KR20060095434A

KR20060095434A - 무선 통신 장치, 무선 통신 방법, 및 비접촉식 ｉｃ 카드리더 라이터 장치

Info

Publication number: KR20060095434A
Application number: KR1020050083618A
Authority: KR
Inventors: 사또시 이데
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2006-08-31
Also published as: EP1696362B1; EP1696362A1; US7562828B2; US20060192007A1; SG125167A1; KR100713752B1; DE602005008187D1

Abstract

본 발명의 일례의 무선 통신 장치는, 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 종류의 무선 통신 매체와의 통신을 가능하게 하는 무선 통신 장치로서, 무선 통신 매체와의 소정의 통신 범위에서, 무선 통신 매체의 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 제1 공진 주파수를 갖고, 무선 통신 매체에 대하여 신호를 송신하는 송신부(121, 131, C)와, 무선 통신 매체와의 소정의 통신 범위에서, 무선 통신 매체의 공진 주파수에 대하여 비공진으로 되는 제2 공진 주파수를 갖고, 무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 수신부(122, 132)를 구비하고 있다.

공진 주파수, 무선 통신 매체, 통신 범위, 동조, 송신부, 수신부

Description

무선 통신 장치, 무선 통신 방법, 및 비접촉식 ＩＣ 카드 리더 라이터 장치{RADIO COMMUNICATION DEVICE, RADIO COMMUNICATION METHOD AND NON-CONTACT IC CARD READER/WRITER DEVICE}

도 1은 본 발명의 무선 통신 장치의 일례에 따른 리더 라이터의 개략 구성을 도시하는 블록도.

도 2는 도 1에 도시하는 리더 라이터의 무선 회로 및 안테나부의 구성의 제1예를 도시하는 도면.

도 3은 리더 라이터의 공진 주파수 f1 및 공진 주파수 f2와, 타깃으로 되는 IC 카드의 공진 주파수 fa 및 공진 주파수 fb의 관계를 도시하는 도면.

도 4는 송신 안테나 및 수신 안테나의 배치의 제1예를 도시하는 도면.

도 5는 송신 안테나 및 수신 안테나의 배치의 제2예를 도시하는 도면.

도 6은 도 1에 도시하는 리더 라이터의 무선 회로 및 안테나부의 구성의 제2예를 도시하는 도면.

도 7은 SW 제어 신호에 의한 스위칭 회로의 제어에 대하여 설명하기 위한 도면.

도 8은 도 1에 도시하는 리더 라이터의 무선 회로 및 안테나부의 구성의 제3예를 도시하는 도면.

도 9는 도 8에 도시하는 리더 라이터의 복수의 스위칭 회로의 절환 제어의 일례를 설명하기 위한 플로우차트.

도 10은 통신 불능 영역을 발생시킬 우려가 있는 리더 라이터의 제1예를 도시하는 도면.

도 11은 통신 불능 영역을 발생시킬 우려가 있는 리더 라이터의 제2예를 도시하는 도면.

도 12는 강결합에 의해 발생하는 통신 불능 영역을 도시하는 도면.

도 13은 본 발명의 효과인 통신 불능 영역의 제외를 설명하기 위한 도면.

도 14는 본 발명의 무선 통신 장치의 제4예에 따른 리더 라이터의 개략 구성을 도시하는 블록도.

도 15는 본 발명의 무선 통신 장치의 제5예에 따른 리더 라이터의 개략 구성을 도시하는 블록도.

도 16은 통신 가능 영역 내에 통신 불능 영역을 발생시킬 우려가 있는 리더 라이터의 개략 구성을 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 리더 라이터

2 : IC 카드

11 : 제어부

12 : 무선 회로

13 : 안테나부

21 : 제어부

22 : 안테나

121 : 변조 회로

122 : 복조 회로

131 : 송신 안테나

132 : 수신 안테나

특허 문헌 1 : 일본특허 제3579899호 공보(일본특허공개 평8-194785호 공보)

본 발명은, 비접촉식 IC 카드나 휴대 전화기 등의 무선 통신 매체에 대하여 정보를 송신하거나, 무선 통신 매체로부터의 정보를 수신하거나 하는 무선 통신 장치, 무선 통신 방법, 및 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치에 관한 것이다.

최근, 정보의 안전성과 휴대의 편리성의 면에서 비접촉으로 이용 가능한 비접촉식 IC 카드의 보급이 진행되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 이러한 비접촉식 IC 카드를 이용한 비접촉 정보 송수신에 관한 기술이 개시되어 있다.

예를 들면, 송수신에서 공통인 하나의 루프 안테나를 구비한 리더 라이터가 알려져 있다. 이러한 송수신 공통 루프 안테나의 공진 주파수는, 이 송수신 공통 루프 안테나에 접속된 컨덴서의 용량(회로 상수)에 의해 일의적으로 결정된다.

리더 라이터의 제어부 및 루프 안테나는, 커넥터를 통하여 2개 선의 케이블에 의해 접속되어 있다. 이에 의해, 리더 라이터는 루프 안테나를 통하여 IC 카드와 통신을 행하는 것이 가능하다.

상기한 리더 라이터는, 송수신 공통 루프 안테나에 접속된 컨덴서의 값을 조정함으로써 안테나 공진 주파수를 조정할 수 있어 IC 카드와의 안정된 통신 특성 및 광범위한 통신 영역(상정되는 소정의 통신 범위에서의 양호한 통신 특성)을 확보하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 송신용과 수신용으로 각각 독립된 2개의 루프 안테나를 구비한 리더 라이터도 알려져 있다. 이러한 송신용 루프 안테나의 공진 주파수는, 이 송신용 루프 안테나에 접속된 컨덴서의 용량에 의해 결정되고, 또한, 수신용 루프 안테나의 공진 주파수는, 이 수신용 루프 안테나에 접속된 컨덴서의 용량에 의해 결정된다.

상기한 송신용 및 수신용 리더 라이터의 양쪽 모두, 안테나 공진 주파수를 조정하여 IC 카드와의 안정된 통신 특성 및 광범위한 통신 영역(상정되는 소정의 통신 범위에서의 양호한 통신 특성)을 확보하는 것을 목적으로 하고 있다.

무역 등의 교통 시스템이나 전자 머니 시스템 등의 특정한 IC 카드 혹은 IC 카드측의 공진 주파수가 작은 범위에서 다른(수십 ㎑ 정도) IC 카드에 대해서는, 고정된 안테나 공진 주파수로써 대응 가능하여, 양호한 통신 특성을 얻는 것이 가능하였다.

그러나, IC 카드의 보급에 의해 다음과 같은 상황으로 되었다.

(ⅰ) 동일한 시스템에 대하여 복수의 제조원·발행원의 IC 카드가 이용된다.

(ⅱ) 복수의 시스템에 공통의 IC 카드가 이용된다.

이러한 상황에서, 새로운 과제가 생겼다. 안테나 공진 주파수가 크게 다른(수백 ㎑∼수 ㎒) IC 카드에 대해서는 리더 라이터측의 안테나 공진 주파수가 고정된 상태이면, 공진 주파수 fa의 IC 카드 a에 대하여 특성이 양호하게 되도록 리더 라이터의 안테나 회로 상수, 공진 주파수 등을 조정하여도, 다른 공진 주파수 fb를 갖는 IC 카드 b에 대해서는 성능(양호한 통신 특성)이 얻어지지 않고, 반대로 IC 카드 b에 대하여 리더 라이터측을 조정한 경우, IC 카드 a의 통신 특성이 떨어지게 되는 등의 상황에 양 카드를 함께 양호한 특성을 얻도록 하는 설정이 곤란하다.

