CN102047556B - 车载噪声滤波器 - Google Patents

Abstract

一种车载噪声滤波器抑制在FM无线电频带中的输入和输出端子之间的电场耦合，由此允许甚至在FM无线电频带中也显示原本应当向噪声滤波器电路提供的噪声衰减性能。所述车载噪声滤波器包括：线圈(1)，通过围绕磁心缠绕导线而获得；输入和输出端子(2、3)，分别电连接到所述线圈的两个端子；以及，屏蔽构件(4)。屏蔽构件(4)由接地的导电构件构成，并且被布置以便屏蔽在所述输入和输出端子(2、3)之间的电场。噪声滤波器也可以使用具有电连接到线圈(1)的一个端子以及被接地的另一个端子的电容器来配置。

Description

车载噪声滤波器

技术领域

本发明涉及车载噪声滤波器，更具体地涉及能够甚至在FM无线电频带(甚高频(VHF)频带)中改善噪声衰减性能的车载噪声滤波器。

背景技术

已经开发了用于去除车载电子部件的噪声的各种类型的噪声滤波器。例如，防雾热线和无线电天线通常一起设置在车辆的同一后玻璃上。在这种情况下，噪声滤波器与用于向热线供电的布线串联，以便防止例如AM无线电信号被在布线上叠加的噪声不利地影响。

考虑到安装空间和对车辆性能的影响，车载噪声滤波器需要尺寸小并且重量轻。例如，专利文件1公开了一种噪声滤波器，其能够实现尺寸和热辐射量的减小。在专利文件1中，由π型低通滤波器构成的噪声滤波器被作为示例。这个噪声滤波器具有滤波器电路，该滤波器电路具有允许直流通过其中的功能，并且实现了在AM无线电频带(中波到短波频带)中的最大噪声抑制量(插入损耗)。

引用列表

专利文件

专利文件1：国际公布No.2007/020902公报。

发明内容

本发明要解决的问题

近些年来，车载电子部件的控制已经变得越来越复杂，并且要控制的系统的数量已经变大。在这种情况下，已经采用了许多电子控制单元(ECU)。ECU的工作速度已经变得更快，并且对应地，噪声发生的频率增加，并且噪声频率变高，也导致对于FM无线电的不利影响。

通过使用传统的噪声滤波器，例如在专利文件1中公开的噪声滤波器，可以对于AM无线电频带获得足够的噪声抑制量；然而，对于FM无线电频带，则不能获得足够的噪声抑制量。以上问题的起因被考虑如下。

图1是示出在输入和输出端子被布置得彼此隔开的情况下相对于频率的在输入和输出端子之间的衰减量的曲线图。通过下述方式来获得图1的曲线图：在改变向输入端子输入的信号的频率的同时，测量多少信号能够到达与输入端子隔开地布置的输出端子。即，该曲线图并不示出其中在输入和输出端子之间连接线圈等的噪声滤波器的衰减特性，而是示出了在输入和输出端子之间的信号衰减特性，因此，该曲线图示出了在输入和输出端子之间的电场耦合(电容耦合)特性。如从图1清楚示出的，在AM无线电频带(例如，0.5MHz到1.7MHz)中的衰减量较大，因此可以忽略在输入和输出端子之间的电场耦合。然而，衰减量在超过AM无线电频带的频带中变小，并且例如，在FM无线电频带(例如，76MHz至108MHz)中已经出现了大约50dB的电场耦合。

因此，即使设计了在FM无线电频带中具有足够的噪声抑制量的噪声滤波器电路，输入侧噪声也不通过滤波器电路，而是由于在输入和输出端子之间的电场耦合的影响而直接地泄漏到输出侧，导致不保证足够的噪声衰减量。

在输入和输出端子之间的电场耦合主要取决于噪声滤波器的壳体的形状或在噪声滤波器中使用的电子部件而改变。在噪声滤波器包括例如LC滤波器电路的情况下，在输入和输出端子之间的耦合量可能由于电容器的存在而提高，进一步劣化噪声滤波器的噪声衰减性能。

因此，本发明的目的是克服在现有技术中存在的问题，并且提供一种车载噪声滤波器，其抑制在FM无线电频带中在输入和输出端子之间的电场耦合，以允许甚至在FM无线电频带中显示原本应当向噪声滤波器电路提供的噪声衰减性能。而且，与在输入和输出端子之间的电场耦合的抑制相结合，本发明的另一个目的是提供一种车载噪声滤波器，其能够提高输入和输出端子的布置的自由度，并且能够实现尺寸减小。

