JP2000517073A - 可動部から無線電送するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明の主題は、特に動力車のタイヤ圧を測定するために、可動部から少なくとも１つの測定値を無線伝送する装置に関連する。装置は、タイヤ内の圧力メータのような測定値送信機と、上記測定値送信機の近傍に少なくとも１つのアンテナおよび少なくとも１つの電子アセンブリを含む測定システムとを備え、少なくとも１つの供給周波数が、上記測定システム内で生成され、上記測定値送信機に放出され、それから受信され、上記測定値送信機は、少なくとも１つの非線形電子素子に結合される少なくとも１つの共振器を含み、該共振器は、測定される値の影響を受け、供給周波数の倍数または複数の供給周波数の合計もしくは差の周波数が、ミキシングまたは高調波を形成することによって上記非線形電子素子内で形成され、上記測定値送信機内で形成されるこれらの周波数は、上記共振器を励起させ、従って該共振器は、供給周波数とは異なるその測定周波数で、測定システム内の受信機に測定値情報を送信し、該受信機は、更なる評価のために測定値情報を利用できるようにする装置。

Description

【発明の詳細な説明】 可動部から無線伝送するための装置 この発明は、請求項に記載されるように、可動部から少なくとも１つの測定値 を無線伝送するための装置に関する。この一般的なタイプの装置は、ドイツ特許 出願DE-A-37 29 420に開示されている。 この発明は、回転するタイヤからの圧力および他の測定値を判断し、それらを 電気信号に変換し、それらを表示し、または例えば圧力損失警報メッセージのた めにそれらを評価する問題に基づく。圧力自体の判断および電子変数への変換は 、従来技術により全く問題がなく、適当な機械または容量ベースのセンサおよび 半導体ベースの集積化された解決法が長く知られている。 車両の場合の実際の問題は、データ伝送および圧力センサの電源に代表される 。タイヤの高速な、激しく変動する回転速度は、ステアリングおよびシャシーの 運動ならびにひどい泥の汚れと共に、ワイヤを介する例えばすベリ接触を介する 伝送だけでなく、光および音波伝送も妨げるからである。 従って誘導または無線ベースで動作するシステムが、高品質の車両で使用され る。この目的のため、ジェネレータが、コイルまたはアンテナによってタイヤの 近傍で利用可能にされる供給周波数を生成する。この供給周波数は、同調回路ま たは他の共振器によって吸収されまたは増幅され、その共振器は、圧力センサの 影響を受ける。基本周波数のこの影響は、測定し、評価することができる。これ は、例えばヨーロッパ特許出願EP-A-0 450 653に開示され、誘導電車保護の方法 に類似する。 しかし全てのこれらの方法で、特に測定値送信機に供給(給電)するためおよび 測定のために同じ周波数を使用することに起因する高い欠陥の生じやすさは、不 利益である。従って、測定周波数のそのような減衰および増幅は、測定値送信機 によって引き起こされるわけではないが、それらは、測定値として誤って解釈さ れることがある。 それゆえ供給周波数によって供給(給電)され、第２の周波数で応答する能動回 路を測定値送信機に収容することは自明である。しかし残念ながらホイールの高 速な回転のため、供給は、測定値送信機と供給コイルまたはアンテナの間の距離 がほんの少ししか変動しない場合のみ、許容時間にわたって保証される。これは 、車軸の近傍に測定値送信機を配置することを必要とし、従って高い費用を生じ る特別なリムを使用することを必要とする。 従ってこの発明は、たとえ伝送条件が激しく変動する場合、および測定値送信 機用の専用の電源がない場合でも、信頼性をもって測定値を伝送するという目的 に基づく。 この目的は、独立項に記されるこの発明に従って各々の場合で達成され、その 機能は、以下の説明の中で示される。有利な具体例は、従属項に示される。 この発明の第１の実施例に従うシステムは、タイヤ内に位置し、それ自身の電 源をもたない測定値送信機ならびに車両の固定の位置に搭載され、１つまたは複 数のアンテナおよび１つまたは複数の電子アセンブリを備える測定システムを含 む。 供給周波数は、１つまたは複数のジェネレータによって生成され、タイヤの近 傍のアンテナを介して放出される。この供給周波数は、例えば同調回路を介して 測定値送信機によって受信され、例えばバラクターダイオードのような非線形素 子に渡される。この素子内で高調波が形成され、または複数の供給周波数がある 場合、それらの合計および差の周波数が形成される。さらに測定値送信機は、適 当な高調波または合計もしくは差の周波数に同調される共振器を含み、その共振 器は、測定値の影響を受ける。選択として、容量性送信機によって共振周波数を 変化させることにより、またはスイッチによって共振器をオンオフすることによ りタイヤ圧を測定することが可能である。 このように測定値送信機内で生成され、放出される測定周波数は、適当な受信 機を使用して供給周波数からの干渉なく容易に受信することができ、評価して測 定値を判断することができる。測定値は、更なる評価および表示のために受信機 によって利用できるようにされる。 受信機は、もはや供給周波数の影響を受けず、その入力段について動的要求が 低減される。さらにこれは、高い測定および供給周波数が使用されることを可能 にする。その結果、高いホイール回転速度であっても、測定値送信機が固定のア ンテナを通過するたびに、十分な数のサイクルが、信頼性のある表示または測定 周波数の周波数判断のために伝送される。さらに伝送レンジも、実現可能な高い 周波数で増加される。 この発明に従う第１の実施例における装置は、図１ないし図３の例を使用して 説明される。