(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した高周波信号を整流して電力を生成する通信装置において、
アンテナコイルを含む入力同調回路にＭＯＳトランジスタを接続し、受信した信号の整流を前記ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードによって行うようになっているとともに、前記ＭＯＳトランジスタはＯＮのときに入力同調周波数に関与する容量を付随しており、一方前記ＭＯＳトランジスタをＯＮさせるかＯＦＦさせるかの制御を行う制御手段と整流出力検出回路とが設けられていて前記制御手段は整流出力が所定値になるように同調周波数を変えるべく前記制御を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記ＭＯＳトランジスタが複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
リーダライターから非接触で信号を受けるＩＣカードであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンテナからの電波によって電力を得て信号の処理を行なう非接触タグや非接触ＩＣカード等の情報通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、送信されてくる電波から電力を得て、内部に記憶している情報を送信する非接触タグ（ＴＡＧ）が使用されており、スキー場のリフトや鉄道の改札、荷物の仕分け等に利用されている。
【０００３】
この非接触タグは内部に送受信機構を有しているが、バッテリ等の電源は有していない。そして、電力は受信した電波（高周波信号）から得る。このため、バッテリを内蔵する必要がなく、長期間にわたって情報の交換が行なえる。また、情報のやり取りは電波や磁気誘導によって行なうため、非接触で情報のやり取りができるというメリットがある。
【０００４】
一方、情報を記録したり、逆に情報を提供したりするＩＣカードもリーダライターと非接触で（従って、電波や磁気誘導によって）情報のやり取りを行なうものが実用化されているが、このようなＩＣカードも受信電波から電力を得たり、磁気誘導によって電力を得るようになっている。
【０００５】
図９において、９０はリーダライターであり、その一部である送信アンテナ（コイルＬＳ）のみを示している。一方、９１はＩＣカードであり、９２はその同調回路を示し、９３と９４はそれぞれ整流ダイオードと平滑コンデンサを示している。同調回路９２は受信アンテナ（コイルＬＲ）と同調コンデンサＣＯとから成っている。リーダライター９０側から送信されてきた電波は同調回路で受信される。その受信された高周波信号は整流ダイオード９３で整流され、平滑コンデンサ９４で平滑されてＩＣカード９１の電源となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、同調回路９２で受信され出力される高周波信号の大きさ（振幅レベル）は、リーダライター９０とＩＣカード９１の距離が近ければ大きく、遠ければ小さくなる如く、距離によって変化する。従って、受信高周波信号を整流して得られる電力の再生効率もリーダライター９０とＩＣカード間の距離によって変化する。
【０００７】
このため、ＩＣカードを正常に動作させるための入力電力の範囲（換言すれば、非接触の距離範囲）が限られる（狭い）という欠点があった。そして、このように入力電圧範囲が狭いと、入力電力が大きく変化するアプリケーションにおいては使用できないという問題が発生していた。そこで、用途に応じて仕様を限定する（近い距離用のものと遠い距離用のものを作る）ということで対処してきた。しかし、これはコストもかかり且つ不便でもあった。
【０００８】