用于解决问题的手段

为了实现本发明的上面的目的，根据本发明的一个方面，提供了一种车载噪声滤波器，包括：线圈，通过围绕磁心缠绕导线而获得；输入和输出端子，分别电连接到所述线圈的两个端子；以及，屏蔽构件，由接地的导电构件构成，并且被布置以便屏蔽在所述输入和输出端子之间的电场。

所述输入和输出端子可以被布置在所述屏蔽构件附近，以便实现与所述屏蔽构件的电容耦合。

根据本发明的车载噪声滤波器可以还包括电容器。所述电容器可以具有电连接到所述线圈的一个端子以及被接地的另一个端子。

所述电容器的另一个端子可以被接地到接地板，并且所述屏蔽构件可以通过处理所述接地板的一部分来形成。

所述接地板可以由磁性材料构成，具有分别与所述线圈的磁心的两端相对地布置的两个端板以及在所述两个端板之间布置的底板，并且形成从所述线圈产生的磁的磁路。所述屏蔽构件可以以下述方式被布置得与所述底板相对：所述屏蔽构件和所述底板夹着所述线圈，并且使两端分别电连接到所述端板。

本发明的有益效果

本发明的车载噪声滤波器抑制了在输入和输出端子之间的电耦合，由此甚至在FM无线电频带中也显示高的噪声衰减性能。这提高了输入和输出端子的布置的自由度，使能了整个噪声滤波器的尺寸减小。

附图说明

图1是示出在输入和输出端子被布置得彼此隔开的情况下相对于频率的在输入和输出端子之间的衰减量的曲线图。

图2是用于描述根据本发明的第一实施例的车载噪声滤波器的示意电路图。

图3是用于描述根据本发明的第二实施例的车载噪声滤波器的示意电路图。

图4是用于描述根据本发明的第三实施例的车载噪声滤波器的示意电路图。

图5是用于描述根据本发明的车载噪声滤波器的各个部件的布置示例的视图，其中，图5(a)是车载噪声滤波器的示意上面视图，并且图5(b)是沿着图5(a)的b-b线所取的示意截面图。

图6是用于描述根据本发明的车载噪声滤波器的各个部件的另一个布置示例的视图，其中，图6(a)是车载噪声滤波器的示意上面视图，并且图6(b)是沿着图6(a)的b-b线所取的示意截面图。

图7是示出相对于频率的图6的车载噪声滤波器的输入/输出特性的曲线图。

具体实施方式

将参考附图来描述本发明的优选实施例。图2是用于描述根据本发明的第一实施例的车载噪声滤波器的示意电路图。如图2中所示，根据本发明的第一实施例的车载噪声滤波器主要包括线圈1、输入端子2、输出端子3和作为屏蔽构件的屏蔽部分4。

线圈1通过围绕磁心缠绕导线来获得。输入和输出端子2和3分别电连接到线圈的两个端子。屏蔽部分4由接地的导电材料构成。而且，屏蔽部分4被布置以使得屏蔽在输入和输出端子2和3之间的电场。更具体地，在输入和输出端子2和3之间插入屏蔽部分4，以便能够屏蔽在输入和输出端子2和3之间产生的电场。

在图2中，示出了其中输入和输出端子2和3被布置成彼此相对并且带有插入在它们之间的屏蔽部分4的配置示例。然而，本发明不限于此，而是，可以采用在输入和输出端子2和3和屏蔽部分4之间的任何位置关系，只要屏蔽部分4被布置在屏蔽部分能够屏蔽输入和输出端子之间产生的电场的位置。

这样的布置允许接地的屏蔽部分4屏蔽在输入和输出端子2和3之间产生的电场，由此抑制输入和输出端子之间的电场耦合。因此，噪声滤波器有可能抑制电场耦合的影响，尤其是在FM无线电频带中，由此甚至在FM无线电频带中也显示优异的衰减性能。而且，不存在为了避免在输入和输出端子之间的耦合而将输入和输出端子彼此尽可能隔开的需求，提高在构成车载噪声滤波器的情况中的布局的自由度，这能够进一步减小尺寸。

在本发明的车载噪声滤波器中，屏蔽部分屏蔽输入和输出端子之间的电场耦合，以便有可能彼此接近地布置输入和输出端子。而且，输入和输出端子可以被布置得更接近屏蔽部分，以便实现在它们之间的电容耦合。在这种情况下，输入和输出端子每个实现与接地的屏蔽部分的电容耦合，以形成与下述状态等同的状态：虽然电容器具有很小的值，电容器被连接，并且可以有效地利用这个功能。即，例如，当在具有图2的配置的噪声滤波器中的输入和输出端子2和3每个实现与屏蔽部分4的电容耦合时，获得了π型的滤波器电路。输入和输出端子的仅一个可以被布置得接近屏蔽部分，以便实现在它们之间的电容耦合。

