(57)【要約】      （修正有）【課題】通信の質を低下させることなく、高いボーレートでデータを伝送可能な、非接触通信システムおよび方法を提供する。【解決手段】電力信号を送信／受信するように構成された電力アンテナと、データ信号を伝送するように構成されたデータアンテナにおいて、データアンテナは、電力アンテナとは異なり、広帯域アンテナであり、共振に適合されない、すなわち低い線質（Ｑ）係数に適合される。一方のアンテナの信号が他方のアンテナに与える影響を相殺するために信号抑制が用いられる。この信号抑制は、幾何学的に行われてもよいし、または電圧補償源を用いることによって行われてもよい。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力信号を送信／受信するように構成された電力アンテナと、
データ信号を伝送するように構成されたデータアンテナとを備える、非接触装置。
【請求項２】
上記電力アンテナは狭帯域アンテナである、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項３】
上記データアンテナは広帯域アンテナである、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項４】
上記電力アンテナは高い線質係数を有する共振回路を備えており、上記データアンテナは低い線質係数を有する共振回路を備えている、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項５】
上記電力アンテナだけが、共振回路を備えており、上記共振回路は、高い線質係数を有し共振に適合される、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項６】
ＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調、ＦＳＫ変調、ＱＡＭ変調、およびＤＭＴ変調のいずれか１つの変調を用いてデータ信号を発生させるように構成された変調器をさらに備える、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項７】
上記データアンテナはさらに、負荷変調された信号を受信するように構成されている、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項８】
上記データアンテナは、上記電力信号によって上記データアンテナ内に誘導された電圧を補償するように構成された電圧補償源を備えている、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項９】
上記電力アンテナは、上記データ信号によって上記電力アンテナ内に誘導された電圧を補償するように構成された電圧補償源を備えている、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項１０】
上記電力信号によって上記データアンテナ内に誘導された電圧が幾何学的にキャンセルされるように、上記電力アンテナおよび上記データアンテナの相対位置が設定されている、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項１１】
上記電力アンテナおよび上記データアンテナは、同一平面上に位置している、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項１２】
非接触読取り装置である、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項１３】
非接触カードである、請求項１に記載の非接触装置。
【請求項１４】
上記電力アンテナは、上記電力信号の受信のみを行うように構成されている、請求項１３に記載の非接触装置。
【請求項１５】
第１の非接触装置と第２の非接触装置とを有し、
第１の非接触装置は、
電力信号を送信／受信するように構成された電力アンテナと、
データ信号を伝送するように構成されたデータアンテナとを備え、
第２の非接触装置は、上記電力信号と上記データ信号との重畳信号を受信するように構成されている、非接触通信システム。
【請求項１６】
第２の非接触装置は、
伝送信号を伝送するように構成された伝送アンテナと、
第１の非接触装置から送信された、上記電力信号と上記データ信号との上記重畳信号と、上記伝送信号とを受信するように構成されたピックアップアンテナと、
上記ピックアップアンテナの電圧から、上記伝送アンテナの電圧を減算するように構成されたキャンセル回路とを備える、請求項１５に記載の非接触通信システム。
【請求項１７】
第２の非接触装置は、上記電力信号と上記データ信号との重畳信号を受信するように構成された単一のアンテナを備える、請求項１５に記載の非接触通信システム。
【請求項１８】
電力信号を送信／受信するための電力アンテナ手段と、
データ信号を伝送するためのデータアンテナ手段とを備える、非接触装置。
【請求項１９】
非接触装置の電力アンテナから電力信号を送信／受信する工程と、
上記非接触装置のデータアンテナからデータ信号を送信する工程とを含む、非接触信号の伝送方法。
【請求項２０】
上記電力信号は狭帯域の電力信号であり、上記データ信号は広帯域のデータ信号である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
