通信装置、及びアンテナ特性の制御方法
【課題】アンテナ結合によるヌル状態を回避することが可能な通信装置を提供すること。
【解決手段】アンテナ（１０２）からの磁界信号に対して、アンテナ（１０２）の負荷変調を用いて非接触通信する通信装置（１００）が提供される。当該通信装置（１００）は、アンテナ（１０２）のアンテナ端電圧を検知する電圧検知部（１０４）と、電圧検知部（１０４）により検知されたアンテナ端電圧に応じてアンテナ（１０２）の特性を変化させる特性制御部（１０８）とを備える。そして、特性制御部（１０８）は、アンテナ端電圧が所定の第１閾値に達した場合にアンテナ（１０２）の特性を変化させる。
【解決手段】アンテナ（１０２）からの磁界信号に対して、アンテナ（１０２）の負荷変調を用いて非接触通信する通信装置（１００）が提供される。当該通信装置（１００）は、アンテナ（１０２）のアンテナ端電圧を検知する電圧検知部（１０４）と、電圧検知部（１０４）により検知されたアンテナ端電圧に応じてアンテナ（１０２）の特性を変化させる特性制御部（１０８）とを備える。そして、特性制御部（１０８）は、アンテナ端電圧が所定の第１閾値に達した場合にアンテナ（１０２）の特性を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、及びアンテナ特性の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触式ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）カードや非接触式ＩＣチップを搭載した携帯電話や携帯情報端末、或いは、非接触ＩＣカードとの間で非接触通信するためのリーダ／ライタ機能を搭載した通信装置や情報処理装置等が普及してきている。以下、これらの装置又は機器を非接触通信装置と呼ぶことがある。リーダ／ライタと非接触ＩＣカードとは、互いに特定周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の搬送波を利用して近接通信を行うことができる。例えば、リーダ／ライタにより所定の処理を非接触ＩＣカードに実行させるためのコマンドが送信されると、非接触ＩＣカードは、受信したコマンドに応じた処理を実行し、その実行結果を応答信号として返送する。
【０００３】
このとき、非接触ＩＣカードは、送信データに応じてアンテナの負荷を変化させることで搬送波に変調を施す負荷変調と呼ばれる変調技術を利用して信号を送信することができる。しかしながら、こうした負荷変調を利用した非接触通信は、リーダ／ライタと非接触ＩＣカードとの間の距離（以下、非接触通信距離）に関して通信不可領域（所謂、ヌル；ＮＵＬＬ）が発生する。そのため、この通信不可領域の発生を防止する技術の開発が求められている。
【０００４】
これに関し、例えば、下記の特許文献１には、非接触ＩＣカードに記録された情報を読み出す情報処理装置に関する技術が記載されている。この技術は、非接触ＩＣカードに対してコマンドを送信した後、そのコマンドに対して非接触ＩＣカードが応答した情報に応じて送信手段の出力インピーダンスを変更する点に１つの特徴を有する。また、下記の特許文献１には、非接触ＩＣカードの応答が受信できない場合に送信手段の出力インピーダンスを変更する技術も記載されている。尚、この技術は、非接触通信距離に応じたヌルの発生回避を目的としている。
【０００５】
他の例として、下記の特許文献２には、リーダ／ライタとの間で近距離通信する通信装置に関する技術が記載されている。この技術は、通信装置とリーダ／ライタとの間の距離を推定し、その推定値に応じて同調周波数をシフトさせる点に１つの特徴を有する。また、この技術は、受信レベルを検知して通信装置とリーダ／ライタとの間の距離を推定している。さらに、この技術は、信号の周波数を同調させるためにコンデンサを利用しており、このコンデンサに並列接続された他のコンデンサの接続をスイッチで切り替えることで同調周波数を選択的に切り替える構成に１つの特徴を有する。尚、この技術は、非接触通信距離に応じて発生するヌルの発生回避を目的としている。
【０００６】
他の例として、下記の特許文献３には、搬送波を介して通信端末と近距離通信するリーダ／ライタに関する技術が記載されている。この技術は、通信端末から搬送波と変調信号との合成波を受信し、その合成波に含まれる変調成分の検出結果に応じて搬送波を弱めるように制御する点に１つの特徴を有する。また、下記の特許文献３には、搬送波を打ち消す信号を出力する補助アンテナを設ける構成についても記載されている。尚、この技術は、非接触通信距離に応じたヌルの発生回避を目的としている。
【０００７】
他の例として、下記の特許文献４には、下記の特許文献２と同様に、リーダ／ライタとの間で近距離通信する通信装置に関する技術が記載されている。この技術は、通信装置とリーダ／ライタとの間の距離を推定し、その推定値に応じて同調周波数をシフトさせる点に１つの特徴を有する。特に、この技術は、通信装置とリーダ／ライタとの間の距離を推定する際に、信号の周波数を同調させる手段に接続された抵抗のインピーダンスを検出し、そのインピーダンスの変化に応じて距離を推定する点に特徴を有する。尚、この技術は、非接触通信距離に応じたヌルの発生回避を目的としている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２４０７１６号公報
【特許文献２】特開２００６−２３８３９８号公報
【特許文献３】特開２００７− ７４１５３号公報
【特許文献４】特開２００６−２７９８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の各文献には、ヌルが発生する通信距離を切り替えることでヌルの発生を防止する技術が開示されているものの、その切り替えタイミングについては明確に記載されていない。また、上記の各技術は、ヌルが発生する非接触通信距離を切り替えることにより信号強度が大きく低下する可能性について考慮されていない。そのため、こうした技術を単独で、或いは、単純に組み合わせて適用したとしても、ヌルが発生する非接触通信距離を切り替えることで通信可能な距離自体が極端に短くなってしまい、そのために通信不能状態になる可能性を否定できない。
【００１０】
こうした通信不能状態は、非接触通信距離が所定値近傍に達した際に、カード側の負荷を切り替えて返信しても、所定周波数においてリーダ／ライタから見た非接触ＩＣカードの負荷が変化しなくなることに起因して発生する場合がある。また、アンテナの結合によって、非接触ＩＣカードからの返信に利用される副搬送波のバランスが悪くなることにより波形に歪みが生じて検波できなくなることに起因する場合もある。さらに、電力伝送が不十分になることに起因する場合もある。
【００１１】
上記の各文献の中には、アンテナ間の結合によりリーダ／ライタのアンテナ端におけるインピーダンス変化が無くなることで生じるヌルについて言及されているものもある。しかしながら、送受信波形の歪みや、電力伝送の不足に起因するヌルの発生についてはいずれの文献でも言及されていない。しかも、上記の各文献に挙げられている方法は、共振周波数（ｆ０）をシフトさせるものであり、波形歪みや出力磁界強度不足に起因するヌルに対しては逆効果となる可能性がある。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、アンテナ間の距離に依存せずに疎結合状態を維持し、アンテナ特性（同調周波数及びＱ値）を極力変化させないように、所定の閾値に基づいてアンテナ特性を切り替えるタイミングを制御することによってヌルの発生を回避することが可能な、新規かつ改良された通信装置、及びアンテナ特性の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、リーダ／ライタからの磁界信号に対して、非接触ＩＣカードの負荷変調を用いて非接触通信する通信装置が提供される。当該通信装置は、前記リーダ／ライタ又は非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧を検知する電圧検知部と、前記電圧検知部により検知されたアンテナ端電圧に応じて前記リーダ／ライタ又は非接触ＩＣカードのアンテナの特性を変化させる特性制御部とを備える。そして、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が所定の第１閾値に達した場合に前記アンテナの特性を変化させる。
【００１４】
上記の通信装置は、リーダ／ライタからの磁界信号に対して、非接触ＩＣカードの負荷変調を用いて非接触通信するものである。この通信装置は、電圧検知部により、前記リーダ／ライタ又は非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧を検知する。また、この通信装置は、特性制御部により、前記電圧検知部により検知されたアンテナ端電圧に応じて前記リーダ／ライタ又は非接触ＩＣカードのアンテナの特性を変化させる。さらに、この通信装置は、前記特性制御部により、前記アンテナ端電圧が所定の第１閾値に達した場合に前記アンテナの特性を変化させる。
【００１５】
また、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際に前記アンテナの特性を変化させた後で、前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達した場合に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元するように構成されていてもよい。
【００１６】
また、前記所定の第２閾値は、前記特性制御部により前記アンテナの特性が変化した直後の前記アンテナ端電圧よりも前記所定の第１閾値から遠い値に設定されていてもよい。
【００１７】
また、前記所定の第１閾値は、前記特性制御部が前記アンテナの特性を変化前の状態に復元した直後の前記アンテナ端電圧よりも、前記所定の第２閾値から遠い値に設定されていてもよい。
【００１８】
また、前記所定の第１閾値は、例えば、前記アンテナ端電圧が当該所定の第１閾値に近づくにつれ、前記アンテナの負荷変調に応じて変化する磁場吸収値の所定周波数における変化量｜Δ｜が小さくなる範囲内で、当該変化量｜Δ｜が｜Δ｜＞０である前記アンテナ端電圧の値に設定されていてもよい。
【００１９】
また、前記通信装置は、前記アンテナに対して抵抗を付加するためのスイッチをさらに備えていてもよい。そして、前記特性制御部は、前記スイッチのオン／オフを切り替えることにより前記アンテナの特性を変化させるように構成されていてもよい。
【００２０】
また、前記通信装置は、前記アンテナに対して複数の抵抗を並列に付加するための互いに独立した複数のスイッチをさらに備えていてもよい。そして、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際、前記アンテナの特性を変化させた直後に前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達しないように、前記複数のスイッチの一部又は全部をオンに切り替えることによって前記アンテナの特性を変化させるように構成されていてもよい。
【００２１】
また、前記通信装置は、前記アンテナに対して複数の抵抗を並列に付加するための互いに独立した複数のスイッチをさらに備えていてもよい。そして、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際、前記アンテナの特性を変化させた直後に前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達した場合、前記複数のスイッチの一部又は全部をオフに切り替えることによって前記アンテナの特性を変化させるように構成されていてもよい。
【００２２】
また、前記特性制御部は、任意のタイミングで、前記アンテナの特性を変化させるか否かを判断し、変化させる場合には、データの送受信が行われていないタイミングで前記アンテナの特性を変化させるように構成されていてもよい。
【００２３】
また、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値を上回った際に前記アンテナの特性を変化させ、或いは、前記アンテナ端電圧が前記所定の第２閾値を下回った際に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元するように構成されていてもよい。この場合、前記通信装置は、非接触ＩＣカードであってもよい。
【００２４】
また、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値を下回った際に前記アンテナの特性を変化させ、或いは、前記アンテナ端電圧が前記所定の第２閾値を上回った際に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元するように構成されていてもよい。この場合、前記通信装置は、リーダ／ライタであってもよい。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、前記リーダ／ライタからの磁界信号に対し、非接触ＩＣカードの負荷変調を利用して通信する際に、前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧が検知される電圧検知ステップと、前記電圧検知ステップにおいて検知されたアンテナ端電圧が所定の閾値に達した場合に前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナの特性が変化するように制御される特性制御ステップとを含む、アンテナ特性の制御方法が提供される。
【００２６】
上記の構成により、非接触通信距離が所定値近傍に達した際に発生する通信不可領域を回避することが可能になる。それと共に、アンテナ特性の切り替えに応じて変化するアンテナ端電圧に応じて所定の閾値を設け、この閾値に応じてアンテナ特性の切り替えタイミングを制御することで、アンテナ特性の切り替えによる極端な通信可能距離の低下を防止することができる。その結果、通信可能距離をある一定以上の値に保ちつつ、通信不可領域の発生を回避することが可能になる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、アンテナ間の距離に依存せずに疎結合状態を維持し、アンテナ特性（同調周波数およびＱ値）を極力変化させないことで、所定の閾値に基づいてアンテナ特性を切り替えるタイミングを制御することによってヌルの発生を回避することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２９】
＜本発明の一実施形態＞
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、非接触通信する通信装置に関し、特に、アンテナ端電圧を検知し、その検知結果に応じてアンテナ特性を変化させることで通信不可領域の発生を回避する技術に関する。当該技術は、所定の閾値に基づいてアンテナ特性が制御される点に１つの特徴を有する。
【００３０】
［通信装置１００の機能構成］
まず、図１を参照しながら、本実施形態に係る通信装置１００の機能構成について説明する。図１は、本実施形態に係る通信装置１００の機能構成を示す説明図である。
【００３１】
図１に示すように、通信装置１００は、主に、アンテナ１０２と、電圧検知部１０４と、抵抗付加部１０６と、特性制御部１０８と、記憶部１１０と、通信部１１２とにより構成されている。例えば、この通信装置１００は、通信部１２とアンテナ１４とを備える他の通信装置１０との間で非接触通信することが可能である。
【００３２】
上記の他、図１の通信装置１００には、保護素子を記載した。この保護素子は、アンテナ端から入力される電圧が高い場合に装置内部の回路を保護するものである。保護素子としては、例えば、バリスタ、ツェナーダイオードやサージ用保護回路が用いられる。但し、本実施形態に係る通信装置１００は、後述する特性制御部１０８の構成により、この保護素子を設けなくてもよい。この場合、保護素子を設けない分だけ回路構成が簡略化されると共に、回路面積、及び製造コストが低減される。
【００３３】
以下では、通信装置１００のアンテナ１０２と他の通信装置１０のアンテナ１４との間の距離ｄを非接触通信距離と呼ぶことにする。尚、通信装置１００は、例えば、非接触ＩＣカードにより構成されうる。一方、他の通信装置１０は、例えば、非接触ＩＣカードとの間で通信することが可能なリーダ／ライタにより構成されうる。
【００３４】
（電圧検知部１０４）
電圧検知部１０４は、アンテナ１０２のアンテナ端電圧を検知する手段である。電圧検知部１０４は、通信装置１００がアンテナ１０２を介して搬送波又は変調波を受信した際に、そのアンテナ１０２のアンテナ端電圧を検知する。電圧検知部１０４により検知されたアンテナ端電圧は、特性制御部１０８に入力される。
【００３５】
（抵抗付加部１０６）
抵抗付加部１０６は、アンテナ１０２の負荷を変化させる手段である。抵抗付加部１０６は、例えば、特性制御部１０８から入力された制御信号に応じて、アンテナ１０２に対して抵抗を付加し、或いは、付加した抵抗を削除して、アンテナ１０２の負荷を切り替える。つまり、抵抗付加部１０６は、アンテナ１０２の特性を変更するための変更手段である。また、抵抗付加部１０６は、通信部１１２から取得した返信信号に応じてアンテナの負荷を切り替えることで、アンテナ１０２から発生する磁場を変調する。この変調された磁場により返信信号が送信される。尚、ここで言う返信信号とは、他の通信装置１０から送信された送信信号に応じて返信される信号のことを意味する。
【００３６】
