JP2019054495A - 車載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】障害物が少ない位置に受信アンテナを配置することができ、部品点数が少ない車載装置を提供する。
【解決手段】車載装置は、送信回路２０、受信回路２１、ツイストペア線Ａ１、受信アンテナＲ１及び送信アンテナＴ１を備える。送信回路２０は、第１信号を、ツイストペア線Ａ１を介して送信アンテナＴ１に出力する。受信アンテナＲ１には、周波数帯域が第１信号の周波数帯域と異なる第２信号が入力される。受信アンテナＲ１は、入力された第２信号を、ツイストペア線Ａ１を介して受信回路２１に出力する。
【選択図】図５

Description

本発明は車載装置に関する。

車両のドアのロック若しくはアンロック、又は、エンジンの始動を行う場合に、無線端末、例えば、電子キーと無線で通信する車載装置（例えば、特許文献１）が普及している。特許文献１に記載されているような従来の車載装置では、無線端末が無線で送信した信号を、受信アンテナを介して受信する。無線端末が無線で送信した信号が受信アンテナを介して受信された場合、ドアのロック若しくはアンロック、又は、エンジンの始動が行われる。

特開２００９−２１２９２３号公報

特許文献１には、無線で送信された信号を受信する具体的な構成が開示されていない。受信アンテナは、強度が強い状態で種々の方向から送信された無線の信号が入力されることが好ましい。これを実現するためには、無線で送信された信号を遮蔽するか、又は、この信号の強度を減衰させる障害物が少ない位置に受信アンテナを配置する必要がある。更には、少ない部品点数で車載装置を実現することが好ましい。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、障害物が少ない位置に受信アンテナを配置することができ、部品点数が少ない車載装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る車載装置は、ツイストペア線を介して第１信号が出力される車載装置であって、周波数帯域が前記第１信号の周波数帯域と異なる第２信号が入力され、入力された該第２信号を、前記ツイストペア線を介して出力する受信アンテナを備える。

上記の態様によれば、障害物が少ない位置に受信アンテナを配置することができ、部品点数が少ない。

本実施形態における通信システムの要部構成を示すブロック図である。 車載装置の要部構成を示すブロック図である。 受信アンテナ及び送信アンテナの配置の説明図である。 要求信号及び応答信号の周波数帯域の説明図である。 送受信の構成の説明図である。 変換回路の回路図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列挙して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本発明の一態様に係る車載装置は、ツイストペア線を介して第１信号が出力される車載装置であって、周波数帯域が前記第１信号の周波数帯域と異なる第２信号が入力され、入力された該第２信号を、前記ツイストペア線を介して出力する受信アンテナを備える。

上記の一態様にあっては、第１信号及び第２信号の伝送に１つのツイストペア線が用いられるため、部品点数が少ない。ツイストペア線に接続されている接続機器の中で、無線の信号を遮蔽するか、又は、無線の信号の強度を減衰させる障害物が少ない場所に配置されている接続機器の近傍に受信アンテナを配置することができる。これにより、障害物が少ない位置への受信アンテナの配置が実現される。

（２）本発明の一態様に係る車載装置では、前記受信アンテナは、平衡な前記第２信号を、前記ツイストペア線を介して出力し、前記ツイストペア線を介して平衡な前記第２信号が入力され、入力された平衡な該第２信号を不平衡な該第２信号に変換する変換回路を備える。

上記の一態様にあっては、ツイストペア線に含まれる２つの導線の電圧差で示される平衡な第２信号を受信アンテナは出力する。平衡な第２信号は、固定電位を基準とした不平衡な第２信号に変換される。平衡な信号は差動信号とも呼ばれる。不平衡な信号はシングルエンド信号とも呼ばれる。

（３）本発明の一態様に係る車載装置は、前記ツイストペア線を介して前記第１信号が入力され、入力された該第１信号を無線で出力する送信アンテナを備える。

上記の一態様にあっては、受信アンテナは、第１信号を無線で送信する送信アンテナの近傍に配置されている。

（４）本発明の一態様に係る車載装置は、前記第１信号は前記第２信号の送信を要求する信号であり、前記受信アンテナに前記第２信号が入力された場合に車両に関する動作の実行を指示する指示データを出力する出力部を備える。

