CN1921352A - 无线通信设备及能量转换设备工作频率的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种为减小由于无线通信设备的传导噪声对其他电气设备造成的负面影响，同时避免通信模块尺寸及成本增加的无线通信设备，该设备包括：用于无线通信部分通信操作的高精度振荡器，用来产生预定时钟信号，所述预定时钟信号通过以预定分频率分频变为预定频率；比高精度振荡器精度低的低精度振荡器，用来产生与预定频率接近的第一时钟信号；分频器，以预定分频率对所述预定时钟信号进行分频，并产生第二时钟信号；执行切换操作的控制部分，其中当无线通信部分接收通告信号时，将提供给能量转换设备的工作时钟信号切换到第二时钟信号，当接收通告信号中止时，将其切换到第一时钟信号。

Description

无线通信设备及能量转换设备工作频率的控制方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信设备及一种能量转换设备工作频率的控制方法。

本申请要求于2005年8月26日申请的日本专利申请No.2005-246609的优先权，该申请的内容在此一并作为参考。

背景技术

近年来，包含无线通信功能(无线通信设备)的通信模块被安装或者内置到各种设备中，通过通信模块获得信息、执行设备的远程监控或者信息管理的通信系统(例如管理自动售货机的存储货物信息或变化信息，远程监控工业设备的运行状态等)引起了公众的关注。

部分上述通信模块从外部电源接收能量运转。这样的通信模块包含DC/DC转换器(能量转换设备)，通过DC/DC转换器转换电压之后，向通信模块的每个元件提供电源电压。在此操作中，由于DC/DC转换器工作频率的原因，外部电源和DC/DC转换器之间的电力线上会产生传导噪声。因此，在外部电源不仅为通信模块供电而且为其他电气设备供电的情况下，或者在来自外部电源的电力线设计的靠近其他电气设备的情况下，如果DC/DC转换器的工作频率与对其他电气设备产生有害效果的频带一致时，那么电力线上产生的传导噪声可能对其他电气设备产生负面的影响。因此，为避免通信模块上的传导噪声，需要准备诸如滤波器之类的附加电路。

例如在首次公开号为No.2002-51005的日本专利申请中，公开了一种中继电视广播(包括有线电视)的中继设备的结构，该中继设备在紧急情况下能够执行无线通信功能。这种其中执行无线通信的发射机-接收机具有放置在执行其他广播等的设备附近的线路的结构正在普遍增加。在此种设备中，不仅需要考虑上述无线通信，而且需要考虑执行广播等的装置。自然地，除了接收广播，当在附近放置由于执行非常精确的测量等而易于受特定频带影响的设备时，无线通信设备至少需要避免在此特定频带进行发射。即使来自无线通信设备自身的发射能被屏蔽壳等阻止，也有必要考虑针对来自电力线的辐射噪声的其他解决方案。

然而，当在如上所述的通信模块设置滤波器时，会带来通信模块成本增加及电路板尺寸增加(也就是说通信模块变得更大)的问题。近年来，对更小通信模块以及低成本通信模块存在着强烈的需求，因此考虑到这些因素，减小传导噪声对其他电气设备的负面影响同时避免通信模块成本增加及尺寸变大成为一个大问题。

发明内容

为解决上述问题，做出了本发明，并且本发明的目的是在避免通信模块成本增加及尺寸变大的同时减小无线通信设备产生的传导噪声对其他电气设备引起的负面影响。

本发明中关于无线通信设备的第一个方面是，为达到上述目的，该无线通信设备包括以下部分：能量转换设备，基于根据工作时钟信号调节的工作频率执行切换操作，以将外部提供的电能转换成内部电源可用的直流电；无线通信部分；高精度振荡器，用于无线通信部分的通信操作，并且产生预定时钟信号，所述预定时钟信号通过以预定分频率分频变为预定频率；低精度振荡器，具有比高精度振荡器低的精度，用于产生与预定频率接近的第一时钟信号；分频器，以预定分频率对所述预定时钟信号进行分频，并产生第二时钟信号；以及控制部分，执行切换操作，其中当无线通信部分接收通告信号时，将提供给能量转换设备的工作时钟信号切换到第二时钟信号，并且当中止接收通告信号时，将提供给能量转换设备的工作时钟信号切换到第一时钟信号。

