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発明の名称 無線通信装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−193881
公開日 平成7年(1995)7月28日
出願番号 特願平5−332901
出願日 平成5年(1993)12月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 山本 雅弘 / 堀池 良雄 / 横網代 義幸 / 松村 照恵
要約 目的
本発明はPLL機能を持った通信装置に関するもので、通信の信頼性を高め、かつ低コスト化を図ることを目的としたものである。

構成
制御手段4はPLL手段3の電源をONにしPLL手段3がロックする前後に次の送信処理のためにマイクロコンピュータのクロックをサブクロックからメインクロックに切り替える。ここでPLL手段3と制御手段4のクロックを共用しているため、PLL手段3からのロック信号によってメインクロックの発振の有無を確認することができる。また、PLL手段3のロック時間はおおよそ確定することができるのでクロックをサブからメインに切り替えるタイミングも検討をつけることができる。
特許請求の範囲
【請求項1】印加電圧により発振周波数が変化する電圧制御発振手段と、前記電圧制御発振手段の発振信号の位相とある基準信号の位相を比較する位相比較手段と、前記位相比較手段から出力される位相誤差信号を直流電圧に変換しその直流電圧によって前記電圧制御発振手段の発振周波数を基準信号の周波数と一致するように制御するローパスフィルターと、前記電圧制御発振手段の発振周波数と基準信号の周波数が一致したことを判定する判定手段と、前記位相比較手段に基準信号を与える発振手段Aと、前記位相比較手段へ出力される前記発振手段Aの基準信号を動作クロックとしデータ処理を行う制御手段と、前記電圧制御発振手段から出力された安定した周波数の信号を送信する送信手段とで構成された無線通信装置。
【請求項2】前記発振手段Aの原発振を分周し逓倍することにより動作クロックとして利用する制御手段または位相比較手段で構成された請求項1記載の無線通信装置。
【請求項3】前記発振手段Aとは別の発振周波数の発振手段Bと、前記制御手段は前記発振手段AまたはBから出力される基準信号を動作クロックとして利用すると共に、前記判定手段において前記発振手段Aから出力される基準信号の周波数と前記電圧制御発振手段の出力信号周波数が一致したときに出力されるロック信号を検出することにより前記発振手段Bから前記発振手段Aへ動作クロックを切りかえる請求項1記載の無線通信装置。
【請求項4】非測定流体の流量値を計測するメータ端末と、前記計測データを保存する保存手段と、前記保存手段に保存された計測データをあらかじめ定めた送信フォーマットに変換する制御手段と、前記制御手段から出力される信号を送信する送信手段とで構成された流量計測装置を持つ請求項1記載の無線通信装置。
【請求項5】メータ端末の計測データを収集する前記データ収集手段と、前記データ収集手段からのデータ収集要求信号をあらかじめ定めた送信フォーマットに変換する制御手段と、前記制御手段から出力される信号を送信する送信手段とで構成された流量計測装置を持つ請求項1記載の無線通信装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無線通信システムにおいて通信の信頼性が高く、かつ低電流化を図った通信装置に関するものである。また、メータ等を利用した流量計測装置にも展開できる。
【0002】
【従来の技術】従来の無線通信装置の一例のブロック図を図3に示す。図3において1、2、8はそれぞれ水晶発振子で構成された発振手段A、B、Cである。5は印加電圧により発振周波数が変化する電圧制御発振手段(以下VCO手段という)である。3は周波数安定度の高い発振回路を作ることができる位相同期ループ(PLL手段)である。ここでPLL手段3は、VCO手段5の発振信号の位相とある基準信号の位相を比較する位相比較手段と、位相比較手段から出力される位相誤差信号を直流電圧に変換しその直流電圧によってVCO手段5の発振周波数を基準信号の周波数と一致するように制御するローパスフィルターと、VCO手段5の発振周波数と基準信号の周波数が一致したことを判定する判定手段によって構成されるものとする。4はデータの送受信の制御を行う制御手段である。6はデータを送信する送信手段である。7はアンテナである。
【0003】制御手段4は発振手段B、Cからの信号により動作する。ここでいう制御手段4は一般的にはマイクロコンピュータである。発振手段B、Cはそれぞれ発振周波数が異なり制御手段4には異なる2つのクロックが供給される。一般的に1つはマイクロコンピュータのメインクロックになり、もう一方はサブクロックになる。マイクロコンピュータはソフトウエアによりどちらかのクロックで動作する。メインクロックはプログラム動作が高速になるがサブクロックで動作するときよりも消費電流が大きい。よって、電池等で駆動する装置の場合、電池寿命を長くするために高速処理が必要な場合以外はサブクロックで動作する。