그 원인으로서, 송신용, 수신용의 루프 안테나를 모두 공진 안테나로 하여 공진 주파수를 갖게 함으로써, 다른 공진 주파수를 갖는 카드 안테나가 리더 라이터의 루프 안테나와 상호 유도를 일으켜 강결합을 일으켜서, IC 카드로부터의 수신 신호가 캐리어에 의해 억압되어 복조를 할 수 없게 되는 전압 레벨로 되는 영역이 발생하게 되기 때문이다. 그 결과, 소정의 통신 범위 내에 통신 불능 영역이 발생하게 되어, 통신 성능이 저하되게 된다.

본 발명의 목적은, 통신 성능의 저하를 방지하는 것이 가능한 무선 통신 장치, 무선 통신 방법, 및 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일례의 무선 통신 장치는, 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 종 류의 무선 통신 매체와의 통신을 가능하게 하는 무선 통신 장치로서, 무선 통신 매체와의 소정의 통신 범위에서, 무선 통신 매체의 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 제1 공진 주파수를 갖고, 무선 통신 매체에 대하여 신호를 송신하는 송신 수단과, 상기 무선 통신 매체와의 소정의 통신 범위에서, 무선 통신 매체의 공진 주파수에 대하여 비공진으로 되는 제2 공진 주파수를 갖고, 무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 수신 수단을 구비하고 있다.

또한, 본 발명의 일례의 무선 통신 방법은, 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 종류의 무선 통신 매체와의 통신을 가능하게 하는 무선 통신 방법으로서, 무선 통신 매체와의 소정의 통신 범위에서, 상기 소정의 무선 통신 매체에 대하여 신호를 송신함과 함께 상기 소정의 무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 송수신 안테나의 공진 주파수를 상기 복수 종류의 각 무선 통신 매체의 각 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 소정의 공진 주파수(평균적인 공진 주파수)로 제어하고, 상기 송수신 안테나에 의해 상기 소정의 무선 통신 매체로부터 수신한 신호에 기초하여 상기 소정의 무선 통신 매체를 판별하고, 판별 결과에 기초하여 상기 송수신 안테나의 공진 주파수를 제어한다.

또한, 본 발명의 일례의 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치는, IC 카드와의 데이터의 송신, 수신을 무선 통신에 의해 행하여, 소정의 데이터 처리를 행하는 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치로서, IC 카드와의 소정의 통신 범위에서 IC 카드의 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 제1 공진 주파수를 갖고, IC 카드에 대하여 신호를 송신하는 송신 수단과, IC 카드와의 소정의 통신 범위에서 IC 카드 의 공진 주파수에 대하여 비공진으로 되는 제2 공진 주파수를 갖고, IC 카드로부터의 신호를 수신하는 수신 수단과, 상기 송신 수단 및 수신 수단을 통하여 IC 카드와 데이터의 송수신을 행하여 소정의 데이터 처리를 행하는 제어 수단을 구비하고 있다.

또한, 본 발명의 일례의 무선 통신 장치는, 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 종류의 무선 통신 매체와의 통신을 가능하게 하는 무선 통신 장치로서, 송신 데이터를 변조하는 변조 회로와, 상기 변조 회로에 의해 변조된 신호를 출력하는 출력 라인 회로와, 무선 통신 매체에 대하여 상기 출력 라인 회로로부터의 신호를 송신함과 함께, 무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 송수신 안테나와, 상기 송수신 안테나로부터의 신호를 입력받는 입력 라인 회로와, 상기 입력 라인 회로로부터의 신호의 위상을 제어하는 위상 제어 회로와, 상기 위상 제어 회로로부터의 출력을 복조하는 복조 회로를 구비하고 있다.

또한, 본 발명의 일례의 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치는, IC 카드와의 데이터의 송신, 수신을 무선 통신에 의해 행하여, 소정의 데이터 처리를 행하는 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치로서, IC 카드에의 송신 데이터를 변조하고 송신 신호를 출력하는 송신 회로와, IC 카드와의 소정의 통신 범위에서 IC 카드의 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 제1 공진 주파수를 갖고, 상기 송신 회로로부터의 출력을 IC 카드에 대하여 송신하는 안테나부와, 상기 안테나부에서 수신한 IC 카드로부터의 수신 신호를 입력받아, IC 카드와의 소정의 통신 범위에서 IC 카드의 공진 주파수에 대하여 비공진으로 되도록 위상 제어하는 위상 제어 회로와, 상기 위상 제어 회로로부터의 출력을 수신 데이터로 복조하는 수신 회로와, 상기 송신 회로 및 수신 회로를 통하여 IC 카드와 데이터의 송수신을 행하여 소정의 데이터 처리를 행하는 제어 회로를 구비하고 있다.

본 발명의 추가적인 목적 및 이점들은, 이하의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이고, 혹은, 본 발명의 실시에 의해서 알 수 있다. 이러한 본 발명의 목적 및 이점들은 이하에서 구체적으로 설명하는 수단과 조합들에 의해서 구현되고 획득될 수 있다.

본 명세서에 포함되며, 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도시하고 있고, 앞서 설명한 일반적인 설명 및 후술하는 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 데 기여한다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 무선 통신 장치의 일례에 따른 리더 라이터(비접촉 IC 카드 리더 라이터 장치)의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 리더 라이터(1)는 IC 카드(2)와 무선 통신을 행하는 것으로, 제어부(11), 무선 회로(12), 안테나부(13)를 구비하고 있다. 또한, 무선 회로(12)는 변조 회로(121) 및 복조 회로(122)를 구비하고 있다.

도 2는 도 1에 도시하는 리더 라이터의 무선 회로(12) 및 안테나부(13)의 구성의 제1예를 도시하는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 안테나부(13)는, 공 진 주파수 f1의 루프 코일로 구성되는 송신 안테나(131)와, 공진 주파수 f2의 루프 코일로 구성되는 수신 안테나(132)를 구비하고 있다(공진 주파수 f1<<공진 주파수 f2). 또한, 무선 회로(12)는, 송신 안테나(131)의 안테나단에 접속된 컨덴서 C를 구비하고 있다. 이 컨덴서 C의 값에 의해 송신 안테나(131)의 루프 코일의 공진 주파수 f1이 설정된다. 컨덴서 C는, 용량 가변 가능한 컨덴서이어도 되고, 용량 고정의 컨덴서이어도 된다. 또한, 수신 안테나(132)의 안테나단에는, 컨덴서는 접속되지 않는다. 이에 의해, 수신 안테나(132)의 루프 코일의 공진 주파수 f2(공진 주파수 f1에 대하여 매우 큰 값, 예를 들면 공진 주파수 f1에 대하여 10배 이상의 값)가 설정된다.

리더 라이터(1)는 상위 기기(3)로부터 각종 커맨드를 수취한다. 리더 라이터(1)의 제어부(11)는, 수취한 커맨드에 기초하여, IC 카드용의 커맨드(송신 데이터)를 생성한다. 이 리더 라이터(1)의 변조 회로(121)는 IC 카드용의 커맨드(송신 데이터)를 소정의 변조 방식에 따라서 변조한다. 송신 안테나(131)는 공진 주파수 f1의 루프 코일에 의해 자계를 발생한다. 이 때, 송신 안테나(131)의 공진 주파수 f1의 루프 코일과 IC 카드(무선 통신 매체)(2)의 안테나(22)의 루프 코일이 상호 유도를 일으키는 조건을 만족시키는 경우(IC 카드(2)가 리더 라이터(1)의 소정의 통신 범위(설계적으로 통신의 유효성을 상정한 범위)에 들어가 있으면), 송신 안테나(131)로부터 송신되는 신호가 무선 카드(2)의 안테나(22)에 의해 수신된다.

