無線通信装置及び無線通信装置での共振周波数の補正方法
【課題】アンテナコイルのインダクタンスが変化した際の通信性能の劣化を抑制することが可能な技術を提供する。
【解決手段】無線通信装置１００は、アンテナコイル１と、コンデンサ２と、インダクタンス検出部４と、共振周波数補正部５とを備えている。インダクタンス検出部４は、アンテナコイル１のインダクタンスを検出する。共振周波数補正部５は、アンテナコイル１とコンデンサ２とで構成される共振回路の共振周波数を、前記インダクタンス検出部での検出結果に基づいて補正する。
【解決手段】無線通信装置１００は、アンテナコイル１と、コンデンサ２と、インダクタンス検出部４と、共振周波数補正部５とを備えている。インダクタンス検出部４は、アンテナコイル１のインダクタンスを検出する。共振周波数補正部５は、アンテナコイル１とコンデンサ２とで構成される共振回路の共振周波数を、前記インダクタンス検出部での検出結果に基づいて補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置での共振周波数の補正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、非接触ＩＣカードに関する技術が開示されている。また特許文献２には、携帯電話機に搭載される非接触ＩＣチップに関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６３１２３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４７７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２にも記載されているように、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣチップなどでは、アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信が行われる。このような、アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置においては、アンテナコイルのインダクタンスに温度変化や経時変化が生じることがある。また、無線通信装置においてアンテナコイルが固定されていない場合には、無線通信装置が落下するなどして当該無線通信装置に衝撃が加わると、アンテナコイルの位置が変化し、アンテナコイルと周辺部品との間の距離が変化することがある。このとき、周辺部品が金属等で構成されている場合には、アンテナコイルのインダクタンスが変化することがある。アンテナコイルのインダクタンスが変化すると、共振回路の共振周波数が変化し、無線通信装置の通信性能が劣化する。
【０００５】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、アンテナコイルのインダクタンスが変化した際の通信性能の劣化を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る無線通信装置は、アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置であって、アンテナコイルと、前記アンテナコイルと共振回路を形成するコンデンサと、前記アンテナコイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出部と、前記インダクタンス検出部での検出結果に基づいて、前記共振回路の共振周波数を補正する共振周波数補正部とを備える。
【０００７】
また、本発明に係る無線通信装置の一態様では、前記コンデンサは、複数の容量素子を有し、前記共振周波数補正部は、前記共振周波数を補正する際には、前記複数の容量素子の間での接続関係を変化させることによって前記コンデンサのキャパシタンスを変化させる。
【０００８】
また、本発明に係る無線通信装置の一態様では、前記コンデンサは、バリキャップダイオードを有し、前記共振周波数補正部は、前記共振周波数を補正する際には、前記バリキャップダイオードのキャパシタンスを変化させることによって前記コンデンサのキャパシタンスを変化させる。
【０００９】
また、本発明に係る無線通信装置での共振周波数の補正方法は、アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置における、当該共振回路の共振周波数の補正方法であって、（ａ）前記アンテナコイルのインダクタンスを検出する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）での検出結果に基づいて前記共振周波数を補正する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アンテナコイルのインダクタンスが変化した際の通信性能の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る無線通信装置の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る共振周波数補正部及びコンデンサの構成を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る無線通信装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係る無線通信装置の第１変形例の構成を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る無線通信装置の第２変形例の部分構成を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る無線通信装置の第２変形例の部分構成を示す図である。
【図７】本実施の形態に係る無線通信装置の第３変形例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本実施の形態に係る無線通信装置１００の構成を示す図である。本実施の形態に係る無線通信装置１００は、例えば、非接触ＩＣカードであって、リーダライタと無線通信を行う。
【００１３】
図１に示されるように、無線通信装置１００は、アンテナコイル１と、コンデンサ２と、メイン処理部３と、インダクタンス検出部４と、共振周波数補正部５とを備えている。
【００１４】
アンテナコイル１は、リーダライタからの送信信号を受信するとともに、メイン処理部３で形成された、リーダライタ向けの送信信号を送信する。アンテナコイル１は、一本の導線が複数回巻かれて構成されている。
【００１５】
コンデンサ２は、そのキャパシタンス（静電容量）が可変であって、アンテナコイル１と共振回路を構成する。コンデンサ２の一端２ａ及び他端２ｂがアンテナコイル１の一端１ａ及び他端１ｂとそれぞれ電気的に接続されることによって共振回路を構成する。無線通信装置１００は、この共振回路を用いてリーダライタと通信を行う。以後、共振回路と言えば、アンテナコイル１とコンデンサ２とで構成された共振回路を意味するものとし、共振周波数と言えば、当該共振回路の共振周波数を意味するものとする。
【００１６】
共振周波数は、無線通信装置１００とリーダライタとの間の通信に使用される無線周波数（キャリア周波数）に応じて設定される。例えば、無線通信装置１００が１種類のリーダライタだけと通信する際には、そのリーダライタとの間の通信で使用される無線周波数と一致するように、共振周波数が設定される。
【００１７】
一方で、無線通信装置１００が複数種類のリーダライタと通信する際には、各リーダライタとの間で所望の通信性能を確保できるように共振周波数が設定される。これにより、無線通信装置１００は、使用する無線周波数が異なる複数種類のリーダライタのそれぞれと適切に通信することが可能となる。
【００１８】
メイン処理部３は、コンデンサ２の一端２ａ及び他端２ｂと接続されており、アンテナコイル１で受信された受信信号（共振回路で受信された受信信号）が入力される。メイン処理部３は、入力された受信信号に基づいて、無線通信装置１００の電源電圧を生成する。無線通信装置１００は、この電源電圧を使用して動作を行う。またメイン処理部３は、アンテナコイル１での受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれるデータを取得する。さらにメイン処理部３は、リーダライタ向けの送信データを生成する。そして、メイン処理部３は、生成した送信データに基づいて搬送波を変調して送信信号を生成し、それをアンテナコイル１に入力する。これにより、アンテナコイル１からは、リーダライタ向けの送信信号が無線送信される。