但し、抵抗付加部１０６は、負荷変調により返信信号を送信するための負荷の切り替えと、アンテナ１０２の特性を変更するための負荷の増減とを行う。返信信号を送信する場合、抵抗付加部１０６は、所定の抵抗値を有する負荷をＯＮ／ＯＦＦし、アンテナ１０２の端部に接続された容量によるインピーダンスを切り替えて返信信号を送信する。一方、アンテナ１０２の特性を変更するための負荷の増減を行う場合、抵抗付加部１０６は、上記の容量に対して並列に接続された負荷の大きさを増減させることで、当該容量によるインピーダンスの周波数特性を変化させる。
【００３７】
（特性制御部１０８、記憶部１１０）
特性制御部１０８は、電圧検知部１０４により検知されたアンテナ１０２のアンテナ端電圧に応じてアンテナ１０２の特性を制御する制御手段である。特に、特性制御部１０８は、記憶部１１０に記録された一又は複数の閾値に基づいてアンテナ１０２の特性を制御する。このとき、特性制御部１０８は、抵抗付加部１０６によりアンテナ１０２の抵抗値を増減させることでアンテナ１０２の特性を制御する。尚、記憶部１１０には、一又は複数の閾値（例えば、第１閾値ｔｈ１、第２閾値ｔｈ２）が予め記録されている。これらの閾値については後述する。
【００３８】
（通信部１１２）
通信部１１２は、返信信号を生成し、当該返信信号に応じて抵抗付加部１０６を制御することで信号を送信する手段である。例えば、通信部１１２は、抵抗付加部１０６を介してアンテナ１０２の負荷を繰り返し切り替えることで、アンテナ１０２から発生する磁場の強度を周期的に変化させることができる。そのため、通信部１１２は、アンテナ１０２の負荷を切り替えて搬送波にＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式の信号変調を施すことができる。
【００３９】
（通信不可領域の発生要因について）
ここで、図２Ａを参照しながら、通信不可領域の発生要因について簡単に説明する。図２Ａは、通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。また、以下の説明の中で、適宜、図２Ｂ〜図２Ｆを参照する。これらの図は、非接触通信距離ｄとヌルの発生原因との関係を説明するための説明図である。尚、以下の説明において、説明の便宜上、通信装置１００を非接触ＩＣカード、他の通信装置１０をリーダ／ライタと仮定して説明する。もちろん、本実施形態に係る技術はこれに限定されず、互いに非接触通信する装置において好適に適用される。
【００４０】
上記の通り、互いに非接触通信する一対の通信装置（例えば、リーダ／ライタ、及び非接触ＩＣカード）は、各々が有するアンテナ間の結合（電磁結合）を利用して通信する。例えば、非接触ＩＣカードのアンテナに対して並列に付加された負荷のオン／オフを切り替えることにより、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性及び同特性に関するＱ値を変化させて信号を返信する負荷変調方式が用いられる。負荷のオン／オフは、アンテナに対して並列に抵抗の付加又は削除をすることで実現される。
【００４１】
ところが、非接触通信距離ｄが短くなると、両装置のアンテナが密に結合するため、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性が大きく変化する。この変化に起因して通信不可領域が発生してしまうのである。このような状態の一例を模式的に表現したのが図２Ａである。尚、上記のＱ値とは、インピーダンスの周波数特性が有するピークの鋭さを表す値である。
【００４２】
図２Ａには、非接触ＩＣカードのアンテナ１０２に付加される負荷がＯＮの状態を表すＧ２と、その負荷がＯＦＦの状態を表すＧ１及びＧ３とが模式的に示されている。これらＧ１〜Ｇ３は、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性である。図２Ａに示すように、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性のＱ値は、非接触ＩＣカードの負荷がＯＮになることで大きくなる（Ｇ２）。逆に、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性のＱ値は、非接触ＩＣカードの負荷がＯＦＦになることで小さくなる（Ｇ１）。
【００４３】
図２Ａから明らかなように、負荷ＯＮのＧ２と、負荷ＯＦＦのＧ１とを比較すると、ある周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）において、インピーダンス値に差Δが検出される。そこで、非接触ＩＣカードとリーダ／ライタとは、このインピーダンス値の差Δを利用することで、上記の負荷変調方式による非接触通信を実現しているのである。ところが、非接触通信距離ｄが十分に短くなると、上記の通り、インピーダンスの周波数特性の形状が歪に変化したり、周波数軸方向にシフトしたりする。例えば、非接触通信距離ｄが短くなるに連れて、インピーダンスの周波数特性の中心周波数が大きくなるように周波数軸方向にシフトすることがある。こうした変化に起因してヌルが発生してしまうのである。
【００４４】
上記のように、アンテナ１４とアンテナ１０２とが疎結合の場合（非接触通信距離ｄが比較的大きい場合）、負荷ＯＦＦの状態でＧ１のような形状になる。この場合、負荷ＯＮの状態のＧ２と負荷ＯＦＦ状態のＧ１との間で所定周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）におけるインピーダンスの差Δが｜Δ｜＞０となり、ＡＳＫ方式で変調された信号をリーダ／ライタが受信することができる。
【００４５】
ところが、非接触通信距離ｄが所定距離ｄ０の近傍に接近すると、負荷ＯＮ状態のＧ２と負荷ＯＦＦ状態のＧ３との間で所定周波数におけるインピーダンスの差Δがほぼ０になる。そのため、アンテナ１０２の負荷を切り替えても、リーダ／ライタで検出されるインピーダンスに変化が現れず、非接触ＩＣカードは、ＡＳＫ方式で信号を変調して返信することができなくなる。
【００４６】
その結果、所定の非接触通信距離ｄ０の近傍で通信不可領域が発生してしまうのである。また、この通信負荷領域が発生する原因としては、上記の他にも、いくつかの要因が考えられる。そこで、図２Ｂ〜図２Ｆを参照しながら、上記の要因も含めて、ヌルの発生原因について説明する。
【００４７】
まず、図２Ｂを参照する。図２Ｂは、非接触ＩＣカード及びリーダ／ライタのアンテナ同士が疎結合状態にある場合のリーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性を模式的に示したものである。上記の通り、非接触ＩＣカードの負荷がＯＮ（Ａ）／ＯＦＦ（Ｂ）されることで、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性のＱ値が増加／減少する。そのため、所定周波数（以下、１３．５６ＭＨｚとする。）におけるインピーダンス値の変化を検出することで、非接触ＩＣカードからの返信信号を復調することができる。
【００４８】
次に、図２Ｃを参照する。図２Ｃは、非接触ＩＣカード及びリーダ／ライタのアンテナ同士が密結合状態にある場合のリーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性を模式的に示したものである。上記の通り、アンテナ同士が密に結合すると、インピーダンスの周波数特性の形状に歪みが生じると共に、その中心周波数が高周波数側にシフトする。図２Ｃに示すように、インピーダンスの周波数特性がダブルピークの形状になる場合もある。
【００４９】
この場合、図２Ｃに示すように、返信信号の検出に用いる１３．５６ＭＨｚの周波数において、負荷ＯＮ（Ａ）のインピーダンス値と、負荷ＯＦＦ（Ｂ）のインピーダンス値とがほぼ同じ値になってしまい、返信信号を復調することができなくなってしまう。これが、図２Ａを参照しながら説明したヌルの発生原因の１つである。
【００５０】
次に、図２Ｄ、及び図２Ｅを参照する。図２Ｄは、非接触ＩＣカード及びリーダ／ライタのアンテナ同士が密結合状態にある場合のリーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性を模式的に示したものである。図２Ｅは、リーダ／ライタ側で検出されるＡＳＫ波形を模式的に示した説明図である。図２Ｄには、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性の他に、副搬送波が記載されている。この副搬送波とは、非接触ＩＣカードから信号を返信する際に利用するものである。例えば、１３．５６ＭＨｚを中心として±２１２ｋＨｚの位置に対称に設定される。
【００５１】
図２Ｄの場合、１３．５６ＭＨｚにおいて、負荷ＯＮ（Ａ）のインピーダンスの周波数特性と、負荷ＯＦＦ（Ｂ）のインピーダンスの周波数特性との間のインピーダンス値に有限の差Δが存在するため、一見、返送信号の復調が可能であるように思われる。しかしながら、１３．５６ＭＨｚの両側に対称に設定された副搬送波帯において、両周波数特性の形状が著しく非対称になっており、両副搬送波のバランスが損なわれている。このように、副搬送波のバランスが損なわれた場合のＡＳＫ波形を示したのが図２Ｅ（Ｙ）である。
【００５２】
図２Ｅには、理想的なＡＳＫ波形（Ｘ）と、歪んだＡＳＫ波形（Ｙ）とが記載されている。理想的なＡＳＫ波形（Ｘ）は、図２Ｂに示したインピーダンスの周波数特性のように、２つの副搬送波帯でのインピーダンスの周波数特性が対称な場合に検出されるＡＳＫ波形である。一方、歪んだＡＳＫ波形（Ｙ）は、図２Ｄに示すように、２つの副搬送波帯でインピーダンスの周波数特性が著しく非対称な場合に検出されるＡＳＫ波形である。リーダ／ライタは、歪んだＡＳＫ波形（Ｙ）から返信信号を復調することができないため、通信不可な状態となってしまうのである。これが、ヌルを発生させる１つの要因になっている。
【００５３】
次に、図２Ｆを参照する。非接触ＩＣカード及びリーダ／ライタのアンテナ同士が密結合状態にある場合のリーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性を模式的に示したものである。図２Ｆは、アンテナ同士の結合が著しく強い場合である。このように、結合が著しく強くなると、両アンテナ間の相互インダクタンス成分が大きくなり、非接触ＩＣカードに伝送される電力量が大きく低減されてしまう。そのため、電力伝送が不十分になり、通信不可な状態になってしまうのである。これが、ヌルを発生させる１つの要因となっている。また、結合が著しく強い場合は、図２Ｃと同様に負荷ＯＮ・ＯＦＦによるインピーダンス値の変化が無くなることもヌルの要因となる可能性がある。
【００５４】
非接触ＩＣカードのアンテナと、リーダ／ライタのアンテナとの間の磁気的な結合により通信不可領域が発生する問題に対しては、例えば、非接触ＩＣカードのアンテナ１０２の共振周波数（ｆ０）を搬送波周波数から遠い位置に設定する等の対策が講じられてきた。しかしながら、図２Ｄ〜図２Ｆで説明したヌルの発生要因に対しては、共振周波数をシフトさせる対策では解決が難しく、逆に、その特性を悪化させてしまう場合もある。そこで、本実施形態では、上記のいずれの問題に対しても有効な解決策を提案する。
【００５５】
本実施形態は、予め設定された一又は複数の閾値に基づいてアンテナ１０２の特性を好適に制御する技術に関する。以下、この技術について詳細に説明する。
【００５６】
（閾値の設定方法について）
図３〜図６を参照しながら、本実施形態に係る閾値の設定方法について説明する。図３〜図６は、本実施形態に係る閾値の設定方法を示す説明図である。尚、ここでは、説明の都合上、２つの閾値（第１閾値、第２閾値）を設定する方法について述べるが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
【００５７】
（図３：非接触ＩＣカード側での負荷制御方法について）
まず、図３を参照しながら、非接触ＩＣカード側での負荷制御方法について説明する。図３は、非接触ＩＣカード（通信装置１００）におけるアンテナ端電圧の変化と閾値の設定例とを示した説明図である。
【００５８】
図３（ａ１）に示すように、非接触通信距離ｄが小さくなるにつれてアンテナ端電圧Ｖａは増加する。通信装置１００は、電圧検知部１０４によりアンテナ端電圧Ｖａを検知している。アンテナ端電圧Ｖａが第１閾値（符号Ｕ）に到達すると、特性制御部１０８は、抵抗付加部１０６を介してアンテナ１０２の負荷を増加させる。すると、アンテナ端電圧Ｖａは所定幅Ｓｄだけ低下する。
【００５９】
もし、負荷を増加させなければ、図３（ａ２）に示すように、アンテナ端電圧Ｖａが増加し続けてしまう。しかし、負荷の増加によりアンテナ端電圧Ｖａが第１閾値以下に抑制されるため、過電圧状態にはならず、上記の保護素子が不要になるのである。
【００６０】
既に述べた通り、アンテナ端に接続された容量によるインピーダンスは、この容量に対して並列に接続された負荷が増減することで変化する。つまり、対向するリーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性（図２Ａ等を参照）は、非接触ＩＣカード側の容量に対して並列に接続された負荷の増減により変化する。例えば、この負荷が大きい場合、非接触ＩＣカードの容量によるインピーダンスへの影響が小さくなり、非接触ＩＣカード側の共振系がインピーダンスへ与える影響が小さくなる。そのため、負荷が増加されると、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性の、アンテナ間結合によるピークのシフト量及びＱ値の変化量が抑えられる。その結果、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｆに示したようなインピーダンスの周波数特性の状態を回避することが可能になるのである。
【００６１】
尚、所定幅Ｓｄは、アンテナ１０２を含めた周辺回路等のインピーダンスにより決定される値である。従って、理論計算、或いは、実験等により予め推定することも可能である。特性制御部１０８によるアンテナ１０２の負荷増加は、非接触通信距離ｄを大きくするのと実質的に同一の効果を奏する。ここで言う負荷増加は、上記の負荷変調でＯＮ／ＯＦＦされる負荷に対して並列接続された負荷の増加を意味している点に注意されたい。
【００６２】
特性制御部１０８によりアンテナ１０２の負荷が増加された後、非接触通信距離ｄを大きくすると、図３（ｂ１）に示すようにアンテナ端電圧Ｖａは減少する。アンテナ端電圧Ｖａが第２閾値（符号Ｌ）に到達すると、特性制御部１０８は、抵抗付加部１０６を介してアンテナ１０２の負荷を低減させる。すると、アンテナ端電圧Ｖａは所定幅Ｓｕだけ増加する。もし、負荷を低減させなければ、図３（ｂ２）に示すように、アンテナ端電圧Ｖａが減少し続けてしまう。しかし、負荷の低減によりアンテナ端電圧Ｖａが第２閾値以上に維持される。その結果、電力伝送の不足が発生せずに済む。
【００６３】
尚、所定幅Ｓｕは、上記の所定幅Ｓｄと同様にアンテナ１０２を含めた周辺回路等のインピーダンスにより決定されるため、理論計算、或いは、実験等により予め推定することが可能である。特性制御部１０８によるアンテナ１０２の負荷低減は、非接触通信距離ｄを小さくするのと実質的に同一の効果を奏する。ここで言う負荷低減は、上記の負荷変調でＯＮ／ＯＦＦされる負荷に対して並列接続された負荷の低減を意味している点に注意されたい。
【００６４】
さらに、特性制御部１０８によりアンテナ１０２の負荷が低減された後で非接触通信距離ｄを小さくすると、図３（ｃ１）に示すようにアンテナ端電圧Ｖａは増加する。このように、受信側の通信装置１００は、非接触通信距離ｄに応じて変化するアンテナ端電圧Ｖａを検知し、そのアンテナ端電圧Ｖａが所定の閾値に到達した段階でアンテナ１０２の負荷を変化させることにより、通信不可領域の発生を回避することができる。
【００６５】
但し、第１閾値を通信不可領域におけるアンテナ端電圧よりも小さな値に設定している点が重要である。この設定により、通信不可領域の発生が回避されるのである。一方、第２閾値は、所定の最大通信可能距離を確保することが可能なアンテナ端電圧よりも大きな値に設定されている。このように第２閾値を設定しておくことで、最大通信可能距離を維持することが可能になる。つまり、上記の第１及び第２閾値を設定することで、最大通信可能距離を維持しながら、通信不可領域の発生を回避することができるようになる。
【００６６】
（図４：リーダ／ライタ側での負荷制御方法について）
次に、図４を参照しながら、リーダ／ライタ側での負荷制御方法について説明する。図４は、リーダ／ライタ側におけるアンテナ端電圧の変化と閾値の設定例とを示した説明図である。但し、リーダ／ライタが通信装置１００の機能構成を有するものとする。
【００６７】
図３を参照しながら説明した負荷制御方法は、非接触ＩＣカード側で負荷を制御することにより、そのアンテナ端電圧Ｖａが第１閾値と第２閾値との間に収まるように制御する方法であった。この方法は、リーダ／ライタ側で負荷を制御する方法にも応用できる。図４は、この応用に関し、リーダ／ライタ側で負荷を制御する方法について説明するための説明図である。従って、図４に示すアンテナ端電圧Ｖａは、リーダ／ライタ側から見たアンテナ端電圧である点に注意されたい。また、負荷の増減がインピーダンスの周波数特性に与える影響については既に述べた通りであり、リーダ／ライタ側で負荷制御する場合であっても同様にインピーダンスの周波数特性の形状を変化させてヌルの発生を防止することができる。
【００６８】
