JP2008199536A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヌル点発生問題を解決する。
【解決手段】制御部１２は、アンテナ電圧Ｖａを検知すると共に、受信データを検波・増幅部１５で受信データを検波・増幅してなる受信信号を入力し、この信号電圧δＶと上記アンテナ電圧Ｖａと予め設定される閾値とに基づいて、必要に応じて直流電圧Ｖｄを変化させる。直流電圧Ｖｄは可変コンデンサＣ１に入力しており、直流電圧Ｖｄを変化させることでインピーダンスが変化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触情報記録媒体と信号を送受信するデータキャリアシステムにおける通信装置等に関する。

現在、ＩＣを内蔵した（非接触）情報記録媒体と非接触で通信可能な通信装置を備えるデータキャリアシステムの導入が盛んになりつつある。この様な非接触情報記録媒体としては、例えば、カードにＩＣを内蔵した「ＩＣカード」（非接触型ＩＣカード）、ＩＣを内蔵したタグ「ＩＣタグ」、ＩＣを内蔵した腕時計型の「ＩＣリストバンド」等が知られている。これら非接触情報記録媒体を利用したシステムとしては、例えば、「ＩＣカード」を用いた交通ゲート入退システム、入退室管理システム、「ＩＣタグ」を物品に付けて物品管理を行う物流管理システム、「ＩＣリストバンド」を用いた入退室管理システム等が知られている。

上記通信装置が上記非接触情報記録媒体から任意の情報を読み出す場合の動作を、図１０を参照して説明する。
図１０は、上記非接触のデータキャリアシステムの全体構成図である。

図１０において、上記通信装置は、信号処理回路１１０、アンテナ１３０（ループアンテナ）、ディジタル信号処理部１４０から成り、ディジタル信号処理部１４０は上位装置（コンピュータ１５０）に接続している。

信号処理回路１１０は、キャリア信号発生器１１１、増幅器１１２、インピーダンス調整回路１１３、及び復調回路１２０から成る。
復調回路１２０は、検波回路１２１、増幅回路１２２、及び二値化部１２３から成る。

上記信号処理回路１１０において、キャリア信号発生器１１１で所定周波数のキャリア信号（例えば、周波数１３．５６MHz）を発生し、増幅器１１２によってこのキャリア信号を所定の電圧レベルまで増幅した後、インピーダンス調整回路１１３を介してアンテナ１３０から磁界として放出する。非接触情報記録媒体１６０は、この磁界を検出するループアンテナ１６１とデータ処理ＩＣ１６２とから構成され、ループアンテナ１６１とデータ処理ＩＣ１６２内の図示のコンデンサとで決まる周波数が、上記所定周波数となるように予め設定されている。データ処理ＩＣ１６２内の不図示のメモリには、任意のデータ（電子マネー等）が記憶されている。

ここで、非接触情報記録媒体１６０が、十分に電磁誘導を引き起こす範囲内にあるときは、電力が非接触情報記録媒体１６０に供給される。このとき、データ処理ＩＣ１６２が、上記記憶してあるデータを読み出して、このデータに応じて図示のスイッチ１６２ａをＯＮ／ＯＦＦ制御すると、キャリアレベルが変化する（振幅変調する）。この振幅変調された信号を信号処理回路１１０の検波回路１２１で検波し、この検波信号を所定の増幅度を持つ増幅回路１２２で増幅した後、二値化部１２３でディジタルデータ化することで、非接触情報記録媒体１６０のデータが読み出されてディジタル信号処理部１４０に渡されることになる。

また、通信装置におけるアンテナ１３０は、通信可能距離を伸ばす為に、図１１に示すように、１次ループと２次ループで構成されている。図１１に示す例では、１次コイルは信号処理回路１１０に接続され、２次コイルにはコンデンサが接続されている。

ところで、従来の通信装置では、上記振幅変調された信号を受信した信号処理回路１１０において、復調回路１２０が正常に復調できない場合があった。例えば、非接触情報記録媒体１６０からの読出しデータが図１２（ａ）に示すデータであり、このデータに応じて上記スイッチ１６２ａをＯＮ／ＯＦＦ制御すると、通常であれば、図１２（ｂ）に示すような振幅変調された搬送波が、通信装置のループアンテナ１３０に現れることになる。

図１２（ｂ）に示す例であれば、データが‘１’のときの受信信号電圧Ｖdnと、データが‘０’のときの受信信号電圧Ｖupとの電位差があるので（Ｖup−Ｖdn＝０ではないので）、図１２（ｃ）に示すように正常に復調できる。当然、この様に正常に復調できるようにする為に、非接触情報記録媒体１６０の共振周波数は、搬送波周波数（ここでは、例えば、１３．５６ＭＨｚ）付近に設定される。しかしながら、製品のバラツキにより、共振周波数もバラツクものである。また、例えば特許文献１に記載のように、複数枚識別を可能とする為に、共振周波数が１５〜１７ＭＨｚ等のように、搬送波周波数とは異なった値に設定される場合がある。

