DE102016203938A1

DE102016203938A1 - Anordnung zum Empfangen elektromagnetischer Nutzsignale

Info

Publication number: DE102016203938A1
Application number: DE102016203938.5A
Authority: DE
Inventors: Johann Heyen; Rainer Kühne; Klaus Schwemmer; Martin Obholz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: DE102016203938B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zum Empfangen elektromagnetischer Nutzsignale (N), umfassend eine Empfangseinheit (2) mit mindestens einer Antenne (3) und mindestens einer Störstrahlungsquelle (4), wobei der Störstrahlungsquelle (4) mindestens ein Detektor (23, 28a–28c) zur Erfassung von Störstrahlung zugeordnet ist und der Detektor (23, 28a–28c) signaltechnisch mit der Empfangseinheit (2) verbunden ist, wobei die Empfangseinheit (2) derart ausgebildet ist, an der Antenne (3) mit einer Störstrahlung (S) überlagerte Nutzsignale (N) zu empfangen und mittels der über den Detektor (23, 28a–28c) ermittelten Störstrahlung (S*) zu korrigieren, wobei die Störstrahlungsquelle (4) mindestens einen geschirmten Bereich aufweist, wobei der mindestens eine Detektor (23, 28a–28c) im geschirmten Bereich angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Empfangen elektromagnetischer Nutzsignale.
Derartige Anordnungen umfassen eine Empfangseinheit mit Antenne, wobei an der Antenne nicht nur die Nutzsignale, sondern auch Störstrahlung mindestens einer Störstrahlungsquelle empfangen wird. Je nach Größe und Frequenzlage der Störstrahlung wird das Nutzsignal entsprechend gestört. Besonders tritt das Problem in Kraftfahrzeugen auf, da dort viele potentielle Störstrahlungsquellen vorhanden sind.
Aus der DE 10 2012 009 432 A1 ist ein Kraftfahrzeug-Rundfunkempfänger mit aktiver Unterdrückung von Störern bekannt, wobei der Kraftfahrzeug-Rundfunkempfänger jeweils zumindest eine Antenne zum Empfangen eines Antennensignals, eine Sonde zum Empfangen eines Störsignals, jeweils eine der zumindest einen Antenne und der Sonde zugeordnete Empfangseinheit, eine aktive Entstöreinrichtung und eine Datenverarbeitungseinheit, wobei das Antennensignal das Störsignal und ein Nutzsignal umfasst. Dabei ist die Sonde zum Empfangen des Störsignals benachbart zu einer Störsignalquelle angeordnet, um das Störsignal möglichst ohne zusätzliche Störungen empfangen zu können.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Anordnung zum Empfangen elektromagnetischer Nutzsignale hinsichtlich der Störunterdrückung zu verbessern.
Hierzu umfasst die Anordnung zum Empfangen elektromagnetischer Nutzsignale eine Empfangseinheit mit mindestens einer Antenne und mindestens eine Störstrahlungsquelle. Der Störstrahlungsquelle ist mindestens ein Detektor zur Erfassung von Störstrahlung zugeordnet und der Detektor ist signaltechnisch mit der Empfangseinheit verbunden.
Die Empfangseinheit ist derart ausgebildet, an der Antenne mit einer Störstrahlung überlagerte Nutzsignale zu empfangen und mittels der über den Detektor ermittelten Störstrahlung zu korrigieren. Weiter weist die Störstrahlungsquelle mindestens einen geschirmten Bereich auf, wobei der mindestens eine Detektor im geschirmten Bereich angeordnet ist. Der Detektor ist dabei also in der Störstrahlungsquelle angeordnet, sodass eine nahezu ungestörte Störstrahlung empfangen wird. Über die Schirmung empfängt der Detektor insbesondere nahezu kein Nutzsignal, da dieses beispielsweise in einer Größenordnung von 70 dB gedämpft werden kann. Hierdurch existiert ein reines Störsignal, das mit dem überlagerten Störsignal im Nutzsignal eine sehr hohe Korrelation aufweist, sodass dieses entsprechend gut herausgefiltert werden kann.
Dabei kann die Empfangseinheit beispielsweise als WLAN-Modul oder Bluetooth-Modul ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform ist die Empfangseinheit als Radio-Empfänger ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Störstrahlungsquelle als elektrischer Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Störstrahlungsquelle mindestens zwei geschirmte Bereiche auf, wobei mindestens zwei Detektoren vorgesehen sind, die in unterschiedlichen Bereichen angeordnet sind. Hierdurch wird die Störstrahlung genauer ermittelt, insbesondere da die Störstrahlung auch an verschiedenen Stellen abgestrahlt werden kann. Dabei muss aber nicht in jedem geschirmten Bereich ein Detektor angeordnet sein. Vielmehr genügt es, in den Bereichen Detektoren zu haben, in deren Umfeld Störstrahlung abgestrahlt wird.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Detektoren über einen Combiner oder einen Multiplexer mit einem Eingang der Empfangseinheit verbunden. Der Combiner kann beispielsweise einfach die Störsignale addieren, wobei dieser vorzugsweise jedoch auch bereits die Anteile wichten kann. Alternativ können die unterschiedlichen Störsignale auch multiplext werden, wobei dann die Nachverarbeitung in der Empfangseinheit stattfindet. Auch ist es möglich, alle Detektoren direkt mit der Empfangseinheit zu verbinden, die dann eine entsprechende Anzahl von Eingängen benötigt.
