特許 6535510 非接触通信装置、信号生成回路、及び非接触通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6535510

(24)【登録日】2019年6月7日

(45)【発行日】2019年6月26日

(54)【発明の名称】非接触通信装置、信号生成回路、及び非接触通信方法

(51)【国際特許分類】

   G06K 7/10 20060101AFI20190617BHJP

   G06K 19/07 20060101ALI20190617BHJP

   H04B 1/59 20060101ALI20190617BHJP

   H04B 1/04 20060101ALI20190617BHJP

   H04B 5/02 20060101ALN20190617BHJP

【ＦＩ】

   G06K7/10 156

   G06K7/10 176

   G06K19/07 230

   H04B1/59

   H04B1/04 B

   !H04B5/02

【請求項の数】14

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2015-99827(P2015-99827)

(22)【出願日】2015年5月15日

(65)【公開番号】特開2016-1468(P2016-1468A)

(43)【公開日】2016年1月7日

【審査請求日】2018年1月24日

(31)【優先権主張番号】特願2014-106566(P2014-106566)

(32)【優先日】2014年5月22日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000108410

【氏名又は名称】デクセリアルズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100117330

【弁理士】

【氏名又は名称】折居 章

(74)【代理人】

【識別番号】100160989

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 正好

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100168745

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 彩子

(74)【代理人】

【識別番号】100170346

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 望

(74)【代理人】

【識別番号】100176131

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100197398

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 絢子

(74)【代理人】

【識別番号】100197619

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 智久

(72)【発明者】

【氏名】管野 正喜

【審査官】 境 周一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２７９８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１３０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５０６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５３５８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７８８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５８１７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｋ １／００−２１／０８

Ｈ０４Ｂ １／００−５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次側アンテナ部と、
前記一次側アンテナ部と二次側アンテナ部との間のアンテナ特性を決めるアンテナパラメータを変化させる機能を有する変化部と、
前記アンテナパラメータの変化に対応する前記アンテナ特性を表すデータであるアンテナ特性データを測定する機能を有する測定部と、
前記測定部によって測定された前記アンテナ特性データに基づいて、前記アンテナ特性に適したアンテナパラメータを設定する機能を有する設定部とを備え、
前記変化部、前記測定部による処理を実行する期間であるセンシング期間のアンテナパラメータを、通常通信が行われる通常通信期間の前記アンテナ特性に適したアンテナパラメータとは別の値に設定するように構成し、
前記設定部は、前記アンテナパラメータとして、前記センシング期間におけるアンテナゲインを前記通常通信期間における前記アンテナゲインより大きい値となるように設定し、前記アンテナ特性に適したアンテナパラメータを設定した後に、通常通信を開始するように構成した非接触通信装置。

【請求項2】

前記測定部は、前記アンテナ特性データとして、前記一次側アンテナ部の電流値、前記一次側アンテナ部への送信信号を生成する信号生成回路による前記送信信号の出力電流値、又は伝送特性を測定する
請求項１に記載の非接触通信装置。

【請求項3】

前記測定部は、前記一次側アンテナ部の電流値の絶対値、又はその相対値を測定する
請求項２に記載の非接触通信装置。

【請求項4】

前記測定部は、Ｓパラメータのうち、挿入損失であるＳ２１、又は反射損失であるＳ２２を、前記伝送特性として測定する
請求項２に記載の非接触通信装置。

【請求項5】

前記アンテナパラメータは、前記アンテナゲインに加え、前記一次側アンテナ部のアンテナインピーダンス、Ｑ値、共振周波数、及び前記一次側アンテナ部への送信信号を生成する信号生成回路の出力インピーダンスの少なくとも１つを含む
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の非接触通信装置。

【請求項6】

前記一次側アンテナ部と、可変容量コンデンサとを含む共振回路をさらに備え、
前記変化部は、前記可変容量コンデンサを変化させることにより、前記アンテナパラメータのうち、前記アンテナインピーダンス、又はＱ値を変化させる
請求項５に記載の非接触通信装置。

【請求項7】

前記測定部によって測定された前記アンテナ特性データの測定値に基づいて、前記一次側アンテナ部と前記二次側アンテナ部との距離であるアンテナ距離を推定する機能を有する推定部をさらに備え、
前記設定部は、前記推定部における推定結果に基づいて、前記アンテナパラメータを設定する
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の非接触通信装置。

【請求項8】

前記測定部は、前記アンテナ特性データとして、前記一次側アンテナ部の電流値、前記一次側アンテナ部への送信信号を生成する信号生成回路による前記送信信号の出力電流値、又は伝送特性を測定し、
前記推定部は、前記一次側アンテナ部の電流値、前記送信信号の出力電流値、又は前記伝送特性に基づいて前記一次側アンテナ部と前記二次側アンテナ部とのアンテナ距離を推定する
請求項７に記載の非接触通信装置。

【請求項9】

前記アンテナパラメータは、前記アンテナインピーダンスを含み、前記設定部は、前記測定部で測定した、前記一次側アンテナ部の電流値、又は前記送信信号の出力電流値が最大値となるアンテナインピーダンスを、前記アンテナパラメータとして設定する
請求項５又は請求項６に記載の非接触通信装置。

【請求項10】

前記測定部によって測定された前記アンテナ特性データの測定値に基づいて、前記一次側アンテナ部と前記二次側アンテナ部との距離であるアンテナ距離を推定する機能を有する推定部をさらに備え、
前記設定部は、前記推定部における推定結果に基づいて、前記アンテナパラメータを設定し、
前記推定部で前記アンテナ距離が近距離と判定された場合には、前記設定部は、前記アンテナインピーダンスを大きい値にすること、及び前記Ｑ値を小さい値に設定することのうち少なくとも一方を実行する
請求項５又は請求項６に記載の非接触通信装置。

【請求項11】

前記設定部により設定されたアンテナパラメータを用いて、前記一次側アンテナ部と前記二次側アンテナ部との間の通常通信を開始する
請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の非接触通信装置。

【請求項12】

前記一次側アンテナ部に給電アンテナとしての機能、前記二次側アンテナ部に受電アンテナとしての機能が更にそれぞれ備わり、前記設定部は、前記測定部で測定した前記アンテナ特性データが最大値となるアンテナインピーダンスを設定する
請求項１乃至請求項１１のうち何れか１項に記載の非接触通信装置。

【請求項13】

一次側アンテナ部を備えた、前記一次側アンテナ部と二次側アンテナ部との間で非接触通信が可能な非接触通信装置に設けられる信号生成回路であって、
前記一次側アンテナ部と前記二次側アンテナ部との間のアンテナ特性を決めるアンテナパラメータを変化させる機能を有する変化部と、
前記アンテナパラメータの変化に対応する前記アンテナ特性を表すデータであるアンテナ特性データを測定する機能を有する測定部と、
前記測定部によって測定された前記アンテナ特性データに基づいて、前記アンテナパラメータを設定する機能を有する設定部とを備え、
前記変化部、前記測定部による処理を実行する期間であるセンシング期間のアンテナパラメータを、通常通信が行われる通常通信期間の前記アンテナ特性に適したアンテナパラメータとは別の値に設定するように構成し、
前記設定部は、前記アンテナパラメータとして、前記センシング期間におけるアンテナゲインを前記通常通信期間における前記アンテナゲインより大きい値となるように設定し、前記アンテナ特性に適したアンテナパラメータを設定した後に、通常通信を開始するように構成した信号生成回路。

【請求項14】

一次側アンテナ部と二次側アンテナ部との間のアンテナ特性を決めるアンテナパラメータを変化させ、
前記アンテナパラメータの変化に対応する前記アンテナ特性を表すデータであるアンテナ特性データを測定し、
前記測定されたアンテナ特性データに基づいて、前記アンテナ特性に適したアンテナパラメータを設定する非接触通信方法であって、
前記アンテナパラメータを測定する処理を実行する期間であるセンシング期間のアンテナパラメータを、通常通信が行われる通常通信期間の前記アンテナ特性に適したアンテナパラメータとは別の値に設定し、
前記アンテナパラメータとして、前記センシング期間におけるアンテナゲインを前記通常通信期間における前記アンテナゲインより大きい値となるように設定し、
前記アンテナ特性に適したアンテナパラメータを設定した後に、通常通信を開始する
非接触通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一次側アンテナ部と二次側アンテナ部のコイル間の電磁誘導によって非接触に通信や給電を行う非接触通信装置、信号生成回路、及び非接触通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、例えば、交通乗車券や電子マネー等の非接触ＩＣ（Integrated Circuit）カードを利用した非接触通信システムの普及が著しい。このような非接触通信システムでは、システム専用のリーダ／ライタ（以下、Ｒ／Ｗと記す）装置の送信アンテナ（共振回路）から送出された送信信号を、非接触ＩＣカード内に設けられた受信アンテナで電磁誘導作用により受信する。

【0003】

このような非接触通信システムでは、良好な通信特性を得るためには、Ｒ／Ｗ装置内の信号源の周波数と、Ｒ／Ｗ装置の送信アンテナの共振周波数と、非接触ＩＣカード内の受信アンテナ（共振回路）の共振周波数とが互いが一致することが重要である。しかしながら、非接触ＩＣカードの受信アンテナ又はＲ／Ｗ装置の送信アンテナの共振周波数は、様々な要因により変動する。この場合、非接触ＩＣカード及びＲ／Ｗ装置間で安定して情報を送受信することが困難になる。

