專利名稱：非接觸ic卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器、集成電路片、非接觸ic卡、不需自電源型裝置及不需自 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器、集成電路片、非接觸IC卡、不需自電源型裝置及不需自電源型裝置的自動(dòng)調(diào)整方法，尤其涉及利用電磁波、與其它裝置之間以在電氣上非接觸的狀態(tài)進(jìn)行通信等工作的裝置中諧振頻率的調(diào)整。
背景技術(shù)：
早已使用一種通過埋入在卡片內(nèi)的IC(集成電路)電極與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的接觸型IC卡。但這種接觸型IC卡要進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，必須將該卡插入寫入讀出裝置，使用麻煩。因此出現(xiàn)了一種使用電磁波來供給電源及進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的非接觸型IC卡。這樣的非接觸型IC卡被使用于車站的剪票口、滑雪場懸空索道剪票口等。


圖19所示為示出使用這樣的非接觸IC卡的通信系統(tǒng)之構(gòu)成的電路方框圖。參照圖19，該系統(tǒng)由查詢器50(例如裝載在滑雪場懸空索道大門口內(nèi))和非接觸IC卡60構(gòu)成。查詢器50通過控制部51的控制，將振蕩電路(OSC)52發(fā)出的高頻載波從天線55送出。一旦非接觸IC卡60接近查詢器50，該高頻載波即被非接觸IC卡60的天線(線圈)61接收。電源電壓發(fā)生電路64將接收到的高頻載波變換成直流電，供給其它電路部分。這樣，若靠近查詢器50，非接觸IC卡60就可工作。另外，為了小型化，電源電壓發(fā)生電路64、調(diào)制解調(diào)電路65、控制部66及非易失性存儲(chǔ)器67做成集成電路片68。
從查詢器50對非接觸IC卡60的信息發(fā)送通過控制部51的控制，在調(diào)制解調(diào)電路53對高頻載波進(jìn)行調(diào)制來進(jìn)行。非接觸IC卡60在調(diào)制解調(diào)電路65對調(diào)制后的高頻載波進(jìn)行解調(diào)。控制部66獲得解調(diào)后的信息，進(jìn)行非易失性存儲(chǔ)器67的內(nèi)容的改寫及信息回復(fù)等必要的處理。
與上述相反，也進(jìn)行從非接觸IC卡60對查詢器50的信息發(fā)送。而在非接觸IC卡60側(cè)未設(shè)有振蕩電路。因此，事先從查詢器50側(cè)送出未調(diào)制的高頻載波，然后在非接觸IC卡60側(cè)通過調(diào)制解調(diào)電路65，使由天線61及電容器62構(gòu)成的諧振電路63的阻抗發(fā)生變化。查詢器50將該阻抗變化作為由天線55及電容器54構(gòu)成的自身側(cè)諧振電路56的阻抗變化，由調(diào)制解調(diào)電路53進(jìn)行檢測并進(jìn)行解調(diào)?？刂撇?1獲得解調(diào)后的信息，進(jìn)行必要的處理。
一旦非接觸IC卡60遠(yuǎn)離查詢器50，即由于不再供給電能，所以卡60的工作停止。但因?yàn)槭褂梅且资源鎯?chǔ)器67，所以即使不供電，存儲(chǔ)著的信息也被保存。
使用非接觸IC卡60的通信系統(tǒng)就如上所述那樣進(jìn)行工作。
但是，上述這樣的現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是，由于元器件常數(shù)的差異等因素，IC卡60側(cè)的諧振電路63的諧振頻率會(huì)偏離設(shè)計(jì)值，IC卡60不能接收到充分的電力供給。因此，IC卡60與查詢器50可通信的距離會(huì)縮短，特別明顯時(shí)甚至可能不工作。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的在于，提供一種如上述IC卡60那樣，從其它裝置以非接觸方式接收電力供給并與其它裝置以非接觸方式進(jìn)行通信的裝置，該裝置具有能適當(dāng)調(diào)整其諧振電路的諧振頻率的結(jié)構(gòu)。
簡單地說，本發(fā)明的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器通過開關(guān)電路依次切換諧振電路的諧振頻率，同時(shí)檢測諧振電路的輸出電平，將開關(guān)電路的切換形態(tài)設(shè)定為能獲得所希望的輸出電平。因此，即使因諧振電路的天線或電容器的特性值的初期差異使諧振頻率偏離合適的值，也能將諧振頻率自動(dòng)調(diào)整成適當(dāng)值后進(jìn)行通信。
理想的是，設(shè)有存儲(chǔ)開關(guān)電路的較佳切換形態(tài)的切換形態(tài)存儲(chǔ)部。此時(shí)，若進(jìn)行了一次切換形態(tài)的存儲(chǔ)，就能迅速按較佳諧振頻率進(jìn)行工作，不必再度依次切換諧振頻率進(jìn)行調(diào)整。
更理想的是，設(shè)有接入諧振電路的輸出電壓并發(fā)生穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路，并根據(jù)該基準(zhǔn)電壓，計(jì)測各切換形態(tài)中諧振電路的輸出電壓之大小。因此，在不具有電源的應(yīng)答器中，能方便且正確地計(jì)測諧振電路的輸出電壓，正確進(jìn)行諧振頻率的調(diào)整。
更理想的是，設(shè)有將各切換形態(tài)的諧振電路輸出值(計(jì)測值)與各切換形態(tài)相互對應(yīng)地進(jìn)行存儲(chǔ)的輸出值存儲(chǔ)部，根據(jù)該存儲(chǔ)內(nèi)容確定合適的切換形態(tài)。因此，能更方便且正確地確定合適的切換形態(tài)。
