JP2006501445A - アンテナ接続の診断方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、一方では基準電位に接続され、他方では増幅器の出力側に接続されたコイル（Ｌ）又はその類似物と、該コイルと並列に取り付けられた第１のキャパシタ（Ｃ２）と、前記コイルの端子と前記基準電位との間に挿入された第２のキャパシタ（Ｃ３）とを有するアンテナが正しく接続されているかを検査することを目的とする。本方法は次のステップを有する：ａ）増幅器（４）を通して信号を送信するステップ、ｂ）信号送信により生じた過渡状態の間、前記アンテナの端子における電圧を測定する第１測定ステップ、ｃ）安定状態において前記アンテナの同じ端子における電圧を測定する第２測定ステップ。本方法は自動車内で使用されるＬＦアンテナに適用することができる。

Description

本発明はアンテナの、特に自動車内で低周波信号の送信に使用されるアンテナの接続に関する診断方法に関する。

自動車分野では、外部バッジとの対話又はタイヤ圧の監視にも低周波（ＬＦ）アンテナを使用することは周知である。

前者の場合には、手を使わずに車両に搭乗することができるようにするシステム、また場合によっては、機械的なキーを使用せずに車両を始動させることのできるシステムも車両に装備されていることが仮定される。車両のユーザは、車載アンテナに接続された制御管理装置により検出され認識されるバッジを身に付けるだけでよい。このバッジが制御管理装置によって車両に対して権限のあるバッジであると識別されれば、このバッジの携帯者はドアハンドルを握るだけで車両内に入ることができ、また場合によっては、ボタンを押すだけで車両エンジンを始動させることができる。

このようなキーレスエントリシステムのために、複数のＬＦアンテナが設けられる。各アンテナはドライバ装置により駆動され、このドライバ装置は場合によっては複数のアンテナを駆動する。通常は、キーレスエントリシステム（また場合によっては始動システムも）を装備した車両には４つのドライバが存在する。１つは車両の左外部に配置されたアンテナ用、１つは右外部に配置されたアンテナ用、１つは車両後部に配置された外部アンテナ用、最後のドライバは車両内に配置されたアンテナ用である。

タイヤ圧監視システム（ＳＳＰＰ）を備えた車両では、ＬＦアンテナが車両の各ホイールの近傍に配置されているものもある。これらのアンテナはドライバによってそれぞれ駆動され、ドライバは車載コンピュータに接続されている。

キーレスエントリシステム又はタイヤ圧監視システムを導入する際に生じる１つの問題は、各アンテナが実際にそのドライバに接続されていることをどのようにして確かめるかということである。通常は、ドライバは車室内の制御管理コンピュータに組み込まれている。

文献ＤＥ−１９８ ２０ ２０７にはアンテナの診断装置が記載されている。診断はインダクタンスを測定することにより行われる。信号がアンテナに送られ、励振信号とこの励振によって誘導された共振電圧との間の位相差が測定される。アンテナの正しい接続を確かめるために適用される方法は比較的に長く、複雑である。さらに、この方法を適用するには特別な装備が必要とされる。

それゆえ、本発明の課題は、アンテナと制御装置とが接続されているか、また正しく接続されているかを簡単に検出することのできる方法を提供することである。この方法は、有利には、検査されているアンテナがアース短絡しているか否かを検出する。

このために、本発明は、一方では基準電位に接続され、他方では増幅器の出力側に接続されたコイル又はその類似物と、該コイルと並列に取り付けられた第１のキャパシタと、前記コイルの端子と前記基準電位との間に挿入された第２のキャパシタとを有するアンテナの接続に関する診断方法を提案する。

本発明によれば、この方法は以下のステップを有する：
ａ）増幅器（４）を通して信号を送信するステップ、
ｂ）信号送信により生じた過渡状態の間、前記アンテナの端子における電圧を測定する第１測定ステップ、
ｃ）安定状態において前記アンテナの同じ端子における電圧を測定する第２測定ステップ。

測定はふつう安定状態において行われるが、ここでは過渡状態において測定を行うことが提案される。この第１の測定はアンテナの設置及び接続に関する情報を提供する。第２の測定しか実行しない場合には、アンテナが接続されているか否かを検出することができない。確かに、アンテナが接続されていない場合には、第１のキャパシタが充電されるので測定される電圧は比較的高いのに対して、アンテナが接続されている場合には、安定状態において測定される電圧は低い。しかしながら、アンテナは接続されているもののアース短絡している場合に、第２の測定を単独で実行すると、接続は行われており、しかも正しいという結果になってしまう。過渡状態のときの第１の測定は、アンテナが正しく接続されている場合とアース短絡している場合の区別を可能にする。前者の場合には第１の測定は高い電圧を示し、後者の場合にはこの第１の測定において測定される電圧はゼロに近い。

