JP2017147650A - 無線通信装置及び電子キーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】同一周波数の電波を同時に送受する無線通信装置及び電子キーシステムを提供する。【解決手段】無線通信装置１０は、受信アンテナ１１において受信したリクエスト信号の周波数を基準とする設定周波数で発振するようにＶＣＴＣＸＯ１８にＰＬＬロックをかけるとともに、そのＶＣＴＣＸＯ１８が設定周波数で発振するときに印加する制御電圧を保持するＣＰＵ１７を含むループ回路Ｌ１と、ＶＣＴＣＸＯ１８の発振信号を取り込み、設定周波数を基準として、リクエスト信号の周波数で発振するようにＶＣＯ２０にＰＬＬロックをかけるループ回路Ｌ２と、ＶＣＯ２０の発振信号を送信する送信アンテナ２１と、受信アンテナ１１とＶＣＴＣＸＯ１８との間に設けられるＳＷ３１と、ＶＣＯ２０と送信アンテナ２１との間に設けられるＳＷ３６とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置及び電子キーシステムに関する。

従来、通信マスタから端末に電波を送信し、その電波を受信した端末から電波を通信マスタに返信させ、通信マスタが受信した電波（受信信号）から伝達時間を演算する伝達時間測定装置が周知である。特許文献１でも示されるように、この種の伝達時間測定装置は、車両と電子キーとの間の無線通信を介してキー照合を行う電子キーシステムへの適用が検討されている。これは、車両と電子キーとの間の無線通信を中継器によって不正に成立させて、正規ユーザの意図しないところでＩＤ照合が成立されてしまうことを防止するためである。

特開２００３−１３６４４号公報

ところで、特許文献１の電子キーシステムでは、通信マスタから端末に送信される電波の周波数と端末から通信マスタに送信される電波の周波数とが異なるが、これら両者の間で授受される電波に同一周波数を用いたいというニーズがある。しかしながら、端末における同一周波数の電波の送受は、発振状態に繋がるおそれがあり、ひいては、システムとして成立しないことが懸念されている。

本発明の目的は、同一周波数の電波を同時に送受する無線通信装置及び電子キーシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために、無線通信装置は、受信部と接続される第１のループ回路及び送信部と接続される第２のループ回路を有し、前記第１のループ回路は、受信電波を取り込み、当該受信電波の周波数を基準とした第１の設定周波数で発振可能な第１の発振器、前記第１の設定周波数で第１の発振器が発振するように当該第１の発振器に印加される第１の制御電圧を調整する第１の周波数調整器、及び前記第１の制御電圧を保持する保持部を含み位相同期回路として機能するものであり、前記第２のループ回路は、前記第１の発振器の発振信号を取り込み、当該発振信号の周波数である前記第１の設定周波数を基準として、前記受信電波の周波数で前記送信部へ伝達されるように第２の設定周波数で発振可能な第２の発振器、及び前記第２の設定周波数で前記第２の発振器が発振するように当該第２の発振器に印加される第２の制御電圧を調整する第２の周波数調整器を含み位相同期回路として機能するものであって、前記受信部と前記第１のループ回路との間及び前記送信部と前記第２のループ回路との間のうち少なくとも一方に、各構成間における電気的なオンオフを切り替える第１の切替部を備えることを要旨とする。

この構成によれば、受信電波の周波数を基準とする第１の設定周波数で発振するように第１の発振器がＰＬＬロックされる。また、ＰＬＬロックされた第１の発振器による発振信号が第２の位相同期回路に取り込まれることにより、第２の設定周波数で発振するように第２の発振器がＰＬＬロックされる。第２の設定周波数で発振する第２の発振器の発振信号は、送信部に伝達される間に受信電波の周波数となるように調整されるので、無線通信装置としては、受信電波と等しい周波数の電波を送信する。

位相同期回路として機能する第１のループ回路には、保持部が設けられているので、第１の発振器がＰＬＬロックされれば、受信部で電波を受信していなくても、保持部が保持する第１の制御電圧により第１の発振器を第１の設定周波数で発振させることができ、ひいては、位相同期回路として機能する第２のループ回路にある第２の発振器を第２の設定周波数で発振させることができる。

また、この構成によれば、第１の切替部によって、受信部が電波を受信中に送信部から電波を送信すること及び送信部が電波を送信中に受信部が電波を受信することのうち少なくとも一方が抑制される。このため、無線通信装置として、発振することも抑制される。したがって、この構成によれば、発振することなく、同一周波数の電波を同時に送受することができる。

上記構成において、前記第１の周波数調整器及び前記保持部により前記第１の制御電圧の調整及び前記第１の制御電圧を保持する動作と、前記第２の周波数調整器により前記受信電波の周波数で第２の発振器が発振するように第２の制御電圧を調整する動作とが、前記受信部が電波を受信している時間よりも短い時間で繰り返されるように、前記第１のループ回路が閉じる状態と前記第２のループ回路が閉じる状態とを切り替える第２の切替部を備えることが好ましい。