上記の一態様にあっては、送信アンテナから第１信号を出力して第２信号が受信アンテナに入力した場合、車両に関する動作の実行を指示する指示データを出力する。車両に関する動作は、例えば、車両のドアのロック若しくはアンロック、又は、車両のエンジンの始動である。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る通信システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は本実施形態における通信システム１の要部構成を示すブロック図である。通信システム１は車載装置２及び無線端末３を備える。車載装置２は車両２００に搭載されている。車載装置２及び無線端末３は相互に無線で通信する。無線端末３は、電子キー又はスマートフォン等である。

車載装置２には、車両に関する動作の実行指示を使用者から受け付けたことを示す受付データが入力される。車両に関する動作は、例えば、車両２００のドアのロック若しくはアンロック、又は、車両２００のエンジンの始動である。受付データは複数のビット値で構成される。ビット値は、２値、例えば、「０」及び「１」のいずれかで表される。例えば、ドアノブに設けられている押ボタンが押された場合、又は、エンジンの始動指示を受け付ける押ボタンが押された場合に受付データが車載装置２に入力される。

車載装置２は、受付データが入力された場合、応答信号の送信を要求する複数の要求信号を無線端末３に無線で順次送信する。要求信号は、搬送波の振幅又は周波数等を変調することによって生成される信号である。無線端末３は、車載装置２から要求信号を受信する都度、要求信号の信号強度を示す応答信号を車載装置２に無線で送信する。応答信号も、要求信号と同様に、搬送波の振幅又は周波数等を変調することによって生成される信号である。

車載装置２は、複数の応答信号を受信した場合、無線端末３から受信した複数の応答信号が示す複数の信号強度に基づいて、無線端末３の位置を検知する。車載装置２が検知した位置が所定範囲内の位置である場合に車両に関する動作の実行を指示する指示データを車両２００内の装置に出力する。これにより、例えば、ドアのロック若しくはアンロック、又は、エンジンの始動が行われる。指示データも複数のビット値で構成される。

無線端末３は、ドアのロック又はアンロックを指示するドア信号を無線で車載装置２に送信する。ドア信号も、要求信号及び応答信号と同様に、搬送波の振幅又は周波数等を変調することによって生成される信号である。車載装置２は、無線端末３からドア信号を無線で受信した場合、受信したドア信号の指示に応じた指示データを車両２００内の装置に出力する。これにより、ドアのロック又はアンロックが行われる。

図２は、車載装置２の要部構成を示すブロック図である。車載装置２は、送信回路２０、受信回路２１、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２２、ツイストペア線Ａ１，Ａ２，・・・，Ａ５、受信アンテナＲ１及び送信アンテナＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ５を有する。マイコン２２は、出力部４０、入力部４１、入出力部４２、記憶部４３及び制御部４４を有する。

送信アンテナＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ５夫々の一端は、ツイストペア線Ａ１，Ａ２，・・・，Ａ５の一端に接続されている。ツイストペア線Ａ１の一端には、更に、受信アンテナＲ１の一端が接続されている。ツイストペア線Ａ１，Ａ２，・・・，Ａ５夫々の他端は送信回路２０に接続されている。ツイストペア線Ａ１の他端は、更に、受信回路２１に接続されている。送信回路２０は、更に、マイコン２２の出力部４０に接続されている。受信回路２１は、更に、マイコン２２の入力部４１に接続されている。マイコン２２内では、出力部４０、入力部４１、入出力部４２、記憶部４３及び制御部４４はバス４５に接続されている。

マイコン２２の出力部４０は、制御部４４の指示に従って、応答信号の送信を要求する要求データを送信回路２０に出力する。要求データは、複数のビット値で構成される。送信回路２０は、出力部４０から要求データが入力された場合、要求信号を、ツイストペア線Ａ１，Ａ２，・・・，Ａ５夫々を介して、送信アンテナＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ５に出力する。送信アンテナＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ５夫々は、入力された要求信号を無線で無線端末３に出力する。これにより、要求信号が無線端末３に送信される。要求信号は第１信号に相当する。

