JPH08191259A - 非接触式ｉｃカードシステム用送受信装置 - Google Patents

非接触式ｉｃカードシステム用送受信装置

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JPH08191259A
JPH08191259A JP7019827A JP1982795A JPH08191259A JP H08191259 A JPH08191259 A JP H08191259A JP 7019827 A JP7019827 A JP 7019827A JP 1982795 A JP1982795 A JP 1982795A JP H08191259 A JPH08191259 A JP H08191259A
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distance
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responder
circuit
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Masahiro Fujimoto
正弘 藤本
Katsuhisa Orihara
勝久 折原
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Dexerials Corp
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Sony Chemicals Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非接触式ＩＣカードシステムにおいて、質問
器と応答器との距離に応じて応答器での受信レベルが変
動することを防止し、それにより受信レベルの過度な増
大に対する保護回路を不要とし、また、最適スレッショ
ルド電圧の変動を防止する。 【構成】 質問器と応答器との間で信号の授受を行う非
接触式ＩＣカードシステムの当該質問器用の送受信装置
に、質問器と応答器との距離を検出する距離検出手段
（ｋ検出回路２０）、及び該距離検出手段の検出信号に
基づき、応答器における受信レベルが所定範囲内となる
ように質問器の出力を制御する出力制御手段（ゲインコ
ントロール回路２１）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、質問器（リーダ／ライ
タ）と応答器（カード）との間で信号の授受を行う非接
触式ＩＣカードシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】比較的近距離で行う通信システムの一つ
として、質問器（リーダ／ライタ）と応答器（カード）
との間で、電磁結合方式又は電磁誘導方式等により、信
号の授受を行う非接触式ＩＣカードシステムが広く知ら
れている。
【０００３】図２は、このような電磁結合方式の非接触
式ＩＣカードシステムの一般的なブロック図である。同
図の非接触式ＩＣカードシステムにおいては、質問器
は、ＯＳＣ（発振器）１で発生させた搬送波をデータ処
理回路２からの信号で変調回路３を介して変調し、その
変調波を、定電流ドライバー回路４で増幅し、アンテナ
５を定電流駆動して応答器に送信する。応答器は、アン
テナ１１とコンデンサー１２からなる同調用共振回路で
質問器からの信号を受信すると、復調回路１３で受信信
号を復調してデータ処理回路１４に送り、データ処理回
路１４でデータ処理を行い、また所定のデータを変調回
路１５で変調してアンテナ１１から質問器へデータを送
出する。質問器では、アンテナ５で応答器からの信号を
受信すると、それを復調回路６で復調し、データ処理回
路２に送り、データの判定等の処理を行う。
【０００４】ところで、このような通信システムにおい
てアンテナから出力される電磁界強度は、一般に、アン
テナからの距離の３乗に逆比例して減少する。即ち、ダ
イポールアンテナではそこから出力される電界強度がア
ンテナからの距離の３乗に逆比例して減少し、ループア
ンテナではそこから出力される磁界強度がアンテナから
の距離の３乗に逆比例して減少する。したがって、質問
器からの一定の信号出力に対して、通信距離を長くする
ためには応答器の受信効率を高く設定することが必要と
なる。
【０００５】しかし、受信効率を高く設定した応答器を
質問器に大きく近付けた場合、例えば応答器であるカー
ドを質問器に近接させた場合には、応答器が過大な信号
又は電力を受け、応答器内の回路が損傷する場合があ
る。そこで、これに対しては、応答器の回路の入力段
に、図３に示したような受信レベルの上限を設定する保
護回路１６やレベルシフト回路等の追加回路を設けるこ
とがなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、保護回
路やレベルシフト回路を設けるためには追加部品が必要
となるので、応答器の小形化が妨げられたり、製造コス
トが高くなったり、周波数特性の劣化が引き起こされた
