非接觸通信設(shè)備以及其天線諧振頻率控制方法
【專利摘要】在不伴隨著由于天線端子和LSI端子的增設(shè)或外置電阻造成的成本增高或諧振的Q的降低或者不需要輻射等噪聲的增加等問題點(diǎn)的情況下，與NFC系統(tǒng)等中的R/W功能的工作模式和IC卡功能的工作模式下的各諧振頻率對應(yīng)。通過具備：向天線諧振電路（10）供給的高頻信號的振蕩頻率可控制的振蕩部（21）；將由振蕩部21）得到的高頻信號向天線諧振電路（10）供給的輸出部（22）；對振蕩部（21）的振蕩頻率和天線諧振電路（10）的天線諧振頻率進(jìn)行控制的控制部（23）；以及對輸出部（21）的輸出阻抗或輸出電流的相位進(jìn)行檢測的相位檢測部（24）的天線驅(qū)動(dòng)部（20）的控制部（23）來根據(jù)工作模式對振蕩部（21）的發(fā)信頻率進(jìn)行控制，并且，基于由相位檢測部（24）檢測的輸出部（22）的輸出阻抗或輸出電流的相位對天線諧振電路（10）的諧振頻率進(jìn)行控制。
【專利說明】
非接觸通信設(shè)備以及其天線諧振頻率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及具備通過電磁感應(yīng)作用與外部設(shè)備以非接觸進(jìn)行通信的功能的非接觸通信設(shè)備以及其天線諧振頻率控制方法。本申請以在日本在2014年I月10日申請的日本專利申請?zhí)柎a特愿2014-003750為基礎(chǔ)要求優(yōu)先權(quán)，通過參照該申請來引用到本申請中。
【背景技術(shù)】
[0002]在利用了例如交通車票或電子貨幣等非接觸ICXIntegrated Circuit，集成電路)卡的非接觸通信系統(tǒng)中，使用設(shè)置在非接觸IC卡內(nèi)的接收天線通過電磁感應(yīng)作用來接收從系統(tǒng)專用的讀/寫器(以下，記為R/W)裝置的發(fā)送天線(諧振電路)送出的發(fā)送信號。
[0003]此外，以往，開發(fā)了具備與上述的非接觸IC卡同樣的功能(以下，稱為IC卡功能)和與R/W裝置同樣的功能(以下，稱為R/W功能)雙方的例如移動(dòng)通信終端等便攜式通信裝置或近距離無線通信(NFC:near field communicat1n)系統(tǒng)。
[0004]在具備上述的非接觸通信系統(tǒng)中的IC卡或IC卡功能和R/W功能雙方的便攜式通信裝置中，IC卡功能(接收天線)的諧振頻率由于溫度、濕度、周圍設(shè)備等周圍的環(huán)境等各種主要原因發(fā)生變化。具體地，例如，諧振頻率由于以下那樣的主要原因(I)?(5)等發(fā)生變化:
(1)各功能部的結(jié)構(gòu)部件的制造上的偏差的影響
(2)出貨后的結(jié)構(gòu)部件的隨時(shí)間變化或部件變換的影響
(3)例如，由于溫度、濕度等周圍環(huán)境的變化造成的特性劣化
(4)安裝于便攜式通信裝置的例如貼紙等裝飾物的影響
(5)外部的R/W裝置的影響。
[0005]當(dāng)接收天線的諧振頻率偏離時(shí)，難以穩(wěn)定地收發(fā)信息。
[0006]因此，歷來，期望用于應(yīng)付如上述由于各種主要原因產(chǎn)生的接收天線的諧振頻率的偏差的技術(shù)開發(fā)。
[0007]再有，針對上述主要原因(1)，能夠通過調(diào)整在裝置的出貨工序中構(gòu)成諧振電路的電容(電容器)或電感(線圈)來應(yīng)付。但是，在該情況下，產(chǎn)生必須按照每個(gè)裝置調(diào)整電容或電感這樣的問題。此外，針對上述主要原因(1)，也能夠通過使用特性偏差少的部件來應(yīng)付。但是，在該情況下，存在部件變得高價(jià)而成本變高這樣的問題。再有，上述主要原因(4)和
(5)為在通過電磁耦合進(jìn)行非接觸通信的便攜式通信裝置中特有的問題。在出貨工序中難以應(yīng)付。
[0008]此外，并不限于具備IC卡功能和R/W功能雙方的便攜式通信裝置，即使在R/W裝置中，發(fā)送天線的諧振頻率也例如由于上述主要原因(I)?(3)發(fā)生變化。因此，即使在R/W裝置中，也期望能夠容易地調(diào)整諧振頻率的偏差的技術(shù)的開發(fā)。
[0009]本文件
【發(fā)明人】們以前提出了(例如，參照專利文獻(xiàn)I)通過在將用于調(diào)整接收諧振頻率的調(diào)整信號向便攜式通信裝置內(nèi)的接收部發(fā)送時(shí)對包含與調(diào)整信號的發(fā)送狀態(tài)有關(guān)的信息的參數(shù)進(jìn)行檢測而基于所檢測的參數(shù)進(jìn)行接收諧振頻率的調(diào)整來能夠容易地調(diào)整接收天線和/或發(fā)送天線的諧振頻率的偏差來得到穩(wěn)定的通信特性的具備IC卡功能和R/W功能雙方的便攜式通信裝置、R/W裝置和這些裝置的諧振頻率調(diào)整方法。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-99968號公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的課題