【００１９】
インダクタンス検出部４は、アンテナコイル１のインダクタンスを検出し、その検出結果を共振周波数補正部５に通知する。インダクタンス検出部４は、選択回路４０，４１と、接続制御部４２と、第１クロック発生器４３と、第２クロック発生器４４と、位相比較器４５とを備えている。
【００２０】
選択回路４０は、アンテナコイル１の一端１ａを、コンデンサ２の一端２ａに接続するか、位相比較器４５の入力端子に接続するかを、接続制御部４２による制御によって切り替える。選択回路４１は、アンテナコイル１の他端１ｂを、コンデンサ２の他端２ｂに接続するか、第１クロック発生器４３の出力端子に接続するかを、接続制御部４２による制御によって切り替える。
【００２１】
第１クロック発生器４３は、所定周波数の第１クロック信号ＣＬＫ１を生成して出力する。選択回路４１によって、アンテナコイル１の他端１ｂと、第１クロック発生器４３の出力端子とが電気的に接続されている場合には、第１クロック信号ＣＬＫ１は、アンテナコイル１の他端１ｂに入力される。そして、選択回路４０によって、アンテナコイル１の一端１ａと、位相比較器４５の入力端子とが電気的に接続されている場合には、位相比較器４５には、アンテナコイル１の一端１ａから出力される第１クロック信号ＣＬＫ１が入力される。第２クロック発生器４４は、第１クロック信号ＣＬＫ１と同じ周波数の第２クロック信号ＣＬＫ２を生成して位相比較器４５に出力する。
【００２２】
位相比較器４５は、アンテナコイル１の一端１ａから出力される第１クロック信号ＣＬＫ１の位相と、第２クロック発生器４４から出力される第２クロック信号ＣＬＫ２の位相とを比較して、当該２つの位相の差を示す位相差信号を出力する。アンテナコイル１のインダクタンスが変化すると、それに応じて、アンテナコイル１の一端１ａから出力される第１クロック信号ＣＬＫ１の位相が変化することから、位相比較器４５から出力される位相差信号は、アンテナコイル１のインダクタンスの変化に応じて変化することになる。よって、当該位相差信号は、アンテナコイル１のインダクタンスを示していると言える。
【００２３】
インダクタンス検出部４は、第１クロック発生器４３からアンテナコイル１を通じて入力される第１クロック信号ＣＬＫ１と、第２クロック発生器４４から入力される第２クロック信号ＣＬＫ２との間の位相差を検出し、当該位相差を示す位相差信号を、アンテナコイル１のインダクタンスを検出した結果を示す検出信号ＤＳとして出力する。
【００２４】
共振周波数補正部５は、インダクタンス検出部４での検出結果に基づいて、アンテナコイル１とコンデンサ２とで構成される共振回路の共振周波数を補正する。図２は共振周波数補正部５とコンデンサ２の構成を示す図である。
【００２５】
図２に示されるように、コンデンサ２は、互いにキャパシタンスが異なっている複数の容量素子２０〜２３で構成されている。また共振周波数補正部５は、複数の選択回路５０〜５２と接続制御部５３とを備えている。共振周波数補正部５は、共振周波数を補正する際には、複数の容量素子２０〜２３の間の接続関係を変化させることによって、コンデンサ２のキャパシタンスを変化させる。
【００２６】
容量素子２０〜２３の一端は、互いに接続されており、当該一端がコンデンサ２の一端２ａとなっている。容量素子２０〜２３の他端は、選択回路５０〜５２にそれぞれ接続されている。容量素子２３の一端は、選択回路５０〜５２のそれぞれに接続されている。そして、容量素子２３の他端が、コンデンサ２の他端２ｂとなっている。
【００２７】
接続制御部５３は、インダクタンス検出部４から出力される検出信号ＤＳに基づいて、選択回路５０〜５２を制御する。選択回路５０は、接続制御部５３による制御によって、容量素子２３一端に、容量素子２０の他端を接続するか否かを切り替える。選択回路５１は、接続制御部５３による制御によって、容量素子２３一端に、容量素子２１の他端を接続するか否かを切り替える。選択回路５２は、接続制御部５３による制御によって、容量素子２３一端に、容量素子２２の他端を接続するか否かを切り替える。
【００２８】
本実施の形態では、選択回路５０〜５２が接続制御部５３によって制御されることによって、３つの容量素子２０〜２２のうちの少なくとも１つが容量素子２３に接続される。そして、共振周波数補正部５は、複数の容量素子２０〜２３の間の接続関係を変化させることにより、コンデンサ２のキャパシタンスを７通りに変化させることができる。
【００２９】
コンデンサ２がとり得るキャパシタンスとしては、容量素子２３に対して容量素子２０だけが直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して容量素子２１だけが直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して容量素子２２だけが直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して、並列接続された容量素子２０，２１が直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して、並列接続された容量素子２０，２２が直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して、並列接続された容量素子２１，２２が直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して、並列接続された容量素子２０〜２２が直列接続された場合のキャパシタンスとの７通りが存在する。以後、この７通りのキャパシタンスを、値の小さいものから順にＣ１〜Ｃ７と呼ぶ。
【００３０】
本実施の形態に係る共振周波数補正部５は、コンデンサ２のキャパシタンスを変化させることによって共振回路の共振周波数を補正する。以下に、無線通信装置１００での共振周波数の補正方法について詳細に説明する。本実施の形態に係る無線通信装置１００では、リーダライタからの信号を受信する前においては、アンテナコイル１とコンデンサ２とが接続されている。また、無線通信装置１００の出荷時においては、コンデンサ２のキャパシタンスは、Ｃ１〜Ｃ７の真ん中の値、つまりＣ４に設定されている。無線通信装置１００では、アンテナコイル１のインダクタンスが基準値から変化していない場合には、コンデンサ２のキャパシタンスがＣ４のときに、共振周波数が最適値をとるようになっている。この基準値としては、例えば、無線通信装置１００の出荷時における常温でのアンテナコイル１のインダクタンスが採用される。
【００３１】
図３は、共振周波数を補正する際の無線通信装置１００の動作を示す図である。図３に示されるように、ステップｓ１において、コンデンサ２に接続されたアンテナコイル１がリーダライタからの信号を受信すると、ステップｓ２において、メイン処理部３は受信信号に基づいて電源電圧を生成する。この電源電圧は、第１クロック発生器４３、第２クロック発生器４４、位相比較器４５等に供給される。
【００３２】
次にステップｓ３において、選択回路４０は、接続制御部４２による制御によって、アンテナコイル１の一端１ａと位相比較器４５とを接続し、選択回路４１は、接続制御部４２による制御によって、アンテナコイル１の他端１ｂと第１クロック発生器４３とを接続する。これにより、第１クロック信号ＣＬＫ１がアンテナコイル１の他端１ｂに入力され、アンテナコイル１の一端１ａから出力される第１クロック信号ＣＬＫ１が位相比較器４５に入力される。
【００３３】
次にステップｓ４において、位相比較器４５は、アンテナコイル１の一端１ａから出力される第１クロック信号ＣＬＫ１と、第２クロック発生器４４からの第２クロック信号ＣＬＫ２との間の位相差を検出し、その位相差を示す位相差信号を検出信号ＤＳとして出力する。これにより、インダクタンス検出部４での、アンテナコイル１のインダクタンスの検出結果が共振周波数補正部５に通知される。
【００３４】
