JP3548877B2 - 通信装置及び遠隔コントロール装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信装置及び遠隔コントロール装置に関する。特に、電波により送信手段と受信手段との間で通信する通信手段と、当該通信手段を利用した遠隔コントロール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のドア錠を開閉するためのキーに設けられた送信機（子機）からの送信電波を車両に搭載された受信機で受信することにより、車両のドア錠を施錠または解錠するキーレスエントリーシステムが用いられている。
【０００３】
キーレスエントリーシステムにあっては、識別コードや制御コード等の送信データの各信号レベルＨ，Ｌ（すなわち、Ｈｉｇｈ及びＬｏｗレベルの電圧ＶＨ，ＶＬ）に対応した周波数ｆＨ，ｆＬの信号（以下、搬送波という）を生成し、この周波数変調信号を送信電波として送信アンテナから送信している。一方、受信機側では、この送信電波を受信アンテナによって受信し、受信電波を検波／復調することによって識別コードや制御コードに対応するアナログ信号を抽出し、抽出したアナログ信号をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換することにより、識別コードや制御コードを復元している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の送信機では、上記のような搬送波を発生させるための発振回路として、水晶振動子やＳＡＷ（弾性表面波）振動子を用いている。しかしながら、水晶振動子やＳＡＷ振動子を用いた発振回路では、高価な水晶振動子やＳＡＷ振動子などの部品が必要となり、発振回路が高コストにつくという問題がある。また、水晶振動子やＳＡＷ振動子は落下等の衝撃に弱いため、送信機を持ち歩いていて地面等に落としたりすると、故障したり破損したりする恐れがあった。
【０００５】
このため、インダクタンスＬとキャパシタンスＣだけのＬＣ発振回路で搬送波を発生させるようにした安価な送信機も用いられている。しかしながら、ＬＣ発振回路は経時的変化に対しても温度変化に対しても共振周波数が変動し易いので、送信機の発振周波数が変動し易く、送信電波の周波数安定性が悪かった。一方、キーレスエントリーシステムの受信機は、受信帯域が狭く、数ｋ〜数１０ｋＨｚくらいしかない。そのため、送信機の発振周波数が変動すると、受信機側で送信電波を受信できなくなり、ドアの施錠／解錠を行なえなくなる恐れがあった。
【０００６】
例えば、識別コードや制御コードからなる図１（ａ）に示すような矩形波状の送信データにＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）法によりＦＭ変調を施した搬送波の波形が図１（ｂ）であるとする。すなわち、送信データのうち、電圧ＶＨのＨレベル部分では、周波数ｆＨの搬送波が発生し、電圧ＶＬのＬレベル部分では、周波数ｆＬの搬送波が発生している。このような搬送波の周波数が、ＬＣ発振回路の不安定により周波数が変動し、図１（ｃ）に示すようにｆＨ´とｆＬ´に変化したとする。
【０００７】
図１（ｄ）（ｅ）は、それぞれ図１（ｂ）（ｃ）の送信電波の搬送波を周波数空間における周波数スペクトラムとして表わしたものである。また、図１（ｆ）は受信機における受信周波数帯域を示す。図１（ｂ）のようにＬＣ発振回路が安定している場合には、図１（ｄ）及び（ｆ）に示すように、送信機の搬送波周波数ｆＨ、ｆＬはいずれも受信周波数帯域内に位置している。しかし、ＬＣ発振回路の発振周波数が不安定になると、送信電波の搬送波周波数がｆＨ´、ｆＬ´にシフトし、図１（ｅ）及び（ｆ）に示すように、Ｈレベルに対応する搬送波周波数ｆＨ´が受信周波数帯域外へ出てしまい、Ｈレベルの信号は受信機において受信されなくなる。すなわち、受信機側において送信機からの送信電波を受信できなくなる。
【０００８】