図４（ａ１）に示すように、非接触通信距離ｄが小さくなるにつれてリーダ／ライタ側のアンテナ端電圧Ｖａは減少する。リーダ／ライタ（通信装置１００）は、電圧検知部１０４によりアンテナ端電圧Ｖａを検知している。アンテナ端電圧Ｖａが第１閾値（符号Ｕ）に到達すると、特性制御部１０８は、抵抗付加部１０６を介してアンテナ１０２の負荷を増加させる。すると、アンテナ端電圧Ｖａは所定幅Ｓｄだけ低下する。所定幅Ｓｄは、アンテナ１０２を含めた周辺回路等のインピーダンスにより決定される値である。従って、理論計算、或いは、実験等により予め推定することも可能である。もし、負荷を増加させなければ、図４（ａ２）に示すように、アンテナ端電圧Ｖａが減少し続けてしまう。しかし、負荷の増加によりアンテナ端電圧Ｖａが第１閾値と第２閾値との間に到達することが無くなる。
【００６９】
特性制御部１０８によりアンテナ１０２の負荷が増加された後、非接触通信距離ｄを大きくすると、図４（ｂ１）に示すようにアンテナ端電圧Ｖａは増加する。アンテナ端電圧Ｖａが第２閾値（符号Ｌ）に到達すると、特性制御部１０８は、抵抗付加部１０６を介してアンテナ１０２の負荷を低減させる。すると、アンテナ端電圧Ｖａは所定幅Ｓｕだけ増加する。所定幅Ｓｕは、上記の所定幅Ｓｄと同様にアンテナ１０２を含めた周辺回路等のインピーダンスにより決定されるため、理論計算、或いは、実験等により予め推定することが可能である。もし、負荷を減少させなければ、図４（ｂ２）に示すように、アンテナ端電圧Ｖａが増加し続けてしまう。しかし、負荷の減少によりアンテナ端電圧Ｖａが第１閾値と第２閾値との間に到達することが無くなる。
【００７０】
さらに、特性制御部１０８によりアンテナ１０２の負荷が低減された後で非接触通信距離ｄを小さくすると、図４（ｃ１）に示すようにアンテナ端電圧Ｖａは減少する。このように、通信装置１００は、非接触通信距離ｄに応じて変化するアンテナ端電圧Ｖａを検知し、そのアンテナ端電圧Ｖａが所定の閾値に到達した段階でアンテナ１０２の負荷を変化させる。このとき、アンテナ端電圧Ｖａが第１閾値と第２閾値との間に位置しないように制御している点が重要であり、この制御により、通信不可領域の発生が防止されている。
【００７１】
但し、負荷がＯＮの時の最大通信可能距離を確保することが可能なアンテナ端電圧よりも小さな値に第２閾値が設定される。この設定により、負荷がＯＦＦの時の最大通信可能距離を維持することが可能になる。つまり、最大通信可能距離を維持しながら、通信不可領域の発生を回避することができるのである。
【００７２】
（図５：第２閾値の設定方法について）
次に、図５を参照しながら、第２閾値の設定方法について説明する。図５（Ａ）は、非接触ＩＣカード側（図３に対応）における第２閾値の設定方法を示す説明図である。一方、図５（Ｂ）は、リーダ／ライタ側（図４に対応）における第２閾値の設定方法を示す説明図である。
【００７３】
上記の通り、特性制御部１０８は、アンテナ端電圧Ｖａが第１閾値に達するとアンテナ１０２の負荷を変化させてアンテナ特性を切り替える。その結果、アンテナ端電圧Ｖａは、アンテナ特性が切り替えられた直後に変化する。
【００７４】
例えば、図５（Ａ）の場合、負荷が増加され、非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧Ｖａは所定幅（Ｓｄ１又はＳｄ２）だけ減少する。この所定幅がＳｄ２の場合、アンテナ端電圧Ｖａは、アンテナ特性の切り替え直後に第２閾値を下回ってしまう。図３に示したように、第２閾値に達した直後にアンテナ特性（負荷の減少）が切り替えられるような設定にされている場合、第１閾値到達後に負荷が増加されてアンテナ特性が切り替えられた直後、再び負荷が減少されて元の状態に戻されてしまうことになる。そのため、所定幅は、Ｓｄ１のように、負荷が増加した後も第２閾値以上の値に維持されるように設定される。逆に、増減される負荷の大きさに応じて第２閾値が設定されてもよい。このように、所定幅をＳｄ１のような第２閾値以上の値に維持できれば、最大通信可能距離を維持できる。
【００７５】
同様に、図５（Ｂ）の場合、負荷が増加され、リーダ／ライタのアンテナ端電圧Ｖａは所定幅（Ｓｄ１又はＳｄ２）だけ減少する。この所定幅がＳｄ２の場合、アンテナ端電圧Ｖａは、アンテナ特性の切り替え直後に第２閾値を上回ってしまう。図４に示したように、アンテナ端電圧Ｖａが第１閾値と第２閾値との間になると、その直後にアンテナ特性が元の状態に切り替えられるような設定にされている場合、第１閾値到達後に負荷が増加されてアンテナ特性が切り替えられた直後、再び負荷が減少されて元の状態に戻されてしまうことになる。そのため、所定幅は、Ｓｄ１のように、負荷が増加した後も第２閾値より小さい値に維持されるように設定される。逆に、増減される負荷の大きさに応じて第２閾値が設定されてもよい。このように、所定幅をＳｄ１のような第２閾値より小さい値に維持できれば、最大通信可能距離を維持できる。
【００７６】
（図６：第１閾値の設定方法について）
次に、図６を参照しながら、第１閾値の設定方法について説明する。図６（Ａ）は、非接触ＩＣカード側（図３に対応）における第２閾値の設定方法を示す説明図である。一方、図６（Ｂ）は、リーダ／ライタ側（図４に対応）における第２閾値の設定方法を示す説明図である。
【００７７】
上記の通り、特性制御部１０８は、アンテナ端電圧Ｖａが第２閾値に達するとアンテナ１０２の負荷を変化させてアンテナ特性を切り替える。その結果、アンテナ端電圧は、アンテナ特性が切り替えられた直後に変化する。
【００７８】
例えば、図６（Ａ）の場合、負荷が減少され、非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧Ｖａは所定幅（Ｓｕ１又はＳｕ２）だけ増加する。この所定幅がＳｄ２の場合、アンテナ端電圧Ｖａは、アンテナ特性の切り替え直後に第１閾値を上回ってしまい、通信不可領域が発生してしまう。一方、この所定幅をＳｄ１のように第１閾値以下の値に維持できれば、通信不可領域の発生を回避することができる。そのため、通信不可領域が発生するアンテナ端電圧Ｖａよりも小さい値に第１閾値が設定される。
【００７９】
同様に、図６（Ｂ）の場合、負荷が減少され、リーダ／ライタのアンテナ端電圧Ｖａは所定幅（Ｓｕ１又はＳｕ２）だけ増加する。この所定幅がＳｄ２の場合、アンテナ端電圧Ｖａは、アンテナ特性の切り替え直後に第１閾値を下回っているため、通信不可領域が発生してしまう。一方、この所定幅をＳｄ１のように第１閾値以上の値に維持できれば、通信不可領域の発生を回避することができる。そのため、通信不可領域が発生するアンテナ端電圧Ｖａよりも大きい値に第１閾値が設定される。
【００８０】
（図５、図６：負荷制御方法について）
図５及び図６を参照しながら説明したように、例えば、通信不可領域の発生を回避するように第１閾値が設定され、最大通信可能距離が所定値以上となるように第２閾値が設定される。これらの閾値は、例えば、非接触ＩＣカード、及びリーダ／ライタの回路構成等により決定される。そのため、第１及び第２閾値を図３又は図４に示すような好適な値に設定することにより、最大通信可能距離を所定値以上に維持しつつ、通信不可領域の発生を回避することが可能になる。
【００８１】
しかしながら、非接触ＩＣカード、及びリーダ／ライタの回路構成や両装置の組み合わせ等に依っては、アンテナ特性を変化させた直後のアンテナ端電圧Ｖａが、図５又は図６に示した所定幅Ｓｄ２、Ｓｕ２のような遷移をする可能性がある。この場合、特性制御部１０８は、アンテナ特性を変化前の状態に復元することで対処することができる。但し、アンテナ特性を復元したことで再び閾値を越えた状態になり、再度アンテナ特性を変化させる処理が繰り返され、振動状態（又は発振状態）になる可能性がある。この可能性に対し、特性制御部１０８は、例えば、所定回数を越えて振動した場合にアンテナ特性を変化前の状態に復元し、その状態に固定するリセット機能を有していてもよい。
【００８２】
［抵抗付加部１０６、特性制御部１０８等の具体的構成例］
次に、図７〜図１０を参照しながら、通信装置１００が備える抵抗付加部１０６、及び特性制御部１０８等の具体的な回路構成の例について説明する。
【００８３】
（図７：送信側の回路構成例）
図７は、受信側の通信装置１００が備える抵抗付加部１０６、及び特性制御部１０８等の具体的な回路構成例を示す説明図である。当該回路構成は、アンテナ端電圧のフィードバックを利用した通信装置１００における負荷制御回路の一例である。そこで、以下では、この回路構成を負荷制御回路と呼ぶことにする。
【００８４】
図７に示すように、本実施形態に係る負荷制御回路は、例えば、負荷変調ブロック１７０と、特性制御ブロック１８０と、整流回路１６２と、コンパレータ１６４とを含む。
【００８５】
（負荷変調ブロック１７０）
負荷変調ブロック１７０は、抵抗付加部１０６の一機能に対応し、通信部１１２による信号入力に応じて負荷変調を施すことで信号を送信する手段である。負荷変調ブロック１７０は、例えば、スイッチ１５４と、抵抗１５６とにより構成される。尚、スイッチ１５４と抵抗１５６とは直列に接続されている。スイッチ１５４は、通信部１１２による信号入力に応じてオン／オフが切り替えられ、アンテナ１０２の負荷を抵抗１５６の分だけ変調することができる。そのため、スイッチ１５４の切り替えに応じたアンテナ特性の変化を利用してＡＳＫ方式の信号変調が実現される。
【００８６】
（特性制御ブロック１８０、コンパレータ１６４）
特性制御ブロック１８０は、抵抗付加部１０６の一機能に対応し、コンパレータ１６４による入力信号に応じてアンテナ特性を切り替える手段である。特性制御ブロック１８０は、例えば、スイッチ１５８と、抵抗１６０とにより構成される。尚、抵抗１６０に代えてコンデンサを用いてもよい。また、スイッチ１５８と抵抗１６０とは直列に接続されている。さらに、特性制御ブロック１８０は、負荷変調ブロック１７０に対して並列に接続されている。
【００８７】
コンパレータ１６４は、特性制御部１０８の一例である。まず、コンパレータ１６４は、整流回路１６２により直流に変換されたアンテナ端電圧と第１閾値とを比較し、そのアンテナ端電圧が第１閾値に達した場合（図３の符号Ｕ）、スイッチ１５８をオンに切り替える。スイッチ１５８がオンになると、アンテナ１０２の負荷は、抵抗１６０が付加された分だけ増加してアンテナ特性が変化する（図３の符号Ｓｄ）。さらに、コンパレータ１６４は、整流回路１６２により入力されたアンテナ端電圧と第２閾値とを比較し、そのアンテナ端電圧が第２閾値に達した場合（図３の符号Ｌ）、スイッチ１５８をオフに切り替える。スイッチ１５８がオフになると、アンテナ１０２の負荷は、抵抗１６０が離隔された分だけ減少してアンテナ特性が変化する（図３の符号Ｓｕ）。
【００８８】
（図８：変形例）
ここで、図８を参照しながら、本実施形態に係る負荷制御回路の変形例として、多段並列抵抗型の負荷制御回路について説明する。図８は、本実施形態に係る負荷制御回路の変形例を示す説明図である。尚、図７の構成と実質的に同一の構成要素については重複説明を避けるため、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８９】
図８に示すように、本変形例に係る負荷制御回路は、例えば、負荷変調ブロック１７０と、特性制御ブロック２８０と、整流回路１６２と、コンパレータ２６４とを含む。上記の負荷制御回路との相違点は、主に、特性制御ブロック２８０、及びコンパレータ２６４の構成の違いにある。
【００９０】
（特性制御ブロック２８０、コンパレータ２６４）
特性制御ブロック２８０は、複数のスイッチ２５８（ＳＷ１〜ＳＷｎ）と、複数の抵抗２６０とにより構成されている。また、一のスイッチ２５８には、一の抵抗２６０が直列に接続されている。そして、スイッチ２５８と抵抗２６０との組は、互いに並列に接続されている。そのため、オンにするスイッチ２５８の個数を変えることで、アンテナ１０２に付加される負荷量を調整することが可能である。
【００９１】
例えば、図５（Ａ）又は図６（Ａ）に示したように、一の閾値に達してアンテナ特性が切り替えられた直後に他の閾値を越えるような場合、オンに切り替えられた複数のスイッチ２５８の一部だけをオフに切り替えることで再び一の閾値を越えてしまう問題を回避することができる。或いは、一の閾値に達した際に、他の閾値を越えないように、他の閾値に達する直前までオンにするスイッチ２５８の数を徐々に増加させてもよい。
【００９２】
また、コンパレータ２６４は、整流回路１６２から入力されるアンテナ端電圧を２以上の複数の閾値（第１閾値〜第ｎ閾値）と比較し、アンテナ特性の切り替え後のアンテナ端電圧が所定の閾値間に位置するように、オンに切り替えるスイッチ２５８の数を決定してもよい。尚、複数のスイッチ２５８は、所定の順序で切り替えられてもよいし、任意の順序で切り替えられてもよい。例えば、複数の抵抗２６０の抵抗値が互いに異なるような場合に、スイッチ２５８を切り替える組み合わせを適切に制御することで、より効率良くアンテナの負荷を切り替えることができる。
【００９３】
上記のように、本実施形態に係る負荷制御回路は、例えば、スイッチ１５８、２５８と、抵抗１６０、２６０と、コンパレータ１６４、２６４とを組み合わせることで実現される。そして、アンテナ１０２の負荷制御は、主に、コンパレータ１６４、２６４から入力された信号に応じてスイッチ１５８、２５８が切り替わることで実現される。このとき、コンパレータ１６４、２６４は、図３、図５（Ａ）、及び図６（Ａ）を参照しながら説明した制御方法に基づいてスイッチ１５８、２５８を制御する。
【００９４】
（具体例１：図７に係る具体例）
例えば、受信側の通信装置１００が非接触ＩＣカードであり、送信側がリーダ／ライタである場合について考える。この場合、非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧が第１閾値を越えると、スイッチ１５８がオフからオンに切り替えられて抵抗１６０が有効になる。その結果、非接触ＩＣカードとリーダ／ライタとが至近距離に位置しても、両者のアンテナが密結合して通信不可状態が発生するのを回避することができる。さらに、アンテナ端電圧が第２閾値を下回った場合、非接触ＩＣカードは、スイッチ１５８をオフに切り替えることで抵抗１６０を無効にする。その結果、アンテナの負荷が増大したことにより発生する通信状態の劣化により、最大通信可能距離が所定値よりも低下することを防止することができる。
【００９５】
（具体例２：図８に係る具体例）
上記の具体例２と同様に、受信側の通信装置１００が非接触ＩＣカードであり、送信側がリーダ／ライタである場合について考える。この場合、複数組のスイッチ２５８及び抵抗２６０が多段に並列接続されている。そのため、非接触ＩＣカードは、アンテナ端電圧をモニターし、そのアンテナ端電圧に応じた抵抗値になるようにスイッチ２５８を切り替える。例えば、非接触ＩＣカードがリーダ／ライタに近接して磁場が強くなるにつれて多くのスイッチをオンに切り替えてもよい。こうすると、オンになったスイッチ２５８の数だけアンテナ１０２に掛かる抵抗値が小さくなるので負荷を大きくすることができる。
【００９６】
次に、送信側の回路構成例について説明する。
【００９７】
（図９：送信側の回路構成例）
図９は、送信側の通信装置１００が備える抵抗付加部１０６、及び特性制御部１０８等の具体的な回路構成例を示す説明図である。当該回路構成は、アンテナ端電圧のフィードバックを利用した通信装置１００における負荷制御回路の一例である。
【００９８】
図９に示すように、本実施形態に係る負荷制御回路は、例えば、特性制御ブロック１８０と、整流回路１６２と、コンパレータ１６４とを含む。
【００９９】
（特性制御ブロック１８０、コンパレータ１６４）
特性制御ブロック１８０は、抵抗付加部１０６の一機能に対応し、コンパレータ１６４による入力信号に応じてアンテナ特性を切り替える手段である。特性制御ブロック１８０は、例えば、スイッチ１５８と、抵抗１６０とにより構成される。尚、抵抗１６０に代えてコンデンサを用いてもよい。また、スイッチ１５８と抵抗１６０とは直列に接続されている。さらに、特性制御ブロック１８０は、負荷変調ブロック１７０に対して並列に接続されている。
【０１００】
コンパレータ１６４は、特性制御部１０８の一例である。まず、コンパレータ１６４は、整流回路１６２により直流に変換されたアンテナ端電圧と第１閾値とを比較し、そのアンテナ端電圧が第１閾値に達した場合（図４の符号Ｕ）、スイッチ１５８をオフに切り替える。スイッチ１５８がオフになると、アンテナ１０２の負荷は、抵抗１６０が除去された分だけ増加してアンテナ特性が変化する（図４の符号Ｓｄ）。さらに、コンパレータ１６４は、整流回路１６２により入力されたアンテナ端電圧と第２閾値とを比較し、そのアンテナ端電圧が第２閾値に達した場合（図４の符号Ｌ）、スイッチ１５８をオンに切り替える。スイッチ１５８がオンになると、アンテナ１０２の負荷は、抵抗１６０が付加された分だけ減少してアンテナ特性が変化する（図４の符号Ｓｕ）。
【０１０１】
（図１０：変形例）
ここで、図１０を参照しながら、本実施形態に係る負荷制御回路の変形例として、多段並列抵抗型の負荷制御回路について説明する。図１０は、本実施形態に係る負荷制御回路の変形例を示す説明図である。尚、図９の構成と実質的に同一の構成要素については重複説明を避けるため、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０２】
図１０に示すように、本変形例に係る負荷制御回路は、例えば、特性制御ブロック２８０と、整流回路１６２と、コンパレータ２６４とを含む。上記の負荷制御回路との相違点は、主に、特性制御ブロック２８０、及びコンパレータ２６４の構成の違いにある。
【０１０３】
（特性制御ブロック２８０、コンパレータ２６４）
特性制御ブロック２８０は、複数のスイッチ２５８（ＳＷ１〜ＳＷｎ）と、複数の抵抗２６０とにより構成されている。また、一のスイッチ２５８には、一の抵抗２６０が直列に接続されている。そして、スイッチ２５８と抵抗２６０との組は、互いに並列に接続されている。そのため、オンにするスイッチ２５８の個数を変えることで、アンテナ１０２に付加される負荷量を調整することが可能である。
【０１０４】
