(57)【要約】  無線による通信を行う無線通信手段が出力した信号を増幅して送受信手段に出力する増幅回路と、前記無線通信手段の動作モードに基づいて、前記増幅回路を介して前記送受信手段から信号を送信するか、前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信するか、を決定する決定手段と、を有する無線通信装置。
2015037422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線による通信を行う無線通信手段が出力した信号を増幅して送受信手段に出力する増幅回路と、
前記無線通信手段の動作モードに基づいて、前記増幅回路を介して前記送受信手段から信号を送信するか、前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信するか、を決定する決定手段と、を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記無線通信手段の動作モードを判定する判定手段をさらに有し、
前記決定手段は、前記判定手段が判定した動作モードに基づいて、前記増幅回路を介して前記送受信手段から信号を送信するか、前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信するかを選択する選択回路であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記無線通信手段が出力した信号に基づいて、前記無線通信手段の動作モードを判定することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記選択回路によって、前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信すると選択された場合に、前記増幅回路を機能させないようにする増幅制御手段をさらに有することを特徴とする請求項２または３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記無線通信手段が出力した信号を予め定めた第１閾値と比較することで前記動作モードを判定することを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記決定手段は、前記増幅回路を介さない経路に挿入される受動素子で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信する場合は、前記増幅回路を機能させないようにする増幅制御手段をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記増幅制御手段が、前記無線通信手段が出力した信号および前記送受信手段が出力した信号に基づいて、前記増幅回路を機能させるか否かを判断することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記増幅制御手段が、前記無線通信手段が出力した信号を予め定めた第１閾値と比較し、前記送受信手段が出力した信号を予め定めた前記第１閾値と異なる第２閾値と比較することで前記増幅回路を機能させるか否かを判断することを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
少なくとも前記増幅回路と、前記決定手段と、が一つの半導体集積回路として一体的に構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
少なくとも前記増幅回路が半導体集積回路として構成され、前記決定手段が前記半導体集積回路に含まれていないことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちいずれか一項に記載の無線通信装置を有することを特徴とする携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の一側面は、無線通信装置およびそれを有する携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、二次電池等により駆動し、例えばＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）やＮＦＣ（Near Field Communication）等を用いた近距離の無線通信を行う携帯機器が普及している（例えば、特許文献１）。この種の携帯機器等では、機器内に内蔵するアンテナの小型化が望まれている。しかしながらアンテナを小型化すると、ゲイン低下により通信性能が低下する。そのため近年の携帯機器では、アンテナの通信性能を維持しつつ省スペースで携帯機器に格納する工夫が成されている。【０００３】
しかしながら、アンテナは携帯機器の空きスペースから考え出された形状となる場合が多く、携帯機器毎にアンテナの形状や配置場所を考慮する必要があった。またアンテナの配置場所が変われば、アンテナの後段の回路との間のインピーダンスが変化する。このため携帯機器毎にインピーダンスの調整等が必要であり、アンテナを取り付ける際の工程が煩雑であった。【０００４】
