JP2005078125A - 非接触ｉｃカードリーダ - Google Patents
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Abstract
【課題】非接触カードリーダにおいて送信信号を低消費電力で効率よく変調及び増幅する。
【解決手段】送信データの二値信号の値に応じてスイッチＳ１、Ｓ２を切り換える変調切換回路２０ａを備え、キャリア信号が入力される増幅器からなる送信増幅器１３の電源電圧を２つの電圧（１０Ｖ、８Ｖ）の何れかに切り換えて、前記キャリア信号を変調する。増幅器１３はキャリア信号を増幅すればよいからＣ級増幅器を使用でき、従って、Ｃ級増幅器の利点が得られる。
【選択図】 図 １
【解決手段】送信データの二値信号の値に応じてスイッチＳ１、Ｓ２を切り換える変調切換回路２０ａを備え、キャリア信号が入力される増幅器からなる送信増幅器１３の電源電圧を２つの電圧（１０Ｖ、８Ｖ）の何れかに切り換えて、前記キャリア信号を変調する。増幅器１３はキャリア信号を増幅すればよいからＣ級増幅器を使用でき、従って、Ｃ級増幅器の利点が得られる。
【選択図】 図 １
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触ＩＣカードリーダにおける送信回路に関し、特に効率よく且つ安定的に増幅変調可能な出力回路を備えた非接触ＩＣカードリーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非接触ＩＣカードは現在種々の分野で使用されているが、この非接触ＩＣカードの読取はカードリーダから読み出し信号と共に電磁波を送信し、これをＩＣカードで受けて電磁波の電力を電源としてＩＣカードは自身のデータをＩＣカードリーダ・ライタ装置（以下、ＩＣカードリーダという）に送信する。
図３は、従来の非接触ＩＣカードリーダの構成を概略的に示したブロック図である。非接触ＩＣカードリーダは、図示のように、このＩＣカードリーダ１の全体を制御する制御部１１と、変調回路１２と、送信増幅器１３と、整合回路１５と、共振回路１６と、復調回路１７、及びアンテナ（アンテナコイル）１８とから構成されている。
なお、ＣはＩＣカードを表す。
【０００３】
ここで、変調回路１２は制御部１１に設けたキャリア信号発生回路から発生するキャリア信号を、制御部１１から出力される送信データＳＤの２値に応じて変調する。変調回路１２から出力された変調信号は送信増幅器１３で増幅された後、整合回路１５へ出力される。整合回路１５は、送信増幅器１３からの変調信号を入力して共振回路１６へ出力するとともに、この出力信号が共振回路１６から効率良く非接触ＩＣカードへ伝達できるように共振回路１６との間でインピーダンスの整合を行う。
共振回路１６は、誘導素子であるアンテナコイルと容量素子とが並列に接続され、整合回路１５を介し変調回路１２側から変調信号が与えられるとアンテナコイルからこの変調信号に応じた磁界を発生し、このアンテナコイル１８と電磁結合した非接触ＩＣカードＣへ送信する。
復調回路１７は、前記電波信号の送信に対して非接触ＩＣカードから返送される共振回路１６を介する変調信号を入力すると、この変調信号を復調してデータを抽出し制御部１１へ受信データＲＤとして出力し処理が行われる。
【０００４】
図４は従来の送信増幅器１３による変調信号の増幅前後の変調の状態を説明するための模式図であって、増幅器としてＡ・Ｂ級増幅器を用いた場合とＣ級増幅器を用いた場合の出力波形を対比して示している。
図示のように、同一の入力信号Φ１に対してＡ・Ｂ級増幅器を使用した場合は、増幅後における出力信号Φ１１は所望の変調度の波形を維持することができる。しかしＡ・Ｂ級増幅器は入出力の効率は良好ではなく熱が発生量が多く、しかも大きな出力が得難いという問題がある。
これに対しＣ級増幅器は入出力の効率が良好で、しかも小さな入力に対し大きな出力が得られるが、反面変調度は安定せず、図示のようにその出力信号はΦ１１のように良好な出力となるとは限らず、例えば出力信号Φ１２、Φ１３のようにＨＩＧＨとＬＯＷの振幅差が開きすぎたり或いは狭すぎたりして、出力波形の変調度（振幅差）をＩＳＯが定める８〜１４％以内に維持することは困難である。そのためＣ級増幅器は増幅効率が良好であるがカードリーダの送信増幅器としては使用されていない。