この構成によれば、受信部で受信される受信電波の周波数に変化が生じた場合でも、その変化に合わせて第２の発振器を第２の設定周波数で発振させることができる。第２の設定周波数で発振する第２の発振器の発振信号は、送信部に伝達される間に受信電波の周波数となるように調整されるので、無線通信装置として、同一周波数の電波を同時に送受することができる。

上記構成において、前記受信部と前記第１のループ回路との間に設けられ、前記受信電波から特定の周波数成分をフィルタリングするフィルタと、前記第２の発振器による発振信号が前記フィルタを通り生成元である前記第２の発振器に到達する第３のループ回路と、前記第２の発振器による発振信号が前記フィルタを避けて生成元である前記第２の発振器に到達する第４のループ回路と、前記第２の発振器による発振信号が前記第３のループ回路において伝達される状態と前記第４のループ回路において伝達される状態とを切り替える第３の切替部と、前記第２の発振器による発振信号が前記第３のループ回路において伝達される時間と前記第４のループ回路において伝達される時間とを比較する比較器とを備えることが好ましい。

この構成によれば、フィルタによって受信電波における特定の周波数成分がフィルタリングされるので、第１の発振器及び第２の発振器におけるＰＬＬロックの安定度が高まる。また、フィルタによってフィルタリングされることにより信号の伝達遅延が発生することが周知であるが、この構成によれば、発振信号がフィルタを含む第３のループ回路において伝達される状態とフィルタを含まない第４のループ回路において伝達される状態とが切り替えられる。比較器によって、第３のループ回路における信号の伝達時間と第４のループ回路における信号の伝達時間とを比較して、これらの差分を求めることにより、フィルタにおける伝達遅延時間を推定することができる。

上記構成において、第１の発振器は、水晶発振器であることが好ましい。
他の発振器と比較して水晶を用いた発振器の場合、発振信号の周波数の安定度が高い。このため、第１の制御電圧、さらには第２の制御電圧の安定度も高まり、ひいては、第２の発振器における発振信号の周波数の安定度も高まる。したがって、この構成によれば、より安定して、同一周波数の電波を同時に送受することができる。

上記構成において、前記第２の発振器は、その発振信号が前記受信電波の周波数となるように周波数調整機能を含むことが好ましい。
この構成によれば、第２の発振器と送信部との間に、周波数調整器が不要となる。

上記課題を解決するために、電子キーシステムは、受信部と接続される第１のループ回路、送信部と接続される第２のループ回路、並びに前記受信部と前記第１のループ回路との間及び前記送信部と前記第２のループ回路との間のうち少なくとも一方に、各構成間における電気的なオンオフを切り替える第１の切替部を有し、前記第１のループ回路は、受信電波を取り込み、当該受信電波の周波数を基準とした第１の設定周波数で発振可能な第１の発振器、前記第１の設定周波数で第１の発振器が発振するように当該第１の発振器に印加される第１の制御電圧を調整する第１の周波数調整器、及び前記第１の制御電圧を保持する保持部を含み位相同期回路として機能するものであり、前記第２のループ回路は、前記第１の発振器の発振信号を取り込み、当該発振信号の周波数である前記第１の設定周波数を基準として、前記受信電波の周波数で前記送信部へ伝達されるように第２の設定周波数で発振可能な第２の発振器、及び前記第２の設定周波数で前記第２の発振器が発振するように当該第２の発振器に印加される第２の制御電圧を調整する第２の周波数調整器を含み位相同期回路として機能するものである電子キーと、前記受信電波を生成してから前記第２の発振器の発振信号である送信電波の受信にかかるまでの時間及び位相差のいずれかに基づき、前記電子キーとの間の距離を推定し、その推定した距離に基づいて各種の制御を実行する通信マスタとを備えることを要旨とする。

この構成によれば、電子キーが同一周波数の電波を送受するので、通信マスタは、同一周波数の電波を用いてユーザに所持される電子キーとの間の距離を推定し、その距離に基づいて各種の制御を実行することができる。

本発明の無線通信装置及び電子キーシステムは、同一周波数の電波を同時に送受することができる。

電子キーシステムの概略構成を示すブロック図。 無線通信装置を有する電子キー２の概略構成であって、リクエスト信号を受信するときを示すブロック図。 無線通信装置を有する電子キー２の概略構成であって、レスポンス信号を送信するときを示すブロック図。 無線通信装置を有する電子キー２の概略構成であって、ループ回路Ｌ２が形成されるときを示すブロック図。 無線通信装置を有する電子キー２の概略構成であって、ループ回路Ｌ３が形成されるときを示すブロック図。 （ａ）はループ回路Ｌ２が形成されるときの電圧Ｖｔｕｎｅの時間変化を示すタイミングチャート、（ｂ）は（ａ）に示すように電圧Ｖｔｕｎｅが変化したときの電圧Ｖｃｐの時間変化を示すタイミングチャート。 （ａ）はループ回路Ｌ３が形成されるときの電圧Ｖｔｕｎｅの時間変化を示すタイミングチャート、（ｂ）は（ａ）に示すように電圧Ｖｔｕｎｅが変化したときの電圧Ｖｃｐの時間変化を示すタイミングチャート。 無線通信装置の別例を示すブロック図。 無線通信装置の別例を示すブロック図。