このような問題を解決するために、本出願人は、アンテナから受信した搬送波を増幅する増幅回路を設けることで、通信性能を維持しつつアンテナを小型化することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６５４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＮＦＣの場合、動作モードとしてカードエミュレーションモードとリーダ・ライタモード（Ｒ／Ｗモード）がある。カードエミュレーションモードとは、当該機器が非接触ＩＣ（Integrated Circuit）カードとして機能するモードであり、機器内の情報を外部のリーダ・ライタが読み出したり、リーダ・ライタから情報を書き込んだりすることができる。Ｒ／Ｗモードとは、当該機器がリーダ・ライタとして機能するモードであり、ＩＣカード等から情報を読み取ったり、情報をＩＣカード等に書き込んだりすることができる。【０００７】
近年、スマートフォンなど、カードエミュレーションモードとＲ／Ｗモードの両方のモードが利用可能となっている機器が提案されている。このような機器では、当該機器が非接触ＩＣカードとして機能したり、リーダ・ライタとして機能することができる。【０００８】
機器がカードエミュレーションモードで動作する場合、例えば駅の改札など、使用される形態によっては、定められた距離内では確実にリーダ・ライタによって認識される必要がある。そのため、アンテナを小さくしながら、基準を満たすためには増幅回路を使用して信号を増幅して確実に送信した方が好ましい。非接触ＩＣカード単体では電源等を持たずに、リーダ・ライタから電力供給を受けて動作するので増幅回路などの付加回路を設けることは困難であるが、スマートフォン等の電源を持った機器であれば増幅回路等の付加回路を設けることが可能である。【０００９】
このように増幅回路を使用できる場合、Ｒ／Ｗモードでも増幅回路を使用すれば、小さなアンテナでも確実に相手側と通信できるように送信距離を伸ばすことができる。しかしながら、Ｒ／Ｗモードとカードエミュレーションモードでは求められるＳ／Ｎ比やビットエラーレートなどが異なり、増幅回路でカードエミュレーションモードに加えてＲ／Ｗモードも対応しようとすると回路が複雑化して回路規模が増大し、コストアップとなってしまうという問題があった。【００１０】
本発明はかかる問題を解決することを１つの目的としている。すなわち、本発明は、コストアップを抑えることができる無線通信装置を提供することを１つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の一側面によれば、無線による通信を行う無線通信手段が出力した信号を増幅して送受信手段に出力する増幅回路と、前記無線通信手段の動作モードに基づいて、前記増幅回路を介して前記送受信手段から信号を送信するか、前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信するか、を決定する決定手段を有する無線通信装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の一側面によれば、無線通信機器の増幅回路を複雑化せずにコストアップを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態にかかる無線通信装置の回路構成例を示す図である。
【図２】図１に示された検出回路の構成例を示す図である。
【図３】図１に示された無線通信装置を半導体集積回路により構成した例を示す図である。
【図４】第１の実施形態にかかる携帯機器の構成例を示す図である。
【図５】第２の実施形態にかかる無線通信装置の回路構成例を示す図である。
【図６】図５に示された無線通信装置の動作例を示した波形図である。
【図７】第３の実施形態にかかる無線通信装置の回路構成例を示す図である。
【図８】図７に示された検出回路の構成例を示す図である。
【図９Ａ】図８に示された判定器の回路構成例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示された回路の真理値表である。
【図１０】図７に示された無線通信装置の動作例を示した波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、第１の実施形態にかかる無線通信装置の回路構成例を示す図である。図２は、図１に示された検出回路の構成例を示す図である。図３は、図１に示された無線通信装置を半導体集積回路により構成した例を示す図である。図４は、第１の実施形態にかかる携帯機器の構成例を示す図である。
【００１５】
第１の実施形態にかかる無線通信装置１は、例えばスマートフォン等の携帯機器などに設けられている。無線通信装置１は、ブースタ４と、検出回路５と、選択回路６と、を有し、アンテナ回路２と、ＮＦＣコントローラ３と、が接続されている。
【００１６】
送受信手段としてのアンテナ回路２は、図示しない相手側機器からの無線による信号を受信するとともに、選択回路６を経たＮＦＣコントローラ３の出力信号を無線により送信する。
【００１７】
無線通信手段としてのＮＦＣコントローラ３は、ＮＦＣ規格に基づいた通信を行う。ＮＦＣコントローラ３はカードエミュレーションモードとＲ／Ｗモードの２つの動作モードに応じて、相手側機器と通信する情報の送受信を行う。例えば、カードエミュレーションモードの場合は、相手側機器であるリーダ・ライタから受信した信号に対して、所定の信号（情報）を応答として送信する。また、Ｒ／Ｗモードの場合は、相手側機器（ＩＣカードまたはリーダ・ライタ）に対して所定の信号を送信して、相手側機器からの応答を受信する。
【００１８】
増幅回路としてのブースタ４は、ＮＦＣコントローラ３がカードエミュレーションモードの際に、ＮＦＣコントローラ３からの出力信号を増幅するとともにアンテナ回路２が受信した信号を増幅してＮＦＣコントローラ３に出力する。また、ブースタ４は、アンテナ回路２からの信号の振幅を検出する機能を持っている。
【００１９】
