JPH09204500A - 非接触型データキャリアシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁界を媒体に共振回路で信号の送受信を行
うことに起因する共振回路の自由振動を吸収するための
抵抗を従来のように付加することなく、共振回路の自由
振動を小さくして自由振動に伴う問題を解消し、正確な
信号の送受信を実現できる非接触型データキャリアシス
テムを提供する。 【解決手段】 リーダ／ライタ１０は、共振周波数が搬
送波周波数に対してずらして設定された共振回路１４
と、位相変調方式の変調回路１２とを有し、変調回路１
２によって位相変調したデータ信号を共振回路１４に入
力することによって、共振回路１４の自由振動を利用し
てデータ信号の位相変化をパルス幅の変化に変換してデ
ータキャリア２０へデータ信号を送信するものである。
データキャリア２０は、復調回路を有し、リーダ／ライ
タデータからのデータ信号のパルス幅を復調回路２２に
よって識別することでデータ信号を受信するものであ
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、ＩＤカード、定期
券、およびプリペイドカード等のＩＣカードに代表され
る内部メモリにデータを記録（記憶）するデータキャリ
アと、これに対してデータの読み出しおよび書き込みを
するためのリーダ／ライタとを有するデータキャリアシ
ステムに関し、特に、両者が共振回路をそれぞれ備えて
おり、両者間にて、データ信号を非接触に送受信するこ
とによってデータの読み出しおよび書き込みを行う非接
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
システムでは、リーダ／ライタのコイルから放射される
電磁界によって、データキャリアがその内部のコイルに
電磁誘導による起電力が生ずることを利用し、その周波
数、位相、振幅などの変化をデータ信号として受信する
ようになっている。さらに、データキャリアのコイルに
発生する起電力を利用し、それを内部回路の駆動電源と
することにより、データキャリアを無電池化した構成の
ものもある。

【０００３】データキャリアは、一般に、データ信号、
電力を授受するための共振回路、変復調回路、整流回
路、変復調回路を制御する制御回路、ＩＤデータなどを
記憶するためのメモリで構成されている。一方、リーダ
／ライタは、一般に、発振回路、変復調回路、共振回
路、駆動回路で構成されている。

【０００４】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によって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、リーダ／ラ
イタの共振回路でその変化を検出して通信を行ってい
る。

【０００５】データキャリアおよびリーダ／ライタそれ
ぞれの共振回路は、コイル、コンデンサ、および抵抗を
並列また直列に接続したものであり、共振回路に流す電
流の周波数により、コイルのインダクタンス、コンデン
サのキャパシタンスの組み合わせが決まる。また、共振
回路のインピーダンスにより共振回路のＱ（Ｑｕａｌｉ
ｔｙ Ｆａｃｔｏｒ回路選択度）が決まる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のシ
ステムでは電磁界を媒体に一組の共振回路で信号の送受
信を行っているので、共振回路が共振している状態に
て、共振回路のＱが適切でない（Ｑが好ましい値よりも
大きい）と、共振回路が自由振動状態になってしまう。
そして、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に、すぐに電流が０になら
ずに共振回路内で電流が流れ続け、電流が減衰するのに
ある程度の時間がかかる。即ち、送受信信号が不安定に
なってしまう。

【０００７】これに対し、従来は、共振回路に大きな抵
抗を直列に接続することにより、回路自身を非振動的に
し、比較的短い時間で電流が定常値をとるようにしてい
る。これにより、不安定状態を除去することは可能であ
る。ところが、大きな抵抗を接続することにより、リー
ダ／ライタの共振回路に流れる電流が少なくなり、共振
回路から発生する電磁界の強さが弱くなる。この結果、
リーダ／ライタとデータキャリアとの間の通信可能距離
が短くなるという問題点がある。

【０００８】本発明の課題は、自由振動を吸収するため
の抵抗を付加することなく、共振回路の自由振動を小さ
くして自由振動に伴う問題を解消し、正確な信号の送受
信を実現した非接触型データキャリアシステムを提供す
ることである。

