JP4152096B2 - Etc車載器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノンストップ自動料金収受システム(ETC(ElectronicToll Collection)システム)用の車載器に関する。
【0002】
【従来の技術】
ETC用車載器を装着した車は、料金所のゲートに近づくと、ゲートに設置された路側アンテナから送出される信号をETC用車載器が受信し、データ処理回路により「IDの確認」、「料金の収受」等を判定するシステムとなっており、車が料金所のゲートに接近すると受信信号レベルが大きくなり、規定の信号レベルとなるとデータの確立が可能となる。
この時、ETC用車載器の受信データ増幅部の利得が周囲温度で変化し、データ処理回路の入力レベルが変化すると、ゲートで車載器を認識する位置が不安定となり安定した通信の妨げとなる。
これを防止するため、従来では、受信データ増幅部を専用デバイスで設計したり、汎用デバイスの中から、スクリーニングにより特性を満足するものだけを使用したり、増幅器のコレクタ電流を一定に保つバイアス回路を構成したりしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように専用デバイスを作ったり、汎用デバイスの中から、スクリーニングにより特性の良いものを選別し使用していてはコストが掛かるし、また、バイアス回路に設けたサーミスターのような温度補償素子により、コレクタ電流を一定に保つ方法も、増幅器は多段接続して使用する事が多いためコスト的に問題がある。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ETC車載器において、温度変化に基づく入力レベルの変動を自動的に補償することができるようにすることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項1に記載の発明は、料金所のゲートに設置された路側アンテナからの送信信号を受信し、データを復調する受信信号復調回路と、該受信信号復調回路にて復調された受信データを増幅する受信データ増幅部と、該受信データ増幅部にて増幅された受信データに基づき料金収受のためのデータ処理を行うデータ処理回路と、前記受信データ増幅部から前記データ処理回路への受信データの伝送経路に設けられ、前記受信データ増幅部の増幅特性のバラツキに対して一定のレベルとなるよう前記受信データの信号レベルを調整するレベル補正回路とを備えたETC用車載器において、
前記レベル補正回路は、前記受信データ増幅部からの受信データが入力される入力端と、前記データ処理回路へ受信データを出力する出力端と、グランドラインとなる共通線と、一端が前記入力端に接続された抵抗(R1)と、一端が前記共通線に接続された抵抗(R2)と、両端が前記各抵抗(R1,R2)の他端にそれぞれ接続され、分圧出力用の共通端が前記出力端に接続された可変抵抗(VR)と、前記共通線側の抵抗(R2)に並列接続された負温度係数サーミスタ(TH)とを備えたことを特徴とする。
【0005】
また、請求項2に記載の発明は、料金所のゲートに設置された路側アンテナからの送信信号を受信し、データを復調する受信信号復調回路と、該受信信号復調回路にて復調された受信データを増幅する受信データ増幅部と、該受信データ増幅部にて増幅された受信データに基づき料金収受のためのデータ処理を行うデータ処理回路と、前記受信データ増幅部から前記データ処理回路への受信データの伝送経路に設けられ、前記受信データ増幅部の増幅特性のバラツキに対して一定のレベルとなるよう前記受信データの信号レベルを調整するレベル補正回路とを備えたETC用車載器において、
前記レベル補正回路は、前記受信データ増幅部からの受信データが入力される入力端と、前記データ処理回路へ受信データを出力する出力端と、グランドラインとなる共通線と、一端が前記入力端に接続された抵抗(R1)と、一端が前記共通線に接続された抵抗(R2)と、両端が前記各抵抗(R1,R2)の他端にそれぞれ接続され、分圧出力用の共通端が前記出力端に接続された可変抵抗(VR)と、前記入力端側の抵抗(R1)に並列接続された正温度係数サーミスタ(PTH)とを備えたことを特徴とする。
