非接触ＩＣカード機能及びリーダライタ機能を有する携帯端末装置
【課題】非接触ＩＣカード機能時においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ちつつ、リーダライタ機能時においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができる携帯端末装置を提供する。
【解決手段】携帯端末装置は、非接触ＩＣカード又はリーダライタからの電波を受信するアンテナ１と、アンテナ１で受信した信号を整流する整流部３と、前記非接触ＩＣカードとの通信の場合に、整流部３で整流した信号の搬送波成分を包絡線成分よりも大きく減衰させる搬送波減衰部４と、搬送波減衰部４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるように制御するＡＬＣ回路１０と、ＡＬＣ回路１０の出力信号をディジタル信号に復調する復調回路１３と、を備える。
【解決手段】携帯端末装置は、非接触ＩＣカード又はリーダライタからの電波を受信するアンテナ１と、アンテナ１で受信した信号を整流する整流部３と、前記非接触ＩＣカードとの通信の場合に、整流部３で整流した信号の搬送波成分を包絡線成分よりも大きく減衰させる搬送波減衰部４と、搬送波減衰部４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるように制御するＡＬＣ回路１０と、ＡＬＣ回路１０の出力信号をディジタル信号に復調する復調回路１３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣカード機能及びリーダライタ機能を有する携帯端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、近接非接触通信を行うときの相手側となる外部の近接非接触通信機器（以下、「外部近接非接触通信機器」と略す。）との間で近接非接触通信を行うことができる近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器の開発が各種検討されている。例えば、個人情報、例えば電話帳などのデータが記憶された電子データを携帯電話機へ複写することができる近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器の開発が検討されている。また、病院や薬局などでの電子カルテの読取・書込や住民票・戸籍などの電子化された住民台帳データの閲覧・請求などを行うことができる近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器の開発が検討されている。また、個人の趣味のデータ（音楽や画像などの各種データ）を自己の携帯電話機などへ転送・複写・記憶させたり、自動販売機などのプリペイド用として金額データを所望の電子機器へ読取って入力したり、或いは遊園地・駅などでの改札通過用のパスなどとして使用することができる近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器の開発が検討されている。このように、通信相手を接触あるいは密着する程度まで近接させ（具体的には電界或いは磁界の作用するおよそ１０ｃｍ以下程度の近接領域において）、電界或いは磁界を利用して通信を行う通信システムの開発要求が高まってきている。
【０００３】
外部近接非接触通信機器としては、リーダライタ装置やカードなどが知られている。このため、近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器としては、リーダライタ機能とカード機能の両機能に対応することが望ましい。
【０００４】
特許文献１には、非接触ＩＣカード機能及びリーダライタ機能を搭載した携帯端末装置が開示されている。特許文献１の携帯端末装置のブロック図を図１１に示す。図１１に示すように、特許文献１の携帯端末装置は、アンテナ２１、２２、コンデンサ２３、２４、ダイオード３、ＡＳＫ復調回路２５、クロック生成回路１４、負荷変調回路１５、クランプ回路１６、駆動回路１７を備えている。アンテナ２１、２２とコンデンサ２３、２４は、アンテナ回路（共振回路）を構成する。ダイオード３は、受信した信号の整流を行う。ＡＳＫ復調回路１３は、外部近接非接触通信機器からの信号を復調する。クロック生成回路１４は、カード機能状態において内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成する。負荷変調回路１５は、外部近接非接触通信機器への応答を行う。クランプ回路１６は、過大入力時の保護を行う。駆動回路１７は、リーダライタ機能時に外部近接非接触通信機器へ信号を送信する。
【０００５】
特許文献１の携帯端末装置は、上記の構成において、アンテナ回路の一部を共用することで、アンテナ回路の体積を縮小している。また、電波を送信する回路において使用されるコイルのインピーダンスを、電波を受信する回路において使用されるコイルのインピーダンスよりも小さくすることで、良好な感度を得るというものである。
【特許文献１】特開２００７−２７８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の携帯端末装置の構成は、リーダライタ機能で動作する場合において、外部近接非接触通信機器とのアンテナ結合度が小さい場合、受信信号のうち、外部近接非接触通信機器で負荷変調された信号に対して搬送波信号の信号の振幅が大きくなる。すなわち、受信信号のいわゆる変調度が小さくなる。このため、このような場合には、受信信号を正しく復調することができなかったり、通信距離が短くなったり、または、通信不能な領域（以下、「通信不感帯」と言う。）を発生させるという課題がある。
【０００７】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能時）においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ちつつ、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能時）においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができる帯端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の携帯端末装置は、非接触ＩＣカード又はリーダライタからの電波を受信するアンテナと、前記アンテナで受信した信号を整流する整流部と、前記非接触ＩＣカードとの通信の場合に、前記整流部で整流した信号の搬送波成分を包絡線成分よりも大きく減衰させる搬送波減衰部と、前記搬送波減衰部の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるように制御するＡＬＣ回路と、前記ＡＬＣ回路の出力信号をディジタル信号に復調する復調回路と、前記非接触ＩＣカード又は前記リーダライタとの通信に応じて、前記搬送波減衰部の切換えを行う切換制御部と、を備える。
【０００９】
この構成により、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能時）においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ちつつ、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能時）においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、非接触ＩＣカード機能時においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ちつつ、リーダライタ機能時においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができる携帯端末装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明における実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明における実施の形態１に係る携帯端末装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態１の携帯端末装置は、アンテナである非接触通信用アンテナ１と、整流部であるダイオード３と、搬送波減衰回路４と、復調回路１３と、切換制御部９とを備える。また、本実施の形態１の携帯端末装置は、ＡＬＣ（Ａｕｔｏ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１０を備える。さらに、本実施の形態１の携帯端末装置は、同調用コンデンサ２と、クロック生成回路１４と、負荷変調回路１５と、クランプ回路１６と、駆動回路１７とを備える。
