(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の出力端子を有し、第１モード時にキャリアを上記第１および第２の出力端子から出力する第１の送信回路と、
ノードと、一端が上記ノードに接続され、他端が上記第１の送信回路の第２の出力端子に接続されたインダクタと、上記ノードと上記第１の送信回路の第１の出力端子との間に接続された少なくとも一つのキャパシタと、を含むアンテナ回路と、
上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、第２モード時の送信データを出力する第２の送信回路と、
上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、上記アンテナ回路で受信したデータに対する受信処理を行う少なくとも一つの受信回路と、
上記第１モード時には上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む直列共振回路として形成し、上記第２モード時には、上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む並列共振回路として形成する回路切り替え部と、
を有する通信装置。
【請求項２】
上記第１の送信回路は、
上記第１モード時に上記第１の出力端子を電源電位または基準電位に接続し、上記第２のモード時には上記第１の出力端子を基準電位に接続する第１の送信バッファと、
上記第１モード時に上記第２の出力端子を基準電位または電源電位に接続し、上記第２モード時には上記第２の出力端子を基準電位に接続する第２の送信バッファと、を含み、
上記回路切り替え部は、上記第１の送信バッファと上記第２の送信バッファを共用して形成されている
請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
上記回路切り替え部は、上記第１の送信回路の第１の出力端子と第２の出力端子間に接続され、上記第１モード時にはオフ状態に保持され、上記第２モード時にオン状態に保持されるスイッチを含む
請求項１記載の通信装置。
【請求項４】
上記アンテナ回路は、上記ノードと上記インダクタの他端とに接続された、当該インダクタと並列のキャパシタを、さらに有する
請求項３記載の通信装置。
【請求項５】
上記アンテナ回路は、
上記ノードに接続された上記キャパシタと、
上記スイッチの状態に応じて、上記第１モード時に形成される直列共振回路または第２モード時に形成される並列共振回路のいずれかの共振回路に含まれて、かつ上記キャパシタと直列に接続される他のキャパシタと、を含む、
請求項３記載の通信装置。
【請求項６】
上記アンテナ回路は、
上記ノードに接続された上記キャパシタと、
上記スイッチの状態に応じて、上記第１モード時に形成される直列共振回路または第２モード時に形成される並列共振回路のいずれかの共振回路に含まれて、かつ上記キャパシタと直列に接続される他のキャパシタと、を含み、
上記直列接続された２つのキャパシタの接続ノードは、負荷素子を介して電源電位に接続されている
請求項４記載の通信装置。
【請求項７】
上記第２モード時の並列共振回路のインピーダンスは、上記第１モード時の直列共振回路のインピーダンスより大きく設定されように、各キャパシタの容量が設定されている
請求項４記載の通信装置。
【請求項８】
上記回路切り替え部は、
上記第１の送信回路の第１の出力端子と基準電位間に接続され、上記第１モード時にはオフ状態に保持され、上記第２モード時にオン状態に保持される第１のスイッチと、
上記第１の送信回路の第２の出力端子と基準電位間に接続され、上記第１モード時にはオフ状態に保持され、上記第２モード時にオン状態に保持される第２のスイッチと、
を含む
請求項１記載の通信装置。
【請求項９】
第１および第２の出力端子を有し、リーダライタモード時にキャリアを上記第１および第２の出力端子から出力する第１の送信回路と、
ノードと、一端が上記ノードに接続され、他端が上記第１の送信回路の第２の出力端子に接続されたインダクタと、上記ノードと上記第１の送信回路の第１の出力端子との間に接続された少なくとも一つのキャパシタと、を含むアンテナ回路と、
上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、カードモード時の送信データを負荷変調する第２の送信回路と、
上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、上記アンテナ回路で受信したデータに対する受信処理を行う少なくとも一つの受信回路と、
モード制御信号に応じて、上記リーダライタモード時には上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む直列共振回路として形成し、上記カードモード時には、上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む並列共振回路として形成する回路切り替え部と、
メモリと、
上記送信データを選択的に上記第１の送信回路または第２の送信回路に供給し、上記受信回路の受信データに対する所定の処理を行い、上記メモリのアクセス制御を行う制御部と、
を有する非接触型ＩＣカード。
【請求項１０】
上記第１の送信回路は、
上記リーダライタモード時に上記第１の出力端子を電源電位または基準電位に接続し、上記カードモード時には上記第１の出力端子を基準電位に接続する第１の送信バッファと、
上記リーダライタモード時に上記第２の出力端子を基準電位または電源電位に接続し、上記カードモード時には上記第２の出力端子を基準電位に接続する第２の送信バッファと、を含み、
上記回路切り替え部は、上記第１の送信バッファと上記第２の送信バッファを共用して形成されている
請求項９記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１１】
上記回路切り替え部は、上記第１の送信回路の第１の出力端子と第２の出力端子間に接続され、上記リーダライタモード時にはオフ状態に保持され、上記カードモード時にオン状態に保持されるスイッチを含む
請求項９記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１２】
上記アンテナ回路は、上記ノードと上記インダクタの他端とに接続された、当該インダクタと並列のキャパシタを、さらに有する
請求項１１記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１３】
上記アンテナ回路は、
上記ノードに接続された上記キャパシタと、
上記スイッチの状態に応じて、上記リーダライタモード時に形成される直列共振回路またはカードモード時に形成される並列共振回路のいずれかの共振回路に含まれて、かつ上記キャパシタと直列に接続される他のキャパシタと、を含む、
請求項１２記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１４】
上記アンテナ回路は、
上記ノードに接続された上記キャパシタと、
上記スイッチの状態に応じて、上記リーダライタモード時に形成される直列共振回路またはカードモード時に形成される並列共振回路のいずれかの共振回路に含まれて、かつ上記キャパシタと直列に接続される他のキャパシタと、を含み、
上記直列接続された２つのキャパシタの接続ノードは、負荷素子を介して電源電位に接続されている
請求項１２記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１５】
上記カードモード時の並列共振回路のインピーダンスは、上記リーダライタモード時の直列共振回路のインピーダンスより大きく設定されように、各キャパシタの容量が設定されている
請求項１２記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１６】
上記回路切り替え部は、
上記第１の送信回路の第１の出力端子と基準電位間に接続され、上記リーダライタモード時にはオフ状態に保持され、上記カードモード時にオン状態に保持される第１のスイッチと、
上記第１の送信回路の第２の出力端子と基準電位間に接続され、上記リーダライタモード時にはオフ状態に保持され、上記カードモード時にオン状態に保持される第２のスイッチと、を含む
請求項９記載の非接触型ＩＣカード。
【請求項１７】
通信網との通信機能を有する情報機器であって、
リーダライタ機能とカード機能を有する通信装置を有し、
上記通信装置は、
第１および第２の出力端子を有し、第１モード時にキャリアを上記第１および第２の出力端子から出力する第１の送信回路と、
ノードと、一端が上記ノードに接続され、他端が上記第１の送信回路の第２の出力端子に接続されたインダクタと、上記ノードと上記第１の送信回路の第１の出力端子との間に接続された少なくとも一つのキャパシタと、を含むアンテナ回路と、
上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、第２モード時の送信データを出力する第２の送信回路と、
上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、上記アンテナ回路で受信したデータに対する受信処理を行う少なくとも一つの受信回路と、
