JP2006311049A

JP2006311049A - 無線装置

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Publication number: JP2006311049A
Application number: JP2005129392A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Terakawa; 博司寺川; Sadao Ishii; 貞男石井
Original assignee: Seiwa Electric Mfg Co Ltd
Current assignee: Seiwa Electric Mfg Co Ltd
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】１次電池にて受信回路に電源を供給する無線装置において、受信感度の減衰を招くことなく１次電池の消費を低減する。
【解決手段】受信回路１とは独立した受信アンテナ２１及び同調部２２を有する電源供給制御回路２を設け、その電源供給制御回路２の受信アンテナ２１が受信した電波が特定周波数の電波であるときに電子スイッチ２４をＯＦＦからＯＮに切り換えて１次電池２５から受信回路１に電源を供給することで、受信回路１がＩＤコードを確認し、一致した場合、所定のデータ処理を実行後、データ処理部１５にて電子スイッチ２４をＯＦＦにし、不一致の場合、電子スイッチ２４をＯＦＦにすることで、必要最低限の１次電池２５の電力消費とする。さらに、受信回路１とは独立した受信アンテナ２１及び同調部２２により、電子スイッチ２４の駆動制御回路を構成することで、受信感度の減衰をなくす。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、移動体通信システムに用いられる受信器などの無線装置に関し、さらに詳しくは、１次電池を電源とする無線装置に関する。

移動体通信システムに用いられる受信器において、常に電波を受けることが可能な状態つまり常時動作状態（２４時間連続通信状態）とする必要がある。このため、受信器に内蔵の１次電池の電力が連続的に消費され、比較的短時間で１次電池の電力が無くなって受信器が動作しなくなる。そこで、このような問題を解消する方法つまり低消費電力化の方法が各種提案されている。

その１つの方法として、電源のＯＮ期間とＯＦＦ期間とを所定のサイクルで繰り返し、受信回路への電源供給と電源遮断とを交互に行うことにより、電源の消費電力を低減させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、他の方法として、共振周波数が特定周波数（通信周波数）となるように調整された同調回路を受信装置に設けるとともに、１次電池と受信回路との間にスイッチング素子（常時ＯＦＦ）を設け、受信装置の受信アンテナが特定周波数の電波を受信したときに上記同調回路で発生する電力によってスイッチングをＯＮ状態に切り換えて受信回路に１次電池から電源を供給する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−２７７８２号公報特開２００４−１５４６３号公報

ところで、上記した特許文献１に記載されているような間欠的に電源を供給する方法では、受信回路に電源を連続的に供給している場合よりも消費電力の低減化を図ることができる。しかしながら、この方法においても、間欠的ではあるものの、通信が不要な状態のときに電力が受信回路に供給されるので、その不要な電力消費が動作寿命を短くする要因になる。

一方、上記した特許文献２に記載の方法によれば、受信装置の受信アンテナが特定周波数の電波を受信したときのみに、受信回路に１次電池から電源を供給しているので、受信動作が不要な状態のとき、つまり、受信装置の受信アンテナが特定周波数の電波を受信していないときには１次電池の電力は消費されず、１次電池の寿命を延ばすことは可能である。しかしながら、この方法では、受信装置の受信アンテナで受信した特定周波数の受信信号のエネルギの一部がスイッチング素子の駆動（切換動作）に消費されるため、その分だけ受信感度が減衰されるという課題がある。

本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、１次電池にて受信回路に電源を供給する無線装置において、受信感度の減衰を招くことなく１次電池の消費を低減することを目的とする。

本発明の無線装置は、受信アンテナ及びデータ処理部を有する受信回路と、電源供給制御手段とを備え、前記電源供給制御手段は、受信アンテナと、その受信アンテナで受信した受信電波の特定周波数に共振する同調部と、前記受信回路に電源を供給するための１次電池と、前記１次電池と前記受信回路との間に接続された常時ＯＦＦのスイッチング素子を有し、当該電源供給制御手段の受信アンテナが受信した電波が特定周波数の電波であるときに、前記同調部の共振にて発生する電力によって前記スイッチング素子をＯＦＦからＯＮに切り換えて前記受信回路に前記１次電池から電源を供給するように構成されていることによって特徴づけられる。

本発明の無線装置によれば、送信器からの電波を受信してデータ処理する受信回路とは独立した受信アンテナ及び同調部を有する電源供給制御手段を設け、その電源供給制御手段の受信アンテナが受信した電波が特定周波数の電波であるときに、同調部の共振により発生する電力によってスイッチング素子をＯＦＦからＯＮに切り換えるように構成しているので、特定周波数の電波を受信したときのみに、１次電池から受信回路に電源を供給することができ、１次電池の消費を大幅に低減することができる。

しかも、受信回路の受信アンテナ及び同調回路とは独立した受信アンテナ及び同調部（電源供給制御手段の構成要素）により、電源のＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチング素子の駆動制御回路を構成しているので、本来の受信データの処理を行う受信回路の受信アンテナで受信した特定周波数の受信信号のエネルギが、スイッチング素子の駆動に消費されることがなくなり、受信感度の減衰を招くことがなくなる。

