JP2004348661A

JP2004348661A - 非接触式ｉｃカード

Info

Publication number: JP2004348661A
Application number: JP2003147919A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Shimizu; 博夫清水
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】常に正確にハイレベル、ロウレベルを検出でき、通信エラーの発生の頻度を減少させ、安定した通信を可能とした非接触式ＩＣカードを提供する。
【解決手段】非接触式ＩＣカードおいて、コンパレータ１６への入力信号のレベルに応じて、実際には全波整流回路１２の出力電圧値やシャントレギュレータ１５で流れ出る電流値に応じて、コンパレータ１６のヒステリシス幅を変動させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、入退場管理装置における個人認証媒体、住民基本台帳カード、クレジットカードなどとして用いられ、非接触式カードリーダ・ライタから送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作し、非接触式カードリーダ・ライタとの間で無線による通信を行なうことにより、書換え可能な不揮発性メモリに対するデータの書込みあるいは読出しなどのデータ処理を行なうバッテリレス式の非接触式ＩＣカード（いわゆる無線カード）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、たとえば、入退場管理装置における個人認証媒体として、いわゆる無線カードと称される非接触式ＩＣカードが用いられる場合がある。その場合、個人の身体的特徴情報などを記録した非接触式ＩＣカードを入退場者に配布し、部屋の入口に設置した非接触式カードリーダ・ライタとの間で無線で通信を行なうことにより、身体的特徴情報の照合を行ない、入口のドアを開閉制御するものである。
【０００３】
このような無線カードと称される非接触式ＩＣカードは、バッテリ交換作業の削除、小形化、低コスト化、長寿命化などからバッテリレス式のものが主流となっている。
そこで、最近の非接触式ＩＣカードでは、非接触式カードリーダ・ライタから送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して各部へ動作電源として供給することにより動作するようになっている。
【０００４】
ところで、この種の非接触式ＩＣカードや当該非接触式ＩＣカードと無線通信を行なうための非接触式カードリーダ・ライタにおける信号受信部は、受信信号に乗るノイズの影響を強く受けるため、常に正確な出力信号を得ることができず、その対応が求められていた。
【０００５】
そこで、最近、これに答えるものとして、受信信号に対し、包絡線検波を行なうための包絡線検波回路と、包絡線検波を行なった後の信号に対し直流成分を除去するためのハイパスフィルタと、ハイパスフィルタにより直流成分が除去された信号に対しハイレベルとロウレベルからなるデジタル出力信号を作り出すシュミット回路からなる比較回路を備え、受信信号に対し包絡線検波回路により包絡線検波を行なった後、ハイパスフィルタにより直流成分の除去を行ない、得られたグランド電位を中心に振れる検波信号に対し、シュミット回路からなる比較回路を用いて比較することにより、正確にハイレベルとロウレベルで振れるデジタル出力信号を作り出すものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３６８８３０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特許文献１の技術では、シュミット回路のヒステリシス幅が抵抗値で決まる固有値となっているため、受信信号のレベルによっては適正値にならず、正確にハイレベル、ロウレベルを検出できないという問題がある。これは特に、非接触式カードリーダ・ライタの磁界強度や、非接触式カードリーダ・ライタと非接触式ＩＣカードのアンテナとの位置関係が不規則な場合に大きな問題となる。
【０００８】
そこで、本発明は、受信信号のレベルに応じてコンパレータのヒステリシス幅を変動させることにより、常に正確にハイレベル、ロウレベルを検出でき、通信エラーの発生の頻度を減少させ、安定した通信を可能とした非接触式ＩＣカードを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、コンパレータの入力側に自動利得制御手段を設け、コンパレータのヒステリシス幅は固定とすることにより、常に正確にハイレベル、ロウレベルを検出でき、通信エラーの発生の頻度を減少させ、安定した通信を可能とした非接触式ＩＣカードを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触式ＩＣカードは、外部装置から送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作し、外部装置との間で無線による通信を行なうことにより所定のデータ処理などを行なう非接触式ＩＣカードにおいて、外部装置との間で無線による通信を行なうためのアンテナ部と、このアンテナ部の出力から得られる受信信号を整流する整流手段と、この整流手段により整流された受信信号から当該非接触式ＩＣカードの動作電圧を生成する電源生成手段と、前記整流手段により整流された受信信号を２値化することにより受信データを得るヒステリシス特性を持ったコンパレータと、前記受信信号のレベルに応じて前記コンパレータのヒステリシス幅を変動させるヒステリシス制御手段とを具備している。
【００１１】
また、本発明の非接触式ＩＣカードは、外部装置から送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作し、外部装置との間で無線による通信を行なうことにより所定のデータ処理などを行なう非接触式ＩＣカードにおいて、外部装置との間で無線による通信を行なうためのアンテナ部と、このアンテナ部の出力から得られる受信信号を整流する整流手段と、この整流手段により整流された受信信号から当該非接触式ＩＣカードの動作電圧を生成する電源生成手段と、前記整流手段により整流された受信信号を２値化することにより受信データを得るヒステリシス特性を持ったコンパレータと、このコンパレータの入力側に設けられ、当該コンパレータへの入力信号レベルを一定に制御する自動利得制御手段とを具備している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る非接触式ＩＣカ−ドの要部構成を概略的に示すものである。図１において、アンテナ部１１は、図示しない非接触式ＩＣカードリーダ・ライタとの間で無線による通信を行なうためのもので、アンテナコイルおよびこれとＬＣ共振回路を形成する同調用コンデンサから構成されている。アンテナ部１１から得られる受信信号は、整流手段としての全波整流回路１２に送られ、ここで整流される。
