專利名稱：非接觸式ic卡與非接觸式ic卡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用電磁波作為通信媒體的非接觸式IC卡與使用這一非接觸式IC卡的非接觸式IC卡系統(tǒng)。
圖43示出已知的包含有非接觸式IC卡的非接觸式IC卡系統(tǒng)的一般構(gòu)成，其中使用電磁波作為通信媒體。圖示中，該IC卡系統(tǒng)包括非接觸式IC卡(以下稱之為卡)1，讀/寫器(簡(jiǎn)記為R/W)2，以及與R/W器2連接的主計(jì)算機(jī)3。即是說，非接觸式IC卡應(yīng)用系通常包括卡1，可從卡中進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)操作的R/W單元2，以及用以控制整個(gè)系統(tǒng)的主計(jì)算機(jī)3，R/W單元2與主計(jì)算機(jī)3兩者可構(gòu)成一個(gè)單元(R/W單元)。在卡1與R/W2之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)是應(yīng)用電磁波作為媒體而進(jìn)行的。
但是，這種先有的這樣構(gòu)成的非接觸式IC卡系統(tǒng)對(duì)于滿足以下要求不能產(chǎn)生滿意的結(jié)果(1)從降低制造成本，免除電池壽命的影響和利于環(huán)保的問題來(lái)看需要一種無(wú)須內(nèi)置電池的無(wú)電池卡；(2)取決于應(yīng)用的場(chǎng)所，所接收的信號(hào)電平要能根據(jù)通信的距離而改變，即卡與R/W單元之間的距離，要求按這個(gè)距離在卡的一方的接收電平是可調(diào)的；(3)除了有效的功率發(fā)送與接收以外，為了實(shí)現(xiàn)與無(wú)電池卡的遠(yuǎn)距離通信必須盡可能減小功率消耗(需求)；(4)對(duì)于從R/W單元到卡的通信，數(shù)據(jù)的發(fā)送將與供電同時(shí)進(jìn)行，這時(shí)由于連續(xù)的供電以調(diào)幅的方式是不可能的，故必須調(diào)相或調(diào)頻，并這時(shí)在卡的一方接收時(shí)必須以較小的電流損耗進(jìn)行解調(diào)；以及(5)在R/W單元一方接收所發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)，向卡的一方功率發(fā)送可一度停止，由于這一原因，卡必須只能靠在電源中積累的能量有效地進(jìn)行操作以發(fā)送必須的數(shù)據(jù)量，因而必須有效地進(jìn)行調(diào)制。
為了滿足以上的要求，進(jìn)行了本發(fā)明的研制，并具體而言本發(fā)明的目的是提供一種非接觸式IC卡和非接觸式IC卡系統(tǒng)，兩者都可根據(jù)接收的信號(hào)的電平切換天線的靈敏度。
為此目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了應(yīng)用電磁波作為通信媒體并其中不含電池的非接觸式IC卡，它包括與用于數(shù)據(jù)傳輸和接收的天線諧振電路連接的接收電平檢測(cè)器，用以檢測(cè)所接收的信號(hào)電平，還包括也與天線諧振電路連接的品質(zhì)因數(shù)調(diào)節(jié)器，用于作為用接收電平檢測(cè)器所檢測(cè)的電平的作用而改變或變化天線諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q。于是這種結(jié)構(gòu)是基于天線諧振電路中所接收的信號(hào)電平而改變天線諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q。于是這種結(jié)構(gòu)可提供一種非接觸式IC卡，其中感應(yīng)電壓可在離讀和寫單元的距離變化很寬的范圍上平穩(wěn)地生成。
本發(fā)明的另一方面在于，一種應(yīng)用電磁波作為通信媒體并其中不含電池的非接觸式IC卡，包括用于檢測(cè)用以進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的天線諧振電路的自由振蕩的相位的相位檢測(cè)器，和能量供給器，用于在發(fā)送時(shí)按天線諧振電路自由振蕩的相位向天線諧振電路提供來(lái)自能量存儲(chǔ)電路的能量。即，在發(fā)送時(shí)以檢測(cè)到的天線諧振電路的自由振蕩的相位從能量存儲(chǔ)電路向天線諧振電路補(bǔ)充能量。這種結(jié)構(gòu)可有效地保持自由振蕩而保證長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)送。
本發(fā)明的又一方面在于，應(yīng)用電磁波作為通信媒體并其中不含電池的一種非接觸式IC卡包括相位檢測(cè)器，用于檢測(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的天線諧振電路的自由振蕩的相位；和諧振頻率切換器，用于根據(jù)輸出數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的變化以及相位檢測(cè)器的輸出之一向天線諧振電路上接入或從其斷開電容器以改變天線諧振電路的諧振頻率，其中數(shù)據(jù)發(fā)送是基于調(diào)頻或調(diào)相之一進(jìn)行的。于是，電容器向天線諧振電路的接入或從其斷開是作為輸出數(shù)據(jù)或輸出數(shù)據(jù)的變化的功能而進(jìn)行的，使得天線諧振電路的電路常數(shù)即諧振頻率發(fā)生變化，并且數(shù)據(jù)的發(fā)送是按調(diào)頻或調(diào)相來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種結(jié)構(gòu)可以以較小的能量傳輸損失有效地進(jìn)行調(diào)制。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)在于，應(yīng)用電磁波作為通信媒體并且其中不含電池的非接觸式IC卡包含由一系列諧振電路構(gòu)成的一天線諧振電路用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。由于天線諧振電路是由一系列具有低諧振阻抗的諧振電路所構(gòu)成，故可進(jìn)行有效的功率接收。
本發(fā)明的另一特點(diǎn)在于，應(yīng)用電磁波作為通信媒體并其內(nèi)不含電池的一非接觸式IC卡的組成如下相位變化檢測(cè)器，用于基于其振幅的變化檢測(cè)用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的天線諧振電路因所接收的信號(hào)所引起的電壓相位的變化；以及解調(diào)器，用于根據(jù)相位變化檢測(cè)器所檢測(cè)到的相位變化對(duì)數(shù)據(jù)解調(diào)。根據(jù)本發(fā)明這一特點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)制用了相位調(diào)制，這時(shí)基于其振幅的變化檢測(cè)出了歸因于收到的信號(hào)所引起的天線諧振電路的相位變化，使得根據(jù)所檢測(cè)到的相位變化完成數(shù)據(jù)的調(diào)制。于是，從讀寫單元到卡的發(fā)送可通過調(diào)相進(jìn)行，這使得功率供給和數(shù)據(jù)傳輸可被比較，此外，可節(jié)省操作能量，因此在卡的一方相位變化的解調(diào)根據(jù)振幅的變化而實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的又一特點(diǎn)在于，使用電磁波作為通信媒體并其中不包含電池的非接觸式IC卡包括用于根據(jù)輸出數(shù)據(jù)將天線諧振電路的兩端子短路的開關(guān)器件，該天線諧振電路是由串連諧振電路構(gòu)成的用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，由此，發(fā)送是基于歸因于開關(guān)器件的天線諧振電路負(fù)載的變化而進(jìn)行的。即，天線諧振電路兩端之間的短路是根據(jù)輸出數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的，而發(fā)送是基于所造成的天線諧振電路的負(fù)載變化而建立的。這種結(jié)構(gòu)提供的非接觸式IC卡可有效地進(jìn)行發(fā)送時(shí)較少能損失的調(diào)制。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了以電磁波作為通信媒體并且其中不包含電池的非接觸型IC卡以及讀寫單元，該非接觸式IC卡包括根據(jù)輸出數(shù)據(jù)對(duì)由串連諧振電路構(gòu)成用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的天線諧振電路的兩端進(jìn)行短路的開關(guān)器件，使得發(fā)送是基于歸因于開關(guān)器件的天線諧振電路的負(fù)載的變化而進(jìn)行的。同時(shí)讀寫單元包括解調(diào)器，用于通過檢測(cè)基于同天線諧振電路連接的功率傳輸調(diào)節(jié)電阻中所發(fā)生的變化的卡方面的變化而進(jìn)行解調(diào)。在卡方面，天線諧振電路的兩端根據(jù)輸出數(shù)據(jù)被短路，使得發(fā)送是基于天線諧振電路負(fù)載的變化而完成的，同時(shí)在讀寫單元方面，解調(diào)是通過基于同天線諧振電路連接的功率發(fā)送調(diào)節(jié)電阻中所發(fā)生的變化檢測(cè)到的卡方面負(fù)載的變化而進(jìn)行的。這種結(jié)構(gòu)可提供能夠以較小的能量損耗有效地進(jìn)行調(diào)制的非接觸式IC卡系統(tǒng)。
進(jìn)而，在包括以電磁波作為通信媒體并且其內(nèi)不包含電池的非接觸式IC卡以及一讀寫單元的非接觸式IC卡系統(tǒng)中，讀寫單元包括連接于用于發(fā)送和接收的天線諧振電路的兩端之間的強(qiáng)制性相位倒相器，該倒相器用來(lái)相對(duì)于數(shù)據(jù)的變化的±90°范圍對(duì)天線諧振電路兩端的短路，以強(qiáng)制進(jìn)行被發(fā)送信號(hào)相位的倒相。在這一結(jié)構(gòu)中，強(qiáng)制性倒相器對(duì)天線諧振電路兩端在相對(duì)于數(shù)據(jù)變化的±90°范圍內(nèi)進(jìn)行短路，以強(qiáng)制進(jìn)行所發(fā)送的信號(hào)相位的倒相，其結(jié)果是，即使天線諧振電路的Q值很高也可在讀寫單元方面進(jìn)行高速數(shù)據(jù)調(diào)制。而且，改善了從讀寫單元到卡的數(shù)據(jù)發(fā)送速度。