然而，在本文件
【發(fā)明人】們以前提出的專利文獻(xiàn)I所公開的諧振頻率調(diào)整方法中，利用裝載于便攜式通信裝置的LSI的R/W功能，使13.56MHz的信號輸出為調(diào)整信號，以天線電壓與電流的相位差為O的方式控制諧振電路的可變電容，因此，需要從天線拉出信號線用以天線電流相位檢測。因此，不僅必須分別I個(gè)地增設(shè)天線端子和LSI端子，還需要設(shè)置外置電阻用以天線電流相位的檢測，成為成本增高的主要原因。此外，在電特性上，也由于從諧振電路拉出檢測用信號線，存在諧振的銳度(Q:Quality factor，品質(zhì)因數(shù))下降或不需要輻射等噪聲增加這樣的問題點(diǎn)。
[0012]進(jìn)而，在上述諧振頻率調(diào)整方法中，為R/W功能下的調(diào)整，因此，另外需要IC卡功能下的調(diào)整。
[0013]因此，本發(fā)明的目的在于，鑒于如上述以往的實(shí)際情況，提供不將信號線從天線拉出用以天線電流相位檢測而沒有由于天線端子和LSI端子的增設(shè)或外置電阻造成的成本增高或諧振的Q的降低或者不需要輻射等噪聲的增加等問題點(diǎn)而且能夠與NFC系統(tǒng)等中的R/W功能的工作模式(以下，稱為R/W模式)和IC卡功能的工作模式(以下，稱為IC卡模式)中的各諧振頻率對應(yīng)的非接觸通信設(shè)備以及其天線諧振頻率控制方法。
[0014]本發(fā)明的其它的目的、通過本發(fā)明得到的具體的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)在以下說明的實(shí)施方式的說明變得更加明顯。
[0015]用于解決課題的方案
本文件
【發(fā)明人】對具備通過電磁感應(yīng)作用與外部設(shè)備以非接觸進(jìn)行通信的功能的非接觸通信設(shè)備專心研究后的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn):以連接于天線諧振電路的天線驅(qū)動(dòng)部的輸出阻抗為實(shí)數(shù)的方式設(shè)計(jì)匹配電路，天線諧振電路為將電容器與天線線圈串并聯(lián)連接的串并聯(lián)諧振電路，并且，具有多個(gè)諧振點(diǎn)，在R/W模式下使用從阻抗低的C分量向L分量的轉(zhuǎn)變點(diǎn)(第一諧振點(diǎn))，此外，在IC卡模式下使用從阻抗高的L分量向C分量的轉(zhuǎn)變點(diǎn)(第二諧振點(diǎn))，R/W模式下的天線電流最大頻率在諧振電路的Q高的情況下與第一諧振點(diǎn)存在強(qiáng)的相關(guān)性，能夠?qū)⑻炀€諧振電路的諧振頻率作為天線驅(qū)動(dòng)部的阻抗或輸出電流的相位檢測。
[0016]在本發(fā)明中，基于天線驅(qū)動(dòng)部的阻抗或輸出電流的相位的檢測結(jié)果來控制天線諧振電路的諧振頻率。
[0017]S卩，本發(fā)明是一種非接觸通信設(shè)備，其特征在于，具備:用于與對方電磁耦合來進(jìn)行通信的天線的諧振頻率可控制的天線諧振電路；以及連接于所述天線諧振電路的天線驅(qū)動(dòng)部，所述天線驅(qū)動(dòng)部具備:振蕩頻率可控制的振蕩部;將由所述振蕩部得到的高頻信號向所述天線諧振電路供給的輸出部;對所述振蕩部的振蕩頻率和所述天線諧振電路的天線諧振頻率進(jìn)行控制的控制部；以及對所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位進(jìn)行檢測的相位檢測部，通過所述控制部來根據(jù)工作模式對所述振蕩部的發(fā)信頻率進(jìn)行控制，并且，基于由所述相位檢測部檢測的所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位對所述天線諧振電路的諧振頻率進(jìn)行控制。
[0018]在本發(fā)明的非接觸通信設(shè)備中，所述天線諧振電路為將電容器與天線線圈串并聯(lián)連接的串并聯(lián)諧振電路，并且，所述控制部能夠?qū)λ鎏炀€諧振電路的諧振頻率進(jìn)行控制，由此，將由所述相位檢測部檢測的所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從負(fù)變?yōu)檎狞c(diǎn)作為第一諧振頻率，將所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從正變?yōu)樨?fù)的點(diǎn)作為第二諧振頻率。
[0019]此外，在本發(fā)明的非接觸通信設(shè)備中，所述控制部能夠在調(diào)整模式下對所述振蕩部的發(fā)信頻率進(jìn)行控制，在R/W模式時(shí)，將所述天線諧振電路控制為所述第一諧振頻率，在IC卡模式時(shí)，將所述天線諧振電路控制為所述第二諧振頻率。