【００１３】
全波整流回路１２の出力端には、全波整流回路１２の出力電圧を平滑化する平滑回路１３、全波整流回路１２の出力電圧を検知する電圧検知手段としての電圧検知回路１４、全波整流回路１２の出力電圧により安定化された直流電圧を生成して各部に動作電圧として供給する電源生成手段としてのシャントレギュレータ（電圧安定化回路）１５、全波整流回路１２の出力（整流された受信信号）を２値化することにより受信データを得るヒステリシス特性を持ったコンパレータ１６がそれぞれ接続されている。
【００１４】
シャントレギュレータ１５には、シャントレギュレータ１５から流れ出る電流を検知する電流検知手段としての電流検知回路１７が接続されている。電流検知回路１７の検知結果は、電圧検知回路１４の検知結果とともにヒステリシス制御手段としての制御部１８に送られる。
【００１５】
制御部１８は、受信信号のレベルとして電圧検知回路１４により検知された電圧値、あるいは、電流検知回路１７により検知された電流値、あるいは、その両方の値を用い、この値に応じてコンパレータ１６のヒステリシス幅を最適値に変動させる制御を行なう。
【００１６】
コンパレータ１６の出力（受信データ）は、変復調部１９に送られ、ここで復調処理された後、所定のデータ処理（たとえば、演算処理やメモリに対する書込み、読出しなど）に用いられる。
【００１７】
次に、このような構成において要部の動作を説明する。
まず、本発明の作用効果を明確化するために、従来方式であるコンパレータ１６のヒステリシス幅ｈｙｓが固定の場合について図２を参照して説明する。図２（ａ）に示すように、コンパレータ１６への入力信号のレベルが小さい場合、ロウレベルからハイレベルへ変化する信号は、ばらつきがあるもののＶｌを超えないため、ロウレベルからハイレベルへ問題なく２値化されている。しかし、図２（ｂ）に示すように、入力信号のレベルが大きい場合、ばらつきも大きくなるため、ロウレベルからハイレベルへ２値化されるべきところが、注目点Ｐにあるように、ハイレベルであるべき範囲がロウレベルになってしまい、正常な通信ができなくなる。なお、図中のＶｒｅｆは入力信号を２値化するための基準電圧を示す。
【００１８】
次に、本発明であるコンパレータ１６のヒステリシス幅ｈｙｓが入力信号（受信信号）のレベルに応じて変動する場合について図３を参照して説明する。この場合、図３（ｂ）に示すように、コンパレータ１６への入力信号のレベルが大きくなると、それに応じてヒステリシス幅ｈｙｓも大きくなるため、ロウレベルからハイレベルへ問題なく２値化されることがわかる。なお、図３（ａ）はコンパレータ１６への入力信号のレベルが小さい場合を示している。
【００１９】
以下、コンパレータ１６のヒステリシス幅ｈｙｓを入力信号のレベルに応じて変動させる方法について具体的に説明する。
第１番目の方法は、電圧検知回路１４で検知された電圧値（全波整流回路１２の出力電圧値）に応じて、制御部１８を介して適正なヒステリシス幅ｈｙｓに変動させるものである。この方法は、特に入力信号のレベルが小さい場合などに有効である。
【００２０】
第２番目の方法は、シャントレギュレータ１５から流れ出る電流を電流検知回路１７で検知し、その電流値に応じて、制御部１８を介して適正なヒステリシス幅ｈｙｓに変動させるものである。この方法は、特に入力信号のレベルが大きい場合などに有効である。
【００２１】
第３番目の方法は、これら第１番目の方法と第２番目の方法とを併用するものである。この方法は、入力信号のレベルにかかわらず有効である。
【００２２】
なお、コンパレータ１６の出力は、ロウレベル、ハイレベルが逆の場合も考えられる。
【００２３】
このように、コンパレータ１６への入力信号のレベルに応じて、実際には全波整流回路１２の出力電圧値やシャントレギュレータ１５で流れ出る電流値に応じて、コンパレータ１６のヒステリシス幅ｈｙｓを変動させることにより、常に正確にハイレベル、ロウレベルを検出でき、通信エラーの発生の頻度を減少させ、安定した通信が可能となる。
【００２４】
次に、第２の実施の形態について説明する。
図４は、第２の実施の形態に係る非接触式ＩＣカ−ドの要部構成を概略的に示すものである。第２の実施の形態の第１の実施の形態と異なる点は、コンパレータ１６の入力側に、当該コンパレータ１６への入力信号レベルを一定に制御する自動利得制御手段としての自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）２０を設けるとともに、電圧検知回路１４および電流検知回路１７および制御部１８を削除した点にあり、その他は第１の実施の形態と同様であるので、同一符号を付して説明は省略する。
【００２５】
このような構成であれば、図５（ａ）に示すように受信信号のレベルが小さくても、あるいは、図５（ｂ）に示すように受信信号のレベルが大きくても、コンパレータ１６への入力信号のレベルは、ＡＧＣ回路２０にて図５（ｃ）に示すように一定なレベルに制御されるため、ロウレベルからハイレベルへ問題なく２値化されることがわかる。
【００２６】
このように、コンパレータ１６の前段にＡＧＣ回路２０を設置し、コンパレータ１６のヒステリシス幅ｈｙｓは固定とすることにより、常に正確にハイレベル、ロウレベルを検出でき、通信エラーの発生の頻度を減少させ、安定した通信が可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、受信信号のレベルに応じてコンパレータのヒステリシス幅を変動させることにより、常に正確にハイレベル、ロウレベルを検出でき、通信エラーの発生の頻度を減少させ、安定した通信を可能とした非接触式ＩＣカードを提供できる。
【００２８】
また、本発明によれば、コンパレータの入力側に自動利得制御手段を設け、コンパレータのヒステリシス幅は固定とすることにより、常に正確にハイレベル、ロウレベルを検出でき、通信エラーの発生の頻度を減少させ、安定した通信を可能とした非接触式ＩＣカードを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る非接触式ＩＣカ−ドの要部構成を概略的に示すブロック図。
【図２】従来技術におけるコンパレータの入力信号および出力信号の波形図。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるコンパレータの入力信号および出力信号の波形図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る非接触式ＩＣカ−ドの要部構成を概略的に示すブロック図。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるＡＧＣ回路の入力信号、コンパレータの入力信号および出力信号の波形図。
【符号の説明】
１１…アンテナ部、１２…全波整流回路（整流手段）、１３…平滑回路、１４…電圧検知回路（電圧検知手段）、１５…シャントレギュレータ（電源生成手段）、１６…コンパレータ、１７…電流検知回路（電流検知手段）、１８…制御部（ヒステリシス制御手段）、１９…変復調部、２０…ＡＧＣ回路（自動利得制御手段）。