りするという問題がある。
【０００７】また、保護回路やレベルシフト回路を設け
た場合でも、質問器と応答器との距離に応じて応答器の
受信レベルは変動する。そのため、非接触式ＩＣカード
システムがＡＳＫ変調方式をとっているときには、図４
に示すように、両局の距離が短くなるにしたがって信号
レベルＬs だけでなくノイズレベルＬn も高くなるの
で、信号レベルとノイズレベルとを識別するしきい値
（スレッショルド電圧）を一定にしている限り、信号と
ノイズとの識別の誤り率が高くなる。即ち、ＡＳＫ変調
方式の非接触式ＩＣカードシステムでは、質問器と応答
器との距離に応じて最適スレッショルド電圧が変動する
という問題がある。これに対してはスレッショルド電圧
を可変にすることも考えられるが、質問器と応答器との
距離に応じてスレッショルド電圧を最適に変えることは
困難である。
【０００８】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解決しようとするものであり、質問器と応答器との距離
によらず、応答器での受信レベルを一定とし、それによ
り保護回路などの追加回路を不要とし、また最適スレッ
ショルド電圧を安定させて誤り率を低下させることを目
的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、質問器と
応答器との距離を検出する機能を質問器にもたせ、その
検出した距離に応じて質問器の出力レベルを制御するこ
とにより応答器の受信レベルを一定に維持できることを
見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】即ち、本発明は、質問器と応答器との間で
信号の授受を行う非接触式ＩＣカードシステムの当該質
問器用の送受信装置において、質問器と応答器との距離
を検出する距離検出手段、及び該距離検出手段の検出信
号に基づき、応答器における受信レベルが所定レベルの
範囲内となるように質問器の出力を制御する出力制御手
段を有することを特徴とする非接触式ＩＣカードシステ
ム用送受信装置を提供する。
【００１１】
【作用】本発明の送受信装置からなる質問器では、距離
検出手段が質問器と応答器との距離を検出し、出力制御
手段が、距離検出手段での検出結果に基づいて質問器の
アンテナからの出力レベルを、応答器における受信レベ
ル（信号レベル又は受信電力レベル）が所定レベルの範
囲内となるように制御する。このため、応答器の受信レ
ベルは、質問器と応答器との距離によらず略一定に維持
される。したがって、質問器と応答器との距離が短くな
り過ぎることによる応答器での受信レベルの過度の増加
に対して、応答器に保護回路を設けることが不要とな
る。よって、応答器の回路の簡略化を図ることが可能と
なる。
【００１２】また、質問器と応答器との距離によらず応
答器での受信レベルは略一定しているので、応答器での
信号とノイズとを識別するための最適スレッショルド電
圧も略一定となる。よって、スレッショルド電圧を所定
の最適値に維持したままで、信号の授受に伴う誤り率を
大きく抑制でき、通信の安定化を図ることが可能とな
る。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
【００１４】図１は本発明の実施例の装置からなる質問
器と、図２と同様の従来の応答器とを組み合わせた非接
触式ＩＣカードシステムのブロック図である。
【００１５】同図の質問器は、図２に示した質問器と同
様に、データ処理回路２、変調回路３、定電流ドライバ
ー回路４、アンテナ５、復調回路６を有しており、デー
タ処理回路２からの信号を変調回路３で変調し、定電流
ドライバー回路４で増幅してアンテナ５から応答器へ送
信する点、及び応答器からの信号を復調回路６で復調
し、データ処理回路２に送り、データの判定等の処理を
行う点では共通である。
【００１６】しかし、この図１の質問器は、質問器と応
答器との距離を検出する距離検出手段としてアンテナ結
合係数検出回路（以下、ｋ検出回路と略する）２０が設
けられている点で異なっており、また、ｋ検出回路２０
により検出された質問器と応答器との距離に応じて質問
器の出力レベルを制御する出力制御手段として、例え
ば、ゲインコントロール回路２１が設けられている点で
異なっている。
【００１７】同図の質問器において、ｋ検出回路２０
は、質問器のアンテナ５と応答器のアンテナ１１との結
合度合いを示すアンテナ結合係数ｋを、質問器のアンテ
ナ５の端子間に発生する電圧に基づいて検出する回路で
ある。即ち、アンテナ結合係数ｋは質問器と応答器との
距離に応じて変化し、質問器から応答器を見たインピー
ダンスｚに次式のように影響する。
【００１８】
【数１】ｚ＝ｒo （１＋ｋ2 Ｑ1 Ｑ2 ） よって、質問器のアンテナ５を定電流ｉs で駆動した場
合の電圧降下は、
【００１９】
【数２】ｖs ＝ｉs ｒo （１＋ｋ2 Ｑ1 Ｑ2 ） となる。式中、各符号の意味は次の通りである。 ｖs ：質問器のアンテナ端子間発生電圧 ｉs ：質問器のアンテナ駆動電流 ｒo ：質問器のアンテナ抵抗 ｋ：アンテナ結合係数 Ｑ1 ：質問器のアンテナのＱ Ｑ2 ：応答器のアンテナのＱ ここで、質問器のアンテナ駆動電流ｉs 及び質問器のア
