JPH1013312A

JPH1013312A - データ処理装置および方法、並びに、送受信装置および方法

Info

Publication number: JPH1013312A
Application number: JP8159465A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Tanaka; 勝之田中; Shigeru Arisawa; 繁有沢; Susumu Kusakabe; 進日下部; Akira Iga; 章伊賀
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1998-01-16
Also published as: CN1127037C; US6126077A; CN1175043A; CN1249621C; CN1495667A

Abstract

(57)【要約】【課題】占有帯域幅を狭くしたまま、高い通信レート
で通信を行う。【解決手段】Ｒ／Ｗ４１のＳＰＵ６２は、送信するデ
ータをＢＰＳＫ変調した後、その変調信号を変復調器６
３に出力する。変復調器６３は、その変調信号をさらに
ＡＳＫ変調し、ループコイル６４に出力する。ループコ
イル６４は、供給された変調波に対応した磁界を発生す
る。ＩＣカード１は、ループコイル１１で、Ｒ／Ｗ４１
から放射された磁界の一部を電気信号に変換し、その電
気信号から電源を生成するとともに、送信されてきたデ
ータを抽出する。また、データをＲ／Ｗ４１に送信する
場合、ループコイル１１の負荷を、そのデータに対応し
て変動させる。そして、Ｒ／Ｗ４１は、ループコイル６
４で、磁気的に結合しているＩＣカード１のループコイ
ル１１の負荷変動を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データ処理装置お
よび方法、並びに、送受信装置および方法に関し、特
に、所定のデータに対応してＡＳＫ変調された電磁波を
受信し、その電磁波を整流して電源とするとともに、そ
の電源に対する負荷の状態を制御してデータの送信を行
うデータ処理装置および方法、並びに、所定のデータに
対応してＡＳＫ変調した電磁波を所定の送信部で送信す
るとともに、送信部の負荷の状態の変化を検出して、デ
ータの受信を行う送受信装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】改札機、セキュリティシステム、電子マ
ネーシステムなどにおいては、非接触でデータの交換を
行うリーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ）およびＩＣカードの導入
が検討されている。

【０００３】Ｒ／Ｗは、送信するデータで搬送波（キャ
リア）を所定の方式で変調し、変調した電磁波（例え
ば、磁界）をＩＣカードに向けて放射する。

【０００４】ＩＣカードは、その電磁波を受信し、対応
する復調方式で、受信した電磁波を元のデータに復調
し、所定の電子回路でそのデータを処理する。そして、
データを処理した後、ＩＣカードは、それに対する返答
（データ）をＲ／Ｗに送信し、Ｒ／Ｗは、そのデータを
受信する。

【０００５】このようなＩＣカードの中には、バッテリ
を装備せずに、受信した電磁波を整流して、その電磁波
の電力を直流電源として利用する所謂バッテリレス型の
ＩＣカードもある。

【０００６】バッテリレス型のＩＣカードに対してデー
タを送信する場合、Ｒ／Ｗは、安定した直流に変換しや
すい、変調波の振幅が一定であるＰＳＫ（Phase Shift
Keying）やＦＳＫ（Frequency Shift Keying）などの変
調方法を利用している。このように、変調波の振幅を一
定にすることにより、ＩＣカードにおいて受信した電磁
波を整流して得られる電源の電圧変動が小さくなり、安
定した電力を電子回路に供給することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＰＳＫ
やＦＳＫなどの変調方法を利用すると、送受信される電
磁波の周波数スペクトルが広帯域に渡り、既存の通信シ
ステムや他の電子機器に影響を与える可能性があるとい
う問題を有している。

【０００８】また、電磁波が占有する周波数帯域を所定
の範囲に制限することもできるが、そうした場合、高い
通信レートで送受信を行うことが困難になるという問題
を有している。例えば、上述の非接触カードシステムを
改札機に利用した場合、処理に時間がかかり過ぎ、実用
上問題が生じる可能性がある。

【０００９】あるいは、他の方法として、Ｒ／Ｗが、電
力供給のための電磁波と、データの通信のための電磁波
の、２つの電磁波を、異なる周波数で放射する方法もあ
るが、この方法においては、２つの周波数帯域を利用す
るため占有する周波数帯域が広範囲に渡るという問題
と、周波数の異なる２つの電磁波を送信または受信する
ので、回路規模が大きくなるという問題を有している。