【００１３】
本実施の形態１の携帯端末装置には、例えば、非接触ＩＣカード機能及びリーダライタ機能を有する携帯電話機が含まれる。
【００１４】
アンテナである非接触通信用アンテナ１は、非接触ＩＣカード又は非接触ＩＣカードリーダからの電波を受信する。非接触通信用アンテナ１としては、具体的には、コイル状のループアンテナを用いることができる。いずれの場合も、搬送波の周波数は１３．５６ＭＨｚ、復調に必要な受信信の包絡線信号の周波数成分は５００ｋＨｚ程度以下である。
【００１５】
同調用コンデンサ２は、非接触通信用アンテナ１とともにアンテナ回路（共振回路）を構成する。この共振周波数は、非接触ＩＣカード又は非接触ＩＣカードリーダとの通信に用いる周波数帯の範囲内（１３．５６ＭＨｚ程度）に設定することが望ましい。
【００１６】
整流部であるダイオード３は、非接触通信用アンテナ１で受信した信号を整流する。具体的には、半波整流を行う。また、ダイオード３としては、搬送波（キャリア）のピークを保持しつつ、搬送波の振幅（キャリアレベル）の変化に追随する高速応答性を有し、順方向電圧の低いダイオード（例えば、ショトキーバリアダイオードなど）が適している。
【００１７】
搬送波減衰回路４は、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能）の場合には、ダイオード３で整流した信号の搬送波成分を包絡線信号成分よりも大きく減衰させる。この意味で、搬送波減衰回路４は、ローパスフィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）であると言える。ただし、次段のＡＬＣ回路１０において、搬送波成分を検出できなくなってしまうほど搬送波成分を減衰させてしまわないようにすることがポイントである。具体的には、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、１／２に減衰する（又は６ｄＢ程度減衰する）ものを用いる。または、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、３０％〜７５％減衰する（又は３ｄＢ〜１２ｄＢ程度減衰する）の範囲のものであれば効果がある。なお、包絡線信号成分の振幅の減衰量と搬送波成分の振幅の減衰量の比がこれらの値でもよい。
【００１８】
一方、搬送波減衰回路４は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）の場合には、非接触ＩＣカードリーダーとの通信に用いる周波数帯においては、ローパスフィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）等の周波数フィルタとしては作用しない。
【００１９】
切換制御部９は、非接触ＩＣカード又は非接触ＩＣカードリーダとの通信に応じて、搬送波減衰回路４の切換えを行う。
【００２０】
ＡＬＣ回路１０は、非接触ＩＣカード又は非接触ＩＣカードリーダからの信号の振幅が一定になるように制御する。具体的には、ＡＬＣ回路１０は、搬送波減衰回路４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるように制御する。
【００２１】
ＡＬＣ回路１０の具体的構成の一例を図３に示す。ＡＬＣ回路１０は、バッファアンプ３１と、ゲインコントロールアンプ３２と、振幅上限値検出回路３３と、振幅下限値検出回路３４と、オフセットキャンセル回路３５と、ゲイン設定回路３６とを備える。搬送波減衰回路の出力信号は、バッファアンプ３１とゲインコントロールアンプ３２を通り、復調回路へ出力される。振幅上限値検出回路３３は、搬送波減衰回路の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値を検出する。振幅下限値検出回路３４は、搬送波減衰回路の出力信号の搬送波成分による振幅の下限値を検出する。オフセットキャンセル回路３５は、バッファアンプ３１のゲインを考慮しつつ、搬送波減衰回路の出力信号から振幅下限値検出回路３４で検出した搬送波減衰回路の出力信号の搬送波成分による振幅の下限値分の直流成分をキャンセルするための信号を生成し、生成された信号はバッファアンプ３１の出力に加えられる。ゲイン設定回路３６は、搬送波減衰回路４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるようなゲインの設定値を算出し、このゲインの設定値により、ゲインコントロールアンプ３２は搬送波減衰回路４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるように増幅を行う。
【００２２】
機器間の距離に応じてアンテナ結合度が変化すると、受信信号の振幅も変化するが、ＡＬＣ回路１０が、このような制御を行うため、通信可能領域を広くすることができる。
【００２３】
なお、ＡＬＣ回路１０は復調回路１３とクロック生成回路１４の入力に共通で制御する構成であってもよく、復調回路１３とクロック生成回路１４と負荷変調回路１５とクランプ回路１６に入力される信号の全体に対し制御する構成であってもよい。
【００２４】
復調回路１３は、ＡＬＣ回路１０の出力信号からローパスフィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）等の周波数フィルタを用いて包絡線を検出し、Ａ／Ｄ変換回路を用いてディジタル信号に復調する。
【００２５】
クロック生成回路１４は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）において、内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成する。このようにすることで、非接触ＩＣカードリーダーとの同期をとることが可能になる。
【００２６】
負荷変調回路１５は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）において、非接触ＩＣカードリーダーへの応答を行う。
【００２７】
クランプ回路１６は、過大入力時の保護を行う。クランプ回路１６は、例えば、ダイオードを用いて構成することができる。
【００２８】
駆動回路１７は、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能）の場合に、非接触ＩＣカードへ信号を送信する。
【００２９】
図２は、搬送波減衰回路４を具体化した携帯端末装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、搬送波減衰回路４Ａは、例えば、整流部３とＡＬＣ回路１０又は復調回路１３との間に直列に接続された抵抗素子５と、抵抗素子とＡＬＣ回路１０又は復調回路１３との接続ノードに接続されたコンデンサ６と、コンデンサ６とグランドとの間に設けられた信号特性切換用スイッチ７とを有する。信号特性切換用スイッチ７としては、半導体ＣＭＯＳスイッチなどを使用することができる。
【００３０】
切換制御部９は、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能）の場合には、搬送波減衰回路４Ａの信号特性切換用スイッチ７をＯＮにする切換を行う。その結果、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能）の場合には、抵抗素子５とコンデンサ６は、ローパスフィルタとして機能する。具体的には、前述のように、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、１／２に減衰する（又は６ｄＢ程度減衰する）ものを用いる。または、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、３０％〜７５％減衰する（又は３ｄＢ〜１２ｄＢ程度減衰する）の範囲のものであれば効果がある。