最好還包括強(qiáng)制性相位倒相速度調(diào)節(jié)器，可有效地抑制在強(qiáng)制性相位倒相時(shí)天線諧振電路中電壓的快速變化。這一額外裝設(shè)的強(qiáng)制性相位倒相速度調(diào)節(jié)器控制了在強(qiáng)制性相位倒相時(shí)天線諧振電路電壓的快速變化，于是即使卡離讀寫單元近使得天線諧振電路的Q值降低，也可正常地進(jìn)行發(fā)送。這一結(jié)構(gòu)可提供高可靠性的非接觸式IC卡系統(tǒng)，該系統(tǒng)即使在卡接近讀寫單元而降低了卡方面的天線諧振電路的Q值時(shí)，也可正常建立通信。
而且，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，以電磁波為通信媒體且不含電池的非接觸式IC卡裝有相位調(diào)節(jié)器，用于因接收到的信號(hào)在天線諧振電路中引起與諧振電路的振蕩同相位的感應(yīng)電壓。該相位調(diào)節(jié)器強(qiáng)制性地引起天線諧振電路中因接收到的信號(hào)所感應(yīng)的電壓的相位與該諧振電路的振蕩相位重合，從而使得在卡的方面盡管天線諧振電路高的Q值也可實(shí)行快速數(shù)據(jù)解調(diào)，于是改善了從讀寫單元到卡方面的數(shù)據(jù)發(fā)送速度。
又最好在非接觸式IC卡中還包含相位變化檢測(cè)抑制器，該抑制器的作用是對(duì)于相位檢測(cè)器完之后一段給定的時(shí)間中抑制相位變化的檢測(cè)，以便防止因先于在檢測(cè)相位變化時(shí)的相位調(diào)節(jié)的相位變化不必要的數(shù)據(jù)不顧小振幅而再次被解調(diào)。這一相位變化檢測(cè)抑制器可保證即使卡與讀寫單元彼此很近而天線諧振電路的Q值低的情況下的正常通信。即，這一結(jié)構(gòu)可在即使卡接近讀寫單元而使卡方面的天線諧振電路的Q值降低也能高可靠地提供可正常建立通信的非接觸式IC卡系統(tǒng)。
本發(fā)明的進(jìn)一步的特點(diǎn)在于，以電磁波為通信媒體且不含電池的非接觸式IC卡裝有整流電路，用于對(duì)來(lái)自數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的天線諧振電路的信號(hào)進(jìn)行整流；以及開關(guān)器件，該器件可根據(jù)開關(guān)信號(hào)進(jìn)行操作，使得天線諧振電路的兩個(gè)端頭中呈現(xiàn)較低電壓的一個(gè)接地，而其中另一端頭的較高電壓被選作一信號(hào)。這一結(jié)構(gòu)使得天線諧振電路的振幅變大，此外使得它易于處理信號(hào)，因?yàn)樗兴玫男盘?hào)都是正的。
上述開關(guān)器件最好裝有一信號(hào)產(chǎn)生電路，該電路產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)，其輸出在天線諧振電路的較高電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)電平時(shí)被倒相。即，倒相輸出的較高電壓信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為負(fù)電平，使得較低電壓被接地并允許較高電壓取作為信號(hào)。
又在上述非接觸式IC卡中還包括PLL，能夠接收或輸入表示被接收的信號(hào)轉(zhuǎn)化為負(fù)狀態(tài)的信號(hào)并產(chǎn)生一被調(diào)為與輸入信號(hào)協(xié)調(diào)的輸出；以及一檢測(cè)器，可響應(yīng)相位調(diào)制信號(hào)每半個(gè)周期對(duì)于基于PLL輸出的開關(guān)信號(hào)進(jìn)行取樣而用于調(diào)制。即，PLL的操作是為了接收表示負(fù)接收信號(hào)的信號(hào)，并產(chǎn)生一與其協(xié)調(diào)的輸出，同時(shí)，解調(diào)是在基于PLL的輸出每半周期被取樣的相位調(diào)制信號(hào)的接收時(shí)以開關(guān)信號(hào)完成的，其結(jié)果是檢測(cè)變得對(duì)于所接收的卡的電壓變化是有抵抗作用的。
在上述非接觸式IC卡中，每當(dāng)給定的天線諧振電路的波形的零交叉點(diǎn)數(shù)時(shí)就執(zhí)行上述開關(guān)信號(hào)的倒相，使得產(chǎn)生不同于功率頻率的發(fā)送頻率，使得發(fā)送能夠在接收功率的狀變中實(shí)行。而且，上述開關(guān)信號(hào)的倒相每當(dāng)天線諧振電路中的波形的隔一零交叉點(diǎn)時(shí)就執(zhí)行，并在調(diào)制時(shí)每當(dāng)天線諧振電路中的波形的四個(gè)零交叉點(diǎn)時(shí)就執(zhí)行上述開關(guān)信號(hào)的倒相。于是，頻率為功率頻率1/2的載波可與功率接收同時(shí)產(chǎn)生，并然后被調(diào)相。而且，在調(diào)制時(shí)，天線諧振電路中的波形通過四個(gè)零交叉點(diǎn)的每個(gè)零交叉點(diǎn)就執(zhí)行上述開關(guān)信號(hào)的倒相，這使得調(diào)相可基于四種相位進(jìn)行。
以這一結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵黾恿藗鬏斨械拿繑?shù)據(jù)的信息量，數(shù)據(jù)的傳輸可以較高速度進(jìn)行。
本發(fā)明的另一特點(diǎn)在于，上述非接觸式IC卡包括PLL，它的操作可接收表示接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為負(fù)狀態(tài)的信號(hào)并產(chǎn)生與輸入的信號(hào)一致的輸出，其中對(duì)于調(diào)相從PLL的輸出獲得半周期并且上述天線諧振電路的兩上端頭在調(diào)制時(shí)從零交叉點(diǎn)起的半周期被短路。這一結(jié)構(gòu)無(wú)須電容器可實(shí)現(xiàn)高速解調(diào)。類似地，對(duì)于相位解調(diào)，從PLL的輸出得到半周期并且在調(diào)制時(shí)從零交叉點(diǎn)上述天線諧振電路的兩個(gè)端子被短路半個(gè)周期。這一結(jié)構(gòu)也可實(shí)現(xiàn)無(wú)需電容器的高速解調(diào)。
而且，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，上述的電容器在一個(gè)周期中是與天線諧振電路連接的，并在二個(gè)周期中是與其斷開的，并產(chǎn)生為1/2(半個(gè))功率頻率的發(fā)送頻率以便在與接收功率的狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行發(fā)送。與此相反，在調(diào)制時(shí)，調(diào)相是這樣進(jìn)行的，即電容器在一周期中是斷開的。這一結(jié)構(gòu)能夠在接收功率的狀態(tài)同時(shí)產(chǎn)生傳輸載波并進(jìn)行基于調(diào)相的發(fā)送。
本發(fā)明的目的和特點(diǎn)從以下結(jié)合附圖所進(jìn)行的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明將變得更為顯而易見。這些附圖是


圖1是一電路圖，表示根據(jù)本發(fā)明的第一到第三實(shí)施例的非接觸式IC卡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖2是波形圖，用于說明圖1電路結(jié)構(gòu)的操作；圖3是一電路圖，表示非接觸式IC卡的另一結(jié)構(gòu)；圖4是一電路圖，表示根據(jù)本發(fā)明第四到第六實(shí)施例的非接觸式IC卡系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)；圖5是波形圖，用于說明圖4電路結(jié)構(gòu)的操作；圖6是一電路圖，表示非接觸式IC卡的另一結(jié)構(gòu)；圖7是對(duì)于本發(fā)明第七實(shí)施例中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t所得到的說明性圖示；圖8是根據(jù)本發(fā)明的非接觸式IC卡系統(tǒng)的讀寫單元的電路結(jié)構(gòu)的圖示；圖9是波形圖，用于表示圖8的讀寫單元的操作；圖10是一波形圖，用于表示圖8中讀寫單元的調(diào)相；圖11A與11B是波形圖，用于表示根據(jù)第七實(shí)施例在諧振電路的Q值低的情形下調(diào)相時(shí)卡中的接收狀態(tài)；圖12A與12B是波形圖，用于表示根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例的讀寫單元中的發(fā)送狀態(tài)；圖13是一波形圖，用于表示本發(fā)明第九實(shí)施例中在諧振電路的Q值高的情況下的接受狀態(tài)；圖14是一波形圖，用于說明根據(jù)第九實(shí)施例的卡中的解調(diào)；圖15是一波形圖，用于描述第九實(shí)施例中當(dāng)諧振電路的Q值低時(shí)的解調(diào)；圖16是根據(jù)本發(fā)明的非接觸式IC卡的電路結(jié)構(gòu)圖17是根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施例的非接觸式IC卡的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖示；圖18A與18B表示圖17的卡的電路結(jié)構(gòu)中的波形；圖19表示根據(jù)本發(fā)明的第十二實(shí)施例的開關(guān)信號(hào)產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)；圖20表示圖19電路結(jié)構(gòu)的波形；圖21是根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的非接觸式IC卡的檢測(cè)部分的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖示；圖22表示圖21檢測(cè)部分電路結(jié)構(gòu)的波形；圖23是一波形圖，表示根據(jù)本發(fā)明的第十四實(shí)施例的非接觸式IC卡的操作；圖24是一波形圖，表示由于標(biāo)準(zhǔn)頻率與標(biāo)準(zhǔn)頻率的1/2的頻率的組合而形成的復(fù)合波；圖25是波形圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明第十五實(shí)施例的非接觸式IC卡的操作；圖26A與26B是波形圖，表示第十五實(shí)施例中的實(shí)際信號(hào)；圖27A與27B是波形圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明第十六實(shí)施例的非接觸式IC卡的操作；圖28表示卡電路結(jié)構(gòu)的一例，其中數(shù)據(jù)發(fā)送是以二相移鍵控模式進(jìn)行的，該模式應(yīng)用了載波頻率為1/2功率頻率；圖29表示另一個(gè)卡電路的結(jié)構(gòu)，其中數(shù)據(jù)傳輸是以應(yīng)用了載波頻率為1/2功率頻率的二進(jìn)制相移鍵控模式進(jìn)行的；圖30表示卡電路結(jié)構(gòu)的一例，按此例數(shù)據(jù)傳輸是以四相移鍵控模式進(jìn)行的，應(yīng)用了頻率為功率頻率1/2的載波；
