JP2012080499A - Ｄｃオフセット補正回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣオフセット補正回路において、より迅速にＤＣオフセット電圧を除去することができる。
【解決手段】一定周期毎に検出される信号レベルの最小値及び最大値に基づき復調信号の中心値Ｃ１が算出されるとともに、同中心値Ｃ１がＤＣオフセット電圧として復調信号から除去される。これにより、復調信号の信号レベルが変化して最大値及び最小値の差が形成された時点でＤＣオフセット電圧の除去が行われるため、より迅速にＤＣオフセット電圧を除去することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＤＣオフセット電圧を除去するＤＣオフセット補正回路に関する。

受信機は、例えば発信機からＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調方式を用いて送信されたＦＳＫ信号を受信すると、その周波数に応じた信号レベル（例えばＨｉレベル及びＬｏレベル）の信号を生成する。これにより、復調信号が生成される。ここで、温度変化や経年劣化により発信機から送信されるＦＳＫ信号の中心周波数が変化することがある。この中心周波数の変化に伴って、図５に示すように、復調信号にＤＣオフセット電圧が重畳することになる。従って、復調信号の中心値は正規の中心値よりＤＣオフセット電圧分だけ大きくなる。これにより、正規の中心値をＨｉレベル及びＬｏレベルの判定基準とした場合、復調信号についてＨｉレベル及びＬｏレベルの判定を正しく行うことができず、受信機における受信感度を低下させる一因となっていた。

このＤＣオフセット電圧を除去するべく、種々の対策が講じられている。ここでは、特許文献１に記載されるＤＣオフセット電圧の除去方法について図６を参照しつつ説明する。

同図に示すように、上記中心周波数の変化により、一定時間Ｔ１における復調信号の中心値（補正前の中心値）は正規の中心値よりＤＣオフセット電圧分だけ大きい。このＤＣオフセット電圧を除去するべく、一定時間Ｔ１が経過したとき、一定時間Ｔ１内にサンプリングされた信号レベルの最大値及び最小値が認識される。すなわち、この一定時間Ｔ１において複数回に亘り信号レベルのサンプリングが行われる。そして、認識された最大値及び最小値に基づきそれらの中心値（補正前の中心値）が算出される。復調信号から補正前の中心値を差し引くことでＤＣオフセット電圧が除去される。これにより、一定時間Ｔ１経過後における復調信号の中心値を正規の中心値に一致させることができる。これにより、正規の中心値を基準として復調信号に対して正しくＨｉレベル及びＬｏレベルの判定が可能となる。

特開２０００−３１８４４号公報

ところで、上記特許文献１に記載のＤＣオフセット補正回路においては、一定時間Ｔ１に達したときに、上記計算を通じてＤＣオフセット電圧が除去されていた。すなわち、一定時間Ｔ１内においては、ＤＣオフセット電圧は除去されず、受信感度が好ましくない状態が継続されていた。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より迅速にＤＣオフセット電圧を除去することができるＤＣオフセット補正回路を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、一定周期毎に検出された復調信号における信号レベルの最大値及び最小値に基づきそれら値の中心値を算出して、前記復調信号から前記中心値を差し引くことで同復調信号のＤＣオフセット電圧を除去することをその要旨としている。

同構成によれば、一定周期毎に検出される信号レベルの最小値及び最大値に基づきそれらの中心値が算出されるとともに、同中心値がＤＣオフセット電圧として復調信号から除去される。これにより、復調信号の信号レベルが変化して最大値及び最小値の差が形成された時点で、適切にＤＣオフセット電圧の除去が行われるため、より迅速にＤＣオフセット電圧を除去することができる。

本発明によれば、ＤＣオフセット補正回路において、より迅速にＤＣオフセット電圧を除去することができる。

実施形態におけるデジタル受信装置の構成図。 実施形態における復調信号の信号図。 実施形態における補正信号の信号図。 実施形態における処理部が実行するプログラムの処理手順を示したフローチャート。 背景技術における復調信号のＤＣオフセット電圧を示す信号図。 背景技術における復調信号からのＤＣオフセット電圧の除去態様を示す信号図。

以下、本発明に係るＤＣオフセット補正回路を車両用の電子キーシステムに具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示されるように、電子キー２は不揮発性のメモリ２ａを備え、同メモリ２ａには電子キー２に固有のＩＤコードが記憶される。電子キー２は、スイッチ操作により自身のメモリ２ａに記憶されるＩＤコードを含む所定周波数帯の無線信号（希望波信号Ｓｋ）を送信する。本例においては、希望波信号ＳｋはＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調されている。また、所定周波数帯とは、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯である。