なお、非接触ＩＣカードリーダにおいて、その送信回路にＣ級増幅器を用いたものは文献として存在していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の従来技術の問題を解決すべくなされたものであって、従来のように変調してから増幅することによる出力における変調度のばらつきを抑制するため、変調と増幅を同時に行って増幅装置の級別と無関係に変調精度を向上できるようにし、それによって、非接触カードリーダの増幅器に従来は用いられていないＣ級増幅器を使用できるようにし、低消費電力で所定の変調度を備えた大出力信号が得られるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、キャリア信号の振幅電圧を送信データの２値信号の値に応じて変調した信号を、電磁結合する非接触ＩＣカードに対し送信可能な非接触ＩＣカードリーダであって、キャリア信号が入力される送信増幅器、入力された送信データの２値信号の値に応じて異なる２つの電源電圧を前記送信増幅器に交互に印加する手段を備え、前記送信増幅器において前記キャリア信号に電源電圧の差に応じた変調を施すことを特徴とする非接触カードリーダである。
請求項２の発明は、請求項１に記載された非接触カードリーダにおいて、
前記送信増幅器はＣ級増幅器であることを特徴とする非接触カードリーダである。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された非接触カードリーダにおいて、前記電源電圧を前記送信増幅器に交互に印加する手段は、増幅器と２つの電源の間に配置されたスイッチ手段と、入力された送信データの２値信号の値に応じて前記スイッチ手段のいずらか一方を前記送信増幅器に接続するよう制御するスイッチ制御手段からなる、ことを特徴とする非接触カードリーダである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の非接触ＩＣカードリーダの実施形態を図面を参照した説明する。
図１は、本実施形態のＩＣカードリーダの回路構成を概略的に示すブロック図である。
このＩＣカードリーダは、ＩＣカードリーダ１の全体を制御する制御部１１と、送信増幅器１３と、整合回路１５と、共振回路１６と、復調回路１７、及びアンテナコイル１８とから構成されている点では前記従来のものと共通するが、従来のＩＣカードリーダにおける変調回路１２の代わりに変調切換回路２０を用いた点で相違している。
【０００８】
図２Ａは、この変調切換回路２０及び送信増幅器１３による、非接触ＩＣカードリーダにおけるデータ送信のための変調・増幅回路のブロック図である。
ＩＣカードリーダのデータ送信のための変調・増幅回路は、図示のように信号増幅器１３と、この増幅器１３の２つの電源Ｂ１、Ｂ２と、この電源と信号増幅器１３との間に配置され、信号増幅器１３の電源を切り換える二つのスイッチＳ１、Ｓ２と、制御部１１から出力される送信デーＳＤ（入力信号Φ１）のＨＩＧＨ、ＬＯＷの２値に応じて前記スイッチＳ１、Ｓ２を切換制御を行う変調切換回路２０ａとからなっている。ここでは信号増幅器１３にはＣ級増幅器を使用している。
【０００９】
図２ＢはスイッチＳ１，Ｓ２のオン・オフ動作と入力信号Φ１の２値信号との関係を説明するための図である。スイッチＳ１は入力信号Φ１の２値のうちＨＩＧＨでオン、ＬＯＷでオフし、スイッチＳ２は、逆に送信信号Φ１のＨＩＧＨでオフ、ＬＯＷでオンするよう構成されている。
【００１０】
図２Ａに示す変調・増幅回路において、変調切換回路２０に制御部１１から送信信号Φ１が入力されると、変調切換回路２０は送信信号Φ１のＨＩＧＨ、ＬＯＷに応じて前記スイッチＳ１、Ｓ２を切り換え、送信増幅器１３に印加する電源電圧を切り換える。
他方、送信増幅器１３には制御部１１からキャリア信号（基準周波数：１３．５６ＭＨｚ）ΦＲが入力されているので、信号増幅器１３の電源電圧が高低の二値に切り換わることで、その送信増幅器１３からはこの二値に応じて増幅の程度が異なる信号、つまり送信信号Φ１で変調・増幅されたキャリア信号が出力される。ここで、本実施形態では増幅器としてＣ級の増幅器を使用するが、増幅器１３は入力されるキャリア信号の振幅及び周波数（１３．５６ＭＨｚ）は常に一定であるため安定した出力が得られる。
従って、電源Ｂ１と電源Ｂ２の電圧を適当な値に選ぶことで、出力波形を前記送信信号Φ１のＨＩＧＨ、ＬＯＷの二値に応じた振幅を有しかつその変調度（振幅の差）をＩＳＯが定める８〜１４％以内に容易に維持することができる。
本実施形態では電源Ｂ１を１０Ｖ、電源Ｂ２を８Ｖとすることで、変調度＝（１０−８）／（１０＋８）＝０．１１、即ち１１．１％の変調度、即ち、ＩＳＯが定める８〜１４％以内の変調度の出力信号を得ることができた。
【００１１】
本実施形態によれば、簡単な構成で従来非接触ＩＣカードリーダにおいては採用できなかった、或いは採用しても良好な結果が得られなかったＣ級増幅器を用いて、安定した変調度を備えた出力信号を生成できるようになった。
【００１２】
【発明の効果】
本発明は、従来のように既に変調した信号を増幅するのではなく、送信増幅器の電源電圧を送信データの二値信号の値に応じて切り換える構成を採り、信号の増幅と変調とを同時に行うことができるから、簡易な構成で変調の精度を上げることができる。また、それにより従来は使用困難であったＣ級増幅器を用いて変調及び増幅を行うことができる。
