WO2011114726A1 - 車載用ラジオ受信装置およびノイズキャンセル方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an in-vehicle radio receiver having a noise canceling function and a noise canceling method for removing noise generated from in-vehicle electronic devices.
- FIG. 6 shows a situation where noise is mixed in the received broadcast wave.
- an audio signal including pulse noise is supplied as an input, and is controlled to be turned on and off by a control signal, and is turned off during the period of pulse noise to prevent pulse noise.
- An analog switch circuit that outputs a signal, and a voltage that is connected to the analog switch circuit, holds the voltage immediately before turning off as an interpolation voltage during the off period of the analog switch circuit, and performs noise interpolation on the audio signal from the analog switch circuit
- a device including a circuit is known (see, for example, Patent Document 1).
- Non-Patent Document 1 Also known is an AM noise canceller mounted on a multi-function tuner IC that focuses on the removal performance of pulse noise in a weak electric field that is most disturbing when receiving AM radio (for example, Non-Patent Document 1). reference).
- An object of the present invention is to provide a noise canceller that can remove only noise without affecting the original audio information even if noise occurs.
- a radio receiver includes an oscillator, a first mixer that outputs an oscillator, a signal output from the oscillator and a broadcast signal received by the antenna, and outputs the mixed signal.
- a filter that extracts noise superimposed on the filter, a second mixer that outputs a signal obtained by mixing the noise extracted by the filter and the output signal of the oscillator, and a signal output from the second mixer
- a variable phase shifter that outputs the signal with the phase inverted by 180 degrees, an amplitude adjuster that adjusts and outputs the amplitude of the signal output from the variable phase shifter, and an output from the amplitude adjuster and the first mixer. It has a configuration including an adder for adding and outputting the signal.
- FIG. 1 is a block diagram of an in-vehicle radio receiver according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 2 is a block diagram of the noise canceller according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 3 is a block diagram of the in-vehicle radio receiver according to Embodiment 2 of the present invention.
- FIG. 4 is a block diagram of a noise canceller according to Embodiment 2 of the present invention.
- FIG. 5 is a diagram showing a waveform of noise cancellation in the prior art when the threshold is lowered.
- FIG. 6 is a waveform diagram of noise cancellation in the prior art.
- the radio receiver of the present invention includes an oscillator, a first mixer that outputs a mixed signal output from the oscillator and a broadcast signal received by the antenna, a filter that extracts noise superimposed on the own device, and a filter.
- a second mixer that outputs a signal obtained by mixing the noise extracted in this manner and the output signal of the oscillator, a variable phase shifter that outputs the signal output from the second mixer after being inverted by 180 degrees, and a variable A configuration provided with an amplitude adjuster that adjusts and outputs the amplitude of the signal output from the phase shifter, and an adder that adds and outputs the amplitude adjuster and the signal output from the first mixer.
- the radio receiver of the present invention outputs a filter that extracts noise superimposed on itself, a variable phase shifter that inverts the phase of the noise extracted by the filter by 180 degrees, and a variable phase shifter.
- the apparatus includes an amplitude adjuster that adjusts and outputs the amplitude of the noise, and an adder that outputs the broadcast signal received by the antenna and the output from the amplitude adjuster.
- the first mixer mixes and outputs the output signal of the oscillator and the broadcast signal received by the antenna, and the filter extracts the noise superimposed on its own device.
- the output signal of the oscillator is mixed and output by the second mixer, and the phase of the signal output from the second mixer is inverted by 180 degrees and output.
- the adjuster adjusts and outputs the amplitude of the signal output from the variable phase shifter, and the adder adds and outputs the amplitude adjuster and the signal output from the first mixer. .
- the filter extracts the noise superimposed on its own device
- the variable phase shifter inverts the phase of the noise extracted by the filter by 180 degrees
- the amplitude adjuster outputs the variable phase.
- the amplitude of the noise output from the device is adjusted and output, and the adder adds the broadcast signal received by the antenna and the output from the amplitude adjuster to output.
- Embodiment 1 employs an IF / baseband noise removal method that performs processing on noise superimposed on an IF signal or a baseband signal.
- FIG. 1 is a block diagram of an in-vehicle radio receiver according to Embodiment 1 of the present invention.
- the in-vehicle radio receiver 100 is connected to a power source BAT, and power for driving the in-vehicle radio receiver 100 is supplied from the power source BAT via a power line.
- the power source is a battery provided in a vehicle on which the in-vehicle radio receiver 100 is mounted.
- the in-vehicle radio receiver 100 can be connected to the speaker SP, and the output of the in-vehicle radio receiver 100 is output as sound through the speaker SP.
- the speakers SP in order to output as audio, headphones or the like may be used without using the speaker SP.
