JPH01126785A - Ｉｃカード用リーダライタの受信系検波方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、カード等に半導体集積回路（ＩＣ）を組込
み記憶機能を保持させたＩＣカードと、該ＩＣカードの
情報の読取りおよび書込みを電気接点を設けることなく
非接触で行うよう構成したリーダライタとの組合せによ
る信号伝送方式において、ＩＣカードから伝送されるキ
ャリア変調されたデータ信号をリーダライクで受信する
に際し、キャリア信号がある時の時間幅またはキャリア
信号がない時の時間幅をそれぞれビット（ｂ　ｉ　ｔ）
幅とするデータ信号に対して常に適正なビットデータ信
号として識別するための受信系検波方式に関する。

〔従来の技術〕

今日、メモリやＣＰＵの機能を有するＩＣを内蔵させて
これをカード状に構成したＩＣカードが普及されている
。一般に、このＩＣカードは、データの読取りおよび書
込みを行う手段として、カードの外表面にＩＣの電気接
点を設け、これら電気接点と接触してＩＣカードへの電
力の供給並びにデータ信号の授受を行うよう構成したリ
ーダライタが使用されている。

この種のＩＣカードは、メモリ容量の増大に伴いその用
途が拡大化され、個人的に使用する種々のビジネスカー
ドとしてのみならず、各種産業界におけるプログラム制
御システムのメモリ媒体としても簡便かつ有効に利用さ
れている。

このように多用途化されるＩＣカードは、その使用頻度
が増大されると共にその使用環境も外部的汚損や損傷を
受は易くなるため、電気接点を劣化させて適正なデータ
信号の授受を行うことができなくなる難点がある。

このような観点から、空間に高周波電磁界や超音波によ
る振動エネルギの場を設け、この場のエネルギを吸収２
整流して直流電源とすることによって、ＩＣカードにお
ける電池または電力供給用接点を不要にし、またリーダ
ライタとの各種データ信号等の授受には、アンテナやコ
イルのような結合器を使用すると共にこの結合器をＩＣ
カードの適所に埋設することにより、ＩＣカードの外部
に露呈する全ての電気接点を省略し、ＩＣカードとリー
ダライタとの電気接続を非接触とした信号伝送方式が提
案されている（例えば、特開昭５８−１５４０８２号公
＠）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述した従来のＩＣカードの信号伝送方
式においては、外部から電力の供給を受けるため特定の
振動エネルギの場から所要のエネルギを受波する専用の
受波器と、リーダライタからのデータや命令等の入力コ
ードを受信するための入力用結合器および入力データの
処理結果やメモリ内容などのコードをデータ処理してリ
ーダライタへ出力する出力用結合器等を必要とし、これ
ら受波器や結合器等を介して種々の信号を適正かつ確実
に授受するにはその具体的構成を如何にするかが未解決
であった。

すなわち、従来のＩＣカードの電気接点に代えて、非接
触で信号の授受を行うために設ける受波器や結合器は、
送受信効率を良好にするため構造を太き（し、また電力
容量も増大する必要があり、ＩＣカードとしての小形化
および低消費電力化に適さない難点がある。また、各種
取扱信号の内容によって専用の受波器や結合器を設ける
ため、信号の取扱上は簡便であるが、この場合にも前記
のような問題点が存在する。

そこで、例えばＩＣカードへの電力とデータ信号の伝送
を共通の受波器もしくは結合器を使用し、ＩＣカードか
ら送信するデータ信号の伝送を別の結合器等で行うこと
により、ＩＣカードの回路構成を一層小形化することが
可能となる。しかしながら、この場合、リーダライクに
おいてＩＣカードから送信されるデータ信号に基づく磁
界は、リーダライタよりＩＣカードへ伝送する信号に基
づく磁界に比べて非常に微弱であるため、リーダライタ
の受信系が送信系等の影響を受けて適正なデータ信号の
受信を行うことができなくなる難点がある。例えば、こ
の種リーダライタの受信系の入口における周波数スペク
トルを示せば、第８図に示すように基本波成分と複数の
高調波成分が誘導され、これらの周波数成分の間にＩＣ
カードより送信されるデータ信号の周波数成分（破線で
示す）が存在することになる。この場合に、前記ＩＣカ
ードより送信されるデータ信号の周波数成分のみを抽出
するには、０周波数同調を行い、■バンドパスフィルタ
（Ｂ　Ｐ　Ｆ）を使用し、■同期検波を行う等の方法が
ある。最も有効な方法は、同期検波であるが、この場合
ＩＣカードから送信されるデータ信号の周波数でフェー
ズロックループ（Ｐ　Ｌ　Ｌ）を構成する必要があり、
回路構成が複雑になるばかりでなく、ＩＣカードから送
信されるデータ信号はデータの内容により信号の状態が
０″となる場合があって、フェーズロックループのロッ
クが困難となる等の問題点がある。

