KR100222482B1 - 무선데이터 송수신장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선신호를 받아 기동되어, 데이터 송신을 행하는 무선데이터 송신장치와, 대기전력 소비를 영(零) 또는 대략 영으로 할 수 있는 무선데이터 송수신장치를 제공한다.
본 발명에서는, 데이터 수록장치가, 우선 PN부호에 의해 확산변조된 신호를 안테나로부터 송신한다. 수신안테나(11)에 의해 수신된 상기 신호는, SAW상관기(12)에 입력된다. SAW상관기(12)는, 수신신호에 포함된 PN부호를 추출하면, 피크신호를 출력한다. 축적회로(16)는 상기 피크신호를 축적한다. 스레숄드(threshold)방전기는 축적회로의 출력전압이 일정치를 초과하였을 때 온으로 되어 릴레이스위치(R2)를 온시킨다. 이렇게 하여, 데이터 송신장치(21)에 전지(20)의 전압이 공급된다. 이 결과, 데이터 송신장치(21)가 동작을 개시하고, 적산전력계(PW)의 출력데이터를 반송파에 실어, 안테나(26a)로부터 송신한다. 송신된 데이터는, 데이터 수록장치에 의해 수신되고 기억장치에 수록된다.

Description

무선데이터 송수신장치
본 발명은, 소비전력의 저감을 도모한 무선데이터 송수신장치에 관한 것이다.
최근, 무선에 의한 전력, 가스 등의 검침시스템이 연구되고 있다. 이 무선에 의한 검침시스템은 검침계가 메타 설치장소까지 가지 않고 자동차에서 무선으로 검침장치를 구동시켜 사용전력량, 사용가스량 등을 검지하고자 하는 것이다.
그런데, 종래의 이런 종류의 시스템에 있어서 가장 문제로 되는 것은, 대기전력소비이다. 즉, 검침장치를 무선에 의해 구동시키기 위해서는, 검침장치를 항상 대기상태(전파를 받을 수 있는 상태)로 하여 둘 필요가 있다. 이렇게 하기 위해서는, 수신회로를 항상 능동상태로 하여 두지 않으면 안된다. 그러나, 수신회로를 항상 능동상태로 하여 두면, 수신회로에 있어서의 전력소비가 커지게 되고, 예를들어 소형전지에 의해 검침장치를 구동하고자 하는 경우, 수신회로의 전력소비로 인하여 전지수명이 대단히 짧아져 버린다. 특히, 검침장치와 같이 1개월에 한 번씩만 구동되는 장치의 경우, 구동되지 않는 29일간(또는 30일간)수신회로에서 쓸데없는 전력소비가 있다는 것은 매우 바람직하지 않다.
그래서 본 발명은, 무선신호를 받아 기동되고 데이터송신을 행하는 무선데이터 송수신장치이고, 대기전력 소비를 영 또는 대략 영으로 할 수 있는 무선데이터 송수신장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 도 1의 장치를 구동하는 데이터 수록장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 도 2의 스위치 기동회로(9)의 각 부의 파형도,
도 4는 도 1에 있어서의 SAW상관기(12)의 구성을 나타내는 사시도,
도 5는 도 1에 있어서의 축적회로(16)의 구성을 나타내는 회로도,
도 6은 도 5의 회로의 각 부의 파형도,
도 7은 도 1에 있어서의 스레숄드방전기(18), 릴레이스위치(R2)의 상세한 구 성을 나타내는 회로도,
도 8은 도 1에 있어서의 데이터 송신장치(21)의 구성을 나타내는 블록,
도 9는 도 7의 회로의 다른 구성예를 나타내는 회로도,
도 10은 깡통쥬스의 판매개수 데이터를 수록하는 데이터 수록부의 구성예를 나타내는 도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
6 : 하드디스크장치 7 : 수신장치
9 : 스위치 기동회로 9a : PN부호 발생기
9b : 승산회로 9e : 안테나
11 : 수신안테나 12 : SAW상관기
12a : Al2O3기판 12b : AlN막
12d : Al태핑패턴 16 : 축적회로
T : 탱크회로 C2 : 콘덴서
18 : 스레숄드방전기 21 : 데이터 송신장치
제 1항 기재의 발명은, 미리 정해진 특정패턴의 데이터가 수신되었을 때 온으로 되는 무선스위치 수단과, 무선스위치 수단이 온으로 됨으로써 전원이 투입되어, 미리 정해진 데이터를 반송파에 중첩시켜 안테나로부터 송신하고, 이어서 상기 전원을 오프로 하는 데이터 송신장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선데이터 송신장치이다.
