JP2007251613A - 無線受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受信電波のキャリアレベルに応じて受信信号の増幅度を変更することで増幅に無駄な電力を使わないようにする。
【解決手段】無線受信装置１が無線電波を受信すると、キャリアセンス回路３４で受信電波の電界強度測定を行い、制御部１０は、測定された電界強度に対応した抵抗値をメモリに格納されたテーブルから読み出して、その読み出した抵抗値に合わせて増幅器のバイアス抵抗を設定する。これによってキャリアレベルに合わせた増幅率で受信信号を増幅する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線受信装置、とくに蓄電手段を駆動電源とする無線受信装置に関する。

特許文献に記載されたものではないが、図７は、従来の無線受信装置の構成を示すブロック図である。
図示のように、アンテナから入力された受信信号は増幅器４１、４２により増幅されて復調機３３で復調される。他方、増幅された出力はキャリアセンス回路３４に入力され、ここで電波の電界強度が検出され、その結果は、前記受信信号と共に制御部１０に入力され所定の処理がなされる。
この従来の無線受信機では、増幅器の増幅度は固定であるため、その入力電波の電界強度の強弱或いは大小に関係なく増幅を行っているため、電波の電界強度の強さによっては余分に増幅したり増幅し過ぎたり、つまり過増幅の問題がある。

ところで、近年、例えば、ガスの使用量や水道の使用量などを無線検針する遠隔検針システムが広く用いられているが、このシステムでは、ガスメータや水道メータに接続される子機として、上記のような無線受信装置が用いられている。つまり、この遠隔検針システムで使用される子機は、電源に小型電池を使用し、親機となる送受信機との間で無線で通信を行っているが、その動作電源は小型の電池が用いられている。また、設置時には、１台の親機に対して多数の子機をその周囲に配置するが、設置場所は必ずしも接近し易い場所とは限らない。そのため、一旦子機を配置すると多数の子機の電池の取り替えは手間が掛かり容易ではない。そのため、出来る限りその電池寿命を延ばすよう、電池の浪費を抑制する必要がある。
そこで、子機は間欠的（例えば２５ｓｅｃ毎に２５ｍｓｅｃ）に受信動作を行い、この受信動作中に親機からの呼出信号の有無をチェックし、呼出信号を確認したときのみ、問欠駆動を解除し、メータの検針データを携帯電話無線モデムからセンター装置に送信する。
しかしながら、子機に前記のような無線受信装置を使用すると、余分な増幅や過増幅の問題が生じ、電池を無駄に消耗することが生じるため、なお改良の余地がある。

また、電池を動力源とする無線受信装置の他の応用例として、例えば、エンジンキー等に付設される携帯機と車載機間で通信する図８に示す電波キーシステムの携帯機が知られている（特許文献１参照）。
図中、１００は車両などに搭載された車載機、２００は携帯機であり、例えば車のキーに取り付けられている。また、車載機１００は、常時一定の間隔でリクエスト信号を送信するための送信回路１０３及び送信アンテナ１０１、送信したリクエスト信号に応じて返信されるＩＤ信号を受信するための受信アンテナ１０２及び受信回路１０４、外部とのインターフェースをとり、ドアなどの錠の施錠、解錠を行うＩ／Ｆ回路１０６、及び送信回路１０３、受信回路１０４及びＩ／Ｆ回路１０６を制御し、且つ、受信したＩＤ信号を予め登録されているＩＤと照合し、照合結果が正しければドアの錠の施錠、解錠信号を出力する制御回路１０５から構成されている。

また、携帯機２００は、携帯機２００に加わる振動を検出する振動検出回路２０６、リクエスト信号を受信するための受信アンテナ２０１及び受信回路２０３、リクエスト信号を受信した時にこれに応じて返信するＩＤ信号を高周波発振する送信回路２０４及び送信アンテナ２０２、及び振動検出回路２０６の出力に応じて受信回路２０３の電源を制御し、且つ、リクエスト信号を受信した時にこれに応じてＩＤ信号を送信回路２０４に出力する制御回路２０５から構成されている。

