非接触式IC卡的出现和发展是引人注目的。IC卡功能等现在由于卡的 体积被嵌入到移动电话内。非接触式IC卡在例如专利文件1和2中被公开。
图1是表示普通的非接触式IC卡用R/W(读取器/写入器)装置的前置电 路10的结构示意图。
如图1所示，该非接触式IC卡用R/W装置的前置电路10主要由接收侧 电路11，传送侧电路12，串联谐振用电容器13，R/W天线14，等等构成。 电阻器15是(天线)线圈16的内部电阻。
另外，在图1中，C1表示电容器13的电容，R1表示电阻器15的电阻 值，以及L1表示线圈16的电感。
图1的R/W装置的前置电路10的操作将被说明。
在数据传送的时候，调制波信号从传送侧电路12输出，电流流入与天线 14串联连接的电容器13和形成天线14的线圈16，并且磁场从天线14发出。
另一方面，在接收的时候，恒定载波信号从传送侧电路12输出，但是有 可能在卡侧进行负载调制，因此在接收侧电路11接收到的载波信号变成负载 调制信号，并且解调数据能被提取。
在数据的传送和接收中，电容器13和线圈16形成谐振电路。这时，从 传送侧电路12看到的阻抗变小(大电流流出)，以及从天线14传送的磁场变 为最大。
即，前置电路10在传送/接收时具有线圈16和电容器13串联连接的结 构。另外，基本上理论上信号使用的载波频率被设置成与线圈16和电容器 13的谐振频率一致并且阻抗在谐振频率处是最小的。具有环天线结构的线圈 16被表示为包括损耗的电阻器15，并且其与电容器13一起形成串联谐振电 路。
其中谐振频率f0被表示为以下公式。
[公式1]
$f0=1/(2\pi *\sqrt{(L1*C1)})---\left(1\right)$
这时天线电路的阻抗Z变成如下所示。当电阻器15的电阻值R1小时， 电流能高效地流入天线并且产生的磁场变为最大。
[公式2]
Z＝R1+jωL1+1/(jωC1)
      ＝R1        …(2)
然后，用在非接触式IC卡中的前置电路将被说明。
图2是表示用在非接触式IC卡中的前置电路的主要部分的结构示意图。

要解决的技术问题
如上所述用于R/W(读取器/写入器)装置的最佳电路结构和用于卡的最 佳电路结构是不同的，因此，通过单个前置电路很难满足两者功能。因此为 每一个分别准备最佳天线和前置电路是有必要的。
这意味着更大量的前置部分和电路以及多个天线，因此存在干涉和必须 处理这些干涉。因此设计的难度高。另外，当使用单个天线时，装置的结果 偏向于R/W功能或卡功能的特性，以及难以同时满足两者的特性。
近年来，不但卡功能，而且R/W功能都变得有需求。然而，因为它涉及 特性，成本，等等问题，因此要同时满足两者功能是不容易的。
本发明提供一种能共享一个天线，并且还能充分地显示作为写入器功能 和卡功能的特性的通信装置，一种提供那些特性的非接触式IC卡，和一种信 息装置。
技术方案
本发明的第一方面，通信装置具有：第一传送电路，其具有第一和第二 输出端以及在第一模式从第一和第二输出端输出载波；天线电路，包括节点， 具有一个连接到节点的端点并且具有另一个连接到第一传送电路的第二输出 端的端点的电感器，和至少一个连接在节点和第一传送电路的第一输出端之 间的电容器；第二传送电路，其被连接到天线电路的节点以及在第二模式输 出传送数据；至少一个接收电路，其被连接到天线电路的节点以及相对于在 天线电路接收到的数据进行接收处理；和电路转换单元，在第一模式时形成 作为包括电感器和电容器的串联谐振电路的天线电路以及在第二模式时形成 作为包括电感器和电容器的并联谐振电路的天线电路。
本发明的第二方面，非接触式IC卡具有：第一传送电路，其具有第一和 第二输出端以及在读取器/写入器模式从第一和第二输出端输出载波数据； 天线电路，包括节点，具有一个连接到节点的端点并且具有另一个连接到第 一传送电路的第二输出端的端点的电感器，和至少一个连接在节点和第一传 送电路的第一输出端之间的电容器；第二传送电路，其被连接到天线电路的 节点以及在卡模式时对传送数据的负载进行调制；至少一个接收电路，其被 连接到天线电路的节点以及相对于在天线电路接收到的数据进行接收处理； 电路转换单元，响应于模式控制信号在读取器/写入器模式时形成作为包括 电感器和电容器的串联谐振电路的天线电路以及在卡模式时形成作为包括电 感器和电容器的并联谐振电路的天线电路；存储器；和控制单元，其用于有 选择地提供传送数据到第一传送电路或第二传送电路，相对于在接收电路的 接收数据进行预定的处理，以及进行存储器的存取控制。
本发明的第三方面是一种具有通过通信网络的通信功能的信息装置，该 信息装置具有带有读取器/写入器功能和卡功能的通信装置，该通信装置具 有：第一传送电路，其具有第一和第二输出端以及在第一模式时从第一和第 二输出端输出载波；天线电路，包括节点，具有一个连接到节点的端点和具 有另一个连接到第一传送电路的第二输出端的端点的电感器，和至少一个连 接在节点和第一传送电路的第一输出端之间的电容器；第二传送电路，其被 连接到天线电路的节点以及在第二模式输出传送数据；至少一个接收电路， 其被连接到天线电路的节点以及相对于在天线电路处接收到的数据进行接收 处理；和电路转换单元，在第一模式时其形成作为包括电感器和电容器的串 联谐振电路的天线电路以及在第二模式时其形成作为包括电感器和电容器的 并联谐振电路的天线电路。
发明有益效果
根据本发明，不需要分别用于读取器/写入器(R/W)和卡的天线。一个就 足够了。结果，由于在读取器/写入器用天线和卡用天线之间的干涉而产生 的问题被消除。因为天线减少，因此其中的外围部件和电路也减少，设计变 得容易，并且成本能够降低。另外，获得了部件成本和设计成本便宜并且具 有简单的结构和高的性能的前置电路。
