JP4766002B2 - ASK receiver circuit - Google Patents
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Description
本発明は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調された信号を受信し、該受信信号から送信データを復元するのに用いられるＡＳＫ受信回路に関する。 The present invention relates to an ASK receiving circuit used for receiving an ASK (Amplitude Shift Keying) modulated signal and restoring transmission data from the received signal.
従来より、ＥＴＣシステム（Electronic Toll Collection system：自動料金収受システム）において使用される車載器には、路上機からの送信信号（ＡＳＫ変調された信号）を受信するために、図６（ａ）に示すようなＡＳＫ受信回路６０が設けられている。なお、図６（ａ）は、車載器に搭載される一般的なＡＳＫ受信回路６０と、路上機側に設けられるＡＳＫ送信回路５０の構成を表すブロック図である。 Conventionally, an in-vehicle device used in an ETC system (Electronic Toll Collection system) receives a transmission signal (an ASK-modulated signal) from a road device, as shown in FIG. An ASK receiving circuit 60 as shown is provided. FIG. 6A is a block diagram showing a configuration of a general ASK reception circuit 60 mounted on the vehicle-mounted device and an ASK transmission circuit 50 provided on the roadside device side.
図６（ａ）に示すように、路上機に設けられるＡＳＫ送信回路５０は、送信データＳ１を、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１を介して取り込み、ミキサ５４にて、その取り込んだ送信データＳ２と局部発振器５２から出力される搬送波とを混合することで、搬送波を送信データＳ２にてＡＳＫ変調し、そのＡＳＫ変調した信号をパワーアンプ（ＰＡ）５６にて増幅して、送信アンテナ５８に出力することで、送信アンテナ５８からＡＳＫ変調された送信信号Ｓ３を放射するように構成されている。
As shown in FIG. 6 (a), the ASK transmission circuit 50 provided in the roadside device takes in the transmission data S1 through a low pass filter (LPF) 51, and the mixer 54 takes the transmission data S2 and the local data. By mixing the carrier wave output from the oscillator 52, the carrier wave is ASK modulated with the
一方、車載器には、路上機からの送信信号を受信する受信アンテナ２が設けられている。そして、ＡＳＫ受信回路６０においては、この受信アンテナ２からの受信信号が、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）４にて増幅され、ミキサ８にて、その増幅後の受信信号と局部発振器６から出力された周波数変換用の局部発振信号とが混合されることで、受信信号が中間周波信号（ＩＦ信号）Ｓ４に周波数変換される。
On the other hand, the vehicle-mounted device is provided with a receiving
また、このように周波数変換された受信信号（つまりＩＦ信号）Ｓ４は、受信可能な信号電力範囲（ダイナミックレンジ）を拡大するために、対数アンプ１０にて増幅され、増幅後のＩＦ信号Ｓ５は、ＩＦ信号Ｓ５を両波整流して包絡線検波する検波回路１２に入力される。
The received signal (ie, IF signal) S4 frequency-converted in this way is amplified by the
そして、検波回路１２にて包絡線検波された検波信号Ｓ６は、２系統に分配され、その分配された一方の検波信号Ｓ６は、検波信号Ｓ６を積分（換言すれば平均化）して基準電圧（換言すれば平均電圧）Ｓ７を生成する積分回路１４に入力され、他方の検波信号Ｓ６は、積分回路１４にて生成された基準電圧Ｓ７と共に比較回路１６に入力される。
The detection signal S6 detected by the envelope detection by the
つまり、送信データＳ１は、ハイ／ローの信号レベルの比率（つまり、デューティ比）が５０％になることから、ＡＳＫ受信回路６０では、検波信号Ｓ６の平均電圧を基準電圧Ｓ７として生成し、この基準電圧Ｓ７と検波信号Ｓ６とを比較することで、送信データＳ１に対応したデューティ比５０％のパルス信号（２値信号）Ｓｏｕｔを生成するのである。 That is, since the ratio of the high / low signal level (that is, the duty ratio) of the transmission data S1 is 50%, the ASK reception circuit 60 generates the average voltage of the detection signal S6 as the reference voltage S7, By comparing the reference voltage S7 and the detection signal S6, a pulse signal (binary signal) Sout having a duty ratio of 50% corresponding to the transmission data S1 is generated.
そして、このパルス信号Ｓｏｕｔは、送信データＳ１を復元したデータ信号として、図示しないデータ処理部に出力される。
ところで、図６（ａ）に示すＡＳＫ受信回路６０において、対数アンプ１０を使用しているのは、ダイナミックレンジを拡大するために、リニアアンプとＡＧＣ回路とからなるＡＧＣアンプを使用して受信信号（詳しくはＩＦ信号）を増幅するようにした場合に比べて、ＡＳＫ受信回路６０の回路構成を簡単にして、その消費電力やコストを低減するためである。
The pulse signal Sout is output to a data processing unit (not shown) as a data signal obtained by restoring the transmission data S1.