【０００９】本発明の他の課題は、上記抵抗を持たない
ことでリーダ／ライタの共振回路に流れる電流値がより
大きく、通信距離が大きい非接触型データキャリアシス
テムを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定の
共振周波数で共振する共振回路をそれぞれ備えたデータ
キャリアとリーダ／ライタとを含み、データキャリアと
リーダ／ライタとの間にて、データ信号および電力のう
ちの少くともデータ信号を非接触に送受信することによ
ってデータ信号の記録再生を行う非接触型データキャリ
アシステムにおいて、前記リーダ／ライタは、共振周波
数が搬送波周波数に対してずらして設定された共振回路
と、位相変調方式の変調回路とを有し、前記変調回路に
よって位相変調したデータ信号を前記共振回路に入力す
ることによって、該共振回路の自由振動を利用してデー
タ信号の位相変化をパルス幅の変化に変換して前記デー
タキャリアへデータ信号を送信するものであり、前記デ
ータキャリアは、復調回路を有し、前記リーダ／ライタ
データからのデータ信号のパルス幅を前記復調回路によ
って識別することでデータ信号を受信するものであるこ
とを特徴とする非接触型データキャリアシステムが得ら
れる。

【００１１】本発明によればまた、前記リーダ／ライタ
および前記データキャリアの位相変調方式は、位相変調
移動キーイング方式である前記非接触型データキャリア
システムが得られる。

【００１２】本発明によればさらに、前記リーダ／ライ
タは、その共振回路の振動によるノイズを受信した場合
に復調回路が制御しない回路を有する前記非接触型デー
タキャリアシステムが得られる。

【００１３】

【作用】本発明では、リーダ／ライタに内部の回路で発
生しているある特定周波数の搬送波を変調回路で位相変
調し、変調信号を生成する。搬送波周波数から例えば数
Ｈｚずらした共振回路にその変調信号を入力することに
より、共振回路のコイルでの自由振動が小さくなり、か
つデータの変化点で位相が変化している変調信号をデー
タの変化時に信号の周期が変化するように変換される。

【００１４】このとき、共振回路の共振周波数を搬送周
波数よりも大きくした時には、変調信号の変化時の周期
は小さくなり、共振周波数を搬送周波数よりも小さくし
たときには、変調信号の変化時の周期は大きくなる。こ
の信号をリーダ／ライタのコイルにより電磁波を媒体に
して送信し、この信号の変化をデータキャリアのコイル
で受信し、復調回路により信号の周期の変化を検出し、
復調する。こうすることにより、共振回路のＱを小さく
するために大きな抵抗を接続することなく、信号を正確
に送受信することが可能であり、共振回路のＱが大きい
ので通信距離も延び、また受信信号の周期の変化を検出
するため復調回路も簡単になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
よる非接触型データキャリアシステムについて、詳細に
説明する。

【００１６】図１は、本発明の実施の一形態による非接
触型データキャリアシステムの構成を示すブロック図で
ある。図２（ａ）〜（ｆ）は、図１に示す非接触型デー
タキャリアシステムにおける各部の波形図である。

【００１７】図１において、本システムは、リーダ／ラ
イタ１０とデータキャリア２０とにより構成されてい
る。リーダ／ライタ１０は、発振回路１１、変調回路１
２、駆動回路１３、共振回路１４、復調回路１５、およ
び制御回路１６を有している。データキャリア２０は、
共振回路２１、復調回路２２、制御回路、メモリなどの
データキャリア回路２３、および整流回路２４を有して
いる。

【００１８】リーダ／ライタ１０では、発振回路１１に
て、ある特定の周波数の搬送波が生成される。データキ
ャリア２０に対して記録すべき送信データにあわせて、
制御回路１６で変調回路１２を制御し、搬送波を位相変
調する。本実施の形態では、搬送波の周波数を２５０ｋ
Ｈｚに設定し、リーダ／ライタ１０からデータキャリア
２０への変調をディジタル位相変調（Ｐｈａｓｅ Ｓｈ
ｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ、以後、ＰＳＫと記す）方式とし
て行った。ＰＳＫ方式は、データが変化するときに信号
の位相が１８０度変化する変調方式である。図２
（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）に、それぞれ、送信デー
タ、搬送波、および変調信号を示す。

【００１９】さらに、リーダ／ライタ１０では、変調信
号を駆動回路１３で増幅し、共振回路１４に信号を入力
することにより、位相変化が周波数変化に変換され、コ
イルにより電磁波が発生される。本実施の形態では、共
振回路１４の共振周波数を２５２ｋＨｚとした。これに
より、ＰＳＫ変調されたデータ信号は、共振回路１４に
て位相の変化時に、周期が搬送波の周期４μｓｅｃから
３．５μｓｅｃに変化する。