【0004】制御手段4の中心的な処理はデータの送信処理である。データを無線送信するために制御手段4から出力された送信データによってVCO手段5を直接変調する。その後PLL手段3により安定した周波数の信号を作り出し送信する。よってあらかじめPLL手段3の電源をONにしておく必要がある。PLL手段3は発振手段Aからの基準信号とVCO手段5からの信号により内部の位相比較器やローパスフィルターによってVCO手段5の発振周波数を制御し安定した周波数の信号を送信手段6に出力すると同時に、安定した周波数の信号が完成したことを知らせる信号を制御手段4に出力する。このことを一般的に「PLLがロックした」という。PLLがロックした後、制御手段4は送信データをVCO手段5に出力する。そして、PLL手段3は送信信号を送信手段6に出力する。送信手段6は信号の増幅等を行いアンテナ7から電波を送信する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来の構成では、制御手段4はPLL手段3の電源をONにしてからデータを出力するまでに時間がかかるという問題がある。すなわち、通常動作時にサブクロックで動作していて無線通信(送信)時にメインクロックで動作するような制御手段4(マイクロコンピュータ)の場合、まずPLL手段3の電源をONにしてからPLLがロックするまでに時間がかかる。さらに、PLLがロックする前後にクロックをサブからメインに切り替えるわけだが、マイクロコンピュータではプログラムの1命令で切り替えることができるが、マイクロコンピュータやその周辺のハードウエア的には切り替え、すなわち、メインクロックの正常な発振にかなりの時間がかかる場合が一般的である。よって無線通信のような時間管理が非常に大切な処理をする場合、メインクロックで動作しているように認識していても実際にはハードウエア的に切り替えが終了しておらず時間管理をするためのタイマー等に誤差が生じ正常な通信ができなくなる場合がある。これを回避するためには、かなり余裕を見た時間制御手段4は送信データを出力することができなくなる。また、余裕を見た時間をとってもメインクロックが正常に発振しているという保証はなく、信頼性が低いシステムとなってしまうという課題があった。
【0006】本発明は上記課題を解決するもので、通信の信頼性が高く、かつ低電流化を図った通信装置を作ることを目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため本発明の無線通信装置は、ある印加電圧により発振周波数が変化する電圧制御発振手段(VCO手段)と、前記VCO手段の発振信号の位相とある基準信号の位相を比較する位相比較手段と、前記位相比較手段から出力される位相誤差信号を直流電圧に変換しその直流電圧によって前記VCO手段の発振周波数を基準信号の周波数と一致するように制御するローパスフィルターと、前記VCO手段の発振周波数と基準信号の周波数が一致したことを判定する判定手段と、前記位相比較手段に基準信号を与える発振手段Aと、前記発振手段Aとは別の発振周波数の発振手段Bと、前記発振手段Aまたは前記発振手段Bから出力される基準信号をクロックとして前記判定手段において前記発振手段Aから出力される基準信号の周波数と前記VCO手段の出力信号周波数が一致したときに出力されるロック信号を検出することにより前記発振手段Bから前記発振手段Aへ動作クロックを切りかえて処理を行い信号を出力する制御手段と、前記制御手段から出力された信号で前記VCO手段にかけられた変調信号を直流電圧に変換したものを前記VCO手段の印加電圧とし、前記VCO手段から出力された安定した周波数の信号を送信する送信手段を設けた構成としてある。
【0008】
【作用】本発明は上記構成によって、PLLとマイクロコンピュータ双方のクロックを1つの発振子で共用でき、かつ、正確に動作できるようになる。
【0009】
【実施例】以下本発明の実施例を図1を参照して説明する。図1において、1は発振手段Aである。2は発振手段Bである。発振手段AとBは発振周波数が異なる。5は印加電圧により発振周波数が変化するVCO手段である。3は周波数安定度の高い発振回路を作ることができる位相同期ループ(PLL)手段である。ここでPLL手段3は、VCO手段5の発振信号の位相とある基準信号の位相を比較する位相比較手段17と、位相比較手段17から出力される位相誤差信号を直流電圧に変換しその直流電圧によってVCO手段5の発振周波数を基準信号の周波数と一致するように制御するローパスフィルター18と、VCO手段5の発振周波数と基準信号の周波数が一致したことを判定する判定手段19によって構成されるものとする。4はデータの送受信の制御を行う制御手段である。6はデータを送信する送信手段である。7はアンテナである。
【0010】制御手段4は発振手段A、Bからの信号により動作する。ここでいう制御手段4は一般的にはマイクロコンピュータである。発振手段A、Bはそれぞれ発振周波数が異なり制御手段4には異なる2つのクロックが供給される。一般的に1つはマイクロコンピュータのメインクロックになり、もう一方はサブクロックになる。ここでは、発振手段Aからの信号がメインクロックになり発振手段Bからの信号がサブクロックになる。マイクロコンピュータはソフトウエアによりどちらかのクロックで動作する。メインクロックはプログラム動作が高速になるがサブクロックで動作するときよりも消費電流が大きい。よって、電池等で駆動する装置の場合、電池寿命を長くするために高速処理が必要な場合以外はサブクロックで動作する。ここでいう高速処理が必要な場合とは無線通信処理(送信処理)の場合である。