上記電力信号と上記データ信号との間の位相シフトを補償する工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
ＡＳＫ変調、ＰＳＫ変調、ＦＳＫ変調、ＱＡＭ変調、およびＤＭＴ変調のいずれか１つの変調を用いて、データ信号を発生させる工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
上記電力信号によって上記データアンテナ内に誘導された電圧を補償する工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
上記データ信号によって上記電力アンテナ内に誘導された電圧を補償する工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高ビットレートの非接触データ転送が可能な非接触通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、公知の非接触通信システム７００を示している。非接触通信システム７００の基本的な構成要素は、読取り装置７１０および非接触カード７２０である。
【０００３】
読取り装置７１０は、近接型結合装置（Proximity Coupling Device （ＰＣＤ））としても知られている。読取り装置７１０は、電力源Ｕ０、伝送アンテナＬＰＣＤ、共振コンデンサＣｒｅｓ、および抵抗ＲＱを有している。伝送アンテナＬＰＣＤと共振コンデンサＣｒｅｓとは、共振状態にあり、所定の周波数において、電力源Ｕ０からみると、抵抗ＲＱだけが認識されるように構成されている。
【０００４】
非接触カード７２０は、近接型ＩＣチップ（Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｃｈｉｐ （ＰＩＣＣ））、スマートカード、タグ、トランスポンダ、または無線ＩＣ（ＲＦＩＤ）タグとしても知られている。非接触カード７２０は、誘導アンテナＬＰＩＣＣ、共振コンデンサＣＰＩＣＣ、および電力を消費する抵抗ＲＰＩＣＣを含む。アンテナＬＰＩＣＣおよび共振コンデンサＣＰＩＣＣは、共振回路を形成しており、特定の共振周波数を非接触カード７２０に与えるように構成されている。
【０００５】
動作中は、伝送アンテナＬＰＣＤが、典型的には１３．５６ＭＨｚの周波数を有するキャリア信号を伝送する。このキャリア信号は、非接触カード７２０に電力およびデータを供給する伝送フィールドを生成する。このキャリア信号を変調することによって、非接触カード７２０にデータが送信される。非接触カード７２０が、読取り装置７１０の伝送フィールドの中に入ると、伝送フィールドは、カードアンテナＬＰＩＣＣ内に電流を誘導し、伝送アンテナＬＰＣＤとカードアンテナＬＰＩＣＣとは結合されることになる。その後、この誘導電流に対応する電圧が、共振回路によって増幅される。ある形態では、非接触カード７２０は、応答信号を伝送するように構成されており、この応答信号は、キャリア信号として、典型的には８４８ＫＨｚの周波数の副搬送波周波数に変調されたデータを有している。応答信号は、読取り装置７１０の伝送アンテナＬＰＣＤによって検出される応答フィールドを形成する。
【０００６】
非接触システム７００などの公知のシステムでは、読取り装置と非接触カードとの間の通信プロトコルは、例えば１４４４３型Ａ／Ｂ、１８０９２、１５６９３、１８０００といったＩＳＯ（国際標準化機構）の規格のいずれかによって規定されていてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５４４０３０２号明細書（１９９５年８月８日）
【特許文献２】欧州特許第０４６６９４９号明細書（１９９２年１月２２日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
読取り装置７１０から非接触カード７２０までのダウンリンク通信の間に供給されるデータ通信および電力は、単一の伝送アンテナＬＰＣＤによって得られる。電力送信および動作距離を最適化するために、共振コンデンサＣｒｅｓと伝送アンテナＬＰＣＤとを有する読取り装置の共振回路は、キャリア周波数に焦点を合わせて、多くの場合、高い線質（Ｑ）係数を有するように設計されている。帯域幅は、この線質（Ｑ）係数と相反するので、結果的に帯域幅は低くなる。また、線質（Ｑ）係数が高い共振回路は、データ変調されたキャリア信号を減衰させ、該キャリア信号の整定時間に悪影響を及ぼす。標準的なデータレート（例えば８４８ｋｂｉｔ／ｓｅｃ以下など）の場合、読取り装置７１０のダウンリンク帯域幅は、伝送の要件を満たす程度に十分である。しかし、より高いデータレート（例えば８４８ｋｂｉｔ／ｓｅｃよりも高い）の場合、線質係数Ｑを低減させることなく、より大きな帯域幅が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願は、非接触装置（例えば読取り装置または非接触カード）間において、通信の質を低下させることなく、高いボーレートでデータを伝送可能な、非接触通信システムおよび方法に関する。
【００１０】
