JPH07177064A - 信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】受信レベルが低下したときの外部供給電力の変
換効率を周波数信号の再現性を損うことなく改善する。 【構成】受信コイル１と直列に接続されて共振回路を形
成するコンデンサ２に並列接続されたバイパス回路をオ
ン、オフするスイッチ素子４を設ける。受信レベルが低
いときは、受信電圧監視回路３でスイッチ素子４を非導
通状態としてコンデンサ２のバイパス回路をオフし、共
振回路の形成で整流効率を上げる。受信レベルが高いと
きはスイッチ素子４を導通状態としてコンデンサ２のバ
イパス回路のオンで共振回路の形成を解除し、信号を再
現性良く受信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空間に形成された交播
磁界の受信コイルによる受信信号を整流して電源を作る
と同時に受信信号を識別して処理する信号処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の信号処理装置としては、
例えば特開昭６３−１８４１８４号などが知られてい
る。この信号処理装置にあっては、リーダライタ等の信
号送信源からの信号に２種類以上の周波数を使用し、送
信コイルによって空間に交播磁界を発生させる。例えば
ビット０，１に対応して２種類の周波数ｆ１，ｆ２を定
め、デジタルデータをこの周波数ｆ１，ｆ２信号でＦＳ
Ｋ変調した信号を送信コイルに供給して空間に交播磁界
を発生させる。

【０００３】一方、メモリモジュール或いはデータキャ
リアとして知られた信号処理装置は受信コイルを備え、
外部の信号送信源によって空間に形成された交播磁界の
受信信号を整流して電源電圧を作り、また受信信号を識
別して外部より指示された信号処理などを行うようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の信号処理装置にあっては、受信コイルの受信
信号を単純に整流しているにすぎなかったため、受信レ
ベルが低下すると外部から供給された電力を効率よく整
流することができず、安定した電源電圧が得られなくな
る問題があった。

【０００５】このように受信レベルが低下したときの効
率を高める方法としては、一般に受信コイルにコンデン
サを直列接続して共振回路を形成することが考えられ
る。しかし、共振回路は共振点周波数に一致する周波数
信号を最大効率で受信するという周波数選択性をもって
いる。このため、２種類の周波数ｆ１，ｆ２を使用して
いる場合には、いずれか一方の周波数に共振点周波数を
合わせると、他の周波数の再現性が悪化し、両方の周波
数の中間に共振周波数を合わせると、多少の改善は見ら
れるが、両方の周波数の再現性が共に低下し、更に、２
つの周波数の間隔を大きく開けることができなという問
題があった。

【０００６】この共振回路による２つの周波数信号の再
現性は、受信レベルが低い場合にはそれほど影響はない
が、受信レベルが大きい場合には、再現性の劣化が顕著
になる。本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、受信レベルの変化に対し下位部供給電力
に対する整流効率の確保と周波数信号の再現性の両立を
図るようにした信号処理装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は次のように構成する。まず本発明は、外部の信
号送信源によって空間に形成された交播磁界を受信する
受信コイルと、受信コイルの受信信号を整流して電源電
圧を作る整流回路と、受信信号を識別する識別手段とを
備えた信号処理装置を対象とする。

【０００８】このような信号処理装置につき本発明にあ
っては、受信コイルと直列に接続されて共振回路を形成
する容量性素子と、容量性素子に並列接続されたバイパ
ス回路をオン、オフするスイッチ手段と、スイッチ手段
の開により容量性素子のバイパス回路をオフして前記共
振回路を形成し、スイッチ手段の閉により容量性素子の
バイパス回路をオンして共振回路の形成を解除する制御
手段とを設けたことをと特徴とする。

【０００９】ここで、制御手段としては、例えば、受信
コイルの受信信号を監視し、受信信号が規定値以下の場
合にスイッチ素子の開により容量素子のバイパス回路を
オフして共振回路を形成し、受信信号が規定値を越えた
場合にスイッチ素子の閉により容量性素子のバイパス回
路をオンして共振回路の形成を解除する受信電圧監視手
段を設ける。

【００１０】またスイッチ手段および制御手段の両方
を、カソード側の相互接続で２個のツェナダイオードを
直列接続した回路を容量性素子に並列接続することで実
現する。この場合、受信コイルの受信電圧がツェナダイ
オードのツェナ電圧以下で容量性素子のバイパス回路を
オフして共振回路を形成し、受信信号がツェナ電圧を越
えた場合に容量性素子をバイパス回路をオンして共振回
路の形成を解除する。

