(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データの受信または送信を行うとともに、データの処理を行う電子回路を基板上に備えた非接触ＩＣカードにおいて、前記データに対応してＡＳＫ変調された電磁波の電力を整流する電源部と、受信された電磁波から前記データを復調信号として復調する復調回路を有する変復調部と、前記変復調部に接続される制御部と、前記制御部に接続されるメモリ部とを有し、
前記復調回路は、前記基準電圧発生回路と、前記非接触ＩＣカードの入力信号を微分する微分回路と、前記基準電圧発生回路の出力と前記微分回路の出力とを比較する比較器と、データが遷移しない期間のみ前記基準電圧発生回路の出力と前記微分回路の出力とをショートさせるための回路とから構成され、
前記微分回路の出力をショートさせるタイミングを前記メモリ部の動作タイミングと同期させることを特徴とする非接触ＩＣカード。
【請求項２】
前記基準電圧発生回路の出力と前記微分回路の出力とをショートさせるための回路がトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカード。
【請求項３】
データの受信または送信を行うとともに、データの処理を行う電子回路を基板上に備える非接触ＩＣカードのデータ処理方法において、前記データに対応してＡＳＫ変調された電磁波の電力を整流し、前記整流された電磁波から前記データを復調信号として復調し、前記復調信号を制御部に入力し、前記制御部からメモリ部に制御信号を入力し、データが遷移しない期間のみ、前記非接触ＩＣカードの変復調部に備えられた基準電圧発生回路の出力と前記入力されたデータ信号を微分する微分回路の出力とをショートさせるための回路を動作させ、前記微分回路の出力をショートさせるタイミングを前記メモリ部の動作タイミングと同期させることを特徴とする非接触ＩＣカードのデータ処理方法。
【請求項４】
前記基準電圧発生回路の出力と前記入力されたデータ信号を微分する微分回路の出力とをショートさせるための回路がトランジスタで構成され、このトランジスタのゲートに制御信号を入力させて動作させることを特徴とする請求項３記載の非接触ＩＣカードのデータ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触でデータの受信、送信を行うバッテリーレスの非接触ＩＣカードおよびそのデータ処理方法に関するもので、特に、その復調回路の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、改札機、セキュリティシステム、電子マネーシステムなどにおいて、非接触でデータのやりとりを行うリーダ/ライタ(R/W)およびＩＣカードの導入検討、試験運用が開始されている。
【０００３】
改札機等のR/Wは、送信するデータで搬送波（キャリア）を所定の方法で変調し、変調した電磁波（たとえば、磁界）をＩＣカードに向けて放射する。
【０００４】
定期券等のＩＣカードは、R/Wから放射された電磁波を受信し、R/Wでの変調方式に対応する復調方式で、受信した電磁波を元のデータに復調し、所定の電子回路で送られてきたデータを処理する。そして、データを処理した後、ＩＣカードは、それに対する返答（データ）をR/Wに送信し、R/Wは、そのデータを受信する。
【０００５】
このようなＩＣカードにおいて、バッテリーを搭載せず、受信した電磁波を整流して、その電磁波の電力を直流電源として利用するバッテリーレス型の非接触ＩＣカードが存在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
R/Wとバッテリーレス型の非接触ＩＣカードとの間のデータ転送に、搬送波の振幅の大きさによりデータの０、１が定められるＡＳＫ（振幅変調）を利用することが提案されている。このＡＳＫ変調は、変調度が１未満の変調を利用したものであり、占有帯域幅を狭くしたまま、高い通信レートで通信を行うため、ＩＣカードで良好な復調信号を供給することができる。
【０００７】
以下に、ＩＣカードに供給される復調信号の動作方法および復調回路の構成について、図面を用いて説明する。
【０００８】
図６は、受信されたデータを復調させるＩＣカードの復調回路の回路図である。
【０００９】
図６に示すように、ノードVddに抵抗１が接続され、ノードＡを介して抵抗２が抵抗１と接続される。容量素子４はノードＡとノードＢとに接続され、ノードＢは抵抗５を介してノードVrefに接続される。ノードＡに接続された容量素子４はノードＢに接続され、またノードＢはノードVrefに接続された抵抗５に接続され、またノードVrefに接続された抵抗６はノードＣと接続される。
【００１０】
データ信号として復調回路に入力された信号は、容量素子４を介してノードＡの信号の微分成分（高調波成分）のみをノードＢに伝播する。比較器８へは基準電圧（Vref）を生成する回路部から抵抗６を介したノードＣからの信号とノードＢからの信号とが入力される。比較器８は入力にオフセットがあり、一定のしきい値レベルを超える信号のみに対して出力を反転させる。
【００１１】
図７はこの復調回路の各ノードにおける電圧値のタイミングチャートを示す図である。
【００１２】
電磁波から生成された電源電圧（Vdd）を抵抗分割したノードＡの信号の微分成分（ノードＢ）が、ＩＣカード内部に構成された基準電圧（ノードVref）に対する比較器のしきい値を超えた場合、復調信号として復調されている。このような動作方法により、電源電圧に重畳する信号成分を復調することができる。