如上所述，本发明的车载噪声滤波器抑制输入和输出端子之间的电场耦合。因此，可以实现能够显示原本向滤波器电路提供的噪声衰减性能的噪声滤波器。而且，有可能在任意位置布置输入和输出端子，而输入和输出端子传统上为了避免电场耦合的影响被布置得彼此尽可能隔开，由此提高输入和输出端子的布置的自由度。这使得有可能减小整个噪声滤波器的尺寸。而且，输入和输出端子积极地与屏蔽部分耦合，以便车载噪声滤波器可以被构成为LC滤波器电路。

屏蔽构件可以具有下述配置：其中，其外表面具有导电性，因此可以是镀金属的绝缘材料。例如，下述配置是可能的：其中，在用于容纳滤波器电路的绝缘壳体的部分处形成突出物，并且向该突出物应用金属电镀以便形成屏蔽部分。

接着，将参考图3来描述本发明的第二实施例。图3是用于描述根据本发明的第二实施例的车载噪声滤波器的示意电路图。在图3中，由与图2相同的附图标记指示的部件与图2的那些部件相同。根据本发明的第二实施例的车载噪声滤波器主要包括线圈1、输入端子2、输出端子3、屏蔽部分4和电容器5。与第一实施例不同，第二实施例是包括一个线圈和一个电容器的LC滤波器电路。

具体地说，在图3中的车载噪声滤波器的滤波器电路是L型滤波器电路的示例，该L型滤波器电路包括一个线圈1和一个电容器5，该电容器5具有电连接到线圈1的一个端子和被接地的另一个端子。在图3的示例中，电容器5连接在输出端子3侧。然而，本发明不限于此，而是可以使用其中电容器连接到输入端子2的L型滤波器电路。

同样在第二实施例的车载噪声滤波器中，接地的屏蔽部分4被布置使得屏蔽在输入和输出端子2和3之间的电场。因此，第二实施例的车载噪声滤波器可以甚至在FM无线电频带中显示优异的衰减性能。而且，不存在为了避免在输入和输出端子之间的耦合而将输入和输出端子彼此尽可能隔开的需求，提高在构成车载噪声滤波器的情况中的布局的自由度，这能够进一步减小尺寸。

而且，同样在第二实施例的车载噪声滤波器中，可以与屏蔽部分接近地布置输入和输出端子，以便实现在它们之间的电容耦合。在这种情况下，在第二实施例的车载噪声滤波器中，获得了与其中电容耦合的电容与电容器5并联的状态等同的状态，并且可以有效地利用这个功能。

如上所述，也可以向LC滤波器电路应用车载噪声滤波器，并且有可能通过抑制在输入和输出端子之间的电场耦合来实现能够显示原本向滤波器电路提供的噪声衰减性能的噪声滤波器。

而且，虽然在第二实施例的车载噪声滤波器中电容器的端子之一接地，但是可以采用下述配置：其中，电容器的端子之一接地到接地板，并且通过处理接地板的一部分来形成屏蔽部分。在这种情况下，可以采取下面的步骤：在车载噪声滤波器的壳体的底部表面之下等设置接地板；电容器的端子之一接地到接地板；并且，通过部分地处理接地板以便允许处理部分在输入和输出端子之间突出来形成屏蔽部分。

接着，将参考图4来描述本发明的第三实施例。图4是用于描述根据本发明的第三实施例的车载噪声滤波器的示意电路图。在图4中，由与图2相同的附图标记表示的部件与图2的那些部件相同。根据本发明的第三实施例的车载噪声滤波器主要包括线圈1、输入端子2、输出端子3、屏蔽部分4和电容器5和5。与第二实施例不同，第三实施例是包括一个线圈和两个电容器的LC滤波器电路。

具体地说，在图4中的车载噪声滤波器的滤波器电路是π型滤波器电路的示例，该π型滤波器电路包括一个线圈1和两个电容器5和5，其中，该电容器5和5的每个的一个端子分别电连接到线圈1的两个端子，并且其另一个端子接地。本发明不限于在图4中所示的电路，而可以是使用两个线圈和一个电容器的T型滤波器电路。

