JP5733040B2 - Antenna system - Google Patents
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Description
本発明は、複数のアンテナを用いて、ノイズをキャンセルする、アンテナシステムに関する。 The present invention relates to an antenna system that uses a plurality of antennas to cancel noise.
従来技術として、外部からの無線信号を受信するアンテナと、自端末内のノイズ源から発生するノイズを検出するノイズセンサ部とを用いて、ノイズをキャンセルする構成を備えた携帯端末が知られている(例えば、特許文献1を参照)。この携帯端末は、自端末の使用状態に対応して発生すると予測されるノイズのプロファイルを記憶するメモリ部と、自端末の使用状態に基づいてメモリ部からノイズのプロファイルを選択し、この選択したノイズのプロファイルに応じてノイズセンサ部の動作を制御する制御部とを備えるものである。 As a prior art, a portable terminal having a configuration for canceling noise using an antenna that receives an external radio signal and a noise sensor unit that detects noise generated from a noise source in the terminal itself is known. (For example, refer to Patent Document 1). The mobile terminal selects a noise profile from the memory unit that stores a noise profile that is predicted to be generated in response to the usage state of the terminal, and the memory unit based on the usage state of the terminal. And a control unit that controls the operation of the noise sensor unit according to the noise profile.
ところで、メインアンテナ及びノイズキャンセルアンテナに混入するノイズのレベル及び位相は、ノイズ発生源と各アンテナとの相関関係などを要因として、非常に大きな影響を受ける。例えば、そのような相関関係として、ノイズ発生源から各アンテナまでの距離や、ノイズ発生源と各アンテナとの間及びその近辺に位置する誘電体の有無などが挙げられる。 By the way, the level and phase of noise mixed in the main antenna and the noise cancellation antenna are greatly influenced by the correlation between the noise generation source and each antenna. For example, such correlation includes the distance from the noise generation source to each antenna, the presence / absence of a dielectric located between and near the noise generation source and each antenna, and the like.
しかしながら、上述の従来技術では、ノイズキャンセルアンテナとして機能するノイズセンサ部をノイズ源の直近に搭載する必要があるため、アンテナに混入するノイズのレベル及び位相はμmのオーダーで影響を受け、携帯端末よりも大きな自動車等の量産製品に適用することは容易ではない。 However, in the above-described conventional technology, since it is necessary to mount a noise sensor unit functioning as a noise canceling antenna in the immediate vicinity of the noise source, the level and phase of noise mixed in the antenna are affected in the order of μm, and the mobile terminal It is not easy to apply to mass-produced products such as larger automobiles.
また、上述の従来技術は、予めプロファイリングされたデータを用いてノイズをキャンセルするフィードフォワード制御のため、ユーザの使用環境の変化などによってノイズ源の数、種類、位置などの状態が変わってしまうと、ノイズキャンセルの精度が低下するおそれがある。 In addition, since the above-described conventional technology is feedforward control that cancels noise using pre-profiled data, the state of the number, type, position, etc. of noise sources changes due to changes in the user's usage environment, etc. There is a possibility that the accuracy of noise cancellation is lowered.
そこで、本発明は、ノイズキャンセルの精度を高める構成を容易に実現できる、アンテナシステムの提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an antenna system that can easily realize a configuration that increases the accuracy of noise cancellation.
