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▶ ステ エッセ・ア・エッセ ディ ジ・モイラーギ アンド チ．の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6055816
(24)【登録日】2016年12月9日
(45)【発行日】2016年12月27日
(54)【発明の名称】無線周波数信号の受信機
(51)【国際特許分類】
H04B 1/16 20060101AFI20161219BHJP
H03G 3/20 20060101ALI20161219BHJP
【ＦＩ】
H04B1/16 R
H03G3/20 D
【請求項の数】7
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2014-508911(P2014-508911)
(86)(22)【出願日】2012年5月3日
(65)【公表番号】特表2014-513901(P2014-513901A)
(43)【公表日】2014年6月5日
(86)【国際出願番号】IB2012052212
(87)【国際公開番号】WO2012150565
(87)【国際公開日】20121108
【審査請求日】2015年4月27日
(31)【優先権主張番号】MI2011A000756
(32)【優先日】2011年5月5日
(33)【優先権主張国】IT
(73)【特許権者】
【識別番号】510028453
【氏名又は名称】ステ エッセ・ア・エッセ ディ ジ・モイラーギ アンド チ．
【氏名又は名称原語表記】ＳＴＥ Ｓ．Ａ．Ｓ． ＤＩ Ｇ． ＭＯＩＲＡＧＨＩ ＆ Ｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001368
【氏名又は名称】清流国際特許業務法人
(74)【代理人】
【識別番号】100129252
【弁理士】
【氏名又は名称】昼間 孝良
(74)【代理人】
【識別番号】100066865
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 信一
(74)【代理人】
【識別番号】100066854
【弁理士】
【氏名又は名称】野口 賢照
(74)【代理人】
【識別番号】100117938
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 謙二
(74)【代理人】
【識別番号】100138287
【弁理士】
【氏名又は名称】平井 功
(74)【代理人】
【識別番号】100155033
【弁理士】
【氏名又は名称】境澤 正夫
(72)【発明者】
【氏名】モイラーギ，グイド
(72)【発明者】
【氏名】モイラーギ，ルカ
(72)【発明者】
【氏名】モイラーギ，パオロ
【審査官】
石田 昌敏
(56)【参考文献】
【文献】
特表２００９−５４０７６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００１−５１１６１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０６−１６４２４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭５５−０８４９９３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０４Ｂ １／１６
Ｈ０３Ｇ １／００− ３／３４
Ｈ０４Ｂ １／３８− １／５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部のアンテナ（１０１）からの少なくとも１つの無線周波数変調信号の受信機（１）であって、前記受信機は、無線周波数変調信号の低雑音増幅のための第１段（１０３）と、無線周波数変調信号の復調段（１０６）とを備えており、
第１段からの信号に対して所定の周波数についてのパスバンドフィルタとして作用するのに適したＳＡＷフィルタ（１０４）と、そのＳＡＷフィルタからの信号を増幅するのに適したログアンプ（４０１）と、そのログアンプの出力信号のピーク検出器（４０２）と、無線周波数変調信号の増幅のための第１段（１０３）の利得（Ｇ）を、その第１段（１０３）の利得（Ｇ）がピーク検出器の出力信号（Ｖｏｐｅａｋ）の振幅に逆比例するように、ピーク検出器の出力信号（Ｖｏｐｅａｋ）の関数として制御するのに適した手段（２０３）と、を備えるとともに、前記ログアンプの出力信号（Ｖｏｄｅｔ）と前記ピーク検出器の出力信号（Ｖｏｐｅａｋ）とが復調段（１０６）に入力されることを特徴とする受信機。