圖31是以二相移鍵控模式的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目ǖ碾娐方Y(jié)構(gòu)的一例的圖示，應(yīng)用了其頻率為1/4功率頻率的載波；圖32是以四相移鍵控模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目娐方Y(jié)構(gòu)的一例的圖示，應(yīng)用了頻率為1/4功率頻率的載波；圖33A與33B是波形圖，表示圖28到32電路的操作；圖34是根據(jù)本發(fā)明的第十七實(shí)施例的非接觸式IC卡的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖示；圖35是圖34電路中的波形圖示；圖36A與36B是根據(jù)本發(fā)明的第十八實(shí)施例的非接觸式IC卡的電路結(jié)構(gòu)一例的圖示；圖37是圖36電路中的波形圖示；圖38是根據(jù)本發(fā)明第十九實(shí)施例的非接觸式IC卡的電路結(jié)構(gòu)的一例的圖示；圖39是圖38電路中的波形的圖示；圖40A到圖40C是第十九實(shí)施例中卡一方及讀寫單元一方的波形的圖示，這是通過計(jì)算機(jī)仿真分析得到的；圖41是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第二十實(shí)施例的非接觸式IC卡的操作的波形圖；圖42A到圖42C是第二十實(shí)施例中卡一方與讀寫單元一方中的波形的圖示，這是由計(jì)算機(jī)仿真分析得到的；圖43是非接觸式IC卡系統(tǒng)已知的結(jié)構(gòu)的圖示。
現(xiàn)參見圖1，以下說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例非接觸式IC卡系統(tǒng)。在圖示中，非接觸式IC卡系統(tǒng)通通用標(biāo)號(hào)100表示，它基本包括無(wú)電池非接觸式IC卡(以下將稱之為卡)10與讀寫單元(以下記為R/W)20?？?0包括由天線線圈4a與電容器4b構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路的天線諧振電路4，還包括由整流器件5a，5b構(gòu)成的整流電路5，以及由能量?jī)?chǔ)存電容器6a，6b組成的能量?jī)?chǔ)存電路6。附帶來(lái)說，圖1表示出全波倍壓整流器的結(jié)構(gòu)。在卡10中還包括與基準(zhǔn)電源7a連接的比較器7用于檢測(cè)整流的電壓超過預(yù)定值的情況，還包括由諸如與天線諧振電路4并聯(lián)的MOSFET晶體管之類的元件所構(gòu)成的可變電阻器件8。當(dāng)比較器7檢測(cè)到整流電壓超過預(yù)定值時(shí)，可變電阻器8根據(jù)超出(與其的差)預(yù)定值的量而改變(或使其變化)天線諧振電路4的品質(zhì)因數(shù)Q。其中還包括輸出晶體管9，輸出電容器11，晶體管驅(qū)動(dòng)電路12，驅(qū)動(dòng)器14，它在發(fā)送時(shí)響應(yīng)控制信號(hào)而進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)，以及與該驅(qū)動(dòng)器14的輸出側(cè)連接的電阻器15。
此外，卡10還裝有高電位側(cè)電平比較器16a，其功能量檢測(cè)天線諧振電路4的高電位側(cè)中的振幅電平超出預(yù)定值(例如，Vcc)；低電位側(cè)電平比較器16b，用于檢測(cè)天線諧振電路4的低電平側(cè)中的振幅電平高得低于預(yù)定值(例如，GND)；中電平比較器16c，用于檢測(cè)天線諧振電路4是高于還是低于預(yù)定值(例如，1/2的Vcc)；以及還裝有控制部分177及用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器部分18。順便指出，存儲(chǔ)器部分18可由EEPROM等類似的不需要備份的器件構(gòu)成，因?yàn)榭?0是無(wú)電池式。
另一方面，R/W單元20裝有用于發(fā)送的天線諧振電路201，它由天線線圈201a與電容器201b構(gòu)成串聯(lián)諧振電路組成；功率發(fā)送調(diào)節(jié)電阻器202，用于調(diào)節(jié)從R/W單元20發(fā)送的功率大?。或?qū)動(dòng)器203；以及由一EX-OR電路組成的并與驅(qū)動(dòng)器203的輸入側(cè)連接的調(diào)制電路204。調(diào)制電路204對(duì)數(shù)據(jù)204a和載波204b響應(yīng)。此外，R/W單元20還裝有用于接收的天線諧振電路204，它由天線線圈210a與電容器210b組成并聯(lián)諧振電路構(gòu)成；用于放大所接收的信號(hào)的放大電路211；以及解調(diào)電路212。
實(shí)施例1由于隨R/W單元20與卡10之間的距離功率的供給會(huì)發(fā)生很大的變化，故在卡10一方品質(zhì)因數(shù)Q的改變是基于整流出的電壓而進(jìn)行的，以便穩(wěn)定在卡10中所感應(yīng)出的電壓，這樣形成對(duì)功率供給的變化的吸收。在圖1的構(gòu)成中，比較器7與基準(zhǔn)電源7a形成接收電平檢測(cè)器，可變電阻器件8構(gòu)成品質(zhì)因數(shù)調(diào)節(jié)器。
在操作中，在比較器7檢測(cè)出整流后的電壓超過預(yù)定值的情況下?？勺冸娮杵?被調(diào)節(jié)而使得天線諧振電路4的品質(zhì)因數(shù)Q變得較低，這是作為偏離預(yù)定值的一個(gè)功能。品質(zhì)因數(shù)Q的減小使得所接收的電壓可調(diào)，因此，卡10中所感應(yīng)出的電壓可克服因R/W單元20與卡10之間的距離的變化而能保持穩(wěn)定。
實(shí)施例2現(xiàn)結(jié)合圖2再來(lái)說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。第二實(shí)施例的一個(gè)方面如下。即，數(shù)據(jù)從卡10到R/W單元20的發(fā)送是在這樣的狀態(tài)下進(jìn)行的，即從R/W單元20到卡10需要大的發(fā)送功率的發(fā)送停止了，但同時(shí)在這種情形下電能的供給也停止了，因而必須有效地應(yīng)用儲(chǔ)存在卡10中的能量。為此，在本實(shí)施例中，是通過直接利用發(fā)生在天線諧振電路4中的自由振蕩而造成存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電容器6a與6b中的能量是逐漸地提供給卡10的天線諧振電路4的，其結(jié)果是自由振蕩的衰減的時(shí)間進(jìn)行得長(zhǎng)。
本實(shí)施例中，中間電平比較器16C構(gòu)成了相位檢測(cè)器，而驅(qū)動(dòng)器14與電阻器15構(gòu)成了能量提供器件。驅(qū)動(dòng)器14是由一電路構(gòu)成的，其中一個(gè)Pch晶體管與一個(gè)Nch晶體管串接在電源與基準(zhǔn)電平之間，即能量?jī)?chǔ)存電路6的兩端，并用于向天線諧振電路4通過電阻器15提供能量?jī)?chǔ)存電路6的能量。
在操作中，驅(qū)動(dòng)器14在發(fā)送時(shí)響應(yīng)控制信號(hào)14a轉(zhuǎn)為執(zhí)行態(tài)?；谥虚g電平比較器16的輸出檢測(cè)天線諧振電路4的相位，按照維持天線諧振電路4的自由振蕩所必須的量與其中的自由振蕩同相位地向天線諧振電路4提供儲(chǔ)能電容器6a，6b中的能量。這時(shí)，供給量的調(diào)節(jié)依賴于電阻器15的電阻，由此可延長(zhǎng)從卡10的發(fā)送時(shí)間。
實(shí)施例3以下仍將參照?qǐng)D1的電路構(gòu)成說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。對(duì)于從卡10到R/W的數(shù)據(jù)發(fā)送的調(diào)制也必須較小的能耗。因而在本實(shí)施例中，天線諧振電路4的常數(shù)是按照所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的變化而改變的，以此實(shí)現(xiàn)了調(diào)相方式。
本實(shí)施例中，中間電平比較器16C組成了相位檢測(cè)器，而輸出晶體管9，輸出電容器11與晶體管驅(qū)動(dòng)電路12構(gòu)成了諧振頻率開關(guān)器件。晶體管驅(qū)動(dòng)電路12的類型使得在控制部分17的脈沖式輸出數(shù)據(jù)變化時(shí)向輸出晶體管9提供一信號(hào)。
本實(shí)施例的操作如下。在調(diào)相的情形下，當(dāng)輸出數(shù)據(jù)改變時(shí)，晶體管驅(qū)動(dòng)電路12產(chǎn)生一180°相位周期升起的180°的脈沖。該180°相位周期是基于中間電平比較器16c的輸出而獲得的。其后，輸出晶體管9是根據(jù)該180°脈沖而導(dǎo)通和關(guān)斷的，其結(jié)果是發(fā)生了輸出電容器11對(duì)天線諧振電路4的接通和斷開，使得天線諧振電路4的諧振頻率按照數(shù)據(jù)的變化而變化。輸出電容器11與天線諧振電路4的連接的結(jié)果引起天線諧振電路4的電路常數(shù)的變化。