次にステップｓ５において、共振周波数補正部５は、検出信号ＤＳに基づいて、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値からの変化量を取得する。共振周波数補正部５には、無線通信装置１００の出荷時における検出信号ＤＳが基準検出信号ＤＳとして予め記憶されている。この基準検出信号ＤＳは、無線通信装置１００の出荷時におけるアンテナコイル１のインダクタンス、つまり基準値を示している。共振周波数補正部５は、基準検出信号ＤＳと、ステップｓ４で生成された検出信号ＤＳとに基づいて、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値からの変化量を求める。そしてステップｓ６において、共振周波数補正部５は、求めた変化量に応じてコンデンサ２のキャパシタンスを変化させて、共振周波数を補正する。これにより、アンテナコイル１のインダクタンスの変化による共振周波数のずれが低減される。
【００３５】
ここで、アンテナコイル１のインダクタンスをＬとし、コンデンサ２のキャパシタンスをＣとすると、共振周波数ｆ０は、以下の式で表される。
【００３６】
【数１】
【００３７】
共振周波数補正部５は、アンテナコイル１のインダクタンスＬが基準値から大きくなっていれば、その変化量に応じた量だけ、コンデンサ２のキャパシタンスＣをＣ４（初期値）よりも小さくして、インダクタンスＬの変化による共振周波数ｆ０のずれが小さくなるようにする。
【００３８】
一方で、共振周波数補正部５は、アンテナコイル１のインダクタンスＬが基準値から小さくなっていれば、その変化量に応じた量だけ、コンデンサ２のキャパシタンスＣをＣ４よりも大きくして、インダクタンスＬの変化による共振周波数ｆ０のずれが小さくなるようにする。
【００３９】
共振周波数補正部５では、例えば、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値からの変化量と、当該変化量だけ当該インダクタンスが基準値から変化した場合において共振周波数が適切な値となるコンデンサ２のキャパシタンスＣとの対応関係を示すテーブルが予め記憶されている。共振周波数補正部５は、このテーブルに基づいてコンデンサ２のキャパシタンスＣを変更する。
【００４０】
なお、アンテナコイル１のインダクタンスが基準値から変化していなければ、コンデンサ２のキャパシタンスは変化されず、現状の値が維持される。
【００４１】
ステップｓ６が実行されると、ステップｓ７において、選択回路４０は、接続制御部４２に制御されることによって、アンテナコイル１の一端１ａとコンデンサ２の一端２ａとを接続し、選択回路４１は、接続制御部４２に制御されることによって、アンテナコイル１の他端１ｂとコンデンサ２の他端２ｂとを接続する。これにより、アンテナコイル１とコンデンサ２とで再び共振回路が構成されるようになる。この共振回路の共振周波数は、ステップｓ６での補正により、適切な値に設定されていることから、無線通信装置１００は、当該共振回路を使用して、リーダライタと適切に通信することができる。
【００４２】
なお、上記の例では、コンデンサ２のキャパシタンスは７通りに変化させることが可能であったが、コンデンサ２のキャパシタンスを７通りよりも多く変化させることができるようにしても良い。図２の例では、容量素子２３に対して接続することが可能な容量素子は３つであったが、４つ以上にすることによって、コンデンサ２のキャパシタンスを７通りよりも多く変化させることができる。また、図２の例では、選択回路４０と容量素子２３との間には、容量素子２０〜２２及び選択回路５０〜５２から成る回路が１段だけ設けられていたが、選択回路４０と容量素子２３との間において、当該回路を多段接続することによって、コンデンサ２のキャパシタンスを７通りよりも多く変化させることができる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態では、インダクタンス検出部４での、アンテナコイル１のインダクタンスの検出結果に基づいて、共振回路の共振周波数が補正されるため、当該インダクタンスが変化した際の共振周波数のずれを小さくすることができる。よって、インダクタンスが変化した際の通信性能の劣化を抑制することができる。
【００４４】
なお、一般的に、コンデンサ２を構成する部品を適切に選択することによって、コンデンサ２のキャパシタンスの意図しない変化（温度変化等）を十分に抑制することができる。したがって、本実施の形態のように、コンデンサ２のキャパシタンスの意図しない変化を考慮せずに共振周波数を補正したとしても、共振周波数を適切な値に設定することができる。
【００４５】
＜第１変形例＞
上記の実施の形態では、インダクタンス検出部４で得られる検出信号ＤＳから、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値からの変化量を求めて、求めた変化量に基づいて共振周波数を補正したが、当該変化量を求めることなく共振周波数を補正しても良い。
【００４６】
例えば、事前実験やシミュレーションなどによって、アンテナコイル１のインダクタンスが変化した際の検出信号ＤＳと、当該検出信号ＤＳが得られる際のアンテナコイル１のインダクタンスと適切な共振周波数を形成するコンデンサ２のキャパシタンスとの対応関係を求めておいて、その対応関係を共振周波数補正部５に予め記憶させておく。そして、共振周波数補正部５は、予め記憶する当該対応関係と、インダクタンス検出部４から出力される検出信号ＤＳに基づいて、コンデンサ２のキャパシタンスを変化させて共振周波数を補正する。
【００４７】
このような場合であっても、アンテナコイル１のインダクタンスが変化した際の共振周波数のずれを小さくすることができ、通信性能の劣化を抑制することができる。
【００４８】
＜第２変形例＞
上記の実施の形態では、コンデンサ２を複数の容量素子２０〜２３で構成していたが、図４に示されるように、コンデンサ２をバリキャップダイオード２５で構成しても良い。バリキャップダイオード２５のキャパシタンスは、共振周波数補正部５によって制御される。
【００４９】
本例のように、コンデンサ２をバリキャップダイオード２５で構成することによって、コンデンサ２のキャパシタンスを簡単に細かく変化させることができる。よって、共振周波数をより精度良く補正することができる。
【００５０】
＜第３変形例＞
上記の例では、コンデンサ２のキャパシタンスを意図的に変化させることによって共振周波数を補正していたが、この代わりに、アンテナコイル１のインダクタンスを意図的に変化させることによって共振周波数を補正しても良い。図５はこの場合の無線通信装置１００でのアンテナコイル１の周辺部分を示す図である。
【００５１】
図５に示されるように、本変形例に係る無線通信装置１００では、アンテナコイル１のインダクタンスを調整することが可能なインダクタンス調整部５５が設けられている。このインダクタンス調整部５５は、上述の接続制御部５３によって制御され、当該接続制御部５３とともに、共振周波数を補正する共振周波数補正部５を構成する。本変形例では、コンデンサ２のキャパシタンスは固定であるため、上述の選択回路５０〜５２は不要である。
【００５２】
インダクタンス調整部５５は、アンテナコイル１において、導線が巻かれている巻回部分１ｃから、選択回路４１に接続された一端１ｂまでの部分１ｄ（以後、「調整部分１ｄ」と呼ぶ）の長さを変化させることによって、アンテナコイル１全体のインダクタンスを変化させる。本実施の形態では、アンテナコイル１の調整部分１ｄの長さを３通りに変化させることによって、アンテナコイル１のインダクタンスを３通りに変化させる。
【００５３】
インダクタンス調整部５５は、複数の端子５５０ａ〜５５０ｃを有する選択回路５５０を備えている。端子５５０ａは導線１ｅによって選択回路４１と接続されており、端子５５０ｂは導線１ｆによって巻回部分１ｃと接続されている。また、端子５５０ｃは、導線１ｇによって巻回部分１ｃと接続されており、端子５５０ｄは、導線１ｈによって巻回部分１ｃと接続されている。選択回路５５０は、接続制御部５３による制御により、端子５５０ａに対して、端子５５０ｂ〜５５０ｄのいずれか一つを接続する。導線１ｆ，１ｇ，１ｈの長さは、この順で大きくなっている。図５では、導線１ｅ〜１ｈのそれぞれを等化回路（インダクタ）で示している。
【００５４】