送信回路２０は、要求信号を、送信アンテナＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ５を介して無線端末３に無線で順次送信する。言い換えると、送信回路２０は、送信アンテナＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ５夫々から、時間間隔を空けて要求信号を無線で送信する。無線端末３は、１つの要求信号を受信する都度、受信した要求信号の信号強度を示す応答信号を車載装置２に無線で送信する。

受信アンテナＲ１には、無線端末３から応答信号及びドア信号が入力される。受信アンテナＲ１に応答信号又はドア信号が入力された場合、受信アンテナＲ１は、入力された応答信号又はドア信号を、ツイストペア線Ａ１を介して受信回路２１に出力する。これにより、受信アンテナＲ１に入力された応答信号又はドア信号は、受信回路２１によって受信される。応答信号及びドア信号夫々は第２信号に相当する。

受信回路２１は、応答信号を受信した場合、応答信号から、強度を示す強度データを抽出し、抽出し強度データを入力部４１に出力する。強度データは、複数のビット値で構成され、応答信号が示す要求信号の強度を示す。入力部４１は、受信回路２１から強度データが入力された場合、入力された強度データが示す強度を制御部４４に通知する。

受信回路２１は、ドア信号を受信した場合、ドア信号から、ドア信号の指示内容を示す内容データを抽出し、抽出した内容データを入力部４１に出力する。内容データも複数のビット値で構成される。入力部４１は、受信回路２１から内容データが入力された場合、入力された内容データが示す指示内容を制御部４４に通知する。

入出力部４２には、車両２００内の装置から受付データが入力される。入出力部４２は、受付データが入力された場合、入力された受付データが示す内容を制御部４４に通知する。入出力部４２は、制御部４４の指示に従って、車両に関する動作の実行を指示する指示データを車両２００内の装置に出力する。

記憶部４３は不揮発性メモリである。記憶部４３には、コンピュータプログラムＰ１が記憶されている。制御部４４は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する。制御部４４のＣＰＵは、コンピュータプログラムＰ１を実行することによって種々の処理を実行する。

制御部４４は、入出力部４２に受付データが入力された場合、出力部４０に指示して、要求データを送信回路２０に出力させる。これにより、送信回路２０は、送信アンテナＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ５を介して、５つの要求信号を無線端末３に順次送信する。前述したように、無線端末３は、要求信号を受信する都度、応答信号を車載装置２に送信する。受信アンテナＲ１に応答信号が入力されて受信回路２１が応答信号を受信した場合、受信回路２１は強度データを入力部４１に出力する。

制御部４４は、入力部４１に複数の強度データが入力された場合、これらの強度データが示す複数の強度に基づいて、無線端末３の位置を検知する。制御部４４は、検知した位置が所定範囲内の位置である場合、入出力部４２に指示して車両２００内の装置に指示データを出力させる。これにより、例えば、ドアのロック若しくはアンロック、又は、エンジンの始動が行われる。

制御部４４は、受信回路２１が受信アンテナＲ１を介してドア信号を受信して入力部４１に内容データが入力された場合、入出力部４２に指示して、車両２００内の装置に指示データを出力させる。これにより、ドアのロック又はアンロックが行われる。

図３は、受信アンテナＲ１及び送信アンテナＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ５の配置の説明図である。送信アンテナＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ５夫々は、車両２００の右側、左側、後側、前側及び中央部の後側に配置されている。例えば、送信アンテナＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、車両２００の外側に向けて要求信号を出力し、送信アンテナＴ４，Ｔ５は、車両２００の内側に向けて要求信号を出力する。受信アンテナＲ１及び送信アンテナＴ１の一端は共通のツイストペア線Ａ１の一端に接続されているので、受信アンテナＲ１は送信アンテナＴ１の近傍に配置される。