【0004】

そこで、従来、非接触通信システムの技術分野では、あらゆる条件下において、良好な通信状態を保つための様々な技術が提案されている。特許文献１には、電磁誘導作用により外部と非接触通信を行う送信装置として、送信部、信号出力部、通信モニター部、及び通信補正部を備える構成として、通信状態をモニターしながら通信特性の最適化を図るものが開示されている。当該送信装置では、通信モニター部がアンテナコイルに流れる電流に関する情報をモニターして、そのモニターされた情報に基づいて通信状態を判別し、通信補正部が通信モニター部での判別結果に基づいて、通信特性を補正する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開2013-58170号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年では、近距離における非接触通信技術であるＮＦＣ(Near Field Communication)や非接触給電技術である電磁誘導方式のＷＰＣ（Wireless Power Consortium）の機能を備えた携帯端末等が普及している。また近年では、磁界共鳴方式のＡ４ＷＰ（Alliance for Wireless Power）も提案されている。これらの普及、提案に伴い送信装置と受信装置との非接触式による通信や給電の態様も多様化することが予想される。すなわち、非接触通信システムにおいて、送信装置及び受信装置に備わるアンテナ間の距離やこれらアンテナの相対位置が使用状況等により変化するため、これらの動的な変化に対しても、安定した通信特性を確保することが好ましい。

【0007】

特許文献１には、アンテナに流れる電流によって通信状態をモニターしながら通信特性の最適化を図る送信装置等については、開示されている。しかしながら、推定のためにはアンテナ電流の初期値が必要なことと、アンテナのＱ値、共振周波数、インピーダンス、送信信号レベル等のアンテナパラメータを変更すると、アンテナの通信特性が変わり、それに伴いアンテナ電流初期値も変わるため、当該送信装置では、動的な変化に対する安定した通信特性の確保が困難であり、非接触通信におけるダイナミック制御に向かないことが課題として挙げられる。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、非接触通信におけるダイナミック制御を実現させることにより、通信特性を安定化させることの可能な、新規かつ改良された非接触通信装置、信号生成回路、及び非接触通信方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様に係る非接触通信装置は、一次側アンテナ部と、前記一次側アンテナ部と二次側アンテナ部との間のアンテナ特性を決めるアンテナパラメータを変化させる機能を有する変化部と、前記アンテナパラメータの変化に対応する前記アンテナ特性を表すデータであるアンテナ特性データを測定する機能を有する測定部と、前記測定部によって測定された前記アンテナ特性データに基づいて、前記アンテナ特性に適したアンテナパラメータを設定する機能を有する設定部とを備える。

【0010】

本発明の一態様によれば、一次側アンテナ部のアンテナ特性データの変動について、アンテナ特性データの初期値を用いることなく解析することによって、受信アンテナの誘起電圧の変化をリサーチできる。このため、アンテナ間の距離やアンテナの相対位置が変わっても、通常通信を開始する前にアンテナパラメータを双方のアンテナの結合状態が適切になるような値に設定することによって、安定した通信特性を確保することができる。

【0011】

前記測定部は、前記アンテナ特性データとして前記一次アンテナ部の電流値、前記一次側アンテナ部への送信信号を生成する信号生成回路による前記送信信号の出力電流値、又は伝送特性を測定してもよい。

【0012】

前記測定部は、前記一次側アンテナ部の電流値の絶対値、又はその相対値を測定してもよい。あるいは、前記測定部は、Ｓパラメータのうち、挿入損失であるＳ２１、又は反射損失であるＳ２２を、前記伝送特性として測定してもよい。

【0013】

前記アンテナパラメータは、前記一次側アンテナ部のアンテナインピーダンス、Ｑ値、共振周波数、前記一次側アンテナ部への送信信号を生成する信号生成回路の出力インピーダンス、及びアンテナゲインの少なくとも１つであることとしてもよい。

【0014】

このように、例えば、アンテナ特性データとしてアンテナ電流や一次側から二次側を見たＳ２１等の伝送特性を測定して、当該測定結果に基づいて、より送受信アンテナの結合状態にとって良好なアンテナパラメータを判定した上で設定できる。また、アンテナ特性に係るアンテナパラメータをセンシング期間中に複数段階に変化させることによって、より送受信アンテナの結合状態にとって良好なアンテナパラメータを判定した上で設定できるので、通常通信時における通信特性が安定する。

【0015】

本発明の一態様では、前記変化部は、共振回路に含まれる可変容量コンデンサを変化させることにより、前記アンテナパラメータのうち、前記アンテナインピーダンス、又はＱ値を変化させてもよい。

【0016】

前記非接触通信装置は、前記測定部によって測定された前記アンテナ特性データの測定値に基づいて、前記一次側アンテナ部と前記二次側アンテナ部との距離であるアンテナ距離を推定する機能を有する推定部をさらに備えていてもよい。そして、前記設定部は、前記推定部における推定結果に基づいて、前記アンテナパラメータを設定してもよい。

【0017】

また、本発明の一態様では、前記アンテナパラメータは、前記アンテナインピーダンスであり、前記設定部は、前記測定部で測定した、前記一次側アンテナ部の電流値、又は前記送信信号の出力電流値が最大値となるアンテナインピーダンスを、前記アンテナパラメータとして設定することとしてもよい。

【0018】

このようにすれば、送信アンテナのアンテナ電流が最大値となるアンテナインピーダンスのときに、受信アンテナの誘起電圧も最大値となるので、良好な通信特性を確保できる。

【0019】

また、本発明の一態様では、前記推定部で前記アンテナ距離が近距離と判定された場合には、前記設定部は、前記アンテナインピーダンスを大きい値に設定すること、及び前記Ｑ値を小さい値に設定することのうち少なくとも一方を実行することとしてもよい。

【0020】

このようにすれば、アンテナ距離が相対的に近距離と判定された場合に、アンテナインピーダンスを大きくするか、Ｑ値を小さくすることによって、双方のアンテナの結合状態に適したアンテナパラメータとなり、安定した通信特性を確保できる。

【0021】

また、本発明の一態様では、前記設定部は、前記アンテナパラメータとして前記アンテナゲインを、前記変化部、前記測定部による処理を実行する期間であるセンシング期間と前記通常通信が行われる通常通信期間とそれぞれ別の値に設定することとしてもよい。

【0022】

このようにすれば、センシング期間と通常通信期間のアンテナゲインを変えることによって、それぞれに適したＳＮ（Ｓ／Ｎ比）を稼げるので、良好なＳＮでセンシングでき、より安定した通信特性を確保できる。

【0023】

また、本発明の一態様では、前記設定部は、前記アンテナパラメータとして、前記センシング期間における前記アンテナゲインを前記通常通信期間における前記アンテナゲインより大きい値となるように設定することとしてもよい。

【0024】

このようにすれば、センシングの時にアンテナゲインを大きくすることによって、ＳＮ（Ｓ／Ｎ比）を稼げるので、良好なＳＮでセンシングでき、より安定した通信特性を確保できる。

【0025】

また、本発明の一態様では、前記一次側アンテナ部に給電アンテナとしての機能、前記二次側アンテナ部に受電アンテナとしての機能が更にそれぞれ備わり、前記設定部は、前記最適なアンテナパラメータとして前記測定部で測定した前記アンテナ特性データが最大値となるアンテナインピーダンスを設定することとしてもよい。

【0026】

このようにすれば、非接触給電をする際においても、アンテナ間の距離やアンテナの相対位置が変わった場合に、通常通信を開始する前にアンテナパラメータを双方のアンテナの結合状態において、最適値となるアンテナパラメータに設定することによって、より効率的に安定した給電が行える。

【0027】

本発明の一態様に係る信号生成回路は、一次側アンテナ部を備えた、前記一次側アンテナ部と二次側アンテナ部との間で非接触通信が可能な非接触通信装置に設けられる回路であって、上述した変化部、測定部、及び設定部を備える。

【0028】

本発明の一態様に係る非接触通信方法は、一次側アンテナ部と二次側アンテナ部との間のアンテナ特性を決めるアンテナパラメータを変化させる工程と、前記アンテナパラメータの変化に対応する前記アンテナ特性を表すデータであるアンテナ特性データを測定する工程と、前記測定部によって測定された前記アンテナ特性データに基づいて、前記アンテナ特性に適したアンテナパラメータを設定する工程とを備える。

【発明の効果】

【0029】

以上説明したように本発明によれば、アンテナ間の距離やアンテナの相対位置が変わっても、通常通信を開始する前にアンテナパラメータを双方のアンテナの結合状態に適した値を設定するので、安定化した通信特性を確保できる。また、双方のアンテナの距離に応じて最適なアンテナインピーダンス又はＱ値に設定できるので、信号生成回路の負荷電流を少なくすることができる。さらに、センシング時の電流値を最適化できるため、ＳＮのよい検出が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の一実施形態に係る非接触通信装置を含む非接触通信システムの概略構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る非接触通信装置に備わる一次側アンテナ部の回路の概略構成を示すブロック図である。

【図3】（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る非接触通信装置に備わる一次側アンテナ部の検証回路となるドライブ回路の概略構成図であり、（Ｂ）は、当該ドライブ回路による可変インピーダンスの解析結果を示すグラフである。

【図4】（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る非接触通信装置に備わる一次側アンテナ部の検証回路となるドライブ回路の概略構成図であり、（Ｂ）は、当該ドライブ回路による可変インピーダンスの解析結果を示すグラフである。

【図5】送信アンテナのアンテナ電流と受信アンテナの誘起電圧との関係を示す図である。

【図6】（Ａ）は、送信アンテナのインピーダンスの値を変更した場合における受信アンテナの誘起電圧と結合係数との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は、送信アンテナのインピーダンスの値を変更した場合における送信アンテナのアンテナ電流と結合係数との関係を示すグラフである。

【図7】送信アンテナのインピーダンスの値を変更した場合におけるＬＳＩから見たＳ２１と結合係数との関係を示すグラフである。

【図8】本発明の一実施形態に係る非接触通信装置に備わる送受信制御部の回路の概略構成を示すブロック図である。

【図9】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係る非接触通信装置によるダイナミック制御の動作説明図である。

【図10】本発明の一実施形態に係る非接触通信装置によるダイナミック制御の作用・効果の説明図である。

【図11】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係る非接触通信装置によるダイナミック制御の他の態様の動作説明図である。