根据第一个方面，本发明关于无线通信设备的第二个方面是，控制部分在中止接收通告信号时停止高精度振荡器的振荡操作。

根据第一个方面，本发明关于无线通信设备的第三个方面是，控制部分在中止接收信号时切换到休眠状态。

根据第一个方面，本发明关于无线通信设备的第四个方面是，低精度振荡器是RC振荡器。

根据第一个方面，本发明关于无线通信设备的第五个方面是，高精度振荡器是TCXO(温度补偿晶体振荡器)。

本发明关于无线通信设备中能量转换设备工作频率控制方法的第六个方面是，该无线通信设备包括以下部分：能量转换设备，基于根据工作时钟信号调节的工作频率执行切换操作，以将外部提供的电能转换成内部电源可用的直流电；以及与基站通信的无线通信部分，所述工作频率控制方法包括以下步骤：第一步骤，产生用于无线通信部分的通信操作的高精度预定时钟信号，所述预定时钟信号通过以预定分频率分频具有预定频率；第二步骤，产生比第一步骤中产生的时钟信号精度低的第一时钟信号，该第一时钟信号与预定频率接近；第三步骤，通过以预定分频率对所述预定时钟信号进行分频，产生第二时钟信号；以及第四步骤，当无线通信部分从基站接收通告信号时，将提供给能量转换设备的工作时钟信号切换到第二时钟信号，当中止接收通告信号时，将提供给能量转换设备的工作时钟信号切换到第一时钟信号。

按照本发明，使得在不增加成本和通信模块尺寸的同时减小能量消耗成为可能，同时减小了无线通信设备产生的传导噪声对其他电气设备的负面影响。

附图说明

图1是本发明一个实施例的无线通信设备的结构框图。

图2是本发明一个实施例的无线通信设备的工作流程图。

具体实施方式

下面将参照附图具体解释本发明的一个实施例。图1是本发明实施例的无线通信设备的结构框图。如图所示，无线通信设备M具有电源IC 1、TCXO(温度补偿晶体振荡器，高精度振荡器)2、定时时钟振荡器3、控制IC(控制部分)4、存储器5和RF无线通信部分6。无线通信设备M从外部电源P接收直流电源，和无线通信站(图中未示)实现无线通信。外部电源P不仅为无线通信设备M而且为其他电气设备(图中未示)供电。

电源IC 1包括诸如RC振荡器(低精度振荡器)1a、分频器1b、时钟信号切换部分1c、DC/DC转换器(能量转换器)1d、第一缓冲器1e和第二缓冲器1f之类的组成部分。RC振荡器1a为DC/DC转换器1d的切换操作产生第一时钟信号，并且输出到时钟信号切换部分1c。与TCXO2相比，RC振荡器1a是尽管具有低频率精度但是具有低能耗特征的振荡器。分频器1b以预定的分频率对从TCXO 2输入的工作时钟信号进行分频，为DC/DC转换器1d的切换操作产生第二时钟信号，并且将第二时钟信号输出到时钟信号切换部分1c。

时钟信号切换部分1c由控制IC 4控制，选择性地切换从RC振荡器1a输入的第一时钟信号和从分频器1b输入的第二时钟信号，并且将时钟信号输出到DC/DC转换器1d。当从外部电源P开始直流供电时，时钟信号切换部分1c将第一时钟信号输出到DC/DC转换器1d。基于从时钟信号切换部分1c输入的第一或第二时钟信号，DC/DC转换器1d执行切换操作。在基于作为工作频率的第一时钟信号或第二时钟信号的频率进行切换操作之后，DC/DC转换器1d将外部电源P提供的直流电压转换成适于无线通信设备M内其他部分(TCXO 2、定时时钟振荡器3、控制IC 4和RF无线通信部分6)的直流电压，并提供给其他部分。值得注意的是，DC/DC转换器1d根据来自控制IC 4的请求，为TCXO 2和RF无线通信部分6提供直流电。

由控制IC 4控制的第一缓冲器1e缓冲从TCXO 2输入的工作时钟信号，并将工作时钟信号输出到控制IC 4。由控制IC 4控制的第二缓冲器1f缓冲从定时时钟振荡器3输入的定时时钟信号，并将定时时钟信号输出到控制IC 4。

TCXO 2是用于操作控制IC 4和RF无线通信部分6的温度补偿晶体振荡器，产生特定频率的工作时钟信号，当其按预定分频率被分频时，对其他电气设备无损害(不施加干扰)，并将工作时钟信号输出到电源IC 1的分频器1b、第一缓冲器1e和RF无线通信部分6。与RC振荡器1a相比，TCXO 2是虽然具有高能耗但是具有高频率精度特征的振荡器。定时时钟振荡器3向电源IC 1的第二缓冲器1f输出定时时钟信号(频率为33kHz)，该定时时钟信号作为定时器计数的时钟信号。

