JP5733232B2

JP5733232B2 - 車載受信機

Info

Publication number: JP5733232B2
Application number: JP2012029885A
Authority: JP
Inventors: 一馬川井; 高徳鵜生
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2032-02-14
Also published as: JP2013168744A

Description

本発明は、車載受信機に関し、特に、受信用アンテナが受信した電波からノイズを除去する技術に関する。

受信機の受信用アンテナが受信する電波からノイズを除去する技術が種々知られている。たとえば、特許文献１には、電源ラインノイズ検出回路により電源ラインにおけるノイズ電圧変動を検出し、アンテナが受信した電波から、電源ラインノイズ検出回路が検出したノイズをノイズキャンセラにより除去する技術が開示されている。

また、この特許文献１には、受信機の周囲に配設される複数の電装品が発生するノイズを除去する技術も開示されている。具体的には、受信機の周囲に配設される複数の電装品が通電中である場合、各電装品から通電中の通知を受ける受信回路を備えている。また、重み付け回路と電圧信号発生回路からなるノイズ環境評価回路を備えている。そして、重み付け回路において、受信回路が通電中の通知を受けた電装品に応じて重み付けが決定され、電圧信号発生回路でその重み付けに応じた電圧信号を発生させる。この電圧信号を、通電中の電装品が発生するノイズとして、アンテナが受信した電波からノイズを除去している。

特許第４１７７４３７号公報

特許文献１の技術では、各電装品から通電中の通知を受信回路が受ける必要があることから、電装品と受信回路とをワイヤーハーネスで接続する必要があり、ワイヤーハーネスの増加によりコスト高なってしまう。

また、ノイズ環境評価回路の重み付け加算回路で重み付け処理を行なう必要があることから、処理負荷が高いという問題もある。

さらに、ノイズ環境評価回路の電圧信号発生回路が発生させる電圧信号は、各電装品が通電中であるか通電中でないかしか反映されていないが、実際には、各電装品が通電中に発生するノイズは常に同じではない。従って、特許文献１の技術ではノイズを十分に除去できない可能性がある。

なお、特許文献１では、電源ラインについては、ノイズ検出回路によりノイズを検出する技術も開示されている。電装品についても電源ラインと同様に、ノイズ検出回路を設けることも考えられる。しかし、電装品毎にノイズ検出回路を設けるとすると、非常に高コストとなってしまう。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、ノイズ除去のための機器を少なくしつつ、簡易な処理により良好にノイズを除去することができる車載受信機を提供することにある。

その目的を達成するための本発明は、車両に搭載されて車外から到来する目的電波を受信する受信用アンテナ（１０）を備えた車載受信機（１）であって、前記受信用アンテナよりも前記目的電波が到達しにくい場所に、前記車両の車体から電気的に離隔して配置された金属体（２１、２１Ａ）と、前記金属体と車体との間の電圧を検出する電圧検出部（２２）と、前記電圧検出部が検出した電圧をノイズとして、前記受信用アンテナが受信する電波からノイズを除去するノイズ除去部（１７）とを備え、前記金属体は平板状であることを特徴とする。

車両においては種々の機器がノイズを発生するが、種々の機器が発生するノイズは、車体−受信用アンテナ間の浮遊容量と、受信用アンテナ−大地間の浮遊容量との分圧により、受信用アンテナに受信されることを発見した。そこで、本発明では、受信用アンテナよりも目的電波が到達しにくい場所に、車両の車体から電気的に離隔して金属体を配置する。これにより、車体−金属体間の浮遊容量と、金属体−大地間の浮遊容量との分圧により、種々の機器が発生するノイズは金属体にも受信される。よって、車体と金属体との間の電圧を電圧検出部で検出することで、受信アンテナに受信されるノイズと周波数特性が近いノイズを検出することができる。

しかも、金属体は、受信用アンテナよりも目的電波が到達しにくい場所に配置される。よって、車体と金属体との間の電圧は、受信用アンテナが受信する電波に比較して、相対的にノイズ成分の比率が高い。従って、電圧検出部で検出した電圧をノイズとすることで、受信用アンテナが受信する電波からノイズを良好に除去できる。

また、金属体と車体との間の電圧が示すノイズは、種々のノイズが一体となったものであることから、ノイズ源毎にノイズ検出器を設ける必要がない。よって、コストを低減することができる。