In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Detektor über eine Koaxial-Leitung oder eine geschirmte Leitung mit der Empfangseinheit verbunden, sodass keine weiteren Störungen in das erfasste Störsignal eingekoppelt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Detektor als offene Koaxial-Leitung ausgebildet, die den Detektor mit der Empfangseinheit verbindet, wobei ein Außenleiter der Koaxial-Leitung mit der Schirmung der Störstrahlungsquelle verbunden ist und ein offener Innenleiter der Koaxial-Leitung in den geschirmten Bereich geführt ist. Dies stellt eine sehr einfache und kompakte Ausführungsform dar, die keine weiteren Elemente benötigt. Dabei kann der freie Innenleiter wie eine Antenne die Störstrahlung erfassen. Hierzu kann der freie Innenleiter auch umgeformt werden, beispielsweise als Mäander, um die Wirkfläche zu vergrößern.
In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Detektor als Abgriff einer Leitung im geschirmten Bereich ausgebildet, wobei dann die ohnehin vorhandene Leitung als Antenne benutzt wird.
Die Detektoren können auch als kapazitive und/oder induktive Detektoren ausgebildet sein. Ebenso kann der Detektor eine Antenne oder eine Halbleiterdetektorschaltung sein, wobei auch Detektoren verschiedener Bauart gemeinsam in einem Bereich oder in verschiedenen Bereichen zur Anwendung kommen.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein Detektor zwischen einem Pulswechselrichter und einer Elektromaschine angeordnet, da dort häufig die meiste Störstrahlung erzeugt wird, die dann über die Antriebswelle an den Rädern abgestrahlt wird.
Alternativ oder kumulativ ist mindestens ein Detektor zwischen einer Hochvoltbatterie und einem geschirmten Gehäuse angeordnet, da hier sowohl Störsignale zwischen den Hochvoltleitungen als auch zwischen den Hochvoltleitungen und Masse auftreten können, die dann beispielsweise über die Hochvoltbatterie abgestrahlt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Anordnung zum Empfangen elektromagnetischer Nutzsignale.
Die in 1 dargestellte Anordnung 1 zum Empfangen elektromagnetischer Nutzsignale umfasst eine Empfangseinheit 2 mit mindestens einer Antenne 3 sowie eine Störstrahlungsquelle 4 in Form eines elektrischen Antriebsstranges 5 eines Kraftfahrzeugs. Die Störstrahlungsquelle 4 sendet dabei Störsignale 5 aus. Der elektrische Antriebsstrang 5 umfasst eine Hochvoltbatterie 6, die über Hochvoltleitungen 7, 8 mit Elementen in einem geschirmten Gehäuse 9 verbunden ist, in dem eine Leistungselektronik 10, ein DC/DC-Wandler 11 für ein Bordnetz sowie ein Pulswechselrichter 12 angeordnet sind. Die Hochvoltleitungen 7, 8 weisen jeweils eine Schirmung 13 auf. Der Pulswechselrichter 12 ist über drei Phasenleitungen 14–16 mit einer Elektromaschine 17 verbunden, wobei um die drei Phasenleitungen 14–16 ein gemeinsamer Summenschirm 18 angeordnet ist. Die Elektromaschine 17 ist mit einer Antriebswelle 19 verbunden, über die Störstrahlung S abgestrahlt wird. Weiter sind Nebenaggregate 20 dargestellt, die direkt mit den Hochvoltleitungen 7, 8 verbunden sind. Dabei weisen die Verbindungsleitungen 21 der Nebenaggregate ebenfalls Schirmungen 22 auf. Der Summenschirm 18 bildet einen ersten geschirmten Bereich, in dem ein erster Detektor 23 in Form einer offenen Koaxial-Leitung 24 angeordnet ist. Der Außenleiter 25 der Koaxial-Leitung 24 ist mit dem Summenschirm 18 und einem Combiner 30 verbunden. Der Innenleiter 26 ist mit dem Combiner 30 verbunden, wobei ein freies Ende 27 des Innenleiters 26 in den Bereich innerhalb des Summenschirms 18 ragt. Weiter sind Detektoren 28a–28c in anderen geschirmten Bereichen des Antriebsstranges 5 angeordnet, die jeweils über eine Koaxial-Leitung 29a–29c mit dem Combiner 30 verbunden sind. Dabei können die Detektoren 28a–28c ebenfalls als offene Koaxial-Leitungen ausgebildet sein oder aber als induktive oder kapazitive Detektorschaltung. Auch können die Detektoren 28a–28c als separate Antennen oder Halbleiterschaltungen ausgebildet sein. Auch kann ein Detektor 28a–28c als Abgriff für eine Signalleitung ausgebildet sein, auf die die Störungen eingekoppelt werden, beispielsweise eine Rotorlagersensorleitung oder eine Pilotlinie. Der Combiner 30 addiert (vorzugsweise gewichtet) die erfassten Störsignale in den geschirmten Bereichen und führt das Summensignal über eine weitere Koaxial-Leitung 31 an einen Eingang 32 der Empfangseinheit 2.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun wie folgt. An der Antenne 3 empfängt die Empfangseinheit 2 ein Nutzsignal N von einer nicht dargestellten Signalquelle, beispielsweise einem Radio-Sender. Neben dem Nutzsignal N empfängt die Antenne Störsignale S, die von dem Antriebsstrang 5 abgestrahlt werden. Die Ursache für die abgestrahlte Störstrahlung S sind hochfrequente Störungen im Antriebsstrang 5. Daher sind die Störungen im Antriebsstrang 5 mit der abgestrahlten Störstrahlung korreliert. Durch Erfassung dieser Störungen mittels der Detektoren 23, 28a–28c in den geschirmten Bereichen sind diese Störungen nicht durch Nutzsignale N überlagert. Durch Kenntnis dieser reinen Störungen kann nun die Empfangseinheit 2 diese Störungen aus dem Summensignal von N + S an der Antenne 3 herausfiltern. Dies erfolgt mittels einer geeigneten Recheneinheit, die beispielsweise auch Laufzeitunterschiede zwischen den Störsignalen S an der Antenne 3 und den übermittelten Störungen S* am Eingang 32 berücksichtigt. Im Ergebnis stellt sich ein erheblich verbessertes Signal/Rausch-Verhältnis ein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012009432 A1 [0003]