上記第１モード時には上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む直列共振回路として形成し、上記第２モード時には、上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む並列共振回路として形成する回路切り替え部と、
を有する情報機器。
【請求項１８】
上記第１の送信回路は、
上記第１モード時に上記第１の出力端子を電源電位または基準電位に接続し、上記第２モード時には上記第１の出力端子を基準電位に接続する第１の送信バッファと、
上記第１モード時に上記第２の出力端子を基準電位または電源電位に接続し、上記第２のモード時には上記第２の出力端子を基準電位に接続する第２の送信バッファと、を含み、
上記回路切り替え部は、上記第１の送信バッファと上記第２の送信バッファを共用して形成されている
請求項１７記載の情報機器。
【請求項１９】
上記回路切り替え部は、上記第１の送信回路の第１の出力端子と第２の出力端子間に接続され、上記第１モード時にはオフ状態に保持され、上記第２モード時にオン状態に保持されるスイッチを含む
請求項１７記載の情報機器。
【請求項２０】
上記アンテナ回路は、上記ノードと上記インダクタの他端とに接続された、当該インダクタと並列のキャパシタを、さらに有する
請求項１９記載の情報機器。
【請求項２１】
上記アンテナ回路は、
上記ノードに接続された上記キャパシタと、
上記スイッチの状態に応じて、上記第１モード時に形成される直列共振回路または第２モード時に形成される並列共振回路のいずれかの共振回路に含まれて、かつ上記キャパシタと直列に接続される他のキャパシタと、を含む、
請求項２０記載の情報機器。
【請求項２２】
上記アンテナ回路は、
上記ノードに接続された上記キャパシタと、
上記スイッチの状態に応じて、上記第１モード時に形成される直列共振回路または第２モード時に形成される並列共振回路のいずれかの共振回路に含まれて、かつ上記キャパシタと直列に接続される他のキャパシタと、を含む、
上記直列接続された２つのキャパシタの接続ノードは、負荷素子を介して電源電位に接続されている
請求項２０記載の情報機器。
【請求項２３】
上記カードモード時の並列共振回路のインピーダンスは、上記第１モード時の直列共振回路のインピーダンスより大きく設定されように、各キャパシタの容量が設定されている
請求項２０記載の情報機器。
【請求項２４】
上記回路切り替え部は、
上記第１の送信回路の第１の出力端子と基準電位間に接続され、上記第１モード時にはオフ状態に保持され、上記第２モード時にオン状態に保持される第１のスイッチと、
上記第１の送信回路の第２の出力端子と基準電位間に接続され、上記第１モード時にはオフ状態に保持され、上記第２モード時にオン状態に保持される第２のスイッチと、を含む
請求項１７記載の情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型ＩＣカードに搭載可能な通信装置、それを搭載した非接触型ＩＣカード、および携帯電話機等の情報機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非接触型ＩＣカードの開発、発展はめざましく、ＩＣカード機能などはカードサイズから携帯機器に組み込まれるほどになっている。非接触型ＩＣカードとしては、たとえば特許文献１，２に開示されている。【０００３】
図１は、一般的な非接触型ＩＣカード用Ｒ／Ｗ（リーダ／ライタ）装置のフロントエンド回路１０の構成を示す図である。【０００４】
この非接触型ＩＣカード用Ｒ／Ｗ装置のフロントエンド回路１０の主要部は、図１に示すように、受信系回路１１、送信系回路１２、直列共振用キャパシタ１３、Ｒ／Ｗアンテナ１４などで構成されている。抵抗１５は、（アンテナ）コイル１６の内部抵抗である。
また、図１において、Ｃ１はキャパシタ１３の容量を、Ｒ１は抵抗１５の抵抗値を、Ｌ１はコイル１６のインダクタンスをそれぞれ示している。【０００５】
図１のＲ／Ｗ装置のフロントエンド回路１０の動作について述べる。
データの送信時は、送信系回路１２から変調波信号が出力され、アンテナ１４と直列に接続されたキャパシタ１３とアンテナ１４を形成するコイル１６に電流が流れ、アンテナ１４から磁界が放射される。
一方、受信時は、送信系回路１２からは一定のキャリア信号が出力されるが、カード側で負荷変調を行うことにより、受信系回路１１で受信するキャリア信号は負荷変調がかかった信号を受信することができ、復調データを抽出することが可能となる。
データの送受信においては、キャパシタ１３とコイル１６で共振回路を形成する。この時、送信系回路１２からみたインピーダンスが小さくなり（電流が多く流れ）、アンテナ１４からの送信磁界が最も大きくなる。
すなわち、送受信時のフロントエンド回路１０は、コイル１６、キャパシタ１３が直列接続された回路構成である。また、使用する信号のキャリア周波数はコイル１６とキャパシタ１３の共振周波数と一致するよう設定されていて、かつ、共振周波数で最もインピーダンスが低いことが基本的に理想である。【０００６】
ループアンテナを構成するコイル１６は、その損失分を含む抵抗１５で表され、キャパシタ１３と直列共振回路を形成する。
その共振周波数ｆ０は、次式のように表される。【０００７】
［数１］
ｆ０=  1/（２π＊√（Ｌ１＊Ｃ１））                  ・・・（１）【０００８】
このときのアンテナ回路のインピーダンスＺは、次のようになり、抵抗１５の抵抗値Ｒ１が小さい場合はアンテナに効率よく電流を流すことができ、発生磁界は最大となる。【０００９】
［数２］
Ｚ＝Ｒ１＋ｊωＬ１＋１／（ｊωＣ１）
＝Ｒ１                                            ・・・（２）【００１０】
次に、非接触型ＩＣカードに用いられるフロントエンド回路について説明する。
図２は、非接触型ＩＣカードに用いられるフロントエンド回路の主要部の構成を示す図である。【００１１】
非接触型ＩＣカードに用いられるフロントエンド回路２０の主要部は、図２に示すように、送信および受信系回路２１、キャパシタ２２、カードアンテナ２３、抵抗２４などで構成されている。
また、図２において、Ｃ２はキャパシタ２２の容量を、Ｒ２は抵抗２４の抵抗値を、Ｌ２はコイル２５のインダクタンスをそれぞれ示している。【００１２】
図２の回路においては、カード機能としては抵抗２４とコイル２５が直列接続され、この両端にキャパシタ２２が並列接続され、使用する周波数に共振するよう設定されている。
また共振時、カードアンテナ２３と並列接続されたキャパシタ２２の合成回路のインピーダンスは最もインピーダンスが高くなっていることが基本的に理想である。
並列共振周波数ｆ０は、次式で表される。【００１３】
［数３］
ｆ０＝１／（２π＊√（Ｌ２＊Ｃ２））              ・・・（３）【００１４】
このときのアンテナ回路のインピーダンスＺは、次式で表される。【００１５】
［数４］
Ｚ＝１／（１／（Ｒ２＋ｊωＬ２）＋（ｊωＣ２））  ・・・（４）【００１６】
そして、Ｒ２が小さい場合（式４）で表されるインピーダンスＺは、次のようになり、インピーダンスのピークで受信電圧が最大となる。【００１７】
［数５］
Ｚ≒  ∞
【特許文献１】特開２００２−３３４３１０号公報
【特許文献２】特開２００４−３５５２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
以上のようにＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）装置に最適な回路構成数と、カードに最適な回路構成が異なっているため、1つのフロントエンド回路で両機能を満たすためにはそれぞれに適したアンテナやフロントエンド回路を別々に用意する必要がある。
これは、フロントエンド部品、回路も多く、且つアンテナが複数あるため干渉が伴い、その対策も必要であるなど、設計の難度が高かった。またアンテナを１つにすると、Ｒ／Ｗ機能またはカード機能の特性のどちらかに偏ってしまい、両方の特性を満足することが困難であった。
近年、カード機能だけでなく、Ｒ／Ｗ機能が備わっていることも要求されるようになっているが、両機能を同時に満たすことは特性、コスト等において問題点をかかえ容易ではない。【００１９】
本発明は、アンテナ１つを共用可能で、しかもリーダ、ライタとして機能とカード機能との特性を十分に発揮することができる通信装置、それを備えた非接触型ＩＣカード、および情報機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の観点の通信装置は、第１および第２の出力端子を有し、第１モード時にキャリアを上記第１および第２の出力端子から出力する第１の送信回路と、ノードと、一端が上記ノードに接続され、他端が上記第１の送信回路の第２の出力端子に接続されたインダクタと、上記ノードと上記第１の送信回路の第１の出力端子との間に接続された少なくとも一つのキャパシタと、を含むアンテナ回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、第２モード時の送信データを出力する第２の送信回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、上記アンテナ回路で受信したデータに対する受信処理を行う少なくとも一つの受信回路と、上記第１モード時には上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む直列共振回路として形成し、上記第２モード時には、上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む並列共振回路として形成する回路切り替え部と、を有する。【００２１】
