アンテナ回路、通信装置、および通信方法
【課題】通信性能低下の改善を行うことができるようにする。
【解決手段】RF ICの受信端子RXは、コンデンサＣａおよびＣｂの間に示されるＢのポイントに設けられた端子から抵抗Ｒ３を介して、信号を入力する。このリーダ／ライタにおいて、コンデンサＣａおよびＣｂの合成容量は、従来のコンデンサＣ４と同じ値になるように設定される。本開示は、例えば、リーダ／ライタと非接触ＩＣカードの通信システムに適用することができる。
【解決手段】RF ICの受信端子RXは、コンデンサＣａおよびＣｂの間に示されるＢのポイントに設けられた端子から抵抗Ｒ３を介して、信号を入力する。このリーダ／ライタにおいて、コンデンサＣａおよびＣｂの合成容量は、従来のコンデンサＣ４と同じ値になるように設定される。本開示は、例えば、リーダ／ライタと非接触ＩＣカードの通信システムに適用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンテナ回路、通信装置、および通信方法に関し、特に、通信性能低下の改善を行うことができるようにしたアンテナ回路、通信装置、および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリーダ／ライタは、非接触ＩＣカードや携帯電話機からの信号を受信するとき、キャリア信号を非接触ＩＣカードや携帯電話機に対して出力する。このキャリア信号に対して、非接触ＩＣカードや携帯電話機が負荷変調を行うことにより、その変化量が、アンテナ回路のインピーダンスを調整する回路のある部分から取り出されて、リーダ／ライタの受信回路の受信端子に入力される。このようにして、非接触ＩＣカードや携帯電話機からの信号の受信が行われていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、受信回路に入力される信号品質は、非接触ＩＣカードや携帯電話機と、リーダ／ライタのアンテナとの位置関係により変化する。この信号品質は、インピーダンス調整結果により決まり、カードの種類などによって異なる。リーダ／ライタの受信回路は、この信号を基に復号を行う。しかしながら、信号品質によっては復号が困難なことがあり、その結果、リーダ／ライタの通信距離低下や、一定の位置関係のときに通信性能が悪くなってしまう現象が発生することがあった。
【０００５】
一方、受信信号の品質がよくなるようなアンテナ調整を行うこともできるが、それを行うと、リーダ／ライタから磁界を効率よく出力することが困難になり、その結果、通信距離の低下を招く恐れがあった。
【０００６】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、通信性能低下の改善を行うことができるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面のアンテナ回路は、少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、送信端子と受信端子を有する送受信回路と、前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路とを備え、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力される。
【０００８】
本開示の一側面の通信装置は、送信端子と受信端子を有する送受信回路と、少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路とを有し、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力されるアンテナ回路を備える。
【０００９】
本開示の一側面の通信方法は、送信端子と受信端子を有する送受信回路と、少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路とを備えるアンテナ回路において、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、前記受信端子は、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号を入力する。
【００１０】
本開示の一側面においては、共振回路における第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせが、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定される。そして、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、受信端子に入力される。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の一側面によれば、通信することができる。特に、通信性能低下の改善を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のリーダ／ライタの構成例を示すブロック図である。
【図２】本開示を適用した通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図３】リーダ／ライタの回路構成例を示す図である。
【図４】負荷変調の返信信号の波形の例を示す図である。
【図５】負荷変調の返信信号の波形の例を示す図である。
【図６】Ａのポイントの返信信号の波形の例を示す図である。
【図７】Ｂのポイントの返信信号の波形の例を示す図である。
【図８】Ｃのポイントの返信信号の波形の例を示す図である。
【図９】非接触ＩＣカードとの通信性能結果を示す図である。
【図１０】負荷変調の電圧レベルを示す図である。
【図１１】リーダ／ライタの回路構成の他の例を示す図である。
【図１２】リーダ／ライタの回路構成のさらに他の例を示す図である。
【図１３】リーダ／ライタの回路構成の他の例を示す図である。
【図１４】従来の通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図１５】従来の通信システムのキャリア信号の波形を示す図である。
【図１６】本開示を適用した通信システムの他の構成例を示すブロック図である。
【図１７】通信システムによる通信性能結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（リーダ／ライタと非接触ＩＣカードの通信システム）
２．第２の実施の形態（NFCデバイスの通信システム）
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
［従来のリーダ／ライタの回路構成例］
本開示との比較のため、図１を参照して、従来のリーダ／ライタの回路構成について説明する。図１は、従来のリーダ／ライタの回路構成例を示している。
【００１５】
従来のリーダ／ライタ１は、キャリア信号を、図示せぬ非接触ＩＣカードに送信する。非接触ＩＣカードは、負荷変調によりリーダ／ライタ１への返信を行うので、リーダ／ライタ１は、負荷変調による変化量を取得することで、非接触ＩＣカードからの信号を受信する。
【００１６】
リーダ／ライタ１は、RF IC（Radio Frequency Integrated Circuit）１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１乃至Ｃ５、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２などを含むように構成されている。
【００１７】
RF IC１１は、送信端子TX1およびTX2、接地用端子GND、受信端子RX、並びに中点電位端子VMIDを備えている。RF IC１１は、図示せぬ送信回路と受信回路を有しており、送信端子TX1およびTX2は、送信回路から信号を出力する端子である。受信端子RXは、受信回路に信号を入力する端子である。
【００１８】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ３の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣ４の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【００１９】
コイルＬ１およびＬ２は、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPF（Low-Pass Filter）とインピーダンス変換の機能回路を構成している。
【００２０】
コンデンサＣ３の他端は、抵抗Ｒ１を介して、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。コンデンサＣ４の他端は、抵抗Ｒ２を介して、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。コンデンサＣ３およびＣ４は、アンテナコイル１２と共に共振回路を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【００２１】
抵抗Ｒ１およびＲ２は、その共振回路のQ Factor(品質係数）を調整する。
【００２２】
RF IC１１の受信端子RXは、コンデンサＣ４の一端、コンデンサＣ２の一端、およびコイルＬ２の他端が接続される交点に設けられた端子Ｚから、抵抗Ｒ３およびコンデンサＣ５を介して、信号を入力する。
【００２３】
抵抗Ｒ３は、端子Ｚからの信号のレベルが大きい場合、抵抗Ｒ４とともに分圧比を変えて、レベルを調整する処理を行っている。コンデンサＣ５は、端子Ｚからの信号（送信端子TX2からの信号）と、中点電位端子VMIDからの信号にある差を直流的にカットしている。
【００２４】
中点電位端子VMIDは、コンデンサＣ６を介してアースされている。コンデンサＣ６は、中点電位を安定させるためのバイパスコンデンサである。中点電位端子VMIDは、中点電位を作って、その中点電位を抵抗Ｒ４を介して供給する。受信回路は、その中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【００２５】
以上のように構成される従来のリーダ／ライタ１の受信回路に入力される信号品質は、インピーダンス調整の結果によって決まっていた。
【００２６】
リーダ／ライタ１の受信回路は、受信端子RXから入力される信号を基に復号を行うが、信号品質によっては復号が困難なことがあり、その結果、リーダ／ライタ１の通信距離低下や一定の位置関係のときに通信性能が悪化することがあった。
【００２７】
一方、受信信号の品質がよくなるように、アンテナ調整を行うと、リーダ／ライタ１から磁界を効率的に出力することができなくなってしまい、その結果、通信距離の低下が発生してしまっていた。
【００２８】
そこで、本開示においては、リーダ／ライタから、非接触ＩＣカードなどへの電力供給の特性を変化させることなく、返信信号の信号品質を変化させるようにする。以下に、詳細を説明していく。
【００２９】
［通信システムの構成例］
図２は、本開示を適用した通信システムの一実施の形態の構成を模式的に示すブロック図である。
【００３０】
図２に示される通信システム５１は、リーダ／ライタ６１と、対向する非接触ＩＣカード６２との間で非接触通信を行うシステムである。
【００３１】
リーダ／ライタ６１は、磁界を発生させる回路を有しており、磁界を発生させることにより、キャリア信号を非接触ＩＣカード６２に送信する。非接触ＩＣカード６２からの返信は、負荷変調方式で行われる。リーダ／ライタ６１は、負荷変調による変化量を取得することで、非接触ＩＣカード６２からの信号を受信する。
【００３２】
リーダ／ライタ６１は、送信回路７１、受信回路７２、アンテナ調整回路７３、並びに、コンデンサ７４とアンテナコイル７５からなる共振回路７６を含むように構成されている。
【００３３】
送信回路７１は、対向する非接触ＩＣカード６２へキャリア信号の送信を行う。すなわち、送信回路７１は、アンテナ調整回路７３を介して、共振回路７６に電流を流して電磁波を発生することにより、磁界を形成する。そして、送信回路７１は、共振回路７６が出力する搬送波としての電磁波を制御（変調）することにより、データを送信する。
【００３４】
受信回路７２は、対向する非接触ＩＣカード６２からの信号の受信を行う。すなわち、受信回路７２は、アンテナ調整回路７３を介して、共振回路７６からの電気信号を受信し、受信した信号を基に復号を行う。
【００３５】
アンテナ調整回路７３は、送信回路７１および受信回路７２と、共振回路７６との間に設けられ、インピーダンスなどを調整して、非接触ＩＣカード６２からの返信信号を、受信回路７２に入力する。
【００３６】
共振回路７６は、コンデンサ７４とアンテナコイル７５とが並列に接続された共振型アンテナ回路である。この共振回路７６の共振周波数が搬送波の周波数に対応し、共振回路７６は、搬送波（電磁波）を出力する。また、共振回路７６は、非接触ＩＣカード６２の共振回路８６と結合し、結合された電磁場を電気信号に変換し、アンテナ調整回路７３に供給する。
【００３７】
非接触ＩＣカード６２は、例えば、IC８１、抵抗８２、スイッチ８３、並びに、コンデンサ８４とアンテナコイル８５からなる共振回路８６により構成される。
【００３８】
ＩＣ８１は、スイッチ８３をオン、オフ動作することで、アンテナコイル８５に対するインピーダンスの負荷を変動させる負荷変調方式により、対向するリーダ／ライタ６１への信号の送信を制御する。
【００３９】
共振回路８６は、コンデンサ８４とアンテナコイル８５とが並列に接続された共振型アンテナ回路である。共振回路８６は、リーダ／ライタ６１の共振回路７６から放射された電磁場と結合し、結合された電磁場を電気信号に変換し、ＩＣ８１などに供給する。
【００４０】
なお、図２の例においては、非接触ＩＣカード６２との通信システムの例を示したが、非接触ＩＣカードに限らず、携帯電話機などであってもよい。
【００４１】
［リーダ／ライタの構成例］
図３は、リーダ／ライタの詳細な回路構成例を示している。
【００４２】
図３に示されるリーダ／ライタ６１は、RF IC（Radio Frequency Integrated Circuit）１１、コイルＬ１およびＬ２、並びにコンデンサＣ１乃至Ｃ３を含むように構成されている。また、リーダ／ライタ６１は、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２などを含むように構成されている。
【００４３】
すなわち、リーダ／ライタ６１は、RF IC１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１乃至Ｃ３、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２を備える点が、図１のリーダ／ライタ１と共通している。
【００４４】
一方、リーダ／ライタ６１は、コンデンサＣ４が、コンデンサＣａおよびＣｂと入れ替わった点と、コンデンサＣ５が除かれた点が図１のリーダ／ライタ１と異なっている。
【００４５】
RF IC１１は、送信端子TX1およびTX2、接地用端子GND、受信端子RX、並びに中点電位端子VMIDを備えている。図３の例においては、図示されないが、RF IC１１は、図２の送信回路７１と受信回路７２を有している。送信端子TX1およびTX2は、送信回路７１から信号を出力する端子である。受信端子RXは、受信回路７２に信号を入力する端子である。
【００４６】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ３の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣａの一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【００４７】
