JPS63802B2

JPS63802B2 -

Info

Publication number: JPS63802B2
Application number: JP55053606A
Authority: JP
Inventors: Iwao Imai; Masazumi Sone
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-04-24
Filing date: 1980-04-24
Publication date: 1988-01-08
Also published as: DE3116243C2; GB2075308A; GB2075308B; DE3116243A1; FR2481484A1; FR2481484B1; US4403350A; JPS56152001A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、同一車両に搭載された複数個の制御
装置（例えば制御用コンピユータ）より発生し、
車載ラジオ等の通信機器に受信妨害を与える雑音
を抑制した車載電子制御システムに関する。

近年、超LSIやマイクロコンピユータの普及に
伴い、自動車においても１個ないし複数個のマイ
クロコンピユータを用いてエンジンや各種電装品
の制御を行なう技術が採用されつつある。

第１図は車載電子制御システムに用いられるマ
イクロコンピユータの概略的構成の一例を示し、
１はマイクロプロセツサ、２は水晶振動子を用い
たクロツク発振器であり、マイクロプロセツサ１
は内部回路により水晶振動子の発振出力を波形整
形して、立上がり、立下がり時間がそれぞれ数ns
〜数十nsの方形クロツクパルスを得ている。３は
メモリ、４_A〜４_Dは制御回路、５_A〜５_Dは外部回
路との信号の授受のためのＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ
変換器、センサアンプなど各種回路を内蔵した入
出力インタフエース群であり、これらメモリ、制
御回路およびインタフエース群にはマイクロプロ
セツサ１との同期をとるために前記クロツクパル
スまたはメモリ制御信号とクロツクパルスとの論
理積信号が供給される。上記各部からなるデイジ
タルブロツク６は電源部７とともに金属ケース８
に納められている。９_A〜９_Dは入出力信号線、１
０は電源線である。

ケース８は、第２図に示すように、車両内の温
度、湿度などの環境条件が比較的良好な場所、た
とえばインスツルメントパネルの下や座席下など
に設置され、入出力信号線９_A〜９_Dによつてデイ
ジタルブロツク６の入出力信号、すなわち制御パ
ラメータを計算するための各種センサからの入力
信号と、これら信号をデイジタル処理してエンジ
ンや各種電装品、アクチユエータなどの動作を制
御する制御出力信号を伝送している。

これら入出力信号線によつて本来伝送される信
号の周波数は０〜数＋ｋHzであり、またこれらの
信号線や電源線は通常のビニール被覆電線を用
い、他の電装品のハーネスとともに束ね、集中し
て配線されるのが普通である。このような配線状
態であるため、マイクロコンピユータの入出力信
号線と他の電装品のハーネス、たとえば車載ラジ
オ１１とアンテナ（フロントガラスおよびリヤガ
ラスに埋めこまれたガラスアンテナ）１２，１３
間を接続するハーネス１４，１５とは誘導や電磁
放射などによつて高周波的にきわめて密な結合を
していると言える。また、上記マイクロコンピユ
ータと車載ラジオは同一の車載バツテリ１６を電
源としており、さらに車体１７を共通アースとし
て使用しているため、これら電源ラインやアース
ラインを通じても直接的に導電結合されている。

ところで、マイクロコンピユータの同期制御信
号として用いられている数百ｋHz〜数ＭHzの方形
波クロツクパルスは、高レベル（数Ｖ）の基本波
とその高調波成分からなり、その周波数は無線周
波数帯の広い範囲、すなわちAM帯からFM、
TV帯にわたつて分布するため、一種の雑音源と
みなすことができ、その雑音成分が入出力信号線
９_A〜９_Dおよび電源線１０に漏洩した場合、これ
ら入出力信号線および電源線とラジオハーネスま
たはアンテナとの直接、間接の結合により車載ラ
ジオの受信妨害をひき起こす恐れがある。

特に、同一車輌に複数個のマイクロコンピユー
タが搭載され、おのおのに使用されるクロツクパ
ルスのFM放送周波数帯内での高調波成分の周波
数が接近している場合、上記複数個のマイクロコ
ンピユータを同時に動作させると、それから発生
するクロツクパルスの高調波成分の相互干渉によ
り、それらを個別に動作させた場合に比べて車載
ラジオにきわめて大きな雑音（干渉ノイズ音）を
発生することが、本発明者等の実験結果から明ら
かになつた。

このような受信妨害をひき起こす雑音成分の入
出力信号線や電源線への漏洩を防止するために
は、マイクロコンピユータ中のクロツクパルスで
動作する部分とそうでない部分（入出力インタフ
エース、電源部等）とを高周波的に完全に分離す
る必要があり、技術的、経済的に実現性がない。

