(57)【要約】【課題】  ＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両機能を搭載する場合、構造やデザイン設計上の制約が少なく、且つそれら両機能について十分な性能を確保可能とする。【解決手段】  ＲＦＩＤカード機能とＲＦＩＤリーダライタ機能の両機能を備えた非接触通信回路において、共振周波数をシフトさせるための同調シフト部１２を設ける。当該同調シフト部１２は、ＲＦＩＤ用アンテナ１３との間で並列共振回路を形成する同調用コンデンサＣｓと、ＲＦＩＤカード機能時には同調用コンデンサＣｓの容量を有効とし、ＲＦＩＤリーダライタ機能時には同調用コンデンサＣｓの容量を低下させるための第１，第２のＦＥＴ４１，４２を有する。第１，第２のＦＥＴ４１，４２のオン／オフは、ホストＣＰＵからの制御信号により行われる。【選択図】  図３
2008022435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触通信カード機能と非接触通信リーダライタ機能の両機能を備えた非接触通信回路であって、
非接触通信用アンテナとの間で並列共振回路を形成する容量部と、
上記非接触通信カード機能時には上記容量部の容量を有効とし、上記非接触通信リーダライタ機能時には上記容量部の容量を低下させる容量切り換え部と、
を有することを特徴とする非接触通信回路。
【請求項２】
上記容量部は、一方の端部が上記非接触通信用アンテナの一方の端子に接続されたコンデンサであり、
上記容量切り換え部は、上記コンデンサの他方の端部とグランドとの間に接続された第１の電界効果トランジスタと、上記非接触通信アンテナの他方の端子とグランドとの間に接続された第２の電界効果トランジスタと、上記非接触通信カード機能時には上記第１，第２の電界効果トランジスタをオンにし、上記非接触通信リーダライタ機能時には上記第１，第２の電界効果トランジスタをオフにする制御部とを有することを特徴とする請求項１記載の非接触通信回路。
【請求項３】
非接触通信カード機能と非接触通信リーダライタ機能の両機能を備えた非接触通信回路であって、
非接触通信の主回路に接続されたメインアンテナと、
上記メインアンテナと結合されたサブアンテナと、
上記サブアンテナとの間で並列共振回路を形成する容量部と、
上記非接触通信カード機能時には上記容量部の容量を有効とし、上記非接触通信リーダライタ機能時には上記容量部の容量を低下させる容量切り換え部と、
を有することを特徴とする非接触通信回路。
【請求項４】
上記容量部は、上記サブアンテナとの間で並列共振回路を形成するコンデンサであり、
上記容量切り換え部は、上記コンデンサとサブアンテナとの並列共振回路内に接続された電界効果トランジスタと、上記非接触通信カード機能時には上記電界効果トランジスタをオンにし、上記非接触通信リーダライタ機能時には上記電界効果トランジスタをオフにする制御部とを有することを特徴とする請求項３記載の非接触通信回路。
【請求項５】
上記容量部は、上記サブアンテナとの間で並列共振回路を形成するコンデンサであり、
上記容量切り換え部は、上記コンデンサとサブアンテナとの間の一方の接続点とグランドとの間に接続された電界効果トランジスタと、上記非接触通信カード機能時には上記電界効果トランジスタをオンにし、上記非接触通信リーダライタ機能時には上記電界効果トランジスタをオフにする制御部とを有することを特徴とする請求項３記載の非接触通信回路。
【請求項６】
少なくとも非接触通信リーダライタ機能を備えた非接触通信回路であって、
一方の端部が非接触通信用アンテナの一方の端子に接続されたコンデンサと、
上記コンデンサの他方の端部とグランドとの間に接続された第１の電界効果トランジスタと、
上記非接触通信アンテナの他方の端子とグランドとの間に接続された第２の電界効果トランジスタと、
アンチコリジョン対応の非接触通信カードとの間の通信時には上記第１，第２の電界効果トランジスタをオンにし、上記アンチコリジョン対応ではない非接触通信カードとの間の通信時には上記第１，第２の電界効果トランジスタをオフにする制御部とを有することを特徴とする非接触通信回路。
【請求項７】
少なくとも非接触通信リーダライタ機能を備えた非接触通信回路であって、
非接触通信の主回路に接続されたメインアンテナと、
上記メインアンテナと結合されたサブアンテナと、
上記サブアンテナとの間で並列共振回路を形成するコンデンサと、
上記コンデンサとサブアンテナとの並列共振回路内に接続された電界効果トランジスタと、
アンチコリジョン対応の非接触通信カードとの間の通信時には上記電界効果トランジスタをオンにし、上記アンチコリジョン対応ではない非接触通信カードとの間の通信時には上記電界効果トランジスタをオフにする制御部とを、
有することを特徴とする非接触通信回路。
【請求項８】
少なくとも非接触通信リーダライタ機能を備えた非接触通信回路であって、
非接触通信の主回路に接続されたメインアンテナと、
上記メインアンテナと結合されたサブアンテナと、
上記サブアンテナとの間で並列共振回路を形成するコンデンサと、
上記コンデンサとサブアンテナとの間の一方の接続点とグランドとの間に接続された電界効果トランジスタと、
アンチコリジョン対応の非接触通信カードとの間の通信時には上記電界効果トランジスタをオンにし、上記アンチコリジョン対応ではない非接触通信カードとの間の通信時には上記電界効果トランジスタをオフにする制御部と、
を有することを特徴とする非接触通信回路。
【請求項９】
非接触通信カード機能と非接触通信リーダライタ機能の両機能を備えた携帯端末であって、
非接触通信用アンテナとの間で並列共振回路を形成する容量部と、
上記容量部の容量を切り換える容量切り換え部と、
上記非接触通信カード機能時には上記容量切り換え部を制御して上記容量部の容量を有効とし、上記非接触通信リーダライタ機能時には上記容量切り換え部を制御して上記容量部の容量を低下させる制御部と、
を有することを特徴とする携帯端末。