コイルＬ１およびＬ２は、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPF（Low-Pass Filter）とインピーダンス変換の機能を有する回路（すなわち、図２のアンテナ調整回路７３に相当）である。
【００４８】
コンデンサＣ３の他端は、抵抗Ｒ１を介して、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。コンデンサＣａの他端は、コンデンサＣｂの一端に接続されている。コンデンサＣｂの他端は、抵抗Ｒ２を介して、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。すなわち、コンデンサＣａ、Ｃｂ、抵抗Ｒ２、アンテナコイル１２の順に接続されている。
【００４９】
コンデンサＣ３、Ｃａ、およびＣｂは、アンテナコイル１２と共振回路（すなわち、図２の共振回路７６に相当）を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【００５０】
抵抗Ｒ１およびＲ２は、共振回路のQ Factor(品質係数）を調整する。
【００５１】
中点電位端子VMIDは、コンデンサＣ６を介してアースされている。中点電位端子VMIDは、中点電位を作って、その中点電位を抵抗Ｒ４を介して、受信端子RXに供給する。
【００５２】
RFIC１１の受信端子RXは、コンデンサＣａおよびＣｂの間に示されるＢのポイントに設けられる端子（以下、端子Ｂとも称する）から抵抗Ｒ３を介して、信号を入力する。すなわち、この場合、送信端子TX2からの信号が直接、受信端子RXに入力されないので、図１のコンデンサＣ５は必要ない。抵抗Ｒ３は、端子Ｂからの信号のレベルが大きい場合、抵抗Ｒ４とともに分圧比を変えて、レベルを調整する処理を行っている。
【００５３】
受信回路７２は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【００５４】
以上のように構成されるリーダ／ライタ６１において、コンデンサＣａおよびＣｂの合成容量は、図１のコンデンサＣ４と同じ値になるように調整される。これにより、リーダ／ライタ６１の共振回路７６から、従来のリーダ／ライタ１と同等の磁界の強さが出力される。
【００５５】
非接触ＩＣカード６２からの返信信号の波形は、図４および図５に示されるように、リーダ／ライタ６１の共振回路７６と非接触ＩＣカード６２の共振回路８６との組み合わせや位置関係によって様々に変化する。
【００５６】
図４および図５は、非接触ＩＣカード６２からの負荷変調の返信信号の波形の例を示している。
【００５７】
図４に示される返信信号の波形は、ＬレベルにおいてＨレベルにおいても平らになっている部分がある。したがって、図４に示される波形の場合、リーダ／ライタ６１の受信回路７２において容易に復号可能である。
【００５８】
しかしながら、図５に示される返信信号の波形は、鋸波のようになっており、ＬレベルとＨレベルとの変化点の判断が困難である。図５に示される波形の場合、リーダ／ライタ６１の受信回路７２で復号する際に、ＨレベルとＬレベルのデューティー比が崩れてしまい、正確に復号することが困難である。
【００５９】
以上のことから、リーダ／ライタ６１においては、非接触ＩＣカード６２からの返信信号の波形を受信回路７２が受信しやすくなるように、図１のコンデンサＣ４と同じ値の範囲内で、コンデンサＣａの容量とコンデンサＣｂの容量の組み合わせを変化させる。そして、コンデンサＣａの容量とコンデンサＣｂの容量の組み合わせが、最適な受信波形となる組み合わせに設定される。これにより、最適な受信波形が受信回路７２に入力されるようにすることができる。
【００６０】
図６乃至図８は、図３のリーダ／ライタ６１に示されるＡ、Ｂ、Ｃの各ポイントの返信信号の波形の例を示している。なお、図３の例においては、Ａは、コイルＬ２の他端、コンデンサＣ２の一端、およびコンデンサＣａの一端の交点である。Ｂは、コンデンサＣａの他端とコンデンサＣｂの一端の間のポイントである。Ｃは、コンデンサＣｂの他端と抵抗Ｒ２の一端の間のポイントである。
【００６１】
図６に示されるＡのポイントの返信信号の波形は、図５の返信信号の波形と同様に、鋸波のようになっており、ＬレベルとＨレベルとの変化点の判断が困難である。
【００６２】
図８に示されるＣのポイントの返信信号の波形は、オーバーシュートが大きく出ており、この部分で受信回路７２が正確に復号できない恐れがある。
【００６３】
これらに対して、図７に示されるＢのポイントの返信信号の波形は、図６および図７に示される波形の弱点を改善したような波形となっている。すなわち、図８に示される波形は、図６に示される波形に比して、ＨレベルおよびＬレベルにおいて平らな部分があり、ＬレベルとＨレベルの差もある。また、図８に示される波形は、図７に示される波形に比して、オーバーシュートがあまり出ていない。このため、受信回路７２が復号しやすくなる。
【００６４】
したがって、Ｂのポイントに端子を設け、設けられた端子Ｂから、受信端子RXに信号を入力することで、よりよい波形の信号を受信端子RXに入力することができる。
【００６５】
図９は、リーダ／ライタ６１において、コンデンサＣａおよびＣｂの容量を変えた場合の非接触ＩＣカード６２との通信性能結果を示すグラフである。
【００６６】
図９に示されるグラフにおいて、縦軸は、正答率[%]を表しており、横軸は通信距離[mm]を表している。コンデンサＣａとＣｂの合成容量は、１２０〜１２３ｐＦとして、図９の例においては、６種類のコンデンサＣａの容量とＣｂの容量の組み合わせが示されている。
【００６７】
すなわち、上から順に、コンデンサＣａをショートした時で、コンデンサＣｂが１２０ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが３９０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１８０ｐＦの容量の組み合わせが示されている。また、コンデンサＣａが２７０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２２０ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが２２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２７０ｐＦの容量の組み合わせが示されている。コンデンサＣａが１８０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが３９０ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが１２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂをショートした時の組み合わせが示されている。
【００６８】
コンデンサＣａをショートした時で、コンデンサＣｂが１２０ｐＦの容量の組み合わせの場合、正答率は、通信距離30mm前後で20%あたりまで落ちるが、33mm乃至37mmで100%になるものの、38mm前後で0%まで落ちている。なお、コンデンサＣａとＣｂの合成容量が１２０〜１２３ｐＦで、コンデンサＣｂが１２０ｐＦということは、この結果が、従来のコンデンサＣ４を用いたリーダ／ライタ１の通信性能結果ともいえる。
【００６９】
コンデンサＣａが３９０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１８０ｐＦの容量の組み合わせの場合、正答率は、通信距離32mm前後で0%まで落ちるが、35mm乃至40mmで100%になるものの、43mm前後で0%まで落ちている。
【００７０】
コンデンサＣａが２７０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２２０ｐＦの容量の組み合わせの場合、正答率は、通信距離40mm前後で90%まで落ちるが、42mmで100%になるものの、43mm前後で0%まで落ちている。
【００７１】
コンデンサＣａが２２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２７０ｐＦの容量の組み合わせの場合、正答率は、通信距離40mm前後で0%まで落ちている。
【００７２】
コンデンサＣａが１８０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが３９０ｐＦの容量の組み合わせの場合、正答率は、通信距離30mm前後で0%まで落ちている。
【００７３】
コンデンサＣａが１２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂをショートした時の組み合わせの場合、正答率は、通信距離36mm前後で30%まで落ちるが、37mmあたりで90%になるものの、39mm前後で20%まで落ちる。その後、正答率は、41mm前後で30%になるが、42mm前後で0%まで落ちている。
【００７４】
このように容量の組み合わせによって、最大通信距離や正答率が低下するポイントが異なるが、この結果においては、コンデンサＣａが２７０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２２０ｐＦの容量の組み合わせのときが、一番通信性能がよくなっている。
【００７５】
以上のように、リーダ／ライタにおいては、アンテナコイルと共振回路を構成し、アンテナコイルと直列に接続された複数のコンデンサの容量が、合成容量の所定の範囲内で、よりよい組み合わせに設定される。そして、容量が設定された複数のコンデンサの間にある端子から、受信回路への信号が取得される。これにより、返信信号の波形は、図４に示したような理想的な波形に近づき、結果、通信性能を向上させることができる。
【００７６】
ところで、図２の通信システム５１においては、非接触ＩＣカード６２から、リーダ／ライタ６１に返信する負荷変調による返信信号の電圧レベルを任意に変化させることも可能である。
【００７７】
リーダ／ライタと、非接触ＩＣカードのアンテナの位置を変化させると、負荷変調による返信信号の電圧レベルも変化し、ある位置で電圧レベルが非常に小さくなり、その結果、通信性能が悪化する位置が存在することがある。
【００７８】
図１０は、リーダ／ライタ６１において、コンデンサＣａおよびＣｂの容量を変えた場合において、通信距離を変化させたときの負荷変調の電圧レベルを示すグラフである。
【００７９】
図１０に示されるグラフにおいて、縦軸は、負荷変調レベル[mV]を表しており、横軸は通信距離[mm]を表している。コンデンサＣａとＣｂの合成容量は、１５０〜１６５ｐＦとして、図１０の例においては、６種類のコンデンサＣａの容量とＣｂの容量の組み合わせが示されている。
【００８０】
すなわち、上から順に、コンデンサＣａをショートした時で、コンデンサＣｂが１６２ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが１０００ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１８０ｐＦの容量の組み合わせが示されている。また、コンデンサＣａが４７０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２２０ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが３３０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが３３０ｐＦの容量の組み合わせが示されている。コンデンサＣａが２２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが４７０ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが１８０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１０００ｐＦの容量の組み合わせが示されている。
【００８１】
コンデンサＣａをショートした時で、コンデンサＣｂが１６２ｐＦの容量の組み合わせの場合（すなわち、従来のリーダ／ライタ１の場合）、負荷変調レベルは、通信距離が2mm前後で18mVと高く、だんだん低くなり、14mm前後に2mVと低くなっている。
【００８２】
コンデンサＣａが１０００ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１８０ｐＦの容量の組み合わせの場合、負荷変調レベルは、通信距離が0mm前後で14mVと高く、だんだん低くなり、10mm前後に2mVと低くなっている。また、負荷変調レベルは、通信距離が10mmからだんだん高くなり、18mmで7mVになってから、だんだん低くなっている。
【００８３】
コンデンサＣａが４７０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２２０ｐＦの容量の組み合わせの場合、負荷変調レベルは、通信距離が0mm前後に8mVで、だんだん低くなり、5mm前後に2mVと低くなっている。また、負荷変調レベルは、通信距離が5mmからだんだん高くなり、15mmで14mVになってから、だんだん低くなっている。
【００８４】
コンデンサＣａが３３０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが３３０ｐＦの容量の組み合わせの場合、負荷変調レベルは、通信距離が0mm前後に5mVで、だんだん低くなり、4mm前後に3mVと低くなっている。また、負荷変調レベルは、通信距離が3mmからだんだん高くなり、12mmで16mVになってから、だんだん低くなっている。
【００８５】
コンデンサＣａが２２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが４７０ｐＦの容量の組み合わせの場合、負荷変調レベルは、通信距離が0mm前後に3mVで、だんだん高くなり、10mm前後に15mVと高くなっている。また、負荷変調レベルは、通信距離が10mmからだんだん低くなっている。
【００８６】
コンデンサＣａが１８０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１０００ｐＦの容量の組み合わせの場合、負荷変調レベルは、通信距離が0mm前後に7mVで、だんだん高くなり、9mm前後に19mVと高くなっている。また、負荷変調レベルは、通信距離が9mmからだんだん低くなっている。
【００８７】
以上のように、従来のリーダ／ライタ１においては、負荷変調レベルが非常に小さくなる通信距離の位置が存在する。これに対して、リーダ／ライタ６１においては、コンデンサＣａおよびＣｂの容量を変えると、負荷変調レベルが小さくなる位置が変化し、その位置が通信に影響があまりないようなコンデンサＣａおよびＣｂの組み合わせが存在する。
【００８８】
したがって、コンデンサＣａおよびＣｂの複数の組み合わせのうち、負荷変調レベルが小さくなる位置が通信にあまり影響がないような組み合わせを選ぶことによって、安定して通信させたい距離における負荷変調レベルを大きくすることができる。その結果、通信システム５１においては、通信性能を改善することができる。
【００８９】
［リーダ／ライタの構成例］
図１１は、リーダ／ライタの回路構成の他の例を示している。
【００９０】
図１１に示されるリーダ／ライタ１０１は、RF IC１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４、並びにアンテナコイル１２などを含むように構成されている。
【００９１】
すなわち、リーダ／ライタ１０１は、アンテナ調整に使用する部品をできるだけ少なくした構成例で、コンデンサＣ２とＣ３、抵抗Ｒ２が除かれた点が、図３のリーダ／ライタ６１と異なっている。
【００９２】
