车辆无线电干扰传感器的制作方法

本发明涉及车辆无线电干扰传感器。

背景技术：

当不需要的射频信号扰乱了汽车无线电系统的使用时，无线电接收会受到干扰。无线电接收可以是例如am、fm、dab等广播无线电接收，或移动电话信号、wifi、蓝牙、gnss和v2x的接收。无线电干扰可完全阻止无线电接收，可仅造成短暂的信号丢失，或可影响声音的质量。汽车无线电中的干扰可来自多种来源。最常见的干扰来源为汽车中的电和电子系统。这种类型的干扰的一个可能的起因是随时间推移而退化的汽车的火花塞线。另一干扰来源可为汽车的充电系统，尤其是在电动或混合电动汽车中。产生电以为汽车蓄电池充电的交流发电机可为可干扰汽车中无线电接收的电磁能量的来源。

技术实现要素：

此发明内容用于以简化形式介绍下文在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。此发明内容并非意图标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非意图用于限制所要求保护的主题的范围。

在一个实施例中，公开了一种干扰传感器装置。所述干扰传感器装置包括第一导电板和与所述第一导电板平行对准的第二导电板。在所述第一导电板与所述第二导电板之间包括非导电物质。带通滤波器与所述第一导电板和所述第二导电板一起形成。所述带通滤波器包括传感器线圈。所述干扰传感器装置包括具有初级侧和次级侧的电流互感器。所述初级侧与所述带通滤波器耦合，且所述次级侧被配置成与电缆耦合。所述电流互感器提供高电容隔离。在一些例子中，所述带通滤波器包括与所述传感器线圈平行耦合的电阻器。所述带通滤波器还可包括与所述电流互感器的所述初级侧耦合的调谐电容器。

在另一实施例中，公开了一种车辆。所述车辆包括安装在所述车辆的底盘的内侧底部处的干扰传感器装置。在另一例子中，所述干扰传感器装置可安装在所述车辆的所述底盘的外侧底部处。在又一例子中，所述干扰传感器装置可安装在所述车辆的底盘的内侧顶部处、驾驶员座位上方或安装在所述车辆的所述底盘的内侧顶部处、天线下方。

在一例子中，公开了一种广播噪声滤波系统。所述广播噪声滤波系统包括：干扰传感器装置；信号处理器，所述信号处理器被配置成接收来自天线的第一信号和来自所述干扰传感器装置的第二信号；以及相位/振幅变换器，所述相位/振幅变换器耦合到所述信号处理器和所述干扰传感器装置，被配置成由所述信号处理器通过反馈回路加以控制以校正所述第二信号的相位。所述信号处理器被配置成从所述第一信号减去所述第二信号。

所述广播滤波系统可另外包括耦合在天线端口与所述信号处理器之间的天线信号放大器和耦合在所述干扰传感器装置与所述相位/振幅变换器之间的干扰信号放大器。

附图说明

为了可详细地理解本发明的上述特征的方式，可通过参考实施例来作出上文简要地概括的本发明的更具体描述，所述实施例中的一些实施例在附图中示出。然而，应注意，附图仅说明本发明的典型实施例且因此不应被视为限制本发明的范围，这是因为本发明可准许其它同等效果的实施例。对于阅读结合附图的本描述的本领域的技术人员而言，所要求保护的主题的优点将变得显而易见，在附图中，相同的附图标号用于指代相同的元件，并且在附图中：

图1描绘由汽车发动机和电子组件造成的噪声路径；

图2示出根据本公开的一个或多个实施例的噪声传感器；

图3示出根据本公开的一个或多个实施例的噪声传感器；

图4示出根据本公开的一个或多个实施例的安装在汽车中的多个噪声传感器；并且

图5示出根据本公开的一个或多个实施例的噪声消除电路。

应注意，图式不一定按比例绘制。已经省略图式转变之间的中间步骤以免混淆本公开。那些中间步骤对于本领域的技术人员来说是已知的。

具体实施方式

已经省略或不在描述中详细描述许多熟知的制造步骤、组件和连接件，以免混淆本公开。

在名称为“车辆无线电干扰传感器装置(vehicleradiointerferencesensordevice)”的第10,381,995号美国专利中描述了一种车辆干扰传感器的版本，所述专利由与本申请的发明人和申请人相同的发明人和申请人首次在2019年8月13日授权公布。

本文中描述了一种具有两个导电板和滤波器的车辆干扰传感器。导电板包括在板之间的基板，所述基板与板一起形成电容器。线圈被配置成感测或接收一个或多个方向上的磁场。提供耦合单元以将电容板与线圈耦合。额外电容器和电阻器可用于将干扰传感器调谐到广播信号的谐振频率。

图1描绘由汽车发动机和电子组件造成的噪声路径。棒天线100的长度通常在10厘米到80厘米(cm)的范围内。棒天线100安装在车辆的车顶上。所接收的无线电信号通过定位在天线馈电端口处的低噪声放大器放大。馈电端口具有两个馈电连接，第一连接在棒天线100的起始处、接近于车顶，且第二连接在车顶处。