IC 카드(2)의 제어부(21)는 리더 라이터(1)로부터의 커맨드의 수신에 대하여 응답을 출력한다. 즉, IC 카드(2)의 안테나(22)로부터 응답이 출력된다. 리더 라 이터(1)의 수신 안테나(132)는 공진 주파수 f2의 루프 코일에 의해 이 응답을 수신한다. 복조 회로(122)는, 수신한 신호를 소정의 복조 방식에 따라서 복조하고, 복조된 수신 데이터를 제어부(11)에 송신한다. 제어부(11)는 수신 데이터에 기초하여 각종 판정을 내리고, 판정 결과를 상위 기기(3)에 송신한다.

상기한 바와 같이, 송신 안테나(131)와 수신 안테나(132)를 독립하여 구성함으로써, IC 카드(2)의 접근에 수반하여 IC 카드(2)의 공진 주파수에 대하여 송신 안테나(131)가 동조하여 공진한 상태에서(IC 카드(2)가 리더 라이터(1)의 통신 가능 범위에 들어간 상태에서), IC 카드(2)의 공진 주파수에 대하여 수신 안테나(132)가 비공진으로 된다(강결합을 일으키지 않는다). 이에 따라, 강결합에 의해 임피던스가 크게 되어 수신 신호 전압 레벨이 캐리어에 의해 억압되어 복조 불능으로 되는 것을 충분히 회피하는 것이 가능하게 된다. 또한, 수신 안테나(132)에는 매칭을 위해 실제로는 컨덴서는 접속되어 있다. 예를 들면, 공진 주파수 f1이 13.56㎒ 정도라고 하면, 공진 주파수 f2는 수백 ㎒ 이상이다.

도 3은 리더 라이터(1)의 송신 안테나(131)의 공진 주파수 f1 및 수신 안테나(132)의 공진 주파수 f2와, 타깃으로 되는 IC 카드 a의 공진 주파수 fa 및 IC 카드 b의 공진 주파수 fb의 관계를 도시하는 도면이다. 상기한 바와 같이, 13.56㎒ 정도의 공진 주파수 f1에 대하여, 공진 주파수 f2는 수백 ㎒ 이상으로 설정된다. 이에 의해, 타깃으로 되는 IC 카드 a의 공진 주파수 fa가 16㎒∼17.5㎒ 정도, IC 카드 b의 공진 주파수 fb가 18㎒∼19㎒ 정도라고 하면, IC 카드 a, b에 대하여 수신 안테나(132)는 비공진으로 된다.

다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여 송신 안테나(131) 및 수신 안테나(132)의 배치예에 대하여 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 송신 안테나(131)의 루프 코일의 내측(내주)에, 수신 안테나(132)의 루프 코일을 배치한다. 즉, 수신 안테나(132)의 루프 코일의 외측(외주)에 배치된 송신 안테나(131)의 루프 코일의 양단에는, 공진용 컨덴서 C가 접속되어 있다. 혹은, 도 5에 도시한 바와 같이, 송신 안테나(131)의 루프 코일의 외측(외주)에, 수신 안테나(132)의 루프 코일을 배치한다. 즉, 수신 안테나(132)의 루프 코일의 내측(내주)에 배치된 송신 안테나(131)의 루프 코일의 양단에는, 공진용 컨덴서 C가 접속되어 있다.

도 6은 도 1에 도시하는 리더 라이터의 무선 회로(12) 및 안테나부(13)의 구성의 제2예를 도시하는 도면이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 안테나부(13)는, 루프 코일로 구성되는 송수신 공용 안테나(133)를 구비하고 있다. 또한, 무선 회로(12)는 컨덴서 C 및 스위칭 회로 SW를 구비하고 있다. 송수신 공용 안테나(133)의 일단에 컨덴서 C가 접속되어 있고, 송수신 공용 안테나(133)의 타단에 스위칭 회로 SW가 접속되어 있다. 컨덴서 C는, 용량 가변 가능한 컨덴서이어도 되고, 용량 고정의 컨덴서이어도 된다.

스위칭 회로 SW는 제어부(11)로부터의 SW 제어 신호에 기초하여 회로의 개폐를 절환한다. 이에 의해, 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단에 컨덴서 C를 접속하거나, 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단으로부터 컨덴서 C를 분리하거나 한다. 스위칭 회로 SW에 의해 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단에 컨덴서 C가 접속되면, 송수신 공용 안테나(133)는 공진 주파수 f1의 루프 코일로 구성되게 된다. 또한, 스위칭 회로 SW에 의해 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단으로부터 컨덴서 C가 분리되면, 송수신 공용 안테나(133)는 공진 주파수 f2의 루프 코일로 구성되게 된다(공진 주파수 f1<<공진 주파수 f2).

상기한 바와 같이, 송신용과 수신용의 안테나를 공통화한 송수신 공용 안테나(133)를 채용하여도, 데이터 송신 기간에 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단에 컨덴서 C를 접속함으로써, 송수신 공용 안테나(133)의 루프 코일은, IC 카드(2)의 접근에 수반하여, IC 카드(2)의 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 공진 주파수 f1을 갖게 된다. 또한, 데이터 수신 기간에 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단으로부터 컨덴서 C를 분리함으로써, 송수신 공용 안테나(133)의 루프 코일은, IC 카드(2)의 공진 주파수에 대하여 비공진으로 되는(강결합을 일으키지 않는) 공진 주파수 f2를 갖게 된다.

다음으로, 도 7을 참조하여, SW 제어 신호에 의한 스위칭 회로 SW의 제어에 대하여 설명한다.

제어부(11)는 송신 데이터의 송신 개시 전(직전)에 SW 제어 신호를 출력(ON)하고, 송신 데이터의 송신 후(완료 후)에 SW 제어 신호를 정지(OFF)한다. 이에 의해, 송신 데이터의 송신 중에는, 스위칭 회로 SW에 의해 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단에 컨덴서 C가 접속되어, 송수신 공용 안테나(133)의 루프 코일은 공진 주파수 f1을 갖는다. 즉, 송수신 공용 안테나(133)의 루프 코일은, IC 카드(2)가 리더 라이터(1)의 통신 가능 영역에 들어가면 IC 카드(2)의 안테나(22)의 루프 코일에 대하여 공진하는 상태로 된다.

송신 데이터의 송신 완료 후에는 수신 데이터의 수신 대기 상태로 된다. 제어부(11)는 수신 데이터의 수신이 완료될 때까지 SW 제어 신호를 정지(OFF)하기를 계속한다. 이에 의해, 수신 데이터의 수신 대기 상태 및 수신 데이터의 수신 중에는, 스위칭 회로 SW에 의해 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단으로부터 컨덴서 C가 분리되어, 송수신 공용 안테나(133)의 루프 코일은 공진 주파수 f2를 갖는다. 즉, 송수신 공용 안테나(133)의 루프 코일은, IC 카드(2)가 리더 라이터(1)의 통신 가능 영역에 들어가더라도 IC 카드(2)의 안테나(22)의 루프 코일에 대하여 비공진 상태로 된다.

제어부(11)는, 수신 데이터의 수신 완료를 검출하여, 다음의 송신 데이터의 송신이 필요하다고 판단하면, 다음의 송신 데이터의 송신 개시 전(직전)에 SW 제어 신호를 출력(ON)하고, 송신 데이터의 송신 후(완료 후)에 SW 제어 신호를 정지(OFF)한다. 만일, 제어부(11)가, 수신 데이터의 수신 완료를 검출할 수 없는 경우에는, 송신 데이터의 송신이 필요하다고 판단될 때까지, 수신 데이터의 수신 대기 상태를 계속한다. 즉, SW 제어 신호를 정지(OFF)하기를 계속한다.