第１段からの信号に対して所定の周波数についてのパスバンドフィルタとして作用するのに適したＳＡＷフィルタ（１０４）と、そのＳＡＷフィルタからの信号を増幅するのに適したログアンプ（４０１）と、そのログアンプの出力信号のピーク検出器（４０２）と、無線周波数変調信号の増幅のための第１段（１０３）の利得（Ｇ）を、その第１段（１０３）の利得（Ｇ）がピーク検出器の出力信号（Ｖｏｐｅａｋ）の振幅に逆比例するように、ピーク検出器の出力信号（Ｖｏｐｅａｋ）の関数として制御するのに適した手段（２０３）と、を備えるとともに、前記ログアンプの出力信号（Ｖｏｄｅｔ）と前記ピーク検出器の出力信号（Ｖｏｐｅａｋ）とが復調段（１０６）に入力されることを特徴とする受信機。
【請求項2】
前記手段（２０３）は、ベース端子がピーク検出器の出力信号（Ｖｏｐｅａｋ）により制御されるエミッタ共通の第１バイポーラトランジスタ（Ｑ２）を備えるとともに、前記増幅のための第１段（１０３）はエミッタ共通の第２バイポーラトランジスタ（Ｑ１）を備えており、前記第２バイポーラトランジスタ（Ｑ１）のベース端子を流れる電流は、第１バイポーラトランジスタのコレクタ端子を流れる電流に依存する請求項１に記載の受信機。
【請求項3】
前記ピーク検出器（４０２）は、ピーク検出器の出力信号の減衰定数を決定する値を有する少なくとも１つのキャパシタ（Ｃ１）を備える請求項１に記載の受信機。
【請求項4】
前記ピーク検出器（４０２）は、非反転入力端子においてログアンプ（４０１）の出力信号を有するオペアンプ（４０３）を備えており、そのオペアンプ（４０３）の出力端子はダイオードのアノードに接続し、そのダイオードのカソードは前記オペアンプの反転入力端子と抵抗（Ｒ２）の一方の端子とに接続し、その抵抗（Ｒ２）の他方の端子は前記キャパシタ（Ｃ１）の一方の端子に接続し、そのキャパシタ（Ｃ１）の他方の端子は基準電圧（ＧＮＤ）に接続する請求項３に記載の受信機。
【請求項5】
前記復調段（１０６）は、ログアンプの出力信号を平均するのに適した手段（Ｒ３、Ｃ２）を備えており、前記手段は少なくとも１つのキャパシタ（Ｃ２）を更に備えている請求項１又は２に記載の受信機。
【請求項6】
セラミックス材基板（６０１）内に製造された請求項１〜５のいずれか１項で定義された受信器（１）を備えるＬＴＣＣパッケージ（６００）であって、少なくとも１つのキャパシタ（Ｃ１）及び少なくとも１つの更なるキャパシタ（Ｃ２）が、そのパッケージの外部に位置するＬＴＣＣパッケージ。
【請求項7】
前記セラミックス材基板（６０１）内に製造されたマイクロコントローラ（６０２）を備えるとともに、前記受信機は前記マイクロコントローラと相互作用するのに適している請求項６に記載のＬＴＣＣパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線周波数信号の受信機に関する。
【背景技術】
【0002】
現在の無線周波数信号の受信機のほとんどは、複雑な回路構造を使用しており、一般的にはスーパーヘテロダインタイプの構造を使用している。前述の受信機は、ミキサー、ヘテロダイン信号を生成するための発振器、及び受信機周波数を安定化させるのに適したＰＬＬ回路を備えている。
【0003】
特に、車両の幾つかのパーツに関連する情報、例えば、タンク内の液体の正確なレベル、タイヤにおける温度と圧力や、バッテリーの状態などの情報の送信及び受信のための装置の場合には、受信機は車両に搭載されたコンピュータに統合されるか、又は車両内部の信号を受信し、車両に搭載されたコンピュータと通信するためのより適切な場所に設けられることがしばしばある。受信機により受信されたデータは、自動車両内のコンピュータに送信されて、簡単な情報メッセージ又は警戒状況を専用のディスプレイ上に表示する。
【0004】
しかしながら、現在の受信機は、異なる周波数の２つの信号を比較し、異なる周波数の２つの信号の位相差に比例した位相を有する信号を放射するのに適した位相検出器が存在するために特に複雑である。
【0005】
更に、前述の受信機は、かなりのレベルの電流を吸収するので、結果としてエネルギーの消費を引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
先行技術の観点から、本発明の目的は、回路的には既知の受信機よりも簡単であって、既知の受信機よりも電流の吸収が少ない無線周波数信号の受信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明によると、前述の目的は、受信機の外部のアンテナからの少なくとも１つの無線周波数変調信号の受信機により達成され、前記受信機は、無線周波数変調信号の低雑音増幅のための第１段と、無線周波数変調信号の復調段とを備えており、第１段からの信号に対して所定の周波数についてのバンドパスフィルタとして作用するのに適したＳＡＷフィルタと、そのＳＡＷフィルタからの信号を増幅するのに適したログアンプと、そのログアンプの出力信号のピーク検出器と、無線周波数変調信号の増幅のための第１段（１０３）の利得（Ｇ）を、その第１段（１０３）の利得（Ｇ）がピーク検出器の出力信号（Ｖｏｐｅａｋ）の振幅に逆比例するように、ピーク検出器の出力信号（Ｖｏｐｅａｋ）の関数として制御するのに適した手段（２０３）と、を備えるとともに、前記ログアンプの出力信号と前記ピーク検出器の出力信号とは、変調段に入力されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明により、自動車のドアを開くシステムやタイヤの圧力監視システムのような、短距離データ送信及び受信システムに使用されるのに特に適した無線周波数信号の受信機を提供することが可能となる。