上記目的を達成するため、本発明に係るアンテナシステムは、
メインアンテナと、
ノイズキャンセルアンテナと、
前記ノイズキャンセルアンテナで受信した信号のチューニングを行う制御部と、
前記メインアンテナで受信した信号と前記制御部でチューニングして得られた信号を合成する合成部と、
前記合成部で合成した信号を受信する受信部と、
前記メインアンテナで受信した信号のレベルをモニタする検知部と、
ノイズ源が作動しているか否かを検出する検出部とを備え、
前記制御部は、前記ノイズ源が非作動と前記検出部により検出されたときに前記検知部によりモニタされたレベルが所定の閾値よりも低いとき、前記ノイズ源が作動されてから、前記受信部の受信結果に応じて、前記合成部で合成した信号からノイズが除去されるように前記チューニングを行う、ことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an antenna system according to the present invention includes:
The main antenna,
Noise cancellation antenna,
A control unit for tuning a signal received by the noise cancellation antenna;
A combining unit that combines a signal received by the main antenna and a signal obtained by tuning by the control unit;
A receiver for receiving the signal synthesized by the synthesizer;
A detector for monitoring the level of the signal received by the main antenna ;
A detection unit for detecting whether or not the noise source is operating ,
Wherein, when said noise source is the monitored level by detection unit is lower than a predetermined threshold when it is detected by the detecting unit deactivated, from the noise source is actuated, the reception unit In accordance with the reception result, the tuning is performed so that noise is removed from the signal synthesized by the synthesis unit.
本発明によれば、ノイズキャンセルの精度を高める構成を容易に実現できる。 According to the present invention, it is possible to easily realize a configuration that increases the accuracy of noise cancellation.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。車両には電子機器や電波受信機などの複数の機器が搭載されているため、ノイズによる電波干渉の問題が生ずることが多い。その対策として、受信アンテナ部でのノイズ除去装置の実現が求められている。ノイズ除去装置を効果的に機能させるためには、メインアンテナに混入するノイズと振幅が同じで位相が180°異なる信号を、ノイズキャンセル用のアンテナ側に作り出す必要がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Since a vehicle is equipped with a plurality of devices such as electronic devices and radio wave receivers, there is often a problem of radio wave interference due to noise. As a countermeasure, realization of a noise removing device at the receiving antenna unit is required. In order for the noise removal device to function effectively, it is necessary to generate a signal having the same amplitude and a phase difference of 180 ° on the noise cancellation antenna side as the noise mixed in the main antenna.
ノイズ除去装置は、ノイズキャンセルアンテナで受信した信号の振幅(ノイズキャンセルアンテナのゲイン、ともいう)及び/又は位相を調整して、メインアンテナで受信した信号と合成することで、ノイズキャンセルを実行する。ノイズ除去装置のノイズ除去性能は、以下の理論式(1)〜(4)に基づいて導出できるが、ノイズキャンセル効果が有効に得られるためには、約1dB内の精度でノイズの振幅及び/又は位相を制御する必要がある。
ここで、Aはメインアンテナに混入するノイズの振幅を表し、Bはノイズキャンセルアンテナに混入するノイズの振幅を表し、Cはノイズキャンセル後の信号の振幅を表す。また、φ1はメインアンテナに混入するノイズの位相を表し、φ2はノイズキャンセルアンテナに混入するノイズの位相を表す。 Here, A represents the amplitude of noise mixed in the main antenna, B represents the amplitude of noise mixed in the noise cancellation antenna, and C represents the amplitude of the signal after noise cancellation. Φ 1 represents the phase of noise mixed into the main antenna, and φ 2 represents the phase of noise mixed into the noise cancellation antenna.
例えば、理論式(1)〜(4)によると、10dBのノイズ除去性能を確保するためには、ノイズキャンセルアンテナで受信したノイズの位相を18°以内で且つ振幅を1.6dB以内で制御する必要があり、20dBのノイズ除去性能を確保するためには、位相を5.5°以内で且つ振幅を0.45dB以内で制御する必要がある。 For example, according to the theoretical formulas (1) to (4), in order to ensure a noise removal performance of 10 dB, the phase of the noise received by the noise cancellation antenna is controlled within 18 ° and the amplitude within 1.6 dB. In order to ensure a noise removal performance of 20 dB, it is necessary to control the phase within 5.5 ° and the amplitude within 0.45 dB.
