JP3715486B2 - 受信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コード情報を含む振幅変調信号を受信して復調する受信装置、特には携帯型のものとして構成する場合に好適する受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両用ドアのロック・アンロックを自動的に行うスマートエントリシステム（パッシブエントリシステム）においては、車両側からコード化された状態で送信されるＩＤ要求信号に応答するための携帯機（所謂スマートカード）が用意され、これを運転者が常時において携帯することになる。このような携帯機には、従来より、例えば特開昭６０−１５９２６５号公報に見られるように、図４に示すような受信装置を内蔵することが行われている。
【０００３】
この図４において、受信アンテナ１は、コイル１ａ及びコンデンサ１ｂの並列共振回路により構成されたもので、車両側からコード情報を振幅変調した状態で送信されてくるＩＤ要求信号を電磁結合により受信する。このようなコード情報を含む受信信号は、ダイオード２ａ及び検波用時定数回路を構成するコンデンサ２ｂ、抵抗２ｃを備えたダイオード検波回路２により包絡線検波された後に、当該検波回路２に直流結合されたオペアンプ３で増幅される。このオペアンプ３の増幅出力は、図示しない比較回路において所定の基準電圧と比較され、その比較出力によりコード情報を抽出する構成となっている。特に、特開昭６０−１５９２６５号公報に開示されたものにあっては、外来妨害電波や外来ノイズ（瞬間的なのものではなく定常的なノイズ）に起因した悪影響が出る場合には、基準電圧発生回路を通じて比較回路のしきい値電圧（基準電圧）を切り替えることにより、ノイズに起因する誤動作を防止する構成としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記携帯機にあっては、車両側からのＩＤ要求信号を常時において受信可能なスタンバイ状態（電源投入状態）に保持しておく必要があるため、その電源が内蔵電池であることを考慮すると、消費電流を極力小さくすることが必要になってくる。また、セキュリティを高めるためにはコード情報の情報量を増やすことになるが、このような状況下でシステムの動作速度を十分に確保するためには、車両との間の通信速度を高めることが望ましい。
【０００５】
しかしながら、図４に示した従来の受信装置のように、検波出力を増幅するためにオペアンプ３を使用する構成では、そのスルーレートを大きくして通信速度の高速化を図った場合に消費電流の増大を招くという事情があるため、低消費電流化と高速通信とを両立できないという問題点があった。また、従来構成では、受信信号の電圧レベルが、検波用ダイオード２ａの順方向電圧降下に相当したレベル以下の場合には検波動作が不可能になるため、その効率が悪く、この面からも消費電流の増大を招くことになる。さらに、ノイズに起因した誤動作を防止するために、特開昭６０−１５９２６５号公報に記載された装置のように、外来妨害電波や外来ノイズの有無に応じて基準発生回路の基準電圧を切り替えるための回路構成を設けた場合には、その回路規模が大きくなることが避けられず、結果的に消費電流の増大を招くと共に、コストの高騰を来たすことになる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路規模を抑制したコスト安な構成で消費電流の低減並びに通信速度の向上を実現できると共に、定常的なノイズに起因した誤動作の防止も図り得るようになる受信装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載した手段を採用できる。この手段によれば、検波出力の増幅のためにトランジスタ増幅回路を用いているから、その増幅のためにオペアンプを使用した場合のように、通信速度を高速化する際に消費電流が増大する恐れがなくなる。つまり、低消費電流化を図りながら通信速度の向上を図り得るようになる。また、トランジスタ検波回路を用いているから、検波動作可能な受信信号のレベルが、ダイオード検波回路を用いる場合に比べて大幅に低くなる。このため、受信レベルが微小な状態でも動作可能となって、その効率を向上させ得るようになり、この面からも低消費電流化を実現できる。しかも、検波回路と増幅回路との間が交流結合されているから、検波回路の受信信号にノイズが含まれる場合であっても、その検波出力中から信号の変化分だけを取り出し得るようになり、結果的に受信信号のレベルがノイズレベル以上あればコード情報の抽出が可能となる。つまり、比較回路に設定された基準電圧を切り替えなくてもコード情報の抽出が可能になるものであり、従って、従来のように基準電圧の切り替えのための回路構成を設ける必要がなくなって、回路規模の増大に起因したコストの高騰を招く恐れがなくなるものである。
