(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信コイルとこれに接続された同調コンデンサと、前記送受信コイルで受信した信号を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電力で駆動される内部処理回路と、送信信号を前記送受信コイルに供給する送信回路とを備え、質問機からの指示に従って信号処理を行うデータキャリアにおいて、
前記質問機との最大通信距離時にデータを送信するために消費される送信電力とほぼ等しい電力消費量の前記整流回路に対する負荷回路と、
前記内部処理回路での電力消費量が少ない時には前記負荷回路を前記整流回路に接続し、前記内部処理回路での電力消費量が多い時には切り離すスイッチング手段を備えた事を特徴とするデータキャリア。
【請求項２】
請求項２において、前記負荷回路はデータキャリアから前記質問機に向かってデータを送信するために、前記送受信コイルの両端の電圧に振幅変調をかける為の送信用負荷回路と共用されている事を特徴とするデータキャリア。
【請求項３】
送受信コイルとこれに接続された同調コンデンサと、前記送受信コイルの両端に接続され前記送受信コイルで受信した信号を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電力で駆動される内部処理回路と、送信信号を前記送受信コイルに供給する送信回路とを備え、質問機からの指示に従って信号処理を行うデータキャリアにおいて、
前記質問機との最大通信距離時にデータを送信するために消費される送信電力とほぼ等しい電力消費量の前記整流回路に対する負荷回路と、
前記内部処理回路での電力消費量が少ない時には前記負荷回路を前記整流回路に接続し、前記内部処理回路での電力消費量が多い時には切り離す負荷制御信号を発生する負荷制御手段と、
前記送信回路の出力と負荷制御信号の論理和信号を発生する論理手段と、
前記論理手段の出力に応じて前記負荷回路を前記整流回路に接続するスイッチング手段を備えた事を特徴とするデータキャリア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データキャリアに関し、質問機と応答機（データキャリア）との間で信号の授受行う非接触式ＩＣカード型のデータキャリアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
質問機と応答機のカードとの間で、電磁結合方式又は電磁誘導方式等により信号の授受を行う方式のデータキャリアシステム（例えば、「非接触式ＩＣカードシステム」として実用化が進められている）が広く知られている。特に、搬送波を応答機側で整流して、応答機の電力として使用する無電池方式の非接触式ＩＣカードシステムがＩＤカード用、搬送物の認識用タグ等として広く用いられる様になってきた。
【０００３】
このような電磁結合方式の非接触式ＩＣカードシステムにおいては、質問機は、ＯＳＣ（発振器）で発生させた搬送波を送信データに応じて変調し、その変調波をドライバー回路で増幅し、アンテナコイルを駆動して応答機に送信する。応答機は、アンテナコイルで質問機からの信号を受信すると、整流回路で搬送波を整流して内部で使用する電力を得るとともに、復調回路で受信信号を復調してデータ処理回路に送り、データ処理回路でデータ処理を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、応答機で使用する電力は質問機からから供給される高周波磁界によりコイルに誘導電圧を発生させ、これを整流回路で整流して供給している。
データキャリアには、大まかに分けると、
１．高周波磁界を受けず何の動作もしない状態、
２．質問機から高周波磁界とともにこの信号にかけられた変調信号を受け取る受信動作状態、
３．質問機から高周波磁界を受け取りながら応答機内での信号処理を行う内部処理状態、
４．質問機から高周波磁界を受け取りながら質問機へデータを送信する送信動作状態
の４つの動作状態が存在する。
【０００５】
この中で、４番目の送信動作状態が応答機として最も電力を消費する動作状態である。
質問機と応答機の距離が遠くなり、質問機から受け取る電力が少なく、応答機の動作のための下限に近い電力しか得られない場合に、上記４つの動作状態によって応答機の消費電力が異なることが障害になる場合があった。
【０００６】
データキャリアシステムは通常下記の手順で動作を行う事が多い。
（１）質問機からの高周波磁界と信号を受けて応答機が動作を開始し、質問機からの呼びかけに応じて、応答機が通信エリア内に来たことを知らせる為の短い信号を送信する。
（２）質問機は通信エリア内に応答機が来たことを認識し、ＩＤの確認や、応答機の内部データの問い合わせ命令を送る。
【０００７】
（３）上記質問機からの命令に沿った処理を応答機が実施し、対応するデータを連続して質問機に返す処理を行う。
この一連の処理の中で、応答機が最も電力を消費するのは質問機への送信動作であるが、（１）の応答のような短い信号の送信時に消費する電力は、応答機の整流回路内に設けられた平滑コンデンサに蓄積された電荷で充分賄う事が出来るが、（３）のように各種データを連続して送信する場合には大きな電力を必要とし、応答機と質問機の距離が応答限界に近い場合には、平滑コンデンサに蓄積された電荷の量が充分でないため、応答機が平滑コンデンサに蓄積された電荷を使い切ってしまって、データ転送の途中で動作を停止すると言う問題があった。
