JP5842587B2 - 同調周波数測定装置、受信装置、同調周波数測定方法、及び同調周波数調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、同調周波数測定装置、受信装置、同調周波数測定方法、及び同調周波数調整方法等に関する。

通信システムとしての電子キーシステムでは、車両と電子キーとの間でそれぞれ所定の通信周波数で信号の送信及び受信が行われる。例えば車両から所定の通信周波数で送信された信号を電子キーにおいて受信する場合、同調回路をこの通信周波数に同調させる必要がある。

しかしながら、同調回路は例えばアンテナコイル及び同調容量により構成され、特に、アンテナコイルは、一般的に±１〜５％程度の製造ばらつきがある。そのため、受信用の集積回路装置内に予め決められた容量値の同調容量を設けたり、同調容量を集積回路装置に外付けしたりしても、アンテナコイルの製造ばらつきが大きく、要求される精度で所望の通信周波数に同調させることは難しいのが現状である。従って、受信用の集積回路装置に、同調容量の容量値を微調整するための調整用容量を設け、アンテナ及び該集積回路装置をモジュール化した状態で同調周波数を測定し、所望の周波数となるように調整用容量により同調容量の容量値を調整することが望ましい。

同調周波数の測定は、インピーダンスアナライザーにより直接行うことができる。ところが、高価なインピーダンスアナライザーにより出荷前の検査を行うことは、コストや検査工数を考慮すると、実質的に不可能である。従って、低コストで、同調回路の同調周波数を測定できることが望まれる。

この種の同調周波数の測定に関する技術については、種々提案されている。例えば、特許文献１には、いわゆるトランスポンダ通信における信号振幅維持のために、プラッキングパルスを発生し、プラッキングパルスの期間中に同調回路（共振回路）へエネルギーを供給するようにした技術が開示されている。これにより、所定の同調周波数で同調回路から発振信号を観測することができるようになる。

特許第４１６２９０１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、プラッキングパルスにより同調回路にエネルギーを供給すると、同調周波数で減衰振動しながら発振を行う。このとき、振幅の減衰の仕方は、同調回路のＱ値で決まる。従って、プラッキングパルスを用いて同調回路にエネルギーを供給し、同調周波数を測定しようとすると、継続的にプラッキングパルスを与える必要があり、その制御が非常に難しいという問題がある。

また、特許文献１に開示された技術では、付加回路としてプラッキングパルスを発生するプラッキングパルス発生回路が必要となる。更に、特許文献１に開示された技術では、プラッキングパルスによりスイッチ制御されるスイッチを用いて同調回路にエネルギーを供給するため、オン抵抗をできるだけ小さくするように、スイッチを構成するトランジスターのサイズを大きくする必要がある。このため、特許文献１に開示された技術では、同調周波数を測定するための構成が実装されるチップの面積が大きくなるという問題がある。

以上から、同調周波数を測定する際には、できるだけ既存の回路を流用して、簡素な制御で同調周波数を測定することができることが望ましい。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様によれば、最小限の付加回路で、同調周波数の測定が可能な同調周波数測定装置、受信装置、同調周波数測定方法、及び同調周波数調整方法等を提供することができる。

（１）本発明の第１の態様は、同調周波数を測定するための同調周波数測定装置が、入力にアンテナコイル及び同調容量が接続されるアンプと、同調周波数を測定するとき、前記アンプの出力信号に対応した帰還信号を出力する帰還信号生成部と、前記帰還信号が出力される出力ノードと前記アンプの入力とを容量結合する帰還用結合容量とを含む。

本態様においては、帰還信号生成部により、入力にアンテナコイル及び同調容量が接続されるアンプの出力信号に対応した帰還信号を生成し、帰還用結合容量を介して、該帰還信号が出力される出力ノードとアンプの入力とを容量結合するようにした。これにより、アンテナコイル及び同調容量により構成される同調回路において同調される受信信号を増幅するアンプを流用して、発振ループを形成し、アンプの出力信号から同調周波数を測定することができるようになる。また、本態様によれば、例えば同調周波数を測定するために所定ノードに所定の電圧を印加する構成や、プラッキングパルスを発生させる構成等が不要となる。従って、本態様によれば、最小限の付加回路で、容易に同調周波数を測定することができるようになる。

（２）本発明の第２の態様に係る同調周波数測定装置は、第１の態様において、前記アンプの入力に接続され、容量値が可変に構成される調整用容量を含み、前記同調容量が、容量値が固定の固定同調容量及び容量値が可変に構成される前記調整用容量により構成される。

本態様においては、同調容量を、容量値が固定の固定同調容量と、容量値が可変に構成される調整用容量とに分割し、調整用容量の容量値を調整することで同調容量の容量値を調整することができるようにしている。本態様によれば、同調周波数測定装置に、調整用容量を内蔵させるようにしたので、上記の効果に加えて、同調周波数を測定しながら、同調容量を調整しながら同調周波数を調整することができるようになる。

（３）本発明の第３の態様に係る同調周波数測定装置は、第１の態様又は第２の態様において、前記アンプの出力信号に基づいてクロック再生処理を行い、クロック再生処理後のクロック信号を出力するクロック再生部を含む。

本態様によれば、クロック再生部によりクロック再生処理を行ってから同調周波数を測定することができるので、上記の効果に加えて、測定精度を向上させることができるようになる。

（４）本発明の第４の態様に係る同調周波数測定装置では、第１の態様乃至第３の態様のいずれかにおいて、前記帰還信号生成部は、前記同調周波数を測定する同調周波数測定モードに設定するための同調周波数測定モード設定信号と前記アンプの出力信号との論理積演算結果に対応した信号を、前記帰還信号として出力する論理積演算部を含む。

