna 28. It is also possible to do.
- FIG. 3 shows an example of the card slot 21
- FIG. 3 (a) is a plan view
- FIG. 3 (b) is a front view
- FIG. 3 (c) is a bottom view
- FIG. 4 is a front sectional view of the SD card reader / writer 200 with the SD card 100 mounted in the card slot 21.
- the card slot 21 is formed of a sheet metal having an appropriate thickness, has a hollow, substantially rectangular parallelepiped shape, and can accommodate the SD card 100 therein.
- the front face of the card slot 21 is open and serves as an insertion slot for the SD card 100.
- Opening portions 29T and 29R are provided at positions overlapping the millimeter wave antenna portions 27T and 27R on the bottom surface of the card slot 21, that is, the surface contacting the back surface of the substrate 20, respectively. That is, the millimeter wave antennas 27T and 27R can transmit and receive millimeter wave signals to and from the millimeter wave antenna portions 17R and 17T of the SD card 100 without being blocked by the bottom surface of the card slot 21, respectively.
- a spacer 29 is provided on the bottom surface of the card slot 21 so as to protrude inward of the card slot 21 between the opening 29T and the opening 29R.
- the spacer 29 serves to press the terminal 16 of the SD card 100 against the leaf spring 26, and the millimeter wave antenna portions 17 T and 17 R of the SD card 100 and the millimeter wave antenna portion of the SD card reader / writer 200. It plays the role of keeping the gap between 27T and 27R constant.
- the spacer 29 includes a millimeter wave signal 30A wirelessly communicated between the millimeter wave antenna unit 17R of the SD card 100 and the millimeter wave antenna unit 27T of the SD card reader / writer 200, and the millimeter wave antenna unit 17T of the SD card 100.
- the millimeter wave signal 30B wirelessly communicated with the millimeter wave antenna unit 27R of the SD card reader / writer 200.
- the isolation characteristic of each millimeter wave antenna part for transmission and reception of the SD card 100 and the SD card reader / writer 200 can be improved.
- the spacer 29 is formed of a conductive material, for example, the same metal as the card slot 21, and the spacer 29 is connected to the ground of the substrate 20 to be grounded, so that the isolation characteristics can be further improved.
- the spacer 29 may be formed of a nonconductive material.
- the millimeter wave antenna portions 27T and 27R are arranged sufficiently apart from each other and the spacer 29 is formed so as to spread almost completely between the millimeter wave antenna portions 27T and 27R. Thereby, sufficient isolation characteristics can be obtained.
- the SD card 100 and the SD card reader / writer 200 transmit and receive data through millimeter-wave band wireless communication.
- the communication mode related to this data transmission / reception can vary depending on the circuit configuration of the SD card 100 and the SD card reader / writer 200.
- circuit configurations of the SD card 100 and the SD card reader / writer 200 will be described.
- FIG. 5 is a block diagram of the SD card 100 and the SD card reader / writer 200 according to the first circuit configuration example.
- This example is a circuit configuration example when performing full-duplex millimeter-wave communication.
- the millimeter wave LSI 13 of the SD card 100 includes a millimeter wave transmitter 13T and a millimeter wave receiver 13R.
- the millimeter wave transmitter 13T receives the data signal from the SD card controller 12, and generates a millimeter wave signal 30A by performing on / off modulation of the carrier signal in the millimeter wave band with the data signal.
- the millimeter wave signal 30A output from the millimeter wave LSI 13 propagates through the transmission line 14T and is transmitted from the millimeter wave antenna unit 17T to the SD card reader / writer 200.
- the millimeter wave receiver 13R receives the millimeter wave signal 30B transmitted from the SD card reader / writer 200 and received by the millimeter wave antenna unit 17R and propagated through the transmission line 14R, detects it, and demodulates the data signal.
- the data signal generated by the millimeter wave receiver 13R is supplied to the SD card controller 12.
- the millimeter wave LSI 23 of the SD card reader / writer 200 includes a millimeter wave transmitter 23T and a millimeter wave receiver 23R.
- the millimeter wave transmitter 23T receives the data signal from the SD host controller 22, and on-off modulates the millimeter wave band carrier signal with the data signal to generate the millimeter wave signal 30B.
- the millimeter wave signal 30B output from the millimeter wave LSI 23 propagates through the transmission line 24T and is transmitted from the millimeter wave antenna unit 27T to the SD card 100.
- the millimeter wave receiver 23R receives the millimeter wave signal 30A transmitted from the SD card 100 and received by the millimeter wave antenna unit 27R and propagated through the transmission line 24R, detects it, and demodulates the data signal.
- the data signal generated by the millimeter wave receiver 23R is supplied to the SD host controller 22.
- FIG. 6 is a block diagram of millimeter wave transmitters 13T and 23T according to an example.
- the millimeter wave transmitters 13T and 23T include, for example, a CML (Current Logic) circuit 41, an LPF (Low Pass Filter) 42, an OOK modulator 43, and a carrier oscillator 44.
- CML Current Logic
- LPF Low Pass Filter
- OOK modulator 43 OOK modulator
- carrier oscillator 44 carrier oscillator
- the CML circuit 41 converts the differential data signal into a CMOS (Complementary Metal Metal Oxide Semiconductor) level voltage and a single-ended signal.
- CMOS Complementary Metal Metal Oxide Semiconductor
- any known CML circuit can be used.
- the LPF 42 removes the harmonic component of the data signal converted to the CMOS level and passes only the low frequency component.
- the sideband level of the millimeter wave modulation signal can be suppressed, and the interference signal to the adjacent millimeter wave channel (that is, the millimeter wave signal 30B with respect to the millimeter wave signal 30A and vice versa) can be suppressed. It becomes possible. This enables wireless communication of data signals while maintaining high quality.
- the OOK modulation unit 43 is configured by a switch (not shown), for example.
- the OOK modulation unit 43 turns on / off the carrier signal oscillated from the carrier oscillator 44 by the digital signal from the LPF 42.
- millimeter-wave band radio signals subjected to on / off modulation that is, the millimeter-wave signal 30A and the millimeter-wave signal 30B are generated.
- the carrier oscillator 44 oscillates carrier signals having different oscillation frequencies in the millimeter wave transmitter 13T and the millimeter wave transmitter 23T.
- the oscillation frequency of the carrier oscillator 44 of the millimeter wave transmitter 13T is 60.5 GHz
- the oscillation frequency of the carrier oscillator 44 of the millimeter wave transmitter 23T is 64.5 GHz.
- FIG. 7 is a block diagram of millimeter wave receivers 13R and 23R according to an example.
- the millimeter wave receivers 13R and 23R include, for example, an LNA (Low Noise Amplifier) 51, a local oscillator 52, a mixer 53, a BPF (Band Pass Filter) 54, a VGA (Variable Gain Amplifier) 55, a detection circuit 56, a limiter circuit 57, An offset canceller 58 and a CLM circuit 59 are provided.