本発明による診断方法は、例えば、アンテナの電源投入時に実行することができる。

有利には、診断を実行するために増幅器を通して送信される信号は変調されない。

増幅器の出力側における信号は、例えば、立上り時間、続いてパルス持続時間、最終的に立下り時間を示すような信号である。この場合、第１の測定は有利には立上り時間の間、例えば、信号立上り時間の後半に実行される。この第１の測定はパルス持続時間のちょうど開始時点に行ってもよい。第２の測定に関しては、例えば、パルス持続時間の最中に行う。

本発明による方法は複数のアンテナの診断にも適用することができる。その場合、各アンテナは例えばマルチプレクサの入力段に接続され、アンテナとマルチプレクサの入力段との間に配置された抵抗がマルチプレクサの相応する入力段内の電流を制限する。

本発明の他の詳細及び利点は以下の説明と添付した図面の参照とから明らかとなる。

図１は、本発明による方法を実施する回路の原理の概略図である。
図２は、読取り回路と組み合わせた図１の回路に相応する電気回路図である。
図３は、アンテナの接続を検査するためにアンテナに送られる信号の波形を示した図である。

図４は、アンテナが正しく接続されている場合の種々の信号の波形を示す図である。

図５は、アンテナが接続されていない場合の、異なる時間尺度で示した図４に相当する。

図６は、アンテナは接続されているがアース短絡している場合の図５に相当する。

以下の説明は、バッジの携帯者が車内に入ることができるようにする、また場合によっては、機械的なキーを使用せずに車両を始動させることができるようにするキーレスエントリシステムにおいて使用されることを意図した車載アンテナに関してなされている。このようなシステムは当業者には周知であり、ここでは詳細に説明しない。

以下では、１２５ｋＨｚの周波数で信号を送信するように設計された低周波（ＬＦ）アンテナを考察する。もちろん、本発明は異なる周波数の信号を送信するアンテナにも又は別の用途にも使用することができる。
従来の方式では、正弦信号発生器（この場合は１２５ｋＨｚの周波数の）が変調器に搬送波を供給する。変調器はアンテナによって伝送すべきデータを管理制御装置から受け取り、受け取ったデータを発生器からの信号と「組み合わせて」、送信すべき信号を供給する。この信号はつぎに一般に「ドライバ」と呼ばれる増幅器に入る。これらの様々な構成要素は通常、例えば車両のダッシュボードに配置された同一のボックス、すなわち、コンピュータの内部に配置されている。アンテナだけがこのボックスから離れて配置されている。このアンテナは、例えば、ドアハンドルもしくは車両のトランクに組み込まれている、又は車室内に配置されている。アンテナはケーブルとコネクタとを介してボックスに、すなわちコンピュータに接続されている。通常、複数のアンテナが同一のボックスに接続されている。

したがって、複数の接続が行われなければならない。キーレスエントリシステムの申し分のない動作はこれらの接続の質に依存している。したがって、取り付けの際に接続が正しく為されているかを検査することが重要である。図１及び２には、アンテナの存在を簡単に検査し（又は不在を検出し）、同時にこのアンテナがアース短絡又はプラス短絡していないかを検査する診断回路が示されている。

図１は、上で論じたアンテナに適合するコイル２とこのアンテナを制御するドライバの出力増幅器４とを図式的に示している。３つのキャパシタＣ１、Ｃ２、及びＣ３、ならびに抵抗Ｒ１も図１に見られる。これらのキャパシタとこの抵抗は、出力増幅器４と同様に、コンピュータと一緒に例えば車室内に配置されており、その一方でコイル２はこのコンピュータの外部に配置されている。

増幅器４は電圧Ｖａｌｉｍで給電される。電圧Ｖａｌｉｍは例えば２４Ｖに等しいと仮定する。キャパシタＣ１はこの増幅器４の出力側に配置されている。このようなキャパシタは送信器の場合にはほとんど常に増幅器の出力側にある。このキャパシタは、純粋なＡＣ信号を送信コイル２に送るために、増幅器の出力のＤＣ成分を除去するのに使用される。

キャパシタＣ２はコイル２と並列に取り付けられており、その一方でキャパシタＣ３は基準電位とキャパシタＣ２及びコイル２により形成された共振回路アセンブリとの間に直列に取り付けられている。

したがって、増幅器４の出力側において、これら３つのキャパシタＣ１，Ｃ２及びＣ３は直列に取り付けられており、その一方でコイル２はキャパシタＣ２と並列に取り付けられている。