ここで、非接触情報記録媒体１６０のアンテナ１６１と通信装置のアンテナ１３０とを、図１３に示すようにループ面が正対するように配置し、非接触情報記録媒体１６０の共振周波数ｆｃをパラメータとして、距離Ｌを変えながら、距離ＬとδＶ（＝Ｖup−Ｖdn）との関係を実験により求めた結果を、図１４に示す。

図１４（ａ）は共振周波数ｆｃ＝１７ＭＨｚの非接触情報記録媒体１６０用に通信装置を設定した場合、図１４（ｂ）は共振周波数ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの非接触情報記録媒体１６０用に通信装置を設定した場合の上記実験結果を示す。

図１４（ａ）に示すように、ｆｃ＝１７ＭＨｚの記録媒体に対しては、常にδＶ＞０となり、どの距離でも通信可能である。しかしながら、ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体に対しては、図示の距離Ｌ１でδＶ＝０（ヌル点）となり、この距離Ｌ１においては通信できなくなる。

同様に、図１４（ｂ）においては、ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体に対しては、常にδＶ＜０となり通信可能である。しかしながら、ｆｃ＝１７ＭＨｚの記録媒体に対しては、図示の距離Ｌ２で上記“ヌル点”が発生してしまう。

この様に、ある共振周波数の記録媒体１６０に対応して設定された通信装置では、この共振周波数とは異なる共振周波数を有する記録媒体１６０に対しては、“ヌル点”が発生してしまうという問題が生じる。

従って、複数種類の記録媒体１６０（複数種類のＩＣカード等）に対応可能なシステムにおいては、共振周波数が異なる複数種類の記録媒体１６０に対応して、“ヌル点”が発生することなく通信可能な通信装置が望まれている。

ここで、上記“ヌル点”が発生する理由が、例えば特許文献２等で以下の様に説明されている。
・まず、振幅変調によるＩＣカードからの変調信号ｆ（ｔ）を以下の（１）式で近似して考える。

上記（１）式の右辺において、第１項は搬送波、第２項は変調信号の上側帯波、第３項は変調信号の下側帯波である。また、Ａcは搬送波の振幅、ＡbはＡc×ｋ（ｋ；振幅変調に係る所定の係数）、ωｃは搬送波の角周波数、ωbは変調データの角周波数、φ１、φ２は、それぞれ、変調データの上側帯波、下側帯波の初期位相を示している。

ここで、上記変調データの上側帯波、下側帯波の初期位相φ１、φ２が、ある条件を満たすとき、δＶ≒０（ヌル点発生）となる状況が発生する。ある条件とは、φ１＝π且つφ２＝０や、φ１＝０且つφ２＝π等である。

上記ヌル点発生問題を解決する為に、上記特許文献２の発明では、信号の周波数特性に補正を加える方法を提案している。この補正の様子を図１５（ａ）〜（ｄ）に示す。
まず、図１５（ａ）は、ヌル点における受信信号の周波数特性である。図示の通り、キャリア周波数以上／以下それぞれの周波数領域に、データ成分である上側帯波、下側帯波があり、両者の振幅はほぼ等しい。上記特許文献２の発明では、例えば図１５（ｂ）に示すように、上側帯波の振幅を大きくし、下側帯波の振幅は小さくすることにより、ヌル点問題を解消している。

しかしながら、ヌル点が発生する距離（上記Ｌ１やＬ２）以外の距離においても同様の補正を行う為に、問題が生じる。例えば、図１５（ｃ）に示す周波数特性を持つ受信信号に対して、上記と同様の補正（上側帯波の振幅を大きくし、下側帯波の振幅は小さくする）を行った場合、図１５（ｄ）に示すように、上記ヌル点における補正前のものと略同様の周波数特性となる可能性がある。すなわち、特許文献２の手法では、ある位置で発生するヌル点を解消する為に上記補正を行うと、この位置とは異なる他の位置でヌル点が発生してしまう可能性があった。

同様に、上述のように共振周波数が異なる記録媒体との通信を行う場合、ある共振周波数の記憶媒体のヌル点を解消しても、今度は他の共振周波数の記録媒体でヌル点が発生する可能性があるという問題がある。

上記ヌル点発生問題に対応する他の従来技術としては、例えば、特許文献３の手法が知られている。特許文献３の発明は、ユーザがケースのスロットに非接触型ＩＣカードを挿入することでこのＩＣカードとの通信を行うタイプのＩＣカードリーダに関して、ＩＣカード挿入後、コマンドを送信し、応答が無かった場合にはインピーダンスを切り替えることを特徴としている。この発明は、ＩＣカードを挿入するタイプには有効であるが、現在の非接触型ＩＣカードの利用方法は、ＩＣカードをリーダライタに翳すものが主流である為、もしヌル点問題が発生していた場合、ＩＣカードの存在そのものが検知できない為、特許文献３の発明では対応できない。

また、通信を正常に行う方法として、特許文献４に記載されている、受信信号の大きさに応じて搬送波電力を制御する方法が知られているが、これはヌル点問題を解決するものではない。
特開２００２−２２２４００号公報 特開２００１−１０３１０１号公報 特開２００３−３６４１８号公報 特開２００２−１７００８２号公報