【図12】本発明の一実施形態に係る非接触通信方法の概略を示すフローチャートである。

【図13】（Ａ）は、アンテナパラメータとしてインピーダンスごとの、アンテナ電流と誘起電圧との関係を示す。（Ｂ）は、（Ａ）に示すグラフにおいて、誘起電圧の最大点をトレースしたもの（太い実線で示す）である。

【図14】他の実施形態に係る、アンテナ特性に適したアンテナパラメータの設定を説明する図であって、（Ａ）は、インピーダンスごとの、ＬＳＩ電流と誘起電圧との関係を示す。（Ｂ）は、結合係数及び誘起電圧の関係を示す。

【図15】さらに別の実施形態に係る、アンテナ特性に適したアンテナパラメータの設定を説明する図であって、アンテナ電流（相対値）と誘起電圧との関係を示す。

【図16】図１５の関係を使用する場合のセンシングモードの処理を示すフローチャートである。

【図17】さらに別の実施形態に係る、アンテナ特性に適したアンテナパラメータの設定を説明する図であって、インピーダンスごとの、Ｓ２２と誘起電圧との関係を示す。

【図18】図１７の関係を使用する場合のセンシングモードの処理を示すフローチャートである。

【図19】さらに別の実施形態に係る、アンテナ特性に適したアンテナパラメータの設定を説明する図であって、Ｑ値ごとの、結合係数と誘起電圧との関係を示す。

【図20】図１９に示した、アンテナ特性に適したアンテナパラメータの設定を説明する図であって、（Ａ）は、図１９において誘起電圧の最大点をトレースしたもの（太い実線で示す）である。（Ｂ）は、Ｑ値ごとの、アンテナ電流（絶対値）と誘起電圧との関係を示す。

【図21】さらに別の実施形態に係る、アンテナ特性に適したアンテナパラメータの設定を説明する図であって、（Ａ）は、Ｑ値ごとの、ＬＳＩ電流と誘起電圧との関係を示す。（Ｂ）は、結合係数及び誘起電圧の関係を示す。

【図22】さらに別の実施形態に係る、アンテナ特性に適したアンテナパラメータの設定を説明する図であって、直列コンデンサ及び並列コンデンサごとの、Ｑ値と容量との関係を示す。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

【0032】

本発明の一実施形態に係る非接触通信システムの概略構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る非接触通信システムの概略構成を示すブロック図である。なお、図１では、各回路ブロック間において情報の入出力に関する配線を実線矢印で示し、電力の供給に関する配線は、点線矢印で示す。

【0033】

本発明の一実施形態に係る非接触通信システム１００は、国際標準規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２を基礎とするＮＦＣ−Ａ、ＮＦＣ−Ｂ、ＮＦＣ−Ｆ等を含む近距離無線通信技術であるＮＦＣ(Near Field Communication)や、非接触給電技術であるＷＰＣ（Wireless Power Consortium）等に適用される。すなわち、一次側アンテナ部と二次側アンテナ部のコイル間の電磁誘導によって非接触に通信や給電を行う通信・給電システムに適用される。

【0034】

本発明の一実施形態に係る非接触通信システム１００は、非接触通信装置としての送信装置１０２と、受信装置１０４とを備える。本実施形態の非接触通信システム１００は、送信装置１０２と受信装置１０４との間で非接触通信により情報の送受信を行う。なお、本実施形態に係る非接触通信システム１００の例としては、例えば、Ｆｅｌｉｃａ(登録商標)に代表されるような非接触ＩＣカード規格と、近距離無線通信（ＮＦＣ：Near Field Communication）規格とを組み合わせた通信システムが挙げられる。

【0035】

まず、送信装置１０２について説明する。送信装置１０２は、受信装置１０４に対して非接触でデータを読み書きするリーダライタ機能を有する装置である。送信装置１０２は、図１に示すように、送信アンテナとしての機能を有する一次側アンテナ部１０６、可変インピーダンスマッチング部１０８、送信信号生成部１１０、変調回路１１２、復調回路１１４、送受信制御部１１６及び送信側システム制御部１１８を備える。

【0036】

一次側アンテナ部１０６は、可変インピーダンスマッチング部１０８に接続され、信号の入出力を行う。また、一次側アンテナ部１０６の出力端子は、送受信制御部１１６に接続される。可変インピーダンスマッチング部１０８の入力端子は、送信信号生成部１１０の出力端子に接続され、可変インピーダンスマッチング部１０８の出力端子は、復調回路１１４の入力端子に接続される。また、可変インピーダンスマッチング部１０８の制御端子は、送受信制御部１１６に接続される。

【0037】

送信信号生成部１１０の入力端子は、変調回路１１２の出力端子に接続される。また、変調回路１１２の入力端子は、送信側システム制御部１１８の一方の出力端子に接続される。復調回路１１４の出力端子は、送信側システム制御部１１８の一方の入力端子に接続される。また、送受信制御部１１６の一方の入力端子は、送信信号生成部１１０の出力端子に接続され、送受信制御部１１６の他方の入力端子は、送信側システム制御部１１８の他方の出力端子に接続される。さらに、送受信制御部１１６の一方の出力端子は、送信信号生成部１１０の一方の入力端子に接続され、送受信制御部１１６の他方の出力端子は、送信側システム制御部１１８の他方の入力端子に接続される。

【0038】

一次側アンテナ部１０６は、共振コイルとアンテナ電流のモニター抵抗（不図示）からなり、可変インピーダンスマッチング部１０８の共振コンデンサと共振回路を構成する。「アンテナ電流」は、一次側アンテナ部１０６に流れる電流値である。送受信制御部１１６は、共振コンデンサの容量を調整する電圧発生回路（不図示）とアンテナ電流を測定するＡＤ変換回路を有する。一次側アンテナ部１０６は、共振回路により所望の周波数の送信信号を送信すると共に、後述する受信装置１０４からの応答信号を受信する機能を有する。一次側アンテナ部１０６は、送信及び受信装置１０４からの応答信号を受信する際に、共振回路の共振周波数が所望の周波数となるように、電圧発生回路が共振コンデンサの容量を調整する。なお、一次側アンテナ部１０６の詳細な説明については、後述する。

【0039】

可変インピーダンスマッチング部１０８は、送信信号生成部１１０と一次側アンテナ部１０６との間のインピーダンスの整合を取るマッチング回路としての機能を有する。なお、図１には、示さないが、可変インピーダンスマッチング部１０８は、可変コンデンサを備える。本実施形態では、電圧発生回路で可変コンデンサの容量を調整することにより、送信信号生成部１１０と一次側アンテナ部１０６との間のインピーダンスマッチングを実現する。

【0040】

送信信号生成部１１０は、変調回路１１２から入力された送信データにより所望の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）のキャリア信号を変調し、可変インピーダンスマッチング部１０８を介して、当該変調したキャリア信号を一次側アンテナ部１０６に出力する機能を有する。

【0041】

変調回路１１２は、送信側システム制御部１１８から入力された送信データを符号化し、当該符号化した送信データを送信信号生成部１１０に出力する機能を有する。

【0042】

復調回路１１４は、一次側アンテナ部１０６で受信した応答信号を可変インピーダンスマッチング部１０８を介して取得し、該応答信号を復調する機能を有する。そして、復調回路１１４は、復調した応答データを送信側システム制御部１１８に出力する機能を有する。

【0043】

送受信制御部１１６は、送信信号生成部１１０から可変インピーダンスマッチング部１０８に送出されるキャリア信号の送信電圧、送信電流などの通信状態をモニタリングする機能を有する。また、送受信制御部１１６は、通信状態のモニター結果に応じて、可変インピーダンスマッチング部１０８及び一次側アンテナ部１０６に制御信号を出力する機能を有する。なお、送受信制御部１１６の詳細については、後述する。

【0044】

送信側システム制御部１１８は、外部からの指令や内蔵するプログラムにしたがって、各種制御用のコントロール信号を生成し、該コントロール信号を変調回路１１２及び送受信制御部１１６に出力して、両回路部の動作を制御する機能を有する。また、送信側システム制御部１１８は、コントロール信号（指令信号）に対応した送信データを生成し、該送信データを変調回路１１２に供給する機能を有する。さらに、送信側システム制御部１１８は、復調回路１１４で復調された応答データに基づいて所定の処理を行う機能を有する。

【0045】

なお、図１に示す例では、送信装置１０２において、送受信制御部１１６と送信側システム制御部１１８をそれぞれ別個に設ける例について説明したが、本発明の一実施形態に係る非接触通信システム１００は、この例に限定されない。例えば、送受信制御部１１６が送信側システム制御部１１８に含まれるように、他の回路構成としてもよい。

【0046】

次に、受信装置１０４について説明する。なお、図１に示す例では、受信装置１０４を非接触ＩＣカード（データキャリア）で構成した例を示す。また、この例では、受信装置１０４が、自身の共振周波数を調整する機能を備える例を説明する。

【0047】

受信装置１０４は、図１に示すように、受信アンテナとしての機能を有する二次側アンテナ部１２２、整流部１２４、定電圧部１２６、受信制御部１２８、復調回路１３０、受信側システム制御部１３２、変調回路１３４、バッテリ１３６を備える。

【0048】

二次側アンテナ部１２２の出力端子は、整流部１２４の入力端子、受信制御部１２８の一方の入力端子及び復調回路１３０の入力端子に接続される。また、二次側アンテナ部１２２の入力端子は、変調回路１３４の出力端子に接続され、二次側アンテナ部１２２の制御端子は、受信制御部１２８の出力端子に接続される。整流部１２４の出力端子は、定電圧部１２６の入力端子に接続される。また、定電圧部１２６の出力端子は、受信制御部１２８、変調回路１３４及び復調回路１３０の各電源入力端子に接続される。

【0049】

受信制御部１２８の他方の入力端子は、受信側システム制御部１３２の一方の出力端子に接続される。復調回路１３０の出力端子は、受信側システム制御部１３２の入力端子に接続される。また、変調回路１３４の入力端子は、受信側システム制御部１３２の他方の出力端子に接続される。そして、受信側システム制御部１３２の電源入力端子は、バッテリ１３６の出力端子に接続される。