図１で、f1=2.41GHzおよびf2=2.45GHzの供給周波数が、ジェネレー タＧ1およびＧ2によって生成され、増幅器Ｖ1およびＶ2によって増幅され、アン テナＡ1を介してタイヤに渡される。 圧力スイッチの状態を伝送するための測定値送信機Ｍは、タイヤの中に位置す る。測定値送信機Ｍは、図２で詳しく述べる。圧力が低すぎて、図２のスイッチ S1が閉じられる場合、送信機は短絡され、動作不能になる。従って、測定値は放 出されない。そうでない場合、周波数が、(ストリップ線路)同調回路Ｌ1/Ｃ1を もつアンテナＡ2によって受信され、バラクターダイオードＤ1に供給される。差 の周波数f3=f2-f1(=40MHz)が形成され、水晶Ｑ1を励起するのに使用され、アン テナＡ3を介して放出される。 図３は、連続する測定値を伝送する測定値送信機Ｍについて代替の設計を示す 。水晶Ｑ1の共振周波数は、スイッチＳ1による短絡回路の代わりに、容量性圧力 センサＳＣ1によって変更される。 測定値送信機Ｍによって放出される測定周波数f3は、アンテナＡ4によって受 信され、測定受信機Ｅ1によって評価される。測定値は、信号Ｓ1として利用可能 である。 共振器内の非線形電子素子としてバラクターダイオード(容量性ダイオード)の 使用は、いわゆるパラメトリック増幅効果の理由で特に適している。 この発明の特に有利な実施例で、供給周波数は、変調すなわち１つの基本供給 周波数を適当な変調信号とミキシングすることによって全て同時に生成される。 これに関連して、信号プロセッサによってデジタル的に生成される変調信号によ るI/Q変調が特に有利である。このようにして所望の数の供給周波数が、対応す る数のジェネレータを必要とせずに同時に生成することができる。従ってスペク トルの適当な計算によって、この測定値に関連する測定周波数での共振応答は、 それぞれの測定値について、連続する測定値伝送を伴ってそれぞれの場合すぐに 行われる(図３)。従って共振点をスキャンするために１つまたは複数の供給周波 数をゆっくり変化させる(「掃引する」)必要がない。変調は、フィルタリングさ れる疑似ランダム信号(ノイズ信号)によって実行することもできる。 さらに受信機内で、受信された測定周波数および受信機中間周波数のアナログ /デジタル変換、ならびにDDC(デジタルダウン変換器)および信号プロセッサ(フ ーリエ解析)によるデジタル復調および評価を使用することが可能である。従っ て放出される測定周波数を、(「掃引」することなく)直接判断することができる 。 測定値が判断されると、スペクトル内のエネルギーは、測定精度を向上させる ように、例えば適当なフィルタリングによって次の測定値のための期待値で集中 させることができる。 費用の理由で、測定値送信機(非線形電子素子および共振素子と共に(圧力)セ ンサを含む)をハイブリッドまたは集積回路に組み込むことも非常に有利である 。この場合、同調回路または水晶の代わりに、例えば表面弾性波(SAW)共振器を 使用することもでき、この共振器は、測定値によって直接的に同調されまたは切 り換えられる。 この発明の洗練のための更なる選択は、固定のコントローラとホイール箱に納 められるアンテナの間の１本の(同軸)ケーブルのみ介して供給周波数を供給し、 測定周波数を受信すること、および高域、低域または帯域フィルタによって周波 数を分離することである。 さらに、別の基準共振器を、測定値送信機に収容することができ、その測定値 送信機は、測定値にかかわらず第２の測定周波数で絶えず信号を伝送し戻す。こ れは、例えば受信機内のドップラー効果等によって生じる周波数シフトを再び補 償することを可能にする。例えばタイヤ温度または構造的応力(力)のような他の 測定値を伝送するために、他の測定周波数を使用することができる。 １つの改良は、変調信号が、フィルタリングされる(疑似)ランダム信号から導 かれることである。その場合、結果として生じるスペクトルのエネルギーは、測 定周波数の期待値に対応する供給周波数で集中させられる。さらに２つの供給周 波数の間の差の周波数が、新しい測定周波数として非線形電子素子内で形成され 、測定値送信機内の共振器は、その周波数が容量的に変更される水晶であり、ま たは測定値送信機内の共振器は、表面弾性波フィルタであるように対応がなされ る。 この発明の第２の実施例に従うシステムは、タイヤ内に位置するがそれ自身の 電源をもたない測定値送信機、ならびに車両内の固定の位置に搭載され、１つま たは複数のアンテナおよび１つまたは複数の電子アセンブリを含む測定システム を備える。この電子アセンブリは、以下の説明の中でそれら全体としてコントロ ーラという用語で扱われる。この装置の利点は、それが、１つの周波数帯を用い て維持できることである。この発明に従う第２の実施例のための装置は、図４に 例を使用して示される。 搬送波信号f1のための少なくとも１つの無線周波数ジェネレータＧ1は、コン トローラ内に位置し、搬送波信号f1は、好ましくは約2.4GHzのいわゆるマイクロ 波周波数帯にある。搬送波信号f1は、ジェネレータＧ2によって生成される好ま しくは１ないし３０MHzの周波数帯にある少なくとも１つの低周波数信号f2によ って変調される。とりわけ周波数f2は、(例えばマイクロコンピュータ・コマン ドによって)変化させることができ、または複数の周波数f2(f2.1ないしf2.n)が 、(例えば逆フーリエ変換すなわちFFTによって)同時の変調のために使用される 。この例で変調は、変調器ＭＯ1内で実行されるが、選択的に無線周波数ジェネ レータ(Ｇ1)内で直接実行することもできる。結果として生じる信号は増幅され 、アンテナＡ1を介してタイヤの近傍で放出される。 変調は、振幅またはI/Q変調であることが好ましい。このような変調形式に適 用される方程式に従って、さらに側波帯が、スペクトル内に、搬送周波数に沿っ て左右に例えば振幅変調の場合f1+f2およびf1-f2のところに生成される。