【００１３】
しかしながら、ＩＣカード内部の制御部やメモリ部が動作する際に、動作に伴う電流が消費されるが、非接触型ＩＣカードは電源を電磁波によって供給されるために電源インピーダンスが高く、電源電流を瞬時的に消費すると電源電圧が激しく低下し、電源波形が乱れることとなる。
【００１４】
つまり、ＡＳＫ変調された電磁波から電源と復調信号を抽出しようとすると、ＩＣカード内部に配置されたＩＣ内部の制御部やメモリ部の動作により電源波形が乱れ、良好な復調信号が得にくいという問題を有している。
【００１５】
本発明は、占有帯域が狭いＡＳＫ変調を利用して、高い通信レートで通信を行うことのできる非接触ＩＣカードを提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の請求項１記載の非接触ＩＣカードは、「データの受信または送信を行うとともに、データの処理を行う電子回路を基板上に備えた非接触ＩＣカードにおいて、前記データに対応してＡＳＫ変調された電磁波の電力を整流する電源部と、受信された電磁波から前記データを復調信号として復調する復調回路を有する変復調部と、前記変復調部に接続される制御部と、前記制御部に接続されるメモリ部とを有し、前記復調回路は、前記基準電圧発生回路と、前記非接触ＩＣカードの入力信号を微分する微分回路と、前記基準電圧発生回路の出力と前記微分回路の出力とを比較する比較器と、データが遷移しない期間のみ前記基準電圧発生回路の出力と前記微分回路の出力とをショートさせるための回路とから構成され、前記微分回路の出力をショートさせるタイミングを前記メモリ部の動作タイミングと同期させることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項２記載の非接触ＩＣカードは、請求項１記載の非接触ＩＣカードにおいて、前記基準電圧発生回路の出力と前記微分回路の出力とをショートさせるための回路がトランジスタで構成されることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項３記載の非接触ＩＣカードのデータ処理方法は、「データの受信または送信を行うとともに、データの処理を行う電子回路を基板上に備える非接触ＩＣカードのデータ処理方法において、前記データに対応してＡＳＫ変調された電磁波の電力を整流し、前記整流された電磁波から前記データを復調信号として復調し、前記復調信号を制御部に入力し、前記制御部からメモリ部に制御信号を入力し、データが遷移しない期間のみ、前記非接触ＩＣカードの変復調部に備えられた基準電圧発生回路の出力と前記入力されたデータ信号を微分する微分回路の出力とをショートさせるための回路を動作させ、前記微分回路の出力をショートさせるタイミングを前記メモリ部の動作タイミングと同期させることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項４記載の非接触ＩＣカードのデータ処理方法は、請求項３記載の非接触ＩＣカードのデータ処理方法において、前記基準電圧発生回路の出力と前記入力されたデータ信号を微分する微分回路の出力とをショートさせるための回路がトランジスタで構成され、このトランジスタのゲートに制御信号を入力させて動作させることを特徴とするものである。
【００２１】
上記構成により、本発明は電源電圧に重畳するノイズ成分があっても信号成分を正確に復調することができるため、ＩＣカードで良好な復調信号を供給することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
まず、R/Wと非接触ＩＣカードとの間のデータ転送を行う非接触カードシステムについて図１を用いて説明する。
【００２４】
図１に示すように、この非接触カードシステムは、ＩＣカード１０およびR/W３０とで構成されている。
【００２５】
R/W３０は、データ信号を送受信するループコイル２１と、送受信されたデータを変調または復調させる変復調部２２と、変復調されたデータを制御する制御部２３と、制御されたデータを入出力する入出力部２４とで構成される。
【００２６】
一方、ＩＣカード１０は、バッテリーレス型の非接触ＩＣカードであり、例えばクレジットカードのような平板形状であって、所定の基板またはフィルム上に、R/W３０から放射される磁界の一部を電気信号に変換するループコイル１２と各種処理を行う電子回路が集積されているＩＣ（Integrated Circuit）１１とで構成される。
【００２７】
次に、ＩＣ１１の構成について図２を用いて説明する。
【００２８】
図２に示すように、ＩＣ１１は、データを送受信するループコイル１２に接続される整流器４０と、整流器４０と直列に接続される変復調部４１と、変復調部４１に接続される制御部４２と、制御部４２と接続されるメモリ部４３とで構成されている。なお、ここでは、整流器４０と変復調部４１とが直列に接続されているが、並列に接続されてもよい。
【００２９】
ループコイル１２に供給されたデータ信号は、R/W３０により生成されたＡＳＫ変調波に対応しており、このデータ信号を整流器４０で整流して搬送波を抑制し、即ち包絡線検波し、この包絡線検波された搬送波は、変復調部４１の復調回路で復調され、復調された復調信号は、制御部４２に制御の元になるクロック信号等として制御され、メモリ部４３にデータとして蓄えられる。
【００３０】
定電圧回路部４４は、整流器４０より整流された電圧を抑制し、安定化させた後、直流電力として、制御部４２（処理手段）やメモリ部４３を動作させる電源電圧を供給する。