By the way, in the ASK receiving circuit 60 shown in FIG. 6A, the
しかし、このように対数アンプ１０を用いたＡＳＫ受信回路６０では、受信信号（ＩＦ信号）Ｓ４が対数的に重み付けして増幅されるので、基準電圧Ｓ７を、検波信号Ｓ６の積分（平均化）により生成するようにしただけでは、比較回路１６にて生成されるパルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比が５０％から大きくずれてしまい、後段のデータ処理部で、送信データＳ１のビット判定を行う際に、ビット誤りを生じ易くなるという問題があった。
However, in the ASK receiving circuit 60 using the
つまり、例えば、図７（ａ）は、図６（ａ）に示したＡＳＫ送／受信回路５０、６０における各信号Ｓ１〜Ｓ７、Ｓｏｕｔの信号波形を表しているが、この図から明らかなように、対数アンプ１０に入力されるＩＦ信号Ｓ４は、振幅変化部分の包絡線がほぼ正弦波状になるのに対し、対数アンプ１０にて増幅されたＩＦ信号Ｓ５は、振幅が小さいローレベル領域では伸張され、振幅が大きいハイレベル領域では圧縮されて、上下非対称の歪んだ波形となる。
That is, for example, FIG. 7A shows the signal waveforms of the signals S1 to S7 and Sout in the ASK transmission / reception circuits 50 and 60 shown in FIG. On the other hand, the IF signal S4 input to the
このため、このＩＦ信号を包絡線検波して、その検波信号Ｓ６と、検波信号Ｓ６の平均電圧である基準電圧Ｓ７とを比較するだけでは、最終的に得られるパルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比が、６０％〜７０％となってしまい、後段のデータ処理部で、送信データＳ１を正常に復元できなくなるという問題が生じるのである。 For this reason, if the IF signal is envelope-detected and the detected signal S6 is compared with the reference voltage S7, which is the average voltage of the detected signal S6, the duty ratio of the finally obtained pulse signal Sout is: This results in a problem that the transmission data S1 cannot be normally restored in the subsequent data processing unit.
一方、この問題を防止する技術として、図６（ｂ）に示すように、検波回路１２の後段にクリップ回路１８を設けて、検波回路１２からの出力（検波信号Ｓ６）が所定のクリップ電圧よりも低下したときに、その信号をクリップ電圧に保持することが提案されている（例えば、特許文献１等、参照）。
On the other hand, as a technique for preventing this problem, as shown in FIG. 6B, a
つまり、この提案のＡＳＫ受信回路７０においては、図７（ｂ）に示すように、クリップ回路１８にて検波信号Ｓ６の最低電圧がクリップ電圧となるよう検波信号Ｓ６を補正し、積分回路１４にて、その補正後の検波信号（クリップ信号）Ｓ８を積分（平均化）することで基準電圧Ｓ９を生成し、比較回路１６にて、その基準電圧Ｓ９とクリップ信号Ｓ８（又は検波信号Ｓ６）とを比較することで、パルス信号Ｓｏｕｔを生成する。
In other words, in the proposed ASK receiving circuit 70, as shown in FIG. 7B, the detection signal S6 is corrected by the
従って、この提案のＡＳＫ受信回路７０によれば、比較回路１６からのパルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比が５０％となるようにクリップ電圧を予め設定しておくことで、比較回路１６から出力されるパルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比を５０％にすることができ、送信データＳ１のビット判定を行う際に生じるビット誤りを低減することができる。
しかしながら、上記提案のＡＳＫ受信回路７０においては、クリップ電圧が一定電圧に固定されるため、対数アンプ１０の特性のバラツキによって、クリップ電圧が最適値からずれてしまい、パルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比を５０％に制御することができなくなることがあった。
However, in the proposed ASK receiving circuit 70, since the clip voltage is fixed to a constant voltage, the clip voltage is deviated from the optimum value due to variations in characteristics of the
また、対数アンプ１０は、入力電圧をＶｉｎ、出力電圧をＶｏｕｔ、としたとき、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎに対して対数関数（Ｖｏｕｔ＝ｋ・ｌｏｇＶｉｎ、ｋ：定数）となるように、入力信号（ここではＩＦ信号Ｓ４）を増幅するものであるが、対数アンプ１０において、理想的な対数関数となる入出力特性が得られる信号入力範囲は限られており、ＩＦ信号の電力（換言すればＡＳＫ受信回路７０における受信電力）が、この理想的な信号入力範囲からずれると、ＩＦ信号を所望の対数関数で増幅することができなくなる。
The
このため、上記提案のＡＳＫ受信回路７０において、クリップ電圧を、対数アンプ１０において理想的な入出力特性が得られる信号入力範囲内で設定したとしても、ＡＳＫ受信回路７０における受信電力が理想的な信号入力範囲からずれた場合には、パルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比も５０％からずれてしまう、という問題もある。
For this reason, even if the clip voltage is set within the signal input range in which the ideal input / output characteristics can be obtained in the
そして、このようにパルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比が５０％からずれると、送信データＳ１のビット判定を行う際にビット誤りが生じ易くなるため、送信データＳ１の受信精度を確保するためには、ＡＳＫ受信回路７０に組み込む対数アンプ１０の特性や、受信電力に対するＡＳＫ受信回路７０の使用条件等を、厳しく管理しなければならなくなる。