本態様においては、同調周波数測定モード設定信号により同調周波数測定モードに切り替えるようにし、該同調周波数測定モード設定信号とアンプの出力信号との論理積演算結果に対応した信号を帰還信号として出力するようにしている。本態様によれば、同調周波数測定モード設定信号により、アンプを流用して形成した発振ループにおける発振の開始及び停止を容易に制御することができる。更に、本態様によれば、同調周波数測定モード設定信号により同調周波数測定モードの指定時間を任意に設定することで、測定周波数の分解能を容易に向上させ、測定精度の最適な設定が可能となる。

（５）本発明の第５の態様に係る同調周波数測定装置では、第３の態様において、前記帰還信号生成部は、前記同調周波数を測定する同調周波数測定モードに設定するための同調周波数測定モード設定信号と前記クロック信号との論理積演算結果に対応した信号を前記帰還信号として出力する論理積演算部を含む。

本態様においては、同調周波数測定モード設定信号により同調周波数測定モードに切り替えるようにし、該同調周波数測定モード設定信号とクロック再生処理後のクロック信号との論理積演算結果に対応した信号を帰還信号として出力するようにしている。本態様によれば、同調周波数測定モード設定信号により、アンプを流用して形成した発振ループにおける発振の開始及び停止を容易に制御することができる。更に、本態様によれば、同調周波数測定モード設定信号により同調周波数測定モードの指定時間を任意に設定することで、測定周波数の分解能を容易に向上させ、測定精度の最適な設定が可能となる。

（６）本発明の第６の態様に係る同調周波数測定装置は、第１の態様乃至第５の態様のいずれかにおいて、前記アンプの出力信号に基づいて周波数を測定する周波数カウンターを含む。

本態様によれば、上記の効果に加えて、簡素な構成で、同調周波数を測定することができるようになる。

（７）本発明の第７の態様に係る同調周波数測定装置では、第１の態様乃至第６の態様のいずれかにおいて、前記アンテナコイル及び前記同調容量を構成する容量の一部又は全部のうち、少なくとも一方を含む。

本態様によれば、アンテナコイルや同調容量の少なくとも一部を内蔵し、最小限の付加回路で、同調周波数の測定が可能な同調周波数測定装置を提供することができるようになる。

（８）本発明の第８の態様は、受信装置が、第１の態様乃至第７の態様のいずれかの同調周波数測定装置と、前記アンプの出力信号を復調する復調器とを含む。

本態様によれば、最小限の付加回路で、同調周波数の測定が可能な同調周波数測定装置を含む受信装置を提供することができるようになる。

（９）本発明の第９の態様は、同調周波数を測定するための同調周波数測定方法が、アンテナコイル及び同調容量により構成される同調回路の同調信号をアンプにより増幅する増幅ステップと、前記アンプにより増幅された増幅信号を、帰還用結合容量を介して前記アンプの入力に帰還させた状態で、前記増幅信号に基づいて同調周波数を測定する測定ステップとを含む。

本態様においては、同調回路の同調信号をアンプにより増幅し、該アンプの増幅信号を、帰還用結合容量を介して、該帰還信号が出力される出力ノードとアンプの入力とを容量結合した状態で、アンプの増幅信号に基づいて同調周波数を測定するようにしている。本態様によれば、例えば同調周波数を測定するために所定ノードに所定の電圧を印加する構成や、プラッキングパルスを発生させる構成等が不要となる。従って、本態様によれば、最小限の付加回路で、容易に同調周波数を測定することができるようになる。

（１０）本発明の第１０の態様に係る同調周波数測定方法は、第９の態様において、前記増幅信号に基づいてクロック再生処理を行うクロック再生ステップを含み、前記クロック再生ステップにおいてクロック再生処理が行われたクロック信号を、前記帰還用結合容量を介して前記アンプの入力に帰還させる。

本態様によれば、クロック再生処理を行ってから同調周波数を測定するようにしたので、上記の効果に加えて、測定精度を向上させることができるようになる。

（１１）本発明の第１１の態様は、同調周波数を調整するための同調周波数調整方法が、アンテナコイル及び同調容量により構成される同調回路の同調信号をアンプにより増幅する増幅ステップと、前記アンプにより増幅された増幅信号を、帰還用結合容量を介して前記アンプの入力に帰還させた状態で、前記増幅信号に基づいて同調周波数を測定する測定ステップと、測定された前記同調周波数に基づいて、前記同調容量の容量値を調整する調整ステップとを含む。

本態様においては、同調回路の同調信号をアンプにより増幅し、該アンプの増幅信号を、帰還用結合容量を介して、該帰還信号が出力される出力ノードとアンプの入力とを容量結合した状態で、アンプの増幅信号に基づいて同調周波数を測定するようにしている。そして、本態様においては、測定された同調周波数に基づいて、同調容量の容量値を調整するようにしている。本態様によれば、例えば同調周波数を測定するために所定ノードに所定の電圧を印加する構成や、プラッキングパルスを発生させる構成等が不要となる。従って、本態様によれば、最小限の付加回路で、容易に同調周波数を測定し、精度よく同調周波数を調整することができるようになる。

