(57)【要約】【課題】本発明の一実施形態は、ＦＳＫ通信において、送信周波数に変動が生じた場合でも、安定した復調を可能にする。【解決手段】本発明の一態様としての信号処理装置は、第１または第２送信分周比を用いて、基準送信周波数を分周することにより、周波数偏移変調された変調信号を受信する受信部を備える。受信部は、第１復調部と、復調制御信号生成部と、を備え、復調制御信号生成部は、第１分周部と、周波数制御信号生成部と、第１発振器と、を備える。第１分周部は、第１または第２受信分周比により、変調信号および復調制御信号の一方の周波数を分周する。周波数制御信号生成部は、他方の周波数と、第１または第２受信分周比による分周後の一方の周波数と、に基づき、周波数制御信号を生成する。第１発振器は、周波数制御信号に基づく周波数にて発振を行うことにより、復調制御信号を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通信データの値に応じて選択された第１または第２送信分周比を用いて、基準送信周波数を分周することにより、周波数偏移変調された変調信号を受信する受信部を備えた信号処理装置であって、
前記受信部が、
復調制御信号に基づき前記変調信号を復調することにより、前記第１通信データを取得する第１復調部と、
前記変調信号と、復調された前記第１通信データと、に基づき、前記復調制御信号を生成する復調制御信号生成部と、
を備え、
前記復調制御信号生成部が、
復調された前記第１通信データの値に応じて選択された第１または第２受信分周比により、前記変調信号および前記復調制御信号の一方である第１比較信号の周波数を分周する第１分周部と、
前記変調信号および前記復調制御信号の他方である第２比較信号の周波数と、前記第１または第２受信分周比による分周後の前記第１比較信号の周波数と、に基づき、前記復調制御信号の周波数を制御するための周波数制御信号を生成する周波数制御信号生成部と、
前記周波数制御信号に基づく周波数にて発振を行うことにより、前記復調制御信号を生成する第１発振器と、
を備える信号処理装置。
【請求項２】
前記第１送信分周比、前記第２送信分周比、前記第１受信分周比、および前記第２受信分周比が、所定の関係式を満たすことにより、前記復調制御信号の周波数が、前記基準送信周波数の変動に追随するように制御される
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記第１分周部が、第３受信分周比により、前記第２比較信号の周波数を分周し、
前記第３受信分周比による分周後の前記第２比較信号の周波数と、前記第１または第２受信分周比による分周後の前記第１比較信号の周波数と、に基づき、前記周波数制御信号が生成される
請求項１または２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記基準送信周波数をｆ１と、前記復調制御信号の周波数をｆ２と、前記第１送信分周比をＮ１（Ｎ１は整数）と、前記第２送信分周比をＭ１（Ｍ１はＮ１＜Ｍ１を満たす整数）と、前記第１受信分周比をＮ２（Ｎ２は整数）と、前記第２受信分周比をＭ２（Ｍ２はＮ２＜Ｍ２を満たす整数）と、表した場合において、
Ｎ２／Ｎ１＝Ｍ２／Ｍ１の関係式が成り立ち、
ｆ２＝（Ｎ２／Ｎ１）×ｆ１／Ｋ（Ｋは整数）の関係式を満たすように前記復調制御信号の周波数が制御される
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記基準送信周波数をｆ１と、前記復調制御信号の周波数をｆ２と、前記第１送信分周比をＮ１（Ｎ１は整数）と、前記第２送信分周比をＭ１（Ｍ１はＮ１＜Ｍ１を満たす整数）と、前記第１受信分周比をＮ２（Ｎ２は整数）と、前記第２受信分周比をＭ２（Ｍ２はＮ２＜Ｍ２を満たす整数）と、表した場合において、
Ｎ１×Ｎ２＝Ｍ１×Ｍ２の関係式が成り立ち、
ｆ２＝｛ｆ１／（Ｎ１×Ｎ２）｝×Ｋ（Ｋは整数）の関係式を満たすように前記復調制御信号の周波数が制御される
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記変調信号が、第２通信データの値に応じて変動しており、
前記受信部が、前記周波数制御信号から検出された前記変調信号の変動に基づき、前記第２通信データを復調する第２復調部、をさらに備える
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記受信部が、前記復調制御信号の周波数、前記第１受信分周比、および前記第２受信分周比の少なくともいずれかを、キャリブレーションモード期間において決定し、
前記キャリブレーションモード期間の終了後に、前記変調信号の復調が開始される
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記第１復調部は、
前記変調信号に遅延時間を付加することにより、遅延信号を生成する遅延付加部と、
前記変調信号と、前記変調信号の遅延信号と、を比較することにより、前記第１通信データを取得する比較部と、
を備える
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記第１復調部は、
前記変調信号に第１遅延時間を付加することにより、第１遅延信号を生成する第１遅延付加部と、
前記変調信号と、前記第１遅延信号と、を比較することにより、第３比較信号を生成する第１比較部と、
前記変調信号に第２遅延時間を付加することにより、第２遅延信号を生成する第２遅延付加部と、
前記変調信号の逆相信号と、前記第２遅延信号と、を比較することにより、第４比較信号を生成する第２比較部と、
前記第３比較信号と、前記第４比較信号と、を比較することにより、前記第１通信データを取得する第３比較部と、
を備える
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項１０】
前記変調信号を送信する送信部と、
前記送信部と、前記受信部と、を絶縁する絶縁部と、
をさらに備え、
前記送信部が、
前記基準送信周波数にて発振を行うことにより、基準送信信号を生成する第２発振器と、
前記第１通信データの値に応じて選択された前記第１または前記第２送信分周比により、前記基準送信周波数を分周することにより、前記変調信号を生成する第３分周器と、
を備え、
前記絶縁部が、前記変調信号に基づき、高周波の電磁界を生成し、
前記絶縁部が、前記高周波の電磁界に基づき、高周波の電気信号を生成し、  前記受信部が、前記電気信号を受信することにより、前記変調信号を受信する
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項１１】
前記絶縁部が少なくともトランスにより構成される
請求項１０に記載の信号処理装置。
【請求項１２】
前記絶縁部が少なくとも容量素子により構成される
請求項１０に記載の信号処理装置。
【請求項１３】
前記絶縁部からの電気信号を直流電圧に変換する整流器と、
前記整流器４からの前記直流電圧を所定の出力電圧に変換する電源回路と、
をさらに備える
請求項１０ないし１２のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項１４】
前記受信部が、第３通信データの値に応じて負荷を変更する可変負荷素子を備え、
前記送信部が、前記絶縁部に送られる前記変調信号の電流または電圧の、前記可変負荷素子の負荷の変動に伴う変動に基づき、前記第３通信データを復調する第３復調部を備える
請求項１０ないし１３のいずれか一項に記載の信号処理装置。
【請求項１５】
