通過有源濾波抑制噪聲源的無線電幹擾的系統和方法

2023-05-22 08:58:56

專利名稱：通過有源濾波抑制噪聲源的無線電幹擾的系統和方法
技術領域：
本發明一般涉及無線電設備(radio)，更特別地涉及有源濾除來 自機動車輛無線電設備的噪聲源幹擾。
背景技術：
許多機動車輛採用開關電源，該開關電源利用脈寬調製將來自車輛 電源的貯存車輛電壓(stock vehicle voltage )(通常為12V)轉換成 運行連接到電源上的各種電子模塊所需要的任意特定的電壓電平。開關 電源通過以某個工作頻率選擇性地開關電子器件ON和OFF操作以產生 開關電壓。這種電源的輸出電壓是由開關電壓的佔空比決定的。例如，在混合動力車輛中，用於傳動系的電動機的開關電源常常工 作在低頻率(如，小於IO千赫茲(kHz)的頻率)。這些低頻率是基於 諸如工作效率、加熱等考慮選擇的。然而，由開關電源產生的諧波(即 工作頻率的整數倍)仍可能導致與一些汽車電子模塊(例如，無線電設 備)的幹擾。由於調幅(AM)無線電設備具有10kHz的解析度(即將它們校準為 以10kHz的增量收聽電臺)，汽車無線電設備的調幅(AM)波段尤其易 受來自開關電源的幹擾的影響。具體地，只要電源諧波在無線電設備的 調諧頻率加減5kHz的範圍內時，總會經歷AM波段無線電幹擾。由於AM 頻帶以10kHz的增量從520kHz擴展到1710kHz,工作在低頻的開關電源 的諧波可導致在某些AM波段頻率處的幹擾。例如，工作在6kHz下的開 關電源可導致在600kHz (即電源的一百次諧波)、900kHz (即電源的一 百五十次諧波)、1100kHz (即電源的二百次諧波)等處的幹擾。因此，希望提供用於抑制無線電波段幹擾的裝置、系統和方法，其 可以克服常規機動車輛無線電設備附帶的幹擾問題。另外，本發明的其 他所期望的特性和特徵將通過下邊的詳細描述和隨附的權利要求書並 結合附圖和前述的技術領域及背景技術而變得顯而易見。發明內容提供了一種具有降低的來自包含工作頻率的噪聲源的幹擾的裝置。
一種裝置包括配置為耦合到噪聲源並命令噪聲源抖動(dither)其工作 頻率的控制器。該裝置還包括耦合到控制器並適於接收無線電信號的濾 波器。該濾波器被配置為從控制器接收指示噪聲源的當前工作頻率的信 號，並被配置為在抖動工作頻率的同時濾除具有與當前工作頻率相同的 頻率的無線電信號。還提供了用於抑制機動車輛中的AM波段無線電幹擾的系統。該系 統包括具有工作頻率的電動機和耦合到該電動機並被配置為命令電動 機抖動其工作頻率的控制器。該系統還包括耦合到控制器的濾波器。該 濾波器被配置為從控制器接收指示電動機的當前工作頻率的信號，並被 配置為在抖動工作頻率的同時濾除具有與當前工作頻率相同的頻率的 無線電信號。提供了 一種用於在包含數字濾波器的無線電設備中抑制來自具有 多個工作頻率的噪聲源的幹擾的方法。 一種方法包括抖動噪聲源的工作 頻率的步驟，和在抖動工作頻率的同時濾除具有與工作頻率相同的頻率 的信號的步驟。


現在結合附圖描述本發明，其中相同的附圖標記表示相同的元件，並且圖1為用於抑制來自噪聲源的無線電幹擾的系統的一個示範性實施 例的方框圖；圖2為在示範性機動車輛中實施的圖1的系統的示意圖；並且 圖3為用於抑制來自噪聲源的無線電幹擾的方法的一個示範性實施 例的流程圖。
具體實施方式
明的應用和使用。此外，不打算受在前述的技術領域、背景技術:發明 內容或以下的詳細描迷中提出的任何明示或暗示的理論的約束。圖1為用於抑制來自噪聲源50的無線電幹擾的系統100的一個示範 性實施例的方框圖。系統100包括能夠耦合到噪聲源50的控制器110 和包括耦合到控制器110的濾波器128的無線電設備120。控制器110可以是被配置為命令噪聲源50工作在特定頻率處的任 何設備、硬體、和/或軟體。控制器IIO還被配置為抖動噪聲源50的工 作頻率，使得噪聲源50工作在多個工作頻率上。