- LNA Low Noise Amplifier
- BPF Band Pass Filter
- VGA Very Gain Amplifier
- detection circuit 56 a limiter circuit
- An offset canceller 58 and a CLM circuit 59 are provided.
- the waveforms of the data signal and the millimeter wave signal are schematically drawn for easy understanding.
- the LNA 51 amplifies the received millimeter wave signal with low noise.
- the local oscillator 52 oscillates local signals having different oscillation frequencies in the millimeter wave receiver 13R and the millimeter wave receiver 23R.
- the oscillation frequency of the local oscillator 52 of the millimeter wave receiver 13R is 48.5 GHz
- the oscillation frequency of the local oscillator 52 of the millimeter wave receiver 23R is 44.5 GHz.
- the mixer 53 uses the local signal oscillated from the local oscillator 52 to down-convert the signal input from the LNA 51 into an IF (Intermediate Frequency) signal.
- the BPF 54 passes only a signal in a desired band in the IF signal down-converted by the mixer 53.
- the VGA 55 adjusts the gain and outputs an amplified IF signal in order to maintain an optimum reception state regardless of the strength of the IF signal from the BPF 54.
- the gain of the VGA 55 is adjusted by feeding back the output of the detection circuit 56, for example.
- the detection circuit 56 demodulates the IF signal input from the VGA 55 by envelope detection or square detection.
- the limiter circuit 57 outputs a baseband digital signal with respect to the signal input from the detection circuit 56, setting “1” when exceeding a predetermined threshold and “0” when not exceeding.
- the offset canceller 58 removes DC offset generated in the millimeter wave receivers 13R and 23R such as DC offset generated in the VGA 55. In the on / off modulation, data is reproduced with the strength of the amplitude. Therefore, if the DC offset is not properly removed, the data may be reproduced erroneously. Therefore, it is preferable to provide the offset canceller 58.
- the CML circuit 59 converts the digital signal input from the limiter circuit 57 from a CMOS level voltage to a signal voltage used in the SD card controller 12 and the SD host controller 22 and outputs a data signal.
- the SD card reader / writer 200 is connected to the host device 300 via the bus 301.
- the bus 301 is a USB (Universal Serial Bus), PCIe (Peripheral Component Interconnect express), or the like.
- the host device 300 is, for example, a personal computer or an AV device.
- the CPU 302 and the memory 303 of the host device 300 are also connected to the bus 301.
- a data read command is issued from the CPU 302 to the SD host controller 22 of the SD card reader / writer 200.
- the SD host controller 22 reads data from the SD card 100 in accordance with a command from the CPU 302 and supplies the read data to the CPU 302 via the bus 301.
- a data write command is issued from the CPU 302 to the SD host controller 22 of the SD card reader / writer 200, and write data is given.
- the SD host controller 22 writes data given from the CPU 302 to the SD card 100 in accordance with a command from the CPU 302.
- FIG. 8 is a block diagram of the SD card 100 and the SD card reader / writer 200 according to the second circuit configuration example.
- This example is a circuit configuration example when performing half-duplex millimeter-wave communication.
- a coupler 101 is provided between the millimeter wave LSI 13 and the millimeter wave antenna units 17T and 17R.
- the coupler 101 couples the transmission lines 14T and 14R, and selectively connects the coupled transmission lines 14T and 14R to one of the millimeter wave transmitter 13T and the millimeter wave receiver 13R.
- a coupler 201 is provided between the millimeter wave LSI 23 and the millimeter wave antenna units 27T and 27R.
- the coupler 201 couples the transmission lines 24T and 24R and selectively connects the coupled transmission lines 14T and 14R to either the millimeter wave transmitter 23T or the millimeter wave receiver 23R.
- the SD card controller 12 and the SD host controller 22 alternately switch the transmission and reception of the millimeter wave signals 30A and 30B between the SD card 100 and the SD card reader / writer 200, and connect the couplers 101 and 201 accordingly. Switch each destination.
- FIG. 9 is a block diagram of an SD card 100 and an SD card reader / writer 200 according to a third circuit configuration example. This example is a circuit configuration example when performing half-duplex millimeter-wave communication.
- the millimeter wave antenna units 17T and 17R of the SD card 100 and the millimeter wave antenna unit 27T of the SD card reader / writer 200 are used. And 27R can be combined into a single millimeter-wave antenna unit 17 and 27 for both transmission and reception. That is, the millimeter wave signal 30 is transmitted and received between the millimeter wave antenna unit 17 of the SD card 100 and the millimeter wave antenna unit 27 of the SD card reader / writer 200.
- the millimeter wave antenna units 17 and 27 can be minimized.
- high-speed communication can be realized between the SD card 100 and the SD card reader / writer 200. Moreover, since it is not necessary to strictly manage impedance matching at the terminal 16 portion, the SD card 100 and the SD card reader / writer 200 having a high-speed interface can be realized at low cost.
- the configuration shown by the above embodiment is only one embodiment of the present invention, and is not intended to limit the present invention to the configuration.
- the present invention can be applied to other memory cards such as a compact flash (registered trademark), a memory stick (including PRO, DUO, and micro), and an xD picture card in addition to an SD memory card.
- the memory card and the memory card reader / writer according to the present invention can communicate at high speed, they are useful as a memory interface for personal computers and AV devices.