이상의 제어를 반복함으로써, 송신용과 수신용에서 공통화한 송수신 공용 안테나(133)에 의해, IC 카드(2)에 대하여 송신/수신에서 공진/비공진을 절환하는 것이 가능하게 된다.

도 8은 도 1에 도시하는 리더 라이터의 무선 회로(12) 및 안테나부(13)의 구성의 제3예를 도시하는 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 안테나부(13)는, 루프 코일로 구성되는 송수신 공용 안테나(133)를 구비하고 있다. 또한, 무선 회로 (12)는 n개의 컨덴서 C1, C2, …, Cn 및 n개의 스위칭 회로 SW1, SW2, …, SWn을 구비하고 있다. 컨덴서 C1, C2,…, Cn은, 용량 가변 가능한 컨덴서이어도 되고, 용량 고정의 컨덴서이어도 된다.

송수신 공용 안테나(133)의 일단에 컨덴서 C1이 접속되어 있고, 송수신 공용 안테나(133)의 타단에 스위칭 회로 SW1이 접속되어 있다. 스위칭 회로 SW1은 제어부(11)로부터의 SW1 제어 신호에 기초하여 회로의 개폐를 절환한다. 이에 의해, 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단에 컨덴서 C1을 접속하거나, 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단으로부터 컨덴서 C1을 분리하거나 한다.

또한, 송수신 공용 안테나(133)의 일단에 컨덴서 C2가 접속되어 있고, 송수신 공용 안테나(133)의 타단에 스위칭 회로 SW2가 접속되어 있다. 스위칭 회로 SW2는 제어부(11)로부터의 SW2 제어 신호에 기초하여 회로의 개폐를 절환한다. 이에 의해, 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단에 컨덴서 C2를 접속하거나, 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단으로부터 컨덴서 C2를 분리하거나 한다.

마찬가지로, 송수신 공용 안테나(133)의 일단에 컨덴서 Cn이 접속되어 있고, 송수신 공용 안테나(133)의 타단에 스위칭 회로 SWn이 접속되어 있다. 스위칭 회로 SWn은 제어부(11)로부터의 SWn 제어 신호에 기초하여 회로의 개폐를 절환한다. 이에 의해, 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단에 컨덴서 Cn을 접속하거나, 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단으로부터 컨덴서 Cn을 분리하거나 한다.

예로서, SW1 제어 신호 및 SWn 제어 신호를 함께 출력(ON)하고, SW2 제어 신호를 정지(OFF)한다. 이에 의해, 송수신 공용 안테나(133)의 안테나단에는 컨덴서 C1, Cn이 접속되고, 컨덴서 C1, Cn에 의해 송수신 공용 안테나(133)의 루프 코일의 공진 주파수가 결정된다.

예를 들면, 송신 데이터의 송신 개시로부터 송신 완료까지의 동안, SW1 제어 신호, SW2 제어 신호, …, SWn 제어 신호 중 몇 개의 제어 신호를 출력(ON)한다. 또한, 수신 데이터의 수신 대기로부터 수신 데이터의 수신 완료까지의 동안에는, SW1 제어 신호, SW2 제어 신호, …, SWn 제어 신호의 모든 출력을 정지(OFF)한다. 이에 의해, 송신 시에는 IC 카드(2)에 대하여 공진하는 공진 안테나, 수신 시에는 IC 카드(2)에 대하여 공진하지 않는 비공진 안테나로 절환하는 것이 가능하게 된다. 또한, SW1 제어 신호, SW2 제어 신호, …, SWn 제어 신호의 출력(ON)과 정지(OFF)의 조합에 의해 수신 시에도 공진 안테나로 하는 것도 가능하다.

도 9는 도 8에 도시하는 리더 라이터의 복수의 스위칭 회로의 절환 제어의 일례를 설명하기 위한 플로우차트이다.

리더 라이터(1)(제어부(11))는 SW1 제어 신호, SW2 제어 신호, …, SWn 제어 신호의 각 제어 신호의 출력을 초기값으로 설정한다(ST1). 이에 의해, 송수신 공용 안테나(133)의 공진 주파수는, 리더 라이터(1)가 타깃으로 하는 복수 종류의 IC 카드의 각 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 평균적 공진 주파수(엄밀한 평균값이 아니어도 되고, 가장 이용율이 높은 IC 카드의 공진 주파수에 동조하는 주파수이어도 되며, 요는 초기의 소정값임)로 제어된다. 계속해서, 리더 라이터(1)는 IC 카드의 고유 번호를 취득하기 위해 IC 카드에 대하여 폴링 커맨드를 송신한다(ST2).

리더 라이터(1)가, 폴링 커맨드에 대한 IC 카드로부터의 응답을 수신한 경우(ST3, "예"), 수신 데이터에 포함되는 IC 카드의 고유 번호를 검출하고(ST5), 이 IC 카드의 고유 번호에 기초하여 IC 카드의 종류 등을 판별한다(ST6). 또한, 리더 라이터(1)가, 폴링 커맨드에 대한 IC 카드로부터의 응답이 수신되지 않고(ST3, "아니오"), 타임아웃으로 되면(ST4, "예"), 재차, IC 카드에 대하여 폴링 커맨드를 송신한다(ST2).

리더 라이터(1)(또는, 상위 기기(3))는, 미리 IC 카드의 종류별의 최적의 공진 주파수의 데이터를 기억하고 있다. 즉, 리더 라이터(1)는, IC 카드의 종류의 판별 결과에 기초하여, 이 IC 카드에 최적인 공진 주파수를 판독할 수 있다. 리더 라이터(1)는, SW1 제어 신호∼SWn 제어 신호의 출력을 제어(ON/OFF를 제어)(하나의 SW의 ON에서도, 복수의 SW를 조합한 ON에서도 있을 수 있음)하여, 송수신 공용 안테나(133)의 루프 코일의 공진 주파수를, IC 카드에 최적인 공진 주파수로 설정한다(ST7).

공진 주파수의 설정은, 송신용과 수신용에서 동일하여도 되고, 또한 서로 달라도 된다. 공진 주파수의 설정을 송신용과 수신용에서 동일하게 설정하는 경우에는, 한번만 설정하면, 그 IC 카드와의 통신이 완료될 때까지, 재설정할 필요는 없다. 공진 주파수의 설정을 송신용과 수신용에서 서로 다르게 설정하는 경우에는, 그 IC 카드와의 통신이 완료될 때까지, 송신 기간 및 수신 기간마다 재설정한다.

리더 라이터(1)는, 송수신 공용 안테나(133)의 루프 코일의 공진 주파수를 IC 카드에 최적인 송신용의 공진 주파수로 설정한 후(ST7), IC 카드에 대하여 커맨 드를 송신한다(ST8). 리더 라이터(1)는, IC 카드에 대한 커맨드의 송신이 완료되면, 송수신 공용 안테나(133)의 루프 코일의 공진 주파수를 IC 카드에 최적인 수신용의 공진 주파수로 설정한다(ST9). 리더 라이터(1)는, IC 카드로부터의 신호를 수신하면(ST10, "예"), 수신한 신호를 처리한다(ST12). 리더 라이터(1)는, IC 카드와의 통신이 완료될 때까지 상기 설정을 반복하고, 통신이 완료되면(ST13, "예"), 다음 카드의 처리에 대비한다(ST14). 즉, 리더 라이터(1)(제어부(11))는, SW1 제어 신호, SW2 제어 신호, …, SWn 제어 신호의 각 제어 신호의 출력을 초기값으로 설정한다(ST1).

