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In
letzter Zeit gab es eine Erhöhung
der Zahl von Fahrzeugen, die mit einem Elektronikschlüsselsystem
(auch intelligentes Zutrittssystem genannt) ausgerüstet sind.
Ein solches Schlüsselsystem
umfasst einen Leser, der an einem Fahrzeug angebracht ist, und einen
elektronischen Schlüssel,
der durch einen Benutzer getragen wird. Der Leser hat einen drahtlosen
Sender mit einer Antenne, um Funkwellen zu senden. Der elektronische
Schlüssel
kommuniziert über
die Funkwellen drahtlos mit dem Leser, wenn der elektronische Schlüssel innerhalb
eines Sendebereichs des drahtlosen Senders gebracht wird. Wenn der
elektronische Schlüssel
bei der drahtlosen Kommunikation autorisiert wird, wird dem elektronischen
Schlüssel
erlaubt, eine Türverriegelung/-entriegelung,
einen Maschinenstart und dergleichen zu steuern.
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Die
JP-A-H11-71948 offenbart
einen drahtlosen Sender mit einem variablen Sendebereich. Der Sendebereich
des Senders wird durch Ändern
einer Sendeleistung des Senders unter Verwendung eines variablen
Widerstands, der mit einer Antenne des Senders gekoppelt ist, angepasst.
Der variable Widerstand bewirkt jedoch einen Leistungsverlust, so dass
eine Leistungseffizienz des Senders reduziert wird.
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Angesichts
des im Vorhergehenden beschriebenen Problems ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen drahtlosen hocheffizienten Sender
mit einem variablen Sendebereich und ein System mit dem drahtlosen
Sender zu schaffen.
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Ein
drahtloser Sender umfasst eine Sendeantenne, eine Stromversorgungsschaltung,
eine schaltende Schaltung, eine Modulationsschaltung und eine Ansteuerungsschaltung.
Die Sendeantenne sendet ein Sendesignal, das Informationen enthält und innerhalb
eines vorbestimmten Sendebereichs empfangbar ist. Die Stromversorgungsschaltung empfängt eine
Batteriespannung von einer Fahrzeugbatterie und versorgt die Sendeantenne
mit einer Betriebsspannung. Die schaltende Schaltung ist zwischen
die Sendeantenne und die Stromversorgungsschaltung gekoppelt, um
ein Schalten der Betriebsspannung durchzuführen. Die schaltende Schaltung
hat einen ersten Betriebsmodus und einen zweiten Betriebsmodus.
Die Modulationsschaltung erzeugt ein moduliertes Signal durch Modulieren
eines Trägersignals
des Sendesignals mit einem Basisbandsignal, das die Informationen
enthält.
Eine Frequenz des Basisbandsignals ist kleiner als dieselbe eines
Trägersignals
des Sendesignals. Die Ansteuerungsschaltung empfängt das modulierte Signal und
steuert basierend auf dem modulierten Signal die schaltende Schaltung
periodisch an. Die Ansteuerungsschaltung ändert einen Betriebsmodus der schaltenden
Schaltung zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus.
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Wenn
die schaltende Schaltung in dem ersten Betriebsmodus in Betrieb
ist, wird eine Polarität der
Betriebsspannung, mit der die Sendeantenne versorgt wird, mit einer
Schaltfrequenz, die zweimal die Frequenz des Trägersignals des Sendesignals ist,
umgekehrt. Wenn im Gegensatz dazu die schaltende Schaltung in dem
zweiten Betriebsmodus in Betrieb ist, ist die Polarität der Betriebsspannung konstant,
und die Betriebsspannung wird mit der Schaltfrequenz ein- und ausgeschaltet.
Eine Sendeleistung des Senders kann durch Ändern des Betriebsmodus der
schaltenden Schaltung zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus
geändert
werden. Der Sendebereich kann demgemäß mit einem kleineren Leistungsverlust
variieren.
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Die
vorhergehenden und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen erfolgt, offensichtlicher. Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines Fahrzeug-Fernverriegelungs- und -entriegelungssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm eines NF-Senders in dem System von 1;
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3 ein
Schaltungsdiagramm einer Ansteuerungsschaltung und einer schaltenden
Schaltung bei dem NF-Sender von 2;
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4 ein
Konzeptdiagramm einer Modulationsschaltung bei dem NF-Sender von 2;
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5 ein
Schaltungsdiagramm einer Spannungsverstärkerschaltung bei dem NF-Sender
von 2;
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6 ein
Zeitdiagramm des NF-Senders von 2, wenn
die schaltende Schaltung in einem ersten Betriebsmodus in Betrieb
ist;
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7A ein
Zeitdiagramm einer Schaltfolge der schaltenden Schaltung,
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7B eine
grafische Darstellung, die eine Spannungsänderung von Oberseiten-Transistoren der
schaltenden Schaltung zeigt, und
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7C eine
grafische Darstellung, die eine Spannungsänderung von Unterseiten-Transistoren der
schaltenden Schaltung zeigt;
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8A ein
Zeitdiagramm einer Schaltfolge der schaltenden Schaltung, wenn die
schaltende Schaltung in dem ersten Betriebsmodus in Betrieb ist,
und
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8B ein
Zeitdiagramm einer Schaltfolge der schaltenden Schaltung, wenn die
schaltende Schaltung in einem zweiten Betriebsmodus in Betrieb ist;
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9A eine
detaillierte Ansicht von 8A, und
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9B eine
detaillierte Ansicht von 8B; und
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10 ein
Zeitdiagramm des NF-Senders von 2, wenn
die schaltende Schaltung in dem zweiten Betriebsmodus in Betrieb
ist.
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfasst ein Fernverriegelungs-
und -entriegelungssystem 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeugeinheit 100, die
an einem Fahrzeug angebracht ist, und eine tragbare Einheit (einen elektronischen
Schlüssel) 200,
die durch einen Benutzer getragen wird. Die tragbare Einheit 200 speichert
einen eindeutigen Identifizierungs- (ID-) Code und kommuniziert
drahtlos mit der Fahrzeugeinheit 100. Die Fahrzeugeinheit 100 bestimmt
basierend auf dem ID-Code, ob die tragbare Einheit 200 innerhalb
eines vorbestimmten Sendebereichs hinsichtlich des Fahrzeugs vorhanden
ist. Fahrzeugsteuerungen (z. B. eine Türverriegelung/-entriegelung
und eine Immobilisiererentriegelung bzw. Wegfahrsperrenentriegelung)
werden basierend auf dem Resultat der Bestimmung erlaubt. Die Fahrzeugeinheit 100 umfasst
eine Mehrzahl von Niederfrequenz- (NF-) Sendern 20 und
einen Hochfrequenz- (HF-) Empfänger 30.
Jeder NF-Sender 20 ist mit einer entsprechenden einer Mehrzahl
von NF-Sendeantennen 210 verbunden, und der HF-Empfänger 30 ist
mit einer HF-Antenne 310 verbunden. Jeder NF-Sender 20 und
der HF-Empfänger 30 sind
mit einer elektronischen Steuereinheit (engl.: Electronic Control
Unit; ECU) 10 gekoppelt.
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Die
ECU 10 ist auf eine bekannte Art und Weise konfiguriert.