【０００８】
この問題は一つの質問機で複数の応答機に対応するマルチ対応のデータキャリアシステムの場合に特に問題となる。一台でもこの様に不安定な応答機が存在するとこの応答機に対して何回もデータ送信要求を繰り返すためにシステム全体が止まってしまうと言う現象が起こるからである。
この問題を解決するには平滑コンデンサを大きくするか、平滑コンデンサに蓄積された電荷で充分な短い期間に送信データを分割して送信し、分割送信の間に平滑コンデンサに充電を行う方法が考えられるが、前者では応答機のサイズが大きく成るとともにコストも増大すると言う別の問題が発生し、後者では一台の応答機とのデータのやりとりに長時間有し、搬送システム等の用途に用いた場合等には、搬送システム内の応答機を付着する物体の移動速度を制限せざるを得ないと言った問題を発生させている。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決し、応答機が通信距離限界付近で動作する場合に充分な送信電力を確保できるデータキャリアを提供する事を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のデータキャリアは、送受信コイルとこれに接続された同調コンデンサと、送受信コイルで受信した信号を整流する整流回路と、整流回路の出力電力で駆動される内部処理回路と、送信信号を前記送受信コイルに供給する送信回路とを備え、質問機からの指示に従って信号処理を行うデータキャリアにおいて、質問機との最大通信距離時にデータを送信するために消費される送信電力とほぼ等しい電力消費量の整流回路に対する負荷回路と、内部処理回路での電力消費量が少ない時には負荷回路を整流回路に接続し、内部処理回路での電力消費量が多い時には切り離すスイッチング手段を備える。
【００１１】
尚、負荷回路はデータキャリアから前記質問機に向かってデータを送信するために、送受信コイルの両端の電圧に振幅変調をかける為の送信用負荷回路と共用する事ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態のデータキャリアを用いたデータキャリアシステムの構成を示す図である。図において、質問機１０は搬送波の基本信号を発生する発振回路１１と、発振回路１１からの基本信号をそれぞれ異なる分周比で分周して第１、第２の搬送波を発生する分周回路１２、１３、と第１、第２の搬送波から１つの搬送波を選択して出力する選択回路１５と、出力増幅器１６、アンテナコイル１７、および同調コンデンサ１８を備える。質問機１０は更に、送信信号を生成する内部処理回路１９と、アンテナコイル１７で受信した信号を処理する復調回路２０を備える。この図では復調回路２０の入力をアンテナコイル１７としたが、アンテナコイル１７と同心に別途受信コイルを設けてもよい。
【００１３】
応答機３０は送受信コイル３１と、送受信コイル３１に並列に接続された同調コンデンサ３２と、整流回路３３と、ＦＳＫ復調を行う復調回路３４、内部処理回路３５、送信用変調回路３６および送信用負荷回路３７を有する。内部処理回路３５は一般的な信号処理回路と同様に、ＣＰＵ３５ａ、ＲＡＭ３５ｂ、プログラム等を記憶したＲＯＭ３５ｃ、電気的に書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ３５ｄおよびインタフェース３５ｅを備えている。なお、整流回路３３で整流された電力は、復調回路３４、内部処理回路３５、送信用変調回路３６に供給される。
【００１４】
送信用変調回路３６の出力及びインタフェース３５ｅの出力は論理ＯＲ回路３８を介してスイッチングトランジスタ３９に接続されている。スイッチングトランジスタ３９は送信用負荷回路３７を論理ＯＲ回路３８の出力に応じて選択的に送受信コイル３１と整流回路３３の接点に接続する。
送信用負荷回路３７の抵抗値は質問機１０との最大通信距離（若しくは通信限界距離）時にデータを送信するために消費される送信電力とほぼ等しい電力消費量と成るように設定されている。
【００１５】
発振回路１１はたとえば４ＭＨｚの基準信号を生成する。この基準信号は第１、第２の分周回路１２、１３に供給され、第１の分周回路１２で１／３２に分周された信号（１２５ＫＨｚ）と第２の分周回路１３で１／３４に分周された信号（１１７．６４７０５８８ＫＨｚ）が得られる。
内部処理回路１９が論理値“１”のデータの送信を指示する場合には選択回路１５で第１の分周回路１２の出力を選択して１２５ＫＨｚの信号を出力増幅器１６を介してアンテナコイル１７に送る。一方、内部処理回路１９が論理値“０”のデータの送信を指示する場合には選択回路１５で第２の分周回路１３の出力を選択して１１７．６４７０５８８ＫＨｚの信号を出力増幅器１６を介してアンテナコイル１７に送る。
【００１６】
データ送信後は応答機への電力送信の為に選択回路１５で第１の分周回路１２の出力を選択して１２５ＫＨｚの信号を出力増幅器１６を介してアンテナコイル１７に送り続ける。