第１通信データの値に応じて選択された第１または第２送信分周比を用いて、基準送信周波数を分周することにより、周波数偏移変調された変調信号を受信する信号処理装置が行う信号処理方法であって、
前記信号処理方法は、
復調制御信号に基づき前記変調信号を復調することにより、前記第１通信データを取得する第１復調ステップと、
前記変調信号と、復調された前記第１通信データと、に基づき、前記復調制御信号を生成する復調制御信号生成ステップと、
を備え、
前記復調制御信号生成ステップにおいて、
復調された前記第１通信データの値に応じて選択された第１または第２受信分周比により、前記変調信号および前記復調制御信号の一方である第１比較信号の周波数を分周する第１分周ステップと、
前記変調信号および前記復調制御信号の他方である第２比較信号の周波数と、前記第１または第２受信分周比による分周後の前記第１比較信号の周波数と、に基づき、前記復調制御信号の周波数を制御するための周波数制御信号を生成する周波数制御信号生成ステップと、
前記周波数制御信号に基づく周波数にて発振を行うことにより、前記復調制御信号を生成する第１発振ステップと、
を備える信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、信号処理装置および信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の分野において、絶縁デバイスによりアイソレーション（絶縁）されたモジュールに対し、絶縁デバイスにより生じた電磁界を利用して電気信号を伝達する技術の利用が進んできている。当該技術は、トランスによる磁界結合または容量素子による電界結合を利用して、通信相手側に電気信号を生成することにより、絶縁されたモジュール同士の通信を可能にする。
【０００３】
このような電磁界を利用した信号処理装置では、トランスまたは容量素子を用いて絶縁を行うため、またサイズ等の諸事情により、一般に高周波の電磁界が利用され、当該高周波を用いて変調を行う通信方式が利用されている。このような通信方式の１つとして、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ：周波数偏移変調）通信が知られている。ＦＳＫ通信では、通信データの値に応じて高周波の周波数を切り替えるという変調が行われ、高周波の周波数に応じて通信データが復調される。
【０００４】
通信データを受信した受信回路が正確に通信データを復調するためには、当該周波数の違いを正確に判定する必要がある。しかし、当該周波数は、一般的に、送信回路内の発振器の発振周波数に基づくが、この発振周波数は、温度、電源電圧などにより変動し、所定値から外れてしまう。また、受信回路の復調も温度、電源電圧などの影響を受ける。ゆえに、例え送信回路と受信回路との間でキャリブレーションが行われたとしても、常に安定して復調することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−３７２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一実施形態は、ＦＳＫ通信において、送信周波数に変動が生じた場合でも、安定した復調を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様としての信号処理装置は、第１または第２送信分周比を用いて、基準送信周波数を分周することにより、周波数偏移変調された変調信号を受信する受信部を備える。受信部は、第１復調部と、復調制御信号生成部と、を備え、復調制御信号生成部は、第１分周部と、周波数制御信号生成部と、第１発振器と、を備える。第１分周部は、第１または第２受信分周比により、変調信号および復調制御信号の一方の周波数を分周する。周波数制御信号生成部は、他方の周波数と、第１または第２受信分周比による分周後の一方の周波数と、に基づき、周波数制御信号を生成する。第１発振器は、周波数制御信号に基づく周波数にて発振を行うことにより、復調制御信号を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る信号処理装置の一例を示すブロック図。
【図２】第１復調部の第１の構成例を示す図。
【図３】ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１がｆ１／Ｎ１である場合の第１復調部の動作波形を示す図。
【図４】ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１がｆ１／Ｍ１である場合の第１復調部の動作波形を示す図。
【図５】第１復調部の第２の構成例を示す図。
【図６】ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１がｆ１／Ｎ１である場合の第１復調部の第２の構成例の動作波形を示す図。
【図７】ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１がｆ１／Ｍ１である場合の第１復調部の第２の構成例の動作波形を示す図。
【図８】第１の実施形態の信号処理装置に係る各信号の時間変動を示す図。
【図９】第１の実施形態に係るＦＳＫ通信処理の概略フローチャートの一例を示す図。
【図１０】ＦＳＫ受信部の復調およびクロック信号生成処理の概略フローチャートの一例を示す図。
【図１１】ＦＳＫ受信部の第２の構成例を示す図。
【図１２】ＦＳＫ受信部の第３の構成例を示す図。
【図１３】第２の実施形態に係る信号処理装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【図１４】第２復調部の第１の構成例を示す図。
【図１５】第２復調部の第２の構成例を示す図。
【図１６】第３の実施形態に係る信号処理装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【図１７】第４の実施形態に係る信号処理装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る信号処理装置の一例を示すブロック図である。第１の実施形態に係る信号処理装置は、絶縁部１と、ＦＳＫ送信部２と、ＦＳＫ受信部３と、を備える。ＦＳＫ送信部２は、ＦＳＫ送信側発振器２１と、ＦＳＫ送信側分周器２２と、送信アンプ（ＰＡ：Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２３と、を備える。ＦＳＫ受信部３は、受信バッファ３１と、第１復調部３２と、復調制御信号生成部３３と、を備える。復調制御信号生成部３３は、ＦＳＫ受信側発振器３３１と、ＦＳＫ受信側分周部３３２と、周波数制御信号生成部３３３と、を備える。
【００１１】
周波数制御信号生成部３３３は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ：位相同期ループ）の構成を利用することができる。周波数制御信号生成部３３３は、図１に示すように、ＰＬＬに用いられる構成要素である、位相周波数比較器（ＰＦＤ：Ｐｈａｓｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）３３３１、チャージポンプ３３３２、およびループフィルタ３３３３により構成されてもよい。
【００１２】
本実施形態の信号処理装置は、絶縁部１により、ＦＳＫ送信部２とＦＳＫ受信部３とが電気的に絶縁されているとする。また、絶縁部１は、ＦＳＫ送信部２から高周波の電気信号を受け取ることにより、高周波の電磁界を生成することができるものとする。また、当該高周波に応じた高周波の電気信号をＦＳＫ受信部３に出力することができるものとする。絶縁部１として、例えば、所定の絶縁耐圧を有するトランス、容量素子、またはそれらの組み合わせが用いられてもよい。
