(57)【要約】【課題】本発明は、良好な送受信特性を有する非接触ＩＣカード読取／書込装置を提供する事を目的とする。【解決手段】本発明は、非接触ＩＣカードに電磁誘導により電力と送信信号を供給し、非接触ＩＣカードからの受信信号を負荷変動により取得するループアンテナと、このループアンテナを所望の第一の周波数に共振させるための第一の共振回路部と、第一の共振回路部を介しループアンテナに電力と送信データを供給する無線送信部を設け、さらにループアンテナにカップリングコンデンサにて接続された、所望の第二の周波数に共振した第二の共振回路部を介して、ループアンテナからの受信信号を取得する無線受信部を設け、その受信信号から復調回路により非接触ＩＣカードからのデータを復調するように構成した。【選択図】  図１
2004206383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触ＩＣカードに電磁誘導により電力と送信信号を供給し、前記非接触ＩＣカードからの受信信号を負荷変動により取得するループアンテナと、このループアンテナを所望の第一の周波数に共振させるための第一の共振回路部と、前記第一の共振回路部を介し前記ループアンテナに電力と送信データを供給する無線送信部を設け、さらに前記ループアンテナにカップリングコンデンサにて接続された、所望の第二の周波数に共振した第二の共振回路部を介して、前記ループアンテナからの受信信号を取得する無線受信部を設け、その受信信号から復調回路により前記非接触ＩＣカードからのデータを復調するように構成したことを特徴とする非接触ＩＣカード読取／書込装置。
【請求項２】
前記第一の共振回路部の共振周波数を、電力と送信信号を伝送する搬送波の周波数に、前記第二の共振回路部の共振周波数を、非接触ＩＣカード側の負荷変動にて形成される変調副搬送波の周波数に設定したことを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカード読取／書込装置。
【請求項３】
前記第二の共振回路部を構成する第一のコイルに近接設置され、相互誘導にて結合された第二のコイルを設け、前記第一のコイルの一端を第一のグランドに、前記第二のコイルの一端を第二のグランドに接地し、送信部およびアンテナ回路部と受信部のグランドを分離した構成にしたことを特徴とする請求項１，２いずれか１項に記載の非接触ＩＣカード読取／書込装置。
【請求項４】
前記第二の共振回路部を構成する第一のコイルの巻数ｎ１と、相互誘導にて結合された第二のコイルの巻数ｎ２を、前記第二の共振回路部の出力インピーダンスＺ１と前記無線受信部の入力インピーダンスＺ２に夫々整合する様に選定し、前記第一のコイルと前記第二のコイルにて、インピーダンス変換機能を持たせた事を特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の非接触ＩＣカード読取／書込装置。
【請求項５】
前記第二のコイルの一端と他端間に、第一のコンデンサＣ１および第二のコンデンサＣ２を直列に接続し、そのＣ１−Ｃ２の接合点より出力信号を取り出し、第一のコンデンサＣ１および第二のコンデンサＣ２にて、インピーダンス変換機能を持たせた事を特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の非接触ＩＣカード読取／書込装置。
【請求項６】
前記第二の共振回路部の共振周波数を、非接触ＩＣカード側の負荷変動にて形成される両側波帯のうち、下側の変調副搬送波の周波数に設定した構成にしたことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の非接触ＩＣカード読取／書込装置。
【請求項７】
前記第二の共振回路部の共振周波数を、非接触ＩＣカード側の負荷変動にて形成される両側波帯のうち上側の変調副搬送波の周波数に設定した構成にしたことを特徴とする請求項１〜３、請求項５いずれか１項に記載の非接触ＩＣカード読取／書込装置。
【請求項８】
前記第二の共振回路部の共振周波数を、非接触ＩＣカード側の負荷変動にて形成される複数の変調副搬送波をカバーする周波数帯域に設定した構成にしたことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の非接触ＩＣカード読取／書込装置。
