(57)【要約】【課題】インピーダンス不整合に伴う送信出力の低下を防止するとともに、実際に信号を送受信する動作を中断する頻度を少なくすることができる通信装置を提供すること。【解決手段】車載装置は、アンテナ５０と、アンテナ５０を介して信号を送受信する信号送受信部２４と、所定の試験信号を入力してアンテナ５０に流れる電流を検出するセルフチェック部２２と、セルフチェック部２２によって検出した電流の値に基づいて、アンテナ５０を介して信号の送信電力の大小を切り替える電圧切替部１４と、アンテナ５０の周辺の温度を検出するサーミスタ６０と、サーミスタ６０によって検出された温度に応じて、セルフチェック部２２による電流の測定頻度を設定する測定頻度設定部１６とを備えている。【選択図】図１
2019197971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと、
前記アンテナを介して信号を送受信する信号送受信手段と、
所定の試験信号を入力して前記アンテナに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって検出した電流の値に基づいて、前記アンテナを介して信号の送信電力の大小を切り替える電力切替手段と、
前記アンテナの周辺の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された温度に応じて、前記電流測定手段による電流の測定頻度を設定する測定頻度設定手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記電力切替手段は、前記電流検出手段によって検出した電流の値が所定値よりも小さい場合に前記送信電力を大に、所定値よりも大きい場合に前記送信電力を小に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記電力切替手段は、前記信号送受信手段に供給する電源電圧の高低を切り替えることにより、前記送信電力の切り替えを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記測定頻度設定手段は、前記アンテナと前記信号送受信手段との間のインピーダンス不整合の程度が小さい温度範囲に対応する第１の温度範囲に、前記温度検出手段によって検出された温度が含まれている場合に、第１の頻度に前記測定頻度を設定し、前記インピーダンス不整合の程度が多い温度範囲に対応する第２の温度範囲に、前記温度検出手段によって検出された温度が含まれて前記第１の温度範囲から外れている場合に、前記第１の頻度よりも多い第２の頻度に前記測定頻度を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項５】
前記温度検出手段によって検出された温度が前記第１の温度範囲から外れている程度が大きくなるにつれて、前記第２の頻度を多くすることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近距離無線通信ＮＦＣ（Near Field Communication）等を用いてアンテナを介して信号を送受信する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧力センサにより検出したタイヤ空気圧のデータに対応する送信信号をアンテナ部から送信する際に、アンテナ部に向けて出力される送信信号をモニタ回路によって監視してアンテナ部の可変容量ダイオードの静電容量を変化させることにより、インピーダンス不整合を改善して高い送信出力を得るようにしたタイヤ状態監視装置の送信機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。例えば、この送信出力の調整は、所定範囲内で可変容量ダイオードに印加する制御電圧を徐々に変化させることで行われ、アンテナ部から電波を放射する度に行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７２６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した特許文献１に開示された送信機では、送信出力の調整をアンテナ部から電波を放射する度に行うため、送信対象となる送信信号を送信するまでに遅延が生じるという問題があった。この遅延をなくすために、送信信号の出力タイミングとは関係なく、所定の繰り返し間隔で頻繁に送信出力の調整を行うことが考えられるが、このようにして調整回数を多くすると、実際に送信信号を出力したいタイミングと送信出力を調整するタイミングとが重なって、送信出力の調整が終了するまで送信信号を出力できない事態が生じるため好ましくない。このため、インピーダンス不整合に伴う送信出力の低下を防止しつつ、信号送受信動作を中断する頻度を少なくする手法が望まれる。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、インピーダンス不整合に伴う送信出力の低下を防止するとともに、実際に信号を送受信する動作を中断する頻度を少なくすることができる通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の通信装置は、アンテナと、アンテナを介して信号を送受信する信号送受信手段と、所定の試験信号を入力してアンテナに流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段によって検出した電流の値に基づいて、アンテナを介して信号の送信電力の大小を切り替える電力切替手段と、アンテナの周辺の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段によって検出された温度に応じて、電流測定手段による電流の測定頻度を設定する測定頻度設定手段とを備えている。具体的には、電力切替手段は、電流検出手段によって検出した電流の値が所定値よりも小さい場合に送信電力を大に、所定値よりも大きい場合に送信電力を小に切り替えている。
