专利名称：通过有源滤波抑制噪声源的无线电干扰的系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及无线电设备(radio)，更特别地涉及有源滤除来 自机动车辆无线电设备的噪声源干扰。
背景技术：
许多机动车辆采用开关电源，该开关电源利用脉宽调制将来自车辆 电源的贮存车辆电压(stock vehicle voltage )(通常为12V)转换成 运行连接到电源上的各种电子模块所需要的任意特定的电压电平。开关 电源通过以某个工作频率选择性地开关电子器件ON和OFF操作以产生 开关电压。这种电源的输出电压是由开关电压的占空比决定的。例如，在混合动力车辆中，用于传动系的电动机的开关电源常常工 作在低频率(如，小于IO千赫兹(kHz)的频率)。这些低频率是基于 诸如工作效率、加热等考虑选择的。然而，由开关电源产生的谐波(即 工作频率的整数倍)仍可能导致与一些汽车电子模块(例如，无线电设 备)的干扰。由于调幅(AM)无线电设备具有10kHz的分辨率(即将它们校准为 以10kHz的增量收听电台)，汽车无线电设备的调幅(AM)波段尤其易 受来自开关电源的干扰的影响。具体地，只要电源谐波在无线电设备的 调谐频率加减5kHz的范围内时，总会经历AM波段无线电干扰。由于AM 频带以10kHz的增量从520kHz扩展到1710kHz,工作在低频的开关电源 的谐波可导致在某些AM波段频率处的干扰。例如，工作在6kHz下的开 关电源可导致在600kHz (即电源的一百次谐波)、900kHz (即电源的一 百五十次谐波)、1100kHz (即电源的二百次谐波)等处的干扰。因此，希望提供用于抑制无线电波段干扰的装置、系统和方法，其 可以克服常规机动车辆无线电设备附带的干扰问题。另外，本发明的其 他所期望的特性和特征将通过下边的详细描述和随附的权利要求书并 结合附图和前述的技术领域及背景技术而变得显而易见。发明内容提供了一种具有降低的来自包含工作频率的噪声源的干扰的装置。
一种装置包括配置为耦合到噪声源并命令噪声源抖动(dither)其工作 频率的控制器。该装置还包括耦合到控制器并适于接收无线电信号的滤 波器。该滤波器被配置为从控制器接收指示噪声源的当前工作频率的信 号，并被配置为在抖动工作频率的同时滤除具有与当前工作频率相同的 频率的无线电信号。还提供了用于抑制机动车辆中的AM波段无线电干扰的系统。该系 统包括具有工作频率的电动机和耦合到该电动机并被配置为命令电动 机抖动其工作频率的控制器。该系统还包括耦合到控制器的滤波器。该 滤波器被配置为从控制器接收指示电动机的当前工作频率的信号，并被 配置为在抖动工作频率的同时滤除具有与当前工作频率相同的频率的 无线电信号。提供了 一种用于在包含数字滤波器的无线电设备中抑制来自具有 多个工作频率的噪声源的干扰的方法。 一种方法包括抖动噪声源的工作 频率的步骤，和在抖动工作频率的同时滤除具有与工作频率相同的频率 的信号的步骤。
现在结合附图描述本发明，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且图1为用于抑制来自噪声源的无线电干扰的系统的一个示范性实施 例的方框图；图2为在示范性机动车辆中实施的图1的系统的示意图；并且 图3为用于抑制来自噪声源的无线电干扰的方法的一个示范性实施 例的流程图。
具体实施方式
明的应用和使用。此外，不打算受在前述的技术领域、背景技术:发明 内容或以下的详细描迷中提出的任何明示或暗示的理论的约束。图1为用于抑制来自噪声源50的无线电干扰的系统100的一个示范 性实施例的方框图。系统100包括能够耦合到噪声源50的控制器110 和包括耦合到控制器110的滤波器128的无线电设备120。控制器110可以是被配置为命令噪声源50工作在特定频率处的任 何设备、硬件、和/或软件。控制器IIO还被配置为抖动噪声源50的工 作频率，使得噪声源50工作在多个工作频率上。