例えば、図５（Ｂ）又は図６（Ｂ）に示したように、一の閾値に達してアンテナ特性が切り替えられた直後に他の閾値を越えるような場合、オフに切り替えられた複数のスイッチ２５８の一部だけをオンに切り替えることで、再び一の閾値を越えてしまう問題を回避することができる。或いは、一の閾値に達した際に、他の閾値を越えないように、他の閾値に達する直前まで徐々にスイッチ２５８をオンに切り替えてもよい。
【０１０５】
また、コンパレータ２６４は、整流回路１６２から入力されるアンテナ端電圧を２以上の複数の閾値（第１閾値〜第ｎ閾値）と比較し、アンテナ特性の切り替え後のアンテナ端電圧が所定の閾値間に位置するように、オンに切り替えるスイッチ２５８の数を決定してもよい。尚、複数のスイッチ２５８は、所定の順序で切り替えられてもよいし、任意の順序で切り替えられてもよい。例えば、複数の抵抗２６０の抵抗値が互いに異なるような場合に、スイッチ２５８を切り替える組み合わせを適切に制御することで、より効率良くアンテナの負荷を切り替えることができる。
【０１０６】
上記のように、本実施形態に係る負荷制御回路は、例えば、スイッチ１５８、２５８と、抵抗１６０、２６０と、コンパレータ１６４、２６４とを組み合わせることで実現される。そして、アンテナ１０２の負荷制御は、主に、コンパレータ１６４、２６４から入力された信号に応じてスイッチ１５８、２５８が切り替わることで実現される。このとき、コンパレータ１６４、２６４は、図４、図５（Ｂ）、及び図６（Ｂ）を参照しながら説明した制御方法に基づいてスイッチ１５８、２５８を制御する。
【０１０７】
（具体例３：図９に係る具体例）
例えば、受信側の通信装置１００が非接触ＩＣカードであり、送信側がリーダ／ライタである場合について考える。この場合、リーダ／ライタのアンテナ端電圧が第１閾値を下回ると、スイッチ１５８がオフからオンに切り替えられて抵抗１６０が有効になる。その結果、出力磁場の強度が減少し、非接触ＩＣカードとリーダ／ライタとが至近距離に位置しても、両者のアンテナが密結合して通信不可状態が発生するのを回避することができる。さらに、アンテナ端電圧が第２閾値を越えた場合、リーダ／ライタは、スイッチ１５８をオフに切り替えることで抵抗１６０を無効にする。すると、出力磁場の強度が増大し、最大通信可能距離が所定値以上に維持される。
【０１０８】
（具体例４：図１０に係る具体例）
上記の具体例３と同様に、受信側の通信装置１００が非接触ＩＣカードであり、送信側がリーダ／ライタである場合について考える。この場合、複数組のスイッチ２５８及び抵抗２６０が多段に並列接続されている。そのため、リーダ／ライタは、アンテナ端電圧をモニターし、そのアンテナ端電圧に応じた抵抗値になるようにスイッチ２５８を切り替える。例えば、非接触ＩＣカードがリーダ／ライタに近接してリーダ／ライタのアンテナ端電圧が減少するにつれて多くのスイッチをオンに切り替えてもよい。こうすることで、オンになったスイッチ２５８の数だけ出力磁場を小さくすることができる。
【０１０９】
以上、本実施形態に係る通信装置１００の機能構成、回路構成例、及び閾値の設定方法について説明した。上記の構成を適用すると、リーダ／ライタや非接触ＩＣカード等の非接触通信する通信装置間において、互いのアンテナが密結合する通信不可領域に入ることをアンテナ端電圧により検知し、その検知結果に応じて通信不可領域の発生を回避することができる。さらに、そのアンテナ端電圧が予め設定した閾値を超える（上回る、または下回る）ことをトリガーとしてアンテナ間の結合による特性変化を低減することが可能になり、最大通信可能距離を所定値以上に維持したまま、通信不能領域の発生を回避することができる。
【０１１０】
［非接触通信装置の装置構成例］
ここで、図１１を参照しながら、上記の装置が有する機能を実現することが可能な非接触通信装置の装置構成例について簡単に説明する。図１１は、非接触通信装置の装置構成例を示す説明図である。尚、上記の装置が有する機能は、この非接触通信装置が有する構成要素の一部のみを利用して実現してもよい。また、重複する符号が付された構成要素は、一体のハードウェア資源により構成されていてもよい。
【０１１１】
図４に示すように、この非接触通信装置は、主に、ＩＣカード機能提供ブロックと、リーダ／ライタ機能提供ブロックと、コントローラ９２２とにより構成される。
【０１１２】
（ＩＣカード機能提供ブロック）
ＩＣカード機能提供ブロックは、例えば、アンテナ９０２と、フロントエンド回路９０４と、変調器９０６と、コマンド再生器９０８と、クロック再生器９１０と、制御回路９１２と、暗号化回路９１４と、メモリ９１６と、有線インターフェース回路９１８とにより構成される。
【０１１３】
アンテナ９０２は、ループ・アンテナにより構成され、リーダ／ライタが有するループ・アンテナと磁気的に結合してコマンドや電力を受け取る。フロントエンド回路９０４は、リーダ／ライタから送出された搬送波を整流して直流電源を再生する。また、フロントエンド回路９０４は、取得した１３．５６ＭＨｚの搬送波を分周してコマンド再生器９０８、及びクロック再生器９１０に入力する。コマンド再生器９０８は、入力された搬送波からコマンドを再生して制御回路９１２に入力する。クロック再生器９１０は、入力された搬送波からロジック回路を駆動するためのクロックを再生して制御回路９１２に入力する。また、フロントエンド回路９０４は、再生した電源を制御回路９１２（ＣＰＵ）に供給する。
【０１１４】
全ての回路に電源が供給されると、制御回路９１２は、再生されたコマンドに応じて各回路を駆動する。尚、制御回路９１２から出力されたデータは、暗号化回路９１４により暗号化されてメモリ９１６に格納される。尚、メモリ９１６は、例えば、磁気的、光学的、又は光磁気的に情報を記録する記憶装置であってもよいし、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等に利用される半導体記憶装置であってもよい。
【０１１５】
一方、メモリ９１６内に格納された暗号化データを送信する場合、フロントエンド回路９０４は、変調器９０６により変調された暗号化データに基づいてアンテナ９０２の給電点にある負荷インピーダンスを変化させ、その変化によりアンテナ９０２によって誘起される磁界を変化させる。この磁界変化により、磁気的に結合したリーダ／ライタのアンテナを流れる電流変化が誘起されて暗号化データが伝送される。
【０１１６】
また、制御回路９１２は、有線インターフェース回路９１８を介してコントローラ９２２により制御されてもよい。また、ＩＣカード機能提供ブロックは、インターフェースＩ／Ｆ（未図示）を介して、後述のリーダ／ライタ機能提供ブロックとの間で情報を送受信し、相互に又は一方から他方を制御することが可能であってもよい。
【０１１７】
（リーダ／ライタ機能提供ブロック）
リーダ／ライタ機能提供ブロックは、例えば、アンテナ９０２と、フィルタ９３２と、受信アンプ９３４と、周波数変換器９３６と、識別器９３８と、ロジック回路９４０と、制御回路９１２と、メモリ９１６と、有線インターフェース回路９４２と、変調器９４６と、局部発振器９５０と、送信アンプ９４８とにより構成される。
【０１１８】
リーダ／ライタ機能提供ブロックは、非接触ＩＣカード等との磁気的な結合を利用してコマンドや電力を供給する。このリーダ／ライタ機能提供ブロックは、制御部９１２（ＣＰＵ）の制御により、非接触ＩＣカード等に電力を供給して活性化させてから、所定の伝送プロトコルに従って通信を開始する。このとき、リーダ／ライタ機能提供ブロックは、通信接続の確立、アンチコリジョン処理、及び認証処理等を行う。
【０１１９】
リーダ／ライタ機能提供ブロックは、局部発振器９５０を利用して搬送波を生成する。情報を送信する場合、まず、制御回路９１２は、メモリ９１６からデータを読み出してロジック回路９４０に伝送する。そして、変調器９４６は、ロジック回路９４０から出力された信号に基づいて局部発振器９５０により生成された搬送波を変調する。さらに、送信アンプ９４８は、変調器９４６から出力された変調波を増幅し、アンテナ９０２を介して送信する。
【０１２０】
一方、情報を受信する場合、まず、アンテナ９０２を介して受信された変調波は、フィルタ９３２を通した上で受信アンプ９３４に入力される。そして、受信アンプ９３４により増幅された信号は、周波数変換器９３６により周波数変換されてロジック回路９４０に入力される。さらに、ロジック回路９４０から出力された信号は、制御回路９１２によりメモリ９１６に記録される。或いは、当該信号は、有線インターフェース回路９４２を介して外部のコントローラ９２２に伝送される。
【０１２１】
以上、非接触通信装置の装置構成例について説明した。当該非接触通信装置は、例えば、携帯電話、携帯情報端末、各種の通信機器、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、或いは、ゲーム機や情報家電等であってもよい。また、上記の非接触通信装置が有する機能又は構成要素の一部又は全部を内蔵した各種の機器についても、上記実施形態の技術的範囲に含まれる。もちろん、上記の各構成要素が有する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムや当該プログラムが記録された記録媒体についても上記実施形態の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【０１２２】
［アンテナ特性の判断／変更タイミングについて］
ここで、図１２を参照しながら、本実施形態に係るアンテナ特性の判断／変更タイミングについて説明する。図１２は、本実施形態に係るアンテナ特性の判断／変更タイミングを示す説明図である。図１２には、リーダ／ライタ側での送受信タイミングと、この送受信タイミングに対応する非接触ＩＣカード側での送受信タイミングとが模式的に示されている。図１２の横軸は、例えば、右方向に向かって経過時間を示している。
【０１２３】
この場合、上記の特性制御部１０８は、送受信タイミングと、アンテナ特性の変更タイミングとが重ならないように制御する。また、特性制御部１０８は、任意のタイミングでアンテナ特性を変更すべきか否かを判断する。つまり、特性制御部１０８は、送受信が行われていない期間（ΔＴｎ（ｎ＝１，２，３，４，…））に、変更が必要な場合にアンテナ特性を変更するのである。但し、アンテナ特性の判断期間と、アンテナ特性の変更期間とが同一である必要は無い。このように構成することで、送受信中の信号が破壊されずに済む。
【０１２４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２５】
例えば、上記の負荷制御回路について、アンテナの負荷をスイッチにより可変する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、スイッチに代えて、アンテナの負荷を連続的に変化させる可変型の抵抗回路を利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る通信装置の機能構成を示す説明図である。
【図２Ａ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図２Ｂ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図２Ｃ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図２Ｄ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図２Ｅ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図２Ｆ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図３】アンテナ端電圧に応じた特性切り替え方法を示す説明図である。
【図４】アンテナ端電圧に応じた特性切り替え方法を示す説明図である。
【図５】アンテナ端電圧に応じた特性切り替え方法を示す説明図である。
【図６】アンテナ端電圧に応じた特性切り替え方法を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係る通信装置の回路構成例を示す説明図である。
【図８】本実施形態に係る通信装置の回路構成例を示す説明図である。
【図９】本実施形態に係る通信装置の回路構成例を示す説明図である。
【図１０】本実施形態に係る通信装置の回路構成例を示す説明図である。
【図１１】非接触通信装置の装置構成の一例を示す説明図である。
【図１２】本実施形態に係るアンテナ特性の判断／変更タイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１００ 通信装置
１０２ アンテナ
１０４ 電圧検知部
１０６ 抵抗付加部
１０８ 特性制御部
１１０ 記憶部
１１２ 通信部
１５４、１５８、２５８ スイッチ
１５６、１６０、２６０ 抵抗
１６２ 整流回路
１６４、２６４ コンパレータ
１７０ 負荷変調ブロック
１８０、２８０ 特性制御ブロック
９０２ アンテナ
９０４ フロントエンド回路
９０６、９４４ 変調器
９０８ コマンド再生器
９１０ クロック再生器
９１２ 制御回路（ＣＰＵ）
９１４ 暗号化回路
９１６ メモリ
９１８、９４２ 有線Ｉ／Ｆ回路
９２２ コントローラ
９３２ フィルタ
９３４ 受信アンプ
９３６ 周波数変換器
９３８ 識別器
９４０ ロジック回路
９４８ 送信アンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、及びアンテナ特性の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触式ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）カードや非接触式ＩＣチップを搭載した携帯電話や携帯情報端末、或いは、非接触ＩＣカードとの間で非接触通信するためのリーダ／ライタ機能を搭載した通信装置や情報処理装置等が普及してきている。以下、これらの装置又は機器を非接触通信装置と呼ぶことがある。リーダ／ライタと非接触ＩＣカードとは、互いに特定周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の搬送波を利用して近接通信を行うことができる。例えば、リーダ／ライタにより所定の処理を非接触ＩＣカードに実行させるためのコマンドが送信されると、非接触ＩＣカードは、受信したコマンドに応じた処理を実行し、その実行結果を応答信号として返送する。
【０００３】
このとき、非接触ＩＣカードは、送信データに応じてアンテナの負荷を変化させることで搬送波に変調を施す負荷変調と呼ばれる変調技術を利用して信号を送信することができる。しかしながら、こうした負荷変調を利用した非接触通信は、リーダ／ライタと非接触ＩＣカードとの間の距離（以下、非接触通信距離）に関して通信不可領域（所謂、ヌル；ＮＵＬＬ）が発生する。そのため、この通信不可領域の発生を防止する技術の開発が求められている。
【０００４】
これに関し、例えば、下記の特許文献１には、非接触ＩＣカードに記録された情報を読み出す情報処理装置に関する技術が記載されている。この技術は、非接触ＩＣカードに対してコマンドを送信した後、そのコマンドに対して非接触ＩＣカードが応答した情報に応じて送信手段の出力インピーダンスを変更する点に１つの特徴を有する。また、下記の特許文献１には、非接触ＩＣカードの応答が受信できない場合に送信手段の出力インピーダンスを変更する技術も記載されている。尚、この技術は、非接触通信距離に応じたヌルの発生回避を目的としている。
【０００５】
他の例として、下記の特許文献２には、リーダ／ライタとの間で近距離通信する通信装置に関する技術が記載されている。この技術は、通信装置とリーダ／ライタとの間の距離を推定し、その推定値に応じて同調周波数をシフトさせる点に１つの特徴を有する。また、この技術は、受信レベルを検知して通信装置とリーダ／ライタとの間の距離を推定している。さらに、この技術は、信号の周波数を同調させるためにコンデンサを利用しており、このコンデンサに並列接続された他のコンデンサの接続をスイッチで切り替えることで同調周波数を選択的に切り替える構成に１つの特徴を有する。尚、この技術は、非接触通信距離に応じて発生するヌルの発生回避を目的としている。
【０００６】
他の例として、下記の特許文献３には、搬送波を介して通信端末と近距離通信するリーダ／ライタに関する技術が記載されている。この技術は、通信端末から搬送波と変調信号との合成波を受信し、その合成波に含まれる変調成分の検出結果に応じて搬送波を弱めるように制御する点に１つの特徴を有する。また、下記の特許文献３には、搬送波を打ち消す信号を出力する補助アンテナを設ける構成についても記載されている。尚、この技術は、非接触通信距離に応じたヌルの発生回避を目的としている。
【０００７】
他の例として、下記の特許文献４には、下記の特許文献２と同様に、リーダ／ライタとの間で近距離通信する通信装置に関する技術が記載されている。この技術は、通信装置とリーダ／ライタとの間の距離を推定し、その推定値に応じて同調周波数をシフトさせる点に１つの特徴を有する。特に、この技術は、通信装置とリーダ／ライタとの間の距離を推定する際に、信号の周波数を同調させる手段に接続された抵抗のインピーダンスを検出し、そのインピーダンスの変化に応じて距離を推定する点に特徴を有する。尚、この技術は、非接触通信距離に応じたヌルの発生回避を目的としている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２４０７１６号公報
【特許文献２】特開２００６−２３８３９８号公報
【特許文献３】特開２００７− ７４１５３号公報