【請求項１０】
非接触通信カード機能と非接触通信リーダライタ機能の両機能を備えた携帯端末であって、
非接触通信の主回路に接続されたメインアンテナと、
上記メインアンテナと結合されたサブアンテナと、
上記サブアンテナとの間で並列共振回路を形成する容量部と、
上記容量部の容量を切り換える容量切り換え部と、
上記非接触通信カード機能時には上記容量切り換え部を制御して上記容量部の容量を有効とし、上記非接触通信リーダライタ機能時には上記容量切り換え部を制御して上記容量部の容量を低下させる制御部と、
を有することを特徴とする携帯端末。
【請求項１１】
少なくとも非接触通信リーダライタ機能を備えた携帯端末であって、
一方の端部が非接触通信用アンテナの一方の端子に接続されたコンデンサと、
上記コンデンサの他方の端部とグランドとの間に接続された第１の電界効果トランジスタと、
上記非接触通信アンテナの他方の端子とグランドとの間に接続された第２の電界効果トランジスタと、
アンチコリジョン対応の非接触通信カードとの間の通信時には上記第１，第２の電界効果トランジスタをオンにし、上記アンチコリジョン対応ではない非接触通信カードとの間の通信時には上記第１，第２の電界効果トランジスタをオフにする制御部と、
を有することを特徴とする携帯端末。
【請求項１２】
少なくとも非接触通信リーダライタ機能を備えた携帯端末であって、
非接触通信の主回路に接続されたメインアンテナと、
上記メインアンテナと結合されたサブアンテナと、
上記サブアンテナとの間で並列共振回路を形成するコンデンサと、
上記コンデンサとサブアンテナとの並列共振回路内に接続された電界効果トランジスタと、
アンチコリジョン対応の非接触通信カードとの間の通信時には上記電界効果トランジスタをオンにし、上記アンチコリジョン対応ではない非接触通信カードとの間の通信時には上記電界効果トランジスタをオフにする制御部と、
を有することを特徴とする携帯端末。
【請求項１３】
少なくとも非接触通信リーダライタ機能を備えた携帯端末であって、
非接触通信の主回路に接続されたメインアンテナと、
上記メインアンテナと結合されたサブアンテナと、
上記サブアンテナとの間で並列共振回路を形成するコンデンサと、
上記コンデンサとサブアンテナとの間の一方の接続点とグランドとの間に接続された電界効果トランジスタと、
アンチコリジョン対応の非接触通信カードとの間の通信時には上記電界効果トランジスタをオンにし、上記アンチコリジョン対応ではない非接触通信カードとの間の通信時には上記電界効果トランジスタをオフにする制御部と、
を有することを特徴とする携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばいわゆる非接触通信により信号の送受信を行う非接触回路及び、その非接触通信機能を備えた携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency-Identification：電波方式認識）回路を内蔵した非接触ＩＣカード（以下、ＲＦＩＤカードと表記する。）は、利用者の使い勝手が良いこと、耐久性が優れていること、複数カードへの同時アクセスが可能であること、メンテナンス性が良いこと、などの利点を活かし、例えば電車の乗車券やプリペイドカードとして普及しつつある。
【０００３】
また最近は、上記ＲＦＩＤカードを搭載した携帯電話端末も商品化されており、当該携帯電話端末に搭載されたＲＦＩＤカードと、例えば駅自動改札機や店舗のレジ等に設けられている非接触ＩＣカードリーダライタ（以下、ＲＦＩＤリーダライタと表記する。）との間で電子的に金銭情報の送受を行うことにより、乗車券の精算や店舗での買い物の精算等も可能となされている。
【０００４】
また、例えば特開２００４１−３０７０３２号の公開特許公報（特許文献１）には、非接触ＲＦＩＤリーダライタ一体型携帯端末において、非接触ＲＦＩＤリーダライタのアンテナ、ホストコンピュータに通信を行うアンテナ、非接触充電を行うためのコイルを、これら二つ又は三つを共用して使うことにより、小型、軽量化することが可能となされた携帯端末が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２６６７２９号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、最近は、携帯電話端末等の携帯端末に対して、ＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両機能を搭載することが検討されている。
【０００７】
このように、ＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両機能が携帯端末に搭載された場合、非接触通信は、例えば、携帯端末に備えられたＲＦＩＤカードのアンテナと他のＲＦＩＤリーダライタのアンテナとの間で行われたり、若しくは、二つの携帯端末のうち一方の携帯端末に備えられたＲＦＩＤカードのアンテナと他方の携帯端末に備えられたＲＦＩＤリーダライタのアンテナとの間、或いは、従来のＲＦＩＤカードのアンテナと携帯端末に備えられたＲＦＩＤリーダライタのアンテナとの間で行われることになる。
【０００８】
ここで、ＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタとの間で非接触通信を行うためには、電磁誘導により無線通信を行うためのループアンテナが必要となり、また、それらＲＦＩＤカードのアンテナとＲＦＩＤリーダライタのアンテナをそれぞれ所定の周波数に合わせて同調を取るようにし、それら二つのアンテナ間で伝送特性が最適になるように調整しておく必要がある。
【０００９】
しかしながら、携帯電話端末等の小型携帯端末に非接触通信機能を組み込むようにした場合には、上記ループアンテナが筐体内の金属と隣り合わせに配置されてしまうことは避けられない。また、小型携帯端末にＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両機能を搭載した場合には、上記ＲＦＩＤカードのアンテナとＲＦＩＤリーダライタのアンテナの距離が近づいてしまうことになる。