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Abstract
メモリカード(100)は、データを格納するメモリ部(11)と、メモリ部からのデータ信号の読み出しおよびメモリ部へのデータ信号の書き込みを制御するカード側コントローラ(12)と、ミリ波帯のキャリア信号をカード側コントローラによってメモリ部から読み出されるデータ信号でオンオフ変調してミリ波信号を生成するとともに、受信したオンオフ変調されたミリ波信号を検波してカード側コントローラによってメモリ部に書き込まれるデータ信号を復調するカード側ミリ波通信コントローラ(13)と、メモリカードがメモリカードリーダライタ(200)に装着された状態で、メモリカードリーダライタとの間で、カード側ミリ波通信コントローラによってオンオフ変復調されるミリ波信号を送受信するカード側ミリ波アンテナ部(17T、17R)とを備えている。
Description
本発明は、メモリカードおよびメモリカードリーダライタに関し、特に、メモリカードのデータ読み書きを高速化する技術に関する。
SD(Secure Digital)メモリカードに代表されるメモリカードは、小型・軽量で扱いやすいため、パソコンやAV機器の周辺機器として広く普及している。メモリカードの記憶容量はますます増大し、近年では、最大で数ギガバイトから数十ギガバイトのデータを保持することができるメモリカードが登場している。
記憶容量の増大とともにメモリリカードのインタフェースの高速化も進んでいる。SDメモリカードについて言えば、UHS(Ultra High Speed)-II規格において最大で1.56Gbpsのデータレートが規定されている。従来、UHS-IIモードと従来のモードのいずれかで信号を伝送するためのメモリカードの回路構成が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。データレートは今後さらに高速化され、次の規格では6Gbpsのデータレートが規定されると言われている。
メモリカードとメモリカードリーダライタとの間では外部端子どうしが接触して信号が送受信される。したがって、端子部分でのインピーダンス整合が重要である。メモリカードの外部端子は比較的大きいため寄生容量が付きやすいが、データレートが低速な場合にはそのような寄生容量は無視できた。しかし、データレートが高速になるに従って、外部端子の寄生容量が無視できなくなりつつある。特に、高速データレートでは、インピーダンス整合が乱れると端子の接触部分で反射波が生じてデータ転送特性が著しく劣化してしまう。
そこで、SDメモリカードについて言えば、UHS-II規格準拠した高速データレートを実現するために、従来よりも小型の高速通信用の端子が新たに設けられた。しかし、今後さらにデータレートを高速化するには、外部端子を通じた信号の送受信では限界が予想される。端子部分のインピーダンス整合を厳格に管理することも考えられるが、それでは、メモリカードおよびメモリカードリーダライタのコストアップとなって好ましくない。
上記問題に鑑み、メモリカードおよびメモリカードリーダライタの間で高速通信を実現することを課題とする。
本発明の一局面に従ったメモリカードは、メモリカードリーダライタに着脱自在に装着され、該メモリカードリーダライタに装着された状態でデータの読み書きが可能なメモリカードであって、データを格納するメモリ部と、前記メモリ部からのデータ信号の読み出しおよび前記メモリ部へのデータ信号の書き込みを制御するカード側コントローラと、ミリ波帯のキャリア信号を前記カード側コントローラによって前記メモリ部から読み出されるデータ信号でオンオフ変調してミリ波信号を生成するとともに、受信したオンオフ変調されたミリ波信号を検波して前記カード側コントローラによって前記メモリ部に書き込まれるデータ信号を復調するカード側ミリ波通信コントローラと、前記メモリカードが前記メモリカードリーダライタに装着された状態で、前記メモリカードリーダライタとの間で、前記カード側ミリ波通信コントローラによってオンオフ変復調されるミリ波信号を送受信するカード側ミリ波アンテナ部とを備えたものである。
また、本発明の別の一局面に従ったメモリカードリーダライタは、上記のメモリカードに対してデータの読み書きを行うメモリカードリーダライタであって、前記メモリカードが着脱自在に装着されるカードスロットと、前記メモリカードが前記カードスロットに装着された状態で前記メモリカードのカード側ミリ波アンテナ部と対向する位置に配置されたホスト側ミリ波アンテナ部と、前記ホスト側ミリ波アンテナ部によって受信されるミリ波信号を検波してデータ信号を復調するとともに、ミリ波帯のキャリア信号を受信したデータ信号でオンオフ変調して前記ホスト側ミリ波アンテナ部から送信されるミリ波信号を生成するホスト側ミリ波通信コントローラと、前記ホスト側ミリ波通信コントローラによって復調されたデータ信号を受信してホスト装置へ送信するとともに、該ホスト装置からデータ信号を受信して前記ホスト側ミリ波通信コントローラへ送信するホスト側コントローラとを備えたものである。
これら構成によると、メモリカードとメモリカードリーダライタとの間でミリ波帯の無線通信によりデータが送受信される。したがって、端子部分のインピーダンス不整合の問題を回避して、メモリカードおよびメモリカードリーダライタの間で高速通信を実現することができる。
前記カード側ミリ波アンテナ部は、前記ミリ波信号の送受信に共用される少なくとも一つのアンテナパッチを有するものであってもよく、前記カード側ミリ波通信コントローラは、前記ミリ波信号の送信および受信を交互に切り替えて、前記メモリカードリーダライタとの間で半二重通信を行ってもよい。同様に、前記ホスト側ミリ波アンテナ部は、前記ミリ波信号の送受信に共用される少なくとも一つのアンテナパッチを有するものであってもよく、前記ホスト側ミリ波通信コントローラは、前記ミリ波信号の送信および受信を交互に切り替えて、前記メモリカードとの間で半二重通信を行ってもよい。
これら構成によると、ミリ波信号の送受信に係るミリ波アンテナ部を最小構成にすることができ、アンテナの配置スペースが確保しにくい超小型のメモリカードにもミリ波帯の無線通信を実装しやすくなる。
前記カード側ミリ波アンテナ部は、前記ミリ波信号を送信する少なくとも一つの送信用のアンテナパッチと、前記ミリ波信号を受信する少なくとも一つの受信用のアンテナパッチとを有するものであってもよく、前記カード側ミリ波通信コントローラは、前記メモリカードリーダライタとの間で全二重通信を行ってもよい。同様に、前記ホスト側ミリ波アンテナ部は、前記ミリ波信号を送信する少なくとも一つの送信用のアンテナパッチと、前記ミリ波信号を受信する少なくとも一つの受信用のアンテナパッチとを有するものであってもよく、前記ホスト側ミリ波通信コントローラは、前記メモリカードとの間で全二重通信を行ってもよい。
これら構成によると、規格上、メモリカードとメモリカードリーダライタとの間で全二重通信方式が可能である場合にミリ波帯の無線通信を用いて全二重通信を行うことができる。