【００１０】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、変調度が１未満のＡＳＫ変調を利用して、占
有帯域幅を狭くしたまま、高い通信レートで通信を行う
とともに、ＩＣカードに良好な電源を供給するものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のデータ
処理装置は、データに対応してＡＳＫ変調された電磁波
を受信する受信手段と、受信手段により受信された電磁
波の電力を整流して電源とする整流手段と、受信手段に
より受信された電磁波からデータを復調する復調手段
と、データに対する処理を行う処理手段と、電源に対す
る負荷の状態を制御してデータを送信する送信手段とを
備えることを特徴とする。

【００１２】請求項９に記載のデータ処理方法は、デー
タに対応してＡＳＫ変調された電磁波を受信するステッ
プと、受信した電磁波の電力を整流して電源とするステ
ップと、受信した電磁波からデータを復調するステップ
と、データに対する処理を行うステップと、電源に対す
る負荷の状態を制御してデータを送信するステップとを
備えることを特徴とする。

【００１３】請求項１０に記載の送受信装置は、データ
に対応してＡＳＫ変調を行う変調手段と、ＡＳＫ変調さ
れた電磁波を送信するとともに、電磁波の状態の変化を
検出して、データ処理装置からのデータを受信する送受
信手段と、受信したデータを復調する復調手段とを備え
ることを特徴とする。

【００１４】請求項１７に記載の送受信方法は、データ
に対応してＡＳＫ変調を行うステップと、ＡＳＫ変調さ
れた電磁波を送信するとともに、電磁波の状態の変化を
検出して、データ処理装置からのデータを受信するステ
ップと、受信したデータの復調を行うステップとを備え
ることを特徴とする。

【００１５】請求項１に記載のデータ処理装置において
は、受信手段は、データに対応してＡＳＫ変調された電
磁波を受信し、整流手段は、受信手段により受信された
電磁波の電力を整流して電源とし、復調手段は、受信手
段により受信された電磁波からデータを復調し、処理手
段は、データに対する処理を行い、送信手段は、電源に
対する負荷の状態を制御してデータを送信する。

【００１６】請求項９に記載のデータ処理方法において
は、データに対応してＡＳＫ変調された電磁波を受信
し、受信した電磁波の電力を整流して電源とし、受信し
た電磁波からデータを復調し、データに対する処理を行
い、電源に対する負荷の状態を制御してデータを送信す
る。

【００１７】請求項１０に記載の送受信装置において
は、変調手段は、データに対応してＡＳＫ変調を行い、
送受信手段は、ＡＳＫ変調された電磁波を送信するとと
もに、電磁波の状態の変化を検出して、データ処理装置
からのデータを受信し、復調手段は、受信したデータを
復調する。

【００１８】請求項１７に記載の送受信方法において
は、データに対応してＡＳＫ変調を行い、ＡＳＫ変調さ
れた電磁波を送信し、電磁波の状態の変化を検出して、
データ処理装置からのデータを受信し、受信したデータ
の復調を行う。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、非接触カードシステムの
一構成例を示している。この非接触カードシステムは、
ＩＣカード１およびリーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ）４１で構
成されている。

【００２０】本発明のデータ処理装置の一実施例である
ＩＣカード１は、バッテリレス型のＩＣカードであり、
例えばクレジットカードのような平板形状を呈し、所定
の基板またはフィルム上に、Ｒ／Ｗ４１から放射された
磁界の一部を電気信号に変換するループコイル（Ｌ_C）
１１（受信手段）と、各種処理を行う電子回路が集積で
されているＩＣ（Integrated Circuit）１２を有してい
る。

【００２１】図２は、ＩＣ１２の一構成例を示してい
る。

【００２２】整流回路２１（整流手段、復調手段）は、
ダイオードＤ、コンデンサＣ₁、および、抵抗Ｒ₁で構成
されている。この整流回路２１においては、ダイオード
Ｄのアノード端子が、ループコイル１１の一端に接続さ
れ、ダイオードＤのカソード端子が、コンデンサＣ₁の
一端および抵抗Ｒ₁の一端に接続されている。さらに、
コンデンサＣ₁の他端および抵抗Ｒ₁の他端が、ループコ
イル１１の他端に接続されている。

【００２３】そして、ダイオードＤのカソード端子、コ
ンデンサＣ₁の一端、および、抵抗Ｒ₁の一端が、レギュ
レータ２２（安定化手段）、ハイパスフィルタ（ＨＰ
Ｆ）２３（復調手段）、および、変調回路２７（送信手
段）のインピーダンスＺの一端に接続されている。ま
た、ループコイル１１の他端、コンデンサＣ₁の他端、
および、抵抗Ｒ₁の他端は、変調回路２７のＦＥＴのソ
ース端子に接続されるとともに、接地点に接続されてい
る。