以上のようなインダクタンス調整部５５において、選択回路５５０が端子５５０ａと端子５５０ｂとを接続すると、アンテナコイル１の調整部分１ｄの長さが最小となる。このときのアンテナコイル１のインダクタンスをＬ１と呼ぶ。また、選択回路５５０が端子５５０ａと端子５５０ｃとを接続すると、アンテナコイル１の調整部分１ｄの長さが２番目に小さくなる。このときのアンテナコイル１のインダクタンスをＬ２と呼ぶ。そして、選択回路５５０が端子５５０ａと端子５５０ｄとを接続すると、アンテナコイル１の調整部分１ｄの長さが最大となる。このときのアンテナコイル１のインダクタンスをＬ３と呼ぶ。Ｌ１〜Ｌ３は、この順に大きくなっている。
【００５５】
Ｌ１〜Ｌ３には、経時変化等によって、意図しない変化が生じることがある。本変形例に係る無線通信装置１００の出荷時においては、アンテナコイル１のインダクタンスはＬ２に設定されている。したがって、無線通信装置１００の出荷時における常温でのＬ２が、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値となる。
【００５６】
以上のような構成を有する本変形例に係る無線通信装置１００では、共振周波数補正部５が、検出信号ＤＳに基づいて、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値からの変化量を取得すると、取得した変化量に応じて、アンテナコイル１のインダクタンスを変化させて共振周波数を補正する。例えば、アンテナコイル１のインダクタンスが基準値から大きくなっていれば、共振周波数補正部５は、アンテナコイル１のインダクタンスをＬ２からＬ１に変化させて、インダクタンスの変化による共振周波数のずれが小さくなるようにする。
【００５７】
一方で、アンテナコイル１のインダクタンスが基準値から小さくなっていれば、共振周波数補正部５は、アンテナコイル１のインダクタンスをＬ２からＬ３に変化させて、インダクタンスの変化による共振周波数のずれが小さくなるようにする。
【００５８】
このように、アンテナコイル１のインダクタンスを意図的に変化させることによって、共振回路の共振周波数を補正する場合であっても、アンテナコイル１のインダクタンスが変化した際の共振周波数のずれを小さくすることができ、通信性能の劣化を抑制することができる。
【００５９】
なお、アンテナコイル１のインダクタンスは３通りよりも多く変化できるようにしても良い。例えば、インダクタンス調整部５５０を図６に示されるように構成することによって、アンテナコイル１のインダクタンスを９通りに変化させることができる。
【００６０】
図６に示されるインダクタンス調整部５５０には、複数の端子５５１ａ〜５５１ｄを有する選択回路５５１がさらに設けられている。端子５５１ｂ〜５５１ｄは、導線１ｉ〜１ｋによって選択回路５５０の端子５５０ａにそれぞれ接続されている。端子５５１ａは、上述の導線１ｅによって選択回路４１に接続されている。選択回路５５１は、接続制御部５３による制御によって、端子５５１ａに対して、３つの端子５５１ｂ〜５５１ｄのいずれか一つを接続する。導線１ｉ〜１ｋの長さは互いに異なっている。
【００６１】
図６のインダクタンス調整部５５においては、選択回路５５０，５５１のそれぞれでの端子間の接続状態を変化させることによって、アンテナコイル１のインダクタンスを９通りに変化させることができる。
【００６２】
図６の例では、券回部分１ｃと導線１ｅの間において、選択回路とそれに接続された３つの導線とで構成される回路を多段（２段）接続することによって、アンテナコイル１のインダクタンスを３通りよりも多く変化できるようにしたが、他の方法を用いて、アンテナコイル１のインダクタンスを３通りよりも多く変化できるようにしても良い。例えば、図５の例において、選択回路５５０によって導線１ｅと接続することが可能な導線の数を４つ以上にすることによって、アンテナコイル１のインダクタンスを３通りよりも多く変化できるようにしても良い。
【００６３】
＜第４変形例＞
図７は本変形例に係る無線通信装置１００の構成を示す図である。図７に示されるように、本変形例に係る無線通信装置１００では、図１に示される無線通信装置１００と比較して、第１クロック発生器４３の代わりにＶＣＯ（voltage controlled oscillator）４６が設けられるとともに、ループフィルタ４７がさらに設けられている。本変形例では、ＶＣＯから出力されるクロック信号が第１クロック信号ＣＬＫ１として選択回路４１に入力される。そして、ＶＣＯ４６、第２クロック発生器４４、位相比較器４５及びループフィルタ４７によって、第１クロック信号ＣＬＫ１の位相を、第２クロック信号ＣＬＫ２の位相に一致させるＰＬＬ回路が構成されている。
【００６４】
ループフィルタ４７は、ローパスフィルタであって、位相比較器４５から出力される位相差信号に対してフィルタリングを行って出力する。ループフィルタ４７からの出力信号は、第１クロック信号ＣＬＫ１の位相を制御するための制御信号としてＶＣＯ４６に入力される。
【００６５】
以上のような構成を有する本変形例に係る無線通信装置１００においては、アンテナコイル１のインダクタンスが変化すると、それに応じて、位相比較器４５に入力される第１クロック信号ＣＬＫ１の位相が変化することから、ループフィルタ４７から出力される制御信号は、アンテナコイル１のインダクタンスの変化に応じて変化する。よって、当該制御信号は、アンテナコイル１のインダクタンスを示していると言える。本変形例では、この制御信号を、インダクタンス検出部４での、アンテナコイル１のインダクタンスの検出結果を示す検出信号ＤＳとして、共振周波数補正部５に入力する。共振周波数補正部５は、入力された検出信号ＤＳに基づいて、上記と同様にして、共振周波数を補正する。
【００６６】
なお、上記の第１〜第３変形例においても、本変形例と同様に、第１クロック発生器４３の代わりにＶＣＯ４６を設けるとともに、ループフィルタ４７をさらに設けて、ループフィルタ４７の出力信号を検出信号ＤＳとして共振周波数補正部５に入力しても良い。
【００６７】
＜その他の変形例＞
上記の例では、本願発明を非接触ＩＣカードに適用する場合を例にあげて説明したが、本願発明は他の無線通信装置にも適用することができる。例えば、本願発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）や、特許文献２に記載されているような、携帯電話機等に内蔵される非接触ＩＣチップに適用することができる。また、本願発明は、非接触ＩＣカード等と通信を行うリーダライタにも適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ アンテナコイル
２ コンデンサ
４ インダクタンス検出部
５ 共振周波数補正部
２０〜２３ 容量素子
２５ バリキャップダイオード
１００ 無線通信装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置での共振周波数の補正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、非接触ＩＣカードに関する技術が開示されている。また特許文献２には、携帯電話機に搭載される非接触ＩＣチップに関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６３１２３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４７７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２にも記載されているように、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣチップなどでは、アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信が行われる。このような、アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置においては、アンテナコイルのインダクタンスに温度変化や経時変化が生じることがある。また、無線通信装置においてアンテナコイルが固定されていない場合には、無線通信装置が落下するなどして当該無線通信装置に衝撃が加わると、アンテナコイルの位置が変化し、アンテナコイルと周辺部品との間の距離が変化することがある。このとき、周辺部品が金属等で構成されている場合には、アンテナコイルのインダクタンスが変化することがある。アンテナコイルのインダクタンスが変化すると、共振回路の共振周波数が変化し、無線通信装置の通信性能が劣化する。