図４は、要求信号及び応答信号の周波数帯域の説明図である。図４には、要求信号及び応答信号夫々のスペクトルの包絡線（メインローブ）が示されている。この包絡線の幅が、例えば、信号の周波数帯域である。

要求信号は、周波数がＦｔである搬送波の振幅又は周波数等を変調することによって生成される信号である。要求信号の周波数帯域は、例えば、１００ｋＨｚから２００ｋＨｚの範囲内に含まれる。

応答信号は、周波数がＦｒである搬送波の振幅又は周波数等を変調することによって生成される信号である。周波数Ｆｒは周波数Ｆｔよりも高い。ドア信号も、応答信号と同様に、周波数がＦｒである搬送波の振幅又は周波数等を変調することによって生成される信号である。応答信号及びドア信号夫々の周波数帯域は、例えば、３００ＭＨｚから４００ＭＨｚの範囲内に含まれる。
要求信号の周波数帯域は、応答信号及びドア信号の周波数帯域と異なる。要求信号の周波数帯域は低く、応答信号及びドア信号の周波数帯域は高い。

図５は、送受信の構成の説明図である。図５には、受信回路２１、ツイストペア線Ａ１、受信アンテナＲ１及び送信アンテナＴ１の詳細な構成が示されている。

受信アンテナＲ１は、２つのエレメント５ａ，５ｂ及びキャパシタＣａ，Ｃｂを有する。エレメント５ａ，５ｂ夫々は、棒状の導体である。エレメント５ａ，５ｂの長さは略一致している。エレメント５ａの一端面は、エレメント５ｂの一端面と対向しており、２つのエレメント５ａ，５ｂは直線状に配置されている。エレメント５ａにおいて、エレメント５ｂ側の一端部にキャパシタＣａの一端が接続されている。同様に、エレメント５ｂにおいて、エレメント５ａ側の一端部にキャパシタＣｂの一端が接続されている。

ツイストペア線Ａ１は、撚り合されている２つの導線６ａ，６ｂを有する。受信アンテナＲ１が有するキャパシタＣａ，Ｃｂ夫々の他端は、導線６ａ，６ｂの一端に接続されている。導線６ａの他端は送信回路２０及び受信回路２１に接続されている。導線６ｂの他端も送信回路２０及び受信回路２１に接続されている。ツイストペア線Ａ１の一端は、導線６ａ，６ｂの一端に相当する。ツイストペア線Ａ１の他端は、導線６ａ，６ｂの他端に相当する。

受信アンテナＲ１は、所謂ダイポールアンテナである。受信アンテナＲ１は、受信アンテナＲ１に入力された応答信号を、２つのキャパシタＣａ，Ｃｂの他端から、ツイストペア線Ａ１の２つの導線６ａ，６ｂを介して受信回路２１に出力する。同様に、受信アンテナＲ１は、受信アンテナＲ１に入力されたドア信号を、２つのキャパシタＣａ，Ｃｂの他端から、ツイストペア線Ａ１の２つの導線６ａ，６ｂを介して受信回路２１に出力する。ツイストペア線Ａ１を介して出力される応答信号及びドア信号夫々は、平衡な信号、即ち、２つの導線６ａ，６ｂの電圧差で示される信号である。このように２つの導線６ａ，６ｂの電位差で示される信号は、差動信号とも呼ばれる。

送信アンテナＴ１は、棒状のコア７０とコイル７１とを有する。コア７０は強磁性体である。コイル７１がコア７０を巻回している。コイル７１の一端は導線６ａの一端に接続されている。コイル７１の他端は導線６ｂの一端に接続されている。送信アンテナＴ１は、所謂バーアンテナであり、ツイストペア線Ａ１を介して、送信回路２０から出力された要求信号を無線端末３に出力する。

キャパシタＣａ，Ｃｂ夫々のインピーダンスの絶対値は、周波数帯域が低い要求信号に対して大きく、周波数帯域が高い応答信号及びドア信号に対して小さい。このため、送信回路２０がツイストペア線Ａ１を介して出力した要求信号が受信アンテナＲ１から外部に出力されることはない。