【００３１】
一方、切換制御部９は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）の場合には、搬送波減衰回路４Ａの信号特性切換用スイッチ７をＯＦＦにする切換を行う。その結果、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）の場合には、抵抗素子５とコンデンサ６は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信に用いる周波数帯においては、ローパスフィルタとしては機能しない。
【００３２】
なお、抵抗素子５の抵抗値を、ＡＬＣ回路１０等又は復調回路１３等の入力インピーダンスよりも十分に小さい値にしておけば、抵抗素子５での信号の減衰はほとんどなくすことができる。ここで、ＡＬＣ回路１０等の入力インピーダンスとは、図２の場合、ＡＬＣ回路１０、クロック生成回路１４、負荷変調回路１５、クランプ回路１６の合計の入力インピーダンスのことであり、例えば、数ｋΩから数十ｋΩ程度である。
【００３３】
次に、本実施の形態１の携帯端末装置の非接触ＩＣカード機能時（非接触ＩＣカードリーダーとの通信）の受信信号処理の動作について説明する。搬送波の周波数は１３．５６ＭＨｚ、ベースバンド信号の周波数帯域は数百ｋＨｚである（以下同じ）。非接触ＩＣカードリーダーから送信された信号は、非接触通信用アンテナ１と同調用コンデンサ２からなる共振回路で受信される。共振回路で受信した信号はダイオード３で整流し、搬送波減衰回路４に入力される。切換制御部９により制御された搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）では入力された信号はほとんど変化することなく出力される。搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）から出力された信号は、ＡＬＣ回路１０で、信号の振幅が一定になるように制御される。ＡＬＣ回路１０から出力された信号は、復調回路１３で信号を復調される。
【００３４】
次に、本実施の形態１の携帯端末装置のリーダライタ機能時（非接触ＩＣカードとの通信）の動作について説明する。駆動回路１７から送信する無変調の搬送波信号は非接触通信用アンテナ１と同調用コンデンサ２からなる共振回路に入力され、非接触ＩＣカードに送信される。非接触ＩＣカードは、負荷の変動で応答信号を生成する負荷変調と呼ばれる方式で応答する。非接触ＩＣカードにより負荷変調された信号は非接触通信用アンテナ１と同調用コンデンサ２からなる共振回路で受信される。共振回路で受信した信号は、ダイオード３で整流し、搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）に入力される。切換制御部９は、リーダライタ機能時（非接触ＩＣカードとの通信）には、搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）の信号特性切換用スイッチ７をＯＮにする切換を行う。この結果、搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）は、整流部であるダイオード３で整流した信号の搬送波成分を下側波帯成分よりも大きく減衰させる。搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）から出力された信号は、ＡＬＣ回路１０で、搬送波減衰回路４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるように制御される。ＡＬＣ回路１０から出力された信号は、復調回路１３で信号を復調される。
【００３５】
次に、リーダライタ機能時（非接触ＩＣカードとの通信）及び非接触ＩＣカード機能時（非接触ＩＣカードリーダーとの通信）における受信信号の波形について説明する。
【００３６】
まず、非接触ＩＣカード機能時（非接触ＩＣカードリーダーとの通信）における受信信号の波形について説明する。
【００３７】
図４はアンテナ間結合度が大きい場合のカード機能時のダイオード３の出力信号波形を示す図、図５はアンテナ間結合度が小さい場合のカード機能時のダイオード３の出力信号波形を示す図である。
【００３８】
カード機能状態においては、外部近接非接触通信機器との距離を変化させた場合、アンテナ間の結合度に応じて受信信号の変調度は変化しない。なお、ここでいう変調度とは、受信信号のＨｉレベル（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４等）とＬｏｗレベル（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４等）から式（Ａ１−Ｂ１）／（Ａ１＋Ｂ１）等で求まる値とする。
【００３９】
カード機能状態においては、クロック生成回路１４が、受信した信号の搬送波からクロック信号の抽出を行う必要があるため、搬送波信号を減衰させることはしない。
【００４０】
次に、リーダライタ機能時（非接触ＩＣカードとの通信）における受信信号の波形について説明する。
【００４１】
図６はアンテナ間結合度が大きい場合のリーダライタ機能時のダイオード３の出力信号波形を示す図、図７はアンテナ間結合度が小さい場合のリーダライタ機能時のダイオード３の出力信号波形を示す図である。
【００４２】
リーダライタ機能時においては、外部近接非接触通信機器との距離を変化させた場合、アンテナ間の結合度に応じて受信信号の変調度が変化する。アンテナ間の結合度を小さくしていくとい、変調度は小さくなる。逆に、アンテナ間の結合度を大きくしていくと、変調度が大きくなる。リーダライタ機能の状態においては、搬送波減衰回路４により搬送波信号成分を減衰させる。
【００４３】
図８に、リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が大きい時の搬送波減衰回路４の出力波形を示す。図９に、リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が小さい時の搬送波減衰回路の出力波形を示す。図８、９に示すように、搬送波減衰回路４により、変調度の小さい信号を変調度の大きな信号とすることが可能である。なお、ここでいう変調度とは、受信信号のＨｉレベル（Ａ３’、Ａ４’等）とＬｏｗレベル（Ｂ３’、Ｂ４’等）から式（Ａ３’−Ｂ３’）／（Ａ３’＋Ｂ３’）等で求まる値とする。
【００４４】
ＡＬＣ回路１０は、搬送波減衰回路４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値（図８のＶＬ）と下限値（図８のＶＨ）の差の振幅が一定になるように制御する。すなわち、（ＶＬ−ＶＨ）＝Ａ３’等の振幅が一定になるように制御する。このとき、前述の振幅上限値検出回路３３は、ＶＬを検出し、振幅下限値検出回路３４は、ＶＨを検出する。そして、オフセットキャンセル回路３５は、バッファアンプ３１のゲインを考慮しつつ、ＶＬの分の直流成分をキャンセルするための信号を生成する。ゲインコントロールアンプ３２は（ＶＬ−ＶＨ）＝Ａ３’等の振幅が一定になるように増幅を行う。ＡＬＣ回路１０は、このような動作により、復調回路１３で復調が可能な範囲を広くすることができ、通信可能領域を広くすることができる。
【００４５】
なお、リーダライタ機能状態においては、クロック生成回路１４が、受信した信号の搬送波からクロック信号の抽出を行う必要がないため、搬送波信号を減衰させても差し支えないが、ＡＬＣ回路１０で前述の振幅制御を行うために、一定レベルの搬送波信号成分は残しておく必要がある。
【００４６】
以上、説明したように、本実施の形態１によれば、非接触ＩＣカード機能時においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ちつつ、リーダライタ機能時においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができる携帯端末装置を提供できる。