本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、送信手段の発振回路にＬＣ発振回路のように発振周波数が不安定なものを用いている場合でも、確実に受信手段により受信させることのできる通信装置及び遠隔コントロール装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の通信装置は、ハイレベルおよびローレベルの電圧の組み合わせによって作成された矩形波を形成する２値の所定の送信データを、周波数の違いに関連付けて、もしくは搬送波の有無に関連付けて、搬送波として送信する送信手段と、前記搬送波を、設定された受信周波数域で受信することにより、搬送波として送信されてきた前記送信データを復調する受信手段と、を備えた通信装置において、前記送信手段は、前記送信データのハイレベルの信号に対して、その搬送波の周波数を、前記受信周波数域にほぼわたるように変化させ、搬送波を送信する一方、前記受信手段は、前記送信データのハイレベル部分の一部である前記受信周波数域内にある範囲の周波数を検波／復調して波形整形することにより、矩形波を復元することを特徴としている。
【００１０】
ここで、送信手段における搬送波の周波数の変化が受信周波数帯域にほぼわたるとは、送信手段が安定な状態にある場合の条件であって、送信手段が不安定になっている場合には、送信手段において周波数をスイープ（掃引）する範囲は受信手段の受信周波数帯域からずれていてもよい（少なくとも、一部重複していればよい）。さらに、送信手段における搬送波の周波数の変化が受信周波数帯域にほぼわたるとは、搬送波周波数の変化が受信周波数帯域よりも大きい場合でもよく、搬送波周波数の変化が受信周波数帯域よりも若干小さい場合であってもよい。
【００１１】
また、送信手段における搬送波の周波数の変化は、連続的に変化することが望ましいが、必ずしも連続的である必要はなく、不連続に変化しても差し支えない。
【００１２】
請求項２に記載の実施態様は、請求項１に記載の通信装置において、前記送信手段は、データに関連付けられた矩形波形の電圧信号が入力され、入力された電圧信号を連続的に変化する波形の電圧に変換し出力する波形変換部と、前記波形変換部から出力された電圧信号が入力され、当該電圧信号の電圧値に応じて前記搬送波の周波数を変化させる周波数変化部と、を有することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の実施態様は、請求項１又は２に記載の通信装置と、被制御装置とを備えた遠隔コントロール装置において、前記被制御装置は、前記通信装置に含まれる受信手段が復調したデータに基づいて制御されることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の実施態様は、請求項１又は２に記載の通信装置と、車両のドアロック制御装置とを備えた遠隔コントロール装置において、前記通信装置に含まれる受信手段は車両に設けられ、前記ドアロック制御装置は、前記受信手段が復調したデータに基づいて前記車両ドアのロック制御を行なうことを特徴としている。
【００１５】
【作用】
本発明の通信装置にあっては、搬送波周波数を受信周波数域に跨がって連続的に変化させるようにして受信手段へ送信しているので、送信手段の発振回路としてＬＣ発振回路のように発振周波数が不安定なものを用いていて、送信手段からの搬送波の周波数が不安定に変動している場合でも、送信手段の搬送波周波数がスイープされるうちに受信周波数帯域に入り、受信手段に受信される。従って、送信手段の周波数が不安定になっても、受信手段において送信電波を確実に受信することができる。
【００１６】
送信手段において搬送波周波数を連続的に変化させるためには、例えば、矩形波形を一旦連続的に変化する電圧に変換した後、例えば電圧制御発振器を用いて、その電圧値に応じた周波数の搬送波を発生させればよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、送信手段から送信される搬送波の周波数をスイープしているので、送信手段において搬送波の周波数が変動しても、受信手段では確実に送信電波を受信することができる。従って、送信手段において、経年変化や温度変化等による周波数安定性の低い発振回路を用いることが可能になる。
【００１８】
この結果、例えばＬＣ発振回路等の定コストの発振回路を用いることができ、通信装置のコストを安価にすることができる。
【００１９】
さらに、ＬＣ発振回路を用いれば、水晶発振回路やＳＡＷ発振回路等を用いた場合と比較して、送信機の耐衝撃性や振動耐性を高くすることができ、送信機を過って落下させた場合などでも、送信機の故障発生を低減できる。
【００２０】
