(57)【要約】【課題】簡単な構成で最適なデータ復調を可能にするデータ復調回路を提供する。【解決手段】受信信号、反転受信信号、これらと同一周波数のローカルオシレータＩ信号、このＩ信号と９０度位相が異なるローカルオシレータＱ信号をうけて、乗算回路１，乗算回路３，乗算回路５，乗算回路７は、それぞれｓｉｎθ，ｃｏｓθ，−ｓｉｎθ，−ｃｏｓθの信号を出力する。抵抗Ｒ１とＲ２で、ｓｉｎθとｃｏｓθの信号を加算して、演算回路９の非反転入力端子に供給する。抵抗Ｒ３とＲ４で、−ｓｉｎθと−ｃｏｓθの信号を加算し、演算回路９の反転入力端子に供給する。演算回路９は、両加算信号を比較して検波出力を得る。【選択図】  図１
2004236099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号とこの受信信号と同一の周波数を有するローカルオシレータＩ信号を乗算して、ｓｉｎθ信号を出力する第１の乗算回路と、
前記受信信号と、この受信信号と同一周波数を有し前記ローカルオシレータＩ信号と９０度の位相差を有するローカルオシレータＱ信号を乗算して、ｃｏｓθ信号を出力する第２の乗算回路と、
反転受信信号と前記ローカルオシレータＩ信号を乗算して、−ｓｉｎθ信号を出力する第３の乗算回路と、
前記反転受信信号と前記ローカルオシレータＱ信号を乗算して、−ｃｏｓθ信号を出力する第４の乗算回路と、
前記ｓｉｎθ信号と前記ｃｏｓθ信号を加算する第１の加算回路と、
前記−ｓｉｎθ信号と前記−ｃｏｓθ信号を加算する第２の加算回路と、
前記第１と第２の加算回路からの両加算信号を比較して、検波出力を得る演算回路と、を具備したことを特徴とするデータ復調回路。
【請求項２】
受信信号とこの受信信号と同一の周波数のローカルオシレータＩ信号を乗算して、ｓｉｎθ信号を出力する第１の乗算回路と、
前記受信信号と、この受信信号と同一の周波数有し前記ローカルオシレータＩ信号と９０度の位相差を有するローカルオシレータＱ信号を乗算して、ｃｏｓθ信号を出力する第２の乗算回路と、
前記受信信号と前記ローカルオシレータＩ信号の反転信号を乗算して、−ｓｉｎθ信号を出力する第３の乗算回路と、
前記受信信号と前記ローカルオシレータＱ信号の反転信号を乗算して、−ｃｏｓθ信号を出力する第４の乗算回路と、
前記ｓｉｎθ信号と前記ｃｏｓθ信号を加算する第１の加算回路と、
前記−ｓｉｎθ信号と前記−ｃｏｓθ信号を加算する第２の加算回路と、
前記第１と第２の加算回路からの両加算信号を比較して、検波出力を得る演算回路と、を具備したことを特徴とするデータ復調回路。
【請求項３】
受信信号が供給される入力端と、前記受信信号と同一周波数を有するローカルオシレータＩ信号が供給される選択子とを有する第１のアナログスイッチ回路と、
反転受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＩ信号の反転信号が供給される選択子と、前記第１のアナログスイッチ回路の出力端に接続されｓｉｎθ信号を出力する出力端とを有する第２のアナログスイッチ回路と、
前記受信信号が供給される入力端と、前記受信信号と同一周波数を有し前記ローカルオシレータＩ信号と９０度の位相差を有するローカルオシレータＱ信号が供給される選択子とを有する第３のアナログスイッチ回路と、
前記反転受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＱ信号の反転信号が供給される選択子と、前記第３のアナログスイッチ回路の出力端に接続されｃｏｓθ信号を出力する出力端とを有する第４のアナログスイッチ回路と、
前記反転受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＩ信号が供給される選択子とを有する第５のアナログスイッチ回路と、
前記受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＩ信号の反転信号が供給される選択子と、前記第５のアナログスイッチ回路の出力端に接続され−ｓｉｎθ信号を出力する出力端とを有する第６のアナログスイッチ回路と、
前記反転受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＱ信号が供給される選択子とを有する第７のアナログスイッチ回路と、
前記受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＱ信号の反転信号が供給される選択子と、前記第７のアナログスイッチ回路の出力端に接続され−ｃｏｓθ信号を出力する出力端を有する第８のアナログスイッチ回路と、
前記ｓｉｎθ信号と前記ｃｏｓθ信号を加算する第１の加算回路と、
前記−ｓｉｎθ信号と前記−ｃｏｓθ信号を加算する第２の加算回路と、
前記第１と第２の加算回路からの両加算信号を比較して、検波出力を得る演算回路と、を具備したことを特徴とするデータ復調回路。
【請求項４】