また、所定周波数のキャリアにより、その出力の有りま
たは無しの期間を指定してＩＣカードより所要のビア）
データ信号を調歩同期式伝送システムによって伝送する
場合、例えば１ビソトデータ幅でキャリアが出力されて
いる状態を、第９図に示すように回路構成したトランジ
スタ検波器で検波すると、第１０図（１１，＋２１に示
すように検波入力の１ビツトデータ幅に対し検波出力の
１ビツト幅がより小さくなり、また例えば１ビツトデー
タ幅でキャリアが出力されていない状態を前記と同様に
検波すると、第１１図（１１，（２１に示すように検波
入力の１ビツトデータ幅に対し検波出力の１ビツト幅が
より大きくなる。このように、前述したキャリアの有無
によって調歩同期式データ伝送を行う場合に各ビットデ
ータ幅と検波された各ビット幅が異なるため、ビットの
識別を誤り、正確なデータ伝送を行うことができなくな
る難点がある。

そこで、本発明の目的は、共通の結合器によりＩＣカー
ドへ電力とデータ信号との伝送を非接触で行うと共にＩ
Ｃカードからのデータ信号の伝送を専用の結合器により
非接触で行うよう構成したＩＣカード用リーダライタを
使用するＩＣカードの信号伝送方式において、ＩＣカー
ドからの微弱なデータ信号の抽出を適正に行うと共にキ
ャリアの有無による調歩同期式伝送システムで所要のビ
ットデータ信号を受信する際にビット誤りを生じないよ
うに検波を行うことができるＩＣカード用リーダライタ
の受信系検波方式を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るＩＣカード用リーダライタの受信系検波方
式は、記憶機能を有すると共に信号入力手段および信号
出力手段としてそれぞれ空芯の入力コイルと出力コイル
を設けたＩＣカードと、該ＩＣカードが挿脱されると共
に前記ＩＣカードの挿着時には前記空芯の入力コイルと
出力コイルとをそれぞれ電磁結合して情報の読取りおよ
び書込みを行うＩＣカード用リーダライタとの組合せに
よる信号伝送方式において、前記ＩＣカードからキャリ
アの有無によって決定される調歩同期式伝送システムに
よるビットデータ信号を出力し、このビットデータ信号
をリーダライタの受信系に設けたホモダイン検波回路に
よって同期検波を行うよう構成することを特徴とする。

〔作用〕

本発明に係るＩＣカード用リーダライタの受信系検波方
式によれば、ＩＣカードとリーダライクとを非接触に電
気的接続を行って情報の読取りおよび書込みを行うに際
し、ＩＣカードからリーダライタの受信系へデータ信号
の伝送を行うに際し、キャリアの有無によって決定され
る調歩同期式伝送システムによるビットデータ信号をＩ
Ｃカードから出力し、このビットデータ信号をホモダイ
ン検波回路によってリーダライタの受信系で受信し検波
することにより、常にビット幅の一致した同期検波を達
成し、ビット誤りを生じない適正なデータ信号の受信を
容易に達成することができる。

〔実施例〕 次に、本発明に係るＩＣカード用リーダライタの受信系
検波方式の実施例につき、添付図面を参照しながら以下
詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る受信系検波方式を実施するＩＣ
カードとリーダライタとの基本的結合構成を示す概略図
である。第１図において、参照符号１０はＩＣカード、
１２はリーダライタの入出力部を示す。ＩＣカード１０
は、単一もしくは複数の半導体集積回路からなる記憶・
演算素子で回路構成したプリント回路１４を内蔵する。

このＩＣカード１０に対し、外部より電力の供給を受け
ると共に所要のデータ信号を入力するための空芯の入力
コイル１６を、前記プリント回路１４から離間したＩ　
、Ｃカード１０の適正位置に配置する。また、前記プリ
ント回路１４には、所要のデータ信号を出力するための
空芯の出力コイル１８が設けられ、この出力コイル１８
は前記入力コイル１６と同様に前記プリント回路１４か
ら離間したＩＣカード１０の適正位置に配置される。