【００１０】
そして上述のようにループアンテナが筐体内の金属と隣り合わせに配置された場合にはアンテナと金属体が結合してしまうことになり、また、ＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両アンテナの距離が近い場合にはそれらアンテナ同士が結合してしまうことになる。
【００１１】
すなわち、ＲＦＩＤカードのアンテナとＲＦＩＤリーダライタのアンテナは、元々、各々自由空間上で共振周波数の調整がなされているものであるため、上述のようにアンテナと金属体、又はアンテナ同士が結合してしまうと、本来の特性を発揮することができなくなってしまうことになる。そして、結合の状態によっては、アンテナの共振周波数がずれて送受信波形間の位相ずれが大きくなり、或るポイントで位相が反転してしまう現象が起こる。特に、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調方式の場合、送受信波形の合成波のデータ振幅により通信を行うようになされているため、波形間の位相が中途半端な状態になってしまうと、データ振幅がキャンセルされてしまう。なお、当該キャンセルポイントは、通信が成立しないので「Ｎｕｌｌ（ヌル）」と呼ばれている。
【００１２】
また、ＲＦＩＤカードには複数の仕様があり、したがって、携帯端末側がＲＦＩＤリーダライタとして動作している場合、相手側のＲＦＩＤカードの共振周波数は上記複数の仕様に応じて様々な周波数となり、例えばアンチコリジョン対応のＲＦＩＤカードだと、共振周波数が搬送波周波数に比べて高めに設定してあり、通信距離を確保するために出力レベルを上げることが必須となる。
【００１３】
さらに、ＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両機能を携帯端末に搭載する場合、それら各機能毎にＮｕｌｌが発生する共振周波数や通信距離が最適になる共振周波数が違う値になり、それら両機能の特性を両立させるチューニングは非常に複雑となり、その結果、設計が極めて困難となる。
【００１４】
一方、これらの問題の一般的な解決策としては、例えばアンテナとＩＣを各機能毎にそれぞれ独立して設けたり、アンテナ形状を工夫したり、筐体に金属体をなるべく使わない構造にしたり、磁性体シートを貼り付けるなどが考えられるが、これらの解決策は、携帯電話端末等の携帯端末を設計する上でメカ構造及び端末デザインの制約になり、また強度の確保が難しくなるなど、現時的な解決策とはならない。
【００１５】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、携帯電話端末等の携帯端末にＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両機能を搭載する場合において、構造やデザイン設計上の制約が少なく、且つ、それら両機能について十分な性能を確保することが可能な非接触通信回路、及び、携帯端末を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の非接触通信回路及び携帯端末は、非接触通信カード機能と非接触通信リーダライタ機能の両機能を備えており、非接触通信用アンテナとの間で並列共振回路を形成する容量部と、非接触通信カード機能時には容量部の容量を有効とし、非接触通信リーダライタ機能時には容量部の容量を低下させる容量切り換え部とを有することにより、上述した課題を解決する。
【００１７】
また、本発明の非接触通信回路及び携帯端末は、非接触通信カード機能と非接触通信リーダライタ機能の両機能を備えており、非接触通信の主回路に接続されたメインアンテナと、メインアンテナと結合されたサブアンテナと、サブアンテナとの間で並列共振回路を形成する容量部と、非接触通信カード機能時には容量部の容量を有効とし、非接触通信リーダライタ機能時には容量部の容量を低下させる容量切り換え部とを有することにより、上述した課題を解決する。
【００１８】
また、本発明の非接触通信回路及び携帯端末は、少なくとも非接触通信リーダライタ機能を備えており、一方の端部が非接触通信用アンテナの一方の端子に接続されたコンデンサと、コンデンサの他方の端部とグランドとの間に接続された第１の電界効果トランジスタと、非接触通信アンテナの他方の端子とグランドとの間に接続された第２の電界効果トランジスタと、アンチコリジョン対応の非接触通信カードとの間の通信時には第１，第２の電界効果トランジスタをオンにし、アンチコリジョン対応ではない非接触通信カードとの間の通信時には第１，第２の電界効果トランジスタをオフにする制御部とを有することにより、上述した課題を解決する。
【００１９】
また、本発明の非接触通信回路及び携帯端末は、少なくとも非接触通信リーダライタ機能を備えており、非接触通信の主回路に接続されたメインアンテナと、メインアンテナと結合されたサブアンテナと、サブアンテナとの間で並列共振回路を形成するコンデンサと、コンデンサとサブアンテナとの並列共振回路内に接続された電界効果トランジスタと、アンチコリジョン対応の非接触通信カードとの間の通信時には電界効果トランジスタをオンにし、アンチコリジョン対応ではない非接触通信カードとの間の通信時には電界効果トランジスタをオフにする制御部とを有することにより、上述した課題を解決する。
【００２０】
また、本発明の非接触通信回路及び携帯端末は、少なくとも非接触通信リーダライタ機能を備えており、非接触通信の主回路に接続されたメインアンテナと、メインアンテナと結合されたサブアンテナと、サブアンテナとの間で並列共振回路を形成するコンデンサと、コンデンサとサブアンテナとの間の一方の接続点とグランドとの間に接続された電界効果トランジスタと、アンチコリジョン対応の非接触通信カードとの間の通信時には電界効果トランジスタをオンにし、アンチコリジョン対応ではない非接触通信カードとの間の通信時には電界効果トランジスタをオフにする制御部とを有することにより、上述した課題を解決する。