圖2是用來(lái)表示操作的波形圖，其中(a)代表數(shù)據(jù)，(b)表示載波，(c)代表已調(diào)相的波形，(d)表示在調(diào)相中提供給晶體管9基極的信號(hào)(180°脈沖)，(e)表示調(diào)頻后的波形，以及(f)表示調(diào)頻時(shí)饋送給晶體管9的基極的信號(hào)。從圖2的(a)到(d)明顯可見，當(dāng)輸出數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)(從H電平到L電平或反之)，則頻率變化達(dá)180°的周期。這時(shí)，設(shè)定變化了的頻率為原來(lái)的頻率的1/2，可實(shí)現(xiàn)2-相位調(diào)制。即如圖2的(c)中所示，已調(diào)相的信號(hào)在頻率中呈現(xiàn)出到1/2的變化達(dá)180°周期，即對(duì)于字母A到B之間的周期，按該頻率的變化在字母C與D之間的周期發(fā)生相位的倒相。另一方面，如果基于中間電平比相器16c的輸出考慮相位，則輸出晶體管9直接根據(jù)從控制器部分17的輸出數(shù)據(jù)的變化而導(dǎo)通和關(guān)斷，這時(shí)如圖2的(e)與(f)所示可實(shí)現(xiàn)使頻率降低為1/2的調(diào)頻。
這些調(diào)制系統(tǒng)對(duì)于卡10的調(diào)頻需要較小的能量。為此不需進(jìn)行通過驅(qū)動(dòng)天線諧振電路的調(diào)制。
雖然圖1的構(gòu)成中包含整流電路5與儲(chǔ)能電路6的部分構(gòu)造為如圖3中所示全波倍壓整流器，但也可構(gòu)造成包括整流電路5的半波倍壓整流器，該整流電路5是由整流器件5a，5b及由一電容器形成的儲(chǔ)能電路6構(gòu)成的。而且，諸如半波整流和橋式整流等整流方式也是實(shí)際可行的。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的非接觸式IC卡系統(tǒng)的另一構(gòu)成的圖示。該圖示中，卡系統(tǒng)總的用標(biāo)號(hào)110表示，類似地包括卡10b與R/W單元20b。在圖4的系統(tǒng)中，對(duì)應(yīng)于圖1的部件標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)，并且對(duì)其說明為簡(jiǎn)捷起見從略。而且，圖4中對(duì)于第三實(shí)施例僅與前面第一實(shí)施例相關(guān)的部分從略。R/W單元20a的一個(gè)特點(diǎn)是對(duì)于發(fā)送和接收都要有天線諧振電路201A。
實(shí)施例4以下參見圖4就本發(fā)明的第四實(shí)施例進(jìn)行說明。在卡10b呈現(xiàn)大的電流消耗的情形下，從R/W單元到卡10b的有效電能發(fā)送需要低阻抗的天線諧振電路4A。因而，在第四實(shí)施例中，卡10b的天線諧振電路4A構(gòu)造成串聯(lián)諧振電路，其中天線線圈4a與電容器4b彼此串聯(lián)地耦合，使得功率通過由低阻抗的串聯(lián)諧振電路構(gòu)成的天線諧振電路4A吸收。這一構(gòu)成可在卡10b中有效地進(jìn)行電能接收。
實(shí)施例5仍然結(jié)合圖4說明本發(fā)明的第五實(shí)施例。即在從R/W單元20a到卡10g提供電能的同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，在調(diào)幅時(shí)連續(xù)的電能提供將是不可能的。因而，調(diào)相或調(diào)頻則是必須的。于是，根據(jù)本第五實(shí)施例，為了從R/W單元20a到卡10b的供能和數(shù)據(jù)發(fā)送可彼此相容地進(jìn)行，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)相，并在卡10b的一方以天線諧振電路4A所接收的信號(hào)的相位的變化通過數(shù)據(jù)的解調(diào)作為電壓變化即幅度的變化而被檢測(cè)。
在本實(shí)施例中，高電平側(cè)的電平比較器16a與低電平側(cè)的電平比較器16b構(gòu)成相位變化檢測(cè)器，中間電平比較器16c，控制部分17等構(gòu)成解調(diào)器。
圖5是一波形圖，用于說明數(shù)據(jù)經(jīng)受調(diào)相的情況下對(duì)卡10b中所接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的操作。圖5中，(a)表示天線諧振電路4A中的波形，(b)表示高電位側(cè)電平比較器16a的輸出波形，(c)表示低電位側(cè)電平比較器16b的輸出波形，以及(d)表示中間電平比較器16c的輸出波形。
卡10b中所接收的信號(hào)的解調(diào)是通過檢測(cè)在接收的信號(hào)的相位變化時(shí)所接收的信號(hào)幅度的變化而達(dá)到的?；诒容^器16a，16b的輸出，作出判斷當(dāng)接收的信號(hào)(幅度)沒有超過整流過的電壓時(shí)發(fā)生了相位變化，并根據(jù)這一判斷進(jìn)行數(shù)據(jù)的解調(diào)。從幅度的變化而檢測(cè)相位的變化可減小卡10b的一方操作電流。于是，除了數(shù)據(jù)發(fā)送與供電能彼此相容之外，在卡10b一方可減小解調(diào)時(shí)的操作電能。雖然以上說明是對(duì)卡10b進(jìn)行的，但圖1中的卡10等也實(shí)際可行。
實(shí)施例6以下進(jìn)而對(duì)本發(fā)明的第六實(shí)施例進(jìn)行說明。即使對(duì)于從卡10b到R/W單元20a的數(shù)據(jù)發(fā)送的調(diào)制中，也需要較小的能耗。于是本實(shí)施例中，從卡10b到R/W單元20a的數(shù)據(jù)發(fā)送是以下述方式實(shí)現(xiàn)的被構(gòu)成為卡10b中的串連諧振電路的天線諧振電路4A的兩端，即負(fù)載兩端，根據(jù)所發(fā)送的數(shù)據(jù)被短路。輸出晶體管9的通和斷是與從控制部分17的輸出數(shù)據(jù)相一致的。
另一方面，在R/W單元20a中數(shù)據(jù)接收是以下述方式實(shí)現(xiàn)的卡10b一方的負(fù)載變化是通過放大電路21(被檢測(cè)的)以及解調(diào)電路212從功率傳輸調(diào)節(jié)電阻器202的兩端檢測(cè)出的，該電阻器的操作可調(diào)節(jié)從R/W單元20a發(fā)送的功率的大小。類似地，由于這一調(diào)制系統(tǒng)與天線諧振電路4A的驅(qū)動(dòng)無(wú)關(guān)，故在卡10b中調(diào)制可用較少的能量實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)施例中，卡10b一方的輸出晶體管9構(gòu)成了開關(guān)器件，而在R/W單元20a一方的功率發(fā)送調(diào)節(jié)電阻202，放大電路211以及解調(diào)電路212構(gòu)成了解調(diào)器。
雖然在圖4的構(gòu)成中包括整流電路5與儲(chǔ)能電路6的部分是作為全波倍壓整流器構(gòu)成的，但如圖6所示，也可作為包含由整流器件5a，5b所構(gòu)成的整流電路5以及由一個(gè)電容器構(gòu)成的儲(chǔ)能電路6的半波信壓整流器構(gòu)成。此外，諸如半波整流和橋式整流等其它整流方法也是可實(shí)際使用的。
實(shí)施例7以下對(duì)本發(fā)明的第七實(shí)施例進(jìn)行說明。在如以上諸實(shí)施例中基于調(diào)相的非接觸式IC卡系統(tǒng)中，由于作為串聯(lián)諧振電路所構(gòu)成的R/W單元的發(fā)送天線諧振電路(見圖1中201)的驅(qū)動(dòng)電阻設(shè)置得較低，而其品質(zhì)因數(shù)Q設(shè)置得較高，故跨在天線諧振電路的電壓較大，這可將電能發(fā)送到一定距離。與此相對(duì)，該系統(tǒng)就從R/W單元到卡的數(shù)據(jù)發(fā)送速度而言就沒有什么優(yōu)越性。即當(dāng)信號(hào)在R/W單元一方調(diào)制時(shí)，由于Q值較高，故調(diào)制所需的時(shí)間就比較長(zhǎng)，結(jié)果是數(shù)據(jù)發(fā)送的速度變得較低。換言之，發(fā)送的速度隨通信距離的增加而變低。
圖7表示在R/W單元發(fā)送天線諧振電路具有高Q值情形下的所發(fā)送的信號(hào)的波形。這一發(fā)送的信號(hào)顯示出在位置A處的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這時(shí)高的Q值延遲了用于發(fā)送和接收的天線諧振電路中的電壓的變化。于是，這個(gè)第七實(shí)施例是這樣設(shè)計(jì)的即使R/W單元一方的發(fā)送和接收天線諧振電路保持高Q值，也可以高速進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制，從而允許高速的數(shù)據(jù)發(fā)送。
圖8表示這一實(shí)施例以及本發(fā)明第八實(shí)施例中R/W單元20b的構(gòu)成，該第八實(shí)施例將在稍后進(jìn)行說明。這一R/W單元20b并聯(lián)于發(fā)送天線諧振電路201，并進(jìn)而與用于將諧振電路201的兩端短路的短路晶體管220以及用于避免電流逆向流動(dòng)的二極管221耦合。順便來(lái)說，電阻器222是用于第八實(shí)施例的并在本實(shí)施例中是不需要它的，第八實(shí)施例將在稍后說明。短路晶體管220與二極管221構(gòu)成強(qiáng)制性倒相器。
在發(fā)送時(shí)R/W單元20b的操作現(xiàn)參見圖8與表示圖8電路構(gòu)成中的波形的圖9在以下進(jìn)行說明。圖8和9中，載波B用原始數(shù)據(jù)A調(diào)制成數(shù)據(jù)C。從驅(qū)動(dòng)器203輸出的數(shù)據(jù)D變?yōu)楸坏瓜嗟臓顟B(tài)。用于將諧振電路201的兩端之間在相對(duì)于數(shù)據(jù)D的變化的±90°范圍內(nèi)短路的信號(hào)E加到短路晶體管220。這時(shí)，諧振電路201的電壓如下所示那樣改變。更具體來(lái)說，如圖9的F所示，在諧振電路201的電壓到達(dá)零之后，諧振電路201兩端在180°的范圍期間被短路。短路晶體管220作為用于短路的元件，而二極管221是反向電流防止型的，它在圖9中的F移到負(fù)側(cè)時(shí)阻止電流流入短路晶體管220。于是，R/W單元20b無(wú)需如圖10中所示的電壓升高的延遲即可產(chǎn)生調(diào)相，并即使R/W單元方的發(fā)送和接收天線諧振電路的Q值高，從R/W單元到卡的數(shù)據(jù)發(fā)送也可高速進(jìn)行。
實(shí)施例8將在以下說明本發(fā)明的第八實(shí)施例。雖然在前面的第一實(shí)施例中，卡接近R/W單元會(huì)造成Q值的降低以便防止電壓過高增加，如果Q值再降低，則相對(duì)在R/W單元天線諧振電路中波形的延遲就會(huì)變小，其結(jié)果是卡天線諧振電路中的波形接近R/W單元天線諧振電路中的波形。如果這種狀態(tài)下相位如同在第七實(shí)施例中那樣如圖11A的A所示那樣被強(qiáng)制倒相，則卡的一方會(huì)生成一如圖11B中所示的接收信號(hào)，其中會(huì)暫時(shí)出現(xiàn)振幅下降，使得在檢測(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)會(huì)遇到困難，這使得解調(diào)不能進(jìn)行。因此，本發(fā)明的第八實(shí)施例提供了一種結(jié)構(gòu)，它可使數(shù)據(jù)的接收與卡接近R/W單元無(wú)關(guān)。本實(shí)施例的一個(gè)特點(diǎn)在于，作為強(qiáng)制倒相速度調(diào)節(jié)器的電阻器222與圖8的R/W單元20b中短路晶體管220串聯(lián)裝設(shè)。
