(57)【要約】【課題】調整することなく安定した且つ目標値通りの変調度を得る。【解決手段】互いに逆位相を持つキャリア信号Ｓｃを入力するバッファ回路２３、２５とアンテナ７の端子との間に、ダンプ回路３２、３５を設ける。アナログスイッチ３１、３４は、ベースバンド信号Ｓｂ′のレベルに応じてオンオフ動作する。アナログスイッチ３１、３４がオフすると、バッファ回路２３、２５の出力電流は全てアンテナ７に流れ、その出力振幅が大きくなる。一方、アナログスイッチ３１、３４がオンすると、バッファ回路２３、２５の出力電流の一部がダンプ回路３２、３５を通して流れ、アンテナ７に流れる電流はその分だけ減少して出力振幅が低下する。これによりＡＳＫ変調が行われる。【選択図】  図１
2004336352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア信号とベースバンド信号とを入力し、ＡＳＫ変調した被変調信号をアンテナに対し出力する変調回路において、
前記キャリア信号の入力端子と前記アンテナの端子との間に設けられた所定の電流出力能力を有するバッファ回路と、
このバッファ回路の出力端子側に設けられ、前記ベースバンド信号に応じて前記バッファ回路の出力電流を流し込むダンプ回路とを備えて構成されていることを特徴とする変調回路。
【請求項２】
前記キャリア信号に基づいて互いに逆位相を持つ第１、第２のキャリア信号を生成する信号生成回路を備え、
前記バッファ回路は、前記信号生成回路の第１、第２のキャリア信号に係る出力端子と前記アンテナの第１、第２の端子との間にそれぞれ接続された第１、第２のバッファ回路から構成され、
前記ダンプ回路は、前記アンテナの第１、第２の端子と前記アンテナの中間端子との間にそれぞれ接続された第１、第２のダンプ回路から構成されていることを特徴とする請求項１記載の変調回路。
【請求項３】
前記ダンプ回路は、抵抗と前記ベースバンド信号に応じて開閉するスイッチ回路との直列回路から構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の変調回路。
【請求項４】
前記バッファ回路は、ＣＭＯＳＩＣとして構成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の変調回路。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れかに記載の変調回路を備え、非接触ＩＣカードとの間でデータの送受信動作を行うことを特徴とする非接触ＩＣカード用リーダライタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャリア信号とベースバンド信号とを入力し、ＡＳＫ変調した被変調信号をアンテナに対し出力する変調回路および非接触ＩＣカード用リーダライタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、ＩＣカード用リーダライタに適用できる送受信回路が示されている。この送受信回路（非接触式応答ユニット）は、交信相手からの送信信号により電磁誘導結合するアンテナと、交信相手からの送信信号に応じてアンテナから発生する交流出力を電力に変換し蓄積する電力受給部と、蓄積された電力を作動電力として交信相手からの送信信号から書き込みデータおよびその書き込み位置指定情報を取り出す復調手段と、取り出された書き込みデータを記録する不揮発性の記憶手段と、復調手段で取り出された書き込み位置指定情報で指定される記憶手段のアドレスへ書き込みデータを書き込む制御手段と、データ書き込み後に記憶手段に書き込んだ書き込みデータを読み出し、それを変調してアンテナから交信相手側へ帰還送信する送信手段とを備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１３２９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５は、ＩＳＯ１４４４３のＴＹＰＥ−Ｂ方式を採用した非接触ＩＣカードとの間でデータの送受信動作を行うリーダライタの電気的構成を示している。このリーダライタ１の符号化回路２は、ＣＰＵ３から送られた送信データをＮＲＺ符号に変換したベースバンド信号Ｓｂを生成し、発振回路４から１３．５６ＭＨｚのクロックの供給を受けてキャリア信号Ｓｃとともに変調回路５に出力するようになっている。ベースバンド信号Ｓｂは、変調回路５に入力される前にインバータ６により反転されてベースバンド信号Ｓｂ′となっている。