- the on-vehicle radio receiving device 100 includes a power line 10, an RF amplification unit 11, a noise canceller 12, an IF amplification unit 13, a demodulation unit 14, and a low frequency amplifier 15.
- the RF amplification unit 11 selects and amplifies the broadcast signal input from the antenna ANT, but the high frequency amplification stage can be omitted when the input broadcast signal is sufficiently large or depending on the required specifications.
- the noise canceller 12 includes a VCO and a mixer, and superimposes a signal input from the RF amplification unit on a broadcast signal via an antenna ANT, which will be described in detail later, and a structure that converts the signal input to a constant low frequency regardless of the frequency. And a configuration for removing noise.
- the IF amplifying unit 13 has a function of amplifying a signal input to the IF amplifying unit 13 via the noise canceller 12 to a demodulatable level, a filter function for removing unnecessary signals of adjacent frequencies, and an input signal It is composed of a general circuit that executes an automatic gain control function or the like that changes the amplification factor depending on the strength of the signal to keep the input signal level to the demodulator constant.
- the demodulator 14 is composed of a general circuit having a demodulation function required depending on the communication method to be received.
- the low frequency amplifier 15 uses a general amplifier, and amplifies the power of the audible frequency signal output from the demodulator 14 to a level at which the speaker SP can be driven.
- FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the noise canceller 12 of the present embodiment.
- the noise canceller 12 includes a power supply line (+ B) 10 connected to the power supply BAT, a BPF 21 connected to the power supply line (+ B) 10, a mixer A4 connected to the BPF 21, and a variable connected to the mixer A4.
- a phase shifter 22 and an amplitude adjuster 23 connected to the variable phase shifter 22 are provided.
- the broadcast signal is input to the antenna ANT.
- the noise canceller 12 includes a mixer B9 connected to the antenna ANT, an adder 24 connected to the mixer B9 and the amplitude adjuster 23, and further a mixer A4. And a VCO 25 connected to the mixer B9.
- the noise source N indicates what radiates electromagnetic noise, such as an electrical component such as a plug that is a source of ignition noise generated in the engine.
- the BPF 21 is a band limiting filter, which is composed of, for example, a coil capacitor and is a block having only a radio broadcast frequency as a pass band.
- the VCO 25 is a voltage controlled oscillator, which is composed of a varicap whose capacitance value changes with the applied voltage, a coil, a capacitor, a transistor, etc.
- the oscillation frequency can be changed with the applied voltage, and a local signal of the heterodyne receiver is generated. To do.
- the mixer A4 is a multiplier that multiplies the local signal generated by the VCO 25 by a noise component (ignition noise, etc.) from the noise source N, performs addition / subtraction processing in the frequency domain, and outputs an IF signal and a baseband signal. It is composed of a diode or a transistor.
- the variable phase shifter 22 is a block that rotates a signal phase using a delay element or the like.
- the amplitude adjuster 23 is configured by a variable gain amplifier configured by a transistor or the like, a variable attenuator configured by a PIN diode, or the like, and is a block that varies an output gain.
- the antenna ANT is an antenna mounted on the vehicle.
- the mixer B9 is a multiplier that multiplies the local signal generated by the VCO 25 and the radio broadcast received by the antenna ANT, performs addition / subtraction processing in the frequency domain, and outputs an IF signal or a baseband signal. Consists of.
- the adder 24 is a block that adds and outputs the signal output from the amplitude adjuster 23 and the signal output from the mixer B9, and includes a differential amplifier.
- the processing operation including the noise canceling method for the in-vehicle radio receiving apparatus 100 having the noise canceller 12 configured as described above will be described below.
- the noise generated in the electronic device of the car includes, for example, ignition noise generated in the engine, and this noise is superposed on the power line (+ B) 10 and the power line (+ B) 10 functions as an antenna.
- the ignition noise is radiated and the radiated noise is mixed into the antenna ANT.
- the noise component radiated from the power line (+ B) 10 is reduced in level by the propagation loss ⁇ and reaches the antenna ANT. This is defined as ( ⁇ N).
- the noise component ( ⁇ N) reaching the antenna ANT is superimposed on the radio broadcast wave (D). This is defined as (D + ⁇ N).
- the superimposed component (D + ⁇ N) is IF-converted through the mixer. This component is defined as (Dif + ⁇ Nif).
- the BPF 21 is a band pass filter that allows a radio broadcast reception band to pass. Let the noise component that has passed through the BPF 21 be (N).
- the noise component (N) that interferes with the radio broadcast extracted by the BPF 21 is converted to IF by the mixer A4. This component is defined as (Nif).
- the IF-converted noise (Nif) is inverted by 180 degrees ( ⁇ Nif) by the variable phase shifter 22.