【００４７】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態２において、実施の形態１において対応する部分には同一符号を付す。また、実施の形態１と同様な部分は説明を省略する。
【００４８】
図１０に、本実施の形態２の携帯端末装置のブロック図を示す。本実施の形態２の携帯端末装置は、実施の形態１の携帯端末装置の構成のうち、搬送波減衰回路４Ａを、搬送波減衰回路４Ｂとした点が異なる。搬送波減衰回路４Ｂは、抵抗素子５、コンデンサ６、スイッチ７、ダイオード１１、ダイオード１２から構成されている。搬送波減衰回路４Ａと比較すると、搬送波減衰回路４Ｂは、ダイオード１１、ダイオード１２が追加されている点が異なる。搬送波減衰回路４Ｂにおいては、ダイオード１２は、アノードをコンデンサ６に、カソードをスイッチ７に接続している。また、ダイード１１は、カソードをコンデンサ６に、アノードをグランドに接続している。
【００４９】
搬送波減衰回路４Ｂにダイオード１１、ダイオード１２が追加されことで、搬送波減衰回路４Ｂは、ダイオード１１、ダイオード１２の両端の電位差が小さい場合（閾値電圧ＶＤよりも小さい場合）にはダイオード１１、ダイオード１２にはほとんど電流が流れなくなり、ローパスフィルタとして動作しなくなる。一方、ダイオード１１、ダイオード１２の両端の電位差が大きい場合（閾値電圧ＶＤよりも大きい場合）にはダイオード１１、ダイオード１２に電流が流れるようになり、搬送波減衰回路４Ｂは、ローパスフィルタとして動作するようになる。この結果、搬送波減衰回路４Ｂへの入力電圧が小さい場合にはローパスフィルタとして動作しなくなり、搬送波減衰回路４Ｂへの入力電圧が大きい場合にはローパスフィルタとして動作するようになる。
【００５０】
この結果、抵抗素子５とコンデンサ６をローパスフィルタとしてみたときのカットオフ周波数を、搬送波の周波数である１３．５６ＭＨｚと包絡線信号の周波数成分である５００ｋＨｚ以下の中間の値（例えば、２ＭＨｚから１０ＭＨｚ程度）に設定しておけば、搬送波成分の減衰量は、搬送波減衰回路４Ｂへの入力電圧とダイオード１１、ダイオード１２の閾値電圧ＶＤによってほとんど決まることになる。すなわち、抵抗素子５の抵抗値やコンデンサ６の容量値が多少ばらついても搬送波減衰回路４Ｂの特性がほとんどばらつかなくなり、搬送波減衰回路４Ｂの特性を安定させることができる。また、これにより、受信特性も安定させることができる。
【００５１】
搬送波減衰回路４Ｂの具体的な減衰量としては、実施の形態１の場合と同様に、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、１／２に減衰する（又は６ｄＢ程度減衰する）ものを用いる。または、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、３０％〜７５％減衰する（又は３ｄＢ〜１２ｄＢ程度減衰する）の範囲のものであれば効果がある。
【００５２】
なお、図１０のスイッチ７のように、ダイオード１２のグランド側にスイッチを配置する代わりに、ダイオード１１のグランド側スイッチを配置することもでき、ダイオード１１及びダイオード１２のグランド側にスイッチを配置することもできる。少なくともダイオード１１又はダイオード１２のいづれかのグランド側にスイッチを配置すれば、切換制御部９が、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能）の場合に、搬送波減衰回路４Ｂの信号特性切換用スイッチ７等をＯＮにする切換を行うことができる。そして、切換制御部９は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）の場合には、搬送波減衰回路４Ｂの信号特性切換用スイッチ７等をＯＦＦにする切換を行うことができる。これにより、非接触ＩＣカードとの通信の場合に、整流部３で整流した信号の搬送波成分を包絡線成分よりも大きく減衰させることができる。
【００５３】
以上、説明したように、本実施の形態２によれば、非接触ＩＣカード機能時においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ち、受信特性を安定させつつ、リーダライタ機能時においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができる携帯端末装置を提供できる。
【００５４】
なお、本発明は、上述した実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、非接触ＩＣカード機能時においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ちつつ、リーダライタ機能時においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができるので、非接触ＩＣカード機能及びリーダライタ機能を有する携帯端末装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の携帯端末装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態の携帯端末装置のブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態の携帯端末装置のＡＬＣ回路の具体的構成の一例を示す図
【図４】カード機能時においてアンテナ結合度が大きい時の受信波形を示す図
【図５】カード機能時においてアンテナ結合度が小さい時の受信波形を示す図
【図６】リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が大きい時の受信波形を示す図
【図７】リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が小さい時の受信波形を示す図
【図８】リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が大きい時の搬送波減衰回路の出力波形を示す図
【図９】リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が小さい時の搬送波減衰回路の出力波形を示す図
【図１０】本発明の第２の実施の形態の携帯端末装置のブロック図
【図１１】従来の携帯端末装置のブロック図
【符号の説明】
【００５７】
１ 非接触通信用アンテナ
２ 同調用コンデンサ
３、１１、１２ ダイオード
４、４Ａ、４Ｂ 搬送波減衰回路
５ 抵抗素子
６ コンデンサ
７ 信号特性切換用スイッチ
９ カード、リーダライタ状態切換えを行う切換制御部
１０ ＡＬＣ回路
１３ 復調回路
１４ クロック生成回路
１５ 負荷変調回路
１６ クランプ回路
１７ 駆動回路
１８ 寄生容量によるコンデンサ
２１、２２ アンテナ
２３、２４ コンデンサ
２５ ＡＳＫ復調回路
３１ バッファアンプ
３２ ゲインコントロールアンプ
３３ 振幅上限値検出回路
３４ 振幅下限値検出回路
３５ オフセットキャンセル回路
３６ ゲイン設定回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣカード機能及びリーダライタ機能を有する携帯端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、近接非接触通信を行うときの相手側となる外部の近接非接触通信機器（以下、「外部近接非接触通信機器」と略す。）との間で近接非接触通信を行うことができる近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器の開発が各種検討されている。例えば、個人情報、例えば電話帳などのデータが記憶された電子データを携帯電話機へ複写することができる近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器の開発が検討されている。また、病院や薬局などでの電子カルテの読取・書込や住民票・戸籍などの電子化された住民台帳データの閲覧・請求などを行うことができる近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器の開発が検討されている。また、個人の趣味のデータ（音楽や画像などの各種データ）を自己の携帯電話機などへ転送・複写・記憶させたり、自動販売機などのプリペイド用として金額データを所望の電子機器へ読取って入力したり、或いは遊園地・駅などでの改札通過用のパスなどとして使用することができる近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器の開発が検討されている。このように、通信相手を接触あるいは密着する程度まで近接させ（具体的には電界或いは磁界の作用するおよそ１０ｃｍ以下程度の近接領域において）、電界或いは磁界を利用して通信を行う通信システムの開発要求が高まってきている。