제 2항 기재의 발명은, 제 1항 기재의 무선데이터 송신장치에 있어서, 무선스위치 수단을, 수신안테나와, 수신안테나에 의해 수신된 신호가 인가되어, 상기 신호에 포함된 특정패턴을 추출하는 표면탄성파 디바이스와, 표면탄성파 디바이스의 출력전력을 축적하는 축적회로와, 축적회로의 출력전압이 일정치를 초과하였을 때 온으로 되는 스위치회로로 구성한 것이다.
제 3항 기재의 발명은, 제 2항 기재의 무선데이터 송신장치에 있어서, 표면탄성파 디바이스에, SAW정합필터를 사용한 것을 특징으로 한다.
제 4항 기재의 발명은, 제 3항 기재의 무선데이터 송신장치에 있어서, SAW 정합필터를, Al2O3기판과, 이 Al2O3기판상에 형성된 AlN막과, AlN막상에 형성된 Al태핑패턴으로 구성한 것을 특징으로 한다.
제 5항 기재의 발명은, 미리 정해진 특정패턴의 데이터를 송신하는 스위치 기동수단과, 특정패턴의 데이터에 의해 기동된 데이터 송신장치로부터의 데이터를 수신하는 수신수단과, 수신수단에 의해 수신된 데이터를 기억하는 기억수단을 구비하여 이루어지는 무선데이터 수신장치이다.
제 6항 기재의 발명은, 제 5항 기재의 발명에 있어서, 스위치 기동수단을 의사랜덤 잡음부호를 발생하는 잡음부호 발생수단과, 반송파를 잡음부호에 의해 변조하는 변조수단과, 변조수단에 의해 변조된 신호를 공중으로 방사하는 안테나로 구성한 것이다.
(실시예)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 의한 무선데이터 송신장치(1)의 구성을 나타내는 블록도, 도 2는 무선데이터 송신장치(1)를 떨어진 장소에서 구동하고, 상기 무선데이터 송신장치(1)에서 송신되는 데이터를 수록하는 데이터 수록장치(2)(무선데이터 수신장치)의 구성을 나타내는 블록도이다.
먼저, 도 2의 데이터 수록장치(2)에 있어서, 부호 3은 장치의 각 부를 제어하는 CPU(중앙처리장치)이다. 4는 CPU(3)에서 사용되는 프로그램이 기억된 ROM, 5는 데이터시 기억용 RAM, 6은 하드디스크장치, 7은 무선데이터 송신장치(1)(도 1)로부터 송신되는 데이터를 수신하는 수신장치이다. 이 수신장치(7)에 의해 수신된 데이터는, 하드디스크 장치(6)에 기입된다. 8은 스위치 기동회로(9)를 기동하는 기동회로이고, CPU(3)로부터의 기동지시를 받아, 스위치 기동회로(9)의 전원스위치를 온으로 하고 상기 회로(9)를 기동한다.
스위치 기동회로(9)는 무선데이터 송신장치(1)를 스펙트럼 확산통신 방식의 통신에 의해 기동하는 회로이다.
이 스위치 기동회로(9)에 있어서, 부호 9a는 PN(Psedorandom Noise)부호 발생기이다. 여기서, PN부호라는 것은, 주기성을 가지는 의사랜덤 잡음부호이고, M계열, 바카 계열, 골드 계열 등이 알려져 있다. PN부호 발생기(9a)는, 도 3(a)에 나타내는 PN부호를, 미리 정해진 시간, 반복발생하여 변조회로(9b)로 출력한다. 이 도 3(a)에 나타내는 PN부호는 11칩 바카 코드이고, 1주기가 다음과 같은 구조로 되어 있다.