判定手段、増幅制御手段としての検出回路５は、ＮＦＣコントローラ３の出力信号に基づいてＮＦＣコントローラ３の動作モードを検出、判定する。検出回路５は、ＮＦＣコントローラ３の出力信号がＲ／Ｗモードの場合はカードエミュレーションモードモードの場合と比較して振幅が大きいことを利用する。つまり、ＮＦＣコントローラ３の出力を検波回路で直流にし、直流にされた信号レベルを予め定めた閾値（第１閾値）と比較することで、動作モードを判定している。即ち、閾値以上の場合はＲ／Ｗモードと判定される。動作モードの判定後は、判定結果を "０"または"１"の値とする２値化を行い、選択回路６への選択信号およびブースタ４への制御信号として出力する。
【００２０】
検出回路５の具体例を図２に示す。検出回路５は、低周波除去回路５１と、包絡線検波回路５２と、積分回路５３と、比較器５４と、基準電圧発生回路５５と、を有している。
【００２１】
低周波除去回路５１は、入力されたＮＦＣコントローラ３の出力信号からＤＣ成分を除去する。なお、低周波除去回路は、ＮＦＣコントローラ３の出力信号にＤＣ電圧のオフセットが無い場合は設けなくてもよい。
【００２２】
包絡線検波回路５２は、低周波除去回路５１の出力に対して包絡線（エンベローブ）検波する。積分回路５３は、包絡線検波回路５２の出力に対して積分して直流にする。
【００２３】
比較器５４は、積分回路５３の出力を基準電圧発生回路５５から出力される基準電圧（第１閾値）と比較して、"０"または"１"の値とする２値化を行い選択回路６およびブースタ４へ出力する。
【００２４】
また、検出回路５は、動作モードを判定した結果、ブースタ４を使用しないＲ／Ｗモードであった場合は、ブースタ４への電源供給を停止させ（ブースタ４の動作を停止させ）、カードエミュレーションモードの場合に、ブースタ４への電源供給を開始させる。なお、ブースタ４は、電源供給が停止された場合でも全ての回路が停止せず、前記したアンテナ回路２からの信号の振幅を検出する機能は動作を継続する。換言すると、ブースタ４は、少なくとも増幅機能にかかる回路が停止していればよい。
【００２５】
選択手段としての選択回路６は、検出回路５から出力された選択信号がＲ／Ｗモードを示す場合は、ＮＦＣコントローラ３から出力される信号をそのまま出力する（つまり、ブースタ４を介さずにバイパスする）ように切り替えて（選択して）アンテナ回路２へ出力する。即ち、判定手段の判定結果に基づいて選択して決定する。即ち、決定手段として機能する。
【００２６】
また、選択回路６は、例えばＰＩＮ（P-Intrinsic-N）ダイオードやアナログスイッチなどで構成される。この場合、例えばブースタ４をバイパスする経路上にスイッチを配置し、Ｒ／Ｗモード時にはＯＮ、カードエミュレーションモードや後述するスタンバイモード時にはＯＦＦにするようにすればよい。勿論、スイッチに限らず、アナログ信号を選択可能なセレクタ回路としてもよい。
【００２７】
図１に示した無線通信装置１の動作を説明する。まず、選択回路６は、デフォルト状態がブースタ４を介する側となっている。そして、カードエミュレーションモードで動作する場合、ブースタ４がリーダ・ライタからの信号の振幅を検出すると、ブースタ４は、増幅動作を開始して、増幅された信号をＮＦＣコントローラ３に出力し、ＮＦＣコントローラ３からの応答をブースタ４を介してアンテナ回路２から送信する。また、ブースタ４は、リーダ・ライタからの信号の振幅を検出すると、増幅動作を実行中である旨の信号を検出回路５へ出力する。この信号はリーダ・ライタからの信号の振幅を検出しなくなるまで出力する。このとき、検出回路５は、ＮＦＣコントローラ３の出力の振幅が閾値未満であるので選択回路６のバイパス側への切り替えは発生しない。
【００２８】
ＮＦＣなど非接触ＩＣカードとの通信を行う場合、非接触ＩＣカードは電源等を持たず、リーダ・ライタから電力を供給されることで動作する。つまり、カードエミュレーションモード時には一連の通信が終了するまで電力供給のためにリーダ・ライタから信号が入力され続ける。したがって、ＮＦＣコントローラ３は、リーダ・ライタからの信号を認識してカードエミュレーションモードとなり、リーダ・ライタに対して応答した後にリーダ・ライタからの電力供給がなくなった時点でカードエミュレーションモードからスタンバイ（待機）モードに移行する。
【００２９】
一方、Ｒ／Ｗモードで動作する場合、ＮＦＣコントローラ３がスタンバイモードからＲ／Ｗモードに移行してＩＣカード等に対して所定の信号を送信する。このとき、検出回路５がＮＦＣコントローラ３の出力の振幅が閾値以上であるのでＲ／Ｗモードと判定する。そして、ブースタ４への電源供給を一部を除いて停止するとともに、選択回路６に対して、ＮＦＣコントローラ３の出力を直接アンテナ回路２へ出力するように（ブースタ４をバイバスする側に）切り替える。ＮＦＣコントローラ３からは、ＩＣカード等へ電力供給のための信号が出力され続ける。そして、ＮＦＣコントローラ３がＩＣカード等からの応答を受信した場合は、ＩＣカード等へ電力供給を終了しスタンバイモードへ移行する。すると、検出回路５では、ＮＦＣコントローラ３の出力が閾値未満となるので、検出回路５が選択回路６をブースタ４を介するように切り替える。この際にブースタ４は電力供給が再開される。
【００３０】
Ｒ／Ｗモードの場合、相手がＩＣカード（カードエミュレーションモード）であれば、相手側で信号を増幅したりアンテナを大きくする等、基準を満たすような対策を講じていることが多いので、リーダ・ライタ側が出力する信号を増幅しなくても通信に影響は少ない。また、相手がリーダ・ライタ（Ｒ／Ｗモード）の場合、双方でデータの読み書き等が行われるので、駅の改札のような通信時間が短時間であることは少なく、確実に通信できる範囲まで近接させて、通信が完了するまでその状態を維持することが可能となる。したがって、Ｒ／Ｗモードにおいてはブースタ４を介さずに通信している。