【０００５】
変調回路５は、例えば単同調送信方式を採用しており、１０％ＡＳＫ変調方式により変調した信号をアンテナ７を介してＩＣカード８に送信するものである。復調回路９は、アンテナ７を介して受信した信号を復調し、その復調信号は復号化回路１０を介して符号化回路２に入力されるようになっている。符号化回路２は、その複合化されたデータを受信データとしてＣＰＵ３に出力する。
【０００６】
図４は、変調回路５の具体的な構成を示している。ベースバンド信号Ｓｂ′のレベルが変化すると、バッファ回路１１からダイオード１２、可変抵抗１３に流れる電流（ベースバンド引き込み電流Ｉａ）が変化し、それに伴ってトランジスタ１４のベース電流Ｉｂが変化する。
【０００７】
図６は、リーダライタ１からＩＣカード８に送信する場合の各部の信号波形を示している。ベースバンド信号Ｓｂがロウレベル（ベースバンド信号Ｓｂ′がハイレベル）の時にはベースバンド引き込み電流Ｉａが０となり、トランジスタ１４のベース電流Ｉｂが増加してコレクタ電流Ｉｃおよびコレクタ電圧Ｖｃの振幅ひいてはアンテナ７への出力振幅が増大する。一方、ベースバンド信号Ｓｂ′がハイレベル（ベースバンド信号Ｓｂ′がロウレベル）の時にはベースバンド引き込み電流Ｉａが流れ、トランジスタ１４のベース電流Ｉｂが減少してアンテナ７への出力振幅が減少する。つまり、トランジスタ１４によりＡＳＫ変調と増幅とが行われる。
【０００８】
この構成では、トランジスタ１４のベース電流Ｉｂに変調をかけるため、変調に要する電力は小さくなる。しかし、部品のばらつき例えばトランジスタ１４の電流増幅率のばらつきによる影響を受け易く、各リーダライタごとに可変抵抗１３と１５によりそれぞれ変調度と出力レベルの調整が必要になる。さらに、上記構成では、トランジスタ１４の増幅率、フィルタ回路１７、アンテナ７のマッチングに関する設計パラメータが加わるため、目標とする変調度（８％から１４％の範囲）を得るための設計が複雑となり、パラメータの決定が難しく、安定した変調度を得にくいという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、安定した変調度を得られるとともに、調整することなく目標の変調度を得ることができる変調回路および非接触ＩＣカード用リーダライタを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した手段によれば、キャリア信号を出力するバッファ回路は、アンテナを駆動するのに十分な所定の電流出力能力を有している。ダンプ回路は、このバッファ回路から出力される電流のうちベースバンド信号に応じた大きさの電流を自ら流し込む。その結果、ベースバンド信号に応じて、バッファ回路からアンテナに供給される電流が変化しＡＳＫ変調が行われる。
【００１１】
本手段は、電力レベルの高いバッファ回路の出力側にダンプ回路を設け、その接続状態を制御してアンテナへの出力信号を変調しているので、ばらつきが小さく安定した変調度が得られる。また、バッファ回路の電流出力能力のばらつきはトランジスタ単体の電流増幅率のばらつきよりも小さく、ダンプ回路は後述する抵抗などで精度よく構成できるため、ばらつきをより小さくできる。これにより、個々の製品ごとの変調度あるいは出力レベルの調整が不要となる。なお、本手段は、後述する非接触ＩＣカード用リーダライタのように特に小電力の用途に好適となる。
【００１２】
請求項２に記載した手段によれば、キャリア信号に基づく第１、第２のキャリア信号が生成されそれぞれのキャリア信号について変調が行われるので、従来の変調回路と同様にアンテナへの出力信号の振幅を増大させることができる。
【００１３】
請求項３に記載した手段によれば、ダンプ回路は、抵抗とベースバンド信号に応じて開閉するスイッチ回路との直列回路により構成されているので、抵抗値を正確に設定することにより、変調度のばらつきを一層小さくできる。スイッチ回路には、例えば半導体スイッチング素子が用いられる。
【００１４】