控制IC 4按照存储在存储器5中的预定控制程序，控制无线通信设备M的全部操作。控制IC 4基于控制程序执行特定的控制操作，例如，控制RF无线通信部分6的间歇接收操作，以接收从无线通信基站发送的通告(annunciaion)信号，以及根据通告信号的接收时间和非接收时间，控制时钟信号切换部分1c，使得选择性地切换第一时钟信号和第二时钟信号，并输出到DC/DC转换器1d。实际上，在接收通告信号的接收期间，控制IC 4控制时钟信号切换部分1c向DC/DC转换器1d输出第二时钟信号，在非接收通告信号的非接收期间，控制IC 4控制时钟信号切换部分1c向DC/DC转换器1d输出第一时钟信号。在接收通告信号的接收期间，控制IC 4控制DC/DC转换器1d为TCXO 2提供直流电压，在非接收通告信号的非接收期间，控制IC 4控制DC/DC转换器1d暂停为TCXO 2提供直流电压。控制IC 4的此类操作的详情将在下边解释。

存储器5存储由控制IC 4执行的控制程序及其他非易失性数据，用作控制IC 4的控制操作的工作区。由控制IC 4控制的RF无线通信部分6对通过天线7接收的通告信号等每一接收信号执行频率转换以及解调，将接收信号的解调信号输出到控制IC 4。RF无线通信部分6对从控制IC4输入的用于发送的声音信号、数据信号等执行调制和频率转换，作为发送信号通过天线7发送到无线通信基站。天线7执行从无线基站发送的通告信号等的接收以及发送。

值得注意的是，RC振荡器1a具有比TCXO 2低的频率精度，产生带有波动的频率，因此其产生的频率在一定范围内波动。通过分频产生的第一时钟信号的频率可能包含在对其他电气设备产生负面影响的频带中。当DC/DC转换器1d根据第一时钟信号执行切换操作的时候，由于发生在外部电源P和DC/DC转换器1d之间电力线上的传导噪声的原因，有可能对其他电气设备造成损害。从另一方面来说，TCXO 2是具有较高频率精度的振荡器，产生带有非常小波动的频率，因此通过分频器1b对工作时钟信号执行分频操作，可以根据设计产生精确且对其他电气设备确实没有负面影响的预期第二时钟信号。因此，当DC/DC转换器1d按照第二时钟信号执行切换操作的时候，即使在电力线上出现了传导噪声，其他电气设备也不会被此传导噪声损坏。基于上述描述，下面参考图2的流程图解释无线通信设备M的工作。

首先，当源自外部电源P的直流电源向无线通信设备M(实际上是电源IC 1)供电时，电源IC 1的RC振荡器1a开始振荡，产生第一时钟信号并将其输出到时钟信号切换部分1c(步骤S1)。此时外部电源P开始向电源供电，因此，时钟信号切换部分1c向DC/DC转换器1d输出第一时钟信号(步骤S2)。当DC/DC转换器1d被输入第一时钟信号时，DC/DC转换器1d通过使用第一时钟信号的频率作为工作频率执行切换动作，对来自外部电源P的直流电压执行电压转换，并将转换后的直流电压提供给定时时钟振荡器3和控制IC 4(步骤S3)。

当提供电源电压时，定时时钟振荡器3开始振荡，产生定时时钟信号并将其输出到第二缓冲器1f(步骤S4)。另一方面来说，当提供电源电压时，控制IC 4被激活，请求DC/DC转换器1d为TCXO 2供电，并请求第二缓冲器1f向控制IC 4输出定时时钟信号(步骤S5)。当提供电源电压时，TCXO 2开始振荡工作，产生工作时钟信号并将其输出到分频器1b、第一缓冲器1e以及RF无线通信部分6(步骤S6)。分频器1b以预定的分频率对工作时钟信号进行分频，产生第二工作时钟信号并将其输出到时钟信号切换部分1c。由控制IC 4控制的第一缓冲器1e向控制IC 4输出工作时钟信号。

为了向DC/DC转换器1d输出第二时钟信号，控制IC 4控制时钟信号切换部分1c。换句话说，DC/DC转换器1d的工作频率被切换到第二时钟信号的频率(步骤S7)。控制IC 4请求DC/DC转换器1d向RF无线通信部分6供电，因此RF无线通信部分6被激活(步骤S8)。RF无线通信部分6由控制IC 4控制，开始与无线通信基站通信，在通信网络上注册无线通信设备M的位置，然后控制IC 4切换到待机模式(其中设备处于等待呼叫或者接收信号的待机状态)(步骤S9)。待机模式中，当没有信号要接收的时候，为了节约消耗的电能，控制IC 4实施如下所述的间歇接收通告信号的操作。