以下、電子キーシステムの一実施形態について図面に従って説明する。
図１に示すように、電子キーシステム１は、電子キー２と車載機３とを備える。電子キー２は、受信した無線信号と同じ周波数とされた無線信号を送信する無線通信装置１０を有する。したがって、電子キー２と車載機３との間では、同一の周波数を有する無線信号が授受される。

まず、車載機３について説明する。なお、車載機３は、発明の骨子ではなく且つ周知技術であるため、簡易的な説明に留める。
車載機３は、ＣＰＵ５１、信号発生源（Signal Generator：ＳＧ）５２、局部発振器（Local Oscillator：ＬＯ）５３、第１のミキサ５４、第２のミキサ５５、アナログーデジタル変換回路（Analog-to-digital converter：ＡＤＣ）５６、送信アンテナ５７、及び受信アンテナ５８を備える。

ＣＰＵ５１は、信号発生源５２にＵＨＦ帯（例えば３００〜９００ＭＨｚ）に設定された周波数ｆの電気信号を発生させる。当該電気信号は、第１のミキサ５４によって局部発振器５３の発振信号と合成された後、送信アンテナ５７から無線送信される。なお、送信アンテナ５７から送信される無線信号をリクエスト信号とする。ここでは、リクエスト信号の送信が１ｓ間継続されるものとする。当該リクエスト信号は、受信電波に相当する。

受信アンテナ５８を通じて受信された無線信号は、電気信号に変換された後、第２のミキサ５５によって局部発振器５３の発振信号と合成される。その後、アナログーデジタル変換回路５６によってデジタル信号に変換されて、ＣＰＵ５１に入力される。なお、受信アンテナ５８には、主にリクエスト信号を受信した電子キー２から送信されるレスポンス信号が受信される。なお、レスポンス信号は、電子キー２から送信される無線信号であって、リクエスト信号と同一の周波数ｆであるものの、車載機３と電子キー２との間の伝達によって、位相がずれている。当該レスポンス信号は、送信電波に相当する。

ＣＰＵ５１は、リクエスト信号とレスポンス信号との位相差から、電子キー２と車載機３との間の距離を推定する。そして、ＣＰＵ５１は、当該推定した距離に基づき、各種の車載機器を制御する。

次に、電子キー２に設けられる無線通信装置１０について説明する。
図２に示すように、無線通信装置１０は、受信アンテナ１１、ＳＡＷフィルタ１２、分周器１３、フェーズディテクタ１４、チャージポンプ１５、ローパスフィルタ１６、ＣＰＵ１７、電圧制御型温度保償水晶発振器１８、分周器１９、電圧制御発振器２０、送信アンテナ２１の各構成を備える。また、無線通信装置１０は、スイッチ３１，３２，３３，３４，３５，３６、及びカプラ４１，４２の各構成も備える。

受信アンテナ１１は、所定の周波数帯域（ここでは、周波数ｆ）の電波を受信する。受信アンテナ１１は、第１のスイッチ３１（ＳＷ３１）を介してＳＡＷフィルタ１２に接続されている。ＳＷ３１は、２接点スイッチであって、受信アンテナ１１からＳＡＷフィルタ１２への信号の伝達を許容する状態と、第２のカプラ４２からＳＡＷフィルタ１２への信号の伝達を許容する状態とを切り替える。なお、受信アンテナ１１は受信部に相当する。また、ＳＷ３１は第１の切替部に相当する。

ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ１２は、入力される信号のうち、特定の周波数成分だけをフィルタリングする。フィルタリングされる周波数成分は、システム毎にあらかじめ決められている。なお、ＳＡＷフィルタ１２を通過することにより、電気信号は遅延する。ＳＡＷフィルタ１２は、第２のスイッチ３２及び第３のスイッチ３３を介して分周器１３に接続されている。第２のスイッチ３２（ＳＷ３２）は、ＳＡＷフィルタ１２と第３のスイッチ３３との間のオンオフを切り替える。第３のスイッチ３３（ＳＷ３３）は、２接点スイッチであって、ＳＷ３２から分周器１３への電気信号の伝達を許容する状態と、第５のスイッチ３５から分周器１３への電気信号の伝達を許容する状態とを切り替える。なお、ＳＷ３２は第１の切替部及び第３の切替部に相当する。また、ＳＷ３３は第１の切替部、第２の切替部、及び第３の切替部に相当する。また、ＳＷ３５は第３の切替部に相当する。

分周器１３は、入力される信号の周波数をｎ分の１（ｎは整数）にする。分周器１３は、フェーズディテクタ１４に接続されている。なお、分周器１３は第２の周波数調整器に相当する。

フェーズディテクタ（位相比較器：Phase Detector：ＰＤ）１４は、異なる位相を有する２つの信号の位相を比較して、その位相差を出力する。ここでは、分周器１３から入力される信号と、分周器１９から入力される信号との位相差が出力される。なお、フェーズディテクタ１４は、チャージポンプ１５に接続されている。