Beispielsweise umfasst die ECU 10 eine zentrale Verarbeitungseinheit
(engl.: Central Processing Unit; CPU) 11, einen nichtflüchtigen Nur-Lese-Speicher
(engl.: Read Only Memory; ROM) 12 und einen Direktzugriffsspeicher
(engl.: Random Access Memory; RAM), der in den Zeichnungen nicht gezeigt
ist. Der ROM 12 kann beispielsweise ein elektrisch löschbarer
programmierbarer ROM (engl.: Electrically Erasable Programmable
ROM; EEPROM) sein. Der ROM 12 speichert ein Steuerprogramm
und eine Abbildungstabelle. Die Abbildungstabelle definiert ein
Abbilden eines Zielausgangswerts der NF-Sendeantenne 210 auf eine Betriebsspannung
Vcc1 der NF-Sendeantenne 210 und einen Schaltmodus einer
schaltenden Schaltung 25, die im Folgenden beschrieben
ist. Die CPU 11 führt das
Steuerprogramm, das in dem ROM 12 gespeichert ist, aus,
um die Betriebsspannung Vcc1 und den Schaltmodus aus der Abbildungstabelle
zu lesen. Dann sendet die CPU 11 ein erstes und ein zweites
Befehlssignal zu dem NF-Sender 20. Das erste und das zweite
Befehlssignal stellen die Betriebsspannung Vcc1 der NF-Sendeantenne 210 bzw.
den Schaltmodus der schaltenden Schaltung 25 dar. Wenn
die NF-Sendeantenne 210 mit der Betriebsspannung Vcc1 versorgt
wird und die schaltende Schaltung 25 in dem Schaltmodus
in Betrieb ist, erzeugt die NF-Sendeantenne 210 den entsprechenden
Zielausgangswert.
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Die
NF-Sender 20 sind an unterschiedlichen Orten in dem Fahrzeug
eingebaut, um den vorbestimmten Sendebereich hinsichtlich des Fahrzeugs zu
bilden. In jedem NF-Sender 20 wird ein NF-Trägersignal
mit einem ersten Basisbandsignal, das den eindeutigen ID-Code der
tragbaren Einheit 200 enthält, moduliert. Der NF-Sender 20 sendet
das modulierte NF-Trägersignal
wiederholt und periodisch durch die NF-Sendeantenne 210.
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Das
modulierte NF-Trägersignal
wirkt als ein Sendeaufrufsignal. Wenn die tragbare Einheit 200 innerhalb
des Sendebereichs, der durch die NF-Sender 20 gebildet
ist, vorhanden ist, empfingt die tragbare Einheit 200 das
Sendeaufrufsignal. Die tragbare Einheit 200 demoduliert
das empfangene Sendeaufrufsignal in das erste Basisbandsignal und
analysiert einen Inhalt des ersten Basisbandsignals, um zu bestimmen,
ob das Sendeaufrufsignal die tragbare Einheit 200 ruft.
Wenn die tragbare Einheit 200 bestimmt, dass das Sendeaufrufsignal
die tragbare Einheit 200 ruft, sendet die tragbare Einheit 200 ein HF-Antwortsignal,
das mit einem zweiten Basisbandsignal, das eine Authentifikations-ID,
die die tragbare Einheit 200 identifiziert, enthält, moduliert
wird.
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In
dem Fahrzeug empfängt
der HF-Empfänger 30 das
HF-Antwortsignal durch die HF-Antenne 310 und demoduliert
das empfangene HF-Antwortsignal in das zweite Basisbandsignal. Die
ECU 10 empfängt
das zweite Basisbandsignal und analysiert einen Inhalt des zweiten
Basisbandsignals, um zu prüfen,
ob die Authentifikations-ID mit ei ner Haupt-ID, die in dem ROM 12 gespeichert
ist, übereinstimmt.
Die tragbare Einheit 200 wird lediglich authentifiziert,
wenn die Authentifikations-ID mit der Haupt-ID übereinstimmt. Wenn die tragbare
Einheit 200 authentifiziert ist, werden eine Türverriegelungssteuerung 40,
ein Berührungssensor 50 und
ein Immobilisierer 60 aktiviert.
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Wenn
sich der Benutzer beispielsweise dem Fahrzeug mit der tragbaren
Einheit 200 nähert,
empfängt
die tragbare Einheit 200 das Sendeaufrufsignal und sendet
das HF-Antwortsignal,
das die Authentifikations-ID enthält. Wenn die Authentifikations-ID
der tragbaren Einheit 200 mit der Haupt-ID der ECU 10 übereinstimmt,
ist die tragbare Einheit 200 authentifiziert, so dass der
Berührungssensor 50,
der an einem Türgriff
des Fahrzeugs angebaut ist, aktiviert wird. Wenn der Benutzer dann
den Berührungssensor 50 berührt, öffnet oder
schließt
die Türverriegelungssteuerung 40 eine
Tür des
Fahrzeugs.
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Jeder
NF-Sender 20 umfasst eine Modulationsschaltung 21,
eine Ansteuerungsschaltung 22, eine Stromversorgungsschaltung 24 und
eine schaltende Schaltung 25. Die Stromversorgungsschaltung 24 wird
mit einer Batteriespannung Vb von einer Fahrzeugbatterie VB versorgt
und speist die Betriebsspannung Vcc1 in die NF-Sendeantenne 210 ein.
Die schaltende Schaltung 25 ist zwischen die Stromversorgungsschaltung 24 und
die NF-Sendeantenne 210 gebracht und führt ein Schalten der Betriebsspannung
Vcc1, die in die NF-Sendeantenne 210 eingespeist wird,
durch. Genauer gesagt, die Betriebsspannung Vcc1 wird an die NF-Sendeantenne 210 in
einer ersten Richtung X oder in einer zweiten Richtung Y angelegt,
wie in 2 gezeigt ist.
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Wenn
die Betriebsspannung Vcc1 an die NF-Sendeantenne 210 in
der ersten Richtung X angelegt wird, ist ein Potenzial eines ersten
Endes 210a der NF-Sendeantenne 210 höher als
dasselbe eines zweiten Endes 210b der NF-Sendeantenne 210. Wenn
im Gegensatz dazu die Betriebsspannung Vcc1 an die NF-Sendeantenne 210 in
der zweiten Richtung Y angelegt wird, ist das Potenzial des ersten
Endes 210a niedriger als dasselbe des zweiten Endes 210b.
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Die
schaltende Schaltung 25 schaltet eine Betriebsspannungsanlegerichtung
der NF-Sendeantenne 210 zwischen der ersten Richtung X
und der zweiten Richtung Y. Kurz gesagt, die schaltende Schaltung 25 kehrt
eine Polarität
der Betriebsspannung Vcc1, die an die NF-Sendeantenne 210 angelegt
ist, um. Die Ansteuerungsschaltung 22 steuert die schaltende
Schaltung 25 basierend auf einer Trägerfrequenz des NF-Trägersignals
an. Die Ansteuerungsschaltung 22 schaltet den Schaltmodus
der schaltenden Schaltung 25 zwischen einem ersten Betriebsmodus
und einem zweiten Betriebsmodus.
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Wenn
die schaltende Schaltung 25 in dem ersten Betriebsmodus
in Betrieb ist, wird die Spannungsanlegerichtung der NF-Sendeantenne 210 mit einer
Schaltfrequenz, die zweimal die Trägerfrequenz des NF-Trägersignals
ist, zwischen der ersten und der zweiten Richtung X, Y geschaltet.
Kurz gesagt, die Polarität
der Betriebsspannung Vcc1 wird durch die schaltende Schaltung 25 mit
der Schaltfrequenz umgekehrt. Wenn im Gegensatz dazu die schaltende
Schaltung 25 in dem zweiten Betriebsmodus in Betrieb ist,
wird die Spannungsanlegerichtung konstant gehalten, d. h., die Polarität der Betriebsspannung
Vcc1 wird konstant gehalten. In dem zweiten Betriebsmodus wird jedoch
die Betriebsspannung Vcc1 mit der Schaltfrequenz ein- und ausgeschaltet.
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Wie
in 2 gezeigt ist, umfasst die Stromversorgungsschaltung 24 einen
Spannungswandler 24a. Der Spannungswandler 24a empfängt das
erste Befehlssignal, das die Betriebsspannung Vcc1 der NF-Sendeantenne 210 anzeigt, über eine
serielle periphere Schnittstelle (engl.: Serial Peripheral Interface;
SPI I/F) 26 von der CPU 11 der ECU 10.