更理想的是，將與最大輸出值對應(yīng)的切換形態(tài)定為合適切換形態(tài)。因此，能將諧振頻率調(diào)整成諧振電路的效率最好。
更理想的是，依次切換切換形態(tài)并每次獲得輸出值，一旦獲得超過規(guī)定閾值的輸出值，該切換形態(tài)即作為合適切換形態(tài)。因此，能迅速進(jìn)行諧振頻率的自動(dòng)調(diào)整。
更理想的是，開關(guān)電路由多個(gè)晶體管構(gòu)成。因此，對切換形態(tài)能方便地進(jìn)行電控制并進(jìn)行存儲(chǔ)。
更理想的是，應(yīng)答器從諧振電路接受工作用電的供給。因此，能確保高效的電力供給。
更理想的是，由諧振電路進(jìn)行信息通信。因此，能確保高效的通信狀態(tài)。
更理想的是，合適切換形態(tài)的判斷在該應(yīng)答器制造時(shí)進(jìn)行。因此，能方便地制造即使因元器件差異等使諧振頻率偏離設(shè)計(jì)值，也具有諧振頻率為所希望值的諧振電路的應(yīng)答器。
更理想的是，合適切換形態(tài)的判斷每隔規(guī)定時(shí)間進(jìn)行。因此，即使因隨時(shí)間而變化或周圍溫度變化等使諧振頻率發(fā)生了變化，也能進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整而返回所希望的諧振頻率。
簡單地說，本發(fā)明的不需自電源型裝置所使用的集成電路片，利用開關(guān)電路依次切換諧振電路的諧振頻率，同時(shí)檢測諧振電路的輸出電平，并按獲得所希望輸出電平的要求確定開關(guān)電路的切換形態(tài)加以存儲(chǔ)。因此，能將諧振頻率自動(dòng)調(diào)整成適當(dāng)值，能高效接收電源供給。
簡單地說，本發(fā)明的非接觸IC卡利用開關(guān)電路依次切換諧振電路的諧振頻率，同時(shí)檢測諧振電路的輸出電平，并按獲得所希望輸出的要求，確定開關(guān)電路的切換形態(tài)加以存儲(chǔ)。因此，能自動(dòng)獲得并存儲(chǔ)形成合適諧振頻率的切換形態(tài)。另外，一旦進(jìn)行存儲(chǔ)，就能迅速按較佳諧振頻率進(jìn)行工作，不必再次切換諧振頻率進(jìn)行調(diào)整。還設(shè)有盡管諧振電路的輸出電壓有變動(dòng)也生成穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路，根據(jù)該基準(zhǔn)電壓計(jì)測各切換形態(tài)中諧振電路的輸出電平。因此，不具有電源的非接觸IC卡能方便且正確地進(jìn)行諧振頻率的調(diào)整。
簡單地說，本發(fā)明的不需自電源型裝置及其自動(dòng)調(diào)整方法，利用切換信號(hào)切換諧振電路的諧振頻率，同時(shí)測出諧振電路的輸出電平，并按獲得最大輸出電平的要求，將切換信號(hào)供給諧振電路。因此，能將諧振頻率自動(dòng)調(diào)整成合適值，高效接受電源的供給。
附圖的簡單說明圖1為示出本發(fā)明的非接觸IC卡的原理構(gòu)成的方框圖。
圖2為示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的非接觸IC卡內(nèi)部構(gòu)成的圖。
圖3為示出圖2所示非接觸IC卡的構(gòu)成的電路方框圖。
圖4為示出圖3所示的基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路及輸出值檢測電路之構(gòu)成的電路方框圖。
圖5所示為圖2-圖4所示的非接觸IC卡的自動(dòng)調(diào)整處理的流程圖。
圖6為示出各切換形態(tài)中諧振電路的頻率特性與查詢器的載波頻率之關(guān)系的圖。
圖7為示出自動(dòng)調(diào)整處理中非易失性存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)內(nèi)容的圖。
圖8為示出按合適的諧振頻率進(jìn)行工作處理的流程圖。
圖9為示出圖2-圖8所示非接觸IC卡的改進(jìn)例子的圖。
圖10為示出圖2-圖8所示非接觸IC卡另一改進(jìn)例子的圖。
圖11為示出圖2-圖8所示非接觸IC卡又一改進(jìn)例子的圖。
圖12為示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的非接觸IC卡之構(gòu)成的電路方框圖。
圖13為示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的非接觸IC卡之構(gòu)成的電路方框圖。
圖14為示出實(shí)施形態(tài)1-3的非接觸IC卡的諧振電路之改進(jìn)例子的圖。
圖15為示出實(shí)施形態(tài)1-3的非接觸IC卡的諧振電路之另一改進(jìn)例子的圖。
圖16為示出實(shí)施形態(tài)1-3的非接觸IC卡的諧振電路之又一改進(jìn)例子的圖。
圖17為示出實(shí)施形態(tài)1-3的非接觸IC卡的諧振電路之再一改進(jìn)例子的圖。
圖18為示出圖17所示非易失性存儲(chǔ)器之構(gòu)成的剖視圖。
圖19為示出以往非接觸IC卡通信系統(tǒng)之構(gòu)成的方框圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)在說明實(shí)施形態(tài)之前，對本發(fā)明的原理予以說明。圖1為示出從查詢器接受電力可工作的非接觸IC卡的原理性構(gòu)成的方框圖。諧振電路1通過由驅(qū)動(dòng)部5切換諧振電路1內(nèi)的開關(guān)電路，其諧振頻率可切換。驅(qū)動(dòng)部5依次切換諧振電路1的諧振頻率?；鶞?zhǔn)電壓發(fā)生部6接入諧振電路1的輸出電壓并將其變換成直流電壓。另外，由于諧振頻率的切換，變換成的直流電壓的大小在變化，盡管有該變動(dòng)，基準(zhǔn)電壓發(fā)生部6生成穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。