一方、リーダ／ライタ１０１は、RF IC１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４、並びにアンテナコイル１２を備える点が図３のリーダ／ライタ６１と共通している。なお、これらの共通している部分については、詳細な説明は繰り返しになるので適宜省略する。
【００９３】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端と抵抗Ｒ１の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ１の他端とコンデンサＣａの一端が接続されている。
【００９４】
コイルＬ１は、コンデンサＣ１とともに、LPFとインピーダンス変換の機能を有する回路（すなわち、図２のアンテナ調整回路７３に相当）である。
【００９５】
抵抗Ｒ１は、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。コンデンサＣａの他端は、コンデンサＣｂの一端に接続されている。コンデンサＣｂの他端は、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。すなわち、コンデンサＣａ、Ｃｂ、アンテナコイル１２の順に接続されている。
【００９６】
コンデンサＣａおよびＣｂと、アンテナコイル１２とで共振回路（すなわち、図２の共振回路７６に相当）を構成している。なお、コンデンサＣ１もその共振を補助している。
【００９７】
RF IC１１の受信端子RXは、コンデンサＣａおよびＣｂの間に示されるＤのポイントに設けられた端子（以下、端子Ｄとも称する）から抵抗Ｒ３を介して、信号を入力する。受信回路７２は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【００９８】
以上のように構成されるリーダ／ライタ１０１においても、コンデンサＣａおよびＣｂの容量を変化させて、合成容量の所定の範囲内でよりよい組み合わせが設定され、コンデンサＣａおよびＣｂの間に設けられた端子Ｄから信号が受信端子RXに入力される。これにより、受信端子RXに入力される信号品質を変化させることが可能である。したがって、最適な受信波形を入力することができるので、通信性能の改善を行うことができる。
【００９９】
［リーダ／ライタの構成例］
図１２は、リーダ／ライタの回路構成のさらに他の例を示している。
【０１００】
図１２に示されるリーダ／ライタ１１１は、RF IC１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１およびＣ２、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２などを含むように構成されている。
【０１０１】
すなわち、リーダ／ライタ１１１は、RF IC１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１およびＣ２、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２を備える点が図３のリーダ／ライタ６１と共通している。なお、これらの共通している部分については、詳細な説明は繰り返しになるので適宜省略する。
【０１０２】
一方、リーダ／ライタ１１１は、アンテナコイル１２内に、コンデンサＣａおよびＣｂが設けられた点と、コンデンサＣ３が除かれた点が図３のリーダ／ライタ６１と異なっている。
【０１０３】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端と抵抗Ｒ１の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端と抵抗Ｒ２の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【０１０４】
コイルＬ１およびＬ２は、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPFとインピーダンス変換の機能を有する回路（すなわち、図２のアンテナ調整回路７３に相当）である。
【０１０５】
抵抗Ｒ１の他端は、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。
【０１０６】
そして、リーダ／ライタ１１１においては、アンテナコイル１２内（アンテナコイル１２上）に、コンデンサＣａおよびＣｂが設けられている。コンデンサＣａおよびＣｂと、アンテナコイル１２で共振回路（すなわち、図２の共振回路７６に相当）を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【０１０７】
そして、アンテナコイル１２内において、コンデンサＣａとコンデンサＣｂの間に示されるＥのポイントに設けられた端子（以下、端子Ｅとも称する）から、抵抗Ｒ３を関して、受信端子RXに信号が入力される。受信回路７２は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【０１０８】
以上のように構成されるリーダ／ライタ１１１においても、コンデンサＣａおよびＣｂの容量を変化させて、合成容量の所定の範囲内でよりよい組み合わせが設定される。そして、このように容量が設定されたコンデンサＣａおよびＣｂの間に設けられた端子Ｅから信号が受信端子RXに入力される。これにより、受信端子RXに入力される信号品質を変化させることが可能である。したがって、最適な受信波形を入力することができるので、通信性能の改善を行うことができる。
【０１０９】
［リーダ／ライタの構成例］
図１３は、リーダ／ライタの回路構成のさらに他の例を示している。
【０１１０】
図１３に示されるリーダ／ライタ１２１は、RF IC１３１、コイルＬ１およびＬ２、インダクタＬ３乃至Ｌ５、コンデンサＣ１乃至Ｃ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２などを含むように構成されている。
【０１１１】
すなわち、リーダ／ライタ１２１は、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１乃至Ｃ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２を備える点が、図３のリーダ／ライタ６１と共通している。なお、これらの共通している部分については、詳細な説明は繰り返しになるので適宜省略する。
【０１１２】
一方、リーダ／ライタ１２１は、RF IC１１がRF IC１３１と入れ替わった点、コンデンサＣａおよびＣｂが、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２に入れ替わった点、インダクタＬ３乃至Ｌ５が追加された点が、図３のリーダ／ライタ６１と異なっている。
【０１１３】
RF IC１３１は、図示せぬ受信回路、送信回路の他に、マイクロコンピュータ１４１を内蔵している。RFIC１３１は、送信端子TX1およびTX2、接地用端子GND、受信端子RX、並びに中点電位端子VMIDの他に、マイクロコンピュータ１４１からの制御信号を、端子Ｆ乃至端子Ｈに送信する制御端子CTRL1乃至CTRL3を有している。
【０１１４】
マイクロコンピュータ１４１は、制御端子CTRL1乃至CTRL3を介して、図３のコンデンサＣａおよびＣｂに相当する可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の容量を制御する。制御端子CTRL1乃至CTRL3は、任意の電位を出力可能な端子である。
【０１１５】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ３の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣ４の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【０１１６】
コイルＬ１およびＬ２は、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPFとインピーダンス変換の機能を有する回路（すなわち、図２のアンテナ調整回路７３に相当）である。
【０１１７】
コンデンサＣ３の他端は、可変容量ダイオードＤ１の一端に接続されている。可変容量ダイオードＤ１の他端は、可変容量ダイオードＤ２の一端に接続されている。可変容量ダイオードＤ２の他端は、抵抗Ｒ１を介して、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。すなわち、可変容量ダイオードＤ１、Ｄ２、抵抗Ｒ１、アンテナコイル１２の順に接続されている。コンデンサＣ４の他端は、抵抗Ｒ２を介して、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。
【０１１８】
そして、コンデンサＣ３の他端と可変容量ダイオードＤ１の一端の間には、制御端子CTRL1とインダクタＬ３を介して接続される端子Ｆが設けられている。可変容量ダイオードＤ１の他端と可変容量ダイオードＤ２の一端の間には、制御端子CTRL2とインダクタＬ４を介して接続される端子Ｇが設けられている。可変容量ダイオードＤ２の他端と抵抗Ｒ１の一端の間には、制御端子CTRL3とインダクタＬ５を介して接続される端子Ｈが設けられている。
【０１１９】
可変容量ダイオードＤ１およびＤ２は、電圧を逆方向に印加した場合にダイオードのPN接合の層の厚みが変化することによる、静電容量（接合容量）の変化を利用した可変容量コンデンサである。つまり、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２は、逆バイアスを印加したときの両端の電位差により容量の値を可変にすることができる。
【０１２０】
コンデンサＣ３は、可変容量ダイオードＤ１の電位を制御端子CTRL1から制御する任意の電位に設定するためのDC（直流成分）カット用コンデンサである。
【０１２１】
コンデンサＣ３、Ｃ４、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２と、アンテナコイル１２とで共振回路（すなわち、図２の共振回路７６に相当）を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【０１２２】
インダクタＬ３乃至Ｌ５は、それぞれ、端子Ｆ乃至Ｈと各制御端子CTRL1乃至CTRL3を高周波的に分離するインダクタであり、アンテナ調整への影響を防止するための素子である。
【０１２３】
RFIC１１の受信端子RXは、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の間に設けられた端子ＧからコンデンサＣ５および抵抗Ｒ３を介して、信号を入力する。受信回路７２は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【０１２４】
以上のように構成されるリーダ／ライタ１２１において、マイクロコンピュータ１４１は、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の素子の個々の特性より、合計の容量を変化させないような条件の電位を、制御端子CTRL1乃至CTRL3から出力させる。
【０１２５】
これにより、図３のリーダ／ライタ６１と同様の機能を有することができる。すなわち、非接触ＩＣカード６２からの返信信号の波形を受信回路が受信しやすくなるように、図１のコンデンサＣ４と同じ値の範囲（所定の範囲）内で、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の素子の容量の組み合わせを制御し、変化させることができる。
【０１２６】
さらに、マイクロコンピュータ１４１は、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２に対して、各コンデンサの容量の組み合わせの設定値を複数のパターンを、内蔵する記憶部に記憶しておく。また、マイクロコンピュータ１４１は、対向する非接触ＩＣカードや携帯電話機の特性に応じた最適な組み合わせの設定値に関する情報を記憶部に記憶する。そして、マイクロコンピュータ１４１は、RF IC１３１の、図示せぬ受信回路および送信回路を用いての通信を行うことで、対向する非接触ＩＣカードや携帯電話機の通信特性を検出し、検出された通信特性に応じて最適な設定を選択する。マイクロコンピュータ１４１は、選択した最適な設定値となるような条件の電位を、制御端子CTRL1乃至CTRL3から出力させ、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の素子の容量を変化させる。
【０１２７】
これにより、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の容量のよりよい組み合わせが設定され、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の間に設けられた端子Ｇから信号が受信端子RXに入力される。その結果、対向する非接触ＩＣカードや携帯電話機の通信特性に応じた最適な受信波形が、リーダ／ライタ１２１の受信回路に入力される。したがって、非接触ＩＣカードや携帯電話機などの通信特性がそれぞれ異なる機器と通信を行う環境下において、通信性能を担保して好適な通信を行うことができる。
【０１２８】
以上より、様々な種類の非接触ＩＣカードや携帯電話機に対する通信性能改善を容易に行うことができる。
【０１２９】
＜２．第２の実施の形態＞
［従来の通信システムの構成例］
本開示との比較のため、図１４を参照して、従来の通信システムについて説明する。図１４は、従来の通信システムの構成例を示している。
【０１３０】
図１４に示される通信システム１５１は、NFC(Near Field Communication)デバイスであるイニシエータ１６１とターゲット１６２との間において、passive communication modeで非接触通信を行うシステムである。
【０１３１】
図１４の例において、イニシエータ１６１およびターゲット１６２は、図１のリーダ／ライタ１と同様に、磁界を発生させる回路を有しており、磁界を発生させることにより、キャリア信号を相手に送信することができる。また、イニシエータ１６１およびターゲット１６２は、図示せぬ非接触ＩＣカードと同様に、キャリア信号を送ってきた相手に対する返信を負荷変調方式で行う。
【０１３２】
つまり、イニシエータ１６１およびターゲット１６２は、それぞれ、図１のリーダ／ライタ１にもなりうるし、図示せぬ非接触ＩＣカードにもなりうる。
【０１３３】
イニシエータ１６１およびターゲット１６２は、図１の従来のリーダ／ライタ１と基本的に同様に構成される。すなわち、イニシエータ１６１およびターゲット１６２は、それぞれ、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１乃至Ｃ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、RFIC１１、並びにアンテナコイル１２を備えている。
【０１３４】
したがって、RF IC１１は、送信端子TX1およびTX2、接地用端子GND、受信端子RX、並びに中点電位端子VMIDを備えている。なお、図１のRFIC１１の例においては省略されていたが、図１４のRF IC１１においては、送信端子TX1と接地用端子GNDとを接続するスイッチＳ１と、送信端子TX2と接地用端子GNDとを接続するスイッチＳ２とが示されている。
【０１３５】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ３の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣ４の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【０１３６】
コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPF（Low-Pass Filter）とインピーダンス変換の機能回路を構成している。
【０１３７】
コンデンサＣ３の他端は、抵抗Ｒ１を介して、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。コンデンサＣ４の他端は、抵抗Ｒ２を介して、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。コンデンサＣ３およびＣ４と、アンテナコイル１２とで共振回路を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【０１３８】
抵抗Ｒ１およびＲ２は、共振回路のQ Factor(品質係数）を調整する。
【０１３９】
RF IC１１の受信端子RXは、コンデンサＣ４の一端、コンデンサＣ２の一端、およびコイルＬ２の他端が接続される交点の端子Ｐから、抵抗Ｒ３およびコンデンサＣ５を介して、信号を入力する。入力される信号は、中点電位をクロスする。受信回路は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【０１４０】
抵抗Ｒ３は、端子Ｐからの信号のレベルが大きい場合、抵抗Ｒ４とともに分圧比を変えて、レベルを調整する処理を行っている。コンデンサＣ５は、端子Ｐからの信号（送信端子TX2からの信号）と、中点電位端子VMIDからの信号にある差を直流的にカットしている。
【０１４１】
中点電位端子VMIDは、コンデンサＣ６を介してアースされている。コンデンサＣ６は、中点電位を安定させるためのバイパスコンデンサである。中点電位端子VMIDは、中点電位を作って、抵抗Ｒ４を介して供給する。
【０１４２】
このような通信システム１５１において、例えば、ターゲット１６２は、イニシエータ１６１に対して返信を行う場合、スイッチＳ１およびＳ２のオン／オフにより、送信端子TX1およびTX2を接地用端子GNDと接続することで、負荷変調を行う。
【０１４３】
しかしながら、このスイッチＳ１およびＳ２のオン／オフにより、送信端子TX1およびTX2のＤＣレベルが変化し、その変化の影響を受けて、端子ＰのＤＣレベルも変化する。
【０１４４】
この結果、受信端子RXのＤＣレベルが変化し、受信端子RXに入力するキャリア信号の中点電位が変化するため、図１５に示されるように、キャリア信号が中点電位をクロスしないことが発生してしまう。このような場合、イニシエータ１６１のRFIC１１の受信回路は、クロックを正確にカウントできない。このため、ターゲット１６２からイニシエータ１６１への返信時にパケットの長さが、本来の長さより長くなってしまうので、通信に失敗してしまう。
【０１４５】
図１５は、従来の通信システム１５１におけるキャリア信号の波形を示している。すなわち、図１５の例においては、従来の通信システム１５１において、パケットの長さが本来の長さより長くなってしまっているときのキャリア信号の波形が示されている。
【０１４６】
図１５の波形においては、Ｑが付された丸に示されるように、キャリア信号が中点電位をクロスしない部分が発生してしまっている。イニシエータ１６１のRFIC１１の受信回路は、図１５のＱが示される丸に囲まれた部分のクロックを、カウントすることが困難である。
【０１４７】
［本技術の通信システムの構成例］
図１６は、本技術を適用した通信システムの構成例を示している。
【０１４８】
図１６に示される通信システム２０１は、NFCデバイスであるイニシエータ２１１とターゲット２１２との間において、passive communication modeで非接触通信を行うシステムである。
【０１４９】
図１６の例において、イニシエータ２１１およびターゲット２１２は、図２のリーダ／ライタ６１と同様に、磁界を発生させる回路を有しており、磁界を発生させることにより、キャリア信号を相手に送信することができる。また、イニシエータ２１１およびターゲット２１２は、図２の非接触ＩＣカード６２と同様に、キャリア信号を送ってきた相手に対する返信を負荷変調方式で行う。
【０１５０】
つまり、イニシエータ２１１およびターゲット２１２は、それぞれ、図２のリーダ／ライタ６１にもなりうるし、図２の非接触ＩＣカード６２にもなりうる。
【０１５１】
イニシエータ２１１およびターゲット２１２は、基本的に、図３のリーダ／ライタ６１と同様に構成される。すなわち、イニシエータ２１１およびターゲット２１２は、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１乃至Ｃ３、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、RF IC１１、並びにアンテナコイル１２を備えている。
【０１５２】
RF IC１１は、図示されないが、送信回路と受信回路を有しており、送信端子TX1およびTX2、接地用端子GND、受信端子RX、並びに中点電位端子VMIDを備えている。送信端子TX1およびTX2は、送信回路から信号を出力する端子である。受信端子RXは、受信回路に信号を入力する端子である。なお、図３のRFIC１１の例においては省略されていたが、図１６のRF IC１１においては、送信端子TX1と接地用端子GNDとを接続するスイッチＳ１と、送信端子TX2と接地用端子GNDとを接続するスイッチＳ２とが示されている。
【０１５３】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ３の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣａの一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【０１５４】
コイルＬ１およびＬ２は、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPFとインピーダンス変換の機能を有する回路（すなわち、図２のアンテナ調整回路７３に相当）である。
【０１５５】
コンデンサＣ３の他端は、抵抗Ｒ１を介して、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。コンデンサＣａの他端は、コンデンサＣｂの一端に接続されている。コンデンサＣｂの他端は、抵抗Ｒ２を介して、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。すなわち、コンデンサＣａ、Ｃｂ、抵抗Ｒ２、アンテナコイル１２の順に接続されている。
【０１５６】
コンデンサＣ３、Ｃａ、およびＣｂと、アンテナコイル１２とで共振回路（すなわち、図２の共振回路７６に相当）を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【０１５７】
抵抗Ｒ１およびＲ２は、共振回路のQ Factor(品質係数）を調整する。
【０１５８】
中点電位端子VMIDは、コンデンサＣ６を介してアースされている。中点電位端子VMIDは、中点電位を作って、中点電位を抵抗Ｒ４を介して、受信端子RXに供給する。
【０１５９】
RF IC１１の受信端子RXは、コンデンサＣａおよびＣｂの間に示されるポイントＲに設けられた端子（以下、端子Ｒとも称する）から抵抗Ｒ３を介して、信号を入力する。抵抗Ｒ３は、端子Ｒからの信号のレベルが大きい場合、抵抗Ｒ４とともに分圧比を変えて、レベルを調整する処理を行っている。
【０１６０】
受信回路７２は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準にして、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【０１６１】
このような通信システム２０１において、例えば、ターゲット２１２は、イニシエータ２１１に対して返信を行う場合、スイッチＳ１およびＳ２のオン／オフにより、送信端子TX1およびTX2を接地用端子GNDと接続することで、負荷変調を行う。
【０１６２】
このスイッチＳ１およびＳ２のオン／オフにより、送信端子TX1およびTX2のＤＣレベルが変化し、その変化の影響を受けて、Ｐで示されるポイントのＤＣレベルも変化する。そこで、ターゲット２１２においては、コンデンサＣａが備えられていることにより、端子Ｒにおいて、送信端子TX1およびTX2のＤＣレベルの変化の影響が低減される。
【０１６３】
これにより、イニシエータ２１１においては、受信端子RXに入力されるキャリア信号のクロックを正確にカウントすることができ、パケットの長さが長くなるような通信での不具合の発生を抑制することができる。
【０１６４】
図１７は、従来の通信システムと本技術の通信システムによる通信性能結果を示す図である。
【０１６５】
図１７の例において、横軸は、通信距離[mm]を表しており、縦軸は、正答率[%]を表している。
【０１６６】
従来の通信システム１５１の正答率は、通信距離が0乃至6mmのところで0%である。従来の通信システム１５１の正答率は、通信距離が6乃至10mmにかけて、100%までだんだん上がっている。そして、従来の通信システム１５１の正答率は、通信距離が20乃至36mmにかけて、0%までだんだん下がっている。
【０１６７】
これに対して、本技術の通信システム２０１の正答率は、通信距離が0乃至37mmのところで100%であるが、38mmのところで急激に下がる。
【０１６８】
すなわち、従来の通信システム１５１の場合、近接付近と遠方において通信性能が悪化しているが、本技術の通信システム２０１の場合、従来と比して、正答率低下の現象も発生せず、通信距離も長くなっている。
【０１６９】
以上のように、NFCデバイス同士の通信システムにおいても、アンテナコイルと共振回路を構成し、アンテナコイルと直列に接続される複数のコンデンサの合成容量が最適に設定され、その複数のコンデンサの間にある端子から、受信回路への信号が取得される。これにより通信性能を向上させることができる。
【０１７０】
なお、上記説明においては、ターゲット２１２を用いて説明したが、イニシエータ２１１の返信の場合にも同様の効果が得られる。
【０１７１】
また、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１７２】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１７３】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１） 少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を備え、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力される
アンテナ回路。
（２） 対向する通信装置と非接触で通信を行う通信部と、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値、および前記通信装置の通信特性と前記設定値とに関する情報を記憶する記憶部と、
前記通信部により検出される前記対向する通信装置の通信特性に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値を選択する制御部と
をさらに備える前記（１）に記載のアンテナ回路。
（３） 前記制御部は、前記選択した容量の組み合わせの設定値に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量を設定する
前記（２）に記載のアンテナ回路。
（４） 送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を有し、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力されるアンテナ回路を
備える通信装置。
（５） 前記アンテナ回路は、対向する通信装置と非接触で通信を行う通信部と、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値、および前記通信装置の通信特性と前記設定値とに関する情報を記憶する記憶部と、
前記通信部により検出される前記対向する通信装置の通信特性に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値を選択する制御部と
をさらに有する前記（４）に記載の通信装置。
（６） 前記制御部は、前記選択した容量の組み合わせの設定値に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量を設定する
前記（５）に記載の通信装置。
（７） 送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を備えるアンテナ回路において、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記受信端子は、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号を入力する
通信方法。
【符号の説明】
【０１７４】
１１ RF IC， １２ アンテナコイル， ５１ 通信システム， ６１ リーダ／ライタ， ６２ 非接触ＩＣカード， ７１ 送信回路， ７２ 受信回路， ７３ アンテナ調整回路， ７４ コンデンサ， ７５ アンテナコイル， ７６ 共振回路， １０１ リーダ／ライタ， １１１ リーダ／ライタ， １２１ リーダ／ライタ， １３１ RF IC， １４１ マイクロコンピュータ， １７１ RF IC， ２０１ 通信システム， ２１１ イニシエータ， ２１２ ターゲット
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンテナ回路、通信装置、および通信方法に関し、特に、通信性能低下の改善を行うことができるようにしたアンテナ回路、通信装置、および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリーダ／ライタは、非接触ＩＣカードや携帯電話機からの信号を受信するとき、キャリア信号を非接触ＩＣカードや携帯電話機に対して出力する。このキャリア信号に対して、非接触ＩＣカードや携帯電話機が負荷変調を行うことにより、その変化量が、アンテナ回路のインピーダンスを調整する回路のある部分から取り出されて、リーダ／ライタの受信回路の受信端子に入力される。このようにして、非接触ＩＣカードや携帯電話機からの信号の受信が行われていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３５８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、受信回路に入力される信号品質は、非接触ＩＣカードや携帯電話機と、リーダ／ライタのアンテナとの位置関係により変化する。この信号品質は、インピーダンス調整結果により決まり、カードの種類などによって異なる。リーダ／ライタの受信回路は、この信号を基に復号を行う。しかしながら、信号品質によっては復号が困難なことがあり、その結果、リーダ／ライタの通信距離低下や、一定の位置関係のときに通信性能が悪くなってしまう現象が発生することがあった。
【０００５】
一方、受信信号の品質がよくなるようなアンテナ調整を行うこともできるが、それを行うと、リーダ／ライタから磁界を効率よく出力することが困難になり、その結果、通信距離の低下を招く恐れがあった。
【０００６】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、通信性能低下の改善を行うことができるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面のアンテナ回路は、少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、送信端子と受信端子を有する送受信回路と、前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路とを備え、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力される。