Der Spannungswandler 24a erzeugt die Betriebsspannung Vcc1
aus der Batteriespannung Vb der Batterie VB.
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Die
NF-Sendeantenne 210 hat eine Antennenspule 211 und
einen Kondensator 212. Die Antennenspule 211 ist
mit dem Kondensator 212 in Reihe geschaltet, so dass die
NF-Sendeantenne 210 eine Resonanzfrequenz hat, die gleich
der Trägerfrequenz
des NF-Trägersignals
ist. Da die NF-Sendeantenne 210 als eine Resonanzantenne
konfiguriert ist, wird das Ausgangssignal der NF-Sendeantenne 210 trotz
der Tatsache, dass die NF-Sendeantenne 210 durch ein Rechteckwellenschalten
getrieben wird, eine sinusför mige
Welle. Oberschwingungen, die in einem Rauschen und einer EMI resultieren,
werden daher wirksam beseitigt. Die Länge der Antennenspule 211 kann
ferner wesentlich kleiner als eine Wellenlänge eines Sendesignals (d.
h. Sendeaufrufsignals) sein. Die NF-Sendeantenne 210 ist
daher hinsichtlich der Größe klein.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
hat das Sendeaufrufsignal eine lange Wellenlänge und liegt innerhalb einer
Niederfrequenz- (NF-) Bandbreite zwischen 50 kHz und 500 kHz. Bei
einem solchen Lösungsansatz
können
die Oberschwingungen wirksamer beseitigt werden. Durch Verwenden
der NF-Bandbreite kann der NF-Sender 20 einen geeigneten
Sendebereich bilden. Die NF-Bandbreite erlaubt der tragbaren Einheit 200 ferner,
auf das Sendeaufrufsignal zu antworten, ohne aus einer Tasche entfernt
zu werden.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist die schaltende Schaltung 25 durch
ein verdrilltes Doppelkabel 213 mit dem ersten und dem
zweiten Ende 210a, 210b der NF-Sendeantenne 210 verbunden.
Die schaltende Schaltung 25 umfasst einen ersten, einen
zweiten, einen dritten und einen vierten Schalttransistor 251-254,
die in eine H-Brückenkonfiguration
geschaltet sind. Der erste Schalttransistor 251 ist zwischen die
Stromversorgungsschaltung 24 und das erste Ende 210a der
NF-Sendeantenne 210 geschaltet. Der zweite Schalttransistor 252 ist
zwischen ein Massepotenzial und das erstes Ende 210a der NF-Sendeantenne 210 geschaltet.
Der dritte Schalttransistor 253 ist zwischen die Stromversorgungsschaltung 24 und
das zweite Ende 210b der NF-Sendeantenne 210 geschaltet.
Der vierte Schalttransistor 254 ist zwischen das Massepotenzial
und das zweite Ende 210b der NF-Sendeantenne 210 geschaltet. Der
erste und der dritte Schalttransistor 251, 253 sind daher
auf einer Oberseite (engl.: high side) angeordnet, und der zweite
und der vierte Schalttransistor 252, 254 sind
auf einer Unterseite (engl.: low side) angeordnet.
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Wenn
der erste und der vierte Schalttransistor 251, 254 eingeschaltet
sind und der zweite und der dritte Schalttransistor 252, 253 ausgeschaltet sind,
ist die Spannungsanlegerichtung der NF-Sendeantenne 210 die
erste Richtung X. Wenn im Gegensatz dazu der erste und der vierte
Schalttransistor 251, 254 ausgeschaltet sind und
der zweite und der dritte Schalttransistor 252, 253 eingeschaltet
sind, ist die Spannungsanlegerichtung die zweite Richtung Y.
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Für eine Impedanzanpassung
sind zwei Widerstände 261, 262 zwischen
die schaltende Schaltung 25 und die NF-Sendeantenne 210 gebracht.
Ein Entkopplungskondensator 27 ist zwischen die Stromversorgungsschaltung 24 und
die schaltende Schaltung 25 gebracht.
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Wie
in 3 gezeigt ist, umfasst die Ansteuerungsschaltung 22 einen
ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten ansteuernden
Transistor 221-224 zum Ansteuern des ersten, des
zweiten, des dritten bzw. des vierten Schalttransistors 251-254 der
schaltenden Schaltung 25. Wie in 4 gezeigt
ist, umfasst die Modulationsschaltung 21 eine Logikschaltung 21a und
einen Modulator 21b. Ein Trägersignalerzeuger 28 umfasst
einen Oszillator 111 und einen Frequenzteiler 112.
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Der
Oszillator 111 gibt ein Rechteckwellensignal mit einer
Grundfrequenz von beispielsweise 4,2944 Megahertz (MHz) aus. Der
Frequenzteiler 112 teilt die Grundfrequenz und gibt das
NF-Trägersignal
mit der Trägerfrequenz
aus. Die Trägerfrequenz
kann beispielsweise 134,2 Kilohertz (KHz) betragen.
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Der
Modulator 21b der Modulationsschaltung 21 empfängt das
NF-Trägersignal
von dem Trägersignalerzeuger 28.
Der Modulator 21b empfängt ferner
das erste Basisbandsignal von der ECU 10. Das erste Basisbandsignal
hat eine Basisbandfrequenz, die kleiner als die Trägerfrequenz
des NF-Trägersignals
ist. Der Modulator 21b moduliert das NF-Trägersignal
mit dem ersten Basisbandsignal und gibt das modulierte Signal zu
der Logikschaltung 21a aus. Bei dem Fall von 4 ist
der Modulator 21b mit einem UND-Gatter gebildet. Alternativ
kann der Modulator 21b mit einem Schalttransistor, wie
einem Feldeffekttransistor (FET), gebildet sein.
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Wie
in 4 gezeigt ist, hat das modulierte Signal einen
modulierten Anteil Pa und einen konstanten Anteil Pb. Der modulierte
Anteil Pa variiert zwischen einem ers ten Spannungspegel (H) und
einem zweiten Spannungspegel (L). Der konstante Anteil Pb ist auf
dem zweiten Spannungspegel konstant.
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Die
Logikschaltung 21a der Modulationsschaltung 21 erzeugt
basierend auf dem modulierten Signal, das von dem Modulator 21b empfangen
wird, ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Ansteuersignal
1N1H, 1N1L, 1N2H, 1N2L. Die Logikschaltung 21a gibt die
Ansteuersignale 1N1H, 1N1L, 1N2H, 1N2L zu der Ansteuerungsschaltung 22 aus.
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Wenn
das modulierte Signal auf dem ersten Pegel des modulierten Anteils
Pa ist, bewirken die Ansteuersignale 1N1H, 1N1L, 1N2H, 1N2L, dass
die Ansteuerungsschaltung 22 die schaltende Schaltung 25 auf
eine solche Art und Weise ansteuert, dass die Spannungsanlegerichtung
der NF-Sendeantenne 210 die erste Richtung X ist. Wenn
das modulierte Signal auf dem zweiten Pegel des modulierten Anteils Pa
ist, bewirken die Ansteuersignale 1N1H, 1N1L, 1N2H, 1N2L, dass die
Ansteuerungsschaltung 22 die schaltende Schaltung 25 auf
eine solche Art und Weise ansteuert, dass die Spannungsanlegerichtung
der NF-Sendeantenne 210 die zweite Richtung Y ist. Wenn
das modulierte Signal auf dem zweiten Pegel des konstanten Anteils
Pb ist, bewirken die Ansteuersignale 1N1H, 1N1L, 1N2H, 1N2L, dass
die Ansteuerungsschaltung 22 die schaltende Schaltung 25 auf eine
solche Art und Weise ansteuert, dass an die NF-Sendeantenne 210 keine
Spannung angelegt wird, d. h., alle Schalttransistoren 251-254 der
schaltenden Schaltung 25 bleiben aus.