輸出值計(jì)測部7以該基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn)，計(jì)測各諧振頻率中諧振電路1的輸出值。計(jì)測的輸出值和各諧振頻率(即切換形態(tài))相互對應(yīng)地存儲(chǔ)在輸出值存儲(chǔ)部8。
形態(tài)確定部9從存儲(chǔ)在輸出值存儲(chǔ)部8的輸出值中選擇最大的值，將與此對應(yīng)的切換形態(tài)定為較佳切換形態(tài)(合適切換形態(tài))。這樣，可獲得合適的切換形態(tài)，以便取得能最高效地接收電力供給的諧振頻率。該合適切換形態(tài)存儲(chǔ)在切換形態(tài)存儲(chǔ)部4。
上述諧振頻率的調(diào)整結(jié)束之后，驅(qū)動(dòng)部5根據(jù)存儲(chǔ)在切換形態(tài)存儲(chǔ)部4的合適的切換形態(tài)驅(qū)動(dòng)諧振電路1內(nèi)的開關(guān)電路，確定諧振電路1的諧振頻率。即，不必每次操作非接觸IC卡都進(jìn)行諧振頻率的調(diào)整。另外，該切換形態(tài)存儲(chǔ)部4使用的是不供給電源也能保存內(nèi)容的存儲(chǔ)器。
以下根據(jù)附圖對本發(fā)明的非接觸IC卡進(jìn)行具體說明。
(實(shí)施形態(tài)1)圖2為示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1中的非接觸IC卡內(nèi)部構(gòu)成的圖。參照圖2，該非接觸IC卡10是在點(diǎn)劃線所示的卡片狀的基材中裝入天線11、多個(gè)電容器C及IC片12而構(gòu)成的。
圖3為示出該非接觸IC卡10的構(gòu)成的電路方框圖。該集成電路卡10中除了天線11及電容器C1、C2……Cn之外的單元，均做成IC片12。整流電路14將接收到的高頻載波整流后供給穩(wěn)定器15。穩(wěn)定器15使該整流電壓穩(wěn)定后供給各部分作為電源電壓VCC。解調(diào)電路16對經(jīng)調(diào)制的高頻載波進(jìn)行檢波并解調(diào)，重新變成數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)供給CPU17，進(jìn)行規(guī)定的處理。
在向查詢器50傳送數(shù)據(jù)的場合，通過查詢器50正在輸出未調(diào)制的高頻載波時(shí)，CPU17使調(diào)制用晶體管MQ導(dǎo)通或截止造成電阻元件RM與整流電路14之間導(dǎo)通或切斷來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。由此，使從查詢器50側(cè)看到的阻抗發(fā)生變化，造成載波的振幅發(fā)生變化，從而在查詢器50中能復(fù)原數(shù)據(jù)。另外，CPU17的工作程序存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器18內(nèi)。
此外，該IC卡10由天線11、電容器C1、C2……Cn及開關(guān)手段即晶體管SQ1、SQ2……SQn構(gòu)成諧振電路13。電容器Cn/2的靜電容量設(shè)計(jì)成使由該電容器Cn/2與天線11形成的諧振電路13的諧振頻率fn/2與從查詢器50送來的高頻載波的頻率一致。該靜電容量設(shè)定為，使與其它電容器連接時(shí)的諧振頻率以該諧振頻率fn/2為中心，各有稍許不同。該IC卡10的構(gòu)成為，與電容器C1連接時(shí)的諧振頻率f1最低，與電容器Cn連接時(shí)的諧振頻率fn最高，且各相鄰兩個(gè)電容器之間的諧振頻率之差相等。
穩(wěn)定器15的輸出供給基準(zhǔn)電壓發(fā)生手段即基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路19，還供給輸出值測量手段即輸出值計(jì)測電路20?；鶞?zhǔn)電壓發(fā)生電路19及輸出值計(jì)測電路20的詳細(xì)情況如圖4所示。該IC卡10使用帶隙電壓發(fā)生電路21作為基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路19。帶隙電壓發(fā)生電路21即使由穩(wěn)定器15供給的電源電壓VCC有變動(dòng)，其輸出電壓也保持穩(wěn)定。因此將該輸出電壓用作為基準(zhǔn)電壓Vref。
基準(zhǔn)電壓Vref由電阻元件R1-R4分壓，獲得閾值電壓Va、Vb、Vc，同時(shí)由電阻元件R5、R6對穩(wěn)定器15的輸出電壓VCC進(jìn)行分壓。用比較器22a、22b、22c對該閾值電壓Va、Vb、Vc與由電阻R5、R6分壓后的分壓值αVCC(其中α＝R6/(R5+R6))進(jìn)行比較，獲得輸出電平φA、φB、φC。即，載波的接收強(qiáng)度高而αVCC比Va大時(shí)，比較器22a、22b、22c的所有輸出φA、φB、φC為高電平即“1”，而當(dāng)αVCC比Va小比Vb大時(shí)，比較器22a的輸出φA為低電平即“0”，比較器22b、22c的輸出φB、φC為高電平即“1”。同樣，當(dāng)αVCC比Vb小比Vc大時(shí)，比較器22a、22b的輸出φA、φB為“0”，僅比較器22c的輸出φC為“1”。此外，當(dāng)αVCC比Vc還小時(shí)，比較器22a、22b、22c的輸出φA-φC均為“0”。比較器22a、22b、22c的輸出φA、φB、φC分別供給CPU17。
返回圖3，非易失性存儲(chǔ)器18除了通信用程序之外，也存儲(chǔ)著諧振頻率自動(dòng)調(diào)整用的程序。圖5示出自動(dòng)調(diào)整程序的流程圖。以下參照圖5的流程圖及圖3的電路方框圖，對諧振頻率的自動(dòng)調(diào)整處理予以說明。