【００１３】
なお、本説明において、電気信号は、特に断りがなければ、電圧、電流、電力のいずれを意味してもよい。
【００１４】
ＦＳＫ送信部２およびＦＳＫ受信部３は、絶縁部１における高周波の電磁界を利用してＦＳＫ通信を行う。本実施形態では、ＦＳＫ送信部２が変調および送信を行い、ＦＳＫ受信部３が受信および復調を行うとする。
【００１５】
本実施形態のＦＳＫ通信において通信されるデータを、第１通信データと記載する。第１通信データはＦＳＫ送信部２に与えられる。このＦＳＫ送信部２に与えられる第１通信データを、特に第１送信データと記載する。
【００１６】
ＦＳＫ送信部２は、電気信号を生成し、絶縁部１に送る。絶縁部１に送られる電気信号をＦＳＫ信号と記載する。ＦＳＫ送信部２は、ＦＳＫ通信を行うため、ＦＳＫ信号の周波数を第１送信データの値に応じた所定周波数値に切り替える。
【００１７】
ＦＳＫ受信部３は、絶縁部１から出力された電気信号を受信する。ＦＳＫ受信部３が受信した電気信号の周波数と、ＦＳＫ送信部２が生成したＦＳＫ信号の周波数は同じであるため、ＦＳＫ受信部３が受信した電気信号も、ＦＳＫ送信部２が生成したＦＳＫ信号と区別せずに、ＦＳＫ信号と記載する。
【００１８】
ＦＳＫ受信部３は、ＦＳＫ信号を復調することにより、第１通信データを得る。ＦＳＫ受信部３により復調された第１通信データを、特に第１受信データと記載する。
【００１９】
しかし、ＦＳＫ送信部２が温度、電源電圧などの影響を受けることにより、ＦＳＫ信号の周波数が、第１送信データの値に応じた所定周波数値から外れてしまう。また、ＦＳＫ受信部３がＦＳＫ信号の復調のために周波数の基準として用いる電気信号の周波数も、温度等の影響を受けることにより、所定値から外れてしまう。これらのことから、ＦＳＫ信号の周波数に基づいて第１通信データの値を判別することが困難になり、そのままではＦＳＫ受信部３の復調の精度が低下する。
【００２０】
そこで、本実施形態のＦＳＫ受信部３は、ＦＳＫ信号の周波数の変動、つまりＦＳＫ信号の周波数の所定周波数値からの乖離に応じて、ＦＳＫ信号の復調に用いられる復調制御信号の周波数を調整する。これにより、ＦＳＫ受信部３の復調の精度の低下を防ぐ。
【００２１】
しかし、ＦＳＫ信号の所定周波数値は２つあり、またＦＳＫ信号の周波数が第１送信データの値に応じて通信中に切り替わるため、ＦＳＫ信号の現状の周波数と所定周波数値との乖離を正確に検出し、復調制御信号の周波数を調整することは困難である。
【００２２】
そこで、本実施形態では、ＦＳＫ信号の変調および復調の際に、所定の関係を有する分周比を用いる。これにより、ＦＳＫ受信部３は、ＦＳＫ信号の周波数が切り替えられても、復調制御信号の周波数を容易に調整することができる。詳細は、ＦＳＫ送信部２およびＦＳＫ受信部３の内部構成とともに説明する。
【００２３】
ＦＳＫ送信部２の内部構成について説明する。ＦＳＫ送信側発振器２１は、所定の周波数にて発振を行うことにより、当該周波数の電気信号を生成する。以降、ＦＳＫ送信側発振器２１により生成された電気信号を基準送信信号と記載し、基準送信信号の周波数を基準送信周波数ｆ１と記載する。基準送信周波数ｆ１は予め定められているが、温度等により変動してしまい、基準送信周波数ｆ１の時間波形は一定とはならないとする。
【００２４】
ＦＳＫ送信側発振器２１は、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、ＤＣＯ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）など、周波数を制御可能な発振器を用いればよい。
【００２５】
ＦＳＫ送信側分周器２２は、第１送信データを受け取る。第１送信データの取得源は、特に限られるものではない。そして、ＦＳＫ送信側分周器２２は、第１送信データの値に対応する分周比により、基準送信周波数ｆ１を分周する。第１送信データの値に対応する分周比を送信分周比と記載する。また、ＦＳＫ送信側分周器２２により分周された周波数を送信側分周周波数ｆＤ１と記載する。なお、送信側分周周波数ｆＤ１は、ＦＳＫ信号の周波数となる。
【００２６】
第１送信データの値はＬｏｗまたはＨｉｇｈ（０または１）であるため、デジタル信号の値に対応する分周比も２種類であり、第１送信分周比Ｎ１（Ｎ１は整数）と、第２送信分周比Ｍ１（Ｍ１はＮ１＜Ｍ１を満たす整数）と記載する。ここでは、第１送信データがＬｏｗのときは第１送信分周比Ｎ１が選択され、第１送信データがＨｉｇｈのときは第２送信分周比Ｍ１が選択されるものとして説明する。ゆえに、送信側分周周波数ｆＤ１は、第１送信データがＬｏｗのときにｆ１／Ｎ１となり、第１送信データがＨｉｇｈのときにｆ１／Ｍ１となる。
【００２７】
送信アンプ２３は、ＦＳＫ送信側分周器２２からのＦＳＫ信号を増幅して、絶縁部１に入力する。なお、ＦＳＫ送信側分周器２２からのＦＳＫ信号の振幅が、絶縁部１による伝送に対して十分である場合には、送信アンプ２３は省略されてもよい。
【００２８】
次に、ＦＳＫ受信部３の内部構成について説明する。受信バッファ３１は絶縁部１から出力される高周波の電気信号によりＦＳＫ信号を受け取り、振幅方向の波形整形を行う。ＦＳＫ信号の周波数は、受信バッファ３１の入出力により変化しないものとする。つまり、ＦＳＫ信号の周波数は、送信側分周周波数ｆＤ１のままである。なお、ＦＳＫ受信部３に入力されるＦＳＫ信号の振幅が復調可能なほど大きいならば、受信バッファ３１は省略されてもよい。
【００２９】
第１復調部３２は、復調制御信号生成部３３より与えられた復調制御信号に基づき、受信バッファ３１からのＦＳＫ信号を復調することにより、第１受信データを取得する。第１復調部３２の処理については、第１復調部３２の内部構成とともに後述する。
【００３０】
復調制御信号生成部３３は、ＦＳＫ信号と、第１復調部３２により復調された第１受信データと、に基づき、復調制御信号を生成する。なお、本実施形態では、復調制御信号はクロック信号として第１復調部３２により用いられる。以降、便宜上、復調制御信号をクロック信号と記載する。復調制御信号生成部３３により生成されたクロック信号の周波数をクロック周波数ｆ２と記載する。
【００３１】
前述の通り、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１の変動に応じて、クロック周波数ｆ２は調整され必要がある。復調制御信号生成部３３は、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１とクロック周波数ｆ２とを比較して、これら２つの信号（比較信号）の周波数が一致するように、新たなクロック周波数ｆ２を決定する。
【００３２】
クロック周波数ｆ２の調整方法について、復調制御信号生成部３３の内部構成とともに説明する。ＦＳＫ受信側発振器３３１は、周波数制御信号に基づく周波数にて発振を行うことにより、クロック信号を生成する。周波数制御信号は、周波数制御信号生成部３３３より送られる。ＦＳＫ受信側発振器３３１は、ＦＳＫ送信側発振器２１と同様、周波数を制御可能な発振器を用いればよい。
【００３３】
ＦＳＫ受信側分周部３３２は、第１復調部３２から第１受信データを受け取る。そして、ＦＳＫ受信側分周部３３２は、第１受信データの値に対応する分周比により、クロック周波数を分周する。ＦＳＫ受信側分周部３３２により分周された周波数を受信側分周周波数ｆＤ２と記載する。また、第１受信データの値に対応する分周比を受信分周比と記載する。