【００１１】また制御手段としては、整流回路の電源電
圧を監視し、電源電圧が規定値以下の場合にスイッチ素
子の開により容量素子のバイパス回路をオフして共振回
路を形成し、電源電圧が規定値を越えた場合にスイッチ
素子の閉により容量性素子のバイパス回路をオンして共
振回路の形成を解除する電源電圧監視手段を設けてもよ
い。

【００１２】更に、制御手段としては、識別回路の消費
電流を監視し、消費電流が規定値以上の場合にスイッチ
素子の開により容量素子のバイパス回路をオフして共振
回路を形成し、消費電流が規定値を下回った場合にスイ
ッチ素子の閉により容量性素子のバイパス回路をオンし
て共振回路の形成を解除する電源電流監視手段を設けて
もよい。

【００１３】

【作用】このような本発明の信号処理装置によれば、受
信コイルと直列に共振回路を構成する容量性素子、例え
ばコンデンサを接続するが、受信信号のレベルが低い場
合には、スイッチ素子により容量性素子のバイバス回路
をオフして共振回路を形成することで、外部供給電力に
対する電源電圧の整流効率を上げることができる。ここ
で、共振回路を形成しても、受信信号のレベルが低い場
合には、共振点近辺の周波数以外の周波数に対する影響
はそれほどなく、したがって２種類の周波数信号による
交播磁界の受信信号であっても、再現性良く信号を受信
して識別することができる。

【００１４】一方、受信信号のレベルが高い場合には、
共振回路を形成すると共振点近辺以外の周波数信号の再
現性が悪化して信号の識別が難しくなるが、共振回路を
使用しなくとも電源電圧を十分供給することができるの
で、本発明にあっては、スイッチ素子で容量性素子をバ
イパスさせることで共振回路の形成を解除し、外部から
の信号の再現性を良くし、受信信号の識別を確実に行
う。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の信号処理装置の概略を外部
の信号送信源と共に示す。外部の信号送信源は、制御装
置１００、増幅器１１０および送信コイル１２０を備え
る。制御装置１００は、例えばビット０，１に対応して
２種類の周波数をｆ１，ｆ２を定め、送信データを周波
数ｆ１，ｆ２でＦＳＫ変調した信号を出力し、増幅器１
１０で増幅した後に送信コイル１２０に供給し、空間に
交播磁界を作成している。

【００１６】本発明の信号処理装置１３０は受信コイル
１を備え、空間に作成された交播磁界により受信コイル
１に信号電圧が誘起され、これを受信信号として電源電
圧を作ると同時に識別して必要な信号処理を行う。図２
は本発明の信号処理装置の第１実施例を示す。信号受信
用の受信コイル１と直列に、容量性素子としてのコンデ
ンサ２を接続し、共振回路を形成している。コンデンサ
２には、容量性素子のバイバス回路としてスイッチ素子
４が並列接続されている。スイッチ素子４は制御手段と
しての受信電圧監視回路３によりオン、オフ制御され
る。

【００１７】スイッチ素子４は、電気制御スイッチであ
るアナログスイッチやリレー等が使用される。受信電圧
監視回路３は、受信コイル１の受信電圧が予め定めた規
定の閾値電圧以下の場合はスイッチ素子４をオフし、閾
値電圧を越える場合はスイッチ素子４をオンする。この
ため受信電圧監視回路３は、コンパレータ、閾値電圧を
作るツェナーダイオード、平滑回路などを適宜組み合せ
ることで実現できる。

【００１８】整流回路は、例えばショットキーダイオー
ド５，６および電源用コンデンサ７，８等で構成され
る。受信コイル１に右側をプラスとする極性の受信電圧
が誘起されると、ショットキーダイオード６で整流され
て電源用コンデンサ７をチャージする。また受信コイル
１に左側をプラスとする極性の受信電圧が誘起される
と、ショットキーダイオード５で整流されて電源用コン
デンサ８をチャージする。従って、電源用コンデンサ
７，８の直列回路の両端に電源電圧が発生する倍整流が
行われる。

【００１９】信号識別回路９は倍整流された電源電圧の
供給を受けて動作し、受信コイル１の受信信号を識別す
る。例えば信号処理装置９がデータキャリアであった場
合、信号識別回路９にはコントローラとメモリが内蔵さ
れており、ＦＳＫ変調された受信信号からデジタル信号
を復調して得たコマンド、アドレスを解読してメモリの
リード動作等を行う。

【００２０】ここで、コンデンサ２を挿入する位置は、
電源用コンデンサ７，８側であってもよいし、信号識別
回路８に信号を取り込む位置も受信コイル１とコンデン
サ２の間であってもよい。また、受信電圧監視回路３で
受信電圧を監視する位置は、受信コイル１の両端に限ら
ず、受信電圧が検知できる位置であればどこであっても
構わない。さらに、信号識別回路９は、デジタル回路に
限らず、本発明の信号処理装置の利用形態に応じアナロ
グ回路等の適宜の回路を使用しても構わない。これらの
点は他の実施例においても同様である。