【0006】
また次に、請求項3に記載の発明は、料金所のゲートに設置された路側アンテナからの送信信号を受信し、データを復調する受信信号復調回路と、該受信信号復調回路にて復調された受信データを増幅する受信データ増幅部と、該受信データ増幅部にて増幅された受信データに基づき料金収受のためのデータ処理を行うデータ処理回路と、前記受信データ増幅部から前記データ処理回路への受信データの伝送経路に設けられ、前記受信データ増幅部の増幅特性のバラツキに対して一定のレベルとなるよう前記受信データの信号レベルを調整するレベル補正回路とを備えたETC用車載器において、
前記レベル補正回路は、前記受信データ増幅部からの受信データが入力される入力端と、前記データ処理回路へ受信データを出力する出力端と、グランドラインとなる共通線と、一端が前記出力端に接続された抵抗(R1)と、一端が前記共通線に接続された抵抗(R2)と、一端が前記入力端に接続され、他端が前記共通線側の抵抗(R2)の他端に接続され、分圧出力用の共通端が前記出力端側の抵抗(R1)の他端に接続された可変抵抗(VR)と、前記出力端側の抵抗(R1)に並列接続された正温度係数サーミスタ(PTH)とを備えたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1(A)に基づいて本願の温度補償回路付レベル補正回路について説明する。周囲温度が基準温度(25°C)時の入力レベルをVとすると,上記温度補償回路付レベル補正回路(A)の出力レベルVoutは図5(A)で表される。
可変抵抗器VRは,まず,基準温度時の入力レベルのバラツキを一定に調整するためのもので,可変抵抗器を微調整し分圧比を変えることで,目標とする出力レベルに設定する。この時,後で述べる入力レベルの周囲温度に対するバラツキまでも考慮にいれて,出力レベルを設定することで,入力レベルの周囲温度に対する出力レベル変化に対しても規格を満足させることができる。
【0009】
次に,上記温度補償回路付レベル補正回路の温度補償について詳細に説明する。例えば,R1=100Ω,R2=200Ω,VR=500Ωで分圧比を1:1,負温度係数サーミスタ(TH)の抵抗値(Typical)=220Ω(基準温度25°C),51.9Ω(60°C),774.5Ω(0°C)とすると,出力レベルVoutは,図5(A)で表される。
周囲温度25°C時の入力レベルをVとすると,
周囲温度25°Cの時 Vout=0.503V
同様に,周囲温度0°C時の入力レベルをVLとすると
周囲温度0° Cの時 Vout=0.539VL
周囲温度が60°C時の入力レベルをVLとすると
周囲温度60°Cの時 Vout=0.454VH
となり,周囲温度が基準温度の25°Cより高くなると,温度補償回路付レベル補正回路(A)の出力レベルVoutを下げるように,また,周囲温度が基準温度の25°Cより低くなると,温度補償回路付レベル補正回路(A)の出力レベルVoutを上げるよう,抵抗器R2と,抵抗器R2と並列に接続された負温度特性サーミスタの合成抵抗を,周囲温度が高くなれば少なくし,周囲温度が低くなれば増やすように変化させることで,受信データ増幅部8の出力レベルの分圧比を変えるよう動作する。
この動作は,上記温度補償回路付レベル補正回路(A)の入力端に接続される回路の,周囲温度に対する出力レベル変動の仕方により決まり,本願の場合,入力端に接続されるのは増幅器であり,この増幅器の温度特性が図4に示すように,周囲温度が基準温度の25°Cより高くなると,基準温度における利得より増え(上記VH),周囲温度が基準温度より低くなると,基準温度の25°Cにおける利得より低下(上記VL)する特性を有するため,本願の温度補償回路付レベル補正回路(A)ではこの変化を補正するような回路構成となっている。