附图说明
[图1]图1是表示普通的非接触式IC卡用R/W(读取器/写入器)装置 的前置电路的结构示意图。
[图2]图2是表示用在非接触式IC卡中的前置电路主要部分的结构示意 图。
[图3]图3是表示根据本发明的一个实施例构成为移动电话的移动信息装 置被应用到的通信系统的结构的例子示意图。
[图4]图4是表示根据本实施例的移动电话基本结构的例子的方框图。
[图5]图5是表示通信装置的结构的第一例子的示意图，其根据本发明的 一个实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器/ 写入器功能。
[图6]图6是表示通信装置的结构的第二例子的示意图，其根据本发明的 一个实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器/ 写入器功能，以及图6表示在读取器/写入器模式下的结构。
[图7]图7是表示通信装置的结构的第二例子的示意图，其根据本发明的 一个实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器/ 写入器功能，以及图7表示在卡模式下的结构。
[图8]图8是表示通信装置的结构的第三例子的示意图，其根据本发明的 一个实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器/ 写入器功能。
[图9]图9是表示通信装置的结构的第四例子的示意图，其根据本发明的 一个实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器/ 写入器功能。
[图10]图10是表示如图9所示的通信装置的仿真结果的示意图。
[图11]图11是表示如图9所示的通信装置的仿真结果的示意图。
[图12]图12是表示通信装置的结构的第五例子的示意图，其根据本发明 的一个实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器 /写入器功能。
[图13]图13是表示通信装置的结构的第六例子的示意图，其根据本发明 的一个实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器 /写入器功能。
[图14]图14是表示通信装置的结构的第七例子的示意图，其根据本发明 的一个实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器 /写入器功能。
[图15]图15是表示其上安装图5所示通信装置的非接触式IC卡的结构 的例子的示意图。
[图16]图16是表示其上安装图5或图6所示通信装置的非接触式IC卡 的结构的例子的示意图。
[图17]图17是表示其上安装图8所示通信装置的非接触式IC卡的结构 的例子的示意图。
[图18]图18是表示其上安装图9所示通信装置的非接触式IC卡的结构 的例子的示意图。
[图19]图19是表示其上安装图12所示通信装置的非接触式IC卡的结构 的例子的示意图。
[图20]图20是表示其上安装图13所示通信装置的非接触式IC卡的结构 的例子的示意图。
[图21]图21是表示其上安装图14所示通信装置的非接触式IC卡的结构 的例子的示意图。
标记说明
100…通信系统，110…移动电话，115…存储单元，116…通信装置，117… 控制单元，120…非接触式IC卡，130…基站，140…通信网络，150…服务器， 200，200A至200F…通信装置，210，210A至210F…天线电路，211…天线线 圈，212，212-1，212-2，213…电容器，214…开关，215…高电阻，ND210，ND211… 节点，A，B…端点，220，220A…传送侧电路(第一传送电路)，221，221A…第一 输出端，222，222A…第二输出端，223…第一传送缓冲器，224…第二传送缓冲 器，225…开关，226…反相器，227…输入端，230…响应电路(第二传送电路)， 240…接收侧电路，250…开关，260…载波发生器，270…开关，280，280A，280B… 电路转换单元，300，300A至300F…非接触式IC卡，310…CPU(控制单元)， 320…存储器。

下面，将参考附图说明本发明的实施例。
图3是表示根据本发明的一个实施例构成为移动电话的移动信息装置被 应用到的通信装置结构的例子的示意图。
如图3所示通信系统100包括移动电话110，外部非接触式IC卡120， 基站130，通信网络140，和服务器150。
本实施例的移动电话110例如具备内置的非接触式IC卡功能和读取器/ 写入器功能。安装的读取器/写入器(R/W)功能用非接触式IC卡120进行无 线通信并且当从外部非接触式IC卡120收到响应(信号)时建立连接。
当与非接触式IC卡120的连接被建立时，移动电话110根据预定的通信 方法用无线通信的方式通过基站130和通信网络140与服务器150连接，并 且在非接触式IC卡120和服务器150之间中继信息。
当两者的相互验证成功时，安装在移动电话110内的读取器/写入器功 能进行读存储在非接触式IC卡120上的信息的处理以及根据从服务器150来 的指令写新的信息到非接触式IC卡120的处理。
图4是表示根据本实施例的移动电话基本结构的例子的方框图。