上述の非接触装置は、さらなる伝送アンテナを備えている。既存の伝送アンテナは、電力信号（ｅｎｅｒｇｙ  ｓｉｇｎａｌ）だけを送信／受信する。以下では電力アンテナ（ｅｎｅｒｇｙ  ａｎｔｅｎｎａ）と呼ぶこの既存のアンテナは、高い線質（Ｑ）係数と実質的に狭帯域幅とを有する共振回路を備えている。一方、データ伝送は、データ信号を伝送する上記のさらなるアンテナを用いて行われる。このさらなるアンテナを、以下ではデータアンテナと呼ぶ。データアンテナは、電力アンテナとは異なり、広帯域アンテナであり、共振に適合されない、すなわち低い線質（Ｑ）係数に適合される。一方のアンテナの信号が他方のアンテナに与える影響を相殺するために信号抑制が用いられる。この信号抑制は、幾何学的に行われてもよいし、または電圧補償源を用いることによって行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】一実施形態に係る非接触通信システムを示す図である。
【図１Ｂ】他の実施形態に係る非接触通信システムを示す図である。
【図２Ａ】結果的に各実施形態に係る読取り装置の合計伝送信号となる、電力信号とデータ信号との重畳を示す信号図である。
【図２Ｂ】結果的に各実施形態に係る読取り装置の合計伝送信号となる、電力信号とデータ信号の重畳とを示す信号図である。
【図２Ｃ】結果的に各実施形態に係る読取り装置の合計伝送信号となる、電力信号とデータ信号との重畳を示す信号図である。
【図３Ａ】他の実施形態に係る非接触通信システムを示す図である。
【図３Ｂ】他の実施形態に係る非接触通信システムを示す図である。
【図４】一実施形態に係る非接触通信方法を示す図である。
【図５】他の実施形態に係る非接触通信システムを示す図である。
【図６】他の実施形態に係る非接触通信システムを示す図である。
【図７】公知の非接触通信システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に説明する図に示される実施形態の部材のいくつかは、図７の公知の非接触通信システム７００でも用いられていることに留意されたい。従って、これらの部材は、同一または類似の参照番号を用いて示されている。簡潔にするため、各実施形態において、これらの部材に関する説明は繰り返さない。
【００１３】
図１Ａは、一実施形態に係る非接触通信システム１００Ａを示す図である。
【００１４】
図示するように、非接触通信システム１００Ａは、読取り装置１１０Ａおよび非接触カード１２０を有している。非接触カード１２０は、図７に関して既に説明した非接触カード７２０と同様に構成されているので、ここでは説明を繰り返さない。
【００１５】
読取り装置１１０Ａは、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙおよびデータアンテナＬｄａｔａを備えている。非接触カード１２０が読取り装置１１０Ａの伝送フィールド内にある場合、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙは、結合係数Ｋｅｎｅｒｇｙ−ＰＩＣＣにおいてカードアンテナＬＰＩＣＣと結合し、データアンテナＬｄａｔａは、結合係数Ｋｄａｔａ−ＰＩＣＣにおいてカードアンテナＬＰＩＣＣと結合することが可能である。
【００１６】
電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙは、電力源Ｕｅｎｅｒｇｙ、共振コンデンサＣｒｅｓ、および抵抗ＲＱ１にも結合されている。電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙと共振コンデンサＣｒｅｓとは、共振回路を形成するように構成されており、所定の周波数において、電力源Ｕｅｎｅｒｇｙから見ると、抵抗ＲＱ１だけが認識されるようになっている。効率のよい電力伝達を行うために、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙは、高い線質係数を有しており、そのため狭帯域幅を有している。
【００１７】
データアンテナＬｄａｔａは、電力源Ｕｄａｔａおよび抵抗ＲＱ２にも結合されている。データアンテナＬｄａｔａは、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙと異なり、共振コンデンサには結合されていない。データアンテナＬｄａｔａは、典型的には、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙと同一平面に位置しているが、必ずしも同一平面に位置している必要はない。
【００１８】
電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙとデータアンテナＬｄａｔａとの間の相互の影響を相殺するために、信号抑制が用いられる。すなわち、電力アンテナ信号によってデータアンテナＬｄａｔａ内に誘導された電圧を阻止すると共に、データアンテナ信号によって電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙ内に誘導された電圧を阻止する。図１Ａの場合、この信号抑制は幾何学的に行われる。すなわち、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙおよびデータアンテナＬｄａｔａの相対的な形状、寸法、および位置は、一方のアンテナによって伝送される信号が、他方のアンテナ内における電圧の誘導を抑制するように設定されている。電力信号とデータ信号とが、同一の振幅を有しているが、逆位相（つまり１８０°の位相シフト）にある場合に、信号抑制が生じる。非接触カード１２０が読取り装置１１０Ａの近傍に位置していない場合、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙとデータアンテナＬｄａｔａとの間にはほぼ完全な信号抑制が存在する。他方、非接触カード１２０が読取り装置１１０Ａの伝送フィールド内に位置する場合、非接触カード１２０からの信号だけが、アンテナＬｄａｔａ内に電圧を誘導する。