【００３４】
第１送信データがＬｏｗまたはＨｉｇｈ（０または１）であるため、第１受信データもＬｏｗまたはＨｉｇｈ（０または１）である。ゆえに、受信分周比も２種類あり、第１受信分周比Ｎ２（Ｎ２は整数）と第２受信分周比Ｍ２（Ｍ２はＮ２＜Ｍ２を満たす整数）と記載する。ここでは、第１受信データがＬｏｗのときは第１受信分周比Ｎ２が選択され、第１受信データがＨｉｇｈのときは第２受信分周比Ｍ２が選択されるものとして説明する。ゆえに、受信側分周周波数ｆＤ２は、第１受信データがＬｏｗのときにｆＤ２＝ｆ２／Ｎ２となり、第１受信データがＨｉｇｈのときにｆＤ２＝ｆ２／Ｍ２となる。
【００３５】
また、第１受信分周比Ｎ２と第２受信分周比Ｍ２は、第１送信分周比Ｎ１と第２送信分周比Ｍ１と所定の関係を満たすものとする。具体的には、第１受信分周比Ｎ２を第１送信分周比Ｎ１で除算した比Ｎ２／Ｎ１と、第２受信分周比Ｍ２を第２送信分周比Ｍ１で除算した比Ｍ２／Ｍ１が、Ａ１（定数）となるようにする。つまり、Ｎ２／Ｎ１＝Ｍ２／Ｍ１＝Ａ１が成り立つようにする。
【００３６】
第１送信分周比Ｎ１、第２送信分周比Ｍ１、第１受信分周比Ｎ２、および第２受信分周比Ｍ２は、予め定められていることを想定するが、所定の送信分周比に基づき、ＦＳＫ受信部３が受信分周比を決定してもよい。逆に、所定の受信分周比に基づき、ＦＳＫ送信部２が送信分周比を決定してもよい。ＦＳＫ通信の開始前に、送信分周比、受信分周比などの設定値を決定するためのキャリブレーション期間を設けてもよい。
【００３７】
周波数制御信号生成部３３３は、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１と、ＦＳＫ受信側分周部３３２による受信側分周周波数ｆＤ２と、に基づき、周波数制御信号を生成する。図１の例では、ＰＦＤ３３３１が、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１と受信側分周周波数ｆＤ２との差分（周波数差）をなくすための電気信号を出力する。チャージポンプは、当該電気信号をデジタルからアナログに変換する。ループフィルタは、フィルタリングを行うことにより、当該電気信号を平滑化する。これらの構成要素の役割は、一般のＰＬＬと変わりない。ループフィルタから出力される電気信号が周波数制御信号となる。
【００３８】
周波数制御信号生成部３３３により生成された周波数制御信号は、ＦＳＫ受信側発振器３３１に送られ、ＦＳＫ受信側発振器３３１が、クロック周波数ｆ２を周波数制御信号に基づく周波数に調整する。このように、復調制御信号生成部３３は、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１と、受信側分周周波数ｆＤ２と、が一致するように、クロック周波数ｆ２を調整する。
【００３９】
例えば、第１送信データおよび第１受信データがともにＬｏｗであるとする。この場合、周波数制御信号生成部３３３に入力されるＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１はｆ１／Ｎ１であり、周波数制御信号生成部３３３に入力される周波数ｆＤ２はｆ２／Ｎ２である。周波数制御信号生成部３３３は、ｆＤ１＝ｆＤ２を満たすために、ｆ２＝（Ｎ２／Ｎ１）×ｆ１＝Ａ１×ｆ１となるための周波数制御信号を生成する。つまり、第１送信データおよび第１受信データがともにＬｏｗの場合、基準送信周波数ｆ１が変動しても、クロック周波数ｆ２がｆ２＝Ａ１×ｆ１を満たすように調整される。
【００４０】
また、第１送信データおよび第１受信データがともにＨｉｇｈである場合、周波数制御信号生成部３３３に入力されるＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１はｆ１／Ｍ１であり、周波数制御信号生成部３３３に入力される周波数ｆＤ２はｆ２／Ｍ２である。周波数制御信号生成部３３３は、ｆＤ１＝ｆＤ２を満たすために、ｆ２＝（Ｍ２／Ｍ１）×ｆ１＝Ａ１×ｆ１となるための周波数制御信号を生成する。つまり、第１送信データおよび第１受信データがともにＨｉｇｈの場合も、基準送信周波数ｆ１が変動しても、クロック周波数ｆ２がｆ２＝Ａ１×ｆ１を満たすように調整される。
【００４１】
また、第１復調部３２の復調動作には時間を要するため、第１受信データの値が切り替わるタイミングは、ＦＳＫ信号の周波数が切り替わるタイミングよりも、第１復調部３２の復調動作に要した時間の分だけ遅くなる。ゆえに、第１送信データと第１受信データが異なる期間もある。しかし、復調制御信号生成部３３のループ帯域を、第１送信データと第１受信データが異なる期間長の逆数に対して十分に狭く設定することにより、当該期間においては、生成される周波数制御信号の変動を小さくすることができる。これにより、当該期間においてはＦＳＫ受信側発振器３３１がクロック周波数ｆ２を調整しないことになる。つまり、ＦＳＫ受信部３は、第１送信データおよび第１受信データが異なる場合には、クロック周波数ｆ２を調整しない。ゆえに、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１が切り替えられても、クロック周波数ｆ２が誤った値に調整されることを防ぐことができる。
【００４２】
以上のことから、ＦＳＫ受信部３は、ＦＳＫ通信中において、クロック周波数ｆ２が基準送信周波数ｆ１の変動に追随するように、クロック周波数ｆ２を調整することができる。
【００４３】
次に、第１復調部３２の内部構成例を説明する。図２は、第１復調部３２の第１の構成例を示す図である。第１復調部３２の第１の構成例では、第１復調部３２は、シフトレジスタ（遅延付加部）３２１と、Ｄフリップフロップ（比較部）３２２と、を備える。シフトレジスタ３２１も多段に接続されたＤフリップフロップにより構成されている。
【００４４】
シフトレジスタ３２１はＦＳＫ信号とクロック信号を受け取り、クロック信号の周期の所定の整数倍だけ、ＦＳＫ信号を遅延させる。当該整数を遅延クロック数Ｌ（Ｌは１以上の整数）と記載し、クロック信号の周期をクロック周期Ｔまたは単にクロックと記載する。つまり、シフトレジスタ３２１は、ＦＳＫ信号をＬクロック（Ｌ×Ｔ）だけ遅延させる。言い換えると、ＦＳＫ信号の遅延時間はＬクロックである。なお、シフトレジスタ３２１内のＤフリップフロップは遅延クロック数Ｌだけ存在する。言い換えると、シフトレジスタ３２１内のＤフリップフロップはＬ段である。
【００４５】
Ｄフリップフロップ３２２は、遅延なしのＦＳＫ信号と、シフトレジスタ３２１により遅延されたＦＳＫ信号と、を受け取る。そして、遅延なしのＦＳＫ信号の立ち上がりエッジにおいて、シフトレジスタ３２１により遅延されたＦＳＫ信号の値を判定する。判定結果が第１受信データの値となる。
【００４６】
図２の例では、Ｎ２とＭ２はＮ２≧Ｍ２／２の関係にあるとする。ＦＳＫ信号と、遅延されたＦＳＫ信号とが比較されるため、第１送信データがＬｏｗのときは、ＦＳＫ信号の立ち上がりエッジにおいて、遅延されたＦＳＫ信号がＬｏｗであればよい。第１送信データがＬｏｗのときは、ＦＳＫ信号の周期はＮ２クロックである。ゆえに、０以上の任意の整数ｐを用いた次式（１）を満たす場合、第１送信データがＬｏｗのときは、正常に復調が行われる。
【数１】
2019054459.tif 000003
【００４７】
一方、第１送信データがＨｉｇｈのときは、ＦＳＫ信号の立ち上がりエッジにおいて、遅延されたＦＳＫ信号がＨｉｇｈであればよい。第１送信データがＨｉｇｈのときは、ＦＳＫ信号の周期はＭ２クロックである。ゆえに、０以上の任意の整数ｑを用いた次式（２）を満たす場合、第１送信データがＨｉｇｈのときは、正常に復調が行われる。