チャージポンプ（Charge Pump：ＣＰ）１５は、入力される位相差をアナログに変換する回路ブロックであって、電圧Ｖｃｐのアナログ信号を出力する。なお、チャージポンプ１５は、ローパスフィルタ１６に接続されている。

ローパスフィルタ（Low Pass Filter）１６は、入力される信号から予め設定される遮断周波数より高い周波数成分を逓減させて低周波成分のみ取り出す。なお、ローパスフィルタ１６は、第４のスイッチ３４を介してＣＰＵ１７及び電圧制御発振器２０に接続されている。第４のスイッチ３４（ＳＷ３４）は、２接点スイッチであって、ローパスフィルタ１６からＣＰＵ１７への信号の伝達を許容する状態と、ローパスフィルタ１６から電圧制御発振器２０への信号の伝達を許容する状態とを切り替える。

ＣＰＵ１７は、入力される信号の電圧を検出し、当該電圧を保持するいわゆるサンプルアンドホールド（Sample & Hold）機能を有する。ここでは、ＣＰＵ１７は、ローパスフィルタ１６から入力される電圧を保持し、当該保持した電圧を任意のタイミングで出力する。なお、ＣＰＵ１７は、電圧制御型温度保償水晶発振器１８に接続されている。また、ＣＰＵ１７は、スイッチ３１〜３６のそれぞれを切り替える機能も有する。なお、ＣＰＵ１７は保持部に相当する。

電圧制御型温度保償水晶発振器（Voltage controlled Temperature compensated Crystal Oscillator：ＶＣＴＣＸＯ）１８は、印加される電圧に基づく周波数で発振する。ここでは、ＣＰＵ１７から印加される電圧により発振する。ＶＣＴＣＸＯ１８は、分周器１９に接続されている。なお、ＶＣＴＣＸＯ１８は、第１の発振器に相当し、水晶を使用した発振器であるため、後述するＶＣＯ２０を含む他の発振器よりも発振の安定度が高い。

分周器１９は、入力される信号の周波数をＲ分の１（Ｒは整数）にする。分周器１９は、フェーズディテクタ１４に接続されている。なお、分周器１９は第１の周波数調整器に相当する。

電圧制御発振器（Voltage-controlled oscillator：ＶＣＯ）２０は、印加される電圧に基づく周波数で発振する。ここでは、ＶＣＯ２０は、チャージポンプ１５から出力されるアナログ信号の電圧Ｖｃｐのうち、ローパスフィルタ１６を通過した成分電圧により発振する。ＶＣＯ２０は、第１のカプラ４１、第２のカプラ４２及び第６のスイッチ３６を介して送信アンテナ２１に接続されている。スイッチ３６（ＳＷ３６）は、ＶＣＯ２０と送信アンテナ２１との間のオンオフを切り替える。なお、ＶＣＯ２０は第２の発振器に相当する。また、ＳＷ３６は第１の切替部に相当する。

送信アンテナ２１は、ＶＣＯ２０の発振信号を無線信号に変換し、この変換した無線信号を所定のエリアに向けて送信する。なお、送信アンテナ２１は送信部に相当する。
第１のカプラ４１は、ＶＣＯ２０と送信アンテナ２１との間に設けられ、第５のスイッチ３５及び第３のスイッチ３３を介して分周器１３に接続されている。第５のスイッチ３５は、第１のカプラ４１と第３のスイッチ３３との間のオンオフを切り替える。ＶＣＯ２０の発振信号は、第１のカプラ４１、第５のスイッチ３５、及び第３のスイッチ３３を介して、分周器１３へ伝達される場合がある。

第２のカプラ４２は、ＶＣＯ２０と送信アンテナ２１との間、より正確には、第１のカプラ４１と送信アンテナ２１との間に設けられ、第１のスイッチ３１を介してＳＡＷフィルタ１２に接続されている。ＶＣＯ２０の発振信号は、第１のスイッチ３１を介して、ＳＡＷフィルタ１２へ伝達される場合がある。

次に、無線通信装置１０の作用及び効果について説明する。
なお、図２に示すように、第１のスイッチ３１は、受信アンテナ１１からＳＡＷフィルタ１２への信号の伝達を許容する状態、第２のスイッチ３２はオン状態、第３のスイッチ３３は、第２のスイッチ３２から分周器１３への信号の伝達を許容する状態とされているものとする。また、第４のスイッチ３４は、ローパスフィルタ１６からＣＰＵ１７への信号の伝達を許容する状態、第５のスイッチ３５はオフ状態とされているものとする。

受信アンテナ１１において受信された周波数ｆのリクエスト信号は、ＳＡＷフィルタ１２によって特定の周波数成分だけがフィルタリングされた後、分周器１３によって周波数がｎ分の１にされて、フェーズディテクタ１４に伝達される。

フェーズディテクタ１４は、分周器１３から入力される信号と、分周器１９から入力される信号との位相差を出力する。当該出力は、チャージポンプ１５によってアナログ信号（電圧Ｖｃｐ）に変換された後、ローパスフィルタ１６によって低周波成分が取り出され、ＣＰＵ１７に伝達される。