さらに、ノイズ源の数によらず同じ処理でノイズを除去できることから、ノイズを除去するための処理が簡易な処理となる。

本発明の車載受信機が適用された車載ラジオ受信機１の全体構成を示すブロック図である。ノイズ受信部２０の構成および配置を説明する図である。ノイズが流れる経路を等価回路にして示す図である。ノイズが流れる経路を等価回路にして示す図である。ノイズの流れる経路を調べた実験の概略図である。図４に示した実験の結果を示すグラフである。車両をモデル化してノイズ電圧を測定したシミュレーションにおける車体モデル６０と放送波用アンテナ７０を示す図である。図６Ａと同じシミュレーションにおける車体モデル６０とノイズ検出用アンテナ７１を示す図である。図６Ａと同じシミュレーションにおける車体モデル６０とノイズ源７２を示す図である。図６に示した車体モデル６０を用いて行なった実験の結果である。放送波用アンテナ７０とノイズ検出用アンテナ７１の放送波検出感度を比較したシミュレーションの内容を説明する図である。図８に内容を示したシミュレーションの結果を示すグラフである。ノイズ検出用アンテナの他の配置例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、受信用アンテナである放送波用アンテナ１０は、車外の放送局から送信されて車両に到達する放送波（目的電波）を受信するために車両に設置されるアンテナである。よって、放送波を受信しやすい位置に設置される。放送波用アンテナ１０の具体的設置位置としては、たとえば、車体の上面あるいは側面がある。

高周波増幅部１１は、放送波用アンテナ１０が受信した信号を増幅する。選局部１２は、利用者が選局操作を行なう際に操作する部分である。局部発振部１３は、選局部１２によって選択された周波数の信号を発振する。ミキサ部１４は、高周波増幅部１１が増幅した受信信号と、局部発振部１３が発生した信号とを混合する。これにより、受信信号は、放送周波数の信号から中間周波数の信号に周波数変換される。中間周波増幅部１５は、ミキサ部１４で周波数変換された中間周波数の信号を増幅する。検波部１６は、増幅後の中間周波数の信号の検波を行なう。

ノイズ除去部１７は、検波部１６で検波された信号から、ノイズ受信部２０で検出されたノイズをもとにして、ノイズを除去する。信号処理部１８は、ノイズ除去部１７でノイズが除去された信号を用いて、電気信号を音声信号に変換して出力する。

次に、本実施形態の特徴であるノイズ受信部２０を説明する。ノイズ受信部２０は、図２に示すノイズ検出用アンテナ２１と電圧検出回路２２を備えている。図２に示すように、本実施形態のノイズ検出用アンテナ２１は、車体３０の底部３１に絶縁物３２を介して取り付けられている。つまり、ノイズ検出用アンテナ２１は車体３０の底部３１の下方に配置されている。この位置では、車体３０による遮蔽のため、放送波は放送波用アンテナ１０よりも到達しにくい。

また、ノイズ検出用アンテナ２１の形状は、平な薄板状であり、車体３０の底部３１と平行になっている。なお、薄板の厚さは膜と称される程度の薄さの板を意味する。なお、車体３０は金属製（すなわち導体製）である。

電圧検出回路２２は、車体３０の底部３１とノイズ検出用アンテナ２１との間の電圧を検出する。この電圧検出回路２２が検出した電圧がノイズを示す信号としてノイズ除去部１７に入力される。ノイズ除去部１７は、このノイズを示す信号をもとにしてノイズを除去する。ノイズを除去する具体的処理は、公知の種々の手法を用いることができ、たとえば、ノイズ信号を所定の増幅率で増幅し、この増幅した信号を検波部１６で検波した信号から減算する。

次に、電圧検出回路２２が検出する電圧がノイズを示していることを、図３Ａ、図３Ｂを用いて説明する。なお、図３Ｂは、図３Ａと同じ回路であるが、放送波用アンテナ１０とノイズ検出用アンテナ２１とをより対比し易く示した回路である。

図３Ａ、図３Ｂにおいて、Ｃｇは車体３０の底部３１と大地面４０との間の浮遊容量を示している。Ｃａは車体３０と放送波用アンテナ１０との間の静電容量を示し、Ｃｂは放送波用アンテナ１０と大地面４０との間の静電容量を示し、Ｃｃは車体３０とノイズ検出用アンテナ２１との間の静電容量を示し、Ｃｄはノイズ検出用アンテナ２１と大地面４０との間の静電容量を示す。また、Ｖ_Nは、車体３０に誘起されて、静電容量Ｃｇにより車体３０の底部３１から大地面４０へ流れるノイズ電圧を示し、Ｖ_Ａは車両内部の電装品が発生したノイズにより車体３０に誘起されて放送波用アンテナ１０に受信されるノイズ電圧を示し、Ｖ_Ｎａは、車体３０に誘起されてノイズ検出用アンテナ２１に受信されるノイズ電圧を示す。