【０００８】
本開示の一側面の通信装置は、送信端子と受信端子を有する送受信回路と、少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路とを有し、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力されるアンテナ回路を備える。
【０００９】
本開示の一側面の通信方法は、送信端子と受信端子を有する送受信回路と、少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路とを備えるアンテナ回路において、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、前記受信端子は、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号を入力する。
【００１０】
本開示の一側面においては、共振回路における第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせが、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定される。そして、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、受信端子に入力される。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の一側面によれば、通信することができる。特に、通信性能低下の改善を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のリーダ／ライタの構成例を示すブロック図である。
【図２】本開示を適用した通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図３】リーダ／ライタの回路構成例を示す図である。
【図４】負荷変調の返信信号の波形の例を示す図である。
【図５】負荷変調の返信信号の波形の例を示す図である。
【図６】Ａのポイントの返信信号の波形の例を示す図である。
【図７】Ｂのポイントの返信信号の波形の例を示す図である。
【図８】Ｃのポイントの返信信号の波形の例を示す図である。
【図９】非接触ＩＣカードとの通信性能結果を示す図である。
【図１０】負荷変調の電圧レベルを示す図である。
【図１１】リーダ／ライタの回路構成の他の例を示す図である。
【図１２】リーダ／ライタの回路構成のさらに他の例を示す図である。
【図１３】リーダ／ライタの回路構成の他の例を示す図である。
【図１４】従来の通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図１５】従来の通信システムのキャリア信号の波形を示す図である。
【図１６】本開示を適用した通信システムの他の構成例を示すブロック図である。
【図１７】通信システムによる通信性能結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（リーダ／ライタと非接触ＩＣカードの通信システム）
２．第２の実施の形態（NFCデバイスの通信システム）
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
［従来のリーダ／ライタの回路構成例］
本開示との比較のため、図１を参照して、従来のリーダ／ライタの回路構成について説明する。図１は、従来のリーダ／ライタの回路構成例を示している。
【００１５】
従来のリーダ／ライタ１は、キャリア信号を、図示せぬ非接触ＩＣカードに送信する。非接触ＩＣカードは、負荷変調によりリーダ／ライタ１への返信を行うので、リーダ／ライタ１は、負荷変調による変化量を取得することで、非接触ＩＣカードからの信号を受信する。
【００１６】
リーダ／ライタ１は、RF IC（Radio Frequency Integrated Circuit）１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１乃至Ｃ５、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２などを含むように構成されている。
【００１７】
RF IC１１は、送信端子TX1およびTX2、接地用端子GND、受信端子RX、並びに中点電位端子VMIDを備えている。RF IC１１は、図示せぬ送信回路と受信回路を有しており、送信端子TX1およびTX2は、送信回路から信号を出力する端子である。受信端子RXは、受信回路に信号を入力する端子である。
【００１８】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ３の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣ４の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【００１９】
コイルＬ１およびＬ２は、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPF（Low-Pass Filter）とインピーダンス変換の機能回路を構成している。
【００２０】
コンデンサＣ３の他端は、抵抗Ｒ１を介して、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。コンデンサＣ４の他端は、抵抗Ｒ２を介して、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。コンデンサＣ３およびＣ４は、アンテナコイル１２と共に共振回路を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【００２１】
抵抗Ｒ１およびＲ２は、その共振回路のQ Factor(品質係数）を調整する。
【００２２】
RF IC１１の受信端子RXは、コンデンサＣ４の一端、コンデンサＣ２の一端、およびコイルＬ２の他端が接続される交点に設けられた端子Ｚから、抵抗Ｒ３およびコンデンサＣ５を介して、信号を入力する。
【００２３】
抵抗Ｒ３は、端子Ｚからの信号のレベルが大きい場合、抵抗Ｒ４とともに分圧比を変えて、レベルを調整する処理を行っている。コンデンサＣ５は、端子Ｚからの信号（送信端子TX2からの信号）と、中点電位端子VMIDからの信号にある差を直流的にカットしている。
【００２４】
中点電位端子VMIDは、コンデンサＣ６を介してアースされている。コンデンサＣ６は、中点電位を安定させるためのバイパスコンデンサである。中点電位端子VMIDは、中点電位を作って、その中点電位を抵抗Ｒ４を介して供給する。受信回路は、その中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【００２５】
以上のように構成される従来のリーダ／ライタ１の受信回路に入力される信号品質は、インピーダンス調整の結果によって決まっていた。
【００２６】
リーダ／ライタ１の受信回路は、受信端子RXから入力される信号を基に復号を行うが、信号品質によっては復号が困難なことがあり、その結果、リーダ／ライタ１の通信距離低下や一定の位置関係のときに通信性能が悪化することがあった。
【００２７】
一方、受信信号の品質がよくなるように、アンテナ調整を行うと、リーダ／ライタ１から磁界を効率的に出力することができなくなってしまい、その結果、通信距離の低下が発生してしまっていた。
【００２８】
そこで、本開示においては、リーダ／ライタから、非接触ＩＣカードなどへの電力供給の特性を変化させることなく、返信信号の信号品質を変化させるようにする。以下に、詳細を説明していく。
【００２９】
［通信システムの構成例］
図２は、本開示を適用した通信システムの一実施の形態の構成を模式的に示すブロック図である。
【００３０】
図２に示される通信システム５１は、リーダ／ライタ６１と、対向する非接触ＩＣカード６２との間で非接触通信を行うシステムである。
【００３１】
リーダ／ライタ６１は、磁界を発生させる回路を有しており、磁界を発生させることにより、キャリア信号を非接触ＩＣカード６２に送信する。非接触ＩＣカード６２からの返信は、負荷変調方式で行われる。リーダ／ライタ６１は、負荷変調による変化量を取得することで、非接触ＩＣカード６２からの信号を受信する。
【００３２】
リーダ／ライタ６１は、送信回路７１、受信回路７２、アンテナ調整回路７３、並びに、コンデンサ７４とアンテナコイル７５からなる共振回路７６を含むように構成されている。
【００３３】
送信回路７１は、対向する非接触ＩＣカード６２へキャリア信号の送信を行う。すなわち、送信回路７１は、アンテナ調整回路７３を介して、共振回路７６に電流を流して電磁波を発生することにより、磁界を形成する。そして、送信回路７１は、共振回路７６が出力する搬送波としての電磁波を制御（変調）することにより、データを送信する。
【００３４】
受信回路７２は、対向する非接触ＩＣカード６２からの信号の受信を行う。すなわち、受信回路７２は、アンテナ調整回路７３を介して、共振回路７６からの電気信号を受信し、受信した信号を基に復号を行う。
【００３５】
アンテナ調整回路７３は、送信回路７１および受信回路７２と、共振回路７６との間に設けられ、インピーダンスなどを調整して、非接触ＩＣカード６２からの返信信号を、受信回路７２に入力する。
【００３６】
共振回路７６は、コンデンサ７４とアンテナコイル７５とが並列に接続された共振型アンテナ回路である。この共振回路７６の共振周波数が搬送波の周波数に対応し、共振回路７６は、搬送波（電磁波）を出力する。また、共振回路７６は、非接触ＩＣカード６２の共振回路８６と結合し、結合された電磁場を電気信号に変換し、アンテナ調整回路７３に供給する。
【００３７】
非接触ＩＣカード６２は、例えば、IC８１、抵抗８２、スイッチ８３、並びに、コンデンサ８４とアンテナコイル８５からなる共振回路８６により構成される。
【００３８】
ＩＣ８１は、スイッチ８３をオン、オフ動作することで、アンテナコイル８５に対するインピーダンスの負荷を変動させる負荷変調方式により、対向するリーダ／ライタ６１への信号の送信を制御する。
【００３９】
共振回路８６は、コンデンサ８４とアンテナコイル８５とが並列に接続された共振型アンテナ回路である。共振回路８６は、リーダ／ライタ６１の共振回路７６から放射された電磁場と結合し、結合された電磁場を電気信号に変換し、ＩＣ８１などに供給する。
【００４０】
なお、図２の例においては、非接触ＩＣカード６２との通信システムの例を示したが、非接触ＩＣカードに限らず、携帯電話機などであってもよい。
【００４１】
［リーダ／ライタの構成例］
図３は、リーダ／ライタの詳細な回路構成例を示している。
【００４２】
図３に示されるリーダ／ライタ６１は、RF IC（Radio Frequency Integrated Circuit）１１、コイルＬ１およびＬ２、並びにコンデンサＣ１乃至Ｃ３を含むように構成されている。また、リーダ／ライタ６１は、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２などを含むように構成されている。
【００４３】
すなわち、リーダ／ライタ６１は、RF IC１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１乃至Ｃ３、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２を備える点が、図１のリーダ／ライタ１と共通している。
【００４４】
一方、リーダ／ライタ６１は、コンデンサＣ４が、コンデンサＣａおよびＣｂと入れ替わった点と、コンデンサＣ５が除かれた点が図１のリーダ／ライタ１と異なっている。
【００４５】
RF IC１１は、送信端子TX1およびTX2、接地用端子GND、受信端子RX、並びに中点電位端子VMIDを備えている。図３の例においては、図示されないが、RF IC１１は、図２の送信回路７１と受信回路７２を有している。送信端子TX1およびTX2は、送信回路７１から信号を出力する端子である。受信端子RXは、受信回路７２に信号を入力する端子である。
【００４６】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ３の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣａの一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【００４７】
コイルＬ１およびＬ２は、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPF（Low-Pass Filter）とインピーダンス変換の機能を有する回路（すなわち、図２のアンテナ調整回路７３に相当）である。
【００４８】
コンデンサＣ３の他端は、抵抗Ｒ１を介して、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。コンデンサＣａの他端は、コンデンサＣｂの一端に接続されている。コンデンサＣｂの他端は、抵抗Ｒ２を介して、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。すなわち、コンデンサＣａ、Ｃｂ、抵抗Ｒ２、アンテナコイル１２の順に接続されている。
【００４９】
コンデンサＣ３、Ｃａ、およびＣｂは、アンテナコイル１２と共振回路（すなわち、図２の共振回路７６に相当）を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【００５０】
抵抗Ｒ１およびＲ２は、共振回路のQ Factor(品質係数）を調整する。
【００５１】
中点電位端子VMIDは、コンデンサＣ６を介してアースされている。中点電位端子VMIDは、中点電位を作って、その中点電位を抵抗Ｒ４を介して、受信端子RXに供給する。
【００５２】
RFIC１１の受信端子RXは、コンデンサＣａおよびＣｂの間に示されるＢのポイントに設けられる端子（以下、端子Ｂとも称する）から抵抗Ｒ３を介して、信号を入力する。すなわち、この場合、送信端子TX2からの信号が直接、受信端子RXに入力されないので、図１のコンデンサＣ５は必要ない。抵抗Ｒ３は、端子Ｂからの信号のレベルが大きい場合、抵抗Ｒ４とともに分圧比を変えて、レベルを調整する処理を行っている。
【００５３】
受信回路７２は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【００５４】
以上のように構成されるリーダ／ライタ６１において、コンデンサＣａおよびＣｂの合成容量は、図１のコンデンサＣ４と同じ値になるように調整される。これにより、リーダ／ライタ６１の共振回路７６から、従来のリーダ／ライタ１と同等の磁界の強さが出力される。
【００５５】
非接触ＩＣカード６２からの返信信号の波形は、図４および図５に示されるように、リーダ／ライタ６１の共振回路７６と非接触ＩＣカード６２の共振回路８６との組み合わせや位置関係によって様々に変化する。
【００５６】
図４および図５は、非接触ＩＣカード６２からの負荷変調の返信信号の波形の例を示している。
【００５７】
図４に示される返信信号の波形は、ＬレベルにおいてＨレベルにおいても平らになっている部分がある。したがって、図４に示される波形の場合、リーダ／ライタ６１の受信回路７２において容易に復号可能である。
【００５８】
しかしながら、図５に示される返信信号の波形は、鋸波のようになっており、ＬレベルとＨレベルとの変化点の判断が困難である。図５に示される波形の場合、リーダ／ライタ６１の受信回路７２で復号する際に、ＨレベルとＬレベルのデューティー比が崩れてしまい、正確に復号することが困難である。
【００５９】