【数２】
2019054459.tif 000004
したがって、上記式（１）および（２）の両方ともを満たすような、整数Ｌ、Ｎ２およびＭ２の組合せであれば、正常に復調が行われる。
【００４８】
遅延クロック数Ｌが小さいほど、シフトレジスタを構成するフリップフロップの数は少なくなるため、回路面積や消費電力において有利である。また、復調に要する時間も遅延クロック数Ｌが小さいほど短くできる。遅延クロック数Ｌをできる限り小さくする場合、式（１）における整数ｐ、および式（２）における整数ｑを可能な範囲で小さくすればよい。ｐ＝０、ｑ＝０の場合では、遅延クロック数Ｌの満たすべき条件は次式のようになる。
【数３】
2019054459.tif 000005
しかし、前述の通り、Ｎ2＜Ｍ2であり、式（３）と矛盾する。矛盾が生じない最小の整数ｐおよびｑの組み合わせは、ｐ＝１、ｑ＝０であり、このとき、遅延クロック数Ｌが満たすべき条件（復調条件）は次式のようになる。
【数４】
2019054459.tif 000006
ただし、受信分周比Ｎ２とＭ２の関係は
【数５】
2019054459.tif 000007
【数６】
2019054459.tif 000008
を満たす必要があるため、２×Ｎ２≧Ｍ２である必要がある。
【００４９】
図３および４は、第１復調部３２の第１の構成例における第１復調部３２の動作波形を示す図である。設定値は上記の復調条件を満たすように選択されているとする。図３および４の例においては、第１送信分周比Ｎ１および第１受信分周比Ｎ２は４で同一とし、第２送信分周比Ｍ１および第２受信分周比Ｍ２は６で同一とする。また、遅延クロック数Ｌは５とする。つまり、シフトレジスタ３２１により、ＦＳＫ信号は５クロック（５Ｔ）ほど遅延される。
【００５０】
図３は、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１がｆ１／Ｎ１である場合の第１復調部３２の動作波形を示す図である。周波数ｆＤ１がｆ１／Ｎ１であるので、第１送信データはＬｏｗである。クロック信号ｆ２がｆ２＝（Ｎ２／Ｎ１）×ｆ１が成り立つように調整されているため、ｆＤ１＝ｆ１／Ｎ１＝ｆ２／Ｎ２＝ｆ２／４が成り立つ。ゆえに、ＦＳＫ信号の周期（１／ｆＤ１）はクロック周期Ｔの４倍（４／ｆ２）となっている。このように、第１送信データがＬｏｗである場合は、ＦＳＫ信号の周期はＮ２クロックとなる。
【００５１】
また、図３の矢印が示すように、ＦＳＫ信号の立ち上がりエッジにおいて、シフトレジスタ３２１により５クロックほど遅延されたＦＳＫ信号はＬｏｗである。したがって、第１受信データは、第１送信データと同じくＬｏｗとなる。
【００５２】
図４は、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１がｆ１／Ｍ１である場合の第１復調部３２の動作波形を示す図である。周波数ｆＤ１がｆ１／Ｍ１であるので、第１送信データはＨｉｇｈである。図４の例では、ｆＤ１＝ｆ１／Ｍ１＝ｆ２／Ｍ２＝ｆ２／６が成り立つため、ＦＳＫ信号の周期はクロック周期の６倍となっている。このように、第１送信データがＨｉｇｈである場合は、ＦＳＫ信号の周期はＭ２クロックとなる。
【００５３】
また、ＦＳＫ信号の立ち上がりエッジにおいて、シフトレジスタ３２１により５クロックほど遅延されたＦＳＫ信号はＨｉｇｈである。したがって、第１受信データは、第１送信データと同じくＨｉｇｈとなる。
【００５４】
図３および４の例から、上記の復調条件を満たす組合せであれば、第１送信データの値によらずに、第１受信データが第１送信データと同じとなり、正常に復調されることが分かる。
【００５５】
なお、図３および４の例では、クロック信号とＦＳＫ信号の立ち上がりが同期している場合が示されているが、ＦＳＫ信号とクロック信号とが非同期の場合でも、上記の復調条件が満たされていれば、第１復調部３２の復調動作は正しく行われる。
【００５６】
非同期の場合におけるシフトレジスタ３２１にて遅延されたＦＳＫ信号の遅延時間は、最初のフリップフロップでの遅延時間が１クロック以下のため、（Ｌ−１）クロックからＬクロックの範囲内となる。また、実際には、固定遅延も存在する。固定遅延をクロック周期Ｔのα倍とすると、ＦＳＫ信号の遅延時間は（Ｌ−１＋α）クロックから（Ｌ＋α）クロックまでの範囲内となる。
【００５７】
固定遅延がクロック周期よりも十分に小さい値となるように、第１復調部３２が設計されていれば、αは１より小さくなる。また、Ｎ２、Ｌ、およびＭ２は整数であるため、ＦＳＫ信号の遅延時間は（Ｌ−１＋α）クロックから（Ｌ＋α）クロックまでの範囲内であっても上記の復調条件を満たす。ゆえに、ＦＳＫ信号とクロック信号とが同期していない場合でも、上記の復調条件が満たされていれば、第１復調部３２の復調動作は正しく行われる。
【００５８】
第１復調部３２の内部構成の他の例を示す。図５は、第１復調部３２の第２の構成例を示す図である。第１復調部３２の第２の構成例では、Ｌ、Ｎ２、およびＭ２が整数であり、Ｎ２＜Ｌ＜Ｍ２でもあるため、Ｍ２がＮ２よりも２以上大きい必要がある。しかし、第２の構成例では、Ｍ２がＮ２よりも１大きい場合でも復調することができる。
【００５９】
図５の構成では、第１復調部３２が、図２の構成例で示されたシフトレジスタ３２１およびＤフリップフロップ３２２のセット（遅延段）を２つ備える。また、クロック信号とは逆相の信号（逆相クロック信号）を生成するインバータ３２３と、各遅延段により遅延されたＦＳＫ信号を加算するＯＲ回路３２４を備える。
【００６０】
なお、逆相クロック信号は、インバータ３２３で生成する以外の方法により生成されてもよい。例えば、第１復調部３２が図示されていない差動の発振器を備え、当該発振器から逆相クロック信号が直接取り出されてもよい。その場合、インバータ３２３は省略されてよい。
【００６１】
一方の遅延段（図５では、シフトレジスタ３２１ＡおよびＤフリップフロップ３２２Ａ）は、図２と同様、ＦＳＫ信号とクロック信号とを受け取る。他方の遅延段（図５では、シフトレジスタ３２１ＢおよびＤフリップフロップ３２２Ｂ）は、ＦＳＫ信号と、逆相クロック信号を受け取る。いずれの遅延段においても、ＦＳＫ信号の遅延時間は、（Ｌ−１＋α）クロックから（Ｌ＋α）クロックまでの範囲内となる。また、逆相クロック信号が用いられるため、２つの遅延時間の差はクロック周期の半分と一致する。ゆえに、遅延時間の短い方の遅延時間は、（Ｌ−１＋α）クロックから（Ｌ−０．５＋α）クロックの範囲内であり、遅延時間の長い方の遅延時間は、（Ｌ−０．５＋α）クロックから（Ｌ＋α）クロックの範囲内である。
【００６２】
ＯＲ回路３２４は２つの遅延段それぞれからの電気信号（第３比較信号および第４比較信号）を受け取り、遅延時間の短い方に係る電気信号を選択する。遅延時間の短い方または長い方のいずれか一方を選択的に用いることにより、遅延時間を０．５周期単位で選択することができる。遅延時間の長い方に係る電気信号を選択したい場合は、ＯＲ回路３２４に代えてＡＮＤ回路を用いればよい。
【００６３】
例えば、図５の例において、遅延クロック数Ｌを５とすると、短い方の遅延時間は（４＋α）クロックから（４．５＋α）クロックの範囲内になる。固定遅延が０．５クロックよりも小さくなるように設計すれば、第１受信分周比Ｎ２を４と、第２受信分周比Ｍ２を５としても、上記の復調条件が成立する。ゆえに、本構成では、Ｍ２がＮ２より１つだけ大きい場合でも復調動作が可能である。これにより、ＦＳＫ通信における周波数変化幅を小さくすることができる。