【０００８】
また、前記増幅回路を、トランジション周波数が数ＧＨｚの増幅用トランジスタを使用したトランジスタ増幅回路として構成することにより、消費電流が数μＡに設定された状態でも、増幅対象の振幅変調信号の搬送波周波数が１００ｋＨｚの帯域で３０ｄＢ以上のゲインが得られるような回路構成としたから、消費電流の大幅な低減を実現でき、例えば電源を電池から得る回路構成とする場合に好適するようになる。
【０００９】
検波回路の前段に前置増幅回路が設けられる結果、感度が向上するようになって受信可能範囲が広くなる。また。検波用トランジスタの非線形領域で検波動作が行われるから、ダイオード検波回路を用いる場合に比べて効率が大幅に向上するようになり、しかも、前置増幅回路の負荷インピーダンスが高くなるから、インピーダンス変換機能も発揮できるようになる。
【００１０】
この場合、前置増幅回路の増幅要素として高トランジション周波数のトランジスタを使用することにより、消費電流が数μＡに設定された状態でも、増幅対象の振幅変調信号の搬送波周波数が１００ｋＨｚの帯域で３０ｄＢ以上のゲインが得られるような回路構成としたから、前置増幅回路での消費電流も大幅に低減可能となる。
【００１１】
さらに、低消費電流化に伴い電池寿命が延長されることになり、実際に携帯して使用する際の動作信頼性が向上するようになる。
【００１２】
請求項２に記載した手段によれば、車両側の送信装置からの振幅変調信号を電磁結合により受信し、その受信信号中から抽出したコード情報が予め設定されたコード情報と一致する場合のみ動作指令用コード信号を車両側へ無線送信（アンサバック）する構成となっているから、送信装置を中心とした限られた範囲でのみ振幅変調信号の受信動作が可能となり、不要な受信動作及びこれに対する応答動作を無駄に行う可能性が低くなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車両のスマートエントリシステムに適用した一実施例について図１ないし図３を参照しながら説明する。
図２には、スマートエントリシステムの要部の構成が概略的に示されている。この図２において、運転者が携帯するスマートカード１１は、車両側に設けられた送受信ユニット１２（送信装置に相当）との間で双方向通信可能に構成されている。この場合、送受信ユニット１２は、ＩＤ要求信号Ｓｄを送信アンテナ１２ａを通じて比較的短い周期で出力すると共に、スマートカード１１側から送信される応答信号Ｓａ（動作指令用コード信号に相当）を受信アンテナ１２ｂを通じて受信するようになっており、受信信号を復調して図示しない車両用ＥＣＵに供給する構成となっている。尚、上記ＩＤ要求信号Ｓｄは、シリアルデータより成るコード情報を含む暗号データを振幅変調した信号であり、その搬送波周波数は例えば１３４ｋＨｚ程度に設定されている。また、上記応答信号Ｓａも、シリアルデータより成るコード情報を含む暗号データを振幅変調した信号であり、その搬送周波数は例えば３１０ＭＨｚ程度に設定されている。
【００１４】
スマートカード１１は、電池（図示せず）を電源としたもので、以下のような構成となっている。即ち、受信アンテナ１３はコイル１３ａ及びコンデンサ１３ｂの並列共振回路により構成されたもので、前記ＩＤ要求信号Ｓｄを電磁結合により受信する。受信したＩＤ要求信号Ｓｄは、前置増幅回路１４、トランジスタ検波回路１５、ベースバンド増幅回路１６を通じて増幅・検波された後に、比較回路１７にて基準電圧と比較されて二値化され、以てコード情報が抽出される。尚、上記受信アンテナ１３、前置増幅回路１４、トランジスタ検波回路１５、ベースバンド増幅回路１６により本発明でいう受信装置１８が構成されるものである。
【００１５】
比較回路１７の出力を受ける送受信制御ＩＣ１９は、当該比較回路１７にて抽出されたコード情報を復号すると共に、その復号結果が予め設定された情報と一致するときにＲＦ部２０及び送信アンテナ２１より成るアンサバック用送信装置２２を通じて前記応答信号Ｓａを送信する動作を行うようになっている。尚、この応答信号Ｓａを送受信ユニット１２を通じて受信する車両側においては、図示しない車両用ＥＣＵが受信した応答信号Ｓａから抽出されたコード情報を復号すると共に、その復号結果が予め設定された情報と一致するときに、所定の負荷制御動作（ドアロック機構の解錠や施錠動作、或いはエンジン始動を許可する動作など）を行う構成となっている。
【００１６】
さて、図１には前記受信装置１８の具体的な回路構成が示されている。
