JPH09135196A - 非接触型データキャリアシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路配置が規制されずにリーダ／ライタ及び
データキャリア間で良好に通信を行い得る非接触型デー
タキャリアシステムを提供すること。 【解決手段】 このシステムでは、リーダ／ライタ１，
データキャリア４のそれぞれの共振回路３，５に抵抗が
使用されていないため、各共振回路３，５では自由振動
が発生する。そこで、データキャリア４ではリーダ／ラ
イタ１からの受信に際しての変調信号を波形整形回路９
によりパルス波に整形し、このパルス波を信号検出回路
１２で検出信号に変換する際、検出信号から自由振動が
収まって安定な状態になり，且つ通信速度よりも短い所
定の時間を計数回路としてのカウンタ回路１０で計数す
ると共に、この所定の時間に検出データが変わらないよ
うに制御回路１１で逐時スイッチング回路としてのフリ
ップフロップ１３におけるスイッチング動作を制御する
ことによって、自由振動の影響を回避している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にＩＤカード，
定期券，プリペイドカード等のＩＣカード類として適用
されると共に、外部からのデータ通信によって非接触で
内部メモリに対するデータの読み出し及び書き換えが可
能な非接触型データキャリアシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の非接触型データキャリア
システムは、外部からのデータ通信に従ってデータの読
み出し及び書き換えを行うための装置（通常リーダ／ラ
イタと呼ばれる）と、リーダ／ライタにより読み出し又
は書き換えされるデータを格納するための記憶装置であ
るメモリ（内部メモリ）を含むデータキャリアとから成
っている。

【０００３】このうち、リーダ／ライタには、発振回
路，変調回路，信号検出回路，及び駆動回路を含んで基
本機能を担うリーダ／ライタ回路と共に、特定の周波数
で共振する共振回路が備えられている。

【０００４】一方、データキャリアには、データ及び電
力を授受するためのリーダ／ライタの共振回路と同一な
周波数で共振する共振回路やメモリと共に、整流回路，
変調回路，信号検出回路，変調回路及び信号検出回路を
制御する制御回路が備えられている。

【０００５】このような非接触型データキャリアシステ
ムでは、リーダ／ライタの共振回路から発生する電磁界
によってデータキャリアの共振回路に電磁誘導による起
電力が生じることを利用して周波数，位相，振幅等の変
化を情報として受信すると共に、その起電力を内部回路
に対する駆動電源とすることにより、無電池化を可能に
している。

【０００６】即ち、こうした非接触型データキャリアシ
ステムにおいて、リーダ／ライタからデータキャリアへ
の通信は、リーダ／ライタの共振回路から発せられる電
磁界を変化させ、その電磁界の変化をデータキャリアの
共振回路により電磁誘導で発生する起電力として検出
し、データキャリアからリーダ／ライタへの通信は、リ
ーダ／ライタの共振回路から発している電磁界の結合状
態をデータキャリアの共振回路で変化させ、その変化を
リーダ／ライタの共振回路で検出することによって行わ
れる。

【０００７】ところで、リーダ／ライタ及びデータキャ
リアにおける共振回路は、コイル，コンデンサ，及び抵
抗を直列や並列に接続したもので、供給される電流の周
波数によってコイルのインダクタンスやコンデンサのキ
ャパシタスの組み合わせが定められ、共振回路のインピ
ーダンスによって共振回路のＱ（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆａ
ｃｔｏｒ／回路選択度）が定められる。この共振回路の
Ｑが適切でないと共振回路が自由振動状態になって送受
信信号が不安定になってしまう。自由振動状態になると
共振回路に流れている交流電流を瞬時に止めたとき、共
振回路のＱが大きいために電流が直ちに零にはならずに
共振回路内をしばらく流れ続け、電流が減衰するのに或
る程度の時間を要してしまう。このような状態の共振回
路を用いて一方の共振回路から送信し、他方の共振回路
で受信して信号検出回路で検出すると、このときの信号
が不安定なために送信データと検出データとが異なった
ものとなる場合がある。このため、通常共振回路では所
定の値の抵抗を接続することによって共振回路のＱを所
定の値以下にして自由振動を抑制している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した非接触型デー
タキャリアシステムの場合、リーダ／ライタ及びデータ
キャリアの共振回路において所定の値の抵抗を接続する
ことによって共振回路のＱを所定の値以下にして自由振
動を抑制しているが、その抵抗値によってリーダ／ライ
タの共振回路に流れる電流が少なくなっており、これに
よってリーダ／ライタの共振回路から発生する電磁界の
強さが弱められ、データキャリアの共振回路では電力を
効率良く受けられなくなっている。