一旦進(jìn)入自動(dòng)調(diào)整模式，CPU17即把表示切換形態(tài)的變量j設(shè)定為1(步驟S1)。接著，進(jìn)行控制使晶體管SQj導(dǎo)通，使其它晶體管截止(步驟S2)。因?yàn)楫?dāng)前j＝1，所以僅晶體管SQ1導(dǎo)通。因此，電容器C1被連接，變?yōu)樽畹椭C振頻率。此時(shí)諧振電路的頻率特性由圖6的j＝1的曲線表示。另外，圖6的縱軸為αVCC。此時(shí)如圖6所示，假定查詢器50的高頻載波的頻率為fo，當(dāng)j＝1時(shí)，任一比較器22a-22c的輸出φA-φC都不為“1”。如圖7所示，CPU17將比較器22a-22c的輸出φA-φC和切換形態(tài)j相互對應(yīng)地存入非易失性存儲(chǔ)器18(步驟S3)。此時(shí)存入φA＝0，φB＝0，φC＝0。另外，在該實(shí)施形態(tài)中，非易失性存儲(chǔ)器18的圖7所示部分與輸出值存儲(chǔ)手段及切換形態(tài)存儲(chǔ)手段對應(yīng)。
接著在步驟S4判斷切換形態(tài)j是否達(dá)到最大值n。若未達(dá)到，則遞增切換形態(tài)j，使j＝2(步驟S5)。接著，返回步驟2，對第2個(gè)切換形態(tài)進(jìn)行與上述相同的處理。即，使晶體管SQ2導(dǎo)通，使其它晶體管截止，將電容器C2與天線11連接。由此，諧振電路的頻率特性變?yōu)槿鐖D6的j＝2曲線所示。因此，對于fo的高頻載波，僅比較器22c的輸出φC為“1”。CPU17接收該輸出φA-φC，如圖7所示，將φA＝0、φB＝0、φC＝0和j＝2相互對應(yīng)地存入非易失性存儲(chǔ)器18。
反復(fù)進(jìn)行上述處理，直至切換形態(tài)j變?yōu)閚，接著進(jìn)入步驟S6。當(dāng)處理進(jìn)行到j(luò)＝n時(shí)，非易失性存儲(chǔ)器18內(nèi)存儲(chǔ)著如圖7所示各切換形態(tài)中的輸出電平。在步驟S6，從存儲(chǔ)著的輸出值中選出最大的值。在此，切換形態(tài)j＝4、5、6時(shí)為最大輸出值。從這三個(gè)形態(tài)選出位于中心的切換形態(tài)j＝5作為合適切換形態(tài)。從圖6也可看出切換形態(tài)j＝5為佳。接著，CPU17對該合適切換形態(tài)j＝5建立表示合適的標(biāo)記并加以存儲(chǔ)(步驟S7)。如上所述，在該實(shí)施形態(tài)中，步驟S6與形態(tài)確定手段對應(yīng)。
一旦如上所述確定好合適切換形態(tài)，接著CPU17即以該形態(tài)的諧振頻率進(jìn)行工作。圖8示出上述處理的流程圖。首先在步驟S10中，從非易失性存儲(chǔ)器18獲得存有表示合適的標(biāo)記的切換形態(tài)j。接著，使由該切換形態(tài)j指定的晶體管SQj導(dǎo)通(步驟S11)。這樣，能以效率最高的狀態(tài)獲得從查詢器50經(jīng)高頻載波供給的電力。然后進(jìn)行規(guī)定的通信處理(步驟S12)。如上所述，在該實(shí)施形態(tài)中，步驟S10、S11與驅(qū)動(dòng)手段對應(yīng)。
如上所述，該實(shí)施形態(tài)能自動(dòng)調(diào)整諧振電路13的諧振頻率，使來自查詢器50的電力供給為最大。因此，對于制造時(shí)因元器件常數(shù)差異引起的諧振電路13的諧振頻率的偏離能容易地進(jìn)行調(diào)整。此外，經(jīng)過一次調(diào)整，在實(shí)際使用時(shí)，只要進(jìn)行圖8所示的運(yùn)作就能獲得理想的諧振頻率，所以也不會(huì)影響操作速度。
在該實(shí)施形態(tài)中，為了獲得合適切換形態(tài)，對所有的切換形態(tài)進(jìn)行了探討。但也可以在獲得超過規(guī)定閾值的輸出值時(shí)即停止以后對切換形態(tài)的探討，并將該超過閾值的切換形態(tài)作為合適切換形態(tài)。這樣能迅速進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
此外，也可以在輸出值超過規(guī)定閾值且輸出值比上一次切換形態(tài)要低時(shí)，停止以后對切換形態(tài)的探討，將在此時(shí)與最大值對應(yīng)的切換形態(tài)作為合適切換形態(tài)。這樣，能迅速獲得最佳切換形態(tài)。
此外在該實(shí)施形態(tài)中，如圖2所示，將天線11及電容器C之外的部分作為IC片12。但電容器C也可以與IC片做成一體。這樣，可減少IC片的連接端子。又如圖9所示，也可以將天線11印刷設(shè)置在IC片12的上側(cè)面。再如圖10所示，也可以繞著IC片12卷繞天線11。另外還可如圖12所示，天線11由IC片23內(nèi)的鋁配線層構(gòu)成，全部收入在IC片23內(nèi)。但此時(shí)。因?yàn)椴荒茉龃筇炀€11的規(guī)模，故效率可能較差。因此特別理想的是，采用本發(fā)明的自動(dòng)調(diào)整方法，使高效率的電力供給成為可能。
(實(shí)施形態(tài)2)在實(shí)施形態(tài)1中，對用相同載波進(jìn)行電力供給及信息通信的非接觸IC卡進(jìn)行了說明，而在本實(shí)施形態(tài)2中，對分別利用不同的載波進(jìn)行電力供給及信息通信的非接觸IC卡進(jìn)行說明。該IC卡如圖12所示，來自查詢器的電力供給通過未調(diào)制的載波fO進(jìn)行，與查詢器的信息通信通過載波fL進(jìn)行。
信息通信用的諧振電路26由天線25和電容器C1構(gòu)成。解調(diào)電路16從經(jīng)調(diào)制的載波將數(shù)據(jù)解調(diào)后供給CPU17。在向查詢器傳送數(shù)據(jù)的場合，通過查詢器正在輸出未調(diào)制的載波fL時(shí)，CPU17使調(diào)制用晶體管MQ導(dǎo)通或截止造成電阻元件RM與整流電路14之間導(dǎo)通或切斷來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。由此，使從查詢器50側(cè)看到的阻抗發(fā)生變化，造成載波fL的振幅發(fā)生變化，從而在查詢器中能復(fù)原數(shù)據(jù)。