【0010】
図3に示すレベル補正回路は,従来例であり,周囲温度が基準温度(25°C)時の入力レベルをVとすると,上記レベル補正回路の出力レベルVoutは図5(B)より,
例えば,R1=100Ω,R2=100Ω,VR=500Ωで分圧比を1:1とすると,
基準温度が25°C時 Vout=0.5V
となり,可変抵抗器VRは,入力レベルのバラツキを一定に調整するよう,分圧比を変えることで,目標とする出力レベルに設定できるが,入力レベルの周囲温度に対するバラツキは,周囲温度が変化しても分圧比が変わらないので吸収出来ない。
なお,上記実施例は本願の温度補償回路付レベル補正回路(A)の動作説明を分かりやすく説明するため示したものであり,使用条件に対する各部品のディレーティング等がすべて考慮されていないので,適宜各部品を最適化する必要がある。
【0011】
次に具体的な使用例として,本願の温度補償回路付レベル補正回路を組み込んだETC用車載器の実施例の回路ブロック図を図2に示す。1はアンテナであり有料道路の料金ゲートにある路側アンテナから送出される2.4〜2.44GHzの右旋円偏波からなるASK信号(車載器受信信号)を受信し,前記車載器から2.36〜2.4GHzの右旋円偏波からなるPSK信号(車載器送信信号)を送出する。
【0012】
2はダイプレクサであり,2.4〜2.44GHzの車載器受信信号と,2.36〜2.4GHzの車載器送信信号を分波する。
【0013】
有料道路の料金ゲートにある路側アンテナから送出された車載器受信信号はアンテナ1で受信された後,ダイプレクサ2で分波され,ダイオードからなる受信信号復調回路7で復調されデータが取り出される。
【0014】
復調された受信データは受信データ増幅部8により必要なレベルまで増幅される。受信データ増幅部8は演算増幅器(増幅IC)を備えて構成されており,受信信号復調回路7で復調された信号を演算増幅器により,約40dB増幅するよう処理される。
【0015】
受信データ増幅部8で増幅された受信データは,次に示す理由から増幅素子のバラツキや周囲温度変化による増幅特性のバラツキに対して一定のレベルとなるよう調整される。
データETC用車載器を装着した車は料金所のゲートに近づくと、ゲートに設置された路側アンテナから送出される信号をETC用車載器が受信しデータ処理回路により「IDの確認」、「料金の収受」を判定するシステムとなっており,車が料金所のゲートに接近すると受信信号レベルが大きくなり,規定の受信信号レベルとなるとデータの確立が可能となる。しかし,隣の料金所のゲートに置かれた路側アンテナから送出される信号によって上記データの確立がなされないようにする必要もあり,データ処理回路に入力される受信信号レベルが細かく規定され,周囲温度の変化に対しても一定となることが求められており,信号レベルの調整が細かく行え,且つ,周囲温度変化による受信信号レベルの変動を補償できる,温度補償回路付レベル補正回路9が必要となる。
【0016】
図2に示す温度補償回路付レベル補正回路9は、入力端と、出力端と、グランドラインとなる共通線を有する。そして、上記入力端と上記共通線との間には、第1と第2のインピーダンス素子と、これら両インピーダンス素子の間に直列に接続される可変抵抗器とが設けられており、可変抵抗器の分圧出力用の共通端が、出力端に接続されている。また、このレベル補正回路9には、可変抵抗器と共通線との間に接続された第2のインピーダンス素子と並列に接続された負温度係数サーミスタが設けられている。
第1と第2のインピーダンス素子はそれぞれ抵抗器R1、R2で、可変抵抗器VRは分圧比がVR1:VR2となるように調整されている。負温度係数サーミスタTHは上記抵抗器R2と並列に接続されている。
【0017】
また、図1(B)、(C)に示す温度補償回路付レベル補正回路は、本願の別の実施例であり、いずれを使用しても良い。