以下に説明する本発明の実施形態では、このような精度で振幅及び/又は位相を制御するために、チューニング可否判断を行う装置と、実測によるフィードバックチューニングを行う装置とが構成されている。また、ノイズキャンセルアンテナで受信した信号をチューニングする制御部に増幅器を用いると、その制御部は除去したいノイズ以外の影響を受けやすく、適切な受信性能を確保しにくくなる。そこで、ノイズキャンセルアンテナで受信した信号をチューニングする制御部は、チューニング装置として、増幅器を備えずに、減衰器及び位相調整器を備えている。 In the embodiment of the present invention described below, in order to control the amplitude and / or phase with such accuracy, an apparatus for determining whether tuning is possible and an apparatus for performing feedback tuning by actual measurement are configured. In addition, when an amplifier is used for a control unit that tunes a signal received by a noise cancellation antenna, the control unit is easily affected by noise other than the noise to be removed, and it is difficult to ensure appropriate reception performance. Therefore, a control unit that tunes a signal received by a noise cancellation antenna includes an attenuator and a phase adjuster as a tuning device without an amplifier.
図1は、本発明の一実施形態であるアンテナシステム1の構成図である。アンテナシステム1は、車両に搭載されるシステムであって、ノイズ除去装置を備えたものである。アンテナシステム1は、メインアンテナ11と、ノイズキャンセルアンテナ12と、状態検出部13と、チューニングスイッチ14と、チューニング可否モニタ装置15と、信号合成器16と、受信機17と、制御部18と、メモリ19とを備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram of an antenna system 1 according to an embodiment of the present invention. The antenna system 1 is a system mounted on a vehicle and includes a noise removing device. The antenna system 1 includes a main antenna 11, a noise cancellation antenna 12, a
図1において、符号N1は、メインアンテナ11で受信したノイズ源22からのノイズ波を表し、符号N2は、ノイズキャンセルアンテナ12で受信したノイズ源22からのノイズ波を表す。また、符号S1は、メインアンテナ11で受信した送信局21からの希望放送波を表し、符号S2は、ノイズキャンセルアンテナ12で受信した送信局21からの希望放送波を表す。
In FIG. 1, a symbol N 1 represents a noise wave from the
メインアンテナ11は、車両外部の送信局21から到来した希望放送波を受信することを主目的とした第1のアンテナである。メインアンテナ11は、一つでもよいし、複数あってもよい。メインアンテナ11を複数設けることにより、ダイバーシティアンテナを構成できる。 The main antenna 11 is a first antenna whose main purpose is to receive a desired broadcast wave that has arrived from a transmission station 21 outside the vehicle. There may be one main antenna 11 or a plurality of main antennas 11. By providing a plurality of main antennas 11, a diversity antenna can be configured.
ノイズキャンセルアンテナ12は、車内又は車外のノイズ源22で発生したノイズを除去するために、ノイズを受信することを主目的とした第2のアンテナである。ノイズキャンセルアンテナ12は、一つでもよいし、複数あってもよい。
The noise cancellation antenna 12 is a second antenna whose main purpose is to receive noise in order to remove noise generated by a
ノイズキャンセルアンテナ12の搭載位置や性能は、ノイズ波N1のレベルがノイズ波N2のレベルよりも小さく、且つ希望放送波S1のレベルが希望放送波S2のレベルよりも大きくなるようにする。また、ノイズキャンセルアンテナ12に混入するノイズの振幅及び位相の変化がユーザの使用条件によって小さくなるように、ノイズキャンセルアンテナ12の搭載位置や性能が決められるとよい。 The mounting position and performance of the noise cancellation antenna 12 are such that the level of the noise wave N 1 is smaller than the level of the noise wave N 2 and the level of the desired broadcast wave S 1 is greater than the level of the desired broadcast wave S 2. To do. In addition, the mounting position and performance of the noise cancellation antenna 12 may be determined so that changes in the amplitude and phase of noise mixed in the noise cancellation antenna 12 are reduced depending on the usage conditions of the user.