【００３１】
図３は、図１の回路を複数の半導体集積回路で構成した場合の例である。図３では、ブースタ４と検出回路５を１つの半導体集積回路１０として構成し、選択回路６を半導体集積回路１０には含まない構成とている。この場合選択回路６は、集積回路としてもよいし、ディスクリート回路であってもよい。図３ではＮＦＣコントローラ３も個別の半導体集積回路として構成されている。
【００３２】
アンテナ回路２における電圧は、共振回路によってＮＦＣコントローラ３の出力信号よりも大きくなっている。図３の構成にすることで、選択回路６を構成するスイッチの耐圧をアンテナ回路２に対応した電圧とし、半導体集積回路１０の耐圧を下げることができる（半導体集積回路１０の耐圧をアンテナ回路２に対応させる必要がない）。
【００３３】
図４に一実施形態にかかる携帯機器２０の構成例を示す。携帯機器２０の例としてはスマートフォンやタブレット端末あるいは携帯型ゲーム機器などが挙げられる。携帯機器２０は、無線通信装置１と、アンテナ回路２と、ＮＦＣコントローラ３と、ＳＥ２１と、ホストコントローラ２２と、を有している。
【００３４】
ＳＥ２１は、無線通信装置１により通信される情報の暗号化／復号化やＩＤやパスワードあるいは残金や乗車駅などセキュリティにかかる情報やセキュリティを施すべき情報等の格納やセキュリティ処理等を行う。
【００３５】
ホストコントローラ２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有し、携帯機器２０の全体制御を司る。
【００３６】
図４に示した携帯機器２０は、例えば、カードエミュレーションモードの場合は、外部のリーダ・ライタから信号を受信した場合は、ＮＦＣコントローラ３がＳＥ２１から必要な情報を暗号化等が施された状態で受け取ってリーダ・ライタへ送信する。
【００３７】
一方、Ｒ／Ｗモードの場合は、例えばホストコントローラ２２からの指示に従って、ＮＦＣコントローラ３がＩＣカード等の相手側に信号を送信し、相手側からの応答を受信した際は、必要に応じてＳＥ２１で復号化等の処理を施して、ホストコントローラ２２に出力する。
【００３８】
本実施形態によれば、検出回路５でＮＦＣコントローラ３が出力した信号に基づいて、ＮＦＣコントローラ３の動作モードがＲ／Ｗモードであることを判定する。そして、選択回路６で検出回路５がＲ／Ｗモードと判定した場合は、ブースタ４をバイパスしてアンテナ回路２から送信を行うように選択している。このようにすることにより、カードエミュレーションモードの場合にのみブースタ４を使用することができ、ブースタ４をＲ／Ｗモードに対応させる必要がなくなる。したがって、回路の複雑化や回路規模の増大を抑えることができ、コストアップを抑えながら複数の動作モードによる通信を行うことができる。
【００３９】
また、検出回路５が、選択回路６がブースタ４をバイパスしてアンテナ回路２から送信を行う場合は、ブースタ４へ電力供給を停止させている。このようにすることにより、ブースタ４を常時動作させる必要がなくなり、消費電力を削減することができる。
【００４０】
また、検出回路５が、ＮＦＣコントローラ３が出力した信号が予め定めた閾値以上であると判定した場合に、選択回路６が、ブースタ４をバイパスしてアンテナ回路２から送信を行う。このようにすることにより、ＮＦＣコントローラ３の動作モードにより変化する出力信号レベルから選択回路６への選択信号を生成することができる。したがって、簡単な回路構成で検出回路を構成することができる。
【００４１】
また、ブースタ４が半導体集積回路として構成され、選択回路６がその半導体集積回路に含まれていない。このようにすることにより、ブースタ４が含まれる半導体集積回路の耐圧を上げる必要なくなる。
【００４２】
また、携帯機器２０が無線通信装置１を有しているので、スマートフォン等において、アンテナの小型化を図りつつ、カードエミュレーションモードとＲ／Ｗモードの両方の機能を実装することを低コストに実現できる。スマートフォン等の携帯機器の場合、カードエミュレーションモードの場合は、比較的小さいアンテナで単体で比較的大きなスペースでアンテナを搭載可能な非接触ＩＣカードと同等の性能を満たす必要があるために、ブースタ４が必要となる場合がある。一方、Ｒ／Ｗモードでは、非接触ＩＣカード等の通信相手に対して小さいアンテナで通信できる範囲まで近づけることが可能であるので、ブースタ４が必ずしも必要とされない場合がある。本実施形態では、このような点に着目して無線通信装置１を携帯機器２０に内蔵させており、コストの面でも有効となる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図５および図６を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。図５は、第２の実施形態にかかる無線通信装置の回路構成例を示す図である。図６は、図５に示された無線通信装置の動作例を示した波形図である。
【００４３】
本実施形態にかかる無線通信装置１Ａは、図５に示したように、アンテナ回路２とＮＦＣコントローラ３との間で、ブースタ４を介さない経路（バイパスする経路）に受動素子としてのコンデンサ６１を挿入した構成としたことが第１の実施形態と異なる。即ち、コンデンサ６１が決定手段として機能する。なお、他の受動素子としては、後述するようなコンデンサと同様の機能を奏することができるもの、例えばダイオード等が挙げられる。
【００４４】