さらに、本発明の無線装置では、電源供給制御手段の同調部に設定されている周波数（通信周波数）以外の周波数の電波を受信アンテナが受信したときには、スイッチング素子を駆動するための電力が得られないので、電波スイッチング素子の誤動作を防止することができる。

本発明の無線装置のデータ処理部において、前記受信回路の受信アンテナで受信した電波信号に含まれる識別情報（例えばＩＤコード）が、予め設定されている設定情報と一致しているか否かを判定し、その判定結果が不一致であるときには、スイッチング素子をＯＦＦに設定して受信回路への電源供給を遮断するように構成してもよい。このような構成を採用すれば、特定周波数の電波を受信した場合であっても、その受信電波に含まれるＩＤコード等の識別情報が、予め設定されている設定情報と一致していないときには、受信回路への電源供給を遮断することができるので、１次電池の電力消費をより効果的に軽減することができ、１次電池の寿命を更に延ばすことができる。

本発明によれば、特定周波数の電波を受信したときのみに、１次電池から受信回路に電源を供給することができ、１次電池の消費を大幅に低減することができる。その結果として、１次電池の寿命を長期化することができる。しかも、受信回路の受信アンテナ及び同調回路とは独立した受信アンテナ及び同調部により、電源のＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチング素子の駆動制御回路を構成しているので、受信感度の減衰を招くことなく、１次電池の消費を低減することが可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の無線装置の一例の構成を示すブロック図である。

この例の無線装置１００は、例えばＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムなどに用いられる受信器であって、受信回路１と電源供給制御回路２によって構成されている。

受信回路１は、受信アンテナ１１、同調部１２、増幅部１３、検波部１４、及び、データ処理部１５を備えている。

受信回路１の受信アンテナ１１は、特定の周波数（例えばＲＦＩＤシステムの通信周波数）の電波を感度良く受信できるように、大きさ・形状等が最適化されている。

同調部１２は、例えばＬＣ直列共振回路であって、受信アンテナ１１が受信する様々な周波数の電波のうち、特定周波数（例えばＲＦＩＤシステムの通信周波数）の電波を選択するように調整されている。同調部１２で選択された特定周波数の信号は増幅部１３によって増幅された後、検波部１４に供給されて復調される。

データ処理部１５は、検波部１４において復調された信号に含まれる受信コード、ＩＤコード等の識別情報を認識し、その識別情報が予め設定されている設定情報と一致しているか否かを判定する。この例では、受信信号に含まれるＩＤコードが予め設定されているコードと一致しているか否かが判定され、ＩＤコードが一致しているときには、所定データ処理を実行する。一方、ＩＤコードが不一致である場合、後述する電子スイッチ２４をＯＦＦに設定する処理を実行する。

なお、データ処理部１５が実行するデータ処理としては、例えば、無線装置１００がセンサ機能を備えている場合、そのセンサデータの集計を行う処理、あるいは、無線装置１００の周辺装置を制御する処理などを挙げることができる。

電源供給制御回路２は、受信アンテナ２１、同調部２２、電圧逓倍部２３、電子スイッチ（スイッチング素子）２４、及び、１次電池２５を備えている。

電源供給制御回路２の受信アンテナ２１には、受信回路１の受信アンテナ１１と同じものが用いられており、特定の周波数（例えばＲＦＩＤシステムの通信周波数）の電波を感度良く受信できるように、大きさ・形状等が最適化されている。

同調部２２は、例えばＬＣ直列共振回路であって、受信アンテナ２１が受信する様々な周波数の電波のうち、特定周波数（例えばＲＦＩＤシステムの通信周波数）の電波を選択するように調整されており、受信アンテナ２１が特定周波数の電波を受信したときに共振する。この同調部２２の共振により、受信電波エネルギが電力に変換されて起電力が発生する。同調部２２で発生した電力（電圧）は電圧逓倍部２３にて増幅される。その増幅後の電力（電圧）は、電子スイッチ２４を起動用（ＯＮ用）電力として供される。

なお、電圧逓倍部２３は、ダイオードとコンデンサの組み合わせによって昇圧することで電子スイッチ２４を駆動する。また、電圧逓倍部２３には、複数のダイオード等によって構成され、受信回路１のデータ処理部１５からの電気信号に応じて電子スイッチ２４への電力（電圧）を停止する回路が組み込まれている。

１次電池２５は、受信回路１の同調部１２、増幅部１３、検波部１４及びデータ処理部１５の各部に電源を供給するために設けられている。１次電池２５と受信回路１との間には電子スイッチ２４が接続されている。

電子スイッチ２４は、例えばＦＥＴスイッチであって、ゲート電圧を制御することによりソース−ドレイン間を導通状態（スイッチＯＮ）または遮断状態（スイッチＯＦＦ）にすることができる。この例では、ＦＥＴのゲートに電圧逓倍部２３の出力側が接続されており、電圧逓倍部２３から起動用電力が供給されたときに、ソース−ドレイン間が導通状態となって電子スイッチ２４がＯＮ状態となる。