前記カード側ミリ波通信コントローラは、前記ミリ波信号の送信および受信を交互に切り替えて、前記少なくとも一つの送信用のアンテナパッチを介して前記メモリカードリーダライタからミリ波信号を受信するとともに前記少なくとも一つの受信用のアンテナパッチを介して前記メモリカードリーダライタへミリ波信号を送信して、前記メモリカードリーダライタとの間で半二重通信を行ってもよい。同様に、前記ホスト側ミリ波通信コントローラは、前記ミリ波信号の送信および受信を交互に切り替えて、前記少なくとも一つの送信用のアンテナパッチを介して前記メモリカードからミリ波信号を受信するとともに前記少なくとも一つの受信用のアンテナパッチを介して前記メモリカードへミリ波信号を送信して、前記メモリカードとの間で半二重通信を行ってもよい。
これら構成によると、送信用のミリ波アンテナ部17をミリ波受信に用い、また、受信用のミリ波アンテナ部をミリ波受信に用いて半二重通信を行うことで、送受信に係る帯域を2倍にして、より高速なデータレートに対応することができる。
前記カードスロットが、前記ホスト側ミリ波アンテナ部と前記メモリカードの前記カード側ミリ波アンテナ部とのギャップを一定に保つスペーサを有するものであってもよく、前記スペーサが、前記少なくとも一つの送信用のアンテナパッチによる無線通信と前記少なくとも一つの受信用のアンテナパッチによる無線通信とを分離するようにこれらアンテナパッチ間に配置されていてもよい。
この構成によると、ホスト側ミリ波アンテナ部とメモリカードのカード側ミリ波アンテナ部とのギャップが一定に保たれ、各ミリ波アンテナ部のサイズや電波強度の設計が容易になり、また、設計値通りのデータ伝送特性を得ることができる。
前記スペーサが、導電性材料で形成され、かつ、接地されていてもよい。あるいは、前記少なくとも一つの送信用のアンテナパッチと前記少なくとも一つの受信用のアンテナパッチとが互いに十分に離れて配置されていてもよく、前記スペーサが、非導電性材料で形成され、かつ、前記少なくとも一つの送信用のアンテナパッチと前記少なくとも一つの受信用のアンテナパッチとの間にほぼ一杯に広がっていてもよい。
これら構成によると、送信用のミリ波アンテナ部と受信用のミリ波アンテナ部とのアイソレーション特性を向上させることができる。
本発明によれば、メモリカードおよびメモリカードリーダライタの間で高速通信を実現することができる。しかも、端子部分のインピーダンス整合を厳格に管理する必要がないため、高速インタフェースを有するメモリカードおよびメモリカードリーダライタを低コストで実現することができる。
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図はあくまで説明用の便宜的なものであって、図示した各部材の寸法および配置位置は実際のものとは異なることがある。
≪メモリカードの実施形態≫
まず、本発明に係るメモリカードについて説明する。本発明の一実施形態に係るメモリカードは、例えば、SDメモリカード(SDHC、SDXCを含み、以下、SDカードと称する)である。図1は、本発明の一実施形態に係るメモリカード(SDカード100)の基板10の例を示す。
まず、本発明に係るメモリカードについて説明する。本発明の一実施形態に係るメモリカードは、例えば、SDメモリカード(SDHC、SDXCを含み、以下、SDカードと称する)である。図1は、本発明の一実施形態に係るメモリカード(SDカード100)の基板10の例を示す。
図1(a)は、基板10の部品実装面(便宜的に表面とする)を示す。図1(a)に示したように、基板10の表面には、SDカード100の主要な部品として、フラッシュメモリ11、SDカードコントローラ12、ミリ波LSI(Large Scale Integration)13が配置されている。図1(b)は、基板10の端子・アンテナ面(便宜的に裏面とする)を示す。図1(b)に示したように、基板10の裏面には、端子16、およびミリ波アンテナ部17Tおよび17Rが配置されている。
フラッシュメモリ11は、メモリ部に相当するものであり、電源を切っても保持データが消えない不揮発性の半導体メモリである。フラッシュメモリ11は、数ギガ~数十ギガバイトのデータを記憶可能である。
SDカードコントローラ12は、カード側コントローラに相当するものであり、後述するSDホストコントローラ22からの指示に応じて、フラッシュメモリ11のどのアドレスにデータ信号を書き込むか、また、フラッシュメモリ11のどのアドレスからデータ信号を読み出すかなどの制御を行う。
ミリ波LSI13は、カード側ミリ波通信コントローラに相当するものであり、60GHz帯の電磁波であるミリ波帯のキャリア信号を、SDカードコントローラ12がフラッシュメモリ11から読み出したデータ信号でオンオフ変調(OOK:On-Off Keying)してミリ波信号を発生させ(RF出力)、また、受信したオンオフ変調されたミリ波信号(RF入力)を検波してSDカードコントローラ12がフラッシュメモリ11に書き込むデータ信号を復調する。ミリ波信号とは、ミリ波帯の電波信号のことである。ミリ波LSI13の詳細構成およびオンオフ変調については後述する。
ミリ波LSI13のRF出力は、伝送線路14Tを介して、基板10の裏面に配置された送信用のミリ波アンテナ部17Tに接続される。ミリ波LSI13のRF入力は、伝送線路14Rを介して、基板10の裏面に配置された受信用のミリ波アンテナ部17Rに接続される。伝送線路14Tおよび14Rは、それぞれ、VIAホール15Tおよび15Rを介して基板10の表裏を貫通して配線される。伝送線路14Tおよび14Rは、例えば、マイクロストリップ線路で形成することができる。なお、基板10において伝送線路14Tおよび14Rの配線長がなるべく短くなるようにミリ波LSI13およびミリ波アンテナ部17Tおよび17Rのレイアウトを決定することが好ましい。
ミリ波アンテナ部17Tおよび17Rは、いずれも2個のパッチアンテナ18で構成されている。パッチアンテナ18はおよそ1mm四方の正方形状の金属膜である。また、パッチアンテナ18の配置ピッチは2~3mmである。なお、パッチアンテナ18の大きさおよび配置ピッチは、送受信するミリ波信号の波長や基板10の誘電率に応じて適当に決定される。
VIAホール15Tおよび15Rおよびミリ波アンテナ部17Tおよび17Rのレイアウトは図示した位置に限られず、これら要素は任意の位置にレイアウト可能である。特に、ミリ波アンテナ部17Tおよび17Rは、混信防止のため、できる限り互いに離隔してレイアウトすることが望ましい。
基板10の裏面において十分なスペースが確保できるようであれば、ミリ波アンテナ部17Tおよび17Rを構成するパッチアンテナ18の数を増やしてもよい。パッチアンテナ18の数を増やすことにより、送受信されるミリ波信号のビーム幅が狭まって直進性をより向上させることができる。逆に、本実施形態に係るSDカード100および後述するSDカードリーダライタ200との間の無線通信距離は非常に短いため、ミリ波アンテナ部17Tおよび17Rをいずれも1個のパッチアンテナ18で構成することも可能である。
本実施形態に係るSDカード10は、UHS-IIに対応した例であり、端子16は、1番から17番まである。なお、図1(b)において端子16の番号表示は省略している。例えば、SDカード100の動作に必要な電源、グランド、およびクロック信号は、それぞれ、4番、6番、5番の端子16を介して後述のSDカードリーダライタ200から供給される。なお、UHS-IIに対応する必要がなければ、10番から17番までの端子16が省略可能である。
通常、クロック信号はデータ信号に比べて低速であるため、本実施形態に係るSDカード100において、クロック信号は端子16を介して供給されてもよいが、ミリ波信号によりクロック信号を無線伝送することも可能である。