【０００３】
外部近接非接触通信機器としては、リーダライタ装置やカードなどが知られている。このため、近接非接触通信機能を備えた携帯通信機器としては、リーダライタ機能とカード機能の両機能に対応することが望ましい。
【０００４】
特許文献１には、非接触ＩＣカード機能及びリーダライタ機能を搭載した携帯端末装置が開示されている。特許文献１の携帯端末装置のブロック図を図１１に示す。図１１に示すように、特許文献１の携帯端末装置は、アンテナ２１、２２、コンデンサ２３、２４、ダイオード３、ＡＳＫ復調回路２５、クロック生成回路１４、負荷変調回路１５、クランプ回路１６、駆動回路１７を備えている。アンテナ２１、２２とコンデンサ２３、２４は、アンテナ回路（共振回路）を構成する。ダイオード３は、受信した信号の整流を行う。ＡＳＫ復調回路１３は、外部近接非接触通信機器からの信号を復調する。クロック生成回路１４は、カード機能状態において内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成する。負荷変調回路１５は、外部近接非接触通信機器への応答を行う。クランプ回路１６は、過大入力時の保護を行う。駆動回路１７は、リーダライタ機能時に外部近接非接触通信機器へ信号を送信する。
【０００５】
特許文献１の携帯端末装置は、上記の構成において、アンテナ回路の一部を共用することで、アンテナ回路の体積を縮小している。また、電波を送信する回路において使用されるコイルのインピーダンスを、電波を受信する回路において使用されるコイルのインピーダンスよりも小さくすることで、良好な感度を得るというものである。
【特許文献１】特開２００７−２７８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の携帯端末装置の構成は、リーダライタ機能で動作する場合において、外部近接非接触通信機器とのアンテナ結合度が小さい場合、受信信号のうち、外部近接非接触通信機器で負荷変調された信号に対して搬送波信号の信号の振幅が大きくなる。すなわち、受信信号のいわゆる変調度が小さくなる。このため、このような場合には、受信信号を正しく復調することができなかったり、通信距離が短くなったり、または、通信不能な領域（以下、「通信不感帯」と言う。）を発生させるという課題がある。
【０００７】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能時）においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ちつつ、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能時）においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができる帯端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の携帯端末装置は、非接触ＩＣカード又はリーダライタからの電波を受信するアンテナと、前記アンテナで受信した信号を整流する整流部と、前記非接触ＩＣカードとの通信の場合に、前記整流部で整流した信号の搬送波成分を包絡線成分よりも大きく減衰させる搬送波減衰部と、前記搬送波減衰部の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるように制御するＡＬＣ回路と、前記ＡＬＣ回路の出力信号をディジタル信号に復調する復調回路と、前記非接触ＩＣカード又は前記リーダライタとの通信に応じて、前記搬送波減衰部の切換えを行う切換制御部と、を備える。
【０００９】
この構成により、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能時）においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ちつつ、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能時）においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、非接触ＩＣカード機能時においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ちつつ、リーダライタ機能時においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができる携帯端末装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明における実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明における実施の形態１に係る携帯端末装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態１の携帯端末装置は、アンテナである非接触通信用アンテナ１と、整流部であるダイオード３と、搬送波減衰回路４と、復調回路１３と、切換制御部９とを備える。また、本実施の形態１の携帯端末装置は、ＡＬＣ（Ａｕｔｏ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１０を備える。さらに、本実施の形態１の携帯端末装置は、同調用コンデンサ２と、クロック生成回路１４と、負荷変調回路１５と、クランプ回路１６と、駆動回路１７とを備える。
【００１３】
本実施の形態１の携帯端末装置には、例えば、非接触ＩＣカード機能及びリーダライタ機能を有する携帯電話機が含まれる。
【００１４】
アンテナである非接触通信用アンテナ１は、非接触ＩＣカード又は非接触ＩＣカードリーダからの電波を受信する。非接触通信用アンテナ１としては、具体的には、コイル状のループアンテナを用いることができる。いずれの場合も、搬送波の周波数は１３．５６ＭＨｚ、復調に必要な受信信の包絡線信号の周波数成分は５００ｋＨｚ程度以下である。
【００１５】
同調用コンデンサ２は、非接触通信用アンテナ１とともにアンテナ回路（共振回路）を構成する。この共振周波数は、非接触ＩＣカード又は非接触ＩＣカードリーダとの通信に用いる周波数帯の範囲内（１３．５６ＭＨｚ程度）に設定することが望ましい。
【００１６】
整流部であるダイオード３は、非接触通信用アンテナ１で受信した信号を整流する。具体的には、半波整流を行う。また、ダイオード３としては、搬送波（キャリア）のピークを保持しつつ、搬送波の振幅（キャリアレベル）の変化に追随する高速応答性を有し、順方向電圧の低いダイオード（例えば、ショトキーバリアダイオードなど）が適している。
【００１７】
搬送波減衰回路４は、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能）の場合には、ダイオード３で整流した信号の搬送波成分を包絡線信号成分よりも大きく減衰させる。この意味で、搬送波減衰回路４は、ローパスフィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）であると言える。ただし、次段のＡＬＣ回路１０において、搬送波成分を検出できなくなってしまうほど搬送波成分を減衰させてしまわないようにすることがポイントである。具体的には、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、１／２に減衰する（又は６ｄＢ程度減衰する）ものを用いる。または、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、３０％〜７５％減衰する（又は３ｄＢ〜１２ｄＢ程度減衰する）の範囲のものであれば効果がある。なお、包絡線信号成分の振幅の減衰量と搬送波成分の振幅の減衰量の比がこれらの値でもよい。