11100010010
9c는 캐리어(반송파)를 발생하는 발진회로이다. 도 3(b)에 캐리어의 파형을 나타낸다. 변조회로(9b)는 캐리어를 PN부호에 의해 확산변조하여 출력한다. 도 3(c)에 변조회로(9b)의 출력파형을 나타낸다. 이 변조회로(9b)의 출력이 밴드패스필터(9d)를 거쳐 안테나(9e)로부터 방사된다.
다음에, 도 1에 나타내는 무선데이터 송신장치(1)에 있어서, 부호 11은 수신안테나, 12는 SAW상관기(SAW정합필터)이다. 또한, SAW는 Surface Acoustic Wave(표면탄성파)의 약자이다. 도 4는 SAW상관기(12)의 구성을 나타내는 사시도이다. 이 도면에 있어서 12a는 Al2O3(사파이어)에 의해 형성된 기판, 12b는 이 Al2O3기판상 MO-CVD법에 의해 형성된 AlN(질화알루미늄)막이고, 이 AlN막상에 광리소그래피 기술에 의해 Al(알루미늄)입력패턴(12c)과, Al태핑패턴(12d)이 각각 형성되어 있다. 여기서, Al태핑패턴(12d)은 상술한 바카 코드(11100010010)에 대응한 패턴으로 되어 있다.
지금, 도 3(c)에 나타내는 확산신호가 안테나(11)에 의해 수신되고, SAW상관기(12)의 입력패턴(12c)으로 인가되면, 상기 신호가 SAW로 되어 SAW상관기(12)의 표면으로 전달되고, 태핑패턴(12d)을 통과한다. 그리고, 전달된 파동의 위상이 태핑패턴(12d)과 정확히 일치하면, 각 파동진폭이 적분되고 태핑패턴의 출력단(12o, 12o)에 11배의 상관피크가 나타난다. 즉, 도 1에 부호 14로 나타내는 바와 같이, SAW상관기(12)의 출력단(12o, 12o)에는, 캐리어의 11주기마다 상관피크가 나타난다. 또한, 파동의 위상이 태핑패턴(12d)과 일치하지 않는 경우는 출력단(12o, 12o)의 전압은 상관피크의 1/11이하로 된다. 이 SAW상관기(12)의 출력은, 축적회로(16)에 입력된다.
또한, 도 4에 나타내는 AlN/Al2O3구조는, 전반(傳搬)속도가 약 6000m/sec로서 다른 압전체에 비하여 1.5 내지 2배이어서 가공치수를 크게할 수 있고, 또 전기기계 결합계수도 약 1%로 비교적 커서 전반시간 온도계수를 영으로 할 수 있기 때문에 GHz대 SAW 디바이스 재료로서 가장 적합하다.
축적회로(16)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 1차코일(L1), 2차코일(L2)로 이루어지는 고주파 코일(H)과, 2차코일(L2)과 콘덴서(C1)를 병렬접속하여 구성된 탱크회로(T)와, 이 탱크회로(T)의 출력을 정류하는 다이오드(D)와, 이 다이오드(D)의 출력이 축적된 콘덴서(C2)와, 이 콘덴서(C2)와 병렬 접속된 저항(R)으로 구성되어 있다.
여기서, 탱크회로(T)의 공진주파수는, SAW상관기(12)로부터 출력되는 상관피크 파형의 주파수(2MHz)와 일치하고 있고, 이 결과, 상관피크 전력성분만을 받아들여 순차 축적한다. 도 6(a)에 콘덴서(C1)의 양단전압을 나타낸다. 이 탱크회로(T)의 출력전압은 다이오드(D)를 거쳐 콘덴서(C2)를 충전한다. 이 결과, 콘덴서(C2)의 양단전압은, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이 순차적으로 상승한다. 이 콘덴서(C2)의 전압은 스레숄드방전기(18)로 인가된다.