【0011】制御手段4の中心的な処理はデータの送信処理である。データを無線送信するために制御手段4から出力された送信データによってVCO手段5を直接変調する。その後PLL手段3により安定した周波数の信号を作り出し送信する。よってあらかじめPLL手段3の電源をONにしておく必要がある。PLL手段3は発振手段Aからの基準信号とVCO手段5からの信号により内部の位相比較器やローパスフィルターによってVCO手段5の発振周波数を制御し安定した周波数の信号を送信手段6に出力すると同時に、安定した周波数の信号が完成したことを知らせる信号を制御手段4に出力する。このことを一般的に「PLLがロックした」という。PLLがロックした後、制御手段4は送信データをVCO手段5に出力する。そして、PLL手段3は送信信号を送信手段6に出力する。送信手段6は信号の増幅等を行いアンテナ7から電波を送信する。
【0012】ここで、発振手段Aの出力をPLL手段3と制御手段4のクロックとして共用しているメリットについて説明する。共用する際、発振手段Aが制御手段4またはPLL手段3に必要な周波数でない場合は、制御手段4またはPLL手段3の内部等の分周機能を利用して分周し逓倍して使う。制御手段4はPLL手段3の電源をONにしPLLがロックする前後に次の送信処理のためにマイクロコンピューターのクロックをサブクロックからメインクロックに切りかえるわけだが、マイクロコンピューターではプログラムの1命令で切りかえることができるが、マイクロコンピューターやその周辺のハードウエア的には切りかえ、すなわち、メインクロックの正常な発振にかなりの時間がかかる場合が一般的である。ここでPLL手段3と制御手段4のクロックを共用しているため、PLL手段3からのロック信号によってメインクロックの発振の有無を確認することができる。また、PLL手段3のロック時間はおおよそ確定することができるのでクロックをサブからメインに切りかえるタイミングも検討をつけることができ、無駄無く効率の良いシステムを設計することができる。
【0013】次に、この無線通信装置を利用した流量計測装置について説明する。近年、電話回線等を利用して遠隔よりメータで計測した積算値を吸い上げるいわゆる自動検針システムが導入されてきている。さらに電話回線とメータとの間を小電力等の無線回線により接続するこころみもなされている。図2に一般的な流量計測装置並びに流量計測装置を用いた自動検針システムのブロック図を示し説明する。9は家庭に配管されたガス配管、10はガス配管9の途中に設けられ対象家庭でのガスの使用量を計測するガス流量計(いわゆるガスメータとよばれる)である。11は保存手段である。12は受信手段である。13は公衆電話回線、14は公衆電話回線13に接続されるノーリンギング網制御手段(以下T−NCU:Terminal-Network Control Unitと呼ぶ)、15はインターフェース手段である。ここではインターフェイス手段15やT−NCU14を含む一連の電話回線接続部をデータ収集手段16と呼ぶ。
【0014】図2において、流量計10ではガス配管9に流れるガスの流量を測定しその積算値を電子的に保存手段11に保存する。保存手段11は保存された積算値を制御手段4に出力する。制御手段4は積算値をあらかじめ定めた送信フォーマットに変換し、その送信データによってVCO手段5を直接変調する。その後PLL手段3により安定した周波数の信号を作り出し送信する。よってあらかじめPLL手段3の電源をONにしておく必要がある。PLL手段3は発振手段Aからの基準信号とVCO手段5からの信号により内部の位相比較器やローパスフィルターによってVCO手段5の発振周波数を制御し安定した周波数の信号を送信手段6に出力すると同時に、安定した周波数の信号が完成したことを知らせる信号を制御手段4に出力する。このことを一般的に「PLLがロックした」という。PLLがロックした後、制御手段4は送信データをVCO手段5に出力する。そして、PLL手段3は送信信号を送信手段6に出力する。送信手段6は信号の増幅等を行いアンテナ7から電波を送信する。受信手段12は送信手段6からの400MHz帯の受信信号を増幅し、復調することにより送信信号を復元し、その検針データに基づいてインターフェイス手段15を介してT−NCU14を起動し、電話回線13に検針データを送出する。
【0015】なお、図2ではメータ側(流量計10を含むメータ端末側)からT−NCU側(データ収集手段16を含む電話回線側)への検針データの送信を中心として動作を説明したが、メータ側に受信手段12、T−NCU側に送信手段6を設け電話回線13に接続されている検針データを管理する管理装置(図2には図示せず)から電話回線13を介してT−NCU14を呼び出しメータ側に検針データの送信を要求する構成とすることもできる。
【0016】この実施例の構成によれば、PLLのロック確認と同時にメインクロックの発振も確認できマイクロコンピュータの正確なクロック切りかえを行うことができる。また、従来の通信装置に比べ発振手段を1つ減らすことができコストの軽減化を図ることもできるという効果がある。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明の無線通信装置は、発振手段が1つになりコストの低減化が図れ無線通信システムの普及に大いに貢献できるという効果がある。また、通信、特に送信の信頼性を高める通信システムを確立できる。さらに、流量計測装置に展開することによって無線を利用した自動検針システムの普及にも貢献できる。




 

 


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