【特許文献４】特開２００６−２７９８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の各文献には、ヌルが発生する通信距離を切り替えることでヌルの発生を防止する技術が開示されているものの、その切り替えタイミングについては明確に記載されていない。また、上記の各技術は、ヌルが発生する非接触通信距離を切り替えることにより信号強度が大きく低下する可能性について考慮されていない。そのため、こうした技術を単独で、或いは、単純に組み合わせて適用したとしても、ヌルが発生する非接触通信距離を切り替えることで通信可能な距離自体が極端に短くなってしまい、そのために通信不能状態になる可能性を否定できない。
【００１０】
こうした通信不能状態は、非接触通信距離が所定値近傍に達した際に、カード側の負荷を切り替えて返信しても、所定周波数においてリーダ／ライタから見た非接触ＩＣカードの負荷が変化しなくなることに起因して発生する場合がある。また、アンテナの結合によって、非接触ＩＣカードからの返信に利用される副搬送波のバランスが悪くなることにより波形に歪みが生じて検波できなくなることに起因する場合もある。さらに、電力伝送が不十分になることに起因する場合もある。
【００１１】
上記の各文献の中には、アンテナ間の結合によりリーダ／ライタのアンテナ端におけるインピーダンス変化が無くなることで生じるヌルについて言及されているものもある。しかしながら、送受信波形の歪みや、電力伝送の不足に起因するヌルの発生についてはいずれの文献でも言及されていない。しかも、上記の各文献に挙げられている方法は、共振周波数（ｆ０）をシフトさせるものであり、波形歪みや出力磁界強度不足に起因するヌルに対しては逆効果となる可能性がある。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、アンテナ間の距離に依存せずに疎結合状態を維持し、アンテナ特性（同調周波数及びＱ値）を極力変化させないように、所定の閾値に基づいてアンテナ特性を切り替えるタイミングを制御することによってヌルの発生を回避することが可能な、新規かつ改良された通信装置、及びアンテナ特性の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、リーダ／ライタからの磁界信号に対して、非接触ＩＣカードの負荷変調を用いて非接触通信する通信装置が提供される。当該通信装置は、前記リーダ／ライタ又は非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧を検知する電圧検知部と、前記電圧検知部により検知されたアンテナ端電圧に応じて前記リーダ／ライタ又は非接触ＩＣカードのアンテナの特性を変化させる特性制御部とを備える。そして、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が所定の第１閾値に達した場合に前記アンテナの特性を変化させる。
【００１４】
上記の通信装置は、リーダ／ライタからの磁界信号に対して、非接触ＩＣカードの負荷変調を用いて非接触通信するものである。この通信装置は、電圧検知部により、前記リーダ／ライタ又は非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧を検知する。また、この通信装置は、特性制御部により、前記電圧検知部により検知されたアンテナ端電圧に応じて前記リーダ／ライタ又は非接触ＩＣカードのアンテナの特性を変化させる。さらに、この通信装置は、前記特性制御部により、前記アンテナ端電圧が所定の第１閾値に達した場合に前記アンテナの特性を変化させる。
【００１５】
また、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際に前記アンテナの特性を変化させた後で、前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達した場合に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元するように構成されていてもよい。
【００１６】
また、前記所定の第２閾値は、前記特性制御部により前記アンテナの特性が変化した直後の前記アンテナ端電圧よりも前記所定の第１閾値から遠い値に設定されていてもよい。
【００１７】
また、前記所定の第１閾値は、前記特性制御部が前記アンテナの特性を変化前の状態に復元した直後の前記アンテナ端電圧よりも、前記所定の第２閾値から遠い値に設定されていてもよい。
【００１８】
また、前記所定の第１閾値は、例えば、前記アンテナ端電圧が当該所定の第１閾値に近づくにつれ、前記アンテナの負荷変調に応じて変化する磁場吸収値の所定周波数における変化量｜Δ｜が小さくなる範囲内で、当該変化量｜Δ｜が｜Δ｜＞０である前記アンテナ端電圧の値に設定されていてもよい。
【００１９】
また、前記通信装置は、前記アンテナに対して抵抗を付加するためのスイッチをさらに備えていてもよい。そして、前記特性制御部は、前記スイッチのオン／オフを切り替えることにより前記アンテナの特性を変化させるように構成されていてもよい。
【００２０】
また、前記通信装置は、前記アンテナに対して複数の抵抗を並列に付加するための互いに独立した複数のスイッチをさらに備えていてもよい。そして、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際、前記アンテナの特性を変化させた直後に前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達しないように、前記複数のスイッチの一部又は全部をオンに切り替えることによって前記アンテナの特性を変化させるように構成されていてもよい。
【００２１】
また、前記通信装置は、前記アンテナに対して複数の抵抗を並列に付加するための互いに独立した複数のスイッチをさらに備えていてもよい。そして、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際、前記アンテナの特性を変化させた直後に前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達した場合、前記複数のスイッチの一部又は全部をオフに切り替えることによって前記アンテナの特性を変化させるように構成されていてもよい。
【００２２】
また、前記特性制御部は、任意のタイミングで、前記アンテナの特性を変化させるか否かを判断し、変化させる場合には、データの送受信が行われていないタイミングで前記アンテナの特性を変化させるように構成されていてもよい。
【００２３】
また、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値を上回った際に前記アンテナの特性を変化させ、或いは、前記アンテナ端電圧が前記所定の第２閾値を下回った際に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元するように構成されていてもよい。この場合、前記通信装置は、非接触ＩＣカードであってもよい。
【００２４】
また、前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値を下回った際に前記アンテナの特性を変化させ、或いは、前記アンテナ端電圧が前記所定の第２閾値を上回った際に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元するように構成されていてもよい。この場合、前記通信装置は、リーダ／ライタであってもよい。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、前記リーダ／ライタからの磁界信号に対し、非接触ＩＣカードの負荷変調を利用して通信する際に、前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧が検知される電圧検知ステップと、前記電圧検知ステップにおいて検知されたアンテナ端電圧が所定の閾値に達した場合に前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナの特性が変化するように制御される特性制御ステップとを含む、アンテナ特性の制御方法が提供される。
【００２６】
上記の構成により、非接触通信距離が所定値近傍に達した際に発生する通信不可領域を回避することが可能になる。それと共に、アンテナ特性の切り替えに応じて変化するアンテナ端電圧に応じて所定の閾値を設け、この閾値に応じてアンテナ特性の切り替えタイミングを制御することで、アンテナ特性の切り替えによる極端な通信可能距離の低下を防止することができる。その結果、通信可能距離をある一定以上の値に保ちつつ、通信不可領域の発生を回避することが可能になる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、アンテナ間の距離に依存せずに疎結合状態を維持し、アンテナ特性（同調周波数およびＱ値）を極力変化させないことで、所定の閾値に基づいてアンテナ特性を切り替えるタイミングを制御することによってヌルの発生を回避することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２９】
＜本発明の一実施形態＞
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、非接触通信する通信装置に関し、特に、アンテナ端電圧を検知し、その検知結果に応じてアンテナ特性を変化させることで通信不可領域の発生を回避する技術に関する。当該技術は、所定の閾値に基づいてアンテナ特性が制御される点に１つの特徴を有する。
【００３０】
［通信装置１００の機能構成］
まず、図１を参照しながら、本実施形態に係る通信装置１００の機能構成について説明する。図１は、本実施形態に係る通信装置１００の機能構成を示す説明図である。
【００３１】
図１に示すように、通信装置１００は、主に、アンテナ１０２と、電圧検知部１０４と、抵抗付加部１０６と、特性制御部１０８と、記憶部１１０と、通信部１１２とにより構成されている。例えば、この通信装置１００は、通信部１２とアンテナ１４とを備える他の通信装置１０との間で非接触通信することが可能である。
【００３２】
上記の他、図１の通信装置１００には、保護素子を記載した。この保護素子は、アンテナ端から入力される電圧が高い場合に装置内部の回路を保護するものである。保護素子としては、例えば、バリスタ、ツェナーダイオードやサージ用保護回路が用いられる。但し、本実施形態に係る通信装置１００は、後述する特性制御部１０８の構成により、この保護素子を設けなくてもよい。この場合、保護素子を設けない分だけ回路構成が簡略化されると共に、回路面積、及び製造コストが低減される。
【００３３】
以下では、通信装置１００のアンテナ１０２と他の通信装置１０のアンテナ１４との間の距離ｄを非接触通信距離と呼ぶことにする。尚、通信装置１００は、例えば、非接触ＩＣカードにより構成されうる。一方、他の通信装置１０は、例えば、非接触ＩＣカードとの間で通信することが可能なリーダ／ライタにより構成されうる。
【００３４】
（電圧検知部１０４）
電圧検知部１０４は、アンテナ１０２のアンテナ端電圧を検知する手段である。電圧検知部１０４は、通信装置１００がアンテナ１０２を介して搬送波又は変調波を受信した際に、そのアンテナ１０２のアンテナ端電圧を検知する。電圧検知部１０４により検知されたアンテナ端電圧は、特性制御部１０８に入力される。
【００３５】
（抵抗付加部１０６）
抵抗付加部１０６は、アンテナ１０２の負荷を変化させる手段である。抵抗付加部１０６は、例えば、特性制御部１０８から入力された制御信号に応じて、アンテナ１０２に対して抵抗を付加し、或いは、付加した抵抗を削除して、アンテナ１０２の負荷を切り替える。つまり、抵抗付加部１０６は、アンテナ１０２の特性を変更するための変更手段である。また、抵抗付加部１０６は、通信部１１２から取得した返信信号に応じてアンテナの負荷を切り替えることで、アンテナ１０２から発生する磁場を変調する。この変調された磁場により返信信号が送信される。尚、ここで言う返信信号とは、他の通信装置１０から送信された送信信号に応じて返信される信号のことを意味する。
【００３６】
但し、抵抗付加部１０６は、負荷変調により返信信号を送信するための負荷の切り替えと、アンテナ１０２の特性を変更するための負荷の増減とを行う。返信信号を送信する場合、抵抗付加部１０６は、所定の抵抗値を有する負荷をＯＮ／ＯＦＦし、アンテナ１０２の端部に接続された容量によるインピーダンスを切り替えて返信信号を送信する。一方、アンテナ１０２の特性を変更するための負荷の増減を行う場合、抵抗付加部１０６は、上記の容量に対して並列に接続された負荷の大きさを増減させることで、当該容量によるインピーダンスの周波数特性を変化させる。
【００３７】
（特性制御部１０８、記憶部１１０）
特性制御部１０８は、電圧検知部１０４により検知されたアンテナ１０２のアンテナ端電圧に応じてアンテナ１０２の特性を制御する制御手段である。特に、特性制御部１０８は、記憶部１１０に記録された一又は複数の閾値に基づいてアンテナ１０２の特性を制御する。このとき、特性制御部１０８は、抵抗付加部１０６によりアンテナ１０２の抵抗値を増減させることでアンテナ１０２の特性を制御する。尚、記憶部１１０には、一又は複数の閾値（例えば、第１閾値ｔｈ１、第２閾値ｔｈ２）が予め記録されている。これらの閾値については後述する。
【００３８】
（通信部１１２）
通信部１１２は、返信信号を生成し、当該返信信号に応じて抵抗付加部１０６を制御することで信号を送信する手段である。例えば、通信部１１２は、抵抗付加部１０６を介してアンテナ１０２の負荷を繰り返し切り替えることで、アンテナ１０２から発生する磁場の強度を周期的に変化させることができる。そのため、通信部１１２は、アンテナ１０２の負荷を切り替えて搬送波にＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式の信号変調を施すことができる。
【００３９】
（通信不可領域の発生要因について）
ここで、図２Ａを参照しながら、通信不可領域の発生要因について簡単に説明する。図２Ａは、通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。また、以下の説明の中で、適宜、図２Ｂ〜図２Ｆを参照する。これらの図は、非接触通信距離ｄとヌルの発生原因との関係を説明するための説明図である。尚、以下の説明において、説明の便宜上、通信装置１００を非接触ＩＣカード、他の通信装置１０をリーダ／ライタと仮定して説明する。もちろん、本実施形態に係る技術はこれに限定されず、互いに非接触通信する装置において好適に適用される。
【００４０】
上記の通り、互いに非接触通信する一対の通信装置（例えば、リーダ／ライタ、及び非接触ＩＣカード）は、各々が有するアンテナ間の結合（電磁結合）を利用して通信する。例えば、非接触ＩＣカードのアンテナに対して並列に付加された負荷のオン／オフを切り替えることにより、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性及び同特性に関するＱ値を変化させて信号を返信する負荷変調方式が用いられる。負荷のオン／オフは、アンテナに対して並列に抵抗の付加又は削除をすることで実現される。
【００４１】
ところが、非接触通信距離ｄが短くなると、両装置のアンテナが密に結合するため、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性が大きく変化する。この変化に起因して通信不可領域が発生してしまうのである。このような状態の一例を模式的に表現したのが図２Ａである。尚、上記のＱ値とは、インピーダンスの周波数特性が有するピークの鋭さを表す値である。
【００４２】
図２Ａには、非接触ＩＣカードのアンテナ１０２に付加される負荷がＯＮの状態を表すＧ２と、その負荷がＯＦＦの状態を表すＧ１及びＧ３とが模式的に示されている。これらＧ１〜Ｇ３は、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性である。図２Ａに示すように、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性のＱ値は、非接触ＩＣカードの負荷がＯＮになることで大きくなる（Ｇ２）。逆に、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性のＱ値は、非接触ＩＣカードの負荷がＯＦＦになることで小さくなる（Ｇ１）。
【００４３】
図２Ａから明らかなように、負荷ＯＮのＧ２と、負荷ＯＦＦのＧ１とを比較すると、ある周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）において、インピーダンス値に差Δが検出される。そこで、非接触ＩＣカードとリーダ／ライタとは、このインピーダンス値の差Δを利用することで、上記の負荷変調方式による非接触通信を実現しているのである。ところが、非接触通信距離ｄが十分に短くなると、上記の通り、インピーダンスの周波数特性の形状が歪に変化したり、周波数軸方向にシフトしたりする。例えば、非接触通信距離ｄが短くなるに連れて、インピーダンスの周波数特性の中心周波数が大きくなるように周波数軸方向にシフトすることがある。こうした変化に起因してヌルが発生してしまうのである。
【００４４】
上記のように、アンテナ１４とアンテナ１０２とが疎結合の場合（非接触通信距離ｄが比較的大きい場合）、負荷ＯＦＦの状態でＧ１のような形状になる。この場合、負荷ＯＮの状態のＧ２と負荷ＯＦＦ状態のＧ１との間で所定周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）におけるインピーダンスの差Δが｜Δ｜＞０となり、ＡＳＫ方式で変調された信号をリーダ／ライタが受信することができる。
【００４５】