다음으로, 도 10∼도 13을 참조하여, 강결합에 의한 통신 불능 영역의 발생의 문제, 및 본 발명의 효과인 통신 불능 영역의 제외에 대하여 설명한다. 도 10 및 도 11은 강결합에 의한 통신 불능 영역을 발생시킬 우려가 있는 리더 라이터의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 12는 강결합에 의해 발생하는 통신 불능 영역을 도시하는 도면이다. 도 13은 본 발명의 효과인 통신 불능 영역의 제외를 설명하기 위한 도면이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 송수신에서 공통인 하나의 루프 안테나를 구비한 리더 라이터를 상정한다. 이러한 송수신 공통 루프 안테나의 공진 주파수는, 이 송수신 공통 루프 안테나에 접속된 컨덴서의 용량에 의해 일의적으로 결정된다.

도 11에 도시한 바와 같이, 송신용과 수신용으로 각각 독립된 2개의 루프 안테나를 구비한 리더 라이터를 상정한다. 이러한 송신용 루프 안테나의 공진 주파수는, 이 송신용 루프 안테나에 접속된 컨덴서의 용량에 의해 결정되고, 또한, 수 신용 루프 안테나의 공진 주파수는, 이 수신용 루프 안테나에 접속된 컨덴서의 용량에 의해 결정된다.

도 10 및 도 11에 도시하는 리더 라이터는, 특정한 IC 카드 혹은 IC 카드측의 공진 주파수가 작은 범위에서 다른(수십 ㎑ 정도) IC 카드에 대해서는 고정된 안테나 공진 주파수로써 대응 가능하여, 어느 정도는 양호한 통신 특성을 얻는 것이 가능하다. 그러나, 안테나 공진 주파수가 크게 다른(수백 ㎑∼ 수 ㎒) IC 카드에 대해서는, 리더 라이터측의 안테나 공진 주파수가 고정된 상태이기 때문에, 공진 주파수 fa의 IC 카드 a에 대하여 특성이 양호하게 되도록 리더 라이터의 안테나 회로 상수, 공진 주파수 등을 조정하여도, 다른 공진 주파수 fb를 갖는 IC 카드 b 에 대해서는 성능이 얻어지지 않고, 반대로 IC 카드 b에 대하여 리더 라이터측을 조정한 경우, IC 카드 a의 통신 특성이 떨어지게 되는 등의 상황에 양 카드를 함께 양호한 특성을 얻도록 하는 설정이 곤란하다.

그 원인으로서, 송신용, 수신용의 루프 안테나를 모두 공진 안테나로 하여 공진 주파수를 갖게 함으로써, 다른 공진 주파수를 갖는 카드 안테나가 리더 라이터의 루프 안테나와 상호 유도를 일으켜 강결합을 일으켜서, IC 카드로부터의 수신 신호가 캐리어에 의해 억압되어 복조를 할 수 없게 되는 전압 레벨로 되는 영역이 발생하게 되기 때문이다. 그 결과, 통신 범위 내에 통신 불능 영역(도 12 참조)이 발생하게 되어, 통신 성능이 저하되게 된다.

본 발명의 리더 라이터(1)의 송신 안테나(131)의 루프 코일의 공진 주파수 f1의 값에 대하여, 수신 안테나(132)의 루프 코일의 공진 주파수 f2의 값을 10배 이상으로 설정함으로써, 혹은, 본 발명의 리더 라이터(1)의 송수신 공용 안테나(133)에 의한 신호 송신 기간 중의 루프 코일의 공진 주파수 f1의 값에 대하여, 송수신 공용 안테나(133)에 의한 신호 수신 기간 중의 루프 코일의 공진 주파수 f2의 값을 10배 이상으로 설정함으로써, 도 13에 도시한 바와 같이, 통신 가능 영역으로부터 통신 불능 영역을 제외(압출)시킬 수 있다.

이하에, 본 발명의 제1예∼제3예의 리더 라이터에 의한 작용 효과에 대하여 정리한다.

서로에 공진하는 코일이 근접하면 결합을 일으키고, 결합이 강해지면 임피던스가 크게 되어, IC 카드로부터의 수신 신호의 수신 전압 레벨이 0V에 가까이 되어서, 리더 라이터의 안테나 상의 통신 가능 영역에 IC 카드가 있는 것에도 상관없이 복조를 할 수 없거나, 수신 정밀도가 떨어지게 되는 통신 불능 영역이 발생하게 된다(도 12 참조).

그래서, 송신용으로 사용하는 루프 안테나 및 수신용으로 사용하는 루프 안테나를 따로따로 나누어 설치함으로써, 공진 주파수를 갖지 않는 수신용의 루프 안테나와 IC 카드의 안테나 사이에서는 강결합을 일으키지 않게 한다.

그 결과, 강결합 발생 시의 임피던스가 크게 되는 상황이 일어나기 어렵게 되어, IC 카드로부터의 수신 신호를 복조할 수 없게 하는 레벨로 되는 것으로부터 회피할 수가 있어서, 복조를 할 수 없거나 수신 정밀도가 떨어지는 현상(널 현상)이 발생하기 어렵게 되어, 복조할 수 없게 되는 통신 불능 영역이 발생하지 않고서 양호한 통신 특성의 실현이 가능하게 된다.

또한, 안테나 공진 주파수가 크게 다른 수종의 IC 카드가 존재하는 경우, 리더 라이터의 수신용으로 공진 안테나를 사용하면, 설정된 공진 주파수에서는 복수의 카드 모두에 대하여 양호한 통신 특성을 확보하는 것이 곤란하게 된다. 어떤 종류의 IC 카드와는 강결합을 발생하지 않더라도 나머지의 수종의 IC 카드와는 강결합을 발생하는 것이 생각된다.

따라서, 리더 라이터측의 수신 안테나로 비공진 안테나를 사용함으로써, 어느 IC 카드와도 강결합을 발생하지 않는 안테나 구성으로 한다.

그 결과, 상술한 바와 같이 수신 신호 레벨이 복조할 수 없는 레벨의 신호로 되지 않고서 통신 불능 영역이 발생하지 않는 통신 특성을 실현할 수 있어, 복수의 안테나 공진 주파수가 크게 다른 IC 카드에 대하여 양호한 통신 특성을 얻는 것이 가능하게 된다.

상술한 바에 대하여, 공통의 안테나를 사용하여 송신용, 수신용으로서 절환하여 사용하는 경우, 절환 소자를 사용하여, 송신 시, 수신 시에서 절환함으로써, 송신 시에는 공진 안테나, 수신 시에는 비공진 안테나로 절환할 수 있다. 공통의 안테나를 하나 구비함으로써, 상술한 바와 마찬가지의 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 절환 소자를 복수 사용함으로써, 상술한 바와 마찬가지로, 송신을 공진, 수신을 비공진으로 절환하는 것 외에, 송신, 수신 모두 복수의 공진 주파수를 갖는 안테나로 절환하여 사용하는 것도 가능하게 되어, 특정한 IC 카드에 대하여 최적의 공진 주파수로 설정한 안테나를 사용하는 것이 가 능하게 된다.

안테나는 송신, 수신용으로 공통의 것을 사용하고, 상술한 바 외에, 절환 스위치를 복수 구비하고, 시스템에서 사용하는 IC 카드마다 최적의 절환 스위치의 절환의 조합을 미리 정해 놓고, IC 카드가 통신을 개시하기 시작할 때에, 최적의 설정으로 해둔다. 이에 의해, IC 카드에 맞추어 최적의 통신 특성을 얻는 것이 가능하게 된다.