また、コイル７１のインピーダンスの絶対値は、周波数帯域が低い要求信号に対して小さく、周波数帯域が高い応答信号及びドア信号に対して大きい。このため、受信アンテナＲ１が受信した応答信号及びドア信号が送信アンテナＴ１から外部に出力されることはない。

受信回路２１は、変換回路８０、抽出部８１及びキャパシタＣ１，Ｃ２を有する。キャパシタＣ１の一端は、ツイストペア線Ａ１の導線６ａの他端に接続されている。キャパシタＣ２の一端は、ツイストペア線Ａ１の導線６ｂの他端に接続されている。キャパシタＣ１，Ｃ２の他端は、変換回路８０に接続されている。変換回路８０は、更に、抽出部８１に接続されている。抽出部８１は、更に、マイコン２２の入力部４１に接続されている。変換回路８０は接地されている。

キャパシタＣ１，Ｃ２のインダクタンスの絶対値は、周波数帯域が低い要求信号に対して大きく、周波数帯域が高い応答信号及びドア信号に対して小さい。従って、送信回路２０が送信アンテナＴ１に出力した要求信号が変換回路８０に入力されることはない。また、受信アンテナＲ１からツイストペア線Ａ１を介して変換回路８０に平衡な応答信号及びドア信号が入力される。

変換回路８０は、平衡な応答信号が入力された場合、入力された平衡な応答信号を、接地電位を基準とした不平衡な応答信号に変換し、変換した応答信号を抽出部８１に出力する。不平衡な信号は、固定電位、例えば接地電位を基準とした信号であり、シングルエンド信号とも呼ばれる。
抽出部８１は、変換回路８０から応答信号が入力された場合、入力された応答信号から強度データを抽出し、抽出した強度データをマイコン２２の入力部４１に出力する。

同様に、変換回路８０は、平衡なドア信号が入力された場合、平衡なドア信号を、接地電位を基準とした不平衡なドア信号に変換し、変換した応答信号を抽出部８１に出力する。
抽出部８１は、変換回路８０からドア信号が入力された場合、入力されたドア信号から内容データを抽出し、抽出した内容データをマイコン２２の入力部４１に出力する。

図６は変換回路８０の回路図である。変換回路８０は３つのインダクタ９０，９１，９２を有する。キャパシタＣ１の他端は、インダクタ９０，９１夫々の一端に接続されている。キャパシタＣ２の他端は、インダクタ９２の一端に接続されている。３つのインダクタ９０，９１，９２夫々の他端は、接地されると共に、抽出部８１に接続されている。

３つのインダクタ９０，９１，９２は、例えば、環状をなす共通のコアに３つのコイルが巻回することによって形成され、相互に作用する。変換回路８０は、所謂、強制バランである。前述したように、キャパシタＣ１，Ｃ２の他端から入力された平衡な応答信号又はドア信号は、変換回路８０によって、不平衡な応答信号又はドア信号に変換される。

なお、変換回路８０は、３つのインダクタ９０，９１，９２を有する回路に限定されず、平衡な信号を不平衡な信号に変換する回路であればよい。

ツイストペア線Ａ２，Ａ３，・・・，Ａ５夫々はツイストペア線Ａ１と同様に構成される。送信アンテナＴ２，Ｔ３，・・・，Ｔ５夫々は送信アンテナＴ１と同様に構成される。ツイストペア線Ａ２，Ａ３，・・・，Ａ５夫々は、ツイストペア線Ａ１と同様に、送信アンテナＴ２，Ｔ３，・・・，Ｔ５のコイル７１に接続されると共に、送信回路２０に接続されている。送信アンテナＴ２，Ｔ３，・・・，Ｔ５夫々は、送信アンテナＴ１と同様に作用する。