【００２０】一方、データキャリア２０の共振回路２１
は、搬送周波数で共振している。そのコイルに電誘導に
より生じる起電力としてデータ信号を受信する。そのデ
ータ信号（データキャリア受信信号）を図２（ｄ）に示
す。受信したデータ信号を波形整形回路によるパルス波
に整形し、パルス幅を復調回路で比較し、復調信号に復
調する。本実施の形態では、復調回路２２にて、パルス
波の幅を８ＭＨｚのクロックを用いてカウントし、デジ
タルコンパレータでそのパルス波の幅が搬送波の周波数
２５０ｋＨｚの半周期の２μｓｅｃと比較し、２μｓｅ
ｃ未満の時にデータ信号の変化点を検出する。図２
（ｅ）、および（ｆ）に、それぞれ、パルス幅比較信
号、および復調信号を示す。

【００２１】尚、リーダ／ライタ１０の共振回路１４
は、自由振動を小さくしているものの多少振動している
ため、その振動によりノイズが発生し、復調データが正
確でないことがあるので、リーダ／ライタ１０の共振回
路には、共振回路１４の振動によるノイズを受信したと
しても復調回路１５が制御しない回路を設けることが好
ましい。

【００２２】

【発明の効果】本発明による非接触型データキャリアシ
ステムは、リーダ／ライタが、共振周波数が搬送波周波
数に対してずらして設定された共振回路と位相変調方式
の変調回路とを有し、変調回路によって位相変調したデ
ータ信号を共振回路に入力することによって、共振回路
の自由振動を利用してデータ信号の位相変化をパルス幅
の変化に変換してデータキャリアへデータ信号を送信す
るものであり、データキャリアが、復調回路を有し、リ
ーダ／ライタデータからのデータ信号のパルス幅を復調
回路によって識別することでデータ信号を受信するもの
であるため、電磁界を媒体に共振回路で信号の送受信を
行うことに起因する共振回路の自由振動を吸収するため
の抵抗を従来のように付加することなく、共振回路の自
由振動を小さくして自由振動に伴う問題を解消し、正確
な信号の送受信を実現できる。

【００２３】また、上記抵抗を持たないことで、リーダ
／ライタの共振回路に流れる電流値をより大きくでき、
大きな通信距離を実現できる。

【００２４】さらに、データキャリア側では、効率よく
電力を受けることが可能になり、データキャリアを無電
池化にしても安定して動作することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態による非接触型データキ
ャリアシステムを示すブロック図である。

【図２】図１に示す非接触型データキャリアシステムの
各部における波形図であり、（ａ）は送信データを、
（ｂ）は搬送波を、（ｃ）はリーダ／ライタ変調信号
を、（ｄ）はデータキャリア受信信号を、（ｅ）はパル
ス幅比較信号を、（ｆ）は復調信号を示す。

【符号の説明】

１０ リーダ／ライタ １１ 発振回路 １２ 変調回路 １３ 駆動回路 １４ 共振回路 １５ 復調回路 １６ 制御回路 ２０ データキャリア ２１ 共振回路 ２２ 復調回路 ２３ データキャリア回路 ２４ 整流回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の共振周波数で共振する共振回路を
   それぞれ備えたデータキャリアとリーダ／ライタとを含
   み、データキャリアとリーダ／ライタとの間にて、デー
   タ信号および電力のうちの少くともデータ信号を非接触
   に送受信することによってデータ信号の記録再生を行う
   非接触型データキャリアシステムにおいて、 前記リーダ／ライタは、共振周波数が搬送波周波数に対
   してずらして設定された共振回路と、位相変調方式の変
   調回路とを有し、前記変調回路によって位相変調したデ
   ータ信号を前記共振回路に入力することによって、該共
   振回路の自由振動を利用してデータ信号の位相変化をパ
   ルス幅の変化に変換して前記データキャリアへデータ信
   号を送信するものであり、 前記データキャリアは、復調回路を有し、前記リーダ／
   ライタデータからのデータ信号のパルス幅を前記復調回
   路によって識別することでデータ信号を受信するもので
   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。
2. 【請求項２】 前記リーダ／ライタおよび前記データキ
   ャリアの位相変調方式は、位相変調移動キーイング方式
   である請求項１記載の非接触型データキャリアシステ
   ム。
3. 【請求項３】 前記リーダ／ライタは、その共振回路の
   振動によるノイズを受信した場合に復調回路が制御しな
   い回路を有する請求項１または２に記載の非接触型デー
   タキャリアシステム。