【０００５】
そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、アンテナコイルのインダクタンスが変化した際の通信性能の劣化を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る無線通信装置は、アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置であって、アンテナコイルと、前記アンテナコイルと共振回路を形成するコンデンサと、前記アンテナコイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出部と、前記インダクタンス検出部での検出結果に基づいて、前記共振回路の共振周波数を補正する共振周波数補正部とを備える。
【０００７】
また、本発明に係る無線通信装置の一態様では、前記コンデンサは、複数の容量素子を有し、前記共振周波数補正部は、前記共振周波数を補正する際には、前記複数の容量素子の間での接続関係を変化させることによって前記コンデンサのキャパシタンスを変化させる。
【０００８】
また、本発明に係る無線通信装置の一態様では、前記コンデンサは、バリキャップダイオードを有し、前記共振周波数補正部は、前記共振周波数を補正する際には、前記バリキャップダイオードのキャパシタンスを変化させることによって前記コンデンサのキャパシタンスを変化させる。
【０００９】
また、本発明に係る無線通信装置での共振周波数の補正方法は、アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置における、当該共振回路の共振周波数の補正方法であって、（ａ）前記アンテナコイルのインダクタンスを検出する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）での検出結果に基づいて前記共振周波数を補正する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アンテナコイルのインダクタンスが変化した際の通信性能の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る無線通信装置の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る共振周波数補正部及びコンデンサの構成を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る無線通信装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係る無線通信装置の第１変形例の構成を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る無線通信装置の第２変形例の部分構成を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る無線通信装置の第２変形例の部分構成を示す図である。
【図７】本実施の形態に係る無線通信装置の第３変形例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本実施の形態に係る無線通信装置１００の構成を示す図である。本実施の形態に係る無線通信装置１００は、例えば、非接触ＩＣカードであって、リーダライタと無線通信を行う。
【００１３】
図１に示されるように、無線通信装置１００は、アンテナコイル１と、コンデンサ２と、メイン処理部３と、インダクタンス検出部４と、共振周波数補正部５とを備えている。
【００１４】
アンテナコイル１は、リーダライタからの送信信号を受信するとともに、メイン処理部３で形成された、リーダライタ向けの送信信号を送信する。アンテナコイル１は、一本の導線が複数回巻かれて構成されている。
【００１５】
コンデンサ２は、そのキャパシタンス（静電容量）が可変であって、アンテナコイル１と共振回路を構成する。コンデンサ２の一端２ａ及び他端２ｂがアンテナコイル１の一端１ａ及び他端１ｂとそれぞれ電気的に接続されることによって共振回路を構成する。無線通信装置１００は、この共振回路を用いてリーダライタと通信を行う。以後、共振回路と言えば、アンテナコイル１とコンデンサ２とで構成された共振回路を意味するものとし、共振周波数と言えば、当該共振回路の共振周波数を意味するものとする。
【００１６】
共振周波数は、無線通信装置１００とリーダライタとの間の通信に使用される無線周波数（キャリア周波数）に応じて設定される。例えば、無線通信装置１００が１種類のリーダライタだけと通信する際には、そのリーダライタとの間の通信で使用される無線周波数と一致するように、共振周波数が設定される。
【００１７】
一方で、無線通信装置１００が複数種類のリーダライタと通信する際には、各リーダライタとの間で所望の通信性能を確保できるように共振周波数が設定される。これにより、無線通信装置１００は、使用する無線周波数が異なる複数種類のリーダライタのそれぞれと適切に通信することが可能となる。
【００１８】
メイン処理部３は、コンデンサ２の一端２ａ及び他端２ｂと接続されており、アンテナコイル１で受信された受信信号（共振回路で受信された受信信号）が入力される。メイン処理部３は、入力された受信信号に基づいて、無線通信装置１００の電源電圧を生成する。無線通信装置１００は、この電源電圧を使用して動作を行う。またメイン処理部３は、アンテナコイル１での受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれるデータを取得する。さらにメイン処理部３は、リーダライタ向けの送信データを生成する。そして、メイン処理部３は、生成した送信データに基づいて搬送波を変調して送信信号を生成し、それをアンテナコイル１に入力する。これにより、アンテナコイル１からは、リーダライタ向けの送信信号が無線送信される。
【００１９】
インダクタンス検出部４は、アンテナコイル１のインダクタンスを検出し、その検出結果を共振周波数補正部５に通知する。インダクタンス検出部４は、選択回路４０，４１と、接続制御部４２と、第１クロック発生器４３と、第２クロック発生器４４と、位相比較器４５とを備えている。
【００２０】
選択回路４０は、アンテナコイル１の一端１ａを、コンデンサ２の一端２ａに接続するか、位相比較器４５の入力端子に接続するかを、接続制御部４２による制御によって切り替える。選択回路４１は、アンテナコイル１の他端１ｂを、コンデンサ２の他端２ｂに接続するか、第１クロック発生器４３の出力端子に接続するかを、接続制御部４２による制御によって切り替える。
【００２１】
第１クロック発生器４３は、所定周波数の第１クロック信号ＣＬＫ１を生成して出力する。選択回路４１によって、アンテナコイル１の他端１ｂと、第１クロック発生器４３の出力端子とが電気的に接続されている場合には、第１クロック信号ＣＬＫ１は、アンテナコイル１の他端１ｂに入力される。そして、選択回路４０によって、アンテナコイル１の一端１ａと、位相比較器４５の入力端子とが電気的に接続されている場合には、位相比較器４５には、アンテナコイル１の一端１ａから出力される第１クロック信号ＣＬＫ１が入力される。第２クロック発生器４４は、第１クロック信号ＣＬＫ１と同じ周波数の第２クロック信号ＣＬＫ２を生成して位相比較器４５に出力する。
【００２２】
位相比較器４５は、アンテナコイル１の一端１ａから出力される第１クロック信号ＣＬＫ１の位相と、第２クロック発生器４４から出力される第２クロック信号ＣＬＫ２の位相とを比較して、当該２つの位相の差を示す位相差信号を出力する。アンテナコイル１のインダクタンスが変化すると、それに応じて、アンテナコイル１の一端１ａから出力される第１クロック信号ＣＬＫ１の位相が変化することから、位相比較器４５から出力される位相差信号は、アンテナコイル１のインダクタンスの変化に応じて変化することになる。よって、当該位相差信号は、アンテナコイル１のインダクタンスを示していると言える。