また、狭帯域受信を行なうことができるので、選択性のよい受信機を低コストで作製できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図２及び図３は本発明の一実施形態による通信装置を構成する送信機１及び受信機９の構成を示す概略ブロック図である。図２に示す送信機１は、マイクロプロセッサによって構成された送信機制御部２、マニュアル操作可能な送信スイッチ８、送信機固有のＩＤコード（識別コード）を記憶しているＩＤコード記憶装置（メモリ）３、ＩＤコードや制御コード等の送信データを変調する送信回路４、および送信アンテナ７からなり、送信回路４は電圧制御発振器（Ｖｏｌｔａｇｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；以下、ＶＣＯという）６及びＶＣＯ制御回路５とからなる。
【００２２】
送信回路４を構成するＶＣＯ６は、電圧変化（入力側）を周波数変化（出力側）に変換することのできるように設計された発振器であって、ＬＣ発振によって構成されている。すなわち、ＶＣＯ６は、図４の特性イに示すように、入力された制御信号電圧（ＶＣＯ制御回路５からの入力電圧）の大きさにより発振周波数を変化させて出力する回路である。また、ＶＣＯ制御回路５は、送信データをＶＣＯ６の周波数制御信号に変換する回路で、送信データである矩形波を例えば三角波ないしノコギリ波状の電圧変化に変換してＶＣＯ６へ出力する。但し、ＶＣＯ制御回路５の出力は、必ずしも連続的に変化する必要はない。
【００２３】
図３に示す受信機９は車両に搭載されており、マイクロプロセッサによって構成された受信機制御部１０、受信アンテナ１１、受信電波を検波／復調する受信回路１２、受信機固有のＩＤコード（識別コード）を記憶しているＩＤコード記憶装置（メモリ）１３、受信機制御部１０内に設けられた波形整形回路１４、出力回路１５、リレー／アクチュエータ１６、および受信スイッチ１７からなる。
【００２４】
ここで、ペアとなる送信機１のＩＤコード記憶装置３と受信機９のＩＤコード記憶装置１３とでは、同一のＩＤコードもしくは一定の関係にあるＩＤコードを有している。また、波形整形回路１４は信号波形を矩形波に整形する回路であって、例えばワンショットマルチバイブレーターによって構成され、入力信号によって送信データのＨレベル部分と同じパルス幅のＨレベル信号を発生する。リレー／アクチュエータ１６は、例えば車両のドア錠を施錠、解錠したり、エンジンをアイドリングさせるためのモータ等のアクチュエータもしくは当該アクチュエータをオン、オフさせるためのリレーである。なお、受信スイッチ１７は、車両に設けられているドアスイッチやキースイッチ等の各種スイッチであって、この受信スイッチ１７の状態によっては、リレー／アクチュエータ１６が動作禁止となる。
【００２５】
図５は、ＦＭ変調方式の場合について、送信機１と受信機９の働きを示す図である。図５（ａ）は送信機１の送信機制御部２から出力される送信データの一例であって、マンチェスターコードの「１０１」を表わしている。図５（ｂ）はＶＣＯ制御回路５から出力される制御信号を表わし、図５（ｃ）はＶＣＯ６から出力される搬送波を示す。また、図５（ｄ）は送信機１が安定している場合における、Ｈレベル部分の周波数の変化を示し、図５（ｅ）は送信機１が不安定になっている場合における、Ｈレベル部分の周波数の変化を示す。図５（ｆ）は受信機９の受信周波数帯域を示す。図５（ｇ）は受信回路１２からの復調信号、図５（ｈ）は波形整形回路１４によって波形整形された信号波形を示す図である。以下、図５に従って、上記送信機１及び受信機９の働きを説明する。
【００２６】
この送信機１にあっては、送信機１の携帯者が送信スイッチ８を押すと、送信機制御部２がＩＤコード記憶装置３から送信機固有のＩＤコードを読み出し、ＩＤコードや制御コード等の送信データを出力し、この送信データを搬送波にのせて送信アンテナ７から送信する。具体的に言うと、送信スイッチ８がオンになると、送信機制御部２は予めＩＤコード記憶装置３に登録されているＩＤコードを読み出す。ついで、送信機制御部２は、図５（ａ）に示すように、このＩＤコードと必要に応じて使用される制御コードとからなる送信コード（矩形波）を送信回路４へ出力する。
【００２７】
矩形波からなる送信コードを入力されると、図５（ｂ）に示すように、ＶＣＯ制御回路５は、送信コードのＬレベル部分では一定電圧ＶＬを出力し、送信コードのＨレベル部分では電圧をＶＬからＶＨに変化させる。但し、Ｈレベル部分が連続している領域では、Ｈレベルの１区間に相当する所定パルス幅毎に電圧はＶＬに落ちる。これに伴って、ＶＣＯ６は、図５（ｃ）に示すように、送信データのＬレベル部分では、一定周波数ｆＬの搬送波を発生させ、Ｈレベル部分における搬送波の周波数をｆＬからｆＨまで連続的に変化させる。しかも、この周波数変化ｆＬ→ｆＨは、図５（ｄ）（ｆ）に示すように、受信機９の受信周波数帯域を跨ぐように設定されている。