【0009】
この受信機は、パルス位置変調（ＰＰＭ）又はパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号の受信に特に適している。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の特徴と利点は、付随する図面を参照して、非制限的な例として行われる本発明の実際的な実施形態による下記の詳細な記述からより明らかになろう。
【0012】
図１を参照すると、本発明に係る無線周波数信号の受信機１が示されている。受信機は、アンテナ１０１により受信される無線周波数信号のプリアンプ段１０３と、フィルタ処理段１０４と、増幅段１０５と、信号復調段１０６とを備えている。
【0013】
アンテナ１０１からの信号は、低雑音プリアンプ段１０３への入力となり、低雑音プリアンプ段１０３は、図２においてよりよく示されているように、受信周波数に同調されたパスバンドフィルタ２０１を備えている。フィルタ２０１は、インピーダンスアダプタの機能も有している。
【0014】
フィルタ２０１の出力信号は、回路２０３への出力信号により制御される無線周波数トランジスタＱ１を備える回路ブロック２０２に送信される。トランジスタＱ１からの出力信号は、好ましくは約１００オームである低値の抵抗Ｒを流れ、それにより次段の入力において一定のインピーダンスを有するようになる。トランジスタＱ１は、エミッタ共通のバイポーラトランジスタであることが好ましい。回路ブロック２０２は、利得Ｇが回路２０３により制御される低雑音アンプ段を表している。
【0015】
回路２０３は、受信機１に属しているピーク検出器４０２からの信号Ｖｏｐｅａｋにより制御される。回路２０３は、接地ＧＮＤに接続されているエミッタ端子を有するエミッタ共通のバイポーラトランジスタであるトランジスタＱ２を備えることが好ましい。トランジスタＱ２のベース端子は、ローパスフィルタＲ７０＊Ｃ５０によりフィルタ処理された信号Ｖｏｐｅａｋにより駆動される。トランジスタＱ２のコレクタ端子上の信号は、トランジスタＱ１のベース端子を駆動するとともに、アンテナ上の信号強度に比例してトランジスタＱ１の利得Ｇを変化させ、特に減少させるためにトランジスタＱ１のベースバイアス電流を変化させる。従って、回路２０３は自動の利得制御ブロックを形成する。信号Ｖｏｐｅａｋが増大すると、トランジスタＱ２はトランジスタＱ１の利得Ｇを減少させるように作用する。つまり、バイポーラトランジスタＱ１の利得Ｇは、信号Ｖｏｐｅａｋの振幅に逆比例する。
【0016】
図３においてよりよく示されているように、段１０３の出力信号は段１０４のＳＡＷフィルタ３０２へ入力し、そのＳＡＷフィルタ３０２は３００〜６００ｋＨｚの間のチャネルにおける信号を選択しなければならない。つまり、ＳＡＷフィルタ３０２は、３００〜６００ｋＨｚのパスバンドにおける信号をフィルタ処理しなければならないとともに、一定のグループ遅延時間Ｔｇを保証しなければならない。ここでグループ遅延時間とは、ＳＡＷフィルタのパスバンドＢｓａｗを通過する信号の通過時間の変動を示すものである。インピーダンスアダプタ回路３０１、３０３は、ＳＡＷフィルタ３０２の入力及び出力に配置され、ＳＡＷフィルタ３０２のパスバンドＢｓａｗ全体の一定のグループ遅延時間Ｔｇを得るように構成されている。図４は、バンド及びグループ遅延時間Ｔｇの変動を、図３のフィルタＳＡＷの周波数の関数として示している。ＳＡＷフィルタ３０２の出力信号は、固定の利得アンプ３０４により増幅される。
【0017】
グループ遅延時間Ｔｇが一定であると、例えば変調信号がパルス幅変調（ＰＷＭ）又はパルス位置変調（ＰＰＭ）の信号であって、例えば無線周波数パルスが１００ナノ秒程度の立ち上がり及び立ち下がりのエッジを有しているような場合には、無線周波数変調信号の立ち上がり及び立ち下がりのエッジの正確な増幅が可能になる。
【0018】
図５に示されるように、アンプ３０４の出力信号は段１０５に属しており、入力信号を増幅するのに適したログアンプ４０１へ入力される。ログアンプ４０１は温度補償アンプであり、多数の増幅段Ａ１．．．Ａｎのシリーズにより高い利得を成し遂げる。図６は、異なる周波数におけるログアンプ４０１の入力信号レベルＩｎの関数としての出力電圧Ｖｏｄｅｔの波形図を示している。