これに対し、リーダライタの入出力部１２には、前記Ｉ
Ｃカード１０に設けた入力コイル１６および出力コイル
１８の設定位置に対応して、例えば出力へラドコア２０
および空芯の受信コイル２２が設けられる。なお、出力
へラドコア２０は、その一部に巻回されたコイル２４を
介して駆動回路２６に接続され、また受信コイル２２は
受信回路２８に接続される。前記ＩＣカード１０の入力
コイル１Ｇに対し、電力とデータ信号とを供給するため
の出力ヘッドコア２０としては、第２図に示すように、
コ字状に形成した磁性枠体の両端部にそれぞれ円柱コア
部２１゜２１’を互いに対向させて延設し、これらコア
部２１．２１’間に所要のギャップｇを有するよう構成
したものが好適に使用される。一方、ＩＣカード１０に
設ける入力コイル１６は、第３図に示すように、ＩＣカ
ード１０のプラスチック基体３０に予め刻設した円形溝
部３２内に変位しないように嵌入固定して、その外表面
をプラスチック被覆材３４で被覆した構成とし、出力へ
ラドコア２０のギャップ２間へ図示のように挿入位置さ
せることにより、信号の受信を行うようにする。

また、ＩＣカード１０のプリント回路１４と接続されて
所要のデータ信号を出力する出力コイル１８は、前述し
た信号を入力する場合と同様にして、第４図に示すよう
に、ＩＣカード１゜のプラスチック基体３０に予め刻設
した円形溝部３６内に嵌入固定して、その外表面をプラ
スチック被覆材３４で被覆して構成する。一方、この出
力コイル１８に対し、図示のように受信コイル２２を対
向配置し、これら空芯の両コイル１８．２２による電磁
結合作用で信号の伝達を行うことができる。

しかるに、本発明においては、前述したようにＩＣカー
ドから送信されるデータ信号をリーダライタの受信系で
適正に受信するため、例えば第５図に示すように回路構
成した受信系を使用する。すなわち、第５図は、ＩＣカ
ードの送信系４０とリーダライタの受信系４２をそれぞ
れ示し、前記送信系４０は説明の便宜上送信側コイルＬ
１と送信回路４４とで表示しである。

これに対し、リーダライタの受信系４２は、受借倒コイ
ルＬ２に、同調回路４６．バッファ４８゜周波数混合器
５０．バンドパスフィルタ５２゜検波回路５４およびコ
ンパレータ５６を順次接続した構成からなる。ここで、
ＩＣカードの送信系４０から送出されるデータ信号の周
波数Ｆが、第８図に示すように、リーダライタの送信系
（図示せず）から送出される信号の基本波成分ｉｏ　に
対する第２高調波成分子２と第３高調波成分子９との間
にあるものとすれば、前記混合器５０に対し前記送信信
号の第２高調波成分子２を入力するよう構成する。

また、検波回路５４ば、例えば第６図に示すように回路
構成したホモダイン検波ＩＣ回路６０（例えば、テキサ
スインスツルメント社ＭＳＮ７６５１５）を使用した同
期検波回路を使用することにより、局部発振の周波数を
キャリアの周波数と一致させてゼロビートとして変調波
と同期した信号の検波を行うことができる。なお、第６
図において、参照符号６２はローパスフィルタを示し、
これにより所要の検波出力を好適ムこ取出すことができ
る。

次に、このように構成した本実施例回路の動作につき説
明する。今、リーダライタの受信系４２において、同調
回路４６の入口部で第８図に示すような周波数スペクト
ルからなる基本波成分子ｏ　と高調波成分’２＋　　’
！＋　　ｒ４とを有するリーダライタの送信系（図示せ
ず）から出力される信号が、妨害波信号として入力され
、またＩＣカードの送信系４０より前記妨害波信号の第
２高調波成分子２と第３高調波成分子。

との間の周波数Ｆからなる信号が受信されるものとする
。この時、同調回路４６では前記周波数Ｆとの同調を行
うと共にバッファ４８を介して混合器５０へ信号を送出
する。そこで、この混合器５０に対しては、前記リーダ
ライタの送信系より送出される妨害波信号の第２高調波
成分子２を選択して入力し、前記ＩＣカードからの信号
の周波数Ｆとミキシングを行う。この結果、混合器５０
から出力される信号は、第７図に示すように、リーダラ
イタの送信系より送出される妨害波信号の基本波成分子
ｏおよび第２高調波成分子２が除去される。そして、第
７図に示すような周波数スペクトルを有する信号は、バ
ンドパスフィルタ５２を介して濾波することにより、Ｉ
Ｃカードから送出される周波数Ｆのみからなる信号を容
易に抽出することができる。

次いで、このように妨害波信号を除去されたデータ信号
は、検波回路５４すなわちホモダイン検波回路により、
各ビットデータ幅と一致したキャリア変調波の検波すな
わち同期検波を行うことができる。従って、このように
して検波回路５４によってキャリア信号のある期間のみ
キャリア信号のミキシングが行われるため、キャリアの
幅とデータ幅とは一致する。従って、検波された信号は
、コンパレータ５６を介して識別され所要のデータ信号
として確実に受信することができる。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
ＩＣカードに対しリーダライタを非接触状態にして電力
の供給とデータ信号の授受とを行うよう構成し、特にＩ
Ｃカードから送信されるデータ信号がキャリアの有無に
よって決定される調歩同期式伝送システムによるビット
データからなり、このビットデータ信号をリーダライタ
の受信系においてそれぞれ電磁結合によって受信する場
合、このビットデータ信号をホモダイン検波により検波
を行うことにより、各ビットデータ幅と一致した同期検
波を行うことができ、ＩＣカードから送出されるビット
データと誤りのないビットデータの受信を行うことがで
きる。