ところが、非接触通信距離ｄが所定距離ｄ０の近傍に接近すると、負荷ＯＮ状態のＧ２と負荷ＯＦＦ状態のＧ３との間で所定周波数におけるインピーダンスの差Δがほぼ０になる。そのため、アンテナ１０２の負荷を切り替えても、リーダ／ライタで検出されるインピーダンスに変化が現れず、非接触ＩＣカードは、ＡＳＫ方式で信号を変調して返信することができなくなる。
【００４６】
その結果、所定の非接触通信距離ｄ０の近傍で通信不可領域が発生してしまうのである。また、この通信負荷領域が発生する原因としては、上記の他にも、いくつかの要因が考えられる。そこで、図２Ｂ〜図２Ｆを参照しながら、上記の要因も含めて、ヌルの発生原因について説明する。
【００４７】
まず、図２Ｂを参照する。図２Ｂは、非接触ＩＣカード及びリーダ／ライタのアンテナ同士が疎結合状態にある場合のリーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性を模式的に示したものである。上記の通り、非接触ＩＣカードの負荷がＯＮ（Ａ）／ＯＦＦ（Ｂ）されることで、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性のＱ値が増加／減少する。そのため、所定周波数（以下、１３．５６ＭＨｚとする。）におけるインピーダンス値の変化を検出することで、非接触ＩＣカードからの返信信号を復調することができる。
【００４８】
次に、図２Ｃを参照する。図２Ｃは、非接触ＩＣカード及びリーダ／ライタのアンテナ同士が密結合状態にある場合のリーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性を模式的に示したものである。上記の通り、アンテナ同士が密に結合すると、インピーダンスの周波数特性の形状に歪みが生じると共に、その中心周波数が高周波数側にシフトする。図２Ｃに示すように、インピーダンスの周波数特性がダブルピークの形状になる場合もある。
【００４９】
この場合、図２Ｃに示すように、返信信号の検出に用いる１３．５６ＭＨｚの周波数において、負荷ＯＮ（Ａ）のインピーダンス値と、負荷ＯＦＦ（Ｂ）のインピーダンス値とがほぼ同じ値になってしまい、返信信号を復調することができなくなってしまう。これが、図２Ａを参照しながら説明したヌルの発生原因の１つである。
【００５０】
次に、図２Ｄ、及び図２Ｅを参照する。図２Ｄは、非接触ＩＣカード及びリーダ／ライタのアンテナ同士が密結合状態にある場合のリーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性を模式的に示したものである。図２Ｅは、リーダ／ライタ側で検出されるＡＳＫ波形を模式的に示した説明図である。図２Ｄには、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性の他に、副搬送波が記載されている。この副搬送波とは、非接触ＩＣカードから信号を返信する際に利用するものである。例えば、１３．５６ＭＨｚを中心として±２１２ｋＨｚの位置に対称に設定される。
【００５１】
図２Ｄの場合、１３．５６ＭＨｚにおいて、負荷ＯＮ（Ａ）のインピーダンスの周波数特性と、負荷ＯＦＦ（Ｂ）のインピーダンスの周波数特性との間のインピーダンス値に有限の差Δが存在するため、一見、返送信号の復調が可能であるように思われる。しかしながら、１３．５６ＭＨｚの両側に対称に設定された副搬送波帯において、両周波数特性の形状が著しく非対称になっており、両副搬送波のバランスが損なわれている。このように、副搬送波のバランスが損なわれた場合のＡＳＫ波形を示したのが図２Ｅ（Ｙ）である。
【００５２】
図２Ｅには、理想的なＡＳＫ波形（Ｘ）と、歪んだＡＳＫ波形（Ｙ）とが記載されている。理想的なＡＳＫ波形（Ｘ）は、図２Ｂに示したインピーダンスの周波数特性のように、２つの副搬送波帯でのインピーダンスの周波数特性が対称な場合に検出されるＡＳＫ波形である。一方、歪んだＡＳＫ波形（Ｙ）は、図２Ｄに示すように、２つの副搬送波帯でインピーダンスの周波数特性が著しく非対称な場合に検出されるＡＳＫ波形である。リーダ／ライタは、歪んだＡＳＫ波形（Ｙ）から返信信号を復調することができないため、通信不可な状態となってしまうのである。これが、ヌルを発生させる１つの要因になっている。
【００５３】
次に、図２Ｆを参照する。非接触ＩＣカード及びリーダ／ライタのアンテナ同士が密結合状態にある場合のリーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性を模式的に示したものである。図２Ｆは、アンテナ同士の結合が著しく強い場合である。このように、結合が著しく強くなると、両アンテナ間の相互インダクタンス成分が大きくなり、非接触ＩＣカードに伝送される電力量が大きく低減されてしまう。そのため、電力伝送が不十分になり、通信不可な状態になってしまうのである。これが、ヌルを発生させる１つの要因となっている。また、結合が著しく強い場合は、図２Ｃと同様に負荷ＯＮ・ＯＦＦによるインピーダンス値の変化が無くなることもヌルの要因となる可能性がある。
【００５４】
非接触ＩＣカードのアンテナと、リーダ／ライタのアンテナとの間の磁気的な結合により通信不可領域が発生する問題に対しては、例えば、非接触ＩＣカードのアンテナ１０２の共振周波数（ｆ０）を搬送波周波数から遠い位置に設定する等の対策が講じられてきた。しかしながら、図２Ｄ〜図２Ｆで説明したヌルの発生要因に対しては、共振周波数をシフトさせる対策では解決が難しく、逆に、その特性を悪化させてしまう場合もある。そこで、本実施形態では、上記のいずれの問題に対しても有効な解決策を提案する。
【００５５】
本実施形態は、予め設定された一又は複数の閾値に基づいてアンテナ１０２の特性を好適に制御する技術に関する。以下、この技術について詳細に説明する。
【００５６】
（閾値の設定方法について）
図３〜図６を参照しながら、本実施形態に係る閾値の設定方法について説明する。図３〜図６は、本実施形態に係る閾値の設定方法を示す説明図である。尚、ここでは、説明の都合上、２つの閾値（第１閾値、第２閾値）を設定する方法について述べるが、本実施形態は、これに限定されるものではない。
【００５７】
（図３：非接触ＩＣカード側での負荷制御方法について）
まず、図３を参照しながら、非接触ＩＣカード側での負荷制御方法について説明する。図３は、非接触ＩＣカード（通信装置１００）におけるアンテナ端電圧の変化と閾値の設定例とを示した説明図である。
【００５８】
図３（ａ１）に示すように、非接触通信距離ｄが小さくなるにつれてアンテナ端電圧Ｖａは増加する。通信装置１００は、電圧検知部１０４によりアンテナ端電圧Ｖａを検知している。アンテナ端電圧Ｖａが第１閾値（符号Ｕ）に到達すると、特性制御部１０８は、抵抗付加部１０６を介してアンテナ１０２の負荷を増加させる。すると、アンテナ端電圧Ｖａは所定幅Ｓｄだけ低下する。
【００５９】
もし、負荷を増加させなければ、図３（ａ２）に示すように、アンテナ端電圧Ｖａが増加し続けてしまう。しかし、負荷の増加によりアンテナ端電圧Ｖａが第１閾値以下に抑制されるため、過電圧状態にはならず、上記の保護素子が不要になるのである。
【００６０】
既に述べた通り、アンテナ端に接続された容量によるインピーダンスは、この容量に対して並列に接続された負荷が増減することで変化する。つまり、対向するリーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性（図２Ａ等を参照）は、非接触ＩＣカード側の容量に対して並列に接続された負荷の増減により変化する。例えば、この負荷が大きい場合、非接触ＩＣカードの容量によるインピーダンスへの影響が小さくなり、非接触ＩＣカード側の共振系がインピーダンスへ与える影響が小さくなる。そのため、負荷が増加されると、リーダ／ライタ側から見たインピーダンスの周波数特性の、アンテナ間結合によるピークのシフト量及びＱ値の変化量が抑えられる。その結果、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｆに示したようなインピーダンスの周波数特性の状態を回避することが可能になるのである。
【００６１】
尚、所定幅Ｓｄは、アンテナ１０２を含めた周辺回路等のインピーダンスにより決定される値である。従って、理論計算、或いは、実験等により予め推定することも可能である。特性制御部１０８によるアンテナ１０２の負荷増加は、非接触通信距離ｄを大きくするのと実質的に同一の効果を奏する。ここで言う負荷増加は、上記の負荷変調でＯＮ／ＯＦＦされる負荷に対して並列接続された負荷の増加を意味している点に注意されたい。
【００６２】
特性制御部１０８によりアンテナ１０２の負荷が増加された後、非接触通信距離ｄを大きくすると、図３（ｂ１）に示すようにアンテナ端電圧Ｖａは減少する。アンテナ端電圧Ｖａが第２閾値（符号Ｌ）に到達すると、特性制御部１０８は、抵抗付加部１０６を介してアンテナ１０２の負荷を低減させる。すると、アンテナ端電圧Ｖａは所定幅Ｓｕだけ増加する。もし、負荷を低減させなければ、図３（ｂ２）に示すように、アンテナ端電圧Ｖａが減少し続けてしまう。しかし、負荷の低減によりアンテナ端電圧Ｖａが第２閾値以上に維持される。その結果、電力伝送の不足が発生せずに済む。
【００６３】
尚、所定幅Ｓｕは、上記の所定幅Ｓｄと同様にアンテナ１０２を含めた周辺回路等のインピーダンスにより決定されるため、理論計算、或いは、実験等により予め推定することが可能である。特性制御部１０８によるアンテナ１０２の負荷低減は、非接触通信距離ｄを小さくするのと実質的に同一の効果を奏する。ここで言う負荷低減は、上記の負荷変調でＯＮ／ＯＦＦされる負荷に対して並列接続された負荷の低減を意味している点に注意されたい。
【００６４】
さらに、特性制御部１０８によりアンテナ１０２の負荷が低減された後で非接触通信距離ｄを小さくすると、図３（ｃ１）に示すようにアンテナ端電圧Ｖａは増加する。このように、受信側の通信装置１００は、非接触通信距離ｄに応じて変化するアンテナ端電圧Ｖａを検知し、そのアンテナ端電圧Ｖａが所定の閾値に到達した段階でアンテナ１０２の負荷を変化させることにより、通信不可領域の発生を回避することができる。
【００６５】
但し、第１閾値を通信不可領域におけるアンテナ端電圧よりも小さな値に設定している点が重要である。この設定により、通信不可領域の発生が回避されるのである。一方、第２閾値は、所定の最大通信可能距離を確保することが可能なアンテナ端電圧よりも大きな値に設定されている。このように第２閾値を設定しておくことで、最大通信可能距離を維持することが可能になる。つまり、上記の第１及び第２閾値を設定することで、最大通信可能距離を維持しながら、通信不可領域の発生を回避することができるようになる。
【００６６】
（図４：リーダ／ライタ側での負荷制御方法について）
次に、図４を参照しながら、リーダ／ライタ側での負荷制御方法について説明する。図４は、リーダ／ライタ側におけるアンテナ端電圧の変化と閾値の設定例とを示した説明図である。但し、リーダ／ライタが通信装置１００の機能構成を有するものとする。
【００６７】
図３を参照しながら説明した負荷制御方法は、非接触ＩＣカード側で負荷を制御することにより、そのアンテナ端電圧Ｖａが第１閾値と第２閾値との間に収まるように制御する方法であった。この方法は、リーダ／ライタ側で負荷を制御する方法にも応用できる。図４は、この応用に関し、リーダ／ライタ側で負荷を制御する方法について説明するための説明図である。従って、図４に示すアンテナ端電圧Ｖａは、リーダ／ライタ側から見たアンテナ端電圧である点に注意されたい。また、負荷の増減がインピーダンスの周波数特性に与える影響については既に述べた通りであり、リーダ／ライタ側で負荷制御する場合であっても同様にインピーダンスの周波数特性の形状を変化させてヌルの発生を防止することができる。
【００６８】
図４（ａ１）に示すように、非接触通信距離ｄが小さくなるにつれてリーダ／ライタ側のアンテナ端電圧Ｖａは減少する。リーダ／ライタ（通信装置１００）は、電圧検知部１０４によりアンテナ端電圧Ｖａを検知している。アンテナ端電圧Ｖａが第１閾値（符号Ｕ）に到達すると、特性制御部１０８は、抵抗付加部１０６を介してアンテナ１０２の負荷を増加させる。すると、アンテナ端電圧Ｖａは所定幅Ｓｄだけ低下する。所定幅Ｓｄは、アンテナ１０２を含めた周辺回路等のインピーダンスにより決定される値である。従って、理論計算、或いは、実験等により予め推定することも可能である。もし、負荷を増加させなければ、図４（ａ２）に示すように、アンテナ端電圧Ｖａが減少し続けてしまう。しかし、負荷の増加によりアンテナ端電圧Ｖａが第１閾値と第２閾値との間に到達することが無くなる。
【００６９】
特性制御部１０８によりアンテナ１０２の負荷が増加された後、非接触通信距離ｄを大きくすると、図４（ｂ１）に示すようにアンテナ端電圧Ｖａは増加する。アンテナ端電圧Ｖａが第２閾値（符号Ｌ）に到達すると、特性制御部１０８は、抵抗付加部１０６を介してアンテナ１０２の負荷を低減させる。すると、アンテナ端電圧Ｖａは所定幅Ｓｕだけ増加する。所定幅Ｓｕは、上記の所定幅Ｓｄと同様にアンテナ１０２を含めた周辺回路等のインピーダンスにより決定されるため、理論計算、或いは、実験等により予め推定することが可能である。もし、負荷を減少させなければ、図４（ｂ２）に示すように、アンテナ端電圧Ｖａが増加し続けてしまう。しかし、負荷の減少によりアンテナ端電圧Ｖａが第１閾値と第２閾値との間に到達することが無くなる。
【００７０】
さらに、特性制御部１０８によりアンテナ１０２の負荷が低減された後で非接触通信距離ｄを小さくすると、図４（ｃ１）に示すようにアンテナ端電圧Ｖａは減少する。このように、通信装置１００は、非接触通信距離ｄに応じて変化するアンテナ端電圧Ｖａを検知し、そのアンテナ端電圧Ｖａが所定の閾値に到達した段階でアンテナ１０２の負荷を変化させる。このとき、アンテナ端電圧Ｖａが第１閾値と第２閾値との間に位置しないように制御している点が重要であり、この制御により、通信不可領域の発生が防止されている。
【００７１】
但し、負荷がＯＮの時の最大通信可能距離を確保することが可能なアンテナ端電圧よりも小さな値に第２閾値が設定される。この設定により、負荷がＯＦＦの時の最大通信可能距離を維持することが可能になる。つまり、最大通信可能距離を維持しながら、通信不可領域の発生を回避することができるのである。
【００７２】
（図５：第２閾値の設定方法について）
次に、図５を参照しながら、第２閾値の設定方法について説明する。図５（Ａ）は、非接触ＩＣカード側（図３に対応）における第２閾値の設定方法を示す説明図である。一方、図５（Ｂ）は、リーダ／ライタ側（図４に対応）における第２閾値の設定方法を示す説明図である。
【００７３】
上記の通り、特性制御部１０８は、アンテナ端電圧Ｖａが第１閾値に達するとアンテナ１０２の負荷を変化させてアンテナ特性を切り替える。その結果、アンテナ端電圧Ｖａは、アンテナ特性が切り替えられた直後に変化する。
【００７４】
例えば、図５（Ａ）の場合、負荷が増加され、非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧Ｖａは所定幅（Ｓｄ１又はＳｄ２）だけ減少する。この所定幅がＳｄ２の場合、アンテナ端電圧Ｖａは、アンテナ特性の切り替え直後に第２閾値を下回ってしまう。図３に示したように、第２閾値に達した直後にアンテナ特性（負荷の減少）が切り替えられるような設定にされている場合、第１閾値到達後に負荷が増加されてアンテナ特性が切り替えられた直後、再び負荷が減少されて元の状態に戻されてしまうことになる。そのため、所定幅は、Ｓｄ１のように、負荷が増加した後も第２閾値以上の値に維持されるように設定される。逆に、増減される負荷の大きさに応じて第２閾値が設定されてもよい。このように、所定幅をＳｄ１のような第２閾値以上の値に維持できれば、最大通信可能距離を維持できる。
【００７５】
同様に、図５（Ｂ）の場合、負荷が増加され、リーダ／ライタのアンテナ端電圧Ｖａは所定幅（Ｓｄ１又はＳｄ２）だけ減少する。この所定幅がＳｄ２の場合、アンテナ端電圧Ｖａは、アンテナ特性の切り替え直後に第２閾値を上回ってしまう。図４に示したように、アンテナ端電圧Ｖａが第１閾値と第２閾値との間になると、その直後にアンテナ特性が元の状態に切り替えられるような設定にされている場合、第１閾値到達後に負荷が増加されてアンテナ特性が切り替えられた直後、再び負荷が減少されて元の状態に戻されてしまうことになる。そのため、所定幅は、Ｓｄ１のように、負荷が増加した後も第２閾値より小さい値に維持されるように設定される。逆に、増減される負荷の大きさに応じて第２閾値が設定されてもよい。このように、所定幅をＳｄ１のような第２閾値より小さい値に維持できれば、最大通信可能距離を維持できる。
【００７６】
（図６：第１閾値の設定方法について）
次に、図６を参照しながら、第１閾値の設定方法について説明する。図６（Ａ）は、非接触ＩＣカード側（図３に対応）における第２閾値の設定方法を示す説明図である。一方、図６（Ｂ）は、リーダ／ライタ側（図４に対応）における第２閾値の設定方法を示す説明図である。
【００７７】
上記の通り、特性制御部１０８は、アンテナ端電圧Ｖａが第２閾値に達するとアンテナ１０２の負荷を変化させてアンテナ特性を切り替える。その結果、アンテナ端電圧は、アンテナ特性が切り替えられた直後に変化する。
【００７８】
例えば、図６（Ａ）の場合、負荷が減少され、非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧Ｖａは所定幅（Ｓｕ１又はＳｕ２）だけ増加する。この所定幅がＳｄ２の場合、アンテナ端電圧Ｖａは、アンテナ特性の切り替え直後に第１閾値を上回ってしまい、通信不可領域が発生してしまう。一方、この所定幅をＳｄ１のように第１閾値以下の値に維持できれば、通信不可領域の発生を回避することができる。そのため、通信不可領域が発生するアンテナ端電圧Ｖａよりも小さい値に第１閾値が設定される。
【００７９】