【００２１】次に図２の第１実施例の動作を説明する。
受信コイル１に受信された受信電圧は、受信電圧監視回
路３で規定の閾値電圧と比較されており、閾値電圧より
受信電圧が低い場合は、スイッチ素子４を非導通として
コンデンサ２のバイパス回路をオフしている。このため
受信コイル１の受信電圧による電流をコンデンサ２を通
して流すＬＣ共振回路が形成され、外部電力の供給によ
る整流回路の整流効率を上げることができる。

【００２２】また受信電圧が閾値電圧より高くなると受
信電圧監視回路３はスイッチ素子４を導通状態とし、ス
イッチ素子４を通して電流を流すことでコンデンサ２を
バイバスし、共振回路の機能を解除する。このため共振
点周波数の影響を受けることなく再現性よく周波数信号
を受信でき、信号識別回路８で確実に識別できる。図３
は本発明の第３実施例を示す。この実施例は、図２の第
１実施例に設けている受信電圧監視回路３とスイッチ素
子４の機能を、ツェナーダイオード１０，１１の直列回
路で実現したことを特徴とする。すなわち、カソード側
を相互に接続するようにツェナーダイオード１０，１１
を直列接続し、これをコンデンサ２に並列接続してい
る。他の構成は図２の実施例と同じである。

【００２３】図３の動作は、受信コイル１に受信された
信号電圧が低く、コンデンサ２の両端に掛かる電圧がツ
ェナーダイオード１０，１１のツェナー電圧よりも低い
場合、ツェナーダイオード１０，１１は逆バイアスに対
し常に非導通状態に置かれ、電流はコンデンサ２を通し
て流れる。これにより受信コイル１とコンデンサ２のＬ
Ｃ共振回路が形成され、外部電力の供給に対する整流回
路の整流効率を上げることができる。

【００２４】一方、受信コイル１に受信された信号電圧
が高く、コンデンサ２の両端に掛かる電圧がツェナーダ
イオード１０，１１のツェナー電圧よりも高い場合、ツ
ェナーダイオード１０，１１のいずれか一方が信号極性
に応じた逆バイアスに対し導通状態に置かれ、電流はツ
ェナーダイオード１０，１１を通して流れる。これによ
り受信コイル１とコンデンサ２によるＬＣ共振回路の形
成が解除され、信号を再現性よく受信できる。

【００２５】このように図３の第２実施例では、ツェナ
ーダイオード１０，１１を設けるだけで図２の受信電圧
監視回路３とスイッチ素子４の機能を実現できるので、
回路構成を簡単にできる。尚、図３の第２実施例で使用
したツェナーダイオード１０，１１の代わりに、素子の
両端に掛かる電圧が高くなるとインピーダンスが下がる
素子であれば、どのような素子を使用しても構わない。
このような素子としては例えばバリスタがある。

【００２６】図４は本発明の第３実施例を示す。この実
施例は整流回路により倍整流された電源電圧を監視する
電源電圧監視回路１２によってスイッチ素子４をオン、
オフ制御するようにしたことを特徴とする。電源電圧監
視回路１２は、電源電圧と規定の閾値電圧とを比較し、
閾値電圧以下であればスイッチ素子４を非導通状態と
し、閾値電圧を越えるとスイッチ素子４を導通状態とす
る。このため電源電圧監視回路１２は、規定の電源電圧
か得られるまでスイッチ素子４を非導通に保つリセット
素子や、基準電圧発生器とコンパレータ等からなる回路
で実現できる。

【００２７】図４の第３実施例の動作を説明する。電源
電圧監視回路１２は、電源用コンデンサ７，８の直列回
路の両端に倍整流により得られる電源電圧を規定の閾値
電圧と比較している。電源電圧が閾値電圧よりも低くな
った場合、スイッチ素子４を非導通状態としてコンデン
サ２のバイパス回路をオフしＬＣ共振回路を形成する。
このためコンデンサ２を通して電流を流し、外部からの
動作電力の供給に対し整流回路の効率を上げる。

【００２８】一方、電源電圧が閾値電圧よりも低くなっ
た場合、電源電圧監視回路１２は、スイッチ素子４を導
通状態としてコンデンサ２のバイパス回路をオンし、Ｌ
Ｃ共振回路の形成を解除する。このためスイッチ素子４
を通して電流を流す、信号を再現性良く受信する。この
第３実施例は、電源電圧を規定電圧に維持するように共
振回路の形成と解除を制御しているため、受信信号の再
現性に対し電源電圧の確保を優先させるシステム、即ち
電源電圧の安定化により安定した動作を必要とするシス
テムに適した実施例といえる。