例如，如果噪声源通 常工作在5kHz,控制器110被配置为命令噪声源50工作在其典型工作 频率加减l kHz范围内的各种频率上，尽管其它频率范围也是期望的。 具体地，控制器UO可以抖动噪声源50的工作频率使得噪声源50在特 定的时间段内工作在例如5. OkHz、 5. 5kHz、 4. 3kHz、 6. 0kHz等频率上。依据本发明的一个示范性实施例，控制器110随机抖动噪声源50 的工作频率。也就是说，控制器110命令噪声源50随机工作在例如4. 0 kHz到6.0kHz之间的各种频率上。在另一个示范性实施例中，控制器 110以重复的模式抖动噪声源50的工作频率。例如，控制器110可以命 令噪声源在特定的时间段内重复工作在4, 0 kHz 、 5.0kHz和6. 0kHz频 率上。也就是说，在整个时间段内不断重复4. 0kHz 、 5. 0kHz和6. 0kHz。控制器110还可以被配置为当控制器110命令噪声源50这样做时， 发送噪声源50的各种工作频率给无线电设备120。具体地，在控制器 UO抖动噪声源50的工作频率的同时，控制器110还发送每个抖动的频 率给无线电设备120。无线电设备120可以是能够接收和解调无线电信号的任何设备、硬 件、和/或软件。在一个实施例中，无线电设备120可以是调幅(AM)无 线电设备。无线电设备120包括用于接收信号的天线124和可重新配置的滤波 器128。滤波器128可以是可配置为滤除具有多个频率的某范围信号的 任何设备、硬件、和/或软件。也就是说，滤波器128是能够被重新配 置以滤除具有各种频率的信号的滤波器。根据本发明的一个示范性实施 例，滤波器128是配置为滤除人类可听信号(如，具有频率从约20Hz 到约20kHz的信号)的数字滤波器。例如，滤波器128可以是中频数字 信号处理器(I/F DSP),梳状滤波器，陷波滤波器等。在工作期间，当控制器110通知无线电设备120由于抖动而存在噪 声源50的各种工作频率时，滤波器128被重新配置为滤除具有和噪声 源50相同频率的信号。具体地，滤波器128是可重新配置的以滤除那 些具有与噪声源50的当前工作频率相匹配的频率的信号。也就是说， 滤波器128基于噪声源50的当前工作频率改变其滤除的信号。例如， 如果噪声源50:坡控制器IIO抖动而在一个时间段内工作在5. OkHz、 5. 5 kHz 、 4. 3kHz、6. OkHz等频率上，则滤波器128也将在每个对应的时 间段内滤除分别具有5. OkHz、 5.5 kHz 、 4.3 kHz、 6.0kHz等频率的 所接收的信号。滤波器128还被配置为确定噪声源50的工作频率的一个或多个谐 波是否小于约10kHz。滤波器128还被配置为当工作频率的一个或多个 谐波小于约10. 0 kHz或在人类可听范围内时，滤除具有与噪声源50的 当前工作频率相同的频率的信号和具有与工作频率的谐波相同频率的 信号。例如，如果噪声源50被命令在2. 0kHz、 2.5 kHz、 3.0 kHz抖 动其工作频率时，滤波器128识别出2. 0kHz信号在4. 0 kHz 、 6. 0 kHz 、 8. 0kHz和10. 0 kHz上具有谐波。滤波器128还识别出2. 5kHz信号在 5. 0kHz、 7. 5kHz和10. OkHz上具有谐波，以及3. 0 kHz信号在6, 0 kHz 和9. OkHz上具有谐波。因此，滤波器128将滤除具有2. OkHz、 2. 5 kHz、 3. 0 kHz、 5. 0 kHz 、 6. 0 kHz 、 7. 5kHz、 9. OkHz和10. 0 kHz频率的 信号。通过抖动噪声源50的工作频率和使滤波器128滤除具有对应于噪 声源50的工作频率的频率信号以及小于约10. 0 kHz的工作频率的谐波， 否则将导致对无线电设备120干扰的无线电设备120接收的信号和这些 信号的谐波不被允许通过。另外，因为由于抖动而引起信号的滤波频率 (和谐波)改变，无线电设备120的用户基本上不能检测对应于特定频 率的期望信号中的各种音调(tone)正被滤除掉。例如，如果噪声源50保持工作频率为恒定的4.0 kHz,且滤波器 128只滤除了具有4. 