【0050】

二次側アンテナ部１２２は、不図示の共振コイル及び複数の共振コンデンサからなる共振回路を有しており、共振コンデンサは、制御電圧を印加することにより容量が変化する可変コンデンサを含む構成となっている。二次側アンテナ部１２２は、送信装置１０２の一次側アンテナ部１０６と電磁結合により通信を行う部分であり、一次側アンテナ部１０６が発生する磁界を受けて、送信装置１０２からの送信信号を受信する機能を有する。この際、二次側アンテナ部１２２の共振周波数が所望の周波数となるように、可変コンデンサの容量が調整される。

【0051】

整流部１２４は、例えば、整流用ダイオードと整流用コンデンサとからなる半波整流回路で構成され、二次側アンテナ部１２２で受信した交流電力を直流電力に整流し、当該整流した直流電力を定電圧部１２６に出力する機能を有する。

【0052】

定電圧部１２６は、整流部１２４から入力された電気信号（直流電力）に対して電圧変動（データ成分）の抑制処理及び安定化処理を施し、当該処理された直流電力を受信制御部１２８に供給する機能を有する。なお、整流部１２４及び定電圧部１２６を介して出力された直流電力は、受信装置１０４内のＩＣ（Integrated circuit）を動作させるための電源として使用される。

【0053】

受信制御部１２８は、例えばＩＣ等で構成され、二次側アンテナ部１２２で受信される受信信号の大きさや電圧／電流の位相などをモニターする機能を有する。また、受信制御部１２８は、受信信号のモニター結果に基づいて二次側アンテナ部１２２の共振特性を制御して、受信時における共振周波数の最適化を図る機能を有する。具体的には、二次側アンテナ部１２２内に含まれる可変コンデンサに制御電圧を印加してその容量を調整し、これにより、二次側アンテナ部１２２の共振周波数を調整する。

【0054】

復調回路１３０は、二次側アンテナ部１２２で受信した受信信号を復調し、当該復調した信号を受信側システム制御部１３２に出力する機能を有する。

【0055】

受信側システム制御部１３２は、復調回路１３０で復調された信号に基づいて、その内容を判断して必要な処理を行い、変調回路１３４及び受信制御部１２８を制御する機能を有する。

【0056】

変調回路１３４は、受信側システム制御部１３２で判断された結果（復調信号の内容）に従って受信キャリアを変調して応答信号を生成する機能を有する。また、変調回路１３４は、生成した応答信号を二次側アンテナ部１２２に出力する機能を有する。なお、変調回路１３４から出力された応答信号は、非接触通信により、二次側アンテナ部１２２から一次側アンテナ部１０６に送信される。

【0057】

バッテリ１３６は、受信側システム制御部１３２に電力を供給する機能を有する。このバッテリ１３６への充電は、その充電端子を外部電源１３８に接続することにより行われる。図１に示す例のように、受信装置１０４がバッテリ１３６を内蔵する構成である場合には、より安定した電力を受信側システム制御部１３２に供給することができ、安定した動作が可能となる。なお、受信装置１０４は、バッテリ１３６を使用せずに、整流部１２４及び定電圧部１２６を介して生成される直流電力を用いて、受信側システム制御部１３２を駆動する構成にしてもよい。

【0058】

本実施形態の非接触通信システム１００では、送信装置１０２の一次側アンテナ部１０６と受信装置１０４の二次側アンテナ部１２２との間において、電磁結合を介して非接触でデータ通信を行う。このため、送信装置１０２及び受信装置１０４において効率良く通信を行うために、一次側アンテナ部１０６及び二次側アンテナ部１２２の各共振回路が同じキャリア周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）で共振するように構成される。

【0059】

また、本実施形態の非接触通信システム１００は、送受信アンテナ間の距離や送受信アンテナの相対位置が変わっても、通常通信を開始する前にアンテナ特性を決めるアンテナパラメータを、送受信アンテナの結合状態に適した値にダイナミックに設定することによって、より安定した通信特性を確保できることを特徴とする。具体的には、通常通信に移行する前の段階で、アンテナパラメータをダイナミックに変化させた際におけるアンテナ特性データの変化を解析して、当該解析結果に基づいて、アンテナパラメータの、アンテナ特性に適した値（典型的には最適値）を判定して、当該最適値に設定してから、通常通信モードに移行する。なお、本発明の一実施形態に係る非接触通信システム１００のダイナミック制御の詳細については、後述する。

【0060】

次に、本発明の一実施形態に係る非接触通信装置に備わる一次側アンテナ部の構成について、図面を使用しながら説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る非接触通信装置に備わる一次側アンテナ部１０６及び可変インピーダンスマッチング部１０８を含む回路の概略構成を示すブロック図である。

【0061】

本発明の一実施形態に係る非接触通信装置に備わる一次側アンテナ部１０６は、送信アンテナとしての機能を有する。一次側アンテナ部１０６は、図２に示すように、アンテナコイルＬ１と、モニター抵抗部Ｒ１とを備える。そして、一次側アンテナ部１０６は、この一次側アンテナ部１０６と、マッチング回路１０８と、フィルタ回路１４０とから構成される共振回路により、所望の周波数の送信信号を送信すると共に、前述した受信装置１０４からの応答信号を受信する機能を有する。

【0062】

モニター抵抗部Ｒ１は、アンテナコイルＬ１に流れるアンテナ電流の大きさを測定部１４２で計測するためのモニター回路である。測定部１４２は、アンテナコイルＬ１の後段側に直列に接続されているモニター抵抗部Ｒ１に流れる電流を、アンテナ電流として測定して、当該アンテナ電流の測定値を送受信制御部１１６（図１参照）に送る機能を有する。本実施形態では、測定部１４２は、アンテナコイルＬ１のアンテナパラメータを短時間に連続的に変更した際における一次側アンテナ部１０６のアンテナ電流を測定する機能を有する。

【0063】

マッチング回路１０８は、図２に示すように、固定式共振コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、直列可変式共振コンデンサＶＣ２、ＶＣ３、及び並列可変式共振ＶＣ１が設けられ、アンテナコイルＬ１と共振回路を構成する。そして、マッチング回路１０８は、当該共振回路の共振周波数が所望の周波数となるように、これらの可変式共振コンデンサＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３の容量を調整することにより、送信信号生成部１１０と一次側アンテナ部１０６との間のインピーダンスマッチングを実現する。

【0064】

フィルタ回路１４０は、送受信制御部１１６から送信される送信信号Tx1、Tx2の高調波成分を落とすためのＬＣフィルタ部としての機能を有する。フィルタ回路１４０は、図２に示すように、フィルタ用コイルＬ２、Ｌ３とフィルタ用コンデンサＣ４、Ｃ５がそれぞれ連結されて設けられている。フィルタ回路１４０は、送受信制御部１１６からの送信信号Tx1、Tx2の高調波成分を除去してから、当該送信信号Tx1、Tx2は、信号生成回路（ＩＣ、本実施形態ではＬＳＩ）の出力とアンテナコイルＬ１のインピーダンスマッチングを取るためのマッチング回路１０８を経由して、アンテナコイルＬ１に送信される。

【0065】

上記の信号生成回路は、少なくとも送信信号生成部１１０を含む回路である。信号生成回路は、送信信号生成部１１０の他、送受信制御部１１６及び／又は送信側システム制御部１１８を含んでいてもよい。以下、信号生成回路をＬＳＩと記載する。

【0066】

本実施形態では、直列可変式共振コンデンサＶＣ２、ＶＣ３と並列可変式共振コンデンサＶＣ１の双方を連動して可変させることで、共振周波数を一定に保ちながらＬＳＩ（Tx端子）から見たアンテナのインピーダンスＺを例えば３段階の８０／５０／２０Ωに可変させている。

【0067】

ＬＳＩから見たアンテナのインピーダンスとは、アンテナコイルＬ１を含む共振回路、つまり、アンテナコイルＬ１〜Ｌ３及び直並列の各コンデンサ等を含む共振回路のインピーダンスである。以下、これを「アンテナインピーダンス」と称し、あるいは単に「インピーダンス」という場合もある。

【0068】

可変式の直列及び並列コンデンサＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３の共振容量によって、アンテナインピーダンスＺの値が決まる。したがって、これらの直列及び並列コンデンサＶＣ１、ＶＣ２、ＶＣ３の共振容量をそれぞれ最適化することによって共振周波数を一定にしながら、アンテナインピーダンスのみを変化させている。このため、本実施形態では、並列用の制御電圧Ｖcnt1と直列用の制御電圧Ｖcnt2の接続端子をそれぞれ別に設けて、直列可変式共振コンデンサＶＣ２、ＶＣ３と並列可変式共振ＶＣ１が連動して変化させるようにしている。

【0069】

ここで、本実施形態の一次側アンテナ部１０６及びマッチング回路１０８の直列及び並列コンデンサによる共振回路の検証結果について、図面を使用しながら説明する。図３（Ａ）は、一次側アンテナ部の検証回路となるドライブ回路の概略構成図であり、図３（Ｂ）は、当該ドライブ回路による直列及び並列共振コンデンサの容量とアンテナインピーダンスの解析結果を示すグラフである。また、図４（Ａ）は、一次側アンテナ部の検証回路となるドライブ回路の概略構成図であり、図４（Ｂ）は、当該ドライブ回路で並列共振コンデンサのみを可変式とした場合における並列共振コンデンサの容量とアンテナインピーダンスの解析結果を示すグラフである。

【0070】

図３（Ａ）に示すように、直列共振コンデンサＶＣ１３、ＶＣ１４と並列共振コンデンサＶＣ１１、ＶＣ１２をそれぞれ可変式に設け、これらとアンテナコイルＬ１１とにより共振回路を構成する。それぞれの可変式共振コンデンサを連動して変えると、共振周波数を変えることなくアンテナインピーダンスを変化させることが可能である。