ここで、電源供給制御回路２の同調部２２及び電圧逓倍部２３は、上記したように、受信アンテナ２１が受けた電波のうち、特定周波数の電波を同調部２２で選択し、選択された電波から得た電力を電圧逓倍部２３にて増幅するものであって、受信回路１の受信アンテナ１１及び同調部１２とは独立した回路であり、従って、１次電池２５の電力を必要とせず、電源供給制御回路２によって１次電池２５の電力が消費されることはない。

次に、以上の無線装置１００の動作について説明する。

まず、電源供給制御回路２の受信アンテナ２１が電波を受信したときに、その受信した電波が特定周波数の電波（例えば、ＲＦＩＤシステムを構成している送信器（図示せず）からの電波）であるときには、その受信電波によって同調部２２が共振して起電力が発生する。この起電力は電圧逓倍部２３にて増幅された後に電子スイッチ２４に供給され、これにより電子スイッチ２４がＯＦＦからＯＮに切り換わる。このようにして、電子スイッチ２４がＯＮとなることにより、受信回路１の同調部１２、増幅部１３、検波部１４及びデータ処理部１５の各部に１次電池２５から電源（電力）が供給され、受信回路１の各部が動作可能な状態となる。

そして、受信回路１が動作可能となると、受信アンテナ１１が受信している特定周波数の電波（信号）が同調部１２にて選択され、その選択された特定周波数の信号が増幅部１３にて増幅され、さらに検波部１４において復調された後にデータ処理部１５に取り込まれる。データ処理部１５では、取り込んだ信号（受信データ）に含まれるＩＤコードが、予め設定されている設定コードと一致しているか否かを判定し、一致しているときには、所定のデータ処理（例えば、センサデータの集計処理、周辺装置の制御等）を行う。このデータ処理を実行した後、下記と同様な処理により電子スイッチ２４をＯＮからＯＦＦに切り換える。

一方、ＩＤコードが不一致である場合、受信回路１のデータ処理部１５が電源供給制御回路２の電圧逓倍部２３に電気信号を供給し、電子スイッチ２４への駆動用電力（電圧）の供給を停止することにより、電子スイッチ２４をＯＮからＯＦＦに切り換えて、受信回路１の同調部１２、増幅部１３、検波部１４及びデータ処理部１５の各部への電源供給を遮断する。

以上のように、この例の無線装置１００によれば、送信器からの電波を受信して処理する受信回路１とは独立した受信アンテナ２１及び同調部２２を有する電源供給制御回路２を設け、その電源供給制御回路２の受信アンテナ２１が受信した電波が特定周波数の電波であるときに同調部２２が共振して起電力が発生し、この起電力によって電子スイッチ２４をＯＦＦからＯＮに切り換えるように構成しているので、特定周波数の電波を受信したときのみに、１次電池２５から受信回路１の同調部１２、増幅部１３、検波部１４及びデータ処理部１５の各部に電源を供給することができ、１次電池２５の消費を大幅に低減することができる。

しかも、受信回路１の受信アンテナ１１及び同調部１２とは独立した受信アンテナ２１及び同調部２２（電源供給制御回路２の構成要素）により、電子スイッチ２４の駆動制御回路を構成しているので、本来の受信データの処理を行う受信回路１の受信アンテナ１１で受信した特定周波数の受信信号のエネルギが、電子スイッチ２４の駆動に消費されることがなくなり、受信感度の減衰を招くことがなくなる。

さらに、この例の無線装置１００では、特定周波数の電波を受信した場合であっても、その受信電波に含まれるＩＤコード（識別情報）が、予め設定されている設定コードと一致していないときには、受信回路１の同調部１２、増幅部１３、検波部１４及びデータ処理部１５の各部への電源供給を遮断することができるので、１次電池２５の電力消費をより効果的に軽減することができ、１次電池２５の寿命を更に延ばすことができる。

本発明の無線装置の一例の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００無線装置
１受信回路
１１受信アンテナ
１２同調部
１３増幅部
１４検波部
１５データ処理部
２電源供給制御回路
２１受信アンテナ
２２同調部
２３電圧逓倍部
２４電子スイッチ（スイッチング素子）
２５１次電池

Claims

受信アンテナ及びデータ処理部を有する受信回路と、電源供給制御手段とを備え、
前記電源供給制御手段は、受信アンテナと、その受信アンテナで受信した受信電波の特定周波数に共振する同調部と、前記受信回路に電源を供給するための１次電池と、前記１次電池と前記受信回路との間に接続された常時ＯＦＦのスイッチング素子を有し、当該電源供給制御手段の受信アンテナが受信した電波が特定周波数の電波であるときに、前記同調部の共振にて発生する電力によって前記スイッチング素子をＯＦＦからＯＮに切り換えて前記受信回路に前記１次電池から電源を供給するように構成されていることを特徴とする無線装置。
前記データ処理部は、前記受信回路の受信アンテナで受信した電波信号に含まれる識別情報が予め設定されている設定情報と一致しているか否かを判定し、その判定結果が不一致であるときには、前記スイッチング素子をＯＦＦに設定して前記受信回路への電源供給を遮断することを特徴とする請求項１記載の無線装置。