[0020]進(jìn)而，在本發(fā)明的非接觸通信設(shè)備中，所述控制部能夠?qū)⑺鎏炀€諧振電路的諧振頻率控制為加上預(yù)料了由所述天線諧振電路的天線造成的諧振頻率偏移的偏移量后的諧振頻率。
[0021]此外，本發(fā)明是，一種天線諧振頻率控制方法，所述控制方法是非接觸通信設(shè)備中的天線諧振頻率控制方法，所述非接觸通信設(shè)備具備連接于用于與對方電磁耦合來進(jìn)行通信的天線的諧振頻率可控制的天線諧振電路的天線驅(qū)動(dòng)部，所述天線驅(qū)動(dòng)部具備:向天線諧振電路供給的高頻信號的振蕩頻率可控制的振蕩部;將由所述振蕩部得到的高頻信號向所述天線驅(qū)動(dòng)部供給的輸出部;對所述振蕩部的振蕩頻率和所述天線諧振電路的天線諧振頻率進(jìn)行控制的控制部；以及對所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位進(jìn)行檢測的相位檢測部，所述天線諧振頻率控制方法的特征在于，通過所述控制部來根據(jù)工作模式對所述振蕩部的發(fā)信頻率進(jìn)行控制，并且，基于由所述相位檢測部檢測的所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位對所述天線諧振電路的諧振頻率進(jìn)行控制。
[0022]在本發(fā)明的天線諧振頻率控制方法中，在調(diào)整模式下，能夠?qū)λ稣袷幉康陌l(fā)信頻率進(jìn)行控制，檢測出由所述相位檢測部檢測的所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從負(fù)變?yōu)檎乃鎏炀€諧振電路的第一諧振頻率和所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從正變?yōu)樨?fù)的所述天線諧振電路的第二諧振頻率并存儲在存儲單元中，在R/W模式時(shí)，將所述天線諧振電路控制為所述第一諧振頻率，在IC卡模式時(shí)，將所述天線諧振電路控制為所述第二諧振頻率。
[0023]此外，在本發(fā)明的天線諧振頻率控制方法中，在調(diào)整模式下，能夠?qū)λ稣袷幉康陌l(fā)信頻率進(jìn)行控制，在一次頻率掃描中檢測出由所述相位檢測部檢測的所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從負(fù)變?yōu)檎乃鎏炀€諧振電路的第一諧振頻率和所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從正變?yōu)樨?fù)的所述天線諧振電路的第二諧振頻率并存儲在所述存儲單元中。
[0024]發(fā)明效果
在本發(fā)明中，通過天線驅(qū)動(dòng)部的控制部來根據(jù)工作模式對振蕩部的發(fā)信頻率進(jìn)行控制，并且，基于由相位檢測部檢測的輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位來對天線諧振電路的諧振頻率進(jìn)行控制，因此，不將信號線從天線拉出用以天線電流相位檢測，沒有由于天線端子和LSI端子的增設(shè)或外置電阻造成的成本增高或諧振的Q的降低或者不需要輻射等噪聲的增加等問題點(diǎn)。而且，能夠與NFC系統(tǒng)等中的R/W模式和IC卡模式下的各諧振頻率對應(yīng)。
【附圖說明】
[0025]圖1是示出應(yīng)用了本發(fā)明的非接觸通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0026]圖2A、圖2B是示出在NFC系統(tǒng)等非接觸通信中使用的基本的匹配(matching)電路的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖2A示出了單驅(qū)動(dòng)(single drive)型的電路結(jié)構(gòu)，圖2B示出了差動(dòng)驅(qū)動(dòng)型的電路結(jié)構(gòu)。
[0027]圖3是示出從上述差動(dòng)驅(qū)動(dòng)型的電路結(jié)構(gòu)的基本的匹配電路中的Txl、Tx2端子觀察的阻抗特性的計(jì)算結(jié)果的特性圖。
[0028]圖4是比較天線電流最大值、阻抗Ζ(θ)=0和天線電流(θ)=0而示出的特性圖。
[0029]圖5Α、圖5Β是示出比較Tx端子的阻抗Ζ(θ)=0、電流Ι(θ)=0和天線電流最大值的頻率后的結(jié)果的特性圖，圖5Α示出了天線諧振電路的Q為30以上的高的情況的特性，圖5Β示出了天線諧振電路的Q為15的低的情況的特性。
[0030]圖6是示出通過親合線圈(pickup coil)檢測IC卡模式下的諧振頻率的情況下的模擬結(jié)果的特性圖。
[0031]圖7是示出上述非接觸通信設(shè)備中的R/W模式的調(diào)整模式(自調(diào)(Selftuning)模式I)下的處理的順序的流程圖。