例如，如果噪聲源通 常工作在5kHz,控制器110被配置為命令噪聲源50工作在其典型工作 頻率加減l kHz範圍內的各種頻率上，儘管其它頻率範圍也是期望的。 具體地，控制器UO可以抖動噪聲源50的工作頻率使得噪聲源50在特 定的時間段內工作在例如5. OkHz、 5. 5kHz、 4. 3kHz、 6. 0kHz等頻率上。依據本發明的一個示範性實施例，控制器110隨機抖動噪聲源50 的工作頻率。也就是說，控制器110命令噪聲源50隨機工作在例如4. 0 kHz到6.0kHz之間的各種頻率上。在另一個示範性實施例中，控制器 110以重複的模式抖動噪聲源50的工作頻率。例如，控制器110可以命 令噪聲源在特定的時間段內重複工作在4, 0 kHz 、 5.0kHz和6. 0kHz頻 率上。也就是說，在整個時間段內不斷重複4. 0kHz 、 5. 0kHz和6. 0kHz。控制器110還可以被配置為當控制器110命令噪聲源50這樣做時， 發送噪聲源50的各種工作頻率給無線電設備120。具體地，在控制器 UO抖動噪聲源50的工作頻率的同時，控制器110還發送每個抖動的頻 率給無線電設備120。無線電設備120可以是能夠接收和解調無線電信號的任何設備、硬 件、和/或軟體。在一個實施例中，無線電設備120可以是調幅(AM)無 線電設備。無線電設備120包括用於接收信號的天線124和可重新配置的濾波 器128。濾波器128可以是可配置為濾除具有多個頻率的某範圍信號的 任何設備、硬體、和/或軟體。也就是說，濾波器128是能夠被重新配 置以濾除具有各種頻率的信號的濾波器。根據本發明的一個示範性實施 例，濾波器128是配置為濾除人類可聽信號(如，具有頻率從約20Hz 到約20kHz的信號)的數字濾波器。例如，濾波器128可以是中頻數字 信號處理器(I/F DSP),梳狀濾波器，陷波濾波器等。在工作期間，當控制器110通知無線電設備120由於抖動而存在噪 聲源50的各種工作頻率時，濾波器128被重新配置為濾除具有和噪聲 源50相同頻率的信號。具體地，濾波器128是可重新配置的以濾除那 些具有與噪聲源50的當前工作頻率相匹配的頻率的信號。也就是說， 濾波器128基於噪聲源50的當前工作頻率改變其濾除的信號。例如， 如果噪聲源50:坡控制器IIO抖動而在一個時間段內工作在5. OkHz、 5. 5 kHz 、 4. 3kHz、6. OkHz等頻率上，則濾波器128也將在每個對應的時 間段內濾除分別具有5. OkHz、 5.5 kHz 、 4.3 kHz、 6.0kHz等頻率的 所接收的信號。濾波器128還被配置為確定噪聲源50的工作頻率的一個或多個諧 波是否小於約10kHz。濾波器128還被配置為當工作頻率的一個或多個 諧波小於約10. 0 kHz或在人類可聽範圍內時，濾除具有與噪聲源50的 當前工作頻率相同的頻率的信號和具有與工作頻率的諧波相同頻率的 信號。例如，如果噪聲源50被命令在2. 0kHz、 2.5 kHz、 3.0 kHz抖 動其工作頻率時，濾波器128識別出2. 0kHz信號在4. 0 kHz 、 6. 0 kHz 、 8. 0kHz和10. 0 kHz上具有諧波。濾波器128還識別出2. 5kHz信號在 5. 0kHz、 7. 5kHz和10. OkHz上具有諧波，以及3. 0 kHz信號在6, 0 kHz 和9. OkHz上具有諧波。因此，濾波器128將濾除具有2. OkHz、 2. 5 kHz、 3. 0 kHz、 5. 0 kHz 、 6. 0 kHz 、 7. 5kHz、 9. OkHz和10. 0 kHz頻率的 信號。通過抖動噪聲源50的工作頻率和使濾波器128濾除具有對應於噪 聲源50的工作頻率的頻率信號以及小於約10. 0 kHz的工作頻率的諧波， 否則將導致對無線電設備120幹擾的無線電設備120接收的信號和這些 信號的諧波不被允許通過。另外，因為由於抖動而引起信號的濾波頻率 (和諧波)改變，無線電設備120的用戶基本上不能檢測對應於特定頻 率的期望信號中的各種音調(tone)正被濾除掉。