其次，本實(shí)施例的操作如下。當(dāng)R/W單元20b以高速進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制時(shí)，使其波形的幅度降低到使得可在卡(見圖1中10)一方可進(jìn)行調(diào)制的電平。為此目的，增加了電阻器222與短路晶體管220串聯(lián)而造成損耗以降低發(fā)送天線諧振電路201中的振幅。其結(jié)果是，從R/W單元20b要被發(fā)送的信號(hào)波形如圖12A所示緩慢地變化，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的檢測(cè)可如圖12B所示在卡一方精確地進(jìn)行。于是，適當(dāng)?shù)乜刂圃赗/W單元一方的調(diào)制時(shí)的損耗(強(qiáng)制倒相)可使在向卡一方發(fā)送時(shí)高速的數(shù)據(jù)發(fā)送與短距離通信相容。
實(shí)施例9以下對(duì)本發(fā)明的第九實(shí)施例進(jìn)行說明。雖然上述第七實(shí)施例涉及到增加從R/W單元一方到卡一方數(shù)據(jù)發(fā)送速度，并具體涉及R/W單元一方中的調(diào)制，這第九實(shí)施例也類似地關(guān)系到數(shù)據(jù)的發(fā)送速度，并具體關(guān)系到在卡的一方從R/W單元一方接收數(shù)據(jù)時(shí)的解調(diào)。
希望在接收電能時(shí)卡一方的天線諧振電路(見圖1中的4)具有高Q值，而高Q值又產(chǎn)生了這樣的問題由于如圖13所示被接收的數(shù)據(jù)要相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間用于出現(xiàn)在諧振電路中振幅的改變，其結(jié)果是難于增加數(shù)據(jù)發(fā)送速度。雖然在前面各實(shí)施例中，數(shù)據(jù)檢測(cè)是基于在卡一方的天線諧振電路中電壓的下降的檢測(cè)而進(jìn)行的，天線諧振電路的Q值的增加引起了數(shù)據(jù)檢測(cè)之后在天線諧振電路中電壓的緩慢的恢復(fù)。這種緩慢的恢復(fù)造成了數(shù)據(jù)發(fā)送速度下降。于是本實(shí)施例中，使得在數(shù)據(jù)檢測(cè)之后在卡中天線諧振電路中所感應(yīng)的電壓的相位與諧振電路的振蕩的相位一致，以使在諧振電路中易于恢復(fù)振幅。
本實(shí)施例中，卡電路構(gòu)成基本與圖1的卡10相同，這時(shí)如圖2(c)中所示以及在上述第三實(shí)施例中，在調(diào)相時(shí)頻率減到1/2。因此，控制部分被標(biāo)以標(biāo)號(hào)17a。輸出晶體管9，輸出電容器11，晶體管驅(qū)動(dòng)電路12與控制部分17a的一部分構(gòu)成了相位調(diào)節(jié)器。其中，輸出晶體管9，輸出電容器11與晶體管驅(qū)動(dòng)電路12在前述第三實(shí)施例中也用于諧振頻率開關(guān)器件。
在操作中，在如圖14中所示的數(shù)據(jù)變化檢測(cè)之后，輸出晶體管9在半周期(180°)期間為導(dǎo)通，于是輸出電容器得以與天線諧振電路4連接，該電容改變了設(shè)諧振電路4的諧振頻率為1/2用于相位重合。這使得調(diào)制電路在從卡到R/W單元的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)可被共用，因而產(chǎn)生了很大的優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)果，在卡一方，在從R/W單元到卡的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)從變化的檢測(cè)到恢復(fù)的時(shí)間可被縮短，于是可增加數(shù)據(jù)發(fā)送的速度。此外，這種情形下，在上述第三實(shí)施例中對(duì)于從卡到R/W單元的數(shù)據(jù)發(fā)送的調(diào)制中所使用的諧振頻率切換器件可被共用，具有很大優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例10將在以下說明本發(fā)明第十實(shí)施例。這第十實(shí)施例涉及一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可確保在卡接近R/W單元的情形下卡接收數(shù)據(jù)。在以上第九實(shí)施例中，當(dāng)卡接近R/W單元時(shí)卡中的天線諧振電路的Q值變低，其結(jié)果是天線諧振電路的延遲變得很小。此外，由于R/W單元中的發(fā)送天線諧振電路的調(diào)制速度高，即使如圖15中所示的相位變化在由字母A所指的位置被檢測(cè)到，并且該相位趨向于如第九實(shí)施例中所述那樣變化，相位仍過早地改變，其結(jié)果是如字母B所示又發(fā)生振幅的減小。因此，本實(shí)施例中，為了避免不正常的操作，在由第九實(shí)施例中所采用的電路結(jié)構(gòu)一但檢測(cè)出轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后的一段給定的時(shí)間周期中禁止轉(zhuǎn)折點(diǎn)的檢測(cè)。
圖16簡(jiǎn)略示出本實(shí)施例中卡10d的主要部分的結(jié)構(gòu)。其基本結(jié)構(gòu)與圖1的結(jié)構(gòu)相同。在圖16中，檢測(cè)部分40是用于檢測(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而延遲電路41是用于造成延遲而禁止在檢測(cè)部分40檢測(cè)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后一個(gè)預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)檢測(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。檢測(cè)部分40和延遲電路41構(gòu)成相位變化檢測(cè)禁止器。這些部件的輸出通過AND門42導(dǎo)向控制部分(17，17a)。這一結(jié)構(gòu)使得即使在相位變化檢測(cè)之后振幅再次降低，也可避免不必要的數(shù)據(jù)的解調(diào)，于是盡管距離短也可穩(wěn)定的進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。
順便提及，圖7，10到15是基于計(jì)算機(jī)仿真分析。
實(shí)施例11以下對(duì)本發(fā)明的第十一實(shí)施例結(jié)合圖17進(jìn)行說明，該圖表示卡的結(jié)構(gòu)的一部分。在這結(jié)構(gòu)中，使用了橋式整流電路5A作為整流電路，結(jié)果是天線諧振電路4中的振幅可當(dāng)作電源的電壓，達(dá)到兩倍于圖1的半波倍壓整流電路中的電壓。由于被輸入信號(hào)是兩倍于半波倍壓整流電路中所應(yīng)用的信號(hào)，如果卡電路在3V操作，那么R/W單元與卡之間待處理的信號(hào)認(rèn)為是1.5V。另一方面，由于橋式整流電路5A的應(yīng)用可接收卡電路的操作電壓，即3V信號(hào)，故可實(shí)現(xiàn)更精確的信號(hào)發(fā)送和接收。
圖17中，對(duì)應(yīng)于上述各實(shí)施例的部件標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。在該圖示中，卡包括由整流器件5a到5d構(gòu)成的全波橋式整流電路5A；倒相器30；由N型溝道晶體管31a與31d組成的開關(guān)電路31；用于獲得恒壓電源的齊納(Zener)二極管33；用于平滑已整流電壓以存儲(chǔ)電能的儲(chǔ)能電路；以及電阻器R1。圖18A示出圖17天線諧振電路4兩端之間的電壓A，圖18B示出橋式整流電路5A之前的輸出F(未表示與電壓A同步)。
天線諧振電路4呈現(xiàn)出在吸收信號(hào)時(shí)的正弦波振蕩，以及當(dāng)超過Vcc時(shí)電流流向橋式整流電路5A。這時(shí)，假定在天線諧振電路4的較低電壓端的電壓稍低于GND的值，同時(shí)其較高電壓端的電壓設(shè)為高于Vcc的值。另一方面，當(dāng)天線諧振電路4中的電壓低于Vcc時(shí)，電流不流入橋式整流電路5A，使得天線諧振電路4中的電壓取Vcc與GND之間的浮動(dòng)狀態(tài)，并在吸收信號(hào)時(shí)成為不穩(wěn)定的。于是，使得天線諧振電路4的較低電壓端取地電位，同時(shí)在其較高電壓端的電壓抽取作為信號(hào)，這一換作依賴于開關(guān)電路(接地器件)31，它可根據(jù)圖17中所示的開關(guān)信號(hào)C操作。這可提高天線諧振電路4的振幅而允許使用更大的信號(hào)，其結(jié)果是精確的處理。此外，被抽取的信號(hào)取被整流的狀態(tài)，這使得不存在與振幅為正或負(fù)有關(guān)的問題。這可簡(jiǎn)化處理過程。
實(shí)施例12現(xiàn)參見圖19說明第十二實(shí)施例。圖19是一信號(hào)產(chǎn)生電路的一例的圖示，該電路的效用在于產(chǎn)生經(jīng)開關(guān)電路31的開關(guān)信號(hào)。天線諧振電路4的較低電壓端是通過該電路接地的。在圖示中，信號(hào)產(chǎn)生電路是由比較器34與D-型觸發(fā)器35構(gòu)成。此外，圖20示出圖17與19電路的波形。比較器34檢測(cè)輸入的或進(jìn)來(lái)的信號(hào)B變得低于由虛線所示的接地電平這一事實(shí)，然后把一個(gè)信號(hào)倒相，以此天線諧振電路4的較低電壓端被接地。這一結(jié)構(gòu)可使天線諧振電路4的較低電壓端接地并從其較高電壓端抽取信號(hào)。