[0032]圖8是示出上述非接觸通信設(shè)備中的IC卡模式的調(diào)整模式(自調(diào)模式2)下的處理的順序的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下，一邊參照附圖一邊詳細(xì)地對用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。再有，本發(fā)明并不僅限定于以下的實(shí)施方式，當(dāng)然能夠在不偏離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。
[0034]本發(fā)明應(yīng)用于具有與近距離無線通信(NFC:near field communicat1n，近場通信)系統(tǒng)等對應(yīng)的R/W功能和IC卡功能雙方的非接觸通信設(shè)備100，例如，如圖1的電路圖所示，通過具備用于與對方進(jìn)行電磁耦合來進(jìn)行通信的天線的諧振頻率可控制的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)型的天線諧振電路10以及連接于上述天線諧振電路10的天線驅(qū)動(dòng)部20的非接觸通信設(shè)備100來實(shí)施本發(fā)明的天線諧振頻率控制方法。
[0035]該非接觸通信設(shè)備100中的天線諧振電路10具備:將電容器C1~C5、VC1與天線線圈LI串并聯(lián)連接的串并聯(lián)諧振電路11、以及由線圈L2、L3和電容器C6、C7構(gòu)成的EMC濾波器12，通過使對可變諧振電容器VCl施加的控制電壓發(fā)生變化，從而能夠使天線諧振頻率發(fā)生變化。對于上述可變諧振電容器VCl，使用當(dāng)所施加的控制電壓增大時(shí)電容減少的可變電容電容器，其一個(gè)控制端經(jīng)由偏置電阻Rl設(shè)置，另一個(gè)控制端經(jīng)由偏置電阻R2連接于控制端子。
[0036]此外，該非接觸通信設(shè)備100中的天線驅(qū)動(dòng)部20具備:振蕩頻率可控制的振蕩部21、將由上述振蕩部21得到的高頻信號向上述天線諧振電路10供給的輸出部22、對上述振蕩部21的振蕩頻率和上述天線諧振電路10的天線諧振頻率進(jìn)行控制的控制部23、對上述輸出部22的輸出阻抗或輸出電流的相位進(jìn)行檢測的相位檢測部24、連接于上述控制部23的數(shù)字模擬變換部25、以及存儲部26。
[0037]上述振蕩部21由振蕩頻率通過從上述控制部23供給的頻率控制信號遍及例如12?17MHz的寬范圍可控制的頻率可變振蕩器構(gòu)成。
[0038]此外，上述輸出部22由將從上述振蕩部21供給的高頻信號輸出為正相的高頻信號和反相的高頻信號的一對差動(dòng)放大器22A、22B構(gòu)成。
[0039]此外，上述相位檢測部24連接于上述輸出部22的差動(dòng)放大器22A的輸入端和輸出端，根據(jù)輸入到上述差動(dòng)放大器22A的高頻信號的電壓Vl與從該差動(dòng)放大器22A輸出的正相的高頻信號的電壓V2的差分以及上述差動(dòng)放大器22A自身的阻抗來檢測上述差動(dòng)放大器22A的輸出阻抗或輸出電流的相位，將其檢測結(jié)果向上述控制部23供給。
[0040]此外，上述控制部23對該非接觸通信設(shè)備100的R/W功能和IC卡功能進(jìn)行控制，例如由CPlXCentral Processing Unit，中央處理單元)等構(gòu)成，根據(jù)工作模式輸出對上述振蕩部21的發(fā)信頻率進(jìn)行控制的頻率控制信號，并且，基于由上述相位檢測部24檢測的上述輸出部22的輸出阻抗或輸出電流的相位來輸出對上述天線諧振電路10的諧振頻率進(jìn)行控制的控制電壓信號。
[0041 ]然后，連接于上述控制部23的數(shù)字模擬變換部25將從上述控制部23輸出的數(shù)字控制電壓信號變換為模擬控制電壓信號Vcont，經(jīng)由上述天線諧振電路10的控制端子施加到上述可變諧振電容器VCl。
[0042]在此，作為在NFC系統(tǒng)等非接觸通信中使用的基本的匹配電路，存在圖2A所示的以I個(gè)信道驅(qū)動(dòng)天線LI的單驅(qū)動(dòng)型的電路結(jié)構(gòu)和圖2B所示的以2個(gè)信道驅(qū)動(dòng)天線LI的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)型的電路結(jié)構(gòu)，哪一個(gè)的基本工作都相同。Txl端子和Tx2端子為天線驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)端子。
[0043]關(guān)于與圖1所示的天線諧振電路10的結(jié)構(gòu)要素對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素，在圖2Α、圖2Β中標(biāo)注同一附圖標(biāo)記來示出。