【００１９】
動作中は、電力源Ｕｅｎｅｒｇｙは、電力信号を非接触カード１２０に送信するために電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙを制御する電圧を発生する。最適な電力伝達では、この電力信号は、狭帯域信号であって、高い線質（Ｑ）係数を有しており、キャリア周波数に集中している。図７に関連して説明した従来のシステム７００の伝送アンテナＬＰＣＤとは異なり、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙは、電力だけを伝達し、データによって変調されない。
【００２０】
同時に、電力源Ｕｄａｔａは、データ信号を非接触カード１２０に送信するためにデータアンテナＬｄａｔａを制御する電圧を発生する。これについては、以下に詳細に説明する。このデータ信号は、共振回路によって影響されない。このため、データ信号は、ボーレートがほとんど制限されない、または全く制限されない広帯域の信号とすることができる。電力信号とデータ信号とは重畳されており、すなわち、読取り装置１１０Ａと非接触カード１２０との間の空間において幾何学的に加算され、読取り装置の合計伝送信号を発生させる。これについても以下に詳細に説明する。本明細書では、この重畳の原理を、電力信号とデータ信号との加算として説明する。しかしながら、これらの信号は、各アンテナ内の電流によって発生した磁界を表すものであることは明らかであろう。
【００２１】
上述のように、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙは共振回路を有しているので、電力源Ｕｅｎｅｒｇｙおよび電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙは、同相である。これとは異なり、データアンテナＬｄａｔａは、共振回路を有していないので、データ電圧源ＵｄａｔａとデータアンテナＬｄａｔａとの間には、９０°の位相シフトが存在する。つまり、電力信号は同相であり、データ信号は９０°の位相シフトを有している。この、電力信号とデータ信号との間の位相シフトは、公知の任意の方法でデジタル式に補償され得る。
【００２２】
非接触カード１２０が、読取り装置の合計伝送信号の領域内に移動すると、電流がカードアンテナＬＰＩＣＣ内に誘導される。その後、この誘導電流に対応する電圧が、一連の共振回路、つまりカードアンテナＬＰＩＣＣおよび共振コンデンサＣＰＩＣＣによって増幅される。非接触カード１２０は、その後、応答信号を送信する。この応答信号は、読取り装置の合計伝送信号の搬送波である。この搬送波は、該搬送波に能動的に変調されたデータを有している。読取り装置のデータアンテナＬｄａｔａは、非接触カードアンテナＬＰＩＣＣによって発生された応答信号を検出する。
【００２３】
図１Ｂは、他の実施形態に係る非接触通信システム１００Ｂを示す図である。この図では、伝送アンテナは共振回路を有している。
【００２４】
非接触通信システム１００Ｂは、図１Ａの非接触通信システム１００Ａに類似しているが、データアンテナＬｄａｔａが共振コンデンサＣｒｅｓ２にも結合されている点が異なっている。データアンテナＬｄａｔａおよび共振コンデンサＣｒｅｓ２は、低い線質係数を有する共振回路を形成している。図１ＢのデータアンテナＬｄａｔａは共振回路を有しているので、データ電圧源ＵｄａｔａおよびデータアンテナＬｄａｔａは、互いに位相シフトを有していない。電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙおよびデータアンテナＬｄａｔａ上の信号は、同相であり、そのため、これら２つのアンテナの信号間において位相シフトを行う必要はない。
【００２５】
図１Ｂの他の部材は、図１Ａに関連して説明した部材と同様であり、簡潔にするため、これらの部材に関する説明はここでは繰り返さない。
【００２６】
図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、それぞれ、結果的に各実施形態に係る読取り装置の合計伝送信号となる、電力信号とデータ信号との重畳を示す信号図である。
【００２７】
図２Ａは、変調器（図示されていない）によって行われる位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調を用いてデータ信号が発生される場合に、結果的に読取り装置の合計伝送信号となる、電力信号とデータ信号との重畳を示す信号図である。ＰＳＫ変調自体は公知であり、従って簡潔にするため、ＰＳＫ変調の詳細についてここには記載しない。
【００２８】
データアンテナＬｄａｔａは、データ信号を伝送するように構成されており、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙは、電力信号を伝送するように構成されている。データ信号Ｈｄａｔａと電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙとの重畳（つまり幾何学的な加算）は、「空間において」行われ、その結果、読取り装置の合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌになる。数学的に表現すると、Ｈｔｏｔａｌ＝Ｈｅｎｅｒｇｙ＋Ｈｄａｔａである。