本発明の一実施形態における通信システムとしての電子キーシステムの構成の概要を示す図。 図１の電子キーの機能ブロックの一例を示す図。 図２の増幅部の原理的な構成を示す図。 図３の増幅部の詳細な構成例を示す図。 本実施形態における同調周波数調整方法のフローの一例を示す図。 本実施形態における同調周波数測定方法のフローの一例を示す図。 本実施形態の比較例における同調周波数測定装置の構成例を示す図。 図７の同調周波数測定装置による測定結果の一例を模式的に示す図。 同調周波数測定装置としての図４の増幅部による測定結果の一例を模式的に示す図。 図１０（Ａ）は、モード切替信号がＴ１期間だけＨレベルとなるときの本実施形態における測定分解能の説明図。図１０（Ｂ）は、モード切替信号がＴ２期間だけＨレベルとなるときの本実施形態における測定分解能の説明図。 本比較例における同調周波数の調整精度の説明図。 本実施形態における同調周波数の調整精度の説明図。 本実施形態におけるアンプのゲインに応じた発振周波数の変化の説明図。 本実施形態における同調周波数の測定結果と、インピーダンスアナライザーによる同調周波数の測定結果との相関関係を示す図。 本実施形態の変形例における同調周波数測定装置としての増幅部の詳細な構成例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の課題を解決するために必須の構成要件であるとは限らない。

〔電子キーシステム〕
図１に、本発明の一実施形態における通信システムとしての電子キーシステムの構成の概要を示す。図１では、電子キーシステムが、車両と電子キーとにより構成される例を説明するが、本実施形態における電子キーシステムの構成は、図１に示すものに限定されるものではない。

電子キーシステム１００は、自動車等の車両２００と、携帯型の通信装置としての電子キー３００とを備えている。車両２００は、電子キー３００に送信するデータ等を重畳させた第１の周波数の振幅変調信号２０２を周期的に送信し、電子キー３００からの応答を待つ。この振幅変調信号２０２は、例えば信号の振幅成分に送信データを重畳させたＡＳＫ信号である。電子キー３００は、車両２００からの振幅変調信号２０２を受信すると、車両２００に対して第２の周波数の信号２０４で応答する。その後、車両２００と電子キー３００との間で信号のやりとりを行い、電子キー３００が認証されると、車両２００のドアのロックや解除、エンジンの始動や停止等の所定の制御が許可されるようになっている。

電子キー３００は、内蔵するバッテリーで動作するようになっており、車両２００からの呼びかけに対応するため、低消費電力で動作する必要がある。そのため、電子キー３００が受信する振幅変調信号２０２の第１の周波数は、例えば第２の周波数より低い周波数に設定される。

図２に、図１の電子キー３００の機能ブロックの一例の図を示す。図２において、図１と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

電子キー３００は、受信装置としての受信部３１０と、通信処理部３２０と、送信部３３０とを備えている。受信部３１０は、同調回路３１２と、同調周波数測定装置としても機能する増幅部３１４と、復調器３１６とを備えている。送信部３３０は、変調器３３２と、送信器３３４と、送信アンテナ３３６とを備えている。

同調回路３１２は、アンテナコイル３４０及び同調容量３４２が並列に接続された並列共振回路により構成される。車両２００からの振幅変調信号２０２は、同調回路３１２においてその同調周波数で同調させることにより受信部３１０で受信される。増幅部３１４は、通信処理部３２０からのモード切替信号により通常動作モード又は同調周波数測定モードの切り替えが可能に構成されている。通常動作モードでは、増幅部３１４は、同調回路３１２において受信された振幅変調信号２０２（受信信号、入力信号、同調信号）を増幅する。同調周波数測定モードでは、増幅部３１４は、同調回路３１２の同調周波数の測定結果を出力する。復調器３１６は、通常動作モードにおいて、増幅部３１４によって増幅された振幅変調信号を復調し、復調結果を通信処理部３２０に出力する。

通信処理部３２０は、受信部３１０によって受信された受信信号の復調結果に対して所与の通信処理を行い、送信部３３０を介して車両２００に対して応答を送信する処理を行う。また、通信処理部３２０は、例えば電子キー３００のユーザーの指示に対応したモード切替信号により増幅部３１４の動作モードの切替制御を行う。このような通信処理部３２０の機能は、ハードウェア回路により実現されたり、ソフトウェア処理により実現されたりする。通信処理部３２０の機能がソフトウェア処理により実現される場合、通信処理部３２０は、中央演算処理装置（Central Processing Unit：以下、ＣＰＵ）及び記憶部を備える。そして、この記憶部に記憶されたプログラムをＣＰＵが読み出し、該ＣＰＵがプログラムに対応した処理を実行することで、通信処理部３２０は、ソフトウェア処理を実現する。

変調器３３２は、通信処理部３２０に対して行われた通信処理結果を変調する。送信器３３４は、変調器３３２によって変調された変調結果に対応した送信信号を、送信アンテナ３３６を介して送信する。

〔同調周波数測定装置〕
本実施形態では、増幅部３１４は、同調回路３１２において受信された受信信号を増幅する機能の他、同調周波数測定装置としても機能することができる。

図３に、図２の増幅部３１４の原理的な構成を示す。図３において、図２と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。なお、図３では、増幅部３１４の他に、同調回路３１２及び復調器３１６もあわせて図示し、同調回路３１２の一端をＶＣＬノードとしている。

増幅部３１４は、アンプ４００と、帰還信号生成回路（帰還信号生成部）４０２と、帰還用結合容量４０４と、周波数カウンター４０６とを備えている。周波数カウンター４０６は、例えば通信処理部３２０に内蔵される等により、増幅部３１４の外部に設けられてもよい。

アンプ４００の入力には、アンテナコイル３４０及び同調容量３４２により構成される同調回路３１２が接続され、アンプ４００は、同調回路３１２において受信された受信信号を増幅する。このアンプ４００は、通常動作モードでは自動ゲイン制御アンプとして動作し、同調周波数測定モードではゲインが例えば最大値に固定された固定ゲインアンプとして動作する。