【００６４】
図６および７は、第１復調部３２の第２の構成例の動作波形を示す図である。図６は、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１がｆ１／Ｎ１である場合の第１復調部３２の第２の構成例の動作波形を示す図である。図７は、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１がｆ１／Ｍ１である場合の第１復調部３２の第２の構成例の動作波形を示す図である。図６および７の例において、第１送信分周比Ｎ１および第１受信分周比Ｎ２は４で同一とし、第２送信分周比Ｍ１および第２受信分周比Ｍ２は５で同一とする。また、遅延クロック数Ｌは５とする。
【００６５】
前述の通り、ＯＲ回路３２４により遅延時間の短い方が選択されるため、図６および７に示すように、（Ｌ−０．５）クロックだけ遅れた第１遅延ＦＳＫ信号が選択される。第１遅延ＦＳＫ信号が選択されても、第１復調部３２の第１内部構成例と同様の第１受信データが得られる。
【００６６】
なお、本構成例において、Ｍ２がＮ２より２以上大きくてもよい。また、本構成例のように、遅延時間の分解能を細かくすることにより、復調の正確性が向上する。
【００６７】
図８は、第１の実施形態の信号処理装置に係る各信号の時間変動を示す図である。図８の例では、第１送信分周比Ｎ１および１受信分周比Ｎ２は４であり、第２送信分周比Ｍ１および第２受信分周比Ｍ２は６であり、基準送信周波数ｆ１は約２．４ＧＨｚであるとする。
【００６８】
図８の上部の２つのグラフが基準送信周波数ｆ１およびクロック周波数ｆ２のグラフである。図８の中央付近の２つのグラフが、周波数制御信号生成部に入力された２つの比較信号の周波数（送信側分周周波数ｆＤ１と受信側分周周波数ｆＤ２）のグラフである。図８の下部の２つのグラフが、第１送信データおよび第１受信データである。第１送信データおよび第１受信データのグラフはパルス波形であり、復調処理などの遅延があるため、第１受信データのグラフは、第１送信データのグラフの遅延波のように示されている。
【００６９】
基準送信周波数ｆ１およびクロック周波数ｆ２のグラフにより、クロック周波数ｆ２が基準送信周波数ｆ１の変動に合わせて変動していることが分かる。つまり、基準送信周波数ｆ１が変動しても、キャリブレーションを行うことなく自動的にクロック周波数ｆ２が調整される。また、前述のように、復調制御信号生成部３３のループ帯域が適切に設定されて復調処理の遅延の影響は抑えられているために、第１送信データの値が変わってから第１受信データの値が変わるまでの間も、クロック周波数ｆ２は異常の値を示さない。そして、第１受信データおよび第１送信データのグラフにより、第１復調部３２により正しい復調を行われていることが分かる。
【００７０】
なお、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１と受信側分周周波数ｆＤ２の周波数差が大きい場合には、正しく復調できない可能性がある。ゆえに、送信分周比、受信分周比、復調制御信号生成部３３のループ帯域などは、当該周波数差が許容範囲内に収まるように設定することが好ましい。
【００７１】
また、電源投入時など、ＦＳＫ通信の開始前に、送信分周比、受信分周比、基準送信周波数ｆ１などの設定値を決定したり、設定値に固定したりするキャリブレーションモード期間を設けてもよい。例えば、電源投入時に信号処理装置がキャリブレーションモードとなり、送信側および受信側の発振器の周波数を設定値に固定する。そして、キャリブレーションモード期間が終了し、信号処理装置が通信モードとなり、当該設定値により、ＦＳＫ通信が開始されてもよい。
【００７２】
キャリブレーションモード期間の長さは特に限られるものではない。例えば、所定時間の経過によりキャリブレーションモード期間が終了してもよい。あるいは、復調制御信号生成部３３内に備えられた図示されていない調整判定部により、調整が完了したと判定された場合に終了してもよい。
【００７３】
図９は、第１の実施形態に係るＦＳＫ通信処理の概略フローチャートの一例を示す図である。基準送信周波数ｆ１などの設定値は、既に決定されているとする。
【００７４】
ＦＳＫ送信側発振器２１が基準送信信号を生成する（Ｓ１０１）。ＦＳＫ送信側分周器２２が基準送信信号を周波数ｆＤ１のＦＳＫ信号に変換する（Ｓ１０２）。ＰＡ２３などを介してＦＳＫ送信部２が絶縁部１に周波数ｆＤ１のＦＳＫ信号を送信する（Ｓ１０３）。
【００７５】
周波数ｆＤ１のＦＳＫ信号が入力された絶縁部１は、当該ＦＳＫ信号から高周波の電磁界を生成し、高周波の電磁界によりＦＳＫ信号を電気信号として出力する（Ｓ１０４）。ＦＳＫ受信部３が電気信号により周波数ｆＤ１のＦＳＫ信号を受信する（Ｓ１０５）。そして、周波数ｆＤ１のＦＳＫ信号を受信したＦＳＫ受信部３は、復調およびクロック信号生成処理を行う（Ｓ１０６）。
【００７６】
図１０は、ＦＳＫ受信部３の復調およびクロック信号生成処理の概略フローチャートの一例を示す図である。本フローは、図９に示されたＳ１０６の処理内の処理を示す。
【００７７】
ＦＳＫ受信バッファ３１が、受信された周波数ｆＤ１のＦＳＫ信号の振幅等を調整する（Ｓ２０１）。そして、第１復調部３２が周波数ｆ２のクロック信号に基づき、周波数ｆＤ１のＦＳＫ信号を復調して、第１受信データを取得する（Ｓ２０２）。生成された第１受信データは復調制御信号生成部３３に送られ、復調制御信号生成部３３内のＦＳＫ受信側分周部３３２が第１受信データに基づき、周波数ｆ２のクロック信号を周波数ｆＤ２の電気信号に変換する（Ｓ２０３）。周波数制御信号生成部が、周波数ｆＤ１の電気信号と、周波数ｆＤ２の電気信号に基づき、周波数ｆ２を制御する周波数制御信号を生成する（Ｓ２０４）。ＦＳＫ受信側発振器３３１が、周波数制御信号に基づき、新たな周波数ｆ２のクロック信号を生成する。
【００７８】
ＦＳＫ受信部３により受信されたＦＳＫ信号が残っている場合（Ｓ２０６のＹＥＳ）は、Ｓ２０１の処理に戻り、再びＳ２０１からＳ２０５の処理が繰り返される。ＦＳＫ受信部３により受信されたＦＳＫ信号が残っていない場合（Ｓ２０６のＮＯ）は、フローは終了する。
【００７９】
なお、本実施形態の構成は一例であり、信号処理装置の仕様などに応じて、構成要素は、同等の処理が可能な別の要素に適宜変更されてもよい。
【００８０】
図１１は、ＦＳＫ受信部３の第２の構成例を示す図である。図１１の例では、ＦＳＫ受信側分周部３３２が、ＦＳＫ受信側第１分周器３３２１と、ＦＳＫ受信側第２分周器３３２２と、を備える。ＦＳＫ受信部３の第２の構成例は、図１に示された第１の構成例にＦＳＫ受信側第２分周器３３２２が追加された構成と捉えることもできる。
【００８１】
ＦＳＫ受信側第１分周器３３２１は、図１に示された第１の構成例のＦＳＫ受信側分周部３３２と同じ処理を行う。つまり、クロック周波数ｆ２を分周して、受信側分周周波数ｆＤ２に変換する。
【００８２】
ＦＳＫ受信側第２分周器は３３２２、ＦＳＫ信号の周波数ｆＤ１を固定分周比Ｋ（Ｋは正の整数）にて分周する。これにより、周波数制御信号生成部３３３は、周波数ｆＤ１のＦＳＫ信号ではなく、周波数ｆＤ１／Ｋの比較信号を受け取る。ゆえに、ＰＦＤ３３３１などの周波数制御信号生成部３３３の構成要素の動作周波数を１／Ｋに下げることができる。
【００８３】
ＦＳＫ受信部３の第２の構成例の場合、周波数制御信号生成部３３３は、周波数ｆＤ２と周波数ｆＤ１／Ｋとが同一になるように制御するため、基準送信周波数ｆ１とクロック周波数ｆ２の関係は、ｆ２＝（Ｎ２ｆ１）／（Ｎ１Ｋ）＝（Ｍ２ｆ１）／（Ｍ１Ｋ）＝（Ａ１／Ｋ）×ｆ１となる。