【請求項９】
前記第二の共振回路部と前記無線受信部間に中間周波トランスを設け、前記第二の共振回路部と前記無線受信部のグランドを分離した構成にしたことを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の非接触ＩＣカード読取／書込装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非接触ＩＣカードシステムで用いられる読取／書込装置に係り、特に非接触ＩＣカードへの電力伝送効率、および非接触ＩＣカードからのデータ受信効率を改良した非接触ＩＣカード読取／書込装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣカードを用いた読取／書込システムは、一般に非接触ＩＣカードシステムと呼ばれ、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数帯を利用した物流システム、交通システム、航空貨物管理システム等々に実用化されつつある。ここで、図１０は従来の非接触ＩＣカードシステムの説明図である。このシステムは、図１０に示すように、１枚の樹脂製カード上にＩＣチップ１０３とアンテナコイル１０２を備えた非接触ＩＣカード１０１と、この非接触ＩＣカード１０１との通信を行う読取／書込装置１０５とを備え、この読取／書込装置１０５にはループアンテナ１０４が備えられている。このループアンテナ１０４により電力と送信データを常時または間欠に送信し、この電力と送信データを受信できる範囲内にある非接触ＩＣカード１０１からの受信データを得るものである。
【０００３】
一例として（特許文献１）に記載の非接触ＩＣカードシステムの読取／書込装置を図１１に示す。なお、図１１は従来の非接触ＩＣカードシステムの読取／書込装置と非接触ＩＣカードの結合に関連する部分を示したブロック図である。以下、図１０および図１１を用いて、非接触ＩＣカードシステムの動作を説明する。
【０００４】
まず、送信データ伝送の場合は、前段の発振器からの搬送波を変調器へ入力し、送信データによりこれを変調する（図示せず）。そしてこの変調波を図１１に示す電力増幅器１０６で増幅し、マッチング回路１０７を介してループアンテナ１０８から送信する。
【０００５】
また、電力伝送のみの場合は、前段の発振器からの搬送波を無変調のままで送信する。この読取／書込装置から非接触ＩＣカードへの送信は、電磁結合によりループアンテナ１０８が生成する磁束が非接触ＩＣカードのアンテナコイル１０９と鎖交し、誘起電圧を励起することにより行われる。非接触ＩＣカード側では、アンテナコイル１０９の誘起電圧をＩＣチップ内の整流回路（図示せず）で整流し、非接触ＩＣカード内の各回路の電源として用いる。また、同じ誘起電圧を復調回路（図示せず）へ導いて読取／書込装置からのデータを復調する。
【０００６】
次に、非接触ＩＣカードより読取／書込装置へのデータ伝送時には、読取／書込装置は無変調の搬送波を送信して、非接触ＩＣカードへ電力供給のみを行っている。非接触ＩＣカード側では、ＩＣチップ内のメモリ（図示せず）から読み出されたデータに応じて、例えばアンテナコイル１０９に接続された負荷抵抗（図示せず）とスイッチ（図示せず）とからなる変調回路（図示せず）にて、データの“１”、“０”ビットに応じて、このスイッチがオン、オフされる。上記のようにスイッチがオン、オフすると、アンテナコイル１０９に対する負荷Ｚが変動し、この変動が読取／書込装置側のループアンテナ１０８へ電磁誘導により伝わり、ループアンテナ１０８側のインピーダンスが変動し、図１１（ａ）の点Ａに於ける電圧／電流すなわちインピーダンスが、非接触ＩＣカードの送信データに応じて変化する。結果として高周波信号の振幅が変動する。即ち、この高周波信号はＩＣカードのデータによって振幅変調される。この変調高周波信号が復調回路１１０で復調されて受信データが得られる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−００７９７６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