【0071】

また、図４（Ａ）に示すように、直列共振コンデンサＶＣ１３、ＶＣ１４の容量を固定式として、並列共振コンデンサＶＣ１１、ＶＣ１２の容量を可変式として、これらとアンテナコイルＬ１１とにより共振回路を構成する。並列共振コンデンサＶＣ１１、ＶＣ１２の容量を変えると、共振周波数も一緒に変化してしまうため、図４（Ｂ）に示すように、あまり大きなインピーダンス変化を実現しにくいという欠点があるが、１６０ｐＦから１２０ｐＦへΔ２５％と小さな容量変化でも設計の最適化により十分大きなインピーダンス変化を得ることも可能となることが分かる。なお、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すドライブ回路では、並列共振コンデンサＶＣ１１、ＶＣ１２が２個直列になっているが、実際の回路では、図２に示すように、１つの可変式コンデンサＶＣ１に置き換えることが可能であり、より低コストの回路とすることもできる。

【0072】

次に、本発明の一実施形態に係る非接触通信装置を設計する過程における検証結果について、図面を使用しながら説明する。図５は、アンテナインピーダンスを２０、５０、８０Ωに設定した場合における送信アンテナのアンテナ電流と受信アンテナの誘起電圧（励起電圧）Ｖｏｖとの関係を示す図である。また、図６（Ａ）は、アンテナインピーダンスの値を変更した場合における受信アンテナの誘起電圧と磁気結合係数（以下、単に結合係数と言う。）Ｋｘとの関係を示すグラフであり、図６（Ｂ）は、送信アンテナのインピーダンスの値を変更した場合における送信アンテナのアンテナ電流と結合係数との関係を示すグラフである。さらに、図７は、アンテナインピーダンスの値を８０、５０、２０Ωと変更した場合におけるＬＳＩから見たＳ２１と結合係数との関係を示すグラフである。Ｓ２１は、ＬＳＩの入力の伝送特性を規定するパラメータであるＳ（Scattering）パラメータのうちの１つであり、挿入損失を表す。

【0073】

なお、図５では、縦軸が受信アンテナの誘起電圧を示し、横軸が各インピーダンスＺごとの初期アンテナ電流を１とした場合の相対値で示す。初期アンテナ電流とは、送受信アンテナ間の距離（以下、アンテナ距離と言う。）が遠距離であり、後述するセンシング期間における最初の電流値である。これに対し、図６（Ｂ）ではアンテナ電流を絶対値で示す。図６（Ａ）は、送受信アンテナ間の距離により結合係数Ｋｘが変わったときの受信アンテナに励起される電圧を示し、ＬＳＩから見たアンテナインピーダンスＺをパラメータにして、Ｚ＝８０／５０／２０Ωの場合を示している。一般に、アンテナ距離が大きくなるほど、結合係数Ｋｘが小さくなることがわかっている。

【0074】

図５に示すように、特許文献１で示された従来例と同様に、実際のＬＳＩ駆動でも、初期電流の半分程度の大きさのときに、誘起電圧が最大値になることが分かる。但し、より詳しく見ると、アンテナインピーダンスＺが高くなるにつれて、初期電流値の半分（相対値で０．５）よりも大きな値で電圧最大値となっていることが分かる。このことから、アンテナインピーダンスＺを制御することによって、二次側に励起される電圧を制御可能であることが分かる。具体的には、並列の共振コンデンサ及び／又は直列の可変コンデンサを電圧で容量を可変できる可変コンデンサに置き換えることによって、アンテナインピーダンスを制御できる。

【0075】

また、図６（Ａ）に示すように、送受信アンテナ間の距離が近づいて結合係数Ｋｘが大きくなると、誘起電圧は、大きくなるが、あるＫｘを境に逆に電圧が減少する特性となることが分かる。電圧最大になる結合係数Ｋｘは、アンテナインピーダンスＺにより変わり、アンテナインピーダンスＺが大きい方がより大きな結合係数Ｋｘで最大値となることが分かる。すなわち、より近い距離まで良好な通信状態が維持されることが分かる。

【0076】

さらに、図７に示すように、図６（Ａ）と比べると、誘起電圧とＳ２１の両者が同じ特性を表していることが分かる。二次側と結合した状態におけるこれらの特性は、アンテナインピーダンスで理解することができ、電圧最大値になる点は、ＬＳＩの出力とインピーダンスマッチングが取れた点となり、そのときの受信エネルギーは、送信の半分、つまりアンテナ電流が半分の点となることが理解できる。

【0077】

原則として、インピーダンスＺの大きさでアンテナに流れる電流の大きさが決まるため、結合係数Ｋｘが小さい範囲では、インピーダンスＺが小さい方が誘起電圧は大きくなるが、アンテナ距離によって、その関係が逆転してしまう。すなわち、インピーダンスＺの大きさによって、結合係数Ｋｘに対する受信アンテナの誘起電圧が最大になるポイントが変わることが分かる。送受信アンテナが磁気的に結合すると、相互インダクタンスＭが発生して、その影響で共振アンテナの共振周波数がずれて、インピーダンスが大きくなるように変化することが、その理由として考えられる。

【0078】

また、図６（Ｂ）に示すように、結合係数Ｋｘが大きくなるにつれて、すなわち送受信アンテナの距離が小さくなるにつれて、送信アンテナの電流値が小さくなることが分かる。また、図６（Ｂ）に示すように、Ｚ＝８０Ωと５０Ωの逆転するポイントＱ１、Ｚ＝５０Ωと２０Ωの逆転するポイントＱ２が、図６（Ａ）に示すＺ＝８０Ωと５０Ωの逆転するポイントＰ１、Ｚ＝５０Ωと２０Ωの逆転するポイントＰ２と、それぞれ同じ結合係数Ｋｘであることが分かる。

【0079】

つまり、アンテナ距離が大きい場合（例えば図６（Ａ）、（Ｂ）において結合係数０．０６以下の場合）、アンテナインピーダンスＺが小さい方がアンテナ電流が大きく、誘起電圧も高くなる。アンテナ距離が小さい場合（例えば図６（Ａ）、（Ｂ）において結合係数０．０９以上の場合）、アンテナインピーダンスＺが大きい方がアンテナ電流が大きく、誘起電圧も高くなる。一方、このことから、任意の結合係数Ｋｘ（つまり任意のアンテナ距離）において、アンテナ電流が大きくなるように、アンテナインピーダンスＺを制御することによって、誘起電圧が高くなり、通信特性の安定化を実現することが可能となることが分かる。

【0080】

すなわち、短時間で高速にアンテナインピーダンスＺを変化させながら、アンテナコイルＬ１のアンテナ電流を測定すれば、最適なインピーダンスＺを求めることができ、それに伴い、より安定した通信特性を確保できることが分かる。また、同様にして、短時間で高速にアンテナインピーダンスＺを変化させながら、Ｓ２１を測定すれば、最適なインピーダンスＺを求めることができ、それに伴い、より安定した通信特性を確保できることが分かる。

【0081】

次に、本発明の一実施形態に係る非接触通信装置に備わる送受信制御部の概略構成について、図面を使用しながら説明する。図８は、本発明の一実施形態に係る非接触通信装置に備わる送受信制御部の回路の概略構成を示すブロック図である。

【0082】

本発明の一実施形態に係る非接触通信装置は、通常通信を開始する前のセンシング期間中に、複数段階に設定されたアンテナパラメータ（典型例としてはアンテナインピーダンス）を高速に変更した際における一次側アンテナ部１０６のアンテナ電流の変動を解析することを特徴とする。そして、アンテナ電流の変動結果に基づいて、受信アンテナの誘起電圧の変化をリサーチして、アンテナ距離を推定することによって、結合係数における最適なアンテナパラメータを設定することを特徴とする。なお、本実施形態では、測定部１４２（図２参照）において測定されるアンテナ特性データとして、アンテナ電流を用いて動作制御を行っているが、ＬＳＩ電流や一次側アンテナ部１０６から二次側アンテナ部１２２を見たＳ２１等の伝送特性を用いても、同様なシステムを構成することができる。

【0083】

送受信制御部１１６は、図８に示すように、制御部１２０と、Ｄ／Ａ変換部（ＤＡＣ）１５４と、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）１５６と、記憶部１５８とを備える。また、送信信号生成部１１０は、発振器（ＯＳＣ）１５０と、ゲイン設定部１５２とを備え、送受信制御部１１６の制御部１２０に接続される。これらの各機能部は、半導体素子で形成されて、上述したように、例えば送受信制御部１１６及び送信信号生成部１１０がＬＳＩにより構成される。

【0084】

発振器１５０は、制御部１２０から指定された周波数の信号として送信信号Tx1，Tx2を生成して、バッファー及びインバータＡ１、Ａ２で差動信号としてドライブする機能を有する。当該送信信号Tx1，Tx2のレベルは、制御部１２０によりゲイン設定部１５２で制御されて、最適な電圧振幅に制御される。また、制御部１２０は、アンテナインピーダンスを所望の大きさに設定するために、制御電圧Ｖcnt1、Ｖcnt2を生成する。

【0085】

発振器１５０で生成された送信信号Tx1，Tx2は、図２に示す一次側アンテナ部１０６に電流を流して、一次側アンテナ部１０６のアンテナコイルＬ１に磁界を発生させる。一次側アンテナ部１０６に流れた電流は、モニター抵抗部Ｒ１により電圧に変換されて、Ａ／Ｄ変換部１５６を経由して、制御部１２０にフィードバックされ、第１のインピーダンス（８０Ω）に対するアンテナ電流として記憶部１５８に記憶される。

【0086】

また、制御部１２０は、第２のインピーダンス（５０Ω）になるように、制御電圧Ｖcnt1、Ｖcnt2を変更して、そのときのアンテナ電流を記憶部１５８に記憶させる。同様にして、第３のインピーダンス（２０Ω）に対するアンテナ電流を記憶部１５８に記憶させる。このようにして、制御部１２０から制御電圧Vcnt1、Vcnt2を可変コンデンサに印加して、その大きさを変えることでインピーダンスＺを高速に変えることが可能となる。