当间歇接收开始后，控制IC 4控制时钟信号切换部分1c以向DC/DC转换器1d输出第一时钟信号。即，DC/DC转换器1d的工作频率被切换到第一时钟信号的频率(步骤S10)。控制IC 4控制DC/DC转换器1d停止向TCXO 2供电，因此，TCXO 2的振荡动作停止(步骤S11)。在TCXO 2的振荡动作停止后，控制IC 4进入休眠状态(步骤S12)。

在非接收通告信号期间休眠状态被一直保持。在非接收通告信号期间，RF无线通信部分6不进行通信操作，且控制IC 4处于休眠状态，因此TCXO 2就没有必要向RF无线通信部分6和控制IC 4提供工作时钟信号。因此，如果TCXO 2保持振荡操作就会出现电源消耗增加的问题。如上所述，在非接收期间TCXO 2的振荡操作停止，且具有低能耗特征的RC振荡器1a为DC/DC转换器1d提供第一时钟信号，因此，可以降低无线通信设备M总体的耗电量。

传导噪声具有随电源IC 1提供的电能改变而改变其噪声音量的特性。也就是说，当需要大量电能的控制IC 4工作时，采用可以为传导噪声设定波动限制的第二时钟信号，因此，不会危害到其它的电子设备。当DC/DC转换器1d根据第一时钟信号执行切换操作时，有可能在电力线上产生危害其它电子设备的传导噪声。然而无线通信设备M作为一个整体消耗的电能非常小，因此传导噪声的数量较小，对其它电子设备的负面影响也可能被减少到最低限度。

当处于休眠状态时，控制IC 4根据定时时钟信号检查非接收通告信号期间是否结束(步骤S13)，如果检测到非接收期间结束(“是”)，则从休眠状态返回(步骤S14)。需要注意的是，在步骤S13中，如果没有检测到非接收期间结束，也就是“否”，控制IC 4一直保持休眠状态。控制IC 4操作DC/DC转换器1d开始为TCXO 2供电从而开始TCXO2的振荡(步骤S15)，并操作时钟信号切换部分1c向DC/DC转换器1d输出第二时钟信号。也就是说，DC/DC转换器1d的工作频率变为第二时钟信号的频率(步骤S16)。根据这种方式，在改变了DC/DC转换器1d的工作频率后，控制IC 4控制RF无线通信部分6接收从无线通信基站发送的通告信号(步骤S17)。

如上所述，在接收通告信号时，控制IC 4和RF无线通信部分6应该处于工作状态，因此需要来自TCXO 2的工作时钟信号。需要注意的是，由于向DC/DC转换器1d连续提供第一时钟信号，当收到通告信号时，无线通信装置M作为一个整体的能耗量很大，因此，传导噪声音量很大，会危害到其它电子设备。如上所述，在收到通告信号时，通过从第一时钟信号到第二时钟信号的切换并将其供给DC/DC转换器1d，电源线上产生了传导噪声，然而，将其频率限制到一个小范围是有可能的，因此，通过预先设定时钟值或者分频来调节频率位于不会损害其它电子设备的范围内，就可以防止由于传导噪声对其它电子设备造成负面影响。

控制IC 4检测通告信号接收操作是否结束(步骤S18)，当通告信号接收操作结束时(“是”)，控制IC 4检查是否保持待机状态(步骤S19)。也就是说，检查是否需要进行其它操作(例如与无线通信基站通信)，当不保持待机状态时(“否”)，控制IC 4通过采用第二工作时钟信号的频率作为DC/DC转换器1d的工作频率来执行其它操作(步骤S20)。另一方面，在步骤S19中，当检测到保持待机状态时(“是”)，控制IC 4进入步骤S10的操作。需要注意的是，即使是在非接收期间，如果需要进行其它操作，控制IC 4也会从休眠状态返回，并执行步骤S15和S16。

在上述的实施例中，只描述了间断接收休眠时和通告信号接收时的例子，然而，很自然的，存在观察或检查通信请求的需求。换句话说，不止是在接收通告信号的时候，控制IC 4、RF无线通信部分6或者TCXO 2被激活(处于大量消耗电能的状态)，而且当请求下载数据时，在收到呼叫请求或类似情况时，控制IC 4、RF无线通信部分6或者为其提供时钟信号的TCXO 2也被激活，因此，第二时钟信号被提供给电源IC 1。另外，当请求这样的通信时，在通信结束进入待机状态后，进入间断接收的倒计时开始，操作从步骤S9重新开始。