本発明の課題は、共振周波数が異なる複数種類の非接触情報記録媒体を利用可能なシステムにおいて、その通信装置におけるヌル点発生問題を解決するものであり、特に、ある
位置で発生するヌル点を解消することで、この位置とは異なる他の位置でヌル点が発生してしまうという問題を解決できる通信装置等を提供することである。

本発明の第１の通信装置は、共振周波数の異なる複数種類の情報記録媒体と非接触の通信を行う通信装置であって、アンテナと、前記何れかの共振周波数に対応した送信信号を前記アンテナから出力させる送信手段と、該送信手段のインピーダンスを調整する為の可変インピーダンス手段と、前記送信信号に対する前記情報記録媒体による変調信号を検波する検波手段と、該検波手段の出力信号電圧の絶対値が所定の第１の閾値以下となった場合、前記可変インピーダンス手段を制御して前記インピーダンスを変更する制御手段とを有する。

前記制御手段は、例えば、前記検波手段の出力信号電圧の絶対値が前記所定の第１の閾値以下となった場合、該絶対値が該第１の閾値より大きくなるように前記インピーダンス調整手段を制御する。

上記第１の通信装置では、情報記録媒体による変調信号の検波出力信号電圧の絶対値が所定の第１の閾値未満とならないように、すなわち‘０’に近づかないように、インピーダンスを調整する。

例えば、前記可変インピーダンス手段は、入力する制御電圧の電圧値に応じてその容量が変化する可変コンデンサであり、前記制御手段は前記制御電圧を出力する。
そして、例えば、前記制御手段は、前記検波手段の出力信号電圧の絶対値が前記所定の第１の閾値以下となった場合、該出力信号電圧が正の値であれば前記制御電圧の電圧値を大きくし、該出力信号電圧が負の値であれば前記制御電圧の電圧値を小さくする。

本発明の第２の通信装置は、共振周波数の異なる複数種類の情報記録媒体と非接触の通信を行う通信装置であって、送信信号に対する前記情報記録媒体による変調信号に対して、該送信信号に基づいて得られる、相互に位相の異なる２つの信号を、それぞれ掛け合わせて、該掛け合わせた結果を合成することで、前記変調信号を復調する合成復調手段と、該合成復調手段の出力を入力して検波・増幅する検波・増幅手段とを有する。

前記合成復調手段は、例えば、前記送信信号を入力してその位相を変化させて又はそのまま出力する第１の位相器と、該第１の位相器の出力を入力して９０°位相を変化させて出力する第２の位相器を有し、該第１、第２の位相器の出力が前記相互に位相の異なる２つの信号である。

本発明の通信装置等によれば、共振周波数が異なる複数種類の非接触情報記録媒体を利用可能なシステムにおいて、その通信装置におけるヌル点問題を解決することができ、特に、ある位置で発生するヌル点を解消することで、この位置とは異なる他の位置でヌル点が発生してしまうという問題を解決できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態の通信装置の構成図を示す。尚、この構成は、第１の実施例の構成である。

図示の通信装置１０は、信号処理部１１、制御部１２、（搬送波の）増幅部１３、可変コンデンサＣ１、二値化部１４、（受信信号の）検波・増幅部１５、及びアンテナ部２０
を有する。尚、当該通信装置１０の構成のうち、信号処理部１１とアンテナ部２０以外の構成全体が、信号処理回路である。

アンテナ部２０は１次ループアンテナ２１、２次ループアンテナ２２より成り、２次ループアンテナ２２には可変コンデンサＣ２が接続されている。１次ループアンテナ２１と２次ループアンテナ２２とは磁気結合されている。そして、特に図示していないが、可変コンデンサＣ１は１次ループアンテナ２１に接続している。また、検波・増幅部１５は、上記復調回路１２０と同様、増幅部１３の出力側等に接続している。

信号処理部１１は、所定周波数の搬送波の出力、及び、二値化部１４より出力される受信データのデータ処理を行うプロセッサである。この搬送波信号は、増幅部１３によって所定の電圧レベルまで増幅された後、可変コンデンサＣ１を介して、アンテナ部２０から無線出力される。可変コンデンサＣ１は、増幅部１３と１次ループアンテナ２１との間に設けられたインピーダン調整用のコンデンサであり、図示の制御部１２から出力される直流電圧Ｖｄを変化させることで、その容量が変化する（インピーダンスが変化する）。

検波・増幅部１５は、例えば従来で説明した非接触情報記録媒体１６０（ＩＣカード等）（ここでは不図示）からの、上記搬送波に対する返信信号（変調信号）をアンテナ部２０により受信すると、この受信信号を検波、増幅して、二値化部１４及び制御部１２へ出力する。二値化部１４はこの出力信号を二値化して信号処理部１１へ出力する。尚、検波・増幅部１５＋二値化部１４は、上記従来の復調回路１２０に相当する構成であり、検波・増幅部１５の出力は、例えば特許文献２における図８（ｃ）又は（ｅ）に示すものとなる。