【００２１】
すなわち、本発明によれば、非接触通信カード機能と非接触通信リーダライタ機能の切り換え時、或いは、非接触通信リーダライタ機能にてアンチコリジョン対応の非接触通信カードとそれ以外のカードとの間の通信切り換え時において、非接触通信用アンテナとの間で並列共振回路を形成する容量部の容量を有効、若しくは低下させることで、共振周波数をシフトさせている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明においては、非接触通信用アンテナとの間で並列共振回路を形成する容量部の容量を有効、若しくは低下させて共振周波数を切り換えることにより、例えば携帯電話端末等の携帯端末にＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両機能を搭載する場合において、構造やデザイン設計上の制約が少なく、且つ、それら両機能について十分な性能を確保することが可能となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
【００２４】
なお、以下の説明では、本発明の非接触通信回路が適用される本発明の携帯端末の一実施形態として、ＲＦＩＤカード機能とＲＦＩＤリーダライタ機能の両機能を搭載した携帯電話端末を例に挙げている。勿論、ここで説明する内容はあくまで一例であり、本発明はこの例に限定されないことは言うまでもない。
【００２５】
〔基本構成〕
先ず、本発明にかかる具体的回路構成を述べる前に、以下の図１を参照して、ＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両機能を兼ね備えた非接触通信回路の基本的な構造について説明する。
【００２６】
図１において、ＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両機能を兼ね備えた非接触通信回路は、アンテナ１３、同調部１１、送信ブロック２０、受信ブロック２１、ＲＦＩＤＬＳＩ２３を有して構成されている。
【００２７】
上記アンテナ１３は、送受信兼用の一つのアンテナにより構成されていても良いし、ＲＦＩＤリーダライタの送信用と、ＲＦＩＤリーダライタ及びＲＦＩＤカードの受信用の二つのアンテナにより構成されていても良い。なお、当該アンテナ１３は、ループ状のアンテナとして形成されている。
【００２８】
上記同調部１１は、アンテナ１３の持つインダクタンス成分と合わせて１３．５６ＭＨｚの共振周波数を得るための回路部である。一般的には、アンテナ１３であるループアンテナに対して並列にコンデンサが接続された構成を備えている。
【００２９】
送信ブロック２０は、無線通信プロトコルの上位レイヤを実現するＭＰＵシステム（図示は省略）、データ等を格納するための不揮発性メモリ（図示は省略）、ＭＰＵシステムからの送信データに基づいてＡＳＫ変調データを生成する変調回路３３、ＡＳＫ変調データに応じた送信波形信号を生成するドライブ回路３２、送信帯域用のフィルタ３１等を有して構成されている。なお、当該送信ブロック２０内の各回路は、ディスクリート半導体素子等により組まれていても良い。
【００３０】
受信ブロック２１は、ＲＦＩＤカードから送られてくるＡＳＫ変調された応答波形信号を増幅するためのアンプ（図示は省略）、波形整形用のフィルタ３６、受信した波形信号からデータを取り出す（復調）ための復調部３４等を有して構成されている。また、受信ブロック２１は、ＲＦＩＤリーダライタから受けた搬送波のクロックを抽出する回路も兼ね備えている。
【００３１】
ＲＦＩＤＬＳＩ２３は、送信ブロック２０のドライブ回路３２，変調回路３３等と、受信ブロック２１の復調部３４，クロック抽出回路等と、負荷スイッチ３５等を内蔵したＬＳＩ（大規模集積回路）である。
【００３２】
上記負荷スイッチ３５は、ＲＦＩＤカード機能時に使用されるオン／オフスイッチである。すなわち、ＲＦＩＤリーダライタ側に応答を返す時に、当該負荷スイッチ３５のオン／オフを繰り返すことで変調をかけ、その変調波形がＲＦＩＤリーダライタ側のアンテナ端でインピーダンス変化として見えるようにすることで、ＡＳＫ変調方式における振幅差を伝えるようにする。
【００３３】
〔第１の実施形態の構成例〕
図２及び図３には、ＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両機能について十分な性能を確保可能とした本発明の第１の実施形態の非接触通信回路の構成例を示す。
【００３４】
第１の実施形態の非接触通信回路は、図２に示すように、図１の基本構成に同調シフト部１２とその同調シフト部１２に供給される制御信号を追加した構成となされている。なお、図２において、図１に示した基本構成と同じ構成要素については図１と同一の指示符号を付して、それらの説明は省略する。
【００３５】
本実施形態における同調シフト部１２は、一例として図３に示すような回路構成となされている。なお、図３には、同調シフト部１２以外の構成である前記アンテナ１３及びＲＦＩＤＬＳＩ２３、直流カット用コンデンサＣ１も図示されている。
【００３６】
この第１の実施形態において、同調シフト部１２は、図３に示すように、同調用コンデンサＣｓと、第１，第２のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）４１，４２と、第１，第２のＦＥＴ４１，４２のゲートへ制御信号を供給する端子２４とを有して構成されている。具体的に説明すると、同調シフト部１２の同調用コンデンサＣｓは、一方の端部がアンテナ１３の一方の端子と接続され、他方の端部が第１のＦＥＴ４１を介してグランドに接続されている。また、第２のＦＥＴ４１は、アンテナ１３の他方の端子とグランドとの間に設けられている。そして、当該図３の構成において、上記第１，第２のＦＥＴ４１，４２のゲートには、例えば図示しないホストＣＰＵから、ＲＦＩＤカード機能時（ＲＦＩＤカード機能を使用するアプリケーションの起動時）には「Ｈ（ハイ）」レベルとなされ、ＲＦＩＤリーダライタ機能時（ＲＦＩＤリーダライタ機能を使用するアプリケーションの起動時）には「Ｌ（ロー）」レベルとなされる制御信号が、端子２４を介して供給される。