本発明の第２の観点の非接触型ＩＣカードは、第１および第２の出力端子を有し、リーダライタモード時にキャリアデータを上記第１および第２の出力端子から出力する第１の送信回路と、ノードと、一端が上記ノードに接続され、他端が上記第１の送信回路の第２の出力端子に接続されたインダクタと、上記ノードと上記第１の送信回路の第１の出力端子との間に接続された少なくとも一つのキャパシタと、を含むアンテナ回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、カードモード時の送信データを負荷変調する第２の送信回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、上記アンテナ回路で受信したデータに対する受信処理を行う少なくとも一つの受信回路と、モード制御信号に応じて、上記リーダライタモード時には上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む直列共振回路として形成し、上記カードモード時には、上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む並列共振回路として形成する回路切り替え部と、メモリと、上記送信データを選択的に上記第１の送信回路または第２の送信回路に供給し、上記受信回路の受信データに対する所定の処理を行い、上記メモリのアクセス制御を行う制御部と、を有する。【００２２】
本発明の第３の観点は、通信網との通信機能を有する情報機器であって、リーダライタ機能とカード機能を有する通信装置を有し、上記通信装置は、第１および第２の出力端子を有し、第１モード時にキャリアを上記第１および第２の出力端子から出力する第１の送信回路と、ノードと、一端が上記ノードに接続され、他端が上記第１の送信回路の第２の出力端子に接続されたインダクタと、上記ノードと上記第１の送信回路の第１の出力端子との間に接続された少なくとも一つのキャパシタと、を含むアンテナ回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、第２モード時の送信データを出力する第２の送信回路と、上記アンテナ回路の上記ノードに接続され、上記アンテナ回路で受信したデータに対する受信処理を行う少なくとも一つの受信回路と、上記第１モード時には上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む直列共振回路として形成し、上記第２モード時には、上記アンテナ回路を上記インダクタとキャパシタを含む並列共振回路として形成する回路切り替え部と、を有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、アンテナがリーダライタ（Ｒ／Ｗ）用とカード用に分ける必要が無く１つで済む。その結果Ｒ／Ｗ用アンテナとカード用アンテナの干渉による問題も無くなる。アンテナが減るのでその周辺部品、回路も減り、設計も容易になり、コストを削減することができる。さらに、部品代、設計費が安価で、簡易な構成で高性能なフロントエンド回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、一般的な非接触型ＩＣカード用Ｒ／Ｗ（リーダ／ライタ）装置のフロントエンド回路の構成を示す図である。
【図２】図２は、非接触型ＩＣカードに用いられるフロントエンド回路の主要部の構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る携帯情報機器としての携帯電話機が適用される通信システムの構成例を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る携帯電話機の基本的な構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第１の構成例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第２の構成例を示す図であって、リーダライタモード時の構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第２の構成例を示す図であって、カードモード時の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第３の構成例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第４の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示した通信装置のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】図１１は、図９に示した通信装置のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第５の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第６の構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第７の構成例を示す図である。
【図１５】図１５は、図５の通信装置を搭載した非接触型ＩＣカードの構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、図６および図７の通信装置を搭載した非接触型ＩＣカードの構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、図８の通信装置を搭載した非接触型ＩＣカードの構成例を示す図である。
【図１８】図１８は、図９の通信装置を搭載した非接触型ＩＣカードの構成例を示す図である。
【図１９】図１９は、図１２の通信装置を搭載した非接触型ＩＣカードの構成例を示す図である。
【図２０】図２０は、図１３の通信装置を搭載した非接触型ＩＣカードの構成例を示す図である。
【図２１】図２１は、図１４の通信装置を搭載した非接触型ＩＣカードの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００・・・通信システム、１１０・・・携帯電話機、１１５・・・メモリ部、１１６・・・通信装置、１１７・・・制御部、１２０・・・非接触型ＩＣカード、１３０・・・基地局、１４０・・・通信網、１５０・・・サーバ、２００，２００Ａ〜２００Ｆ・・・通信装置、２１０，２１０Ａ〜２１０Ｆ・・・アンテナ回路、２１１・・・アンテナコイル、２１２，２１２−１，２１２−２、２１３・・・キャパシタ、２１４・・・スイッチ、２１５・・・高抵抗、ＮＤ２１０、ＮＤ２１１・・・ノード、Ａ，Ｂ・・・端子、２２０，２２０Ａ・・・送信系回路（第１の送信回路）、２２１，２２１Ａ・・・第１の出力端子、２２２，２２２Ａ・・・第２の出力端子、２２３・・・第１の送信バッファ、２２４・・・第２の送信バッファ、２２５・・・スイッチ、２２６・・・インバータ、２２７・・・入力端子、２３０・・・返信回路（第２の送信回路）、２４０・・・受信系回路、２５０・・・スイッチ、２６０・・・キャリア発生器、２７０・・・スイッチ、２８０，２８０Ａ，２８０Ｂ・・・回路切り替え部、３００，３００Ａ〜３００Ｆ・・・非接触型ＩＣカード、３１０・・・ＣＰＵ（制御部）、３２０・・・メモリ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。【００２７】
図３は、本発明の実施形態に係る携帯情報機器としての携帯電話機が適用される通信システムの構成例を示す図である。【００２８】
図３に示す通信システム１００は、携帯電話機１１０と、外部の非接触型ＩＣカード１２０と、基地局１３０と、通信網１４０と、サーバ１５０とにより構成されている。【００２９】
本実施形態の携帯電話機１１０は、たとえば非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵しており、搭載されたリーダライタ(Ｒ／Ｗ)機能は、外部の非接触型ＩＣカード１２０からの応答(信号)を受信すると、この非接触型ＩＣカード１２０との間で無線通信を行って、コネクションを確立させる。
非接触型ＩＣカード１２０とのコネクションが確立すると、携帯電話機１１０は、所定の通信方式に従った無線通信により基地局１３０から通信網１４０を経由してサーバ１５０に接続し、非接触型ＩＣカード１２０とサーバ１５０との通信を中継する。
両者の相互認証が成功すると、携帯電話機１１０に搭載されたリーダライタ機能は、サーバ１５０からの指示に従って、非接触型ＩＣカード１２０に格納される情報を読出す処理や、非接触型ＩＣカード１２０に新たな情報を書き込む処理を行う。【００３０】