移动电话110，如图4所示，具有：无线通信单元111，其用于通过通信 网络140用服务器150进行无线通信处理；显示单元112，其由液晶显示器 (LCD)等等构成；操作单元113，其包括操作键例如十位数字键；音频处理单 元114，其具有用于音频输入处理或音频输出处理的麦克风和扬声器；存储 单元115，其存储程序、消息数据、地址数据、IC卡用数据等等；通信装置 116，其形成用于提供非接触式IC卡功能和读取器/写入器功能的前置电路 单元；以及控制单元(CPU)117，其进行移动电话110的全部功能控制，用于 提供非接触式IC卡功能和读取器/写入器功能的模式控制，相对于传送数据 TD和接收数据RD的预定处理，和据此对存储单元115的存取。
与通过电话单元组成相同，无线通信单元111，显示单元112，操作单元 113，音频处理单元114，存储单元115，以及控制单元117形成普通的移动 电话。
另外，通信装置116，存储单元115，和控制单元117构成用于提供非接触 式IC卡功能和读取器/写入器功能的卡功能单元。
另外，模式的指定，开关，等等被设计成依照操作单元114的操作在控 制单元117的控制下实现。
这时，控制单元117输出模式控制信号MD(模式)和传送数据TD到通信 装置116，接收接收数据RD，并且进行存储到存储单元115的处理等等。存 储单元115包括非易失性存储器例如快闪存储器。
注意，控制单元117在电话单元，卡和卡功能单元中被分别提供的结构 也是可能的。
另外，在下面说明中，读取器/写入器模式相当于第一模式，以及卡模 式相当于第二模式。
图5是表示通信装置的结构的例子的示意图，其根据本发明的一个实施 例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器/写入器功 能。
注意，在图5中，图4的通信装置116通过使用标记200来表示。
图5的通信装置200具有：天线电路210，作为第一传送电路的主要用 于读取器/写入器功能的传送侧电路220，作为第二传送电路的用于卡功能 的响应(卡)电路230，接收侧电路240，开关(SW10)250，用于产生具有13.56 MHz频率的载波的载波发生器260，以及开关270。
天线电路210具有节点ND210，天线线圈(电感器)211，和电容器212。另外， 在图5中，Ca表示电容器212的电容，以及L11表示线圈211的电感。
天线线圈211的一端连接到节点ND210，电容器212的第一电极(一端) 连接到节点ND210，以及第二电极(另一端)连接到传送侧电路220的第一输 出端221。另外，天线线圈211的另一端连接到传送侧电路220的第二输出 端222。
传送侧电路220具有：第一输出端221，第二输出端222，第一传送缓冲 器223，第二传送缓冲器224，开关(SW11)225，反相器(INV)226，和输入 端227。
第一传送缓冲器223由p沟道MOS(PMOS)晶体管PT221和n沟道 MOS(NMOS)晶体管NT221形成的CMOS缓冲器构成。PMOS晶体管PT221 的源极连接到电源电压Vdd，它的漏极连接到NMOS晶体管NT221的漏极， 以及NMOS晶体管NT221的源极连接到参考电压(地电压)GND。
PMOS晶体管PT221和NMOS晶体管NT221的栅极彼此相连接，输入 节点ND221由其接点形成，输出节点ND222由PMOS晶体管PT221和NMOS 晶体管NT221的漏极的接点形成，以及该输出节点ND222连接到第一输出 端221。
第二传送缓冲器224由PMOS晶体管PT222和NMOS晶体管NT222形 成的CMOS缓冲器构成。
PMOS晶体管PT222的源极连接到电源电压Vdd，它的漏极连接到NMOS 晶体管NT222的漏极，以及NMOS晶体管NT222的源极连接到参考电压(地 电压)GND。
PMOS晶体管PT222和NMOS晶体管NT222的栅极彼此相连接，输入 节点ND223由其接点形成，输出节点ND224由PMOS晶体管PT222和NMOS 晶体管NT222的漏极的接点形成，以及该输出节点ND224连接到第二输出 端222。
开关225连接它的静触点(fixed contact) a到传送缓冲器223的输入节 点ND221，连接它的操作触点(operation contact) b到反相器226的输出端， 以及连接它的操作触点 c到传送侧电路220的输入端227。
通过控制单元(CPU等等)117的模式控制信号MD(模式)，开关225在 卡模式时期和读取器/写入器(R/W)模式时期之间切换。
在卡模式中静触点 a和操作触点 c相连接，以及在读取器/写入器模式 中静触点 a和操作触点 b相连接。
反相器226输入端，第二传送缓冲器224的输入节点ND223，和开关225 的操作触点 c连接到输入端227。
输入端227连接到开关270的静触点 a。
具体地说开关270连接它的静触点 a到传送侧电路220的输入端227，连 接它的操作触点 b到载波发生器260的输出端，以及连接它的操作触点 c到 电源电压Vdd。
通过控制单元(CPU等等)117的模式控制信号(模式)，开关270在卡模 式时期和读取器/写入器(R/W)模式时期之间切换。
在卡模式中静触点 a和操作触点 c相连接，而在读取器/写入器模式中 静触点 a和操作触点 b相连接。
在具有这一结构的传送侧电路220中，在卡模式，输入端227通过开关 270连接到电源电压Vdd并且固定在高(Hi)电平，因此第一和第二传送缓冲 器223和224的NMOS晶体管NT221和NT222保持在导通(ON)状态，以 及PMOS晶体管PT221和PT222保持在截止(OFF)状态。
由此，连接到天线电路210的传送侧电路220的第一和第二输出端221 和222连接到地电压。
于是，天线电路210相当于形成并联谐振电路。