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Eine
Polarität
der Betriebsspannung Vcc1, die durch die Stromversorgungsschaltung 24 eingespeist
wird, ist positiv. Die Betriebsspannung Vcc1 variiert innerhalb
eines vorbestimmten positiven Spannungsbereichs, der durch eine
obere Spannungsgrenze Vmax und eine untere Spannungsgrenze Vmin
definiert ist. Jeder der Schalttransistoren 251-254 der
schaltenden Schaltung 25 ist ein N-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor
(engl.: Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor; MOSFET).
Jeder der Schalttransistoren 251-254 hat eine
Drain, die mit einer Seite der Stromver sorgungsschaltung 24 gekoppelt
ist, und eine Source, die mit einer Seite des Massepotenzials gekoppelt
ist.
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Die
Ansteuerungsschaltung 22 hat eine Spannungsverstärkerschaltung 23.
Die Spannungsverstärkerschaltung 23 legt
an die Gates der Oberseiten-Schalttransistoren 251, 253 eine
Gate-Ansteuerspannung Vef an, wenn die Oberseiten-Schalttransistoren 251, 253 eingeschaltet
sind. Die Gate-Ansteuerspannung Vef ist um mindestens eine Schwellenspannung
der Schalttransistoren 251, 253 größer als
eine Source-Spannung der Schalttransistoren 251, 253.
Die Gate-Ansteuerspannung Vef ist ferner größer als die Batteriespannung
Vb der Fahrzeugbatterie VB.
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Eine
typische H-Brückenschaltung
ist mit einem P-Kanal-MOSFET als ein Oberseiten-Transistor und einem
N-Kanal-MOSFET als ein Unterseiten-Transistor gebildet. Der P-Kanal-MOSFET
kann eingeschaltet werden, wenn die folgende Ungleichung erfüllt ist: Vs – Vg ≥ Vk (1)
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In
der Ungleichung (1) stellt Vs eine Source-Spannung, Vg eine Gate-Spannung
und Vk eine Gate-Source-Schwellenspannung dar. Kurz gesagt, wenn
die Gate-Spannung Vg um mindestens die Gate-Source-Schwellenspannung
Vk kleiner als die Source-Spannung
Vs ist, kann der P-Kanal-MOSFET eingeschaltet werden. Die Gate-Source-Schwellenspannung
Vk beträgt
allgemein etwa 2,5 Volt.
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Im
Gegensatz dazu kann der N-Kanal-MOSFET eingeschaltet werden, wenn
die folgende Ungleichung erfüllt
ist: Vg – Vs ≥ Vk (2)
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Kurz
gesagt, wenn die Gate-Spannung Vg um mindestens die Gate-Source-Schwellenspannung
Vk größer als
die Source-Spannung Vs ist, kann der N-Kanal-MOSFET eingeschaltet werden.
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Typischerweise
ist die Betriebsspannung Vcc1 der NF-Sendeantenne 210 wesentlich
größer als
eine Signalspannung Vcc2, die allgemein etwa 5 Volt beträgt. In diesem
Fall kann, selbst wenn die schaltende Schaltung 25 als
die typische H-Brückenschaltung,
die mit einem P-Kanal-MOSFET als einem Oberseiten-Transistor und
einem N-Kanal-MOSFET
als einem Unterseiten-Transistor gebildet ist, aufgebaut ist, die
schaltende Schaltung 25 durch die Signalspannung Vcc2 gesteuert
werden.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
variiert jedoch die Betriebsspannung Vcc1 der NF-Sendeantenne 210 innerhalb
des positiven Spannungsbereichs, der durch die obere Spannungsgrenze
Vmax und die untere Spannungsgrenze Vmin definiert ist. Wenn jeder
der Oberseiten-Transistoren 251, 253 ein P-Kanal-MOSFET
ist, kann daher eine Negativspannungsquelle erforderlich sein, um
die Oberseiten-Transistoren 251, 253 einzuschalten,
wenn die Betriebsspannung Vcc1 auf die untere Spannungsgrenze Vmin
reduziert wird. Die Hinzufügung
der negativen Spannungsquelle erhöht einen Herstellungsaufwand.
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Um
die Hinzufügung
der Negativspannungsquelle zu vermeiden, ist jeder der Schalttransistoren 251-154 der
schaltenden Schaltung 25 ein N-Kanal-Anreicherungs-MOSFET, der eine
hohe Eingangsimpedanz und einen niedrigen Ein-Widerstand hat. Die
Gate-Ansteuerspannung Vef, die durch die Spannungsverstärkerschaltung 23 an
die Gates der Oberseiten-Schalttransistoren 251, 253 angelegt
ist, ist um mindestens die Gate-Source-Schwellenspannung der Schalttransistoren 251, 253 größer als
die Source-Spannung
der Schalttransistoren 251, 253 eingestellt. Kurz
gesagt, die Gate-Ansteuerspannung Vef ist um mindestens die Gate-Source-Schwellenspannung
größer als
die Betriebsspannung Vcc1 eingestellt, da sich die Source-Spannung
der Schalttransistoren 251, 253 bis zu der Betriebsspannung Vcc1
erhöht,
wenn die Schalttransistoren 251, 253 eingeschaltet
werden.
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Da
jeder der Oberseiten-Schalttransistoren 251, 253 ein
N-Kanal-MOSFET ist, kann die untere Spannungsgrenze Vmin der Betriebsspannung
Vcc1 der NF-Sendeantenne 210 kleiner als die Gate-Ansteuerspannung
Vef eingestellt sein. Der positive Spannungsbereich, innerhalb dessen
die Betriebsspannung Vcc1 variiert, kann sich daher zu einer Niederspannungsseite
erstrecken. Kurz gesagt, die untere Spannungsgrenze Vmin kann einen
kleinen Wert haben. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, beträgt die Gate-Source-Schwellenspannung
der Oberseiten-Schalttransistoren 251, 253 allgemein
2,5 Volt. In diesem Fall kann die untere Spannungsgrenze Vmin zwischen
1,5 Volt und 2,5 Volt eingestellt sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die obere Spannungsgrenze Vmax auf 6,8 Volt eingestellt, und die
untere Spannungsgrenze Vmin ist auf 1,7 Volt eingestellt. Die Betriebsspannung
Vcc1 variiert in 0,3-Volt-Schritten innerhalb des positiven Spannungsbereichs
zwischen 1,7 Volt und 6,8 Volt.
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Die
Gate-Ansteuerspannung Vef ist ein konstanter Wert, der kleiner als
eine Gate-Durchbruchspannung
und um mindestens die Gate-Source-Schwellenspannung von 2,5 Volt
größer als
die obere Spannungsgrenze Vmax von 6,8 Volt ist. Die Gate-Ansteuerspannung
Vef liegt daher beispielsweise zwischen 10 Volt und 25 Volt. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Gate-Ansteuerspannung Vef auf 20 Volt eingestellt. Alternativ
kann die Gate-Ansteuerspannung Vef gemäß der Betriebsspannung Vcc1
der NF-Sendeantenne 210 variieren.