【００２４】この整流回路２１は、ループコイル１１よ
り供給された電気信号（Ｒ／Ｗ４１により生成されたＡ
ＳＫ変調波に対応する）を整流および平滑して搬送波を
抑制した後（即ち、包絡線検波した後）、処理した信号
をレギュレータ２２およびＨＰＦ２３に出力するように
なされている。

【００２５】レギュレータ２２は、整流回路２１より供
給された電気信号の電圧変動（データ成分）を抑制し、
安定化させた後、直流電力として、シーケンサ２４（処
理手段）に供給するようになされている。このようにし
て、シーケンサ２４などの誤動作の原因となる、ＩＣカ
ード１の位置が動くことにより発生する電圧変動、およ
び、ＩＣカード１内部の消費電力の変化により発生する
電圧変動が抑制される。

【００２６】ＨＰＦ２３は、コンデンサＣ₂および抵抗
Ｒ₂で構成されている。このＨＰＦ２３においては、コ
ンデンサＣ₂の一端が、整流回路２１（ダイオードＤの
カソード端子）と接続され、コンデンサＣ₂の他端が、
抵抗Ｒ₂の一端および復調器２５（第２の復調手段）に
接続されている。そして、抵抗Ｒ₂の他端が接地点に接
続されている。

【００２７】このＨＰＦ２３は、整流回路２１より供給
された信号の直流成分を抑制し、Ｒ／Ｗ４１から送信さ
れてきたデータ（ＳＰＵ（Signal Processing Unit）６
２が生成したデータに対応する）を抽出し、そのデータ
を復調器２５に出力するようになされている。即ち、整
流回路２１およびＨＰＦ２３により、ＡＳＫ変調波の復
調を行う。

【００２８】復調器２５は、ＨＰＦ２３より供給された
データ（ＢＰＳＫ（Biphase ShiftKeying）変調信号
（後述））を復調し、復調したデータをシーケンサ２４
に出力するようになされている。

【００２９】シーケンサ２４は、復調器２５より供給さ
れたデータに対応して、所定の処理を行うようになされ
ている。そして、シーケンサ２４は、Ｒ／Ｗ４１に対し
てデータを送信する場合、そのデータを変調回路２７の
ＦＥＴのゲート端子に出力するようになされている。

【００３０】メモリ２６は、シーケンサ２４が処理を行
うとき、一時的に、処理途中のデータを記憶するように
なされている。また、メモリ２６に、データの保持に電
力を必要としない不揮発性のメモリを使用することによ
り、処理結果などのデータを保持させておくこともでき
る。

【００３１】変調回路２７は、ＦＥＴ（Field Effect T
ransistor）およびインピーダンスＺで構成されてい
る。この変調回路２７においては、インピーダンスＺの
一端が整流回路２１（ダイオードＤのカソード端子）に
接続され、インピーダンスＺの他端が、ＦＥＴのドレイ
ン端子に接続されている。また、ＦＥＴのソース端子
は、接地点に接続され、ＦＥＴのゲート端子は、シーケ
ンサ２４に接続されている。

【００３２】この変調回路２７は、シーケンサ２４より
供給されたデータ信号の電圧に応じて、ＦＥＴをスイッ
チング動作させ、整流回路２１の両端にかかる負荷を変
動させるようになされている。即ち、ＦＥＴがオン状態
になると、インピーダンスＺが、整流回路２１の負荷に
加わる。

【００３３】このように、整流回路２１の負荷を変動さ
せることにより、ループコイル１１の端子電圧が変動す
る。即ち、実質的に、ＡＳＫ変調を行うことになる。さ
らに、その電圧変動が、ループコイル１１と磁気的に結
合しているＲ／Ｗ４１のループコイル（Ｌ_RW）６４（送
受信手段）を介して変復調器６３（変調手段、復調手
段）に伝達される。

【００３４】次に、本発明の送受信装置の一実施例であ
るＲ／Ｗ４１について説明する。

【００３５】図１のＲ／Ｗ４１は、ＩＣカード１との通
信を行うようになされている。Ｒ／Ｗ４１においては、
入力部６１は、ＳＰＵ６２（第２の変調手段）に指令を
与えるときに操作される。ＳＰＵ６２は、内蔵するプロ
グラムに従って、各種処理を行い、例えば、ＩＣカード
１に送信するデータをＢＰＳＫ変調した後、変調したデ
ータを変復調器６３に出力するようになされている。

【００３６】また、ＳＰＵ６２は、所定のデータをディ
スプレイ６５に表示させることができる。さらに、ＳＰ
Ｕ６２は、所定の外部装置と、データの授受を行うこと
ができる。