同样在第三实施例的车载噪声滤波器中，接地的屏蔽部分4被布置使得屏蔽在输入和输出端子2和3之间的电场。因此，第三实施例的车载噪声滤波器可以甚至在FM无线电频带中显示优异的衰减性能。而且，不存在为了避免在输入和输出端子之间的耦合而将输入和输出端子彼此尽可能隔开的需求，提高在构成车载噪声滤波器的情况中的布局的自由度，这能够进一步减小尺寸。其他功能和优点与第二实施例的车载噪声滤波器的那些相同，并且省略重复的描述。

以上已经使用电路图基于概念描述了本发明的车载噪声滤波器的配置。接着，参考图5，将描述根据本发明的车载噪声滤波器的各个部件的特定布置示例。图5是用于描述根据本发明的车载噪声滤波器的各个部件的布置示例的视图。图5(a)是车载噪声滤波器的示意上面视图，并且图5(b)是沿着图5(a)的b-b线所取的示意截面图。在图5中，由与图2至4相同的附图标记指示的部件与图2至4的那些部件相同。图5的车载噪声滤波器通过π型滤波器电路来构成，并且主要包括线圈1、输入端子2、输出端子3、屏蔽部分4、电容器5和5与接地板6。这些部件被容纳在壳体7中。

更具体地，电容器5和5被布置在构成线圈1的磁心10的两个端侧上。而且，电容器5和5每个被布置使得其纵向垂直于线圈1的纵向。在线圈1的侧部，输入和输出端子2和3被布置得彼此相对。输入和输出端子2和3分别电连接到线圈1的两个端子，并且分别电连接到电容器5和5的一个端子。电容器5和5的另一个端子接地到接地板6。通过例如在壳体7中形成孔等并且通过该孔电连接电容器和接地板来实现接地。而且，布线20和30分别连接到输入和输出端子2和3。

在图5的示例中，布线被压形(swage)和紧固到输入和输出端子，并且线圈和电容器在输入和输出端子中形成的夹住部分连接到输入和输出端子。然而，本发明不限于此，而是可以通过任何手段来连接布线、输入和输出端子、线圈和电容器，只要可以建立电连接。

参见图5(b)，在壳体7的底部表面下安装接地板6。接地板6被形成为支架，以将车载噪声滤波器固定到车辆，并且接地板6通过螺丝等被固定到车辆，以便可以进行主体接地。在壳体7中形成孔71。通过处理接地板6而形成的屏蔽部分4穿过孔71，并且被布置在输入和输出端子2和3之间。更具体地，通过向接地板6应用压力加工使得接地板6的一部分弯曲以垂直地升高为屏蔽部分6，而形成屏蔽部分4。通过这种配置，有可能屏蔽输入和输出端子之间的电场耦合，由此提高甚至在FM无线电频带中的噪声衰减性能。

在图5的示例中，接地板6被安装在壳体7的底部表面上，并且屏蔽部分4穿过在壳体7中形成的孔71。然而，本发明不限于此。例如，可以在壳体中设置接地板，只要接地板接地。在这种情况下，不必在壳体中形成用于屏蔽部分的孔。

而且，虽然传统上有尽可能彼此隔开输入和输出端子的约束，但是本发明的车载噪声滤波器允许在输入和输出端子的布置上的自由度的提高，由此在噪声滤波器的壳体上实现优异的空间效率。这使得能够减小整个噪声滤波器的尺寸。而且，在图5的示例中，使用接地板的一部分来形成屏蔽部分，因此消除了另外提供要接地的导电板的需求。因此，不增加部件的数量，从而与传统的噪声滤波器相比较不增加成本。

接着，参考图6，将描述根据本发明的车载噪声滤波器的各个部件的另一个布置示例。图6是用于描述根据本发明的车载噪声滤波器的各个部件的布置示例的视图。图6(a)是车载噪声滤波器的示意上面视图，并且图6(b)是沿着图6(a)的b-b线所取的示意截面图。在图6中，由与图2至5相同的附图标记指示的部件与图2至5的那些部件相同。图6的车载噪声滤波器也通过π型滤波器电路来构成，并且主要包括线圈1、输入端子2、输出端子3、屏蔽部分4、电容器5和5与接地板6。这些部件被容纳在壳体7中。

在图6的车载噪声滤波器中，与在图5的车载噪声滤波器中不同，输入和输出端子2和3被布置成夹着线圈1，并且线圈1的两个端子分别电连接到输入和输出端子2和3。电容器5和5被分别布置在线圈1的两侧上，并且电容器5和5的一个端子分别电连接到输入和输出端子2和3。