以上のことから、リーダ／ライタ６１においては、非接触ＩＣカード６２からの返信信号の波形を受信回路７２が受信しやすくなるように、図１のコンデンサＣ４と同じ値の範囲内で、コンデンサＣａの容量とコンデンサＣｂの容量の組み合わせを変化させる。そして、コンデンサＣａの容量とコンデンサＣｂの容量の組み合わせが、最適な受信波形となる組み合わせに設定される。これにより、最適な受信波形が受信回路７２に入力されるようにすることができる。
【００６０】
図６乃至図８は、図３のリーダ／ライタ６１に示されるＡ、Ｂ、Ｃの各ポイントの返信信号の波形の例を示している。なお、図３の例においては、Ａは、コイルＬ２の他端、コンデンサＣ２の一端、およびコンデンサＣａの一端の交点である。Ｂは、コンデンサＣａの他端とコンデンサＣｂの一端の間のポイントである。Ｃは、コンデンサＣｂの他端と抵抗Ｒ２の一端の間のポイントである。
【００６１】
図６に示されるＡのポイントの返信信号の波形は、図５の返信信号の波形と同様に、鋸波のようになっており、ＬレベルとＨレベルとの変化点の判断が困難である。
【００６２】
図８に示されるＣのポイントの返信信号の波形は、オーバーシュートが大きく出ており、この部分で受信回路７２が正確に復号できない恐れがある。
【００６３】
これらに対して、図７に示されるＢのポイントの返信信号の波形は、図６および図７に示される波形の弱点を改善したような波形となっている。すなわち、図８に示される波形は、図６に示される波形に比して、ＨレベルおよびＬレベルにおいて平らな部分があり、ＬレベルとＨレベルの差もある。また、図８に示される波形は、図７に示される波形に比して、オーバーシュートがあまり出ていない。このため、受信回路７２が復号しやすくなる。
【００６４】
したがって、Ｂのポイントに端子を設け、設けられた端子Ｂから、受信端子RXに信号を入力することで、よりよい波形の信号を受信端子RXに入力することができる。
【００６５】
図９は、リーダ／ライタ６１において、コンデンサＣａおよびＣｂの容量を変えた場合の非接触ＩＣカード６２との通信性能結果を示すグラフである。
【００６６】
図９に示されるグラフにおいて、縦軸は、正答率[%]を表しており、横軸は通信距離[mm]を表している。コンデンサＣａとＣｂの合成容量は、１２０〜１２３ｐＦとして、図９の例においては、６種類のコンデンサＣａの容量とＣｂの容量の組み合わせが示されている。
【００６７】
すなわち、上から順に、コンデンサＣａをショートした時で、コンデンサＣｂが１２０ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが３９０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１８０ｐＦの容量の組み合わせが示されている。また、コンデンサＣａが２７０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２２０ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが２２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２７０ｐＦの容量の組み合わせが示されている。コンデンサＣａが１８０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが３９０ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが１２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂをショートした時の組み合わせが示されている。
【００６８】
コンデンサＣａをショートした時で、コンデンサＣｂが１２０ｐＦの容量の組み合わせの場合、正答率は、通信距離30mm前後で20%あたりまで落ちるが、33mm乃至37mmで100%になるものの、38mm前後で0%まで落ちている。なお、コンデンサＣａとＣｂの合成容量が１２０〜１２３ｐＦで、コンデンサＣｂが１２０ｐＦということは、この結果が、従来のコンデンサＣ４を用いたリーダ／ライタ１の通信性能結果ともいえる。
【００６９】
コンデンサＣａが３９０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１８０ｐＦの容量の組み合わせの場合、正答率は、通信距離32mm前後で0%まで落ちるが、35mm乃至40mmで100%になるものの、43mm前後で0%まで落ちている。
【００７０】
コンデンサＣａが２７０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２２０ｐＦの容量の組み合わせの場合、正答率は、通信距離40mm前後で90%まで落ちるが、42mmで100%になるものの、43mm前後で0%まで落ちている。
【００７１】
コンデンサＣａが２２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２７０ｐＦの容量の組み合わせの場合、正答率は、通信距離40mm前後で0%まで落ちている。
【００７２】
コンデンサＣａが１８０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが３９０ｐＦの容量の組み合わせの場合、正答率は、通信距離30mm前後で0%まで落ちている。
【００７３】
コンデンサＣａが１２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂをショートした時の組み合わせの場合、正答率は、通信距離36mm前後で30%まで落ちるが、37mmあたりで90%になるものの、39mm前後で20%まで落ちる。その後、正答率は、41mm前後で30%になるが、42mm前後で0%まで落ちている。
【００７４】
このように容量の組み合わせによって、最大通信距離や正答率が低下するポイントが異なるが、この結果においては、コンデンサＣａが２７０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２２０ｐＦの容量の組み合わせのときが、一番通信性能がよくなっている。
【００７５】
以上のように、リーダ／ライタにおいては、アンテナコイルと共振回路を構成し、アンテナコイルと直列に接続された複数のコンデンサの容量が、合成容量の所定の範囲内で、よりよい組み合わせに設定される。そして、容量が設定された複数のコンデンサの間にある端子から、受信回路への信号が取得される。これにより、返信信号の波形は、図４に示したような理想的な波形に近づき、結果、通信性能を向上させることができる。
【００７６】
ところで、図２の通信システム５１においては、非接触ＩＣカード６２から、リーダ／ライタ６１に返信する負荷変調による返信信号の電圧レベルを任意に変化させることも可能である。
【００７７】
リーダ／ライタと、非接触ＩＣカードのアンテナの位置を変化させると、負荷変調による返信信号の電圧レベルも変化し、ある位置で電圧レベルが非常に小さくなり、その結果、通信性能が悪化する位置が存在することがある。
【００７８】
図１０は、リーダ／ライタ６１において、コンデンサＣａおよびＣｂの容量を変えた場合において、通信距離を変化させたときの負荷変調の電圧レベルを示すグラフである。
【００７９】
図１０に示されるグラフにおいて、縦軸は、負荷変調レベル[mV]を表しており、横軸は通信距離[mm]を表している。コンデンサＣａとＣｂの合成容量は、１５０〜１６５ｐＦとして、図１０の例においては、６種類のコンデンサＣａの容量とＣｂの容量の組み合わせが示されている。
【００８０】
すなわち、上から順に、コンデンサＣａをショートした時で、コンデンサＣｂが１６２ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが１０００ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１８０ｐＦの容量の組み合わせが示されている。また、コンデンサＣａが４７０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２２０ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが３３０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが３３０ｐＦの容量の組み合わせが示されている。コンデンサＣａが２２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが４７０ｐＦの容量の組み合わせ、コンデンサＣａが１８０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１０００ｐＦの容量の組み合わせが示されている。
【００８１】
コンデンサＣａをショートした時で、コンデンサＣｂが１６２ｐＦの容量の組み合わせの場合（すなわち、従来のリーダ／ライタ１の場合）、負荷変調レベルは、通信距離が2mm前後で18mVと高く、だんだん低くなり、14mm前後に2mVと低くなっている。
【００８２】
コンデンサＣａが１０００ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１８０ｐＦの容量の組み合わせの場合、負荷変調レベルは、通信距離が0mm前後で14mVと高く、だんだん低くなり、10mm前後に2mVと低くなっている。また、負荷変調レベルは、通信距離が10mmからだんだん高くなり、18mmで7mVになってから、だんだん低くなっている。
【００８３】
コンデンサＣａが４７０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが２２０ｐＦの容量の組み合わせの場合、負荷変調レベルは、通信距離が0mm前後に8mVで、だんだん低くなり、5mm前後に2mVと低くなっている。また、負荷変調レベルは、通信距離が5mmからだんだん高くなり、15mmで14mVになってから、だんだん低くなっている。
【００８４】
コンデンサＣａが３３０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが３３０ｐＦの容量の組み合わせの場合、負荷変調レベルは、通信距離が0mm前後に5mVで、だんだん低くなり、4mm前後に3mVと低くなっている。また、負荷変調レベルは、通信距離が3mmからだんだん高くなり、12mmで16mVになってから、だんだん低くなっている。
【００８５】
コンデンサＣａが２２０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが４７０ｐＦの容量の組み合わせの場合、負荷変調レベルは、通信距離が0mm前後に3mVで、だんだん高くなり、10mm前後に15mVと高くなっている。また、負荷変調レベルは、通信距離が10mmからだんだん低くなっている。
【００８６】
コンデンサＣａが１８０ｐＦの容量で、コンデンサＣｂが１０００ｐＦの容量の組み合わせの場合、負荷変調レベルは、通信距離が0mm前後に7mVで、だんだん高くなり、9mm前後に19mVと高くなっている。また、負荷変調レベルは、通信距離が9mmからだんだん低くなっている。
【００８７】
以上のように、従来のリーダ／ライタ１においては、負荷変調レベルが非常に小さくなる通信距離の位置が存在する。これに対して、リーダ／ライタ６１においては、コンデンサＣａおよびＣｂの容量を変えると、負荷変調レベルが小さくなる位置が変化し、その位置が通信に影響があまりないようなコンデンサＣａおよびＣｂの組み合わせが存在する。
【００８８】
したがって、コンデンサＣａおよびＣｂの複数の組み合わせのうち、負荷変調レベルが小さくなる位置が通信にあまり影響がないような組み合わせを選ぶことによって、安定して通信させたい距離における負荷変調レベルを大きくすることができる。その結果、通信システム５１においては、通信性能を改善することができる。
【００８９】
［リーダ／ライタの構成例］
図１１は、リーダ／ライタの回路構成の他の例を示している。
【００９０】
図１１に示されるリーダ／ライタ１０１は、RF IC１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４、並びにアンテナコイル１２などを含むように構成されている。
【００９１】
すなわち、リーダ／ライタ１０１は、アンテナ調整に使用する部品をできるだけ少なくした構成例で、コンデンサＣ２とＣ３、抵抗Ｒ２が除かれた点が、図３のリーダ／ライタ６１と異なっている。
【００９２】
一方、リーダ／ライタ１０１は、RF IC１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４、並びにアンテナコイル１２を備える点が図３のリーダ／ライタ６１と共通している。なお、これらの共通している部分については、詳細な説明は繰り返しになるので適宜省略する。
【００９３】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端と抵抗Ｒ１の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ１の他端とコンデンサＣａの一端が接続されている。
【００９４】
コイルＬ１は、コンデンサＣ１とともに、LPFとインピーダンス変換の機能を有する回路（すなわち、図２のアンテナ調整回路７３に相当）である。
【００９５】
抵抗Ｒ１は、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。コンデンサＣａの他端は、コンデンサＣｂの一端に接続されている。コンデンサＣｂの他端は、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。すなわち、コンデンサＣａ、Ｃｂ、アンテナコイル１２の順に接続されている。
【００９６】
コンデンサＣａおよびＣｂと、アンテナコイル１２とで共振回路（すなわち、図２の共振回路７６に相当）を構成している。なお、コンデンサＣ１もその共振を補助している。
【００９７】
RF IC１１の受信端子RXは、コンデンサＣａおよびＣｂの間に示されるＤのポイントに設けられた端子（以下、端子Ｄとも称する）から抵抗Ｒ３を介して、信号を入力する。受信回路７２は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【００９８】
以上のように構成されるリーダ／ライタ１０１においても、コンデンサＣａおよびＣｂの容量を変化させて、合成容量の所定の範囲内でよりよい組み合わせが設定され、コンデンサＣａおよびＣｂの間に設けられた端子Ｄから信号が受信端子RXに入力される。これにより、受信端子RXに入力される信号品質を変化させることが可能である。したがって、最適な受信波形を入力することができるので、通信性能の改善を行うことができる。
【００９９】
［リーダ／ライタの構成例］
図１２は、リーダ／ライタの回路構成のさらに他の例を示している。
【０１００】
図１２に示されるリーダ／ライタ１１１は、RF IC１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１およびＣ２、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２などを含むように構成されている。
【０１０１】
すなわち、リーダ／ライタ１１１は、RF IC１１、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１およびＣ２、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２を備える点が図３のリーダ／ライタ６１と共通している。なお、これらの共通している部分については、詳細な説明は繰り返しになるので適宜省略する。
【０１０２】
一方、リーダ／ライタ１１１は、アンテナコイル１２内に、コンデンサＣａおよびＣｂが設けられた点と、コンデンサＣ３が除かれた点が図３のリーダ／ライタ６１と異なっている。