【００３７】変復調器６３は、ＳＰＵ６２より供給され
たデータ（ＢＰＳＫ変調信号）で、単一のキャリア周波
数の搬送波をＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調
し、変調した搬送波（変調波）をループコイル６４に出
力するようになされている。また、変復調器６３は、ル
ープコイル６４が検出した、ＩＣカード１からの信号
（ＡＳＫ変調波）を復調し、復調したデータをＳＰＵ６
２に出力するようになされている。

【００３８】ループコイル６４は、変復調器６３より供
給された変調波に対応した磁界を発生するとともに、Ｉ
Ｃカード１のループコイル１１の負荷変動を検出するよ
うになされている。

【００３９】即ち、データを受信するときにおいては、
ループコイル６４と磁気的に結合しているＩＣカード１
のループコイル１１の負荷の変動に対応して、ループコ
イル６４の端子電圧が変動するので、ＩＣカード１のル
ープコイル１１の負荷変動が検出される。

【００４０】次に、図３のフローチャートおよび図４の
タイミングチャートを参照して、ＩＣカード１およびＲ
／Ｗ４１の動作について説明する。

【００４１】最初にステップＳ１において、Ｒ／Ｗ４１
は、ループコイル６４から所定の磁界を放射して、ルー
プコイル６４の負荷状態を監視し、ＩＣカード１が接近
し、負荷状態の変化が検出されるまで待機する。なお、
ステップＳ４１においては、Ｒ／Ｗ４１は、所定の短い
パターンのデータでＡＳＫ変調した磁界を放射してＩＣ
カード１への呼びかけを、ＩＣカード１からの応答が一
定時間において得られるまで繰り返すようにしてもよ
い。

【００４２】ステップＳ１において、Ｒ／Ｗ４１がＩＣ
カード１の接近を検出した場合（図４の時刻ｔ₀）、ス
テップＳ２に進み、Ｒ／Ｗ４１のＳＰＵ６２は、図５
（ａ）に示すような所定の周波数（例えば、データのク
ロック周波数の２倍の周波数）の矩形波を搬送波とし
て、ＩＣカード１に送信するデータ（例えば、図５
（ｂ）に示すデータ）で、ＢＰＳＫ変調を行い、生成し
た変調波（ＢＰＳＫ変調信号）（図５（ｃ））を変復調
器６３に出力する。

【００４３】このように、直流成分を含まない変調波を
データとして送信することにより、復調時の２値化処理
におけるＳ／Ｎ比特性が向上する。

【００４４】なお、ＢＰＳＫ変調時においては、差動変
換を利用して、図５（ｃ）に示すように、値が０のデー
タが現れた場合、直前のＢＰＳＫ変調信号（「１」
「０」または「０」「１」）と同じものをＢＰＳＫ変調
信号とし、値が１のデータが現れた場合、直前のＢＰＳ
Ｋ変調信号の位相を反転させたもの（「１」を「０」に
反転させ、「０」を「１」に反転させたもの）をＢＰＳ
Ｋ変調信号としている。

【００４５】このように差動変換を利用して、変調波の
位相の変化でデータを保持するさせることにより、ＢＰ
ＳＫ変調信号が反転した場合も、元のデータに復調され
るので、復調するとき変調波の極性を配慮する必要が無
くなる。従って、復調回路（復調器２５）の回路構成を
簡単にすることができる。

【００４６】なお、図５（ｄ）に示すように、値が１で
あるデータを、「１」「０」というＢＰＳＫ変調信号に
変換させ、値が０であるデータを、位相を反転させた
「０」「１」というＢＰＳＫ変調信号に変換させるよう
にすることもできる。この場合、受信側においては、受
信したＢＰＳＫ変調信号の極性（位相）を考慮して復調
を行う必要がある（位相を考慮しないと、データが反転
して復調されることがある）ので、復調回路の構成に多
少の制約が生じる。

【００４７】そして、変復調器６３は、そのＢＰＳＫ変
調信号で、所定の搬送波をＡＳＫ変調させ、生成された
変調波（ＡＳＫ変調波）をループコイル６４に印加させ
て、データをＩＣカード１に送信する（図４の時刻ｔ₀
乃至時刻ｔ₁の間）。

【００４８】図６は、ＡＳＫ変調して生成された変調波
の一例を示している。変復調器６３は、ＳＰＵ６２より
供給されたデータＶｓに対応して、１未満の所定の変調
度ｋ（ｋ＜１）でキャリア周波数ｆｃの搬送波をＡＳＫ
変調する。なお、変調度ｋは、データＶｓの振幅と搬送
波の振幅の比であり、変調度ｋが１未満であるので、図
６に示すように、ゼロではない２つのレベル（ローレベ
ルとハイレベル）のいずれかを最大振幅とするＡＳＫ変
調波が生成される。このように、ローレベルにおいても
変調波の最大振幅がゼロにならないので、切れ間なく、
ＩＣカード１に電力を供給することができる。