このシステムでは、携帯機２００は、振動検出回路２０６でユーザの歩行等により携帯機２００に加わる振動を検出し、車載機１００からのリクエスト信号を受信したとき、これに応じて返信する自身のＩＤ信号を送信し、他方、車載機１００は、所定の時間間隔でリクエスト信号を送信し、送信したリクエスト信号に応じて返信される携帯機のＩＤ信号を受信すると、受信したＩＤを予め登録されているＩＤと照合し、照合結果が正しい場合にドア錠の開閉信号を出力し、ドアの開錠を行うものである。

前記携帯機２００は、ユーザがドア開閉の意図があるとみなされる行動を検知しない限り、受信回路に電力を供給しないように制御して電池の消耗を抑制しているが、このようなシステムでも、前記遠隔検針システムにおけると同様に、電池の浪費を抑制する上でなお改善の余地がある。
特開２００２−２１３８６号公報

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、無線受信装置において増幅時における電力の浪費を抑制して電池の消耗を抑制すると共に、過増幅を防止して常に正常な通信ができるようにすることである。

請求項１の発明は、蓄電手段を駆動電源とする無線受信装置であって、受信電波を増幅する増幅手段と、受信電波の電界強度を検出する手段と、前記検出された電界強度に応じて前記増幅手段の増幅能力を変更する手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載の無線受信装置において、前記増幅手段の増幅能力を変更する手段は、検知した電界強度に応じて増幅器の増幅度を変更する手段であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載された無線受信装置において、前記検知した電界強度に応じて増幅器の増幅度を変更する手段は、前記増幅手段を構成する増幅器のバイアス抵抗を変更する手段であることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１記載の無線受信装置において、前記増幅手段の増幅度を変更する手段は、検知した電界強度に応じて前記増幅手段を構成する複数の増幅段の段数を切り換える手段であることを特徴とする。

本発明によれば、受信電波の電界強度が変化しても、常に適正な増幅が行えるため、常に安定した受信が可能であるとともに、増幅時における無駄な電力の使用を抑制でき、電池等の交換のためのコストや労力を削減できる。

図１は、本発明の無線受信装置の第１の実施形態の受信部を説明するためのブロック図である。
無線受信装置１の受信部１３は、アンテナ２０で受けた受信信号を増幅するための増幅部３０（増幅器３１、増幅器３２）、増幅部３０で増幅された信号を復調する復調回路３３、及び増幅されたキャリアの電界強度を検知するキャリアセンス回路３４を備える。増幅器３１及び３２は、例えば、トランジスタで構成し、ゲート回路に設置された可変抵抗（バイアス抵抗）４１，４２の抵抗値を連続的に変化させることによりゲート電圧を制御して増幅度を変化させる増幅器として構成されている。

制御部１０は受信部１３を制御するためのＣＰＵ１２及び記憶部１４を備え、記憶部１４は制御プログラムを格納するほか、電界強度と各増幅器３１、３２毎にトランジスタのゲート電圧を調整するバイアス抵抗４１，４２の抵抗値との関係を定めた後述の制御テーブルを格納している。ＣＰＵ１２は、キャリアセンス回路３４で検知した受信電波の電界強度情報を取得すると、制御テーブルを参照し、検出された電界強度に対応する抵抗値を読出し、この抵抗値になるようにバイアス抵抗４１，４２を制御する。

図２は、制御部１０によるバイアス抵抗４１，４２の抵抗値制御のフローを示す図である。
無線受信装置１が無線電波を受信すると（Ｓ１）、無線電波は増幅器３１及び増幅器３２で増幅され、キャリアセンス回路３４で電界強度の測定が行われる（Ｓ２）。その測定結果が制御部１０に渡されると、ＣＰＵｌ２は記憶部１４に格納された制御テーブルを参照し、増幅器３１，３２毎の対応する抵抗値を読み出し（Ｓ３）、バイアス抵抗４１，４２の抵抗値をこの読み出した抵抗値に設定して増幅器３１，３２の増幅度の制御を行う（Ｓ４）。