制御部１２は、アンテナ部２０の電圧（アンテナ電圧Ｖａ）を検知する。また、上記検波・増幅部１５からの出力信号の信号電圧δＶ（従来技術で説明した電位差Ｖup−Ｖdn）を検出する。そして、これらアンテナ電圧Ｖａと信号電圧δＶとに基づいて、上記直流電圧Ｖｄを調整する。この調整処理の一例を図３に示してあり、図２にはこの調整処理によるδＶ等の変化の様子を示してあり、以下、図２、図３を参照して、本手法によるヌル点解消方法について説明する。

まず、図２（ａ）〜（ｄ）には、アンテナ部２０−記録媒体１６０間の距離Ｌと、δＶ、Ｖａ、Ｖｄとの関係を示してある。パラメータは記録媒体１６０の共振周波数であり、ここでは１３．５ＭＨｚと１７ＭＨｚの２種類である。図２（ａ）には本制御を行わない場合、図２（ｄ）には本制御を行った場合の距離Ｌと信号電圧δＶとの関係を示す。図２（ｂ）には本制御を行った場合の距離Ｌとアンテナ電圧Ｖａとの関係、図２（ｃ）には本制御を行った場合の距離Ｌと直流電圧Ｖｄとの関係を示す。

まず、一般的に、図２（ａ）に示す通り、記録媒体１６０の共有周波数が異なる場合（ここでは１３．５ＭＨｚと１７ＭＨｚ）、アンテナ部２０からの距離Ｌに応じた信号電圧δＶの値は当然異なるし、極性（正／負）が異なる場合もある。また、図示の１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０のように、ヌル点が発生する場合には、このヌル点を境にして、極性（正／負）が異なることになる。図２（ａ）に示す例では、１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０に関しては、距離Ｌ１がヌル点であり、距離Ｌ１よりもアンテナ部２０に近いエリアでは正の値、距離Ｌ１よりも遠い距離では負の値となっている。

尚、当該「正の値」、「負の値」とは、それぞれ例えば上記特許文献２の図８（ｃ）、（ｅ）に示す状態を意味する。つまり図８（ｃ）が「正の値」、図８（ｅ）が「負の値」である。すなわち、特許文献２の図８（ａ）に示すスイッチ信号がＯＮのときは図８（ｃ）、（ｅ）は共に‘０’であり、スイッチ信号がＯＦＦのとき、図８（ｃ）は「正の値」
、図８（ｅ）は「負の値」となっている。

また、上記ヌル点の位置は、直流電圧Ｖｄを調整して可変コンデンサＣ１の容量を変化させる（インピーダンスを変化させる）ことによって、上記Ｌ１より近い／遠い位置へ移動させることができる。これは、後に図４（ｂ）で説明するように、図２（ａ）に示す信号電圧δＶ特性全体が、インピーダンスに応じて図上左右方向にシフトする性質を利用するものである。詳しくは後述する。

また、アンテナ電圧Ｖａは、記録媒体１６０が無い状態のときが最も大きく、記録媒体１６０がアンテナ部２０に近づくにつれて図２（ｂ）に示すように単調に小さくなる。そのため、任意の距離Ｌに対応するアンテナ電流Ｖａを設定することが可能である。

まず、初期設定（例えば工場出荷時の設定）として予め、設定担当者等は、上記複数種類の記録媒体１６０の共振周波数の何れか１つに対応するように、搬送波周波数の設定を行っておく。ここでは１３．５ＭＨｚと１７ＭＨｚの２種類の記録媒体１６０を利用可能なものとし、仮に１７ＭＨｚ対応の設定を行う。これは、ｆｃ＝１７ＭＨｚの記録媒体１６０では図２（ａ）に示すように何れの距離であっても信号電圧δＶが正の値（δＶ＞０）となるように設定するものであり（ヌル点が発生しないように設定する）、ここでは例えば搬送波周波数を１７ＭＨｚ近辺とすると共に、上記直流電圧Ｖｄの値を図２（ｃ）に示すＶｄ１とすることで、上記設定が行なえるものとする。

また、設定担当者等は、上記１７ＭＨｚ対応の設定が完了したら、続いて、ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０を用いて、ヌル点が生じるときのδＶの極性変化を確認する。図２（ａ）に示す例では、ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０をアンテナ部２０に密着させた状態から徐々に離していくと、距離Ｌ１（ヌル点）を境にしてδＶ＞０からδＶ＜０に変化している。

これより、この例では、設定担当者等は、後述する図３に示す制御が行われるように設定する。すなわち、図３のステップＳ４の判定を、図示の通り「δＶ＞０」とするか、あるいは「δＶ＜０」とするかを選択・設定可能にしておき、図２（ａ）に示す例では「δＶ＞０」が選択・設定することで、図３の処理が行われることになる。