第一の従来例として図１１（ａ）は並列共振を用いたときの復調回路１１０の周辺を詳細に示したもので、コンデンサ１１４がループアンテナ１０８と並列共振する。この場合、並列共振回路のインピーダンスはその共振点付近では大きな値となるから、マッチング回路１０７の出力側インピーダンスもそれに合わせて大きな値であり、このハイインピーダンス点の電圧Ｖを抵抗器１１３を介して復調回路１１０へ取り込み復調することとなる。この構成では、搬送波電流は抵抗器１１３と復調回路１１０の搬送波帯での入力インピーダンスとの直列インピーダンスが、ループアンテナ１０８とコンデンサ１１４からなる並列回路に並列に入ることになり、非接触ＩＣカードからのデータ検出のために共振回路のＱを低下させることとなってしまう。これは直ちに非接触ＩＣカードへの電力伝送効率を低下させる。
【０００９】
また、図１１（ｂ）は、第二の従来例として、直列共振を用いたときの復調回路１１０の周辺を示したもので、この場合にはループアンテナ１０８とコンデンサ１１４とからなる直列共振回路を形成している。直列共振時にはその回路のインピーダンスは小さい値となるので、この場合は電力増幅器１０６からの電流Ｉを抵抗器１１３へ流し、その電圧降下を復調回路１１０で検出する。従って、抵抗器１１３に於ける電力消費が生じ、さらにこの場合には直列共振回路に抵抗器１１３が直列に入ることになってＱが低下し、非接触ＩＣカードへの電力伝送効率を低下させる。
【００１０】
上記のように第一から第二の従来例のいずれの回路においても、共振回路は一つであり、電力と送信信号を伝送する搬送波の周波数と、ＩＣカード側からの受信信号の周波数に対し、両方の周波数をカバーする必要が有った。それゆえ従来の回路においては、アンテナのＱ値を下げる必要が有り、Ｑ値を下げるためループアンテナ１０８に直列または並列に抵抗を挿入していた（図示せず）。その特性を示したのが図４である。なお、図４はアンテナの周波数とＱ値の関係を示すグラフである。図においてアンテナのＱが低い場合、実線（Ｑ＝Ｌ）で示すように送信信号を伝送する搬送波の周波数を中心に、受信信号の周波数である±副搬送波周波数の範囲まで帯域を広げる必要があった。そのためＱ値を下げる事により電力と送信信号を伝送する搬送波のレベルが大幅に低下し、その結果非接触ＩＣカードへの電力伝送効率が大幅に低下するという課題があった。さらに受信データを取得する場合も、共振回路は一つであるがゆえに電力増幅器１０６からの大振幅の高周波信号が復調回路１１０へ流入する事になり、この大振幅の高周波信号をフィルタリングする為に、高性能な帯域阻止特性を有するフィルタ回路を復調回路１１０の前段に設けねばならないという課題があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記従来の課題を解決するものであり、良好な送受信特性を有する非接触ＩＣカード読取／書込装置を提供する事を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非接触ＩＣカードに電磁誘導により電力と送信信号を供給し、非接触ＩＣカードからの受信信号を負荷変動により取得するループアンテナと、このループアンテナを所望の第一の周波数に共振させるための第一の共振回路部と、第一の共振回路部を介しループアンテナに電力と送信データを供給する無線送信部を設け、さらにループアンテナにカップリングコンデンサにて接続された、所望の第二の周波数に共振した第二の共振回路部を介して、ループアンテナからの受信信号を取得する無線受信部を設け、その受信信号から復調回路により非接触ＩＣカードからのデータを復調するように構成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、非接触ＩＣカードに電磁誘導により電力と送信信号を供給し、非接触ＩＣカードからの受信信号を負荷変動により取得するループアンテナと、このループアンテナを所望の第一の周波数に共振させるための第一の共振回路部と、第一の共振回路部を介しループアンテナに電力と送信データを供給する無線送信部を設け、さらにループアンテナにカップリングコンデンサにて接続された、所望の第二の周波数に共振した第二の共振回路部を介して、ループアンテナからの受信信号を取得する無線受信部を設け、その受信信号から復調回路により非接触ＩＣカードからのデータを復調するように構成された非接触ＩＣカードシステムの読取／書込装置である。