CN116633274A - 用于避免pwm信号干扰收音机am信号的软件移频方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，包括步骤：当用户在收听收音机的AM电台并且同时操作由PWM信号驱动的电气元件时：获取AM电台的载波频率和PWM信号的初始驱动频率；判断初始驱动频率对应的各次谐波分量中是否存在落在载波频率所在频道的有效频率范围内的干扰谐波分量：若是，则将PWM信号的初始驱动频率调整为目标驱动频率，使对应的干扰谐波分量移动至载波频率所在频道的无效频率范围内，然后以调整后的PWM信号驱动电气元件；若否，则直接以PWM信号驱动电气元件。本发明通过软件移频的方法解决了PWM控制带来的EMC干扰问题，降低了硬件成本，减少了噪音，且使PWM信号的驱动频率的可选范围更大，适用范围更广。

Description

用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法

技术领域

本发明涉及改善PWM控制器的EMC性能的技术领域，特别涉及一种用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法。

背景技术

随着新能源汽车的发展，越来越多的整车厂要求天窗/车窗/尾门/侧滑门/座椅等的控制器具有PWM调速功能。参阅图5和图6所示，PWM控制器通过PWM信号来控制PWM电路中MOS管的开、关(如图6的桥式电路，MOS管包括Q1～Q4，当电机正转时Q1和Q4导通，当电机反转时Q2和Q3导通)，进而实现对电机的正转、反转。通过控制PWM信号的占空比的大小来实现对电机转速的调整；具体地，如图5所示，PWM控制器基于霍尔传感器或SLP电机模型采集电机的电压和电流进行速度计算，并将计算结果反馈至PID调速模块，PID调速模块根据输入速度(即通过实际机构上标定获得的一个速度)和反馈速度来计算并调整PWM信号的占空比，而占空比的大小是影响电机运行速度的关键，占空比为100％时，PWM信号就相当于直流信号，那么电机运行速度最大，图6中PWM信号的占空比Duty＝50％，相当于电机最大运行速度的一半。

具备PWM调速功能的控制器相较于传统的继电器控制方案具备如下优点：没有继电器的吸合声；实现软起/软停/恒转速控制，提高了用户体验感和乘坐舒适性。但是，PWM调速功能随之带来了EMC骚扰超标的问题，在这种情况下通常会在硬件上增加滤波电路的方法来降低EMC骚扰，然而增加滤波电路不但不能完全解决EMC骚扰的问题，而且还会增加硬件电路的成本和电路板的布板面积。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，避免了利用PWM信号控制时对收音机AM信号带来的EMC干扰。

本发明通过如下方案来实现：一种用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，包括步骤：

当用户在收听收音机的AM电台并且同时操作由PWM信号驱动的电气元件时：

获取AM电台的载波频率和PWM信号的初始驱动频率；

判断所述初始驱动频率对应的各次谐波分量中是否存在落在所述载波频率所在频道的有效频率范围内的干扰谐波分量：

若是，则将所述PWM信号的初始驱动频率调整为目标驱动频率，使对应的干扰谐波分量移动至所述载波频率所在频道的无效频率范围内、以消除对AM电台的干扰，然后以调整后的PWM信号驱动所述电气元件；

若否，则直接以所述PWM信号驱动所述电气元件。

本发明用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法的进一步改进在于，在判断所述初始驱动频率对应的各次谐波分量中是否存在落在所述有效频率范围内的干扰谐波分量时，仅需判断奇次谐波分量。

本发明用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法的进一步改进在于，所述载波频率所在频道的带宽为9kHz，所述无效频率范围为以所述载波频率为中心频点的左右各30Hz范围，所述有效频率范围为所述无效频率范围的左右各30Hz～4.5Hz范围。

本发明用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法的进一步改进在于，所述目标驱动频率根据如下公式计算得出：

f₀′＝f_am/k

其中：f₀′为目标驱动频率，f_am为AM电台的载波频率，k为干扰谐波分量f_k的倍频数，k＝f_k/f₀。

本发明用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法的进一步改进在于，所述初始驱动频率选自6KHz～20Khz之间。

本发明用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法的进一步改进在于：

PWM控制器内预先存储有AM电台的各频道与所述初始驱动频率所对应的各谐波分量的对比列表，根据所述对比列表找到会发生谐波干扰的频道、并预先计算出对应所述频道的目标驱动频率；