一方、もし、極性変化が上記ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０とは逆になる記録媒体であった場合には（記録媒体１６０をアンテナ部２０に密着させた状態から徐々に離していくと、ヌル点となる距離を境にしてδＶ＜０からδＶ＞０に変化する場合）、「δＶ＜０」が選択・設定されることになり、この場合には、図３のステップＳ４の判定が「δＶ＜０？」となる。何れの場合でも、信号電圧δＶの絶対値が後述する閾値以下となったときに、この信号電圧δＶが正の値であれば正の方向に大きくなり、信号電圧δＶが負の値であれば負の方向に大きくなるような（つまり、０にはならないように）制御が行われることになる。このことは、換言すれば、信号電圧δＶの絶対値が後述する閾値以下となったときに、この絶対値が当該閾値より大きくなるように制御するものであるとも言える。勿論、この制御は、上記直流電圧Ｖｄの値を調整することで行われる。

上記設定を行う理由について図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図４（ａ）は、直流電圧Ｖｄと可変コンデンサＣ１の容量との関係を示す図である。
図示の通り、可変コンデンサＣ１は、印加される電圧値が大きくなるとコンデンサ容量が小さくなる（逆比例）ものとなっている。

また、図４（ｂ）は、コンデンサ容量と信号電圧δＶとの関係を示す。これは、コンデンサ容量（大、中、小）をパラメータとした、距離−信号電圧δＶ特性を示すものである
。

図示の通り、距離−信号電圧δＶ特性全体が、コンデンサ容量に応じて図上左右方向にシフトする関係となっている。すなわち、コンデンサ容量が大きくなるほど（直流電圧Ｖｄが小さくなるほど）、図上左側にシフトすることになる。これは、換言すれば、コンデンサ容量が大きくなるほど（直流電圧Ｖｄが小さくなるほど）、ヌル点が距離０の方へ近づいていくことになる。

これにより、例えば上記ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０を遠方からアンテナ部２０へ徐々に近づけた場合、そしてヌル点（初期状態では距離Ｌ１）に近づいた場合、後述するステップＳ７のように直流電圧Ｖｄを小さくすることで、ヌル点が距離０の方へ移動していく（逃げていく）ことになる。これは、記録媒体１６０をアンテナ部２０に密着させた状態から徐々に離していく場合も同様に、後述するステップＳ５のように直流電圧Ｖｄを大きくすることで、ヌル点がアンテナ部２０から遠ざかっていくことになる。これにより、ヌル点問題を解決できる。

尚、ＩＣカードの使用方法としては、例えば駅の改札の場合のように、遠方からＩＣカードを通信装置に近づけていきタッチする方法等が一般的であるが、例えばコピー機等でＩＣカードを通信装置の上に置いた後に通信装置に通信開始を指示する使用方法もあり、指示後にＩＣカードを通信装置から離していく場合もあるので、上記の通り本手法では両方の使用方法に対応可能となる。

また、設定担当者等は、図示の距離Ｌ３を決定する。この距離Ｌ３は、Ｌ１＜Ｌ３の条件を満たせばよく、任意に決定してよい。そして、設定担当者等は、図２（ｂ）に示す距離−アンテナ電圧特性を参照して、距離Ｌ３に対応するアンテナ電圧Ｖａ３を確認して、このＶａ３を登録する。後述するように、距離Ｌ３以上離れた距離では、本手法の制御は行う必要がないからである。本例ではｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０を用いた場合であってもアンテナ部２０から距離Ｌ３以上離れた位置では（図２（ａ）に示すように）ヌル点は生じないからである。

そして、設定担当者等は、例えば、本手法の制御対象範囲である距離０〜距離Ｌ３の範囲内におけるｆｃ＝１７ＭＨｚの記録媒体１６０の信号電圧δＶの最小値（ここでは、図２（ｄ）に示すδＶ２）を確認して、この電圧δＶ２よりも小さい（絶対値が小さい）任意の正の値δＶ１を閾値として設定する。

また、上記Ｖｄ１の値も設定しておく（Ｖｄの値を変化させた後、初期状態に戻す為）。
そして、運用時には、以上述べたように予め設定されたＶａ３、δＶ１、Ｖｄ１等を用いて、図３の処理が行われることになる。

尚、当然、予め、図３に示すフローチャートの処理を制御部１２（ＣＰＵ等）で実行させる為のアプリケーションプログラムを、例えば制御部１２内蔵メモリや不図示のメモリ等に格納しておく。

そして、運用中には、制御部１２は、上記の通り、検波・増幅部１５からの出力信号電圧δＶを入力すると共にアンテナ電圧Ｖａを検知して、これらに基づいて、図３に示す処理を実行することで、直流電圧Ｖｄの値を調整制御する。

以下、図３の処理について説明する。
図３の処理において、まず、直流電圧Ｖｄを初期状態（Ｖｄ＝Ｖｄ１）に設定する（ス
テップＳ１）。そして、アンテナ電圧Ｖａ≧Ｖａ３であれば（ステップＳ２，ＮＯ）、すなわち上記の通り距離Ｌ３以上離れている場合には、ｆｃ＝１３．５ＭＨｚ、１７ＭＨｚのどちらであっても、ヌル点の問題は生じないので、直流電圧Ｖｄは初期状態のままとする。また、｜δＶ｜≧δＶ１である場合にも（ステップＳ３，ＮＯ）、ヌル点の問題は生じないので、直流電圧Ｖｄは初期状態のままとする。