キャパシタＣ２は増幅器４の出力側における電流を減少させる。アンテナに送られる信号は１２５ｋＨｚの周波数を有しており、インダクタンスＬのコイル２とキャパシタＣ２とによって形成された共振回路はこの周波数において高いインピーダンスを示す。

キャパシタＣ３は、送信器に給電するバッテリのプラス端子に生じうる任意の短絡からアンテナを保護する。

非限定的な例として、いくつかの数値を以下に示す：
Ｃ１＝Ｃ３＝１μＦ、
Ｃ２＝３７ｎＦ、
Ｌ＝３８μＨ、
Ｒ１＝２．２ｋΩ。

図２は、図１において示され、上で説明されたのと同じ構成要素を有している。マルチプレクサの入力段もこの図の右側に示されている。この装置は、増幅器４の脇に配置されたコイル２の端子で直接読み取られる電圧Ｖｄｉａｇを、換言すれば、キャパシタＣ１とコイル２との間の電圧（アナログ信号）を測定することを目的としている。従来の方式では、マルチプレクサ内の入力電流を制限するために、抵抗Ｒ２が設けられている。このようなマルチプレクサ入力段は当業者には周知である。マルチプレクサ入力段は特に電圧Ｖ３の発生器によって表された読取り回路への電源を含んでいる。ダイオードは読取り論理回路を保護するために設けられている。この回路の入力インピーダンスは抵抗Ｒ３によって表されている。この論理回路によって出力側に供給される電圧はＶｍｕｘと呼ばれる。この電圧は上記の電圧Ｖｄｉａｇを反映している。マルチプレクサの使用は測定に用いられるマイクロプロセッサの入／出力の数を制限する。

非限定的な例として、例えば、以下の抵抗を有する５Ｖの給電電圧Ｖｄｄがある。
Ｒ２＝４２ｋΩ及びＲ３＝１００ＭΩ。

図３には、接続診断を行うためにコイル２に給電することのできる信号の例が示されている。この信号はまず、例えばゼロの初期値を示す。出力電圧がこの初期値をとるこの期間の後には、最大値に達する立上り時間が続く。所定のパルス持続時間の後には、立下り時間が続き、初期値まで戻る。この信号は、例えば、周期Ｐの周期信号である。非限定的な例として、以下の値を使用することができる：
立上り時間：２ｍｓ、
パルス幅：４０ｍｓ、
立下り時間：８０ｍｓ、
周期：Ｐ＝１２４ｍｓ、信号が初期値を示す２ｍｓの期間を含む、
最小値＝０Ｖ、
最大値＝１５Ｖ。

診断装置の動作は図４〜６に示されている。これらの図は増幅器出力側における信号Ｖ２、コイル２の端子における電圧Ｖｄｉａｇ、及び測定論理回路により測定された電圧Ｖｍｕｘを示している。

図４では、アンテナは各自のドライバに正しく接続されていること、したがって短絡は存在していないことが仮定されている。横座標及び縦座標の数値は純粋に示唆のために与えられたものである。横座標では値はミリ秒に相当しており、縦座標ではＶを表している。

アンテナが正しく接続されている場合、コイル２はキャパシタＣ２を短絡させる。抵抗Ｒ１はアースに接続される。このため、アースのレベルはＶｄｉａｇが測定される点まで上昇する。過渡状態の間、キャパシタＣ１及びＣ３はＲ１を介して充電され、その後Ｃ３は放電される。

このことは、電圧ＶｄｉａｇがキャパシタＣ３の充電に相応している図４から出てくる。電圧Ｖｍｕｘは電圧Ｖｄｉａｇに相応しているが、マルチプレクサ入力段の保護ダイオードの存在に起因するピークのクリッピングを有している。

本発明による診断方法は、電圧Ｖｍｕｘが最大値にある又はこの最大値に近い値を示す時点ｔ１において第１の測定を実行することを提案する。したがって、この第１の測定は、キャパシタＣ１及びＣ３が充電され、そして放電される過渡状態の間に実行される。この測定は図４においてＰ１で参照された期間の間に実行されなければならない。つぎに、本発明による方法は、キャパシタが放電される安定状態に相当する時点ｔ２において第２の測定を実行することを提案する。したがって、図４のケースでは、電圧Ｖｍｕｘはゼロに近い。

図５は、アンテナが接続されていない場合の電圧Ｖ２に対するＶｄｉａｇ，Ｖｍｕｘ曲線を示している。アンテナが接続されていない場合は、図１及び２のコイル２を単純に除いた場合に相当する。この場合、３つのキャパシタは直列に取り付けられている。これらのキャパシタは信号Ｖ２の立上り時間の間に充電され、その後抵抗Ｒ１を介して放電される。ここで、電圧Ｖｍｕｘはパルス幅全体にわたって最大値を維持することに注意されたい。この場合にも、キャパシタが充電される過渡状態の間の第１の測定と、これに続くパルス期間の安定状態における第２の測定の２つの測定が行われる。図５に示されている期間Ｐ２は、第２の測定が実行される期間に相当する。