實(shí)施例13以下對(duì)本發(fā)明的第十三實(shí)施例進(jìn)行說明。本實(shí)施例是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于所接收的卡的電壓波動(dòng)性強(qiáng)抵制性檢測(cè)，這種電壓波動(dòng)是由于在調(diào)相時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送的情形下R/W單元與卡之間的距離的變化所引起的。以上實(shí)施例中相位的變化是基于振幅而判定的，與此相對(duì)的是本實(shí)施例是通過一鎖相環(huán)電路獲得一基準(zhǔn)相位信號(hào)，從而將其與所接收的信號(hào)在相位上比較，相位的變化是作為其間相位的差異的函數(shù)而被檢測(cè)的。從而卡不會(huì)受到振幅變化的影響。
圖21表示根據(jù)本實(shí)施例的卡的控制部分中(例如，圖17電路的左邊)所裝設(shè)的檢測(cè)部分的構(gòu)成，圖22表示其中的波形。圖21中，在檢測(cè)部分包括有一個(gè)PLL(鎖相環(huán)電路)，一個(gè)EX-OR電路37和D-型觸發(fā)器38a，38b。圖22中信號(hào)C和D例如可從圖19的電路中獲得。檢測(cè)部分包括PLL36并作為到該P(yáng)LL36的輸入信號(hào)接收信號(hào)D，該信號(hào)指示輸入信號(hào)B變得低于地電平這一事實(shí)，然后檢測(cè)部分產(chǎn)生一與輸入信號(hào)D同步的輸出信號(hào)D’。這一輸出信號(hào)D’在D-型觸發(fā)器38b被分為1/2而生成一基準(zhǔn)相位信號(hào)D”。EX-OR37使得構(gòu)成基準(zhǔn)相位信號(hào)D”與第十二實(shí)施例中的開關(guān)信號(hào)C的EX-OR，該EX-OR結(jié)果是被PLL36的輸出信號(hào)在D-型觸發(fā)器38a形為信號(hào)E中的每半個(gè)周期取樣，于是生成檢測(cè)輸出E’。順便來(lái)說，開關(guān)信號(hào)C在相位上是對(duì)應(yīng)于被接收的信號(hào)的。開關(guān)信號(hào)C與基準(zhǔn)相位信號(hào)D”的EA-OR及其在半周期的間隔處的取樣可保證高質(zhì)量的檢測(cè)輸出。
實(shí)施例14以下就本發(fā)明的第十四實(shí)施例進(jìn)行說明。這一實(shí)施例的目的在于實(shí)現(xiàn)在R/W單元與卡彼此分開一定程序的條件下實(shí)現(xiàn)高速通信。更具體而言，為了使得R/W單元在連續(xù)向卡的一方供電能時(shí)可從卡接收數(shù)據(jù)，從R/W單元到卡所提供的電能的頻率設(shè)定為不同于從卡向R/W單元發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率(載波)。圖23示出這種情形下所呈現(xiàn)的波形。在第十二實(shí)施例中，開關(guān)信號(hào)C被倒相，例如如圖20中所示使得只要當(dāng)天線諧振電路4兩端之間的電壓波形A的振幅通過零交叉點(diǎn)(極性反相點(diǎn))時(shí)，天線諧振電路4的較低電壓端與GND耦合，而其較高電壓端被抽取作為信號(hào)。另一方面，在本第十四實(shí)施例中開關(guān)信號(hào)C被設(shè)定為在每隔一個(gè)零交叉點(diǎn)時(shí)而不是象圖23的由C所示的在每一零交叉點(diǎn)時(shí)被倒相。于是，當(dāng)開關(guān)信號(hào)在非倒相的情況下，在零交叉點(diǎn)之前，較低電壓端與GND耦合，而較高電壓端作為信號(hào)的抽取之用，并在零交叉點(diǎn)之后，較高電壓端接地而較低電壓端給出信號(hào)。此外，較高電壓端接地這時(shí)較低電壓端產(chǎn)生一信號(hào)，并在零交叉之后較低電壓端接地而較高電壓端生成信號(hào)。來(lái)自天線諧振電路4的高電壓端的信號(hào)用于通過橋式整流電路5A使Vcc充電，而來(lái)自其較低電壓端的信號(hào)通過橋式整流電路5A被箝位(clamping)在GND-a(稍低于GND)。即，通過齊納二極管33所實(shí)現(xiàn)的箝位在Vcc重復(fù)兩次并在GND兩次，這樣產(chǎn)生的波形如圖23中F所示。從圖24明顯可見，這一波形與基準(zhǔn)頻率R的合成波M是相同的，并且頻率R/2為基準(zhǔn)頻率R的1/2。于是能夠理解，天線諧振電路4兩端的電壓A包含了用于數(shù)據(jù)發(fā)送的載波，其頻率為電能接收波頻率的1/2。順便指出，圖17中的電阻器R1是用于調(diào)節(jié)來(lái)自卡的發(fā)送載波的強(qiáng)度的。
觸發(fā)器的裝設(shè)在開關(guān)信號(hào)不變?yōu)榉聪鄷r(shí)是被倒相的，并假定EX-OR用此信號(hào)，可得到與接受信號(hào)時(shí)同樣的輸入信號(hào)。因而，由于以簡(jiǎn)單的構(gòu)成可獲得相同的輸入信號(hào)，故控制電路易于構(gòu)成，并且由于載波通過接地產(chǎn)生，結(jié)果是被整流和儲(chǔ)存的電能損耗較小。還可使用其它方法，例如使用PLL，使得接地晶體管(見圖17中的31c，31d)同時(shí)導(dǎo)通。此外，如以下所述，用于數(shù)據(jù)發(fā)送的載波不限于頻率為電能接收波的頻率的1/2，而載波的頻率可以設(shè)定為電能接收波分頻(dividing)所得的電能接收波的頻率的1/4，1/8等。即使是這種情形，也表現(xiàn)出同樣的效果。
實(shí)施例15以下說明本發(fā)明的第十五實(shí)施例。本實(shí)施例具體用于實(shí)現(xiàn)在上一第十四實(shí)施例中所產(chǎn)生的載波的調(diào)制。在第十四實(shí)施例中，如圖25所示在調(diào)制時(shí)開關(guān)信號(hào)C的長(zhǎng)度被加倍，使得以二相移鍵控方式進(jìn)行調(diào)制。換言之，在第十四實(shí)施例中雖然開關(guān)信號(hào)的倒相是每隔一個(gè)零交叉點(diǎn)進(jìn)行的，但在本實(shí)施例中，其倒相是在調(diào)制時(shí)如圖25中D所示每四個(gè)零交叉點(diǎn)進(jìn)行。圖26A示出信號(hào)A的實(shí)際形式，圖26B示出信號(hào)F的實(shí)際形式，其中D表示被調(diào)制的一部分。
按此結(jié)構(gòu)，頻率為功率頻率1/2的傳輸載波與功率接收同時(shí)發(fā)生，并且所得到的發(fā)送載波是被調(diào)相的，以此數(shù)據(jù)例如可被發(fā)送到R/W單元一方。類似地，用于數(shù)據(jù)發(fā)送的載波是不限于功率接收波頻率的1/2的，載波的頻率也可設(shè)定為通過功率接收波的分頻而得的功率接收波頻率的1/4，1/8等。
實(shí)施例16進(jìn)而以下說明本發(fā)明的第十六實(shí)施例。本實(shí)施例提出比上面第十五實(shí)施例所得的數(shù)據(jù)傳輸速度的進(jìn)一步的改進(jìn)，這是通過增加一個(gè)信號(hào)中的信息量而實(shí)現(xiàn)的。在上面第十五實(shí)施例中，開關(guān)信號(hào)C如圖25中所示是在天線諧振電路4的兩端之間的電壓波形的每四個(gè)零交叉點(diǎn)進(jìn)行一次切換，由此而得到二相移鍵控方式。另一方面，本實(shí)施例中，除此之外，如圖27A中所示在天線諧振電路的兩端之間的電壓波形A的每三個(gè)零交叉點(diǎn)處進(jìn)行切換，并進(jìn)而進(jìn)行如圖27B中所示的不分離的連續(xù)的切換，其結(jié)果是實(shí)現(xiàn)了四相移鍵控方式(在四種相位)0°，90°，180°，270°上調(diào)相)。該四相移鍵控方式與二相移鍵控方式相比可提供兩倍的信息，于是實(shí)際上使數(shù)據(jù)發(fā)送速度加倍。于是，這使得在同樣的調(diào)制速度下數(shù)據(jù)發(fā)送速度加倍(加倍的發(fā)送信息量)。順便指出，實(shí)施例14與15進(jìn)一步的發(fā)展是可能的。
圖28到32表示了第十四到十六實(shí)施例中卡的電路構(gòu)成，其中從R/W單元到卡的功率發(fā)送頻率設(shè)定為不同于數(shù)據(jù)發(fā)送頻率(載波頻率)，使得數(shù)據(jù)發(fā)送是按二相移鍵控方式或四相移鍵控方式的調(diào)相實(shí)現(xiàn)的。這些圖示中，圖28和29表示卡電路的構(gòu)成，其中數(shù)據(jù)發(fā)送是以二相移鍵控方式進(jìn)行的(基于兩類相0°與180°調(diào)相)，使用的載波頻率為1/2功率發(fā)送頻率。此外，圖30表示卡電路構(gòu)成，按該電路，數(shù)據(jù)發(fā)送是應(yīng)用頻率為1/2功率傳輸頻率的載波以四相移鍵控方式(基于0°，90°，180°，270°四類相的調(diào)相)進(jìn)行的。此外，圖31為一卡電路結(jié)構(gòu)圖示，該電路用于以二相移鍵控方式進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，所用的載波頻率為功率發(fā)送頻率的1/4。又圖32是一卡電路構(gòu)成的圖示，用于以四相移鍵控方式進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，使用的載波頻率為功率發(fā)送頻率的1/4。
圖28到32中，對(duì)應(yīng)于上述實(shí)施例的部件標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)，標(biāo)號(hào)301到305表示D-型觸發(fā)器，標(biāo)號(hào)310，311表示EX-OR電路，號(hào)320到329表示OR門或NOR門，號(hào)340到344表示AND門或NAND門，號(hào)360到362表示倒相器。
首先，說明圖28的電路。此電路進(jìn)行以二相移鍵控方式的數(shù)據(jù)發(fā)送，其所用的載波頻率為功率發(fā)送頻率的1/2。一個(gè)PLL36，EX-OR電路37與D-型觸發(fā)器38a，38b構(gòu)成了一個(gè)解調(diào)電路，即接收電路(見圖21)。此外，比較器34，EX-OR電路310，311，OR門320到323，以及D-型觸發(fā)器301到303在接收時(shí)聯(lián)合產(chǎn)生常態(tài)開關(guān)信號(hào)C(見圖19與20)，而在發(fā)送時(shí)，使用D-型觸發(fā)器301對(duì)功率發(fā)送頻率進(jìn)行分頻為1/2，產(chǎn)生1/2頻率的載波(載波具有功率發(fā)送頻率的1/2的頻率)。使得根據(jù)一信號(hào)，即從AND門340來(lái)的發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)行二相移鍵控方式的調(diào)制。