接收電力供給用的諧振電路13由天線11、電容器C1-Cn和晶體管SQ1-SQn構(gòu)成。CPU17根據(jù)穩(wěn)定器15的輸出VCC確定晶體管SQ1-SQn的合適切換形態(tài)并存入非易失性存儲(chǔ)器18，這一點(diǎn)與實(shí)施形態(tài)1相同。
(實(shí)施形態(tài)3)圖13為示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的非接觸IC卡構(gòu)成的方框圖。在該實(shí)施形態(tài)中，不僅電力供給用的諧振電路13，而且信息通信用的諧振電路32也做成進(jìn)行諧振頻率自動(dòng)調(diào)整。因此，在信息通信用的諧振電路32中，也將電容器TC1-TCn之中的任一電容器經(jīng)晶體管TQ1-TQn選擇而與天線31并聯(lián)連接。此外，輸出值計(jì)測電路34將解調(diào)電路16的輸出與基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路33生成的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以判定較佳切換形態(tài)。另外，基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路33的構(gòu)成與基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路19相同，輸出值計(jì)測電路34的構(gòu)成與輸出值檢測電路20相同。
若采用本實(shí)施形態(tài)，信息通信用的諧振頻率也能進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。此外，在本實(shí)施形態(tài)中，未另外設(shè)置對查詢器進(jìn)行信息通信用的調(diào)制電路(與圖12的晶體管MQ、電阻元件RM相當(dāng)?shù)碾娐?。其原因在于，通過由CPU進(jìn)行控制，根據(jù)數(shù)據(jù)對理想切換形態(tài)與此外的切換形態(tài)進(jìn)行切換，從而使從查詢器看到的阻抗發(fā)生變化。
(各種改進(jìn)例子)在實(shí)施形態(tài)1-3中，將電容器C1-Cn(TC1-TCn)之中的任一電容器與天線11(25、31)連接。但也可以設(shè)置成同時(shí)將多個(gè)電容器與天線連接的切換形態(tài)。若這樣，就能以數(shù)量少的電容器獲得多種切換形態(tài)。
圖14-圖16示出可進(jìn)行諧振頻率調(diào)整的諧振電路其它構(gòu)成例子。圖14的諧振電路通過用晶體管SQ1(TQ1)或SQ2(TQ2)使天線11(25、31)的一部分短路來切換天線11(25、31)的有效電感。圖15的諧振電路通過使晶體管SQ1(TQ1)或SQ2(TQ2)導(dǎo)通或截止，將串聯(lián)連接的電容器C1、C2、C3之中的1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)與天線11(25、31)并聯(lián)連接。圖16的諧振電路通過使晶體管SQ1-SQ3之一導(dǎo)通，將天線11a、11b、11c之中的一個(gè)與電容器C并聯(lián)連接。另外，也可以將這些電路任意組合來構(gòu)成諧振電路。諧振電路采用哪種構(gòu)成可考慮各元件形成的容易程度、IC片必需的連接端子數(shù)等來確定。
另外在實(shí)施形態(tài)1-3中，非接觸IC卡在使用時(shí)，CPU17從非易失性存儲(chǔ)器18讀出標(biāo)有表示合適的標(biāo)記的合適切換形態(tài)，并據(jù)此使晶體管SQ1-SQn中的某一個(gè)導(dǎo)通。但是，也可以如圖17所示，通過具有強(qiáng)電介質(zhì)層FL的非易失性存儲(chǔ)器FQ1、FQ2……，共用表示合適的標(biāo)記的存儲(chǔ)元件和晶體管。圖18為示出非易失性存儲(chǔ)器FQ之構(gòu)成的剖視圖。該非易失性存儲(chǔ)器FQ由于施加在柵極G與存儲(chǔ)器控制極MG之間電壓的方向，能改變強(qiáng)電介質(zhì)層FL的極化方向。根據(jù)該極化方向，源極S與漏極D之間導(dǎo)通或截止。若采用該改進(jìn)例子，CPU17預(yù)先使合適切換形態(tài)時(shí)應(yīng)該導(dǎo)通的非易失性存儲(chǔ)器FQ的強(qiáng)電介質(zhì)層FL極化為導(dǎo)通方向。借助此措施，該非易失性存儲(chǔ)器FQ自動(dòng)導(dǎo)通，所以實(shí)際使用時(shí)，CPU17不進(jìn)行圖8的步驟S10、S11的處理，就可選擇電容器以獲得合適諧振頻率，從而能提高操作速度。
另外，實(shí)施形態(tài)1-3中，在制造時(shí)進(jìn)行諧振頻率的自動(dòng)調(diào)整。但為了修正隨時(shí)間發(fā)生的變化及因周圍溫度變化引起的諧振頻率的變化，也可以每隔一定時(shí)間進(jìn)行一次自動(dòng)調(diào)整。例如，可以到規(guī)定的時(shí)日時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，或者從上一次調(diào)整時(shí)起經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，或者每使用規(guī)定次數(shù)就進(jìn)行一次自動(dòng)調(diào)整等。這樣的場合，時(shí)日的測算及使用次數(shù)的測算可以在查詢器側(cè)進(jìn)行，也可以在IC卡側(cè)進(jìn)行。也可以兩者共同進(jìn)行。
還有，如果處理速度不成問題，則也可以每次使用非接觸IC卡都進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