If the duty ratio of the pulse signal Sout deviates from 50% in this way, a bit error is likely to occur when performing bit determination of the transmission data S1, and therefore ASK is required to ensure the reception accuracy of the transmission data S1. The characteristics of the
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、ＡＳＫ変調された信号を受信し、その受信信号を対数アンプにより増幅して基準電圧と比較することにより、送信データに対応したパルス信号を生成するＡＳＫ受信回路において、対数アンプのバラツキや受信電力の変動等によってパルス信号のデューティ比が５０％からずれるのを防止し、送信データを精度よく復元できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems. A pulse signal corresponding to transmission data is generated by receiving an ASK-modulated signal, amplifying the received signal with a logarithmic amplifier, and comparing it with a reference voltage. An object of the ASK receiving circuit is to prevent the duty ratio of a pulse signal from deviating from 50% due to variations in logarithmic amplifiers, fluctuations in received power, etc., and to restore transmission data with high accuracy.
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載のＡＳＫ受信回路においては、前述の従来回路と同様、ＡＳＫ変調された信号を受信し、その受信信号を対数アンプにて増幅すると共に、その増幅後の受信信号を検波回路にて包絡線検波し、比較回路にて、その検波信号と基準電圧とを比較することで、送信データに対応したパルス信号を生成する。
In the ASK receiving circuit according to
そして、本発明では、比較回路がパルス信号を生成するのに用いる基準電圧を、基準電圧生成回路が、ピークレベル検出手段と平均レベル検出手段とを用いて生成する。つまり、本発明では、ピークレベル検出手段及び平均レベル検出手段が、検波回路から出力される検波信号のピークレベル及び平均レベルをそれぞれ検出し、基準電圧生成回路が、これら各検出手段にて検出されたピークレベルと平均レベルとに基づき、基準電圧を生成する。 In the present invention, the reference voltage used by the comparison circuit to generate the pulse signal is generated by the reference voltage generation circuit using the peak level detection means and the average level detection means. That is, in the present invention, the peak level detection means and the average level detection means detect the peak level and the average level of the detection signal output from the detection circuit, respectively, and the reference voltage generation circuit is detected by each of these detection means. A reference voltage is generated based on the peak level and the average level.
従って、本発明のＡＳＫ受信回路によれば、比較回路にて検波信号と比較される基準電圧が、検波信号の平均レベルと検波信号のピークレベルとに応じて変化することになり、ピークレベルが大きくなれば、基準電圧も大きくなる。 Therefore, according to the ASK receiver circuit of the present invention, the reference voltage compared with the detection signal in the comparison circuit changes according to the average level of the detection signal and the peak level of the detection signal, and the peak level is As it increases, the reference voltage also increases.
このため、基準電圧は、受信信号の受信電力が高く、受信信号のハイレベル領域の圧縮率が大きくなる程、より高電圧に設定されることになり、パルス信号のデューティ比が正規の５０％からずれるのを防止することができる。 For this reason, the reference voltage is set to a higher voltage as the received power of the received signal is higher and the compression rate in the high level region of the received signal is larger, and the duty ratio of the pulse signal is 50% of the normal value. It is possible to prevent deviation.
また、本発明では、図６（ｂ）に示したＡＳＫ受信回路のように、検波信号を一定のクリップ電圧でクリップして平均化することにより基準電圧を生成するのではなく、検波信号のピークレベルと平均レベルとを用いて基準電圧を生成する。 In the present invention, as in the ASK receiving circuit shown in FIG. 6B, the detection signal is not generated by clipping and averaging the detection signal with a constant clip voltage, but the peak of the detection signal. A reference voltage is generated using the level and the average level.