- the noise (-Nif) whose phase is inverted by 180 degrees is adjusted by the amplitude adjuster 23 to be the same as the amplitude value ⁇ of the noise component superimposed on the antenna (- ⁇ Nif).
- ⁇ is a value determined in advance for each vehicle on which the in-vehicle radio receiving device 100 is mounted, and is a value that is determined as an optimum value after examination in a state where it is actually mounted on the vehicle (CV or the like). . Based on this ⁇ , constants such as circuits and elements constituting the amplitude adjuster 23 are set.
- the amount of noise to be superimposed is determined by the position of the antenna and the routing of the harness (power supply line, communication line, etc.), the amount of noise superimposed on the antenna if the vehicle on which the in-vehicle radio receiver 100 is mounted is the same. Is the same. Therefore, accurate noise removal can be performed by determining ⁇ in advance for each vehicle on which the in-vehicle radio receiver 100 is mounted.
- each vehicle means every vehicle type, every vehicle structure, every electrical component or electric wire arrangement installed in the vehicle, etc., and considers factors that affect noise radiation as a unit. Intended for classification.
- ⁇ is described as a fixed value determined in advance for each vehicle. This is advantageous in that the control is simplified by setting ⁇ to a fixed value, but noise is detected using a DSP (Digital Signal Processor), etc., and control is performed to change ⁇ according to the detection result. Even so, the function as a noise canceller can be realized.
- DSP Digital Signal Processor
- the BPF 21 extracts the noise generated in the power supply line (+ B) 10, but there is a line in which much noise is superimposed on other signal lines other than the power supply line (+ B). If there is, it is good also as a structure which extracts a noise from the line on which many noises are superimposed.
- FIG. 3 is a block diagram of the in-vehicle radio receiver 200 according to Embodiment 2 of the present invention.
- a noise canceller 32 is provided in front of the RF amplification unit 11.
- an in-vehicle radio receiver 200 is connected to an antenna ANT that receives radio broadcast radio waves (broadcast signals), and the received broadcast signals are input to the RF amplifying unit 11 via a noise canceller 32 described in detail later. Is done.
- the signal output from the RF amplifier 11 is converted to a constant low frequency regardless of the frequency using the VCO 25 and the mixer B9. Since subsequent signal processing is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
- FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of the noise canceller 32 in the present embodiment.
- the noise canceller 32 includes a power supply line (+ B) 10 connected to the power supply BAT, a BPF 21 connected to the power supply line (+ B) 10, a variable phase shifter 22 connected to the BPF 21, And an amplitude adjuster 23 connected to the variable phase shifter 22.
- the noise source N indicates an element that radiates electromagnetic noise, such as an electrical component such as a plug that is a source of ignition noise generated in the engine.
- the BPF 21 is a band limiting filter, which is composed of, for example, a coil capacitor and is a block having only a radio broadcast frequency as a pass band.
- the VCO 25 is a voltage controlled oscillator, which is composed of a varicap whose capacitance value changes with the applied voltage, a coil, a capacitor, a transistor, etc., and can change the oscillation frequency according to the applied voltage, generating a local signal for the heterodyne receiver To do.
- the variable phase shifter 22 is a block that rotates a signal phase using a delay element or the like.
- the amplitude adjuster 23 is configured by a variable gain amplifier configured by a transistor or the like, a variable attenuator configured by a PIN diode, or the like, and is a block that varies an output gain.
- the antenna ANT is an antenna mounted on the vehicle.
- the mixer B9 is a multiplier that multiplies the local signal generated by the VCO 25 and the radio broadcast received by the antenna ANT, performs addition / subtraction processing in the frequency domain, and outputs an IF signal or a baseband signal. Consists of.
- the adder 24 is a block that adds and outputs the signal output from the amplitude adjuster 23 and the signal output from the antenna ANT, and includes a differential amplifier or the like.
- the processing operation including the noise canceling method for the in-vehicle radio receiver 200 having the noise canceller 32 configured as described above will be described below.
- a lot of noise generated in an electronic device of a car is superimposed on the power line (+ B) 10 as ignition noise generated in an engine, and this power line becomes an antenna to radiate ignition noise and mix into the radio antenna.
- the noise component radiated from the power line (+ B) 10 is reduced in level by the propagation loss ⁇ and reaches the antenna ANT. This is defined as ( ⁇ N).
- the noise component ( ⁇ N) reaching the antenna ANT is superimposed on the radio broadcast wave (D). This is defined as (D + ⁇ N).
- the BPF 21 is a band pass filter that allows a radio broadcast reception band to pass. Let the noise component that has passed through the BPF 21 be (N).
- the noise component (N) that interferes with the radio broadcast extracted by the BPF 21 is inverted by 180 degrees ( ⁇ N) by the variable phase shifter 22.