図４は、本実施形態に係る携帯電話機の基本的な構成例を示すブロック図である。【００３１】
本携帯電話機１１０は、図４に示すように、通信網１４０を介してサーバ１５０との無線通信処理を行う無線通信部１１１、液晶表示デバイス(ＬＣＤ)等により構成される表示部１１２、テンキー等の操作キーを含む操作部１１３、マイクロフォンやスピーカを有し音声入力処理または音声出力処理を行う音声処理部１１４、プログラムやメッセージデータ、アドレスデータ、ＩＣカード用データ等を記憶するメモリ部１１５、非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を実現するためのフロントエンド回路部を形成する通信装置１１６、および携帯電話機１１０の全体的な機能制御や非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を実現するためのモード制御や送信データＴＤ、受信データＲＤに対する所定の処理やそれに応じたメモリ部１１５へのアクセスを行う制御部（ＣＰＵ）１１７を有する。【００３２】
無線通信部１１１、表示部１１２、操作部１１３、音声処理部１１４、メモリ部１１５、および制御部１１７により、通常の携帯電話としての電話部が構成される。
また、通信装置１１６、メモリ部１１５、および制御部１１７により非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を実現するカード機能部が構成される。
また、モードの指定、切り替え等は操作部１１４の操作に応じて制御部１１７の制御により行うように構成可能である。
この際、制御部１１７は、通信装置１１６に対してモード制御信号ＭＤ（Ｍｏｄｅ）と送信データＴＤを出力し、受信データＲＤを受けてメモリ部１１５への格納処理等を行う。メモリ部１１５は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含んで構成される。
なお、制御部１１７は、電話部とカードおよびカード機能部とで個別に設けるような構成にすることも可能である。
また、以下の説明において、リーダライタモードが第１モードに相当し、カードモードが第２モードに相当する。【００３３】
図５は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の一構成例を示す図である。
なお、図５においては、図４の通信装置１１６を符号２００を用いて表している。【００３４】
図５の通信装置２００は、アンテナ回路２１０、主としてリーダライタ機能用の第１の送信回路としての送信系回路２２０、カード機能用の第２の送信回路としての返信(カード)回路２３０、受信系回路２４０、スイッチ(ＳＷ１０)２５０、周波数１３．５６ＭＨｚのキャリアを発生するキャリア発生器２６０、およびスイッチ２７０を有する。【００３５】
アンテナ回路２１０は、ノードＮＤ２１０、アンテナコイル（インダクタ）２１１、およびキャパシタ２１２を有する。また、図５において、Ｃａはキャパシタ２１２の容量を、Ｌ１１はコイル２１１のインダクタンスをそれぞれ示している。
アンテナコイル２１１の一端がノードＮＤ２１０に接続され、キャパシタ２１２の第１電極（一端）がノードＮＤ２１０に接続され、第２電極（他端）が送信系回路２２０の第１の出力端子２２１に接続されている。また、アンテナコイル２１１の他端が送信系回路２２０の第２の出力端子２２２に接続されている。【００３６】
送信系回路２２０は、第１の出力端子２２１、第２の出力端子２２２、第１の送信バッファ２２３、第２の送信バッファ２２４、スイッチ（ＳＷ１１）２２５、インバータ（ＩＮＶ）２２６、および入力端子２２７を有する。【００３７】
第１の送信バッファ２２３は、ｐチャネルＭＯＳ（ＰＭＯＳ）トランジスタＰＴ２２１、およびｎチャネルＭＯＳ（ＮＭＯＳ）トランジスタＮＴ２２１からなるＣＭＯＳバッファにより構成されている。
ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１のソースが電源電位Ｖｄｄに接続され、ドレインがＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１のドレインに接続され、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１のソースが基準電位（接地電位）ＧＮＤに接続されている。
そして、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１とＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１のゲート同士が接続され、その接続点により入力ノードＮＤ２２１が形成され、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１とＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１のドレイン同士の接続点により出力ノードＮＤ２２２が形成され、この出力ノードＮＤ２２２が第１の出力端子２２１に接続されている。【００３８】
第２の送信バッファ２２４は、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２２、およびＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２からなるＣＭＯＳバッファにより構成されている。
ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２２のソースが電源電位Ｖｄｄに接続され、ドレインがＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２のドレインに接続され、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２のソースが基準電位（接地電位）ＧＮＤに接続されている。
そして、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２２とＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２のゲート同士が接続され、その接続点により入力ノードＮＤ２２３が形成され、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２２とＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２のドレイン同士の接続点により出力ノードＮＤ２２４が形成され、この出力ノードＮＤ２２４が第２の出力端子２２２に接続されている。【００３９】
スイッチ２２５は、固定接点ａが送信バッファ２２３の入力ノードＮＤ２２１に接続され、作動接点ｂがインバータ２２６の出力端子に接続され、作動接点ｃが送信系回路２２０の入力端子２２７に接続されている。
スイッチ２２５は、制御部(ＣＰＵ等)１１７によるモード制御信号ＭＤ（Ｍｏｄｅ）によりカードモード時とリーダライタ(Ｒ／Ｗ)モード時で切り換えられる。
カードモード時には固定接点ａと作動接点ｃが接続され、リーダライタモード時には固定接点ａと作動接点ｂが接続される。【００４０】
インバータ２２６の入力端子、第２の送信バッファ２２４の入力ノードＮＤ２２３、およびスイッチ２２５の作動接点ｃが入力端子２２７に接続されている。【００４１】
そして、入力端子２２７はスイッチ２７０の固定接点ａに接続されている。
スイッチ２７０は、具体的には、固定接点ａが送信系回路２２０の入力端子２２７に接続され、作動接点ｂがキャリア発生器２６０の出力端子に接続され、作動接点ｃが電源電位Ｖｄｄに接続されている。
スイッチ２７０は、制御部(ＣＰＵ等)１１７によるモード制御信号ＭＤ（Ｍｏｄｅ）によりカードモード時とリーダライタ(Ｒ／Ｗ)モード時で切り換えられる。
カードモード時には固定接点ａと作動接点ｃが接続され、リーダライタモード時には固定接点ａと作動接点ｂが接続される。【００４２】
このような構成を有する送信系回路２２０において、カードモード時は、入力端子２２７がスイッチ２７０を介して電源電位Ｖｄｄに接続されてハイ（Ｈｉ）レベルに固定されていることから、第１および第２の送信バッファ２２３，２２４のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１，ＮＴ２２２がオン状態に保持され、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１、ＰＴ２２２がオフ状態に保持される。
これにより、アンテナ回路２１０に接続される送信系回路２２０の第１および第２の出力端子２２１，２２２が接地電位に接続される。
したがって、アンテナ回路２１０は等価的に並列共振回路を形成することになる。【００４３】
リーダライタモード時は、スイッチ２７０、入力端子２２７を介してキャリア発生器２６０で発生された周波数１３．５６ＭＨｚのキャリアがＨｉレベルまたはロー(Ｌｏ）レベルで供給される。