また、クロツクパルスによる雑音成分が漏洩し
た信号線とラジオハーネス、アンテナとの結合を
防止するには、 (イ) 信号線として同軸ケーブルのようなシールド
線を用いるか、あるいは信号線全体を遮へいす
る。

(ロ) 信号線をラジオハーネスやアンテナからなる
べく離して配線する。

などの方法があるが、信号線の数が多い場合や信
号線の配線が複雑で、末端が車両内のさまざまな
場所に位置するような場合にはいずれも実行不可
能である。

本発明は上記の問題点に着目してなされたもの
で、マイクロコンピユータのようなクロツクパル
スにより同期制御される制御装置を複数個用いて
車載電子制御システムを構成する場合、前記制御
装置のおのおのに使用されるクロツクパルスの周
波数を、これらクロツクパルスのFM放送周波数
帯内での高調波成分が相互に10kHz以上の周波数
差を有するように設定することにより、これら高
調波成分の相互干渉による車載ラジオの受信妨害
を容易かつ確実に防止できる車載電子制御システ
ムを提供するものである。

以下、本発明を図面の第３図以降を参照して詳
細に説明する。

第３図ａは複数個のマイクロコンピユータＡ，
Ｂ，Ｃのおのおのに使用されるクロツクパルス
φ_A，φ_B，φ_CのFM放送周波数帯内における高調波
成分のスペクトラムを示したもので、クロツク周
波数を1MHz帯に設定した場合、それらの高次高
調波は上図に示すように1MHz間隔で発生する。

同図ｂに拡大して示すように、この場合マイク
ロコンピユータＡとＢとではスペクトラムの周波
数がきわめて接近している。そのため、これらマ
イクロコンピユータＡ，Ｂを車載状態で同時に動
作させると、それらを個別に動作させた場合に比
べ車載ラジオにきわめて大きな雑音（干渉ノイズ
音）が発生する。

これに対し、本発明のようにマイクロコンピユ
ータＡとＣのクロツク周波数をずらし、高調波ス
ペクトラムを周波数で10kHz以上離してやれば、
これらマイクロコンピユータＡ，Ｃを車載状態で
同時に動作させても、それらを個別に動作させた
場合と同程度に雑音を抑制できることが判明し
た。

これを実験データに基づいて説明すれば次のと
おりである。

第４図は２信号干渉ノイズの測定に用いたシミ
ユレーシヨン回路のブロツク図であり、２台の信
号発生器２１，２２からの信号S₁（周波数f₁、レ
ベルv₁）、S₂（周波数f₂、レベルv₂）を信号ミクサ
２３により合成し、供試ラジオ（車載用FM／
AMラジオ、たとえばクラリオンRN391i）２４
のアンテナ端に直接加えるようにした。

このシミユレーシヨン回路を用いて、２信号
S₁，S₂のアンテナ端入力レベルv₁、v₂を５〜
20dBμの範囲でほぼ等しく設定し、周波数差Δf
＝｜f₁−f₂｜が０〜15kHzとなるようにf₂を変化さ
せた場合のラジオ・スピーカ端子電圧v₀（V_rns）
の変化を電圧計２５で測定した。

さらに、２信号S₁，S₂の周波数差Δfを一定
（約1kHz）とし、レベル差Δv＝｜v₁−v₂｜＝０〜
20dBμの範囲でv₂を変化させた場合のラジオ・ス
ピーカ端子電圧v₀（V_rns）を電圧計２５で測定し
た。

第４図中、２６はアンテナ入力信号のスペクト
ル分析に用いたスペクトラムアナライザ、２７は
スピーカ出力の波形観測に用いたオシロスコー
プ、２８は信号発生器２１，２２が作用を及ぼし
合うのを避けるため２１の後段に接続した方向性
結合器、２９はスピーカである。

その他の測定条件として、信号S₁，S₂はいずれ
も無変調波、ラジオ同調周波数はf₁とし、ラジオ
ボリユームは400Hz、30％変調の信号を80dBμの
レベルでアンテナ端に入力したとき、スピーカ端
子電圧V₀が0.075V（600Ω負荷で0dBｍ）となる
ように設定した。

このようにして測定されたスピーカ端子電圧
V₀は、２信号S₁，S₂の周波数差Δfに相当する相
互干渉ノイズ、いわゆるビート・ノイズによるも
のである。

この周波数差Δfに対するスピーカ端子電圧の
相対レベルに聴感度補正（フレツチヤー・マンソ
ンによる）を加えて聴感上のビート・ノイズ音量
の入力信号周波数差に対する変化を求めた結果を
第５図に示す。第５図で●はv₁≒v₂＝5dBμとし
た場合。Γはv₁≒v₂＝15dBμとした場合で、２信
号S₁，S₂の周波数はf₁≒80MHz、f₂＝80MHz＋Δf
である。