此外，在實(shí)施形態(tài)1-3中，為了進(jìn)行信息通信而對載波進(jìn)行脈沖振幅調(diào)制。但本發(fā)明在脈沖頻率調(diào)制、脈沖相位調(diào)制、模擬振幅調(diào)制、模擬頻率調(diào)制及模擬相位調(diào)制等任何調(diào)制方式中都可應(yīng)用。
另外，在實(shí)施形態(tài)1-3中，對本發(fā)明應(yīng)用于非接觸IC卡的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不受此限，只要是通過載波從外部接收電源供給的裝置，所作處理屬通信之外的裝置也可用。
此外，在實(shí)施形態(tài)1-3中，對通過載波從外部接收電源供給的裝置進(jìn)行了說明，但諧振頻率的自動(dòng)調(diào)整例如如圖13所示，也可以應(yīng)用于電源供給之外的部分。
再有，在實(shí)施形態(tài)1-3中，對應(yīng)答器具體化為非接觸IC卡的情況進(jìn)行了說明，但應(yīng)答器不僅是卡片型，也可以是箱型、筆記本型及其它形態(tài)。
在本發(fā)明中，所謂“利用電磁波的通信”指利用電磁作用的無線通信，其概念為，除了使用電波的通信之外，利用電磁耦合的通信也包括在內(nèi)。
所謂“開關(guān)手段”是指切換電路連接狀態(tài)、常數(shù)等的手段，而不管是機(jī)械性結(jié)構(gòu)還是電氣性結(jié)構(gòu)。再有，不僅進(jìn)行數(shù)字式通、斷切換，也包括模擬式連續(xù)切換電阻值等常數(shù)的手段。在實(shí)施形態(tài)中，圖3及圖12中的晶體管SQ1-SQn及圖13的晶體管TQ1-TQn相當(dāng)于此。
所謂“晶體管”是指通過施加于柵極或基極的控制電壓(電流)可控制通或斷的元件。
所謂“天線”是指不論其外形形狀及形成方法等如何，均具有為接收期望電磁波所需的電感分量的單元。在實(shí)施形態(tài)中，圖2及圖10所示那樣將導(dǎo)線卷成線圈狀的單元、如圖9那樣在IC片12表面印刷成的單元，以及在圖11中說明過的那樣在IC片23內(nèi)作為鋁配線層形成的單元均適用。
所謂“電容器”是指無論其外形形狀及形成方法等如何，均具有與所述天線一起構(gòu)成發(fā)送電路所必需的靜電容量的元件。在實(shí)施形態(tài)中，圖3的電容器C1-Cn及圖13的電容器TC1-TCn相當(dāng)于此。根據(jù)情況，天線具有的雜散電容也可以用作電容器。
權(quán)利要求
1.一種在非接觸IC卡通信系統(tǒng)中利用電磁波與查詢器之間進(jìn)行通信的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于具有包括接收來自所述查詢器的電磁波的天線(11、25、31)及開關(guān)手段(SQ、TQ)，并通過所述開關(guān)手段(SQ、TQ)能切換諧振頻率的諧振電路(1、13、26、32)；使用所述開關(guān)手段(SQ、TQ)依次切換所述諧振電路(1、13、26、32)的諧振頻率，并檢測各切換形態(tài)中所述諧振電路(1、13、26、32)的輸出電平，根據(jù)該檢測結(jié)果設(shè)定所述開關(guān)手段(SQ、TQ)的切換形態(tài)以獲得所希望輸出電平的切換形態(tài)設(shè)定手段(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述切換形態(tài)設(shè)定手段(2)包括判定手段(3)，該判定手段依次切換所述諧振電路(1、13、26、32)的開關(guān)手段(SQ、TQ)，并檢測各切換形態(tài)中所述諧振電路(1、13、26、32)的輸出電壓或輸出電流，根據(jù)該檢測結(jié)果求出能獲得所希望的輸出電壓或輸出電流的所述開關(guān)手段(SQ、TQ)的合適切換形態(tài)；存入由所述判定手段(3)求出的合適切換形態(tài)的切換形態(tài)存儲(chǔ)手段(4、18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述應(yīng)答器將從查詢器接收到的電磁波作為電力源；所述判定手段包括接入所述諧振電路(1、13、26、32)的輸出電壓，無論該輸出電壓如何變動(dòng)均生成穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓發(fā)生手段(6、19、33)；以所述基準(zhǔn)電壓發(fā)生手段(6、19、33)生成的基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn)，對各切換形態(tài)中所述諧振電路(1、13、26、32)的輸出電壓之大小進(jìn)行計(jì)測，將各計(jì)測結(jié)果作為輸出值進(jìn)行輸出的輸出值計(jì)測手段(7、20、34)；根據(jù)從所述輸出值計(jì)測手段(7、20、34)輸出的輸出值確定合適切換形態(tài)的形態(tài)確定手段(9、17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述判定手段(3)還包括將從所述輸出值計(jì)測手段(7、20、34)輸出的各輸出值和所述開關(guān)手段(SQ、TQ)的各切換形態(tài)相互對應(yīng)地存入的輸出值存儲(chǔ)手段(8、18)；所述形態(tài)確定手段(9、17)根據(jù)從所述輸出值存儲(chǔ)手段(8、18)讀出的輸出值確定所述合適切換形態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述形態(tài)確定手段(9、17)將與最大輸出值對應(yīng)的切換形態(tài)確定為所述合適切換形態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，依次切換的切換形態(tài)，每切換一次，所述形態(tài)確定手段(9、17)接收輸出值，并根據(jù)所收到的超出規(guī)定閾值的輸出值，將與該輸出值對應(yīng)的切換形態(tài)確定為所述合適切換形態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述諧振電路(1、13、26、32)還具有與所述天線(11、25、31)并聯(lián)連接并包括多個(gè)電容器(C)和所述開關(guān)手段(SQ、TQ)的可變電容電路(C、SQ、TQ)；所述可變電容電路(C、SQ、TQ)的電容量通過所述開關(guān)手段(SQ、TQ)可切換。