図1(B)に示す温度補償回路付レベル補正回路においては、図2に示したものと同様、入力端と共通線との間に、第1と第2のインピーダンス素子と、両インピーダンス素子の間に直列に接続される可変抵抗器とが設けられており、可変抵抗器の分圧出力用の共通端が、出力端に接続されている。そして、このレベル補正回路には、入力端と可変抵抗器との間に接続された第1のインピーダンス素子と並列に接続された正温度係数サーミスタが設けられている。
第1と第2のインピーダンス素子はそれぞれ抵抗器R1、R2で、可変抵抗器VRは分圧比がVR1:VR2となるように調整されている。正温度係数サーミスタPTHは上記抵抗器R1と並列に接続されている。
この温度補償回路付レベル補正回路9では、抵抗器R1と、抵抗器R1と並列に接続された正温度特性サーミスタの合成抵抗を、周囲温度が高くなれば増やすように、周囲温度が低くなれば減らすように変化させることで、受信データ増幅部8の出力レベルの分圧比を変えるよう動作する。
これにより受信データ増幅部8の特性である、周囲温度が基準温度の25°Cより高くなると、基準温度における利得より増え、周囲温度が基準温度より低くなると、基準温度の25°Cにおける利得より低下する変化を補正するような回路構成となっている。
【0018】
図1(C)に示す温度補償回路付レベル補正回路においては、入力端と共通線との間に、可変抵抗器と第1のインピーダンス素子が、可変抵抗器が入力端側となり、第1のインピーダンス素子が共通端側となるように、直列に接続されており、可変抵抗器の分圧出力用の共通端と出力端との間には、第2のインピーダンス素子が接続されている。そして、このレベル補正回路には、第2のインピーダンス素子と並列に接続された正温度係数サーミスタが設けられている。
第1と第2のインピーダンス素子はそれぞれ抵抗器R1、R2で、可変抵抗器VRは分圧比がVR1:VR2となるように調整されている。正温度係数サーミスタPTHは上記抵抗器R2と並列に接続されている。
この温度補償回路付レベル補正回路9では、抵抗器R2と、抵抗器R2と並列に接続された正温度特性サーミスタの合成抵抗を、周囲温度が高くなれば増やすように、周囲温度が低くなれば減らすように変化させることで、受信データ増幅部8の出力レベルを変えるよう動作する。
これにより受信データ増幅部8の特性である、周囲温度が基準温度の25°Cより高くなると、基準温度における利得より増え、周囲温度が基準温度より低くなると、基準温度の25°Cにおける利得より低下する変化を補正するような回路構成となっている。
【0019】
こうして調整された受信データは,受信データ増幅部10で,受信データ増幅部8で不足している利得分を増幅する処理を行うが,受信データ増幅回路10は演算増幅器(増幅IC)からなりリミッタ増幅器の機能を持たせているため,レベルを一定に揃えられて出力される。出力された受信データは,波形整形回路11に入力され,受信データ信号を波形整形し方形波信号に整えてから,データ処理回路6に入力される。
【0020】
データ処理回路6では受信した信号から車載器確認信号,道路通行料金,料金所ゲート位置等の情報をデータから取り出し中央演算装置(CPU)13へ送出する。CPUにはメモリー回路も構成され,車載器の所有者氏名,車両データ,過去の道路通行料金・日付・時間等が蓄積されている。
また,CPUは入力された情報に基づいて,情報等を表示部14に表示させる信号を送出するとともに,車載器確認信号,車両情報,ICカード情報等をデータとして送信側中間周波データ増幅部5に送出する。
【0021】
CPUから送信側中間周波データ増幅部5に送出される中間周波信号は本願では40MHzであり,上記送信側中間周波データ増幅部5により増幅された後,周波数変換部4に入力される。上記周波数変換部4は周波数変換回路4aと,局部発振器4bからなり,上記局部発振器4aはPLL回路で構成され,局部発振周波数である2.32〜2.36GHzと,上記中間周波信号である40MHzとが混合され2.36〜2.4GHzの高周波信号に変換された後,送信信号増幅部2で増幅され,ダイプレクサ2を通して,アンテナ1から路側アンテナに向けて送信される。