そのため、電力変換効率よくかつ小入力に対し大出力を得ることができると共に、従来のＡ・Ｂ級増幅器を使用したものに比して消費電力を大幅に低減でき、バッテリ駆動の非接触ＩＣカードリーダ等電力消費が問題となる場合には特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態の非接触ＩＣカードリーダの構成を概略的に示したブロック図である。
【図２】図１の非接触ＩＣカードリーダ変調・増幅回路を模式的に示したブロック図である。
【図３】従来の非接触ＩＣカードリーダの構成を概略的に示したブロック図である。
【図４】従来の送信増幅器による変調信号の増幅前後における変調状態を示す図である。
【符号の説明】
１１・・・制御部、１２・・・変調回路、１３・・・送信増幅器、１４・・・電力制御用減衰器、１５・・・整合回路、１６・・・共振回路、１７・・・復調回路、１８・・・アンテナ（アンテナコイル）、２０・・・変調切換回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触ＩＣカードリーダにおける送信回路に関し、特に効率よく且つ安定的に増幅変調可能な出力回路を備えた非接触ＩＣカードリーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非接触ＩＣカードは現在種々の分野で使用されているが、この非接触ＩＣカードの読取はカードリーダから読み出し信号と共に電磁波を送信し、これをＩＣカードで受けて電磁波の電力を電源としてＩＣカードは自身のデータをＩＣカードリーダ・ライタ装置（以下、ＩＣカードリーダという）に送信する。
図３は、従来の非接触ＩＣカードリーダの構成を概略的に示したブロック図である。非接触ＩＣカードリーダは、図示のように、このＩＣカードリーダ１の全体を制御する制御部１１と、変調回路１２と、送信増幅器１３と、整合回路１５と、共振回路１６と、復調回路１７、及びアンテナ（アンテナコイル）１８とから構成されている。
なお、ＣはＩＣカードを表す。
【０００３】
ここで、変調回路１２は制御部１１に設けたキャリア信号発生回路から発生するキャリア信号を、制御部１１から出力される送信データＳＤの２値に応じて変調する。変調回路１２から出力された変調信号は送信増幅器１３で増幅された後、整合回路１５へ出力される。整合回路１５は、送信増幅器１３からの変調信号を入力して共振回路１６へ出力するとともに、この出力信号が共振回路１６から効率良く非接触ＩＣカードへ伝達できるように共振回路１６との間でインピーダンスの整合を行う。
共振回路１６は、誘導素子であるアンテナコイルと容量素子とが並列に接続され、整合回路１５を介し変調回路１２側から変調信号が与えられるとアンテナコイルからこの変調信号に応じた磁界を発生し、このアンテナコイル１８と電磁結合した非接触ＩＣカードＣへ送信する。
復調回路１７は、前記電波信号の送信に対して非接触ＩＣカードから返送される共振回路１６を介する変調信号を入力すると、この変調信号を復調してデータを抽出し制御部１１へ受信データＲＤとして出力し処理が行われる。
【０００４】
図４は従来の送信増幅器１３による変調信号の増幅前後の変調の状態を説明するための模式図であって、増幅器としてＡ・Ｂ級増幅器を用いた場合とＣ級増幅器を用いた場合の出力波形を対比して示している。
図示のように、同一の入力信号Φ１に対してＡ・Ｂ級増幅器を使用した場合は、増幅後における出力信号Φ１１は所望の変調度の波形を維持することができる。しかしＡ・Ｂ級増幅器は入出力の効率は良好ではなく熱が発生量が多く、しかも大きな出力が得難いという問題がある。
これに対しＣ級増幅器は入出力の効率が良好で、しかも小さな入力に対し大きな出力が得られるが、反面変調度は安定せず、図示のようにその出力信号はΦ１１のように良好な出力となるとは限らず、例えば出力信号Φ１２、Φ１３のようにＨＩＧＨとＬＯＷの振幅差が開きすぎたり或いは狭すぎたりして、出力波形の変調度（振幅差）をＩＳＯが定める８〜１４％以内に維持することは困難である。そのためＣ級増幅器は増幅効率が良好であるがカードリーダの送信増幅器としては使用されていない。