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述諧振電路(1、13、26、32)還具有與所述天線(11、25、31)并聯(lián)連接的電容器(C)；所述天線(11、25、31)的電感由所述開關(guān)手段(SQ、TQ)可切換。9.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的任一項(xiàng)所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述開關(guān)手段(SQ、TQ)包括多個(gè)晶體管(SQ、TQ)；所述切換形態(tài)存儲(chǔ)手段(4、18)存儲(chǔ)使所述多個(gè)晶體管(SQ、TQ)之中的哪一個(gè)晶體管導(dǎo)通的信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述諧振電路(1、13、26、32)至少被用于提供所述應(yīng)答器的工作電力。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述諧振電路(1、13、26、32)至少被用于與所述查詢器進(jìn)行信息通信。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述判定手段(3)在所述應(yīng)答器制造時(shí)對所述合適切換形態(tài)進(jìn)行判定。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述判定手段(3)在每個(gè)規(guī)定時(shí)期對所述合適切換形態(tài)進(jìn)行判定。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述規(guī)定時(shí)期為從上次判定時(shí)日起經(jīng)過了規(guī)定時(shí)日的時(shí)候。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述規(guī)定時(shí)期為從上次判定時(shí)日起所述應(yīng)答器使用了規(guī)定次數(shù)的時(shí)候。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的非接觸IC卡通信系統(tǒng)中的應(yīng)答器，其特征在于，所述諧振電路(1、13、26、32)及所述切換形態(tài)設(shè)定手段(2)構(gòu)成為集成電路片。
17.一種接收來自查詢器的電磁波并可將其用作為電力源進(jìn)行工作的不需自電源型裝置所使用的集成電路片，其特征在于具有包括接收來自所述查詢器的電磁波的天線(11、25、31)和開關(guān)手段(SQ、TQ)，并通過所述開關(guān)手段(SQ、TQ)能切換諧振頻率的諧振電路(1、13、26、32)；判定手段(3)，該判定手段依次切換所述諧振電路(1、13、26、32)的所述開關(guān)手段(SQ、TQ)，并對各切換形態(tài)時(shí)的所述諧振電路(1、13、26、32)的輸出電平進(jìn)行檢測，根據(jù)該檢測結(jié)果求出能獲得所希望的輸出電平的所述開關(guān)手段(SQ、TQ)的合適切換形態(tài)；存入由所述判定手段(3)求出的合適切換形態(tài)的切換形態(tài)存儲(chǔ)手段。
18.一種接收來自查詢器的電磁波并可將其用作為電力源進(jìn)行工作的不需自電源型裝置所使用的集成電路片，其特征在于具有與外部的諧振電路(1、13、26、32)連接用的第1連接端子；將信號(hào)施加于切換所述諧振電路(1、13、26、32)的諧振頻率的開關(guān)手段(SQ、TQ)的第2連接端子；判定手段(3)，該判定手段依次切換所述開關(guān)手段(SQ、TQ)，并對各切換形態(tài)時(shí)的所述諧振電路(1、13、26、32)的輸出電平進(jìn)行檢測，根據(jù)該檢測結(jié)果求出能獲得所希望的輸出電平的所述開關(guān)手段(SQ、TQ)的合適切換形態(tài)；存入由所述判定手段(3)獲得的合適切換形態(tài)的切換形態(tài)存儲(chǔ)手段(4、18)。
19.一種接收來自查詢器的電磁波并可將其用作為電力源進(jìn)行工作的不需自電源型裝置所使用的集成電路片，其特征在于具有連接著電感各不相同的天線(11、25、31)的多個(gè)連接端子；與所述天線(11、25、31)一起構(gòu)成諧振電路(1、13、26、32)的電容器(C)；將所述電容器(C)有選擇地與所述多個(gè)連接端子之中的某個(gè)連接端子連接的開關(guān)手段(SQ、TQ)；判定手段(3)，該判定手段依次切換所述開關(guān)手段(SQ、TQ)，并對各切換形態(tài)時(shí)的所述諧振電路(1、13、26、32)的輸出電平進(jìn)行檢測，根據(jù)該檢測結(jié)果求出能獲得所希望的輸出電平的所述開關(guān)手段(SQ、TQ)的合適切換形態(tài)；存入由所述判定手段(3)獲得的合適切換形態(tài)的切換形態(tài)存儲(chǔ)手段(4、18)。
20.一種接收來自查詢器的電磁波并可將其用作為電力源進(jìn)行工作的不需自電源型裝置所使用的集成電路片，其特征在于具有與外部的天線(11、25、31)連接用的連接端子；與所述天線(11、25、31)一起構(gòu)成諧振電路(1、13、26、32)用的電容量互不相同的多個(gè)電容器(C)；將所述多個(gè)電容器(C)之中的某個(gè)電容器有選擇地與所述連接端子連接的開關(guān)手段(SQ、TQ)；判定手段(3)，該判定手段依次切換所述開關(guān)手段(SQ、TQ)，并對各切換形態(tài)時(shí)的所述諧振電路(1、13、26、32)的輸出電平進(jìn)行檢測，根據(jù)該檢測結(jié)果求出能獲得所希望的輸出電平的所述開關(guān)手段(SQ、TQ)的合適切換形態(tài)；存入由所述判定手段(3)獲得的合適切換形態(tài)的切換形態(tài)存儲(chǔ)手段(4、18)。