この構成にする事により、送信周波数専用の共振回路と受信周波数専用の共振回路を設ける事ができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、第一の共振回路部の共振周波数を、電力と送信信号を伝送する搬送波の周波数に、第二の共振回路部の共振周波数を、非接触ＩＣカード側の負荷変動にて形成される変調副搬送波の周波数に設定した構成にした非接触ＩＣカードシステムの読取／書込装置である。この構成にする事により、読取／書込装置からの送信時において、電力と送信信号を伝送する搬送波周波数に特化した周波数に第一の共振回路部の共振周波数を設定する事により、Ｑ値の最大化が計れ効率よく電力と送信信号を伝送できるため電力伝送効率が向上する。
【００１５】
さらに非接触ＩＣカード側からのデータの受信時において、負荷変調された受信変調側波帯に特化した周波数に第二の共振回路部の共振周波数を設定する事により、Ｑ値の最大化が計れ搬送波の受信側への回り込みを大幅に低減でき、その結果効率よく受信信号を受信できるため受信効率が向上する。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、第二の共振回路部を構成する第一のコイルに近接設置され、相互誘導にて結合された第二のコイルを設け、第一のコイルの一端を第一のグランドに、第二のコイルの一端を第二のグランドに接地し、送信部およびアンテナ回路部と受信部のグランドを分離した構成にしたことにより、送信部からの大振幅の搬送波信号により受信側のグランドが振られる事を防止し受信性能を大幅に改善したものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、第二の共振回路部を構成する第一のコイルＬ３の巻数ｎ１と、相互誘導にて結合された第二のコイルＬ４の巻数ｎ２を、第二の共振回路部の出力インピーダンスＺ１と前記無線受信部の入力インピーダンスＺ２に夫々整合する様に選定した構成にしたことにより、第一のコイルＬ３と第二のコイルＬ４にインピーダンス変換機能を持たせたもので、不整合損失を低減でき受信性能を改善したものである。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、第二の共振回路部を構成する第二のコイルＬ４の一端と他端間に、第一のコンデンサＣ１および第二のコンデンサＣ２を直列に接続し、そのＣ１−Ｃ２の接合点より出力信号を取り出し、前記無線受信部の入力インピーダンスに整合する様に接続する構成にしたことにより、第二の共振回路機能と前記無線受信部とのインピーダンス変換機能を併用させ、回路規模の小型化および受信効率を向上させたものである。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の第二の共振回路部を構成する第一のコイルＬ３と、相互誘導にて結合された第二のコイルＬ４からなる構成において、第二の共振回路部の共振周波数を、非接触ＩＣカード側の負荷変動にて形成される両側波帯のうち、下側の変調副搬送波の周波数に設定した構成にしたことにより、受信側から見れば搬送波は非希望波（Ｕ）、変調副搬送波は希望波（Ｄ）であり、それゆえＤＵ比を大きくするためには、当然の事であるが希望波（Ｄ）を大きく、非希望波（Ｕ）を小さくする必要がある。Ｌ３とＬ４は誘導結合されている為、Ｌ３とＬ４は周波数が高い程結合度が低く、周波数が低い程結合度が高くなる。よって周波数が高い非希望波（Ｕ）より、周波数の低い希望波（Ｄ）の方が結合度が大きくなる。それゆえＤＵ比の改善が計れ受信性能を向上させたものである。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の第二のコイルＬ４の一端と他端間に、第一のコンデンサＣ１および第二のコンデンサＣ２を直列に接続し、そのＣ１−Ｃ２の接合点より出力信号を取りす構成において、第二の共振回路部の共振周波数を、非接触ＩＣカード側の負荷変動にて形成される両側波帯のうち、上側の変調副搬送波の周波数に設定した構成にしたことにより、受信側から見れば搬送波は非希望波（Ｕ）、変調副搬送波は希望波（Ｄ）であり、それゆえＤＵ比を大きくするためには、当然の事であるが希望波（Ｄ）を大きく、非希望波（Ｕ）を小さくする必要がある。