複数の 周波数f2が使用される場合、それらの合計は、図に例を使用して示される側波帯 スペクトルをもたらす。 測定値送信機MG1(トランスポンダ)は、タイヤ内に位置し、少なくとも１つの アンテナＡ2と、好ましくはショットキーまたは検出器ダイオードである少なく とも１つのダイオードＤ1と、信号f2の領域内でその周波数が選択される少なく とも１つの吸収器素子を備える。吸収器素子は、周波数f3で吸収最大値をもち、 その吸収最大値は、タイヤ圧の影響を受ける。この素子は、例えば水晶またはセ ラミック・フィルタでありえ、その影響は、その共振周波数f3またはＱファクタ を変更し、従って吸収量を変更することが好ましい。セラミック・フィルタは、 便宜的に抵抗で終端し、そこで吸収されるべき受信エネルギーが熱に変換される 。図の例によって、吸収器素子は、フィルタFI1から抵抗Ｒ1と一緒に形成された 。 容量性圧力センサを使用して、例えば吸収器素子に影響を与えることができる が、低圧または他の状況が伝送される際に、スイッチによって測定値送信機全体 を切り離すことも当然可能である。重要な要素は、吸収器素子が、第３の周波数 において高いインピーダンスをもつことである。図の例で圧力センサは、フィル タF11と共にユニットを形成する。 水晶は、この容量性圧力センサによる張力がかかって、その共振周波数に影響 を及ぼす。 セラミック・フィルタの場合、終端の抵抗または他の負荷抵抗またはリアクタ ンスは、測定値によって変更することが可能であり、フィルタ特性は、測定可能 な範囲で、この測定値の影響を受ける。 例えば吸収器内のL/C同調回路またはR/Cフィルタからなる１つまたは複数の従 来のフィルタを使用することも当然可能であり、それらのフィルタは、抵抗性、 誘導性または容量性センサに影響される。 測定値送信機は、タイヤの近傍に位置する電磁場に関する特定の影響をもつ。 １つまたは好ましくは複数のジェネレータによって生成される変調された供給周 波数が、タイヤの近傍のアンテナを介して放出される。この供給周波数は、測定 値送信機によって受信され、例えばダイオード内の整流のような非線形素子によ って復調される。これは、変調周波数f2が、測定値送信機内で回復されることを 可能にする。これが、吸収器素子の共振周波数f3に対応する場合、それに負荷が かかって、そのエネルギーが、例えば熱に変換される。 こうしてエネルギーは、フィールドから選択的に除去される。より詳しく言え ば、例えば振幅変調の場合、そのエネルギーは、搬送波から約f3の周波数だけ離 れたそれらの側波帯において排他的に除去される。変調周波数f2が、周波数f3に 近づくと、側波帯f1+f2およびf1-f2は、激しく減衰する。この減衰は、コントロ ーラによって測定することができ、従ってタイヤ圧および他の測定値は、それか ら導き出すことができる。対照的に、他の側波帯周波数および搬送波は、減衰の 影響をあまり受けないままである。 例えば水の影響によって生じる広帯域の減衰からのこの区別は、コントローラ が、信頼性をもって測定値送信機信号を識別し、干渉を補償することを可能にし 、従来のシステムを越えるこの発明の主な利点を提示する。図の中で、複数のf2 周波数の減衰するスペクトルは、例として受信アンテナＡ3を使用して示されて いる。 伝送アンテナをこの目的で使用することもできるが、減衰は、タイヤの近傍で アンテナＡ3をもつコントローラ内の受信機Ｅ1によって測定されることが好まし い。結局、例えば復調および受信機内での変換によって、圧力情報は、信号Ｓ1 として利用可能である。受信機は、スーパーヘテロダイン受信機(superhet)であ ることが好ましく、局部発振器の周波数を変更することによって、複数の周波数 を連続的に調べることができる。 この場合、アンテナ自体に、小型化された形式で第１の入力増幅器段および/ またはミキサ段を収容することが特に有利である。この場合、ミキサは、伝送さ れる信号から供給することができる。そうでない場合、無線周波数ターム(局部 発振器信号)の更なる周波数を用いて、DCデカプリングによって、または共通の アンテナ・ケーブルを介する供給電圧を用いて供給することができる。この場合 の主な利点は、伝送または受信される信号間の周波数間隔であり、従って前置増 幅器およびミキサの信号および電源の両方について１本の(同軸)アンテナ・ケー ブルのみ使用する能力である。 この発明の別の形態は、アンテナ・フィーダ内の方向性結合器に接続される受 信機によって場を検出する。この場合、方向性結合器は、前方向および後方向の 波の分離プロセスを実行し、吸収のレベルは、方向性結合器からの２つの信号の 評価によって導き出すことができる。 変調が、複数の周波数を用いて同時に行われる場合、これが逆フーリエ変換、 疑似ランダムノイズおよび/またはI/Q変調であるかにかかわらず、変更される電 磁力密度スペクトルは、例えばA/D変換器によってデジタル化し、デジタルダウ ン変換器および/または信号プロセッサによって更に処理することによって、複 数の側波帯周波数で同時に調べることができる。位相情報を使用して、吸収素子 の周波数が引かれている方向を評価し、従って吸収素子の(吸収が最大となる)中 心周波数f3を迅速に判断することができ、この目的のためニュートンの近似法が 使用されることが好ましい。さらにニューロネットワークを使用して、周波数ス ペクトルを評価することも可能である。この目的で、同じ発明者によるドイツ特 許DE4/05669の明細書に述べられるように、時間制御の重みづけネットワークが 有利である。 搬送周波数f1は、低い位相ノイズレベルをもつ安定した発振器によって生成す べきである。周波数f1のPLL制御は特に、マイクロコンピュータによって見つけ られるように、干渉および例えば他の車両のような他のユーザによって占有され る周波数を補償することを可能にする。