如上所述，根据无线通信设备M，通过在接收通告信号时基于第二时钟信号操作DC/DC转换器1d，可以降低由于传导噪声对其它电子设备产生的负面影响，而且通过在非接收通告信号时期基于第一时钟信号操纵DC/DC转换器1d，可以降低由于传导噪声对其它电子设备产生的负面影响并降低电能消耗。此外，由于不需要准备诸如滤波器等额外的电路，可以避免无线通信设备M的成本或者体积的增加。

需要注意的是本发明不局限在上述实施例的范围中，例如还包括如下的改进实施例。

(1)在上述实施例中，当处于非接收通告信号时期时，DC/DC转换器1d按照第一时钟信号工作，然而，并不必限制在这样的范围中，如果没有增加整个无线通信设备M的耗电，也可以用定时时钟振荡器3产生的定时器信号代替第一时钟信号提供给DC/DC转换器1d。

(2)在上述实施例中，解释了使用RC谐振器1a的情况，然而这并非限定性的，如果其它器件具有低能耗和低频率精度的特征，也可以使用其它的器件。此外，如果其他振荡器具有高频率精度和高能耗的特征，不限于TCXO 2，这些其他的振荡器也是适用的。

(3)在上述实施例中，避免了对其他电气设备的负面影响，并且本发明尤其避免了传导噪声在特定频带的辐射，因此易于考虑对包括接收特定频段的接收机的电气设备的负面影响。

此外，如果可接收多频带的接收机也包括在其他电气设备中，则针对传导噪声的措施将更加困难，有必要将其限制在一个特定的频带，因此本发明是非常有用的。

(4)在上述实施例中所述的例子中，电能不只被提供给无线通信设备，而且从外部电源提供给其他电气设备，然而并不局限于此。当存在易受特定频带的噪声影响的电气设备或者接收机(当然距离电力线较近)时，优选地不带来传导噪声，因此尤其在诸如使用长电力线这种情况下将非常有用。

虽然已经描述和说明了本发明的优选实施例，但是应该理解，这些是本发明的示例，而不应看作限制。不背离本发明的精神和范围，可对本发明进行补充、省略、替换以及其他修改。因此，本发明也不能认为仅限于上述描述，而是仅由所附权利要求的范围限定。

Claims (6)

1.一种无线通信设备，包括：

能量转换设备，基于根据工作时钟信号调节的工作频率执行切换操作，以将外部提供的电能转换成内部电源可用的直流电；

无线通信部分；

高精度振荡器，用于无线通信部分的通信操作，并且产生预定时钟信号，所述预定时钟信号通过以预定分频率分频变为预定频率；

低精度振荡器，具有比高精度振荡器低的精度，用于产生与预定频率接近的第一时钟信号；

分频器，以预定分频率对所述预定时钟信号进行分频，并产生第二时钟信号；以及

控制部分，执行切换操作，其中当无线通信部分接收通告信号时，将提供给能量转换设备的工作时钟信号切换到第二时钟信号，并且当中止接收通告信号时，将提供给能量转换设备的工作时钟信号切换到第一时钟信号。

2.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于所述控制部分在中止接收通告信号时停止高精度振荡器的振荡操作。

3.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于所述控制部分在中止接收信号时进入休眠状态。

4.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于所述低精度振荡器是RC振荡器。

5.如权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于所述高精度振荡器是TCXO(温度补偿晶体振荡器)。

6.一种无线通信设备中能量转换设备的工作频率控制方法，所述无线通信设备包括：能量转换设备，基于根据工作时钟信号调节的工作频率执行切换操作，以将外部提供的电能转换成内部电源可用的直流电；以及与基站通信的无线通信部分，所述工作频率控制方法包括以下步骤：

第一步骤，产生用于无线通信部分的通信操作的高精度预定时钟信号，所述预定时钟信号通过以预定分频率分频具有预定频率；

第二步骤，产生比第一步骤中产生的时钟信号精度低的第一时钟信号，该第一时钟信号与预定频率接近；

第三步骤，通过以预定分频率对所述预定时钟信号进行分频，产生第二时钟信号；以及

第四步骤，当无线通信部分从基站接收通告信号时，将提供给能量转换设备的工作时钟信号切换到第二时钟信号，当中止接收通告信号时，将提供给能量转换设备的工作时钟信号切换到第一时钟信号。

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