【０００７】
試験信号に対応してアンテナに流れる電流を検出して信号の送信電力を切り替えることにより、インピーダンス不整合に伴って小さくなった送信電力を増大させることができ、インピーダンス不整合に伴う送信出力の低下を防止することができる。また、通常は、使用が想定される温度範囲（適正温度範囲）においてインピーダンスの不整合が生じないようにアンテナのインピーダンスやアンテナが接続されるマッチング回路の特性が設定されており、このような適正温度範囲においてはインピーダンス不整合に対する対策を頻繁に実施する必要はないため、試験信号に伴う電流検出の回数を必要最小限に抑えることで、実際に信号を送受信する動作を中断する頻度を少なくすることが可能となる。
【０００８】
また、上述した電力切替手段は、信号送受信手段に供給する電源電圧の高低を切り替えることにより、送信電力の切り替えを行うことが望ましい。これにより、簡単な構成で送信電力の切り替えが可能となる。
【０００９】
また、上述した測定頻度設定手段は、アンテナと信号送受信手段との間のインピーダンス不整合の程度が小さい温度範囲に対応する第１の温度範囲に、温度検出手段によって検出された温度が含まれている場合に、第１の頻度に測定頻度を設定し、インピーダンス不整合の程度が多い温度範囲に対応する第２の温度範囲に、温度検出手段によって検出された温度が含まれて第１の温度範囲から外れている場合に、第１の頻度よりも多い第２の頻度に測定頻度を設定することが望ましい。特に、上述した温度検出手段によって検出された温度が第１の温度範囲から外れている程度が大きくなるにつれて、第２の頻度を多くすることが望ましい。このように、温度と試験信号に伴う電流検出の頻度との関係を設定することにより、インピーダンス不整合が生じるおそれがある場合にその状況の確認頻度を多くすることができ、インピーダンス不整合に伴う送信出力の低下を早期に改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態の車載装置の構成を示す図である。
【図２】表示装置の構成の一例を示す図である。
【図３】周辺温度によるアンテナのインピーダンスの変動に伴う送信電力の低下を改善する動作手順を示す流れ図である。
【図４】周辺温度とセルフチェック動作の測定時間（測定頻度）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の通信装置を適用した一実施形態の車載装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、一実施形態の車載装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の車載システムは、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）１０、ＮＦＣ  ＩＣ２０、コンバータ３０、マッチング回路４０、アンテナ５０、表示装置６０を備えている。ＭＣＵ１０、ＮＦＣ  ＩＣ２０、コンバータ３０、マッチング回路４０は、製品基板１００に実装されている。
【００１３】
なお、この車載装置（例えば、ヘッドユニット）には、ナビゲーション処理、ラジオ放送受信処理、テレビジョン放送受信処理、オーディオ再生処理などの各機能を実現する構成回路が実装されているが、本発明の動作とは直接関係しないため、これらの構成回路は省略されている。
【００１４】
ＭＣＵ１０は、ＮＦＣ  ＩＣ２０を用いて送受信されるデータの入出力処理、表示装置６０に対する表示データの入力や調光指示を行うとともに、ＮＦＣ  ＩＣ２０における周囲温度に対応する信号の送信電力の切り替え動作（以後、「電力切替動作」と称する）を制御する。ＭＣＵ１０は、この電力切替動作のために、温度取得部１２、電圧切替部１４、測定頻度設定部１６を含んでいる。これらの詳細動作については後述する。
【００１５】
ＮＦＣ  ＩＣ２０は、例えばＩＳＯ／ＩＥＣ  １８０９２の規格に準拠した近距離無線通信に関する処理を行うものであり、アンテナ５０を介して電磁界を発生して、近接配置されたＩＣカード等に含まれるアンテナに起電力を発生させて内臓回路を動作させることにより、ＩＣカード等との間でＩＣカード情報の読み書きを行う（Ｒｅａｄｅｒ／Ｗｒｉｔｅｒモード）。ＮＦＣ  ＩＣ２０は、セルフチェック部２２と信号送受信部２４とを含んでいる。
【００１６】
セルフチェック部２２は、ＩＣカード情報の送受信とは別に（送受信動作を中断して）、所定の試験信号をアンテナ５０に入力したときにアンテナ５０に流れる電流を検出する。本実施形態では、この試験信号を入力してアンテナ５０に流れる電流を検出する動作を「セルフチェック動作」と称する。信号送受信部２４は、アンテナ５０を介して電磁界を発生させ、アンテナ５０との間でＩＣカード情報の送受信を行う。