なお、非接触ＩＣカードリーダにおいて、その送信回路にＣ級増幅器を用いたものは文献として存在していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の従来技術の問題を解決すべくなされたものであって、従来のように変調してから増幅することによる出力における変調度のばらつきを抑制するため、変調と増幅を同時に行って増幅装置の級別と無関係に変調精度を向上できるようにし、それによって、非接触カードリーダの増幅器に従来は用いられていないＣ級増幅器を使用できるようにし、低消費電力で所定の変調度を備えた大出力信号が得られるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、キャリア信号の振幅電圧を送信データの２値信号の値に応じて変調した信号を、電磁結合する非接触ＩＣカードに対し送信可能な非接触ＩＣカードリーダであって、キャリア信号が入力される送信増幅器、入力された送信データの２値信号の値に応じて異なる２つの電源電圧を前記送信増幅器に交互に印加する手段を備え、前記送信増幅器において前記キャリア信号に電源電圧の差に応じた変調を施すことを特徴とする非接触カードリーダである。
請求項２の発明は、請求項１に記載された非接触カードリーダにおいて、
前記送信増幅器はＣ級増幅器であることを特徴とする非接触カードリーダである。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された非接触カードリーダにおいて、前記電源電圧を前記送信増幅器に交互に印加する手段は、増幅器と２つの電源の間に配置されたスイッチ手段と、入力された送信データの２値信号の値に応じて前記スイッチ手段のいずらか一方を前記送信増幅器に接続するよう制御するスイッチ制御手段からなる、ことを特徴とする非接触カードリーダである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の非接触ＩＣカードリーダの実施形態を図面を参照した説明する。
図１は、本実施形態のＩＣカードリーダの回路構成を概略的に示すブロック図である。
このＩＣカードリーダは、ＩＣカードリーダ１の全体を制御する制御部１１と、送信増幅器１３と、整合回路１５と、共振回路１６と、復調回路１７、及びアンテナコイル１８とから構成されている点では前記従来のものと共通するが、従来のＩＣカードリーダにおける変調回路１２の代わりに変調切換回路２０を用いた点で相違している。
【０００８】
図２Ａは、この変調切換回路２０及び送信増幅器１３による、非接触ＩＣカードリーダにおけるデータ送信のための変調・増幅回路のブロック図である。
ＩＣカードリーダのデータ送信のための変調・増幅回路は、図示のように信号増幅器１３と、この増幅器１３の２つの電源Ｂ１、Ｂ２と、この電源と信号増幅器１３との間に配置され、信号増幅器１３の電源を切り換える二つのスイッチＳ１、Ｓ２と、制御部１１から出力される送信デーＳＤ（入力信号Φ１）のＨＩＧＨ、ＬＯＷの２値に応じて前記スイッチＳ１、Ｓ２を切換制御を行う変調切換回路２０ａとからなっている。ここでは信号増幅器１３にはＣ級増幅器を使用している。
【０００９】
図２ＢはスイッチＳ１，Ｓ２のオン・オフ動作と入力信号Φ１の２値信号との関係を説明するための図である。スイッチＳ１は入力信号Φ１の２値のうちＨＩＧＨでオン、ＬＯＷでオフし、スイッチＳ２は、逆に送信信号Φ１のＨＩＧＨでオフ、ＬＯＷでオンするよう構成されている。
【００１０】
図２Ａに示す変調・増幅回路において、変調切換回路２０に制御部１１から送信信号Φ１が入力されると、変調切換回路２０は送信信号Φ１のＨＩＧＨ、ＬＯＷに応じて前記スイッチＳ１、Ｓ２を切り換え、送信増幅器１３に印加する電源電圧を切り換える。
他方、送信増幅器１３には制御部１１からキャリア信号（基準周波数：１３．５６ＭＨｚ）ΦＲが入力されているので、信号増幅器１３の電源電圧が高低の二値に切り換わることで、その送信増幅器１３からはこの二値に応じて増幅の程度が異なる信号、つまり送信信号Φ１で変調・増幅されたキャリア信号が出力される。ここで、本実施形態では増幅器としてＣ級の増幅器を使用するが、増幅器１３は入力されるキャリア信号の振幅及び周波数（１３．５６ＭＨｚ）は常に一定であるため安定した出力が得られる。
従って、電源Ｂ１と電源Ｂ２の電圧を適当な値に選ぶことで、出力波形を前記送信信号Φ１のＨＩＧＨ、ＬＯＷの二値に応じた振幅を有しかつその変調度（振幅の差）をＩＳＯが定める８〜１４％以内に容易に維持することができる。
本実施形態では電源Ｂ１を１０Ｖ、電源Ｂ２を８Ｖとすることで、変調度＝（１０−８）／（１０＋８）＝０．１１、即ち１１．１％の変調度、即ち、ＩＳＯが定める８〜１４％以内の変調度の出力信号を得ることができた。
【００１１】
本実施形態によれば、簡単な構成で従来非接触ＩＣカードリーダにおいては採用できなかった、或いは採用しても良好な結果が得られなかったＣ級増幅器を用いて、安定した変調度を備えた出力信号を生成できるようになった。
【００１２】
【発明の効果】
本発明は、従来のように既に変調した信号を増幅するのではなく、送信増幅器の電源電圧を送信データの二値信号の値に応じて切り換える構成を採り、信号の増幅と変調とを同時に行うことができるから、簡易な構成で変調の精度を上げることができる。また、それにより従来は使用困難であったＣ級増幅器を用いて変調及び増幅を行うことができる。