デジタル受信装置１は、電子キー２からの希望波信号Ｓｋを復調し、それを車両制御部に出力する。車両制御部においては、希望波信号Ｓｋに含まれるＩＤコードの照合が実行され、ＩＤコードの照合が成立すると車両ドアを施解錠させる。

次に、デジタル受信装置１について詳細に説明する。
図１に示すように、デジタル受信装置１は、受信アンテナ１０と、中間周波数変換部１１と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１２と、ローパスフィルタ１３と、復調部１４と、ＤＣオフセット補正回路１８と、波形成形部１７とを備えている。ＤＣオフセット補正回路１８は処理部１５及び減算器１６を備える。

受信アンテナ１０は電子キー２から送信される希望波信号Ｓｋを受信し、その受信信号を中間周波数変換部１１に出力する。中間周波数変換部１１は、入力された信号を周波数変換することで、同信号の周波数と局部発振器による周波数との差の周波数、いわゆる中間周波数の信号を生成し、この生成した信号をＡ／Ｄ変換器１２に出力する。そして、Ａ／Ｄ変換器１２は、この中間周波数の信号をアナログ／デジタル変換してベースバンド信号を生成し、この生成した信号をローパスフィルタ１３に出力する。ローパスフィルタ１３は、ベースバンド信号における低周波数帯域を除去した信号を生成し、この生成した信号を復調部１４に出力する。復調部１４は、ローパスフィルタ１３からの信号を復調して、復調信号を生成する。この復調信号は、図２に示すように、ローパスフィルタ１３からの信号の周波数に応じた信号レベルに変換された信号である。同図に示すように、復調信号は、２つの信号レベル、すなわち電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２が所定の周期で繰り返されてなる。復調信号は処理部１５及び減算器１６に出力される。

ここで、上記背景技術においても説明したように、電子キー２からの希望波信号Ｓｋは、温度変化や経過劣化によりその信号の中心周波数が変化する。これにより、復調信号にはＤＣオフセット電圧が印加されることがある。この場合、図２に示すように、復調信号の中心値Ｃ１は、ＤＣオフセット電圧がない場合の中心値Ｃ２に比してＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆ分だけ大きくなる。

処理部１５は復調信号からＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆを算出し、その算出したＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆを減算器１６に出力する。減算器１６は、復調信号からＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆを差し引くことで、復調信号の中心値Ｃ１をＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆがない場合における中心値Ｃ２に一致させた補正信号を生成する。そして、減算器１６は、この生成した補正信号を波形成形部１７に出力する。波形成形部１７は、予め設定される中心値Ｃ２を基準として補正信号をＨｉレベル及びＬｏレベルの信号に２値化する。このＨｉレベル及びＬｏレベルの判定は、オフセット電圧が除去されているので正確に行われる。また、この２値化により復調信号におけるノイズを除去することができる。図３に示した補正後の復調信号においては、それぞれ図２の電圧Ｖ２に対応する範囲をＨｉレベル、電圧Ｖ１に対応する範囲をＬｏレベルとすることができる。波形成形部１７は、Ｈｉレベル及びＬｏレベルからなる信号を車両制御部に出力する。車両制御部は、Ｈｉレベル及びＬｏレベルからなる信号を情報として認識し、上述のようにＩＤコードの照合等を行う。

次に、処理部１５によるＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆの算出方法について詳細に説明する。処理部１５は、自身のメモリ１５ａに記憶されるプログラムを通じてＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆの算出に係る処理を実行する。このプログラムは、希望波信号Ｓｋを受信したとき図４に示されるフローチャートに従って実行される。

サンプリング周期が経過するのが待たれて（Ｓ１０１でＮＯ）、そのサンプリング周期が経過したとき（Ｓ１０１でＹＥＳ）、復調信号の信号レベルのサンプリングが行われる（Ｓ１０２）。すなわち、図２において丸数字１〜３で示すように、サンプリング周期が経過する毎にサンプリングが行われる。そして、サンプリングされた信号レベルがメモリ１５ａにすでに記憶されている最大値又は最小値を更新すると判断されたとき、今回の信号レベルを最大値又は最小値としてメモリ１５ａに記憶される（Ｓ１０３）。そして、メモリ１５ａに記憶される最大値及び最小値が足しあわされたものを２で割る、すなわち最大値及び最小値の平均値をとることで復調信号の中心値Ｃ１が算出される（Ｓ１０４）。この中心値Ｃ１がＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆとして減算器１６に出力される。これにて、プログラムが終了される。このプログラムは、希望波信号Ｓｋを受信しているときには繰り返し実行される。