コンデンサ６１は、例えば１３．５６ＭＨｚなど無線通信装置１で使用される無線通信の周波数においては、ＮＦＣコントローラ３の出力インピーダンスよりも高くなるように設定される。また、コンデンサ６１の静電容量は、回路の応答時間が例えば無線通信装置１Ａにおいて使用される通信規格に定められた値の範囲内となる程度に設定される。例えばＮＦＣ規格で用いられる周波数１３．５６ＭＨｚの場合、数百ｐＦ〜数ｎＦ程度である。
【００４５】
本実施形態における無線通信装置１Ａの動作を図６の波形図を参照して説明する。図６は、Ｒ／Ｗモードとカードエミュレーションモードとの両方の波形例をそれぞれ示している。図６（ａ）はＮＦＣコントローラ３からの出力波形である。なお、図６（ａ）はコンデンサ６１が挿入（接続）されていないものとする。ＮＦＣコントローラ３からの出力波形は、第１の実施形態で説明したように、カードエミュレーションモードの場合は、Ｒ／Ｗモードの場合よりも振幅が小さい。
【００４６】
図６（ｂ）は、ブースタ４からの出力、即ち、アンテナ回路２側の波形である。なお、図６（ｂ）は、アンテナ回路２が受信する無線波は無いものとする。図６（ｂ）において、Ｒ／Ｗモードの場合はブースタ４を使用しないので波形が無い。カードエミュレーションモードの場合は、図６（ａ）がブースタ４により増幅されるので振幅が大きくなる。
【００４７】
図６（ｃ）は、Ｒ／Ｗモードの場合は、アンテナ回路２から無線波として送信される波形、カードエミュレーションモードの場合は、無線波としてアンテナ回路２が受信した波形である。
【００４８】
図６（ｄ）は、検出回路５ａの入力波形である。なお、検出回路５ａの構成は、図２に示した構成と同様でよい。但し、検出回路５ａの出力はブースタ４のみに出力される。Ｒ／Ｗモードの場合は（ａ）に示した波形が入力される。カードエミュレーションモードの場合は、本来アンテナ回路２からＮＦＣコントローラ３へ出力される信号はブースタ４を介すが、コンデンサ６１を介して（ｂ）や（ｃ）に示した波形が検出回路５ａへ入力されてしまう。しかしながら、前述のようにコンデンサ６１のインピーダンスはＮＦＣコントローラ３の出力インピーダンスより高く設定されているため、アンテナ回路２側からコンデンサ６１を介して出力された波形は減衰し、振幅が小さくなる。
【００４９】
図６（ｅ）は、包絡線検波回路５２の出力波形である。即ち、（ｄ）に示した波形をエンベローブ検波した波形が出力される。
【００５０】
図６（ｆ）は、積分回路５３の出力波形である。即ち、（ｅ）に示した波形を積分して直流にした波形が出力される。
【００５１】
図６（ｇ）は、比較器５４の出力波形である。即ち、（ｆ）に示した波形を基準電圧を比較して高い場合はＨｉｇｈレベルが出力され、低い場合はＬｏｗレベルが出力される。Ｈｉｇｈレベルの場合はＲ／Ｗモードと判定されてブースタ４をＯＦＦとし、Ｌｏｗレベルの場合はカードエミュレーションモードと判定されてブースタ４をＯＮとする。
【００５２】
本実施形態の場合、カードエミュレーションモードの際に、ブースタ４をバイパスする経路をスイッチ等で切断しなくても、コンデンサ６１の作用によりコンデンサ６１の一端側（アンテナ回路２側）から他端側（ＮＦＣコントローラ３側）へ抜ける信号の振幅を減衰させて、検出回路５ａを誤動作させないようにすることができる。つまり、ブースタ４を介するように決定している。以上のように動作するので、本実施形態の場合は、検出回路５ａはブースタ４の制御のみを行っている。
【００５３】
本実施例によれば、ブースタ４を介さない経路に挿入されたコンデンサ６１で構成されているので、アナログスイッチ等を使う必要が無く、低コスト化を図ることができる。
【００５４】
また、コンデンサ６１のインピーダンスが、ＮＦＣコントローラ３の出力インピーダンスよりも高いので、コンデンサ６１の一端側から他端側に抜ける信号は大きく減衰させ、他端側から一端側へ抜ける信号は殆ど減衰させないようにすることができる。したがって、カードエミュレーションモードの場合はブースタ４を介する経路に決定し、Ｒ／Ｗモードの場合はブースタ４を介さない経路に決定することができる。
（第３実施例）
次に、本発明の第３の実施形態を図７乃至図１０を参照して説明する。なお、前述した第１、第２の実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。図７は、第３の実施形態にかかる無線通信装置の回路構成例を示す図である。図８は、図７に示された検出回路の構成例を示す図である。図９Ａは、図８に示された判定器の回路例を示す図である。図９Ｂは、図９Ａに示された回路の真理値表である。図１０は、図７に示された無線通信装置の動作例を示した波形図である。
【００５５】
本実施形態にかかる無線通信装置１Ｂは、図７に示したように、図５に対してアンテナ回路２が接続される位置から検出回路５ｂへの配線が追加されている。つまり、アンテナ回路２側からの信号も検出回路５ｂへ入力されている。
【００５６】
本実施形態における検出回路５ｂの構成を図８に示す。図８に示したように、検出回路５ｂは、ＮＦＣコントローラ３から入力される信号の処理を行う系統（低周波除去回路５１ａ、包絡線検波回路５２ａ、積分回路５３ａ、比較器５４ａ、基準電圧発生回路５５ａ）と、アンテナ回路２から入力される信号の処理を行う系統（低周波除去回路５１ｂ、包絡線検波回路５２ｂ、積分回路５３ｂ、比較器５４ｂ、基準電圧発生回路５５ｂ）と、判定器５６と、を有している。ＮＦＣコントローラ３から入力される信号の処理を行う系統と、アンテナ回路２から入力される信号の処理を行う系統と、は図２に示した構成が２系統あるだけであり、個々の回路の構成は同じである。但し、基準電圧発生回路５５ａと基準電圧発生回路５５ｂとはそれぞれ異なる基準電圧を発生している。
【００５７】