ンテナ抵抗ｒo は、質問器と応答器との距離によらず一
定である。また、質問器と応答器のそれぞれのアンテナ
のコイルのＱ（Ｑ1 、Ｑ2 ）も当該質問器又は応答器の
アンテナに固有の値であり一定である。したがって、質
問器のアンテナ５の端子間に発生した電圧ｖs を求める
ことにより、アンテナ結合係数ｋを次式にしたがって求
めることができる。
【００２０】
【数３】 一方、図１のゲインコントロール回路２１は、こうして
得られるアンテナ結合係数ｋの逆数に比例するように質
問器の出力ゲインを制御する回路である。
【００２１】したがって、図１の質問器によれば、質問
器と応答器との距離に応じて質問器からの出力が制御さ
れ、応答器は一定の受信レベルを維持することが可能と
なる。
【００２２】以上、本発明の実施例を図面に基づいて説
明したが、この他本発明は種々の態様をとることができ
る。例えば、図１の質問器では、距離検出手段として、
アンテナ結合定数ｋを検出するｋ検出回路を設け、質問
器の出力制御手段として、アンテナ結合定数ｋの逆数に
対応させて出力ゲインをコントロールするゲインコント
ロール回路を設けたが、距離検出手段や出力制御手段は
これに限られない。質問器と応答器との距離に応じて変
化する特性値、例えば、相互インダクタンス等を検出
し、その検出結果に基づいて質問器の出力レベルを制御
してもよい。
【００２３】また、本発明は、電磁結合方式又は電磁誘
導方式の非接触式ＩＣカードシステムの質問器に広く適
用することができる。したがって、上記の実施例では、
定電流ドライバー回路によりアンテナに給電する例を示
したが、定電圧ドライバー回路によりアンテナに給電す
る場合にも、本発明を適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、質問器と応答器との距
離によらず、応答器での受信レベルを一定にすることが
できる。したがって、質問器と応答器とが過度に近付い
た場合の応答器の受信レベルの上昇に対して、応答器に
保護回路等の追加回路を設けることが不要となる。よっ
て、応答器の小形化を図ることが可能となる。
【００２５】また、非接触式ＩＣカードシステムがＡＳ
Ｋ変調方式をとる場合、応答器での最適スレッショルド
電圧が質問器と応答器との距離に応じて変動することも
ないので、スレッショルド電圧を所定の値に維持してい
ても、信号の授受の誤り率が増大することはなく、安定
的な通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の装置を質問器として用いた非接触式Ｉ
Ｃカードシステムのブロック図である。
【図２】従来の非接触式ＩＣカードシステムのブロック
図である。
【図３】応答器に設けられる保護回路図である。
【図４】信号レベルＬs とノイズレベルＬn とスレッシ
ョルド電圧との関係図である。
【符号の説明】
１ ＯＳＣ ２ データ処理回路 ３ 変調回路 ４ 定電流ドライバー回路 ５ アンテナ ６ 復調回路 １１ アンテナ １２ コンデンサー １３ 復調回路 １４ データ処理回路 １５ 変調回路 ２０ ｋ検出回路 ２１ ゲインコントロール回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 質問器と応答器との間で信号の授受を行
    う非接触式ＩＣカードシステムの当該質問器用の送受信
    装置において、質問器と応答器との距離を検出する距離
    検出手段、及び該距離検出手段の検出信号に基づき、応
    答器における受信レベルが所定レベルの範囲内となるよ
    うに質問器の出力を制御する出力制御手段を有すること
    を特徴とする非接触式ＩＣカードシステム用送受信装
    置。
  2. 【請求項２】 距離検出手段が、質問器と応答器とのア
    ンテナ結合定数を検出し、出力制御手段が、距離検出手
    段により検出されたアンテナ結合定数の逆数に基づいて
    出力レベルをコントロールする請求項１記載の非接触式
    ＩＣカードシステム用送受信装置。
JP7019827A 1995-01-11 1995-01-11 非接触式ｉｃカードシステム用送受信装置 Pending JPH08191259A (ja)

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DE69624955T DE69624955T2 (de) 1995-01-11 1996-01-09 Sender-Empfänger für kontaktloses IC-Kartensystem
US08/584,284 US5703573A (en) 1995-01-11 1996-01-11 Transmitter-receiver for non-contact IC card system

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