最後に、図６には、アンテナの端子が短絡によって図１に図式的に示されているアースに直接接続される場合が示されている。この場合、電圧Ｖｄｉａｇ及びＶｍｕｘはゼロにとどまる。それゆえ、実行される２つの測定において、ゼロの電圧Ｖｍｕｘが得られる。

理解されるように、過渡状態の間の１つの測定とその後のもう１つの測定の２つの測定を行うことによって、万が一の場合にアンテナ接続の欠陥を診断することが可能になる。実際には、アンテナが正しく接続されていない場合、第１の測定において測定される電圧は高いレベルを示し、第２の測定において測定される電圧は低いレベルを示す。アンテナが接続されていない場合には、第１の測定は第２の測定と同様に高い結果を示す。最後に、アース短絡が生じている場合には、実行される両方の測定とも低いレベルを示す。プラス短絡の場合も同様に考えることができる。この場合、実行される２つの測定は高いレベルを示す。したがって、これはアンテナの不在を診断するのと同等である。

正しい診断を得るには、測定を行う時点を慎重に選択することが明らかに重要である。今のケースでは、ｔ１＝５ｍｓ及びｔ２＝１５ｍｓが例として挙げられる。これらの値はもちろん信号Ｖ２の波形に依存している。第１の測定は立上り時間の終了時に又はパルス持続時間のちょうど開始時に実行される。すべてのケースにおいて、この時点では状態は過渡状態であることを述べておきたい。第２の測定は状態が安定状態であるときに実行される。この測定は、例えば、Ｖ２が最大値に達しているパルス持続時間の中央付近で実行してよい。第２の測定は過渡状態の後に実行されることが必須であり、これはすべてのケース（アンテナが正しく接続されている、アンテナが接続されていない、アース短絡、又はプラス短絡）に当てはまる。

上記方法と組み合わせて使用される上記の診断装置は、したがって、不適切に設置されたアンテナを使用前に高い信頼性をもって検出するために使用することができる。測定は、例えば、回路を初めて電源投入したときに実行される。診断は迅速かつ安価に行うことができる。

本発明は非限定的な例を用いて上で説明された実施形態に限定されない。本発明は請求項の文脈の範囲内で当業者に可能なすべての変更形態にも関連している。

本発明による方法を実施する回路の原理の概略図である。 読取り回路と組み合わされた図１の回路に相応する電気回路図である。 アンテナの接続を検査するためにアンテナに送られる信号の波形を示した図である。 アンテナが正しく接続されている場合の種々の信号の波形を示す図である。 アンテナが接続されていない場合の、異なる時間尺度で示した図４に相当する。 アンテナは接続されているがアース短絡している場合の図５に相当する。

Claims (7)

1. 一方では基準電位に接続され、他方では増幅器（４）の出力側に接続されたコイル（２）又はその類似物と、該コイル（２）と並列に取り付けられた第１のキャパシタ（Ｃ２）と、前記コイル（２）の端子と前記基準電位との間に挿入された第２のキャパシタ（Ｃ３）とを有するアンテナの接続に関する診断方法において、
   ａ）増幅器（４）を通して信号を送信するステップと、
   ｂ）信号送信により生じた過渡状態の間、前記アンテナの端子における電圧を測定する第１測定ステップと、
   ｃ）安定状態において前記アンテナの同じ端子における電圧を測定する第２測定ステップとを有することを特徴とする、アンテナの接続に関する診断方法。
2. 前記診断方法をアンテナの電源投入時に実行する、請求項１記載の診断方法。
3. 増幅器（４）を通して送信する信号を変調しない、請求項１又は２記載の診断方法。
4. 増幅器（４）の出力側における信号は立上り時間、続いてパルス持続時間、最終的に立下り時間を示す、請求項３記載の診断方法。
5. 前記第１測定ステップを立上り時間の最中、例えば信号立上り時間の後半に実行する、請求項４記載の診断方法。
6. 前記第２測定ステップをパルス持続時間の最中に実行する、請求項４又は５記載の診断方法。
7. 前記アンテナをマルチプレクサの入力段に接続し、
   前記アンテナと前記マルチプレクサの入力段との間に位置する抵抗（Ｒ２）によって前記マルチプレクサ入力段内の電流を制限する、請求項１から６のいずれか１項記載の診断方法。

Images