帰還信号生成回路４０２は、同調周波数測定モードのとき、アンプ４００の出力信号に対応した帰還信号を生成し、該帰還信号を出力する。アンプ４００及び帰還信号生成回路４０２には、例えば通信処理部３２０から同調周波数測定モード設定信号としてのモード切替信号ｆｍが供給され、モード切替信号ｆｍにより動作モードが切り替えられるようになっている。帰還用結合容量４０４は、帰還信号生成回路４０２によって生成された帰還信号の出力ノードとアンプ４００の入力とを容量結合する。周波数カウンター４０６は、同調周波数測定モードのとき、アンプ４００の出力信号のパルス数をカウントする。

このような構成を有する増幅部３１４は、モード切替信号ｆｍにより通常動作モードが指定されたとき、例えばＶＣＬノードを接地電位に接続した状態で、同調回路３１２において受信された受信信号を、アンプ４００によって増幅する。復調器３１６は、アンプ４００によって増幅された受信信号を復調し、通信処理部３２０に出力する。通信処理部３２０は、復調器３１６の復調結果に対して所与の通信処理を行う。

一方、モード切替信号ｆｍにより同調周波数測定モードが指定されたとき、増幅部３１４は、同調周波数測定装置として機能する。即ち、増幅部３１４では、アンプ４００、帰還信号生成回路４０２及び帰還用結合容量４０４により発振ループ（帰還ループ）が形成される。このとき、例えばＶＣＬノードを接地電位に接続した状態又はトランスポンダ通信用の電荷保持容量(例えば１μF)を介して接地電位に接続した状態で、帰還信号生成回路４０２により、アンプ４００により増幅された信号に対応した帰還信号が生成される。帰還信号の出力ノードは、帰還用結合容量４０４によりアンプ４００の入力と容量結合されるため、帰還信号の振幅に応じて、アンプ４００の入力信号の振幅も変化する。これにより、同調回路３１２における同調状態を擬似的に継続させることができる。なお、容量結合を目的とするため、帰還用結合容量４０４の容量値は、小さくてもよい。

こうして形成された発振ループにおけるアンプ４００の出力信号を発振信号として、周波数カウンター４０６が測定期間内のパルス数をカウントすることで、同調回路３１２において同調される信号の周波数（同調周波数）を測定する。このとき、モード切替信号ｆｍにより同調周波数測定モードの指定時間を任意に設定することができるので、発振状態の測定時間を任意に設定可能となり、測定周波数の分解能を容易に向上させ、測定精度の最適な設定が可能となる。

以上のように、本実施形態によれば、少なくともアンプ４００を流用することにより、最小限の付加回路で、容易に同調回路３１２の同調周波数を測定することができるようになる。また、本実施形態によれば、モード切替信号ｆｍにより、同調周波数測定モードにおける発振の開始及び停止を容易に制御することができる。更に、本実施形態によれば、モード切替信号ｆｍにより同調周波数測定モードの指定時間を任意に設定することで、測定周波数の分解能を容易に向上させ、測定精度の最適な設定が可能となる。

〔詳細な構成例〕
図４に、図３の増幅部３１４の詳細な構成例を示す。図４において、図３と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。図４は、受信部３１０の内部において、増幅部３１４の機能が受信用集積回路装置に実装される例を表す。ここで、同調回路を構成する同調容量の機能が、固定同調容量３４２ａ及び調整用容量により実現され、そのうち調整用容量が増幅部３１４に内蔵されるものとする。なお、アンテナコイル３４０及び固定同調容量３４２ａの少なくとも一方もまた、増幅部３１４に内蔵されていてもよい。即ち、増幅部３１４は、アンテナコイル３４０及び同調容量を構成する容量の一部（調整用容量又は固定同調容量）又は全部（調整用容量及び固定同調容量）のうち、少なくとも一方を備えていてもよい。

増幅部３１４は、図３に示すアンプ４００、帰還信号生成回路４０２、帰還用結合容量４０４、及び周波数カウンター４０６に加えて、接続端子ＴＭ１と、調整用容量４１０と、クロック再生部４１２とを備えている。増幅部３１４は、図１に示す復調器３１６や通信処理部３２０を内蔵してもよい。

接続端子ＴＭ１には、増幅部３１４の外部において、同調回路３１２ａが接続される。同調回路３１２ａは、アンテナコイル３４０及び固定同調容量３４２ａが並列に接続された並列共振回路により構成される。固定同調容量３４２ａは、容量値が固定の容量である。また、接続端子ＴＭ１には、増幅部３１４の内部において、調整用容量４１０が接続される。調整用容量４１０は、アンプ４００の入力に接続され、例えば通信処理部３２０からの制御信号Ｃｏｎｔに基づき容量値が可変に構成される容量である。

図４において、帰還信号生成回路４０２は、モード切替信号ｆｍとクロック再生部４１２により行われたクロック再生処理後のクロック信号ＴＣＯＵＴとの論理積演算を行う論理積演算回路（論理積演算部）を含む。この論理積演算回路の出力は、一端がアンプ４００の入力に接続される帰還用結合容量４０４の他端に接続される。即ち、帰還信号生成回路４０２は、上記の論理積演算結果に対応した信号を帰還信号として、帰還用結合容量４０４の一端に供給する。

クロック再生部４１２は、アンプ４００の出力信号（増幅信号）を方形波のクロック信号ＴＣＯＵＴに再生するクロック再生処理を行う。このようなクロック再生部４１２の機能は、アンプ４００によって増幅された信号を所定の基準電圧と比較するコンパレーターによって実現することができる。このとき、周波数カウンター４０６は、クロック再生部４１２により行われたクロック再生処理後のクロック信号ＴＣＯＵＴのパルス数をカウントする。

図４に示す構成によれば、非常に簡素な構成で帰還信号を生成することができ、より一層、同調周波数の測定を行うための構成を簡素化することができるようになる。また、クロック再生部４１２によりクロック再生処理を行ってから同調周波数を測定するようにしたので、測定精度をより一層向上させることができるようになる。