在读取器/写入器模式，在载波发生器260产生的具有13.56MHz频率 的载波通过开关270和输入端227而提供在高(Hi)电平或低(Lo)电平。
当载波处于Hi电平时，载波经过反相器226使第一传送缓冲器223中的 PMOS晶体管PT221保持在导通状态，以及NMOS晶体管NT221保持在截 止状态。在第二传送缓冲器224中，PMOS晶体管PT222保持在截止状态， 以及NMOS晶体管NT222保持在导通状态。
由此，第一输出端221连接到电源电压Vdd，以及第二输出端222连接 到地电压GND。于是，天线电路210将形成串联谐振电路。
当载波处于Lo电平时，由于载波经过反相器226，因此在第一传送缓冲 器223中，PMOS晶体管PT221保持在截止状态，以及NMOS晶体管NT221 保持在导通状态。在第二传送缓冲器224中，PMOS晶体管PT222保持在导 通状态，以及NMOS晶体管NT222保持在截止状态。
由此，第一输出端221连接到地电压GND，以及第二输出端222连接到 电源电压Vdd。于是，天线电路210将形成串联谐振电路。
在这种情况下，从传送侧电路220的传送缓冲器223和224来的载波从 控制单元117传输，通过由开关250提供的传送数据TD进行ASK调制，并 从第一和第二输出端221和223输出到天线电路210。
用这种方法，在图5的通信装置200中，传送侧电路220的第一和第二 传送缓冲器223和224具有将天线电路210的谐振电路形成为并联谐振电路 或串联谐振电路的电路转换单元280的功能。
另外，图5的通信装置200如此构成以致于在读取器/写入器模式时通 过利用传送缓冲器223和224的NMOS的开关NT221和NT222使天线电路 210的电容器212接地。
即，在天线电路210的图中端点A和B连接到LSI内传送侧电路220的 传送缓冲器223和224，因此，在读取器/写入器模式时，当传送缓冲器223 和224的导通电阻被忽略时，传送缓冲器223和224相对于天线电路210交 替地输出IC的0V和电源电压Vdd。
另外，如上所述，在卡模式，通过导通NMOS晶体管NT221和NT222， 端点将被接地在地电压GND。
于是，在读取器/写入器(R/W)模式和卡模式时，IC的端电压被可靠地 控制在0至Vdd范围之内，并且具有开关能够在低耐电压处理(low withstand voltage process)中被内置的重要特性。
在卡模式时响应电路230在控制单元117处对从存储单元115中读出的 响应数据进行负载调制，并且施加到天线电路210的节点ND210上。
接收侧电路240既在使用卡功能(卡模式)时被用作接收电路又在使用读 取器/写入器功能(读取器/写入器模式)时被用作接收电路。
接收侧电路240解调在卡功能时和读取器/写入器功能时接收的信息并 且输出接收数据RD到控制单元117。
开关250连接它的静触点 a到控制单元117的传送数据TD的电源线， 连接它的操作触点 c到响应(卡)电路230的输入，以及连接它的操作触点 b 到传送侧电路220的输入端227。
通过控制单元117的模式控制信号MD(模式)，开关250在卡模式时期 和读取器/写入器(R/W)模式时期之间能被切换。
在使用卡功能的卡模式时，通过模式控制信号MD，开关250被切换到 静触点 a与一个操作触点 c相连接，并且传送数据(响应数据)TD被输入到响 应(卡)电路230，在响应(卡)电路230处进行负载调制，并且施加到天线电路 210上。
另一方面，在使用读取器/写入器功能的读取器/写入器模式时，通过 模式控制信号MD，开关250被切换到它的静触点 a与另一个操作触点 b相 连接，并且传送数据TD被提供到传送侧电路220。
传送数据(TinA)从天线电路210经过传送侧电路220被传送。
用这种方法，在本实施例中，形成天线电路210的天线线圈211和电容 器212被用在卡模式和读取器/写入器模式两种模式中。
总体上，存在两个谐振电路：一个谐振电路专用于卡功能和一个谐振电 路专用于读取器/写入器功能，但是在本实施例中，通过在电路转换单元280 处切换谐振电路，在卡功能时的并联谐振电路和在读取器/写入器功能时的 串联谐振电路通过天线线圈211和电容器212被实现。
图5表示当作为读取器/写入器(R/W)装置操作时传送侧电路220的传 送缓冲器被使用的情况和通过同样的相位两个传送缓冲器(Buff)被控制的例 子。这种情况是并联谐振电路通过导通CMOS缓冲器的NMOS侧被实现的 例子。
下面，通信装置200的操作将在传送侧电路220的操作中集中说明。
在卡模式时，通过模式控制信号MD，传送侧电路220的开关225的静 触点 a被连接到操作触点 c。这时，通过模式控制信号MD，通信装置200的 开关250连接它的静触点 a和操作触点 c。
这时，传送侧电路220的输入端227通过开关270连接到电源电压Vdd。 即，输入端227被固定在Hi(高)电平，并且这个Hi电平信号从开关225的端 点 c通过端点 a被提供到第一传送缓冲器223的NMOS晶体管NT211的栅极， 凭此NMOS晶体管NT221变为导通状态。这时，具有CMOS缓冲器结构的 PMOS晶体管PT221的栅极电压为高电平，因此其变为截止状态。
另一方面，Hi电平信号被提供到第二传送缓冲器224的NMOS晶体管 NT222的栅极，然后其变为导通操作状态。具有CMOS反相器结构的PMOS 晶体管PT222的栅极处于高电平，因此其变为截止状态。
结果，传送缓冲器223的NMOS晶体管NT221变为导通，因此存在导 通电阻，但是电容器212的第二电极侧端点A相当于接地。
另外，因为传送缓冲器224的NMOS晶体管NT222变为导通，天线线 圈211的另一个端点也具有导通电阻，但是其相当于接地。