【００４９】また、送信を行わないとき、変復調器６３
は、２つのレベルのうちの高い方のレベル（ハイレベ
ル）で変調波を生成するようになされている。

【００５０】また、変調度が１未満であるので、変調信
号の周波数スペクトルは、例えば図７に示すように、搬
送波のキャリア周波数ｆｃに電力が集中した形となる。
このとき、上側波帯と下側波帯の電力の合計は、キャリ
ア周波数ｆｃの電力（キャリア電力）のｋ²倍となるの
で、キャリア電力は、変調波の全電力の１／（１＋
ｋ²）倍となる。従って、変調度ｋを１０．０％以下に
することにより、キャリア電力を、全電力の９９％（≒
１／（１＋０．１００²））以上にすることができる。
このように、キャリア電力は、変調度ｋのみに依存し、
送信するデータの通信レートには依存しない。従って、
通信レートに関係なく、変調度ｋを設定することができ
る。

【００５１】なお、送信データＶｓ（図６）の波形を正
弦波に置き換えた場合、上側波帯と下側波帯の電力の合
計は、キャリア電力のｋ²／２倍となるので、キャリア
電力は、全電力の１／（１＋ｋ²／２）倍となる。この
場合、変調度ｋを１４．１％以下にすると、キャリア電
力が、全電力の９９％（≒１／（１＋０．１４１²／
２））以上になる。従って、変調波を帯域制限する（デ
ータＶｓの波形が正弦波に近づく）ことにより、変調度
ｋの最大値は、その帯域制限の度合いに応じて約１０．
０％乃至約１４．１％の範囲内の値に設定される。

【００５２】次にステップＳ３において、ＩＣカード１
は、ループコイル１１で、Ｒ／Ｗ４１のループコイル６
４が放射した磁界の一部を電気信号に変換する。そし
て、整流回路２１は、ループコイル１１により変換され
た信号を整流および平滑し、キャリア周波数成分を抑制
して（データ成分は平滑せずに）、レギュレータ２２お
よびＨＰＦ２３に出力する。

【００５３】なお、このとき、ループコイル１１の端子
電圧Ｖ₀は、例えば次のようになる。Ｖ₀＝Ｖ₁₀（１＋ｋ×Ｖｓ（ｔ））ｃｏｓ（ωｔ）

【００５４】ここで、Ｖ₁₀は、搬送波成分の振幅を示し
ている。

【００５５】また、整流後の電圧Ｖ₁におけるローレベ
ルの値Ｖ_LRは、例えば次のようになる。Ｖ_LR＝Ｖ₁₀（１＋ｋ×（−１））−Ｖｆ

【００５６】ここで、Ｖｆは、整流回路２１のダイオー
ドＤにおける電圧降下を示している。通常Ｖｆは０．７
ボルト程度である。

【００５７】そして、レギュレータ２２は、整流回路２
１により整流および平滑された信号を安定化し、直流電
力として、シーケンサ２４に供給する。変調度ｋが１未
満であるので、整流後の電圧変動（ハイレベルとローレ
ベルの差）が小さい。従って、レギュレータ２２は、直
流電力を容易に生成することができる。一方、ＨＰＦ２
３は、整流回路２１からの信号の直流成分を抑制し、交
流成分（データ成分）を復調器２５に出力する。なお、
このとき、ＩＣカード１の位置が動くことにより発生す
る電圧Ｖ₁の低周波の変動も、同様に抑制される。

【００５８】例えば、変調度ｋが５％の変調波を、Ｖ₁₀
が３ボルト以上になるように受信した場合、整流後のロ
ーレベル電圧Ｖ_LRは、２．１５（＝３×（１−０．０
５）−０．７）ボルト以上となり、レギュレータ２２
は、電源として充分な電圧（例えば２ボルト）をシーケ
ンサ２４に供給することができるとともに、整流後の電
圧Ｖ₁の交流成分（データ成分）の振幅２×ｋ×Ｖ₁₀（P
eak-to-Peak値）は、０．３（＝２×０．０５×３）ボ
ルト以上になり、復調器２５は、十分高いＳ／Ｎ比でデ
ータの復調を行うことができる。