検出回路５ｂは、ＮＦＣコントローラ３から入力される信号の処理を行う系統の比較器５４ａの出力と、アンテナ回路２から入力される信号の処理を行う系統の比較器５４ｂの出力と、に基づいて判定器５６によりブースタ４をＯＮにするかＯＦＦにするかを判定する。
【００５８】
判定器５６は、比較器５４ａの出力と比較器５４ｂの出力とのうち先にＨｉｇｈレベルになった方に基づいて動作モードの判定を行う。比較器５４ａが先にＨｉｇｈレベルになった場合は、ＮＦＣコントローラ３がＲ／Ｗモードとして動作していると判定する。比較器５４ｂが先にＨｉｇｈレベルになった場合は、外部のリーダ・ライタからアクセスされたと判断してカードエミュレーションモードと判定する。また、比較器５４ａの出力と比較器５４ｂの出力とが同時にＨｉｇｈレベルになった場合はカードエミュレーションモードと判定する。
【００５９】
つまり、判定器５６は、ＮＦＣコントローラ３と外部のリーダ・ライタのうち先に信号が検出された方を有効な動作モードとして判定している。また、カードエミュレーションモードの場合、アンテナ回路２からの信号を検出している間（リーダ・ライタからの信号の振幅を検出している間）はカードエミュレーションモードのとの判定が継続する。また、Ｒ／Ｗモードの場合、ＮＦＣコントローラ３からの信号を検出している間はＲ／Ｗモードのとの判定が継続する。
【００６０】
判定器５６の回路例を図９Ａに示す。図９Ｂは図９Ａに示した回路の真理値表である。判定器５６はＮＯＴ回路５６ａと、ＡＮＤ回路５６ｂ、５６ｃ、５６ｄと、ＯＲ回路５６ｅと、を有している。
【００６１】
ＮＯＴ回路５６ａは、比較器５４ｂの出力（アンテナ側検出結果）が入力されて、ＡＮＤ回路５６ｄの第１入力に出力される。ＡＮＤ回路５６ｂは、比較器５４ｂの出力（アンテナ側検出結果）とＡＮＤ回路５６ｃの出力の反転とが入力され、ＡＮＤ回路５６ｃに出力するとともにカードエミュレーションモードを示す出力となる。ＡＮＤ回路５６ｃは、ＡＮＤ回路５６ｂの出力の反転信号と比較器５４ａの出力（ＮＦＣ側検出結果）とＯＲ回路５６ｅの出力とが出力され、ＡＮＤ回路５６ｂとＯＲ回路５６ｅとに出力される。ＡＮＤ回路５６ｄは、ＮＯＴ回路５６ａの出力と比較器５４ａの出力（ＮＦＣ側検出結果）とが入力され、ＯＲ回路５６ｅに出力される。ＯＲ回路５６ｅは、ＡＮＤ回路５６ｃの出力とＡＮＤ回路５６ｄの出力とが入力され、ＡＮＤ回路５６ｃに出力するとともにＲ／Ｗモードを示す出力となる。なお、図９Ａでは、カードエミュレーションモードを示す出力とＲ／Ｗモードを示す出力との両方を記載しているが、本実施形態における判定器５６の出力としては、Ｒ／Ｗモードを示す出力を使用している。
【００６２】
図９Ｂに真理値表において、カードモードＦＢとは、ＡＮＤ回路５６ｂの出力からＡＮＤ回路５６ｃに入力される経路である。Ｒ／ＷモードＦＢとは、ＯＲ回路５６ｅの出力からＡＮＤ回路５６ｃに入力される経路である。つまり、図９Ａに示した回路は、１つ前の状態（Ｒ／Ｗモードまたはカードエミュレーションモード）を保持することができる。また、アンテナ側検出結果（アンテナ検出）とＮＦＣ側検出結果（ＮＦＣ検出）とにおいて、"０"はＬｏｗレベル、"１"はＨｉｇｈレベルを示している。また、カードエミュレーションモードを示す出力（カードモード出力）とＲ／Ｗモードを示す出力（Ｒ／Ｗモード出力）とにおいて、"０"は対応するモードではないとの判定を示し、"１"が対応するモードであるとの判定を示している。
【００６３】
本実施形態における無線通信装置１Ａの動作を図１０の波形図を参照して説明する。図１０は、Ｒ／Ｗモードとカードエミュレーションモードとの両方の波形例をそれぞれ示している。図１０（ａ）〜（ｃ）は図６（ａ）〜（ｃ）と同じである。
【００６４】
（ｄ）はコンデンサ６１のアンテナ回路２側の波形である。Ｒ／Ｗモードの場合は（ｃ）の波形と同じであるが、カードエミュレーションモードの場合に、外部のリーダ・ライタとの距離が小さくなったなどで受信した信号の振幅レベルが第２の実施形態に示した場合よりも大きくなることがある。このような場合、コンデンサ６１で振幅を減衰しきれずに、第１、第２の実施形態に示した検出回路５、５ａが誤動作をしてしまう可能性がある。本実施形態は、このような場合にも対処できるようにアンテナ回路２側の信号も検出回路５ｂに入力して、動作モード判定をするようにしたものである。
【００６５】
（ｅ）は、検出回路５ｂのＮＦＣコントローラ３側の入力波形である。Ｒ／Ｗモードの場合は（ａ）と同様の波形が入力される。一方、カードエミュレーションモードの場合、上述したように、コンデンサ６１で振幅が減衰しきれずに図６（ｄ）と比較して大きな振幅で入力されてしまう。
【００６６】
（ｆ）は、検出回路５ｂのアンテナ回路２側の入力波形である。Ｒ／Ｗモードの場合は（ｄ）と同様の波形が入力される。カードエミュレーションモードの場合は（ｄ）と同様の波形が入力される。
【００６７】
（ｇ）は、包絡線検波回路５２ａの出力波形である。（ｉ）は、積分回路５３ａの出力波形である。（ｋ）は、比較器５４ａの出力波形である。これらは、図６に示したのと同様に動作する。但し、カードエミュレーションモードの場合も入力波形の振幅が大きいため基準電圧より高くなってしまうので比較器５４ａの出力はＨｉｇｈレベルとなる。
【００６８】
（ｈ）は、包絡線検波回路５２ｂの出力波形である。（ｊ）は、積分回路５３ｂの出力波形である。（ｌ）は、比較器５４ｂの出力波形である。これらも、基本的には、図６に示したのと同様に動作するが、基準電圧発生回路５５ｂが発生する基準電圧が基準電圧発生回路５５ａが発生する基準電圧よりも高い電圧（第２閾値）に設定されているので、Ｒ／Ｗモードでは比較器５４ａの出力はＬｏｗレベルとなる。
【００６９】