【００２３】
インダクタンス検出部４は、第１クロック発生器４３からアンテナコイル１を通じて入力される第１クロック信号ＣＬＫ１と、第２クロック発生器４４から入力される第２クロック信号ＣＬＫ２との間の位相差を検出し、当該位相差を示す位相差信号を、アンテナコイル１のインダクタンスを検出した結果を示す検出信号ＤＳとして出力する。
【００２４】
共振周波数補正部５は、インダクタンス検出部４での検出結果に基づいて、アンテナコイル１とコンデンサ２とで構成される共振回路の共振周波数を補正する。図２は共振周波数補正部５とコンデンサ２の構成を示す図である。
【００２５】
図２に示されるように、コンデンサ２は、互いにキャパシタンスが異なっている複数の容量素子２０〜２３で構成されている。また共振周波数補正部５は、複数の選択回路５０〜５２と接続制御部５３とを備えている。共振周波数補正部５は、共振周波数を補正する際には、複数の容量素子２０〜２３の間の接続関係を変化させることによって、コンデンサ２のキャパシタンスを変化させる。
【００２６】
容量素子２０〜２３の一端は、互いに接続されており、当該一端がコンデンサ２の一端２ａとなっている。容量素子２０〜２３の他端は、選択回路５０〜５２にそれぞれ接続されている。容量素子２３の一端は、選択回路５０〜５２のそれぞれに接続されている。そして、容量素子２３の他端が、コンデンサ２の他端２ｂとなっている。
【００２７】
接続制御部５３は、インダクタンス検出部４から出力される検出信号ＤＳに基づいて、選択回路５０〜５２を制御する。選択回路５０は、接続制御部５３による制御によって、容量素子２３一端に、容量素子２０の他端を接続するか否かを切り替える。選択回路５１は、接続制御部５３による制御によって、容量素子２３一端に、容量素子２１の他端を接続するか否かを切り替える。選択回路５２は、接続制御部５３による制御によって、容量素子２３一端に、容量素子２２の他端を接続するか否かを切り替える。
【００２８】
本実施の形態では、選択回路５０〜５２が接続制御部５３によって制御されることによって、３つの容量素子２０〜２２のうちの少なくとも１つが容量素子２３に接続される。そして、共振周波数補正部５は、複数の容量素子２０〜２３の間の接続関係を変化させることにより、コンデンサ２のキャパシタンスを７通りに変化させることができる。
【００２９】
コンデンサ２がとり得るキャパシタンスとしては、容量素子２３に対して容量素子２０だけが直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して容量素子２１だけが直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して容量素子２２だけが直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して、並列接続された容量素子２０，２１が直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して、並列接続された容量素子２０，２２が直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して、並列接続された容量素子２１，２２が直列接続された場合のキャパシタンスと、容量素子２３に対して、並列接続された容量素子２０〜２２が直列接続された場合のキャパシタンスとの７通りが存在する。以後、この７通りのキャパシタンスを、値の小さいものから順にＣ１〜Ｃ７と呼ぶ。
【００３０】
本実施の形態に係る共振周波数補正部５は、コンデンサ２のキャパシタンスを変化させることによって共振回路の共振周波数を補正する。以下に、無線通信装置１００での共振周波数の補正方法について詳細に説明する。本実施の形態に係る無線通信装置１００では、リーダライタからの信号を受信する前においては、アンテナコイル１とコンデンサ２とが接続されている。また、無線通信装置１００の出荷時においては、コンデンサ２のキャパシタンスは、Ｃ１〜Ｃ７の真ん中の値、つまりＣ４に設定されている。無線通信装置１００では、アンテナコイル１のインダクタンスが基準値から変化していない場合には、コンデンサ２のキャパシタンスがＣ４のときに、共振周波数が最適値をとるようになっている。この基準値としては、例えば、無線通信装置１００の出荷時における常温でのアンテナコイル１のインダクタンスが採用される。
【００３１】
図３は、共振周波数を補正する際の無線通信装置１００の動作を示す図である。図３に示されるように、ステップｓ１において、コンデンサ２に接続されたアンテナコイル１がリーダライタからの信号を受信すると、ステップｓ２において、メイン処理部３は受信信号に基づいて電源電圧を生成する。この電源電圧は、第１クロック発生器４３、第２クロック発生器４４、位相比較器４５等に供給される。
【００３２】
次にステップｓ３において、選択回路４０は、接続制御部４２による制御によって、アンテナコイル１の一端１ａと位相比較器４５とを接続し、選択回路４１は、接続制御部４２による制御によって、アンテナコイル１の他端１ｂと第１クロック発生器４３とを接続する。これにより、第１クロック信号ＣＬＫ１がアンテナコイル１の他端１ｂに入力され、アンテナコイル１の一端１ａから出力される第１クロック信号ＣＬＫ１が位相比較器４５に入力される。
【００３３】
次にステップｓ４において、位相比較器４５は、アンテナコイル１の一端１ａから出力される第１クロック信号ＣＬＫ１と、第２クロック発生器４４からの第２クロック信号ＣＬＫ２との間の位相差を検出し、その位相差を示す位相差信号を検出信号ＤＳとして出力する。これにより、インダクタンス検出部４での、アンテナコイル１のインダクタンスの検出結果が共振周波数補正部５に通知される。
【００３４】
次にステップｓ５において、共振周波数補正部５は、検出信号ＤＳに基づいて、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値からの変化量を取得する。共振周波数補正部５には、無線通信装置１００の出荷時における検出信号ＤＳが基準検出信号ＤＳとして予め記憶されている。この基準検出信号ＤＳは、無線通信装置１００の出荷時におけるアンテナコイル１のインダクタンス、つまり基準値を示している。共振周波数補正部５は、基準検出信号ＤＳと、ステップｓ４で生成された検出信号ＤＳとに基づいて、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値からの変化量を求める。そしてステップｓ６において、共振周波数補正部５は、求めた変化量に応じてコンデンサ２のキャパシタンスを変化させて、共振周波数を補正する。これにより、アンテナコイル１のインダクタンスの変化による共振周波数のずれが低減される。
【００３５】
ここで、アンテナコイル１のインダクタンスをＬとし、コンデンサ２のキャパシタンスをＣとすると、共振周波数ｆ０は、以下の式で表される。
【００３６】
【数１】
【００３７】
共振周波数補正部５は、アンテナコイル１のインダクタンスＬが基準値から大きくなっていれば、その変化量に応じた量だけ、コンデンサ２のキャパシタンスＣをＣ４（初期値）よりも小さくして、インダクタンスＬの変化による共振周波数ｆ０のずれが小さくなるようにする。
【００３８】
一方で、共振周波数補正部５は、アンテナコイル１のインダクタンスＬが基準値から小さくなっていれば、その変化量に応じた量だけ、コンデンサ２のキャパシタンスＣをＣ４よりも大きくして、インダクタンスＬの変化による共振周波数ｆ０のずれが小さくなるようにする。
【００３９】
共振周波数補正部５では、例えば、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値からの変化量と、当該変化量だけ当該インダクタンスが基準値から変化した場合において共振周波数が適切な値となるコンデンサ２のキャパシタンスＣとの対応関係を示すテーブルが予め記憶されている。共振周波数補正部５は、このテーブルに基づいてコンデンサ２のキャパシタンスＣを変更する。
【００４０】
なお、アンテナコイル１のインダクタンスが基準値から変化していなければ、コンデンサ２のキャパシタンスは変化されず、現状の値が維持される。
【００４１】