図３は、電界強度と増幅部３０の増幅度の関係を定めた制御テーブルの１例を示す図である。
図中、Ａ欄に示される電界強度と増幅器３１，３２の増幅度の関係では、キャリアレベルはそれぞれ設定した閾値との比較で、例えば小の場合は、増幅器３１及び増幅器３２とも増幅度８０％に制御し、キャリアレベルが中の場合は、増幅器３１は８０％、増幅器３２は２０％に、またキャリアレベルが大の場合は、増幅器３１及び増幅器３２とも２０％に制御する。
なお、図示のテーブルではキャリアレベルを、大、中、小の３段階に分けているが、キャリアレベルの分け方はこれに限らず、大、小でも或いはより多段階とすることも可能である。

次に第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る無線受信装置１の受信部１３には、電界強度に対応して増幅度を切替える切替手段が設けられている。
図４は、切替え制御される増幅部３０を有する受信部１３のブロック構成図である。
図において、受信部１３は、増幅器３１、増幅器３２、これら増幅器３１及び増幅器３２の通過、不通過を切替えるスイッチ回路５１，５２，５３、復調回路３３及びキャリアセンス回路３４を備える。
ここで、スイッチ回路５１，５２，５３以外の構成は第１の実施形態と同一である。

以上の構成において、受信部１３が無線電波を受信すると、キャリアセンス回路３４で受信した無線電波の電界強度を検出する。検出された電界強度は制御部１０に渡され記憶部１４に一時的に記憶される。記憶部１４は、電界強度とスイッチ回路の接点位置との関係を定めた制御テーブルを格納している。
即ち、制御部１０は、電界強度が渡されると、ＣＰＵｌ２にて制御テーブルを参照し、当該電界強度に対応するスイッチ回路５１，５２，５３の接点毎のＯＮ・ＯＦＦ情報を読出し、この接点位置になるようにスイッチ回路５１，５２，５３のＯＮ・ＯＦＦを制御する。
ここでは、図３のＢに示すように、接点のＯＮ・ＯＦＦ位置は、キャリアレベル小、中、大に応じて、受信電波を増幅器３１，３２で増幅するよう全ての接点を（ＯＮ）にするか、増幅器３１、３２のいずれかを通過するよう接点５２、５３の一方をＯＮ、他方をＯＦＦにする、或いはどの増幅器３１、３２も通らぬように全ての接点を（ＯＦＦ）にする。

図５は、制御部１０によるスイッチ回路の切替制御のフローを示す図である。
図において、受信部１３が無線電波を受信すると（Ｓ１１）、無線電波は、スイッチ回路５１，５２，５３によりＯＮされた増幅器３１及び増幅器３２で増幅され、キャリアセンス回路３４に入力され電界強度の測定が行われる（Ｓ１２）。その後測定結果が制御部１０に渡されると、ＣＰＵ１２は図３のＢに示す制御テーブルを参照し、スイッチ回路５１，５２，５３の接点位置を読み出し（Ｓ１３）読み出した接点位置に従ってスイッチ回路５１，５２，５３をそれぞれ切替制御する（Ｓ１４）。

つまり、図３のＢに示すように、キャリアレベルが小の場合、増幅器３１及び増幅器３２とも通過（ＯＮ）、キャリアレベルが中の場合、増幅器３１は通過（ＯＮ）、増幅器３２は不通過（ＯＦＦ）、またキャリアレベルが大の場合、増幅器３１及び増幅器３２とも不通過（ＯＦＦ）となるようにスイッチ回路５１，５２，５３の接点位置が切替制御される。

このように、本実施形態によれば、受信したキャリアレベルの大、中、小に応じて増幅部３０の各々の増幅器３１、３２をリアルタイムで切り替え制御できるため、例えば受信電波の電界強度が時々刻々変化するような場合でも、その変化に追従して増幅部３０の増幅能力を変化させ常に適正な増幅能力に維持することができる。そのため、不必要な増幅を行うことがなく無駄な電力の消費を抑制することができる。