于是，这意味着电容器212的第二电极侧端点A和天线线圈211的另一 侧端点B被交替地连接，其结果，并联谐振电路形成。
当并联谐振电路由电容器212和天线线圈211形成时，从外面来的信号 通过谐振电路被提取并且提供到接收侧电路240。另一方面，在响应(卡)电路 230处处理以及信号(负载调制信号)被叠加在其上的载波数据在并联谐振电 路内谐振并且通过天线电路210的天线线圈211传送到外面。
用这种方法，在卡模式，天线电路210的端点A和B通过传送侧电路220 的传送缓冲器223和224的NMOS晶体管NT221和NT222被接地以形成并 联谐振电路并且在并联谐振电路的阻抗高的状态接收电磁波。
下面，将说明在读取器/写入器(R/W)模式的操作。
在读取器/写入器模式时，通过模式控制信号MD，传送侧电路220的 开关225的静触点 a被连接到操作触点 b。这时，通过模式控制信号MD，通 信装置200的开关250连接静触点 a和操作触点 b。结果，传送数据TD被提 供到传送侧电路220，用于从控制单元117传输的ASK调制。
另外，通过模式控制信号MD，开关270连接静触点 a和操作触点 b。于 是，在载波发生器260产生的载波被输入到传送侧电路220的输入端227。
现在假定Hi(高)电平的载波被提供到传送侧电路220的输入端227。此 高电平的载波被输入到反相器226。其输出变为Lo(低)电平并且被提供到传 送缓冲器223的PMOS晶体管PT221的栅极，凭此PMOS晶体管PT221变 为导通状态。另一方面，传送缓冲器223的NMOS晶体管NT221的栅极处 于Lo电平，因此晶体管变为截止状态。
另外，传送缓冲器224的NMOS晶体管NT222的栅极处于Hi电平，因 此NMOS晶体管NT222变为导通状态，以及PMOS晶体管PT222变为截止 状态。
结果，高频电流从电源通过传送缓冲器223的PMOS晶体管PT221的源 极和漏极流到形成串联谐振电路的电容器212和天线线圈211以及传送缓冲 器224的NMOS晶体管NT222的漏极和源极和GND。这时，由流入天线线 圈211的Hi电平高频电流(信号)感应的电磁波被发出，并且ASK调制信号被 传送到外部非接触式IC卡等等。
其次，假定Lo(低)电平的载波被提供到输入端227。当此Lo电平的载波 输入到反相器226从而其输出变为Hi(高)电平并且被提供到传送缓冲器223 的PMOS晶体管PT221的栅极时，PMOS晶体管PT221变为截止状态。另一 方面，传送缓冲器223的NMOS晶体管NT221的栅极处于Hi电平，因此晶 体管变为导通状态。
另外，传送缓冲器224的NMOS晶体管NT222的栅极处于Lo电平，因 此NMOS晶体管NT222变为截止状态，以及PMOS晶体管PT222变为导通 状态。
结果，高频电流从电源通过传送缓冲器224的PMOS晶体管PT222的源 极和漏极流入天线线圈211，电容器212，以及传送缓冲器223的NMOS晶 体管NT221的漏极和源极和GND。这时，由流入天线线圈211的Lo电平的 高频电流(信号)感应的电磁波被发出，并且ASK调制信号被传送到外部非接 触式IC卡等等。
在接收操作中，相对于传送侧电路220的输出端221和222电容器212 和天线线圈211串联连接，电磁波由电容器212和天线线圈211串联谐振， 以及信号被提取并且提供到接收侧电路240。
用这种方法，在读取器/写入器(R/W)模式时，形成传送缓冲器223和 224的CMOS反相器电路的MOS晶体管通过载波切换，和谐振电路是作为 串联谐振电路的结构。
图6和图7是表示通信装置的结构的第二例子的示意图，其根据本发明 的一个实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器 /写入器功能，其中图6表示在读取器/写入器模式下的结构，以及图7表 示在卡模式时的结构。
图6和图7的通信装置200A区别于图5的通信装置200的基本点在于 电路转换单元280A的结构，其中开关281布置在天线电路210A的端点A和 端点B之间以及通过模式控制信号MD使开关导通或截止。
另外，传送侧电路220A具有带有正相位和负相位的输出端221A和 222A。
另外，在这种情况下，还在读取器/写入器(R/W)模式和卡模式两者时都 有主要特性，IC的端电压将被可靠地控制在0到Vdd的范围之内并且开关能 在低耐压处理中被内置。
在读取器/写入器(R/W)模式时，通过模式控制信号MD使开关250和 270连接静触点 a和静触点 b以输入传送数据和载波到传送侧电路220A，然 后电路转换单元280A的开关281被设置为截止以使天线电路210A为串联谐 振电路。
通过构造天线电路210A为串联谐振电路，在传送和接收时使用的载波 频率，例如，13.56MHz处阻抗变为零，流入天线线圈211的电流变为最大， 接收和传送距离增加，以及读取器/写入器效率提高。
如同切换谐振电路的开关281一样，有MOSFET及其他晶体管，MEMS (微电子机械系统)，机械开关，等等。
在相对于外部卡接收(读模式)时，从例如外部的非接触式卡来的负载调制 信号在天线线圈211处被感应，感应信号被提供到接收侧电路240，数据解 调，数据存储，等等被实现。
另一方面，在传送(写模式)时，调制电路调制由记录数据调制的载波，以 及调制载波通过传送侧电路220A提供到天线电路210的电容器212和天线 线圈211的串联谐振电路。然后，载波通过天线线圈211发出并且输出到外 部非接触式IC卡等等。