キャリアがＨｉレベルの場合、インバータ２２６を介したキャリアにより第１の送信バッファ２２３ではＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１がオン状態に保持され、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１がオフ状態に保持される。第２の送信バッファ２２４ではＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２２がオフ状態に保持され、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２がオン状態に保持される。
これにより、第１の出力端子２２１が電源電位Ｖｄｄに接続され、第２の出力端子２２２が接地電位ＧＮＤに接続される。したがって、アンテナ回路２１０は直列共振回路を形成することになる。
キャリアがＬｏレベルの場合、インバータ２２６を介したキャリアにより第１の送信バッファ２２３ではＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１がオフ状態に保持され、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１がオン状態に保持される。第２の送信バッファ２２４ではＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２２がオン状態に保持され、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２がオフ状態に保持される。
これにより、第１の出力端子２２１が接地電位ＧＮＤに接続され、第２の出力端子２２２が電源電位Ｖｄｄに接続される。したがって、アンテナ回路２１０は直列共振回路を形成することになる。【００４４】
この場合、送信系回路２２０の送信バッファ２２３，２２４によるキャリアは、制御部１１７から転送され、スイッチ２５０を介して供給される送信データＴＤによって、ＡＳＫ変調されて第１および第２の出力端子２２１，２２３からアンテナ回路２１０に出力される。【００４５】
このように、図５の通信装置２００においては、送信系回路２２０の第１および第２の送信バッファ２２３，２２４がアンテナ回路２１０の共振回路を並列共振回路または直列共振回路として形成する回路切り換え部２８０の機能を有している。【００４６】
また、図５の通信装置２００は、リーダライタモード時に使用する送信バッファ２２３，２２４のＮＭＯＳのスイッチＮＴ２２１，ＮＴ２２２を利用して、アンテナ回路２１０のキャパシタ２１２を接地するように構成されている。
すなわち、アンテナ回路２１０の図中の端子Ａ，ＢはＬＳＩ内部の送信系回路２２０の送信バッファ２２３，２２４に接続されているので、リーダライタモード時は、送信バッファ２２３，２２４のオン（ＯＮ）抵抗を無視すれば、送信バッファ２２３，２２４はアンテナ回路２１０に対して０ＶとＩＣの電源電圧Ｖｄｄを交互に出力する。
また、上述したように、カードモード時はＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１、ＮＴ２２２がＯＮすることで、接地電位ＧＮＤに接地されることになる。
よって、リーダライタ（Ｒ／Ｗ）モードでも、カードモードでも、ＩＣの端子電圧は０〜Ｖｄｄまでの範囲に必ず収まることになり、低耐圧のプロセスでスイッチが内蔵できるという大きな特徴を持っている。【００４７】
返信回路２３０は、カードモード時において、制御部１１７においてメモリ部１１５から読み出された返信データを負荷変調し、アンテナ回路２１０のノードＮＤ２１０に印加する。【００４８】
受信系回路２４０は、カード機能使用（カードモード）時の受信回路とリーダライタ機能使用（リーダライタモード）時の受信回路として兼用されている。
受信系回路２４０は、カード機能時とリーダライタ機能時において受信した情報を復調して、制御部１１７に受信データＲＤを出力する。【００４９】
スイッチ２５０は、固定接点ａがＣＰＵ等の制御部１１７の送信データＴＤの供給ラインに接続され、作動接点ｃが返信（カード）回路２３０の入力に接続され、作動接点ｂが送信系回路２２０の入力端子２２７に接続されている。
スイッチ２５０は、制御部１１７によるモード制御信号ＭＤ（Ｍｏｄｅ）によりカードモード時とリーダライタ(Ｒ／Ｗ)モード時で切り換えられる。
カード機能を使用するカードモード時において、スイッチ２５０はモード制御信号ＭＤにより固定接点ａが一方の作動接点ｃとの接続に切り換えられて、送信データ（返信データ）ＴＤが返信（カード）回路２３０に入力され、返信（カード）回路２３０で負荷変調されてアンテナ回路２１０に印加される。
一方、リーダライタ機能を使用するリーダライタモード時において、スイッチ２５０はモード制御信号ＭＤにより固定接点ａが他方の作動接点ｂとの接続に切り換えられて、送信データＴＤが送信系回路２２０に供給される。
送信データ（ＴｉｎＡ）は送信系回路２２０を経由してアンテナ回路２１０から送出される。【００５０】
このように、本実施形態においては、アンテナ回路２１０を形成するアンテナコイル２１１とキャパシタ２１２はカードモードとリーダライタモードのいずれのモードにおいても使用される。
一般的には、カード機能専用の共振回路とリーダライタ機能専用の共振回路は２個で構成されるが、本実施形態においては、共振回路を回路切り換え部２８０で切り換えることによりアンテナコイル２１１とキャパシタ２１２でカード機能時の並列共振回路とリーダライタ機能時の直列共振回路を実現している。【００５１】
図５は、リーダライタ（Ｒ／Ｗ）装置として動作させたときの送信系回路２２０の送信バッファを利用した場合について示してあり、２つの送信バッファ（Ｂｕｆｆ）を同相で制御する例である。この場合、ＣＭＯＳバッファのＮＭＯＳ側をそれぞれＯＮすることで並列共振回路を実現した例である。
以下、通信装置２００の動作を、送信系回路２２０の動作を中心に説明する。【００５２】
カードモード時、モード制御信号ＭＤにより送信系回路２２０のスイッチ２２５の固定接点ａが作動接点ｃと接続される。このとき、通信装置２００のスイッチ２５０は、モード制御信号ＭＤにより固定接点ａと作動接点ｃとが接続される。
このとき、送信系回路２２０の入力端子２２７はスイッチ２７０を介して電源電位Ｖｄｄに接続されている。すなわち、入力端子２２７はＨｉ（ハイ）レベルに固定されており、このＨｉレベルの信号がスイッチ２２５の端子ｃから端子ａを介して、第１の送信バッファ２２３のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２１１のゲートに供給され、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１はＯＮ状態になる。このとき、ＣＭＯＳバッファを構成するＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１のゲート電位は高いのでＯＦＦ状態になる。
一方、Ｈｉレベルの信号が第２の送信バッファ２２４のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２のゲートに供給され、ＯＮ動作状態となる。ＣＭＯＳインバータを構成するＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２２のゲートはハイレベルであるのでＯＦＦ状態となる。
その結果、送信バッファ２２３のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１はＯＮしているので、ＯＮ抵抗はあるがキャパシタ２１２の第２電極側端子Ａが等価的に接地されている。
また，アンテナコイル２１１の他方の端子も送信バッファ２２４のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２がＯＮしているので、ＯＮ抵抗は存在するが、等価的に接地される。
したがって、キャパシタ２１２の第２電極側端子Ａとアンテナコイル２１１の他方側の端子Ｂが交流的に接続されていることになり、その結果、並列共振回路が形成される。【００５３】
キャパシタ２１２とアンテナコイル２１１で並列共振回路が形成されると、その共振回路で外部からの信号が抽出されて、受信系回路２４０に供給される。一方、返信（カード）回路２３０でデータ処理され信号（負荷変調された信号）が重畳されたキャリアは上述の並列共振回路で共振し、アンテナ回路２１０のアンテナコイル２１１を介して外部へ送出される。
このように、カードモードのとき、送信系回路２２０の送信バッファ２２３，２２４のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１、ＮＴ２２２でアンテナ回路２１０の端子Ａ，Ｂを接地させて並列共振回路を形成して、この並列共振回路のインピーダンスをハイインピーダンスの状態で電波の受信を行っている。【００５４】
次に、リーダライタ（Ｒ／Ｗ）モード時の動作について説明する。【００５５】
リーダライタモード時には、モード制御信号ＭＤにより送信系回路２２０のスイッチ２２５の固定接点ａが作動接点ｂと接続される。このとき、通信装置２００のスイッチ２５０は、モード制御信号ＭＤにより固定接点ａと作動接点ｂとが接続される。その結果、制御部１１７から転送されたＡＳＫ変調を行うために送信データＴＤが送信系回路２２０に供給される。
