JP2011176491A - 受信回路 - Google Patents

Abstract

【課題】表面弾性波フィルタの温度特性に依らず高感度化を図ることができるとともに、応答性を向上させることのできる受信回路を提供する。
【解決手段】受信した電気信号のうち所定の周波数帯域で且つ特定パターンの起動信号を抽出して相関信号を出力する表面弾性波フィルタ１と、表面弾性波フィルタ１から出力される相関信号の包絡線に応じたベースバンド信号を抽出して出力する包絡線検波器２と、ベースバンド信号を増幅して出力するアンプ３と、アンプ３から出力されるベースバンド信号を遅延させる遅延線４と、遅延線４から出力されるベースバンド信号と包絡線検波器２から出力される次の周期のベースバンド信号とを加算する加算器５と、アンプ３から出力されるベースバンド信号の出力値が所定の出力値を上回ると起動信号を受信したと判定する起動判定部６とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面弾性波フィルタを用いた受信回路に関する。

従来から、データの送受信を開始する前の待機状態における消費電流を低減するために、表面弾性波フィルタを用いて特定の周波数帯域で且つ特定パターンの起動信号を受信する受信回路が知られている。受信回路は、データの送受信時とは異なる起動信号を表面弾性波フィルタで受信すると、データの送信又は受信の少なくとも何れか一方を行う通信回路を起動するように構成されており、このような受信回路は、例えば特許文献１に開示されている。以下、表面弾性波フィルタを用いた受信回路の従来例１について図面を用いて説明する。

この従来例１は、図５に示すように、受信回路を有するＩＣカード１００を備えた無線ＩＣカードシステムであって、料金徴収装置（図示せず）とＩＣカード１００との間でデータの送受信を行うものである。ＩＣカード１００は、アンテナ１０１ａ，１０１ｂと、ＳＡＷコリレータ１０２と、蓄積回路１０３と、スレッショルド放電器１０４と、電池１０５と、リレーＳＷ１０６と、データ通信装置１０７とから主に構成される。尚、ＳＡＷはSurface Acoustic Wave（表面弾性波）の略である。

ＳＡＷコリレータ１０２は、アンテナ１０１ａで受信した料金徴収装置からの電気信号に含まれる特定パターン（相関ピーク）を抽出する表面弾性波フィルタである。蓄積回路１０３は、ＳＡＷコリレータ１０２から出力される相関ピーク電力成分のみを取り込み、逐次蓄積するものである。スレッショルド放電器１０４は、蓄積回路１０３の出力電圧が所定電圧値を上回ると、リレーＳＷ１０６を駆動させてデータ通信装置１０７に電池１０５の出力電圧を供給させるものである。データ通信装置１０７は、電池１０５の出力電圧が供給されることで初めて待機状態から能動状態に遷移し、ＩＣカード１００と料金徴収装置との間においてアンテナ１０１ｂを介して無線通信を行うことが可能となる。

ここで、上記従来例１では、蓄積回路１０３の出力電圧が所定電圧値を上回らない限りは、電池１０５と、データ通信装置１０７及びリレーＳＷ１０６との間が機械的に完全に遮断されるため、待機状態における電池１０５の電力消費をほぼ零とすることができる。しかしながら、上記従来例１では、蓄積回路１０３において出力電圧を所定電圧値まで蓄積するために要する時間が長くなる。即ち、待機状態から能動状態への遷移に時間がかかるため、料金徴収装置からの信号を受信して直ぐにデータ通信装置１０７を起動させることができず、良好な応答性を得ることができないという問題があった。