这时，构成天线电路210的电容器212和天线线圈211在所用频率处处 于串联谐振状态，其中阻抗为零，从而流入天线线圈211的电流变为最大。 结果，传送效率增加，并且电磁波的到达距离增加。
在卡模式时，传送侧电路220A的具有正相位和负相位的输出端221A和 222A被设置在HiZ(高阻抗)并且设置成不对天线电路210A产生影响。注意 形成这样的系统也是可能的，使其传送侧电路220A的输出端221A和222A 被设置在具有同样相位的LoZ(低阻抗)。
换句话说，当卡模式时期到来时，模式控制信号MD从控制单元117提 供，电路转换单元280A的开关281变为导通，以及传送侧电路220A输出的 具有正相位和负相位的输出端221A和222A被短路。
结果，在天线电路210A中，由电容器212和天线线圈212形成并联谐 振电路。另外，与此同时，开关250切换到静触点 a和操作触点 c相连接， 以及传送数据(响应数据)TD被提供到响应(卡)电路220。
在这一结构中，从例如外部的读取器/写入器装置传送的信号在天线线 圈211和电容器212的并联谐振电路处谐振，以及在那里提取的信号被输入 到接收侧电路240。这时，传送侧电路220A的输出端221A和222A被短路， 因此没有信号从传送侧电路220A输出或传送侧电路220A的操作被中止。
在接收侧电路240中，与上面所述相同，解调电路从接收磁场中提取读 取器/写入器装置的传送信号(信息)，解码，并输出到控制单元117例如CPU。
此控制单元117处理解码数据并进一步存储并读数据到/从存储单元115 或者编码从存储单元115读出的数据。此传送数据在响应电路230相对于从 读取器/写入器装置来的载波信号被负载调制。
用这种方法，在本例子中，当被用作卡时如图7所示，电路转换单元280A 的开关281被导通，天线线圈211和电容器212具有并联连接的电路结构， 并且同时前端被给定为相对的高阻抗，因此以满足甚至在更远的距离的卡功 能。
注意，接收侧电路240可能分别地形成专用于卡模式的接收侧电路和专 用于读取器/写入器模式的接收侧电路。
图8是表示通信装置的结构的第三例子的示意图，其根据本发明的一个 实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器/写入 器功能。
图8的通信装置200B与图6和图7的通信装置200A的区别在于电路转 换单元280B，在其中开关282和283通过模式控制信号MD有选择地连接端 点A和端点B到地电压，而不是布置开关281在天线电路210B的端点A和 端点B之间。
在这一结构中，在读取器/写入器模式时，电路在电路转换单元280B 的开关282和283通过模式控制信号MD被设置为截止(开)的状态下操作。 这时，在天线电路210B处串联谐振电路形成。
在传送时，传送数据和载波被输入到传送侧电路220A。通过传送侧电路 220A(调制电路)载波被传送数据ASK调制，并且在天线电路210B的电容器 212和天线线圈211中载波被调制成串联谐振信号，并且通过天线线圈211 传送。
另一方面，在接收时，传送侧电路220A输出恒定载波，以及负载调制 信号从外部非接触式IC卡被提供到接收侧电路240。
其后的基本操作与图7中的相同，因此将省略详细说明。
用这种方法，当装置作为读取器/写入器装置的功能时，连接到天线电 路210B的谐振电路的开关282和283被切换，以及在这种情况下，使其为开， 并且因此构成串联谐振电路。
下面，将说明当作为卡模式操作时通信装置200B的操作。
在卡模式时，通过模式控制信号MD，电路转换单元280B的开关282和 283被设置为导通，传送侧电路220A的正相位(端点)221A被连接到地电压 GND，以及反相位的输出(端点)222A被与此并联地连接到地电压GND。
结果，天线电路210B的电容器212和天线线圈211的第一侧端点A和B 被接地，以及相当于形成并联谐振电路。
然后，电容器212和天线线圈211的公共接点，即，节点ND210连接到 卡接收用接收侧电路240，因此装置被设置成如卡功能一样地操作。
当信号从外部的读取器/写入器装置等等提供时，信号在天线线圈211 处被感应，在电容器212和天线线圈211的并联谐振电路中谐振频率的信号 被提取，以及信号被输入到接收侧电路240。其后操作与上面说明的相同， 因此这里省略。
另一方面，在响应时，通过模式控制信号MD，开关250被切换到静触 点 a和操作触点 c相连接，传送数据被提供到响应电路230，以及对于从读取 器/写入器装置来的载波实现负载调制。
用这种方法，当装置作为卡装置的功能时，连接到电路转换单元280B 的谐振电路的开关282和283被切换，也就是，在这种情况下被短路，因此 以构成并联谐振电路。
注意，到此的说明是在开关的导通电阻为0Ω的情况下，但是实际中， 存在某种程度的导通电阻。因此，当开关的导通电阻大时，它与天线线圈串 联并且降低在卡模式的接收效率。这就变成相当于在图1中R1的电阻大的情 况。
因此，组合使用并联到天线线圈211的电容器213以及串联到天线线圈 211的电容器213是有可能的。
图9是表示通信装置的结构的第四例子的示意图，其根据本发明的一个 实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器/写入 器功能。
图9的通信装置200C与图7的通信装置200A的区别在于具有电容Cb 的电容器213相对于天线电路210C的天线线圈211并联连接。
在如图6和图7所示的通信装置200A的天线电路210A中，没有提供与 天线线圈211并联的电容器213。