【００８４】
図１２は、ＦＳＫ受信部３の第３の構成例を示す図である。第３の構成例は、第２の構成例のＦＳＫ受信側第１分周器３３２１とＦＳＫ受信側第２分周器３３２２とを入れ替えた構成である。
【００８５】
本構成例では、第１送信分周比Ｎ１、第２送信分周比Ｍ１、第１受信分周比Ｎ２、および第２受信分周比Ｍ２が、Ｎ２／Ｎ１＝Ｍ２／Ｍ１ではなく、Ｎ１×Ｎ２＝Ｍ１×Ｍ２＝Ａ２（Ａ２は整数）の関係を満たすように選択されているものとする。
【００８６】
本構成例では、周波数制御信号生成部３３３に入力される２つの周波数が、第１受信データがＬｏｗの場合には、ｆ２／Ｋおよびｆ１／（Ｎ１×Ｎ２）となり、第１受信データがＨｉｇｈの場合には、ｆ２／Ｋおよびｆ１／（Ｍ１×Ｍ２）となる。ゆえに、第１受信データがＬｏｗの場合には、ｆ２＝｛Ｋ／（Ｎ１×Ｎ２）｝×ｆ１＝（Ｋ／Ａ２）×ｆ１が成り立つように、クロック周波数ｆ２が制御される。また、第１受信データがＨｉｇｈの場合には、ｆ２＝｛Ｋ／（Ｍ１×Ｍ２）｝×ｆ１＝（Ｋ／Ａ２）×ｆ１が成り立つように、クロック周波数ｆ２が制御される。したがって、本構成例でも、第１受信データによらずに、ｆ２＝（Ｋ／Ａ２）×ｆ１を満たすように、クロック周波数ｆ２が制御される。
【００８７】
本構成例でも、周波数制御信号生成部３３３に入力される周波数が抑えられるため、周波数制御信号生成部３３３の構成要素の動作周波数を下げることができる。なお、クロック周波数の周波数ｆ２を抑える必要がない場合などにおいて、本構成例から、ＦＳＫ受信側第２分周器３３２２が省略されてもよい。
【００８８】
上記のように、ＦＳＫ受信側分周部３３２は、復調された第１受信データの値に応じて選択された第１または第２受信分周比によりＦＳＫ信号およびクロック信号（２つの比較信号）の一方の周波数を分周するが、さらに固定分周比ＫによりＦＳＫ信号およびクロック信号の他方の周波数を分周してもよい。この場合、周波数制御信号は、第１または第２受信分周比による分周後の周波数だけでなく、さらに固定分周比Ｋによる分周後の周波数に基づき、生成される。
【００８９】
なお、復調制御信号生成部３３はＰＬＬを利用した構成としてもよいが、ＰＦＤ３３３１をＦＤＤ（周波数検出器：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）としたＦＬＬ（周波数同期ループ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）を用いてもよい。また、ＰＬＬ３３３１などは、アナログ回路およびデジタル回路のいずれでもよい。
【００９０】
以上のように、本実施形態によれば、基準送信周波数ｆ１とクロック周波数ｆ２との関係が一定に保つようにクロック周波数ｆ２が調整される。これにより、基準送信周波数ｆ１の変動に応じてクロック周波数ｆ２が調整され、クロック周波数ｆ２を用いた復調の精度の低下を抑えることができる。
【００９１】
（第２の実施形態）
図１３は、第２の実施形態に係る信号処理装置の概略構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態では、ＦＳＫ送信部２が、基準送信周波数制御部２４と、ＦＳＫ送信側ＬＰＦ（ローパスフィルタ：Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）２５と、をさらに備え、ＦＳＫ受信部３が第２復調部３４をさらに備える。第１の実施形態と同様の点は、説明を省略する。
【００９２】
第２の実施形態の信号処理装置は、第１通信データとは別の第２通信データを、第１通信データと同時に通信する。第１の実施形態同様に、ＦＳＫ送信部２に入力される第２通信データを特に第２送信データと、ＦＳＫ受信部３にて復調された第２通信データを特に第２受信データと記載する。
【００９３】
第１の実施形態にて説明したとおり、ＦＳＫ受信部３は、クロック周波数ｆ２を基準送信周波数ｆ１に追随させるために、周波数制御信号を生成して、クロック周波数ｆ２を調整する。ゆえに、周波数制御信号は、基準送信周波数ｆ１の変動に応じて変動する。そこで、第２の実施形態は、第１の実施形態において温度等により自然に変動した基準送信周波数ｆ１を、第２送信データに応じて意図的に制御する。そして、制御された基準送信周波数ｆ１に応じて変動した周波数制御信号から、第２受信データを取得する。
【００９４】
基準送信周波数制御部２４は、基準送信周波数ｆ１に関する制御信号をＦＳＫ送信側発振器２１に対し送る。当該制御信号を基準送信周波数制御信号と記載する。ＶＯＣなどの発振器は制御電圧により発振周波数が制御可能であるため、基準送信周波数制御信号は電圧であってもよい。例えば、第２信号がＬｏｗのときは電圧ＶＤＡＴＡ２＿１が、第２信号がＨｉｇｈのときは電圧ＶＤＡＴＡ２＿２が、基準送信周波数制御部２４からＦＳＫ送信側発振器２１に送られるとしてもよい。
【００９５】
ＦＳＫ送信側ＬＰＦ２５は、一般に用いられるものであり、基準送信周波数制御信号の周波数帯域を調整する。なお、ＦＳＫ送信側ＬＰＦ２５のカットオフ周波数は、復調制御信号生成部３３のループ帯域よりも低い周波数に設定する。また、第２通信データの信号レートは、ＦＳＫ送信側ＬＰＦ２５のカットオフ周波数よりも低い周波数に設定する。
【００９６】
ＦＳＫ送信側発振器２１は、ＦＳＫ送信側ＬＰＦ２５からの基準送信周波数制御信号に基づき、発振周波数を制御して、基準送信周波数ｆ１を調整する。これにより、ＦＳＫ信号の周波数も第２通信データの値に応じて変動することになる。そして、第１の実施形態にて説明したように、ＦＳＫ信号の周波数の変動に応じた周波数制御信号が生成される。
【００９７】
第２復調部３４は、周波数制御信号生成部３３３から周波数制御信号を受け取り、周波数制御信号の変動から第２通信データを復調する。図１４は、第２復調部３４の第１の構成例を示す図である。図１４の例では、第２復調部３４は、ＦＳＫ受信側ＬＰＦ３４１と、コンパレータ３４２と、を備える。ＦＳＫ受信側ＬＰＦ３４１は、周波数制御信号から第２送信データに係る成分を除去する。コンパレータは、周波数制御信号と、第２通信データに係る成分が除去された周波数制御信号と、を比較することにより、第２受信データを取得する。
【００９８】
図１５は、第２復調部３４の第２の構成例を示す図である。第２通信データがマンチェスターコードなどの直流成分を含まない信号形式により符号化された場合は、図１５に示された第２の構成例が用いられてもよい。図１５の例では、第２復調部３４は、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）３４３と、増幅器３４４と、を備える。第２復調部３４のＨＰＦ３４３は、周波数制御信号から直流成分を除去し、交流成分を取り出す。増幅器３４４は、周波数制御信号の交流成分を増幅することにより、第２受信データを取得する。なお、ＨＰＦ３４３に代えて、所望の信号成分を通過させるＢＰＦが用いられてもよい。
【００９９】
以上のように、本実施形態によれば、ＦＳＫ送信部２が第２通信データを送るために基準送信周波数ｆ１を制御し、ＦＳＫ受信部３が基準送信周波数ｆ１に応じて変動する周波数制御信号により、第２通信データを取得する。このようにして、本実施形態は、第１の実施形態よりも、１度に通信されるデータを増やすことができる。
【０１００】
（第３の実施形態）
図１６は、第３の実施形態に係る信号処理装置の概略構成の一例を示すブロック図である。第３の実施形態では、これまでに説明した実施形態に加えて、ＦＳＫ送信部２が、電気信号検出器２６と、包絡線検出器２７と、第３復調部２８と、をさらに備え、ＦＳＫ受信部３が、絶縁部１に接続された可変負荷素子３５をさらに備える。図１６では、第１の実施形態に新たな構成要素が加えられているが、第２の実施形態に加えられてもよい。これまでの実施形態と同様の点は、説明を省略する。