測定値送信機に関して、過度に大きくな い変化がf1に生じるとき、重要なことは変調だけであるので、この結果、測定値 送信機との連絡が失われることはない。受信機はもちろん、再び適当に同調され なければならない。干渉の場合に周波数を変化させるこの能力は、この発明の更 なる主な利点を表す。 干渉は、減衰評価を行うものと同じ受信機Ｅ1を使用して識別することができ る。さらに同一のシステムが意図的な変調を使用して、周波数占有に関する追加 の情報を互いに備え、他の情報を相互に交換することもできる。例えば、追加の アンテナをもつまたはもたないアセンブリの共同使用は、車両間の衝突の相互警 報を提供するように実現可能である。 １つまたは複数の変調周波数f2は、直接デジタル合成によるD/A変換器によっ て便宜的に生成される。非常に純粋な周波数が、ダウンストリーム正弦/余弦テ ーブルを用いていわゆる位相アキュムレータによって生成することができる。こ の場合、スペクトルの信号幅は、マイクロコンピュータ・コマンド、フィルタリ ングされる疑似ランダム位相変化によって必要に応じて変更することができる。 この発明の更なる有利な実施例で、側波帯吸収最大値の識別は、デジタルフィ ルタをもつデジタル・フェーズロックループによって実行され、フィルタの結果 を使用して、直接デジタル合成のために位相アキュムレータの位相インクリメン トを変更する。 側波帯周波数は、nx(f1+f2)およびnx(f1-f2)のところで生じるので、理論上、 角度変調(位相または周波数変調)を使用して信号f2をf1上に変調することもでき るが、それらの強度は、とりわけ複素ベッセル関数によって支配され、吸収の影 響を判断するのは一層難しい。対照的に、測定の不確実性は、例えば比検波器の ような測定値送信機内の受動FM検出器を使用して改善することもできる。 測定値送信機内の他の能動素子に供給するために、整流によって搬送波信号の 一部をDC電位に変換することもでき、搬送波を装荷することによって減衰を評価 することもできる。 全体的に、システムは、測定値の更なる処理、変換および評価を実行すること ができるマイクロコンピュータまたは信号プロセッサを介して制御することが好 ましい。 費用の理由で、(非線形電子素子および共振素子と一緒に(圧力)センサを含む) 測定値送信機をハイブリッドまたは集積回路に組み込むことも非常に有利である 。その場合、例えば表面弾性波(SAW)共振器または集積L/C同調回路を、セラミッ ク・フィルタまたは水晶の代わりに使用することもでき、さらに測定値によって 直接同調しまたは切り換えることができる。 さらに、別の基準吸収素子を測定値送信機に収容することもでき、その吸収素 子は、測定値とは無関係に、測定周波数f3から独立した側波帯周波数で絶えず信 号を吸収する。これは、再び、例えば受信機内のドップラー効果等によって生じ る周波数シフトを補償することを可能にする。他の測定周波数f2を使用して、例 えばタイヤ温度または構造的応力(力)のような他の測定値を伝送することができ る。 １つの改良は、測定値送信機内の吸収器の吸収最大値が、(好ましくはデジタ ル)フェーズロックループによって判断されることにある。そのようなフェーズ ロックループは、(好ましくはデジタル)位相比較器、(好ましくはデジタル)フィ ルタおよび可変周波数発振器(VCO)を含み、インクリメントがフィルタ出力値に よって制御されるデジタル位相アキュムレータの形式であることが好ましい。 測定値送信機内の吸収器の吸収最大値は、具体的にはニュートン近似のような 逐次近似による離散的な変調信号(必要であれば、特に疑似ランダムノイズによ って統合的に伝搬される)によって判断されることが有利である。 測定値送信機内の非線形電子素子は、ショットキーダイオードまたは検出器ダ イオードであることも考えられる。 さらに測定値送信機内の吸収器は、水晶、セラミックフィルタ、または終端抵 抗をもつ同調回路フィルタであることが好ましい。この場合フィルタ周波数は、 それぞれの場合に、測定値に関係なく誘導的、容量的または装荷によって変更さ れる。さらに電磁場を測定することから生じる測定信号の第１の増幅器段および /または周波数変換は、アンテナ・アセンブリ自体の中で実行されることが好ま しく、その結果として測定信号のための第２のケーブルを節約することができる 。 この発明の第３の実施例に従う装置は、特に受信機の特質によって、および( 困難を伴ってのみ達成することができる)受信機の入力段内の供給信号の遮蔽に よってミキシング生成物が形成されることがあるという問題を考慮する。このミ キシング生成物は、測定信号の受信を妨害することがあり、かろうじてそれから 分離することができる。 この発明の第３の実施例に従うシステムは、タイヤ内に位置するが、それ自身 の電源をもたない測定値送信機、ならびに車両内の固定の位置に搭載され、１つ または複数のアンテナおよび１つまたは複数の電子アセンブリを含む測定システ ムを備える。電子アセンブリは、以下の説明の中でそれら全体としてコントロー ラの用語で扱われる。このシステムは、図５に関連して例示によって説明される 。 コントローラは、約2.4GHzのいわゆるマイクロ波周波数帯にある搬送波信号f1 について少なくとも１つの無線周波数ジェネレータＧ1を含む。その搬送波信号f 1は、ジェネレータＧ2によって生成される、好ましくは１ないし３０MHzの周波 数帯にある少なくとも１つの低周波数信号f2によって変調される。この変調の結 果として、所望の供給周波数が生成される。結果として生じる信号は、増幅され 、タイヤの近傍のアンテナＡ1を介して放出される。 変調は、振幅またはI/Q変調であることが好ましい。このような変調形式に適 用される方程式に従って、側波帯が、スペクトル内に、搬送周波数に沿って左右 に例えば振幅変調についてf1+f2およびf1-f2のところに生成される。