【００１８】
一方、搬送波減衰回路４は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）の場合には、非接触ＩＣカードリーダーとの通信に用いる周波数帯においては、ローパスフィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）等の周波数フィルタとしては作用しない。
【００１９】
切換制御部９は、非接触ＩＣカード又は非接触ＩＣカードリーダとの通信に応じて、搬送波減衰回路４の切換えを行う。
【００２０】
ＡＬＣ回路１０は、非接触ＩＣカード又は非接触ＩＣカードリーダからの信号の振幅が一定になるように制御する。具体的には、ＡＬＣ回路１０は、搬送波減衰回路４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるように制御する。
【００２１】
ＡＬＣ回路１０の具体的構成の一例を図３に示す。ＡＬＣ回路１０は、バッファアンプ３１と、ゲインコントロールアンプ３２と、振幅上限値検出回路３３と、振幅下限値検出回路３４と、オフセットキャンセル回路３５と、ゲイン設定回路３６とを備える。搬送波減衰回路の出力信号は、バッファアンプ３１とゲインコントロールアンプ３２を通り、復調回路へ出力される。振幅上限値検出回路３３は、搬送波減衰回路の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値を検出する。振幅下限値検出回路３４は、搬送波減衰回路の出力信号の搬送波成分による振幅の下限値を検出する。オフセットキャンセル回路３５は、バッファアンプ３１のゲインを考慮しつつ、搬送波減衰回路の出力信号から振幅下限値検出回路３４で検出した搬送波減衰回路の出力信号の搬送波成分による振幅の下限値分の直流成分をキャンセルするための信号を生成し、生成された信号はバッファアンプ３１の出力に加えられる。ゲイン設定回路３６は、搬送波減衰回路４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるようなゲインの設定値を算出し、このゲインの設定値により、ゲインコントロールアンプ３２は搬送波減衰回路４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるように増幅を行う。
【００２２】
機器間の距離に応じてアンテナ結合度が変化すると、受信信号の振幅も変化するが、ＡＬＣ回路１０が、このような制御を行うため、通信可能領域を広くすることができる。
【００２３】
なお、ＡＬＣ回路１０は復調回路１３とクロック生成回路１４の入力に共通で制御する構成であってもよく、復調回路１３とクロック生成回路１４と負荷変調回路１５とクランプ回路１６に入力される信号の全体に対し制御する構成であってもよい。
【００２４】
復調回路１３は、ＡＬＣ回路１０の出力信号からローパスフィルタ（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）等の周波数フィルタを用いて包絡線を検出し、Ａ／Ｄ変換回路を用いてディジタル信号に復調する。
【００２５】
クロック生成回路１４は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）において、内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成する。このようにすることで、非接触ＩＣカードリーダーとの同期をとることが可能になる。
【００２６】
負荷変調回路１５は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）において、非接触ＩＣカードリーダーへの応答を行う。
【００２７】
クランプ回路１６は、過大入力時の保護を行う。クランプ回路１６は、例えば、ダイオードを用いて構成することができる。
【００２８】
駆動回路１７は、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能）の場合に、非接触ＩＣカードへ信号を送信する。
【００２９】
図２は、搬送波減衰回路４を具体化した携帯端末装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、搬送波減衰回路４Ａは、例えば、整流部３とＡＬＣ回路１０又は復調回路１３との間に直列に接続された抵抗素子５と、抵抗素子とＡＬＣ回路１０又は復調回路１３との接続ノードに接続されたコンデンサ６と、コンデンサ６とグランドとの間に設けられた信号特性切換用スイッチ７とを有する。信号特性切換用スイッチ７としては、半導体ＣＭＯＳスイッチなどを使用することができる。
【００３０】
切換制御部９は、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能）の場合には、搬送波減衰回路４Ａの信号特性切換用スイッチ７をＯＮにする切換を行う。その結果、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能）の場合には、抵抗素子５とコンデンサ６は、ローパスフィルタとして機能する。具体的には、前述のように、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、１／２に減衰する（又は６ｄＢ程度減衰する）ものを用いる。または、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、３０％〜７５％減衰する（又は３ｄＢ〜１２ｄＢ程度減衰する）の範囲のものであれば効果がある。
【００３１】
一方、切換制御部９は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）の場合には、搬送波減衰回路４Ａの信号特性切換用スイッチ７をＯＦＦにする切換を行う。その結果、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）の場合には、抵抗素子５とコンデンサ６は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信に用いる周波数帯においては、ローパスフィルタとしては機能しない。
【００３２】
なお、抵抗素子５の抵抗値を、ＡＬＣ回路１０等又は復調回路１３等の入力インピーダンスよりも十分に小さい値にしておけば、抵抗素子５での信号の減衰はほとんどなくすことができる。ここで、ＡＬＣ回路１０等の入力インピーダンスとは、図２の場合、ＡＬＣ回路１０、クロック生成回路１４、負荷変調回路１５、クランプ回路１６の合計の入力インピーダンスのことであり、例えば、数ｋΩから数十ｋΩ程度である。
【００３３】
次に、本実施の形態１の携帯端末装置の非接触ＩＣカード機能時（非接触ＩＣカードリーダーとの通信）の受信信号処理の動作について説明する。搬送波の周波数は１３．５６ＭＨｚ、ベースバンド信号の周波数帯域は数百ｋＨｚである（以下同じ）。非接触ＩＣカードリーダーから送信された信号は、非接触通信用アンテナ１と同調用コンデンサ２からなる共振回路で受信される。共振回路で受信した信号はダイオード３で整流し、搬送波減衰回路４に入力される。切換制御部９により制御された搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）では入力された信号はほとんど変化することなく出力される。搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）から出力された信号は、ＡＬＣ回路１０で、信号の振幅が一定になるように制御される。ＡＬＣ回路１０から出力された信号は、復調回路１３で信号を復調される。
【００３４】