【００２９】
電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙは、角度０°および所定の振幅を有している。図２Ａにおいて、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙは、ベクトル図では、ボールド体でない水平のベクトルによって示され、信号図では、破線の波によって示されている。
【００３０】
データ信号Ｈｄａｔａは、９０°位相シフトされた信号であり、−９０°変調されて論理値０を示すか、または＋９０°変調されて論理値１を示す。ベクトル図では、このデータ信号の論理値１（つまり＋９０°）は、垂直に上方を向いたボールド体でない実線のベクトルによって示されており、論理値０（つまり−９０°）は、垂直に下方を向いたボールド体でない破線のベクトルによって示されている。信号図では、データ信号Ｈｄａｔａは、点線の波によって示されている。データ信号に変調されるデータがない場合は、データ信号は存在せず、振幅は０であることに留意されたい。
【００３１】
空間において電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙとデータ信号Ｈｄａｔａとが重畳された結果、読取り装置の合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌになる。この合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌは、±ファイ角度と、その結果として生じる振幅とを有している。ベクトル図では、この合計伝送信号の、論理値１（つまり＋９０°）は、上方に斜めに伸びたボールド体の実線のベクトルによって示され、論理値０（つまり−９０°）は、下方に斜めに伸びたボールド体の破線のベクトルによって示される。信号図では、合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌは、実線の波によって示されている。
【００３２】
伝送中、変調が行われない場合、データ信号Ｈｄａｔａのベクトルは振幅０であるため、その結果として生じるベクトルは、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙのベクトルとなる。データ信号Ｈｄａｔａに対するＰＳＫ変調が開始された後も、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙは同じ状態を維持する。データ信号Ｈｄａｔａを論理値１に変調するために、そのデータ信号を、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙと比べて＋９０°シフトさせる。データ信号Ｈｄａｔａの実線のベクトルは、論理値１を示しており、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙのベクトルとデータ信号Ｈｄａｔａのベクトルとの合計は、ボールド体の実線のベクトルである読取り装置の合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌのベクトルになる。
【００３３】
一方、データ信号Ｈｄａｔａが論理値０に変調される場合、データ信号Ｈｄａｔａは、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙと比べて−９０°の位相シフトが存在するように変化する。その後、データ信号Ｈｄａｔａのベクトルは、論理値０を指し、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙのベクトルとデータ信号Ｈｄａｔａの論理値０のベクトルとを加算したものが、結果的に、データ変調された読取り装置の伝送信号Ｈｔｏｔａｌの、論理値０を指すベクトルになる。
【００３４】
論理値１から論理値０まで、および論理値０から論理値１までの遷移の間に、１８０°の位相シフトが存在する。これは、図２Ａの右半分に示される信号タイミング図の工程において認識可能である。
【００３５】
図２Ｂは、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）変調を用いてデータ信号が生成される場合に、結果的に読取り装置の合計伝送信号となる、電力信号とデータ信号との重畳を示す信号図である。ＡＳＫ変調自体は公知であり、簡潔にするために、ＡＳＫ変調の詳細についてここには記載しない。
【００３６】
電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙは、角度０°および所定の振幅を有している。図２Ｂにおいて、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙは、ベクトル図では、ボールド体でない水平のベクトルによって示され、信号図では、破線によって示されている。
【００３７】