【０００９】こうした場合、結果としてリーダ／ライタ
及びデータキャリア間の通信可能な距離が比較的短距離
になってしまい、リーダ／ライタ及びデータキャリアの
構成要素となる各部の回路配置が規制されてしまう。

【００１０】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、回路配置が規制さ
れずにリーダ／ライタ及びデータキャリア間で良好に通
信を行い得る非接触型データキャリアシステムを提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、特定の
周波数で共振する第１の共振回路を含むリーダ／ライ
タ，及び該特定の周波数と同一な周波数で共振する第２
の共振回路を含むデータキャリアとから成ると共に、該
第１の共振回路から発生する電磁界によって該第２の共
振回路に電磁誘導による起電力が生じることで該データ
キャリアが備えるメモリに対するデータの読み出し及び
書き換えが可能な非接触型データキャリアシステムにお
いて、データキャリアは、リーダ／ライタから受信した
変調信号をパルス波に整形する波形整形回路と、パルス
波を検出信号に変換する信号検出回路と、検出信号から
自由振動が収まって安定な状態になり，且つ通信速度よ
りも短い所定の時間を計数する計数回路と、所定の時間
の計数に際して自由振動の影響を排除するように信号検
出回路における信号変換時の信号処理状態を制御する制
御回路とを備えた非接触型データキャリアシステムが得
られる。

【００１２】この非接触型データキャリアシステムにお
いて、データキャリアには、検出信号から検出データを
得る逐時スイッチング回路が備えられ、制御回路が信号
処理状態の制御として、所定の時間に検出データが変化
しないように逐時スイッチング回路におけるスイッチン
グ動作を制御することは好ましい。

【００１３】

【作用】本発明の非接触型データキャリアシステムで
は、リーダ／ライタ及びデータキャリアの共振回路に抵
抗を使用しておらず、これにより自由振動の発生を抑制
し切れない状態の共振回路を用いて不安定な信号を受信
しても、自由振動の影響を被らずに適確に通信を行い得
ると共に、外部からのノイズに対しても強くなるように
データキャリアの構成を改良している。即ち、データキ
ャリアには波形整形回路，計数回路，逐時スイッチング
回路，及び制御回路を備え、リーダ／ライタからの受信
に際しての変調信号を波形整形回路によりパルス波に整
形し、このパルス波を信号検出回路で検出信号に変換す
る際、検出信号から自由振動が収まって安定な状態にな
り，且つ通信速度よりも短い所定の時間を計数回路で計
数すると共に、この所定の時間に逐時スイッチング回路
で得られる検出データが変わらないように制御回路で逐
時スイッチング回路におけるスイッチング動作を制御し
ている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の非
接触型データキャリアシステムについて、図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例に係る非接触型
データキャリアシステムの基本構成を示したブロック図
である。

【００１６】この非接触型データキャリアシステムも、
特定の周波数で共振する第１の共振回路３を含むリーダ
／ライタ１と、その特定の周波数と同一な周波数で共振
する第２の共振回路５を含むデータキャリア４とから成
り、第１の共振回路３から発生する電磁界によって第２
の共振回路５に電磁誘導による起電力が生じることでデ
ータキャリア４が備えるメモリ７に対するデータの読み
出し及び書き換えが可能なものである。但し、各共振回
路３，５に関しては抵抗が用いられておらず、第１の共
振回路３ではコイル及びコンデンサが直列に，第２の共
振回路５ではコイル及びコンデンサが並列に接続されて
成っている。

【００１７】このうち、リーダ／ライタ１は上述した第
１の共振回路３以外は従来通りの構成になっており、発
振回路，変調回路，信号検出回路，及び駆動回路を含ん
で基本機能を担うリーダ／ライタ回路２を備えている。