【0022】
受信データ検出回路12は,オペアンプ12a,インバータ12b,抵抗器R3,R4等からなり,路側アンテナからの信号を検出するとCPUに検出信号を送出する。本願の車載器は路側アンテナからの信号を検出しない時,即ち,待ち受け状態の時は,CPU13の一部と受信信号検出回路12のみ電源部15から電源供給され消費電力を少なくするよう構成されており,規定の受信信号レベルを検出すると,CPU13に信号が送られ,各部への電源供給をONし,車載器を動作状態にする。CPU13は定期的に受信信号レベルが検出されているかチェックし,受信信号レベルが検出されなくなると,車載器を待ち受け状態とするよう信号を送出する。
本願は上記実施の形態に限定されるものではなく,本願の主旨を逸脱しない範囲で回路構成を適宜に変更して実施することも可能である。
【0023】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明(請求項1〜請求項3)のETC用車載器においては、受信データ増幅部からデータ処理回路への受信データの伝送経路上に、受信データ増幅部の増幅特性のバラツキに対して一定のレベルとなるよう受信データの信号レベルを調整するレベル補正回路が設けられている。
そして、請求項1に記載のETC用車載器に設けられたレベル補正回路は、受信データ増幅部からの受信データが入力される入力端と、グランドラインとなる共通線との間に、抵抗(R1)、可変抵抗(VR)及び抵抗(R2)を直列に接続し、データ処理回路へ受信データを出力する出力端には、可変抵抗の分圧出力用の共通端を接続し、更に、共通線側の抵抗(R2)には、負温度係数サーミスタ(TH)を並列に接続することにより構成されている。
また、請求項2に記載のETC用車載器に設けられたレベル補正回路は、受信データ増幅部からの受信データが入力される入力端と、グランドラインとなる共通線との間に、抵抗(R1)、可変抵抗(VR)及び抵抗(R2)を直列に接続し、データ処理回路へ受信データを出力する出力端には、可変抵抗の分圧出力用の共通端を接続し、更に、入力端側の抵抗(R1)には、正温度係数サーミスタ(TH)を並列に接続することにより構成されている。
また、請求項3に記載のETC用車載器に設けられたレベル補正回路は、受信データ増幅部からの受信データが入力される入力端と、グランドラインとなる共通線との間に、可変抵抗(VR)と抵抗(R2)を直列に接続し、データ処理回路へ受信データを出力する出力端には、抵抗(R1)を介して、可変抵抗(VR)の分圧出力用の共通端を接続し、更に、この出力端側の抵抗(R1)には、正温度係数サーミスタ(PTH)を並列に接続することにより構成されている。
従って、請求項1〜請求項3に記載のETC車載器によれば、レベル補正回路を構成している可変抵抗(VR)を操作することで、受信データ増幅部から出力される受信データの信号レベルを調整でき、しかも、上記各抵抗に並列接続された負温度係数サーミスタ又は正温度係数サーミスタにより、周囲温度の変化に伴う受信データのレベル変動を自動で補償することができる。よって、本発明(請求項1〜3)のETC車載器によれば、料金所のゲートに設置された路側装置との間で安定したデータ送受信ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 温度補償回路付レベル補正回路の実施例を示す。
【図2】 本発明に係る温度補償回路付レベル補正回路を用いたETC用車載器の回路ブロックの1例を示す。
【図3】 従来のレベル補正回路の実施例を示す。
【図4】 本願の受信データ増幅部の温度特性例を示す。
【図5】 レベル補正回路の出力レベル。
【符号の説明】