図３Ａ、図３Ｂの等価回路から分かるように、車体３０に誘起されたノイズ電圧Ｖ_Ｎは、静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂとの分圧により放送波用アンテナ１０に受信される。また、それとともに、ノイズ電圧Ｖ_Ｎは、静電容量Ｃｃと静電容量Ｃｄの分圧によりノイズ検出用アンテナ２１に受信される。従って、ノイズ電圧Ｖ_Ｎａをノイズ受信部２０により検出し、この検出したノイズ電圧Ｖ_Ｎａをもとに、放送波用アンテナ１０が受信する電波からノイズを除去できるのである。

次に、ノイズの一例として、プラグインハイブリッド（ＰＨＶ）車両に対して、充電ケーブル５０を用いて充電を行なう際のノイズの流れる経路を調べた実験を図４に基づいて説明する。図４に示すように、この実験では、商用電源端子５１に模擬電源回路（ＬＩＳＮ）５２を接続し、このＬＩＳＮ５２を介して充電ケーブル５０をＰＨＶ車両に接続している。また、５３もケーブルである。このケーブル５３により、バッテリ５４のマイナス端子と大地面４０とを接続した場合、および、ケーブル５３を取り外した場合とにおいて、それぞれ、車体３０と大地面４０との間の電圧を測定した。なお、５５は発泡材であり絶縁体である。この実験は電波暗室にて行なった。

上記実験の結果を示す図５のグラフでは、横軸が周波数、縦軸が車体３０と大地面４０との間の電圧を示している。また、実線はケーブル５３を外した場合、破線はケーブル５３を接続した場合である。

図５に示す実験結果から、ケーブル５３を接続することで、すなわち、バッテリ５４のマイナス端子を大地面４０にショートさせることで、車体３０と大地面４０との間の電圧が減少していることが分かる。このことから、充電ケーブル５０に発生したコモン電流は車体３０に伝わり、車体３０から、車体３０と大地面４０との間の浮遊容量を流れていることが分かる。

図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃには、車両をモデル化してノイズ電圧を測定したシミュレーションにおける車体モデル６０を示されている。この車体モデル６０はセダン形状の車両を模しており、そのサイズは、幅１８００ｍｍ、長さ４８００ｍｍ、高さ１７００ｍｍ（地上高２００ｍｍ）とした。

図６Ａは、この車体モデル６０において放送波用アンテナ７０の設置位置を示している。放送波用アンテナ７０は、車体モデル６０の屋根部６１に設置している。より詳細には、屋根部６１の中心より右３００ｍｍ、後ろ６００ｍｍに設置した。また、エレメント長さを３００ｍｍとした。ただし、３００ｍｍのうち６０ｍｍ分は設置側の長さである。

図６Ｂは、車体モデル６０においてノイズ検出用アンテナ７１の設置位置を示している。ノイズ検出用アンテナ７１は、車体モデル６０の底面６２に設置している。より詳細には、底面６２において、中心より前に９００ｍｍの位置に設置した。また、底面６２との距離は１０ｍｍとした。ノイズ検出用アンテナ７１の形状は６００ｍｍ×６００ｍｍの矩形薄膜形状とした。

図６Ｃは、この車体モデル６０においてノイズ源７２の設置位置を示している。ノイズ源７２は、車体モデル６０において、実際の車両のエンジンルームに相当する位置に設置した。そして、このノイズ源７２が発生するノイズの振幅を１Ｖとした。

図６のシミュレーションの結果を示す図７において、横軸は周波数、縦軸はノイズ電圧である。また、黒四角は放送波用アンテナ７０の端子電圧であり、白抜きの菱形はノイズ検出用アンテナ７１の端子電圧である。図７から分かるように、ノイズ検出用アンテナ７１は放送波用アンテナ７０よりも効率良くノイズを検出できている。

次に放送波については、放送波用アンテナ７０のほうがノイズ検出用アンテナ７１よりも検出感度がよいことを確認したシミュレーションを説明する。このシミュレーションは、図８に示すように、放送局のアンテナ８０はアンテナ長を１０ｍとし、このアンテナ８０と車体モデル６０との距離を１００ｍとした。

図９に示すシミュレーション結果のグラフにおいて、横軸は周波数、縦軸は電圧である。また、黒四角および白抜きの菱形は図７と同様、それぞれ、放送波用アンテナ７０の端子電圧、ノイズ検出用アンテナ７１の端子電圧である。図９から分かるように、ノイズ検出用アンテナ７１も放送波を受信するが、放送波用アンテナ７０のほうが効率良く放送波を受信できている。