- the noise whose phase is inverted by 180 degrees ( ⁇ N) is adjusted by the amplitude adjuster 23 so as to be the same as the amplitude value ⁇ of the noise component superimposed on the antenna ( ⁇ N).
- the BPF 21 extracts noise generated in the power supply line (+ B) 10, but there is much noise in other signal lines other than the power supply line (+ B). If there is a line that is superimposed, noise may be extracted from the line on which a lot of noise is superimposed.
- the “variable phase shifter”, “amplitude adjuster”, and “adder”, that is, the signal of the RF / IF / baseband stage of the radio receiver mixed with noise By adding the anti-phase component of noise, it is possible to remove only noise from radio sound, and to remove annoying noise from vehicle electronic devices. . In addition, since sound distortion due to lack of sound information by the limiter does not occur, it is possible to provide a high-quality sound quality with less distortion.
- the present invention is useful in a vehicle-mounted radio, particularly in a vehicle-mounted radio receiver that removes noise generated from other vehicle-mounted electronic devices.
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Abstract
車載用ラジオ受信装置100(200)は、可変位相器22、振幅調整器23、加算器24を備え、ノイズが混入したラジオ受信機のRF・IF・ベースバンド段の信号と、ノイズの逆位相成分加算することで、ノイズをのみを除去する構成を有する。これにより、音声情報欠損による歪が発生することは無くなり、良質な音質を提供することができる。
Description
本発明は、車載電子機器から発生したノイズを除去する、ノイズキャンセル機能を有した車載用ラジオ受信装置およびノイズキャンセル方法に関するものである。
車の電子機器から輻射されたノイズがラジオアンテナに混入し、ラジオ放送に干渉すると、ラジオ音声に雑音が入り、耳ざわりな音になり不快である。図6に受信放送波にノイズが混入した様子を表す。
従来、このノイズを軽減する技術として、入力としてパルス性ノイズを含む音声信号が供給され、制御信号にてオン,オフ制御され、パルス性ノイズの期間にオフして、パルス性ノイズを阻止した音声信号を出力するアナログスイッチ回路と、このアナログスイッチ回路に接続され、アナログスイッチ回路のオフ期間に、オフする直前の電圧を補間電圧として保持し、アナログスイッチ回路からの音声信号をノイズ補間する電圧保持回路とを備えたものが知られている(例えば特許文献1参照)。
また、AMノイズキャンセラーを多機能チューナICに搭載し、AMラジオ受信時、もっとも耳障りとなる弱電界でのパルス性ノイズの除去性能に的を絞ったものも知られている(たとえば非特許文献1参照)。
すなわち、これら従来の技術は、図5に示すように、ラジオに混入するオルタネータやワイパーなどの短い周期のパルス性ノイズをカットし、直線補間することで、耳障りなノイズを除去していた。
富士通テン技法33号、1998年4月発行、P.12-22
しかしながら、従来技術においてノイズ除去効果を大きくするには、図6に示すようにノイズ除去閾値を下げる必要があるため、副作用としてノイズと共に音声情報欠損が多発し、歪感やブツブツ音が発生し音質が劣化してしまうという問題があった。
本発明は、上記背景の下でなされたものである。本発明の目的は、ノイズが発生しても元の音声情報に影響を与えることなく、ノイズのみを除去することができるノイズキャンセラーを提供することにある。