在图9的通信装置200C中，通过调整电容器213的电容Cb和电容器212 的电容Ca，在谐振频率，即使当存在串联到天线线圈211的导通电阻时，卡 功能和读取器/写入器功能都能满足。
除了天线电路210C，其它结构与图6和图7的相同，因此将省略其中的 详细说明。
传送侧电路210A的正相位输出端221A被连接到电容器212的一个端点 A，而反相位端222A被连接到天线线圈211的另一个端点B和电容器213的 一个端点(第一电极)。另外，电容器213的另一个端点(第二电极)被连接到 节点ND210。
这里，接收侧电路240可能是读取器/写入器或卡用，但是为了方便起 见这里将给出卡用接收侧电路的说明。
电路转换单元280A的开关281被连接在传送侧电路220A的正相位输出 端221A和反相位端222A之间，依照读取器/写入器模式或卡模式使开关271 为导通或截止，以及天线电路210C被设置成并联谐振电路或串联谐振电路。
在读取器/写入器模式时，通过模式控制信号MD，开关281被设置成 截止，以及串联谐振电路在天线电路210C中形成。
载波通过传送侧电路220A流入天线电路210C的电容器212和天线线圈 211以及电容器213，并且作为电磁波从天线线圈211传送，凭此实现读操作。 另一方面，从天线线圈211输入的信号在形成串联谐振电路的天线线圈211 和电容器213以及电容器212处被提取，以及提取的信号被提供到接收侧电 路240，在此实现接收操作。
另外，在卡模式时，开关281被设置为导通状态，以及并联谐振电路由 电容器212，电容器213，和天线线圈211形成。通过使用并联谐振电路实现 与卡的接收侧电路240的数据传送。此操作与图6，图7，图8等等中说明的 操作相同，因此将省略详细说明。
下面，将说明在卡模式和读取器/写入器模式下包括天线线圈211的天 线电路210C的输入阻抗。
图10和下示图11表示在卡模式和读取器/写入器模式下的阻抗特性。 在电容器212和213的电容的和，即(Ca+Cb)为常数的条件下，这些值变化 并计算其阻抗。
首先，在卡模式时，开关281设置为导通并形成并联谐振电路。
现在假定在开关281中存在导通电阻，对该电路阻抗的仿真结果的相对 值在图10中示出。当电容器212和213的电容Ca和Cb变化时的电容值绘 制在图10的横坐标上，以及任何比例的阻抗Z绘制在纵坐标上。
在图10中，当使电容器213的电容Cb变小以及使电容器212的电容Ca 变大时，总体上阻抗Z变小。这不适合于卡模式。
与此相反，当使电容器212的电容Ca变小以及使电容器213的电容Cb 变大时，阻抗Z变大。这适合于卡模式，但是当开关的导通电阻大时，阻抗 降低，以及接收效率降低。可以看到当导通电阻大时，电容Ca和Cb的值对 阻抗有大的影响。
下面，将说明在读取器/写入器模式下阻抗的变化。
这时，开关281被设置在截止状态。调节电容器212的电容Ca和电容器 213的电容Cb来调节阻抗。
对于通过调节如图9所示的电容器212和213的电容Ca和Cb以改变导 通电阻而获得的数据，仿真串联谐振电路的阻抗Z。仿真结果的相对值在图 11中示出。
在图11中，横坐标表示当电容器212和213的电容Ca和Cb变化时的 值，以及纵坐标表示任何比例的串联谐振电路的阻抗Z的值。
作为仿真结果，在串联谐振电路中，当电容器213的电容Cb小以及电容 器212的电容Ca大时，阻抗Z小，其适合于读取器/写入器模式，但是当 开关281的导通电阻变大时，阻抗变大，以及读取器/写入器的传送效率降 低。
随着电容器213的电容Cb的变大，于是电容器212的电容Ca变小，阻 抗变大。当超过某一范围时，阻抗Z突然地变大。这不适合于读取器/写入 器。
从这个结果，选择图11中的串联谐振电路的阻抗Z为小以及图10中的 并联谐振电路的阻抗Z为大的范围是有必要的，但是由于开关281的导通电 阻的影响，在观察卡和读取器/写入器的性能时选择Ca和Cb的最佳值是有 必要的。
也就是说，上面说明的图10和图11的仿真结果表示卡模式和读取器/ 写入器模式的阻抗特性。与在卡模式时，当电容器213的电容Cb变大时，导 通电阻的影响变小以及阻抗也变高的事实相比，在读取器/写入器模式，当 电容器213的电容Cb较小时阻抗也较小并且更有用。
为此，为了满足两者的功能，有必要设置电容器212和213的最佳电容 Ca和Cb。另外，当使导通电阻小时，在卡模式时省略电容器213也变得可 能。
图12是表示通信装置的结构的第五例子的示意图，其根据本发明的一个 实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器/写入 器功能。
图12的通信装置200D与图9的通信装置200C的区别在于其两个电容 器212-1和212-2串联连接，而不是在节点ND210和端点A之间连接一个电 容器212，通过模式控制信号MD使其导通/截止的开关214被连接在两个电 容器212-1和212-2的连接节点ND211和端点A之间，以及节点ND211通过 高电阻215连接到电源电压Vdd。
通过使用这一结构，在图9的通信装置200C中，调谐频率即使在卡功能 时也变高，因此，在本通信装置200D中，调谐频率在卡模式时期和读取器 /写入器模式时期之间切换，因此以使在卡模式和读取器/写入器模式时的 特性相当。
图12中的通信装置200D被如此构成，以致于，在卡模式，在串联的电 容器212-1和212-2之间电容器212-2通过开关214被绕过，以便不作用于调 谐。
下面将简单说明操作。
在卡模式，通过模式控制信号MD，开关214和电路转换单元280A的开 关281设置为导通。
于是，在天线电路210A中，并联谐振电路由天线线圈211和电容器221-1 和213形成。在串联电容器212-1和212-2之间只有电容器212-1作用于调谐。