【００３７】
すなわちこの第１の実施形態に示した非接触通信回路によれば、ＲＦＩＤカード機能時には、第１，第２のＦＥＴ４１，４２のゲートに「Ｈ」レベルとなる所定電圧の制御信号が加えられ、それら第１，第２のＦＥＴ４１，４２のスイッチがオンに設定され、一方、ＲＦＩＤリーダライタ機能時には、第１，第２のＦＥＴ４１，４２のゲートに「Ｌ」レベルとなる所定電圧の制御信号が加えられ、それら第１，第２のＦＥＴ４１，４２のスイッチがオフに設定されることにより、同調用アンテナＣｓを直接制御して共振周波数の切り換えを行うようになされている。
【００３８】
〔第２の実施形態の構成例〕
図４〜図８には、ＲＦＩＤカードとＲＦＩＤリーダライタの両機能について十分な性能を確保可能とした本発明の第２の実施形態の非接触通信回路の構成例を示す。
【００３９】
第２の実施形態の非接触通信回路は、図４に示すように、アンテナとしてメインアンテナ１３ｍとサブアンテナ１３ｓを設け、メインアンテナ１３ｍは同調部１１に、サブアンテナ１３ｓは同調シフト部１２と接続した構成となされている。なお、図４において、前述の図１に示した基本構成と同じ構成要素については図１と同一の指示符号を付して、それらの説明は省略する。
【００４０】
本実施形態における同調シフト部１２は、一例として図５に示すような第１の具体例の回路構成、或いは図６に示すような第２の具体例の回路構成となされている。なお、図５，図６には、同調シフト部１２以外の構成である前記メインアンテナ１３ｍ及びサブアンテナ１３ｓ、ＲＦＩＤＬＳＩ２３、直流カット用コンデンサＣ１、メインアンテナ１３ｍとの共振回路用コンデンサＣ２、サブアンテナ１３ｓとの共振回路用コンデンサＣ３も図示されている。
【００４１】
先ず、図５に示す第１の具体例の回路構成から説明する。
【００４２】
図５に示す第１の具体例の回路構成において、メインアンテナ１３ｍとサブアンテナ１３ｓは磁気結合している。また、同調シフト部１２は、同調用コンデンサＣｓと、ＦＥＴ４３と、当該ＦＥＴ４３のゲートへ制御信号を供給する端子２４とを有して構成されている。具体的に説明すると、この第１の具体例における同調シフト部１２の同調用コンデンサＣｓとＦＥＴ４３は、サブアンテナ１３ｓに対して並列に接続されている。そして、当該図５の構成において、上記ＦＥＴ４３のゲートには、例えば図示しないホストＣＰＵから、ＲＦＩＤカード機能時には「Ｈ」レベルとなされ、ＲＦＩＤリーダライタ機能時には「Ｌ」レベルとなされる制御信号が、端子２４を介して供給される。
【００４３】
すなわちこの第２の実施形態の第１の具体例に示した非接触通信回路において、ＲＦＩＤカード機能時には、ＦＥＴ４３のゲートに「Ｈ」レベルとなる所定電圧の制御信号が加えられて当該ＦＥＴ４３のスイッチがオンに設定され、一方、ＲＦＩＤリーダライタ機能時には、ＦＥＴ４３のゲートに「Ｌ」レベルとなる所定電圧の制御信号が加えられて当該ＦＥＴ４３のスイッチがオフに設定されることにより、メインアンテナ１３ｍと密に結合しているサブアンテナ１３ｓの同調用コンデンサＣｓを直接制御して共振周波数の切り換えを行うようになされている。
【００４４】
次に、図６に示す第２の具体例の回路構成の説明を行う。
【００４５】
図６に示す第２の具体例の回路構成において、メインアンテナ１３ｍとサブアンテナ１３ｓは磁気結合している。またこの第２の具体例において、同調シフト部１２は、同調用コンデンサＣｓと、ＦＥＴ４３と、当該ＦＥＴ４３のゲートへ制御信号を供給する端子２４とを有して構成されている。より具体的に説明すると、この第２の具体例における同調シフト部１２の同調用コンデンサＣｓは、サブアンテナ１３ｓに対して並列に接続され、また、上記同調用コンデンサＣｓとサブアンテナ１３ｓとの間の接続点はＦＥＴ４３を介してグランドに接続されている。そして、当該図６の構成において、上記ＦＥＴ４３のゲートには、例えば図示しないホストＣＰＵから、ＲＦＩＤカード機能時には「Ｈ」レベルとなされ、ＲＦＩＤリーダライタ機能時には「Ｌ」レベルとなされる制御信号が、端子２４を介して供給される。
【００４６】
すなわちこの第２の実施形態の第２の具体例に示した非接触通信回路において、ＲＦＩＤカード機能時には、ＦＥＴ４３のゲートに「Ｈ」レベルとなる所定電圧の制御信号が加えられて当該ＦＥＴ４３のスイッチがオンに設定され、一方、ＲＦＩＤリーダライタ機能時には、ＦＥＴ４３のゲートに「Ｌ」レベルとなる所定電圧の制御信号が加えられて当該ＦＥＴ４３のスイッチがオフに設定されることにより、メインアンテナ１３ｍと密に結合しているサブアンテナ１３ｓの存在自体をオン／オフ制御して共振周波数の切り換えを行うようになされている。
【００４７】
なお、第２の実施形態の第１，第２の具体例に示したメインアンテナ１３ｍとサブアンテナ１３ｓとしては、例えば図７に示すように、外周側にメインアンテナ１３ｍのループ状パターンが形成され、内周側にサブアンテナ１３ｓのループパターンが形成されたもの、或いは、例えば図８に示すように、メインアンテナ１３ｍのループ状パターンとサブアンテナ１３ｓのループパターンが交互に形成されたものを用いることができる。これらメインアンテナ１３ｍとサブアンテナ１３ｓのループ状パターンは、例えば同一のフレキシブル基板やガラスエポキシ基板、筐体の内壁面等の上に形成される。また例えば、両面フレキシブル基板の例えば表面側にメインアンテナ１３ｍのパターンを形成し、裏面側には上記表面側のパターンと重なるように例えばサブアンテナ１３ｓのパターンを形成することにより、パターン間を狭ピッチにすることも可能である。