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Da
eine Gate-Eingangsimpedanz eines MOSFET hoch ist, ist es nicht erforderlich,
dass die Spannungsverstärkerschaltung 23 einen
großen Strom
erzeugt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist daher die Spannungsverstärkerschaltung 23 als
eine Ladungspumpenschaltung aufgebaut. Bei einem solchen Lösungsansatz
kann die Spannungsverstärkerschaltung 23 vereinfacht
und mit einem niedrigen Aufwand hergestellt werden. Eine Ladungspumpenschaltung
ist allgemein mit einer Diode, einem Kondensator, einem Schalttransistor
und dergleichen gebildet. Eine Ladungspumpenschaltung kann daher ohne
Weiteres in eine monokline integrierte Schaltung (engl.: Integrated
Circuit; IC) integriert sei. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Logikschaltung 21a,
die Ansteu erungsschaltung 22, die Spannungsverstärkerschaltung 23 und
die schaltende Schaltung 25 in eine monolithischen Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter
(engl.: Complementary Metal Oxide Semiconductor; CMOS) -IC-Chip-Form
gekapselt.
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Die
Spannungsverstärkerschaltung 23 ist
auf eine bekannte Art und Weise konfiguriert. Wie in 5 gezeigt
ist, umfasst die Spannungsverstärkerschaltung 23 beispielsweise
eine erste Parallelschaltung und eine zweite Parallelschaltung,
wobei jede derselben mit Schalttransistoren 105, 106 verbunden ist.
Die erste und die zweite Parallelschaltung sind abwechselnd in Reihe
geschaltet. Die erste Parallelschaltung umfasst einen ersten Spannungsvervielfachungskondensator 101 und
eine erste Rückstromschutzdiode 103,
die zu dem ersten Spannungsvervielfachungskondensator 101 parallel
geschaltet ist. Die zweite Parallelschaltung umfasst einen zweiten Spannungsvervielfachungskondensator 102 und eine
zweite Rückstromschutzdiode 104,
die mit dem zweiten Spannungsvervielfachungskondensator 102 parallel
geschaltet ist. Ein Taktsignal CLK (und ein umgekehrtes Signal,
das durch einen Inverter 107 umgekehrt wird) schaltet die
erste und die zweite Parallelschaltung auf eine komplementäre Art und
Weise ein und aus. Die Spannungsverstärkerschaltung 23 vervielfacht
somit die Signalspannung Vcc2 gemäß der Zahl der ersten und zweiten
Parallelschaltungen.
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Die
untere Spannungsgrenze Vmin der Betriebsspannung Vcc1 kann durch
Spezifikationen der Stromversorgungsschaltung 24 oder der
Fahrzeugbatterie VB begrenzt sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die schaltende Schaltung 25 in dem ersten Betriebsmodus
oder dem zweiten Betriebsmodus in Betrieb. Wie im Folgenden beschrieben
ist, ist ein Antennenausgangssignal der NF-Sendeantenne 210 in
dem zweiten Betriebsmodus auf die Hälfte derselben in dem ersten
Betriebsmodus reduziert, die Betriebsspannung Vcc1 ist die gleiche.
Daher kann, selbst wenn die untere Spannungsgrenze Vmin durch die
Spezifikationen begrenzt ist, durch Verwenden des zweiten Betriebsmodus
das Antennenausgangssignal der NF-Sendeantenne 210 reduziert werden.
Der Sendebereich des NF-Senders 20 kann daher zu einer
Fahrzeugseite erhöht
werden.
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Die
ECU 10 liest, genauer gesagt, wie im Vorhergehenden beschrieben
ist, nach einem Empfang des Zielausgangswerts der NF-Sendeantenne 210 die
entsprechende Betriebsspannung Vcc1 der NF-Sendeantenne 210 und
den entsprechenden Schaltmodus (d. h. den ersten Betriebsmodus oder den
zweiten Betriebsmodus) des NF-Senders 20 aus der Abbildungstabelle,
die in dem ROM 12 gespeichert ist. Dann sendet die ECU 10 das
erste und das zweite Befehlssignal, die die Betriebsspannung Vcc1 bzw.
den Schaltmodus darstellen, zu dem NF-Sender 20.
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Das
erste und das zweite Befehlssignal werden in die SPI I/F 26 eingegeben.
Die SPI I/F 26 sendet das erste Befehlssignal, das die
Betriebsspannung Vcc1 darstellt, zu der Stromversorgungsschaltung 24.
Die SPI I/F 26 sendet ferner das zweite Befehlssignal,
das den Schaltmodus darstellt, zu der Logikschaltung 21a der
Modulationsschaltung 21.
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Die
Logikschaltung 21a erzeugt die Ansteuersignale 1N1H, 1N1L,
1N2H, 1N2L gemäß dem Schaltmodus,
der durch das zweite Befehlssignal dargestellt wird. Die Ansteuersignale
1N1H, 1N1L, 1N2H, 1N2L werden in die Ansteuerungsschaltung 22 eingegeben.
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Wenn
das zweite Befehlssignal den ersten Betriebsmodus darstellt, bewirkt
die Ansteuerungsschaltung 22, dass die schaltende Schaltung 25 in dem
ersten Betriebsmodus in Betrieb ist. Wenn die schaltende Schaltung 25 in
dem ersten Betriebsmodus in Betrieb ist, hat die schaltende Schaltung 25 einen
ersten und einen zweiten Zustand, die mit der Schaltfrequenz, die
zweimal die Trägerfrequenz
des NF-Trägersignals
ist, geschaltet werden. In dem ersten Zustand sind sowohl der erste
als auch der vierte Schalttransistor 251, 254 ein,
und sowohl der zweite als auch der dritte Schalttransistor 252, 253 sind
aus. In dem zweiten Zustand sind sowohl der zweite als auch der
dritte Schalttransistor 252, 253 ein, und sowohl
der erste als auch der vierte Schalttransistor 251, 254 sind
aus.
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Wenn
im Gegensatz dazu das zweite Befehlssignal den zweiten Betriebsmodus
darstellt, bewirkt die Ansteuerungsschaltung 22, dass die
schaltende Schaltung 25 in dem zweiten Betriebsmodus in Betrieb
ist. Wenn die schaltende Schaltung 25 in dem zweiten Betriebsmodus
in Betrieb ist, hat die schaltende Schaltung 25 einen dritten
und einen vierten Zustand, die mit der Schaltfrequenz geschaltet
werden. In dem dritten Zustand sind sowohl der erste als auch der
vierte Schalttransistor 251, 254 ein, und sowohl
der zweite als auch der dritte Schalttransistor 252, 253 sind
aus. In dem vierten Zustand sind sowohl der zweite als auch der
vierte Schalttransistor 252, 254 ein, und sowohl
der erste als auch der dritte Schalttransistor 251, 253 sind
aus. Mit anderen Worten, wenn die schaltende Schaltung 25 in
dem zweiten Betriebsmodus in Betrieb ist, werden der erste und der
zweite Schalttransistor 251, 252 abwechselnd mit
der Schaltfrequenz ein- und
ausgeschaltet, der dritte Schalttransistor 253 bleibt aus,
und der vierte Schalttransistor 254 bleibt ein.
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Genauer
gesagt, das erste Ansteuersignal 1N1H, das an den ersten ansteuernden
Transistor 221 angelegt ist, hat den entgegengesetzten
logischen Pegel des dritten Ansteuersignals 1N2H, das an den dritten
ansteuernden Transistor 223 angelegt ist. Wenn beispielsweise
das erste Ansteuersignal 1N1H auf einem ersten (d. h. hohen) Pegel
ist, ist das dritte Ansteuersignal 1N2H auf einem zweiten (d. h. niedrigen)
Pegel. Ebenso hat das zweite Ansteuersignal 1N1L, das an den zweiten
ansteuernden Transistor 222 angelegt ist, den entgegengesetzten
logischen Pegel des vierten Ansteuersignals 1N2L, das an den vierten
ansteuernden Transistor 224 angelegt ist. Der erste Pegel
ist niedriger als die Gate-Ansteuerspannung Vef eingestellt. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist der erste Pegel die Signalspannung Vcc2, d. h. 5 Volt. Jeder
der ansteuernden Transistoren 221-224 hat einen
Gate-ein-Transistor 231 und einen Gate-aus-Transistor 232.