스레숄드방전기(18), 릴레이스위치(R2)의 구성을 도 7에 나타낸다. 스레숄드방전기(18)는 제너다이오드(Dz)와 이 제어다이오드(Dz)에 직렬 접속된 릴레이스위치(R1)로 구성되어 있다. 여기서, 릴레이 스위치(R1)에는 소비전력의 작은 것(예를들어, 50mw)이 사용되고 있다. 그리고, 축적회로(16)의 출력전압이 제너다이오드(Dz)의 제너전압을 초과하면, 동 제너다이오드(Dz)가 온으로 되어 릴레이 스위치(R1)가 구동되고, 접점(r1)이 온으로 된다. 이것에 의해, 릴레이스위치(R2)에 전지(20)의 전압이 공급되어 릴레이스위치(R2)가 구동되고, 접점(r2-1, r2-2)가 온으로 된다. 접점(r2-1)이 온으로 되면, 릴레이스위치(R2)가 자기 보전된다. 또, 접점(r2-2)이 온으로 되면, 데이터 송신장치(21)로 전지(20)의 전압이 공급되고 동 장치(21)가 구동된다.
도 8은 데이터 송신장치(21)의 구성을 나타내는 블록도이다. 이 도면에 있어서, 23은 CPU, 24는 프로그램 ROM, 25는 RAM이다. 26은 송신장치, 27은 인더페이스 회로이다. R3는 릴레이스위치이고, 그 상폐접점(r3)이 도 7에 나타내는 바와 같이, 전지(20)의 회로에 삽입되어 있다. PW는 예를들어 가옥의 적산전력계이고 가옥의 소비전력을 상시 적산하고, 그 적산결과를 출력단(T)으로부터 디지탈 데이터에 의해 출력한다.
이와 같은 구성에 있어서, 도 7에 나타내는 접점(r2-2)이 온으로 되면, 데이터 송신장치(21)에 전지(20)의 출력전압이 전원전압으로서 공급되고, 장치(21)의 각 부가 능동상태로 된다. CPU(23)로 전원이 공급되면, 동 CPU(23)는 인터페이스(27)를 거쳐 적산전력계(PW)의 단자(T)에 얻어지는 데이터를 읽어 들이고, 읽어들인 데이터를 송신장치(26)로 보낸다. 송신장치(26)는, 그 데이터를 반송파에 싣고, 안테나(26a)로부터 중공으로 송신한다. 송신된 신호는, 도 2에 나타내는 수신장치(7)에 의해 수신되고, 원래의 데이터로 복조되어 CPU(3)를 거쳐 하드디스크 장치(6)에 기입된다.
도 8의 CPU(23)는 송신장치(26)의 데이터 송신이 종료된 시점에서, 인터페이스(27)를 거쳐 릴레이스위치(R3)를 구동한다. 릴레이스위치(R3)가 구동되면, 접점r3(도 7)이 오프로 되고, 릴레이스위치(R2)의 코일전원이 오프로 된다. 이것에 의해, 접점(r2-2)이 오프로 되고, 데이터 송신장치(21)의 전원이 오프로 된다.
이상이 도 1 및 도 2에 나타내는 본 발명의 일 실시예의 상세한 설명이다. 이 실시예에 의하면, 구태여 적산전력계(PW)의 설치장소까지 가는 일 없이, 예를들어 차안에서 가옥내의 적산전력계의 데이터를 수록할 수 있다. 또, 이 실시예에 의하면, 안테나 11(도 1)의 수신신호에 의거한 SAW의 위상이 SAW상관기(12)의 태핑패턴(12d)과 완전히 일치하지 않으면 데이터 송신장치(21)가 기동되지 않고, 따라서 오동작할 염려가 대단히 적으며, 신뢰성이 높은 이점이 있다. 또, 릴레이스위치(R1)가 구동되지 않는 한, 전지(20)의 회로가 도 7에 나타내는 바와 같이, 접점(r1, r2-1, r2-2)에 의해 기계적으로 완전히 차단되어 있고, 따라서 이론상 누출전력이 영이고, 대기시의 전지(20)의 전력소비를 영으로 할 수 있다.