[0044]上述非接觸通信設(shè)備100中的天線諧振電路10為以2個(gè)信道驅(qū)動(dòng)天線LI的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)型的電路結(jié)構(gòu)。
[0045]而且，上述天線諧振電路10具備將電容器C1~C5、VC1與天線線圈LI串并聯(lián)連接的串并聯(lián)諧振電路11以使能夠高效率地收發(fā)13.56MHz的信號。
[0046]在R/W模式下，上述控制部23進(jìn)行使上述振蕩部21以13.56MHz振蕩而13.56MHz的正相的高頻信號和反相的高頻信號從上述輸出部22向Txl端子和Tx2端子輸出的控制。
[0047]在IC卡模式下，上述控制部23進(jìn)行使用未圖示的接收電路對由上述天線諧振電路10的天線LI感應(yīng)的接收信號進(jìn)行檢測而根據(jù)負(fù)載調(diào)制來進(jìn)行響應(yīng)的控制。
[0048]在圖3中示出從圖2Β所示的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)型的電路結(jié)構(gòu)的基本的匹配電路中的Txl、Τχ2端子觀察的阻抗特性的計(jì)算結(jié)果。
[0049]在圖3中，實(shí)線示出了阻抗Ζ，虛線示出了相位Θ，成為θ=0的點(diǎn)為諧振點(diǎn)。
[0050]在頻率低時(shí)，與天線線圈LI串聯(lián)的電容器C4、C5的電容Cs占主導(dǎo)地位，阻抗Z減少而相位Θ示出了負(fù)，但是，伴隨著頻率變高而天線線圈LI的阻抗的效果變大，阻抗Z變大，相位Θ改變?yōu)檎?。關(guān)于該第一諧振點(diǎn)，電阻變小，因此，在天線線圈LI中能夠流動(dòng)較大的電流，因此，作為R/W模式使用。
[0051 ]如在圖4中比較天線電流最大值、阻抗Ζ(θ)=0和天線電流(θ)=0來示出的那樣，關(guān)于天線電流最大值，示出靠近阻抗ζ( θ)=ο、天線電流(Θ )=0的值，但是，稍微地偏離。即，諧振天線為包含除去噪聲用的EMC濾波器或串聯(lián)電容器C4、C5的電路，因此，由電容器C1、C3的天線線圈LI構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路的天線電流(θ)=0或阻抗Ζ(θ)=0未必一致。但是，關(guān)于阻抗Z(Θ)，由于包含EMC濾波器或串聯(lián)諧振電容器等周邊電路部來檢測，所以為比天線電流(θ)=0靠近天線電流最大值的值。
[0052]關(guān)于阻抗Ζ(θ)，通過測定Txl、Tx2端子的端子電壓V和電流I，從而能夠以Z=V/I來進(jìn)行計(jì)算，只要端子電壓V為固定，則阻抗Z的相位Θ與電流I的相位Θ—致，因此，通過檢測Tx端子的電流相位，從而也能夠檢測諧振點(diǎn)。
[0053]在圖5A、圖5B中示出比較Tx端子的阻抗Ζ(θ)=0、電流Ι(θ)=0和天線電流最大值的頻率后的結(jié)果。圖5Α示出了天線諧振電路的Q為30以上的高的情況的特性，圖5Β示出了天線諧振電路的Q為15的低的情況的特性。如圖5Α、圖5Β所示，在天線諧振電路的Q為30以上的高的情況下，阻抗Ζ( Θ)=0、電流I (Θ )=0和天線電流最大值的頻率經(jīng)常一致，但是，在天線諧振電路的Q為15的低的情況下，與天線電流的差大。
[0054]此外，在圖6中示出通過耦合線圈檢測IC卡模式下的諧振頻率的情況下的模擬結(jié)果。圖6中的縱軸為阻抗。在IC卡模式下，以少的電流感應(yīng)大的電壓，因此，利用并聯(lián)諧振使阻抗變高，將阻抗最大值作為諧振頻率。該IC卡模式下的諧振頻率與圖3中的第二諧振點(diǎn)一致，在作為阻抗Ζ(θ)從正向負(fù)的轉(zhuǎn)變點(diǎn)的點(diǎn)與第一諧振點(diǎn)不同。
[0055]上述第一諧振點(diǎn)和第二諧振點(diǎn)能夠通過阻抗Z的相位Θ的變化的方式來判別。
[0056]在上述非接觸通信設(shè)備100中，上述控制部23在R/W模式的調(diào)整模式的執(zhí)行時(shí)將上述振蕩部21的振蕩頻率設(shè)定為13.56MHz，使從上述數(shù)字模擬變換部25經(jīng)由上述天線諧振電路10的控制端子向上述可變諧振電容器VCl施加的模擬控制電壓信號Vcont變大直到通過上述相位檢測部24檢測出O相位，將檢測出O相位時(shí)的施加電壓作為第一諧振點(diǎn)的控制電壓存儲在存儲部26中。
[0057]再有，上述相位檢測部24中的O相位的檢測能夠通過相位檢波進(jìn)行，但是，通過檢測出相位從負(fù)變?yōu)檎狞c(diǎn)，從而能夠簡化檢測電路。
[0058]此外，在上述非接觸通信設(shè)備100中，上述控制部23在IC卡模式的調(diào)整模式的執(zhí)行時(shí)將上述振蕩部21的振蕩頻率設(shè)定為16.0MHz，使從上述數(shù)字模擬變換部25經(jīng)由上述天線諧振電路10的控制端子向上述可變諧振電容器VCl施加的模擬控制電壓信號Vcont變大直到通過上位相位檢測部24檢測出O相位，將檢測出上述輸出部22的輸出阻抗或輸出電流的相位從正變?yōu)樨?fù)的點(diǎn)時(shí)的施加電壓作為第二諧振點(diǎn)的控制電壓存儲在存儲部26中。