在读取器/写入器模式，通过模式控制信号MD，开关214和电路转换 单元280A的开关281设置为截止。
在这种情况下，得到具有电容Ct1的电容器212-1和具有电容Ct2的电 容器212-2的串联的电容Ct。然后，由天线线圈211和电容器212-1，212-2， 和213形成串联的谐振电路。
在这种情况下，节点ND211通过高电阻215偏置，因此其中的电压Vrpd 变为Vdd。
然后，节点ND211的电压Vrpd变得低于节点ND210的电压Vrx正好为 电容器212-1和212-2的分压量。
选择节点ND210的电压和电容器212-1和212-2的电容Ct1和Ct2的值 以使上述分压变成在容许电压范围之内。
根据图12的通信装置200D，可以构成具有通过在卡模式时期和读取器 /写入器模式时期切换调谐频率而使在卡模式时期和读取器/写入器模式时 期二者都具有好的特性的通信装置的移动电话装置。
图13是表示通信装置的结构的第六例子的示意图，其根据本发明的一个 实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器/写入 器功能。
图13的通信装置200E与图6和图7的通信装置200A的区别在于，其 具有电容Cb的另一个电容器212-2还被连接在端点A和传送侧电路220A的 第一输出端221A之间，而不是在节点ND 210和端点A之间连接一个电容器 212。
这个例子的通信装置200E被如此构成，以致于，用与图12的通信装置 200D同样的方式，在读取器/写入器模式时的调谐频率变得比卡模式时高。
在读取器/写入器模式下，通过模式控制信号MD，开关281被设置为 截止。结果，两个电容器212-1和212-2被串联连接，以及其中总的电容Ctotal 用以下公式给出并且变小。
[公式6]
Ctotal＝1/((1/Ca)+(1/Cb))    …(6)
于是，在读取器/写入器模式下的谐振频率f0如下面公式所示升高。
[公式7]
$f0=1/(2\pi *\sqrt{(L*\mathrm{Ctotal})})---\left(7\right)$
在卡模式时，通过模式控制信号MD，开关281设置为导通，因此谐振 频率根据电容器212-1的电容Ca和天线线圈211的电感L11决定。
根据图13的通信装置200E，可以构成具有通过在卡模式时期和读取器 /写入器模式时期之间切换调谐频率而使在卡模式时期和读取器/写入器模 式时期二者都具有好的特性的通信装置的移动电话装置。
图14是表示通信装置的结构的第七例子的示意图，其根据本发明的一个 实施例具备内置的非接触式IC卡功能和安装在移动电话内的读取器/写入 器功能。
图14的通信装置200F与图13的通信装置200E的区别在于其具有电容 Cc的另一个电容器212-3还被连接在端点A和开关281的操作触点之间，而 不是连接一个电容器212在节点ND210和端点A之间。
不同于图13的通信装置200E，这个例子的通信装置200F被如此构成， 以致于在读取器/写入器模式时调谐频率变得比在卡模式时更低。
在读取器/写入器模式时，通过模式控制信号MD，开关281设置为截 止，因此谐振频率根据电容器212-1的电容Ca和天线线圈211的电感L11决 定。
在卡模式下，通过模式控制信号MD，开关281被设置为导通。结果， 两个电容器212-1和212-3被串联连接，以及他们的总的电容Ctotal通过以下 公式给出并且变小。
[公式8]
Ctotal＝1/((1/Ca)+(1/Cc))    …(8)
于是，在读取器/写入器模式下的谐振频率f0如下面公式所示升高。
[公式9]
$f0=1/(2\pi *\sqrt{(L*\mathrm{Ctotal})})---\left(9\right)$
根据图14的通信装置200F，可以构成具有通过在卡模式时期和读取器 /写入器模式时期之间切换调谐频率而使在卡模式时期和读取器/写入器模 式时期二者都具有好的特性的通信装置的移动电话装置。
如上所述，在具有内置的卡功能和读取器/写入器功能的通信装置中， 为读取器/写入器用和卡用分别提供天线是不必要的，即，一个天线就足够 了。结果，由于读取器/写入器W天线和卡天线的干涉而产生的问题被消除。
另外，天线减少，因此其中外围的部件和电路也减少，设计变得容易， 以及成本能被降低。另外，具有便宜的部件成本和设计成本，简单的结构， 以及高的性能的前置电路被获得。
另外，开关在本实施例中能在通常的CMOS处理中实现并且是小型的， 因此能被安装在移动电话内。
在上面说明中，根据本实施例的通信装置以安装在信息装置例如移动电 话内的情况为例子被说明，但是也可以构成不仅具有信息装置，而且具有如 图5，图6(图7)，图8，图9，图12，图13和图14所示的通信装置的如图 15至图21所示的非接触式IC卡。
如图15至图21所示的非接触式IC卡300和300A至300F包括如图5， 图6(图7)，图8，图9，图12，图13，和图14所示的具有CPU 310和存储 器320的通信装置的结构。
在这种情况下，为了实现读取器/写入器功能，电池等等作为电源内置。 或者，可以使用这样一种结构，在天线电路中感应的电源是平滑的或近似平 滑的以及用作驱动电源。
工业实用性
根据本发明，与模式一致的谐振电路能由一个天线形成，外围的部件与 电路减少，设计变得容易，成本能降低，以及结构简单和性能高，因此这能 应用于例如移动电话和非接触式IC卡的信息装置。
[专利文件1]日本专利公开号(A)2002-334310
[专利文件2]日本专利公开号(A)2004-355212