0 kHz频率的信号，则由无线电设备120解调的信 号将把对应于4. 0 kHz的音调排除在外。从一些广播(如，音乐，人类 演讲等)中连续排除对应于4. OkHz的特定音调可能会引起用户的注意， 这些广播可能听起来很奇怪和/或可能烦扰无线电设备的一些用户。另 外，如果滤波器128也没有滤除具有小于约10. 0 kHz和/或人类可听范 围内的频率的谐波，无线电设备120仍将受到来自二次谐波8. 0 kHz、 三次谐波12. 0 kHz、四次谐波16. 0 kHz和/或五次谐波20. 0 kHz的干 扰。依据所述，本发明的各种实施例的确期望控制器IO被配置为命令噪 声源50保持基本恒定的工作频率，以及滤波器128被配置为滤除具有 和噪声源50的工作频率相同频率的信号。也就是说，噪声源50的工作 频率可能不被抖动，但是具有和噪声源50相同频率的信号将被滤除。
另外，本发明的各种实施例的确期望控制器IO被配置为命令噪声源50 保持基本恒定的工作频率，以及滤波器128被配置为滤除具有和噪声源 50的工作频率相同频率的信号以及小于约10. OkHz的任何谐波。具体 地，噪声源50的工作频率可能不被抖动，但是具有和噪声源50相同频 率的信号以及具有和工作频率的谐波相同频率的小于约10. OkHz频率的 信号将被滤除。图2为在包含传动系210的机动车辆200中实施的系统100的示意图。 如图所示，传动系210为由内燃机214和电动机218组成的混合式电机， 不过传动系210可以仅包括电动机218或另一种类型的产生噪声的电 机。在机动车辆200中，传动系210,特别是电动机218是类似于图1中 噪声源50的噪声源。因此，控制器IIO抖动传动系210 (即，电动机 218)的工作频率，并且将电动机218的各种工作频率传送给无线电设 备120，使得滤波器128能滤除无线电设备120 (通过天线124 )接收的 具有和电动机218的当前工作频率相同频率的信号。具体地，当电动机 218的工作频率改变时(即，被抖动)，滤波器128也同样地改变其滤 除的信号频率。如图2所示，滤波器128可以位于无线电设备120的外部。也就是说， 滤波器128可以是无线电设备120的一部分(参见图1 )，或是分离的 部件(参见图2)。在这两种配置中的任一种中，滤波器128均与控制 器IIO,天线124和无线电"i殳备120通信。图3为用于抑制来自噪声源(如，噪声源5()，传动系210，电动机 218等)干扰的方法300的一个示范性实施例的流程图。方法300起始 于通过控制器(如控制器110)抖动噪声源的工作频率(步骤310)。 在一个实施例中，该工作频率小于约10. OkHz,控制器可以以一种重复 模式来抖动噪声源的工作频率或可以随机地抖动操作频率。随着噪声源的频率被抖动(即，改变)，噪声源的各种工作频率被传 送给无线电设备(如无线电设备120)(步骤320 )。无线电设备120 然后确定各种工作频率是否大于10. OkHz (步骤330 )。如果工作频率大于10.0 kHz,无线电设备例如经由滤波器(例如滤 波器128)滤除具有和工作频率相同频率的信号(步骤340 )。如果工 作频率小于10. 0 kHz,无线电设备滤除具有和工作频率相同频率的信号
以及具有和工作频率的一个(或多个)谐波相同的且小于约10. OkHz和 /或在人类可听范围内的频率的信号(步骤350 )。虽然在前面的详细描述中已给出了至少一个示范性实施例，但应该意 识到存在大量变形。还应该意识到该示范性实施例或多个示范性实例仅 是例子，并不打算以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反， 前面的详细描述将给本领域技术人员提供实现该示范性实施例或多个示范性实施的便利的指导方针。应该理解，在不偏离如所附权利要求书 和其法律等价物中阐明的本发明范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