（ｍ）は、判定器５６の出力である。即ち、比較器５４ａの出力波形（ｋ）と比較器５４ｂの出力波形（ｌ）とに基づいてＲ／Ｗモードの場合はＨｉｇｈレベル、カードエミュレーションモードの場合はＬｏｗレベルとする。そして、Ｈｉｇｈレベルの場合はブースタ４をＯＦＦとし、Ｌｏｗレベルの場合はブースタ４をＯＮとする。
【００７０】
つまり、Ｒ／Ｗモードの場合は、図９Ａの回路では、比較器５４ａ（ＮＦＣ側検出結果）のみが"１"なのでＲ／Ｗモードと判定されてＲ／Ｗモード出力が"１"となる。一方、カードエミュレーションモードの場合は、図９Ａの回路では、比較器５４ａ（ＮＦＣ側検出結果）と比較器５４ｂ（アンテナ側検出結果）が"１"なのでカードエミュレーションモードと判定されてＲ／Ｗモード出力が"０"となる。
【００７１】
なお、図１０の波形では、比較器５４ａ（ＮＦＣ側検出結果）と比較器５４ｂ（アンテナ側検出結果）とが同時に"１"になった場合である。但し、アンテナ回路２からの信号とコンデンサ６１を介してＮＦＣコントローラ３側に到達した信号とでは、一般的にアンテナ回路２からの信号に基づく検出結果（比較器５４ｂ）の方が先に"１"となるので、実際には先に"１"となった比較器５４ｂの出力によりカードエミュレーションモードと判定される場合が多い。また、図８のような判定器５６の動作を図９Ａ及び図９Ｂの実施例のようにする事で、両方の検出結果が"１"となったときにはカードエミュレーションモードとすることができる。
【００７２】
即ち、検出回路５ｂ（増幅制御手段）が、ＮＦＣコントローラ３（無線通信手段）が出力した信号を予め定めた第１閾値と比較した結果と、アンテナ回路２（送受信手段）が出力した信号を予め定めた第２閾値と比較した結果と、に基づいて、ブースタ４（増幅回路）を機能させるか否かを判断している。
【００７３】
本実施形態によれば、検出回路５ｂが、ＮＦＣコントローラ３が出力した信号およびアンテナ回路２が出力した信号に基づいて、ブースタ４をＯＮさせるか否かを判断している。そのため、アンテナ回路２から大きな振幅の信号が入力されても、誤動作せずにブースタ４をＯＮにするか否かを判断することができる。
【００７４】
また、基準電圧発生回路５５ｂが発生する基準電圧が、基準電圧発生回路５５ａが発生する基準電圧よりも高い電圧に設定されているので、アンテナ回路２から大きな振幅の信号が入力されていることを確実に判断することができる。
【００７５】
なお、上述した実施形態では、図３に示したように、選択回路６を半導体集積回路１０に含まない構成としたが、含むようにしてもよい。例えば、ブースタ４、検出回路５（５ａ、５ｂ）、選択回路６を一つの半導体集積回路として一体的に構成してもよい。ただし、この場合は、上述したように、アンテナ回路２に対応した耐圧の対策を施す必要がある。
【００７６】
また、上述した実施形態では、選択回路６がブースタ４を介さずにアンテナ回路２から送信を行う場合は、ブースタ４へ電力供給を停止させているが、それに限らない。例えば、ブースタ４のＮＦＣコントローラ３側または選択回路６側にスイッチを設け、ブースタ４を介さずにアンテナ回路２から送信を行う場合は、スイッチをＯＦＦにするようにしてもよい。要するに、ブースタ４を機能させないようにできればよい。
【００７７】
また、ＮＦＣコントローラ３から動作モード（Ｒ／Ｗモード）を示す信号を直接選択回路６やブースタ４に出力するようにしてもよい。この場合、ＮＦＣコントローラ３内部で動作モードを判定することとなり、検出回路５が不要となる。
【００７８】
また、本発明は、ＮＦＣ以外のＲＦＩＤ（電磁誘導、マイクロ波、ＵＨＦ帯による通信を行うもの等）でも適用可能である。或いは、他の無線通信方式でも、複数の動作モードを持つものであれば適用することができる。
【００７９】
また、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の無線通信装置や携帯機器の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【００８０】
本願は２０１３年９月１１日に出願した日本国特許出願第２０１３−１８８１６１号及び２０１４年７月１５日に出願した日本国特許出願第２０１４−１４４７１５号に基づきその優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を参照することにより本願に援用する。
【符号の説明】
【００８１】
１、１Ａ、１Ｂ     無線通信装置
２                 アンテナ回路（送受信手段）
３                 ＮＦＣコントローラ（無線通信手段）
４                 ブースタ（増幅回路）
５、５ａ、５ｂ     検出回路（判定手段、増幅制御手段）
６                 選択回路（選択手段）
１０               半導体集積回路
２０               携帯機器
６１               コンデンサ（受動素子）
【図１】
2015037422.tif 000003
【図２】
2015037422.tif 000004
【図３】
2015037422.tif 000005
【図４】
2015037422.tif 000006
【図５】
2015037422.tif 000007
【図６】
2015037422.tif 000008
【図７】
2015037422.tif 000009
【図８】
2015037422.tif 000010
【図９Ａ】
2015037422.tif 000011
【図９Ｂ】
2015037422.tif 000012
【図１０】