【0019】
ログアンプの出力信号Ｖｏｄｅｔは、情報を復調するための復調段に送信される。ログアンプ４０１の同じ出力信号Ｖｏｄｅｔは、ログアンプ４０１の出力信号のピークを検出するのに適したピーク検出器４０２に送信される。ピーク検出器４０２は、非反転入力端子においてログアンプ４０１の出力信号を有し、かつダイオード４０４のアノードに接続された出力を有するオペアンプ４０３を備えることが好ましく、そのダイオード４０４は、反転入力端子と抵抗Ｒ２の端子とに接続されたカソードを有しており、その抵抗Ｒ２は、順に接地ＧＮＤに接続するキャパシタＣ１の端子に接続されている。キャパシタＣ１に関する時定数は、約１ミリ秒の小さな値を有している。キャパシタＣ１の端子における電圧Ｖｏｐｅａｋは、ピーク検出器の出力である。出力信号Ｖｏｐｅａｋは、信号復調を行うのに適した比較器に送信され、無線周波数トランジスタ２０２を制御するために回路２０３により用いられる。抵抗Ｒ２は２２オームの低い値を有することが好ましく、オペアンプにより信号伝搬の遅延を補償する回路の動作が安定するように働く。
【0020】
最後に、図７においてよりよく示されているように、信号Ｖｏｄｅｔ及びＶｏｐｅａｋは、受信された変調信号に含まれる情報をデジタル的に再構築するための復調段１０６に送信される。比較器５０１は、振幅変調ＡＳＫ（振幅偏移変調）又はＯＯＫ（オンオフ変調）変調により変調された信号である場合に復調を行う。比較器５０１は、その非反転入力においては信号Ｖｏｄｅｔを受信する一方で、その反転入力においては、順に接地ＧＮＤに接続するキャパシタＣ２に接続された抵抗Ｒ３を備える回路により仲介された信号Ｖｏｄｅｔの平均値となる。比較器５０１の出力信号は、信号Ｉｎｆａｓｋである。出力信号Ｖｏｐｅａｋは、信号ＲＳＳＩとして送信される。
【0021】
比較器５０２は、パルス位置変調ＰＰＭ又はパルス幅変調ＰＷＭにより変調された信号の場合に復調を行う。比較器５０４は、その非反転入力においては信号Ｖｏｄｅｔを受信する一方で、その反転入力においては、抵抗Ｒ４及びＲ５から成る抵抗分割器により導出された基準信号となり、信号Ｖｏｐｅａｋは抵抗Ｒ４及びＲ５列に渡って存在する。抵抗Ｒ４及びＲ５並びにキャパシタＣ１の値は、出力電圧Ｖｏｐｅａｋの減衰の時定数を決定する。前述の時定数は、一般的には数ミリ秒のオーダーであるが、受信した信号が、タイヤ圧を送信するために用いられる信号のように、突然の振幅変動により影響される場合には非常に重要となる。比較器５０２の出力信号は、信号Ｉｎｆｐｐｍである。信号Ｉｎｆａｓｋ、Ｉｎｆｐｐｍ及びＲＳＳＩは、復調段１０６及び受信機１の出力信号である。
【0022】
特に、本発明に係る受信機は、乗り物、好ましくは自動車に設けられるデータ送受信システムに更に適している。送信器は、自動車の種々のパーツに設けられていてもよく、例えば、バッテリーの隣に、又はタイヤの温度若しくはタイヤ圧についてのデータを送信するためにタイヤ内に設けられる。
【0023】
受信機は、前述のデータを受信し、そのデータをアラーム又はメッセージをディスプレイ上に表示するために中央のコンピュータへ転送するのに適している。
【0024】
パルス位置変調によるタイヤ圧データの送信の場合には、送信される信号は、メッセージの開始を表わし、かつ一般的には３マイクロ秒の幅Ｗを有する最初のパルスの生成を伴う発振をトリガとして、所定の時間後に開始されることが好ましい。そして他の後続のパルスが生成され、その一時的な位置、つまり１つのパルスと次のパルスの間の時間は、送信される情報の内容を表す。
【0025】
本発明に係る受信機は、パルス位置変調により変調されたデータを受信するために特に適している。
【0026】
本発明によれば、パッケージＬＴＣＣとも称せられるパッケージ６００を作成することが可能であり、図１〜６に示された受信機１は、図８に示されるように、ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミックス）技術を用いて、セラミックス材基板６０１内に作成される。受信機は、ピーク検出器４０２のキャパシタＣ１と復調器１０６のキャパシタＣ２を除いて、セラミックス基板内に統合的に製造される。前述のキャパシタは、ピーク検出器及び復調器の時定数を、受信機の異なる要求に適合させるために、外部からアクセス可能となっている。
【0027】
図９は、本発明の実施形態の変形例に係るパッケージを示している。パッケージは、受信機１に結合されたマイクロコントローラ６０２を備えており、そのマイクロコントローラ６０２は、受信したＰＰＭ変調信号を管理するのに適している。
【符号の説明】
【0028】
１ 受信器１０１ アンテナ
１０３ 第１段、第１増幅段
１０４ ＳＡＷフィルタ
１０６ 復調段
２０３ 手段
４０１ ログアンプ
４０２ ピーク検出器
４０３ オペアンプ