搬送波の周波数に共振している第一の共振回路と、上側の変調副搬送波に共振している第二の共振回路は結合コンデンサＣ３で結合している為、高い周波数では結合度が大きく、低い周波数では結合度が小さくなる。それゆえ周波数が高い希望波（Ｄ）の方が周波数の低い非希望波（Ｕ）より結合度が大きくなりそれゆえＤＵ比の改善が計れ受信性能を向上させたものである。さらに受信部とインピーダンス整合する為に誘導結合での２次巻き線でのインピーダンス変換でははなく、共振回路のコンデンサによるタップダウン回路を用いることでこのＤＵ比を確保したまま、インピーダンスの変換も可能となる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、搬送波の周波数に共振している第一の共振回路と、変調副搬送波に共振している第二の共振回路を、結合コンデンサＣ３で結合し副同調回路を構成する。まず結合コンデンサＣ３の特性により、高い周波数では結合度が大きく、低い周波数では結合度が小さくなる。これとは逆に、第二の共振回路部を構成する第一のコイルＬ３と、相互誘導にて結合された第二のコイルＬ４の特性は、誘導結合されているがゆえに周波数が高い程結合度が小さく、周波数が低い程結合度が大きくなる。したがって、これら相反する特性を有する二つの回路を組み合わせた場合、各々の特性が相殺しあいフラットな周波数特性を有する広帯域な共振回路を得ることができる。その結果、周波数に関係無く変調副搬送波が２１２ＫＨｚ、４８４ＫＨｚ、８４７ＫＨｚと異なるシステムでも一つのハードウェアーでＤＵ比が一定にとれ、回路規模のの小型化と共に安定した受信特性を得ることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、前記第二の共振回路部と前記無線受信部間に中間周波トランスを設け、前記中間周波トランスの第一のコイルＬ５の一端を前記第二の共振回路部のグランドに、前記中間周波トランスの第二のコイルＬ６の一端を前記無線受信部のグランドに接地し、第二の共振回路部および無線受信部のグランドを分離しするとともに、中間周波トランスにより搬送波と受信信号波を周波数的に分離した構成にしたことにより、第二の共振回路部からの大振幅の搬送波にて無線受信部のグランドが振られる事を防止し、さらに無線受信部への搬送波周波数成分の流入を大幅に抑圧することが可能となり、受信性能を改善することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。なお、本発明における非接触ＩＣカードの定義は、いわゆるカードに限定されるものではなく、非接触で読取／書込装置との通信を行うことができる無線通信媒体である。よって、用途によってはＩＣタグ、ＩＤタグ、識別ラベルと呼ばれるものを含む。
【００２４】
まず、図３を用いて副搬送波を利用した変調方式について説明する。図３は周波数と信号強度の関係を示すグラフである。図３に示すように非接触ＩＣカードシステムでは、副搬送波を利用した変調方式が主に周波数範囲１３．５６ＭＨｚでのシステムにおける非接触ＩＣカード側から読取／書込装置へのデータ転送のための負荷変調に使用される。ここで、図９は１３．５６ＭＨｚシステム比較表を示す図である。１３．５６ＭＨｚでのシステムでは、図９に示すように副搬送波周波数８４７ＫＨｚ（１３．５６ＭＨｚ／１６）、４２３ＫＨｚ（１３．５６ＭＨｚ／３２）または２１２ＫＨｚ（１３．５６ＭＨｚ／６４）が通常使用される。図３に示すように、副搬送波での負荷変調は、搬送波周波数の近傍の±副搬送波周波数ｆＨの所に、２つのスペクトルを発生させる。結合度の弱い非接触ＩＣカードシステムでは、読取／書込装置の搬送波信号と負荷変調された受信変調側波帯との差は、約８０〜９０ｄＢの範囲で変動する。２つの副搬送波変調のうち情報はどちらの側波帯にも含まれるため周波数は下側副搬送波が使用されても、上側副搬送波が使用されても良い。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態に係る非接触ＩＣカード読取／書込装置を示すブロック図である。