また、本発明において、リーダライクの送信系から出力
されるデータ信号等に基づく妨害波信号に対し、前記Ｉ
Ｃカードから送信されるデータ信号の周波数より低い最
も高次の高調波成分を選択してこれを前記データ信号の
周波数とミキシングすることにより、前記データ信号の
周波数より小さい妨害波信号の周波数成分を確実に除去
することができ、この結果前記データ信号の適正な抽出
を容易に達成することができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前述した実施例に限定されることなく、本発明の精
神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得
ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＩＣカード用リーダライタの受信
系検波方式を実施するＩＣカードとリーダライタとのシ
ステム構成を示す概略説明図、第２図は第１図に示す出
力へラドコアの要部斜視図、第３図は第１図および第２
図に示す出力へラドコアとＩＣカードに設けた入力コイ
ルとの構成配置を示す要部断面図、第４図は第１図に示
すＩＣカードの出力コイルとり−ダライタの受信コイル
との構成配置を示す要部断面図、第５図は本発明に係る
検波方式を実施するＩＣカード用リーダライタの受信系
のブロック図、第６図は第５図に示す検波回路の一実施
例を示す結線図、第７図は第５図に示す受信系で妨害波
信号の除去を実施した場合の混合器の出口部におけるデ
ータ信号の周波数スペクトル図、第８図は妨害波信号の
除去を実施しない場合における受信系の入口部における
データ信号の周波数スペクトル図、第９図は従来のトラ
ンジスタ検波器の回路図、第１０図（１１，（２）は従
来の検波器を使用した場合におけるキャリア有りの状態
でのビットデータ信号の検波入力と検波出力をそれぞれ
示す波形図、第１１図！１１．　（２）は従来の検波器
を使用した場合におけるキャリア無しの状態でのビット
データ信号の検波入力と検波出力をそれぞれ示す波形図
である。 １０、、、ＩＣカード １２、、、リーダライタの入出力部 １４、、、プリント回路　　１６．、、入力コイル１８
、、、出力コイル　　　２０．、、　出力へラドコア２
１、、、コア部　　　　　２２．、、受信コイル２４、
、、コイル　　　　　２６．、、駆動回路２８、、、受
信回路　　　３０．、、プラスチック基体３２．、、円
形溝部　　３４．、、プラスチック被覆材３６、、、円
形溝部　　　　４０．、、送信系４２、、、受信系　　
　　　４４．、、送信回路４６、、、同調回路　　　　
４Ｂ、　、　、バッファ５０、、、混合器　　　５２．
、、バンドパスフィルタ５４、　、　、検波回路　　　
　５６．、、コンパレータ６０、、、ホモダイン検波Ｉ
Ｃ回路 ６２、、、ローパスフィルタ Ｌｌ、、、送信側コイル　　Ｌ２．、、受信側コイルｆ
　ｏ、、、、妨害波信号の基本波成分子２．ｆｓ　、ｆ
＋　、、、妨害波信号の第２．３．４高調波成分 Ｆ、、、ＩＣカードの送信信号の周波数ＦＩＧ。 ＦＩＧ、　　２　　　　　　　　　　Ｆ２Ｏ ＦＩＧ、　　、ｌ。 ＝ＩＧ　　３ ｔ−Ｄｃ−”１ ｂ ＦＩＧ、７ Ｆｈｆ４　　　　ｆ ＦＩＧ、８ ｆｏｆ２Ｆ　ｆ３ｆｔ、　ｆ 長し皮数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　記憶機能を有すると共に信号入力手段および信
   号出力手段としてそれぞれ空芯の入力コイルと出力コイ
   ルを設けたＩＣカードと、該ＩＣカードが挿脱されると
   共に前記ＩＣカードの挿着時には前記空芯の入力コイル
   と出力コイルとをそれぞれ電磁結合して情報の読取りお
   よび書込みを行うＩＣカード用リーダライタとの組合せ
   による信号伝送方式において、前記ＩＣカードからキャ
   リアの有無によっ て決定される調歩同期式伝送システムによるビットデー
   タ信号を出力し、このビットデータ信号をリーダライタ
   の受信系に設けたホモダイン検波回路によって同期検波
   を行うよう構成することを特徴とするＩＣカード用リー
   ダライタの受信系検波方式。