また、スイッチ２７０は、モード制御信号ＭＤにより固定接点ａと作動接点ｂとが接続される。したがって、キャリア発生器２６０で発生されるキャリアが送信系回路２２０の入力端子２２７に入力される。【００５６】
いま、送信系回路２２０の入力端子２２７にＨｉ（ハイ）レベルのキャリアが供給されたとする。このＨｉレベルのキャリアがインバータ２２６に入力され、その出力はＬｏ（ロー）レベルとなり、送信バッファ２２３のＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１のゲートに供給されて、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１はＯＮ状態となる。一方、送信バッファ２２３のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１のゲートはＬｏレベルであるのでＯＦＦ状態となる。
また、送信バッファ２２４のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２のゲートはＨｉレベルであるので、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２はＯＮ状態となり、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２２はＯＦＦ状態となる。
この結果、電源から送信バッファ２２３のＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１のソース−ドレインを経由して、直列共振回路を構成するキャパシタ２１２とアンテナコイル２１１、さらに送信バッファ２２４のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２のドレイン−ソース、ＧＮＤと高周波電流が流れる。このとき、アンテナコイル２１１に流れるＨｉレベルの高周波電流（信号）で誘起された電波が放射され、ＡＳＫ変調された信号が外部の非接触型ＩＣカードなどに送信される。【００５７】
次に、入力端子２２７にＬｏ（ロー）レベルのキャリアが供給されたとする。このＬｏレベルのキャリアがインバータ２２６に入力され、その出力はＨｉ（ハイ）レベルとなり、送信バッファ２２３のＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１のゲートに供給されると、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２１はＯＦＦ状態となる。一方、送信バッファ２２３のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１のゲートはＨｉレベルであるのでＯＮ状態となる。
また、送信バッファ２２４のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２のゲートはＬｏレベルであるので、ＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２２はＯＦＦ状態となり、ＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２２はＯＮ状態となる。
この結果、電源から送信バッファ２２４のＰＭＯＳトランジスタＰＴ２２２のソース−ドレインを経由して、アンテナコイル２１１、キャパシタ２１２、さらに送信バッファ２２３のＮＭＯＳトランジスタＮＴ２２１のドレイン−ソース、ＧＮＤと高周波電流が流れる。このとき、アンテナコイル２１１に流れるＬｏレベルの高周波電流（信号）で誘起された電波が放射され、ＡＳＫ変調された信号が外部の非接触型ＩＣカードなどに送信される。【００５８】
受信動作は、送信系回路２２０の出力端子２２１，２２２に対してキャパシタ２１２とアンテナコイル２１１が直列に接続され、電波をキャパシタ２１２とアンテナコイル２１で直列共振させて信号が抽出され、受信系回路２４０に供給される。
このように、リーダライタ（Ｒ／Ｗ）モードのとき、送信バッファ２２３，２２４を形成するＣＭＯＳインバータ回路のＭＯＳトランジスタをキャリアで切り換え、共振回路の構成を直列共振回路に設定するようにしている。【００５９】
図６および図７は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第２の構成例を示す図であって、図６はリーダライタモード時の構成を示し、図７はカードモード時の構成を示している。【００６０】
図６および図７の通信装置２００Ａが図５の通信装置２００と基本的に異なる点は、回路切り換え部２８０Ａをアンテナ回路２１０Ａの端子Ａと端子Ｂ間にスイッチ２８１を配置し、スイッチをモード制御信号ＭＤによりＯＮ，ＯＦＦするように構成したことにある。
また、送信系回路２２０Ａは正相と逆相の出力端子２２１Ａ、２２２Ａを有する。
また、この場合も、リーダライタ（Ｒ／Ｗ）モードでも、カードモードでも、ＩＣの端子電圧は０〜Ｖｄｄまでの範囲に必ず収まることになり、低耐圧のプロセスでスイッチが内蔵できるという大きな特徴を持っている。【００６１】
リーダライタ（Ｒ／Ｗ）モードの時は、モード制御信号ＭＤによりスイッチ２５０および２７０を固定接点ａと固定接点ｂとを接続させて送信データ、並びに、キャリアを送信系回路２２０Ａに入力させ、かつ、回路切り換え部２８０Ａのスイッチ２８１をＯＦＦに設定して、アンテナ回路２１０Ａを直列共振回路となるようにしている。
アンテナ回路２１０Ａを直列共振回路とすることにより、送信、受信に使用するキャリアの周波数、たとえば１３．５６ＭＨｚでインピーダンスがゼロとなり、アンテナコイル２１１に流れる電流が最大となり、受信、送信距離が伸び、また読み出し／書き込みの効率が向上する。【００６２】
上述した共振回路を切り換えるスイッチ２８１としては、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタ、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）、メカスイッチなどがある。【００６３】
外部カードに対して受信時（リードモード）、たとえば外部の非接触カードからの負荷変調信号がアンテナコイル２１１において誘起され、その誘起された信号が受信系回路２４０に供給され、データ復調、データの保存などが行われる。
一方、送信時（ライトモード）、変調回路においてキャリアが記録データで変調され、その変調されたキャリアが送信系回路２２０Ａを介して、アンテナ回路２１０のキャパシタ２１２およびアンテナコイル２１１の直列共振回路に供給される。そして、アンテナコイル２１１を介してキャリアが放射され、外部の非接触型ＩＣカードなどに出力される。
このときアンテナ回路２１０を構成するキャパシタ２１２とアンテナコイル２１１は使用周波数において、直列共振状態で、そのインピーダンスはゼロであり、アンテナコイル２１１に流れる電流は最大となる。その結果、送信効率は上がり、また電波の到達距離は延びる。【００６４】
カードモード時、送信系回路２２０Ａの正相と逆相のそれぞれの出力端子２２１Ａ，２２２ＡはＨｉＺ（ハイインピーダンス）に設定されていて、アンテナ回路２１０Ａに影響を及ぼさないように設定されている。なお、送信系回路２２０Ａの出力端子２２１Ａ，２２２Ａは同相のＬｏＺ（ローインピーダンス）に設定されるように構成することも可能である。
すなわち、カードモード時になると、制御部１１７からモード制御信号ＭＤが供給され、回路切り換え部２８０Ａのスイッチ２８１がＯＮになり、送信系回路２２０Ａの出力の正相と逆相の出力端子２２１Ａと２２２Ａとの間がショートされる。
その結果、アンテナ回路２１０Ａにおいて、キャパシタ２１２とアンテナコイル２１２で並列共振回路を構成する。またこれと並行して、スイッチ２５０が固定端子ａと作動接点ｃとの接続に切り換えられ、返信（カード）回路２２０に送信データ（返信データ）ＴＤが供給される。【００６５】
このような構成において、たとえば外部のリーダライタ装置から送信された信号はアンテナコイル２１１とキャパシタ２１２の並列共振回路で共振し、そこで抽出された信号は受信系回路２４０に入力される。このとき、送信系回路２２０Ａの出力端子２２１Ａと２２２Ａはショートされているので、送信系回路２２０Ａからは信号は出力されないし、または送信系回路２２０Ａの動作を停止するようにしている。
受信系回路２４０において、復調回路で同上の受信した磁界からリーダライタ装置の送信信号（情報）を抽出し、デコードしてＣＰＵ等の制御部１１７に出力される。
この制御部１１７においては、デコードされたデータが処理され、またメモリ部１１５へデータの記憶または読み出しが行われ、あるいはメモリ部１１５から読み出されたデータがエンコードされる。
この送信データは、リーダライタ装置からのキャリア信号に対して、返信回路２３０にて負荷変調が行われる。【００６６】
このように、本例においては、カードとして使用する場合、図７に示したように、回路切り換え部２８０Ａのスイッチ２８１をＯＮし、アンテナコイル２１１とキャパシタ２１２が並列接続の回路構成となり、それと同時にフロントエンドを比較的高インピーダンスになるようにし、より遠距離においてもカード機能を満たせるようにしている。【００６７】