データ信号Ｈｄａｔａは、０°位相シフトされた信号であり、特定の振幅で０°まで変調されて論理値１を示すか、または特定の振幅によって−１８０°まで変調されて論理値０を示す。ベクトル図では、このデータ信号の論理値０（つまり−１８０°）は、左方向を指したボールド体でない水平の実線のベクトルによって示され、論理値１（つまり０°）は、右方向を指したボールド体でない水平の破線のベクトルによって示される。信号図では、データ信号Ｈｄａｔａは、点線の波によって示される。
【００３８】
ここでも、空間における電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙとデータ信号Ｈｄａｔａとの重畳が、読取り装置の合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌになる。ベクトル図では、この合計伝送信号の論理値０（つまり−１８０°）は、ボールド体の実線のベクトルによって示され、論理値１（つまり０°）は、ボールド体の破線のベクトルによって示される。信号図では、合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌは、実線の波によって示される。
【００３９】
伝送中、変調が行われない場合、データ信号Ｈｄａｔａのベクトルは振幅０であるため、その結果として生じるベクトルは、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙのベクトルとなる。データ信号Ｈｄａｔａに対するＡＳＫ変調が開始された後も、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙは、同じ状態を維持する。
【００４０】
データ信号Ｈｄａｔａを論理値０に変調するために、データ信号は、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙと比べて−１８０°の位相シフトを有する。データ信号Ｈｄａｔａの実線のベクトルは、論理値０を指しており、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙのベクトルとデータ信号Ｈｄａｔａのベクトルとの合計は、ボールド体の実線のベクトルである読取り装置の合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌのベクトルになる。
【００４１】
一方、データ信号Ｈｄａｔａが論理値１に変調される場合、データ信号Ｈｄａｔａは、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙと比べて０°の位相シフトが存在するように変化する。その後、データ信号Ｈｄａｔａのベクトルは、論理値１を指し、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙのベクトルとデータ信号Ｈｄａｔａの論理値１のベクトルとを加算したものが、論理値１を指す読取り装置の合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌのベクトルになる。
【００４２】
論理値１から論理値０まで、および論理値０から論理値１までの遷移の間に、１８０°の位相シフトが存在する。これは、図２Ｂの右半分の信号タイミング図の工程において認識可能である。
【００４３】
図２Ｃは、データ信号が直交振幅（ＱＡＭ）変調を用いて発生される場合に、結果的に読取り装置の合計伝送信号となる、電力信号とデータ信号との重畳を示す信号図である。ＱＡＭ変調自体は公知であり、簡潔にするために、ＱＡＭ変調の詳細についてここには記載しない。
【００４４】
図２Ａおよび図２Ｂを参照しながらそれぞれ説明したＰＳＫ変調およびＡＳＫ変調の実施形態と同じように、空間において電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙとデータ信号Ｈｄａｔａとを重畳したものが、結果的に読取り装置の合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌとなる。
【００４５】
電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙは、角度０°および所定の振幅を有している。図２Ｃにおいて、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙは、ベクトル図では、ボールド体でない水平のベクトルによって示され、信号図では、破線の波によって示されている。
【００４６】
データ信号Ｈｄａｔａは、１３５°位相シフトされて論理値００を示し、４５°位相シフトされて論理値０１を示し、−４５°位相シフトされて論理値１０を示し、−１３５°から２２５°位相シフトされて論理値１１を示す。データ信号Ｈｄａｔａのベクトルは、純粋なＱＡＭベクトルである。ＨｄａｔａのベクトルとＨｅｎｅｒｇｙのベクトルとの重畳が、結果的にベクトル図に示した特定の信号空間ダイアグラムになり、ここで、読取り装置の合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌは、ボールド体の実線および破線のベクトルによって示される。右側の信号図では、図２Ａおよび図２Ｂの信号図に示したように、データ信号Ｈｄａｔａは点線によって示され、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙは破線によって示され、合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌは実線によって示されている。