Claims

Anordnung (1) zum Empfangen elektromagnetischer Nutzsignale (N), umfassend eine Empfangseinheit (2) mit mindestens einer Antenne (3) und mindestens einer Störstrahlungsquelle (4), wobei der Störstrahlungsquelle (4) mindestens ein Detektor (23, 28a–28c) zur Erfassung von Störstrahlung zugeordnet ist und der Detektor (23, 28a–28c) signaltechnisch mit der Empfangseinheit (2) verbunden ist, wobei die Empfangseinheit (2) derart ausgebildet ist, an der Antenne (3) mit einer Störstrahlung (S) überlagerte Nutzsignale (N) zu empfangen und mittels der über den Detektor (23, 28a–28c) ermittelten Störstrahlung (S*) zu korrigieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Störstrahlungsquelle (4) mindestens einen geschirmten Bereich aufweist, wobei der mindestens eine Detektor (23, 28a–28c) im geschirmten Bereich angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (2) als Radio-Empfänger ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Störstrahlungsquelle (4) als elektrischer Antriebsstrang (5) eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Störstrahlungsquelle (4) mindestens zwei geschirmte Bereiche aufweist, wobei mindestens zwei Detektoren (23, 28a–28c) vorgesehen sind, die in unterschiedlichen Bereichen angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (23, 28a–28c) über einen Combiner (30) oder einen Multiplexer mit einem Eingang (32) der Empfangseinheit (2) verbunden sind.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Detektor (23, 28a–28c) über eine Koaxial-Leitung (24, 29a–29c) oder eine geschirmte Leitung mit der Empfangseinheit (2) verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Detektor (23) als offene Koaxial-Leitung (24) ausgebildet ist, die den Detektor (23) mit der Empfangseinheit (2) oder dem Combiner (30) verbindet, wobei ein Außenleiter (25) der Koaxial-Leitung (24) mit der Schirmung der Störstrahlungsquelle (4) verbunden ist und ein Innenleiter (26) der Koaxial-Leitung (24) mit seinem offenen Ende (27) in den geschirmten Bereich geführt ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Detektor (28a–28c) als Abgriff einer Leitung im geschirmten Bereich ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Detektor (23) zwischen einem Pulswechselrichter (12) und einer Elektromaschine (17) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Detektor (28c) zwischen einer Hochvoltbatterie (6) und einem geschirmten Gehäuse (9) angeordnet ist.