基板10を樹脂カバーで保護することでSDカード100の完成品が得られる。SDカード100の完成品において端子16は露出している。さらに、ミリ波アンテナ部17Tおよび17Rも露出させることが好ましい。
≪メモリカードリーダライタの実施形態≫
次に、本発明に係るメモリカードリーダライタについて説明する。本実施形態に係るメモリカードリーダライタは、例えば、上記のSDカード100に対してデータの読み書きを行うSDメモリカードリーダライタ(以下、SDカードリーダライタと称する)である。SDカードリーダライタは、外部インタフェースの一つとしてパソコンやAV(Audio Video)機器に組み込まれるほか、それ自体がパソコンなどの周辺機器となり得るものである。図2は、本発明の一実施形態に係るメモリカードリーダライタ(SDカードリーダライタ200)の基板20の例を示す。
次に、本発明に係るメモリカードリーダライタについて説明する。本実施形態に係るメモリカードリーダライタは、例えば、上記のSDカード100に対してデータの読み書きを行うSDメモリカードリーダライタ(以下、SDカードリーダライタと称する)である。SDカードリーダライタは、外部インタフェースの一つとしてパソコンやAV(Audio Video)機器に組み込まれるほか、それ自体がパソコンなどの周辺機器となり得るものである。図2は、本発明の一実施形態に係るメモリカードリーダライタ(SDカードリーダライタ200)の基板20の例を示す。
図2(a)は、基板20の部品実装面(便宜的に表面とする)を示す。図2(a)に示したように、基板20の表面には、SDカードリーダライタ200の主要な部品として、SDホストコントローラ22およびミリ波LSI23が配置されている。図2(b)は、基板20のアンテナ面(便宜的に裏面とする)を示す。図2(b)に示したように、基板20の裏面には、ミリ波アンテナ部27Tおよび27Rが配置されている。さらに、基板20の裏面には後述するカードスロット21が取り付けられる。
SDホストコントローラ22は、ホスト側コントローラに相当するものであり、後述するホスト装置300のCPU(Central Processing Unit)302からの指示に応じて、SDカード100に対してデータ読み出しまたはデータ書き込みのための制御信号を送信し、また、SDカード100との間で読み書きに係るデータ信号をやりとりする。SDホストコントローラ22は、レジスタ、クロック制御機能、コマンド制御機能、およびデータ制御機能などを有しており、ホスト装置300とSDカード100との間でデータ信号や制御信号をやりとりするための橋渡し役を担っている。
ミリ波LSI23は、ホスト側ミリ波通信コントローラに相当するものであり、ミリ波帯のキャリア信号を、SDカード100への書き込みデータとしてSDホストコントローラ22から与えられたデータ信号でオンオフ変調してミリ波信号を発生させ(RF出力)、また、受信したオンオフ変調されたミリ波信号(RF入力)を検波してSDホストコントローラ22へ供給するデータ信号を復調する。
ミリ波LSI23のRF出力は、伝送線路24Tを介して、基板20の裏面に配置された送信用のミリ波アンテナ部27Tに接続される。ミリ波LSI23のRF入力は、伝送線路24Rを介して、基板20の裏面に配置された受信用のミリ波アンテナ部27Rに接続される。伝送線路24Tおよび24Rは、それぞれ、VIAホール25Tおよび25Rを介して基板20の表裏を貫通して配線される。伝送線路24Tおよび24Rは、例えば、マイクロストリップ線路で形成することができる。なお、基板20において伝送線路24Tおよび24Rの配線長がなるべく短くなるようにミリ波LSI23およびミリ波アンテナ部27Tおよび27Rのレイアウトを決定することが好ましい。
ミリ波アンテナ部27Tおよび27Rは、いずれも2個のパッチアンテナ28で構成されている。パッチアンテナ28はおよそ1mm四方の正方形状の金属膜である。また、パッチアンテナ28の配置ピッチは2~3mmである。なお、パッチアンテナ28の大きさおよび配置ピッチは、送受信するミリ波信号の波長や基板20の誘電率に応じて適当に決定される。
VIAホール25Tおよび25Rのレイアウトは図示した位置に限られず任意の位置にレイアウト可能である。一方、ミリ波アンテナ部27Tは、SDカード100のミリ波アンテナ部17Rと無線通信を行い、ミリ波アンテナ部27Rは、SDカード100のミリ波アンテナ部17Tと無線通信を行うため、ミリ波アンテナ部27Tおよび27Rは、それぞれ、SDカード100がカードスロット21に装着された状態でSDカード100のミリ波アンテナ部17Rおよび17Tと対向するような位置にレイアウトされる。
基板20の裏面において十分なスペースが確保できるようであれば、ミリ波アンテナ部27Tおよび27Rを構成するパッチアンテナ28の数を増やしてもよい。パッチアンテナ28の数を増やすことにより、送受信されるミリ波信号のビーム幅が狭まって直進性をより向上させることができる。逆に、上記のSDカード100および本実施形態に係るSDカードリーダライタ200との間の無線通信距離は非常に短いため、ミリ波アンテナ部27Tおよび27Rをいずれも1個のパッチアンテナ28で構成することも可能である。
次に、カードスロット21について説明する。図3は、カードスロット21の例を示し、図3(a)は平面図、図3(b)は正面図、図3(c)は底面図である。また、図4は、SDカード100がカードスロット21に装着された状態のSDカードリーダライタ200の正面断面図である。カードスロット21は、適当な厚みの板金などで形成され、中空の略直方体形状をし、内部にSDカード100を収容可能になっている。カードスロット21の正面は開口し、SDカード100の挿入口となっている。
カードスロット21の上面において、SDカード100の17個の端子16のそれぞれに対応する箇所に切り込みがあり、カードスロット21の内方へ向けて17個の板バネ26が形成されている。板バネ26は、SDカード100がカードスロット21に装着されたときに、SDカードリーダライタ200側の端子(図略)をSDカード100の端子16に押し当ててこれら端子どうしの電気的な接触を確保する。
カードスロット21の底面、すなわち、基板20の裏面に接触する面において、ミリ波アンテナ部27Tおよび27Rに重なる位置に開口部29Tおよび29Rがそれぞれ設けられている。すなわち、ミリ波アンテナ27Tおよび27Rは、カードスロット21の底面に遮られることなく、それぞれ、SDカード100のミリ波アンテナ部17Rおよび17Tとの間でミリ波信号を送信および受信することができる。
カードスロット21の底面において開口部29Tと開口部29Rとの間にスペーサ29がカードスロット21の内方に突出して設けられている。図4に示したように、スペーサ29は、SDカード100の端子16を板バネ26に押し当てる役割、およびSDカード100のミリ波アンテナ部17Tおよび17RとSDカードリーダライタ200のミリ波アンテナ部27Tおよび27Rとのギャップを一定に保つ役割を果たす。さらに、スペーサ29は、SDカード100のミリ波アンテナ部17RとSDカードリーダライタ200のミリ波アンテナ部27Tとの間で無線通信されるミリ波信号30Aと、SDカード100のミリ波アンテナ部17TとSDカードリーダライタ200のミリ波アンテナ部27Rとの間で無線通信されるミリ波信号30Bとを電磁気的に分離する役割を果たす。これにより、SDカード100およびSDカードリーダライタ200の送信用および受信用の各ミリ波アンテナ部のアイソレーション特性を向上させることができる。