【0087】

制御部１２０は、送受信制御部１１６の各構成部の動作を制御する機能を有する。本実施形態では、制御部１２０は、図８に示すように、変更部（変化部）１４４と、推定部１４６と、設定部１４８とを備える。

【0088】

変更部１４４は、一次側アンテナ部１０６と二次側アンテナ部１２２との間のアンテナ特性を決めるための期間であるセンシング期間Ｔ１において、アンテナ特性を決める複数段階に設けられたアンテナパラメータをダイナミックに変更する機能を有する。前述した測定部１４２が、かかるアンテナパラメータを変更した際における一次側アンテナ部１０６のアンテナ電流を、モニター抵抗部Ｒ１により測定する。

【0089】

ここでアンテナ特性を決めるアンテナパラメータとして、一次側アンテナ部１０６のアンテナインピーダンス、Ｑ値、共振周波数、ＬＳＩの出力インピーダンス、及びアンテナゲイン（送信信号レベル）の少なくとも何れか１つが使用される。

【0090】

アンテナパラメータのうち１つを変えるときは、当該１つのアンテナパラメータ以外のアンテナパラメータを一定にすることが望ましい。具体例として、アンテナパラメータのうちＱ値を変えるときは、アンテナインピーダンスを一定とする。ただし、アンテナパラメータのうち２つ以上（例えば、Ｑ値及びアンテナインピーダンスの両方）を変更することも原理的には可能である。本実施形態では、変更部１４４は、アンテナパラメータとして、アンテナインピーダンスを８０／５０／２０Ωの３段階に設定したものを短時間で連続的に変更する。

【0091】

本明細書では、通信状態、つまりアンテナの結合状態に適したアンテナパラメータを得るために測定される対象が、アンテナ特性を表すデータである「アンテナ特性データ」である。その意味で、「アンテナパラメータ」と「アンテナ特性データ」を区別している。

【0092】

推定部１４６は、測定部１４２によって測定された電流値に基づいて、一次側アンテナ部１０６と二次側アンテナ部１２２との距離であるアンテナ距離を推定する機能を有する。本実施形態では、推定部１４６は、アンテナインピーダンスを８０／５０／２０Ωの３段階に設定した場合における各電流値の測定結果に基づいて、どのインピーダンスＺ（８０／５０／２０Ω）で電流値が最大となるのかを判定することによって、当該アンテナ距離が遠距離であるか、中距離であるか、近距離であるかを推定できる（図６（Ｂ）参照）。なお、ここで言及する遠距離、中距離、近距離は、送信アンテナと受信アンテナのそれぞれを構成するアンテナコイルの大きさや巻数等のアンテナ特性に基づいて、相対的に決まる。

【0093】

設定部１４８は、推定部１４６における推定結果に基づいて予め記憶部１５８に記憶されている最適なパラメータ（つまり、上記のように）を設定するか、又は複数段階に設けられたアンテナパラメータから、アンテナ特性に適したアンテナパラメータを選定して設定する機能を有する。アンテナパラメータとしてアンテナインピーダンスを使用した場合には、設定部１４８は、測定部１４２で測定したアンテナ電流が最大値となるアンテナインピーダンスを最適なアンテナパラメータとして設定する。

【0094】

このように、設定部１４８がアンテナインピーダンスを設定することによって、送信アンテナのアンテナ電流が最大値となるアンテナインピーダンスのときに、受信アンテナの誘起電圧も最大値となる。これにより、送受信アンテナの結合係数（つまり、アンテナ距離）に応じて最適化が行われるので、より良好な通信特性を確保できる。推定部１４６でアンテナ距離が近距離と判定された場合には、設定部１４８は、アンテナインピーダンスを大きい値に設定すること、又はＱ値を小さい値に設定することの少なくとも何れかを実行して、より安定した通信特性を確保するようにしてもよい。

【0095】

次に、本発明の一実施形態に係る非接触通信装置によるダイナミック制御の動作について、図面を使用しながら説明する。図９（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係る非接触通信装置によるダイナミック制御の動作説明図である。なお、図９（Ａ）乃至（Ｃ）では、送信アンテナの電流波形（横軸が時間、縦軸が電流の大きさ）を示している。

【0096】

Ｒ／Ｗ等の送信装置は、ポーリングと呼ばれるＣＡＲＤ／Ｔａｇの検出を定期的に行っており、ポーリングの初期段階では、ＣＡＲＤ／Ｔａｇにエネルギーを供給して、ＣＡＲＤ／Ｔａｇ内蔵のＬＳＩを起動するために、システム周波数である１３．５６ＭＨｚのキャリアを連続で出力する。このポーリング初期に図９（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、送信アンテナのインピーダンスを８０／５０／２０Ωの順序で変化させて、アンテナ電流を測定及び比較するセンシング期間Ｔ１を設けることで、その時点でのアンテナ特性を推定することができる。

【0097】

図９（Ａ）は、送信アンテナと受信アンテナとの距離が遠距離の場合に相当し、インピーダンスＺの変化として８０、５０、２０Ωの順で、電流が徐々に大きくなる。これに対して、図９（Ｂ）は、送信アンテナと受信アンテナとの距離が中距離の場合に相当し、インピーダンスＺの値８０Ωで電流が最も小さく、次の５０Ωで最も大きく、次の２０Ωで電流はそれらの中間程度の値となる。図９（Ｃ）は、送信アンテナと受信アンテナとの距離が近距離の場合に相当し、インピーダンスＺの変化として８０、５０、２０Ωの順で、電流が徐々に小さくなる。これらのことは図６（Ｂ）に示す関係に対応する事実である。

【0098】

つまり、それぞれのインピーダンスにおける電流値を比較することによって、送受信アンテナの結合状況を推定できることが分かるので、その状態に最適なインピーダンスやＱ値に設定することによって、安定した通信特性が確保できる。なお、本実施形態では、一番電流の大きいインピーダンスに設定した場合を示してあるが、遠距離において、Ｚ＝２０Ωと小さなインピーダンスに設定するとバッテリの消耗が激しくなるため、センシングで使うインピーダンスと異なるインピーダンス等を用いるなどして、センシングと別なパラメータに使用してもよい。なお、センシング期間Ｔ１は、バッテリの消耗を小さくするために、５０μsec.程度の短時間とすることが望ましい。

【0099】

このようにして、本実施形態では、制御部１２０は、インピーダンスに対する電流の大小が図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の何れに相当するか（つまり、アンテナ特性データがどのように変化するか）を判断してから、送受信アンテナの距離の推定を行う。そして、アンテナ距離を推定してアンテナパラメータを最適値に設定してから、通常の通信モードを実行する。このようにアンテナ距離に応じて、好適なアンテナパラメータを設定することによって、以下のような効果が得られる。

【0100】

図１０に示すように、例えば遠距離の通信を重視して高い誘起電圧を得るためにＺ＝２０Ωに設定した場合、Ｋｘが、０．３のように大きい領域では、Ｚ＝８０Ωを設定する場合の誘起電圧の方が、Ｚ＝２０Ωを設定する場合のそれより約５割程度も高くなる。すなわち、通常通信開始前に、アンテナ距離に応じて好適なアンテナパラメータを設定することによって、より安定した通信特性を確保することができる。

【0101】

一例として、図１０に太い実線で示すように、任意のアンテナ距離で、アンテナ電流が大きくなるように（この場合、誘起電圧も高くなる（図６（Ａ）、（Ｂ）参照））、インピーダンスを可変に制御することが、アンテナ特性に最適な制御となる。

【0102】

なお、本実施形態では、マッチング回路１０８の定数等を可変にできるアンテナパラメータとしては、アンテナインピーダンスの他、共振周波数、共振回路のＱ値、送信信号レベル、ＬＳＩの出力インピーダンスがある。これらのパラメータの最適値を記憶部１５８に記憶させておいて適宜呼び出すようにしてもよい。これにより、予め設定されている最適なパラメータで通信することが可能となる。

【0103】

また、本実施形態では、設定部１４８は、アンテナパラメータとしてアンテナゲインをセンシング期間Ｔ１と通常通信が行われる通常通信期間Ｔ３とそれぞれ別の値に設定してもよい。特に、設定部１４８は、より安定した通信特性を確保するために、図１１（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、センシング期間Ｔ１におけるアンテナゲインを通常通信期間Ｔ３におけるアンテナゲインより大きい値となるように設定して、センシング時のＳＮ（Ｓ／Ｎ比）を稼ぐことが好ましい。

【0104】

なお、本実施形態における非接触通信システム１００は、送信アンテナとしての機能を有する一次側アンテナ部１０６と受信アンテナとしての機能を有する二次側アンテナ部１２２の安定した通信特性を確保するために適用されているが、非接触給電システムにも適用可能である。すなわち、一次側アンテナ部に給電アンテナとしての機能、二次側アンテナ部に受電アンテナとしての機能が更にそれぞれ備わる構成として、通常通信を開始する前にアンテナパラメータを双方のアンテナの結合状態に合わせて最適値にダイナミックに設定することによって、非接触給電をする際に、アンテナ距離やアンテナの相対位置が変わった場合でも、非接触給電における通信特性を安定化させられる。このとき、設定部１４８は、測定部１４２で測定したアンテナ電流が最大値となるアンテナインピーダンスを最適なアンテナパラメータとして設定することが好ましい。

【0105】

このように、本実施形態では、通常通信を開始する前のセンシング期間中に、複数段階に設定されたアンテナパラメータを変更した際における一次側アンテナ部のアンテナ電流の変動を解析することによって、受信アンテナの誘起電圧の変化をリサーチできる。このため、アンテナ距離やアンテナの相対位置が変わっても、最適なパラメータ設定をダイナミックにできるため、安定した通信特性が得られる。また、アンテナ距離に応じて最適なアンテナインピーダンスに設定できるので、ＬＳＩの負荷電流を少なくできる。さらに、センシング時における電流値を最適化できるため、ＳＮのよい検出が可能となる。