ＣＰＵ１７は、Sample & Hold機能により、入力される電圧を保持するとともに、当該電圧をＶＣＴＣＸＯ１８に印加する。ＶＣＴＣＸＯ１８は、印加される電圧に基づき発振する。発振信号は、分周器１９によって周波数がＲ分の１にされて、フェーズディテクタ１４に伝達される。

以上、フェーズディテクタ１４、チャージポンプ１５、ローパスフィルタ１６、ＣＰＵ１７、ＶＣＴＣＸＯ１８、及び分周器１９で構成されるループ回路Ｌ１によって、ＶＣＴＣＸＯ１８の発振周波数が受信アンテナ１１において受信された周波数ｆを基準とした任意の設定周波数ｆｒｅｆにロックされる（Phase Locked Loop：ＰＬＬのロック状態）。なお、設定周波数ｆｒｅｆは第１の設定周波数に相当する。ＰＬＬロックにより、ローパスフィルタ１６を通過する成分の信号が電圧Ｖｔｕｎｅ１を有する直流となる。なお、フェーズディテクタ１４、チャージポンプ１５、ローパスフィルタ１６、ＣＰＵ１７、ＶＣＴＣＸＯ１８、及び分周器１９は第１のループ回路Ｌ１を構成し、当該第１のループ回路Ｌ１は位相同期回路として機能する。

ここで、ループ回路Ｌ１においてロックされる設定周波数ｆｒｅｆは、ＶＣＴＣＸＯ１８の発振信号の周波数と比較されたものであるから、当該ループ回路Ｌ１における周波数の安定度もＶＣＴＣＸＯ１８と同じである。したがって、電圧Ｖｔｕｎｅ１も安定したものとなる（図６（ａ）参照）。なお、ループ回路Ｌ１においてロックされる発振信号は、無線通信装置１０（受信アンテナ１１）が受信した無線信号（リクエスト信号）に対して位相がずれている。これは、無線通信装置１０が受信した無線信号（リクエスト信号）がＳＡＷフィルタ１２を通過するためである。

ＣＰＵ１７は、電圧Ｖｔｕｎｅ１が安定するのに十分な時間に設定される設定時間（例えば０．１ｓ）を迎えると、図３に示すように、ＳＷ３４をローパスフィルタ１６からＶＣＯ２０への信号の伝達を許容する状態に切り替える。また、同図３に示すように、ＣＰＵ１７は、ＳＷ３３をＳＷ３５から分周器１３への信号の伝達を許容する状態に、ＳＷ３５をオフからオンに、それぞれ切り替える。これにより、ＶＣＯ２０に電圧が印加され、当該ＶＣＯ２０が発振する。ＶＣＯ２０の発振信号は、カプラ４１、ＳＷ３５、ＳＷ３３を介して分周器１３に伝達され、分周器１３によって周波数がｎ分の１にされて、フェーズディテクタ１４に伝達される。

フェーズディテクタ１４は、分周器１３から入力される信号と、分周器１９から入力される信号との位相差を出力する。当該出力は、チャージポンプ１５によってアナログ信号（電圧Ｖｃｐ）に変換された後、ローパスフィルタ１６によって低周波成分が取り出され、ＶＣＯ２０に伝達される。

以上、分周器１３、フェーズディテクタ１４、チャージポンプ１５、ローパスフィルタ１６、及びＶＣＯ２０で構成されるループ回路Ｌ２によって、ＶＣＯ２０の発振周波数がＶＣＴＣＸＯ１８の発振信号の周波数である設定周波数ｆｒｅｆを基準として受信アンテナ１１で受信されたリクエスト信号の周波数ｆにロックされる（Phase Locked Loop：ＰＬＬのロック状態）。ＰＬＬロックにより、ローパスフィルタ１６を通過する成分の信号が電圧Ｖｔｕｎｅ２を有する直流となる。なお、分周器１３、フェーズディテクタ１４、チャージポンプ１５、ローパスフィルタ１６、及びＶＣＯ２０は、第２のループ回路Ｌ２を構成し、当該第２のループ回路Ｌ２は位相同期回路として機能する。

ここで、当該ループ回路Ｌ２においてロックされる周波数ｆは、ＶＣＴＣＸＯ１８の発振信号の周波数と比較されたものであるから、当該ループ回路Ｌ２における周波数の安定度もＶＣＴＣＸＯ１８と同じである。したがって、電圧Ｖｔｕｎｅ２も安定したものとなり、ひいては、ＶＣＯ２０の発振信号（レスポンス信号）も安定したものとなる。

ＣＰＵ１７は、電圧Ｖｔｕｎｅ２が安定するのに十分な時間に設定される設定時間（例えば０．１ｓ）を迎えると、ＳＷ３６をオフからオンに切り替える。これにより、ＶＣＯ２０の発振信号（レスポンス信号）は、送信アンテナ２１により無線送信される。したがって、車載機３は、リクエスト信号に対して周波数が同じであるものの位相がずれているレスポンス信号を受信することになる。