本発明の一の態様であるラジオ受信装置は、アンテナに接続され、発振器と、前記発振器の出力信号と前記アンテナが受信した放送信号とを混合処理して出力する第1のミキサと、自装置に重畳したノイズを抽出するフィルタと、前記フィルタにて抽出されたノイズと前記発振器の出力信号とを混合処理した信号を出力する第2のミキサと、前記第2のミキサから出力された信号の位相を180度反転して出力する可変位相器と、前記可変位相器から出力された信号の振幅を調整して出力する振幅調整器と、前記振幅調整器と前記第1のミキサから出力された信号とを加算処理して出力する加算器とを備えた構成を有している。
以下に説明するように、本発明には他の態様が存在する。したがって、この発明の開示は、本発明の一部の態様の提供を意図しており、ここで記述され請求される発明の範囲を制限することは意図していない。
以下に本発明の詳細な説明を述べる。ただし、以下の詳細な説明と添付の図面は発明を限定するものではない。
本発明のラジオ受信装置は、発振器と、発振器の出力信号とアンテナが受信した放送信号とを混合処理して出力する第1のミキサと、自装置に重畳したノイズを抽出するフィルタと、フィルタにて抽出されたノイズと発振器の出力信号とを混合処理した信号を出力する第2のミキサと、第2のミキサから出力された信号の位相を180度反転して出力する可変位相器と、可変位相器から出力された信号の振幅を調整して出力する振幅調整器と、振幅調整器と前記第1のミキサから出力された信号とを加算処理して出力する加算器とを備えた構成を有している。
また、本発明のラジオ受信装置は、自装置に重畳したノイズを抽出するフィルタと、フィルタにて抽出されたノイズの位相を180度反転して出力する可変位相器と、可変位相器から出力されたノイズの振幅を調整して出力する振幅調整器と、アンテナが受信した放送信号と振幅調整器からの出力とを加算処理して出力する加算器とを備えた構成を有する。
また、本発明のノイズキャンセル方法は、第1のミキサが発振器の出力信号と前記アンテナが受信した放送信号とを混合処理して出力し、自装置に重畳したノイズをフィルタが抽出し、前記フィルタが抽出したノイズと前記発振器の出力信号とを第2のミキサが混合処理して出力し、前記第2のミキサから出力された信号の位相を可変位相器が180度反転して出力し、振幅調整器が前記可変位相器から出力された信号の振幅を調整して出力し、加算器が前記振幅調整器と前記第1のミキサから出力された信号とを加算処理して出力する構成を有する。
また、本発明のノイズキャンセル方法は、自装置に重畳したノイズをフィルタが抽出し、前記フィルタが抽出したノイズの位相を可変位相器が180度反転して出力し、振幅調整器が前記可変位相器から出力されたノイズの振幅を調整して出力し、前記アンテナが受信した放送信号と前記振幅調整器からの出力とを加算器が加算処理して出力する構成を有する。
これらの構成により、この加算器によって受信波と重畳したノイズと、位相が180度反転したノイズ成分を加算することで、放送波からノイズのみを削減することができる。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における車載用ラジオ受信装置およびノイズキャンセル方法について図1および図2を参照しながら説明する。本実施の形態は、IF信号やベースバンド信号に重畳するノイズに対して処理を施す、IF・ベースバンドノイズ除去方式を採用する。
以下、本発明の実施の形態1における車載用ラジオ受信装置およびノイズキャンセル方法について図1および図2を参照しながら説明する。本実施の形態は、IF信号やベースバンド信号に重畳するノイズに対して処理を施す、IF・ベースバンドノイズ除去方式を採用する。
図1は、本発明の実施の形態1における車載用ラジオ受信装置のブロック図である。
図1において、車載用ラジオ受信装置100は、電源BATに接続されており、電源BATから電源線を経由して車載用ラジオ受信装置100を駆動するための電源が供給される。本実施の形態において電源は、車載用ラジオ受信装置100が搭載される車両に設けられたバッテリである。
また、車載用ラジオ受信装置100は、スピーカSPに接続可能な構成であり、車載用ラジオ受信装置100の出力は、スピーカSPを通じて音声として出力される。ただし、音声として出力するために、スピーカSPを用いずヘッドフォンなどが用いられても良い。
車載用ラジオ受信装置100は、電源線10、RF増幅部11、ノイズキャンセラ12、IF増幅部13、復調部14、低周波増幅器15を備えて構成される。
RF増幅部11は、アンテナANTから入力された放送信号を選択および増幅するものであるが、入力される放送信号が十分大きい場合や要求仕様によっては、高周波増幅段は省略可能である。
ノイズキャンセラ12は、VCOとミキサを含み、RF増幅部から入力された信号を、その周波数に関係なく一定の低い周波数に変換する構成と、詳細を後述するアンテナANTを介して放送信号に重畳されるノイズを除去するための構成とを有するものである。