在判断所述初始驱动频率对应的各次谐波分量中是否存在落在所述载波频率所在频道的有效频率范围内的干扰谐波分量时，仅需根据预存储的对比列表判断所述载波频率所在频道中是否有对应的目标驱动频率即可；

若有，则直接将PWM信号的初始驱动频率调整为对应的目标驱动频率。

本发明用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法的进一步改进在于，获取AM电台的载波频率的方法为：收音机向汽车总线输出AM电台的载波频率，PWM控制器从所述汽车总线上读取所述AM电台的载波频率。

本发明用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法的进一步改进在于，所述电气元件为用于控制汽车的门或窗或座椅的驱动电机。

本发明在不增加硬件滤波电路的基础上，通过软件移频的方法解决了PWM控制带来的EMC干扰问题，降低了硬件成本，减少了噪音，改善了EMC性能，且使PWM信号的驱动频率的可选范围更大，适用范围更广。

附图说明

图1示出了本发明实施例软件移频方法的流程示意图。

图2示出了本发明实施例中PWM信号的时域和频域关系示意图。

图3示出了本发明实施例中AM电台各频道的频带规则示意图。

图4示出了本发明实施例中AM电台单一频道的频带放大示意图。

图5示出了PWM调速控制原理图。

图6示出了PWM控制电路原理图。

具体实施方式

为了不增加硬件成本并解决PWM控制带来的EMC骚扰超标的问题，本发明提供了一种用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法。下面以具体实施例结合附图对该用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法作进一步说明。

参阅图1所示，一种用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，包括步骤：

当用户在收听收音机的AM电台并且同时操作由PWM信号驱动的电气元件时：

获取AM电台的载波频率和PWM信号的初始驱动频率。

判断该初始驱动频率对应的各次谐波分量中是否存在落在该载波频率所在频道的有效频率范围内的干扰谐波分量：

若是，则将该PWM信号的初始驱动频率调整为目标驱动频率，使对应的干扰谐波分量移动至该载波频率所在频道的无效频率范围内、以消除对AM电台的干扰，然后以调整后的PWM信号驱动该电气元件；

若否，则直接以该PWM信号驱动该电气元件。

较佳地，在判断该初始驱动频率对应的各次谐波分量中是否存在落在该有效频率范围内的干扰谐波分量时，仅需判断奇次谐波分量。具体来说，参阅图2所示，理想的PWM方波通过离散傅里叶变换(DFT)之后具有偶次谐波的幅值为0、谐波中只有奇次分量的特征，所以，干扰谐波分量只可能是奇次谐波分量，因此，本实施方式在做判断时，仅需判断奇次谐波分量即可，提高了判断效率。

较佳地，有效频率范围和无效频率范围主要是根据收音机AM频带规则进行确定的。以收音机AM频带规则为例，参阅图3所示，收音机AM频段范围为526.5kHz～1606.5kHz、信道带宽为9kHz，也就是说，整个频段范围可分为120个频道，每个频道的占用9kHz频段。收音机向汽车总线CAN-BUS输出AM电台的载波频率，PWM控制器从该汽车总线CAN-BUS上读取该AM电台的载波频率，而该载波频率位于所在频道的中心频点上，即图3的f_am处。进一步地，由AM信号的特性可知，每个频道的边带为有效信号，而中间带为无效信号；具体参阅图4所示，对于信道带宽为9kHz的频道来说，无效频率范围为以该载波频率f_am为中心频点的左右各30Hz范围(即60Hz的中间带)，该有效频率范围为该无效频率范围的左右各30Hz～4.5Hz范围(即位于中间带左右两侧的上边带和下边带)。本方法基于上述的AM信号特性，通过软件移频方式将PWM信号的初始驱动频率调整为目标驱动频率，使落在有效频率范围内的谐波分量转移到无效频率范围内，以消除对AM电台的干扰。

较佳地，该目标驱动频率根据如下公式计算得出：

f₀′＝f_am/k (1)

其中：f₀′为目标驱动频率，f_am为AM电台的载波频率，k为干扰谐波分量f_k的倍频数，k＝f_k/f₀。

本实施方式利用AM电台的载波频率f_am除以干扰谐波分量的倍频数来计算目标驱动频率f₀′，使得干扰谐波分量准确转移至载波频率点(即中心频点)上，因为中心频点左右60HZ范围都是没有有效信号的，只要PWM信号的相邻奇次谐波之间的频率大于4.5kHz就不会出现干扰，也就是说，PWM信号的初始驱动频率可以在大于2.25kHz的范围内任意选择。