【０１０３】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端と抵抗Ｒ１の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端と抵抗Ｒ２の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【０１０４】
コイルＬ１およびＬ２は、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPFとインピーダンス変換の機能を有する回路（すなわち、図２のアンテナ調整回路７３に相当）である。
【０１０５】
抵抗Ｒ１の他端は、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。
【０１０６】
そして、リーダ／ライタ１１１においては、アンテナコイル１２内（アンテナコイル１２上）に、コンデンサＣａおよびＣｂが設けられている。コンデンサＣａおよびＣｂと、アンテナコイル１２で共振回路（すなわち、図２の共振回路７６に相当）を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【０１０７】
そして、アンテナコイル１２内において、コンデンサＣａとコンデンサＣｂの間に示されるＥのポイントに設けられた端子（以下、端子Ｅとも称する）から、抵抗Ｒ３を関して、受信端子RXに信号が入力される。受信回路７２は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【０１０８】
以上のように構成されるリーダ／ライタ１１１においても、コンデンサＣａおよびＣｂの容量を変化させて、合成容量の所定の範囲内でよりよい組み合わせが設定される。そして、このように容量が設定されたコンデンサＣａおよびＣｂの間に設けられた端子Ｅから信号が受信端子RXに入力される。これにより、受信端子RXに入力される信号品質を変化させることが可能である。したがって、最適な受信波形を入力することができるので、通信性能の改善を行うことができる。
【０１０９】
［リーダ／ライタの構成例］
図１３は、リーダ／ライタの回路構成のさらに他の例を示している。
【０１１０】
図１３に示されるリーダ／ライタ１２１は、RF IC１３１、コイルＬ１およびＬ２、インダクタＬ３乃至Ｌ５、コンデンサＣ１乃至Ｃ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２などを含むように構成されている。
【０１１１】
すなわち、リーダ／ライタ１２１は、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１乃至Ｃ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、並びにアンテナコイル１２を備える点が、図３のリーダ／ライタ６１と共通している。なお、これらの共通している部分については、詳細な説明は繰り返しになるので適宜省略する。
【０１１２】
一方、リーダ／ライタ１２１は、RF IC１１がRF IC１３１と入れ替わった点、コンデンサＣａおよびＣｂが、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２に入れ替わった点、インダクタＬ３乃至Ｌ５が追加された点が、図３のリーダ／ライタ６１と異なっている。
【０１１３】
RF IC１３１は、図示せぬ受信回路、送信回路の他に、マイクロコンピュータ１４１を内蔵している。RFIC１３１は、送信端子TX1およびTX2、接地用端子GND、受信端子RX、並びに中点電位端子VMIDの他に、マイクロコンピュータ１４１からの制御信号を、端子Ｆ乃至端子Ｈに送信する制御端子CTRL1乃至CTRL3を有している。
【０１１４】
マイクロコンピュータ１４１は、制御端子CTRL1乃至CTRL3を介して、図３のコンデンサＣａおよびＣｂに相当する可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の容量を制御する。制御端子CTRL1乃至CTRL3は、任意の電位を出力可能な端子である。
【０１１５】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ３の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣ４の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【０１１６】
コイルＬ１およびＬ２は、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPFとインピーダンス変換の機能を有する回路（すなわち、図２のアンテナ調整回路７３に相当）である。
【０１１７】
コンデンサＣ３の他端は、可変容量ダイオードＤ１の一端に接続されている。可変容量ダイオードＤ１の他端は、可変容量ダイオードＤ２の一端に接続されている。可変容量ダイオードＤ２の他端は、抵抗Ｒ１を介して、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。すなわち、可変容量ダイオードＤ１、Ｄ２、抵抗Ｒ１、アンテナコイル１２の順に接続されている。コンデンサＣ４の他端は、抵抗Ｒ２を介して、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。
【０１１８】
そして、コンデンサＣ３の他端と可変容量ダイオードＤ１の一端の間には、制御端子CTRL1とインダクタＬ３を介して接続される端子Ｆが設けられている。可変容量ダイオードＤ１の他端と可変容量ダイオードＤ２の一端の間には、制御端子CTRL2とインダクタＬ４を介して接続される端子Ｇが設けられている。可変容量ダイオードＤ２の他端と抵抗Ｒ１の一端の間には、制御端子CTRL3とインダクタＬ５を介して接続される端子Ｈが設けられている。
【０１１９】
可変容量ダイオードＤ１およびＤ２は、電圧を逆方向に印加した場合にダイオードのPN接合の層の厚みが変化することによる、静電容量（接合容量）の変化を利用した可変容量コンデンサである。つまり、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２は、逆バイアスを印加したときの両端の電位差により容量の値を可変にすることができる。
【０１２０】
コンデンサＣ３は、可変容量ダイオードＤ１の電位を制御端子CTRL1から制御する任意の電位に設定するためのDC（直流成分）カット用コンデンサである。
【０１２１】
コンデンサＣ３、Ｃ４、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２と、アンテナコイル１２とで共振回路（すなわち、図２の共振回路７６に相当）を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【０１２２】
インダクタＬ３乃至Ｌ５は、それぞれ、端子Ｆ乃至Ｈと各制御端子CTRL1乃至CTRL3を高周波的に分離するインダクタであり、アンテナ調整への影響を防止するための素子である。
【０１２３】
RFIC１１の受信端子RXは、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の間に設けられた端子ＧからコンデンサＣ５および抵抗Ｒ３を介して、信号を入力する。受信回路７２は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【０１２４】
以上のように構成されるリーダ／ライタ１２１において、マイクロコンピュータ１４１は、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の素子の個々の特性より、合計の容量を変化させないような条件の電位を、制御端子CTRL1乃至CTRL3から出力させる。
【０１２５】
これにより、図３のリーダ／ライタ６１と同様の機能を有することができる。すなわち、非接触ＩＣカード６２からの返信信号の波形を受信回路が受信しやすくなるように、図１のコンデンサＣ４と同じ値の範囲（所定の範囲）内で、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の素子の容量の組み合わせを制御し、変化させることができる。
【０１２６】
さらに、マイクロコンピュータ１４１は、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２に対して、各コンデンサの容量の組み合わせの設定値を複数のパターンを、内蔵する記憶部に記憶しておく。また、マイクロコンピュータ１４１は、対向する非接触ＩＣカードや携帯電話機の特性に応じた最適な組み合わせの設定値に関する情報を記憶部に記憶する。そして、マイクロコンピュータ１４１は、RF IC１３１の、図示せぬ受信回路および送信回路を用いての通信を行うことで、対向する非接触ＩＣカードや携帯電話機の通信特性を検出し、検出された通信特性に応じて最適な設定を選択する。マイクロコンピュータ１４１は、選択した最適な設定値となるような条件の電位を、制御端子CTRL1乃至CTRL3から出力させ、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の素子の容量を変化させる。
【０１２７】
これにより、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の容量のよりよい組み合わせが設定され、可変容量ダイオードＤ１およびＤ２の間に設けられた端子Ｇから信号が受信端子RXに入力される。その結果、対向する非接触ＩＣカードや携帯電話機の通信特性に応じた最適な受信波形が、リーダ／ライタ１２１の受信回路に入力される。したがって、非接触ＩＣカードや携帯電話機などの通信特性がそれぞれ異なる機器と通信を行う環境下において、通信性能を担保して好適な通信を行うことができる。
【０１２８】
以上より、様々な種類の非接触ＩＣカードや携帯電話機に対する通信性能改善を容易に行うことができる。
【０１２９】
＜２．第２の実施の形態＞
［従来の通信システムの構成例］
本開示との比較のため、図１４を参照して、従来の通信システムについて説明する。図１４は、従来の通信システムの構成例を示している。
【０１３０】
図１４に示される通信システム１５１は、NFC(Near Field Communication)デバイスであるイニシエータ１６１とターゲット１６２との間において、passive communication modeで非接触通信を行うシステムである。
【０１３１】
図１４の例において、イニシエータ１６１およびターゲット１６２は、図１のリーダ／ライタ１と同様に、磁界を発生させる回路を有しており、磁界を発生させることにより、キャリア信号を相手に送信することができる。また、イニシエータ１６１およびターゲット１６２は、図示せぬ非接触ＩＣカードと同様に、キャリア信号を送ってきた相手に対する返信を負荷変調方式で行う。
【０１３２】
つまり、イニシエータ１６１およびターゲット１６２は、それぞれ、図１のリーダ／ライタ１にもなりうるし、図示せぬ非接触ＩＣカードにもなりうる。
【０１３３】
イニシエータ１６１およびターゲット１６２は、図１の従来のリーダ／ライタ１と基本的に同様に構成される。すなわち、イニシエータ１６１およびターゲット１６２は、それぞれ、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１乃至Ｃ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、RFIC１１、並びにアンテナコイル１２を備えている。
【０１３４】
したがって、RF IC１１は、送信端子TX1およびTX2、接地用端子GND、受信端子RX、並びに中点電位端子VMIDを備えている。なお、図１のRFIC１１の例においては省略されていたが、図１４のRF IC１１においては、送信端子TX1と接地用端子GNDとを接続するスイッチＳ１と、送信端子TX2と接地用端子GNDとを接続するスイッチＳ２とが示されている。
【０１３５】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ３の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣ４の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【０１３６】
コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPF（Low-Pass Filter）とインピーダンス変換の機能回路を構成している。
【０１３７】
コンデンサＣ３の他端は、抵抗Ｒ１を介して、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。コンデンサＣ４の他端は、抵抗Ｒ２を介して、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。コンデンサＣ３およびＣ４と、アンテナコイル１２とで共振回路を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【０１３８】
抵抗Ｒ１およびＲ２は、共振回路のQ Factor(品質係数）を調整する。
【０１３９】
RF IC１１の受信端子RXは、コンデンサＣ４の一端、コンデンサＣ２の一端、およびコイルＬ２の他端が接続される交点の端子Ｐから、抵抗Ｒ３およびコンデンサＣ５を介して、信号を入力する。入力される信号は、中点電位をクロスする。受信回路は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準として、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【０１４０】
抵抗Ｒ３は、端子Ｐからの信号のレベルが大きい場合、抵抗Ｒ４とともに分圧比を変えて、レベルを調整する処理を行っている。コンデンサＣ５は、端子Ｐからの信号（送信端子TX2からの信号）と、中点電位端子VMIDからの信号にある差を直流的にカットしている。
【０１４１】
中点電位端子VMIDは、コンデンサＣ６を介してアースされている。コンデンサＣ６は、中点電位を安定させるためのバイパスコンデンサである。中点電位端子VMIDは、中点電位を作って、抵抗Ｒ４を介して供給する。
【０１４２】
このような通信システム１５１において、例えば、ターゲット１６２は、イニシエータ１６１に対して返信を行う場合、スイッチＳ１およびＳ２のオン／オフにより、送信端子TX1およびTX2を接地用端子GNDと接続することで、負荷変調を行う。
【０１４３】
しかしながら、このスイッチＳ１およびＳ２のオン／オフにより、送信端子TX1およびTX2のＤＣレベルが変化し、その変化の影響を受けて、端子ＰのＤＣレベルも変化する。
【０１４４】
この結果、受信端子RXのＤＣレベルが変化し、受信端子RXに入力するキャリア信号の中点電位が変化するため、図１５に示されるように、キャリア信号が中点電位をクロスしないことが発生してしまう。このような場合、イニシエータ１６１のRFIC１１の受信回路は、クロックを正確にカウントできない。このため、ターゲット１６２からイニシエータ１６１への返信時にパケットの長さが、本来の長さより長くなってしまうので、通信に失敗してしまう。
【０１４５】
図１５は、従来の通信システム１５１におけるキャリア信号の波形を示している。すなわち、図１５の例においては、従来の通信システム１５１において、パケットの長さが本来の長さより長くなってしまっているときのキャリア信号の波形が示されている。
【０１４６】
図１５の波形においては、Ｑが付された丸に示されるように、キャリア信号が中点電位をクロスしない部分が発生してしまっている。イニシエータ１６１のRFIC１１の受信回路は、図１５のＱが示される丸に囲まれた部分のクロックを、カウントすることが困難である。