次に、本実施の形態１の携帯端末装置のリーダライタ機能時（非接触ＩＣカードとの通信）の動作について説明する。駆動回路１７から送信する無変調の搬送波信号は非接触通信用アンテナ１と同調用コンデンサ２からなる共振回路に入力され、非接触ＩＣカードに送信される。非接触ＩＣカードは、負荷の変動で応答信号を生成する負荷変調と呼ばれる方式で応答する。非接触ＩＣカードにより負荷変調された信号は非接触通信用アンテナ１と同調用コンデンサ２からなる共振回路で受信される。共振回路で受信した信号は、ダイオード３で整流し、搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）に入力される。切換制御部９は、リーダライタ機能時（非接触ＩＣカードとの通信）には、搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）の信号特性切換用スイッチ７をＯＮにする切換を行う。この結果、搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）は、整流部であるダイオード３で整流した信号の搬送波成分を下側波帯成分よりも大きく減衰させる。搬送波減衰回路４（又は搬送波減衰回路４Ａ）から出力された信号は、ＡＬＣ回路１０で、搬送波減衰回路４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値の差の振幅が一定になるように制御される。ＡＬＣ回路１０から出力された信号は、復調回路１３で信号を復調される。
【００３５】
次に、リーダライタ機能時（非接触ＩＣカードとの通信）及び非接触ＩＣカード機能時（非接触ＩＣカードリーダーとの通信）における受信信号の波形について説明する。
【００３６】
まず、非接触ＩＣカード機能時（非接触ＩＣカードリーダーとの通信）における受信信号の波形について説明する。
【００３７】
図４はアンテナ間結合度が大きい場合のカード機能時のダイオード３の出力信号波形を示す図、図５はアンテナ間結合度が小さい場合のカード機能時のダイオード３の出力信号波形を示す図である。
【００３８】
カード機能状態においては、外部近接非接触通信機器との距離を変化させた場合、アンテナ間の結合度に応じて受信信号の変調度は変化しない。なお、ここでいう変調度とは、受信信号のＨｉレベル（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４等）とＬｏｗレベル（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４等）から式（Ａ１−Ｂ１）／（Ａ１＋Ｂ１）等で求まる値とする。
【００３９】
カード機能状態においては、クロック生成回路１４が、受信した信号の搬送波からクロック信号の抽出を行う必要があるため、搬送波信号を減衰させることはしない。
【００４０】
次に、リーダライタ機能時（非接触ＩＣカードとの通信）における受信信号の波形について説明する。
【００４１】
図６はアンテナ間結合度が大きい場合のリーダライタ機能時のダイオード３の出力信号波形を示す図、図７はアンテナ間結合度が小さい場合のリーダライタ機能時のダイオード３の出力信号波形を示す図である。
【００４２】
リーダライタ機能時においては、外部近接非接触通信機器との距離を変化させた場合、アンテナ間の結合度に応じて受信信号の変調度が変化する。アンテナ間の結合度を小さくしていくとい、変調度は小さくなる。逆に、アンテナ間の結合度を大きくしていくと、変調度が大きくなる。リーダライタ機能の状態においては、搬送波減衰回路４により搬送波信号成分を減衰させる。
【００４３】
図８に、リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が大きい時の搬送波減衰回路４の出力波形を示す。図９に、リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が小さい時の搬送波減衰回路の出力波形を示す。図８、９に示すように、搬送波減衰回路４により、変調度の小さい信号を変調度の大きな信号とすることが可能である。なお、ここでいう変調度とは、受信信号のＨｉレベル（Ａ３’、Ａ４’等）とＬｏｗレベル（Ｂ３’、Ｂ４’等）から式（Ａ３’−Ｂ３’）／（Ａ３’＋Ｂ３’）等で求まる値とする。
【００４４】
ＡＬＣ回路１０は、搬送波減衰回路４の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値（図８のＶＬ）と下限値（図８のＶＨ）の差の振幅が一定になるように制御する。すなわち、（ＶＬ−ＶＨ）＝Ａ３’等の振幅が一定になるように制御する。このとき、前述の振幅上限値検出回路３３は、ＶＬを検出し、振幅下限値検出回路３４は、ＶＨを検出する。そして、オフセットキャンセル回路３５は、バッファアンプ３１のゲインを考慮しつつ、ＶＬの分の直流成分をキャンセルするための信号を生成する。ゲインコントロールアンプ３２は（ＶＬ−ＶＨ）＝Ａ３’等の振幅が一定になるように増幅を行う。ＡＬＣ回路１０は、このような動作により、復調回路１３で復調が可能な範囲を広くすることができ、通信可能領域を広くすることができる。
【００４５】
なお、リーダライタ機能状態においては、クロック生成回路１４が、受信した信号の搬送波からクロック信号の抽出を行う必要がないため、搬送波信号を減衰させても差し支えないが、ＡＬＣ回路１０で前述の振幅制御を行うために、一定レベルの搬送波信号成分は残しておく必要がある。
【００４６】
以上、説明したように、本実施の形態１によれば、非接触ＩＣカード機能時においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ちつつ、リーダライタ機能時においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができる携帯端末装置を提供できる。
【００４７】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態２において、実施の形態１において対応する部分には同一符号を付す。また、実施の形態１と同様な部分は説明を省略する。
【００４８】
図１０に、本実施の形態２の携帯端末装置のブロック図を示す。本実施の形態２の携帯端末装置は、実施の形態１の携帯端末装置の構成のうち、搬送波減衰回路４Ａを、搬送波減衰回路４Ｂとした点が異なる。搬送波減衰回路４Ｂは、抵抗素子５、コンデンサ６、スイッチ７、ダイオード１１、ダイオード１２から構成されている。搬送波減衰回路４Ａと比較すると、搬送波減衰回路４Ｂは、ダイオード１１、ダイオード１２が追加されている点が異なる。搬送波減衰回路４Ｂにおいては、ダイオード１２は、アノードをコンデンサ６に、カソードをスイッチ７に接続している。また、ダイード１１は、カソードをコンデンサ６に、アノードをグランドに接続している。
【００４９】
搬送波減衰回路４Ｂにダイオード１１、ダイオード１２が追加されことで、搬送波減衰回路４Ｂは、ダイオード１１、ダイオード１２の両端の電位差が小さい場合（閾値電圧ＶＤよりも小さい場合）にはダイオード１１、ダイオード１２にはほとんど電流が流れなくなり、ローパスフィルタとして動作しなくなる。一方、ダイオード１１、ダイオード１２の両端の電位差が大きい場合（閾値電圧ＶＤよりも大きい場合）にはダイオード１１、ダイオード１２に電流が流れるようになり、搬送波減衰回路４Ｂは、ローパスフィルタとして動作するようになる。この結果、搬送波減衰回路４Ｂへの入力電圧が小さい場合にはローパスフィルタとして動作しなくなり、搬送波減衰回路４Ｂへの入力電圧が大きい場合にはローパスフィルタとして動作するようになる。
【００５０】
この結果、抵抗素子５とコンデンサ６をローパスフィルタとしてみたときのカットオフ周波数を、搬送波の周波数である１３．５６ＭＨｚと包絡線信号の周波数成分である５００ｋＨｚ以下の中間の値（例えば、２ＭＨｚから１０ＭＨｚ程度）に設定しておけば、搬送波成分の減衰量は、搬送波減衰回路４Ｂへの入力電圧とダイオード１１、ダイオード１２の閾値電圧ＶＤによってほとんど決まることになる。すなわち、抵抗素子５の抵抗値やコンデンサ６の容量値が多少ばらついても搬送波減衰回路４Ｂの特性がほとんどばらつかなくなり、搬送波減衰回路４Ｂの特性を安定させることができる。また、これにより、受信特性も安定させることができる。
【００５１】
搬送波減衰回路４Ｂの具体的な減衰量としては、実施の形態１の場合と同様に、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、１／２に減衰する（又は６ｄＢ程度減衰する）ものを用いる。または、包絡線信号成分の振幅はほとんど変化せず、搬送波成分は、例えば、３０％〜７５％減衰する（又は３ｄＢ〜１２ｄＢ程度減衰する）の範囲のものであれば効果がある。
【００５２】