또한, 감도를 좋게 하기 위해서, 도 7의 회로 대신에 도 9의 회로를 사용하여도 된다. 이 도 9의 회로에 있어서는, 도 7의 제너다이오드(Dz), 릴레이스위치(R1)대신에 발광다이오드(Dp), MOS형 포토트랜지스터(Tm)로 이루어지는 광카풀러(PC)가 사용되고 있다. 이 회로의 경우, 축적회로(16)의 출력전압이 발광다이오드(Dp)의 순차 강하 전압 이상으로 되면, 동 다이오드(Dp)가 온으로 되어 발광하고, 이 광을 받아 포토트랜지스터(Tm)가 온으로 된다. 이것에 의해, 릴레이스위치(R4)가 구동되고, 접점(r4-1, r4-2)이 온으로 된다. 접점(r4-1)이 온으로 되면, 릴레이스위치(R4)가 자기 보전되고, 접점(r4-2)이 온으로 되면 데이터 송신장치(21)에 전지(20)의 전압이 공급된다.
이 도 8의 회로에 의하면, 도 7의 회로에 비하여 축적회로(16)의 출력전압이 낮은 전압으로 릴레이스위치(R4)를 구동할 수 있다. 또한, 이 회로의 경우, 대기시에 있어서, 릴레이 스위치(R4), 포토트랜지스터(Tm)를 통해 누설전류가 흐른다. 그러나, 포토트랜지스터(Tm)의 누설전류는 100pA이하이고, 따라서 이 회로의 경우도 실질상 대기전력을 대략 영으로 할 수 있다.
또, 상기 실시예는 적산전력계(PW)의 데이터를 수록하는 경우 뿐아니라, 예를들어 깡통쥬스의 자동판매기의 판매량 데이터를 수록하는 경우 등에도 적용할 수 있다. 이 경우, 예를들어 도 10에 나타내는 바와 같이, 깡통(K)의 수납부를 따라 스위치를 배치하고, 깡통(K)이 수납되었을 때 그 수납장소의 스위치가 온으로 되게 하여 둔다. 그리고, 각 스위치의 출력을 도 8의 인터페이스(27)를 거쳐 CPU(23)가 읽어들이도록 하면 된다. 또, 상기 스위치 대신에 깡통의 삽입부 및 출구부에 가각 통과 검출기 및 메카니칼 카운터를 설치하고, 통과 검출기를 깡통이 통과할 때 마다 메카니칼 카운터에 의해 개수를 업카운트 하도록 하고, 상기 카운터의 카운트데이터는 CPU(23)가 인터페이스(27)를 거쳐 읽어들이도록 하여도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 신뢰성이 높고, 또 대기시의 소비전력을 대략 영으로 할 수 있는 무선데이터 송수신장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 미리 정해진 특정 패턴의 데이터가 수신되었을 때 온으로 되는 무선스위치 수단과, 상기 무선스위치 수단이 온으로 됨으로써 전원이 투입되어, 미리 정해진 데이터를 반송파에 중첩하여 안테나로 부터 송신하고, 이어서 상기 전원을 오프로 하는 데이터 송신장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선데이터 송신장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 무선스위치수단은, 수신안테나와, 상기 수신안테나에 의해 수신된 신호가 인가되어, 상기 신호에 포함된 특정패턴을 추출하는 표면탄성파 디바이스와, 상기 표면탄성파 디바이스의 출력전력을 축적하는 축적회로와, 상기 축적회로의 출력전압이 일정치를 초과하였을 때 온으로 되는 스위치 회로를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선데이터 송신장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 표면탄성파 디바이스는 SAW 정합필터인 것을 특징으로 하는 무선데이터 송신장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 SAW 정합필터는, Al2O3기판과, 이 Al2O3기판상에 형성된 AlN막과, 상기 AlN막상에 형성된 Al태핑패턴으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선데이터 송신장치.
  5. 미리 정해진 특정패턴의 데이터를 송신하는 스위치 기동수단과, 상기 특정패턴의 데이터에 의해 기동된 데이터 송신장치로부터의 데이터를 수신하는 수신수단과, 상기 수신수단에 의해 수신된 데이터를 기억하는 기억수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선데이터 수신장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 스위치 기동수단은, 의사랜덤 잡음부호를 발생하는 잡음부호 발생수단과, 반송파를 상기 잡음부호에 의해 변조하는 변조수단과, 상기 변조수단에 의해 변조된 신호를 공중으로 방사하는 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선데이터 수신장치.
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