スペーサ29を導電性材料、例えば、カードスロット21と同じ金属で形成し、かつ、スペーサ29を基板20のグランドに接続して接地することで、アイソレーション特性をより向上させることができる。
あるいは、スペーサ29を非導電性材料で形成してもよい。この場合、ミリ波アンテナ部27Tおよび27Rを互いに十分に離して配置するとともに、スペーサ29をミリ波アンテナ部27Tおよび27Rの間にほぼ一杯に広がるように形成するとよい。これにより、十分なアイソレーション特性を得ることができる。
上記の通り、本実施形態に係るSDカード100およびSDカードリーダライタ200は、ミリ波帯の無線通信によりデータの送受信を行う。このデータ送受信に係る通信形態は、SDカード100およびSDカードリーダライタ200の回路構成によって変わり得る。以下、SDカード100およびSDカードリーダライタ200の回路構成例をいくつか説明する。
≪第1の回路構成例≫
図5は、第1の回路構成例に係るSDカード100およびSDカードリーダライタ200のブロック図である。本例は、全二重ミリ波通信を行う場合の回路構成例である。
図5は、第1の回路構成例に係るSDカード100およびSDカードリーダライタ200のブロック図である。本例は、全二重ミリ波通信を行う場合の回路構成例である。
SDカード100のミリ波LSI13は、ミリ波送信機13Tおよびミリ波受信機13Rを備えている。ミリ波送信機13Tは、SDカードコントローラ12からデータ信号を受け、ミリ波帯のキャリア信号を当該データ信号でオンオフ変調してミリ波信号30Aを生成する。ミリ波LSI13から出力されたミリ波信号30Aは伝送線路14Tを伝播してミリ波アンテナ部17TからSDカードリーダライタ200へ向けて発信される。一方、ミリ波受信機13Rは、SDカードリーダライタ200から発信されミリ波アンテナ部17Rが受信して伝送線路14Rを伝播したミリ波信号30Bを受け、それを検波してデータ信号を復調する。ミリ波受信機13Rが生成したデータ信号はSDカードコントローラ12へ供給される。
同様に、SDカードリーダライタ200のミリ波LSI23は、ミリ波送信機23Tおよびミリ波受信機23Rを備えている。ミリ波送信機23Tは、SDホストコントローラ22からデータ信号を受け、ミリ波帯のキャリア信号を当該データ信号でオンオフ変調してミリ波信号30Bを生成する。ミリ波LSI23から出力されたミリ波信号30Bは伝送線路24Tを伝播してミリ波アンテナ部27TからSDカード100へ向けて発信される。一方、ミリ波受信機23Rは、SDカード100から発信されミリ波アンテナ部27Rが受信して伝送線路24Rを伝播したミリ波信号30Aを受け、それを検波してデータ信号を復調する。ミリ波受信機23Rが生成したデータ信号はSDホストコントローラ22へ供給される。
図6は、一例に係るミリ波送信機13Tおよび23Tのブロック図である。ミリ波送信機13Tおよび23Tは、例えば、CML(Current Mode Logic)回路41、LPF(Low Pass Filter)42、OOK変調部43、およびキャリア発振器44を備えている。なお、図6には、理解を容易にするためにデータ信号およびミリ波信号の各波形を模式的に描画している。
CML回路41は、差動のデータ信号をCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)レベルの電圧に変換するとともに、シングルエンド信号に変換する。CML回路41として、周知のあらゆるCML回路を用いることができる。
LPF42は、CMOSレベルに変換されたデータ信号の高調波成分を除去して、低周波成分のみを通過させる。LPF42の働きによって、ミリ波の変調信号のサイドバンドレベルを抑えることができ、ミリ波の隣接チャネル(すなわち、ミリ波信号30Aに対するミリ波信号30Bおよびその逆)への妨害信号を抑制することが可能となる。これにより、高品質を維持した状態でデータ信号の無線通信が可能となる。
OOK変調部43は、例えば、図示しないスイッチによって構成される。OOK変調部43は、キャリア発振器44から発振されるキャリア信号を、LPF42からのデジタル信号によってオンオフする。これにより、オンオフ変調されたミリ波帯の無線信号、すなわち、ミリ波信号30Aおよびミリ波信号30Bが生成される。
キャリア発振器44は、ミリ波送信機13Tとミリ波送信機23Tとで、互いに異なる発振周波数のキャリア信号を発振する。例えば、ミリ波送信機13Tのキャリア発振器44の発振周波数は60.5GHzであり、ミリ波送信機23Tのキャリア発振器44の発振周波数は64.5GHzである。
図7は、一例に係るミリ波受信機13Rおよび23Rのブロック図である。ミリ波受信機13Rおよび23Rは、例えば、LNA(Low Noise Amplifier)51、ローカル発振器52、ミキサ53、BPF(Band Pass Filter)54、VGA(Variable Gain Amplifier)55、検波回路56、リミッタ回路57、オフセットキャンセラ58、およびCLM回路59を備えている。なお、図7には、理解を容易にするためにデータ信号およびミリ波信号の各波形を模式的に描画している。
LNA51は、受信したミリ波信号を低雑音で増幅する。
ローカル発振器52は、ミリ波受信機13Rとミリ波受信機23Rとで、互いに異なる発振周波数のローカル信号を発振する。例えば、ミリ波受信機13Rのローカル発振器52の発振周波数は48.5GHzであり、ミリ波受信機23Rのローカル発振器52の発振周波数は44.5GHzである。
ミキサ53は、ローカル発振器52から発振されるローカル信号を用いて、LNA51から入力される信号をIF(Intermediate Frequency)信号にダウンコンバートする。
BPF54は、ミキサ53によってダウンコンバートされたIF信号において所望の帯域の信号のみを通過させる。
VGA55は、BPF54からのIF信号の強弱にかかわらず、最適な受信状態を維持するために、利得を調整して、増幅されたIF信号を出力する。VGA55の利得は、例えば、検波回路56の出力をフィードバックして調整される。
検波回路56は、VGA55から入力されるIF信号を包絡線検波または二乗検波によって復調する。
リミッタ回路57は、検波回路56から入力される信号に対して、所定の閾値を超える場合を”1”、超えない場合を”0”として、ベースバンドのデジタル信号を出力する。
オフセットキャンセラ58は、VGA55で発生するDCオフセットなどのミリ波受信機13Rおよび23R内で発生するDCオフセットを除去する。オンオフ変調では、振幅の強弱でデータを再生するので、適切にDCオフセットを除去しなければ、データが誤って再生されてしまう場合があるので、オフセットキャンセラ58を設けることが好ましい。
CML回路59は、リミッタ回路57から入力されるデジタル信号をCMOSレベルの電圧からSDカードコントローラ12およびSDホストコントローラ22で利用される信号の電圧に変換してデータ信号を出力する。
図5へ戻り、SDカードリーダライタ200は、バス301を介してホスト装置300と接続される。バス301は、USB(Universal Serial Bus)、PCIe(Peripheral Component Interconnect express)などである。