次に、図４に示す構成を用いた同調周波数調整方法及び同調周波数測定方法について説明する。

〔同調周波数調整方法〕
図５に、本実施形態における同調周波数調整方法のフローの一例を示す。例えば図４に示す構成において、図５に示す各ステップを、例えば通信処理部３２０又は図示しない制御部により処理させることができる。

まず、通信処理部３２０は、モード切替信号ｆｍにより同調周波数測定モードを指定し、増幅部３１４は、上記したように同調周波数を測定する（ステップＳ１０）。即ち、モード切替信号ｆｍにより同調周波数測定モードが指定されると、増幅部３１４は、上記のように発振ループを形成し、周波数カウンター４０６により、クロック再生処理後のクロック信号ＴＣＯＵＴのパルス数をカウントすることで、同調周波数を測定する。

通信処理部３２０は、ステップＳ１０において測定された同調周波数が所望の同調周波数であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において所望の同調周波数であると判定されたとき（ステップＳ１１：Ｙ）、通信処理部３２０は、一連の処理を終了する（エンド）。

ステップＳ１１において、所望の同調周波数ではないと判定されたとき（ステップＳ１１：Ｎ）、通信処理部３２０は、ステップＳ１０において測定された同調周波数に基づいて、同調容量の容量値を調整し（ステップＳ１２）、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１２では、通信処理部３２０は、同調容量を構成する固定同調容量３４２ａ及び調整用容量４１０のうち調整用容量４１０の容量値を調整するための制御信号Ｃｏｎｔを、調整用容量４１０に対して出力する。ステップＳ１２は、調整ステップに対応する。

〔同調周波数測定方法〕
図６に、本実施形態における同調周波数測定方法のフローの一例を示す。図６に示すフローは、図５のステップＳ１０において行われる。

まず、増幅部３１４では、アンプ４００が、同調回路３１２（共振回路）の同調信号（共振信号）を増幅する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０は、増幅ステップに対応する。

次に、増幅部３１４では、クロック再生部４１２が、アンプ４００の出力信号に基づいて、上記のクロック再生処理を行う（ステップＳ２１）。このクロック再生処理によって、アンプ４００の出力信号が方形波のクロック信号ＴＣＯＵＴとして再生される。ステップＳ２１は、クロック再生ステップに対応する。

モード切替信号ｆｍにより同調周波数測定モードが指定されているとき（ステップＳ２２：Ｙ）、増幅部３１４では、帰還信号生成回路４０２が、アンプ４００の出力信号から帰還信号を生成し、該帰還信号を出力する（ステップＳ２３）。

次に、増幅部３１４では、帰還用結合容量４０４を介して、ステップＳ２３の帰還信号が、アンプ４００の入力に帰還される（ステップＳ２５）。

続いて、増幅部３１４では、ステップＳ２５において、帰還用結合容量４０４を介して、帰還信号をアンプ４００の入力に帰還させた状態で、周波数カウンター４０６が、アンプ４００の出力信号に基づいて同調周波数を測定する（ステップＳ２６）。即ち、ステップＳ２６では、周波数カウンター４０６が、ステップＳ２０、ステップＳ３１、ステップＳ２３、及びステップＳ２５により形成された発振ループの発振信号のパルス数をカウントする。ステップＳ２６は、測定ステップに対応する。その後、増幅部３１４は、一連の処理を終了する（エンド）。

一方、ステップＳ２２において、モード切替信号ｆｍにより通常動作モードが指定されているとき（ステップＳ２２：Ｎ）、増幅部３１４では、帰還信号生成回路４０２が、帰還信号をＬレベルに固定し（ステップＳ２４）、一連の処理を終了する（エンド）。

〔比較例〕
ここで、本実施形態を説明するために、本実施形態の比較例について説明する。

図７に、本実施形態の比較例における同調周波数測定装置の構成例を示す。なお、図７では、同調周波数測定装置に接続される同調回路もあわせて図示している。

本比較例における同調周波数測定装置５００は、アンプ５１０と、クロック再生部５２０と、調整用容量５３０と、ＮＭＯＳトランジスター５４０とを備えている。アンプ５１０の入力には、例えば同調周波数測定装置５００の外部において、同調回路５５０の一端が接続される。また、アンプ５１０の入力には、同調周波数測定装置５００の内部において、ＮＭＯＳトランジスター５４０のドレイン及び調整用容量５３０が接続される。アンプ５１０の出力には、クロック再生部５２０が接続される。

アンプ５１０は、図４のアンプ４００と同様に、入力信号を増幅する。クロック再生部５２０は、図４のクロック再生部４１２と同様に、アンプ５１０の出力信号である増幅信号に対してクロック再生処理を行い、クロック再生処理後のクロック信号ＴＣＯＵＴを出力する。調整用容量５３０は、図４の調整用容量４１０と同様に、容量値が可変に構成される容量である。ＮＭＯＳトランジスター５４０は、ソースに接地電位が接続され、ゲートにゲート信号ＰＬＡＣが供給される。

同調回路５５０は、アンテナコイル５５２及び固定同調容量５５４が並列に接続された並列共振回路により構成される。同調回路５５０は、上記のように一端がアンプ５１０の入力に接続され、ＶＣＬａノードである他端はトランスポンダ通信用の電荷保持容量を介して接地電位に接続される。