【００２８】
但し、Ｈレベル部分における搬送波周波数は必ずしも連続的に変化する必要はなく、その飛びが受信周波数帯域に比較して十分に小さければ、飛び飛びに変化してもよい。また、搬送波の周波数変化ｆＬ→ｆＨは、受信機９の受信周波数帯域を跨ぐように設定するのが好ましいが、若干受信周波数帯域より狭くても差し支えない。
【００２９】
こうして搬送波にのせられた送信データは、送信電波として送信アンテナ７から空中へ放射される。
【００３０】
受信機９においては、受信アンテナ１１で送信機１からの送信電波を受信すると、トランジスタ等からなる受信回路１２で電波を検波／復調する。このとき送信電波の搬送波はｆＬからｆＨまで変化するが、受信機９では受信周波数帯域内にある範囲の周波数しか受信できないので、受信回路１２で検波／復調される信号は、送信データのＨレベル部分の一部だけとなる。これを図５（ｇ）に示す。しかし、このパルス状の復調信号が受信機制御部１０に入力されると、波形整形回路１４により送信データと同じパルス幅の矩形波に波形整形される結果、図５（ｈ）に示すように、送信データが復元される。
【００３１】
また、ＶＣＯ６に用いられているＬＣ発振回路の不安定によって、ＶＣＯ６が、図４の直線イで示すような安定な状態における特性から、図４の直線ロで示すような特性に変化したとすると、それに伴って送信機１のＨレベル部分に対応する搬送波の周波数がスイープされる範囲も図５（ｄ）のｆＬ→ｆＨから、図５（ｅ）のｆＬ′→ｆＨ′に変化する。しかし、この場合でも周波数ｆＬ′→ｆＨ′のスイープされる範囲が受信周波数帯域と重なっている限り、受信回路１２からはＨレベル部分に対応した信号が出力され、それに基づいて波形整形されるので、受信機制御部１０で元の送信データが復元される。
【００３２】
すなわち、従来例においてＬＣ発振を用いた場合に、周波数の低安定度が問題になっていたのは、受信周波数帯域内に送信周波数が存在しないと、受信不能になるからであるが、本発明の通信装置によれば、ＶＣＯ制御回路５によるスイープ方式で、送信周波数が受信周波数帯域を横切るようにしたため、安定度が低い分だけ周波数のスイープ量を大きくすることにより、確実に受信周波数帯域を横切るようにするすることができ、確実に受信できるようになる。
【００３３】
こうして、受信機９において送信データが復元されると、送信機制御部２はＩＤコード記憶装置３からＩＤコードを読み出し、送信機１から送信された送信機固有のＩＤコードと読み出した受信機固有のＩＤコードとを照合し、ＩＤコードが一致した場合には、ドア錠の解錠やエンジンのアンドリング等の所定動作を行なう。一方、ＩＤコードが一致しない場合には、なにもしないか、ドア錠の施錠のような保安動作を行なう。
【００３４】
上記実施形態においては、送信データをＦＭ変調して送信する場合について説明したが、送信信号の変調方式はＦＭ変調方式に限るものでなく、上記原理より明らかなように、ＡＭ変調でもよく、またヘテロダイン方式でも、スーパーヘテロダイン（シングルスーパーヘテロダイン、ダブルスーパーヘテロダイン）方式でも、超再生検波方式でも適用できる。
【００３５】
例えば、図６はＡＭ変調方式の場合を示している。図６（ａ）〜（ｈ）は図５（ａ）〜（ｈ）に対応する図であって、図６（ｂ）に示すＬレベル部分に対応する領域で搬送波が存在していない点以外は同じような働きをしている。
【００３６】
また、ヘテロダイン方式の受信機は、通常は局部発振回路に高安定な発振回路を要求するため、水晶振動子やＳＡＷ振動子を使用して発振回路を構成するのが一般的であるが、これは受信電波の周波数が安定しているものとして考えているからである。本発明の通信装置では、搬送波周波数をスイープしているので、ヘテロダイン方式の受信装置にも有効であって、ＬＣ発振を局部発振回路に使用することができ、低コストの通信装置を構成することができる。
【００３７】