2015037422.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月23日(2015.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線による通信を行う無線通信手段が出力した信号を増幅して送受信手段に出力する増幅回路と、
前記無線通信手段の動作モードに基づいて、前記増幅回路を介して前記送受信手段から信号を送信するか、前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信するか、を決定する決定手段と、を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記無線通信手段の動作モードを判定する判定手段をさらに有し、
前記決定手段は、前記判定手段が判定した動作モードに基づいて、前記増幅回路を介して前記送受信手段から信号を送信するか、前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信するかを選択する選択回路であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記無線通信手段が出力した信号に基づいて、前記無線通信手段の動作モードを判定することを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記選択回路によって、前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信すると選択された場合に、前記増幅回路を機能させないようにする増幅制御手段をさらに有することを特徴とする請求項２または３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記無線通信手段が出力した信号を予め定めた第１閾値と比較することで前記動作モードを判定することを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記決定手段は、前記増幅回路を介さない経路に挿入される受動素子で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信する場合は、前記増幅回路を機能させないようにする増幅制御手段をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記増幅制御手段が、前記無線通信手段が出力した信号および前記送受信手段が出力した信号に基づいて、前記増幅回路を機能させるか否かを判断することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記増幅制御手段が、前記無線通信手段が出力した信号を予め定めた第１閾値と比較し、前記送受信手段が出力した信号を予め定めた前記第１閾値と異なる第２閾値と比較することで前記増幅回路を機能させるか否かを判断することを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
少なくとも前記増幅回路と、前記決定手段と、が一つの半導体集積回路として一体的に構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
少なくとも前記増幅回路が半導体集積回路として構成され、前記決定手段が前記半導体集積回路に含まれていないことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちいずれか一項に記載の無線通信装置を有することを特徴とする携帯機器。
【請求項１３】
無線による通信を行う無線通信手段と、
前記無線通信手段と信号を送受信する送受信手段と、
前記無線通信手段が出力した信号を増幅して送受信手段に出力する増幅回路と、
前記無線通信手段の動作モードに基づいて、前記増幅回路を介して前記送受信手段から信号を送信するか、前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信するか、を決定する決定手段と、を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１４】
無線による通信を行う無線通信手段が出力した信号を増幅して送受信手段に出力し、かつ、前記送受信手段が出力した信号を増幅して前記無線通信手段に出力する増幅回路と、
前記無線通信手段の動作モードに基づいて、前記増幅回路を介して前記送受信手段から信号を送信するか、前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信するか、を決定する決定手段と、を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１５】
無線による通信を行う無線通信手段が出力した信号を増幅して送受信手段に出力する増幅回路と、
前記無線通信手段の動作モードに基づいて、前記増幅回路を介して前記送受信手段から信号を送信するか、前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信するか、を決定する決定手段と、
前記増幅回路を介さずに前記送受信手段から信号を送信する場合は、前記増幅回路を機能させないようにする増幅制御手段と、を有し
前記増幅制御手段が、前記無線通信手段が出力した信号および前記送受信手段が出力した信号に基づいて、前記増幅回路を機能させるか否かを判断することを特徴とする無線通信装置。
【国際調査報告】
2015037422.tif 000014
2015037422.tif 000015
2015037422.tif 000016
2015037422.tif 000017