そして、検波信号のピークレベル及び平均レベルは、対数アンプの特性のバラツキや、対数アンプの使用条件に応じて変化することから、本発明によれば、基準電圧を、対数アンプの特性のバラツキや対数アンプの使用条件に対応して設定することができることになり、ＡＳＫ受信回路での送信データの復元精度を向上するために、対数アンプの特性のバラツキを抑制したり、その使用範囲を制限する必要がない。よって、本発明によれば、ＡＳＫ受信回路の低コスト化を図り、その使用可能範囲を拡大することもできる。 Since the peak level and average level of the detection signal vary depending on the characteristics of the logarithmic amplifier and the usage conditions of the logarithmic amplifier, according to the present invention, the reference voltage can be It can be set according to the usage conditions of the logarithmic amplifier, and in order to improve the restoration accuracy of the transmission data in the ASK receiving circuit, variation in the characteristics of the logarithmic amplifier is suppressed, or the use range thereof is limited. There is no need. Therefore, according to the present invention, the cost of the ASK receiving circuit can be reduced and the usable range can be expanded.
ここで、基準電圧生成手段にて基準電圧を生成する際には、例えば、ピークレベルと平均レベルを加算し、その加算結果に所定の係数を乗じることで、基準電圧を生成するようにしてもよいが、基準電圧をより最適値に設定できるようにするには、請求項２に記載のように、ピークレベル及び平均レベルを所定の比率で加算することにより、基準電圧を生成するようにするとよい。
Here, when the reference voltage is generated by the reference voltage generating means, for example, the reference voltage is generated by adding the peak level and the average level and multiplying the addition result by a predetermined coefficient. In order to be able to set the reference voltage to a more optimal value, the reference voltage is generated by adding the peak level and the average level at a predetermined ratio as described in
具体的には、例えば、ピークレベルと平均レベルとにそれぞれ所定の係数Ｋ１，Ｋ２を乗じ、その乗算値を加算することにより、基準電圧を生成するようにするとよい。
そして、このようにすれば、基準電圧として、ピークレベルと平均レベルとの何れかを重み付けして加算した電圧値を設定することができるようになり、ピークレベルと平均レベルとを単に加算した電圧値に基づき基準電圧を設定するようにした場合に比べて、基準電圧として、対数アンプの特性に対応したより最適な電圧値を設定することが可能となる。
Specifically, for example, the reference voltage may be generated by multiplying the peak level and the average level by predetermined coefficients K1 and K2, respectively, and adding the multiplied values.
In this way, a voltage value obtained by weighting and adding either the peak level or the average level can be set as the reference voltage, and the voltage obtained by simply adding the peak level and the average level. Compared to the case where the reference voltage is set based on the value, a more optimal voltage value corresponding to the characteristics of the logarithmic amplifier can be set as the reference voltage.
なお、この場合、基準電圧を生成する際のピークレベルと平均レベルとの比率（換言すれば上述した係数Ｋ１，Ｋ２）には、請求項３に記載のように、比較回路から実際に出力されるパルス信号のデューティ比が５０％になるように実験或いはシミュレーション等で求めた値を設定すればよい。 In this case, the ratio between the peak level and the average level when generating the reference voltage (in other words, the above-described coefficients K1 and K2) is actually output from the comparison circuit as described in claim 3. What is necessary is just to set the value calculated | required by experiment or simulation so that the duty ratio of the pulse signal to be set to 50%.
以下に本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は実施形態のＡＳＫ受信回路２０の構成を表すブロック図である。
本実施形態のＡＳＫ受信回路２０は、図６（ａ）、（ｂ）に示したＡＳＫ受信回路６０，７０と同様、ＥＴＣシステムで使用される車載器に組み込まれ、図６（ａ）に示した路上機側のＡＳＫ送信回路５０から送信された送信電波を受信アンテナ２で受信して、ＡＳＫ送信回路５０からの送信データ（例えばマンチェスタ符号化方式で符号化されたデータ）を復元するのに使用されるものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an ASK reception circuit 20 according to the embodiment.