請求項１乃至３の内のいずれか１つに記載のデータ復調回路を備えた非接触携帯情報記録媒体の情報読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触携帯情報記録媒体（無線ＩＣカード等のＲＦ−ＩＤ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ））の情報読み取り装置に使用されるデータ復調回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非接触携帯情報記録媒体（以下、ＲＦ−ＩＤと称す）に対し、高周波電磁界を用いて、データを非接触に、読み取り、書込みを行う情報読み取り装置において、検波回路、アンプ、アナログフィルタ、２値化コンパレータで構成されるものが一般的であった（例えば、特許文献１  参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１８５２９号公報  （第３頁  図１）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記方式では、急峻なフィルタ特性を得るために、複雑なフィルタ回路を必要とし、回路構成が複雑になるうえに、データ復調に必要な十分な特性を得るのが困難であった。
【０００５】
また、Ｃ−ＭＯＳのモノリシックＬＳＩに搭載可能なフィルタ回路として、３次程度のチェビシェフ型ローパスフィルタが搭載されている。しかし回路構成が複雑な上、特にＡＳＫ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ；振幅変調）を変調方式として用いた、ＲＦ−ＩＤからの受信データを復調するために、十分な受信能力を得るのが困難であった。
【０００６】
そこで本発明は、簡単な構成で最適なデータ復調を可能にするデータ復調回路を提供することを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、前記データ復調回路を備えた、ＲＦ−ＩＤの情報読み取り装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（データ復調回路）
（第１の解決手段）
本発明のデータ復調回路は、
受信信号とこの受信信号と同一の周波数を有するローカルオシレータＩ信号を乗算して、ｓｉｎθ信号を出力する第１の乗算回路と、
前記受信信号と、この受信信号と同一周波数を有し前記ローカルオシレータＩ信号と９０度の位相差を有するローカルオシレータＱ信号を乗算して、ｃｏｓθ信号を出力する第２の乗算回路と、
反転受信信号と前記ローカルオシレータＩ信号を乗算して、−ｓｉｎθ信号を出力する第３の乗算回路と、
前記反転受信信号と前記ローカルオシレータＱ信号を乗算して、−ｃｏｓθ信号を出力する第４の乗算回路と、
前記ｓｉｎθ信号と前記ｃｏｓθ信号を加算する第１の加算回路と、
前記−ｓｉｎθ信号と前記−ｃｏｓθ信号を加算する第２の加算回路と、
前記第１と第２の加算回路からの両加算信号を比較して、検波出力を得る演算回路と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
（第２の解決手段）
本発明のデータ復調回路は、
受信信号とこの受信信号と同一の周波数のローカルオシレータＩ信号を乗算して、ｓｉｎθ信号を出力する第１の乗算回路と、
前記受信信号と、この受信信号と同一の周波数有し前記ローカルオシレータＩ信号と９０度の位相差を有するローカルオシレータＱ信号を乗算して、ｃｏｓθ信号を出力する第２の乗算回路と、
前記受信信号と前記ローカルオシレータＩ信号の反転信号を乗算して、−ｓｉｎθ信号を出力する第３の乗算回路と、
前記受信信号と前記ローカルオシレータＱ信号の反転信号を乗算して、−ｃｏｓθ信号を出力する第４の乗算回路と、
前記ｓｉｎθ信号と前記ｃｏｓθ信号を加算する第１の加算回路と、
前記−ｓｉｎθ信号と前記−ｃｏｓθ信号を加算する第２の加算回路と、
前記第１と第２の加算回路からの両加算信号を比較して、検波出力を得る演算回路と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
（第３の解決手段）
受信信号が供給される入力端と、前記受信信号と同一周波数を有するローカルオシレータＩ信号が供給される選択子とを有する第１のアナログスイッチ回路と、
反転受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＩ信号の反転信号が供給される選択子と、前記第１のアナログスイッチ回路の出力端に接続されｓｉｎθ信号を出力する出力端とを有する第２のアナログスイッチ回路と、
前記受信信号が供給される入力端と、前記受信信号と同一周波数を有し前記ローカルオシレータＩ信号と９０度の位相差を有するローカルオシレータＱ信号が供給される選択子とを有する第３のアナログスイッチ回路と、
前記反転受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＱ信号の反転信号が供給される選択子と、前記第３のアナログスイッチ回路の出力端に接続されｃｏｓθ信号を出力する出力端とを有する第４のアナログスイッチ回路と、
前記反転受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＩ信号が供給される選択子とを有する第５のアナログスイッチ回路と、