IF増幅部13は、ノイズキャンセラ12を経由してIF増幅部13に入力された信号を復調可能なレベルまで増幅する機能、隣接した周波数の不要な信号を除去するためのフィルタ機能、入力された信号の強弱によって増幅率を可変して復調器への入力信号レベルを一定に保つ自動利得制御機能などを実行させる一般的な回路からなるものである。
復調部14は、受信する通信方式によって必要な復調機能を備える一般的な回路で構成されている。
低周波増幅部15は、一般的な増幅器が用いられ、復調部14から出力された可聴周波数信号に対し、スピーカSPを駆動することができるレベルまで電力増幅する。
次に、図2を用いて、ノイズキャンセラ12の詳細を説明する。図2は本実施の形態のノイズキャンセラ12の詳細な構成を示すブロック図である。
ノイズキャンセラ12は、電源BATに接続される電源線(+B)10と、この電源線(+B)10に接続されたBPF21と、このBPF21に接続されたミキサA4と、このミキサA4に接続された可変位相器22と、この可変位相器22に接続された振幅調整器23とを備える。
また、放送信号はアンテナANTに入力されるが、ノイズキャンセラ12は、このアンテナANTに接続されたミキサB9と、このミキサB9および振幅調整器23に接続される加算器24とを備え、さらにミキサA4とミキサB9に接続されているVCO25とを有したものである。
ノイズ源Nは、たとえばエンジンで発生する点火ノイズの発生元であるプラグなどの電装品など、電磁ノイズを輻射するものを示す。BPF21は帯域制限フィルタで、たとえばコイル・コンデンサで構成され、ラジオ放送周波数のみを通過帯域とするブロックである。
VCO25は電圧制御発振器で、印加電圧で容量値が変わるバリキャップと、コイル、コンデンサ、トランジスタなどで構成されるもので、印加電圧により発振周波数を変えることができ、ヘテロダイン受信機のローカル信号を生成する。
ミキサA4は乗算器で、VCO25で発生するローカル信号と、ノイズ源Nからのノイズ成分(点火ノイズなど)とを乗算し、周波数領域での加減算処理を行いIF信号やベースバンド信号を出力するブロックで、ダイオードやトランジスタなどで構成される。可変位相器22は、遅延素子などを用いて信号位相を回転させるブロックである。
振幅調整器23は、トランジスタなどで構成される利得可変アンプや、PINダイオードなどで構成される可変アッテネータなどで構成され、出力利得を可変するブロックである。アンテナANTは車両に搭載されるアンテナである。
ミキサB9は乗算器で、VCO25で発生するローカル信号と、アンテナANTで受信したラジオ放送を乗算し、周波数領域での加減算処理を行いIF信号やベースバンド信号を出力するブロックで、ダイオードやトランジスタなどで構成される。
加算器24は、振幅調整器23で出力される信号と、ミキサB9で出力される信号とを加算し出力するブロックであり、差動増幅器などで構成される。
以上のように構成されたノイズキャンセラ12を有する車載用ラジオ受信装置100について、以下にそのノイズキャンセル方法を含む処理動作を説明する。
車の電子機器で発生するノイズは、たとえばエンジンで発生する点火ノイズなどがあり、このノイズは電源線(+B)10に多く重畳し、この電源線(+B)10がアンテナとして機能することになって点火ノイズを輻射し、輻射されたノイズがアンテナANTに混入する。
電源線(+B)10から輻射されたノイズ成分は伝播損失α分レベル低下し、アンテナANTに到達する。これを(αN)とする。アンテナANTに到達したノイズ成分(αN)はラジオ放送波(D)と重畳する。これを(D+αN)とする。重畳した成分(D+αN)はミキサを通りIF変換される。この成分を(Dif+αNif)とする。
他方、電源線(+B)10で発生したノイズが、BPF21で抽出される。BPF21はラジオ放送の受信帯域を通過させるバンドパスフィルタである。BPF21を通過したノイズ成分を(N)とする。
BPF21で抽出されたラジオ放送に干渉するノイズ成分(N)をミキサA4にてIFへ変換する。この成分を(Nif)とする。
IF変換されたノイズ(Nif)は可変位相器22によって、位相を180度反転する(-Nif)。
位相を180度反転されたノイズ(-Nif)は、振幅調整器23によって、アンテナに重畳したノイズ成分の振幅値αと同じになるよう調整される(-αNif)。
アンテナからのIF(Dif+αNif)と、電源線(+B)12からのIF(-αNif)を加算器で加算すると、(Dif+αNif)+(-αNif)=Difとなり、放送信号のみ抽出することができる。
ここで、αは車載用ラジオ受信装置100が搭載される車両ごとにあらかじめ決定される値であり、実際に車両(CVなど)に搭載した状態にて検討し最適値として確定される値である。このαに基づいて、振幅調整器23を構成する回路や素子などの定数が設定される。
ノイズは、アンテナの位置やハーネス(電源線や通信線など)の引き回しなどによって重畳する量が決定するので、車載用ラジオ受信装置100が搭載される車両が同じであればアンテナへのノイズ重畳量も同じである。したがって、車載用ラジオ受信装置100が搭載される車両ごとに、あらかじめαを決定することによって的確なノイズ除去を行うことができる。