図７（ａ）（ｂ）に示すものは、上記の通信装置を用いた遠隔コントロール装置（キーレスエントリーシステム）を示す概略図である。送信機１はキー２１に組込まれていて、ボタン２２（送信スイッチ）を押すことによってＩＤコードを含んだ送信電波を出力できるようになっている。受信機９は車両２３の内部に組み込まれている。また、この車両には、自動的に車両のドア２４を施錠／解錠するための施解錠用駆動装置（アクチュエータ）２５が設けられている。そして、送信機１から信号を送信されると、受信機９はＩＤコードを照合し、ＩＤコードが一定すると、施解錠用駆動装置２５を駆動して遠隔から車両２３のドア２４を施錠もしくは解錠する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は従来例の問題点を説明する図であって、（ａ）は送信データの波形図、（ｂ）はＬＣ発振回路の周波数が安定している場合における送信電波の波形図、（ｃ）はＬＣ発振回路の周波数が不安定となっている場合における送信電波の波形図、（ｄ）は（ｂ）に示した送信電波の周波数スペクトラムを示す図、（ｅ）は（ｃ）に示した送信電波の周波数スペクトラムを示す図、（ｆ）は受信機の受信周波数帯域を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による送信機の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】同上の実施形態による受信機の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】電圧制御発振器（ＶＣＯ）の特性を示す図である。
【図５】上記ＦＭ変調方式の通信装置の働きを説明する図であって、（ａ）は送信データを示し、（ｂ）はＶＣＯ制御回路の出力波形を示し、（ｃ）はＶＣＯの出力波形を示し、（ｄ）は（ｃ）の出力波形の周波数スペクトラムの変化を示し、（ｅ）は送信機の発振周波数が不安定になって変動している場合の周波数スペクトラムの変化を示し、（ｆ）は受信機の受信周波数帯域を示し、（ｇ）は受信回路から出力される復調信号を示し、（ｈ）は受信機において復元された送信データ（受信データ）を示す。
【図６】本発明の別な実施形態によるＡＭ変調方式の通信装置の働きを説明する図であって、（ａ）は送信データを示し、（ｂ）はＶＣＯ制御回路の出力波形を示し、（ｃ）はＶＣＯの出力波形を示し、（ｄ）は（ｃ）の出力波形の周波数スペクトラムの変化を示し、（ｅ）は送信機の発振周波数が不安定になって変動している場合の周波数スペクトラムの変化を示し、（ｆ）は受信機の受信周波数帯域を示し、（ｇ）は受信回路から出力される復調信号を示し、（ｈ）は受信機において復元された送信データ（受信データ）を示す。
【図７】（ａ）（ｂ）はキーに内蔵された送信機と車両に搭載された受信機（遠隔コントロール装置）を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 送信機
２ 送信制御部
４ 送信回路
５ ＶＣＯ制御回路
６ ＶＣＯ
７ 送信アンテナ
９ 受信機
１０ 受信機制御部
１１ 波形整形回路

Claims (4)

1. ハイレベルおよびローレベルの電圧の組み合わせによって作成された矩形波を形成する２値の所定の送信データを、周波数の違いに関連付けて、もしくは搬送波の有無に関連付けて、搬送波として送信する送信手段と、
   前記搬送波を、設定された受信周波数域で受信することにより、搬送波として送信されてきた前記送信データを復調する受信手段と、
   を備えた通信装置において、
   前記送信手段は、前記送信データのハイレベルの信号に対して、その搬送波の周波数を、前記受信周波数域にほぼわたるように変化させ、搬送波を送信する一方、
   前記受信手段は、前記送信データのハイレベル部分の一部である前記受信周波数域内にある範囲の周波数を検波／復調して波形整形することにより、矩形波を復元することを特徴とする通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置において、
   前記送信手段は、
   データに関連付けられた矩形波形の電圧信号が入力され、入力された電圧信号を連続的に変化する波形の電圧に変換し出力する波形変換部と、
   前記波形変換部から出力された電圧信号が入力され、当該電圧信号の電圧値に応じて前記搬送波の周波数を変化させる周波数変化部と、
   を有することを特徴とする通信装置。
3. 請求項１又は２に記載の通信装置と、被制御装置とを備えた遠隔コントロール装置において、
   前記被制御装置は、前記通信装置に含まれる受信手段が復調したデータに基づいて制御されることを特徴とする遠隔コントロール装置。
4. 請求項１，２又は３に記載の通信装置と、車両のドアロック制御装置とを備えた遠隔コントロール装置において、
   前記通信装置に含まれる受信手段は車両に設けられ、
   前記ドアロック制御装置は、前記受信手段が復調したデータに基づいて前記車両ドアのロック制御を行なうことを特徴とする遠隔コントロール装置。

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