なお、受信系回路２４０は、カードモード専用の受信系回路とリーダライタモード時の専用の受信系回路を別々に構成することもできる。【００６８】
図８は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第３の構成例を示す図である。【００６９】
図８の通信装置２００Ｂが図６および図７の通信装置２００Ａと異なる点は、回路切り換え部２８０Ｂを、アンテナ回路２１０Ｂの端子Ａと端子Ｂ間にスイッチ２８１を配置するかわりに、端子Ａと端子Ｂの各々をモード制御信号ＭＤにより接地電位に選択的に接続するスイッチ２８２，２８３を設けたことにある。【００７０】
このような構成において、リーダライタモード時は、モード制御信号ＭＤにより回路切り換え部２８０Ｂのスイッチ２８２，２８３をＯＦＦ（オープン）にセットした状態で、各回路が動作する。このとき、アンテナ回路２１０Ｂにおいては直列共振回路が形成される。
送信時は送信系回路２２０Ａに送信データおよびキャリアが入力される。送信系回路２２０Ａ（変調回路）によりキャリアが送信データでＡＳＫ変調され、この変調信号されたキャリアはアンテナ回路２１０Ｂのキャパシタ２１２とアンテナコイル２１１で直列共振して、アンテナコイル２１１を介して送出される。
一方、受信時において、送信系回路２２０Ａは一定のキャリアを出力し、外部の非接触型ＩＣカードから負荷変調された信号が受信系回路２４０に供給される。
それ以後の基本動作は図６、図７と同様であるので詳細な説明は省略する。
このように、リーダライタ装置として機能するときは、アンテナ回路２１０Ｂの共振回路に接続されたスイッチ２８２，２８３を切り換え、この場合はオープン状態にさせて、直列共振回路を構成するようにしている。【００７１】
次に、カードモードとして動作する時の通信装置２００Ｂの動作について述べる。
カードモード時には、モード制御信号ＭＤにより、回路切り換え部２８０Ｂのスイッチ２８２，２８３がＯＮにセットされて、送信系回路２２０Ａの正相出力（端子）２２１Ａを接地電位ＧＮＤに接続し、またこれと並行して逆相出力（端子）２２２Ａも接地電位ＧＮＤに接続する。
その結果、アンテナ回路２１０Ｂのキャパシタ２１２とアンテナコイル２１１のそれぞれの一端Ａ，Ｂは接地され、等価的に並列共振回路が形成される。
そして、キャパシタ２１２とアンテナコイル２１１の共通接続点であるノードＮＤ２１０がカード受信用の受信系回路２４０に接続され、カード機能として動作するように設定される。【００７２】
外部のリーダライタ装置などから信号が供給されると、アンテナコイル２１１で信号が誘起され、キャパシタ２１２とアンテナコイル２１１の並列共振回路で共振周波数の信号が抽出され、その信号が受信系回路２４０に入力される。それ以降の動作は上述したことと同じであるのでここでは省略する。
一方、返信時は、スイッチ２５０がモード制御信号ＭＤにより固定接点ａと作動接点ｃとの接続に切り換えられ、返信回路２３０に送信データが供給され、リーダライタ装置からのキャリアに対して負荷変調が行われる。
このように、カード装置として機能するときは、回路切り換え部２８０Ｂの共振回路に接続されたスイッチ２８２，２８３を切り換え、この場合はショートさせて、並列共振回路を構成するようにしている。【００７３】
なお、今までの説明はスイッチのＯＮ抵抗が０Ωの場合であるが、実際はある程度のＯＮ抵抗を持っている。そのため、スイッチのＯＮ抵抗が大きい場合は、アンテナコイルと直列に入り、カードモード時の受信効率をさげてしまう。図１のＲ１の抵抗が大きい場合と同等となる。
そのため、下記のようにアンテナコイル２１１と並列のキャパシタ２１３と直列のキャパシタ２１２を組み合わせて用いることが可能である。【００７４】
図９は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第４の構成例を示す図である。【００７５】
図９の通信装置２００Ｃが図６および図７の通信装置２００Ａと異なる点は、アンテナ回路２１０Ｃにおいて、アンテナコイル２１１に対して容量Ｃｂのキャパシタ２１３を並列に接続したことにある。【００７６】
図６，図７に示した通信装置２００Ａのアンテナ回路２１０Ａにおいては、アンテナコイル２１１に並列に接続されるキャパシタ２１３が設けられていない。
図９の通信装置２００Ｃにおいては、キャパシタ２１３の容量Ｃｂとキャパシタ２１２の容量Ｃａの調整することにより、共振周波数において、アンテナコイル２１１に直列にＯＮ抵抗があってもカード機能とリーダライタ機能を満足するようにしている。【００７７】
アンテナ回路２１０Ｃ以外は図６、図７と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
送信系回路２１０Ａの正相出力端子２２１Ａがキャパシタ２１２の一方の端子Ａに接続され、逆相端子２２２Ａはアンテナコイル２１１の他方側の端子Ｂとキャパシタ２１３の一方の端子（第１電極）に接続される。また、キャパシタ２１３の他方の端子（第２電極）は、ノードＮＤ２１０に接続されている
ここで、受信系回路２４０はリーダライタまたはカード用のいずれであってもよいが、便宜的にカード用受信系回路として説明する。
送信系回路２２０Ａの正相出力端子２２１Ａと逆相端子２２２Ａ間に回路切り換え部２８０Ａのスイッチ２８１が接続され、リーダライタモード、カードモードに応じてスイッチ２７１がＯＮ／ＯＦＦされ、アンテナ回路２１０Ｃが並列共振回路または直列共振回路のいずれかに設定されるように構成されている。【００７８】
リーダライタモードのとき、モード制御信号ＭＤよりスイッチ２８１はＯＦＦに設定され、アンテナ回路２１０Ｃにおいては直列共振回路が形成される。
キャリアは送信系回路２２０Ａを経由して、アンテナ回路２１０Ｃのキャパシタ２１２とアンテナコイル２１１、さらにキャパシタ２１３に流れ、アンテナコイル２１１から電波として送出され、読み出し動作が行われる。
一方、アンテナコイル２１１から入力された信号は、直列共振回路を構成するアンテナコイル２１１、キャパシタ２１３とキャパシタ２１２で抽出され、この抽出された信号は受信系回路２４０に供給され、受信動作が行われる。
またカードモードのとき、スイッチ２８１はＯＮ状態に設定され、キャパシタ２１２、キャパシタ２１３とアンテナコイル２１１で並列共振回路が形成される。この並列共振回路を用いてカードの受信系回路２４０とデータの授受が行われる。この動作は図６、図７、図８などで説明した動作と同じであるので詳細な説明は省略する。【００７９】
次に、カードモードとリーダライタモード時におけるアンテナコイル２１１を含むアンテナ回路２１０Ｃの入力インピーダンスについて述べる。【００８０】
以下示す図１０と図１１はカードモードとリーダライタモード時のインピーダンス特性を示したものであり、キャパシタ２１２，２１３の容量の加算値、（Ｃａ＋Ｃｂ）が一定となる条件において、それぞれの値を変化させてインピーダンスを計算した。【００８１】
まず、カードモードのとき、スイッチ２８１はＯＮに設定され、並列共振回路が形成される。
今スイッチ２８１にＯＮ抵抗が存在するとして、その回路のインピーダンスについてシミュレーションした結果の相対値を図１０に示す。図１０の横軸にキャパシタ２１２，２１３の容量ＣａとＣｂを変化させたときの容量値、縦軸に任意目盛りのインピーダンスＺを示す。【００８２】
図１０において、キャパシタ２１３の容量Ｃｂを小さくしキャパシタ２１２の容量Ｃａを大きくすると一般にインピーダンスＺが小さくなり、カードモードには向かない。
これと反対に、キャパシタ２１２の容量Ｃａを小さくし、キャパシタ２１３の容量Ｃｂを大きくするとインピーダンスＺは大きくなり、カードモードには適しているが、スイッチのＯＮ抵抗が大きいとインピーダンスが下がってしまい、受信効率が下がってしまう。ＯＮ抵抗が大きい場合には、容量ＣaとＣbの値が大きくインピーダンスに影響することがわかる。【００８３】
次に、リーダライタモードの時のインピーダンスの変化について述べる。
このとき、スイッチ２８１はＯＦＦ状態に設定してあり、キャパシタ２１２の容量Ｃａとキャパシタ２１３の容量Ｃｂを調整してインピーダンスの調整を行う。
図９に示すキャパシタ２１２，２１３の容量ＣａとＣｂを調整してＯＮ抵抗を変化させたデータに対する直列共振回路のインピーダンスＺについてシミュレーションを行った。そのシミュレーションした結果の相対値を図１１に示す。
図１１において、横軸はキャパシタ２１２，２１３の容量ＣａとＣｂを変化させたときの値を示し、縦軸は任意目盛で、直列共振回路のインピーダンスＺの値を示す。【００８４】
シミュレーションの結果、直列共振回路において、キャパシタ２１３の容量Ｃｂが小さく、キャパシタ２１２の容量Ｃａが大きい場合、インピーダンスＺは小さく、リーダライタモードに適しているが、スイッチ２８１のＯＮ抵抗が大きくなるとインピーダンスが大きくなり、リーダライタの送信効率が下がってしまう。
キャパシタ２１３の容量Ｃｂが大きくかつキャパシタ２１２の容量Ｃａが小さくなるに伴いインピーダンスが大きくなり、ある範囲を超えると急激にインピーダンスＺが大きくなり、リーダライタには適していない。