ただし、「車両ごと」とは、車種ごと、車両の構造ごと、あるいは、車両に設けられている電装品や電線の配置ごと、などを意味し、ノイズ輻射に影響する要素を一つの括りとして考慮した分類を意図している。
本実施の形態においては、αを車両ごとにあらかじめ決定される固定値として説明した。これはαを固定値とすることで制御が簡素化される点で有利であるが、DSP(Digital Signal Processor)などを用いてノイズを検出し、検出結果に応じてαを変化させるように制御してもノイズキャンセラとしての機能を実現することができる。
また、上述の説明においては、電源線(+B)10で発生したノイズをBPF21が抽出する構成としたが、電源線(+B)以外の他の信号線などでノイズが多く重畳されている線があれば、ノイズが多く重畳されている線からノイズを抽出する構成としても良い。
以上のように本実施の形態によれば、「ノイズをIF変換するブロック」「可変位相器」「振幅調整器」「加算器」を備えることにより、ラジオ放送から車両ノイズのみを除去することができ、車両電子機器からの耳障りなノイズを除去することができる。
また、リミッタによる音声情報欠損による音の歪が発生しないため、歪の少ない良質な音質を提供することができる。
なお、上述においてはIF変換でノイズを除去する方法を説明したが、ベースバンドにおいては、VCO10を放送周波数にあわせるだけで実現でき、構成は変わらないため、詳細な説明は省略する。
(実施の形態2)
上述した本発明の実施の形態1において、IFやベースバンドで位相反転および加算処理を行うのではなく、RF信号に対して同様の処理を行うことで、IFの無いダイレクトコンバージョン受信機でノイズ除去を実現し、また、ノイズをIFへ変換するためのミキサが必要なくなり、部品削減が可能になる。これを実施形態2として以下に説明する。
上述した本発明の実施の形態1において、IFやベースバンドで位相反転および加算処理を行うのではなく、RF信号に対して同様の処理を行うことで、IFの無いダイレクトコンバージョン受信機でノイズ除去を実現し、また、ノイズをIFへ変換するためのミキサが必要なくなり、部品削減が可能になる。これを実施形態2として以下に説明する。
図3は、本発明の実施の形態2における車載用ラジオ受信装置200のブロック図である。
本実施の形態において、実施の形態1と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
実施の形態2と実施の形態1との相違点は、ノイズキャンセラ32がRF増幅部11の前段に設けられている点である。
図3において、車載用ラジオ受信装置200は、ラジオ放送の電波(放送信号)を受信するアンテナANTに接続され、受信した放送信号は、詳細を後述するノイズキャンセラ32を介してRF増幅部11に入力される。
RF増幅部11から出力された信号は、VCO25とミキサB9を用いて、その周波数に関係なく一定の低い周波数に変換する。その後の信号処理に関しては、上述の実施の形態1と同様であるため、詳細説明を省略する。
次に、本実施の形態におけるノイズキャンセラ32について、図4を用いてその詳細を説明する。
図4は、本実施の形態におけるノイズキャンセラ32の詳細な構成を示すブロック図である。
図4において、ノイズキャンセラー32は、電源BATに接続される電源線(+B)10と、この電源線(+B)10に接続されたBPF21と、このBPF21に接続された可変位相器22と、この可変位相器22に接続された振幅調整器23とを備える。
ノイズ源Nは、たとえばエンジンで発生する点火ノイズの発生源であるプラグなどの電装品など、電磁ノイズを輻射するものを示す。
BPF21は帯域制限フィルタで、たとえばコイル・コンデンサで構成され、ラジオ放送周波数のみを通過帯域とするブロックである。
VCO25は電圧制御発振器で、印加電圧で容量値が変わるバリキャップと、コイル、コンデンサ、トランジスタなどで構成されるもので、印加電圧により発振周波数を変えることができ、ヘテロダイン受信機のローカル信号を生成する。
可変位相器22は、遅延素子などを用いて信号位相を回転させるブロックである。
振幅調整器23は、トランジスタなどで構成される利得可変アンプや、PINダイオードなどで構成される可変アッテネータなどで構成され、出力利得を可変するブロックである。アンテナANTは車両に搭載されるアンテナである。
ミキサB9は乗算器で、VCO25で発生するローカル信号と、アンテナANTで受信したラジオ放送を乗算し、周波数領域での加減算処理を行いIF信号やベースバンド信号を出力するブロックで、ダイオードやトランジスタなどで構成される。
加算器24は、振幅調整器23で出力される信号と、アンテナANTで出力される信号とを加算し出力するブロックであり、差動増幅器などで構成される。
以上のように構成されたノイズキャンセラー32を有する車載用ラジオ受信装置200について、以下にそのノイズキャンセル方法を含む処理動作を説明する。
車の電子機器で発生するノイズは、たとえばエンジンで発生する点火ノイズは電源線(+B)10に多く重畳し、この電源線がアンテナになって点火ノイズを輻射し、ラジオアンテナに混入する。