【００５９】このように、変調度ｋが１未満であって
も、データを高いＳ／Ｎ比で復調することができ、エラ
ーレートの低い通信が可能であるとともに、電源として
充分な直流電圧をシーケンサ２４に供給することができ
る。

【００６０】図８は、受信データまたは送信データと、
整流回路２１の出力電圧Ｖ₁およびＨＰＦ２３の出力電
圧Ｖ₂との対応関係を示している。

【００６１】例えば、図８（ａ）に示すような整流回路
２１の出力電圧Ｖ₁がＨＰＦ２３に出力された場合、Ｈ
ＰＦ２３は、その直流成分（低周波成分）を抑制し、図
８（ｂ）に示すように極性を有するデータ信号を抽出
し、そのデータ信号を復調器２５に出力する。

【００６２】復調器２５は、その極性を有するデータ信
号を、ゼロクロスコンパレータを利用して、図８（ｃ）
に示すように、値が１または０のデジタルデータに変換
し、そのデータ（ＢＰＳＫ変調信号）を復調した後、復
調後のデータをシーケンサ２４に出力する。

【００６３】そして、ステップＳ４において、シーケン
サ２４は、供給されたデータに対応した処理を行う（図
４の時刻ｔ₁乃至時刻ｔ₂の間）。なお、この期間、即ち
ＩＣカード１からの返答を受信するまでの間、Ｒ／Ｗ４
１は、値が１のデータを送信したまま待機している。従
って、この期間（図８の時刻ｔ₁乃至時刻ｔ₂の間）、出
力電圧Ｖ₁の値は、値が１のデータを受信している状態
となる。

【００６４】次に、ステップＳ５において、シーケンサ
２４は、処理結果などのデータを、変調回路２７に出力
する。そして、変調回路２７は、そのデータをＲ／Ｗ４
１に送信する（図４の時刻ｔ₂乃至時刻ｔ₃の間）。

【００６５】変調回路２７は、そのデータ（信号）の電
圧値に応じて、ＦＥＴをスイッチング動作させ、整流回
路２１の負荷状態を変化させる。例えば、図８（ｄ）に
示すようなデータを変調回路２７のＦＥＴに出力する
と、ＦＥＴのスイッチング動作により整流回路２１に負
荷変動が生じ、整流回路２１の出力電圧Ｖ₁は、図８
（ａ）に示すように、データに対応して変動する。

【００６６】このとき、送信時のＶ₁のローレベル電圧
Ｖ_LSは、受信時のＶ₁のローレベル電圧Ｖ_LR以上になる
ように（即ち、送信時の電圧変動が、受信時の電圧変動
より小さくなるように）、インピーダンスＺの値を設定
し、シーケンサ２４の電源電圧を確保する。このように
することにより、送信時においても、レギュレータ２２
は、良好な電力をシーケンサ２４に供給することができ
る。

【００６７】なお、Ｒ／Ｗ４１においては、検出される
信号の振幅の変化が大きいほど、送信したデータの復調
時のＳ／Ｎ特性が良好となるので、結局、Ｖ_LSがＶ_LR以
上になり、かつ、Ｖ_LSとＶ_LRが同程度になるように、Ｖ
_LS（即ち、インピーダンスＺ）を設定することが好まし
い。

【００６８】ステップＳ６において、Ｒ／Ｗ４１の変復
調器６３は、ＩＣカード１からのデータの受信時におい
ても、値が１のデータを送信を継続する。そして、変復
調器６３は、ＩＣカード１のループコイル１１と磁気的
に結合しているループコイル６４の端子電圧の微小な変
動（例えば、数十マイクロボルト）から、ＩＣカード１
の整流回路２１の負荷変動（電圧変動）を検出する。

【００６９】そして、変復調器６３は、検出した信号
（ＡＳＫ変調波）を高利得の増幅器で増幅した後、復調
し、生成されたデジタルデータをＳＰＵ６２に出力す
る。

【００７０】なお、ＩＣカード１からＲ／Ｗ４１にデー
タを送信する場合、ＩＣカード１のシーケンサ２４によ
りＢＰＳＫ変調を行い、Ｒ／Ｗ４１のＳＰＵ６２によ
り、ＢＰＳＫ変調された信号を復調するようにしてもよ
い。

【００７１】そして、ステップＳ７において、ＳＰＵ６
２は、そのデータに対して、所定の処理を行う（図４の
時刻ｔ₃乃至時刻ｔ₄の間）。

【００７２】さらに、ステップＳ８において、ＳＰＵ６
２は、処理結果に応じて、通信を終了するか否かを判断
し、再度、通信を行うと判断した場合、ステップＳ２に
戻り、ステップＳ２乃至ステップＳ７で、次のデータの
通信を行う（図４の時刻ｔ₄乃至時刻ｔ₈）。一方、通信
を終了すると判断した場合、Ｒ／Ｗ４１は、ＩＣカード
１との通信を終了する。