【００４８】
〔ＲＦＩＤカード機能時とＲＦＩＤリーダライタ機能の動作〕
以下、第１，第２の実施形態の非接触通信回路にてＲＦＩＤカード機能とＲＦＩＤリーダライタ機能を実現する際の動作について説明する。
【００４９】
ＲＦＩＤカード機能時には、前述の各ＦＥＴ（ＦＥＴ４１及び４２、又はＦＥＴ４３）のゲートに「Ｈ」レベルとなる所定電圧の制御信号が加えられ、ＦＥＴのスイッチがオンに設定される。この場合、アンテナ（アンテナ１３、又はサブアンテナ１３ｓ）に対して並列に接続されている同調用コンデンサＣｓの容量が有効になり、並列共振回路が形成される。ここで、式（１）に示すように、共振周波数ｆ0は、主にインダクタンスＬと容量Ｃの値で決まるため、上記ＦＥＴのスイッチオン時には、全ての容量Ｃが合成容量として有効になり、本発明の各実施形態では、この状態の時に共振周波数ｆ0が１３．５ＭＨｚに合うように調整されている。
【００５０】
ｆ0＝１／（２π√(ＬＣ）） (1）
図９には、縦軸を通信特性、横軸を共振周波数とし、ＲＦＩＤカード機能と非動作時のＲＦＩＤリーダライタ機能の許容周波数帯域のイメージを示している。この図９に示すように、ＲＦＩＤカード機能時には、外部の各種ＲＦＩＤリーダライタに対する性能を満足させるために、上記共振周波数を搬送波周波数である１３．５６ＭＨｚよりやや低めに設定する必要がある。図９中の矢印Ｅｃにて示す範囲はＲＦＩＤカード機能において性能を満足できる範囲を示しており、矢印Ｅr/wにて示す範囲はＲＦＩＤリーダライタ機能において性能を満足できる範囲を示している。なお、ＲＦＩＤリーダライタ機能の共振周波数は非動作時の値とする。この図から判るように、各機能の性能を満足できる帯域は同じではなく、そのため両立を図ることは出来ない。
【００５１】
また、ＲＦＩＤリーダライタの共振周波数が高い理由として、本発明実施形態の非接触通信回路に用いられているＲＦＩＤＬＳＩ２３は、ＲＦＩＤカード機能時には入力インピーダンスが高く、ＲＦＩＤリーダライタ機能の動作時にはＲＦＩＤカード機能時よりも入力インピーダンスが低くなるように切り換えられる仕様となされている。このため、ＲＦＩＤＬＳＩ２３側の入力インピーダンスが低くなるＲＦＩＤリーダライタ機能の動作時には、図１０に示すように、並列共振回路のバランスが崩れ、共振周波数が低い方にシフトしてしまうことになる。すなわち、ＲＦＩＤリーダライタ機能の性能を満足させるためには、予め共振周波数をカード機能時よりも高く設定しておく必要がある。
【００５２】
ここで、図９で示したように、ＲＦＩＤリーダライタ機能の動作時において通信距離とＮｕｌｌ特性の両立を図るためには、１３．５６ＭＨｚよりも高めの共振周波数に設定する必要がある。すなわち、ＲＦＩＤリーダライタ機能時における性能を確保するためには、ＲＦＩＤリーダライタ機能時に共振周波数を高い方へシフトさせる必要がある。その際の共振周波数間のシフト量は、図９及び図１０のように、上述のＲＦＩＤカード機能の範囲Ｅｃのうちの所定の共振周波数（例えば１３．４ＭＨｚ）と、それに対応するＲＦリーダライタ機能の範囲Ｅr/wのうちの所定の共振周波数（例えば１４．０ＭＨｚ）との差分に相当する量である。
【００５３】
このため、本発明の第１，第２の実施形態では、ＲＦＩＤリーダライタ機能時には、前述の各ＦＥＴ（ＦＥＴ４１及び４２、又はＦＥＴ４３）のゲートを「Ｌ」レベルにし、同調用コンデンサＣｓに直列に接続されているＦＥＴをオフする制御を行うことにより、アンテナ（アンテナ１３、又はサブアンテナ１３ｓ）に対して並列に設けられている同調用コンデンサＣｓの容量を見掛け上見えなくして、並列共振回路の容量Ｃの合成容量を低下させて、共振周波数を高い方へシフトさせるようにする。つまり、図１０に示すように、ＲＦＩＤリーダライタ機能の動作時には、１３．５６ＭＨｚよりやや高めの共振周波数になる。
【００５４】
本発明実施形態の非接触通信回路によれば、上述のように、アンテナに対して並列に設けられている同調用コンデンサＣｓの容量を切り換え制御することで、ＲＦＩＤリーダライタ機能の共振周波数がシフトすることにより、図１０に示すように、ＲＦＩＤカード機能とＲＦＩＤリーダライタ機能の両機能において図９に示す所望の特性を実現可能としている。
【００５５】
〔第３の実施形態〕
本発明は、上述した第１，第２の実施形態のように、ＲＦＩＤカード機能の使用時とＲＦＩＤリーダライタ機能の使用時のように、使用機能モードに応じて共振周波数を切り換える用途の他にも、例えばＲＦＩＤリーダライタ機能時において、通信相手方のＲＦＩＤカード毎に共振周波数の切り換えを行うようにしても良い。すなわち、本発明の第３の実施形態では、通信相手方のＲＦＩＤカードの種類に応じて使用されるアプリケーション毎に共振周波数の切り換えを行うことも可能となっている。
【００５６】
具体的には、図１１に示すように、例えばアンチコリジョン対応のＲＦＩＤカード（アンチコリジョンカードとする。）と通信を行うアプリケーションが使用される場合には、所定の通信距離特性を確保するために低い共振周波数とする。一方、アンチコリジョン対応ではないノーマルのＲＦＩＤカード（ノーマルカードとする。）と通信を行うアプリケーションが使用される場合には、近傍のＮｕｌｌが低い周波数で発生し易いため、それを回避する意味で高い共振周波数に設定する。なお、図１１は、縦軸が通信特性、横軸が共振周波数を示し、ＲＦＩＤリーダライタ機能時に使用するアプリケーション毎の許容周波数帯域のイメージを示している。図１１中の矢印Ｅａにて示す範囲はアンチコリジョンカード対応のアプリケーション使用時において性能を満足できる範囲を示しており、矢印Ｅｎにて示す範囲はノーマルカード対応のアプリケーション使用時において性能を満足できる範囲を示している。
【００５７】