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Bei
dem ersten ansteuernden Transistor 221 ist der Gate-ein-Transistor 231 zwischen
die Spannungsverstärkerschaltung 23 und
das Gate des ersten Schalttransistors 251 gekoppelt. Der Gate-aus-Transistor 232 ist
zwischen das Gate des ersten Schalttransistors 251 und
das Massepotenzial gekoppelt. Wenn das erste Ansteuersignal 1N1H
auf dem ersten Pegel ist, wird der Gate-ein-Transistor 231 eingeschaltet,
so dass die Span nungsverstärkerschaltung 23 mit
dem Gate des ersten Schalttransistors 251 verbunden ist.
Zu dieser Zeit bleibt der Gate-aus-Transistor 232 aus,
so dass das Gate des ersten Schalttransistors 251 von dem
Massepotenzial getrennt ist. Die Gate-Ansteuerspannung Vef wird somit
an das Gate des ersten Schalttransistors 251 angelegt,
so dass der erste Schalttransistor 251 sicher eingeschaltet
werden kann. Wenn im Gegensatz dazu das erste Ansteuersignal 1N1H
auf dem zweiten Pegel ist, bleibt der Gate-ein-Transistor 231 aus,
so dass die Spannungsverstärkerschaltung 23 von
dem Gate des ersten Schalttransistors 251 getrennt ist.
Zu dieser Zeit wird der Gate-aus-Transistor 232 eingeschaltet,
so dass das Gate des ersten Schalttransistors 251 mit dem
Massepotenzial verbunden ist. Es wird somit keine Spannung an das Gate
des ersten Schalttransistors 251 angelegt, so dass der
erste Schalttransistor 251 sicher ausgeschaltet werden
kann.
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Ebenso
ist bei dem dritten ansteuernden Transistor 223 der Gate-ein-Transistor 231 zwischen die
Spannungsverstärkerschaltung 23 und
das Gate des dritten Schalttransistors 253 gekoppelt. Der Gate-aus-Transistor 232 ist
zwischen das Gate des dritten Schalttransistors 253 und
das Massepotenzial gekoppelt. Wenn das dritte Ansteuersignal 1N2H
auf dem ersten Pegel ist, wird der Gate-ein-Transistor 231 eingeschaltet,
so dass die Spannungsverstärkerschaltung 23 mit
dem Gate des dritten Schalttransistors 253 verbunden ist.
Zu dieser Zeit bleibt der Gate-aus-Transistor 232 aus,
so dass das Gate des dritten Schalttransistors 253 von
dem Massepotenzial getrennt ist. Die Gate-Ansteuerspannung Vef wird somit
an das Gate des dritten Schalttransistors 253 angelegt,
so dass der dritte Schalttransistor 253 sicher eingeschaltet
werden kann. Wenn im Gegensatz dazu das dritte Ansteuersignal 1N2H
auf dem zweiten Pegel ist, bleibt der Gate-ein-Transistor 231 aus, so dass
die Spannungsverstärkerschaltung 23 von
dem Gate des dritten Schalttransistors 253 getrennt ist.
Zu dieser Zeit wird der Gate-aus-Transistor 232 eingeschaltet,
so dass das Gate des dritten Schalttransistors 253 mit
dem Massepotenzial verbunden ist. Es wird somit keine Spannung an
das Gate des dritten Schalttransistors 253 angelegt, so dass
der dritte Schalttransistor 253 sicher ausgeschaltet werden
kann.
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Bei
dem zweiten ansteuernden Transistor 222 ist der Gate-ein-Transistor 231 zwischen
die Fahrzeugbatterie VB und das Gate des zweiten Schalttransistors 252 gekoppelt.
Der Gate-aus-Transistor 232 ist zwischen das Gate des zweiten
Schalttransistors 252 und das Massepotenzial gekoppelt. Wenn
das zweite Ansteuersignal 1N1L auf dem ersten Pegel ist, ist der
Gate-ein-Transistor 231 eingeschaltet, so dass die Fahrzeugbatterie
VB mit dem Gate des zweiten Schalttransistors 252 verbunden ist.
Zu dieser Zeit bleibt der Gate-aus-Transistor 232 aus,
so dass das Gate des zweiten Schalttransistors 252 von
dem Massepotenzial getrennt ist. Die Batteriespannung Vb ist daher
an das Gate des zweiten Schalttransistors 252 angelegt,
so dass der zweite Schalttransistor 252 sicher eingeschaltet
werden kann. Wenn im Gegensatz dazu das zweite Ansteuersignal 1N1L
auf dem zweiten Pegel ist, bleibt der Gate-ein-Transistor 231 aus,
so dass die Fahrzeugbatterie VB von dem Gate des zweiten Schalttransistors 252 getrennt
ist. Zu dieser Zeit wird der Gate-aus-Transistor 232 eingeschaltet,
so dass das Gate des zweiten Schalttransistors 252 mit
dem Massepotenzial verbunden ist. Es wird daher keine Spannung an
das Gate des zweiten Schalttransistors 252 angelegt, so
dass der zweite Schalttransistor 252 sicher ausgeschaltet
werden kann.
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Ebenso
ist bei dem vierten ansteuernden Transistor 224 der Gate-ein-Transistor 231 zwischen die
Fahrzeugbatterie VB und das Gate des vierten Schalttransistors 254 gekoppelt.
Der Gate-aus-Transistor 232 ist zwischen das Gate des vierten
Schalttransistors 254 und das Massepotenzial gekoppelt. Wenn
das vierte Ansteuersignal 1N2L auf dem ersten Pegel ist, ist der
Gate-ein-Transistor 231 eingeschaltet, so dass die Fahrzeugbatterie
VB mit dem Gate des vierten Schalttransistors 254 verbunden
ist. Zu dieser Zeit bleibt der Gate-aus-Transistor 232 aus,
so dass das Gate des vierten Schalttransistors 254 von dem
Massepotenzial getrennt ist. Die Batteriespannung Vb ist daher an
das Gate des vierten Schalttransistors 254 angelegt, so
dass der vierte Schalttransistor 254 sicher eingeschaltet
werden kann. Wenn im Gegensatz dazu das vierte Ansteuersignal 1N2L
auf dem zweiten Pegel ist, bleibt der Gate-ein-Transistor 231 aus,
so dass die Fahrzeugbatterie VB von dem Gate des vierten Schalttransistors 254 getrennt
ist. Zu dieser Zeit wird der Gate-aus-Transistor 232 eingeschaltet,
so dass das Gate des vierten Schalttransistors 254 mit
dem Massepotenzial verbunden ist. Es wird daher keine Span nung an
das Gate des vierten Schalttransistors 254 angelegt, so
dass der vierte Schalttransistor 254 sicher ausgeschaltet
werden kann.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist beispielsweise der Gate-ein-Transistor 251 ein
PNP-Bipolartransistor
und der Gate-aus-Transistor 252 ein NPN-Bipolartransistor.
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Wie
im Vorhergehenden beschrieben ist, umfasst die Stromversorgungsschaltung 24 den Spannungswandler 24a.
Der Spannungswandler 24a empfängt das erste Befehlssignal,
das die Betriebsspannung Vcc1 der NF-Sendeantenne 210 anzeigt, über die
SPI I/F 26 von der ECU 10. Der Spannungswandler 24a erzeugt
die Betriebsspannung Vcc1 gemäß dem ersten
Befehlssignal durch Verwenden der Batteriespannung Vb der Fahrzeugbatterie
VB.
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Wie
in 2 detailliert gezeigt ist, umfasst der Spannungswandler 24a eine
Bezugsspannungsquelle 24b, einen Operationsverstärker 24c,
einen Bipolartransistor 24d, eine Spannungsteilerschaltung,
die mit einem festen Widerstand 240 gebildet ist, und einen
variablen Widerstand 241. Während der feste Widerstand 240 einen
festen Widerstandswert R1 hat, hat der variable Widerstand 241 einen variablen
Widerstandswert R2.