上記従来例１の問題点を解決する従来例２を以下に示す。この従来例２は、図６に示すように、表面弾性波フィルタ２００と、表面弾性波フィルタ２００から出力される電気信号を増幅するアンプ２０１と、アンプ２０１から出力される電気信号を所定時間遅延させる遅延線２０２とを備える。表面弾性波フィルタ２００は、前述の従来例１におけるＳＡＷコリレータ１０２に相当する。そして、遅延線２０２で遅延させた電気信号を加算器２０３を介してアンプ２０１に帰還させることで、表面弾性波フィルタ２００から出力される電気信号とアンプ２０１で増幅された電気信号との加算を繰り返す構成となっている。このアンプ２０１から出力される電気信号は起動判定部２０４にも入力され、当該電気信号の出力値が所定の出力値を上回ると、起動判定部２０４は起動信号を受信したと判定し、通信回路を起動する。而して、この従来例２では、表面弾性波フィルタ２００から出力される電気信号をアンプ２０１で増幅し、且つ帰還させることで電気信号を加算しているので、所望の出力に達するまでに要する時間が短くなる。このため、前述の従来例１と比較して応答速度を高めることができ、良好な応答性を得ることができる。

特許第３４９４８００号公報

ところで、上記従来例２では、表面弾性波フィルタ２００から出力される電気信号の繰り返し周期Ｔｃと、遅延線２０２における遅延時間Ｔｄとが一致するように各定数を設定している。このように設定することで、表面弾性波フィルタ２００から出力される電気信号と、アンプ２０１で増幅された電気信号とが互いに打ち消しあうことなく加算され、受信回路の高感度化を図ることができるようになっている。

しかしながら、表面弾性波フィルタ２００は周囲温度の変化に影響を受け易く、その温度特性により、表面弾性波フィルタ２００から出力される電気信号の繰り返し周期Ｔｃと、遅延線２０２における遅延時間Ｔｄとの間に差が生じ得る。すると、加算器２０３において加算される各電気信号の間に位相差が生じるため、各電気信号が互いに打ち消しあって加算後の電気信号の出力が大幅に減少し、位相差によっては受信回路の感度が急激に低下する虞があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、表面弾性波フィルタの温度特性に依らず高感度化を図ることができるとともに、応答性を向上させることのできる受信回路を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記目的を達成するために、データの送信又は受信の少なくとも何れか一方を行う通信回路を起動させるために複数回繰り返して送信される起動信号を受信する受信回路であって、受信した電気信号のうち所定の周波数帯域で且つ特定パターンの起動信号を抽出して相関信号を出力する表面弾性波フィルタと、表面弾性波フィルタから出力される相関信号の包絡線に応じたベースバンド信号を抽出して出力する包絡線検波器と、ベースバンド信号を増幅して出力するアンプと、アンプから出力されるベースバンド信号を遅延させる遅延線と、遅延線から出力されるベースバンド信号と包絡線検波器から出力される次の周期のベースバンド信号とを加算する加算器と、アンプから出力されるベースバンド信号の出力値が所定の出力値を上回ると起動信号を受信したと判定する起動判定部とを備えたことを特徴とする。

第２の発明は、請求項１の発明において、アンプには、アンプの電源のオン／オフを切り替える切替部が設けられ、切替部は、起動信号の繰り返し周期に同期してアンプの電源をオンに切り替えることを特徴とする。

第３の発明は、請求項１又は２の発明において、アンプの前段には、包絡線検波器から出力されるベースバンド信号の出力値と所定の閾値とを比較する出力判定部が設けられ、出力判定部は、前記ベースバンド信号の出力値が所定の閾値を上回ると当該ベースバンド信号をアンプに出力することを特徴とする。

第４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項の発明において、起動判定部は、アンプから出力されるベースバンド信号の受信間隔又は受信回数の少なくとも何れか一方に基づいた受信パターンを有し、アンプから出力されるベースバンド信号が当該受信パターンと一致した場合にのみ起動信号を受信したと判定することを特徴とする。

第５の発明は、請求項１乃至４の何れか１項の発明において、包絡線検波器の後段には、起動信号の繰り返し周期に相当する周波数のベースバンド信号のみを通過させるフィルタが設けられたことを特徴とする。