同調周波数測定装置５００は、アンテナコイル５５２と、固定同調容量５５４及び調整用容量５３０により定まる同調容量とにより構成される同調回路の同調信号の周波数を測定することができる。ＶＣＬａノードに所定の電圧Ｖ１を印加した状態で、ゲート信号ＰＬＡＣとしてパルス信号を供給すると、ＶＣＬａノードからＮＭＯＳトランジスター５４０を介して電流が瞬間的に引き込まれる。その後、アンプ５１０の入力は、アンテナコイル５５２と、固定同調容量５５４及び調整用容量５３０とにより定まる共振周波数で減衰振動を行う。アンプ５１０は、この減衰振動を行う共振信号を増幅し、クロック再生部５２０が、アンプ５１０の出力信号からクロック信号ＴＣＯＵＴを再生する。従って、クロック再生部５２０により再生されたクロック信号ＴＣＯＵＴをカウントすることで、同調周波数を測定することができる。

図８に、図７の同調周波数測定装置５００による測定結果の一例を模式的に示す。図８は、横軸に時間をとり、ゲート信号ＰＬＡＣ、アンプ５１０の入力信号、及びクロック信号ＴＣＯＵＴの波形を表している。

アンプ５１０は、ゲインが最大値となるように設定されており、ゲート信号ＰＬＡＣがＨレベルになるまでは、入力信号であるノイズを増幅している。ゲート信号ＰＬＡＣがＨレベルになると、ＮＭＯＳトランジスター５４０が電流を引き込み、その後、減衰振動を行いながらアンプ５１０の入力信号が変化する。このとき、アンテナコイル５５２と、固定同調容量５５４及び調整用容量５３０とにより定まるＱ値に対応した減衰を行う。その後、ゲート信号ＰＬＡＣがＬレベルになると、今度は、ＮＭＯＳトランジスター５４０による電流の引き込みが停止し、再び、上記のＱ値に対応した減衰振動を行いながらアンプ５１０の入力信号が変化する。

クロック再生部５２０は、この減衰振動を行う入力信号からクロック信号ＴＣＯＵＴを再生する。図８では、ＴＷの期間、クロック再生部５２０により再生されるクロック信号ＴＣＯＵＴをカウントすることができる。なお、図８では、ゲート信号ＰＬＡＣがＨレベルのとき、アンプ５１０の出力がマスクされ、クロック再生部５２０により再生されるクロック信号ＴＣＯＵＴがＨレベルに固定されている。

図７に示す構成を有する本比較例では、ＶＣＬａノードに所定の電圧Ｖ１を印加する構成や、ゲート信号ＰＬＡＣを発生する構成が必要となる。また、ＮＭＯＳトランジスター５４０のオン抵抗をできるだけ小さくするために、トランジスターのサイズを大きくする必要がある。更に、本比較例では、ＴＷの期間で測定できるパルス数によって測定分解能が決まり、例えばＴＷが４４０マイクロ秒のとき、約２．３キロヘルツの分解能となる。ところが、ゲート信号ＰＬＡＣとしてパルス信号を繰り返し与えたとしても、分解能を向上させることができず、測定結果の平均化が行われるだけである。即ち、本比較例においては、同調周波数の測定期間を長くすることができず、測定分解能を向上させることができない。

図９に、同調周波数測定装置としての図４の増幅部３１４による測定結果の一例を模式的に示す。図９は、横軸に時間をとり、アンプ４００の入力信号、及びクロック信号ＴＣＯＵＴの波形を表している。なお、図９は、モード切替信号ｆｍにより、同調周波数測定モードに設定されているものとする。

本実施形態では、同調周波数測定モードに設定されているとき、アンプ４００の出力信号に対応した帰還信号が、帰還用結合容量４０４を介して、アンプ４００の入力に帰還される。従って、アンプ４００の入力信号は、図９に示すような発振信号となり、クロック再生部４１２は、この発振信号に基づいてクロック信号ＴＣＯＵＴを再生する。周波数カウンター４０６は、モード切替信号ｆｍにより同調周波数測定モードに設定されている期間、クロック再生部４１２により再生されるクロック信号ＴＣＯＵＴをカウントすることができる。

図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に、本実施形態における測定分解能の説明図を示す。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ横軸に時間をとり、モード切替信号ｆｍ及びクロック信号ＴＣＯＵＴを模式的に表す。図１０（Ａ）は、モード切替信号ｆｍがＴ１期間だけＨレベルとなる場合を表し、図１０（Ｂ）は、モード切替信号ｆｍがＴ２（＜Ｔ１）期間だけＨレベルとなる場合を表す。

本実施形態では、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、モード切替信号ｆｍがＨレベルの期間で、クロック信号ＴＣＯＵＴをカウントすることができる。従って、本実施形態では、Ｔ１が例えば１ミリ秒のとき、測定分解能が１キロヘルツの同調周波数を測定することができる。これに対して、Ｔ２が例えば２００ミリ秒のとき、本実施形態では、測定分解能が５キロヘルツの同調周波数を測定することができる。このように、本実施形態によれば、モード切替信号ｆｍにより、測定分解能を任意に設定することができる。

以上のように、本実施形態によれば、ＶＣＬノードに所定の電圧を印加する構成や、ゲート信号ＰＬＡＣを発生する構成が不要となる。また、本比較例におけるＮＭＯＳトランジスター５４０が不要となり、論理積演算回路により実現される帰還信号生成回路を付加するのみでよく、既存の構成を流用することができる。更に、本実施形態では、モード切替信号ｆｍにより同調周波数測定モードに設定されている期間でパルス数を測定することで、測定分解能を向上させたり低下させたり、任意の測定分解能で同調周波数を測定することが可能となる。

このような測定分解能は、次のように同調周波数の調整精度に影響を及ぼす。

図１１に、本比較例における同調周波数の調整精度の説明図を示す。図１１は、横軸に同調容量の容量値を調整するための調整用容量５３０の設定値、縦軸に同調周波数を表す。

例えば８ビットの設定値により、調整用容量５３０の容量値が可変に構成されるものとする。このとき、図７に示す同調周波数測定装置５００により測定された同調周波数に基づいて、所望の同調周波数となるように、設定値により調整用容量５３０の容量値を調整する場合を考える。本比較例では、図１１に示すように、測定分解能が低いため、調整用容量５３０の容量値を変化させたとしても、測定される周波数を、必ずしも変更することができず、精度よく調整することができない。