同様に、図６（Ｂ）の場合、負荷が減少され、リーダ／ライタのアンテナ端電圧Ｖａは所定幅（Ｓｕ１又はＳｕ２）だけ増加する。この所定幅がＳｄ２の場合、アンテナ端電圧Ｖａは、アンテナ特性の切り替え直後に第１閾値を下回っているため、通信不可領域が発生してしまう。一方、この所定幅をＳｄ１のように第１閾値以上の値に維持できれば、通信不可領域の発生を回避することができる。そのため、通信不可領域が発生するアンテナ端電圧Ｖａよりも大きい値に第１閾値が設定される。
【００８０】
（図５、図６：負荷制御方法について）
図５及び図６を参照しながら説明したように、例えば、通信不可領域の発生を回避するように第１閾値が設定され、最大通信可能距離が所定値以上となるように第２閾値が設定される。これらの閾値は、例えば、非接触ＩＣカード、及びリーダ／ライタの回路構成等により決定される。そのため、第１及び第２閾値を図３又は図４に示すような好適な値に設定することにより、最大通信可能距離を所定値以上に維持しつつ、通信不可領域の発生を回避することが可能になる。
【００８１】
しかしながら、非接触ＩＣカード、及びリーダ／ライタの回路構成や両装置の組み合わせ等に依っては、アンテナ特性を変化させた直後のアンテナ端電圧Ｖａが、図５又は図６に示した所定幅Ｓｄ２、Ｓｕ２のような遷移をする可能性がある。この場合、特性制御部１０８は、アンテナ特性を変化前の状態に復元することで対処することができる。但し、アンテナ特性を復元したことで再び閾値を越えた状態になり、再度アンテナ特性を変化させる処理が繰り返され、振動状態（又は発振状態）になる可能性がある。この可能性に対し、特性制御部１０８は、例えば、所定回数を越えて振動した場合にアンテナ特性を変化前の状態に復元し、その状態に固定するリセット機能を有していてもよい。
【００８２】
［抵抗付加部１０６、特性制御部１０８等の具体的構成例］
次に、図７〜図１０を参照しながら、通信装置１００が備える抵抗付加部１０６、及び特性制御部１０８等の具体的な回路構成の例について説明する。
【００８３】
（図７：送信側の回路構成例）
図７は、受信側の通信装置１００が備える抵抗付加部１０６、及び特性制御部１０８等の具体的な回路構成例を示す説明図である。当該回路構成は、アンテナ端電圧のフィードバックを利用した通信装置１００における負荷制御回路の一例である。そこで、以下では、この回路構成を負荷制御回路と呼ぶことにする。
【００８４】
図７に示すように、本実施形態に係る負荷制御回路は、例えば、負荷変調ブロック１７０と、特性制御ブロック１８０と、整流回路１６２と、コンパレータ１６４とを含む。
【００８５】
（負荷変調ブロック１７０）
負荷変調ブロック１７０は、抵抗付加部１０６の一機能に対応し、通信部１１２による信号入力に応じて負荷変調を施すことで信号を送信する手段である。負荷変調ブロック１７０は、例えば、スイッチ１５４と、抵抗１５６とにより構成される。尚、スイッチ１５４と抵抗１５６とは直列に接続されている。スイッチ１５４は、通信部１１２による信号入力に応じてオン／オフが切り替えられ、アンテナ１０２の負荷を抵抗１５６の分だけ変調することができる。そのため、スイッチ１５４の切り替えに応じたアンテナ特性の変化を利用してＡＳＫ方式の信号変調が実現される。
【００８６】
（特性制御ブロック１８０、コンパレータ１６４）
特性制御ブロック１８０は、抵抗付加部１０６の一機能に対応し、コンパレータ１６４による入力信号に応じてアンテナ特性を切り替える手段である。特性制御ブロック１８０は、例えば、スイッチ１５８と、抵抗１６０とにより構成される。尚、抵抗１６０に代えてコンデンサを用いてもよい。また、スイッチ１５８と抵抗１６０とは直列に接続されている。さらに、特性制御ブロック１８０は、負荷変調ブロック１７０に対して並列に接続されている。
【００８７】
コンパレータ１６４は、特性制御部１０８の一例である。まず、コンパレータ１６４は、整流回路１６２により直流に変換されたアンテナ端電圧と第１閾値とを比較し、そのアンテナ端電圧が第１閾値に達した場合（図３の符号Ｕ）、スイッチ１５８をオンに切り替える。スイッチ１５８がオンになると、アンテナ１０２の負荷は、抵抗１６０が付加された分だけ増加してアンテナ特性が変化する（図３の符号Ｓｄ）。さらに、コンパレータ１６４は、整流回路１６２により入力されたアンテナ端電圧と第２閾値とを比較し、そのアンテナ端電圧が第２閾値に達した場合（図３の符号Ｌ）、スイッチ１５８をオフに切り替える。スイッチ１５８がオフになると、アンテナ１０２の負荷は、抵抗１６０が離隔された分だけ減少してアンテナ特性が変化する（図３の符号Ｓｕ）。
【００８８】
（図８：変形例）
ここで、図８を参照しながら、本実施形態に係る負荷制御回路の変形例として、多段並列抵抗型の負荷制御回路について説明する。図８は、本実施形態に係る負荷制御回路の変形例を示す説明図である。尚、図７の構成と実質的に同一の構成要素については重複説明を避けるため、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８９】
図８に示すように、本変形例に係る負荷制御回路は、例えば、負荷変調ブロック１７０と、特性制御ブロック２８０と、整流回路１６２と、コンパレータ２６４とを含む。上記の負荷制御回路との相違点は、主に、特性制御ブロック２８０、及びコンパレータ２６４の構成の違いにある。
【００９０】
（特性制御ブロック２８０、コンパレータ２６４）
特性制御ブロック２８０は、複数のスイッチ２５８（ＳＷ１〜ＳＷｎ）と、複数の抵抗２６０とにより構成されている。また、一のスイッチ２５８には、一の抵抗２６０が直列に接続されている。そして、スイッチ２５８と抵抗２６０との組は、互いに並列に接続されている。そのため、オンにするスイッチ２５８の個数を変えることで、アンテナ１０２に付加される負荷量を調整することが可能である。
【００９１】
例えば、図５（Ａ）又は図６（Ａ）に示したように、一の閾値に達してアンテナ特性が切り替えられた直後に他の閾値を越えるような場合、オンに切り替えられた複数のスイッチ２５８の一部だけをオフに切り替えることで再び一の閾値を越えてしまう問題を回避することができる。或いは、一の閾値に達した際に、他の閾値を越えないように、他の閾値に達する直前までオンにするスイッチ２５８の数を徐々に増加させてもよい。
【００９２】
また、コンパレータ２６４は、整流回路１６２から入力されるアンテナ端電圧を２以上の複数の閾値（第１閾値〜第ｎ閾値）と比較し、アンテナ特性の切り替え後のアンテナ端電圧が所定の閾値間に位置するように、オンに切り替えるスイッチ２５８の数を決定してもよい。尚、複数のスイッチ２５８は、所定の順序で切り替えられてもよいし、任意の順序で切り替えられてもよい。例えば、複数の抵抗２６０の抵抗値が互いに異なるような場合に、スイッチ２５８を切り替える組み合わせを適切に制御することで、より効率良くアンテナの負荷を切り替えることができる。
【００９３】
上記のように、本実施形態に係る負荷制御回路は、例えば、スイッチ１５８、２５８と、抵抗１６０、２６０と、コンパレータ１６４、２６４とを組み合わせることで実現される。そして、アンテナ１０２の負荷制御は、主に、コンパレータ１６４、２６４から入力された信号に応じてスイッチ１５８、２５８が切り替わることで実現される。このとき、コンパレータ１６４、２６４は、図３、図５（Ａ）、及び図６（Ａ）を参照しながら説明した制御方法に基づいてスイッチ１５８、２５８を制御する。
【００９４】
（具体例１：図７に係る具体例）
例えば、受信側の通信装置１００が非接触ＩＣカードであり、送信側がリーダ／ライタである場合について考える。この場合、非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧が第１閾値を越えると、スイッチ１５８がオフからオンに切り替えられて抵抗１６０が有効になる。その結果、非接触ＩＣカードとリーダ／ライタとが至近距離に位置しても、両者のアンテナが密結合して通信不可状態が発生するのを回避することができる。さらに、アンテナ端電圧が第２閾値を下回った場合、非接触ＩＣカードは、スイッチ１５８をオフに切り替えることで抵抗１６０を無効にする。その結果、アンテナの負荷が増大したことにより発生する通信状態の劣化により、最大通信可能距離が所定値よりも低下することを防止することができる。
【００９５】
（具体例２：図８に係る具体例）
上記の具体例２と同様に、受信側の通信装置１００が非接触ＩＣカードであり、送信側がリーダ／ライタである場合について考える。この場合、複数組のスイッチ２５８及び抵抗２６０が多段に並列接続されている。そのため、非接触ＩＣカードは、アンテナ端電圧をモニターし、そのアンテナ端電圧に応じた抵抗値になるようにスイッチ２５８を切り替える。例えば、非接触ＩＣカードがリーダ／ライタに近接して磁場が強くなるにつれて多くのスイッチをオンに切り替えてもよい。こうすると、オンになったスイッチ２５８の数だけアンテナ１０２に掛かる抵抗値が小さくなるので負荷を大きくすることができる。
【００９６】
次に、送信側の回路構成例について説明する。
【００９７】
（図９：送信側の回路構成例）
図９は、送信側の通信装置１００が備える抵抗付加部１０６、及び特性制御部１０８等の具体的な回路構成例を示す説明図である。当該回路構成は、アンテナ端電圧のフィードバックを利用した通信装置１００における負荷制御回路の一例である。
【００９８】
図９に示すように、本実施形態に係る負荷制御回路は、例えば、特性制御ブロック１８０と、整流回路１６２と、コンパレータ１６４とを含む。
【００９９】
（特性制御ブロック１８０、コンパレータ１６４）
特性制御ブロック１８０は、抵抗付加部１０６の一機能に対応し、コンパレータ１６４による入力信号に応じてアンテナ特性を切り替える手段である。特性制御ブロック１８０は、例えば、スイッチ１５８と、抵抗１６０とにより構成される。尚、抵抗１６０に代えてコンデンサを用いてもよい。また、スイッチ１５８と抵抗１６０とは直列に接続されている。さらに、特性制御ブロック１８０は、負荷変調ブロック１７０に対して並列に接続されている。
【０１００】
コンパレータ１６４は、特性制御部１０８の一例である。まず、コンパレータ１６４は、整流回路１６２により直流に変換されたアンテナ端電圧と第１閾値とを比較し、そのアンテナ端電圧が第１閾値に達した場合（図４の符号Ｕ）、スイッチ１５８をオフに切り替える。スイッチ１５８がオフになると、アンテナ１０２の負荷は、抵抗１６０が除去された分だけ増加してアンテナ特性が変化する（図４の符号Ｓｄ）。さらに、コンパレータ１６４は、整流回路１６２により入力されたアンテナ端電圧と第２閾値とを比較し、そのアンテナ端電圧が第２閾値に達した場合（図４の符号Ｌ）、スイッチ１５８をオンに切り替える。スイッチ１５８がオンになると、アンテナ１０２の負荷は、抵抗１６０が付加された分だけ減少してアンテナ特性が変化する（図４の符号Ｓｕ）。
【０１０１】
（図１０：変形例）
ここで、図１０を参照しながら、本実施形態に係る負荷制御回路の変形例として、多段並列抵抗型の負荷制御回路について説明する。図１０は、本実施形態に係る負荷制御回路の変形例を示す説明図である。尚、図９の構成と実質的に同一の構成要素については重複説明を避けるため、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０２】
図１０に示すように、本変形例に係る負荷制御回路は、例えば、特性制御ブロック２８０と、整流回路１６２と、コンパレータ２６４とを含む。上記の負荷制御回路との相違点は、主に、特性制御ブロック２８０、及びコンパレータ２６４の構成の違いにある。
【０１０３】
（特性制御ブロック２８０、コンパレータ２６４）
特性制御ブロック２８０は、複数のスイッチ２５８（ＳＷ１〜ＳＷｎ）と、複数の抵抗２６０とにより構成されている。また、一のスイッチ２５８には、一の抵抗２６０が直列に接続されている。そして、スイッチ２５８と抵抗２６０との組は、互いに並列に接続されている。そのため、オンにするスイッチ２５８の個数を変えることで、アンテナ１０２に付加される負荷量を調整することが可能である。
【０１０４】
例えば、図５（Ｂ）又は図６（Ｂ）に示したように、一の閾値に達してアンテナ特性が切り替えられた直後に他の閾値を越えるような場合、オフに切り替えられた複数のスイッチ２５８の一部だけをオンに切り替えることで、再び一の閾値を越えてしまう問題を回避することができる。或いは、一の閾値に達した際に、他の閾値を越えないように、他の閾値に達する直前まで徐々にスイッチ２５８をオンに切り替えてもよい。
【０１０５】
また、コンパレータ２６４は、整流回路１６２から入力されるアンテナ端電圧を２以上の複数の閾値（第１閾値〜第ｎ閾値）と比較し、アンテナ特性の切り替え後のアンテナ端電圧が所定の閾値間に位置するように、オンに切り替えるスイッチ２５８の数を決定してもよい。尚、複数のスイッチ２５８は、所定の順序で切り替えられてもよいし、任意の順序で切り替えられてもよい。例えば、複数の抵抗２６０の抵抗値が互いに異なるような場合に、スイッチ２５８を切り替える組み合わせを適切に制御することで、より効率良くアンテナの負荷を切り替えることができる。
【０１０６】
上記のように、本実施形態に係る負荷制御回路は、例えば、スイッチ１５８、２５８と、抵抗１６０、２６０と、コンパレータ１６４、２６４とを組み合わせることで実現される。そして、アンテナ１０２の負荷制御は、主に、コンパレータ１６４、２６４から入力された信号に応じてスイッチ１５８、２５８が切り替わることで実現される。このとき、コンパレータ１６４、２６４は、図４、図５（Ｂ）、及び図６（Ｂ）を参照しながら説明した制御方法に基づいてスイッチ１５８、２５８を制御する。
【０１０７】
（具体例３：図９に係る具体例）
例えば、受信側の通信装置１００が非接触ＩＣカードであり、送信側がリーダ／ライタである場合について考える。この場合、リーダ／ライタのアンテナ端電圧が第１閾値を下回ると、スイッチ１５８がオフからオンに切り替えられて抵抗１６０が有効になる。その結果、出力磁場の強度が減少し、非接触ＩＣカードとリーダ／ライタとが至近距離に位置しても、両者のアンテナが密結合して通信不可状態が発生するのを回避することができる。さらに、アンテナ端電圧が第２閾値を越えた場合、リーダ／ライタは、スイッチ１５８をオフに切り替えることで抵抗１６０を無効にする。すると、出力磁場の強度が増大し、最大通信可能距離が所定値以上に維持される。
【０１０８】
（具体例４：図１０に係る具体例）
上記の具体例３と同様に、受信側の通信装置１００が非接触ＩＣカードであり、送信側がリーダ／ライタである場合について考える。この場合、複数組のスイッチ２５８及び抵抗２６０が多段に並列接続されている。そのため、リーダ／ライタは、アンテナ端電圧をモニターし、そのアンテナ端電圧に応じた抵抗値になるようにスイッチ２５８を切り替える。例えば、非接触ＩＣカードがリーダ／ライタに近接してリーダ／ライタのアンテナ端電圧が減少するにつれて多くのスイッチをオンに切り替えてもよい。こうすることで、オンになったスイッチ２５８の数だけ出力磁場を小さくすることができる。
【０１０９】
以上、本実施形態に係る通信装置１００の機能構成、回路構成例、及び閾値の設定方法について説明した。上記の構成を適用すると、リーダ／ライタや非接触ＩＣカード等の非接触通信する通信装置間において、互いのアンテナが密結合する通信不可領域に入ることをアンテナ端電圧により検知し、その検知結果に応じて通信不可領域の発生を回避することができる。さらに、そのアンテナ端電圧が予め設定した閾値を超える（上回る、または下回る）ことをトリガーとしてアンテナ間の結合による特性変化を低減することが可能になり、最大通信可能距離を所定値以上に維持したまま、通信不能領域の発生を回避することができる。
【０１１０】
［非接触通信装置の装置構成例］
ここで、図１１を参照しながら、上記の装置が有する機能を実現することが可能な非接触通信装置の装置構成例について簡単に説明する。図１１は、非接触通信装置の装置構成例を示す説明図である。尚、上記の装置が有する機能は、この非接触通信装置が有する構成要素の一部のみを利用して実現してもよい。また、重複する符号が付された構成要素は、一体のハードウェア資源により構成されていてもよい。
【０１１１】
図４に示すように、この非接触通信装置は、主に、ＩＣカード機能提供ブロックと、リーダ／ライタ機能提供ブロックと、コントローラ９２２とにより構成される。
【０１１２】
（ＩＣカード機能提供ブロック）
ＩＣカード機能提供ブロックは、例えば、アンテナ９０２と、フロントエンド回路９０４と、変調器９０６と、コマンド再生器９０８と、クロック再生器９１０と、制御回路９１２と、暗号化回路９１４と、メモリ９１６と、有線インターフェース回路９１８とにより構成される。
【０１１３】
アンテナ９０２は、ループ・アンテナにより構成され、リーダ／ライタが有するループ・アンテナと磁気的に結合してコマンドや電力を受け取る。フロントエンド回路９０４は、リーダ／ライタから送出された搬送波を整流して直流電源を再生する。また、フロントエンド回路９０４は、取得した１３．５６ＭＨｚの搬送波を分周してコマンド再生器９０８、及びクロック再生器９１０に入力する。コマンド再生器９０８は、入力された搬送波からコマンドを再生して制御回路９１２に入力する。クロック再生器９１０は、入力された搬送波からロジック回路を駆動するためのクロックを再生して制御回路９１２に入力する。また、フロントエンド回路９０４は、再生した電源を制御回路９１２（ＣＰＵ）に供給する。
【０１１４】
全ての回路に電源が供給されると、制御回路９１２は、再生されたコマンドに応じて各回路を駆動する。尚、制御回路９１２から出力されたデータは、暗号化回路９１４により暗号化されてメモリ９１６に格納される。尚、メモリ９１６は、例えば、磁気的、光学的、又は光磁気的に情報を記録する記憶装置であってもよいし、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等に利用される半導体記憶装置であってもよい。
【０１１５】