すなわち、アンチコリジョンカード対応のアプリケーション使用時とノーマルカード対応のアプリケーション使用時の両方の性能を満足できる周波数帯域は重ならないか、又は、重なる帯域が狭いため、この第３の実施形態においても、前述の第１，第２の実施形態におけるＲＦＩＤカード機能とＲＦＩＤリーダライタ機能の切り換えの場合と同様に、ＦＥＴのオン／オフ制御による共振周波数の切り換えを行うことにより、それぞれのアプリケーション使用時において性能を満足することが可能となっている。
【００５８】
なお、この第３の実施形態の場合、ホストＣＰＵは、アンチコリジョンカード対応のアプリケーションかノーマルカード対応のアプリケーションの何れが使用されるか判別し、その判別結果に応じて制御信号の「Ｈ」レベル、「Ｌ」レベルを決定する。
【００５９】
図１２には、ホストＣＰＵが制御信号の「Ｈ」レベル、「Ｌ」レベルを決定する際のフローチャートを示す。
【００６０】
図１２において、ホストＣＰＵは、ステップＳ１において、ＲＦＩＤリーダライタ機能を使用するアプリケーションが起動すると、ステップＳ２の処理として、その起動アプリケーションがノーマルカード対応のアプリケーションであるか判別する。
【００６１】
そして、ホストＣＰＵは、ステップＳ２にてノーマルカード対応のアプリケーションであると判別した場合には、ステップＳ３の処理に進み、制御信号を「Ｌ」レベルに設定し、一方、ノーマルカード対応のアプリケーションでない（アンチコリジョンカード対応のアプリケーションである）と判定した場合には、ステップＳ４の処理に進み、制御信号を「Ｈ」に設定する。
【００６２】
〔携帯電話端末の構成〕
図１３には、本発明実施形態の非接触通信回路を搭載した携帯電話端末の概略的な内部構成を示す。
【００６３】
図１３において、通信アンテナ５２は、例えば内蔵アンテナであり通話やパケット通信のための信号電波の送受信を行う。通信回路５１は、送受信信号の周波数変換、変調と復調等を行う。上記通信アンテナ５２及び通信回路５１にて受信された通話音声データは、データラインを介して音声処理部６３へ送られ、それ以外の受信データは、一旦、制御部５０へ送られて処理された後、必要に応じて当該制御部５０から各部へ送られる。
【００６４】
音声処理部６３は、上記通信アンテナ５２及び通信回路５１から通話音声データが供給された時には、当該通話音声データを復号化し、その復号化後の通話音声データをデータラインを介してスピーカ部６１へ送る。
【００６５】
スピーカ部６１は、携帯電話端末に設けられている受話用のスピーカやリンガ（着信音）、音楽再生用等のスピーカであり、ディジタル／アナログ変換器と増幅器を含み、通話音声やリンガ音，再生音楽等のデータを、ディジタル／アナログ変換及び増幅した後に出力する。これにより、通話音声やリンガ音，再生音楽が得られることになる。
【００６６】
マイクロホン部６２は、送話用及び外部音声集音用のマイクロホンであり、アナログ／ディジタル変換器と増幅器を含む。このマイクロホン部６２を介して入力された音声信号は、増幅器により所定のレベルに増幅された後、アナログ／ディジタル変換器によりディジタル音声データに変換され、データラインを介して音声処理部６３へ送られて符号化された後、データラインを介して通信回路５１へ送られて変調、周波数変換等の各種処理を受け、通信アンテナ５２から送信される。
【００６７】
表示部５３は、例えば液晶ディスプレイ等の表示デバイスと、そのディスプレイの表示駆動回路とを含み、上記ディスプレイ上に画像や文字、各種メッセージ等を表示する。
【００６８】
画像処理部６４は、内蔵メモリや図示しない外部メモリインターフェースを介して外部メモリから読み出された圧縮符号化されている画像データが供給された時、その画像データの伸張復号化等の再生処理を行い、その伸張復号後の画像データをデータラインを介して表示部５３へ送る。
【００６９】
操作部５４は、本実施形態の携帯電話端末の図示しない筐体上に設けられているテンキーや発話キー、終話／電源キー等の各キーや十字キー，ジョグダイヤル等の各操作子と、それら操作子が操作された時の操作信号を発生する操作信号発生器とからなる。
【００７０】
非接触通信部６５は、前述した本発明実施形態の非接触通信回路に相当し、前述の送信ブロック２０及び受信ブロック２１を含む送受信回路１０と同調部１１，同調シフト部１２等からなり、アンテナ１３を通じて、他のＲＦＩＤカードやＲＦＩＤリーダライタとの間で非接触通信を行う。
【００７１】
メモリ５５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＲＯＭは、ＯＳ（Operating System）、制御部５０が各部を制御するための制御プログラムや各種の初期設定値、フォントデータや各辞書データ、非接触通信に使用されるアプリケーションのプログラムコード、前述した制御信号を生成するためのプログラムコード、その他、一般の携帯電話端末に搭載される各種のアプリケーションプログラムコード、当該携帯電話端末の識別情報（ＩＤ）などを記憶している。このＲＯＭは、いわゆるＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（NAND-type flash memory）のような書き換え可能なＲＯＭをも含み、当該書き換え可能なＲＯＭには、例えば電子メールデータ、電話帳データ、スケジュールデータ、メモ帳データ、画像データ、画像データや音楽データ、着信音，報知音データ、文字データ、学習データ、ダウンロード等されたアプリケーションプログラムコード、その他、各種の設定値等を保存することも可能となされている。ＲＡＭは、制御部５０が各種のデータ処理を行う際の作業領域として、随時データを格納する。
【００７２】
上記制御部５０は、通信回路５１における通信の制御、ディスプレイの表示制御、メモリの書き込み／読み出し制御、音声処理や画像処理等の各制御の他、携帯電話端末の各構成要素の制御や各種演算処理を行う。特に、本実施形態の場合、制御部５０は、ＲＦＩＤカード機能時とＲＦＩＤリーダライタ機能時の共振周波数の切り換え制御や、ＲＦＩＤリーダライタ機能時の使用アプリケーションに応じた共振周波数の切り換え制御を行うための制御信号を生成する、前述のホストＣＰＵとしての処理も行う。