ホスト装置300は、例えば、パソコンやAV機器である。ホスト機器300のCPU302およびメモリ303もまたバス301に接続されている。ホスト装置300がメモリカード100からデータを読み出す場合、CPU302からSDカードリーダライタ200のSDホストコントローラ22にデータ読み出しの命令が発行される。SDホストコントローラ22は、CPU302からの命令に従ってSDカード100からデータ読みだし、バス301を介してCPU302に読み出したデータを供給する。一方、ホスト装置300がメモリカード100にデータを書き込む場合、CPU302からSDカードリーダライタ200のSDホストコントローラ22にデータ書き込みの命令が発行され、書き込みデータが与えられる。SDホストコントローラ22は、CPU302からの命令に従って、CPU302から与えられたデータをSDカード100にデータを書き込む。
≪第2の回路構成例≫
図8は、第2の回路構成例に係るSDカード100およびSDカードリーダライタ200のブロック図である。本例は、半二重ミリ波通信を行う場合の回路構成例である。
図8は、第2の回路構成例に係るSDカード100およびSDカードリーダライタ200のブロック図である。本例は、半二重ミリ波通信を行う場合の回路構成例である。
SDカード100において、ミリ波LSI13とミリ波アンテナ部17Tおよび17Rとの間に結合器101が設けられている。結合器101は、伝送線路14Tおよび14Rを結合し、結合した伝送線路14Tおよび14Rをミリ波送信機13Tおよびミリ波受信機13Rのいずれか一方に選択的に接続する。同様に、SDカードリーダライタ200において、ミリ波LSI23とミリ波アンテナ部27Tおよび27Rとの間に結合器201が設けられている。結合器201は、伝送線路24Tおよび24Rを結合し、結合した伝送線路14Tおよび14Rをミリ波送信機23Tおよびミリ波受信機23Rのいずれか一方に選択的に接続する。SDカードコントローラ12およびSDホストコントローラ22は、SDカード100とSDカードリーダライタ200との間のミリ波信号30Aおよび30Bの送信および受信を交互に切り替え、それに応じて、結合器101および201の接続先をそれぞれ切り替える。
このように、送信用のミリ波アンテナ部17Tおよび27Tをミリ波受信に用い、また、受信用のミリ波アンテナ部17Rおよび27Rをミリ波受信に用いて半二重ミリ波通信を行うことで、送受信に係る帯域が2倍になり、SDカード100およびSDカードリーダライタ200の間で一度により多くのデータを送受信できるようになる。すなわち、図8のような回路構成を採用すれば、全二重ミリ波通信および半二重ミリ波通信のいずれにも対応することができる。
≪第3の回路構成例≫
図9、第3の回路構成例に係るSDカード100およびSDカードリーダライタ200のブロック図である。本例は、半二重ミリ波通信を行う場合の回路構成例である。
図9、第3の回路構成例に係るSDカード100およびSDカードリーダライタ200のブロック図である。本例は、半二重ミリ波通信を行う場合の回路構成例である。
SDカード100およびSDホストコントローラ22の間のミリ波通信を半二重通信に限定するのであれば、SDカード100のミリ波アンテナ部17Tおよび17R、およびSDカードリーダライタ200のミリ波アンテナ部27Tおよび27Rを、それぞれ、送受信共用のミリ波アンテナ部17および27に1個にまとめることができる。すなわち、SDカード100のミリ波アンテナ部17とSDカードリーダライタ200のミリ波アンテナ部27との間でミリ波信号30が送受信される。
このように、ミリ波アンテナ部17および27をミリ波送受信に共用することで、ミリ波アンテナ部17および27を最小構成にすることができる。例えば、SDカード100およびSDカードリーダライタ200においてアンテナパッチ18および28をそれぞれ1個設けるだけでよくなり、特に、miniSD(登録商標)、microSD(登録商標)などの極小のメモリカードには有効である。
以上のように、本実施形態によれば、SDカード100およびSDカードリーダライタ200の間で高速通信を実現することができる。しかも、端子16部分のインピーダンス整合を厳格に管理する必要がないため、高速インタフェースを有するSDカード100およびSDカードリーダライタ200を低コストで実現することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、ミリ波送信機13Tおよび23TにおけるCML回路41およびミリ波受信機13Rおよび23RにおけるCML回路59に代えてLVDS(Low Voltage Differential Signaling)回路を用いてもよい。また、ミリ波受信機13Rおよび23Rにおいて、ローカル発振器52、ミキサ53、およびBPF54を省略して、検波回路56がRF(Radio Frequency)信号を直接検波するようにしてもよい。
また、上記実施形態により示した構成は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成に限定する趣旨ではない。例えば、本発明は、SDメモリカード以外にも、コンパクトフラッシュ(登録商標)、メモリスティック(PRO、DUO、microを含む)、xDピクチャカードなどの他のメモリカードに適用可能である。
本発明に係るメモリカードおよびメモリカードリーダライタは、高速で通信することができるため、パソコンやAV機器のメモリインタフェースとして有用である。
100 SDカード(メモリカード)
11 フラッシュメモリ(メモリ部)
12 SDカードコントローラ(カード側コントローラ)
13 ミリ波LSI(カード側ミリ波通信コントローラ)
17T ミリ波アンテナ部(カード側ミリ波アンテナ部)
17R ミリ波アンテナ部(カード側ミリ波アンテナ部)
18 アンテナパッチ
200 SDカードリーダライタ(メモリカードリーダライタ)
21 カードスロット
22 SDホストコントローラ(ホスト側コントローラ)
23 ミリ波LSI(ホスト側ミリ波通信コントローラ)
27T ミリ波アンテナ部(ホスト側ミリ波アンテナ部)
27R ミリ波アンテナ部(ホスト側ミリ波アンテナ部)
28 アンテナパッチ
29 スペーサ
300 ホスト装置
11 フラッシュメモリ(メモリ部)
12 SDカードコントローラ(カード側コントローラ)
13 ミリ波LSI(カード側ミリ波通信コントローラ)
17T ミリ波アンテナ部(カード側ミリ波アンテナ部)
17R ミリ波アンテナ部(カード側ミリ波アンテナ部)
18 アンテナパッチ
200 SDカードリーダライタ(メモリカードリーダライタ)
21 カードスロット
22 SDホストコントローラ(ホスト側コントローラ)
23 ミリ波LSI(ホスト側ミリ波通信コントローラ)
27T ミリ波アンテナ部(ホスト側ミリ波アンテナ部)
27R ミリ波アンテナ部(ホスト側ミリ波アンテナ部)
28 アンテナパッチ
29 スペーサ
300 ホスト装置
Claims (11)
- メモリカードリーダライタに着脱自在に装着され、該メモリカードリーダライタに装着された状態でデータの読み書きが可能なメモリカードであって、
データを格納するメモリ部と、
前記メモリ部からのデータ信号の読み出しおよび前記メモリ部へのデータ信号の書き込みを制御するカード側コントローラと、