電源線(+B)10から輻射されたノイズ成分は伝播損失α分レベル低下し、アンテナANTに到達する。これを(αN)とする。アンテナANTに到達したノイズ成分(αN)はラジオ放送波(D)と重畳する。これを(D+αN)とする。
他方、電源線(+B)10で発生したノイズが、BPF21で抽出される。BPF21はラジオ放送の受信帯域を通過させるバンドパスフィルタである。BPF21を通過したノイズ成分を(N)とする。
BPF21で抽出されたラジオ放送に干渉するノイズ成分(N)は可変位相器22によって、位相を180度反転する(-N)。
位相を180度反転されたノイズ(-N)は、振幅調整器23によって、アンテナに重畳したノイズ成分の振幅値αと同じになるよう調整する(-αN)。
アンテナからのIF(D+αN)と、電源線(+B)10からのIF(-αN)を加算器で加算すると、(D+αN)+(-αN)=D より、放送信号のみ抽出することができる。ただし、αは実施の形態1にて説明したものと同じである。
上述の説明においては、実施の形態1と同様に、電源線(+B)10で発生したノイズをBPF21が抽出する構成としたが、電源線(+B)以外の他の信号線などでノイズが多く重畳されている線があれば、ノイズが多く重畳されている線からノイズを抽出する構成としても良い。
以上のように本実施の形態によれば、「可変位相器」「振幅調整器」「加算器」を備えることにより、すなわち、ノイズが混入したラジオ受信機のRF・IF・ベースバンド段の信号と、ノイズの逆位相成分加算することで、ノイズをのみを除去する構成を有することにより、ラジオ音声からノイズのみを除去することができ、車両電子機器からの耳障りなノイズを除去することができる。また、リミッタによる音声情報欠損による音の歪が発生しないため、歪の少ない良質な音質を提供することができる。
以上に現時点で考えられる本発明の好適な実施の形態を説明したが、本実施の形態に対して多様な変形が可能なことが理解され、そして、本発明の真実の精神と範囲内にあるそのようなすべての変形を添付の請求の範囲が含むことが意図されている。
本発明は車載用ラジオにおいて、特に他の車載電子機器から発生したノイズを除去する車載用ラジオ受信装置などにおいて有用である。
10 電源線
11 RF増幅部
12、32 ノイズキャンセラ
21 バンドパスフィルタ
22 可変位相器
23 振幅調整器
24 加算器
25 VCO(電圧制御発振器)
A4、B9 ミキサ
100、200 車載用ラジオ受信装置
11 RF増幅部
12、32 ノイズキャンセラ
21 バンドパスフィルタ
22 可変位相器
23 振幅調整器
24 加算器
25 VCO(電圧制御発振器)
A4、B9 ミキサ
100、200 車載用ラジオ受信装置
Claims (4)
- アンテナに接続される車載用ラジオ受信装置において、
発振器と、前記発振器の出力信号と前記アンテナが受信した放送信号とを混合処理して出力する第1のミキサと、自装置に重畳したノイズを抽出するフィルタと、前記フィルタにて抽出されたノイズと前記発振器の出力信号とを混合処理した信号を出力する第2のミキサと、前記第2のミキサから出力された信号の位相を180度反転して出力する可変位相器と、前記可変位相器から出力された信号の振幅を調整して出力する振幅調整器と、前記振幅調整器と前記第1のミキサから出力された信号とを加算処理して出力する加算器とを備えたことを特徴とする車載用ラジオ受信装置。 - アンテナに接続される車載用ラジオ受信装置において、
自装置に重畳したノイズを抽出するフィルタと、前記フィルタにて抽出されたノイズの位相を180度反転して出力する可変位相器と、前記可変位相器から出力されたノイズの振幅を調整して出力する振幅調整器と、前記アンテナが受信した放送信号と前記振幅調整器からの出力とを加算処理して出力する加算器とを備えたことを特徴とする車載用ラジオ受信装置。 - アンテナに接続される車載用ラジオ受信装置に適用されるノイズキャンセル方法であって、
第1のミキサが発振器の出力信号と前記アンテナが受信した放送信号とを混合処理して出力し、自装置に重畳したノイズをフィルタが抽出し、前記フィルタが抽出したノイズと前記発振器の出力信号とを第2のミキサが混合処理して出力し、前記第2のミキサから出力された信号の位相を可変位相器が180度反転して出力し、振幅調整器が前記可変位相器から出力された信号の振幅を調整して出力し、加算器が前記振幅調整器と前記第1のミキサから出力された信号とを加算処理して出力することを特徴とするノイズキャンセル方法。 - アンテナに接続される車載用ラジオ受信装置に適用されるノイズキャンセル方法であって、
自装置に重畳したノイズをフィルタが抽出し、前記フィルタが抽出したノイズの位相を可変位相器が180度反転して出力し、振幅調整器が前記可変位相器から出力されたノイズの振幅を調整して出力し、前記アンテナが受信した放送信号と前記振幅調整器からの出力とを加算器が加算処理して出力することを特徴とするノイズキャンセル方法。
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