この図１において、受信アンテナ１３の出力をカップリングコンデンサ２３を介して受ける前置増幅回路１４は、受信アンテナ１３を通じて受信した搬送波信号（ＩＤ要求信号Ｓｄ）を増幅するためのもので、エミッタ接地形式のトランジスタ増幅回路により構成されている。即ち、前置増幅回路１４は、エミッタが接地されたｎｐｎ型トランジスタ１４ａのコレクタを、図示しない電池から給電される電源端子＋Ｖに対し負荷抵抗１４ｂを介して接続すると共に、そのトランジスタ１４ｂのコレクタ・ベース間に自己バイアス用抵抗１４ｃを接続した構成となっている。
【００１７】
この前置増幅回路１４の増幅出力を受けるトランジスタ検波回路１５は、その増幅出力（周波数が１３４ｋＨｚ程度の搬送波信号）を周波数が２５ｋＨｚ程度のベースバンド信号に変換するためのもので、コレクタが電源端子＋Ｖに接続されたｎｐｎ型トランジスタ１５ａのエミッタを、検波用時定数回路としてのコンデンサ１５ｂ及び抵抗１５ｃの並列回路を介して接地端子に接続すると共に、そのトランジスタ１５ａのベースを、前置増幅回路１４の出力点である前記トランジスタ１４ａのコレクタに接続した構成となっている。この場合、上記トランジスタ１５ａが非線形領域で検波動作を行うように回路定数が設定される。
【００１８】
このトランジスタ検波回路１５の検波出力（ベースバンド信号）をカップリングコンデンサ２４（本発明でいう交流結合素子に相当）を介して受けるベースバンド増幅回路１６も、前記前置増幅回路１４と同様にエミッタ接地形式のトランジスタ増幅回路により構成されている。即ち、ベースバンド増幅回路１６は、エミッタが接地されたｎｐｎ型トランジスタ１６ａのコレクタを、電源端子＋Ｖに対し負荷抵抗１６ｂを介して接続すると共に、そのトランジスタ１６ｂのコレクタ・ベース間に自己バイアス用抵抗１６ｃを接続した構成となっている。そして、このベースバンド増幅回路１６の増幅出力は、カップリングコンデンサ２５を介して比較回路１７（図２参照）に与えられる。
【００１９】
この場合、上記前置増幅回路１４及びベースバンド増幅回路１６内のトランジスタ１４ａ及び１６ａとして、トランジション周波数ｆT が数ＧＨｚ以上のものを使用している。これにより、受信装置１８の回路定数を、各トランジスタ１４ａ及び１６ａのコレクタ電流（消費電流）が数μＡ程度となるような状態に設定したときでも、受信するＩＤ要求信号Ｓｄ（振幅変調信号）の搬送波周波数が１００ｋＨｚオーダーの帯域（並びにベースバンド信号の周波数に対応した２５ｋＨｚオーダーの帯域）で３０ｄＢ程度以上のゲイン（小信号電流増幅率）が得られるように構成している。
【００２０】
つまり、例えば、トランジスタ１４ａ及び１６ａとしてｆT ＝１０ＧＨｚ（コレクタ電流が７ｍＡのときのカタログ値）のトランジスタ（例えば、２ＳＣ５０９５）を使用した場合、そのコレクタ電流が２μＡのときのゲイン（小信号電流増幅率）は、図３に示すような周波数特性を示すようになる。本実施例の場合、増幅対象のＩＤ要求信号Ｓｄの搬送波周波数は１３４ｋＨｚ程度に設定され、ベースバンド周波数は２５ｋＨｚ程度に設定されているから、図３の周波数特性に当てはめると、３２．５ｄＢ近く若しくは３２．５ｄＢ程度のゲインが得られることになる。
【００２１】
上記した本実施例によれば、トランジスタ検波回路１５による検波出力の増幅のためにトランジスタ増幅回路より成るベースバンド増幅回路１６を用いているから、その増幅のためにオペアンプを使用した従来構成のように、通信速度を高速化する際に消費電流が増大する恐れがなくなる。つまり、低消費電流化を図りながら通信速度の向上を図り得るようになるから、シリアルデータより成るコード情報を含むＩＤ要求信号Ｓｄを受信する場合に有益となる。また、トランジスタ検波回路１５を用いているから、検波動作可能な受信信号のレベルが、ダイオード検波回路を用いる場合に比べて大幅に低くなる。このため、受信レベルが微小な状態でも動作可能となって、その効率を向上させ得るようになり、この面からも低消費電流化を実現できる。
【００２２】
しかも、トランジスタ検波回路１５とベースバンド増幅回路１６との間がカップリングコンデンサ２４により交流結合されているから、トランジスタ検波回路１５の受信信号にノイズが含まれる場合であっても、その検波出力中から信号の変化分だけを取り出し得るようになり、結果的に受信信号のレベルがノイズレベル以上あれば、比較回路１７においてコード情報の抽出が可能となる。つまり、比較回路１７に設定された基準電圧を切り替えなくてもコード情報の抽出が可能になるものであり、従って、従来のように基準電圧の切り替えのための回路構成を設ける必要がなくなって、回路規模の増大に起因したコストの高騰を招く恐れがなくなるものである。
【００２３】