21.一種接收來自查詢器的電磁波，將其用作電力源，并利用電磁波與所述查詢器之間進(jìn)行通信的IC卡，其特征在于具有包括接收來自所述查詢器的電磁波的天線(11、25、31)、電容器(C)和多個(gè)晶體管(SQ、TQ)，并通過使所述多個(gè)晶體管(SQ、TQ)之中的某一個(gè)晶體管導(dǎo)通，可切換所述天線(11、25、31)的電感和所述電容器(C)的電容之中的至少一個(gè)的諧振電路(1、13、26、32)；接入所述諧振電路(1、13、26、32)的輸出電壓，無論該輸出電壓如何變動(dòng)，均生成穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓發(fā)生手段(6、19、33)；依次使所述諧振電路(1、13、26、32)的所述多個(gè)晶體管(SQ、TQ)分別導(dǎo)通的依次驅(qū)動(dòng)手段(5)；以所述基準(zhǔn)電壓發(fā)生手段(6、19、33)生成的基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn)，對由所述依次驅(qū)動(dòng)手段(5)切換的所述多個(gè)晶體管(SQ、TQ)的各切換形態(tài)時(shí)的所述諧振電路(1、13、26、32)的輸出電壓之大小進(jìn)行計(jì)測，并將各計(jì)測值作為輸出值進(jìn)行輸出的輸出值計(jì)測手段(7、20，34)；將所述輸出值計(jì)測手段(7、20、34)輸出的各輸出值和所述多個(gè)晶體管(SQ、TQ)的各切換形態(tài)相互對應(yīng)地進(jìn)行存儲(chǔ)的輸出值存儲(chǔ)手段(8、18)；將與存儲(chǔ)在所述輸出值存儲(chǔ)手段(8、18)的各切換形態(tài)的輸出值之中最大輸出值對應(yīng)的切換形態(tài)定為合適切換形態(tài)的形態(tài)確定手段(9、17)；存入由所述形態(tài)確定手段(9、17)獲得的合適切換形態(tài)的切換形態(tài)存儲(chǔ)手段(4、18)；根據(jù)從所述切換形態(tài)存儲(chǔ)手段(4、18)讀出的合適切換形態(tài)驅(qū)動(dòng)所述諧振電路(1、13、26、32)的所述多個(gè)晶體管(SQ、TQ)的驅(qū)動(dòng)手段(5)。
22.一種利用諧振電路(1、13、26、32)接收電磁波并將其作為電力源的不需自電源型裝置，其特征在于，依次變更利用切換信號(hào)可改變諧振頻率的所述諧振電路(1、13、26、32)的諧振頻率；設(shè)置基準(zhǔn)電壓發(fā)生源(6、19、33)，該基準(zhǔn)電壓發(fā)生源接入按接收到的電磁波從所述諧振電路(1、13、26、32)獲得的電壓，并無論該電壓如何變動(dòng)均生成穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓；以所述基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn)，對與依次變更的各諧振頻率對應(yīng)的所述諧振電路(1、13、26、32)的各輸出電壓進(jìn)行計(jì)測，并對所述諧振電路(1、13、26、32)施加切換信號(hào)以使其具有能獲得最大輸出電壓的諧振頻率，從而獲得最大電力。
23.一種利用諧振電路(1、13、26、32)接收電磁波并將其作為電力源的不需自電源型裝置的自動(dòng)調(diào)整方法，其特征在于，依次變更利用切換信號(hào)可改變諧振頻率的所述諧振電路(1、13、26、32)的諧振頻率；將基準(zhǔn)電壓發(fā)生源(6、19、33)的輸出作為基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓發(fā)生源接入按接收到的電磁波從所述諧振電路(1、13、26、32)獲得的電壓，并無論該電壓如何變動(dòng)均生成穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓；以所述基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn)，對與依次變更的各諧振頻率對應(yīng)的所述諧振電路(1、13、26、32)的各輸出電壓進(jìn)行計(jì)測，并對所述諧振電路(1、13、26、32)施加切換信號(hào)以使其具有能獲得最大輸出電壓的諧振頻率，從而獲得最大電力。
全文摘要
在非接觸IC卡中,驅(qū)動(dòng)部5依次切換諧振電路1的諧振頻率。基準(zhǔn)電壓發(fā)生部接入諧振電路1的輸出電壓并輸出穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。輸出值計(jì)測部7以該基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn),對各諧振頻率時(shí)諧振電路1的輸出電壓大小進(jìn)行計(jì)測。輸出值存儲(chǔ)部8存儲(chǔ)該計(jì)測值(輸出值)。形態(tài)確定部9從存儲(chǔ)在輸出值存儲(chǔ)部8的輸出值之中選擇最大的輸出值,并將與此對應(yīng)的切換形態(tài)確定為較佳切換形態(tài)。這樣就獲得能以最高效率接收電力供給的合適切換形態(tài)。
文檔編號(hào)G06K19/00GK1242092SQ97181065
公開日2000年1月19日 申請日期1997年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月8日
發(fā)明者生藤義弘, 千村茂美, 吉岡哲 申請人:羅姆股份有限公司