ここで、上記の通り、｜δＶ２｜＞δＶ１であるので、ｆｃ＝１７ＭＨｚの記録媒体１６０を用いた場合には、ステップＳ３の判定は必ずＮＯとなる。従って、ｆｃ＝１７ＭＨｚの記録媒体１６０を用いた場合には、直流電圧Ｖｄは常に初期状態のままとなるので、本調整を行うことで悪影響が出ることはない（新たなヌル点が発生してしまう問題は生じない）。

従って、ステップＳ３の判定がＹＥＳとなるのは、ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０を用いたときだけとなるので、以下、ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０を用いたときの図３の処理内容について説明する。

ステップＳ２、Ｓ３の判定がＹＥＳとなった場合、すなわち、ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０とアンテナ部２０との距離が上記Ｌ３未満となり且つ信号電圧δＶの絶対値が所定の閾値（δＶ１）未満となった場合には、このδＶが正／負の何れであるかによって（ステップＳ４の判定）、ステップＳＳ５とＳ６あるいはステップＳ７とＳ８の何れかの処理を実行する（但し、どちらにしても、δＶの絶対値がδＶ１以上となるように（‘０’に近づかないように）制御することにはかわりはない）。

もし、δＶが正の値であれば（δＶ＞０）（ステップＳ４，ＹＥＳ）、このδＶが上記δＶ１より大きくなるように制御する（換言すれば、このδＶの絶対値が上記δＶ１より大きくなるように制御する）。すなわち、δＶ＞＋δＶ１（ステップＳ６，ＹＥＳ）となるまで、Ｖｄの値を少しずつ（予め任意に設定される値αずつ）大きくしていく（ステップＳ５の処理（Ｖｄ＝Ｖｄ＋α）を繰返す）。この場合、図４（ｂ）に示す特性は、図上右側にシフトしていく。これは、上記の通り、ヌル点が図上右側に移っていくことを意味する。尚、この場合、記録媒体１６０が距離Ｌ３に達した時点で、ステップＳ１の処理が行われることで、ヌル点の位置はＬ１に戻ることになる。

δＶが負の値である場合（δＶ＜０）（ステップＳ４，ＮＯ）も略同様に、このδＶが上記−δＶ１より小さくなるように制御する（換言すれば、このδＶの絶対値が上記δＶ１より大きくなるように制御する）。すなわち、δＶ＜−δＶ１（ステップＳ８，ＹＥＳ）となるまで、Ｖｄの値を少しずつ（予め任意に設定される値αずつ）小さくしていく（ステップＳ７の処理（Ｖｄ＝Ｖｄ−α）を繰返す）。この場合、図４（ｂ）に示す特性は（上記の通り、ヌル点が）、図上左側にシフトしていく。

ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０をアンテナ部２０に近づけていく場合には、ステップＳ７，Ｓ８の処理が行われることになる。一方、ｆｃ＝１３．５ＭＨｚの記録媒体１６０をアンテナ部２０に密着させた状態から離していく場合には、ステップＳ５，Ｓ６の処理が行われることになる。

そして、ステップＳ２に戻る。
上述した制御を行うことで、共振周波数が異なる複数種類の記録媒体に対応可能なシステムにおいて、その通信装置におけるヌル点問題が発生しないようにできる。特に、ある位置で発生するヌル点を解消することで、この位置とは異なる他の位置でヌル点が発生してしまうという問題を解決できる（当該説明における“位置”を“記録媒体”とした場合も同様である）。

尚、図３に示す処理では可変コンデンサＣ１を制御したが、図１に示すように２次ループアンテナ２２に接続された可変コンデンサＣ２に対して上記直流電圧Ｖｄを用いた制御を行うことでも、同様にしてヌル点発生問題を解決することができる。

また、通信装置の構成は、図５に示す構成としてもよい。図５の通信装置３０の構成は、その制御部３１が、上記アンテナ電圧Ｖａではなく、アンテナ電流Ｉａを検知して、このアンテナ電流Ｉａを用いて上記ステップＳ２と同様の処理（距離を判定する処理）を行う点のみが、図１の場合とは異なる。

次に、以下、第２の実施例について説明する。
図６は、第２の実施例の通信装置の構成図である。
図６に示す通信装置４０は、ディジタル信号処理部４１、増幅器４２、制御部４３、検波回路４４、フィルタ部４５、増幅器４６、二値化部４７、合成復調部５０、及びアンテナ部６０より成る。

ディジタル信号処理部４１、増幅器４２、二値化部４７は、上記信号処理部１１、増幅部１３、二値化部１４と同じであってよい。また、「検波回路４４＋フィルタ部４５＋増幅器４６」は、上記検波・増幅部１５に相当する構成である（図示・説明していないが、検波・増幅部１５にもフィルタ部が存在している。あるいは、換言すれば、「検波回路４４＋フィルタ部４５」は従来の検波回路１２１に相当する）。従来のフィルタ部は、所定の定数が設定され、これにより搬送波周波数成分をカットし、変調周波数成分のみを抽出するものであるが、本例のフィルタ部４５は、後述するように、搬送波周波数の約２倍の周波数成分をカットするものであり、その為に定数が従来とは異なることから、ここで特にフィルタ部４５を示しているだけである。