図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る非接触ＩＣカード読取／書込装置を示すブロック図、図１（ｂ）は（ａ）の部分詳細図であり、共振回路の一例として直列共振回路を用いた場合の詳細図である。図１において送信データ伝送の場合は、発振器７からの搬送波を変調器８へ入力し、送信データによりこれを変調する。そしてこれを電力増幅器９で増幅し、マッチング回路１０を経て、図１に示すＣ１、Ｃ２、Ｌ１から成る第一の共振回路４を介してループアンテナ３から送信する。また、電力伝送のみの場合は、発振器７からの搬送波を無変調のままで送信する。この読取／書込装置１１１から非接触ＩＣカード１１２への送信は、電磁結合によりループアンテナ３が生成する磁束が非接触ＩＣカード１１２のアンテナコイル１２と鎖交し、誘起電圧を励起することにより行われる。非接触ＩＣカード１１２では、アンテナコイル１２の誘起電圧をＩＣチップ１３内の整流回路（図示せず）で整流して非接触ＩＣカード内の各回路の電源として用いる。また、同じ誘起電圧を復調回路（図示せず）へ導いて読取／書込装置からのデータを復調する。
【００２６】
次に、非接触ＩＣカード１１２より読取／書込装置１１１へのデータ伝送時には、読取／書込装置は無変調の搬送波を送信して、非接触ＩＣカードへ電力供給のみを行っている。非接触ＩＣカード側では、ＩＣチップ１３内のメモリ（図示せず）から読み出されたデータＤＡＴＡｂに応じて、例えばアンテナコイル１３に接続された負荷抵抗（図示せず）とスイッチ（図示せず）とからなる変調回路（図示せず）において、データの“１”、“０”ビットに応じて、このスイッチがオン、オフされる。読取／書込装置１１１においては、上記のようにスイッチがオン、オフすると、アンテナコイル１２に対する負荷が変動する。この変動が読取／書込装置側のループアンテナ３へ電磁誘導により伝わり、ループアンテナ３側のインピーダンスが変動する。ループアンテナ３に接続されたカップリングコンデンサＣ３を介して、Ｃ４、Ｌ３から成る第二の共振回路５を介して、無線受信部２の復調器１１でデータが復調される。上記の構成にする事により、送信周波数専用の共振回路と受信周波数専用の共振回路を設ける事が送受信特性の改善が計れる。
【００２７】
（実施の形態２）
図１（ｂ）において、第一の共振回路部４のＣ１、Ｃ２、Ｌ１の値を電力と送信信号を伝送する搬送波の周波数になるよう設定し、第二の共振回路部５のＣ４、Ｌ３の値を、接触ＩＣカード側の負荷変動にて形成される変調副搬送波の周波数になるよう設定する事により、図５に示すように、読取／書込装置１１１からの送信時において、電力と送信信号を伝送する搬送波周波数に特化した周波数に、第一の共振回路部の共振周波数を設定する事により、Ｑ値の最大化が計れ、効率よく電力と送信信号を伝送できるため電力伝送効率が向上する。なお、図５は同調回路の周波数とＱ値の関係を示すグラフである。
【００２８】
さらにＩＣカード側からのデータの受信時において、負荷変調された受信変調側波帯に特化した周波数に、第二の共振回路部の共振周波数を設定する事により、Ｑ値の最大化が計れ、搬送波の受信側への回り込みを大幅に低減でき、その結果効率よく受信信号を受信できるため受信効率が向上する。
【００２９】
（実施の形態３）
図１（ｂ）において、第二の共振回路部５を構成する第一のコイルＬ３に近接設置され、相互誘導にて結合された第二のコイルＬ４を設け、第一のコイルＬ３の一端を第一のグランドＧ１に、第二のコイルＬ４の一端を第二のグランドＧ２に接地し、無線送信部およびアンテナインターフェース部のグランドＧ１と受信部のグランドＧ２を分離した構成にしたことにより、送信部からの大振幅の搬送波信号により、受信側のグランドＧ２が振られる事を防止し受信性能を大幅に改善したものである。
【００３０】
（実施の形態４）
図１（ｂ）において、第二の共振回路部を構成する第一のコイルＬ３の巻数ｎ１と、相互誘導にて結合された第二のコイルＬ４の巻数ｎ２を、第二の共振回路部の出力インピーダンスＺ１と前記無線受信部の入力インピーダンスＺ２に夫々整合する様に選定した構成にしたことにより、第一のコイルＬ３と第二のコイルＬ４にインピーダンス変換機能を持たせたもので、不整合損失を低減でき受信性能を改善するとともにインピーダンス変換回路を別途設ける必要がなくなり、回路規模の小型化およびコストダウン効果が計られる。