도 14는 본 발명의 무선 통신 장치의 제4예에 따른 리더 라이터(비접촉 IC 카드 리더 라이터 장치)의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 리더 라이터는 리더 라이터 제어부(1a), 접속부(2a), 안테나부(3a)를 구비하고 있다.

리더 라이터 제어부(1a)는 제어 회로(11a), 송신 회로(12a), 수신 회로(13a), 위상 제어 회로(14a), 송신 신호 라인(15a), 수신 신호 라인(16a), 커넥터(17a)를 구비하고 있다. 송신 회로(12a)는 변조 회로(121a), 증폭 회로(122a), 정합 회로(123a)를 구비하고 있다. 수신 회로(13a)는, 정류 회로(131a), 로우 패스 필터 회로(132a), 수신 신호 증폭 회로(133a), 2치화 회로(134a)를 구비하고 있다. 위상 제어 회로(14a)는 수신 신호 라인(16a)과 접지 회로(141a, 142a) 사이에 컨덴서 C1a, C2a를 구비하고, 수신 신호 라인(16a) 사이에 컨덴서 C3a를 구비하고 있다.

접속부(2a)는 커넥터(21a, 22a), 송신 신호 라인(23a), 수신 신호 라인(24a)을 구비하고 있다.

안테나부(3a)는 루프 안테나(31a), 컨덴서 C0a, 커넥터(32a)를 구비하고 있다. 안테나부(3a)는 컨덴서 C0a에 의해 13.56㎒ 부근의 주파수에서 동조하는 회로로 되어 있다.

리더 라이터 제어부(1a) 및 안테나부(3a)는 접속부(2a)를 통하여 4극의 케이블로 접속되어 있다. 즉, 리더 라이터의 2극의 송신 신호 라인(15a)은 리더 라이터 제어부(1a)의 커넥터(17a)(송신 신호 출력 라인 회로), 접속부의 커넥터(21a), 접속부의 커넥터(22a), 안테나부의 커넥터(32a)를 통하여 루프 안테나(31a)의 양단에 접속되어 있다. 또한, 리더 라이터의 2극의 수신 신호 라인(16a)은 리더 라이터 제어부(1a)의 커넥터(17a)(수신 신호 입력 라인 회로), 접속부의 커넥터(21a), 접속부의 커넥터(22a), 안테나부의 커넥터(32a)를 통하여 루프 안테나(31a)의 안테나 양단으로부터 분기하여 접속되어 있다.

즉, 리더 라이터 제어부(1a)에서, 송신 신호 라인과 수신 신호 라인이 독립된 회로 구성으로 되어 있다. 또한, 컨덴서 C1a, C2a, C3a의 값을 조정함으로써, 수신 회로측만으로 수신 신호의 위상을 변화(제어)할 수 있다.

다음으로, 상기 설명한 리더 라이터의 동작에 대하여 설명한다.

리더 라이터 제어부(1a) 및 안테나부(3a)는 4극의 케이블에 의해 접속되어 있고, 안테나부(3a)의 루프 안테나(31a)는 컨덴서 C0a에 의해 공진 주파수 f1을 갖는 공진 회로로 되어 있다. 또한, 리더 라이터는, 서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 종류의 IC 카드(무선 통신 매체)를 타깃으로 하여 통신하는 것으로, 이들 무선 통신 매체의 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 공진 주파수가, 상기한 공진 주파수 f1이다.

또한, 컨덴서 C1a, C2a, C3a를 구비한 위상 제어 회로(14a)는, 컨덴서 C0a에 의한 안테나 동조(공진 주파수 f1)에 대하여, 훨씬 먼 곳의 공진 주파수 f2(예를 들면, 13.56㎒의 공진 주파수 f1에 대하여, 수백 ㎒ 이상 떨어진 공진 주파수 f2)를 가져, 안테나 동조 주파수(공진 주파수 f1)에는 영향을 미치지 않는다.

또한, 본 발명의 리더 라이터는, 도 14에 도시하는 구성에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 도 15에 도시한 바와 같이 구성하여도 된다. 도 15는 본 발명의 무선 통신 장치의 제5예에 따른 리더 라이터의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 즉, 도 15에 도시한 바와 같이, 리더 라이터 제어부(1a)의 송신 라인(15a)으로부터 수신 라인(16a)을 분기하도록 구성하여도 된다.

다음으로, 도 16 및 이미 참조한 도 12와 도 13을 참조하여, 강결합에 의한 통신 불능 영역의 발생의 문제, 및 본 발명의 효과인 통신 불능 영역의 제외에 대하여 설명한다. 도 16은 통신 가능 영역 내에 통신 불능 영역을 발생시킬 우려가 있는 리더 라이터의 개략 구성을 도시하는 도면이다.

도 16에 도시한 바와 같이, 송수신에서 공통인 하나의 루프 안테나를 구비한 리더 라이터를 상정한다. 이러한 송수신 공통 루프 안테나의 공진 주파수는, 이 송수신 공통 루프 안테나에 접속된 컨덴서의 용량에 의해 일의적으로 결정된다. 루프 안테나 및 리더 라이터 제어부는 2극의 케이블에 의해 접속되어 있다. 리더 라이터 제어부의 수신 회로는 하이 임피던스이기 때문에, 리더 라이터 제어부의 송신 회로측으로부터 보면, 접속되어 있지 않은 구성으로 된다. 그러나, 수신 회로 측으로부터 보면, 송신 회로로부터의 신호(노이즈 등도 포함함)가 보이는 구성으로 되어 있다.

도 16에 도시하는 리더 라이터는, 특정한 IC 카드 혹은 IC 카드측의 공진 주파수가 작은 범위에서 다른(수십 ㎑ 정도) IC 카드에 대해서는 고정된 안테나 공진 주파수로써 대응 가능하여, 양호한 통신 특성을 얻는 것이 가능하다. 그러나, 안테나 공진 주파수가 크게 다른(수백 ㎑∼ 수 ㎒) IC 카드에 대해서는, 리더 라이터측의 안테나 공진 주파수가 고정된 상태이기 때문에, 공진 주파수 fa의 IC 카드 a에 대하여 특성이 양호하게 되도록 리더 라이터의 안테나 회로 상수, 공진 주파수 등을 조정하여도, 다른 공진 주파수 fb를 갖는 IC 카드 b에 대해서는 성능이 얻어지지 않고, 반대로 IC 카드 b에 대하여 리더 라이터측을 조정한 경우, IC 카드 a의 통신 특성이 떨어지게 되는 등의 상황에 양 카드를 함께 양호한 특성을 얻도록 하는 설정이 곤란하다.

도 13의 상측의 (a)∼(g)의 파형은 도 16에 도시하는 리더 라이터의 A점에서의 수신 신호의 위상 변화의 일례를 도시하는 도면이다. 도 13의 상측에 도시한 바와 같이, 송수신 공용 안테나와 IC 카드의 통신 가능 범위 내에 위상 반전 포인트가 발생하게 된다. 즉, 통신 가능 범위 내에 정확한 복조를 할 수 없게 되는 통신 불능 범위(도 12 참조)가 발생하게 된다. 그 결과, 도 16에 도시하는 리더 라이터는, 조건에 따라서는 양호한 통신 특성을 얻을 수 없게 된다.