一方、メモリ９１６内に格納された暗号化データを送信する場合、フロントエンド回路９０４は、変調器９０６により変調された暗号化データに基づいてアンテナ９０２の給電点にある負荷インピーダンスを変化させ、その変化によりアンテナ９０２によって誘起される磁界を変化させる。この磁界変化により、磁気的に結合したリーダ／ライタのアンテナを流れる電流変化が誘起されて暗号化データが伝送される。
【０１１６】
また、制御回路９１２は、有線インターフェース回路９１８を介してコントローラ９２２により制御されてもよい。また、ＩＣカード機能提供ブロックは、インターフェースＩ／Ｆ（未図示）を介して、後述のリーダ／ライタ機能提供ブロックとの間で情報を送受信し、相互に又は一方から他方を制御することが可能であってもよい。
【０１１７】
（リーダ／ライタ機能提供ブロック）
リーダ／ライタ機能提供ブロックは、例えば、アンテナ９０２と、フィルタ９３２と、受信アンプ９３４と、周波数変換器９３６と、識別器９３８と、ロジック回路９４０と、制御回路９１２と、メモリ９１６と、有線インターフェース回路９４２と、変調器９４６と、局部発振器９５０と、送信アンプ９４８とにより構成される。
【０１１８】
リーダ／ライタ機能提供ブロックは、非接触ＩＣカード等との磁気的な結合を利用してコマンドや電力を供給する。このリーダ／ライタ機能提供ブロックは、制御部９１２（ＣＰＵ）の制御により、非接触ＩＣカード等に電力を供給して活性化させてから、所定の伝送プロトコルに従って通信を開始する。このとき、リーダ／ライタ機能提供ブロックは、通信接続の確立、アンチコリジョン処理、及び認証処理等を行う。
【０１１９】
リーダ／ライタ機能提供ブロックは、局部発振器９５０を利用して搬送波を生成する。情報を送信する場合、まず、制御回路９１２は、メモリ９１６からデータを読み出してロジック回路９４０に伝送する。そして、変調器９４６は、ロジック回路９４０から出力された信号に基づいて局部発振器９５０により生成された搬送波を変調する。さらに、送信アンプ９４８は、変調器９４６から出力された変調波を増幅し、アンテナ９０２を介して送信する。
【０１２０】
一方、情報を受信する場合、まず、アンテナ９０２を介して受信された変調波は、フィルタ９３２を通した上で受信アンプ９３４に入力される。そして、受信アンプ９３４により増幅された信号は、周波数変換器９３６により周波数変換されてロジック回路９４０に入力される。さらに、ロジック回路９４０から出力された信号は、制御回路９１２によりメモリ９１６に記録される。或いは、当該信号は、有線インターフェース回路９４２を介して外部のコントローラ９２２に伝送される。
【０１２１】
以上、非接触通信装置の装置構成例について説明した。当該非接触通信装置は、例えば、携帯電話、携帯情報端末、各種の通信機器、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、或いは、ゲーム機や情報家電等であってもよい。また、上記の非接触通信装置が有する機能又は構成要素の一部又は全部を内蔵した各種の機器についても、上記実施形態の技術的範囲に含まれる。もちろん、上記の各構成要素が有する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムや当該プログラムが記録された記録媒体についても上記実施形態の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【０１２２】
［アンテナ特性の判断／変更タイミングについて］
ここで、図１２を参照しながら、本実施形態に係るアンテナ特性の判断／変更タイミングについて説明する。図１２は、本実施形態に係るアンテナ特性の判断／変更タイミングを示す説明図である。図１２には、リーダ／ライタ側での送受信タイミングと、この送受信タイミングに対応する非接触ＩＣカード側での送受信タイミングとが模式的に示されている。図１２の横軸は、例えば、右方向に向かって経過時間を示している。
【０１２３】
この場合、上記の特性制御部１０８は、送受信タイミングと、アンテナ特性の変更タイミングとが重ならないように制御する。また、特性制御部１０８は、任意のタイミングでアンテナ特性を変更すべきか否かを判断する。つまり、特性制御部１０８は、送受信が行われていない期間（ΔＴｎ（ｎ＝１，２，３，４，…））に、変更が必要な場合にアンテナ特性を変更するのである。但し、アンテナ特性の判断期間と、アンテナ特性の変更期間とが同一である必要は無い。このように構成することで、送受信中の信号が破壊されずに済む。
【０１２４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２５】
例えば、上記の負荷制御回路について、アンテナの負荷をスイッチにより可変する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、スイッチに代えて、アンテナの負荷を連続的に変化させる可変型の抵抗回路を利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る通信装置の機能構成を示す説明図である。
【図２Ａ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図２Ｂ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図２Ｃ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図２Ｄ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図２Ｅ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図２Ｆ】通信不可領域の発生要因を説明するための説明図である。
【図３】アンテナ端電圧に応じた特性切り替え方法を示す説明図である。
【図４】アンテナ端電圧に応じた特性切り替え方法を示す説明図である。
【図５】アンテナ端電圧に応じた特性切り替え方法を示す説明図である。
【図６】アンテナ端電圧に応じた特性切り替え方法を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係る通信装置の回路構成例を示す説明図である。
【図８】本実施形態に係る通信装置の回路構成例を示す説明図である。
【図９】本実施形態に係る通信装置の回路構成例を示す説明図である。
【図１０】本実施形態に係る通信装置の回路構成例を示す説明図である。
【図１１】非接触通信装置の装置構成の一例を示す説明図である。
【図１２】本実施形態に係るアンテナ特性の判断／変更タイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１００ 通信装置
１０２ アンテナ
１０４ 電圧検知部
１０６ 抵抗付加部
１０８ 特性制御部
１１０ 記憶部
１１２ 通信部
１５４、１５８、２５８ スイッチ
１５６、１６０、２６０ 抵抗
１６２ 整流回路
１６４、２６４ コンパレータ
１７０ 負荷変調ブロック
１８０、２８０ 特性制御ブロック
９０２ アンテナ
９０４ フロントエンド回路
９０６、９４４ 変調器
９０８ コマンド再生器
９１０ クロック再生器
９１２ 制御回路（ＣＰＵ）
９１４ 暗号化回路
９１６ メモリ
９１８、９４２ 有線Ｉ／Ｆ回路
９２２ コントローラ
９３２ フィルタ
９３４ 受信アンプ
９３６ 周波数変換器
９３８ 識別器
９４０ ロジック回路
９４８ 送信アンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダ／ライタからの磁界信号に対し、非接触ＩＣカードの負荷変調を用いて非接触通信する場合に、前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧を検知する電圧検知部と、
前記電圧検知部により検知されたアンテナ端電圧に応じて前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナの特性を変化させる特性制御部と、
を備え、
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が所定の第１閾値に達した場合に前記アンテナの特性を変化させる、通信装置。
【請求項２】
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際に前記アンテナの特性を変化させた後で前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達した場合に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記所定の第２閾値は、前記特性制御部により前記アンテナの特性が変化した直後の前記アンテナ端電圧よりも、前記所定の第１閾値から遠い値に設定されている、請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記所定の第１閾値は、前記特性制御部が前記アンテナの特性を変化前の状態に復元した直後の前記アンテナ端電圧よりも、前記所定の第２閾値から遠い値に設定されている、請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記アンテナに対して抵抗を付加するためのスイッチをさらに備え、
前記特性制御部は、前記スイッチのオン／オフを切り替えることにより前記アンテナの特性を変化させる、請求項１に記載の通信装置。
【請求項６】
前記アンテナに対して複数の抵抗を並列に付加するための互いに独立した複数のスイッチをさらに備え、
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際、前記アンテナの特性を変化させた直後に前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達しないように、前記複数のスイッチの一部又は全部のオン／オフを切り替えることにより前記アンテナの特性を変化させる、請求項２に記載の通信装置。
【請求項７】
前記アンテナに対して複数の抵抗を並列に付加するための互いに独立した複数のスイッチをさらに備え、
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際、前記アンテナの特性を変化させた直後に前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達した場合、前記複数のスイッチの一部又は全部のオフ／オフを切り替えることにより前記アンテナの特性を変化させる、請求項２に記載の通信装置。
【請求項８】
前記特性制御部は、任意のタイミングで、前記アンテナの特性を変化させるか否かを判断し、変化させる場合には、データの送受信が行われていないタイミングで前記アンテナの特性を変化させる、請求項１に記載の通信装置。
【請求項９】
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値を上回った際に前記アンテナの特性を変化させ、或いは、前記アンテナ端電圧が前記所定の第２閾値を下回った際に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元する、請求項２に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値を下回った際に前記アンテナの特性を変化させ、或いは、前記アンテナ端電圧が前記所定の第２閾値を上回った際に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元する、請求項２に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記リーダ／ライタからの磁界信号に対し、非接触ＩＣカードの負荷変調を利用して通信する際に、前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧が検知される電圧検知ステップと、
前記電圧検知ステップにおいて検知されたアンテナ端電圧が所定の閾値に達した場合に前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナの特性が変化するように制御される特性制御ステップと、
を含む、アンテナ特性の制御方法。
【請求項１】
リーダ／ライタからの磁界信号に対し、非接触ＩＣカードの負荷変調を用いて非接触通信する場合に、前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧を検知する電圧検知部と、
前記電圧検知部により検知されたアンテナ端電圧に応じて前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナの特性を変化させる特性制御部と、
を備え、
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が所定の第１閾値に達した場合に前記アンテナの特性を変化させる、通信装置。
【請求項２】
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際に前記アンテナの特性を変化させた後で前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達した場合に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記所定の第２閾値は、前記特性制御部により前記アンテナの特性が変化した直後の前記アンテナ端電圧よりも、前記所定の第１閾値から遠い値に設定されている、請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記所定の第１閾値は、前記特性制御部が前記アンテナの特性を変化前の状態に復元した直後の前記アンテナ端電圧よりも、前記所定の第２閾値から遠い値に設定されている、請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記アンテナに対して抵抗を付加するためのスイッチをさらに備え、
前記特性制御部は、前記スイッチのオン／オフを切り替えることにより前記アンテナの特性を変化させる、請求項１に記載の通信装置。
【請求項６】
前記アンテナに対して複数の抵抗を並列に付加するための互いに独立した複数のスイッチをさらに備え、
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際、前記アンテナの特性を変化させた直後に前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達しないように、前記複数のスイッチの一部又は全部のオン／オフを切り替えることにより前記アンテナの特性を変化させる、請求項２に記載の通信装置。
【請求項７】
前記アンテナに対して複数の抵抗を並列に付加するための互いに独立した複数のスイッチをさらに備え、
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値に達した際、前記アンテナの特性を変化させた直後に前記アンテナ端電圧が所定の第２閾値に達した場合、前記複数のスイッチの一部又は全部のオフ／オフを切り替えることにより前記アンテナの特性を変化させる、請求項２に記載の通信装置。
【請求項８】
前記特性制御部は、任意のタイミングで、前記アンテナの特性を変化させるか否かを判断し、変化させる場合には、データの送受信が行われていないタイミングで前記アンテナの特性を変化させる、請求項１に記載の通信装置。
【請求項９】
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値を上回った際に前記アンテナの特性を変化させ、或いは、前記アンテナ端電圧が前記所定の第２閾値を下回った際に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元する、請求項２に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記特性制御部は、前記アンテナ端電圧が前記所定の第１閾値を下回った際に前記アンテナの特性を変化させ、或いは、前記アンテナ端電圧が前記所定の第２閾値を上回った際に前記アンテナの特性を変化前の状態に復元する、請求項２に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記リーダ／ライタからの磁界信号に対し、非接触ＩＣカードの負荷変調を利用して通信する際に、前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナ端電圧が検知される電圧検知ステップと、
前記電圧検知ステップにおいて検知されたアンテナ端電圧が所定の閾値に達した場合に前記リーダ／ライタ又は前記非接触ＩＣカードのアンテナの特性が変化するように制御される特性制御ステップと、
を含む、アンテナ特性の制御方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２７２６９７（Ｐ２００９−２７２６９７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１９０４７（Ｐ２００８−１１９０４７）
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（５０４１３４５２０）フェリカネットワークス株式会社 (129)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（５０４１３４５２０）フェリカネットワークス株式会社 (129)
【Ｆターム（参考）】
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