[0059]上述控制部23能夠在調(diào)整模式下控制上述振蕩部21的發(fā)信頻率，對上述天線諧振電路10中的上述第一諧振點(diǎn)處的諧振頻率和第二諧振點(diǎn)處的諧振頻率進(jìn)行檢測，將各控制電壓存儲在存儲部26中，在R/W模式時(shí)，將上述天線諧振電路10控制為上述第一諧振頻率，在IC卡模式時(shí)，將上述天線諧振電路10控制為上述第二諧振頻率。
[0060]在上述非接觸通信設(shè)備100中，通過控制部23來根據(jù)工作模式對振蕩部21的發(fā)信頻率進(jìn)行控制，并且，基于由相位檢測部24檢測的輸出部22的輸出阻抗的相位或輸出電流來對天線諧振電路10的諧振頻率進(jìn)行控制，因此，不需要圖2A、圖2B所示的基本的匹配電路中的天線電流相位檢測用端子Imoni或監(jiān)測(moni tor )電阻RI ο
[0061]在此，上述控制部23在執(zhí)行R/W模式的調(diào)整模式時(shí)，能夠考慮天線電流最大值與阻抗Ζ(θ)=0的偏差來使設(shè)定頻率具有偏移。該偏移量依賴于天線特性，因此，設(shè)備制造商能夠設(shè)定并存儲在存儲部26中。
[0062]接著，在圖7的流程圖中示出上述非接觸通信設(shè)備100中的R/W模式的調(diào)整模式(自調(diào)模式I)下的處理的具體的順序。
[0063]上述非接觸通信設(shè)備100的控制部23當(dāng)轉(zhuǎn)移到自調(diào)模式I時(shí)，在最初，讀出在存儲部26中存儲的調(diào)整諧振頻率和偏移的值并設(shè)定到振蕩部21中(步驟S1、S2)。在該例子中，在步驟SI中，將13.56MHz作為R/W模式的調(diào)整諧振頻率設(shè)定到振蕩部21中，在步驟S2中，將
0.1MHz作為起因于諧振天線的偏移量設(shè)定到振蕩部21中。
[0064]由此，振蕩部21以對13.56MHz加上偏移量0.1MHz后的13.66MHz進(jìn)行振蕩。
[0065]接著，控制部23使從上述數(shù)字模擬變換部25經(jīng)由上述天線諧振電路10的控制端子向上述可變諧振電容器VCl施加的模擬控制電壓信號Vcont從OV起按照每一個(gè)步驟單位電壓單位電壓地增加(步驟S3)，判定由上述相位檢測部24檢測的相位是否從負(fù)變化為正(步驟 S4)。
[0066]上述控制部23在上述步驟S4中的判定結(jié)果為“否”即由上述相位檢測部24檢測的相位未從負(fù)變化為正的情況下，返回到上述步驟S3，重復(fù)進(jìn)行以下的控制:使上述模擬控制電壓信號Vcont從OV起按照每一個(gè)步驟單位電壓單位電壓地增加，上述天線諧振電路10的諧振頻率逐漸變高。
[0067]然后，上述控制部23在上述步驟S4中的判定結(jié)果為“是”即由上述相位檢測部24檢測的相位從負(fù)變化為正之前重復(fù)進(jìn)行上述步驟S3和步驟S4的處理，在上述步驟S4中的判定結(jié)果為“是”即由上述相位檢測部24檢測的相位從負(fù)變化為正的時(shí)間點(diǎn)，將使從上述數(shù)字模擬變換部25輸出的上述模擬控制電壓信號Vcont從OV起按照每一個(gè)步驟單位電壓單位電壓地增加的步驟數(shù)目作為最適合調(diào)整值存儲在存儲部26中(步驟S5)，結(jié)束利用自調(diào)模式I的第一諧振點(diǎn)的檢測處理。
[0068]存儲在上述存儲部26中的上述步驟數(shù)目為由上述相位檢測部24檢測的相位從負(fù)向正的變化點(diǎn)即上述天線諧振電路10的第一諧振點(diǎn)所對應(yīng)的上述可變諧振電容器VCl的施加電壓的最適合調(diào)整值。
[0069]此外，在圖8的流程圖中示出上述非接觸通信設(shè)備100中的IC卡模式的調(diào)整模式(自調(diào)模式2)下的處理的具體的順序。
[0070]上述非接觸通信設(shè)備100的控制部23當(dāng)轉(zhuǎn)移到自調(diào)模式2時(shí)，在最初，讀出在存儲部26中存儲的調(diào)整諧振頻率和偏移的值并設(shè)定到振蕩部21中(步驟Sll、S12)。在該例子中，在步驟SI I中，將16.0MHz作為IC卡模式的調(diào)整諧振頻率設(shè)定到振蕩部21中，在步驟S2中，將OMHz作為起因于諧振天線的偏移量設(shè)定到振蕩部21中。
[0071]由此，振蕩部21以16.0MHz進(jìn)行振蕩。
[0072]接著，控制部23使從上述數(shù)字模擬變換部25經(jīng)由上述天線諧振電路10的控制端子向上述可變諧振電容器VCl施加的模擬控制電壓信號Vcont從OV起按照每一個(gè)步驟單位電壓單位電壓地增加(步驟S13)，判定由上述相位檢測部24檢測的相位是否從正變化為負(fù)(步驟 S14)。