本発明によれば、包絡線検波器から出力されるベースバンド信号をアンプで増幅し、且つ帰還させて次の周期のベースバンド信号に加算する過程を繰り返すので、所定の出力値に達するまでに要する時間が短くなる。而して、起動信号を受信してから通信回路を起動するまでの応答速度を高めることができ、応答性を向上させることができる。また、各周期において周波数成分のないベースバンド信号を帰還させるため、仮に表面弾性波フィルタの温度特性によって起動信号の繰り返し周期と遅延線における遅延時間との間に時間差が生じても、位相差による打ち消しがないために加算に影響を及ぼさない。而して、表面弾性波フィルタの温度特性に依らず高感度化を図ることができる。

本発明に係る受信回路の実施形態を示す概略図である。 同上の切替部を設けた場合を示す概略図である。 同上の出力判定部を設けた場合を示す概略図である。 同上のフィルタを設けた場合を示す概略図である。 従来例１の受信回路を示す概略図である。 従来例２の受信回路を示す概略図である。

以下、本発明に係る受信回路の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、表面弾性波フィルタ１と、包絡線検波器２と、アンプ３と、遅延線４と、加算器５と、起動判定部６とから構成される。

表面弾性波フィルタ１は、例えば水晶基板等から成る圧電基板上に複数の櫛形電極（図示せず）を配置して構成される。ここで、本実施形態では、キャリア（搬送波）をＰＮ符号（擬似ランダム雑音符号）によって拡散変調された電気信号を起動信号として受信するものである。このため、各櫛形電極は、キャリアを変調する際に用いたＰＮ符号に対応した特定のパターンに形成される。

以下、表面弾性波フィルタ１の動作について簡単に説明する。先ず、受信した電気信号が表面弾性波フィルタ１に入力されると、当該信号が表面弾性波となって上記特定のパターンに形成された櫛形電極を通過する。そして、伝達された表面弾性波の位相が上記特定のパターンと一致すると、起動信号と相関する電気信号が出力される。即ち、表面弾性波フィルタ１は、受信した電気信号のうち所定の周波数帯域で且つ特定パターンの起動信号を抽出して相関信号を出力する。

包絡線検波器２は、表面弾性波フィルタ１から出力される相関信号からキャリア周波数成分を除去することにより、振幅成分、即ち、包絡線に応じたベースバンド信号を出力する。ここで、拡散変調する前の起動信号はディジタル信号であるため、包絡線検波器２から出力されるベースバンド信号は、ほぼ矩形波に近い波形の信号となる。

アンプ３は、包絡線検波器２から出力されるベースバンド信号を増幅する。増幅されたベースバンド信号は、遅延線４及び起動判定部６に各々分岐して出力される。

遅延線４は、例えば上述の表面弾性波フィルタ１のように、表面弾性波を用いたＳＡＷデバイスから成る。遅延線４は、アンプ３の出力端から入力端へと帰還するフィードバック経路に挿入され、アンプ３から出力される増幅されたベースバンド信号を遅延時間Ｔｄだけ遅延させて出力する。

加算器５は、包絡線検波器２から出力されるベースバンド信号と、アンプ３及び遅延線４を介してフィードバックされるベースバンド信号とを加算してアンプ３に出力する。ここで、一般的に、起動信号を受信回路において確実に受信させるために、起動信号は単発ではなく複数回繰り返して送信される。本実施形態では、この起動信号の繰り返し周期Ｔｃと、遅延線４における遅延時間Ｔｄとが等しくなるように各定数を設定している。而して、加算器５において、アンプ３及び遅延線４を介してフィードバックされるベースバンド信号と、包絡線検波器２から出力される次の周期のベースバンド信号とが互いに時間差が生じないように加算される。