较佳地，电气元件为用于控制汽车的门或窗或座椅的驱动电机。由于电机控制的PWM驱动频率太低会产生噪音、太高会增加驱动开关的开关损耗，从而降低效率，所以，本实施方式中PWM信号的初始驱动频率选自6KHz～20Khz之间。下面以收音机AM频带规则以及初始驱动频率f₀′＝19kHz为例对本实施方式的软件移频方法做进一步说明：

步骤1、在PWM控制器内预先存储AM电台的各频道与该初始驱动频率所对应的各谐波分量的对比列表，根据该对比列表找到会发生谐波干扰的频道、并预先计算出对应该频道的目标驱动频率。具体如表1所示：

表1

从对比列表中可以看出，PWM的谐波在29倍频、31倍频、33倍频等位置与收音机549kHz、585kHz、630kHz等AM频道出现了干扰，利用公式(1)可以计算出对应的目标驱动频率分别为18.93kHz、18.87kHz、19.09kHz。

步骤2、PWM控制器获取AM电台的载波频率。

步骤3、根据预存储的对比列表判断该载波频率所在频道中是否有对应的目标驱动频率：若有，则直接将PWM信号的初始驱动频率调整为对应的目标驱动频率，使对应的干扰谐波分量准确转移至载波频率点(即中心频点)上，以消除对AM电台当前信号的干扰，然后以调整后的PWM信号驱动该电气元件；若否，则直接以该PWM信号驱动该电气元件。

步骤2中对AM电台的载波频率的获取是实时进行的，当收音机更换AM电台时，步骤3根据新获取的载波频率来调整PWM信号的驱动频率。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，其特征在于，包括步骤：

当用户在收听收音机的AM电台并且同时操作由PWM信号驱动的电气元件时：

获取AM电台的载波频率和PWM信号的初始驱动频率；

判断所述初始驱动频率对应的各次谐波分量中是否存在落在所述载波频率所在频道的有效频率范围内的干扰谐波分量：

若是，则将所述PWM信号的初始驱动频率调整为目标驱动频率，使对应的干扰谐波分量移动至所述载波频率所在频道的无效频率范围内、以消除对AM电台的干扰，然后以调整后的PWM信号驱动所述电气元件；

若否，则直接以所述PWM信号驱动所述电气元件。

2.如权利要求1所述的用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，其特征在于，在判断所述初始驱动频率对应的各次谐波分量中是否存在落在所述有效频率范围内的干扰谐波分量时，仅需判断奇次谐波分量。

3.如权利要求1所述的用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，其特征在于，所述载波频率所在频道的带宽为9kHz，所述无效频率范围为以所述载波频率为中心频点的左右各30Hz范围，所述有效频率范围为所述无效频率范围的左右各30Hz～4.5Hz范围。

4.如权利要求3所述的用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，其特征在于，所述目标驱动频率根据如下公式计算得出：

f₀′＝f_am/k

其中：f₀′为目标驱动频率，f_am为AM电台的载波频率，k为干扰谐波分量f_k的倍频数，k＝f_k/f₀。

5.如权利要求3所述的用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，其特征在于，所述初始驱动频率选自6KHz～20Khz之间。

6.如权利要求1所述的用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，其特征在于：

PWM控制器内预先存储有AM电台的各频道与所述初始驱动频率所对应的各谐波分量的对比列表，根据所述对比列表找到会发生谐波干扰的频道、并预先计算出对应所述频道的目标驱动频率；

在判断所述初始驱动频率对应的各次谐波分量中是否存在落在所述载波频率所在频道的有效频率范围内的干扰谐波分量时，仅需根据预存储的对比列表判断所述载波频率所在频道中是否有对应的目标驱动频率即可；

若有，则直接将PWM信号的初始驱动频率调整为对应的目标驱动频率。

7.如权利要求1所述的用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，其特征在于，获取AM电台的载波频率的方法为：收音机向汽车总线输出AM电台的载波频率，PWM控制器从所述汽车总线上读取所述AM电台的载波频率。

8.如权利要求1所述的用于避免PWM信号干扰收音机AM信号的软件移频方法，其特征在于，所述电气元件为用于控制汽车的门或窗或座椅的驱动电机。