ステップｓ６が実行されると、ステップｓ７において、選択回路４０は、接続制御部４２に制御されることによって、アンテナコイル１の一端１ａとコンデンサ２の一端２ａとを接続し、選択回路４１は、接続制御部４２に制御されることによって、アンテナコイル１の他端１ｂとコンデンサ２の他端２ｂとを接続する。これにより、アンテナコイル１とコンデンサ２とで再び共振回路が構成されるようになる。この共振回路の共振周波数は、ステップｓ６での補正により、適切な値に設定されていることから、無線通信装置１００は、当該共振回路を使用して、リーダライタと適切に通信することができる。
【００４２】
なお、上記の例では、コンデンサ２のキャパシタンスは７通りに変化させることが可能であったが、コンデンサ２のキャパシタンスを７通りよりも多く変化させることができるようにしても良い。図２の例では、容量素子２３に対して接続することが可能な容量素子は３つであったが、４つ以上にすることによって、コンデンサ２のキャパシタンスを７通りよりも多く変化させることができる。また、図２の例では、選択回路４０と容量素子２３との間には、容量素子２０〜２２及び選択回路５０〜５２から成る回路が１段だけ設けられていたが、選択回路４０と容量素子２３との間において、当該回路を多段接続することによって、コンデンサ２のキャパシタンスを７通りよりも多く変化させることができる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態では、インダクタンス検出部４での、アンテナコイル１のインダクタンスの検出結果に基づいて、共振回路の共振周波数が補正されるため、当該インダクタンスが変化した際の共振周波数のずれを小さくすることができる。よって、インダクタンスが変化した際の通信性能の劣化を抑制することができる。
【００４４】
なお、一般的に、コンデンサ２を構成する部品を適切に選択することによって、コンデンサ２のキャパシタンスの意図しない変化（温度変化等）を十分に抑制することができる。したがって、本実施の形態のように、コンデンサ２のキャパシタンスの意図しない変化を考慮せずに共振周波数を補正したとしても、共振周波数を適切な値に設定することができる。
【００４５】
＜第１変形例＞
上記の実施の形態では、インダクタンス検出部４で得られる検出信号ＤＳから、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値からの変化量を求めて、求めた変化量に基づいて共振周波数を補正したが、当該変化量を求めることなく共振周波数を補正しても良い。
【００４６】
例えば、事前実験やシミュレーションなどによって、アンテナコイル１のインダクタンスが変化した際の検出信号ＤＳと、当該検出信号ＤＳが得られる際のアンテナコイル１のインダクタンスと適切な共振周波数を形成するコンデンサ２のキャパシタンスとの対応関係を求めておいて、その対応関係を共振周波数補正部５に予め記憶させておく。そして、共振周波数補正部５は、予め記憶する当該対応関係と、インダクタンス検出部４から出力される検出信号ＤＳに基づいて、コンデンサ２のキャパシタンスを変化させて共振周波数を補正する。
【００４７】
このような場合であっても、アンテナコイル１のインダクタンスが変化した際の共振周波数のずれを小さくすることができ、通信性能の劣化を抑制することができる。
【００４８】
＜第２変形例＞
上記の実施の形態では、コンデンサ２を複数の容量素子２０〜２３で構成していたが、図４に示されるように、コンデンサ２をバリキャップダイオード２５で構成しても良い。バリキャップダイオード２５のキャパシタンスは、共振周波数補正部５によって制御される。
【００４９】
本例のように、コンデンサ２をバリキャップダイオード２５で構成することによって、コンデンサ２のキャパシタンスを簡単に細かく変化させることができる。よって、共振周波数をより精度良く補正することができる。
【００５０】
＜第３変形例＞
上記の例では、コンデンサ２のキャパシタンスを意図的に変化させることによって共振周波数を補正していたが、この代わりに、アンテナコイル１のインダクタンスを意図的に変化させることによって共振周波数を補正しても良い。図５はこの場合の無線通信装置１００でのアンテナコイル１の周辺部分を示す図である。
【００５１】
図５に示されるように、本変形例に係る無線通信装置１００では、アンテナコイル１のインダクタンスを調整することが可能なインダクタンス調整部５５が設けられている。このインダクタンス調整部５５は、上述の接続制御部５３によって制御され、当該接続制御部５３とともに、共振周波数を補正する共振周波数補正部５を構成する。本変形例では、コンデンサ２のキャパシタンスは固定であるため、上述の選択回路５０〜５２は不要である。
【００５２】
インダクタンス調整部５５は、アンテナコイル１において、導線が巻かれている巻回部分１ｃから、選択回路４１に接続された一端１ｂまでの部分１ｄ（以後、「調整部分１ｄ」と呼ぶ）の長さを変化させることによって、アンテナコイル１全体のインダクタンスを変化させる。本実施の形態では、アンテナコイル１の調整部分１ｄの長さを３通りに変化させることによって、アンテナコイル１のインダクタンスを３通りに変化させる。
【００５３】
インダクタンス調整部５５は、複数の端子５５０ａ〜５５０ｃを有する選択回路５５０を備えている。端子５５０ａは導線１ｅによって選択回路４１と接続されており、端子５５０ｂは導線１ｆによって巻回部分１ｃと接続されている。また、端子５５０ｃは、導線１ｇによって巻回部分１ｃと接続されており、端子５５０ｄは、導線１ｈによって巻回部分１ｃと接続されている。選択回路５５０は、接続制御部５３による制御により、端子５５０ａに対して、端子５５０ｂ〜５５０ｄのいずれか一つを接続する。導線１ｆ，１ｇ，１ｈの長さは、この順で大きくなっている。図５では、導線１ｅ〜１ｈのそれぞれを等化回路（インダクタ）で示している。
【００５４】
以上のようなインダクタンス調整部５５において、選択回路５５０が端子５５０ａと端子５５０ｂとを接続すると、アンテナコイル１の調整部分１ｄの長さが最小となる。このときのアンテナコイル１のインダクタンスをＬ１と呼ぶ。また、選択回路５５０が端子５５０ａと端子５５０ｃとを接続すると、アンテナコイル１の調整部分１ｄの長さが２番目に小さくなる。このときのアンテナコイル１のインダクタンスをＬ２と呼ぶ。そして、選択回路５５０が端子５５０ａと端子５５０ｄとを接続すると、アンテナコイル１の調整部分１ｄの長さが最大となる。このときのアンテナコイル１のインダクタンスをＬ３と呼ぶ。Ｌ１〜Ｌ３は、この順に大きくなっている。
【００５５】
Ｌ１〜Ｌ３には、経時変化等によって、意図しない変化が生じることがある。本変形例に係る無線通信装置１００の出荷時においては、アンテナコイル１のインダクタンスはＬ２に設定されている。したがって、無線通信装置１００の出荷時における常温でのＬ２が、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値となる。
【００５６】
以上のような構成を有する本変形例に係る無線通信装置１００では、共振周波数補正部５が、検出信号ＤＳに基づいて、アンテナコイル１のインダクタンスの基準値からの変化量を取得すると、取得した変化量に応じて、アンテナコイル１のインダクタンスを変化させて共振周波数を補正する。例えば、アンテナコイル１のインダクタンスが基準値から大きくなっていれば、共振周波数補正部５は、アンテナコイル１のインダクタンスをＬ２からＬ１に変化させて、インダクタンスの変化による共振周波数のずれが小さくなるようにする。
【００５７】
一方で、アンテナコイル１のインダクタンスが基準値から小さくなっていれば、共振周波数補正部５は、アンテナコイル１のインダクタンスをＬ２からＬ３に変化させて、インダクタンスの変化による共振周波数のずれが小さくなるようにする。
【００５８】
このように、アンテナコイル１のインダクタンスを意図的に変化させることによって、共振回路の共振周波数を補正する場合であっても、アンテナコイル１のインダクタンスが変化した際の共振周波数のずれを小さくすることができ、通信性能の劣化を抑制することができる。
【００５９】
なお、アンテナコイル１のインダクタンスは３通りよりも多く変化できるようにしても良い。例えば、インダクタンス調整部５５０を図６に示されるように構成することによって、アンテナコイル１のインダクタンスを９通りに変化させることができる。