ノイズキャンセルアンテナ12は、例えば、メインアンテナ11よりもノイズ源22の近傍に配置され、ノイズゲインを確保できる構造であるとよく、受信に十分な長さを有する金属物であるとよい。また、ノイズキャンセルアンテナ12は、車両出荷時にノイズキャンセルチューニングが行われた後で、ノイズ結合度の変化が少ない位置に配置されるとよい。また、他のノイズ源の影響を受けにくい位置に配置されるとよい。
The noise cancellation antenna 12 may be, for example, a structure that is disposed closer to the
メインアンテナ11がリヤガラス等に設けられたAMラジオアンテナで、ノイズ源22がトランク内に搭載された高圧ユニット(例えば、インバーター、DC−DCコンバータなど)の場合、ノイズキャンセルアンテナ12の具体例として、デフォッガパターン、シートフレーム、トランク、高圧ユニット筐体、高圧ユニット周辺のワイヤハーネスなどが挙げられる。
When the main antenna 11 is an AM radio antenna provided on a rear glass or the like and the
状態検出部13は、除去対象のノイズを発生するノイズ源22が作動しているか否かを検出可能な車両状態検出手段である。状態検出部13は、ノイズ源22の作動状態をアンテナシステム1全体に伝えることが可能である。
The
チューニングスイッチ14は、状態検出部13からの指令に応じて、信号合成器16と制御部18との間における信号経路の遮断/導通を切り替えることにより、ノイズキャンセルチューニングを実行するか否かを切り替える手段である。
The
チューニング可否モニタ装置15は、メインアンテナ11の近傍に搭載され、メインアンテナ11で受信した信号の受信レベルに応じて、ノイズキャンセルチューニングの実行可否を判断する手段である。チューニング可否モニタ装置15は、受信機17に搭載されてもよい。
The tuning
信号合成器16は、メインアンテナ11で受信した信号と、ノイズキャンセルアンテナ12で受信した信号が制御部18によってチューニングされて得られた信号とを合成することによって、ノイズ源22のノイズをキャンセルした信号を受信機17に送信する合成手段である。
The
受信機17は、信号合成器16で合成された信号を受信して、メインアンテナ11で受信した希望放送波を取得する受信手段である。ノイズキャンセルチューニング時の受信機17は、信号合成器16で合成された信号レベルの測定値が最小になるように、ノイズキャンセルアンテナ12で受信した信号の振幅及び/又は位相を制御部18の制御パラメータを可変することによって制御し、その測定値を最小にする制御部18の制御パラメータを、メインアンテナ11で受信する放送波の周波数ごとに検知する。信号合成器16で合成された信号レベルの測定値を最小にする制御部18の制御パラメータは、メインアンテナ11で受信する放送波の周波数ごとに、制御部18のメモリ19に格納される。メモリ19は、新たにチューニングした結果を上書き保存可能な記憶装置である。
The
制御部18は、受信機17からの制御パラメータに応じて動作する減衰器及び/又は位相調整器によって、ノイズキャンセルアンテナ12で受信した信号の振幅及び/又は位相を可変させるフィードバック制御を行う。減衰器は、ノイズキャンセルアンテナ12で受信した信号レベルの減衰量を調整し、位相調整器は、ノイズキャンセルアンテナ12で受信した信号の位相を調整する。
The
ノイズ波N2の振幅値がノイズ波N1の振幅値まで減衰器によって減衰するように、且つノイズ波N2の位相がノイズ波N1の位相に対し位相調整器によって反転するように、制御部18の制御パラメータに従って調整されることによって、信号合成器16で合成された信号レベルの測定値が最小になるようにチューニングされる。
Control so that the amplitude value of the noise wave N 2 is attenuated by the attenuator to the amplitude value of the noise wave N 1 , and the phase of the noise wave N 2 is inverted by the phase adjuster with respect to the phase of the noise wave N 1. By adjusting according to the control parameter of the
このような構成を有するアンテナシステム1は、ノイズキャンセルチューニングに外来放送波とノイズの影響があるかを検出してチューニング可否を判断し、ノイズキャンセルに必要な制御パラメータに従ってノイズキャンセルチューニングをフィードバック制御で実施し、減衰器と位相調整器のみでノイズキャンセル信号を作成する。 The antenna system 1 having such a configuration detects whether the noise cancellation tuning is affected by an external broadcast wave and noise, determines whether or not the tuning is possible, and performs feedback control of the noise cancellation tuning according to the control parameters necessary for noise cancellation. Implement a noise cancellation signal using only the attenuator and phase adjuster.