在接收時(shí)，要輸入到OR門321的發(fā)送/接收切換信號(hào)變成為L(zhǎng)電平狀態(tài)，D-型觸發(fā)器進(jìn)入一不執(zhí)行分頻的固定狀態(tài)。另一方面，在發(fā)送時(shí)，該信號(hào)轉(zhuǎn)為H電平狀態(tài)，結(jié)果D-型觸發(fā)器301將功率頻率分頻為1/2，使得產(chǎn)生1/2-頻率的載波。此后，該載波以二相移鍵控方式按照從AND門340發(fā)來(lái)的作為發(fā)送數(shù)據(jù)的信號(hào)被調(diào)制。該AND門340發(fā)出一信號(hào)，該信號(hào)是響應(yīng)定時(shí)信號(hào)通過對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)的倒象信號(hào)的門控(gating)而得到的。
以下參見圖33A與33B對(duì)與D-型觸發(fā)器302相關(guān)的作用進(jìn)行說明。圖33A表示出比較器34的輸出D，D-型觸發(fā)器302的輸出U，EX-OR電路310的輸出D1以及在接收時(shí)的開關(guān)信號(hào)，而圖33B表示出比較器34的輸出D，D-型觸發(fā)器302的輸出U，EX-OR電路310的輸出D1以及在發(fā)送時(shí)的開關(guān)信號(hào)。在對(duì)用于發(fā)送的功率頻分頻時(shí)，D-型觸發(fā)器302生成信號(hào)U，當(dāng)開關(guān)信號(hào)不倒相時(shí)該信號(hào)倒相。EX-OR電路310執(zhí)行對(duì)信號(hào)U和比較器34的二進(jìn)制輸出的EX-OR功能，于是得到信號(hào)D1，該信號(hào)在接收和發(fā)送時(shí)不論信號(hào)D變化與否都不會(huì)改變。這個(gè)信號(hào)D1的作用是作為向PLL 36的一個(gè)輸入信號(hào)。在數(shù)據(jù)接收時(shí)，開關(guān)信號(hào)作為表示載波相位的信號(hào)而處理的，而在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)它受發(fā)送載波的作用，結(jié)果是該電路可能形成對(duì)所接收數(shù)據(jù)的存在與否的誤差。為此，由信號(hào)U與表示開關(guān)信號(hào)的信號(hào)D的EX-OR所得的信號(hào)D1是輸出到包含PLL 36的解調(diào)電路的，以此可避免在發(fā)送時(shí)對(duì)接收數(shù)據(jù)的誤判。
如同圖28的電路那樣，圖29電路以二相移鍵控方式進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，使用頻率為功率發(fā)送頻率的1/2的載波。這一電路與不同之處在于包括以下器件的部分倒相器360，NAND門341，NOR門324，D-型觸發(fā)器304與OR門325，該部分，以對(duì)EX-OR電路310的輸出D1以及D-型觸發(fā)器301的輸出Q值的定時(shí)為目的，產(chǎn)生用于調(diào)制的一個(gè)信號(hào)。其它的操作基本上與圖28的電路相同。因而，圖28的電路沒有考慮對(duì)調(diào)制的定時(shí)(結(jié)果是該問題的)，但圖29的電路顧及到EX-OR電路310的輸出，D-型觸發(fā)器301的輸出等的定時(shí)。
此外，圖30的電路設(shè)計(jì)為以四相移鍵控方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，使用頻率為功率頻率的1/2的載波。這一電路不同于圖28與29的電路在于包含以下器件的部分OR門325，326，倒相器360，362，AND門342到344，NOR門324，327，以及D-型觸發(fā)器304，該部分產(chǎn)生進(jìn)行以四相移鍵控方式調(diào)制的信號(hào)。用這一結(jié)構(gòu)，有四種調(diào)相實(shí)際可用0°相位，當(dāng)無(wú)信號(hào)時(shí)；90°相位，當(dāng)π/2一滯后信號(hào)設(shè)定為H電平，180°相位，當(dāng)?shù)瓜嘈盘?hào)設(shè)定為H電平；以及270°相位，當(dāng)π/2超前信號(hào)設(shè)定為H電平。
而且，圖31電路設(shè)計(jì)為以二相移鍵控方式進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，使用其頻率為功率頻1/4的載波，其中兩個(gè)D-型觸發(fā)器301，305的裝設(shè)是為了產(chǎn)生其頻率為功率頻率的1/4的載波，其它部分與圖28中的部分基本相同。此外，圖32的電路實(shí)際了以四相移健控方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，使用其頻率為功率頻率1/4的載波，且具有取決于四相移鍵控方式的數(shù)據(jù)發(fā)送的圖30電路的特點(diǎn)，并同時(shí)具有圖31電路的特點(diǎn)，該電路產(chǎn)生載波的頻率為功率頻率的1/4。
實(shí)施例17以下將對(duì)本發(fā)明的第十七實(shí)施例進(jìn)行說明。在第三實(shí)施例中，輸出電容器11是與天線諧振電路4在用于調(diào)相的半周期中連接的，并在第七實(shí)施例中，R/W單元一方中的發(fā)送天線諧振電路201的兩端在用于調(diào)相的半周期中是被短路的。另一方面，在本第十七實(shí)施例中，如同十三實(shí)施例中那樣卡中包含了-PLL36(見圖21)，使得半周期的長(zhǎng)度基于PLL 36的輸出而獲得。于是，天線諧振電路4的兩端被短路，其結(jié)果是完成了調(diào)制。圖34示出根據(jù)本實(shí)施例的卡的電路結(jié)構(gòu)，圖35示出該電路中的波形。在調(diào)制中零交叉點(diǎn)之后的半周期期間輸出晶體管9短路天線諧振電路4以實(shí)現(xiàn)二相移鍵控方式，在此之前半周期基于PLL 36的輸出而被找到。于是，在卡的一方調(diào)制可不用輸出電容器11而進(jìn)行。
實(shí)施例18以下進(jìn)而說明本發(fā)明的第十八實(shí)施例。在第九實(shí)施例中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)折點(diǎn)是基于卡一方的天線諧振電路的振幅的下降而被檢測(cè)到的，并響應(yīng)該檢測(cè)的結(jié)果，輸出電容器11在半周期期間與諧振電路4耦合以設(shè)定諧振頻率為1/2，于是強(qiáng)制進(jìn)行解調(diào)。另一方面，在本第十八實(shí)施例中，在天線諧振電路4的兩端被短路以實(shí)現(xiàn)高速解調(diào)之前如同在第十三實(shí)施例中那樣一個(gè)個(gè)PLL 36(見圖21)接入了卡，從而基于PLL 36的輸出得到半周期的長(zhǎng)度。
圖36A是本實(shí)施例中的卡的電路結(jié)構(gòu)的圖示，圖36B表示比較器，用于檢測(cè)諧振電路4的振幅的電平下降這樣的事實(shí)，圖36C表示該電路的波形。在本實(shí)施例中，半周期是基于PLL 36的輸出而獲得的，并且輸出晶體管9在諧振電路4振幅電平降低時(shí)在半周期期間短路天線諧振電路4，從而完成高速解調(diào)。這一結(jié)構(gòu)不需要輸出晶管11用于高速解調(diào)，并需要的僅為兩個(gè)，即用于零交叉點(diǎn)和振幅降低的檢測(cè)的比較器。比較器16a到16c是用于檢測(cè)天線諧振電路4中的電平。
實(shí)施例19以下對(duì)本發(fā)明的第十九實(shí)施例進(jìn)行說明。本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了生成其頻率為接收波頻率1/2的發(fā)送載波，使用了基于如第三實(shí)施例或第九實(shí)施例中所述的輸出電容器的調(diào)相電路。圖38示出卡的電路構(gòu)成，圖39表示圖38電路構(gòu)成中的波形。本實(shí)施例中，輸出晶體管9處于被通斷控制，使得如圖38與39中所示到輸出電容器11的連接項(xiàng)被設(shè)定為一個(gè)周期，而到該電容器的非連接項(xiàng)設(shè)定為兩個(gè)周期，其結(jié)果是該電路產(chǎn)生了其頻率為1/2功率頻率的發(fā)送載波。這使得發(fā)送載波可與功率接收同時(shí)產(chǎn)生。
圖40A到40C是本實(shí)施例的卡一方或R/W單元一方中的波形的圖示，這些圖示是從計(jì)算機(jī)仿真分析而得的。這些圖示中，圖40A表示卡一方的波形(對(duì)應(yīng)于圖39中的A)。圖40B表示R/W單元一方中的接收的波形，圖40C表示當(dāng)圖40B的信號(hào)被濾波所得到的信號(hào)波形。從圖40C明顯可見，可提供為1/2功率頻率的頻率。
實(shí)施例20最后在以下說明本發(fā)明的第二十實(shí)施例。本實(shí)施例的特點(diǎn)是應(yīng)用第十九實(shí)施例的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)調(diào)制。圖38的電路中，到輸出電容器11的非連接項(xiàng)在如圖41中所示的調(diào)制時(shí)設(shè)定為一個(gè)周期，這可以二相移鍵控方式實(shí)現(xiàn)調(diào)制。圖42A到42C表示本實(shí)施例中卡或R/W單元一方的波形，這些波形是根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真分析的。圖42A表示卡一方中的波形(對(duì)應(yīng)于圖41中的A)。圖42表示R/W單元一方所接收的波形，圖42C表示通過對(duì)圖42B信號(hào)濾波所得到的波形。從這些圖示可看到由圖42A中的A所示的調(diào)制部分規(guī)定了由圖42C中的B所示的部分的出現(xiàn)。
應(yīng)當(dāng)理解，以上僅涉及到本發(fā)明的較佳實(shí)施例，這是為了力圖函蓋用于所述目的本發(fā)明的實(shí)施方式的所有變化和修改形式，這些并不背離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種非接觸式IC卡，應(yīng)用電磁波作為通信媒體并其中不含電池，它包括接收電平檢測(cè)器，它與用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的天線諧振電路連接，用于檢測(cè)所接收的信號(hào)電平；以及品質(zhì)因數(shù)調(diào)節(jié)器，它也與上述天線諧振電路連接，作為由上述接收電平檢測(cè)器所檢測(cè)的上述電平的作用。此調(diào)節(jié)器用于改變上述天線諧振電路的品質(zhì)因數(shù)。