また、従来例では、整流手段としてダイオード部品を使用していたため、このダイオード部品が同調容量を兼ねることができず、従って必ず同調回路にコンデンサ部品を設けるか、或いは同調コイルを大きく形成して容量を得るかしかなかった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、許容の入力電力範囲を大きくとることができるようにした通信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の他の目的は整流手段によって同調回路の容量を構成するようにした通信装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため請求項１の発明では、受信した高周波信号を整流して電力を生成する通信装置において、アンテナコイルを含む入力同調回路にＭＯＳトランジスタを接続し、受信した信号の整流を前記ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードによって行うようになっているとともに、前記ＭＯＳトランジスタはＯＮのときに入力同調周波数に関与する容量を付随しており、一方前記ＭＯＳトランジスタをＯＮさせるかＯＦＦさせるかの制御を行う制御手段と整流出力検出回路とが設けられていて前記制御手段は整流出力が所定値になるように同調周波数を変えるべく前記制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る通信装置において、ＭＯＳトランジスタが複数設けられており、その複数のトランジスタをＯＮさせるかＯＦＦさせるかの制御を行う制御手段を有することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の通信装置がリーダライターから非接触で信号を受けるＩＣカードであることを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の構成によると、通信装置は受信した高周波信号を整流して電力を生成する。アンテナに接続したＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードによって、受信した信号の整流を行なう。ＭＯＳトランジスタに付随する容量が入力同調容量として働く。トランジスタのＯＮ、ＯＦＦを選択することによって入力同調コンデンサに加算される容量が変わり、それによって入力同調周波数が変わり、送信信号の高周波周波数との関係が変化する。それによって、受信される高周波信号の大きさが変わり、得られる電力も変わる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１において、１はリーダライターであり、２はその信号源を示す。３と４はリーダライターの同調回路を構成するコンデンサとインダクタンスコイルである。インダクタンスコイル４はアンテナの役割を成す。
【００１８】
５はＩＣカードである。６はその同調回路であり、インダクタンスコイルＬとコンデンサＣＯとから成っている。インダクタンスコイルＬはアンテナの機能も果たす。ＣＡは同調回路６の一端に接続された平滑コンデンサであり、７はその出力電圧をレギュレートするレギュレータであり、その出力は図示しない信号処理回路等に供給されるようになっている。
【００１９】
Ｔ１、Ｔ２は同調回路６の他端（換言すればアンテナＬの他端）にドレインが接続されたＮチャンネル型の第１、第２ＭＯＳトランジスタであり、それらのソースはオープン（非接続）である。また、それらのゲートはコントロール回路９に接続されている。８は平滑コンデンサＣＡの出力電圧（又は電流）を検出する検出器であり、その検出出力をコントロール回路に与える。コントロール回路９は検出出力に応じてトランジスタＴ１、Ｔ２のＯＮ、ＯＦＦを制御する。
【００２０】
Ｄ１、Ｄ２はＭＯＳトランジスタＴ１、Ｔ２に付随する寄生のダイオードであり、これらのダイオードが整流ダイオードの役目をする。Ｃ１、Ｃ３はトランジスタＴ１、Ｔ２のドレインの接合容量、Ｃ２、Ｃ４はソースの接合容量である。図５の（ａ）はＮチャンネルＭＯＳトランジスタのシンボル図を示し、（ｂ）はその構造図と共に前述の接合容量Ｃ１、Ｃ２及び寄生ダイオードＤ１を示している。尚、これらの接合容量以外にゲートとドレインとの間の容量も存在するが、説明の便宜のためこの容量は省略している。
【００２１】
ここで、前記ＭＯＳトランジスタに付随する容量をＣＢで表わしたとき、ＩＣカード５の入力側のコンデンサは図２（ａ）に示すような関係になる。ここで、ＣＡがＣＢより充分大きな値（ＣＡ》ＣＢ）とすると、図２（ａ）の回路は等価的に図２（ｂ）のようになる。従って、同調回路の同調周波数ｆは、
ｆ＝１／［２π｛Ｌ（ＣＯ＋ＣＢ）｝１／２］
となる。
【００２２】
ところで、トランジスタＴ１とＴ２がいずれもＯＦＦのときは、トランジスタのソース側の容量Ｃ２、Ｃ４は働かないので、図３（ａ）に示すようにＣＢ＝Ｃ１＋Ｃ３となり、同調周波数ｆ１は、
ｆ１＝１／［２π｛Ｌ（ＣＯ＋Ｃ１＋Ｃ３）｝１／２］
となる。
【００２３】