前記受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＩ信号の反転信号が供給される選択子と、前記第５のアナログスイッチ回路の出力端に接続され−ｓｉｎθ信号を出力する出力端とを有する第６のアナログスイッチ回路と、
前記反転受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＱ信号が供給される選択子とを有する第７のアナログスイッチ回路と、
前記受信信号が供給される入力端と、前記ローカルオシレータＱ信号の反転信号が供給される選択子と、前記第７のアナログスイッチ回路の出力端に接続され−ｃｏｓθ信号を出力する出力端を有する第８のアナログスイッチ回路と、
前記ｓｉｎθ信号と前記ｃｏｓθ信号を加算する第１の加算回路と、
前記−ｓｉｎθ信号と前記−ｃｏｓθ信号を加算する第２の加算回路と、
前記第１と第２の加算回路からの両加算信号を比較して、検波出力を得る演算回路と、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
（非接触携帯情報記録媒体の情報読み取り装置）
本発明の非接触携帯情報記録媒体の情報読み取り装置は、上記第１乃至３の解決手段の中のいずれか１つに記載のデータ復調回路を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１に、本発明のデータ復調回路の第１の実施の形態の構成を示す。図を参照しながら説明する。
【００１３】
図１において１，３，５，７で表されるのは、周波数混合回路やアナログ乗算回路等の乗算回路である。そして、ＲＦ−ＩＤ（図示せず）からの受信信号は、位相変調されたデジタル電圧信号である。反転受信信号は、受信信号と反転関係にあり、この反転受信信号は、同じく位相変調されたデジタル電圧信号である。
【００１４】
ＲＦ−ＩＤからのローカルオシレータＩ信号は、周波数が受信信号および反転受信信号の周波数と一致するパルス信号である。またＲＦ−ＩＤからのローカルオシレータＱ信号は、周波数が受信信号および反転受信信号の周波数と一致し、ローカルオシレータＩ信号と９０度位相がずれたパルス信号である。
【００１５】
乗算回路１は、受信信号とローカルオシレータＩ信号を乗算し、ｓｉｎθの信号を出力する。乗算回路３は、受信信号とローカルオシレータＱ信号を乗算し、ｃｏｓθの信号を出力する。乗算回路５は、反転受信信号とローカルオシレータＩ信号を乗算し、−ｓｉｎθの信号を出力する。乗算回路７は、反転入力信号とローカルオシレータＱ信号を乗算し、−ｃｏｓθの信号を出力する。
【００１６】
抵抗Ｒ１とＲ２とで、ｓｉｎθとｃｏｓθの信号を加算して、その加算信号を、演算回路９の非反転入力端子に供給する。抵抗Ｒ３とＲ４とで、−ｓｉｎθと−ｃｏｓθの信号を加算し、演算回路９の反転入力端子に供給する。
【００１７】
演算回路９は、ｓｉｎθ＋ｃｏｓθの信号と、（−ｓｉｎθ）＋（−ｃｏｓθ）の信号とを比較（減算等）することにより、検波出力（ロジックのデジタル信号）が得られる。
【００１８】
原理的には、正弦の二乗と余弦の二乗の和は１で、極大値を取ることを応用したもので、受信信号や反転受信信号の周波数と、ローカルオシレータＩ信号やローカルオシレータＱ信号の周波数が一致している場合、ｓｉｎθの二乗＋ｃｏｓθの二乗＝１となり、９０度位相のずれた信号の和は、極大値をとる。受信信号や反転受信信号の周波数と、ローカルオシレータＩ信号やローカルオシレータＱ信号の周波数が一致しないとき、復調出力は、大きく減衰する。このため、受信信号や反転受信信号の周波数と、ローカルオシレータＩ信号やローカルオシレータＱ信号の周波数が一致するようにしている。
【００１９】
しかし通常の方法では、受信信号を、ローカルオシレータＩ信号とローカルオシレータＱ信号の２軸の信号と積算して、ｓｉｎθとｃｏｓθの信号を得た後、二乗して加算する必要がある。このための二乗回路が必要で、回路構成を複雑にする。そこで、上述したように、ｓｉｎθ、ｃｏｓθの反転信号を得て、それぞれを加算し、その結果を比較することにより、この二乗回路をなくしても、二乗した場合とほぼ同等に復調出力が得られる。
【００２０】
この方式は、ｓｉｎθとｃｏｓθの信号が正確に９０度位相がずれていることが、最大出力を得る条件になる。ローカルオシレータＩ信号やローカルオシレータＱ信号と、受信信号や反転受信信号の周波数が同一であると、入力周波数に対して、急峻な選択性をもっているため、不要な帯域外の信号を取り除くことができる。そして信号のビットエラーレートを向上させる。
【００２１】
このため受信信号や反転受信信号を得るための後述のローパスフィルタを簡略化でき、また、受信信号や反転受信信号のＳ／Ｎ比を大幅に向上させることができる。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図２に、本発明のデータ復調回路の第２の実施の形態の構成を示す。
【００２３】
図１と異なり、乗算回路５と７には、反転受信信号の代わりに、受信信号を入力される。そして、乗算回路５には、インバータ１１を介して、反転されたローカルオシレータＩ信号が供給される。これにより、乗算回路５は、−ｓｉｎθの信号を出力する。そして乗算回路７には、インバータ１３を介して、反転されたローカルオシレータＱ信号が供給される。これにより乗算回路７は、−ｃｏｓθの信号を出力する。これ以外の構成や動作原理や効果は、第１の実施の形態と同じであるので、詳細な説明は省略する。