【００３１】
（実施の形態５）
図２は本発明の実施の形態に係る非接触ＩＣカード読取／書込装置を示すブロック図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態に係る非接触ＩＣカード読取／書込装置を示すブロック図、図２（ｂ）は（ａ）の部分詳細図であり、第一の共振回路の一例として直列共振回路を用いた場合の詳細図である。図２に示すように第二の共振回路部を構成する第二のコイルＬ４の一端と他端間に、第一のコンデンサＣ６および第二のコンデンサＣ７を直列に接続し、そのＣ６−Ｃ７の接合点より出力信号を取り出し、前記無線受信部の入力インピーダンスに整合する様に接続する構成にしたことにより、第二の共振回路機能と前記無線受信部とのインピーダンス変換機能を併用させ、回路規模の小型化および受信効率を向上させたものである。
【００３２】
（実施の形態６）
図１（ｂ）において、第二の共振回路部５を構成する第一のコイルＬ３と、相互誘導にて結合された第二のコイルＬ４からなる構成において、第二の共振回路部５の共振周波数を、図６（ｂ）に示すように接触ＩＣカード側の負荷変動にて形成される両側波帯のうち、下側の変調副搬送波の周波数に設定した構成にしたことにより、受信側から見れば搬送波は非希望波（Ｕ）、変調副搬送波は希望波（Ｄ）であり、それゆえＤＵ比を大きくするためには、当然の事であるが希望波（Ｄ）を大きく、非希望波（Ｕ）を小さくする必要がある。Ｌ３とＬ４は誘導結合されている為、図６（ａ）に示すようにＬ３とＬ４は周波数が高い程結合度が低く、周波数が低い程結合度が高くなる。よって周波数が高い非希望波（Ｕ）より、周波数の低い希望波（Ｄ）の方が結合度が大きくなる。それゆえＤＵ比の改善が計れ受信性能を向上させたものである。なお、図６は周波数対結合度および受信信号強度を示すグラフである。
【００３３】
（実施の形態７）
図２（ｂ）において、第二の共振回路部５を構成する第一のコイルＬ３と、相互誘導にて結合された第二のコイルＬ４からなる構成において、コイルＬ４の一端と他端間に、第一のコンデンサＣ６および第二のコンデンサＣ７を直列に接続し、そのＣ６−Ｃ７間の中点より出力信号を取りす構成において、第二の共振回路部５の共振周波数を、図７（ｂ）に示すように接触ＩＣカード側の負荷変動にて形成される両側波帯のうち、上側の変調副搬送波の周波数に設定した構成にしたことにより、受信側から見れば搬送波は非希望波（Ｕ）、変調副搬送波は希望波（Ｄ）であり、それゆえＤＵ比を大きくするためには、当然の事であるが希望波（Ｄ）を大きく、非希望波（Ｕ）を小さくする必要がある。搬送波の周波数に共振している第一の共振回路と、上側の変調副搬送波に共振している第二の共振回路は結合コンデンサＣ３で結合している為、図７（ａ）に示すように高い周波数では結合度が大きく、低い周波数では結合度が小さくなる。それゆえ周波数が高い希望波（Ｄ）の方が周波数の低い非希望波（Ｕ）より結合度が大きくなりそれゆえＤＵ比の改善が計れ受信性能を向上させたものである。さらに受信部とインピーダンス整合する為に誘導結合での２次巻き線でのインピーダンス変換でははなく、共振回路のコンデンサによるタップダウン回路を用いることでこのＤＵ比を確保したまま、インピーダンスの変換も可能となり、回路規模の小型化も計れる。なお、図７は周波数対結合度および受信信号強度を示すグラフである。
【００３４】
（実施の形態８）
図２（ｂ）において、搬送波の周波数に共振している第一の共振回路と、変調副搬送波に共振している第二の共振回路を、結合コンデンサＣ３で結合し副同調回路を構成する。まず図８（ａ）に示すように結合コンデンサＣ３の特性により、高い周波数では結合度が大きく、低い周波数では結合度が小さくなる。これとは逆に、第二の共振回路部を構成する第一のコイルＬ３と、相互誘導にて結合された第二のコイルＬ４の特性は、誘導結合されているがゆえに周波数が高い程結合度が小さく、周波数が低い程結合度が大きくなる。したがって、これら相反する特性を有する二つの回路を組み合わせた場合、各々の特性が相殺しあいフラットな周波数特性を有する広帯域な共振回路を得ることができる。その結果、図８（ｂ）に示すように周波数に関係無く変調副搬送波が２１２ＫＨｚ、４８４ＫＨｚ、８４７ＫＨｚと異なるシステムでも一つのハードウェアーでＤＵ比が一定にとれ、回路規模の小型化と共に安定した受信特性を得ることができる。なお、図８は周波数対結合度および受信信号強度を示すグラフである。