【００１８】一方、データキャリア４は、データ及び電
力を授受するための上述した第２の共振回路の他、従来
から用いられているメモリ７，整流回路６，変調回路
８，信号検出回路１２，及び制御回路１１を備えている
が、ここでは新たに波形整形回路９，計数回路としての
カウンタ回路１０，及び逐時スイッチング回路としての
フリップフロップ１３が備えられている。

【００１９】ここで、波形整形回路９はリーダ／ライタ
１から受信した変調信号をパルス波に整形するために設
けられている。信号検出回路１２はパルス波から位相，
振幅，又は周波数の変化を検出することによって、パル
ス波を信号変換して検出信号を出力する。又、カウンタ
回路１０は検出信号から自由振動が収まって安定な状態
になり，且つ通信速度よりも短い所定の時間を計数する
ために設けられ、フリップフロップ１３は検出信号から
検出データを得るために設けられている。更に、制御回
路１１はカウンタ回路１０による所定の時間の計数に際
して自由振動の影響を排除するように信号検出回路１２
における信号変換時の信号処理状態を制御するが、ここ
ではその制御として、所定の時間に検出データが変化し
ないようにフリップフロップ１３におけるスイッチング
動作を制御する。

【００２０】このような構成の非接触型データキャリア
システムの場合、リーダ／ライタ１及びデータキャリア
４の各共振回路３，５に抵抗を使用しておらず、これに
より自由振動の発生を抑制し切れない状態でデータキャ
リア４が不安定な信号を受信しても、これを回避するた
めの機能がデータキャリア４に構築されているため、自
由振動の影響を被らずに適確に通信を行い得る。

【００２１】具体的に説明すれば、搬送波の周波数を２
５０ｋＨｚと設定し、リーダ／ライタ１からデータキャ
リア４への変調方式がデータの変化に際して位相が１８
０度変化するＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙ
ｉｎｇ）変調方式であるとすると、この非接触型データ
キャリアシステムではリーダ／ライタ１及びデータキャ
リア４の各共振回路３，５が抵抗を備えていないために
ＰＳＫ変調に際してデータが変化したときに自由振動が
発生する。

【００２２】こうした場合、データキャリア４では第２
の共振回路５で受信した変調信号を波形整形回路９でパ
ルス波に整形するが、このときにＰＳＫ変調によりパル
ス幅が変化する。信号検出回路１２ではパルス幅の変化
量を比較してパルス波を検出信号に変換する。但し、こ
の信号検出回路１２では、デジタルコンパレータ等でカ
ウンタ回路１０によって計数（カウント）されるパルス
幅が周波数２５０ｋＨｚの半周期である時間２μｓｅｃ
未満のときにそのデータ変化点を検出する動作を行う。
この信号検出回路１２で得られる検出信号はフリップフ
ロップ１３で更に検出データに変換されるが、このとき
に信号検出回路１２ではパルス幅のデータ変化点の検出
後も自由振動が発生する不安定な状態であるため、変調
信号を受信していなくても検出動作が働いてしまう。

【００２３】ところが、このデータキャリア４では制御
回路１１によって、自由振動が収まるまでの通信速度
（データ転送速度）よりも短い所定の時間，即ち、カウ
ンタ回路１０で受信される変調信号のパルス数を計数し
ている間において、パルス幅が２μｓｅｃ未満になるパ
ルス波を受信しても検出データが変化しないようにフリ
ップフロップ１３のスイッチング動作を制御している
（例えば通信速度が９６００ｂｐｓであり、自由振動し
ている間の受信される変調信号のパルス数が１０である
ときにカウンタ回路１０で計数するパルス数を余裕をみ
て１５にする場合が挙げられる）ため、各共振回路３，
５が自由振動していて受信が不安定な状態であってもそ
の影響を被らずに送信データと検出データとが一致す
る。

【００２４】因みに、変調回路８は制御回路１１により
メモリ７及びフリップフロップ１３から所用のデータを
リーダ／ライタ１へ送信するために用いられるが、デー
タキャリア４からリーダ／ライタ１へ送信を行う場合に
は電磁界の結合状態を変化させて通信を行うため、この
ときに受信側となるリーダ／ライタ１の第１の共振回路
３には殆ど自由振動が発生しない。従って、リーダ／ラ
イタ１側には自由振動の発生による影響を回避するため
の構成が備えられていない。