図2は、アンテナシステム1が行うノイズキャンセルチューニングの工程を示したフローチャートである。ノイズキャンセルチューニングは、工場出荷時でもよいし、再チューニングしたい時でもよい。 FIG. 2 is a flowchart showing a noise cancellation tuning process performed by the antenna system 1. The noise cancellation tuning may be performed at the time of shipment from the factory or when it is desired to re-tune.
状態検出部13にチューニング開始信号が入力されると(ステップS10)、状態検出部13は、チューニングスイッチ14をオフにする(ステップS20)。状態検出部13は、ノイズ源22がオフになっているか否かを検出する(ステップS30)。状態検出部13は、ノイズ源22がオフになっていない場合(すなわち、ノイズ源22が作動している場合)には、ノイズキャンセルチューニングを実施できる状況ではないため、ノイズ源22をオフするように指令する(ステップS40)。ノイズ源22がオフになっている場合には、ノイズ源22が作動していないため、ステップS50に移行する。
When a tuning start signal is input to the state detection unit 13 (step S10), the
チューニング可否モニタ装置15は、各周波数において、検出される希望放送波S1のレベルが既定値N1’もしくは暗雑音よりも十分小さいか比較し、その比較結果を記憶する(ステップS50)。
The tuning
チューニング可否モニタ装置15は、受信機17が使用する全周波数において、希望放送波S1のレベルが既定値N1’よりも小さいか否かを判断する(ステップS60)。受信機17が使用する全周波数において、希望放送波S1のレベルが既定値N1’よりも小さくない場合には(ステップS70)、信号波が到来しない場所でノイズキャンセルチューニングをするようにユーザに情報提供される(ステップS80)。一方、受信機17が使用する全周波数のうち一部の周波数において、希望放送波S1のレベルが既定値N1’よりも小さくない場合には(ステップS70)、その一部の周波数においてノイズキャンセルチューニングはできないとして、そのチューニング不可の周波数が制御部18のメモリ19に記録され、ユーザに情報提供される(ステップS90)。
Tuning
受信機17が使用する全周波数又は一部の周波数において、希望放送波S1のレベルが既定値N1’よりも小さい場合には(ステップS60,S90)、ノイズキャンセルチューニングの実施環境が整っているとして、ノイズ源22を作動させるとともに、チューニングスイッチ14がチューニング許可側にオンされる(ステップS100)。
In all frequencies or a part of the
受信機17は、チューニング可能な周波数ごとに、信号合成器16からの合成信号測定値が最小となるように制御部18を動作させてノイズキャンセルチューニングを実行し、その最小となる制御パラメータをメモリ19に上書き保存する(ステップS120)。このように動作することで、ノイズキャンセルチューニングが完了する。
The
ノイズキャンセルチューニングが完了した後に、メインアンテナ11で受信した信号からノイズを除去するノイズキャンセル制御が行われるときには(ステップS130)、受信機17は、ユーザが使用したい希望放送波の周波数に適応した制御パラメータをメモリ19から読み出す。受信機17は、その読み出した制御パラメータに従って動作する制御部18によって、ノイズキャンセルアンテナ12で受信した信号の振幅及び/又は位相を調整する。これにより、メインアンテナ11で受信した信号からノイズが除去された信号が、信号合成器16から受信機17に入力される。
When noise cancellation control is performed to remove noise from the signal received by the main antenna 11 after the noise cancellation tuning is completed (step S130), the
このように、アンテナシステム1は、メインアンテナ11と、ノイズキャンセルアンテナ12と、ノイズキャンセルアンテナ12で受信した信号のチューニングを行う制御部18と、メインアンテナ11で受信した信号と制御部18でチューニングして得られた信号を合成する信号合成器16と、信号合成器16で合成した信号を受信する受信機17と、メインアンテナ11で受信した信号のレベルをモニタするチューニング可否モニタ装置15とを備え、制御部18は、チューニング可否モニタ装置15によってノイズ源22が非作動のときにモニタされたレベルが所定値N1’よりも低いとき、受信機17の受信結果に応じて、信号合成器16で合成した信号からノイズが除去されるように、ノイズキャンセルアンテナ12で受信した信号のチューニングを行うものである。したがって、アンテナシステム1によれば、ノイズキャンセルの精度を高める構成を容易に実現できる。
As described above, the antenna system 1 includes the main antenna 11, the noise cancellation antenna 12, the