なお、送信アンテナ２１から無線送信された信号が受信アンテナ１１において受信されても、ＳＡＷフィルタ１２と分周器１３との間はＳＷ３３によって切り替えているため、無線通信装置１０として発振することはない。

このように、無線通信装置１０を電子キー２に採用することにより、車載機３のＣＰＵ５１は、一つの帯域の電波を用いて電子キー２との間の距離を推定し、その距離に基づいて各種の制御を実行することができる。

なお、ＣＰＵ１７は、ＶＣＴＣＸＯ１８をロックさせる動作と、ＶＣＯ２０をロックさせる動作とを０．１ｓ間隔で繰り返す。これは、車載機３からリクエスト信号の送信が継続されている時間よりも短い。これにより、リクエスト信号の周波数ｆが変化しても、その変化にＶＣＯ２０の発振信号（レスポンス信号）の周波数を対応させることができる。

次に、ＳＡＷフィルタ１２における信号伝達の遅延時間の推定について説明する。なお、ＳＡＷフィルタ１２における信号伝達の遅延時間は、温度によって変化することが周知である。

ＣＰＵ１７は、各スイッチの切り替え並びに電圧Ｖｔｕｎｅ１を変動させたときの電圧Ｖｃｐの監視を通じて、ＳＡＷフィルタ１２における信号伝達にかかる遅延時間を推定する。

具体的には、ＣＰＵ１７は、各スイッチの切り替えを通じて、図４に示すＳＷ３１−ＳＡＷフィルタ１２−ＳＷ３２−ＳＷ３３−ＳＷ３４−ＶＣＯ２０からなるループ回路Ｌ３が構成される場合と、図５に示すＳＷ３５−ＳＷ３３−ＳＷ３４−ＶＣＯ２０からなるループ回路Ｌ２が構成される場合とを切り替える。そして、ＣＰＵ１７は、これら２つのループ回路Ｌ２，Ｌ３のそれぞれが構成される場合において、電圧Ｖｔｕｎｅ１を変動させて、それに伴って変化する電圧Ｖｃｐの監視を通じて、ＳＡＷフィルタ１２における信号伝達にかかる遅延時間を推定する。なお、ループ回路Ｌ２が第２のループ回路に、ループ回路Ｌ３が第１のループ回路に、それぞれ相当する。

詳述すると、ＶＣＯ２０がＰＬＬロック状態（電圧Ｖｔｕｎｅ２が一定状態）にあるとき、チャージポンプ１５から出力される電圧Ｖｃｐには、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、一定の周期Ｔで時間的に非常に短いスパイクが入る。なお、スパイクが入る周期Ｔは分周器１３の分周比ｎと分周器１９の分周比Ｒによって決定される。

次に、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、ＣＰＵ１７は、任意のタイミングＴ−Ａで電圧Ｖｔｕｎｅ１を変動させてＶＣＯ２０に印加される電圧を変動させる。したがって、ＶＣＯ２０の発振周波数が変動する。これにより、フェーズディテクタ１４によって比較されるＶＣＯ２０の発振信号とＶＣＴＣＸＯ１８の発振信号との差分が大きくなるので、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、電圧Ｖｃｐに入るスパイクの時間が電圧Ｖｔｕｎｅ２を変動させる前と比較して長くなる。しかしながら、フェーズディテクタ１４においてＶＣＴＣＸＯ１８の発振信号と比較される信号は、ＶＣＯ２０自身の発振信号であるから、徐々にこれら両者のずれが小さくなり、やがて一致する。すなわち、ＶＣＯ２０の発振周波数を決定する当該ＶＣＯ２０に印加される電圧は、電圧を変動させる前の電圧Ｖｔｕｎｅ２に戻る。

さて、図５に示すように、ＳＷ３５−ＳＷ３３−ＳＷ３４−ＶＣＯ２０による第２のループ回路Ｌ２が構成されるときに電圧Ｖｔｕｎｅ１を変動させた場合、信号はＳＡＷフィルタ１２を通過しない。したがって、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、電圧Ｖｔｕｎｅ１を変動させたタイミングＴ−Ａの直後に電圧Ｖｃｐに入るスパイクの幅（時間的長さ）が変化する。なお、第２のループ回路Ｌ２は、請求項における第４のループ回路に相当する。

一方、図４に示すＳＷ３１−ＳＡＷフィルタ１２−ＳＷ３２−ＳＷ３３−ＳＷ３４−ＶＣＯ２０により第３のループ回路Ｌ３が構成されるときに電圧Ｖｔｕｎｅ１を変動させた場合、信号はＳＡＷフィルタ１２を通過する。したがって、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、電圧Ｖｔｕｎｅを変動させたタイミングＴ−Ａから幾分時間が経過した後のタイミングＴ−Ｂで電圧Ｖｃｐに入るスパイクの幅が変化する。

図６（ｂ）と図７（ｂ）とを比較すればわかるように、信号がＳＡＷフィルタ１２を通過する場合と通過しない場合とで、タイミングＴ−Ａから電圧Ｖｃｐに入るスパイクの幅が変化するまでの間にスパイクの本数が異なる。ＣＰＵ１７は、当該スパイクの本数をカウントすることにより、ＳＡＷフィルタ１２における信号伝達の遅延時間を推定する。