【００７３】以上のように、ＩＣカード１とＲ／Ｗ４１
で構成される非接触システムにおいては、変調度ｋが１
未満であるＡＳＫ変調を利用して、安定した直流電力を
ＩＣカード１に供給するとともに、通信レートを低くす
ることなく、占有周波数帯域を狭くすることができる。

【００７４】なお、上記実施例においては、送信するデ
ータを一旦、ＢＰＳＫ変調した後で、さらにＡＳＫ変調
して送信しているが、ＢＰＳＫ変調を利用せずに、デー
タをＡＳＫ変調して送信することも可能である。その場
合、復調時のＳ／Ｎ特性が若干低下する可能性がある。

【００７５】図９は、非接触カードシステムの他の構成
例を示している。この非接触カードシステムにおいて
は、ＩＣカード１は、図１のループコイル１１の代わり
に平板電極８１を有し、Ｒ／Ｗ４１は、図１のループコ
イル６４の代わりに平板電極１０１を有している。そし
て、電界の変化を利用して、これらの平板電極８１，１
０１を介して、ＩＣカード１とＲ／Ｗ４１の間の通信が
行われる。

【００７６】その他の構成要素、および、システムの動
作は、図１の非接触カードシステムと同様であるので、
その説明を省略する。

【００７７】図１０は、非接触カードシステムのさらに
他の構成例を示している。この非接触カードシステムに
おいては、ＩＣカード１は、図１のループコイル１１の
代わりに半波長ダイポールアンテナ８６を有し、Ｒ／Ｗ
４１は、図１のループコイル６４の代わりに半波長ダイ
ポールアンテナ１０６を有している。そして、マイクロ
波または準マイクロ波を利用して、これらの半波長ダイ
ポールアンテナ８６，１０６を介して、ＩＣカード１と
Ｒ／Ｗ４１の間の通信が行われる。

【００７８】なお、半波長ダイポールアンテナ８６，１
０６の代わりに１波長ループアンテナを使用してもよ
い。

【００７９】その他の構成要素、および、システムの動
作は、図１の非接触カードシステムと同様であるので、
その説明を省略する。

【００８０】なお、上記の非接触カードシステムは、例
えば、改札機、セキュリティシステム、電子マネーシス
テムに応用することができる。

【００８１】

【発明の効果】以上のごとく、請求項１に記載のデータ
処理装置および請求項９に記載のデータ処理方法によれ
ば、データに対応してＡＳＫ変調された電磁波を受信
し、受信された電磁波の電力を整流して電源とするとと
もに、その電源に対する負荷の状態を制御してデータを
送信するようにしたので、占有帯域幅の狭い電磁波を受
信し、その受信信号より、電力およびデータを抽出する
ことができる。

【００８２】請求項１０に記載の送受信装置および請求
項１７に記載の送受信方法によれば、データに対応して
ＡＳＫ変調された電磁波を送信するとともに、その電磁
波の状態の変化を検出してデータ処理装置からのデータ
を受信するようにしたので、占有帯域幅を狭くしたま
ま、高い通信レートで通信を行うとともに、ＩＣカード
に良好な電源を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ処理装置の一実施例であるＩＣ
カードおよび本発明の送受信装置の一実施例であるリー
ダ／ライタを利用した非接触カードシステムの一例を示
すブロック図である。