例如，如果噪聲源50保持工作頻率為恆定的4.0 kHz,且濾波器 128隻濾除了具有4. 0 kHz頻率的信號，則由無線電設備120解調的信 號將把對應於4. 0 kHz的音調排除在外。從一些廣播(如，音樂，人類 演講等)中連續排除對應於4. OkHz的特定音調可能會引起用戶的注意， 這些廣播可能聽起來很奇怪和/或可能煩擾無線電設備的一些用戶。另 外，如果濾波器128也沒有濾除具有小於約10. 0 kHz和/或人類可聽範 圍內的頻率的諧波，無線電設備120仍將受到來自二次諧波8. 0 kHz、 三次諧波12. 0 kHz、四次諧波16. 0 kHz和/或五次諧波20. 0 kHz的幹 擾。依據所述，本發明的各種實施例的確期望控制器IO被配置為命令噪 聲源50保持基本恆定的工作頻率，以及濾波器128被配置為濾除具有 和噪聲源50的工作頻率相同頻率的信號。也就是說，噪聲源50的工作 頻率可能不被抖動，但是具有和噪聲源50相同頻率的信號將被濾除。
另外，本發明的各種實施例的確期望控制器IO被配置為命令噪聲源50 保持基本恆定的工作頻率，以及濾波器128被配置為濾除具有和噪聲源 50的工作頻率相同頻率的信號以及小於約10. OkHz的任何諧波。具體 地，噪聲源50的工作頻率可能不被抖動，但是具有和噪聲源50相同頻 率的信號以及具有和工作頻率的諧波相同頻率的小於約10. OkHz頻率的 信號將被濾除。圖2為在包含傳動系210的機動車輛200中實施的系統100的示意圖。 如圖所示，傳動系210為由內燃機214和電動機218組成的混合式電機， 不過傳動系210可以僅包括電動機218或另一種類型的產生噪聲的電 機。在機動車輛200中，傳動系210,特別是電動機218是類似於圖1中 噪聲源50的噪聲源。因此，控制器IIO抖動傳動系210 (即，電動機 218)的工作頻率，並且將電動機218的各種工作頻率傳送給無線電設 備120，使得濾波器128能濾除無線電設備120 (通過天線124 )接收的 具有和電動機218的當前工作頻率相同頻率的信號。具體地，當電動機 218的工作頻率改變時(即，被抖動)，濾波器128也同樣地改變其濾 除的信號頻率。如圖2所示，濾波器128可以位於無線電設備120的外部。也就是說， 濾波器128可以是無線電設備120的一部分(參見圖1 )，或是分離的 部件(參見圖2)。在這兩種配置中的任一種中，濾波器128均與控制 器IIO,天線124和無線電"i殳備120通信。圖3為用於抑制來自噪聲源(如，噪聲源5，傳動系210，電動機 218等)幹擾的方法300的一個示範性實施例的流程圖。方法300起始 於通過控制器(如控制器110)抖動噪聲源的工作頻率(步驟310)。 在一個實施例中，該工作頻率小於約10. OkHz,控制器可以以一種重複 模式來抖動噪聲源的工作頻率或可以隨機地抖動操作頻率。隨著噪聲源的頻率被抖動(即，改變)，噪聲源的各種工作頻率被傳 送給無線電設備(如無線電設備120)(步驟320 )。無線電設備120 然後確定各種工作頻率是否大於10. OkHz (步驟330 )。如果工作頻率大於10.0 kHz,無線電設備例如經由濾波器(例如濾 波器128)濾除具有和工作頻率相同頻率的信號(步驟340 )。如果工 作頻率小於10. 0 kHz,無線電設備濾除具有和工作頻率相同頻率的信號
以及具有和工作頻率的一個(或多個)諧波相同的且小於約10. OkHz和 /或在人類可聽範圍內的頻率的信號(步驟350 )。雖然在前面的詳細描述中已給出了至少一個示範性實施例，但應該意 識到存在大量變形。還應該意識到該示範性實施例或多個示範性實例僅 是例子，並不打算以任何方式限制本發明的範圍、適用性或配置。相反， 前面的詳細描述將給本領域技術人員提供實現該示範性實施例或多個示範性實施的便利的指導方針。應該理解，在不偏離如所附權利要求書 和其法律等價物中闡明的本發明範圍的情況下，可以對元件的功能和布置進行各種改變。