【００２９】図５は本発明の第４実施例を示し、この実
施例は、信号識別回路９に対する電源からの消費電流を
電源電流監視回路１３で監視してスイッチ素子４を制御
するようにしたことを特徴とする。電源電流監視回路１
３は、信号識別回路９に流れる消費電流を検出して規定
の閾値電流と比較する。検出電流が閾値電流を越えると
スイッチ素子４を非導通状態とし、共振回路を形成して
整流効率を上げる。これは消費電流が増加するほど、電
源電圧が低下する恐れがあるので、整流効率を上げる。
一方、検出電流が閾値電流以下になるとスイッチ素子４
を導通状態とし、共振回路の形成を解除する。これは消
費電流が減れば、電源電圧が低下する恐れがないことか
ら、この場合は共振回路の形成を解除して信号の再現性
を確保する。

【００３０】このため電源電流監視回路１３は、電流を
電圧に変換する抵抗器、基準電圧発生器、コンパレータ
等からなる回路で実現できる。また電源電流監視回路１
３は、グランド側に設けてもよい。図５の第４実施例の
動作を説明する。電源電流監視回路１３は、信号識別回
路９に流れる電流を検出して規定の閾値と比較してい
る。検出電流が閾値より高くなった場合、スイッチ素子
４を非導通状態としてコンデンサ２のバイパス回路をオ
フし、ＬＣ共振回路を形成する。このためコンデンサ２
を通して電流を流し、外部からの動作電力の供給に対し
整流回路の効率を上げる。

【００３１】一方、検出電流が閾値よりも低くなった場
合、電源電流監視回路１３は、スイッチ素子４を導通状
態としてコンデンサ２のバイパス回路をオンし、ＬＣ共
振回路の形成を解除する。このためコンデンサスイッチ
素子４を通して電流を流し、信号を再現性良く受信す
る。この第４実施例も、電源電圧を規定電圧に維持する
ように共振回路の形成と解除を消費電流の監視で制御し
ているため、受信信号の再現性に対し電源電圧の確保を
優先させるシステム、即ち電源電圧の安定化により安定
した動作を必要とするシステムに適した実施例といえ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、受
信信号レベルや電源電圧、消費電流等を監視し、整流効
率を上げたい場合は、受信コイルと容量性素子による共
振回路を形成し、一方、信号を再現性よく受信したい場
合には、受信コイルと容量性素子による共振回路の形成
を解除することで、整流効率と信号の再現性を両立させ
ることができ、外部に形成された交播磁界の受信信号か
ら動作電力と信号を同時に受ける信号処理装置装置の信
頼性と安定性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略を外部の送信信号源と共に示した
説明図

【図２】本発明の第１実施例を示した回路構成図

【図３】本発明の第２実施例を示した回路構成図

【図４】本発明の第３実施例を示した回路構成図

【図５】本発明の第４実施例を示した回路構成図

【符号の説明】

１：受信コイル ２：コンデンサ（容量性素子） ３：受信電圧監視回路 ４：スイッチ素子 ５，６：ショットキーダイオード ７，８：電源用コンデンサ ９：信号識別回路 １０，１１：ツェナーダイオード １２：電源電圧監視回路 １３：電源電流監視回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部の信号送信源によって空間に形成され
   た交播磁界を受信する受信コイルと、該受信コイルの受
   信信号を整流して電源電圧を作る整流回路と、前記受信
   信号を識別する識別手段とを備えた信号処理装置に於い
   て、 前記受信コイルと直列に接続されて共振回路を形成する
   容量性素子と、 前記容量性素子に並列接続されたバイパス回路をオン、
   オフするスイッチ手段と、 前記スイッチ手段の開により前記容量性素子のバイパス
   回路をオフして前記共振回路を形成し、前記スイッチ手
   段の閉により前記容量性素子のバイパス回路をオンして
   前記共振回路の形成を解除する制御手段と、備えたこと
   を特徴とする信号処理装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の信号処理装置に於いて、前
   記制御手段として、前記受信コイルの受信信号を監視
   し、該受信信号が規定値以下の場合に前記スイッチ素子
   の開により前記容量素子のバイパス回路をオフして前記
   共振回路を形成し、該受信信号が規定値を越えた場合に
   前記スイッチ素子の閉により前記容量性素子のバイパス
   回路をオンして前記共振回路の形成を解除する受信電圧
   監視手段を設けたこと特徴とする信号処理装置。