請求項４に記載した手段によれば、バッファ回路がＣＭＯＳＩＣとして構成されているので、製品ごとのバッファ回路の電流出力能力のばらつきが小さく、変調度のばらつきを一層小さくできる。また、請求項２に記載した手段の場合、第１、第２のバッファ回路として同一のＩＣパッケージ内のバッファ回路を用いれば、温度変化に対する安定度を高めることができる。
【００１５】
請求項５に記載した手段によれば、安定した変調度を有し、製造時における変調度の調整工程が不要な非接触ＩＣカード用リーダライタが得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１ないし図３を参照しながら説明する。図２は、非接触ＩＣカードとの間でデータの送受信動作を行う非接触ＩＣカード用リーダライタの構成を機能ブロックにより示している。この図２において、従来構成を示す図５と同一部分には同一符号を付して示しその説明を省略する。非接触ＩＣカード用リーダライタ２１（以下、単にリーダライタ２１と称す）は、ＩＳＯ１４４４３の規格により定められた近接型非接触ＩＣカード８（以下、単にＩＣカード８と称す）との間で通信を行うものである。近接型非接触ＩＣカード８には、データの変調方式によってＴＹＰＥ−ＡとＴＹＰＥ−Ｂとが存在する。
【００１７】
リーダライタ２１からＩＣカード８に送信する場合、ＴＹＰＥ−Ａ方式は、キャリア信号（ｆｃ＝１３．５６ＭＨｚ）の振幅が０％と１００％の組み合わせによりデータ「０」と「１」を表わす１００％ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式を採用している。一方、ＴＹＰＥ−Ｂ方式は、キャリア信号（ｆｃ＝１３．５６ＭＨｚ）の振幅が９０％と１００％の組み合わせによりデータ「０」と「１」を表わす１０％ＡＳＫ変調方式を採用している。上記規格では、ＴＹＰＥ−Ｂ方式での変調度は８％から１４％の範囲内である必要がある。本実施形態ではＴＹＰＥ−Ｂ方式を例に説明するが、ＴＹＰＥ−Ａ方式についても同様に適用可能である。
【００１８】
図１は、本発明の特徴部分である変調回路２２の電気的構成を示している。符号化回路２から出力されたキャリア信号Ｓｃは、直接バッファ回路２３（第１のバッファ回路に相当）に入力され、反転された第１のキャリア信号Ｓｃ１として出力されるようになっている。また、キャリア信号Ｓｃは、インバータ２４（信号生成回路に相当）を介してバッファ回路２５（第２のバッファ回路に相当）に入力され、第２のキャリア信号Ｓｃ２として出力されるようになっている。インバーテッド型のバッファ回路２３と２５は、互いに電流出力能力特性と温度特性が等しくなるように、ＣＭＯＳＩＣとして１つのパッケージ内に構成されたものを用いている。
【００１９】
バッファ回路２３の出力端子は、フィルタ回路２６とカップリング回路２７とを介してアンテナ７の一端子（第１の端子に相当）に接続され、バッファ回路２５の出力端子は、フィルタ回路２８とカップリング回路２９とを介してアンテナ７の他端子（第２の端子に相当）に接続されている。アンテナ７の中間端子はグランドに接続されている。
【００２０】
フィルタ回路２６の出力端子とグランドとの間には、抵抗３０とアナログスイッチ３１との直列回路からなるダンプ回路３２（第１のダンプ回路に相当）が接続されており、フィルタ回路２８の出力端子とグランドとの間には、抵抗３３とアナログスイッチ３４との直列回路からなるダンプ回路３５（第２のダンプ回路に相当）が接続されている。アナログスイッチ３１、３４（スイッチ回路に相当）は、ベースバンド信号Ｓｂ′がハイレベル（データ「０」）の場合にオンとなり、ベースバンド信号Ｓｂ′がロウレベル（データ「１」）の場合にオフとなるようになっている。
【００２１】
次に、本実施形態の作用および効果について図３も参照しながら説明する。
図３は、リーダライタ２１からＴＹＰＥ−Ｂ方式のＩＣカード８に送信する場合の各部の信号波形を示している。各波形は以下の通りである。
（ａ）バッファ回路２３から出力されるキャリア信号Ｓｃ１
（ｂ）バッファ回路２５から出力されるキャリア信号Ｓｃ２
（ｃ）ベースバンド信号Ｓｂ′
（ｄ）ダンプ回路３２に流れる電流Ｉｄ１
（ｅ）ダンプ回路３５に流れる電流Ｉｄ２
（ｆ）アンテナ７に流れる電流Ｉｅ１
（ｇ）アンテナ７に流れる電流Ｉｅ２
（ｈ）アンテナ７の出力
【００２２】