複数の周波 数f2が使用される場合、それらの合計は、例を使用して図に示される側波帯スペ クトルを生じる。 変調は、電子スイッチＳ1によってスイッチオフされ、そのスイッチは、タイ マT1によって周期的に制御される。 タイヤは、少なくとも１つの測定値送信機ＭＧ1(トランスポンダ)を含み、測 定値送信機ＭＧ1は、少なくとも１つのアンテナＡ2、少なくとも１つのダイオー ドをもつ受信機、および受信される変調信号によって励起される水晶共振器Ｑ1 を含む。この水晶共振器は、再び、それ自身変調器ダイオードまたはミキサダイ オードＤ2、好ましくはパラメトリック利得が使用されることを許すバラクター ダイオードに結合される。さらにその周波数は、測定値によって変更される(引 かれる)。 変調は、スイッチＳ1によって時間t1にスイッチオフされ、受信機Ｅ1は、すぐ この後に、t1の約１μｓ(マイクロ秒)後である時間t2にアクティブにされる。 供給周波数の変調が、スイッチオフされると、水晶Ｑ1は、約1ミリ秒間発振し 続ける。搬送波がまだ存在するので、この供給周波数は、変調器ダイオードＤ2 を介して変調される。しかしこれが起きるのは、変調周波数f2がすでに水晶Ｑ1 を励起しているとき、すなわち変調周波数が、起こりうる測定値にほぼ対応する ときのみである。供給信号が、干渉を引き起こしうるＡ1によって変調されるこ となく、受信機は、Ａ3の変調された信号をアンテナＡ4で認識し、従って変調か ら測定値を導き出すことができる。変調がない場合または変調が弱すぎる場合、 起こりうる測定値は、(例えば逐次近似またはニュートンの反復法によって)繰り 返しサンプリングすることができる。全く変調がない場合、これは、測定値送信 機内の欠陥を示し、ユーザに知らされることができる。 水晶の代わりに、例えばSAW、ピエゾまたは音叉共振器のように長い時間リン ギングする他の共振器を使用することも当然可能である。理論上、不減衰同調回 路も考えられるが、実際上これは、避けられない減衰のために非現実的である。 変調を使って調べる代わりに、測定値送信機内の変調器および復調器を用いず にベースバンドで調べることも可能である。しかしこの場合、変調を伴うマイク ロ波周波数を、一般に利用可能な周波数に基づいて使用する。 この場合、アンテナ自体の中に、小型化された形式で第１の入力増幅器段およ び/またはミキサ段を収容することが特に有利である。ミキサはこの場合、t1の 後に残存する変調されない伝送信号(ベースバンドへの直接の変換)から供給され 、そうでなければ無線周波数帯内の更なる周波数を用いて、共通アンテナ・ケー ブルを介する供給電圧を用いて、またはDCデカプリングによって供給することが できる。この場合の主な利点は、伝送されるおよび受信される信号間の周波数間 隔であり、従って信号ならびに前置増幅器およびミキサのための電源の両方につ いて１本の(同軸)アンテナケーブルのみ使用する能力である。 このようにして、測定値送信機へまたはそこからの方向性伝送および受信は、 ２つの信号経路を隔てることなく実現可能であるので、そのような配置は、指向 性平面アンテナに関連して特に有利である。 変調が、複数の周波数において同時に実行される場合、これが逆フーリエ変換 、疑似ランダムノイズおよび/またはI/Q変調であるかどうかにかかわらず、水晶 または他の共振器は、測定値に関係なく常に励起される。 その上、リンギング応答信号は、A/D変換器によるデジタル化およびデジタル ダウン変換器および/または信号プロセッサによる更なる処理によって、複数の 周波数において同時に調べることができる。t1の後のリンギング・フェーズで、 周波数は、供給周波数変調からの励起に影響されないので、測定値を正確に判断 することができる。持続時間を判断しまたは高速フーリエ変換を使用することに よるフィルタリングおよび周波数測定の組み合わせがここでは有利である。この 場合、次の測定のために(変化傾向の識別のために)供給信号内のエネルギー最大 量を規定するように、周波数情報に加えて利用可能な位相情報を評価することも 有利である。 搬送周波数f1は、低い位相ノイズレベルをもつ安定した発振器によって生成す べきである。周波数f1のPLL制御は、マイクロコンピュータ・コマンドによって 見つけられるように、干渉および他のユーザ、例えば他の車両によって占有され る周波数を補償することを可能にする。測定値送信機に関連して、過度に大きく ない変化がf1に生じるとき、重要なことは変調だけであるので、この結果として 測定値送信機との連絡が失われることはない。受信機は、当然ながら適当に再び 同調されなければならない。干渉の際に周波数を変化させるこの能力は、この発 明の更なる主な利点を表す。 １つまたは複数の変調周波数f2が、直接デジタル合成によるD/A変換器によっ て便宜的に生成される。非常に純粋な周波数は、ダウンストリーム正弦/余弦テ ーブルを用いていわゆる位相アキュムレータによって生成することができる。こ の場合、スペクトル内の信号幅は、マイクロコンピュータ・コマンドによって、 フィルタリング疑似ランダム位相変化によって、必要に応じて変更することがで きる。時間t1およびt2は、ソフトウェアまたはハードウェアタイマによるプロセ ッサ制御のタイマによって便宜的にあらかじめ判断される。この場合、両方の時 間および再開される励起のために再びスイッチオンする時間をタイヤ回転に同期 させることが特に有利である。このようにして、測定値送信機は、それが測定シ ステムのアンテナの近くに位置するときに励起される。 システムは、マイクロコンピュータまたは信号プロセッサによって全体的に制 御されることが好ましく、測定値の更なる処理、変換および評価を実行すること もできる。 多数の共振器および/または測定値送信機が場合、マイクロプロセッサは、励 起の適当なスタガリングを実行することもできる。