【0106】

次に、本発明の一実施形態に係る非接触通信方法について、図面を使用しながら説明する。図１２は、本発明の一実施形態に係る非接触通信方法の概略を示すフロー図である。

【0107】

本発明の一実施形態に係る非接触通信方法は、前述した本発明の一実施形態に係る非接触通信システム１００を用いて、送信アンテナとしての機能を有する一次側アンテナ部１０２と受信アンテナとしての機能を有する二次側アンテナ部１０４との間において、ダイナミック制御による非接触通信を実現するものである。

【0108】

すなわち、本実施形態では、受信アンテナに励起される電圧の変化に着目し、ＬＳＩから見たアンテナインピーダンスにより受信アンテナの誘起電圧のピーク値と結合係数に違った傾向を示すことをセンシング（検出）モード時に応用して、送受信アンテナの結合状態を判断する。そして、その後、セッティング（条件設定）モード時に送受信アンテナの結合状態から導かれるアンテナインピーダンスとＱ値等のアンテナパラメータを適宜設定してから、通常の通信による送受信開始のプロセスに移行して、非接触通信システムにおける送受電アンテナの安定した通信性能を確保することを特徴とする。

【0109】

一次側アンテナ部１０６と二次側アンテナ部１２２との間の通常通信を開始する前に、まず、アンテナ特性を決めるためのセンシングモードを開始する（工程Ｓ１１）。センシングモードを開始したら、アンテナ電流の出力周波数を１３．５６ＭＨｚに設定して（工程Ｓ１２）、アンテナゲイン等のアンテナパラメータを所定の大きさに設定する（工程Ｓ１３）。

【0110】

次に、センシングモードが実行されるセンシング期間Ｔ１において、アンテナ特性を決める複数段階に設けられたアンテナパラメータをダイナミックに変更する（変更工程Ｓ１４）。本実施形態では、アンテナパラメータとして、８０／５０／２０Ωの３段階に設けられたアンテナインピーダンスＺを、短時間で高速に大きい値の８０Ωから５０Ω、２０Ωと順々に変更する（変化させる）。

【0111】

アンテナインピーダンスＺを連続的に変更したら、次に、アンテナパラメータを変更した際における一次側アンテナ部１０６のアンテナ特性データをそれぞれ測定する（測定工程Ｓ１５）。すなわち、アンテナインピーダンスＺの変化に対応するアンテナ特性データの変化を測定する。本実施形態では、一次側アンテナ部１０６のアンテナ特性データとして測定部１４２がモニター抵抗部Ｒ１の電流を測定することによって、現在の送受信アンテナの結合状態において、どのアンテナインピーダンスＺ（８０／５０／２０Ω）が最適であるかが次工程Ｓ１６で分かるようになる。

【0112】

アンテナインピーダンスＺ（８０／５０／２０Ω）のアンテナ特性データを測定したら、これら測定工程Ｓ１５で測定されたアンテナ特性データの測定値に基づいて、一次側アンテナ部１０６と二次側アンテナ部１２２とのアンテナ距離を推定する（推定工程Ｓ１６）。本実施形態では、測定部１４２がアンテナ特性データとして、アンテナインピーダンスＺ（８０／５０／２０Ω）のアンテナ電流を測定するので、推定工程Ｓ１６では、測定工程Ｓ１５で測定された電流値に基づいて、一次側アンテナ部１０６と二次側アンテナ部１２２とのアンテナ距離を推定する。このように、本工程Ｓ１６において、当該アンテナ距離を推定することによって、その距離に応じた最適なアンテナパラメータを選ぶことができる。

【0113】

次に、アンテナ距離推定工程Ｓ１６における推定結果に基づいて複数段階に設けられたアンテナパラメータからアンテナ特定に適したアンテナパラメータを選定して設定する（設定工程Ｓ１７）。そして、アンテナパラメータ設定工程Ｓ１７で最適なアンテナパラメータを設定後に、一次側アンテナ部１０６と二次側アンテナ部１２２との間の通常通信を実行する通常通信モードに移行する（通常通信工程Ｓ１８）。

【0114】

このように、本実施形態では、通常通信を開始する前のセンシング期間中に、複数段階に設定されたアンテナパラメータを変更した際における一次側アンテナ部１０６のアンテナ電流の変動解析結果に基づいて、より好適なアンテナパラメータを設定できる。このため、アンテナ距離やアンテナの相対位置が変わっても、双方のアンテナの結合状態における最適値にアンテナパラメータをダイナミックに設定してから通常通信に移行するので、より安定した通信特性を確保できる。

【0115】

なお、上記のように本発明の各実施形態及び各実施例についてについて詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

【0116】

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、非接触通信システム、及び信号生成回路の構成、非接触通信方法の動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

【0117】

例えば、上記実施形態では、アンテナパラメータとしてのアンテナインピーダンスを制御する（変化させる）例として、３段階のアンテナインピーダンス（第１〜３のアンテナパラメータ値）を例に挙げた。しかし、これは２段階でもよいし、４段階以上であってもよい。このことは、後述する、アンテナのＱ値を制御する場合、及び送信信号生成部１１０による送信信号の出力電流値（ＬＳＩの出力電流値）を制御する場合も同様である。

【0118】

また、上記実施形態では、推定処理の対象とされるアンテナ距離が、遠距離（第１の距離）、中距離（第１の距離より小さい第２の距離）、及び近距離（第２の距離より小さい第３の距離）の３段階とされた。しかしそれは、２段階に分けられてもよいし、４段階以上に分けられてもよい。

【0119】

例えば、図１２に示したフローチャートの処理は、基本的には、送信装置１０２と受信装置１０４の１回の通信の度に実行される。しかし、例えば送信装置１０２及び受信装置１０４が一度通信した後は、例えば少なくともＳ１４〜Ｓ１６により得られたデータをルックアップテーブルデータとして記憶部に記憶しておいてもよい。つまり、このルックアップテーブルデータは、アンテナパラメータ、アンテナ特性データ、及びアンテナ距離をそれぞれ関連付けるデータである。そして、２回目以降の通信では、送信装置１０２及び受信装置１０４が互いの固有の識別情報に基づいて互いの装置を認識した場合、制御部は、アンテナ特性データを測定し（Ｓ１５）、ルックアップテーブルデータに基づき、最適なアンテナパラメータを設定するようにしてもよい。このことは、以下に説明する各実施形態についても同様である。

【0120】

ここで、上記実施形態の補足のための説明をする。図１３（Ａ）は、アンテナパラメータとしてアンテナインピーダンスごとの（つまりアンテナインピーダンス変化における）、アンテナ電流と誘起電圧（Ｖｏｖ）との関係を示す。すなわち、これは、上記実施形態における図６（Ａ）、（Ｂ）に示すデータを、アンテナ電流と誘起電圧との関係で示すものである。図１３（Ａ）において、異なるアンテナインピーダンス間において、細線で結ばれる３つのプロットは同じ結合係数による値を示す。このことは、図１４以降で説明するグラフでも同様である。

【0121】

図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示すグラフにおいて、誘起電圧の最大点をトレースしたもの（太い実線で示す）である。この最大点のトレースの範囲は、図１０で示した太い実線のトレースの範囲に対応する。図１３（Ｂ）のグラフから、上記したように、任意のアンテナ距離で（異なるアンテナインピーダンス間の同じ結合係数ごとに）、アンテナ電流を大きくして誘起電圧を高くするように、アンテナインピーダンスを可変に制御することが、アンテナ特性に最適な制御となることが理解できる。

【0122】

本実施形態では、共振回路の直並列コンデンサ（図２、図３（Ａ）、図４（Ａ）参照）のうち少なくとも１つの容量を可変することにより、アンテナインピーダンスＺを変えることができる。例えば、直並列コンデンサの容量の変化の方向を同時に逆向きに制御することにより、共振周波数を変えずにインピーダンスのみを変えることができるという効果がある。このような直並列コンデンサの制御方法は、例えば特開2014-165583に開示されている。

【0123】

以下、他の実施形態に係る、アンテナ特性に適したアンテナパラメータの設定について説明する。上記では、アンテナパラメータとして、主にアンテナインピーダンスを使用した例を図を用いて説明した。また、上記では、アンテナ特性データとして、アンテナ電流、又は伝送特性（Ｓ２１）を使用した例を説明した。次に説明する実施形態では、アンテナパラメータとしてアンテナインピーダンスを使用することは変わらないが、アンテナ特性データとして、送信信号生成部１１０による送信信号の出力電流値（ＬＳＩの出力電流値）が使用される。以降の説明では、このＬＳＩの出力電流値を便宜的に「ＬＳＩ電流」と言う。

【0124】

なお、ＬＳＩ電流は、例えば差動増幅器Ａ１（図８参照）に入力される発振器１５０からの発振信号の電圧と、差動増幅器Ａ１から出力される発振信号の電圧との電圧差を抵抗によって換算することで測定される。ＬＳＩ電流の検出手段は、これに限られず、ＬＳＩの回路形態に応じて種々の手段が採用されることは言うまでもない。

【0125】

図１４（Ａ）は、インピーダンスごとの、ＬＳＩ電流（Ｉｌｓｉ）と誘起電圧との関係を示す。図１４（Ａ）から、任意のアンテナ距離で（異なるアンテナインピーダンス間の同じ結合係数ごとに）、ＬＳＩ電流が大きくなるように、インピーダンスを可変に制御することが、アンテナ特性に最適な制御となることが理解できる。図１４（Ａ）では、このような最適な制御のために設定されるアンテナインピーダンスを太い実線で示している。図１４（Ｂ）は、このような最適な制御に対応する、結合係数及び誘起電圧の関係を示す。図１４（Ｂ）において太い実線で示す誘起電圧の最大点のトレースの範囲は、図１４（Ａ）に示した、太い実線で示す誘起電圧の最大点のトレースに対応する。