また、周波数差Δf＝1kHz一定のときの２入力
信号レベル差Δvに対するスピーカ端子電圧の相
対レベルの変化を第６図に示す。第６図では、２
信号の周波数をf₁＝80MHz、f₂＝80.001MHz、信
号S₁のレベルをv₁＝5dBμ、スピーカ端子電圧レ
ベルの基準を−13dBm（600Ω負荷）にとつた。

ここで、ビート・ノイズ音量の絶対レベルを車
載ラジオのＳ／Ｎ特性図中に示すと第７図のよう
になる。第７図で、Ｓ＋Ｎは400Hz、30％変調波
の入力電圧に対するスピーカ端子電圧レベル、Ｎ
は無変調波の入力電圧に対するスピーカ端子電圧
レベル、ａは２信号S₁，S₂をv₁≒v₂＝5dBμで入
力した場合のビート・ノイズのレベル、ｂは同じ
くv₁≒v₂＝15dBμで入力した場合のビート・ノイ
ズのレベル、a′、b′はそれぞれ5dBμ、15dBμの１
信号のみ入力した場合のノイズレベルを示してい
る。

以上の測定結果を考察すると、第７図に示すよ
うにきわめて微弱な無変調信号でも周波数が接近
した２信号が同時受信された場合、変調波とほぼ
同レベルのビート・ノイズ音がスピーカ出力に生
じ、そのビート・ノイズ音量レベルは無変調波を
１信号のみ受信した場合のノイズ音量レベルに比
べ約20dB大きい。したがつて、２信号同時受信
によるノイズ音量レベルを無変調波１信号のみ受
信した場合と同程度に抑えるためには、第５図よ
り周波数差をΔf≧10kHzとすればよいと言える。

Δfとノイズ音量レベルの関係については、他
の車載ラジオでも供試ラジオとほぼ同様の特性を
有するものと考えられるので、上記した２信号の
周波数差Δfの適正条件は他の車載ラジオにも当
て嵌まると言つて差支えない。

周波数差Δfが小さい場合の２信号干渉による
ビート・ノイズ音の発生機構としては、 (1) ２信号の合成により生じるAM変調成分の
AM復調出力 (2) ２信号の合成により生じるFM変調成分の
FM復調出力の２つが考えられるが、実際にスピーカ端子でノ
イズ音波形る観測した結果、２信号S₁，S₂のアン
テナ端レベルがおよそ30dBμ以下であれば、第８
図に波形を示したようなＴ＝2π／（ω₂−ω₁）の
周期と約2v₁（v₁≒v₂）の振幅を持つAM変調成分
のAM復調出力が支配的であることが判明した。

車載デイジタル電子機器のうち特にノイズレベ
ルが問題となるマイクロコンピユータにおいて
も、そのクロツク高調波成分のアンテナ端レベル
は車載状態で５〜20dBμ程度であるから、複数個
のマイクロコンピユータを同時動作させた場合に
生じる干渉ノイズ音は、それらのクロツク高調波
成分の合成によるAM変調波がAM復調されて出
力に現われたものと言える。

第６図に示したように、２信号のレベル差Δv
が大きいと、干渉によるビート・ノイズ音は急激
に小さくなる。したがつて、車載ラジオのアンテ
ナ端に複数のクロツク高調波成分を受信しても、
それらのレベル差が大きければビート・ノイズ音
が問題となることはない。しかし実際には、同一
車輌にほぼ同一規模のマイクロコンピユータを複
数個搭載し同時動作させた場合、それらから発生
するクロツク高調波成分のアンテナ端入力レベル
がほぼ同程度となる可能性が大きく、それらの相
互交渉によるビート・ノイズ音は車載ラジオの音
質を著しく損う恐れがある。

第９図はこれを防止するための本発明の一実施
例図で、同一車両の電子制御システム３０内に制
御用コンピユータとして３個のマイクロコンピユ
ータＡ，Ｂ，Ｃが使用されている例を示す。これ
らマイクロコンピユータのデイジタルブロツク
（内部構成は図示省略する）３１_A，３１_B，３１_C
は、それぞれ水晶振動子、セラミツク振動子等の
クロツク発振器３２_A，３２_B，３２_Cから、周波
数f_C1，f_C2，f_C3のクロツクパルスを与えられて動
作する。本発明によれば、これらのクロツク周波
数f_C1，f_C2，f_C3は、各クロツクパルスのFM放送
周波数帯内での高調波成分が相互に10kHz以上の
周波数差を持つように設定される。