The ASK receiving circuit 20 according to the present embodiment is incorporated in the vehicle-mounted device used in the ETC system, similar to the ASK receiving circuits 60 and 70 shown in FIGS. 6A and 6B, and is shown in FIG. To receive the transmission radio wave transmitted from the ASK transmission circuit 50 on the roadside side by the receiving
このため、本実施形態のＡＳＫ受信回路２０には、図６（ａ）に示したＡＳＫ受信回路６０と同様、受信アンテナ２からの受信信号を増幅するローノイズアンプ（ＬＮＡ）４、ＬＮＡ４にて増幅された受信信号と局部発振器６から出力される一定周波数の局発信号とを混合することで、受信信号を中間周波信号（ＩＦ信号）Ｓ４に周波数変換するミキサ８、ミキサ８にて周波数変換された受信信号（つまりＩＦ信号）Ｓ４を増幅する対数アンプ１０、対数アンプ１０にて増幅されたＩＦ信号Ｓ５を両波整流して包絡線検波する検波回路１２、及び、この検波回路１２にて包絡線検波された検波信号Ｓ６と基準電圧Ｓ１１とを比較することで、送信データに対応したデューティ比５０％のパルス信号Ｓｏｕｔを生成して、図示しないデータ処理部に出力する比較回路１６、が設けられている。
For this reason, the ASK receiving circuit 20 of the present embodiment is amplified by a low noise amplifier (LNA) 4 and an
また、本実施形態のＡＳＫ受信回路２０には、比較回路１６が検波信号Ｓ６と比較するのに用いる基準電圧Ｓ１１を生成するための回路として、検波信号Ｓ６を積分（換言すれば平均化）して平均電圧Ｓ７を生成する積分回路１４と、検波信号Ｓ６のピーク電圧Ｓ１０を検出するためのピークホールド回路２２と、が設けられている。なお、積分回路１４は、図６（ａ）に示したＡＳＫ受信回路６０と同様のものである。
Further, the ASK receiving circuit 20 of the present embodiment integrates (in other words, averages) the detection signal S6 as a circuit for generating the reference voltage S11 used by the
そして、これら各回路２２、１４から出力されるピーク電圧Ｓ１０及び平均電圧Ｓ７は、それぞれ、乗算器２４、２６に入力されて、予め設定された係数Ｋ１、Ｋ２（但し、０＜Ｋ１＜１、０＜Ｋ２＜１）が乗算される。また、乗算器２４、２６による乗算結果（Ｋ１×Ｓ１０、Ｋ２×Ｓ７）は、加算器２８に入力され、加算器２８にて互いに加算されることにより、基準電圧Ｓ１１に変換される。
The peak voltage S10 and the average voltage S7 output from each of the
つまり、本実施形態では、図２に示すように、検波回路１２で検波信号Ｓ６が生成されるまでは、図６（ａ）に示したＥＴＣシステムと同様に、送信データＳ１が、Ｓ２〜Ｓ６へと変化するが、ＡＳＫ受信回路２０では、この検波信号Ｓ６のピーク電圧Ｓ１０と平均電圧Ｓ７とを係数Ｋ１、Ｋ２にて重み付けして加算することにより、基準電圧Ｓ１１が生成され（Ｓ１１＝Ｋ１×Ｓ１０＋Ｋ２×Ｓ７）、比較回路１６において、この基準電圧Ｓ１１と検波信号Ｓ６とを比較することにより、パルス信号Ｓｏｕｔが生成される。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 2, until the detection signal S6 is generated by the
そして、本実施形態では、基準電圧Ｓ１１を生成するのに用いるピーク電圧Ｓ１０と平均電圧Ｓ７との比率（つまり係数Ｋ１、Ｋ２）が、比較回路１６から出力されるパルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比が５０％となるように、予め実験的に設定されている。
In the present embodiment, the ratio between the peak voltage S10 and the average voltage S7 used to generate the reference voltage S11 (that is, the coefficients K1 and K2) is equal to the duty ratio of the pulse signal Sout output from the
このため、本実施形態のＡＳＫ受信回路２０によれば、基準電圧Ｓ１１として、検波信号Ｓ６の平均電圧Ｓ７とピーク電圧Ｓ１０との間の最適値が設定されることになり、比較回路１６から出力されるパルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比が５０％からずれるのを防止することができる。
For this reason, according to the ASK receiving circuit 20 of the present embodiment, the optimum value between the average voltage S7 and the peak voltage S10 of the detection signal S6 is set as the reference voltage S11, and is output from the
また、パルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比を５０％にすることができるので、後段のデータ処理部で送信データのビット判定を行う際にビット誤りが生じるのを防止し、送信データの受信精度を向上することができる。 In addition, since the duty ratio of the pulse signal Sout can be set to 50%, it is possible to prevent a bit error from occurring when performing the bit determination of the transmission data in the subsequent data processing unit, and improve the reception accuracy of the transmission data. be able to.
また、本実施形態では、図６（ｂ）に示したＡＳＫ受信回路７０のように、検波信号Ｓ６を一定のクリップ電圧でクリップしたクリップ信号Ｓ８を平均化することにより基準電圧Ｓ９を生成するのではなく、検波信号Ｓ６のピーク電圧Ｓ１０と平均電圧Ｓ７とを用いて基準電圧Ｓ１１を生成する。 In this embodiment, the reference voltage S9 is generated by averaging the clip signal S8 obtained by clipping the detection signal S6 with a constant clip voltage as in the ASK receiving circuit 70 shown in FIG. 6B. Instead, the reference voltage S11 is generated using the peak voltage S10 and the average voltage S7 of the detection signal S6.