なお、ＰＬＬのカウンタ値（分周比ｎ，Ｒ）とチャージポンプ１５から出力される電圧Ｖｃｐは密接な関係にある。またカウンタ値は、ＰＬＬのロックアップタイムにも影響する。したがって、ＳＡＷフィルタ１２の遅延時間を測定する場合に、チャージポンプ１５から出力される電圧Ｖｃｐのスパイクの周器が短くなるようにカウンタ値を調整し、通常（車両１と電子キー２との間）の通信を行う場合とは別のカウンタ値とすることにより、ＳＡＷフィルタ１２の信号伝達にかかる遅延時間の測定精度を向上させることができる。

推定したＳＡＷフィルタ１２の遅延時間は、適宜電子キー２から車載機３へ無線送信したり、予め登録したりすることにより、車載機３のＣＰＵ５１に記憶される。ＣＰＵ５１は、ＳＡＷフィルタ１２の遅延時間を把握することにより、リクエスト信号を送信してからレスポンス信号を受信するまでに要した時間からＳＡＷフィルタ１２の遅延時間を差し引いて演算することが可能となる。すなわち、ＣＰＵ５１は、ＳＡＷフィルタ１２の遅延時間を含まない、電子キー２との間でリクエスト信号の送受及びレスポンス信号の送受にかかる時間を演算することができる。ひいては、ＣＰＵ５１は、リクエスト信号及びレスポンス信号の送受にかかる時間と光速との関係から電子キー２と車載機３との間の距離をより正確に演算することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、水晶を使用した発振器であるＶＣＴＣＸＯ１８を採用したが、必ずしも水晶を使用するものに限定されない。すなわち、電圧が印加されることにより発振する電圧制御発振器であれば適宜変更してもよい。

・上記実施形態において、ＶＣＯ２０は、電圧が印加されることにより発振する電圧制御発振器であれば適宜変更してもよい。また、ＶＣＯ２０は、逓倍器内蔵タイプであってもよい。なお、ＶＣＯ２０は、必ずしもリクエスト信号の周波数で発振しなくてもよい。ＶＣＯ２０から送信アンテナ２１に伝達されるまでの間に、ＶＣＯ２０の発振信号（任意の値に設定される第２の設定周波数を有する）が分周器や逓倍器、あるいはミキサ等を通過することによりリクエスト信号の周波数となるように調整され、当該調整された周波数を有する信号がレスポンス信号として送信されればよい。

・上記実施形態において、分周器１３，１９は、逓倍器と読み替えても構わない。また、分周器１３，１９は、次数の異なる分周器（例えば分周比３）と逓倍器（例えば逓倍次数５）との組み合わせであっても構わない。なお、無線通信装置における分周器及び逓倍器の個数は、２個に限定されるものではなく２以上の複数の分周器及び逓倍器を経由して所望の倍率を実現させてもよい。

・上記実施形態は、図８に示す無線通信装置を発想の基準としている。
すなわち、図８に示すように、無線通信装置８０は、ローパスフィルタ１６は、ＣＰＵ１７及び第７のスイッチ３７を介してＶＣＯ２０に接続されている。第７のスイッチ３７（ＳＷ３７）は、２接点スイッチであって、図８に示すように、ローパスフィルタ１６からＶＣＯ２０に電気信号の伝達を許容する状態と、図９に示すように、ＣＰＵ１７からＶＣＯ２０への電気信号の伝達を許容する状態とを切り替える。なお、ＶＣＯ２０とＳＷ３６との間には、カプラが介在され、当該カプラを介してＶＣＯ２０の発振信号がＰＬＬ８１に入力される。ここで、ＰＬＬ８１は、上記実施形態におけるフェーズディテクタ１４及びチャージポンプ１５を合わせた構成である。

このように構成を採用した場合、図８に示す回路状態によって、ＶＣＯ２０がＰＬＬロックされる。このとき、ＶＣＯ２０の発振信号は、自身と比較されたものであるから安定する。また、ＣＰＵ１７は、このときのローパスフィルタ１６を通過する電圧Ｖｔｕｎｅを保持する。次に、図９に示す回路状態のとき、ＶＣＯ２０は、ＣＰＵ１７に保持された電圧Ｖｔｕｎｅにより発振する。しかし、ＶＣＯ２０は、周波数可変幅が大きいため、この回路状態ではＶＣＯ２０の発振信号の周波数が安定しにくい。すなわち、レスポンス信号の周波数が安定しにくいため、システム全体として成立しにくかった。