例えば、図２の丸数字１及び２に示すように、最初の２回に亘りサンプリングが行われたときには、各サンプリングにおいて同一の電圧Ｖ１がサンプリングされる。よって、最大値及び最小値は電圧Ｖ１で同一とみなされて、中心値Ｃ１は電圧Ｖ１となる。よって、図２における３回目のサンプリングまでの期間においては、処理部１５から減算器１６にＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆとして電圧Ｖ１が出力されて、減算器１６において復調信号から電圧Ｖ１だけ差し引かれた補正信号が生成される。このときには、オフセット電圧を完全に除去できていない。

次に、図２の丸数字３に示すように、３回目のサンプリングが行われたとき、新たに電圧Ｖ２がサンプリングされる。従って、メモリ１５ａに記憶される最大値及び最小値は、それぞれ電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２となる。これにより、両電圧Ｖ１，Ｖ２の中心値Ｃ１がＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆとして減算器１６に出力される。よって、図３に示すように、３回目のサンプリング以降においてＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆが除去された補正信号が得られる。なお、上述のように３回目のサンプリング以降においても、上記プログラムは実行されるものの、復調信号は両電圧Ｖ１，Ｖ２間で変化するところ最大値及び最小値は更新されることはない。このため、継続してＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆが除去された補正信号が得られる。また、温度変化等に伴ってＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆが変化した場合には上記プログラムを通じてその変化に応じてＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆが除去される。

以上のように、サンプリングにより最大値及び最小値の差がゼロでなくなった時点でオフセット電圧が適切に除去される。よって、上記背景技術に比べて、より迅速にオフセット電圧を除去することができる。具体的には、図３に示すように、上記背景技術においては一定時間Ｔ１経過後にオフセット電圧の除去が開始されるところ、それに比べて３回目のサンプリング時から一定時間Ｔ１経過までの時間Ｔ２分を短縮することができる。これにより、ＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆが生じている場合であっても希望波信号Ｓｋのフレームの冒頭における情報がより確実に認識される。

以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）一定周期毎に検出される信号レベルの最小値及び最大値に基づき復調信号の中心値Ｃ１が算出されるとともに、同中心値Ｃ１がＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆとして復調信号から除去される。これにより、復調信号の信号レベルが変化して最大値及び最小値の差が形成された時点でＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆの除去が行われるため、より迅速にＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆを除去することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、図４に示されるプログラムは、希望波信号Ｓｋを受信している期間においては繰り返し実行されていた。しかし、一度、ステップＳ１０４において適切なＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆ（中心値Ｃ１）が算出されたときには、上記プログラムが繰り返されることはなく、そのＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆの減算器１６への出力が継続されてもよい。この場合、ＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆが適切であるか否かを判断するために、ステップＳ１０４の後に最大値及び最小値の差がゼロに近似するか否かが判断される。そして、最大値及び最小値の差がゼロに近似しない場合には、ＤＣオフセット電圧Ｖｏｆｆが適切であるとしてステップＳ１０５の処理に移行する。一方、最大値及び最小値の差がゼロに近似する場合には、ステップＳ１０１の処理に戻る。本構成によれば、上記プログラムの繰り返しを希望波信号Ｓｋの受信冒頭のみとすることができる。よって、その処理に係る電力を低減できる。

・上記実施形態においては、変調方式はＦＳＫ変調方式が採用されていたが、その他、例えば振幅偏移変調（ＡＳＫ）や位相偏移変調（ＰＳＫ）であってもよい。
・上記実施形態においては、ＤＣオフセット補正回路１８を備えたデジタル受信装置１は電子キーシステムに適用されていた。しかし、通信対象との間で通信を行うものであれば、キーシステムに限らず適用することができる。

１０…受信アンテナ、１１…中間周波数変換部、１２…Ａ／Ｄ変換器、１３…ローパスフィルタ、１４…復調部、１５…処理部、１６…減算器、１７…波形成形部、１８…ＤＣオフセット補正回路。

Claims (1)

1. 一定周期毎に検出された復調信号における信号レベルの最大値及び最小値に基づきそれら値の中心値を算出して、前記復調信号から前記中心値を差し引くことで同復調信号のＤＣオフセット電圧を除去するＤＣオフセット補正回路。

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