权利要求
1. 一种具有降低的来自包含工作频率的噪声源的干扰的无线电设备，包括控制器，配置为耦合到噪声源并命令噪声源抖动该工作频率；和耦合到控制器并适于接收无线电信号的滤波器，该滤波器被配置为从控制器接收指示噪声源的当前工作频率的信号，并在工作频率被抖动的同时滤除具有与当前工作频率相同的频率的无线电信号。
2. 权利要求1的无线电设备，其中无线电设备包括数字滤波器，其 被配置为在工作频率被抖动时滤除具有与当前工作频率相同的频率的 无线电信号。
3. 权利要求1的无线电设备，其中滤波器进一步^f皮配置为滤除具有 与当前工作频率的谐波相同的频率的信号。
4. 权利要求1的无线电设备，其中无线电设备包括数字信号处理 器，以在工作频率被抖动时滤除具有与当前工作频率相同的频率的无线 电信号。
5. 权利要求1的无线电设备，其中控制器进一步被配置为命令噪 声源随机抖动工作频率。
6. 权利要求1的无线电设备，其中控制器进一步被配置为命令噪 声源以预定模式抖动工作频率。
7. 权利要求l的无线电设备，其中工作频率低于10 kHz。
8. 权利要求7的无线电设备，其中每一个被抖动的工作频率距离 该工作频率小于1 kHz。
9. 一种用于抑制机动车辆中无线电干扰的系统，包括 具有工作频率的电动机；耦合到电动机并配置为命令电动机抖动该工作频率的控制器；和 耦合到控制器的滤波器，该滤波器被配置为从控制器接收指示电动机的当前工作频率的信号，并在工作频率被抖动的同时滤除具有与当前工作频率相同的频率的无线电信号。
10. 权利要求9的系统，其中无线电设备包括数字滤波器，以在工 作频率被抖动时滤除具有与当前工作频率相同的频率的所接收的信号。
11. 权利要求9的系统，其中无线电设备包括数字信号处理器，以 在工作频率被抖动时滤除具有与当前工作频率相同的频率的所接收的信号。
12. 权利要求9的系统，其中滤波器进一步被配置为滤除具有与当 前工作频率的谐波相同的频率的信号。
13. 权利要求9的系统，其中无线电设备包括陷波滤波器，以在工 作频率被抖动时滤除具有与当前工作频率相同的频率的所接收的信号。
14. 权利要求9的系统，其中电动机是传动系电机。
15. 权利要求9的系统，其中控制器进一步被配置为命令电动机随 机抖动工作频率。
16. 权利要求9的系统，其中控制器进一步被配置为命令电动机以 预定模式抖动工作频率。
17. —种用于在无线电设备中抑制来自具有工作频率的噪声源的干 扰的方法，所述无线电设备包括数字滤波器，该方法包括以下步骤抖动噪声源的工作频率；和在工作频率被抖动的同时滤除具有与工作频率相同的频率的信号。
18. 权利要求17的方法，进一步包括在工作频率^皮抖动时，将工 作频率传送到无线电设备的步骤。
19. 权利要求17的方法，其中抖动步骤包括随机抖动工作频率和 以预定模式抖动工作频率的其中之一。
20. 权利要求17的方法，进一步包括滤除具有和工作频率的谐波 相同频率的信号的步骤。
全文摘要
本发明涉及通过有源滤波抑制噪声源的无线电干扰的系统和方法。提供了来自抑制噪声源的干扰的装置、系统和方法。一种装置包括用于命令噪声源抖动其工作频率的控制器，用于从控制器接收指示噪声源的当前工作频率的信号并在工作频率被抖动的同时滤除具有与当前工作频率相同频率的无线电信号的滤波器。一种系统包括具有工作频率的电动机，命令电动机抖动其工作频率的控制器和滤波器，该滤波器被配置为接收指示电动机的当前工作频率的信号并在工作频率被抖动的同时滤除具有与当前工作频率相同频率的无线电信号。一种方法包括抖动噪声源的工作频率并在工作频率被抖动的同时滤除具有与工作频率相同频率的信号。
文档编号H04H40/18GK101399620SQ200810165668
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月24日 优先权日2007年9月24日
发明者V·M·帕特尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司