【００６０】
図６に示されるインダクタンス調整部５５０には、複数の端子５５１ａ〜５５１ｄを有する選択回路５５１がさらに設けられている。端子５５１ｂ〜５５１ｄは、導線１ｉ〜１ｋによって選択回路５５０の端子５５０ａにそれぞれ接続されている。端子５５１ａは、上述の導線１ｅによって選択回路４１に接続されている。選択回路５５１は、接続制御部５３による制御によって、端子５５１ａに対して、３つの端子５５１ｂ〜５５１ｄのいずれか一つを接続する。導線１ｉ〜１ｋの長さは互いに異なっている。
【００６１】
図６のインダクタンス調整部５５においては、選択回路５５０，５５１のそれぞれでの端子間の接続状態を変化させることによって、アンテナコイル１のインダクタンスを９通りに変化させることができる。
【００６２】
図６の例では、券回部分１ｃと導線１ｅの間において、選択回路とそれに接続された３つの導線とで構成される回路を多段（２段）接続することによって、アンテナコイル１のインダクタンスを３通りよりも多く変化できるようにしたが、他の方法を用いて、アンテナコイル１のインダクタンスを３通りよりも多く変化できるようにしても良い。例えば、図５の例において、選択回路５５０によって導線１ｅと接続することが可能な導線の数を４つ以上にすることによって、アンテナコイル１のインダクタンスを３通りよりも多く変化できるようにしても良い。
【００６３】
＜第４変形例＞
図７は本変形例に係る無線通信装置１００の構成を示す図である。図７に示されるように、本変形例に係る無線通信装置１００では、図１に示される無線通信装置１００と比較して、第１クロック発生器４３の代わりにＶＣＯ（voltage controlled oscillator）４６が設けられるとともに、ループフィルタ４７がさらに設けられている。本変形例では、ＶＣＯから出力されるクロック信号が第１クロック信号ＣＬＫ１として選択回路４１に入力される。そして、ＶＣＯ４６、第２クロック発生器４４、位相比較器４５及びループフィルタ４７によって、第１クロック信号ＣＬＫ１の位相を、第２クロック信号ＣＬＫ２の位相に一致させるＰＬＬ回路が構成されている。
【００６４】
ループフィルタ４７は、ローパスフィルタであって、位相比較器４５から出力される位相差信号に対してフィルタリングを行って出力する。ループフィルタ４７からの出力信号は、第１クロック信号ＣＬＫ１の位相を制御するための制御信号としてＶＣＯ４６に入力される。
【００６５】
以上のような構成を有する本変形例に係る無線通信装置１００においては、アンテナコイル１のインダクタンスが変化すると、それに応じて、位相比較器４５に入力される第１クロック信号ＣＬＫ１の位相が変化することから、ループフィルタ４７から出力される制御信号は、アンテナコイル１のインダクタンスの変化に応じて変化する。よって、当該制御信号は、アンテナコイル１のインダクタンスを示していると言える。本変形例では、この制御信号を、インダクタンス検出部４での、アンテナコイル１のインダクタンスの検出結果を示す検出信号ＤＳとして、共振周波数補正部５に入力する。共振周波数補正部５は、入力された検出信号ＤＳに基づいて、上記と同様にして、共振周波数を補正する。
【００６６】
なお、上記の第１〜第３変形例においても、本変形例と同様に、第１クロック発生器４３の代わりにＶＣＯ４６を設けるとともに、ループフィルタ４７をさらに設けて、ループフィルタ４７の出力信号を検出信号ＤＳとして共振周波数補正部５に入力しても良い。
【００６７】
＜その他の変形例＞
上記の例では、本願発明を非接触ＩＣカードに適用する場合を例にあげて説明したが、本願発明は他の無線通信装置にも適用することができる。例えば、本願発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）や、特許文献２に記載されているような、携帯電話機等に内蔵される非接触ＩＣチップに適用することができる。また、本願発明は、非接触ＩＣカード等と通信を行うリーダライタにも適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１ アンテナコイル
２ コンデンサ
４ インダクタンス検出部
５ 共振周波数補正部
２０〜２３ 容量素子
２５ バリキャップダイオード
１００ 無線通信装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置であって、
アンテナコイルと、
前記アンテナコイルと共振回路を形成するコンデンサと、
前記アンテナコイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出部と、
前記インダクタンス検出部での検出結果に基づいて、前記共振回路の共振周波数を補正する共振周波数補正部と
を備える、無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記コンデンサは、複数の容量素子を有し、
前記共振周波数補正部は、前記共振周波数を補正する際には、前記複数の容量素子の間での接続関係を変化させることによって前記コンデンサのキャパシタンスを変化させる、無線通信装置。
【請求項３】
請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載の無線通信装置であって、
前記コンデンサは、バリキャップダイオードを有し、
前記共振周波数補正部は、前記共振周波数を補正する際には、前記バリキャップダイオードのキャパシタンスを変化させることによって前記コンデンサのキャパシタンスを変化させる、無線通信装置。
【請求項４】
アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置における、当該共振回路の共振周波数の補正方法であって、
（ａ）前記アンテナコイルのインダクタンスを検出する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）での検出結果に基づいて前記共振周波数を補正する工程と
を備える、無線通信装置での共振周波数の補正方法。
【請求項１】
アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置であって、
アンテナコイルと、
前記アンテナコイルと共振回路を形成するコンデンサと、
前記アンテナコイルのインダクタンスを検出するインダクタンス検出部と、
前記インダクタンス検出部での検出結果に基づいて、前記共振回路の共振周波数を補正する共振周波数補正部と
を備える、無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記コンデンサは、複数の容量素子を有し、
前記共振周波数補正部は、前記共振周波数を補正する際には、前記複数の容量素子の間での接続関係を変化させることによって前記コンデンサのキャパシタンスを変化させる、無線通信装置。
【請求項３】
請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載の無線通信装置であって、
前記コンデンサは、バリキャップダイオードを有し、
前記共振周波数補正部は、前記共振周波数を補正する際には、前記バリキャップダイオードのキャパシタンスを変化させることによって前記コンデンサのキャパシタンスを変化させる、無線通信装置。
【請求項４】
アンテナコイルとコンデンサとで構成される共振回路を用いて通信を行う無線通信装置における、当該共振回路の共振周波数の補正方法であって、
（ａ）前記アンテナコイルのインダクタンスを検出する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）での検出結果に基づいて前記共振周波数を補正する工程と
を備える、無線通信装置での共振周波数の補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１４８２２（Ｐ２０１２−１１４８２２Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３９６０（Ｐ２０１０−２６３９６０）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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