応答機３０の送受信コイル３１と同調コンデンサ３２から構成される同調回路の同調周波数は、１２５ＫＨｚと１１７．６４７０５８８ＫＨｚの２つの周波数の中心、即ちルート（１２５ＫＨｚ×１１７．６４７０５８８）＝１２１．２６７８１２５ＫＨｚに設定されている。従って、応答機３０では論理値“１”を受信する場合も論理値“０”を受信する場合もほぼ同じ強度の信号を受信する事が出来る。
【００１７】
応答機３０から質問機１０へデータ送信を行う場合には、内部処理回路３５の内部のＣＰＵで発生したデータがインタフェース３５ｅを介して変調回路３６に伝えられ、変調回路の出力に応じて送信用負荷回路３７をスイッチングトランジスタ３９をオン・オフ動作させる。すると送受信コイル３１に流れる電流が変化し、送受信コイル３１とアンテナコイル１７間の電磁結合の強さが変化する。質問機１０の復調回路２０はアンテナコイル１７の両端に発生する電圧の変化、具体的には第１の分周回路１４から出力される１２５ＫＨｚの信号の振幅変化を検出して応答機３０からのデータを復調する。実際にはバンドパスフィルタで、第１の分周回路１４から出力される１２５ＫＨｚの信号のサブバンドの振幅および位相の変化をとらえて復調動作を行う。
【００１８】
内部処理回路３５は、内部処理回路３５内部での電力消費量が少ない時には負荷回路を整流回路に接続し、内部処理回路での電力消費量が多い時には切り離す制御信号をインタフェース３５ｅを介して出力する。電力消費量が多い時としては電気的に書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ３５ｄへのデータの書き込み等の動作とデータ送信動作が上げられる。
【００１９】
内部処理回路３５内部での電力消費量が少ない時にはスイッチングトランジスタ３９がオンし、負荷回路３７が同調回路の送受信コイル３１に接続されるので同調回路を流れる電流の一部がこの負荷回路３７で熱として消費され、整流回路３３に流れる電流が減少し、内部処理回路３５へ供給される電力が減少する。
此処で電力消費量が多いデータ送信動作をする場合は、インタフェース３５ｅを介してスイッチングトランジスタ３９をオフ動作させる制御信号が出力される。しかしながら、変調回路３６からは、送信データが論理“１”の時にスイッチングトランジスタ３９をオンし、送信データが論理“１”の時にオフする信号が出力されるので、スイッチングトランジスタ３９は変調回路３６からの信号に従ってオン・オフ動作する。
【００２０】
この時、負荷回路３７の抵抗値は質問機１０との最大通信距離（若しくは通信限界距離）時にデータを送信するために消費される送信電力とほぼ等しい電力消費量と成るように設定されているので、負荷回路が同調回路に接続されても、整流回路３３から供給される電力がデータ送信に必要な電力を下回る事がない。
尚、本発明は質問機１０と応答機３０の距離が通信限界に近くまで遠い場合を前提としているので、質問機１０と応答機３０の距離が近くなって来ると、内部処理回路３５内部での電力消費量が少ない時の負荷回路３７の電力消費だけでは整流回路３３の出力上昇を抑えられない事態が発生する。これは負荷回路３７の抵抗値は質問機１０との最大通信距離（若しくは通信限界距離）時にデータを送信するために消費される送信電力とほぼ等しい電力消費量と成るように設定されているからであり、質問機１０と応答機３０の距離が至近距離になった時の負荷としては小さすぎるからである。
【００２１】
この事態を防止するために本実施の形態の変形例としては、図２に示すように、整流回路３３の出力電圧を検出する電圧検出手段４１、およびこの電圧検出手段４１が予め設定された閾値電圧を越える電圧を検出した時に同調回路にスイッチングトランジスタ４２を介して接続される負荷回路４３を備える。負荷回路４２によって質問機１０と応答機３０の距離が至近距離になった時に電流バイパスを形成して、同調回路に発生する電流の一部（場合によっては大部分）をこの負荷回路４２で熱として消費して整流回路３３への電流を制限する。
【００２２】
従って、限界応答距離内であれば、質問機１０と応答機３０の距離によらず安定した動作が可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の様に本発明によれば、応答機が通信距離限界付近で動作する場合に充分な送信電力を確保できるデータキャリア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のデータキャリアシステムを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態のデータキャリアシステムの変形例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０    質問機
１１    発振回路
１２    分周回路
１３    分周回路
１５    選択回路
１７    アンテナコイル
１８    同調コンデンサ
１９    内部処理回路
２０    復調回路
３０    応答機
３１    送受信コイル
３２    同調コンデンサ
３３    整流回路
３５    内部処理回路
３７    送信用負荷回路
３８    論理和回路
【図１】
0003862112.tif 000002
【図２】
0003862112.tif 000003