【００１７】
コンバータ３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータであって、所定の電源電圧から高低２種類のＲＦ駆動電圧を生成する。これら２種類のＲＦ駆動電圧のいずれかが選択されてＮＦＣ  ＩＣ２０に動作電圧として印加される。本実施形態では、このＲＦ駆動電圧の高低（例えば、５．０Ｖ／３．３Ｖ）を切り替えることにより、アンテナ５０に印加される電圧振幅の大／小が切り替わり、これにより、送信電力の増大が可能になる。
【００１８】
マッチング回路４０は、ＮＦＣ  ＩＣ２０とアンテナ５０の間に設けられており、これらの間のインピーダンスマッチングを行う。例えば、−１０°Ｃ〜＋４０°Ｃの周囲温度のときのアンテナ５０のインピーダンスに対してＮＦＣ  ＩＣ２０側のインピーダンスが最適になるように、構成する抵抗、コンデンサ、コイルなど各素子定数が設定されている。したがって、この想定された範囲から実際の温度が外れてアンテナ５０のインピーダンスが変動すると、ＮＦＣ  ＩＣ２０とアンテナ５０の間のインピーダンス不整合の程度が大きくなる。図１では、アンテナ５０は、製品基板１００の外部に図示されているが、製品基板１００に実装されていてもよい。
【００１９】
表示装置６０は、製品基板１００から入力される表示データに基づく表示処理を行う。図２は、表示装置６０の構成の一例を示す図である。図２に示すように、表示装置６０は、表示パネル６２、バックライト６４、サーミスタ６６、通信部６８を含んで構成されている。表示パネル６２は、例えばカラー液晶パネルであって、背面から照明するバックライト６４と対向させた状態で組み付けられる。サーミスタ６６は、表示パネル６２の温度を検出する温度検出素子である。なお、本来、このサーミスタ６６は、表示パネル６２の温度が過度に上昇したときにバックライト６４の輝度を低下させて表示パネル６２の温度を正常範囲まで下げる用途で用いられるものであるが、本実施形態では、表示装置６０とアンテナ５０が接近して配置されており、アンテナ５０の周辺温度を検出する用途でもこのサーミスタ６６が用いられる。サーミスタ６６に代えて他の温度検出素子を用いるようにしてもよい。
【００２０】
通信部６８は、サーミスタ６６によって検出された温度をＭＣＵ１０に向けて送信する。なお、この表示装置６０では、ＭＣＵ１０からの調光指示に応じたＰＷＭ（パルス幅変調）制御を行ってバックライト６４の輝度を調整したり、ＭＣＵ１０から入力される表示データに基づいて液晶パネル６２を駆動する動作を行っているが、これらは本発明の動作とは直接関係しないため、図２ではこれらを実現する構成は省略されている。
【００２１】
上述した信号送受信部２４が信号送受信手段に、セルフチェック部２２が電流測定手段に、電圧切替部１４、コンバータ３０が電力切替手段に、サーミスタ６６が温度検出手段に、測定頻度設定部１６が測定頻度設定手段にそれぞれ対応する。
【００２２】
本実施形態の車載装置はこのような構成を有しており、次に、その動作について説明する。
【００２３】
図３は、周辺温度によるアンテナ５０のインピーダンスの変動に伴う送信電力の低下を改善する動作手順を示す流れ図である。
【００２４】
まず、温度取得部１２は、表示装置６０に温度を問い合わせるためのポーリングを行い、このポーリングに応じて通信部６８から送られてくる温度（サーミスタ６６によって検出された温度）を取得する（ステップ１００）。
【００２５】
次に、測定頻度設定部１６は、取得した温度に応じて、セルフチェック部２２によって行われるセルフチェック動作の頻度、すなわち、次回セルフチェック動作を実施してアンテナ５０に流れる電流を測定するまでの測定時間（測定頻度）を設定する（ステップ１０２）。
【００２６】
図４は、周辺温度とセルフチェック動作の測定時間（測定頻度）との関係を示す図である。図４において、「周囲温度」はサーミスタ６０を用いて検出された周辺温度である。また、「測定時間（測定頻度）」は、次回のセルフチェック動作を実施するまでの時間を示している。
【００２７】
具体的には、周囲温度が「−４０〜−３０°Ｃ」あるいは「＋６５〜＋８５°Ｃ」のいずれかに含まれる場合には、次回のセルフチェック動作を実施するまでの時間が「５分」、すなわち、このような温度が維持される場合のセルフチェック動作の繰り返し頻度が「５分に１回」に設定される。
【００２８】
同様に、周囲温度が「−３０〜−１０°Ｃ」あるいは「＋４０〜＋６５°Ｃ」のいずれかに含まれる場合には、次回のセルフチェック動作を実施するまでの時間が「１５分」、すなわち、このような温度が維持される場合のセルフチェック動作の繰り返し頻度が「１５分に１回」に設定される。
【００２９】
また、周囲温度が「−１０〜＋４０°Ｃ」に含まれる場合には、次回のセルフチェック動作を実施するまでの時間が「３０分」、すなわち、このような温度が維持される場合のセルフチェック動作の繰り返し頻度が「３０分に１回」に設定される。
【００３０】
次に、測定頻度設定部１６は、温度に応じて設定した測定時間が経過したか否かを判定する（ステップ１０４）。経過しない場合には否定判断が行われ、この判定が繰り返される。また、設定した測定時間が経過すると、ステップ１０４の判定において肯定判断が行われる。