起動判定部６は、例えばコンパレータから成り、アンプ３から出力されるベースバンド信号の出力が所定の出力値を上回ると起動信号を受信したと判定する。そして、起動信号を受信したと判定すると、自身に接続されてデータの送受信を行う通信回路（図示せず）を起動する。即ち、受信する起動信号自体の出力値は微弱であるため、起動信号を変換したベースバンド信号の出力値を一定以上に高めて初めて起動信号を受信したと判定することで、受信回路の高感度化を図っている。尚、本実施形態では、通信回路はデータの送受信を行うものと定義しているが、通信回路はデータの送信又は受信の少なくとも何れか一方を行なうものであればよい。

以下、本実施形態の特徴について説明する。本実施形態は、表面弾性波フィルタ１から出力される相関信号を包絡線検波器２でベースバンド信号に変換した後に、アンプ３におけるベースバンド信号の増幅及び加算器５におけるベースバンド信号の加算を繰り返すことに特徴がある。即ち、各周期において出力が変動する相関信号を、各周期において出力がほぼ変動しない矩形パルス状のベースバンド信号に変換する。そして、ベースバンド信号をアンプ３で増幅し、且つ帰還させて加算器５において次の周期のベースバンド信号に加算する過程を繰り返す。

このため、ベースバンド信号が所定の出力値に達するまでに要する時間が短くなる。而して、起動信号を受信してから通信回路を起動するまでの応答速度を高めることができ、応答性を向上させることができる。また、仮に表面弾性波フィルタ１の温度特性によって起動信号の繰り返し周期Ｔｃと遅延線４における遅延時間Ｔｄとの間に時間差が生じても、フィードバックされるベースバンド信号と次の周期のベースバンド信号とが互いに打ち消しあうことなく加算される。而して、従来例２のように表面弾性波フィルタ１の温度特性によって感度が急激に低下することがなく、表面弾性波フィルタ１の温度特性に依らず高感度化を図ることができる。

更に、本実施形態では、上述のように表面弾性波フィルタ１から出力された相関信号をベースバンド信号に変換した後にアンプ３に入力するように構成されている。このため、アンプ３は、相関信号を増幅する場合とは異なり、増幅するベースバンド信号に対して線形性を必要としない。而して、線形性を考慮せずに高効率のアンプ３を採用することができるので、相関信号を増幅する場合と比較してアンプ３における消費電流を低減することができる。

ところで、本実施形態では、上述のようにアンプ３から出力されるベースバンド信号が所定の出力値に達すると起動信号を受信したと起動判定部６が判定している。ここで、起動判定部６に、所定の出力値に達したベースバンド信号の受信間隔又は受信回数に基づく受信パターンを設定してもよい。この場合、アンプ３から出力されるベースバンド信号が所定の出力値に達したとしても、受信パターンに一致しない場合には起動判定部６は起動信号を受信したと判定しない。したがって、ノイズや他のシステムからの妨害信号、或いは同じ通信方式を用いた他の系からの信号を受信したとしても、受信パターンに一致しなければ通信回路を起動しないので、誤って通信回路が起動するのを防止することができる。

尚、図２に示すように、アンプ３の電源のオン／オフを切り替える切替スイッチ（切替部）７を設け、切替スイッチ７が、起動信号の繰り返し周期Ｔｃに同期してアンプ３の電源をオンに切り替えるようにしても構わない。この場合、ベースバンド信号がアンプ３に入力される時のみアンプ３が動作するため、ベースバンド信号を増幅する必要の無い時におけるアンプ３の消費電流を低減することができる。尚、切替スイッチ７は、例えば包絡線検波器２から出力されるベースバンド信号の出力値が一定値を上回るとオン、下回るとオフに切り替えるように構成してもよい。また、アンプ３の電源のオン／オフを切り替える周期を起動信号の繰返し周期Ｔｃに予め設定しておき、包絡線検波器２から最初の信号が入力された後に設定された周期で切り替えるように構成してもよい。