[0073]上述控制部23在上述步驟S14中的判定結(jié)果為“否”即由上述相位檢測部24檢測的相位未從正變化為負(fù)的情況下，返回到上述步驟S3，重復(fù)進(jìn)行以下的控制:使上述模擬控制電壓信號Vcont從第一調(diào)整值起按照每一個(gè)步驟單位電壓單位電壓地增加，上述天線諧振電路1的諧振頻率逐漸變尚。
[0074]然后，上述控制部23在上述步驟S4中的判定結(jié)果為“是”即由上述相位檢測部24檢測的相位從正變化為負(fù)之前重復(fù)進(jìn)行上述步驟S13和步驟S14的處理，在上述步驟S14中的判定結(jié)果為“是”即由上述相位檢測部24檢測的相位從正變化為負(fù)的時(shí)間點(diǎn)，將使從上述數(shù)字模擬變換部25輸出的上述模擬控制電壓信號Vcont從第一調(diào)整值起按照每一個(gè)步驟單位電壓單位電壓地增加的步驟數(shù)目作為最適合調(diào)整值存儲在存儲部26中(步驟S15)，結(jié)束利用自調(diào)模式2的第二諧振點(diǎn)的檢測處理。存儲在上述存儲部26中的上述步驟數(shù)目為由上述相位檢測部24檢測的相位從負(fù)向正的變化點(diǎn)即上述天線諧振電路10的第一諧振點(diǎn)所對應(yīng)的上述可變諧振電容器VCl的施加電壓的最適合調(diào)整值。
[0075]在利用自調(diào)模式2的第二諧振點(diǎn)的檢測處理流程中，在步驟S14中，并不是如利用自調(diào)模式I的第一諧振點(diǎn)的檢測處理流程中的步驟S4那樣從OV起，而是使上述模擬控制電壓信號Vcont從第一調(diào)整值起按照每一個(gè)步驟單位電壓單位電壓地增加，因此，能夠通過使上述第一調(diào)整值為最適合值來縮短調(diào)整時(shí)間。
[0076]在此，關(guān)于利用自調(diào)模式2的第二諧振點(diǎn)的檢測處理流程，除了在步驟S14中進(jìn)行對由上述相位檢測部24檢測的相位從正變?yōu)樨?fù)的變化點(diǎn)進(jìn)行檢測的處理以外，與利用自調(diào)模式I的第一諧振點(diǎn)的檢測處理流程相同。
[0077]像這樣，在具有與近距離無線通信(NFC:near field communicat1n)系統(tǒng)等對應(yīng)的R/W功能和IC卡功能雙方的非接觸通信設(shè)備100中，能夠以相同的手法進(jìn)行R/W模式的調(diào)整模式(自調(diào)模式I)下的第一諧振點(diǎn)的檢測處理和IC卡模式的調(diào)整模式(自調(diào)模式2)下的第二諧振點(diǎn)的檢測處理，能夠通過通信用LSI容易地實(shí)現(xiàn)自調(diào)。
[0078]此外，假設(shè)在R/W模式的調(diào)整模式(自調(diào)模式I)下進(jìn)行第一諧振點(diǎn)的檢測處理而在IC卡模式的調(diào)整模式(自調(diào)模式2)下進(jìn)行第二諧振點(diǎn)的檢測處理進(jìn)行了說明，但是，在上述非接觸通信設(shè)備100中，也能夠在R/W模式的調(diào)整模式下，通過控制部23對振蕩部21的發(fā)信頻率進(jìn)行控制，在I次頻率掃描中檢測出由相位檢測部24檢測的輸出部22的輸出阻抗或輸出電流的相位從負(fù)變?yōu)檎奶炀€諧振電路10的第一諧振頻率和上述輸出部22的輸出阻抗或輸出電流的相位從正變?yōu)樨?fù)的上述天線諧振電路10的第二諧振頻率并存儲在存儲部26中。
[0079]如以上說明的那樣，在上述非接觸通信設(shè)備100中，通過控制部23來根據(jù)工作模式對振蕩部21的發(fā)信頻率進(jìn)行控制，并且，基于由相位檢測部24檢測的輸出部22的輸出阻抗或輸出電流的相位來對天線諧振電路10的諧振頻率進(jìn)行控制，因此，不將信號線從天線拉出用以天線電流相位檢測，沒有由于天線端子和LSI端子的增設(shè)或外置電阻造成的成本增高或諧振的Q的降低或者不需要輻射等噪聲的增加等問題點(diǎn)。而且，能夠與NFC系統(tǒng)等中的R/W模式和IC卡模式下的各諧振頻率對應(yīng)。
[0080]附圖標(biāo)記的說明
10天線諧振電路、11串并聯(lián)諧振電路、20天線驅(qū)動(dòng)部、21振蕩部、22輸出部、22A、22B差動(dòng)放大器、23控制部、24相位檢測部、25數(shù)字模擬變換部、26存儲部、100非接觸通信設(shè)備、LI天線線圈、C1~C7電容器、VCl可變諧振電容器、L2、L3線圈、12 EMC濾波器、R1、R2偏置電阻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非接觸通信設(shè)備，其特征在于，具備: 用于與對方電磁耦合來進(jìn)行通信的天線的諧振頻率可控制的天線諧振電路；以及 連接于所述天線諧振電路的天線驅(qū)動(dòng)部， 所述天線驅(qū)動(dòng)部具備:振蕩頻率可控制的振蕩部;將由所述振蕩部得到的高頻信號向所述天線驅(qū)動(dòng)部供給的輸出部;對所述振蕩部的振蕩頻率和所述天線諧振電路的天線諧振頻率進(jìn)行控制的控制部；以及對所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位進(jìn)行檢測的相位檢測部， 