도 13의 상측의 (a)∼(g)의 파형 중, (a) 및 (g)의 파형이 이상적인 수신 신호 파형이다. (a) 및 (g)의 파형은 임계 레벨과 비교하여 「1」, 「0」을 확실하 게 판정할 수 있는 파형이다. 즉, (a) 및 (g)의 파형은 2치화 회로에서 「1」, 「0」 신호로 변환 가능하며 제어 회로에서 복조 가능한 파형이다.

(b), (c), (e), (f)의 파형은, 이상적인 파형에 비해, 약간 무너진 파형이다. 그러나, 이들 (b), (c), (e), (f)의 파형도 임계 레벨과 비교하여 「1」, 「0」을 판정할 수 있는 파형이다. 즉, (b), (c), (e), (f)의 파형은 2치화 회로에서 「1」, 「0」 신호로 변환 가능하며 제어 회로에서 복조 가능한 파형이다.

(d)의 파형은 위상 반전 포인트로서, 신호 진폭이 0V에 가까운 상태로 된다. 이 상태는 리더 라이터의 송수신 공용 안테나 및 IC 카드의 안테나가 전자 유도를 일으키는 범위까지 근접한 경우에 생기는 현상이다. 통신 가능 범위 내에 (d)의 파형이 발생한 경우, (d)의 파형의 발생 개소에서는 수신 신호를 정확하게 복조할 수 없다. 즉, 도 16에 도시하는 리더 라이터는, 통신 가능 영역 내에 (d)의 파형을 발생시킬 우려가 있어, (d)의 파형의 발생 개소(통신 불능 영역)에서 양호한 통신 특성을 얻을 수 없게 된다.

도 13의 하측의 (a)∼(g)의 파형은 도 14에 도시하는 리더 라이터의 A점에서의 수신 신호의 위상 변화의 일례를 도시하는 도면이다. 도 14에 도시하는 리더 라이터의 컨덴서 C1, C2, C3의 값을 조정함으로써, 루프 안테나(31a)에서 IC 카드로부터 수신한 신호의 파형을 변화(제어)시킬 수 있다. 이에 의해, 위상 반전 포인트(통신 불능 영역)를 통신 가능 영역 밖으로 내보낼 수 있어, 통신 가능 영역 내에서는 안정된 통신이 가능하게 된다. 즉, 도 14에 도시하는 리더 라이터에 의한 통신 가능 영역 내에서 통신 불능 영역을 배제할 수 있고, 그 결과, 양호한 통 신 특성을 얻을 수 있다.

이하에, 본 발명의 제4예 및 제5예의 리더 라이터에 의한 작용 효과에 대하여 정리한다.

본 발명의 제4예의 리더 라이터는, 송신 신호 라인과 수신 신호 라인을 독립시켜, 송신 회로와 수신 회로를 상호 분리한 구성으로 한다. 또한, 수신 신호 라인과 접지 회로 및 수신 신호 라인 사이에, 컨덴서 C1a, C2a, C3a를 삽입한다. 이에 의해, 이 컨덴서 C1a, C2a, C3a를 조정함으로써, 수신 회로 단체(單體)에서의 통신 특성의 조정이 가능하게 된다.

본 발명의 제4예 및 제5예의 리더 라이터는, 컨덴서 C1a, C2a, C3a의 값을 조정함으로써 수신 회로에 들어오는 수신 신호의 위상을 시프트하여, 위상 반전 포인트(통신 불능 영역)를 통신 가능 영역 밖으로 시프트하여서, 통신 불능 영역을 포함하지 않는 통신 가능 영역을 얻을 수 있다.

또한, 컨덴서 C1a, C2a, C3a를 삽입함으로써, 송수신 공용 안테나와 수신 회로의 정합을 조정하는 것이 가능하게 되고, 수신측의 임피던스를 낮게 하여 수신 라인의 케이블이 안테나로 되는 것을 방지하여, 케이블로부터 복사되는 노이즈를 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

추가적인 이점 및 변형예들은 본 기술 분야의 당업자에게 용이하게 이루어질 수 있다. 그러므로, 이러한 보다 광범위한 양상에서 본 발명은 본 명세서에 도시되고 설명된 상세한 설명과 대표적인 실시예들에 한정되지 않는다. 따라서, 이하의 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 규정되는 일반적인 발명의 개념의 사상 또는 범위로부터 일탈하지 않는 한 다양한 변경이 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 통신 성능의 저하를 방지하는 것이 가능한 무선 통신 장치, 무선 통신 방법, 및 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치가 제공된다.

Claims

서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 종류의 무선 통신 매체와의 통신을 가능하게 하는 무선 통신 장치로서,

무선 통신 매체와의 소정의 통신 범위에서, 무선 통신 매체의 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 제1 공진 주파수를 갖고, 무선 통신 매체에 대하여 신호를 송신하는 송신 수단(121, 131, C)과,

무선 통신 매체와의 소정의 통신 범위에서, 무선 통신 매체의 공진 주파수에 대하여 비공진으로 되는 제2 공진 주파수를 갖고, 무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 수신 수단(122, 132)

을 구비하는 무선 통신 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 공진 주파수는 상기 제1 공진 주파수의 10배 이상의 주파수인 무선 통신 장치.
제1항에 있어서,

상기 송신 수단은,

송신 데이터를 변조하는 변조 회로(121)와,

상기 변조 회로에 의해 변조된 신호를 무선 통신 매체에 송신하는 루프 코일 로 구성되는 송신 안테나(131)와,

각 무선 통신 매체의 각 공진 주파수와의 동조를 얻기 위한 컨덴서(C)

를 구비하고,

상기 수신 수단은,

무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 루프 코일로 구성되는 수신 안테나(132)와,

상기 수신 안테나에 의해 수신된 신호를 복조하는 복조 회로(122)

를 구비하는 무선 통신 장치.
제3항에 있어서,

상기 수신 안테나의 루프 코일은 상기 송신 안테나의 루프 코일의 내주에 배치되는 무선 통신 장치.
제3항에 있어서,

상기 수신 안테나의 루프 코일은 상기 송신 안테나의 루프 코일의 외주에 배치되는 무선 통신 장치.
서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 종류의 무선 통신 매체와의 통신을 가능하게 하는 무선 통신 장치로서,

무선 통신 매체와의 소정의 통신 범위에서, 무선 통신 매체에 대하여 신호를 송신함과 함께, 무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 송수신 수단(121, 122, 133)과,

상기 송수신 수단에 의해 무선 통신 매체에 대하여 신호를 송신하는 기간에서, 상기 송수신 수단의 공진 주파수를 무선 통신 매체의 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 제1 공진 주파수로 제어하고, 상기 송수신 수단에 의해 무선 통신 매체로부터 신호를 수신하는 기간에서, 상기 송수신 수단의 공진 주파수를 무선 통신 매체의 공진 주파수에 대하여 비공진으로 되는 제2 공진 주파수로 제어하는 제어 수단(SW, C)

을 구비하는 무선 통신 장치.
제6항에 있어서,

상기 송수신 수단은,

송신 데이터를 변조하는 변조 회로(121)와,

상기 변조 회로에 의해 변조된 신호를 무선 통신 매체에 송신함과 함께, 무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 루프 코일로 구성되는 송수신 안테나(133)와,

상기 송수신 안테나에 의해 수신된 신호를 복조하는 복조 회로(122)

를 구비하고,

상기 제어 수단은,

각 무선 통신 매체의 각 공진 주파수와의 동조를 얻기 위한 컨덴서(C)와,

상기 송수신 안테나에 의한 신호의 송신 기간에서 상기 송수신 안테나에 대하여 컨덴서를 접속하고, 상기 송수신 안테나에 의한 신호의 수신 기간에서 상기 송수신 안테나로부터 컨덴서를 분리하는 스위칭 회로(SW)