ミリ波帯のキャリア信号を前記カード側コントローラによって前記メモリ部から読み出されるデータ信号でオンオフ変調してミリ波信号を生成するとともに、受信したオンオフ変調されたミリ波信号を検波して前記カード側コントローラによって前記メモリ部に書き込まれるデータ信号を復調するカード側ミリ波通信コントローラと、
前記メモリカードが前記メモリカードリーダライタに装着された状態で、前記メモリカードリーダライタとの間で、前記カード側ミリ波通信コントローラによってオンオフ変復調されるミリ波信号を送受信するカード側ミリ波アンテナ部とを備えている
ことを特徴とするメモリカード。 - 前記カード側ミリ波アンテナ部は、前記ミリ波信号の送受信に共用される少なくとも一つのアンテナパッチを有するものであり、
前記カード側ミリ波通信コントローラは、前記ミリ波信号の送信および受信を交互に切り替えて、前記メモリカードリーダライタとの間で半二重通信を行う
ことを特徴とする請求項1に記載のメモリカード。 - 前記カード側ミリ波アンテナ部は、前記ミリ波信号を送信する少なくとも一つの送信用のアンテナパッチと、前記ミリ波信号を受信する少なくとも一つの受信用のアンテナパッチとを有するものであり、
前記カード側ミリ波通信コントローラは、前記メモリカードリーダライタとの間で全二重通信を行う
ことを特徴とする請求項1に記載のメモリカード。 - 前記カード側ミリ波通信コントローラは、前記ミリ波信号の送信および受信を交互に切り替えて、前記少なくとも一つの送信用のアンテナパッチを介して前記メモリカードリーダライタからミリ波信号を受信するとともに前記少なくとも一つの受信用のアンテナパッチを介して前記メモリカードリーダライタへミリ波信号を送信して、前記メモリカードリーダライタとの間で半二重通信を行う
ことを特徴とする請求項3に記載のメモリカード。 - 請求項1に記載のメモリカードに対してデータの読み書きを行うメモリカードリーダライタであって、
前記メモリカードが着脱自在に装着されるカードスロットと、
前記メモリカードが前記カードスロットに装着された状態で前記メモリカードのカード側ミリ波アンテナ部と対向する位置に配置されたホスト側ミリ波アンテナ部と、
前記ホスト側ミリ波アンテナ部によって受信されるミリ波信号を検波してデータ信号を復調するとともに、ミリ波帯のキャリア信号を受信したデータ信号でオンオフ変調して前記ホスト側ミリ波アンテナ部から送信されるミリ波信号を生成するホスト側ミリ波通信コントローラと、
前記ホスト側ミリ波通信コントローラによって復調されたデータ信号を受信してホスト装置へ送信するとともに、該ホスト装置からデータ信号を受信して前記ホスト側ミリ波通信コントローラへ送信するホスト側コントローラとを備えている
ことを特徴とするメモリカードリーダライタ。 - 前記ホスト側ミリ波アンテナ部は、前記ミリ波信号の送受信に共用される少なくとも一つのアンテナパッチを有するものであり、
前記ホスト側ミリ波通信コントローラは、前記ミリ波信号の送信および受信を交互に切り替えて、前記メモリカードとの間で半二重通信を行う
ことを特徴とする請求項5に記載のメモリカードリーダライタ。 - 前記ホスト側ミリ波アンテナ部は、前記ミリ波信号を送信する少なくとも一つの送信用のアンテナパッチと、前記ミリ波信号を受信する少なくとも一つの受信用のアンテナパッチとを有するものであり、
前記ホスト側ミリ波通信コントローラは、前記メモリカードとの間で全二重通信を行う
ことを特徴とする請求項5に記載のメモリカードリーダライタ。 - 前記ホスト側ミリ波通信コントローラは、前記ミリ波信号の送信および受信を交互に切り替えて、前記少なくとも一つの送信用のアンテナパッチを介して前記メモリカードからミリ波信号を受信するとともに前記少なくとも一つの受信用のアンテナパッチを介して前記メモリカードへミリ波信号を送信して、前記メモリカードとの間で半二重通信を行う
ことを特徴とする請求項7に記載のメモリカードリーダライタ。 - 前記カードスロットが、前記ホスト側ミリ波アンテナ部と前記メモリカードの前記カード側ミリ波アンテナ部とのギャップを一定に保つスペーサを有するものであり、
前記スペーサが、前記少なくとも一つの送信用のアンテナパッチによる無線通信と前記少なくとも一つの受信用のアンテナパッチによる無線通信とを分離するようにこれらアンテナパッチ間に配置されている
ことを特徴とする請求項7に記載のメモリカードリーダライタ。 - 前記スペーサが、導電性材料で形成され、かつ、接地されている
ことを特徴とする請求項9に記載のメモリカードリーダライタ。 - 前記少なくとも一つの送信用のアンテナパッチと前記少なくとも一つの受信用のアンテナパッチとが互いに十分に離れて配置されており、
前記スペーサが、非導電性材料で形成され、かつ、前記少なくとも一つの送信用のアンテナパッチと前記少なくとも一つの受信用のアンテナパッチとの間にほぼ一杯に広がっている
ことを特徴とする請求項9に記載のメモリカードリーダライタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2014/004065 WO2016020951A1 (ja) | 2014-08-04 | 2014-08-04 | メモリカードおよびメモリカードリーダライタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2014/004065 WO2016020951A1 (ja) | 2014-08-04 | 2014-08-04 | メモリカードおよびメモリカードリーダライタ |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016020951A1 true WO2016020951A1 (ja) | 2016-02-11 |
Family
ID=55263262
Family Applications (1)
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Country | Link |
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WO (1) | WO2016020951A1 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011022640A (ja) * | 2009-07-13 | 2011-02-03 | Sony Corp | 無線伝送システム、電子機器 |
WO2011019017A1 (ja) * | 2009-08-13 | 2011-02-17 | ソニー株式会社 | 電子機器、信号伝送装置、及び、信号伝送方法 |
-
2014
- 2014-08-04 WO PCT/JP2014/004065 patent/WO2016020951A1/ja active Application Filing
Patent Citations (2)
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WO2011019017A1 (ja) * | 2009-08-13 | 2011-02-17 | ソニー株式会社 | 電子機器、信号伝送装置、及び、信号伝送方法 |
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