また、前置増幅回路１４及びベースバンド増幅回路１６のための増幅要素として、トランジション周波数ｆT が数ＧＨｚ程度以上のトランジスタ１４ａ及び１６ａを使用することにより、それらのコレクタ電流が数μＡ程度に設定された状態でも、受信するＩＤ要求信号Ｓｄの搬送波周波数が１３４ｋＨｚ程度の帯域（並びにベースバンド信号の周波数に対応した２５ｋＨｚオーダーの帯域）で３０ｄＢ程度以上のゲインが得られるような回路構成としたから、消費電流の大幅な低減を実現でき、本実施例のように受信装置１８の電源を電池から得る回路構成とする場合に好適するようになる。具体的には、本実施例のように、電池を電源とした携帯型のスマートカード１１に内蔵する場合には、低消費電流化に伴い電池寿命が延長されることになり、スマートカード１１を実際に使用する際の動作信頼性が向上するようになる。
【００２４】
しかも、トランジスタ検波回路１５の前段に前置増幅回路１４が設けられる結果、感度が向上するようになって受信可能範囲が広くなる。また、検波用トランジスタ１５ａは、その非線形領域で検波動作を行う構成となっているから、ダイオード検波回路を用いる場合に比べて効率が大幅に向上するようになり、しかも、前置増幅回路１４の負荷インピーダンスが高くなるから、インピーダンス変換機能も発揮できるようになる。
【００２５】
さらに、スマートカード１１内の受信装置１８は、車両側の送受信ユニット１２からのＩＤ要求信号Ｓｄを電磁結合により受信し、その受信信号中から抽出したコード情報が予め設定されたコード情報と一致する場合のみ応答信号Ｓａを車両側へ無線送信（アンサバック）する構成となっているから、スマートカード１１側では、送受信ユニット１２を中心とした限られた範囲でのみＩＤ要求信号Ｓｄの受信動作が可能となり、不要な受信動作及びこれに対する応答動作を無駄に行う可能性が低くなり、電磁寿命の長期化を図る上で有利となる。
【００２６】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
検波回路の検波要素や前置増幅回路及び増幅回路の増幅要素としてＦＥＴを用いる構成としても良い。スマートエントリシステムに限らず、他のシステム或いは装置用の携帯型の受信装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図
【図２】スマートエントリシステムの概略的構成図
【図３】トランジスタゲインの周波数特性図
【図４】従来構成を示す図１相当図
【符号の説明】
１１はスマートカード、１２は送受信ユニット（送信装置）、１３は受信アンテナ、１４は前置増幅回路、１４ａはトランジスタ、１５は検波回路、１５ａはトランジスタ、１６はベースバンド増幅回路、１６ａはトランジスタ、１７は比較回路、１８は受信装置、２２はアンサバック用送信装置、２４はカップリングコンデンサ（交流結合素子）を示す。

Claims (2)

1. コード情報を含むと共に搬送周波数が１３４ｋＨｚの帯域に設定された振幅変調信号を検波する検波回路と、この検波回路の検波出力を増幅する増幅回路と、この増幅回路の増幅出力を予め設定された基準電圧と比較することにより前記コード情報を抽出する比較回路とを備え、電池を電源とする携帯型に構成された受信装置において、
   前記検波回路を、検波用トランジスタの非線形領域で検波動作を行うトランジスタ検波回路として構成すると共に、当該検波回路の前段に受信信号を増幅する前置増幅回路を設け、
   前記増幅回路を、トランジション周波数が数ＧＨｚの増幅用トランジスタを使用したトランジスタ増幅回路として構成することにより、その消費電流が数μＡに設定された状態でも前記振幅変調信号の搬送波周波数が１００ｋＨｚの帯域で３０ｄＢ以上のゲインが得られるような回路構成とし、
   前記前置増幅回路の増幅要素として、トランジション周波数が数ＧＨｚのトランジスタを使用することにより、その消費電流が数μＡに設定された状態でも前記振幅変調信号の搬送波周波数が１００ｋＨｚの帯域で３０ｄＢ以上のゲインが得られるような回路構成し、
   前記検波回路と増幅回路との間に交流結合素子を介在させたことを特徴とする受信装置。
2. 車両に搭載された送信装置からのコード情報を含む振幅変調信号を電磁結合により受信して前記検波回路に与える受信アンテナと、
   この受信アンテナの受信信号中のコード情報を前記検波回路、増幅回路及び比較回路を通じて抽出したコード情報が予め設定されたコード情報と一致する場合のみ動作指令用コード信号を前記車両側へ無線送信するアンサバック用送信装置とを備えたことを特徴とする請求項１記載の受信装置。

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