なお、図１０のスイッチ７のように、ダイオード１２のグランド側にスイッチを配置する代わりに、ダイオード１１のグランド側スイッチを配置することもでき、ダイオード１１及びダイオード１２のグランド側にスイッチを配置することもできる。少なくともダイオード１１又はダイオード１２のいづれかのグランド側にスイッチを配置すれば、切換制御部９が、非接触ＩＣカードとの通信（リーダライタ機能）の場合に、搬送波減衰回路４Ｂの信号特性切換用スイッチ７等をＯＮにする切換を行うことができる。そして、切換制御部９は、非接触ＩＣカードリーダーとの通信（非接触ＩＣカード機能）の場合には、搬送波減衰回路４Ｂの信号特性切換用スイッチ７等をＯＦＦにする切換を行うことができる。これにより、非接触ＩＣカードとの通信の場合に、整流部３で整流した信号の搬送波成分を包絡線成分よりも大きく減衰させることができる。
【００５３】
以上、説明したように、本実施の形態２によれば、非接触ＩＣカード機能時においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ち、受信特性を安定させつつ、リーダライタ機能時においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができる携帯端末装置を提供できる。
【００５４】
なお、本発明は、上述した実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、非接触ＩＣカード機能時においては内部で使用するクロック信号を受信信号の搬送波から生成できるように保ちつつ、リーダライタ機能時においては受信信号を正しく復調することができるようにし、通信距離を長くし、または、通信不感帯を削減して通信可能領域を広くすることができるので、非接触ＩＣカード機能及びリーダライタ機能を有する携帯端末装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の携帯端末装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態の携帯端末装置のブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態の携帯端末装置のＡＬＣ回路の具体的構成の一例を示す図
【図４】カード機能時においてアンテナ結合度が大きい時の受信波形を示す図
【図５】カード機能時においてアンテナ結合度が小さい時の受信波形を示す図
【図６】リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が大きい時の受信波形を示す図
【図７】リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が小さい時の受信波形を示す図
【図８】リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が大きい時の搬送波減衰回路の出力波形を示す図
【図９】リーダライタ機能時においてアンテナ結合度が小さい時の搬送波減衰回路の出力波形を示す図
【図１０】本発明の第２の実施の形態の携帯端末装置のブロック図
【図１１】従来の携帯端末装置のブロック図
【符号の説明】
【００５７】
１ 非接触通信用アンテナ
２ 同調用コンデンサ
３、１１、１２ ダイオード
４、４Ａ、４Ｂ 搬送波減衰回路
５ 抵抗素子
６ コンデンサ
７ 信号特性切換用スイッチ
９ カード、リーダライタ状態切換えを行う切換制御部
１０ ＡＬＣ回路
１３ 復調回路
１４ クロック生成回路
１５ 負荷変調回路
１６ クランプ回路
１７ 駆動回路
１８ 寄生容量によるコンデンサ
２１、２２ アンテナ
２３、２４ コンデンサ
２５ ＡＳＫ復調回路
３１ バッファアンプ
３２ ゲインコントロールアンプ
３３ 振幅上限値検出回路
３４ 振幅下限値検出回路
３５ オフセットキャンセル回路
３６ ゲイン設定回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触ＩＣカード又は非接触ＩＣカードリーダからの電波を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信した信号を整流する整流部と、
前記非接触ＩＣカードとの通信の場合に、前記整流部で整流した信号の搬送波成分を包絡線成分よりも大きく減衰させる搬送波減衰部と、
前記搬送波減衰部の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値との差の振幅が一定になるように制御するＡＬＣ回路と、
前記ＡＬＣ回路の出力信号をディジタル信号に復調する復調回路と、
前記非接触ＩＣカード又は前記非接触ＩＣカードリーダとの通信に応じて、前記搬送波減衰部の切換えを行う切換制御部と、
を備える携帯端末装置。
【請求項２】
前記搬送波減衰部は、包絡線成分の振幅の減衰量に対する搬送波成分の振幅の減衰量の比が３ｄＢ乃至１２ｄＢの範囲内である
請求項１記載の携帯端末装置。
【請求項３】
前記搬送波減衰部は、前記整流部と前記ＡＬＣ回路との間に直列に接続された抵抗素子と、抵抗素子と前記ＡＬＣ回路との接続ノードに接続されたコンデンサと、カソードを前記コンデンサに接続され、アノードをグランドに接続された第１のダイオードと、アノードを前記コンデンサに接続された第２のダイオードと、前記第２のダイオードのカソードと前記グランドとの間に接続されたスイッチと、を有する
請求項１又は請求項２記載の携帯端末装置。
【請求項４】
前記搬送波減衰部は、前記整流部と前記ＡＬＣ回路との間に直列に接続された抵抗素子と、抵抗素子と前記ＡＬＣ回路との接続ノードに接続されたコンデンサと、前記コンデンサと前記グランドとの間に接続されたスイッチと、を有する
請求項１又は請求項２記載の携帯端末装置。
【請求項５】
前記整流部は、ダイオードである
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の携帯端末装置。
【請求項１】
非接触ＩＣカード又は非接触ＩＣカードリーダからの電波を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信した信号を整流する整流部と、
前記非接触ＩＣカードとの通信の場合に、前記整流部で整流した信号の搬送波成分を包絡線成分よりも大きく減衰させる搬送波減衰部と、
前記搬送波減衰部の出力信号の搬送波成分による振幅の上限値と下限値との差の振幅が一定になるように制御するＡＬＣ回路と、
前記ＡＬＣ回路の出力信号をディジタル信号に復調する復調回路と、
前記非接触ＩＣカード又は前記非接触ＩＣカードリーダとの通信に応じて、前記搬送波減衰部の切換えを行う切換制御部と、
を備える携帯端末装置。
【請求項２】
前記搬送波減衰部は、包絡線成分の振幅の減衰量に対する搬送波成分の振幅の減衰量の比が３ｄＢ乃至１２ｄＢの範囲内である
請求項１記載の携帯端末装置。
【請求項３】
前記搬送波減衰部は、前記整流部と前記ＡＬＣ回路との間に直列に接続された抵抗素子と、抵抗素子と前記ＡＬＣ回路との接続ノードに接続されたコンデンサと、カソードを前記コンデンサに接続され、アノードをグランドに接続された第１のダイオードと、アノードを前記コンデンサに接続された第２のダイオードと、前記第２のダイオードのカソードと前記グランドとの間に接続されたスイッチと、を有する
請求項１又は請求項２記載の携帯端末装置。
【請求項４】
前記搬送波減衰部は、前記整流部と前記ＡＬＣ回路との間に直列に接続された抵抗素子と、抵抗素子と前記ＡＬＣ回路との接続ノードに接続されたコンデンサと、前記コンデンサと前記グランドとの間に接続されたスイッチと、を有する
請求項１又は請求項２記載の携帯端末装置。
【請求項５】
前記整流部は、ダイオードである
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の携帯端末装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２９６４８０（Ｐ２００９−２９６４８０Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５００９２（Ｐ２００８−１５００９２）
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]