・上記実施形態において、ＳＡＷフィルタ１２の遅延時間は、必ずしも推定しなくてもよい。
・上記実施形態において、ＳＡＷフィルタ１２を省略してもよい。

・上記実施形態において、ＳＷ３１及びＳＷ３６のいずれか一方を省略してもよい。
・上記実施形態において、ＰＬＬのカウンタ値（分周比ｎ，Ｒ）は適宜変更してもよい。

・上記実施形態において、無線通信装置１０は、車両用の電子キー２に適用されたが、同一周波数の無線信号を送受するものであれば、適宜適用できる。

Ｌ１…第１のループ回路（位相同期回路）、Ｌ２…第２のループ回路（位相同期回路、第４のループ回路）、Ｌ３…第３のループ回路、１…電子キーシステム、２…電子キー、３…車載機、１０，８０…無線通信装置、１１，５８…受信アンテナ、１２…ＳＡＷフィルタ、１３，１９…分周器、１４…フェーズディテクタ、１５…チャージポンプ、１６…ローパスフィルタ、１７，５１…ＣＰＵ、１８…電圧制御型温度保償水晶発振器（ＶＣＴＣＸＯ）、２０…電圧制御発振器（ＶＣＯ）、２１，５７…送信アンテナ、３１〜３７…スイッチ、４１，４２…カプラ５２…信号発生源（ＳＧ）、５３…局部発振器、５４，５５…ミキサ、５６…アナログーデジタル変換回路、８１…ＰＬＬ。

Claims (6)

1. 受信部と接続される第１のループ回路及び送信部と接続される第２のループ回路を有し、
   前記第１のループ回路は、受信電波を取り込み、当該受信電波の周波数を基準とした第１の設定周波数で発振可能な第１の発振器、前記第１の設定周波数で第１の発振器が発振するように当該第１の発振器に印加される第１の制御電圧を調整する第１の周波数調整器、及び前記第１の制御電圧を保持する保持部を含み位相同期回路として機能するものであり、
   前記第２のループ回路は、前記第１の発振器の発振信号を取り込み、当該発振信号の周波数である前記第１の設定周波数を基準として、前記受信電波の周波数で前記送信部へ伝達されるように第２の設定周波数で発振可能な第２の発振器、及び前記第２の設定周波数で前記第２の発振器が発振するように当該第２の発振器に印加される第２の制御電圧を調整する第２の周波数調整器を含み位相同期回路として機能するものであって、
   前記受信部と前記第１のループ回路との間及び前記送信部と前記第２のループ回路との間のうち少なくとも一方に、各構成間における電気的なオンオフを切り替える第１の切替部を備える無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置において、
   前記第１の周波数調整器及び前記保持部により前記第１の制御電圧の調整及び前記第１の制御電圧を保持する動作と、前記第２の周波数調整器により前記受信電波の周波数で第２の発振器が発振するように第２の制御電圧を調整する動作とが、前記受信部が電波を受信している時間よりも短い時間で繰り返されるように、前記第１のループ回路が閉じる状態と前記第２のループ回路が閉じる状態とを切り替える第２の切替部を備える無線通信装置。
3. 請求項１又は２に記載の無線通信装置において、
   前記受信部と前記第１のループ回路との間に設けられ、前記受信電波から特定の周波数成分をフィルタリングするフィルタと、
   前記第２の発振器による発振信号が前記フィルタを通り生成元である前記第２の発振器に到達する第３のループ回路と、
   前記第２の発振器による発振信号が前記フィルタを避けて生成元である前記第２の発振器に到達する第４のループ回路と、
   前記第２の発振器による発振信号が前記第３のループ回路において伝達される状態と前記第４のループ回路において伝達される状態とを切り替える第３の切替部と、
   前記第２の発振器による発振信号が前記第３のループ回路において伝達される時間と前記第４のループ回路において伝達される時間とを比較する比較器とを備える無線通信装置。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の無線通信装置において、
   前記第１の発振器は、水晶発振器である無線通信装置。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の無線通信装置において、
   前記第２の発振器は、その発振信号が前記受信電波の周波数となるように周波数調整機能を含む無線通信装置。
6. 受信部と接続される第１のループ回路、送信部と接続される第２のループ回路、並びに前記受信部と前記第１のループ回路との間及び前記送信部と前記第２のループ回路との間のうち少なくとも一方に、各構成間における電気的なオンオフを切り替える第１の切替部を有し、前記第１のループ回路は、受信電波を取り込み、当該受信電波の周波数を基準とした第１の設定周波数で発振可能な第１の発振器、前記第１の設定周波数で第１の発振器が発振するように当該第１の発振器に印加される第１の制御電圧を調整する第１の周波数調整器、及び前記第１の制御電圧を保持する保持部を含み位相同期回路として機能するものであり、前記第２のループ回路は、前記第１の発振器の発振信号を取り込み、当該発振信号の周波数である前記第１の設定周波数を基準として、前記受信電波の周波数で前記送信部へ伝達されるように第２の設定周波数で発振可能な第２の発振器、及び前記第２の設定周波数で前記第２の発振器が発振するように当該第２の発振器に印加される第２の制御電圧を調整する第２の周波数調整器を含み位相同期回路として機能するものである電子キーと、
   前記受信電波を生成してから前記第２の発振器の発振信号である送信電波の受信にかかるまでの時間及び位相差のいずれかに基づき、前記電子キーとの間の距離を推定し、その推定した距離に基づいて各種の制御を実行する通信マスタとを備える電子キーシステム。

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