를 구비하는 무선 통신 장치.
제7항에 있어서,

상기 송수신 안테나에 대하여 접속되는 복수의 컨덴서(C1, C2, …, Cn)와,

상기 복수의 컨덴서에 대하여 접속되는 복수의 스위칭 회로(SW1, SW2, SW3)

를 구비하는 무선 통신 장치.
서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 종류의 무선 통신 매체와의 통신을 가능하게 하는 무선 통신 장치로서,

소정의 무선 통신 매체에 대하여 신호를 송신함과 함께, 상기 소정의 무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 송수신 수단(121, 122, 133)과,

상기 송수신 수단의 공진 주파수를 상기 복수 종류의 각 무선 통신 매체의 각 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 소정의 공진 주파수로 제어하고, 상기 송수신 수단에 의해 상기 소정의 무선 통신 매체로부터 수신한 신호에 기초하여 상기 소정의 무선 통신 매체를 판별하고, 판별 결과에 기초하여 상기 송수신 수단의 공진 주파수를 제어하는 제어 수단(SW, C)

을 구비하는 무선 통신 장치.
제9항에 있어서,

상기 제어 수단은, 상기 송수신 수단에 의해 상기 소정의 무선 통신 매체에 대하여 신호를 송신하는 기간, 및 상기 송수신 수단에 의해 상기 소정의 무선 통신 매체로부터 신호를 수신하는 기간에서, 판별 결과에 기초하여 상기 송수신 수단의 공진 주파수를 절환 제어하는 무선 통신 장치.
제9항에 있어서,

상기 송수신 수단은,

송신 데이터를 변조하는 변조 회로(121)와,

상기 변조 회로에 의해 변조된 신호를 상기 소정의 무선 통신 매체에 송신함과 함께, 상기 소정의 무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 루프 코일로 구성되는 송수신 안테나(133)와,

상기 송수신 안테나에 의해 수신된 신호를 복조하는 복조 회로(122)

를 구비하고,

상기 제어 수단은,

상기 복수 종류의 각 무선 통신 매체의 각 공진 주파수와의 동조를 얻기 위한 복수의 컨덴서(C1, C2, …, Cn)와,

상기 송수신 안테나와 각 컨덴서의 접속 또는 분리를 행하는 스위칭 회로(SW1, SW2, SW3)

를 구비하는 무선 통신 장치.
서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 종류의 무선 통신 매체와의 통신을 가능하게 하는 무선 통신 방법으로서,

무선 통신 매체와의 소정의 통신 범위에서, 상기 소정의 무선 통신 매체에 대하여 신호를 송신함과 함께 상기 소정의 무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 송수신 안테나의 공진 주파수를 상기 복수 종류의 각 무선 통신 매체의 각 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 소정의 공진 주파수로 제어하고(ST1),

상기 송수신 안테나에 의해 상기 소정의 무선 통신 매체로부터 수신한 신호에 기초하여 상기 소정의 무선 통신 매체를 판별하고(ST6),

판별 결과에 기초하여 상기 송수신 안테나의 공진 주파수를 제어하는(ST7) 무선 통신 방법.
제12항에 있어서,

상기 송수신 안테나에 의해 상기 소정의 무선 통신 매체에 대하여 신호를 송신하는 기간, 및 상기 송수신 안테나에 의해 상기 소정의 무선 통신 매체로부터 신호를 수신하는 기간에서, 판별 결과에 기초하여 상기 송수신 안테나의 공진 주파수를 절환 제어하는 무선 통신 방법.
IC 카드와의 데이터의 송신, 수신을 무선 통신에 의해 행하여, 소정의 데이 터 처리를 행하는 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치로서,

IC 카드와의 소정의 통신 범위에서 IC 카드의 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 제1 공진 주파수를 갖고, IC 카드에 대하여 신호를 송신하는 송신 수단(121, 131, C)과,

IC 카드와의 소정의 통신 범위에서 IC 카드의 공진 주파수에 대하여 비공진으로 되는 제2 공진 주파수를 갖고, IC 카드로부터의 신호를 수신하는 수신 수단(122, 132)과,

상기 송신 수단 및 수신 수단을 통하여 IC 카드와 데이터의 송수신을 행하여 소정의 데이터 처리를 행하는 제어 수단(11)

을 구비하는 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치.
서로 다른 공진 주파수를 갖는 복수 종류의 무선 통신 매체와의 통신을 가능하게 하는 무선 통신 장치로서,

송신 데이터를 변조하는 변조 회로(1a, 121a)와,

상기 변조 회로에 의해 변조된 신호를 출력하는 출력 라인 회로(2a, 23a)와,

무선 통신 매체에 대하여 상기 출력 라인 회로로부터의 신호를 송신함과 함께, 무선 통신 매체로부터의 신호를 수신하는 송수신 안테나(3a, 31a)와,

상기 송수신 안테나로부터의 신호를 입력받는 입력 라인 회로(2a, 24a)와,

상기 입력 라인 회로로부터의 신호의 위상을 제어하는 위상 제어 회로(14a)와,

상기 위상 제어 회로로부터의 출력을 복조하는 복조 회로(13a)

를 구비하는 무선 통신 장치.
제15항에 있어서,

상기 위상 제어 회로는, 무선 통신 매체의 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 상기 송수신 안테나의 제1 공진 주파수와 달리, 무선 통신 매체의 공진 주파수에 대하여 비공진으로 되는 제2 공진 주파수로 자기의 공진 주파수를 제어하는 무선 통신 장치.
제15항에 있어서,

상기 위상 제어 회로는,

상기 입력 라인 회로와 상기 복조 회로 사이에 설치된 컨덴서(C1a, C2a, C3a)

를 포함하는 무선 통신 장치.
제15항에 있어서,

상기 위상 제어 회로는,

상기 입력 라인 회로와 상기 복조 회로 사이에 설치된 컨덴서(C3a)와,

상기 입력 라인 회로와 접지 회로 사이에 배치된 컨덴서(C1a, C2a)

를 포함하는 무선 통신 장치.
제15항에 있어서,

상기 출력 라인 회로 및 상기 입력 라인 회로는,

상기 송수신 안테나가 장착 탈착 자재인 접속부(21a, 22a)

를 구비하는 무선 통신 장치.
IC 카드와의 데이터의 송신, 수신을 무선 통신에 의해 행하여, 소정의 데이터 처리를 행하는 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치로서,

IC 카드에의 송신 데이터를 변조하고 송신 신호를 출력하는 송신 회로(12a)와,

IC 카드와의 소정의 통신 범위에서 IC 카드의 공진 주파수에 대하여 동조하여 공진하는 제1 공진 주파수를 갖고, 상기 송신 회로로부터의 출력을 IC 카드에 대하여 송신하는 안테나부(3a)와,

상기 안테나부에서 수신한 IC 카드로부터의 수신 신호를 입력받아, IC 카드와의 소정의 통신 범위에서 IC 카드의 공진 주파수에 대하여 비공진으로 되도록 위상 제어하는 위상 제어 회로(14a)와,

상기 위상 제어 회로로부터의 출력을 수신 데이터로 복조하는 수신 회로(13a)와,

상기 송신 회로 및 수신 회로를 통하여 IC 카드와 데이터의 송수신을 행하여 소정의 데이터 처리를 행하는 제어 회로(11a)

를 구비하는 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치.
제20항에 있어서,

상기 안테나부와 상기 송신 회로 및 상기 위상 제어 회로와의 장착 탈착을 자재로 하는 접속부(2a)

를 구비하는 비접촉식 IC 카드 리더 라이터 장치.