第２の実施例の特徴は、主に合成復調部５０にある。
合成復調部５０は、位相器５１、９０°位相器５２、乗算器５３、乗算器５４、及び加算器５５から成る。

位相器５１は、搬送波（Ａcｃｏｓ（ωcｔ））を入力して、その位相を変化させて出力する（ｃｏｓ（ωcｔ＋δ）を出力する）。尚、位相変化量δは、例えば制御部４３が設定する。尚、後述するように、搬送波の位相を変化させずに（位相変化量δ＝０として）出力してもよい。

９０°位相器５２は、位相器５１の出力を入力して９０°位相を変化させて出力する（ｓｉｎ（ωcｔ＋δ）を出力する）。
上記位相器５１の出力は乗算器５４に入力させ、上記９０°位相器５２の出力は乗算器５３に入力させる。乗算器５３、５４には、それぞれ更に、上記搬送波に対する記録媒体１６０による変調信号ｆ（ｔ）が入力している。ｆ（ｔ）の近似式は、従来技術で説明した（１）式である。そして、乗算器５３、５４の出力は、加算器５５により加算される（合成される）。

上述したことより、乗算器５４においてはｃｏｓ（ωcｔ＋δ）とｆ（ｔ）とを掛け合わせ、乗算器５３においてはｓｉｎ（ωcｔ＋δ）とｆ（ｔ）とを掛け合わせ、これらが加算器５５により合成されることで、加算器５５の出力は（つまり、合成復調部５０の出力は）、
ｆ（ｔ）×〔ｃｏｓ（ωcｔ＋δ）＋ｓｉｎ（ωcｔ＋δ）〕
となり、これが検波回路４４へ出力される。これによって上記従来の問題が解決することができる。すなわちある位置で発生するヌル点を解消する制御を行うと、この位置とは異
なる他の位置でヌル点が発生してしまうという問題を解決できる。その理由について以下に説明する。

まず、上記従来で説明した（１）式において、初期位相φ１＝π、初期位相φ２＝０であり（従来で説明したように、ヌル点が発生する条件の１つである）、且つ上記位相変化量δ＝０である場合、上記（１）式は以下の（２）式で表される。

この場合、加算器５５の出力は、以下の（３）式で表される。

尚、上記（２）式、（３）式には下線部分があるが、これは後述する説明に用いる為であり、下線は式自体には関係しない。
上記（３）式において、その第１項は、直流成分Ａc／２を含んだ、搬送波周波数ｆcの２倍の周波数の信号成分であり、その第２項は、直流成分Ａb／２を含んだ、搬送波周波数ｆcの２倍の周波数で振幅変調された変調データ周波数ｆbの信号成分である。

ここで、上記（２）式の第２項と（３）式の第２項とを比較すれば分かるように（特に下線部分参照）、（３）式の方が変調データ周波数ｆｂの振幅変動が大きい。従って、上記ヌル点が発生する条件においても、ヌル点が発生することなく復調することが可能となる。

また、図６の構成によって上記問題が解決できることは、実験（シミュレーション）によって確認されている。
図７〜図９に、上記実験（シミュレーション）結果を示す。

この実験（シミュレーション）は、下記の条件で実行した。
・搬送波周波数（＝ωc／２π）：１３．５６MHz
・変調データ周波数（＝ωb／２π）：２１２kHz
・搬送波振幅Ａc：１．０
・上下側帯波振幅Ａb：０．１
・変調データの初期位相φ1，φ２：π，０
・位相変化量δ：０
そして、図７（ａ）、（ｂ）にはヌル点が発生する位置での受信波形、復調波形を示し、図９（ａ）、（ｂ）にはヌル点が発生する位置以外の位置での受信波形、復調波形を示す。

まず、図７（ａ）に示す通り、変調信号ｆ（ｔ）の受信波は、δＶ≒０であり、ヌル点が生じているが、この受信波を入力した合成復調部５０の出力（復調波形）は、図７（ｂ）に示す通り、変調データ周波数で変調された波形となっており、ヌル点は生じておらず、この波形を検波、フィルタリング処理することにより、問題なくデータを復調できる。

図８（ａ）、（ｂ）に、それぞれ、図７（ａ）、（ｂ）に示す波形の拡大波形を示す。
図示の通り、図８（ｂ）に示す復調波形は、図８（ａ）に示す受信波形に比べ、周波数が高くなっている。すなわち、図６の構成によれば、搬送波周波数より高い周波数（約２倍等）に変調データが重畳される。これにより、フィルタ部４５によりカットする周波数成分は、当該搬送波周波数より高い周波数（約２倍等）とする必要があり、これに応じた定数が設定される点で、上記の通り従来のフィルタとは多少異なっている。

ここで、通常、フィルタは、急峻な減衰特性を持たせようとすると回路が複雑化し、簡単な構成ではＳ／Ｎが低下し、信号成分自体も減衰させてしまうことになる。図６の構成によれば、フィルタリングすべき周波数が搬送波の２倍と、かけ離れている為、Ｓ／Ｎを低下させることなくフィルタが簡素化できるという利点もある。