そして、検波信号Ｓ６のピーク電圧Ｓ１０及び平均電圧Ｓ７は、対数アンプの特性のバラツキや、対数アンプの使用条件に応じて変化することから、本実施形態によれば、基準電圧Ｓ１１を、対数アンプ１０の特性のバラツキや対数アンプ１０の使用条件に対応して設定することができることになり、ＡＳＫ受信回路２０での送信データの復元精度を確保するために、対数アンプの特性のバラツキを抑制したり、その使用範囲を制限する必要がない。
Since the peak voltage S10 and the average voltage S7 of the detection signal S6 change according to variations in characteristics of the logarithmic amplifier and the usage conditions of the logarithmic amplifier, according to the present embodiment, the reference voltage S11 is changed to the logarithmic amplifier. 10 characteristics and the usage conditions of the
よって、本発明によれば、ＡＳＫ受信回路の低コスト化を図り、その使用可能範囲を拡大することもできる。
以下、この効果について具体的に説明する。
Therefore, according to the present invention, the cost of the ASK receiving circuit can be reduced and the usable range can be expanded.
Hereinafter, this effect will be specifically described.
まず、対数アンプ１０への入力電力［ｄＢｍ］と出力電圧［Ｖ］との関係は、理想的には、図３（ａ）に点線で示すように直線状（つまり理想的な対数関数）になるが、実際には、こうした理想的な対数関数が得られる信号入力範囲は限られており、図３（ａ）に実線で示すように、入力電力がこの信号入力範囲（Ａ）からずれると、そのずれ幅に応じて、入力電力の変化に対する出力電圧の変化割合が小さくなる。
First, the relationship between the input power [dBm] to the
つまり、例えば、図３（ｂ）に示すように、対数アンプ１０への入力電力が、理想的な対数関数が得られる信号入力範囲（Ａ）を中心として所定範囲だけ増加又は減少した領域（Ｂ）では、入力電力と出力電圧との関係を表す直線の傾きが、信号入力範囲（Ａ）での直線の傾きよりも小さくなり、対数アンプ１０への入力電力が、領域（Ｂ）よりも更に増加又は減少した領域（Ｃ）では、入力電力と出力電圧との関係を表す直線の傾きが、信号入力範囲（Ｂ）での直線の傾きよりも更に小さくなる。
That is, for example, as shown in FIG. 3B, a region (B) in which the input power to the
そこで、本実施形態のＡＳＫ受信回路２０、及び、図６（ａ）、（ｂ）に示した従来のＡＳＫ受信回路６０、７０に対して、それぞれ、対数アンプ１０への入力電力が上記各領域（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）内の電力値となるように、ＡＳＫ変調信号を入力し、そのとき各ＡＳＫ受信回路２０、６０、７０で生成される検波信号Ｓ６、基準電圧Ｓ１１，Ｓ７，Ｓ９及びパルス信号Ｓｏｕｔを計測（シミュレーション）したところ、図４（ａ）〜（ｃ）に示す結果が得られた。
Therefore, the input power to the
なお、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、対数アンプ１０への入力電力が上述した各領域（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）内にあるときの計測結果を表している。また、図４（ａ）〜（ｃ）において、パルス信号Ｓｏｕｔのうち、従来方式１は、図６（ａ）に示したＡＳＫ受信回路６０からの出力パルスを表し、従来方式２は、図６（ｂ）に示したＡＳＫ受信回路７０からの出力パルスを表し、実施形態は、図１に示した本実施形態のＡＳＫ受信回路２０からの出力パルスを表し、理想波形は、ＡＳＫ変調信号を生成するのに用いた送信データを表す。
4A, 4B, and 4C show measurement results when the input power to the
そして、この計測結果から、従来方式２のＡＳＫ受信回路７０では、対数アンプ１０への入力電力が理想的な信号入力範囲（Ａ）内にあるときには、基準電圧Ｓ９が本実施形態の基準電圧Ｓ１１と略一致して、理想波形に近いデューティ比５０％のパルス信号Ｓｏｕｔが得られる（図４（ａ）参照）ものの、対数アンプ１０への入力電力が領域（Ｂ）にずれると、基準電圧Ｓ９が本実施形態の基準電圧Ｓ１１と従来方式１の基準電圧Ｓ７との間の電圧値となって、パルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比が理想波形（５０％）よりも大きくなり、対数アンプ１０への入力電力が領域（Ｃ）までずれると、基準電圧Ｓ９が従来方式１の基準電圧Ｓ７と略同じになって、パルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比が更に大きくなってしまうことがわかる。
From this measurement result, in the ASK receiving circuit 70 of the
これに対し、本実施形態のＡＳＫ受信回路２０では、対数アンプ１０への入力電力が、理想的な信号入力範囲（Ａ）から領域（Ｂ）、領域（Ｃ）へとずれても、パルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比が理想波形（５０％）となるように基準電圧Ｓ１１を最適値に設定することができ、パルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比を略５０％に制御できることがわかる。
On the other hand, in the ASK receiving circuit 20 of this embodiment, even if the input power to the
従って、本実施形態のＡＳＫ受信回路２０によれば、受信信号の受信電力が変動してもパルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比を略５０％に制御できることになり、従来方式２のＡＳＫ受信回路７０に比べて、使用可能範囲を拡大することができるようになるのである。
Therefore, according to the ASK receiving circuit 20 of the present embodiment, the duty ratio of the pulse signal Sout can be controlled to about 50% even if the received power of the received signal varies, compared to the ASK receiving circuit 70 of the