【００２４】
（第３の実施の形態）
図３に、本発明のデータ復調回路の第３の実施の形態の構成を示す。
【００２５】
第１の実施の形態と異なるのは、以下の点である。乗算回路１の代わりに、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１と２３の各アナログスイッチ回路を採用する。乗算回路３の代わりに、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２５と２７の各アナログスイッチ回路を採用する。乗算回路５の代わりに、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２９と３１の各アナログスイッチ回路を採用する。乗算回路４の代わりに、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ３３と３５からなる各アナログスイッチ回路を採用する。
【００２６】
受信信号は、トランジスタ２１と２５と３１と３５のソースに供給される。反転受信信号は、トランジスタ２３と２７と２９と３３に供給される。ローカルオシレータＩ信号は、トランジスタ２１と２９のゲートに供給される。反転ローカルオシレータＩ信号は、トランジスタ２３と３１のゲートに供給される。ローカルオシレータＱ信号は、トランジスタ２５と３３のゲートに供給される。反転ローカルオシレータＱ信号は、トランジスタ２７と３５のゲートに供給される。
【００２７】
以上により、トラジスタ２１と２３の共通ドレインから、ｓｉｎθの信号が出力される。トランジスタ２５と２７の共通ドレインから、ｃｏｓθの信号が出力される、トランジスタ２９と３１の共通ドレインから、−ｓｉｎθの信号が出力される。トランジスタ３３と３５の共通ドレインから、−ｃｏｓθの信号が出力される。
【００２８】
これ以外の構成や動作原理や効果は、第１の実施の形態と同じであるので、詳細な説明は省略する。尚アナログスイッチ回路は、上記構成に限定されるものでなく、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ等で構成しても良い。
【００２９】
第３の実施の形態では、乗算回路の代わりに、アナログスイッチ回路を用いているので、データ復調回路を簡素化できる。そして、乗算回路を一切用いずに、データ復調回路を構成しているため、データ復調回路を、Ｃ−ＭＯＳプロセスのＬＳＩに集積すること可能である。
【００３０】
図４は、本発明のデータ復調回路を、ＲＦ−ＩＤの読み取り装置に応用したものである。アンテナコイル４１に発生した変調搬送波に乗った受信信号、反転信号は、包絡線回路４３，４５それぞれで包絡線検波され、変調搬送波が取り除かれる。そしてローパスフィルタ４７，４９を通過することにより、受信信号、反転受信信号となって、データ復調回路に供給される。なお素子５１と５３および抵抗Ｒ５とＲ６とＲ７は、差動増幅器を構成する。
【００３１】
またＲＦ−ＩＤシステムは、読み取り装置からの送信信号を、ＲＦ−ＩＤの動作クロックとしているため、ＲＦ−ＩＤが送信する受信信号は、読み取り装置からの送信信号と同期している。従って、ＲＦ−ＩＤが供給する復調のためのローカルオシレータＩ信号とローカルオシレータＱ信号は、読み取り装置からの送信信号から容易に生成することができる。
【００３２】
図４では、データ復調回路として、第３の実施の形態を使用しているが、第１や第２の実施の形態のデータ復調回路を使用しても良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上本発明のデータ復調回路によれば、簡単な構成で最適なデータ復調を可能にする。そして信号のビットエラーレートを向上させる。乗算回路の代わりに、アナログスイッチを使用することにより、Ｃ−ＭＯＳプロセスでのＬＳＩにデータ復調回路を搭載することを容易にする。
【００３４】
ＲＦ−ＩＤの読み取り装置に、本発明のデータ復調回路を採用することにより、読み取り装置の読み取り精度を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデータ復調回路の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明のデータ復調回路の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】本発明のデータ復調回路の第３の実施の形態を構成を示す図である。
【図４】本発明のデータ復調回路を、ＲＦ−ＩＤの読み取り装置に応用した図である。
【符号の説明】
１，３，５，７・・乗算回路、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４・・抵抗、９・・演算回路、１１，１３・・インバータ、２１，２３，２５，２７，２９，３１，３３，３５・・アナログスイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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