また、図９（ａ）、（ｂ）には、ヌル点が発生しない条件（例えば、変調データの初期位相φ1＝π／２，φ２＝−π／２）での受信波形、復調波形を示すが、図示の通りこの場合でも、復調波形は図７（ｂ）と同様に、変調データの周波数で変調された波形が観測されており、問題なく復調が可能である。

また、図６に示す合成復調部５０を、図１又は図５に示すアンテナ部２０と検波・増幅部１５との間に挿入した構成とすることもでき、この様な構成の場合、更に確実な復調が可能となる。

上記の通り、第１の実施例、第２の実施例は、両方とも、新たなヌル点を発生させることなくヌル点問題を解決できる。更に、第２の実施例では、図３の様な制御処理を行う必要がなくなる（制御部４３は、例えば単に位相変化量δを設定するだけ）。

本実施の形態の通信装置の構成図である。 （ａ）〜（ｄ）は動作原理を説明する為の図である。 制御部による処理フローチャート図である。 （ａ）制御電圧と静電容量の関係、（ｂ）は静電容量と信号電圧との関係を示す図である。 変形例の通信装置の構成図である。 第２の実施例の通信装置の構成図である。 （ａ）は受信波形、（ｂ）は復調波形である。 図７の拡大図である。 （ａ）は受信波形、（ｂ）は復調波形である。 非接触のデータキャリアシステムの全体構成図である。 アンテナの構成例である。 （ａ）〜（ｃ）は受信波形等である。 アンテナの位置関係を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は信号電圧と距離との関係を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、上側帯波を補正した場合の受信信号の周波数特性である。

符号の説明

１０ 通信装置
１１ 信号処理部
１２ 制御部
１３ （搬送波の）増幅部１３
Ｃ１ 可変コンデンサ
１４ 二値化部
１５ （受信信号の）検波・増幅部
２０ アンテナ部
２１ １次ループアンテナ
２２ ２次ループアンテナ
Ｃ２ 可変コンデンサ
３０ 通信装置
３１ 制御部
４０ 通信装置
４１ ディジタル信号処理部
４２ 増幅器
４３ 制御部
４４ 検波回路
４５ フィルタ
４６ 増幅器
５０ 合成復調部
５１ 位相器
５２ ９０°位相器
５３ 乗算器
５４ 乗算器
５５ 加算器
６０ アンテナ部

Claims (8)

1. 共振周波数の異なる複数種類の情報記録媒体と非接触の通信を行う通信装置であって、
   アンテナと、
   前記何れかの共振周波数に対応した送信信号を前記アンテナから出力させる送信手段と、
   該送信手段のインピーダンスを調整する為の可変インピーダンス手段と、
   前記送信信号に対する前記情報記録媒体による変調信号を検波する検波手段と、
   該検波手段の出力信号電圧の絶対値が所定の第１の閾値以下となった場合、前記可変インピーダンス手段を制御して前記インピーダンスを変更する制御手段と、
   を有することを特徴とする通信装置。
2. 前記制御手段は、前記検波手段の出力信号電圧の絶対値が前記所定の第１の閾値以下となった場合、該絶対値が該第１の閾値より大きくなるように前記インピーダンス調整手段を制御することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 前記可変インピーダンス手段は、入力する制御電圧の電圧値に応じてその容量が変化する可変コンデンサであり、
   前記制御手段は前記制御電圧を出力することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
4. 前記制御手段は、前記検波手段の出力信号電圧の絶対値が前記所定の第１の閾値以下となった場合、該出力信号電圧が正の値であれば前記制御電圧の電圧値を大きくし、該出力信号電圧が負の値であれば前記制御電圧の電圧値を小さくすることを特徴とする請求項３記載の通信装置。
5. 前記アンテナは、電磁的に結合する１次ループと２次ループで構成され、
   前記可変インピーダンス手段は、前記１次ループと前記送信手段との間又は前記２次ループに接続されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の通信装置。
6. 前記制御手段は、更に、前記アンテナの電圧又は電流を検出し、該電圧値又は電流値が所定の第２の閾値以上であるときには前記制御は行わないことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の通信装置。
7. 共振周波数の異なる複数種類の情報記録媒体と非接触の通信を行う通信装置であって、
   送信信号に対する前記情報記録媒体による変調信号に対して、該送信信号に基づいて得られる、相互に位相の異なる２つの信号を、それぞれ掛け合わせて、該掛け合わせた結果を合成することで、前記変調信号を復調する合成復調手段と、
   該合成復調手段の出力を入力して検波・増幅する検波・増幅手段と、
   を有することを特徴とする通信装置。
8. 前記合成復調手段は、前記送信信号を入力してその位相を変化させて又はそのまま出力する第１の位相器と、該第１の位相器の出力を入力して９０°位相を変化させて出力する第２の位相器を有し、該第１、第２の位相器の出力が前記相互に位相の異なる２つの信号であることを特徴とする請求項７記載の通信装置。