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Der
Bipolartransistor 24d hat einen Emitter, der mit der Fahrzeugbatterie
VB gekoppelt ist, einen Kollektor zum Ausgeben der Betriebsspannung
Vcc1 und ein Gate, das mit einem Ausgang des Operationsverstärkers 24c gekoppelt
ist.
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Eine
Steuerspannung Vamp, die aus dem Operationsverstärker 24c ausgegeben
wird, ist an das Gate des Bipolartransistors 24d angelegt,
so dass die Betriebsspannung Vcc1 gesteuert wird. Genauer gesagt,
die Betriebsspannung Vcc1 der NF-Sendeantenne 210 ist durch
die Spannungsteilerschaltung, die mit den Widerständen 240, 241 gebildet
ist, zu einem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 24c rückgekoppelt.
Eine Bezugsspannung Vref der Bezugsspannungsquelle 24b ist
an einen invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 24c angelegt.
Der Operationsverstärker 24c gibt
da her die Steuerspannung Vamp durch Berechnen einer Differenz zwischen
der Bezugsspannung Vref und der Rückkopplungsspannung aus.
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Wenn
angenommen wird, dass der invertierende und der nicht invertierende
Eingang des Operationsverstärkers 24c virtuell
zusammen kurzgeschlossen sind, ist die Betriebsspannung Vcc1 durch Verwenden
eines Teilungsverhältnisses λ der Spannungsteilerschaltung
wie folgt dargestellt: Vcc1 = Vref/λ (3)
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Wie
aus der vorhergehenden Gleichung (3) ersichtlich ist, kann die Betriebsspannung
Vcc1 durch Ändern
des Teilungsverhältnisses λ der Spannungsteilerschaltung
angepasst werden. Da die Spannungsteilerschaltung mit dem festen
Widerstand 240 und dem variablen Widerstand 241 gebildet
ist, kann das Spannungsteilungsteilungsverhältnis λ durch Ändern des variablen Widerstandswerts R2
des variablen Widerstands 241 geändert werden.
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Das
Spannungsteilungsverhältnis λ wird durch
Verwenden der Widerstände
R1, R2 wie folgt dargestellt: λ = R1/(R1
+ R2) (4)
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Aus
den Gleichungen (3) (4) wird die Betriebsspannung Vcc1 wie folgt
dargestellt: Vcc1 = (1 + R2/R1)Vref (5)
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Die
Betriebsspannung Vcc1 kann daher durch Anpassen des variablen Widerstandswerts
R2 des variablen Widerstands 241 größer als die Bezugsspannung
Vref sein.
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Wie
in 2 gezeigt ist, umfasst der variable Widerstand 241 beispielsweise
eine Mehrzahl von Schaltern 241a und eine Mehrzahl von
Widerständen 241b.
Jeder Widerstand 241b hat einen anderen Widerstandswert.
Jeder Widerstand 241b ist an einem Ende mit dem festen
Widerstand 240 verbunden und an dem anderen Ende über den
entsprechenden Schalter 241a mit einem Massepotenzial verbunden. Der
variable Widerstandswert R2 des variablen Widerstands 241 kann
durch ein selektives Öffnen
und Schließen
der Schalter 241a geändert
werden. Die Schalter 241 werden gemäß dem ersten Befehlssignal,
das durch die SPI I/F 26 von der ECU 10 empfangen
wird, gesteuert.
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Alternativ
kann der Bipolartransistor
24d ein FET sein. Anders als
bei dem herkömmlichen
drahtlosen Sender, der in der
JP-A-H11-71948 offenbart ist,
ist es nicht erforderlich, dass der Operationsverstärker
24c ein
großes
Ausgangssignal erzeugt, da der Operationsverstärker
24c lediglich
den Bipolartransistor
24d zu steuern hat.
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Zusammenfassend
ist der NF-Sender 20 wie folgt in Betrieb:
Wenn die
ECU 10 den Zielausgangswert der NF-Sendeantenne 210 empfängt, liest
die ECU 10 die entsprechende Betriebsspannung Vcc1 der NF-Sendeantenne 210 und
den entsprechenden Schaltmodus der schaltenden Schaltung 25 aus
der Abbildungstabelle, die in dem ROM 12 gespeichert ist.
Dann sendet die ECU 10 das erste und das zweite Befehlssignal,
die die Betriebsspannung Vcc1 bzw. den Schaltmodus darstellen, zu
dem NF-Sender 20.
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Das
erste und das zweite Befehlssignal werden in die SPI I/F 26 eingegeben.
Die SPI I/F 26 sendet das erste Befehlssignal, das die
Betriebsspannung Vcc1 darstellt, zu der Stromversorgungsschaltung 24.
Ferner sendet die SPI I/F 26 das zweite Befehlssignal,
das den Schaltmodus darstellt, zu der Logikschaltung 21a der
Modulationsschaltung 21.
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Bei
der Stromversorgungsschaltung 24 werden die Schalter 241 gemäß dem ersten
Befehlssignal, das von der SPI I/F 26 empfangen wird, gesteuert.
Die Batteriespannung Vb der Fahrzeugbatterie VB wird daher in die
Betriebsspannung Vcc1, die dem Zielausgangswert der NF-Sendeantenne 210 entspricht,
umgewandelt. Dann wird die Betriebsspannung Vcc1 in die schaltende
Schaltung 25 eingespeist.
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Wie
in 4 gezeigt ist, wird das erste Basisbandsignal,
das den eindeutigen ID-Code
der tragbaren Einheit 200 enthält, in den Modulator 21b der
Modulationsschaltung 21 eingegeben. Der Modulator 21b moduliert
das NF-Trägersignal
mit dem ersten Basisbandsignal und erzeugt dadurch das modulierte
Signal. Das modulierte Signal wird in die Logikschaltung 21a eingegeben.
Die Logikschaltung 21a erzeugt basierend auf dem modulierten
Signal das erste, das zweite, das dritte und das vierte Ansteuersignal
1N1H, 1N1L, 1N2H und 1N2L. Die Ansteuersignale 1N1H, 1N1L, 1N2H,
1N2L werden in die Ansteuerungsschaltung 22 eingegeben.
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Das
modulierte Signal hat den modulierten Anteil Pa und den konstanten
Anteil Pb. Der modulierte Anteil Pa variiert zwischen dem ersten
Pegel (H) und dem zweiten Pegel (L). Der konstante Anteil Pb ist
auf dem zweiten Spannungspegel konstant.
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Wenn
das modulierte Signal auf dem ersten Pegel des modulierten Anteils
Pa ist, bewirken die Ansteuersignale 1N1H, 1N1L, 1N2H, 1N2L, dass
die Ansteuerungsschaltung 22 die schaltende Schaltung 25 auf
eine solche Art und Weise ansteuert, dass die Spannungsanlegerichtung
der NF-Sendeantenne 210 die erste Richtung X ist. Daher
sind der erste und der vierte Schalttransistor 251, 254 eingeschaltet
und der zweite und der dritte Schalttransistor 252, 253 ausgeschaltet.
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Wenn
das modulierte Signal auf dem zweiten Pegel des modulierten Anteils
Pa ist, bewirken die Ansteuersignale 1N1H, 1N1L, 1N2H, 1N2L, dass
die Ansteuerungsschaltung 22 die schaltende Schaltung 25 auf
eine solche Art und Weise ansteuert, dass die Spannungsanlegerichtung
der NF-Sendeantenne 210 die zweite Richtung Y ist. Daher
werden der erste und der vierte Schalttransistor 251, 254 ausgeschaltet
und der zweite und der dritte Schalttransistor 252, 253 eingeschaltet.