次に、本発明の実施形態に係る無線受信装置を子機として使用した遠隔検針システムについて図面を参照して説明する。
図６は遠隔検針システムの全体構成図である。図において、遠隔検針システムは、例えば、ガス等の使用量を検針するメータ２が接続された子機１ａ、モデム４が接続された親機３、モデム６及び交換機７を介して有線又は無線で基地局８に接続されるセンター装置５から構成される。
子機１ａと親機３との間では、特定小電力電波を用いて通信を行う。また子機１ａは電池を駆動源として動作する。

本発明の実施形態によれば、受信部１３の各増幅器は、子機１ａが検出する電界強度に合わせ所定の増幅能力で増幅を行うように制御されるので、子機１ａが親機３と近距離の場所のような電波条件のよい場所に設置されるときは、増幅部の増幅能力を下げて無駄な増幅を行わず電力消費を抑制すると共に過増幅を行うことがないため、常に安定した受信が可能である。結果として電池の消耗を抑えることができ電池交換の手間やコストを軽減することができる。

図８は、既に述べたように特許文献１に記載された従来の電波式キーシステムのブロック図であるが、本発明の無線受信装置をこの従来の電波式キーシステムに用いることもできる。
即ち、図８において、例えば、携帯機２００の受信回路の構成を本発明の前記無線受信装置の構成として、車載機１００からの信号を受信したとき、その信号のキャリアレベルを検出し、検出されたキャリアレベルに応じてその増幅部の増幅能力を変更するようにする。
通常携帯機２００が車載機１００に近づくに従い、車載機１００から送信される電波の電界強度は増大するが、この実施形態では、その電界強度に応じて増幅部の増幅能力を変更して余分な電力消費を抑制するため、その電池寿命を延長することができる。
なお、本発明の無線受信装置は、車載機２００に適用しても同様の効果が得られる。
このように、本発明は受信信号の増幅に当たり、無駄な電力消費を抑制できるから、特に電池などの蓄電手段を駆動電源とする無線受信装置および、それを用いたシステムにおいて有効に活用できる。

本発明の無線受信装置の第１の実施形態に係るブロック図である。 第１の実施形態の無線受信装置におけるバイアス抵抗の抵抗制御の手順を説明するフロー図である。 電界強度と増幅器の増幅度並びにそのＯＮ・ＯＦＦの関係を説明するための図である。 本発明の無線受信装置の第２の実施形態に係るブロック図である。 第２の実施形態におけるスイッチ回路の切替手順を示すフロー図である。 本発明の無線受信装置を子機として用いた遠隔検針システムのブロック図である。 従来の無線受信装置のブロック図である。 従来の電子キーシステムのブロック図である。

符号の説明

１ａ・・小機、１・・無線受信装置、２・・メータ、３・・親機、５・・センタ装置、１０・・制御部、１２・・・ＣＰＵ、１４・・記憶部、３３・・復調回路、３４・・キャリアセンス回路、３０・・・増幅部、３１、３２・・・増幅器、４１、４２・・・抵抗（バイアス抵抗）、５１、５２、５３・・・スイッチ切換回路

Claims (4)

1. 蓄電手段を駆動電源とする無線受信装置であって、
   受信電波を増幅する増幅手段と
   受信電波の電界強度を検出する手段と、
   前記検出された電界強度に応じて前記増幅手段の増幅能力を変更する手段と、
   を備えたことを特徴とする無線受信装置。
2. 請求項１記載の無線受信装置において、
   前記増幅手段の増幅能力を変更する手段は、検知した電界強度に応じて増幅器の増幅度を変更する手段であることを特徴とする無線受信装置。
3. 請求項２に記載された無線受信装置において、
   前記検知した電界強度に応じて増幅器の増幅度を変更する手段は、前記増幅手段を構成する増幅器のバイアス抵抗を変更する手段であることを特徴とする無線受信装置。
4. 請求項１記載の無線受信装置において、
   前記増幅手段の増幅度を変更する手段は、検知した電界強度に応じて前記増幅手段を構成する複数の増幅段の段数を切り換える手段であることを特徴とする無線受信装置。

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