【０１０１】
第３の実施形態の信号処理装置は、これまでに説明された通信データとは別の第３通信データを、ＦＳＫ通信の受信側であったＦＳＫ受信部３からＦＳＫ通信の送信側であったＦＳＫ送信部２へ送る。第３の実施形態で新たに通信されるデータを第３通信データと記載する。また、ＦＳＫ受信部３に入力される第３通信データを特に第３送信データと、ＦＳＫ送信部２にて復調された第３通信データを特に第３受信データと記載する。
【０１０２】
ＦＳＫ受信部３の可変負荷素子３５は、入力される第３通信データに応じて、自身の容量を変更する。この容量変更により、ＦＳＫ送信部２の送信アンプ２３の出力、すなわち、絶縁部１に入力されるＦＳＫ信号の電圧および電流の包絡線が変動する。ゆえに、ＦＳＫ送信部２は、当該変動により、第３通信データを取得することができる。このように、第３の実施形態では、負荷変調が行われる。
【０１０３】
ＦＳＫ送信部２の電気信号検出器２６は、絶縁部１に入力されるＦＳＫ信号の電圧または電流を検出する。ＦＳＫ送信部２の包絡線検出器２７は、電気信号検出器２６により検出された電圧または電流の包絡線を算出し、包絡線の変動を検出する。ＦＳＫ送信部２の第３復調部２８は、包絡線算出部により検出された包絡線の変動から第３通信データを復調する。第３復調部２８における復調は第２復調部３４における復調と同様でよく、第３復調部２８の内部構成も第２復調部３４と同様でよい。これにより、ＦＳＫ送信部２が第３通信データを取得することができる。
【０１０４】
以上のように、本実施形態によれば、ＦＳＫ受信部３の可変負荷素子３５により負荷変調が行われ、ＦＳＫ送信部２が、絶縁部１に入力されるＦＳＫ信号の電圧および電流の包絡線の変動により、第３通信データを取得する。これにより、ＦＳＫ受信部３からもデータを送ることが可能となる。
【０１０５】
（第４の実施形態）
図１７は、第４の実施形態に係る信号処理装置の概略構成の一例を示すブロック図である。第４の実施形態では、これまでに説明した実施形態に加えて、信号処理装置が、整流器４と、電源回路（電力供給元）５と、負荷（電力供給先）６と、をさらに備える。これまでの実施形態と同様の点は、説明を省略する。
【０１０６】
ＦＳＫ通信では、通信データによらず一定振幅のキャリア信号が送信され続ける。そのため、通信データに応じて、キャリア信号がなくなる、キャリア信号の振幅が変化するなどの特徴を有する他の通信方式と比較して、ＦＳＫ通信は電力の伝送を同時に行うのに好適である。ゆえに、本実施形態では、ＦＳＫ通信における搬送波を用いて電力伝送を行う。
【０１０７】
整流器４は、絶縁部１に接続され、キャリア信号により供給される電力を直流電圧に変換し、出力する。電源回路５は、整流器４から出力された直流電圧を制御することにより、所定の電力供給先にとって適切な出力電圧に変換する。
【０１０８】
電源回路５からの出力電圧は、負荷６に供給される。また、ＦＳＫ受信部３に供給され、ＦＳＫ受信部３の構成要素または全体を動作させる電源として用いられてもよい。その場合、負荷６が省略されてもよい。また、電源回路５からの出力電圧の供給先は、特に限られるものではなく、図示されていない外部装置などに供給されてもよい。
【０１０９】
以上のように、本実施形態によれば、ＦＳＫ送信部２からＦＳＫ受信部３へ電力を伝送することができる。
【０１１０】
なお、上記に説明された各実施形態において、信号処理装置の構成要素の一部が外部の装置にあってもよい。例えば、これまでの実施形態では、ＦＳＫ送信部２およびＦＳＫ受信部３が同じ信号処理装置内に存在していたが、ＦＳＫ送信部２およびＦＳＫ受信部３が別々の装置内にあってもよい。つまり、ＦＳＫ送信部２を有する第１信号処理装置と、ＦＳＫ受信部３を有する第２信号処理装置と、が存在し、第１信号処理装置と、第２信号処理装置と、が上記実施形態の処理を行ってもよい。
【０１１１】
また、上記では、絶縁部１を介してＦＳＫ通信を行う信号処理装置を説明したが、上記実施形態でのＦＳＫ通信の処理は、絶縁部１を介するＦＳＫ通信に限られるわけではない。例えば、公衆の無線電波を用いる信号処理装置においても、上述のＦＳＫ通信の処理を適用することが可能である。例えば、信号処理装置の小型化が求められる場合に、上述のＦＳＫ通信の処理を行う信号処理装置を製造することが考えられる。当該信号処理装置は、水晶振動子が不要であるため、部品数が少なくて済み、小型化を可能にする。
【０１１２】
なお、上記実施形態の信号処理装置の構成要素は、プロセッサ、メモリなどを実装しているＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）などの専用のハードウェアにより実現されてもよい。例えば、信号処理装置１は、ＦＳＫ送信部２を実現する回路と、ＦＳＫ受信部３を実現する回路と、を備えていてもよい。ＦＳＫ送信部２およびＦＳＫ受信部３の内部構成も、専用の回路で実現されてもよい。あるいは、構成要素がソフトウェア（プログラム）を用いて実現されてもよい。ソフトウェア（プログラム）を用いる場合は、上記に説明した実施形態は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用い、コンピュータ装置に搭載された中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサにメモリに記録されたプログラムを実行させることにより、実現することが可能である。
【０１１３】
メモリ”という用語は、電子情報を格納可能な任意の電子部品を包含する。“メモリ”は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、フラッシュメモリ、磁気または光学信号ストレージを指してもよく、これらはプロセッサによって読み出し可能である。
【０１１４】
上記に、本発明の一実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１５】
１  絶縁部
２  ＦＳＫ送信部
２１  ＦＳＫ送信側発振器
２２  ＦＳＫ送信側分周器
２３  送信アンプ（ＰＡ：Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）
２４  基準送信周波数制御部
２５  ＦＳＫ送信側ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
２６  電気信号検出器
２７  包絡線検出器
２８  第３復調部
３  ＦＳＫ受信部
３１  受信バッファ
３２  第１復調部
３２１、３２１Ａ、３２１Ｂ  シフトレジスタ
３２２、３２２Ａ、３２２Ｂ  Ｄフリップフロップ（比較部）
３２３  インバータ
３２４  ＯＲ回路
３３  復調制御信号生成部
３３１  ＦＳＫ受信側発振器
３３２  ＦＳＫ受信側分周部
３３２１  ＦＳＫ受信側第１分周器
３３２２  ＦＳＫ受信側第２分周器
３３３  周波数制御信号生成部
３３３１  位相周波数比較器（ＰＦＤ）
３３３２  チャージポンプ
３３３３  ループフィルタ
３４  第２復調部
４  整流器
５  電源回路（電力供給元）
６  負荷（電力供給先）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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