【００４７】
本発明は、ＰＳＫ変調、ＡＳＫ変調、またはＱＡＭ変調に限定されるものではない。周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）および離散マルチトーン（ＤＭＴ）といった他の種類の変調を行ってもよい。また、ＰＳＫ変調およびＡＳＫ変調は２値変調に限定されず、ＱＡＭ変調は４−ＱＡＭ変調に限定されない。
【００４８】
一実施形態では、データ信号Ｈｄａｔａを検出するために、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙを測定し、非接触カード１２０内に格納することが可能である。変調が開始された後は、読取り装置の合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌを測定することが可能であり、その後、合計伝送信号Ｈｔｏｔａｌから、格納された電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙを減算して、データ信号Ｈｄａｔａを得ることが可能である。例えば、ＱＡＭ変調の場合、合計伝送信号から電力信号を減算すると、その結果は、公知のＱＡＭ変調の信号空間ダイアグラムとして示される。この信号空間ダイアグラムは、円の第１の四分区間、第２の四分区間、第３の四分区間、および第４の四分区間を有する。
【００４９】
図３Ａおよび図３Ｂは、他の実施形態に係る、電圧補償源を備える非接触通信システムを示す図である。非接触通信システム３００は、図１Ａおよび図１Ｂに関連して説明した非接触通信システム１００Ａ・１００Ｂに類似しているが、電力信号がデータアンテナに与える影響、およびデータ信号が電力アンテナに与える影響を相殺するために用いられる信号抑制が、幾何学的に行われるのではなく、電気的に行われる点が異なっている。
【００５０】
図３Ａにおいて、アンテナＬｄａｔａとアンテナＬｅｎｅｒｇｙとの間の結合は、結合係数Ｋｄａｔａ−ｅｎｅｒｇｙによって示されており、この結合は、これら２つのアンテナ内に、それぞれ電圧Ｕｉ−ｅｎｅｒｇｙ・Ｕｉ−ｄａｔａを誘導する。本実施形態のこれらのアンテナは、図１Ａおよび図１Ｂに示した実施形態とは異なり、任意の幾何学的な方法において、形、寸法、および位置が決定されていない。
【００５１】
電力信号がデータアンテナに与える影響、およびデータ信号が電力アンテナに与える影響を抑制するために、２つの電圧補償源が設けられている。一方の電圧補償源Ｕｃｏｍｐ−ｄａｔａは、データ信号Ｈｄａｔａによって電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙ内に生じた誘導電圧Ｕｉ−ｄａｔａを補償する。他方の電圧補償源Ｕｃｏｍｐ−ｅｎｅｒｇｙは、電力信号ＨｅｎｅｒｇｙによってデータアンテナＬｄａｔａ内に生じた誘導電圧Ｕｉ−ｅｎｅｒｇｙを補償する。
【００５２】
図３Ｂは、この電圧補償を示す棒グラフである。左側の棒グラフは、電力アンテナの回路を示している。電圧補償源Ｕｃｏｍｐ−ｄａｔａは、データ信号Ｈｄａｔａによって生じた誘導電圧Ｕｉ−ｄａｔａを補償し、その結果が電力源Ｕｅｎｅｒｇｙとなる。右側の別の棒グラフは、データアンテナの回路を示している。電圧補償源Ｕｃｏｍｐ−ｅｎｅｒｇｙは、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙによって生じた誘導電圧Ｕｉ−ｅｎｅｒｇｙを補償し、その結果が電力源Ｕｄａｔａとなる。
【００５３】
電気的なキャンセルのための、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙおよびデータアンテナＬｄａｔａの位置に関する必要条件は特にない。これら２つのアンテナは、高電圧である誘導電圧（つまりＵｉ−ｄａｔａ・Ｕｉ−ｅｎｅｒｇｙ）が生成されないように、互いに密接に結合されていないことが好ましい。これらのアンテナは、それぞれが非接触カードアンテナＬＰＩＣＣに密接に結合されるように、かつ、誘導電圧が電気的に補償され得るレベルにあるように、配置されている必要がある。
【００５４】
図３Ａの他の部材は、上述の、他の実施形態に関連して説明した部材と同様であり、簡潔にするため、これらの部材に関する説明は、ここでは繰り返さない。
【００５５】
図４は、一実施形態に係る非接触通信方法４００を示す図である。
【００５６】
非接触通信方法４００の間、工程４１０において、ＰＳＫ変調、ＡＳＫ変調、またはＱＡＭ変調といった変調方式を用いて、電力信号を発生させると共にデータ信号を発生させる。必要ならば、工程４２０において、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙとデータ信号Ｈｄａｔａとの間の位相シフトを補償する。工程４３０において、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙは電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙから送信され、電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙによって受信される。工程４４０において、データアンテナＬｄａｔａからデータ信号Ｈｄａｔａを送信する。工程４５０において、電力信号ＨｅｎｅｒｇｙによってデータアンテナＬｄａｔａ内に誘導された電圧を補償する。工程４６０において、データ信号によって電力アンテナＬｅｎｅｒｇｙ内に誘導された電圧を補償する。上述のように、電力信号Ｈｅｎｅｒｇｙとデータ信号Ｈｄａｔａとの間の重畳が空間において生じる。