最適なタイミングは、前の共 振器のt2またはt1の後の測定時間の間、別の励起周波数で共振器の励起を開始す ることによって達成される。 費用の理由で、（非線形電子素子および共振素子と一緒に(圧力)センサを含む ）測定値送信機をハイブリッドまたは集積回路に組み込むことも非常に有利であ る。 その上、別の基準水晶または他の共振器を測定値送信機に収容することもでき 、そのような共振器は、測定値に関係なく、測定周波数に関係ない別の周波数に 常に反応する。これは、例えば受信機内のドップラー効果等によって生じる周波 数シフトを補償することを可能にする。他の測定周波数f2を使用して、例えばタ イヤ温度または構造的応力(力)のような他の測定値を伝送することができる。 リレーまたは電子素子を使用して、電子ユニットに接続される複数のアンテナ 間をスイッチオーバーすることにより、同じ電子ユニットは、異なるタイヤまた はスペアホイールに関する測定のために多重化方法と一緒に使用することができ る。 この発明はもちろんタイヤ圧の測定に限定されず、高速可動部の領域で信頼性 をもって測定値を判断するための一般的な形式で使用することができる。 共振器が、容量性または誘導性センサによって、または装荷もしくは温度変化 によって機械的に周波数が変更される(引かれる)水晶であることは、この発明の 好ましい実施例である。さらに励起がスイッチオフされると、リンギングの周波 数が、必要に応じて必要な復調の後にフィルタリングまたは持続時間測定によっ て判断され、測定値は、変換によってこの周波数から導き出される考えられる。 測定値送信機が励起されると、供給測定システムからの変調がスイッチオフさ れ、残存する変調されない供給周波数の変調が、測定値送信機によって排他的に 引き起こされる。それゆえ周波数は、供給変調からの干渉なく測定することがで きるという点でこの発明は発展的である。 この発明の別の実施例は、励起の後および供給周波数自体がスイッチオフされ た後に残存する供給周波数を同時に使用して、測定システムの受信機内でミキシ ングを行うことにあり、その最初の段は、アンテナをもつ物理的ユニットを形成 することが好ましい。 さらに、測定値送信機を打つ放射およびそこから戻る放射は、特に平面アンテ ナのような指向性アンテナを使用することによって方向性をもち、測定値送信機 の励起がホイール回転に同期されるタイマによって制御され、周期的にスイッチ オンオフされることが好ましい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年８月１１日（１９９８．８．１１） 【補正内容】 明細書 可動部から無線電送するための装置 この発明は、独立項１、５および９に記載されるように、可動部から少なくと も１つの測定値を無線伝送するための装置に関する。請求項１および５に記載さ れるようなこの一般的なタイプの装置は、ヨーロッパ特許出願EP 0 201 149 A2 の明細書に開示されている。請求項９に記載されるようなこの一般的なタイプの 装置は、ドイツ特許出願DE 31 07 947 A1の明細書に開示されている。 この発明は、回転するタイヤからの圧力および他の測定値を判断し、それらを 電気信号に変換し、それらを表示し、または例えば圧力損失警報メッセージのた めにそれらを評価する問題に基づく。圧力自体の判断および電子変数への変換は 、従来技術により全く問題がなく、適当な機械または容量ベースのセンサおよび 半導体ベースの集積化された解決法が長く知られている。 車両の場合の実際の問題は、データ伝送および圧力センサの電源に代表される 。タイヤの高速の、激しく変動する回転速度は、ステアリングおよびシャシーの 運動ならびにひどい泥の汚れと共に、ワイヤを介する例えばすべり接触を介する 伝送だけでなく、光および音波伝送をも妨げるからである。 従って誘導または無線ベースで動作するシステムが、高品質の車両で使用され る。この目的のため、ジェネレータが、コイルまたはアンテナによってタイヤの 近傍で利用できるようにされる供給周波数を生成する。この供給周波数は、同調 回路または他の共振器によって吸収されまたは増幅され、その共振器は、圧力セ ンサの影響を受ける。基本周波数のこの影響は、測定し、評価することができる 。これは、例えばヨーロッパ特許出願EP-A-0 450 653に開示され、誘導電車保護 の方法に類似する。 請求の範囲 １．動力車のタイヤ圧を測定するために、可動部から少なくとも１つの測定値を 無線伝送する装置であって、 圧力メータのような可動部内の測定値送信機(Ｍ)と、 上記測定値送信機(Ｍ)の近傍に少なくとも１つのアンテナ(Ａ1)および少なく とも１つの電子アセンブリを含む、相対的に固定された測定システムと、 を備え、 上記測定システムは、第１の供給周波数(f1)を生成し、これを上記測定値送信 機(Ｍ)に放出し(Ａ1)、該測定値送信機(Ｍ)は、該第１の供給周波数(f1)を受信 し(Ａ2)、 上記測定値送信機(Ｍ)は、測定される値に影響される、少なくとも１つの非線 形電子素子(Ｄ1)に結合された少なくとも１つの共振器(Ｌ1,Ｃ1,Ｑ1)を含み、 上記測定システムは、少なくとも１つの第２の供給周波数(f2)を生成し、これ を上記測定値送信機(Ｍ)に放出し(Ａ1)、該測定値送信機(Ｍ)は、該第２の供給 周波数(f2)を受信し(Ａ2)、 上記供給周波数(f1,f2)に関連する合計または差の周波数が、上記非線形電子 素子においてミキシングを行い、高調波を形成することによって形成され、 上記測定値送信機(Ｍ)で形成されるこれらの合計または差の周波数は、上記共 振器(Ｌ1,Ｃ1,Ｑ1)を励起させ、該共振器は、適当な合計または差の周波数に同 期され、その結果、該測定値送信機は、上記供給周波数(f1,f2)とは異なるその 測定周波数(f3)で、上記測定システム内の受信機(Ｅ1)へ測定値情報を送信し(Ａ 3)、該受信機(Ｅ1)は、更なる評価のために該測定値情報を利用できるようにす る(Ｓ1)、無線伝送装置。 ２．上記供給周波数(f1,f2)は、適当な変調信号を用いる一般的な基本供給周波 数の変調によって生成される、請求項１に記載の無線伝送装置。 ３．複数の上記測定周波数(f3)の受信および評価は、アナログ/デジタル変換お よ びその後のデジタル信号処理によって同時に実行される、請求項１に記載の無線 伝送装置。 ４．複数の上記測定周波数(f3)は、更なる測定値または基準値を伝送するために 使用される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の無線伝送装置。 ５．動力車のタイヤ圧を測定するために、可動部から少なくとも１つの測定値を 無線伝送する装置であって、 圧力メータのようなタイヤ内の測定値送信機(ＭＧ1)と、 上記測定値送信機(ＭＧ1)の近傍に少なくとも１つのアンテナ(Ａ1)および少な くとも１つの電子アセンブリを含む、相対的に固定された測定システムと、 を備え、 上記測定システムは、供給周波数を生成し、これを上記測定値送信機(ＭＧ1) に放出し、該測定値送信機(ＭＧ1)は、該供給周波数を受信し(Ａ2)、 上記供給周波数は、少なくとも２つの搬送波信号(f1,f2)の変調によって形成 され、 上記測定値送信機(MG1)は、周波数の関数として動作する、少なくとも１つの 非線形電子素子(D1)に結合された少なくとも１つの吸収器(F11,Ｒ1)を含み、 上記吸収器(F11,R1)の周波数特性または吸収特性は、測定される値に影響され 、 上記搬送波信号(f1,f2)の少なくとも１つ(f2)が、上記測定値送信機(ＭＧ1)の 非線形電子素子(Ｄ1)で復調されまたはミキシングされ、 この回復された搬送波信号(f2)は、該回復された搬送波信号(f2)を測定値の関 数として減衰させる上記吸収器(F11,Ｒ1)に供給され、 この減衰の評価は、受信機(Ｅ1)によって電磁場を測定し、または上記測定シ ステム内の供給線内の前方向および後方向または定常波を監視することによって 実行され、 この判断された減衰は、測定値情報(Ｓ1)として更なる使用のために利用可能 である、 無線伝送装置。 ６．上記変調は、振幅変調、またはI/Q変調とも呼ばれる位相変調および周波数 変調とミキシングされる振幅変調である、請求項５に記載の無線伝送装置。 ７．複数の周波数の受信および評価は、電磁場の測定およびその後のデジタル信 号処理から発生するアナログ信号内で同時に行われ、該デジタル信号処理は、フ ーリエ解析、またはデジタル・ミキシングおよびその後の低域フィルタリングに よる処理である(デジタルダウン変換器)、請求項５に記載の無線伝送装置。 ８．１つまたは複数の変調周波数の生成および放出は、位相アキュムレータまた は逆フーリエ変換による直流デジタル合成によって形成されるデジタルデータ・ ストリームのデジタル/アナログ変換によって実行される、請求項５に記載の無 線伝送装置。 ９．動力車のタイヤ圧を測定するために、可動部から少なくとも１つの測定値を 無線伝送する装置であって、 圧力メータのようなタイヤ内の測定値送信機(ＭＧ1)と、 上記測定値送信機(ＭＧ1)の近傍に少なくとも１つのアンテナ(Ａ1)および少な くとも１つの電子アセンブリを含む、相対的に固定された測定システムと、 を備え、 上記測定システムは、少なくとも１つの供給周波数を生成し、これを上記測定 値送信機(ＭＧ1)に放出し、該測定値送信機(ＭＧ1)は、該供給周波数を受信し、 上記測定値送信機(ＭＧ1)は、その周波数特性または吸収特性が測定される値 に影響される少なくとも１つのリンギング共振器(Ｑ1)をもち、 上記測定システム内に存在する受信機(Ｅ1)は、上記共振器(Ｑ1)のリンギング を検出し、これを使用して周波数解析および変換によって測定値を導き出し、 上記供給周波数は、少なくとも１つの変調周波数(f2)によって変調され、 上記供給周波数の変調周波数(f2)が、共振器周波数に対応する場合(間接変調 励 起)、上記共振器(Ｑ1)は、該供給周波数の受信によって励起され、 上記共振器(Ｑ1)の励起が起こると、上記測定システムは、上記供給周波数の 変調を規則的にスイッチオフし、または励起がもはや起こらないように変調を変 更し、 上記共振器(Ｑ1)は、この後にリングし、同時にこのリンギングは、測定値(Ｐ )を用いる変調によって直接的または間接的に再び放出される、 無線伝送装置。 １０．上記供給信号は、間接変調励起のために振幅変調され、この変調は、上記 測定値送信機内の検出器ダイオードのような非線形素子(Ｄ1)によって復調され 、上記共振器の励起のために使用される、請求項９に記載の無線伝送装置。 １１．パラメトリック利得をもつバラクターダイオードのような上記測定値送信 機(ＭＧ1)内の非線形素子(Ｄ2)は、励起がスイッチオフされた後に残存する供給 周波数と上記共振器(Ｑ1)のリンギングをミキシングし、該測定値送信機(ＭＧ1) は、測定値を用いて変調される供給周波数を測定周波数として放出する、請求項 ９に記載の無線伝送装置。 １２．上記の各々の測定システム内の電子アセンブリのような機能は、電子素子 ではなくコンピュータプログラム(ソフトウェア)によって全体的または部分的に 提供される、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の無線伝送装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 １９７０２７６８．７ (32)優先日 平成９年１月27日(1997．1．27) (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．