【００３５】
（実施の形態９）
図２（ｂ）において、第二の共振回路部と無線受信部間に中間周波トランス１４を設け、中間周波トランスの第一のコイルＬ５の一端を第二の共振回路部のグランドＧ２に、中間周波トランスの第二のコイルＬ６の一端を無線受信部のグランドＧ３に接地し、第二の共振回路部および無線受信部のグランドを分離しするとともに、中間周波トランス１４により搬送波と受信信号波を周波数的に分離した構成にしたことにより、第二の共振回路部からの大振幅の搬送波にて無線受信部のグランドが振られる事を防止し、さらに無線受信部への搬送波周波数成分の流入を大幅に抑圧することが可能となり、受信性能を改善することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態１〜９について説明したが、上述したように、発振器からの搬送波は電力増幅器で増幅されるが、その増幅にはＥ級増幅器（Ｅクラスアンプ）を用いることが好ましい。Ｅ級増幅器を用いることによって、高効率動作を実現することが可能となる。よって、送信出力を上げても発熱を抑えることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明により、第一の共振回路部の共振周波数を電力と送信信号を伝送する搬送波の周波数に設定し、第二の共振回路部の共振周波数を、非接触ＩＣカード側の負荷変動にて形成される変調副搬送波の周波数に設定する。これにより読取／書込装置からの送信時は、電力と送信信号を伝送する搬送波周波数に特化した周波数に、第一の共振回路部の共振周波数を設定する事により、Ｑ値の最大化が計れ電力伝送効率が向上する。さらに非接触ＩＣカード側からのデータの受信時は、負荷変調された受信変調側波帯に特化した周波数に、第二の共振回路部の共振周波数を設定する事により、Ｑ値の最大化が計れ搬送波の受信側への回り込みを大幅に低減でき、受信効率が向上する。上記のごとく本発明により、良好な送受信特性を有する非接触ＩＣカード読取／書込装置を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る非接触ＩＣカード読取／書込装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態に係る非接触ＩＣカード読取／書込装置のブロック図
【図３】周波数と信号強度の関係を示すグラフ
【図４】アンテナの周波数とＱ値の関係を示すグラフ
【図５】同調回路の周波数とＱ値の関係を示すグラフ
【図６】周波数対結合度および受信信号強度を示すグラフ
【図７】周波数対結合度および受信信号強度を示すグラフ
【図８】周波数対結合度および受信信号強度を示すグラフ
【図９】１３．５６ＭＨｚシステム比較表を示す図
【図１０】従来の非接触ＩＣカードシステムの説明図
【図１１】従来の非接触ＩＣカードシステムの読取／書込装置と非接触ＩＣカードの結合に関連する部分を示したブロック図
【符号の説明】
１  無線送信部
２  無線受信部
３  ループアンテナ
４  第一の共振回路
５  第二の共振回路
６  インピーダンス変性器
７  発振器
８  変調器
９  電力増幅器
１０  マッチング回路
１１  復調回路
１２  アンテナコイル
１３  ＩＣチップ
１４  中間周波トランス
１０１  非接触ＩＣカード
１０２  アンテナコイル
１０３  ＩＣチップ
１０４  ループアンテナ
１０５  読取／書込装置
１０６  電力増幅器
１０７  マッチング回路
１０８  ループアンテナ
１０９  アンテナコイル
１１０  復調回路
１１１  読取／書込装置
１１２  非接触ＩＣカード
１１３  抵抗器
１１４  コンデンサ
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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