図１２に、本実施形態における同調周波数の調整精度の説明図を示す。図１２は、横軸に同調容量の容量値を調整するための調整用容量４１０の設定値、縦軸に同調周波数を表す。

例えば８ビットの制御信号Ｃｏｎｔにより、調整用容量４１０の容量値が可変に構成されるものとする。このとき、本実施形態における増幅部３１４において測定された同調周波数に基づいて、所望の同調周波数となるように、制御信号Ｃｏｎｔにより調整用容量４１０の容量値を調整する場合を考える。本実施形態では、図１２に示すように、測定期間を十分に確保することで、測定分解能が向上し、調整用容量４１０の容量値の変化に対し、測定される周波数を変化させることができ、精度よく調整することができるようになる。

〔その他〕
本実施形態では、上記のように発振ループを形成して発振させることで、同調回路に同調する同調信号の周波数を測定することができる。このとき、同調信号の周波数（発振周波数）は、発振ループ上に設けられるアンプ４００等による位相遅れの影響を受ける。

図１３に、アンプ４００のゲインに応じた発振周波数の変化の説明図を示す。図１３は、横軸に調整用容量４１０の設定値、縦軸に、本実施形態において測定された同調周波数とインピーダンスアナライザーによる測定値との測定差を表す。なお、図１３では、アンプ４００のゲインＧ０，Ｇ１，Ｇ２（Ｇ０＜Ｇ１＜Ｇ２）のときの発振周波数の変化の一例を表している。

本実施形態において測定された同調周波数は、インピーダンスアナライザーによる測定値より大きくなり、本実施形態の構成における位相遅れは、主としてアンプ４００のゲインに依存し、アンプ４００のゲインを大きくするほど測定差が大きくなる。これは、アンプ４００が、周波数特性を有し、ゲインに応じて位相差が変化するためと考えられる。しかしながら、調整用容量の設定値に依存して測定差がそれほど大きく変化することはなく、例えば所望の周波数に対応する調整用容量の設定値（Ｐ１）では、測定差がほぼ等しいことがわかっている。そのため、アンプ４００等による位相差があったとしても、その位相差は主にアンプ４００のゲインで決まり、このゲインを調整すれば、位相遅れのばらつきはなく、同調周波数を調整することが可能となる。

図１４に、本実施形態における同調周波数の測定結果と、インピーダンスアナライザーによる同調周波数の測定結果との相関関係を示す。図１４は、横軸にインピーダンスアナライザーの測定結果、縦軸に本実施形態による測定結果を表し、複数のサンプルについてプロットした様子を表している。

図１４に示すように、アンプ４００のゲインＧ１０，Ｇ２０のときの各サンプルの測定結果をプロットすると、アンプ４００のゲインに応じたオフセットＷが生じる一方、各ゲインにおけるサンプル同士の測定誤差がほとんど生じない。従って、本実施形態の構成において、オフセットＷとして管理することで、同調周波数をより一層精度よく調整することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、最小限の付加回路で、容易に同調回路において同調される同調信号の同調周波数を測定することができるようになる。また、本実施形態によれば、モード切替信号ｆｍにより、同調周波数測定モードにおける発振の開始及び停止を容易に制御することができる。更に、本実施形態によれば、モード切替信号ｆｍにより同調周波数測定モードの指定時間を任意に設定することで、測定周波数の分解能を容易に向上させ、測定精度の最適な設定が可能となる。

〔変形例〕
本実施形態では、同調周波数測定装置としても機能することができる増幅部３１４が図４に示す構成であるものとして説明したが、本発明に係る同調周波数測定装置は図４に示す構成に限定されるものではない。

図１５に、本実施形態の変形例における同調周波数測定装置としての増幅部３１４ａの詳細な構成例を示す。図１５において、図４と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。増幅部３１４ａは、図２の増幅部３１４に代えて受信部３１０に適用可能である。

増幅部３１４ａは、接続端子ＴＭ１と、アンプ４００と、帰還信号生成回路４０２と、帰還用結合容量４０４と、周波数カウンター４０６と、調整用容量４１０とを備えている。即ち、図１５に示す増幅部３１４ａの構成が図４に示す増幅部３１４の構成と異なる点は、クロック再生部４１２が省略されている点である。

帰還信号生成回路４０２及び周波数カウンター４０６には、クロック再生処理が省略されたアンプ４００の出力信号が供給される。しかしながら、例えばアンプ４００により十分に増幅されている場合、アンプ４００の出力信号は方形波に近い波形となり、クロック再生処理を行うことなく、帰還信号の生成やパルス数のカウントを行うことができる。従って、帰還信号生成回路４０２は、モード切替信号ｆｍとアンプ４００の出力信号との論理積演算結果に対応した信号を帰還信号として出力する論理積演算回路を備えることができる。そして、周波数カウンター４０６は、アンプ４００の出力信号に基づいてパルス数をカウントして周波数を測定することができる。なお、増幅部３１４ａは、図１に示す復調器３１６や通信処理部３２０を内蔵してもよい。

本変形例によれば、本実施形態と同様に、最小限の付加回路で、容易に同調回路３１２ａの同調周波数を測定することができるようになる。また、本変形例によれば、モード切替信号ｆｍにより、同調周波数測定モードにおける発振の開始及び停止を容易に制御することができる。更に、本変形例によれば、モード切替信号ｆｍにより同調周波数測定モードの指定時間を任意に設定することで、測定周波数の分解能を容易に向上させ、測定精度の最適な設定が可能となる。