次に、トランジスタＴ１とＴ２がいずれもＯＮのときは容量Ｃ２、Ｃ４も働くので、図３（ｂ）に示すように、ＣＢ＝Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４となり、同調周波数ｆ２は、
ｆ２＝１／［２π｛Ｌ（ＣＯ＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）｝１／２］
となる。
【００２４】
また、トランジスタＴ１がＯＮで、トランジスタＴ２がＯＦＦのときは、図３（ｃ）に示すようにＣＢ＝Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３であるから、同調周波数ｆ３は、
ｆ３＝１／［２π｛Ｌ（ＣＯ＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）｝１／２］
となる。尚、トランジスタＴ１がＯＦＦで、トランジスタＴ２がＯＮのときも、この式のＣ２がＣ４に変わるだけで、しかも元々Ｃ２＝Ｃ４であるから、同調周波数はｆ３である。
【００２５】
前記同調周波数の大小関係は、ｆ２＜ｆ３＜ｆ１であり、これを同調回路の選択度Ｑで表わすと、図４のようになる。今、リーダライター１とＩＣカード５の距離が変化しないとし、且つリーダライター１側から送信される高周波信号の周波数がｆ１であるとすると、ＩＣカード５の同調周波数がｆ１のとき、受信信号の振幅が最も大きいので、最も大きな電力が得られ、ｆ２のとき最も小さい電力、そしてｆ３のとき中間の大きさの電力が得られる。同一の同調周波数下においては、一般にリーダライター１とＩＣカード５との距離が離れるに従って得られる電力が小さくなる。
【００２６】
コントロール回路９は検出器８によって検出された平滑コンデンサＣＡの出力電圧（又は電流）に基いてトランジスタＴ１、Ｔ２のＯＮ、ＯＦＦを制御する。このとき、予め基準値を設けておいて、検出値がその基準値より大きいか、小さいかによってトランジスタＴ１、Ｔ２を制御するようにすると良い。
【００２７】
上記の実施形態によると、例えばリーダライター１とＩＣカード５の距離が離れていて、充分な電力が得られないときは、同調周波数であるｆ１にセットされ、逆にリーダライター１とＩＣカード５が近接し過ぎていて、得られる電力が大き過ぎるときは、同調周波数から外れた周波数ｆ２やｆ３にセットされる。
【００２８】
ただし、コントロール回路９は、リーダライター１とＩＣカードの離間距離に関係なく、検出電圧（又は電流）が基準値より高いか低いかでトランジスタＴ１、Ｔ２のＯＮ、ＯＦＦを制御するようになっているので、リーダライター１とＩＣカード５が近接していても充分な電力が得られないときは、同調周波数の切換えを行なうことになる。
【００２９】
以上の実施例は半波整流の場合であったが、全波整流についても本発明を適用できる。図６はその場合の実施形態を示している。図６において、インダクタンスコイルＬとコンデンサＣＯから成る同調回路６の両端にＭＯＳトランジスタ群が接続されている。
【００３０】
Ｑ１〜Ｑ６はＮチャンネル型のＭＯＳトランジスタであり、Ｑ７〜Ｑ１２はＰチャンネル型のＭＯＳトランジスタである。トランジスタＱ１〜Ｑ３は同調回路６の一端αにドレインが接続され、サブストレートがグランドに接続される。トランジスタＱ４〜Ｑ６のドレインは同調回路６の他端βに接続され、サブストレートがグランドに接続される。トランジスタＱ１〜Ｑ６のゲートはコントロールレジスタ８１に接続されている。
【００３１】
一方、トランジスタＱ７〜Ｑ９のドレインは同調回路６の一端αに接続され、サブストレートは出力線路８３に接続される。トランジスタＱ１０〜Ｑ１２のドレインは同調回路６の他端βに接続され、サブストレートは出力線路８３に接続されている。トランジスタＱ７〜Ｑ１２のゲートはコントロールレジスタ８２に接続されている。トランジスタＱ１〜Ｑ１２のソースはいずれもオープンである。
【００３２】
Ｎチャンネル型ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ６の寄生ダイオードと容量の形成について、トランジスタＱ６を代表して、８４、８５、８６で示している。８４はトランジスタＱ６のドレインとサブストレート間に生じる寄生ダイオードであり、８５は同じ場所に生じる接合容量、８６はソース側の接合容量である。
【００３３】