車載装置２では、図５に示すように、送信回路２０がツイストペア線Ａ１を介して出力した要求信号は、送信アンテナＴ１によって、無線端末３に出力される。受信アンテナＲ１からツイストペア線Ａ１を介して出力された不平衡な応答信号又はドア信号は、変換回路８０によって、不平衡な応答信号又はドア信号に変換される。不平衡な応答信号又はドア信号から、強度データ又は内容データが抽出部８１に抽出される。

以上のように、要求信号、応答信号及びドア信号の伝送に１つのツイストペア線Ａ１が用いられるため、車載装置２を実現するために必要な部品点数が少ない。送信アンテナＴ１は、無線の信号を遮蔽するか、又は、無線の信号の強度を減衰させる障害物が少ない場所に配置されている。送信アンテナＴ１の近傍に受信アンテナＲ１を配置することにより、障害物が少ない位置への受信アンテナＲ１の配置が実現される。

なお、送信アンテナＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔ５夫々は、バーアンテナに限定されず、信号を外部に出力することが可能なアンテナであればよい。また、受信アンテナＲ１は、ダイポールアンテナに限定されず、無線で送信された信号が入力されるアンテナであればよい。

更に、受信アンテナＲ１が接続される送信アンテナは、送信アンテナＴ１に限定されず、送信回路２０にツイストペア線を介して接続される送信アンテナであればよい。送信アンテナの数は、５に限定されず、１、２、３、４又は６以上であってもよい。

また、受信アンテナの数は、１に限定されず、２以上であってもよい。この場合、複数の受信アンテナ夫々は、複数の送信アンテナに接続される。例えば、各送信アンテナに受信アンテナが接続されてもよい。複数の受信アンテナが設けられている場合、ダイバーシティと呼ばれる技術が用いられる。従って、複数の受信アンテナに入力された複数の信号を１つの信号に合成する処理、又は、複数の受信アンテナに入力された複数の信号の中から信号強度が最も高い信号を選択する処理等が行われる。

受信アンテナが接続される接続機器は、送信アンテナに限定されず、ツイストペア線を介して、周波数帯域が応答信号及びドア信号の周波数帯域と異なる信号を出力する機器であればよい。接続機器は、例えば、スピーカであってもよい。この場合、スピーカには、ベースバンド信号がツイストペア線を介して出力される。ベースバンド信号の周波数帯域は、応答信号及びドア信号の周波数帯域と異なる。

開示された本実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 通信システム
２ 車載装置
２０ 送信回路
２１ 受信回路
２２ マイコン
３ 無線端末
４０ 出力部
４１ 入力部
４２ 入出力部
４３ 記憶部
４４ 制御部
４５ バス
５ａ，５ｂ エレメント
６ａ，６ｂ 導線
７０ コア
７１ コイル
８０ 変換回路
８１ 抽出部
９０，９１，９２ インダクタ
２００ 車両
Ａ１，Ａ２，・・・，Ａ５ ツイストペア線
Ｃ１，Ｃ２，Ｃａ，Ｃｂ キャパシタ
Ｐ２ コンピュータプログラム
Ｒ１ 受信アンテナ
Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔ５ 送信アンテナ

Claims (4)

1. ツイストペア線を介して第１信号が出力される車載装置であって、
   周波数帯域が前記第１信号の周波数帯域と異なる第２信号が入力され、入力された該第２信号を、前記ツイストペア線を介して出力する受信アンテナを備える
   車載装置。
2. 前記受信アンテナは、平衡な前記第２信号を、前記ツイストペア線を介して出力し、
   前記ツイストペア線を介して平衡な前記第２信号が入力され、入力された平衡な該第２信号を不平衡な該第２信号に変換する変換回路を備える
   請求項１に記載の車載装置。
3. 前記ツイストペア線を介して前記第１信号が入力され、入力された該第１信号を無線で出力する送信アンテナを備える
   請求項１又は請求項２に記載の車載装置。
4. 前記第１信号は前記第２信号の送信を要求する信号であり、
   前記受信アンテナに前記第２信号が入力された場合に車両に関する動作の実行を指示する指示データを出力する出力部を備える
   請求項３に記載の車載装置。

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