【００５７】
本方法は、図４に示した特定の順番に限定されないことは明らかである。上記の工程のうちのいくつかを異なる順番で行ってもよいし、同時に行ってもよい。
【００５８】
図５は、他の実施形態に係る非接触通信システム５００を示す図である。非接触通信システム５００は、データアンテナが、読取り装置内ではなく非接触カード内に配置されている点において、上述の実施形態の非接触通信システムと異なっている。
【００５９】
非接触読取り装置５１０は、図７に関連して説明した非接触読取り装置７１０と同様に構成されているので、この装置に関する説明はここでは繰り返さない。
【００６０】
非接触カード５２０は、電力アンテナＬＰＩＣＣ−ｅｎｅｒｇｙおよびデータアンテナＬＰＩＣＣ−ｄａｔａを含む。非接触カード５２０内の電力アンテナＬＰＩＣＣ−ｅｎｅｒｇｙは、読取り装置内に設けられた形態と同様に、狭帯域アンテナであり、コンデンサＣＰＩＣＣ−ｅｎｅｒｇｙおよび抵抗ＲＰＩＣＣ１に並列に結合されている。しかし読取り装置内に設けられた形態とは異なり、電力アンテナＬＰＩＣＣ−ｅｎｅｒｇｙは、電力を受信するが、送信しない。これは、非接触カード５２０内には、読取り装置５１０内に存在するようなアクティブな電力源が存在しないからである。当然ながら、本願は、この形態に限定されることを意図するものではない。なぜなら、非接触カード５２０はアクティブな電力源を含むことも可能だからである。
【００６１】
データアンテナＬＰＩＣＣ−ｄａｔａは、データを送信および／または転送するための広帯域アンテナである。データアンテナＬＰＩＣＣ−ｄａｔａは、コンデンサＣＰＩＣＣ−ｄａｔａおよび抵抗ＲＰＩＣＣ２にも結合されている。データアンテナＬＰＩＣＣ−ｄａｔａおよびコンデンサＣＰＩＣＣ−ｄａｔａは、低い線質（Ｑ）係数を有する共振回路を形成するように構成されている。変調されたデータは、受動的なインピーダンス変調（つまり後方散乱変調または負荷変調）ではなく、上述のように、非接触カード５２０によって能動的に（例えばＰＳＫ変調、ＡＳＫ変調、またはＱＡＭ変調を用いて）生成され得る。データアンテナＬＰＩＣＣ−ｄａｔａは、典型的には、電力アンテナＬＰＩＣＣ−ｅｎｅｒｇｙと同一平面に位置している。しかし、必ずしもそうである必要はないと認識される。また、このデータアンテナＬＰＩＣＣ−ｄａｔａの具体的な回路は一例に過ぎず、共振回路を含まない別の回路設計を用いてもよいことは明らかであろう。
【００６２】
非接触通信システム５００の動作は、図１Ａおよび図１Ｂに関連して説明した動作と同様であり、簡潔にするため、この動作についてここでは説明しない。
【００６３】
図５の他の部材は、図１Ａおよび図１Ｂに関連して説明した部材と同様であり、簡潔にするため、これらの部材に関する説明は、ここでは繰り返さない。
【００６４】
図６は、他の実施形態に係る非接触通信システム６００を示す図である。
【００６５】
非接触読取り装置６１０は、図１Ａおよび図１Ｂに関連して説明した非接触読取り装置１１０Ａ・１１０Ｂと同様に構成されているので、この装置に関する説明はここでは繰り返さない。
【００６６】
非接触カード６２０は、分離されたピックアップアンテナＬｐｉｃｋｕｐ＿ＰＩＣＣと、キャンセル回路６３０とを含む。キャンセル回路６３０は、カード伝送アンテナＬＰＩＣＣ内の電流によって生成される、カードの伝送信号を補償するための回路である。動作中は、ピックアップアンテナＬｐｉｃｋｕｐ＿ＰＩＣＣは、上記カードの伝送信号と、読取り装置の合計伝送信号とを検出する。キャンセル回路６３０は、カードの伝送信号をキャンセルし、同時に、読取り装置の合計伝送信号をほぼ正常に維持するように構成されている。この理由は、カード伝送アンテナＬＰＩＣＣとカードコンデンサＣＰＩＣＣとを含むカードの共振回路が、上記の分離されたピックアップアンテナＬｐｉｃｋｕｐ＿ＰＩＣＣによって検出された読取り装置の合計伝送信号の誘導電圧を減衰させないからである。
【００６７】
キャンセル回路６３０の具体的な詳細については、本願の範囲外にあり、簡潔にするため、ここには記載しない。
【００６８】
図６の他の部材は、他の実施形態に関連して説明した部材と同様であり、簡潔にするため、これらの部材に関する説明は、ここでは繰り返さない。
【００６９】
他の実施形態では、読取り装置６１０のアンテナＬｅｎｅｒｇｙおよびＬｄａｔａの少なくともいずれかが、非接触カード６２０のキャンセル回路に類似したキャンセル回路を含むように変形されている。ここでもまた、このようなキャンセル回路の具体的な詳細については、本願の範囲外にあり、簡潔にするため、ここには記載しない。
【００７０】
具体的な実施形態を説明すると共に記載してきたが、本願の範囲から逸脱することなく、図解したこれらの具体的な実施形態に代えて、様々な変形、および／または、同様の形態を用いてもよいことは、当業者に明らかであろう。本願は、本明細書に説明した具体的な実施形態のあらゆる適合例または変形例を対象とすることを意図するものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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