一方、Ｐチャンネル型ＭＯＳトランジスタＱ７〜Ｑ１２の寄生ダイオードと容量の形成についてトランジスタＱ１２を代表して、８７、８８、８９で示している。８７はトランジスタＱ１２のドレインとサブストレート間に生じる寄生ダイオードであり、８８は同じ場所に生じる接合容量、８９はソース側の接合容量である。
【００３４】
図７は図６の全波整流回路の等価回路であり、整流ダイオード１１とコンデンサ２１はトランジスタＱ７〜Ｑ９によって形成される。また、整流ダイオード１２とコンデンサ２２はトランジスタＱ１０〜Ｑ１２によって形成される。同じく、整流ダイオード１３とコンデンサ２３はトランジスタＱ４〜Ｑ６によって形成され、整流ダイオード１４とコンデンサ２４はトランジスタＱ１〜Ｑ３によって形成される。ただし、各コンデンサ２１、２２、２３、２４の値はトランジスタのＯＮ、ＯＦＦによって変化する。
【００３５】
検出回路８０は出力線路８３の電圧（又は電流）が所定値より高いか低いかによってコントロールトランジスタ８１、８２を制御し、それによってトランジスタＱ１〜Ｑ１２のＯＮ、ＯＦＦをコントロールする。
【００３６】
図６の回路は全波整流型であるため、図１の平滑コンデンサＣＡに相当するものが削除されているが、必要に応じてこれを挿入しても構わない。図１、図６の各実施形態において、同調回路６としてインダクタンスコイルＬを用いたが、インダクタンスとして成立するものであれば、コイルでなく、単なる導体であってもよい。また、同調用コンデンサＣＯとして積極的に設ける必要はなく、コイルＬの分布容量で賄うことも可能である。或いは、トランジスタＴ１〜Ｔ２やＱ１〜Ｑ１２の容量のみで賄うこともできる。
【００３７】
図８はＩＣカード５が電力再生系の入力同調回路１０１と信号系の入力同調回路１０２を個別にもっている場合（ａ）と、１つの入力同調回路１０１を共用する場合（ｂ）とを示している。（ａ）の場合、送信側から電力再生用の周波数ｆＨの連続波と、キャリア周波数ｆＬの信号を送ってくる。この場合、電力調整のために入力同調回路１０１の同調周波数を整流回路１０３の容量の可変によって変化させても、信号用の入力同調回路１０２の同調周波数には影響を与えない。
【００３８】
（ｂ）の場合は、キャリア周波数は同一で、電力再生用の信号期間ｔ１と本来の信号期間ｔ２がタイムシュアされている。従って、整流回路１０３の容量可変による入力同調周波数の可変は不能とするようにしてもよい。ただし、入力電力が充分得られないことと、本来の信号レベルが小さ過ぎることが相関している場合は、むしろ整流回路１０３による入力同調周波数可変を信号期間にも継続させる方がよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＭＯＳトランジスタという１種類の素子で整流ダイオードと同調容量を実現できる。しかも、容量の可変（従って同調周波数の可変）をトランジスタのＯＮ、ＯＦＦによって簡単に実現できる。また、複数のＭＯＳトランジスタをＩＣ化で容易且つコンパクトに形成できる。更に、情報通信装置は信号処理のためのデジタル回路を有しているが、このディジタル回路はＭＯＳトランジスタで構成される場合が多いので、本発明の如く前記整流ダイードと同調容量をＭＯＳトランジスタで形成することは、設計、製造、コストの面でも望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る情報通信装置の要部回路図
【図２】その入力同調回路を説明するための回路図
【図３】同じく入力同調回路の周波数切換えに関する回路図
【図４】同調周波数切換えに対応する同調回路の選択度特性を示す図
【図５】本発明で使用するＭＯＳトランジスタについての説明図
【図６】本発明の第２実施形態に係る情報通信装置の要部回路図
【図７】その整流方式を示す等価回路図
【図８】本発明の使用形態を示す図
【図９】従来の情報通信装置の要部回路図
【符号の説明】
１  リーダライター
５  ＩＣカード
６  入力同調回路
Ｌ  インダクタンスコイル（アンテナ）
ＣＯ  同調コンデンサ
ＣＡ  平滑コンデンサ
Ｔ１、Ｔ２  ＭＯＳトランジスタ
Ｄ１、Ｄ２  整流ダイオード（トランジスタの寄生ダイオード）
Ｃ１〜Ｃ４  トランジスタの寄生容量
【図１】
0003554160.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003554160.tif 000008
【図８】
0003554160.tif 000009
【図９】
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