【００７３】
その他、図１３には図示を省略しているが、本発明の携帯電話端末は、位置測位のためのＧＰＳ機能、画像撮影等のためのカメラ機能、年月日時等の情報を発生したり時間を計測する時計部や、外部メモリが接続されるメモリインターフェース部、外部ケーブルが接続されるケーブル用コネクタ部、キー照明や着信ライト用などのＬＥＤ（発光ダイオード）とその駆動部、バイブレータとその駆動部、各部へ電力を供給するバッテリとその電力をコントロールするパワーマネージメントＩＣ部、いわゆる電子マネーのための情報記憶と信号の送受信処理等を行う電子財布部など、一般的な携帯電話端末に設けられる各構成要素についても備えている。
【００７４】
〔まとめ〕
以上説明したように、本発明実施形態によれば、ＲＦＩＤカード機能の使用時とＲＦＩＤリーダライタ機能の使用時、或いは、ＲＦＩＤリーダライタ機能時におけるＲＦＩＤカードのアプリケーション毎に、共振周波数を最適な周波数に補正可能となされているため、ＲＦＩＤカード機能とＲＦＩＤリーダライタ機能の両機能においてそれぞれ十分な性能を確保すること、或いは、ＲＦＩＤリーダライタ機能時におけるＲＦＩＤカードのアプリケーション毎にそれぞれ十分な性能を確保可能となっている。特に本実施形態によれば、制御信号により共振周波数を切り換え可能となされており、システム的な対策で済むため、アンテナ形状やメカ構造、デザイン設計上の制約が少なく、高い設計自由度を実現可能となっている。
【００７５】
なお、上述した実施形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述した各実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんである。
【００７６】
例えば、本発明の携帯端末は、携帯電話端末だけでなく、ＲＦＩＤカード機能とＲＦＩＤリーダライタ機能の両方を備えたＰＤＡ装置（PDA：Personal Digital Assistants）、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯型の電子ゲーム装置等にも適用可能である。また、本発明において切り換え可能な共振周波数は、前述したような二種類に限定されず、さらに複数の共振周波数の切り換えも可能であり、ＲＦＩＤカードのアプリケーションについても前述のアンチコリジョンカードとノーマルカード対応の二種類に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】ＲＦＩＤカード機能とＲＦＩＤリーダライタ機能の両機能を備えた非接触通信回路の基本的な構成例を示すブロック図である。
【図２】ＲＦＩＤカード機能とＲＦＩＤリーダライタ機能の両機能を備えた本発明の第１の実施形態の非接触通信回路の構成例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態の非接触通信回路に使用される同調シフト部等の具体的構成例を示す回路図である。
【図４】ＲＦＩＤカード機能とＲＦＩＤリーダライタ機能の両機能を備えた本発明の第２の実施形態の非接触通信回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態の非接触通信回路に使用される同調シフト部等の第１の具体的例を示す回路図である。
【図６】第２の実施形態の非接触通信回路に使用される同調シフト部等の第２の具体的例を示す回路図である。
【図７】メインアンテナとサブアンテナのループ状パターンの一具体例を示す図である。
【図８】メインアンテナとサブアンテナのループ状パターンの別の具体例を示す図である。
【図９】ＲＦＩＤカード機能とＲＦＩＤリーダライタ機能の許容周波数帯域のイメージを示す図である。
【図１０】ＲＦＩＤリーダライタ機能時に並列共振回路のバランスが崩れて、共振周波数が低い方にシフトしてしまう状態の説明に用いる図である。
【図１１】ＲＦＩＤリーダライタ機能時に使用するアプリケーション毎の許容周波数帯域のイメージを示す図である。
【図１２】ホストＣＰＵが起動アプリケーションに応じて制御信号の「Ｈ」，「Ｌ」レベルを決定する際のフローチャートである。
【図１３】本発明実施形態の非接触通信回路を搭載した携帯電話端末の概略的な内部回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０  送受信回路、１１  同調部、１２  同調シフト部、１３  アンテナ、１３ｍ  メインアンテナ、１３ｓ  サブアンテナ、２０  送信ブロック、２１  受信ブロック、２３  ＲＦＩＤ  ＬＳＩ、２４  制御信号の入力端子、３１，３６  フィルタ、３２  ドライブ回路、３３  変調回路、３４  復調部、３５  負荷スイッチ、４１，４２，４３  ＦＥＴ、Ｃｓ  同調用コンデンサ、５０  制御部、５１  通信部、５２  通信用アンテナ、５３  表示部、５４  操作部、５５  メモリ部、６１  スピーカ部、６２  マイクロホン部、６３  音声処理部、６４  画像処理部、６５  非接触通信部
【図１】
2008022435.tif 000003
【図２】
2008022435.tif 000004
【図３】
2008022435.tif 000005
【図４】
2008022435.tif 000006
【図５】
2008022435.tif 000007
【図６】
2008022435.tif 000008
【図７】
2008022435.tif 000009
【図８】
2008022435.tif 000010
【図９】
2008022435.tif 000011
【図１０】
2008022435.tif 000012
【図１１】
2008022435.tif 000013
【図１２】
2008022435.tif 000014
【図１３】
2008022435.tif 000015