動力車のタイヤ圧を測定するために、可動部から少なくとも１つの測定値を 無線伝送する装置であって、 タイヤ内の圧力メータのような測定値送信機と、 上記測定値送信機の近傍に少なくとも１つのアンテナおよび少なくとも１つの 電子アセンブリを含む測定システムと、 を備え、 少なくとも１つの供給周波数が、上記測定システム内で生成され、上記測定値 送信機に放出され、それから受信され、 上記測定値送信機は、少なくとも１つの非線形電子素子に結合される少なくと も１つの共振器を含み、該共振器は、測定される値の影響を受け、 供給周波数の倍数または複数の供給周波数の合計もしくは差の周波数が、ミキ シングまたは高調波を形成することによって上記非線形電子素子内で形成され、 上記測定値送信機内で形成されるこれらの周波数は、上記共振器を励起させ、 従って該共振器は、供給周波数とは異なるその測定周波数で、測定システム内の 受信機に測定値情報を送信し、該受信機は、更なる評価のために測定値情報を利 用可能にする、 無線伝送装置。 ２．複数の供給周波数は、適当な変調信号を用いる一般的な基本供給周波数の変 調によって生成される、請求項１に記載の無線伝送装置。 ３．複数の測定周波数は、アナログ/デジタル変換およびその後のデジタル信号 処理によって同時に受信され、評価される、請求項１に記載の無線伝送装置。 ４．複数の測定周波数は、測定値または基準値を伝送するために使用される、請 求項１ないし請求項３のいずれかに記載の無線伝送装置。 ５．動力車のタイヤ圧を測定するために、可動部から少なくとも１つの測定値を 無線伝送する装置であって、 タイヤ内の圧力メータのような測定値送信機と、 測定値送信機の近傍に少なくとも１つのアンテナおよび少なくとも１つの電子 アセンブリを含む測定システムと、 を備え、 少なくとも１つの供給周波数が、測定システム内で生成され、測定値送信機に 放出され、そこから受信され、 測定値送信機は、周波数の関数として動作し、少なくとも１つの非線形電子素 子に結合される少なくとも１つの吸収器を含み、吸収器の周波数特性または吸収 特性は、測定される値に影響され、 変調は、測定値送信機内の非線形電子素子内で復調しまたはミキシングするこ とによって再び形成され(回復され)、 この回復された変調は、吸収器によって受信され、従って搬送波の側波帯に含 まれ、その場合搬送波が減衰され、または完全に抑圧されうる回復された変調は 、測定値の関数としての特性で減衰され、 この減衰は、受信機で電磁場を測定することによって、または測定システム内 の少なくとも１つの伝送アンテナの供給線内の前方向および後方向または定常波 を監視することによって評価され、この判断された減衰は、測定値情報として更 なる使用のために利用可能である、 無線伝送装置。 ６．使用される変調は、振幅変調、またはI/Q変調とも呼ばれる位相変調および 周波数変調とミキシングされる振幅変調である、請求項５に記載の無線伝送装置 。 ７．電磁場の測定から生じるアナログ信号内の複数の周波数は、アナログ/デジ タル変換およびその後のデジタル信号処理によって同時に受信され、評価され、 該デジタル信号処理は、フーリエ解析によって、またはデジタル・ミキシングお よびその後の低域フィルタリングによって処理される(デジタルダウン変換器)、 請求項５に記載の無線伝送装置。 ８．１つまたは複数の同時の変調周波数は、位相アキュムレータまたは逆フーリ エ変換による直接デジタル合成によって形成されるデジタルデータ・ストリーム のデジタル/アナログ変換によって生成され、放出される、請求項５に記載の無 線伝送装置。 ９．特に動力車のタイヤ圧を測定するために、可動部から少なくとも１つの測定 値を無線伝送する装置であって、 特にタイヤ内の圧力メータのような測定値送信機と、 測定値送信機の近傍に少なくとも１つのアンテナおよび少なくとも１つの電子 アセンブリを含む測定システムと、 を備え、 少なくとも１つの供給周波数が、測定システム内で生成され、測定値送信機に 放出され、それによって受信され、 測定値送信機は、少なくとも１つのリンギング共振器をもち、該共振器の周波 数特性または吸収特性は、測定される値に影響され、 １つまたは複数の供給周波数が測定システム内で生成され、測定値送信機に放 出され、それによって受信され、 この供給周波数が、共振器周波数に対応する場合(直接ベースバンド励起)、ま たは供給周波数の変調周波数が、共振器周波数に対応する場合(間接変調励起)、 上記共振器は、供給周波数の受信によって励起され、 励起が起こると、供給周波数は、規則的にスイッチオフされ、または励起がも はや起こらないように変更され、 共振器は、この後にリンギングし、同時にこのリンギングは、変調によって再 び直接的または間接的に放出され、 測定システム内に存在する受信機は、このリンギングを検出し、それを使用し て周波数解析および変換によって測定値を導き出す、 無線伝送装置。 １０．供給信号は、間接変調励起のために変調され、特に振幅変調され、この変 調は、測定値送信機内の検出器ダイオードのような非線形素子によって復調され 、共振器の励起のために使用される、請求項９に記載の無線伝送装置。 １１．共振器のリンギングは、パラメトリック利得をもつバラクターダイオード のような測定値送信機の非線形素子内で、励起がスイッチオフされた後に残存す る供給周波数とミキシングされ、従って測定値送信機によって測定周波数として 変調された供給周波数の放出をもたらす、請求項９に記載の無線伝送装置。 １２．上記請求項に記述される機能、特に測定システム内の電子アセンブリの機 能は、電子素子ではなく、コンピュータプログラム(ソフトウェア)によって全体 的または部分的に提供される、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の無 線伝送装置。