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Wenn
das modulierte Signal auf dem zweiten Pegel des konstanten Anteils
Pb ist, bewirken die Ansteuersignale 1N1H, 1N1L, 1N2H, 1N2L, dass
die Ansteuerungsschaltung 22 die schaltende Schaltung 25 auf
eine solche Art und Weise ansteuert, dass an die NF-Sendeantenne 210 keine
Spannung angelegt wird. Es sind daher alle Transistoren 251-254 der schaltenden
Schaltung 25 aus.
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Nach
einem Empfang des zweiten Befehlssignals, das den Schaltmodus der
schaltenden Schaltung 25 darstellt, ändert die Logikschaltung 21a die Ansteuersignale
1N1H, 1N1L, 1N2H, 1N2L gemäß dem zweiten
Befehlssignal.
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Wenn
das zweite Befehlssignal den ersten Betriebsmodus darstellt, ändert die
Logikschaltung 21a die Ansteuersignale 1N1H, 1N1L, 1N2H,
1N2L so, dass die Ansteuerungsschaltung 22 bewirkt, dass die
schaltende Schaltung 25 in dem ersten Betriebsmodus in
Betrieb ist. Wenn die schaltende Schaltung 25 in dem ersten
Betriebsmodus in Betrieb ist, hat die schaltende Schaltung 25 den
ersten und den zweiten Zustand, die mit der Schaltfrequenz, die
zweimal die Trägerfrequenz
des NF-Trägersignals
ist, geschaltet werden. In dem ersten Zustand sind sowohl der erste als
auch der vierte Schalttransistor 251, 254 ein
und sowohl der zweite als auch der dritte Schalttransistor 252, 253 aus.
In dem zweiten Zustand sind sowohl der zweite als auch der dritte
Schalttransistor 252, 253 ein und sowohl der erste
als auch der vierte Schalttransistor 251, 254 aus.
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Wenn
im Gegensatz dazu das zweite Befehlssignal den zweiten Betriebsmodus
darstellt, ändert
die Logikschaltung 21a die Ansteuersignale 1N1H, 1N1L,
1N2H, 1N2L so, dass die Ansteuerungsschaltung 22 bewirkt,
dass die schaltende Schaltung 25 in dem zweiten Betriebsmodus
in Betrieb ist. Wenn die schaltende Schaltung 25 in dem zweiten
Betriebsmodus in Betrieb ist, hat die schaltende Schaltung 25 den
dritten und den vierten Zustand, die mit der Schaltfrequenz geschaltet
werden. In dem dritten Zustand sind sowohl der erste als auch der
vierte Schalttransistor 251, 254 ein und sowohl der
zweite als auch der dritte Schalttransistor 252, 253 aus.
In dem vierten Zustand sind sowohl der zweite als auch der vierte
Schalttransistor 252, 254 ein und sowohl der erste
als auch der dritte Schalttransistor 251, 253 aus.
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Genauer
gesagt, während
einer ersten Zeitperiode, wenn das zweite Befehlssignal, das den
ersten Betriebsmodus darstellt, in die Logikschaltung 21a eingegeben
wird, wird die schaltende Schaltung 25 wie folgt gesteuert:
Wenn
das modulierte Signal bei dem modulierten Anteil Pa ist, werden
der erste und der zweite Zustand der schaltenden Schaltung 25 mit
der Schaltfrequenz geschaltet. Als ein Resultat, wie in 6 gezeigt
ist, fließt
ein erster sinusförmiger
Antennenwechselstrom I1 mit einer ersten Amplitude, die der Betriebsspannung
Vcc1 entspricht, durch die NF-Sendeantenne 210, so dass
das Sendeaufrufsignal durch die NF-Sendantenne 210 gesendet
wird. Wenn im Gegensatz dazu das modulierte Signal bei dem konstanten
Anteil Pb ist, bleiben alle Schalttransistoren 251-254 aus.
Als ein Resultat wird das Senden des Sendeaufrufsignals gestoppt.
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Wie
in 7B gezeigt ist, legt die Spannungsverstärkerschaltung 23 die
Gate-Ansteuerspannung Vef an die Gates der Oberseiten-Schalttransistoren 251, 253 an,
so dass die Oberseiten-Schalttransistoren 251, 253 eingeschaltet
werden. Als ein Resultat ist die Betriebsspannung Vcc1 an die Sources
der Oberseiten-Schalttransistoren 251, 253 angelegt.
Im Gegensatz dazu, wie in 7C gezeigt
ist, ist die Batteriespannung Vb der Fahrzeugbatterie VB an die
Gates der Unterseiten-Schalttransistoren 252, 254 angelegt,
so dass die Unterseiten-Schalttransistoren 252, 254 eingeschaltet
sind. Als ein Resultat sind die Sources der Unterseiten-Schalttransistoren 252, 254 mit
der Masse verbunden.
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Im
Gegensatz dazu wird während
einer zweiten Zeitperiode, wenn das zweite Befehlssignal, das den
zweiten Betriebsmodus darstellt, in die Logikschaltung 21a eingegeben
wird, die schaltende Schaltung 25 wie folgt gesteuert:
Wenn das modulierte Signal bei dem modulierten Anteil Pa ist, werden der
dritte und der vierte Zustand der schaltenden Schaltung 25 mit
der Schaltfrequenz geschaltet. Mit anderen Worten, während der
erste und der zweite Schalttransistor 251, 252 abwechselnd
mit der Schaltfrequenz ein- und ausgeschaltet werden, bleibt der
dritte Schalttransistor 253 aus und der vierte Schalttransistor 254 ein.
Als ein Resultat, wie in 10 gezeigt
ist, fließt
ein zweiter sinusförmiger Antennenwechselstrom
I2 mit einer zweiten Amplitude durch die NF-Sendeantenne 210,
so dass das Sendeaufrufsignal durch die NF-Sendeantenne 210 gesendet
wird.
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Wie
aus einem Vergleichen der 6, 10 ersichtlich
ist, ist die zweite Amplitude des zweiten Antennenstroms I2 annähernd die
Hälfte
der ersten Amplitude des ersten Antennenstroms I1. Wenn im Gegensatz
dazu das modulierte Signal bei dem konstanten Anteil Pb ist, bleiben
alle Schalttransistoren 251-254 aus. Als ein Resultat
wird das Senden des Sendeaufrufsignals gestoppt.
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Wie
in 7B gezeigt ist, legt die Spannungsverstärkerschaltung 23 die
Gate-Ansteuerspannung Vef an das Gate des Oberseiten-Schalttransistors 251 an,
so dass der Oberseiten-Schalttransistor 251 eingeschaltet
wird. Als ein Resultat ist die Betriebsspannung Vcc1 an die Source
des Oberseiten-Schalttransistors 251 angelegt. Im Gegensatz dazu,
wie in 7C gezeigt ist, wird die Batteriespannung
Vb der Fahrzeugbatterie VB an das Gate des Unterseiten-Schalttransistors 252 angelegt,
so dass der Unterseiten-Schalttransistor 252 eingeschaltet
wird. Als ein Resultat ist die Source des Unterseiten-Schalttransistors 252 mit
der Masse verbunden.
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Wie
in 9A, 9B gezeigt ist, wird eine Totzeit
Td eingefügt,
um einen Durchzündungsstrom zu
verhindern. Die Totzeit Td kann beispielsweise 466 Nanosekunden
betragen.
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Das
im Vorhergehenden beschriebene Ausführungsbeispiel kann auf verschiedene
Weisen modifiziert sein. Beispielsweise kann die Gate-Ansteuerspannung
Vef mit der Betriebsspannung Vcc1 der NF-Sendeantenne 210 variieren.
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Solche Änderungen
und Modifikationen sind so zu verstehen, dass dieselben innerhalb
des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist, liegen.