在图6中所示的示例的车载噪声滤波器中，接地板6被形成使得具有与线圈1的磁心10的两端相对地布置的两个端板61和61与在两个端板61和61之间布置的底板62。而且，接地板6由磁性材料构成，并且被构造使得形成从线圈1产生的磁的磁路。通过向接地板6应用压力加工使得接地板6的一部分弯曲以垂直地升高为端板，而形成端板61和61。对于接地板6向壳体7的固定，在与端板61和61对应的壳体7的部分中形成孔等，并且，将端板61和61插入孔内。而且，电容器5和5的另一个端子分别连接到端板61和61。

在图6的示例中，端板61和61每个被布置成以预定的间隙与线圈1的磁心10隔开。

以屏蔽部分4和底板62夹着线圈1的方式，屏蔽部分4被布置为与底部表面62相对。即，屏蔽部分4被布置以覆盖线圈1。屏蔽部分4的两端分别电连接到端板61和61，由此接地到接地板6。这样的配置也允许屏蔽在输入和输出端子2和3之间的电场。

图7是示出相对于频率的图6的车载噪声滤波器的输入/输出特性的曲线图。在图7中，作为比较示例，通过灰线来表示其中未设置本发明的车载噪声滤波器的屏蔽部分的传统噪声滤波器的输入/输出特性。如图中所示，在传统的噪声滤波器的特性中，随着频率增高，衰减量提高(劣化)，因此难于获得足够的低通滤波器特性。然而，在根据本发明的噪声滤波器的情况下，即使当频率较高时也抑制衰减量的劣化，因此，有可能不仅在AM无线电频带中，而且在FM无线电频带中获得满意的衰减特性。虽然图7的曲线图显示在本发明的噪声滤波器中在AM无线电频带中的衰减量略微劣化，但是从实用的角度看，可以忽略该劣化。而且，在图7中所示的输入/输出特性仅是示例，并且受滤波器电路的特性影响。因此，通过优化滤波器常数，有可能改善噪声衰减特性。

根据本发明，虽然如图6中所示在输入和输出端子被布置使得夹住线圈的情况下在输入和输出端子之间的物理分隔难于实现，但是有可能通过在屏蔽部分能够影响输入和输出端子之间产生的电场的位置提供屏蔽部分，来抑制输入和输出端子之间产生的电场耦合。

而且，在图6的车载噪声滤波器中，端板和底板磁性地形成闭环磁路。通过这种配置，磁通不扩散，而是集中在接地板侧，由此减小在噪声滤波器周围的电路上的磁性影响，并且使得噪声滤波器本身较少地受到外部的磁性影响。

本发明不限于在附图中示出的上述示例，而是可以在本发明的范围中被不同地修改。例如，虽然在图4和5中仅示出在π型滤波器电路中的布置，但是本发明不限于此，而是可以被应用到仅使用线圈或使用线圈和电容器的结合的L型或T型滤波器电路的滤波器电路。

附图标记的描述

1：线圈

2：输入端子

3：输出端子

4：屏蔽部分

5：电容器

6：接地板

7：壳体

10：磁心

20：布线

30：布线

61：端板

62：底板

71：孔

Claims (4)

1.一种车载噪声滤波器，包括：

线圈，具有两个端子并且通过围绕磁心缠绕导线而获得；

所述车载噪声滤波器的输入和输出端子，分别电连接到所述线圈的两个端子；

一对电容器，每个电容器具有电连接到所述线圈的各自端子的一个端子以及被接地的另一个端子；以及，

屏蔽构件，由接地的导电构件构成，并且被布置以便屏蔽在所述车载噪声滤波器的所述输入和输出端子之间的电场，并且以便屏蔽在所述一对电容器之间的电场。

2.根据权利要求1所述的车载噪声滤波器，其中

所述车载噪声滤波器的输入和输出端子中的一个端子被布置在所述屏蔽构件附近，以便实现与所述屏蔽构件的电容耦合。

3.根据权利要求1所述的车载噪声滤波器，其中

每个电容器的所述另一个端子被接地到接地板，并且

所述屏蔽构件通过处理所述接地板的一部分来形成。

4.根据权利要求1所述的车载噪声滤波器，其中

每个电容器的所述另一个端子被接地到接地板，所述接地板由磁性材料构成，具有分别与所述线圈的所述磁心的两端相对地布置的两个端板，并且具有在所述两个端板之间布置的底板，并且形成从所述线圈产生的磁的磁路，以及

所述屏蔽构件具有两端并且以下述方式被布置得与所述底板相对：所述屏蔽构件和所述底板夹着所述线圈，并且所述屏蔽构件的两端分别电连接到所述端板。