通過所述控制部來根據(jù)工作模式對所述振蕩部的發(fā)信頻率進(jìn)行控制，并且，基于由所述相位檢測部檢測的所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位對所述天線諧振電路的諧振頻率進(jìn)行控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸通信設(shè)備，其特征在于， 所述天線諧振電路為將電容器與天線線圈串并聯(lián)連接的串并聯(lián)諧振電路，并且， 所述控制部對所述天線諧振電路的諧振頻率進(jìn)行控制，由此，將由所述相位檢測部檢測的所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從負(fù)變?yōu)檎狞c(diǎn)作為第一諧振頻率，將所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從正變?yōu)樨?fù)的點(diǎn)作為第二諧振頻率。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸通信設(shè)備，其特征在于，所述控制部在調(diào)整模式下檢測出由所述相位檢測部檢測的所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從負(fù)變?yōu)檎乃鎏炀€諧振電路的第一諧振頻率和所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從正變?yōu)樨?fù)的所述天線諧振電路的第二諧振頻率并存儲在存儲單元中，在R/W模式時(shí)，將所述天線諧振電路的諧振頻率控制為所述第一諧振頻率，在卡模式時(shí)，將所述天線諧振電路的諧振頻率控制為所述第二諧振頻率。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的非接觸通信設(shè)備，其特征在于，所述控制部將所述天線諧振電路的諧振頻率控制為加上預(yù)料了由所述天線諧振電路的天線造成的諧振頻率偏移的偏移量后的諧振頻率。5.—種天線諧振頻率控制方法，所述控制方法是非接觸通信設(shè)備中的天線諧振頻率控制方法，所述非接觸通信設(shè)備具備連接于用于與對方電磁耦合來進(jìn)行通信的天線的諧振頻率可控制的天線諧振電路的天線驅(qū)動(dòng)部，所述天線驅(qū)動(dòng)部具備:向天線諧振電路供給的高頻信號的振蕩頻率可控制的振蕩部;將由所述振蕩部得到的高頻信號向所述天線驅(qū)動(dòng)部供給的輸出部;對所述振蕩部的振蕩頻率和所述天線諧振電路的天線諧振頻率進(jìn)行控制的控制部；以及對所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位進(jìn)行檢測的相位檢測部，所述天線諧振頻率控制方法的特征在于， 通過所述控制部來根據(jù)工作模式對所述振蕩部的發(fā)信頻率進(jìn)行控制，并且，基于由所述相位檢測部檢測的所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位對所述天線諧振電路的諧振頻率進(jìn)行控制。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線諧振頻率控制方法，其特征在于， 在調(diào)整模式下檢測出由所述相位檢測部檢測的所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從負(fù)變?yōu)檎乃鎏炀€諧振電路的第一諧振頻率和所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從正變?yōu)樨?fù)的所述天線諧振電路的第二諧振頻率并存儲在存儲單元中， 在R/W模式時(shí)，將所述天線諧振電路控制為所述第一諧振頻率， 在IC卡模式時(shí)，將所述天線諧振電路控制為所述第二諧振頻率。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線諧振頻率控制方法，其特征在于，在調(diào)整模式下，對所述振蕩部的發(fā)信頻率進(jìn)行控制，在一次頻率掃描中檢測出由所述相位檢測部檢測的所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從負(fù)變?yōu)檎乃鎏炀€諧振電路的第一諧振頻率和所述輸出部的輸出阻抗或輸出電流的相位從正變?yōu)樨?fù)的所述天線諧振電路的第二諧振頻率并存儲在所述存儲單元中。
【文檔編號】H03H5/12GK105900349SQ201580004103
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月7日
【發(fā)明人】管野正喜
【申請人】迪睿合株式會社