そのため、電力変換効率よくかつ小入力に対し大出力を得ることができると共に、従来のＡ・Ｂ級増幅器を使用したものに比して消費電力を大幅に低減でき、バッテリ駆動の非接触ＩＣカードリーダ等電力消費が問題となる場合には特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態の非接触ＩＣカードリーダの構成を概略的に示したブロック図である。
【図２】図１の非接触ＩＣカードリーダ変調・増幅回路を模式的に示したブロック図である。
【図３】従来の非接触ＩＣカードリーダの構成を概略的に示したブロック図である。
【図４】従来の送信増幅器による変調信号の増幅前後における変調状態を示す図である。
【符号の説明】
１１・・・制御部、１２・・・変調回路、１３・・・送信増幅器、１４・・・電力制御用減衰器、１５・・・整合回路、１６・・・共振回路、１７・・・復調回路、１８・・・アンテナ（アンテナコイル）、２０・・・変調切換回路。
Claims (3)
- キャリア信号の振幅電圧を送信データの２値信号の値に応じて変調した信号を、電磁結合する非接触ＩＣカードに対し送信可能な非接触ＩＣカードリーダであって、
キャリア信号が入力される送信増幅器、入力された送信データの２値信号の値に応じて異なる２つの電源電圧を前記送信増幅器に交互に印加する手段を備え、前記送信増幅器において前記キャリア信号に電源電圧の差に応じた変調を施すことを特徴とする非接触カードリーダ。 - 請求項１に記載された非接触カードリーダにおいて、
前記送信増幅器はＣ級増幅器であることを特徴とする非接触カードリーダ。 - 請求項１又は２に記載された非接触カードリーダにおいて、
前記電源電圧を前記送信増幅器に交互に印加する手段は、増幅器と２つの電源の間に配置されたスイッチ手段と、入力された送信データの２値信号の値に応じて前記スイッチ手段のいずらか一方を前記送信増幅器に接続するよう制御するスイッチ制御手段からなる、ことを特徴とする非接触カードリーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003209792A JP2005078125A (ja) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | 非接触ｉｃカードリーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003209792A JP2005078125A (ja) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | 非接触ｉｃカードリーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005078125A true JP2005078125A (ja) | 2005-03-24 |
Family
ID=34402604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003209792A Pending JP2005078125A (ja) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | 非接触ｉｃカードリーダ |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2005078125A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008182458A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | National Univ Corp Shizuoka Univ | インダクティブリンク |
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2003
- 2003-08-29 JP JP2003209792A patent/JP2005078125A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008182458A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | National Univ Corp Shizuoka Univ | インダクティブリンク |
| JP4555969B2 (ja) * | 2007-01-24 | 2010-10-06 | 国立大学法人静岡大学 | インダクティブリンク |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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