また、図３に示すように、アンプ３の前段に、包絡線検波器２から出力されるベースバンド信号の出力値と所定の閾値とを比較する出力判定部８を設けてもよい。出力判定部８は、例えばコンパレータから成り、包絡線検波器２から出力されるベースバンド信号の出力値が所定の閾値を上回ると当該ベースバンド信号をアンプ３に出力する。この場合、包絡線検波器２から出力されるベースバンド信号よりも低い出力のノイズがアンプ３によって増幅されるのを防ぐことができる。而して、ノイズによって誤って通信回路が起動するのを防止することができる。尚、出力判定部８における所定の閾値は、例えば周囲の環境雑音を定期的に観測し、その観測結果に基づいて適宜変更するようにしてもよい。また、通信回路が起動している状態において、通信回路との間で受信信号強度の情報を交換し、当該情報に基づいて所定の閾値を適宜変更するようにしてもよい。

更に、図４に示すように、包絡線検波器２の後段に、起動信号の繰り返し周期Ｔｃに相当する周波数のベースバンド信号のみを通過させるフィルタ９を設けてもよい。この場合、起動信号の繰り返し周期Ｔｃに相当する周波数とは異なる周波数の外部からのノイズや内部からのノイズを除去できる。而して、ノイズによって誤って通信回路が起動するのを防止することができる。尚、フィルタ９を配置する位置は、包絡線検波器２の後段であればよく、例えば包絡線検波器２と加算器５との間や、遅延線４の後段の何れか一方、若しくは両方に配置してもよい。

本実施形態は、例えばカメラの映像データを通信するシステムにおける防犯カメラを備えたインターホンで、インターホンからの制御信号（起動信号）を受けて動作するカメラモジュールの無線受信装置に利用することができる。勿論、前記無線受信装置は本実施形態の利用の一例であり、他の装置に利用してもよいことは言うまでもない。尚、本実施形態は、表面弾性波フィルタ１において必要とする相関信号が得られるような十分な周波数帯域が確保できればよく、例えば２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯での利用が考えられる。また、超広帯域無線（UWB）やミリ波の周波数帯での利用も考えられる。

１ 表面弾性波フィルタ
２ 包絡線検波器
３ アンプ
４ 遅延線
５ 加算器
６ 起動判定部

Claims (5)

1. データの送信又は受信の少なくとも何れか一方を行う通信回路を起動させるために複数回繰り返して送信される起動信号を受信する受信回路であって、受信した電気信号のうち所定の周波数帯域で且つ特定パターンの起動信号を抽出して相関信号を出力する表面弾性波フィルタと、表面弾性波フィルタから出力される相関信号の包絡線に応じたベースバンド信号を抽出して出力する包絡線検波器と、ベースバンド信号を増幅して出力するアンプと、アンプから出力されるベースバンド信号を遅延させる遅延線と、遅延線から出力されるベースバンド信号と包絡線検波器から出力される次の周期のベースバンド信号とを加算する加算器と、アンプから出力されるベースバンド信号の出力値が所定の出力値を上回ると起動信号を受信したと判定する起動判定部とを備えたことを特徴とする受信回路。
2. 前記アンプには、アンプの電源のオン／オフを切り替える切替部が設けられ、切替部は、起動信号の繰り返し周期に同期してアンプの電源をオンに切り替えることを特徴とする請求項１記載の受信回路。
3. 前記アンプの前段には、包絡線検波器から出力されるベースバンド信号の出力値と所定の閾値とを比較する出力判定部が設けられ、出力判定部は、前記ベースバンド信号の出力値が所定の閾値を上回ると当該ベースバンド信号をアンプに出力することを特徴とする請求項１又は２記載の受信回路。
4. 前記起動判定部は、アンプから出力されるベースバンド信号の受信間隔又は受信回数の少なくとも何れか一方に基づいた受信パターンを有し、アンプから出力されるベースバンド信号が当該受信パターンと一致した場合にのみ起動信号を受信したと判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の受信回路。
5. 前記包絡線検波器の後段には、起動信号の繰り返し周期に相当する周波数のベースバンド信号のみを通過させるフィルタが設けられたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の受信回路。

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