図７、図９に示したシミュレーション結果から次のことが分かる。すなわち、放送波用アンテナ７０、ノイズ検出用アンテナ７１は、いずれも放送波およびノイズを検出するが、ノイズについてはノイズ検出用アンテナ７１のほうが検出感度がよい一方、放送波については放送波用アンテナ７０のほうが検出感度がよいことが分かる。よって、ノイズ検出用アンテナ７１で検出した信号をもとにして放送波用アンテナ７０が受信した信号からノイズを効果的に除去することができると言える。

以上、説明したように、車両において種々の機器が発生するノイズは、車体３０と放送波用アンテナ１０との間の浮遊容量Ｃａと、放送波用アンテナ１０と大地面４０との間の浮遊容量Ｃｂの分圧により、放送波用アンテナ１０に受信される（図３）。また、本実施形態では、車体３０の底部３１の下方にノイズ検出用アンテナ２１を配置している。よって、そのノイズは、車体３０とノイズ検出用アンテナ２１との間の浮遊容量Ｃｃと、ノイズ検出用アンテナ２１と大地面４０との間の浮遊容量Ｃｄの分圧により、ノイズ検出用アンテナ２１にも受信される。

よって、車体３０とノイズ検出用アンテナ２１との間の電圧Ｖ_Ｎａを検出することで、放送波用アンテナ１０に受信されるノイズと周波数特性が近いノイズを検出することができる。

しかも、ノイズ検出用アンテナ２１は、放送波用アンテナ１０よりも放送波が到達しにくい場所に配置される。よって、車体３０とノイズ検出用アンテナ２１との間の電圧Ｖ_Ｎａは、放送波用アンテナ１０が受信する電波に比較して、相対的にノイズ成分の比率が高い。従って、電圧Ｖ_Ｎａをノイズとすることで、放送波用アンテナ１０が受信する電波からノイズを良好に除去できる。

また、電圧Ｖ_Ｎａが示すノイズは、種々のノイズが一体となったものであることから、ノイズ源毎にノイズ検出器を設ける必要がない。よって、コストを低減することができる。さらに、ノイズ源の数によらず同じ処理でノイズを除去できることから、ノイズを除去するための処理が簡易な処理となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、前述の実施形態では、ノイズ検出用アンテナ２１は、車体３０よりも下に配置されていたが、図１０に示すように、ノイズ検出用アンテナ２１Ａを車内（すなわち車体３０によって形成される車両内空間）に配置してもよい。図１０に示すノイズ検出用アンテナ２１Ａは、車内において、車体３０の底部３１に絶縁物３２を介して配置されている。

図１０のように、導電性の車体３０の内部空間にノイズ検出用アンテナ２１Ａを配置する場合でも、車体３０には窓部があることから、車体３０に誘起されたノイズは、この窓部を介して大地面４０との間の浮遊容量を流れる。ただし、車体３０の下方に配置したノイズ検出用アンテナ２１よりはノイズ検出レベルは低くなる。しかし、車内に配置する場合には、放送波も受信しにくいため、ノイズを精度よく検出することができる。

また、前述のノイズ検出用アンテナ２１、２１Ａは、平板形状であったが、ノイズ検出用アンテナの形状は、その他の形状（たとえば箱型、球形状）でもよい。また、線形状や、線が組み合わされた形状、すなわち、網形状でもよい。

また、前述の実施形態はラジオ受信機１、すなわち、放送波を受信する受信機であったが、双方向通信のための受信機にも本発明は適用できる。

１：車載ラジオ受信機（車載受信機）
１０：放送波用アンテナ（受信用アンテナ）
１７：ノイズ除去部
２０：ノイズ受信部
２１、２１Ａ：ノイズ検出用アンテナ（金属体）
２２：電圧検出回路（電圧検出部）
３０：車体
３１：底部

Claims

車両に搭載されて車外から到来する目的電波を受信する受信用アンテナ（１０）を備えた車載受信機（１）であって、
前記受信用アンテナよりも前記目的電波が到達しにくい場所に、前記車両の車体（３０）から電気的に離隔して配置された金属体（２１、２１Ａ）と、
前記金属体と車体との間の電圧を検出する電圧検出部（２２）と、
前記電圧検出部が検出した電圧をノイズとして、前記受信用アンテナが受信する電波からノイズを除去するノイズ除去部（１７）と
を備え、
前記金属体は平板状であることを特徴とする車載受信機。
請求項１において、
前記金属体（２１）は、前記車体（３０）の底部（３１）の下方に、その底部から電気的に離隔して配置されることを特徴とする車載受信機。
請求項１において、
前記金属体（２１Ａ）は、前記車体によって形成される車両内空間において、前記車体から電気的に離隔して配置されることを特徴とする車載受信機。