ベースバンド信号Ｓｂ′がロウレベルの期間は、アナログスイッチ３１、３４がオフとなり、バッファ回路２３、２５の出力電流は全てアンテナ７に流れる電流Ｉｅ１、Ｉｅ２となる。その結果、アンテナ７の出力振幅は大きくなり、１０％ＡＳＫ変調における１００％の振幅に相当したものとなる。これに対し、ベースバンド信号Ｓｂ′がハイレベルの期間は、アナログスイッチ３１、３４がオンとなり、バッファ回路２３、２５の出力電流の一部がダンプ回路３２、３５を通して流れるため、アンテナ７に流れる電流Ｉｅ１、Ｉｅ２はその電流Ｉｄ１、Ｉｄ２だけ減少する。その結果、アンテナ７の出力振幅は小さくなり、１０％ＡＳＫ変調における９０％の振幅に相当したものとなる。
【００２３】
このように、変調回路２２は、ダンプ回路３２、３５の電力消費量を制御することにより１０％ＡＳＫ変調を実現している。このダンプ回路３２、３５は、バッファ回路２３、２５の出力端子とアンテナ７との間の電力レベルの高い部分に設けられているため、微小な電力を制御する場合に比べてばらつきを小さくでき安定した変調度を得易くなるという利点がある。
【００２４】
ここで、バッファ回路２３、２５はＣＭＯＳＩＣとして構成されている。一般に、ＣＭＯＳＩＣは、従来構成（図４参照）で用いていたトランジスタ１４の電流増幅率に比べると電流出力能力の製品ばらつきが小さい。また、ダンプ回路３２、３５を構成する抵抗３０、３３についても、使用部品の選択によりその製品ばらつきを容易に低減できる。このため、抵抗３０、３３を固定抵抗により構成しても、アナログスイッチ３１、３４がオフした状態でアンテナ７に流れる電流Ｉｅ１、Ｉｅ２と、オンした状態でアンテナ７に流れる電流Ｉｅ１、Ｉｅ２との比が製品によらずほぼ一定となり、設計段階で一旦この比を適当な値に設定すれば、各製品についてアンテナ７から出力されるＡＳＫ変調信号の変調度を規格値である８％から１４％の範囲内に収めることが可能となる。また、フィルタ回路２６、２８やアンテナ７に関する設計変更があった場合でも、比較的容易に設計変更することができる。
【００２５】
さらに、温度変化に対しても、トランジスタ１４の電流増幅率の変動に比べ、バッファ回路２３、２５の電流出力能力の変動および抵抗３０、３３の抵抗値の変動は小さくなる。また、バッファ回路２３、２５はＣＭＯＳＩＣの同一パッケージ内に作り込まれたものであるため、バッファ回路２３、２５の出力電流間にアンバランスが生じることもなく安定した変調度が得られる。
【００２６】
変調回路２２は、２つのバッファ回路２３、２５を備え、互いに逆位相のキャリア信号Ｓｃ１、Ｓｃ２によりアンテナ７を駆動するので、上述したように素子相互間での特性ばらつきが大きいトランジスタからなる増幅回路を用いることなく、アンテナ７への出力信号の振幅を増大させることができる。
【００２７】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
バッファ回路、フィルタ回路、カップリング回路、ダンプ回路を１組だけ設けた構成としてもよい。
ＡＳＫ変調する変調回路に対しては、その変調度によらず適用できる。
上述した変調回路２２は、非接触ＩＣカード用リーダライタ２１への適用に限られない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す変調回路の電気的構成図
【図２】非接触ＩＣカード用リーダライタの電気的構成図
【図３】ＩＣカードに送信する場合の各部の信号波形を示す図
【図４】従来技術を示す図１相当図
【図５】図２相当図
【図６】図３相当図
【符号の説明】
７はアンテナ、８は非接触ＩＣカード、２１は非接触ＩＣカード用リーダライタ、２２は変調回路、２３はバッファ回路（第１のバッファ回路）、２４はインバータ（信号生成回路）、２５はバッファ回路（第２のバッファ回路）、３０、３３は抵抗、３１、３４はアナログスイッチ（スイッチ回路）、３２はダンプ回路（第１のダンプ回路）、３５はダンプ回路（第２のダンプ回路）である。
【図１】
2004336352.tif 000003
【図２】
2004336352.tif 000004
【図３】
2004336352.tif 000005
【図４】
2004336352.tif 000006
【図５】
2004336352.tif 000007
【図６】
2004336352.tif 000008