2.一種非接觸式IC卡，應(yīng)用電磁波作為通信媒體并其中不含電池，它包括相位檢測(cè)器，用于檢測(cè)供數(shù)據(jù)發(fā)送與接收之用的天線諧振電路自由振蕩的相位；以及能量供給器，用于在發(fā)送時(shí)以上述天線的自由振蕩的相位從一儲(chǔ)能電路向上述天線諧振電路提供能量。
3.一種非接觸式IC卡，應(yīng)用電磁波作為通信媒體并其中不包含電池，它包括相位檢測(cè)器，用于檢測(cè)供數(shù)據(jù)發(fā)送與接收之用的天線諧振電路自由振蕩的相位；以及諧振頻率切換器，用于根據(jù)輸出數(shù)據(jù)和該輸出數(shù)據(jù)的變化以及上述相位檢測(cè)器的輸出之一將一電容器接入上述天線諧振電路和從其斷開該電容器，以便改變上述天線諧振電路的諧振頻率，其中，數(shù)據(jù)發(fā)送是基于調(diào)頻和調(diào)相之一進(jìn)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種非接觸式IC卡，進(jìn)而包括相位調(diào)節(jié)器，用于把在上述天線諧振電路中因所接收的信號(hào)而感應(yīng)出的電壓的相位調(diào)節(jié)到上述諧振電路自由振蕩的相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的非接觸式IC卡，還包含相位變化檢測(cè)禁止器，用于在一相位檢測(cè)的檢測(cè)進(jìn)行之后的給定的時(shí)間周期中禁止對(duì)相位變化的檢測(cè)，以防止不必要的數(shù)據(jù)而使信號(hào)振幅下降又被解調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的非接觸式IC卡，其中上述電容器在一個(gè)周期期間與上述天線諧振電路連接并在兩個(gè)周期期間與其斷開。用于發(fā)送的頻率設(shè)定為1/2用于電能供給的頻率，并且發(fā)送是在電能接收狀態(tài)下進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的非接觸式IC卡，其中上述電容器在一個(gè)周期期間從上述天線諧振電路斷開，并進(jìn)行用于發(fā)送的調(diào)相。
8.一種非接觸并調(diào)項(xiàng)式的IC卡，應(yīng)用電磁波作為通信媒體并其中不包含電池，包括用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收由一串聯(lián)諧振電路構(gòu)成的天線諧振電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的非接觸式IC卡，還包括相位調(diào)節(jié)器，用于把在上述天線諧振電路中因所接收的信號(hào)而感應(yīng)出的電壓的相位調(diào)節(jié)到上述天線諧振電路的一振蕩相位。
10.一種非接觸式IC卡，應(yīng)用電磁波作為通信媒體并其中不含電池，它包括相位變化檢測(cè)器；用于基于其振幅的變化檢測(cè)由于所收到的信號(hào)引起的供數(shù)據(jù)發(fā)送與接收之用的天線諧振電路電壓的相位變化；以及解調(diào)器，用于根據(jù)上述相位變化檢測(cè)器所檢測(cè)的相位變化對(duì)數(shù)據(jù)解調(diào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的非接觸式IC卡，還包括相位調(diào)節(jié)器，用于將上述天線諧振電路中因所收到的信號(hào)感應(yīng)的電壓的相位調(diào)節(jié)到該諧振電路振蕩的相位。
12.一種非接觸式IC卡，用電磁波作為通信媒體并其中不含電池，它包括開關(guān)器件，用于根據(jù)一輸出數(shù)據(jù)把由串聯(lián)諧振電路構(gòu)成的用于數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收的天線諧振電路的兩端短路，使得基于歸于上述開關(guān)器件的上述天線諧振電路負(fù)載的變化進(jìn)行發(fā)送。
13.一種非接觸式IC卡系統(tǒng)，包括應(yīng)用電磁波作為通信媒體并且其中不含電池的非接觸式IC卡，以及一個(gè)讀寫單元，該非接觸式IC卡包含開關(guān)器件，該器件用于根據(jù)一輸出數(shù)據(jù)把由串聯(lián)諧振電路構(gòu)成的用于數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收的天線諧振電路兩端短路，使得基于歸于上述開關(guān)器件的上述天線諧振電路負(fù)載的變化進(jìn)行發(fā)送，同時(shí)上述讀寫單元包括解調(diào)器，該器件用于通過基于與上述天線諧振電路連接的功率發(fā)送調(diào)節(jié)電阻器中所發(fā)生的變化檢測(cè)卡一方負(fù)載的和變化而進(jìn)行解調(diào)。
14.一種非接觸式IC卡系統(tǒng)，包括權(quán)利要求3到10的任一個(gè)所定義的非接觸式IC卡，應(yīng)用電磁波作為通信媒體并且其中不含電池，還包括一讀寫單元，該讀寫單元包含連接在用于發(fā)送的天線諧振電路兩端的強(qiáng)制性倒相器，該倒相器用于相對(duì)于數(shù)據(jù)變化的±90°的范圍中在該天線諧振電路兩端短路以將所發(fā)送的信號(hào)的相位倒相。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的非接觸式IC卡系統(tǒng)，還包括強(qiáng)制性倒相速度調(diào)節(jié)器，用于在強(qiáng)制性倒相時(shí)抑制上述天線諧振電路中電壓的快速變化。
16.一種非接觸式IC卡，應(yīng)用電磁波作為通信媒體并其中不包含電池，它包括一橋式整流電路，用于對(duì)來(lái)自供數(shù)據(jù)發(fā)送與接收的天線諧振電路的信號(hào)進(jìn)行整流；以及開關(guān)器件，用于根據(jù)一開關(guān)信號(hào)進(jìn)行開關(guān)操作，使得上述天線諧振電路兩端的較低電壓端接地并從其較高電壓端抽取信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的非接觸式IC卡，還包括一PLL和一檢測(cè)器，PLL用于接收作為輸入信號(hào)的表示所接收信號(hào)轉(zhuǎn)為逆態(tài)的一個(gè)信號(hào)以產(chǎn)生一輸出同上述逆指示信號(hào)協(xié)調(diào)，該檢測(cè)器用于接收調(diào)相信號(hào)時(shí)基于上述PLL的上述輸出通過每半個(gè)周期對(duì)上述開關(guān)信號(hào)的采樣進(jìn)行解調(diào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的非接觸式IC卡，其中上述開關(guān)器件裝有產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生電路，其輸出當(dāng)上述天線諧振電路的較高電壓信號(hào)轉(zhuǎn)為負(fù)電平時(shí)為倒相的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的非接觸式IC卡，還包括一PLL和一檢測(cè)器，PLL用于接收作為輸入信號(hào)的表示所接收信號(hào)為轉(zhuǎn)為逆態(tài)的一個(gè)信號(hào)以產(chǎn)生一輸出同上述逆指示信號(hào)協(xié)調(diào)，該檢測(cè)器用于接收調(diào)相信號(hào)時(shí)基于上述PLL的上述輸出通過每半個(gè)周期對(duì)上述開關(guān)信號(hào)的采樣進(jìn)行解調(diào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的非接觸式IC卡，其中上述開關(guān)信號(hào)是任每給定數(shù)目的上述天線諧振電路的零交叉點(diǎn)進(jìn)行倒相，從而產(chǎn)生一不同于功率頻率的發(fā)送頻率，使得發(fā)送是在功率接收狀態(tài)下進(jìn)行的。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的非接觸式IC卡，其中上述開關(guān)信號(hào)的倒相在上述天線諧振電路中波形的每隔一個(gè)零交叉點(diǎn)進(jìn)行一次，而在調(diào)制時(shí)上述開關(guān)信號(hào)的倒相在上述天線諧振電路波形的每四個(gè)零交叉點(diǎn)進(jìn)行一次。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的非接觸式IC卡，其中上述開關(guān)信號(hào)的倒相在調(diào)制時(shí)通過上述天線諧振電路中的上述波形的每四個(gè)零交叉點(diǎn)的每個(gè)零交叉點(diǎn)進(jìn)行一次，從而使得調(diào)相可基于四種相位進(jìn)行。
23.一種非接觸式IC卡，包括一PLL，它的功能是可接收一表示已接收的信號(hào)轉(zhuǎn)為逆態(tài)的信號(hào)，并然后產(chǎn)生一與該輸入的信號(hào)協(xié)調(diào)的輸出，其中對(duì)于調(diào)相從上述PLL的上述輸出得到半個(gè)周期并且在調(diào)制時(shí)從零交叉點(diǎn)起的半個(gè)周期期間上述天線諧振電路的兩端被短路。
24.一種非接觸式IC卡，包括一PLL，其功能是接收一表示已接收的信號(hào)轉(zhuǎn)為逆態(tài)的信號(hào)并然后產(chǎn)生一同該輸入信號(hào)協(xié)調(diào)的輸出，其中對(duì)于解調(diào)，從上述PLL的輸出得到半個(gè)周期，并且在調(diào)制時(shí)從零交叉起的半個(gè)周期期間天線諧振電路的兩端被短路。
全文摘要
一種非接觸式IC卡系統(tǒng)，包括非接觸式IC卡，它使用電磁波作為通信媒體并其中不含電池，以及讀寫(R/W)單元。為了消除接收信號(hào)的電平依賴卡與R/W單元之間的距離而變化這一問題，比較器7檢測(cè)用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的天線諧振電路4的接收信號(hào)電平，然后可變電阻器8改變天線諧振電路4的品質(zhì)因數(shù)Q，其結(jié)果是調(diào)整正在輸入的接收信號(hào)電平到所希望的值。
文檔編號(hào)G06K7/00GK1143227SQ9511776
公開日1997年2月19日 申請(qǐng)日期1995年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月6日
發(fā)明者山口敦男 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社