【0126】

具体的なアンテナインピーダンスの制御方法（設定方法）としては、上記実施形態と同様であり、図１２に示す方法にしたがって処理が実行されればよい。すなわち、センシング期間において、制御部は、アンテナインピーダンスを変化に対応する、同じ結合係数ごとの、ＬＳＩ電流を測定し（Ｓ１４、Ｓ１５に対応、図１４（Ａ）参照）、これによりアンテナ距離を推定し（Ｓ１６に対応）、最適なアンテナパラメータ（アンテナインピーダンス）を設定する（Ｓ１７に対応）。

【0127】

本実施形態では、ＬＳＩの内部でＬＳＩ電流を検出する回路を構成できる。そのため、上記実施形態のようにアンテナ電流を監視するための測定部１４２からの出力線、及びその出力線とＬＳＩとをつなぐためのＬＳＩの入力端子が不要になる。

【0128】

ここで、本実施形態と、上記実施形態（アンテナ電流を使用する形態）とを比較する。上記実施形態では、図１３（Ｂ）に示すように、インピーダンスごとのカーブがそれぞれクロスしているのに対し、本実施形態では、図１４（Ａ）に示すように、クロスポイントがない。そのため、図１４（Ｂ）に示すように連続する結合係数の範囲で、太い実線で示す誘起電圧の最大点のトレースが断続的になる。これをできるだけ連続的なトレースに近づけるためには、サンプリングされるインピーダンス値をより多く、すなわちインピーダンスの変化をより細かくすればよい。言い換えれば、アンテナ電流を測定する上記実施形態は、ＬＳＩ電流を測定する本実施形態に比べ、誘起電圧の最大点を効率的にトレースすることができ、最適制御のカーブを滑らかにすることができるというメリットがある。

【0129】

次に、さらに別の実施形態について説明する。図６（Ａ）、（Ｂ）で説明した上記実施形態では、アンテナ特性データとして、アンテナ電流の絶対値が使用されたが、本実施形態ではそのアンテナ電流の相対値が使用される。図１５は、図５と同じように、アンテナ電流（相対値）と誘起電圧との関係を示し、異なるアンテナインピーダンス間で、同じ結合係数のプロットが細線で結ばれた例を示す。また、最適値として設定されたインピーダンスを太い実線で示している。図１５において、各アンテナインピーダンスにおいてアンテナ電流（相対値）が大きくなるほど、アンテナ距離が大きくなることが分かっている。以下、説明の便宜上、相対値で示されるアンテナ電流を、「相対アンテナ電流」もしくは「相対アンテナ電流値」と言う。

【0130】

図１５より、アンテナインピーダンスが変わっても、誘起電圧は例えば０．５３〜０．５５の間において略０．５４で最大になっているのが分かる。したがって、後述するように、最適なアンテナインピーダンスの設定処理のための判定閾値として、制御部は、相対アンテナ電流値０．５４を用いることができる。

【0131】

図１６は、本実施形態に係るセンシングモードの処理を示すフローチャートである。工程Ｓ３１、３２は、図１２におけるＳ１２、Ｓ１３と同様の処理である。

【0132】

制御部は、遠距離用のアンテナパラメータ、ここでは３段階のアンテナインピーダンスのうち最も低いアンテナインピーダンスＺ（例えば２０Ω）を設定して、そのアンテナインピーダンスにおける相対アンテナ電流値を取得する（Ｓ３３）。遠距離、中距離、近距離のうち、最初に遠距離のアンテナパラメータを設定するのは、送信装置１０２と受信装置１０４とが相対的に近付いて行くときの過程で、アンテナ距離が大きい値から徐々に小さくなることが想定されるからである。つまり、相対アンテナ電流値が、大きい状態から徐々に小さくなることを想定している。

【0133】

上記したように、制御部は、相対アンテナ電流値が０．５４以下であるか否かを判定する（Ｓ３４）。これは、現在のアンテナ距離が、遠距離にあるか、近距離にあるかの判定処理である。０．５４以下の場合、制御部は、中距離用のアンテナパラメータである、中程度のアンテナインピーダンスＺ＝５０Ωを設定する（Ｓ３５）。

【0134】

同様に、制御部は、相対アンテナ電流値が０．５４以下であるか否かをさらに判定し（Ｓ３６）、０．５４以下の場合、制御部は、近距離用アンテナパラメータである、アンテナインピーダンスＺ＝８０Ωを設定する（Ｓ３８）。そうでなければ、中距離用のアンテナパラメータを設定である、アンテナインピーダンスＺ＝５０Ωを設定する（Ｓ３７）。

【0135】

このように、相対アンテナ電流値が小さいほど、アンテナインピーダンスを大きく制御する（又は、アンテナのＱ値を小さく制御してもよい）ことにより、アンテナ特性を最適にすることができる。

【0136】

なお、制御部は、判定閾値として異なる２つの値を使用することにより、それらの判定処理の結果、現在のアンテナ距離が、遠距離、中距離、又は近距離であるかを検出するようにしてもよい。異なる２つの判定閾値としては、例えば０．５〜０．６のうち任意の２値が使用され得る。

【0137】

次に、さらに別の実施形態について説明する。本実施形態では、アンテナ特性データとして、上記相対アンテナ電流値の代わりに、ＬＳＩへの入力の伝送特性（Ｓパラメータ）のうち、反射損失であるＳ２２が使用される。図１７は、インピーダンスごとの、Ｓ２２と誘起電圧との関係を示す。本実施形態では、上記実施形態と同様な考えで、送信装置１０２と受信装置１０４とが相対的に近付いて行くときの過程でのアンテナ距離が、大きい値から徐々に小さくなることを想定している。つまり、Ｓ２２が、小さい状態から徐々に大きくなることを想定している。

【0138】

図１８は、本実施形態に係るセンシングモードの処理を示すフローチャートである。ここでは、アンテナ距離を検出するためのＳ２２の閾値として、Ｓ４４、４６で０．８９という値が用いられる他は、図１６に示した処理と同じである。このように、Ｓ２２が大きいほど、アンテナインピーダンスを大きく制御することにより、アンテナ特性を最適にすることができる。

【0139】

上記各実施形態では、アンテナパラメータの例として、アンテナインピーダンスを主に説明した。以下では、アンテナパラメータの例として、アンテナのＱ値が設定される場合について説明する。

【0140】

図１９は、Ｑ値ごとの、結合係数と誘起電圧との関係を示す。ここではアンテナインピーダンスが一定とされる。例えば異なる複数のＱ値として、１０、１３、１６．２の３値が使用される。図１９から、誘起電圧に対して、上記各実施形態で示したアンテナインピーダンスの大小関係と、Ｑ値の大小関係とは、逆になっていることがわかる。

【0141】

図２０（Ａ）は、図１９において誘起電圧の最大点をトレースしたもの（太い実線で示す）である。この図から、結合係数が大きくなる、すなわちアンテナ距離が小さくなるにしたがって、Ｑ値を下げることにより、誘起電圧が回復することがわかる。

【0142】

図２０（Ｂ）は、Ｑ値ごとの、アンテナ電流（絶対値）と誘起電圧との関係を示す。各Ｑ値において、誘起電圧の最大点のトレースが太い実線で示されている。この図から、任意のアンテナ距離で（異なるＱ値間での同じ結合係数ごとに）、アンテナ電流を大きくして誘起電圧を高くするように、Ｑ値を可変に制御することが、アンテナ特性に最適な制御となることが理解できる。

【0143】

次に、さらに別の実施形態について説明する。図２１（Ａ）は、Ｑ値ごとの、ＬＳＩ電流（Ｉｌｓｉ）と誘起電圧との関係を示す。この図から、任意のアンテナ距離で（異なるＱ値間での同じ結合係数ごとに）、ＬＳＩ電流が大きくなるように、Ｑ値を可変に制御することが、アンテナ特性に最適な制御となることが理解できる。図２１（Ａ）では、このような最適な制御のために設定されるＱ値を太い実線で示している。図２１（Ｂ）は、このような最適な制御に対応する、結合係数及び誘起電圧の関係を示す。図２１（Ｂ）において太い実線で示す誘起電圧の最大点のトレースの範囲は、図２１（Ａ）に示した、太い実線で示す誘起電圧の最大点のトレースに対応する。

【0144】

本実施形態では、ＬＳＩの内部でＬＳＩ電流を検出する回路を構成できる。そのため、上記実施形態のようにアンテナ電流を監視するための測定部１４２からの出力線、及びその出力線とＬＳＩとをつなぐためのＬＳＩの入力端子が不要になる。

【0145】

次に、さらに別の実施形態について説明する。図２２は、直列コンデンサ及び並列コンデンサの、Ｑ値と容量との関係を示す。例えば、インダクタンスＬ1は１．２５μＨ、アンテナインピーダンスＺは８０Ωに設定した。この図から、直並列共振コンデンサ（の容量）を可変に制御することで、つまり共振周波数を変化させることで、インピーダンスは一定のまま、Q値を制御できることがわかる。

【符号の説明】

【0146】

１００ 非接触通信システム、１０２ 送信装置、１０４ 受信装置、１０６ 一次側アンテナ部、１０８ 可変インピーダンスマッチング部（マッチング回路）、１１０ 送信信号生成部、１１２ 変調回路、１１４ 復調回路、１１６ 送受信制御部、１１８ 送信側システム制御部、１２０ 制御部、１２２ 二次側アンテナ部、１２４ 整流部、１２６ 定電圧部、１２８ 受信制御部、１３０ 復調回路、１３２ 受信側システム制御部、１３４ 変調回路、１３６ バッテリ、１３８ 外部電源、１４０ フィルタ回路、１４２ 測定部、１４４ 変更部、１４６ 推定部、１４８ 設定部、１５０ 発振器、１５２ ゲイン設定部、１５４ ＤＡ変換部、１５６ ＡＤ変換部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】