また、本実施形態のＡＳＫ受信回路２０では、ピーク電圧Ｓ１０及び平均電圧Ｓ７に、ぞれぞれ、係数Ｋ１、Ｋ２を乗じ、その乗算結果を加算することにより基準電圧Ｓ１１を設定するようにしているので、パルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比が５０％となるように基準電圧Ｓ１１を設定できるようにするには、ピーク電圧Ｓ１０及び平均電圧Ｓ７に乗じる係数Ｋ１、Ｋ２（換言すれば基準電圧Ｓ１１を設定する際の各電圧値Ｓ１０、Ｓ７の比率）を調整すればよく、その調整を簡単に行うことができる。 In the ASK receiving circuit 20 of the present embodiment, the reference voltage S11 is set by multiplying the peak voltage S10 and the average voltage S7 by coefficients K1 and K2, respectively, and adding the multiplication results. Therefore, in order to be able to set the reference voltage S11 so that the duty ratio of the pulse signal Sout is 50%, the coefficients K1 and K2 to be multiplied by the peak voltage S10 and the average voltage S7 (in other words, the reference voltage S11 is set). The ratio of the voltage values S10 and S7 at the time of adjustment may be adjusted, and the adjustment can be easily performed.
なお、本実施形態では、ピークホールド回路２２が本発明のピークレベル検出手段に相当し、積分回路１４が本発明の平均レベル検出手段に相当し、乗算器２４，２６及び加算器２８が本発明の基準電圧生成手段に相当する。
In the present embodiment, the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲内にて種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施形態では、基準電圧Ｖ１１は、ピークホールド回路２２、積分回路１４、乗算器２４、２６、及び加算器２８を用いて生成するものとして説明したが、これら各部の機能は、例えば、図５に示す電気回路によって実現できる。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various aspect can be taken within the technical scope of this invention.
For example, in the above embodiment, the reference voltage V11 has been described as being generated using the
つまり、図５に示す回路においては、検波回路から比較回路１６に至る検波信号Ｓ６の伝送経路に一端が接続された抵抗Ｒ１と、一端がこの抵抗Ｒ１に接続され、他端がグランドラインに接地されたコンデンサＣ１とにより、平均レベル検出手段としての積分回路が形成されている。
That is, in the circuit shown in FIG. 5, one end is connected to the transmission path of the detection signal S6 from the detection circuit to the
また、ピークレベル検出手段としてのピークホールド回路は、
１）ベースが検波信号Ｓ６の伝送経路に接続され、エミッタが抵抗Ｒ２を介して電源ライン（正電圧）に接続され、コレクタがグランドラインに接地されたＰＮＰトランジスタＴ１と、
２）ベースがＰＮＰトランジスタＴ１のエミッタに接続され、コレクタが電源ラインに接続され、エミッタが抵抗Ｒ３を介してグランドラインに接地されたＮＰＮトランジスタＴ２と、
３）抵抗Ｒ３に並列に接続されたコンデンサＣ２と、
から構成されている。
Moreover, the peak hold circuit as the peak level detecting means is
1) a PNP transistor T1 having a base connected to the transmission path of the detection signal S6, an emitter connected to a power supply line (positive voltage) via a resistor R2, and a collector grounded to the ground line;
2) an NPN transistor T2 having a base connected to the emitter of the PNP transistor T1, a collector connected to the power supply line, and an emitter grounded to the ground line via the resistor R3;
3) a capacitor C2 connected in parallel to the resistor R3;
It is composed of
このため、図５に示す回路では、ＰＮＰトランジスタＴ１を介して、ＮＰＮトランジスタＴ２から抵抗Ｒ３とコンデンサＣ２との並列回路に流れ込む電流が制御されて、コンデンサＣ２に、検波信号Ｓ６の信号レベル（電圧）に対応した電荷が蓄積されることになり、そのコンデンサＣ２の両端電圧は、検波信号Ｓ６のピークレベルに対応した電圧（つまりピーク電圧Ｓ１０）となる。 Therefore, in the circuit shown in FIG. 5, the current flowing from the NPN transistor T2 into the parallel circuit of the resistor R3 and the capacitor C2 is controlled via the PNP transistor T1, and the signal level (voltage) of the detection signal S6 is applied to the capacitor C2. ) Is accumulated, and the voltage across the capacitor C2 becomes a voltage corresponding to the peak level of the detection signal S6 (that is, the peak voltage S10).