以上、本発明に係る同調周波数測定装置、受信装置、同調周波数測定方法、及び同調周波数調整方法等を上記の実施形態又はその変形例に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態又はその変形例に限定されるものではない。例えば、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、次のような変形も可能である。

（１）本実施形態又はその変形例では、本発明に係る同調周波数測定装置又は受信装置が適用される通信システムとして電子キーシステムを例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。

（２）本実施形態又はその変形例では、アンテナコイルと共に並列共振回路を構成する同調容量を、固定同調容量及び調整用容量に分割し、調整用容量の容量値を調整することで同調容量の容量値を調整するものとして説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば同調容量を調整用容量のみで構成し、該調整用容量の容量値を調整することで同調容量の容量値を調整するようにしてもよい。

（３）本実施形態又はその変形例では、帰還信号生成回路は、論理積演算回路を含む構成であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。帰還信号生成回路は、同調周波数測定モードのとき、アンプの出力信号に対応した帰還信号を生成するものであればよい。

（４）本実施形態又はその変形例では、周波数カウンターにより、クロック信号ＴＣＯＵＴのパルス数等をカウントすることで同調周波数を測定する例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

（５）本実施形態又はその変形例では、同調周波数を調整する場合、同調回路を構成するアンテナコイル及び同調容量のうち、同調容量の容量値を調整する例を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、同調回路を構成するアンテナコイルのインダクタンスを調整するようにしてもよい。

（６）上記の実施形態又はその変形例において、本発明を同調周波数測定装置、受信装置、同調周波数測定方法、及び同調周波数調整方法等として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本発明に係る同調周波数測定方法又は同調周波数調整方法の処理手順が記述されたプログラムや、このプログラムが記録された記録媒体であってもよい。

１００…電子キーシステム（通信システム）、 ２００…車両、
２０２…振幅変調信号、 ２０４…信号、 ３００…電子キー、
３１０…受信部（受信装置）、 ３１２，３１２ａ，５５０…同調回路、
３１４，３１４ａ…増幅部（同調周波数測定装置）、 ３１６…復調器、
３２０…通信処理部、 ３３０…送信部、 ３３２…変調器、 ３３４…送信器、
３３６…送信アンテナ、 ３４０，５５２…アンテナコイル、 ３４２…同調容量、
３４２ａ，５５４…固定同調容量、 ４００，５１０…アンプ、
４０２…帰還信号生成回路（帰還信号生成部）、 ４０４…帰還用結合容量、
４０６…周波数カウンター、 ４１０，５３０…調整用容量、
４１２，５２０…クロック再生部、 ５００…同調周波数測定装置、
５４０…ＮＭＯＳトランジスター、 Ｃｏｎｔ…制御信号、 ＰＬＡＣ…ゲート信号、
ＴＣＯＵＴ…クロック信号、 ＴＭ１…接続端子、
ｆｍ…モード切替信号（同調周波数測定モード設定信号）

Claims (8)

1. 同調周波数を測定するための同調周波数測定装置であって、
   入力にアンテナコイル及び同調容量が接続されるアンプと、
   同調周波数を測定するとき、前記アンプの出力信号に対応した帰還信号を出力する帰還信号生成部と、
   前記帰還信号が出力される出力ノードと前記アンプの入力とを容量結合する帰還用結合容量とを含み、
   前記帰還信号生成部は、前記アンプの出力信号に基づいてクロック再生処理を行い、クロック再生処理後のクロック信号を出力するクロック再生部を含むことを特徴とする同調周波数測定装置。
2. 請求項１において、
   前記アンプの入力に接続され、容量値が可変に構成される調整用容量を含み、
   前記同調容量が、
   容量値が固定の固定同調容量及び容量値が可変に構成される前記調整用容量により構成
   されることを特徴とする同調周波数測定装置。
3. 請求項１において、
   前記帰還信号生成部は、
   前記同調周波数を測定する同調周波数測定モードに設定するための同調周波数測定モー
   ド設定信号と前記クロック信号との論理積演算結果に対応した信号を前記帰還信号として
   出力する論理積演算部を含むことを特徴とする同調周波数測定装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記クロック信号に基づいて前記同調周波数を測定する周波数カウンターを含むことを特徴とする同調周波数測定装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記アンテナコイル及び前記同調容量を構成する容量の一部又は全部のうち、少なくと
   も一方を含むことを特徴とする同調周波数測定装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか記載の同調周波数測定装置と、
   前記アンプの出力信号を復調する復調器とを含むことを特徴とする受信装置。
7. 同調周波数を測定するための同調周波数測定方法であって、
   アンテナコイル及び同調容量により構成される同調回路の同調信号をアンプにより増幅する増幅ステップと、
   前記増幅信号に基づいてクロック再生処理を行うクロック再生ステップと、
   前記クロック再生ステップにおいてクロック再生処理が行われたクロック信号を、帰還用結合容量を介して前記アンプの入力に帰還させた状態で、前記クロック信号に基づいて前記同調周波数を測定する測定ステップとを含むことを特徴とする同調周波数測定方法。
8. 同調周波数を調整するための同調周波数調整方法であって、
   アンテナコイル及び同調容量により構成される同調回路の同調信号をアンプにより増幅する増幅ステップと、
   前記増幅信号に基づいてクロック再生処理を行うクロック再生ステップと、
   前記クロック再生ステップにおいてクロック再生処理が行われたクロック信号を、帰還用結合容量を介して前記アンプの入力に帰還させた状態で、前記クロック信号に基づいて前記同調周波数を測定する測定ステップと、
   測定された前記同調周波数に基づいて、前記同調容量の容量値を調整する調整ステップとを含むことを特徴とする同調周波数調整方法。

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