1…アンテナ,2…ダイプレクサ,3…送信信号増幅部,4…周波数変換部,4a…周波数変換回路,4b…局部発振器,5…送信側中間周波増幅部,6…データ処理回路,7…受信信号復調回路,8…受信データ増幅部,9…温度補償回路付レベル補正回路,10…受信データ増幅部,11…波形整形回路,12…受信データ検出回路,12a…オペアンプ,12b…インバータ,13…中央演算装置,14…表示部,15…電源部,16…ICカード・ホルダー,17…ICカード,R1,R2,R3,R4…抵抗器,VR…可変抵抗器,TH…負温度係数サーミスター,PTH…正温度係数サーミスター
Claims (3)
- 料金所のゲートに設置された路側アンテナからの送信信号を受信し、データを復調する受信信号復調回路と、
該受信信号復調回路にて復調された受信データを増幅する受信データ増幅部と、
該受信データ増幅部にて増幅された受信データに基づき料金収受のためのデータ処理を行うデータ処理回路と、
前記受信データ増幅部から前記データ処理回路への受信データの伝送経路に設けられ、前記受信データ増幅部の増幅特性のバラツキに対して一定のレベルとなるよう前記受信データの信号レベルを調整するレベル補正回路と、
を備えたETC用車載器において、
前記レベル補正回路は、
前記受信データ増幅部からの受信データが入力される入力端と、
前記データ処理回路へ受信データを出力する出力端と、
グランドラインとなる共通線と、
一端が前記入力端に接続された抵抗(R1)と、
一端が前記共通線に接続された抵抗(R2)と、
両端が前記各抵抗(R1,R2)の他端にそれぞれ接続され、分圧出力用の共通端が前記出力端に接続された可変抵抗(VR)と、
前記共通線側の抵抗(R2)に並列接続された負温度係数サーミスタ(TH)と、
を備えたことを特徴とするETC用車載器。 - 料金所のゲートに設置された路側アンテナからの送信信号を受信し、データを復調する受信信号復調回路と、
該受信信号復調回路にて復調された受信データを増幅する受信データ増幅部と、
該受信データ増幅部にて増幅された受信データに基づき料金収受のためのデータ処理を行うデータ処理回路と、
前記受信データ増幅部から前記データ処理回路への受信データの伝送経路に設けられ、前記受信データ増幅部の増幅特性のバラツキに対して一定のレベルとなるよう前記受信データの信号レベルを調整するレベル補正回路と、
を備えたETC用車載器において、
前記レベル補正回路は、
前記受信データ増幅部からの受信データが入力される入力端と、
前記データ処理回路へ受信データを出力する出力端と、
グランドラインとなる共通線と、
一端が前記入力端に接続された抵抗(R1)と、
一端が前記共通線に接続された抵抗(R2)と、
両端が前記各抵抗(R1,R2)の他端にそれぞれ接続され、分圧出力用の共通端が前記出力端に接続された可変抵抗(VR)と、
前記入力端側の抵抗(R1)に並列接続された正温度係数サーミスタ(PTH)と、
を備えたことを特徴とするETC用車載器。 - 料金所のゲートに設置された路側アンテナからの送信信号を受信し、データを復調する受信信号復調回路と、
該受信信号復調回路にて復調された受信データを増幅する受信データ増幅部と、
該受信データ増幅部にて増幅された受信データに基づき料金収受のためのデータ処理を行うデータ処理回路と、
前記受信データ増幅部から前記データ処理回路への受信データの伝送経路に設けられ、前記受信データ増幅部の増幅特性のバラツキに対して一定のレベルとなるよう前記受信データの信号レベルを調整するレベル補正回路と、
を備えたETC用車載器において、
前記レベル補正回路は、
前記受信データ増幅部からの受信データが入力される入力端と、
前記データ処理回路へ受信データを出力する出力端と、
グランドラインとなる共通線と、
一端が前記出力端に接続された抵抗(R1)と、
一端が前記共通線に接続された抵抗(R2)と、
一端が前記入力端に接続され、他端が前記共通線側の抵抗(R2)の他端に接続され、分圧出力用の共通端が前記出力端側の抵抗(R1)の他端に接続された可変抵抗(VR)と、
前記出力端側の抵抗(R1)に並列接続された正温度係数サーミスタ(PTH)と、
を備えたことを特徴とするETC用車載器。
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