【図２】図１のＩＣ１２の一構成例を示すブロック図で
ある。

【図３】図１の非接触カードシステムの動作を説明する
フローチャートである。

【図４】図１の非接触カードシステムの動作の一例を説
明するタイミングチャートである。

【図５】ＢＰＳＫ変調の一例を説明する図である。

【図６】図１の変復調器６３の動作を説明する図であ
る。

【図７】Ｒ／Ｗ４１が生成する変調波の周波数スペクト
ルの一例を示す図である。

【図８】送受信時の、ＩＣカード１の各点における電圧
波形の一例を示す図である。

【図９】非接触カードシステムの他の構成例を示すブロ
ック図である。

【図１０】非接触カードシステムのさらに他の構成例を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１ＩＣカード，１１ループコイル（Ｌ_C），１
２ＩＣ，２１整流回路，２２レギュレータ，
２３ハイパスフィルタ（ＨＰＦ），２４シーケン
サ，２５復調器，２６メモリ，２７変調回
路，４１リーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ），６１入力
部，６２ＳＰＵ（Signal Processing Unit），６
３変復調器，６４ループコイル（Ｌ_RW），６５
ディスプレイ，８１平板電極，８６半波長ダ
イポールアンテナ，１０１平板電極，１０６半波
長ダイポールアンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊賀章東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非接触でデータの受信または送信を行う
とともに、前記データの処理を行う電子回路を基板また
はフィルム上に備える平板状のデータ処理装置におい
て、前記データに対応してＡＳＫ変調された電磁波を受信す
る受信手段と、前記受信手段により受信された電磁波の電力を整流して
電源とする整流手段と、前記受信手段により受信された電磁波から前記データを
復調する復調手段と、前記データに対する処理を行う処
理手段と、前記電源に対する負荷の状態を制御してデータを送信す
る送信手段とを備えることを特徴とするデータ処理装
置。
【請求項２】前記電磁波は、１未満の変調度でＡＳＫ
変調されていることを特徴とする請求項１に記載のデー
タ処理装置。
【請求項３】前記電磁波は、前記電磁波の全電力に対
するキャリア周波数成分の電力の割合を９９％以上にす
る変調度で、ＡＳＫ変調されていることを特徴とする請
求項２に記載のデータ処理装置。
【請求項４】前記電磁波は、単一周波数の搬送波を有
することを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装
置。
【請求項５】前記電磁波は、ＢＰＳＫ変調された前記
データに対応して、さらにＡＳＫ変調されており、ＢＰＳＫ変調されたデータを復調する第２の復調手段を
さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のデータ
処理装置。
【請求項６】前記電磁波はマイクロ波であり、前記受信手段は半波長ダイポールアンテナまたは１波長
ループアンテナを含むことを特徴とする請求項１に記載
のデータ処理装置。
【請求項７】前記整流手段により生成された前記電源
を安定化する安定化手段をさらに備えることを特徴とす
る請求項１に記載のデータ処理装置。
【請求項８】前記送信手段は、実質的に、データをＡ
ＳＫ変調して送信することを特徴とする請求項１に記載
のデータ処理装置。
【請求項９】非接触でデータの受信または送信を行う
とともに、前記データの処理を行う電子回路を基板また
はフィルム上に備える平板状のデータ処理装置における
データ処理方法において、前記データに対応してＡＳＫ変調された電磁波を受信す
るステップと、受信した電磁波の電力を整流して電源とするステップ
と、受信した電磁波から前記データを復調するステップと、前記データに対する処理を行うステップと、前記電源に対する負荷の状態を制御してデータを送信す
るステップとを備えることを特徴とするデータ処理方
法。
【請求項１０】データの処理を行う電子回路を基板ま
たはフィルム上に備える平板状のデータ処理装置に対し
て、前記データの受信または送信を非接触で行う送受信
装置において、前記データに対応してＡＳＫ変調を行う変調手段と、ＡＳＫ変調された電磁波を送信するとともに、前記電磁
波の状態の変化を検出して、前記データ処理装置からの
データを受信する送受信手段と、受信したデータを復調する復調手段とを備えることを特
徴とする送受信装置。
【請求項１１】前記変調手段は、１未満の変調度でＡ
ＳＫ変調を行うことを特徴とする請求項１０に記載の送
受信装置。
【請求項１２】前記変調手段は、前記電磁波の全電力
に対するキャリア周波数成分の電力の割合を９９％以上
にする変調度で、ＡＳＫ変調を行うことを特徴とする請
求項１１に記載の送受信装置。
【請求項１３】前記電磁波は、単一周波数の搬送波を
有することを特徴とする請求項１０に記載の送受信装
置。
【請求項１４】所定のデータを変調し、直流成分を含
まない変調信号を生成する第２の変調手段をさらに備え
ることを特徴とする請求項１０に記載の送受信装置。
【請求項１５】前記第２の変調手段は、ＢＰＳＫ変調
を行うことを特徴とする請求項１４に記載の送受信装
置。
【請求項１６】前記電磁波はマイクロ波であり、前記送受信手段は半波長ダイポールアンテナまたは１波
長ループアンテナを含むことを特徴とする請求項１０に
記載の送受信装置。
【請求項１７】データの処理を行う電子回路を基板ま
たはフィルム上に備える平板状のデータ処理装置に対し
て、前記データの受信または送信を非接触で行う送受信
方法において、前記データに対応してＡＳＫ変調を行うステップと、ＡＳＫ変調された電磁波を送信するとともに、前記電磁
波の状態の変化を検出して、前記データ処理装置からの
データを受信するステップと、受信したデータの復調を行うステップとを備えることを
特徴とする送受信方法。