また、アンテナシステム1は、ノイズキャンセルアンテナ12が、メインアンテナ11よりも低い信号レベルの放送波を受信し、且つ、メインアンテナ11よりも高い信号レベルのノイズ波を受信するように配置され、制御部18が、ノイズキャンセルアンテナ12で受信した信号を増幅することなくチューニングするものである。これにより、キャンセル対象のノイズを放出するノイズ源22と異なるノイズ源から発生するノイズによって、チューニング精度に影響が及ぶことを低減できる。
The antenna system 1 is also arranged so that the noise cancellation antenna 12 receives a broadcast wave with a signal level lower than that of the main antenna 11 and receives a noise wave with a signal level higher than that of the main antenna 11. The
1 アンテナシステム
11 メインアンテナ
12 ノイズキャンセルアンテナ
13 状態検出部
14 チューニングスイッチ
15 チューニング可否モニタ装置
16 信号合成器
17 受信機
18 制御部
19 メモリ
21 送信局
22 ノイズ源
S1 メインアンテナ11で受信した希望放送波
S2 ノイズキャンセルアンテナ12で受信した希望放送波
N1 メインアンテナ11で受信したノイズ波
N2 ノイズキャンセルアンテナ12で受信したノイズ波
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna system 11 Main antenna 12
Claims (4)
ノイズキャンセルアンテナと、
前記ノイズキャンセルアンテナで受信した信号のチューニングを行う制御部と、
前記メインアンテナで受信した信号と前記制御部でチューニングして得られた信号を合成する合成部と、
前記合成部で合成した信号を受信する受信部と、
前記メインアンテナで受信した信号のレベルをモニタする検知部と、
ノイズ源が作動しているか否かを検出する検出部とを備え、
前記制御部は、前記ノイズ源が非作動と前記検出部により検出されたときに前記検知部によりモニタされたレベルが所定の閾値よりも低いとき、前記ノイズ源が作動されてから、前記受信部の受信結果に応じて、前記合成部で合成した信号からノイズが除去されるように前記チューニングを行う、アンテナシステム。 The main antenna,
Noise cancellation antenna,
A control unit for tuning a signal received by the noise cancellation antenna;
A combining unit that combines a signal received by the main antenna and a signal obtained by tuning by the control unit;
A receiver for receiving the signal synthesized by the synthesizer;
A detector for monitoring the level of the signal received by the main antenna ;
A detection unit for detecting whether or not the noise source is operating ,
Wherein, when said noise source is the monitored level by detection unit is lower than a predetermined threshold when it is detected by the detecting unit deactivated, from the noise source is actuated, the reception unit An antenna system that performs the tuning so that noise is removed from the signal synthesized by the synthesis unit in accordance with the reception result.
前記制御部は、前記ノイズキャンセルアンテナで受信した信号を増幅することなくチューニングする、請求項1から3のいずれか一項に記載のアンテナシステム。 The noise cancellation antenna is arranged to receive a broadcast wave having a signal level lower than that of the main antenna, and to receive a noise wave having a signal level higher than that of the main antenna,
The antenna system according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit tunes a signal received by the noise cancellation antenna without amplifying the signal.
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