【０１４７】
［本技術の通信システムの構成例］
図１６は、本技術を適用した通信システムの構成例を示している。
【０１４８】
図１６に示される通信システム２０１は、NFCデバイスであるイニシエータ２１１とターゲット２１２との間において、passive communication modeで非接触通信を行うシステムである。
【０１４９】
図１６の例において、イニシエータ２１１およびターゲット２１２は、図２のリーダ／ライタ６１と同様に、磁界を発生させる回路を有しており、磁界を発生させることにより、キャリア信号を相手に送信することができる。また、イニシエータ２１１およびターゲット２１２は、図２の非接触ＩＣカード６２と同様に、キャリア信号を送ってきた相手に対する返信を負荷変調方式で行う。
【０１５０】
つまり、イニシエータ２１１およびターゲット２１２は、それぞれ、図２のリーダ／ライタ６１にもなりうるし、図２の非接触ＩＣカード６２にもなりうる。
【０１５１】
イニシエータ２１１およびターゲット２１２は、基本的に、図３のリーダ／ライタ６１と同様に構成される。すなわち、イニシエータ２１１およびターゲット２１２は、コイルＬ１およびＬ２、コンデンサＣ１乃至Ｃ３、コンデンサＣａおよびＣｂ、コンデンサＣ６、抵抗Ｒ１乃至Ｒ４、RF IC１１、並びにアンテナコイル１２を備えている。
【０１５２】
RF IC１１は、図示されないが、送信回路と受信回路を有しており、送信端子TX1およびTX2、接地用端子GND、受信端子RX、並びに中点電位端子VMIDを備えている。送信端子TX1およびTX2は、送信回路から信号を出力する端子である。受信端子RXは、受信回路に信号を入力する端子である。なお、図３のRFIC１１の例においては省略されていたが、図１６のRF IC１１においては、送信端子TX1と接地用端子GNDとを接続するスイッチＳ１と、送信端子TX2と接地用端子GNDとを接続するスイッチＳ２とが示されている。
【０１５３】
送信端子TX1およびTX2には、コイルＬ１およびＬ２の一端がそれぞれ接続されている。接地用端子GNDは接地されている。コイルＬ１の他端には、コンデンサＣ１の一端とコンデンサＣ３の一端が接続されている。コイルＬ２の他端には、コンデンサＣ２の一端とコンデンサＣａの一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には、接地用端子GNDとコンデンサＣ２の他端が接続されている。
【０１５４】
コイルＬ１およびＬ２は、コンデンサＣ１およびＣ２とともに、LPFとインピーダンス変換の機能を有する回路（すなわち、図２のアンテナ調整回路７３に相当）である。
【０１５５】
コンデンサＣ３の他端は、抵抗Ｒ１を介して、アンテナコイル１２の一端に直列接続されている。コンデンサＣａの他端は、コンデンサＣｂの一端に接続されている。コンデンサＣｂの他端は、抵抗Ｒ２を介して、アンテナコイル１２の他端に直列接続されている。すなわち、コンデンサＣａ、Ｃｂ、抵抗Ｒ２、アンテナコイル１２の順に接続されている。
【０１５６】
コンデンサＣ３、Ｃａ、およびＣｂと、アンテナコイル１２とで共振回路（すなわち、図２の共振回路７６に相当）を構成している。なお、コンデンサＣ１およびＣ２もその共振を補助している。
【０１５７】
抵抗Ｒ１およびＲ２は、共振回路のQ Factor(品質係数）を調整する。
【０１５８】
中点電位端子VMIDは、コンデンサＣ６を介してアースされている。中点電位端子VMIDは、中点電位を作って、中点電位を抵抗Ｒ４を介して、受信端子RXに供給する。
【０１５９】
RF IC１１の受信端子RXは、コンデンサＣａおよびＣｂの間に示されるポイントＲに設けられた端子（以下、端子Ｒとも称する）から抵抗Ｒ３を介して、信号を入力する。抵抗Ｒ３は、端子Ｒからの信号のレベルが大きい場合、抵抗Ｒ４とともに分圧比を変えて、レベルを調整する処理を行っている。
【０１６０】
受信回路７２は、中点電位端子VMIDの中点電位を基準にして、受信端子RXから入力した信号を復号する。
【０１６１】
このような通信システム２０１において、例えば、ターゲット２１２は、イニシエータ２１１に対して返信を行う場合、スイッチＳ１およびＳ２のオン／オフにより、送信端子TX1およびTX2を接地用端子GNDと接続することで、負荷変調を行う。
【０１６２】
このスイッチＳ１およびＳ２のオン／オフにより、送信端子TX1およびTX2のＤＣレベルが変化し、その変化の影響を受けて、Ｐで示されるポイントのＤＣレベルも変化する。そこで、ターゲット２１２においては、コンデンサＣａが備えられていることにより、端子Ｒにおいて、送信端子TX1およびTX2のＤＣレベルの変化の影響が低減される。
【０１６３】
これにより、イニシエータ２１１においては、受信端子RXに入力されるキャリア信号のクロックを正確にカウントすることができ、パケットの長さが長くなるような通信での不具合の発生を抑制することができる。
【０１６４】
図１７は、従来の通信システムと本技術の通信システムによる通信性能結果を示す図である。
【０１６５】
図１７の例において、横軸は、通信距離[mm]を表しており、縦軸は、正答率[%]を表している。
【０１６６】
従来の通信システム１５１の正答率は、通信距離が0乃至6mmのところで0%である。従来の通信システム１５１の正答率は、通信距離が6乃至10mmにかけて、100%までだんだん上がっている。そして、従来の通信システム１５１の正答率は、通信距離が20乃至36mmにかけて、0%までだんだん下がっている。
【０１６７】
これに対して、本技術の通信システム２０１の正答率は、通信距離が0乃至37mmのところで100%であるが、38mmのところで急激に下がる。
【０１６８】
すなわち、従来の通信システム１５１の場合、近接付近と遠方において通信性能が悪化しているが、本技術の通信システム２０１の場合、従来と比して、正答率低下の現象も発生せず、通信距離も長くなっている。
【０１６９】
以上のように、NFCデバイス同士の通信システムにおいても、アンテナコイルと共振回路を構成し、アンテナコイルと直列に接続される複数のコンデンサの合成容量が最適に設定され、その複数のコンデンサの間にある端子から、受信回路への信号が取得される。これにより通信性能を向上させることができる。
【０１７０】
なお、上記説明においては、ターゲット２１２を用いて説明したが、イニシエータ２１１の返信の場合にも同様の効果が得られる。
【０１７１】
また、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１７２】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１７３】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１） 少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を備え、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力される
アンテナ回路。
（２） 対向する通信装置と非接触で通信を行う通信部と、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値、および前記通信装置の通信特性と前記設定値とに関する情報を記憶する記憶部と、
前記通信部により検出される前記対向する通信装置の通信特性に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値を選択する制御部と
をさらに備える前記（１）に記載のアンテナ回路。
（３） 前記制御部は、前記選択した容量の組み合わせの設定値に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量を設定する
前記（２）に記載のアンテナ回路。
（４） 送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を有し、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力されるアンテナ回路を
備える通信装置。
（５） 前記アンテナ回路は、対向する通信装置と非接触で通信を行う通信部と、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値、および前記通信装置の通信特性と前記設定値とに関する情報を記憶する記憶部と、
前記通信部により検出される前記対向する通信装置の通信特性に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値を選択する制御部と
をさらに有する前記（４）に記載の通信装置。
（６） 前記制御部は、前記選択した容量の組み合わせの設定値に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量を設定する
前記（５）に記載の通信装置。
（７） 送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を備えるアンテナ回路において、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記受信端子は、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号を入力する
通信方法。
【符号の説明】
【０１７４】
１１ RF IC， １２ アンテナコイル， ５１ 通信システム， ６１ リーダ／ライタ， ６２ 非接触ＩＣカード， ７１ 送信回路， ７２ 受信回路， ７３ アンテナ調整回路， ７４ コンデンサ， ７５ アンテナコイル， ７６ 共振回路， １０１ リーダ／ライタ， １１１ リーダ／ライタ， １２１ リーダ／ライタ， １３１ RF IC， １４１ マイクロコンピュータ， １７１ RF IC， ２０１ 通信システム， ２１１ イニシエータ， ２１２ ターゲット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を備え、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力される
アンテナ回路。
【請求項２】
対向する通信装置と非接触で通信を行う通信部と、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値、および前記通信装置の通信特性と前記設定値とに関する情報を記憶する記憶部と、
前記通信部により検出される前記対向する通信装置の通信特性に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値を選択する制御部と
をさらに備える請求項１に記載のアンテナ回路。
【請求項３】
前記制御部は、前記選択した容量の組み合わせの設定値に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量を設定する
請求項２に記載のアンテナ回路。
【請求項４】
送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を有し、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力されるアンテナ回路を
備える通信装置。
【請求項５】
前記アンテナ回路は、対向する通信装置と非接触で通信を行う通信部と、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値、および前記通信装置の通信特性と前記設定値とに関する情報を記憶する記憶部と、
前記通信部により検出される前記対向する通信装置の通信特性に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値を選択する制御部と
をさらに有する請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記選択した容量の組み合わせの設定値に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量を設定する
請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を備えるアンテナ回路において、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記受信端子は、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号を入力する
通信方法。
【請求項１】
少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を備え、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力される
アンテナ回路。
【請求項２】
対向する通信装置と非接触で通信を行う通信部と、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値、および前記通信装置の通信特性と前記設定値とに関する情報を記憶する記憶部と、
前記通信部により検出される前記対向する通信装置の通信特性に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値を選択する制御部と
をさらに備える請求項１に記載のアンテナ回路。
【請求項３】
前記制御部は、前記選択した容量の組み合わせの設定値に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量を設定する
請求項２に記載のアンテナ回路。
【請求項４】
送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を有し、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号が、前記受信端子に入力されるアンテナ回路を
備える通信装置。
【請求項５】
前記アンテナ回路は、対向する通信装置と非接触で通信を行う通信部と、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値、および前記通信装置の通信特性と前記設定値とに関する情報を記憶する記憶部と、
前記通信部により検出される前記対向する通信装置の通信特性に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせの設定値を選択する制御部と
をさらに有する請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記選択した容量の組み合わせの設定値に基づいて、前記第１および第２のコンデンサの容量を設定する
請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
送信端子と受信端子を有する送受信回路と、
少なくとも第１および第２のコンデンサ、並びにアンテナコイルからなる共振回路と、
前記共振回路と前記送受信回路との間においてインピーダンスを調整する調整回路と
を備えるアンテナ回路において、
前記第１および第２のコンデンサの容量の組み合わせは、前記第１および第２のコンデンサの合成容量の所定の範囲内において設定され、
前記受信端子は、前記第１および第２のコンデンサの間に設けられる端子からの信号を入力する
通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−９００２１（Ｐ２０１３−９００２１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２６４１１（Ｐ２０１１−２２６４１１）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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