そして、このコンデンサＣ２の両端電圧（ピーク電圧Ｓ１０）と、積分回路を構成しているコンデンサＣ１の両端電圧（つまり平均電圧Ｓ７）は、それぞれ、抵抗Ｒ４、Ｒ５を介して、比較回路１６を構成するコンパレータの反転入力端子に入力される。
The voltage across the capacitor C2 (peak voltage S10) and the voltage across the capacitor C1 constituting the integrating circuit (that is, the average voltage S7) constitute the
この抵抗Ｒ４、Ｒ５は、これら各電圧Ｓ１０、Ｓ７を加算して比較回路１６に入力するものであり、本発明の基準電圧生成手段として機能する。そして、これら各抵抗Ｒ４、Ｒ５は、その抵抗値を調整することにより、各電圧Ｓ１０、Ｓ７を加算する際の比率を任意に設定できる。
The resistors R4 and R5 add these voltages S10 and S7 and input them to the
従って、基準電圧Ｓ１１を図５に示す回路を用いて生成するようにしても、検波電圧のピーク電圧Ｓ１０と平均電圧Ｓ７とを用いて、パルス信号Ｓｏｕｔのデューティ比が５０％となるように、基準電圧Ｓ１１を設定することができるようになり、上記実施形態と同様の効果が得られるＡＳＫ受信回路を構成できることになる。 Therefore, even if the reference voltage S11 is generated using the circuit shown in FIG. 5, the duty ratio of the pulse signal Sout is 50% using the peak voltage S10 and the average voltage S7 of the detection voltage. The reference voltage S11 can be set, and an ASK receiving circuit that can obtain the same effect as the above embodiment can be configured.
一方、上記実施形態のＡＳＫ受信回路２０は、ＥＴＣシステムの車載器に搭載されるものとして説明したが、本発明は、ＥＴＣシステム用のＡＳＫ受信回路に限定されるものではなく、ＡＳＫ変調信号を受信するＡＳＫ受信回路であれば、上記実施形態と同様に適用して同様の効果を得ることができる。 On the other hand, although the ASK receiving circuit 20 of the above embodiment has been described as being mounted on an on-board unit of an ETC system, the present invention is not limited to an ASK receiving circuit for an ETC system, and an ASK modulated signal is transmitted. A receiving ASK receiving circuit can be applied in the same manner as the above embodiment to obtain the same effect.
そして、上記実施形態のＡＳＫ受信回路２０には、受信信号をＩＦ信号に周波数変換するために、局部発振器６及びミキサ８が設けられているが、受信信号（搬送波）の周波数が低く、受信信号を直接包絡線検波できるようなシステムであれば、局部発振器６及びミキサ８を設けることなく、ＡＳＫ受信回路を構成することもできる。
In the ASK receiving circuit 20 of the above embodiment, the
２…受信アンテナ、４…ローノイズアンプ（ＬＮＡ）、６…局部発振器、８…ミキサ、１０…対数アンプ、１２…検波回路、１４…積分回路、１６…比較回路、１８…クリップ回路、２２…ピークホールド回路、２４…乗算器、２８…加算器、２０，６０，７０…ＡＳＫ受信回路、５０…ＡＳＫ送信回路、５１…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、５２…局部発振器、５４…ミキサ、５６…パワーアンプ（ＰＡ）、５８…送信アンテナ、Ｔ１…ＰＮＰトランジスタ、Ｔ２…ＮＰＮトランジスタ、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｒ１〜Ｒ５…抵抗。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記受信信号を増幅する対数アンプと、
該対数アンプにて増幅された受信信号を包絡線検波する検波回路と、
該検波回路から出力される検波信号のピークレベルを検出するピークレベル検出手段と、
前記検波回路から出力される検波信号の平均レベルを検出する平均レベル検出手段と、
前記各検出手段にて検出されたピークレベルと平均レベルとに基づき、基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記検波回路から出力された検波信号と、前記基準電圧生成手段により生成された基準電圧とを比較し、該比較結果を、前記送信データを表すパルス信号として出力する比較回路と、
を備えたことを特徴とするＡＳＫ受信回路。 An ASK receiving circuit that receives an ASK modulated signal and generates a pulse signal corresponding to the transmission data from the received signal,
A logarithmic amplifier for amplifying the received signal;
A detection circuit for detecting an envelope of the reception signal amplified by the logarithmic amplifier;
Peak level detection means for detecting the peak level of the detection signal output from the detection circuit;
Average level detecting means for detecting an average level of a detection signal output from the detection circuit;
A reference voltage generating means for generating a reference voltage based on the peak level and the average level detected by each of the detecting means;
A comparison circuit that compares the detection signal output from the detection circuit with the reference voltage generated by the reference voltage generation unit, and outputs the comparison result as a pulse signal representing the transmission data;
An ASK receiving circuit comprising:
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