この10kHzの周波数差は、クロツクパルスの基
本周波数帯を1MHz帯とすれば、1MHz帯では最大 10kHz×1MHz／76MHz≒132Hz （76MHzはFM放送帯の下限周波数である）だけ周波数を離すことに相当する。

実際には、クロツク発振器の発振周波数を
1.0MHzと指定したとしても、振動子の発振周波
数偏差と温度特性によつてある程度のバラツキが
生じることは避けられず、その値は、たとえばマ
イクロコンピユータのクロツク発振器として用い
られるATカツト、Ｈ−18uタイプの水晶振動子
では、発振周波数偏差；±20〜30ppm 温度による変動；±40ppm（−45゜〜＋80℃）程度であり、合計で最大70ppm（1MHzの発振周波
数に対し70Hz）程度の不確かさがある。

この点を考慮し、さらに安全率を見込むと、相
互干渉を起させないために必要な1MHz帯での周
波数差f_reg（ＭHz）は、 f_reg（ＭHz）＝132＋（70×２）＋（安全率）≒300Hz となる。

この値を用いてマイクロコンピユータ５個使用
の場合のクロツク周波数割り当て帯域の一例を示
せば次のようになる。

1ch；997300〜998000Hz 2ch；998300〜999000Hz 3ch；999300〜1000000Hz 4ch；1000300〜1001000Hz 5ch；1001300〜1002000Hz 上記数値のｎ倍（ｎ＝１、２、３…）の周波数
帯内に水晶振動子の発振周波数を指定すればよい
わけである。

クロツク発振器の他の例として、第１０図ａに
示すように、LS−TTLゲート素子４１、インバ
ータ４２、コンデンサ４３、抵抗４４などを組合
わせて構成された無安定マルチバイブレータから
なる発振回路４０を用いることもできる。同図ｂ
はその特性図で、抵抗４４の値によつてクロツク
周波数f_C＝f_OSC／４（f_OSC；発振周波数、この例では発振パルスをデイジタルブロツク３１内で1/4分
周して用いている）を自由に設定できることを示
している。このような発振回路を用いる場合に
も、抵抗器などの温度特性による周波数変動を考
慮し、クロツク高調波成分が相互干渉を起こす範
囲に入らないようにクロツク周波数を指定する必
要がある。

以上説明したように本発明によれば、同一車両
にクロツクパルスにより同期制御される制御装置
（例えば水晶発振器を用いた時計とマイクロコン
ピユータを用いて機関の燃料量、点火時期、
EGR、アイドルスピード等を制御する装置）を
複数個搭載し同時動作させた場合でも、それらの
クロツク高調波成分の相互干渉を起さなくするこ
とができ、個々のクロツク高調波成分の影響しか
与えなくなるため、車載ラジオの受信妨害となる
大きな干渉ノイズ音の発生を防止できるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は車載マイクロコンピユータの構成例を
示すブロツク図、第２図はマイクロコンピユータ
搭載車両の配線系統図、第３図ａはFM放送周波
数帯内でのクロツク高調波成分のスペクトラム、
同図ｂはその一部拡大図、第４図は２信号干渉ノ
イズの測定に用いたシミユレーシヨン回路のブロ
ツク図、第５図は２入力信号の周波数差に対する
ビート・ノイズ音の聴感音量の相対レベルを示す
実測図、第６図は２入力信号のレベル差に対する
スピーカ端子電圧の相対レベルを示す実測図、第
７図はビート・ノイズの絶対レベルを車載ラジオ
のＳ／Ｎ特性とともに示した実測図、第８図はビ
ート・ノイズの波形図、第９図は本発明の実施例
を示す概念図、第１０図ａはクロツク発振器の一
例を示す回路図、同図ｂはその特性図である。３０……車載電子制御システム、３１_A，３１
_Ｂ，３１_C……デイジタルブロツク、３２_A，３２
_Ｂ，３２_C……クロツク発振器、Ａ，Ｂ，Ｃ……制
御用マイクロコンピユータ。

Claims

【特許請求の範囲】

１クロツクパルスにより同期制御される制御装
置を複数個用いて構成した車載電子制御システム
において、前記制御装置のおのおのに使用される
クロツクパルスの周波数を、これらクロツクパル
スのFM放送周波数帯内での高調波成分が相互に
10kHz以上の周波数差を有するように設定したこ
とを特徴とする雑音を抑制した車載電子制御シス
テム。