この結果から、図１１の直列共振回路のインピーダンスＺが小さく、かつ図１０の並列共振回路のインピーダンスＺが大きい範囲を選択する必要があるが、スイッチ２８１のＯＮ抵抗によって影響するため、カードとリーダライタの性能を見ながら最適なＣａとＣｂの値を選択する必要がある。【００８５】
すなわち、上述した図１０と図１１のシミュレーション結果は、カードモードとリーダライタモードのインピーダンス特性を示したものであり、カードモード時はキャパシタ２１３の容量Ｃｂが大きいほうがＯＮ抵抗の影響を受けにくく、インピーダンスも高くなっているのに対して、リーダライタモード時はキャパシタ２１３の容量Ｃｂが小さいほうが、インピーダンスが小さく有利な結果となっている。
そのため、両機能を満足するために最適なキャパシタ２１２，２１３の容量ＣａとＣｂを設定する必要がある。また、ＯＮ抵抗を小さくすれば、カードモード時にキャパシタ２１３を削除することも可能となる。【００８６】
図１２は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第５の構成例を示す図である。【００８７】
図１２の通信装置２００Ｄが図９の通信装置２００Ｃと異なる点は、ノードＮＤ２１０と端子Ａとの間に、１つのキャパシタ２１２を接続する代わりに、２つのキャパシタ２１２−１と２１２−２を直列に接続し、両キャパシタ２１２−１と２１２−２との接続ノードＮＤ２１１と端子Ａとの間にモード制御信号ＭＤでＯＮ／ＯＦＦされるスイッチ２１４を接続し、かつ、ノードＮＤ２１１を高抵抗２１５を介して電源電位Ｖｄｄに接続したことにある。
このような構成にすることにより、図９の通信装置２００Ｃでは、カード機能時も同調周波数が高くなってしまうために、本通信装置２００Ｄではカードモード時とリーダライタ機能時とで同調周波数を切り換えて、カードモード時とリーダライタモード時の特性が同等となるようにしている。
図１２の通信装置２００Ｄにおいては、カードモード時には、直列キャパシタ２１２−１と２１２−２のうち、キャパシタ２１２−２をスイッチ２１４でバイパスし、同調に寄与しないように構成されている。【００８８】
簡単に動作を説明する。
カードモード時に、モード制御信号ＭＤによりスイッチ２１４と回路切り替え部２８０Ａのスイッチ２８１がＯＮに設定される。
したがって、アンテナ回路２１０Ｄにおいては、アンテナコイル２１１と、キャパシタ２１２−１，２１３により並列共振回路が形成される。同調に寄与するのは、直列キャパシタ２１２−１と２１２−２のうちキャパシタ２１２−１のみとなる。【００８９】
リーダライタモード時には、モード制御信号ＭＤによりスイッチ２１４と回路切り替え部２８０Ａのスイッチ２８１がＯＦＦに設定される。
この場合、容量Ｃｔ１のキャパシタ２１２−１と容量Ｃｔ２のキャパシタ２１２−２の直列容量Ｃｔとなる。そして、アンテナコイル２１１と、キャパシタ２１２−１，２１２−２，２１３により直列の共振回路が形成される。
この場合、ノードＮＤ２１１は高抵抗２１５によりバイアスされていることから、その電位ＶｒｐｄはＶｄｄとなる。
そして、ノードＮＤ２１０の電位Ｖｒｘに比べてノードＮＤ２１１の電位Ｖｒｐｄは、キャパシタ２１２−１と２１２−２の分圧分だけ低くなる。
上記分圧された電圧が許容電圧範囲に入るように、ノードＮＤ２１０の電位、キャパシタ２１２−１，２１２−２の容量Ｃｔ１，Ｃｔ２の値が選定されている。【００９０】
図１２の通信装置２００Ｄによれば、カードモード時とリーダライタ機能時とで同調周波数を切り換えて、カードモード時とリーダライタモード時の特性がそれぞれ良好な通信装置を備えた携帯情報機器を構成することが可能となる。【００９１】
図１３は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第６の構成例を示す図である。【００９２】
図１３の通信装置２００Ｅが図６および図７の通信装置２００Ａと異なる点は、ノードＮＤ２１０と端子Ａとの間に、１つのキャパシタ２１２を接続する代わりに、端子Ａと送信系回路２２０Ａの第１の出力端子２２１Ａとの間に容量Ｃｂの他のキャパシタ２１２−２をさらに接続したことにある。
この例の通信装置２００Ｅは、図１２の通信装置２００Ｄと同様に、カードモードに対してリーダライタモード時の同調周波数が高くなるように構成されている。【００９３】
リーダライタモード時には、モード制御信号ＭＤによりスイッチ２８１がＯＦＦに設定される。その結果、２つのキャパシタ２１２−１，２１２−２は直列接続となり、その合計した容量Ｃtotalは次式で与えられ、小さくなる【００９４】
［数６］
Ｃtotal＝１／（（１／Ｃａ）＋（１／Ｃｂ））                  ・・・（６）【００９５】
したがって、リーダライタモード時の共振周波数ｆｏは次式のように上がる。【００９６】
［数７］
ｆｏ＝１／（２π√（Ｌ＊Ｃtotal））                          ・・・（７）【００９７】
カードモード時は、モード制御信号ＭＤによりスイッチ２８１がＯＮに設定されることから、共振周波数はキャパシタ２１２−１の容量Ｃａとアンテナコイル２１１のインダクタンスＬ１１によって決まる。【００９８】
図１３の通信装置２００Ｅによれば、カードモード時とリーダライタ機能時とで同調周波数を切り換えて、カードモード時とリーダライタモード時の特性がそれぞれ良好な通信装置を備えた携帯情報機器を構成することが可能となる。【００９９】
図１４は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載される非接触型ＩＣカード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置の第７の構成例を示す図である。【０１００】
図１４の通信装置２００Ｆが図１３の通信装置２００Ｅと異なる点は、ノードＮＤ２１０と端子Ａとの間に、１つのキャパシタ２１２を接続する代わりに、端子Ａとスイッチ２８１の作動接点との間に容量Ｃｃの他のキャパシタ２１２−３をさらに接続したことにある。
この例の通信装置２００Ｆは、図１３の通信装置２００Ｅと異なり、カードモードに対してリーダライタモード時の同調周波数が低くなるように構成されている。【０１０１】
リーダライタ時は、モード制御信号ＭＤによりスイッチ２８１がＯＦＦに設定されることから、共振周波数はキャパシタ２１２−１の容量Ｃａとアンテナコイル２１１のインダクタンスＬ１１によって決まる。【０１０２】
カードモード時には、モード制御信号ＭＤによりスイッチ２８１がＯＮに設定される。その結果、２つのキャパシタ２１２−１，２１２−３は直列接続となり、その合計した容量Ｃtotalは次式で与えられ、小さくなる【０１０３】
［数８］
Ｃtotal＝１／（（１／Ｃａ）＋（１／Ｃｃ））                  ・・・（８）【０１０４】
したがって、リーダライタモード時の共振周波数ｆｏは次式のように上がる。【０１０５】
［数９］
ｆｏ＝１／（２π√（Ｌ＊Ｃtotal））                          ・・・（９）【０１０６】
図１４の通信装置２００Ｆによれば、カードモード時とリーダライタ機能時とで同調周波数を切り換えて、カードモード時とリーダライタモード時の特性がそれぞれ良好な通信装置を備えた携帯情報機器を構成することが可能となる。【０１０７】
以上述べたように、カード機能およびリーダライタ機能を内蔵した通信装置は、アンテナがリーダライタ用とカード用に分ける必要が無く１個で済む。その結果、リーダライタＷ用アンテナとカードアンテナの干渉による問題も無くなる。
またアンテナが減るのでその周辺部品、回路も減り、設計も容易になり、コストを削減することができる。
さらに、部品代、設計費が安価で、簡易な構成で高性能なフロントエンド回路が得られる。
また、本実施形態におけるスイッチは通常のＣＭＯＳプロセスにて実現可能であり、小型、携帯機器への搭載が可能である。【０１０８】
以上の説明では、本実施形態に係る通信装置を携帯電話機等の情報機器に搭載した場合を例に説明したが、情報機器のみではなく、図１５〜図２１に示すように、図５、図６（図７）、図８、図９、図１２、図１３、および図１４に示す通信装置を備えた非接触型ＩＣカードを構成することも可能である。
図１５〜図２１に示す非接触型ＩＣカード３００、３００Ａ〜３００Ｆは、図５、図６（図７）、図８、図９、図１２、図１３、および図１４に示す通信装置に構成に、ＣＰＵ３１０およびメモリ３２０を設けた構成となっている。
この場合、リーダライタ機能を実現するために電源として電池等が内蔵される。あるいは、アンテナ回路で誘起される電力を平滑等して駆動電力として用いる等の構成を採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明によれば、１つのアンテナでモードに応じた共振回路を形成することができ、周辺部品、回路も減り、設計も容易になり、コストを削減することができ、簡易な構成で高性能なことから、携帯電話機等の情報機器や、非接触型ＩＣカードに適用可能である。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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