【００２５】即ち、この非接触型データキャリアシステ
ムでは、データキャリア４側で変調信号を受信してから
自由振動が収まるまでの時間において受信信号を無視す
ることにより、自由振動が発生する各共振回路３，５を
用いてもそれに影響されること無く通信を適確に行うこ
とができ、しかも外部からのノイズの影響に対しても強
くなっている。

【００２６】尚、実施例の非接触型データキャリアシス
テムでは、変調方式としてＰＳＫ変調方式を採用した場
合を説明したが、その他にＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ
Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式やＦＳＫ（Ｆｒ
ｅｑｕｅｎｃｙ ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式等
を適用することも可能である。ＡＳＫ変調方式を適用す
る場合はデータキャリア４の信号検出回路１２でパルス
波の振幅の変化を検出し、ＦＳＫ変調方式を適用する場
合は同様に信号検出回路１２でパルス波のパルス幅の変
化を検出すれば良い。こうした場合も、上述したＰＳＫ
変調方式を採用した場合と同様であり、カウンタ回路１
０ではそれらの直後から自由振動が収まって安定な状態
になり，且つ通信速度よりも短い所定の時間を計数し、
その所定の時間に変調信号を受信しても検出データが変
化しないように制御回路１１でフリップフロップ１３の
スイッチング動作を制御すれば良い。又、実施例で説明
したデータキャリア４のカウンタ回路１０に関し、例え
ばマルチバイブレーター等の他の計数手段を使用してタ
イマ機能を持たせることもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の非接触
型データキャリアシステムによれば、リーダ／ライタ及
びデータキャリアの共振回路に抵抗を使用せずに自由振
動の発生を抑制し切れない不安定な受信状態であって
も、自由振動の影響を被らずに適確に通信を行い得るよ
うにデータキャリアの構成を改良しているので、結果と
して構成要素である各部の回路配置が規制されずにリー
ダ／ライタ及びデータキャリア間で良好に通信が可能に
なる。特にこの非接触型データキャリアシステムでは、
リーダ／ライタ及びデータキャリアの共振回路に抵抗が
必要無くなるため、共振回路に流す電流値を大きくする
ことが可能になり、これによって通信可能な距離を延ば
すことができるようになると共に、データキャリアで効
率良く電力を受けることが可能になる。この結果、デー
タキャリアの無電池化による安定動作が確保され、しか
も外部からのノイズに対しても強い構成となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る非接触型データキャリ
アシステムの基本構成を示したブロック図である。

【符号の説明】

１ リーダ・ライタ ２ リーダ・ライタ回路 ３，５ 共振回路 ４ データキャリア ６ 整流回路 ７ メモリ ８ 変調回路 ９ 波形整形回路 １０ カウンタ回路 １１ 制御回路 １２ 信号検出回路 １３ フリップフロップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定の周波数で共振する第１の共振回路
   を含むリーダ／ライタ，及び該特定の周波数と同一な周
   波数で共振する第２の共振回路を含むデータキャリアと
   から成ると共に、該第１の共振回路から発生する電磁界
   によって該第２の共振回路に電磁誘導による起電力が生
   じることで該データキャリアが備えるメモリに対するデ
   ータの読み出し及び書き換えが可能な非接触型データキ
   ャリアシステムにおいて、前記データキャリアは、前記
   リーダ／ライタから受信した変調信号をパルス波に整形
   する波形整形回路と、前記パルス波を検出信号に変換す
   る信号検出回路と、前記検出信号から自由振動が収まっ
   て安定な状態になり，且つ通信速度よりも短い所定の時
   間を計数する計数回路と、前記所定の時間の計数に際し
   て前記自由振動の影響を排除するように前記信号検出回
   路における信号変換時の信号処理状態を制御する制御回
   路とを備えたことを特徴とする非接触型データキャリア
   システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の非接触型データキャリア
   システムにおいて、前記データキャリアには、前記検出
   信号から検出データを得る逐時スイッチング回路が備え
   られ、前記制御回路は、前記信号処理状態の制御とし
   て、前記所定の時間に前記検出データが変化しないよう
   に前記逐時スイッチング回路におけるスイッチング動作
   を制御するものであることを特徴とする非接触型データ
   キャリアシステム。