Claims

外部装置から送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作し、外部装置との間で無線による通信を行なうことにより所定のデータ処理などを行なう非接触式ＩＣカードにおいて、
外部装置との間で無線による通信を行なうためのアンテナ部と、
このアンテナ部の出力から得られる受信信号を整流する整流手段と、
この整流手段により整流された受信信号から当該非接触式ＩＣカードの動作電圧を生成する電源生成手段と、
前記整流手段により整流された受信信号を２値化することにより受信データを得るヒステリシス特性を持ったコンパレータと、
前記受信信号のレベルに応じて前記コンパレータのヒステリシス幅を変動させるヒステリシス制御手段と、
を具備したことを特徴とする非接触式ＩＣカード。
前記整流手段の出力電圧を検知する電圧検知手段をさらに具備し、
前記ヒステリシス制御手段は、受信信号のレベルとして前記電圧検知手段により検知された電圧値を用い、この電圧値に応じて前記コンパレータのヒステリシス幅を変動させることを特徴とする請求項１記載の非接触式ＩＣカード。
前記電源生成手段から流れ出る電流を検知する電流検知手段をさらに具備し、
前記ヒステリシス制御手段は、受信信号のレベルとして前記電流検知手段により検知された電流値を用い、この電流値に応じて前記コンパレータのヒステリシス幅を変動させることを特徴とする請求項１記載の非接触式ＩＣカード。
前記整流手段の出力電圧を検知する電圧検知手段と、前記電源生成手段から流れ出る電流を検知する電流検知手段とをさらに具備し、
前記ヒステリシス制御手段は、受信信号のレベルとして前記電圧検知手段により検知された電圧値および前記電流検知手段により検知された電流値を用い、この電圧値および電流値に応じて前記コンパレータのヒステリシス幅を変動させることを特徴とする請求項１記載の非接触式ＩＣカード。
外部装置から送信される電磁波を受信し、この受信した電磁波により動作電圧を生成して動作し、外部装置との間で無線による通信を行なうことにより所定のデータ処理などを行なう非接触式ＩＣカードにおいて、
外部装置との間で無線による通信を行なうためのアンテナ部と、
このアンテナ部の出力から得られる受信信号を整流する整流手段と、
この整流手段により整流された受信信号から当該非接触式ＩＣカードの動作電圧を生成する電源生成手段と、
前記整流手段により整流された受信信号を２値化することにより受信データを得るヒステリシス特性を持ったコンパレータと、
このコンパレータの入力側に設けられ、当該コンパレータへの入力信号レベルを一定に制御する自動利得制御手段と、
を具備したことを特徴とする非接触式ＩＣカード。