權利要求
1. 一種具有降低的來自包含工作頻率的噪聲源的幹擾的無線電設備，包括控制器，配置為耦合到噪聲源並命令噪聲源抖動該工作頻率；和耦合到控制器並適於接收無線電信號的濾波器，該濾波器被配置為從控制器接收指示噪聲源的當前工作頻率的信號，並在工作頻率被抖動的同時濾除具有與當前工作頻率相同的頻率的無線電信號。
2. 權利要求1的無線電設備，其中無線電設備包括數字濾波器，其 被配置為在工作頻率被抖動時濾除具有與當前工作頻率相同的頻率的 無線電信號。
3. 權利要求1的無線電設備，其中濾波器進一步^f皮配置為濾除具有 與當前工作頻率的諧波相同的頻率的信號。
4. 權利要求1的無線電設備，其中無線電設備包括數位訊號處理 器，以在工作頻率被抖動時濾除具有與當前工作頻率相同的頻率的無線 電信號。
5. 權利要求1的無線電設備，其中控制器進一步被配置為命令噪 聲源隨機抖動工作頻率。
6. 權利要求1的無線電設備，其中控制器進一步被配置為命令噪 聲源以預定模式抖動工作頻率。
7. 權利要求l的無線電設備，其中工作頻率低於10 kHz。
8. 權利要求7的無線電設備，其中每一個被抖動的工作頻率距離 該工作頻率小於1 kHz。
9. 一種用於抑制機動車輛中無線電幹擾的系統，包括 具有工作頻率的電動機；耦合到電動機並配置為命令電動機抖動該工作頻率的控制器；和 耦合到控制器的濾波器，該濾波器被配置為從控制器接收指示電動機的當前工作頻率的信號，並在工作頻率被抖動的同時濾除具有與當前工作頻率相同的頻率的無線電信號。
10. 權利要求9的系統，其中無線電設備包括數字濾波器，以在工 作頻率被抖動時濾除具有與當前工作頻率相同的頻率的所接收的信號。
11. 權利要求9的系統，其中無線電設備包括數位訊號處理器，以 在工作頻率被抖動時濾除具有與當前工作頻率相同的頻率的所接收的信號。
12. 權利要求9的系統，其中濾波器進一步被配置為濾除具有與當 前工作頻率的諧波相同的頻率的信號。
13. 權利要求9的系統，其中無線電設備包括陷波濾波器，以在工 作頻率被抖動時濾除具有與當前工作頻率相同的頻率的所接收的信號。
14. 權利要求9的系統，其中電動機是傳動系電機。
15. 權利要求9的系統，其中控制器進一步被配置為命令電動機隨 機抖動工作頻率。
16. 權利要求9的系統，其中控制器進一步被配置為命令電動機以 預定模式抖動工作頻率。
17. —種用於在無線電設備中抑制來自具有工作頻率的噪聲源的幹 擾的方法，所述無線電設備包括數字濾波器，該方法包括以下步驟抖動噪聲源的工作頻率；和在工作頻率被抖動的同時濾除具有與工作頻率相同的頻率的信號。
18. 權利要求17的方法，進一步包括在工作頻率^皮抖動時，將工 作頻率傳送到無線電設備的步驟。
19. 權利要求17的方法，其中抖動步驟包括隨機抖動工作頻率和 以預定模式抖動工作頻率的其中之一。
20. 權利要求17的方法，進一步包括濾除具有和工作頻率的諧波 相同頻率的信號的步驟。
全文摘要
本發明涉及通過有源濾波抑制噪聲源的無線電幹擾的系統和方法。提供了來自抑制噪聲源的幹擾的裝置、系統和方法。一種裝置包括用於命令噪聲源抖動其工作頻率的控制器，用於從控制器接收指示噪聲源的當前工作頻率的信號並在工作頻率被抖動的同時濾除具有與當前工作頻率相同頻率的無線電信號的濾波器。一種系統包括具有工作頻率的電動機，命令電動機抖動其工作頻率的控制器和濾波器，該濾波器被配置為接收指示電動機的當前工作頻率的信號並在工作頻率被抖動的同時濾除具有與當前工作頻率相同頻率的無線電信號。一種方法包括抖動噪聲源的工作頻率並在工作頻率被抖動的同時濾除具有與工作頻率相同頻率的信號。
文檔編號H04H40/18GK101399620SQ200810165668
公開日2009年4月1日 申請日期2008年9月24日 優先權日2007年9月24日
發明者V·M·帕特爾 申請人:通用汽車環球科技運作公司