【００３１】
次に、本発明の復調回路の構成について説明する。図３に、本発明の復調回路部の回路図を示す。なお、従来例と同一物については同一番号を用いて説明する。
【００３２】
従来例の復調回路との相違点は、図３に示すように、ノードＢとノードＣとを、トランジスタ７のソース、ドレインに接続し、このトランジスタ７のゲートを制御信号で制御することである。
【００３３】
データ信号として復調回路に入力された信号は、容量素子４を介してノードＡの信号の微分成分（高調波成分）のみと、基準電圧発生回路（Vref）の出力成分で抵抗５及びトランジスタ７を介した信号をノードＢに伝播し、基準電圧発生回路（Vref）の出力成分で抵抗６を介したノードＣからの信号とノードＢからの信号とがショートされ、この信号の出力が比較器８に入力信号として入力される。比較器８は入力にオフセットがあり、一定のしきい値レベルを超える信号のみに対して出力を反転させる。このような動作方法によりデータ信号を復調信号として復調する。
【００３４】
次に、図４に復調回路の各ノードのタイミングチャートを示す。
【００３５】
まず、整流器４０と定電圧回路部４４により生成された電源電圧（Vdd)が復調回路に供給され、抵抗分割された中間電圧Ａが設定される。
【００３６】
ノードVrefには基準電圧発生回路から生成される基準電圧で約１．５Ｖ程度が供給され、ノードＡの信号の微分成分Ｂ（高調波成分）が、入力にオフセットのある比較器８の一定のしきい値レベルを超える信号のみに対して出力を反転し、その信号が復調信号として復調される。
【００３７】
ここで制御部４２やメモリ部４３が動作する際、その動作に伴う電流が消費され、ノイズとして電源電圧が低下する。
【００３８】
従来の復調回路では、図５に示すように、ノイズとして電源電圧（Vdd）が低下すると、信号の微分成分Ｂ’があたかも信号成分のように取り扱われ、間違えた復調信号を生成する。つまり破線部分として処理すべき信号が、実線部分のような復調信号を生成し、間違ったデータが復調してしまうことになる。
【００３９】
ところが本発明の復調回路においては、図４に示すように、ノードVddにノイズが入っても、ノードＢとノードＣとに接続されたトランジスタ７で制御された制御信号（mem_op）により、電源波形の本来の信号成分にはマスクをせずに、データが遷移しない部分に生成される電源電圧の低下や上昇によるノイズ成分をカットする。
【００４０】
つまりデータが遷移しない期間のみ、基準電圧発生回路（Vref）の出力と、入力されたデータ信号を微分する微分回路（容量４）の出力とをショートさせるための回路７（mem_op）に入力された制御信号（mem_op）でノードＢとノードＣをショートさせることにより、電源電圧のノイズ成分がカットされ、その結果、入力されたデータ信号を復調信号として正確に復調する、すなわち入力されたデータ信号を維持することができる。これにより、回路動作による電源ノイズに強い復調回路を提供することができる。
【００４１】
実際、メモリ部４３のメモリ動作時の電流は、約２０nsecの非常に短い時間に２０mAの電流を消費するため、電源電圧が５Ｖから約４Ｖに低下し、電源電圧（Vdd）にノイズとして電圧が低下するが、本発明によれば制御信号、ここではメモリーオペレーションとしての制御信号（mem_op）でノードＢとノードＣをショートさせることにより、入力された信号を復調信号として復調し、正確なデータを得ることができる。
【００４２】
制御信号はＩＣ１１の制御部４２において生成される。通常ＩＣ１１の中で消費電力が多いところは、メモリ部４３であり、このメモリ部のメモリ動作に同期させた信号を制御信号（mem_op）として用いればよい。また、この制御信号（mem_op）は受信信号に同期させて、メモリ動作に関係なく絶えず制御させてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、データに対応してＡＳＫ変調された電磁波を受信し、受信された電磁波の電力を整流して電源とした際に、電源電圧に重畳するノイズ成分があっても入力された信号を維持することにより、処理すべき信号成分を正確に復調し、正しいデータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】非接触カードシステムのブロック図
【図２】ＩＣカード内部のＩＣブロック図の一構成例を示す図
【図３】本発明の復調回路部の回路図
【図４】本発明の復調回路部の各ノードのタイミングチャート
【図５】従来の復調回路の各ノードのタイミングチャート
【図６】従来の復調回路図
【図７】従来の復調回路の各ノードのタイミングチャート
【符号の説明】
１  抵抗
２  抵抗
３  容量素子
４  容量素子
５  抵抗
６  抵抗
７  トランジスタ
８  比較器
１０  ＩＣカード
１１  ＩＣ
１２  ループコイル
２１  ループコイル
２２  変復調部
２３  制御部
２４  入出力部
３０  リーダ／ライター
４０  整流器
４１  変復調部
４２  制御部
４３  メモリ部
４４  定電圧回路部
【図１】
0003931500.tif 000002
【図２】
0003931500.tif 000003
【図３】
0003931500.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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