【００３１】
次に、測定頻度設定部１６は、設定した測定時間が経過した旨の通知をセルフチェック部２２に送り、セルフチェック部２２は、この通知を受け取ると、セルフチェック動作を実施してアンテナ５０に流れる電流の検出を行う（ステップ１０６）。この検出した電流値は、電圧切替部１４に送られる。
【００３２】
次に、電圧切替部１４は、セルフチェック部２２から送られてくる電流値がしきい値以下か否かを判定する（ステップ１０８）。電流値がしきい値よりも大きい場合（インピーダンス不整合に起因するアンテナ５０の通電電流の低下が少ない場合）には否定判断が行われる。この場合には、電圧切替部１４は、コンバータ３０に指示を送って、生成するＲＦ駆動電圧を低側（例えば、３．３Ｖ）に設定する（ステップ１１０）。
【００３３】
なお、本実施形態では、通常時にはこの低側のＲＦ駆動電圧が維持され、異常発生時（温度が適正範囲から低温側あるいは高温側にずれてインピーダンス不整合の程度が大きくなった場合）に高側のＲＦ駆動電圧に変更される。
【００３４】
また、検出された電流値がしきい値以下の場合には、ステップ１０８の判定において肯定判断が行われる。この場合には、電圧切替部１４は、コンバータ３０に指示を送って、生成するＲＦ駆動電圧を高側（例えば、５．０Ｖ）に設定する（ステップ１１２）。
【００３５】
その後、測定頻度設定部１６は、ＲＦ駆動電圧を高側に設定した場合の所定時間（例えば、３０分）が経過したか否かを判定する（ステップ１１４）。経過しない場合には否定判断が行われ、この判定が繰り返される。また、所定時間が経過すると、ステップ１１４の判定において肯定判断が行われ、ステップ１０６に移行して、セルフチェック動作以降が繰り返される。
【００３６】
なお、上述したステップ１０６〜１１２以外の動作中は、ＮＦＣ  ＩＣ２０によってＩＣカード等との間でＩＣカード情報の読み書きを行うＲｅａｄｅｒ／Ｗｒｉｔｅｒモードの動作が行われており、ステップ１０６〜１１２の動作中だけこのＲｅａｄｅｒ／Ｗｒｉｔｅｒモードの動作が中断される。
【００３７】
このように、本実施形態の車載装置では、セルフチェック動作時に試験信号に対応してアンテナ５０に流れる電流を検出して信号の送信電力を切り替えることにより、インピーダンス不整合に伴って小さくなった送信電力を増大させることができ、インピーダンス不整合に伴う送信出力の低下を防止することができる。また、通常は、使用が想定される温度範囲（適正温度範囲）においてインピーダンスの不整合が生じないようにアンテナ５０のインピーダンスやアンテナ５０が接続されるマッチング回路４０の特性が設定されており、このような適正温度範囲においてはインピーダンス不整合に対する対策を頻繁に実施する必要はないため、試験信号に伴う電流検出の回数を必要最小限に抑えることで、実際に信号を送受信する動作を中断する頻度を少なくすることが可能となる。
【００３８】
また、コンバータ３０によって生成するＲＦ駆動電圧の高低を切り替えることにより、信号の送信電力の切り替えを行っており、簡単な構成で送信電力の切り替えが可能となる。
【００３９】
また、図４に示したように周辺温度とセルフチェック動作（試験信号に伴う電流検出）の頻度との関係を設定することにより、インピーダンス不整合が生じるおそれがある場合にその状況の確認頻度を多くすることができ、インピーダンス不整合に伴う送信出力の低下を早期に改善することが可能となる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、表示装置６０に備わったサーミスタ６６を用いてアンテナ５０の周辺温度を検出したが、アンテナ５０の周囲に温度測定用の別のサーミスタあるいはその他の温度検出素子を配置して、アンテナ５０の周辺温度を検出するようにしてもよい。
【００４１】
また、上述した実施形態では、ＮＦＣ  ＩＣ２０を用いた近距離無線通信に着目したが、周辺温度の変化に伴ってアンテナのインピーダンス不整合の程度が大きくなり、その結果、送信電力の低下が生じるものであれば、他の通信方式においても本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
上述したように、本発明によれば、試験信号に対応してアンテナに流れる電流を検出して信号の送信電力を切り替えることにより、インピーダンス不整合に伴って小さくなった送信電力を増大させることができ、インピーダンス不整合に伴う送信出力の低下を防止することができる。また、周辺温度に応じて試験信号に伴う電流検出の回数を必要最小限に抑えることで、実際に信号を送受信する動作を中断する頻度を少なくすることが可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ＭＣＵ（Micro Controller Unit）
１２  温度取得部
１４  電圧切替部
１６  測定頻度設定部
２０  ＮＦＣ  ＩＣ
２２  セルフチェック部
２４  信号送受信部
３０  コンバータ
４０  マッチング回路
５０  アンテナ
６０  表示装置
６６  サーミスタ
６８  通信部
１００  製品基板
【図１】
2019197971.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2019197971.tif 000006