发动机104可由电池供电。在dc电压转换为可变ac电压以驱动车辆驱动系时，此种转换还产生电磁场。这些电磁场在车辆的底盘和车顶感应出电流和电压。由于车顶为天线100的部分，因此感应干扰耦合到天线馈电端口。如所描绘，噪声电流路径102通过车顶和底盘，且可能干扰通过天线100接收的无线电接收。

图2示出干扰传感器200。干扰传感器200包括彼此间隔开距离d的第一导电板202和第二导电板204。在第一导电板202与第二导电板204之间，可存在非导电材料或空气。干扰传感器200还包括传感器线圈206，所述传感器线圈206由第一导电板202和第二导电板204所捕获的电磁场以及线圈206所直接捕获的无线电干扰供能。干扰传感器200包括两个连接端口208以将干扰传感器200与噪声降低电路耦合。

图3示出另一实施例中的干扰传感器250。干扰传感器250包括彼此间隔开任意距离d的第一导电板252和第二导电板254。第一导电板252和第二导电板254耦合到线圈256和电阻器258。线圈256和电阻器258平行耦合在一起，且电阻器258耦合到电容器260。电感器或线圈256、电阻器258和电容器260的值可设置为寻址特定频率范围，以便选择所接收的无线电广播频带中的相关干扰。

两个板252、254连同线圈256、电阻器258和电容器260形成谐振电路以选择在板252、254耦合到图1中所示的车辆的底盘时引入的相关的不需要的噪声。在一个测试例子中，传感器板252、254的电容可大致为4.5pf，传感器线圈256的电感可大致为3.8uh，调谐电容器260的值可大致为56pf，且调谐电阻器258的值可为5000欧姆。上文所陈述的谐振电路的q因数可大致为23.5，且谐振电路的相应带宽可大致为450khz。这些值可调谐到特定频率。

相关干扰的电场在两个导电板252、254之间感应出电压。通过线圈256测量相关磁干扰场。干扰传感器250还可包括电流互感器262和信号放大器264。车辆底盘为放大器电路264提供基底。在一个例子中，电流互感器262为升压变压器，所述升压变压器相比于初级侧在次级侧上包括更多数量的绕组。

干扰传感器在通过电容器260设置的所要载波频率下谐振，且谐振电路的带宽由电阻器258设置。电流互感器262具有用于测量在谐振电路中循环的谐振电流的一组初级绕组，所述谐振电路包括线圈256、电阻器258和电容器260。使用电流互感器262是有利的，因为所述电流互感器262首先提供高电容隔离，且其次提供低负载阻抗，此使得由连接电缆接收的非相关干扰信号减少。

板252和254以及传感器线圈256可通过改变电容器260而调谐到广播频率。在一些例子中，传感器线圈的值可在2uh到10uh的范围内。可在使用电阻器258时设置传感器250的带宽。电流互感器262的初级侧测量由相关干扰场产生的谐振电流。电流互感器262的次级侧通过电缆连接到放大器264。归因于来自电流互感器262的次级侧的低阻抗且归因于电流互感器的高电容隔离，在电缆中感应出的非相关干扰减少。在一个例子中，信号放大器264的输入阻抗可为50欧姆，而来自电流互感器262的次级侧的阻抗仅数欧姆或更低，并且因此，几乎使非相关干扰信号短路。在一个例子中，已在噪声传感器250的原型中测量到噪声降低40db。

在原型中使用的值：传感器板的电容＝4.5pf，传感器线圈的电感＝3.8uh，调谐电容器260＝56pf，电阻器258＝5000欧姆，电流互感器262：

铁芯：环形3mm直径4c6材料

初级：1个绕组

次级：5个绕组

图4示出了干扰传感器250在车辆300中的放置的例子。干扰传感器250放置在广播信号的接收最少之处，例如车辆300内侧，并且其中干扰与天线100所接收的干扰相关。车辆300的底盘产生法拉第笼，因此车辆300内侧的广播信号最小。如所描绘，一个或多个干扰传感器250可放置在车辆300内侧、驾驶员座位上方。可替换的是，干扰传感器250可朝向后部放置在车辆300内侧、天线100下方。车辆300的底盘下方也可为有利的位置，因为无线电信号由于电容耦合到底盘的下侧的基底而减弱。

图5示出噪声消除电路400。噪声消除电路400包括干扰传感器250。如图4中所论述，干扰传感器250可安装在车辆中广播信号最少之处。干扰传感器250安装为耦合到车辆300的底盘。干扰传感器250所捕获的干扰通过低噪声放大器408放大，且放大信号输入到由信号处理器402控制的相位和振幅变换器406。相位和振幅变换器406被配置成产生与来自天线的信号相关且与来自天线通过低噪声放大器406放大之后的信号在振幅上类似的信号。来自天线的信号包括广播信号以及干扰信号。信号处理器402从来自天线路径的信号减去来自干扰传感器路径的信号，以产生相对无噪声和干扰的广播信号。

返回到图4，干扰传感器304安装为接近于车辆300的底盘，且电容耦合到底盘。由于电场矢量定向，因此干扰场在板252与板254之间感应出电压。场到电压传递函数可定义如下：

其中：

v1＝感应电压

e＝电干扰场

d＝板之间的距离

cs＝由两个板形成的容量

camp＝连接到传感器的放大器的容量

εr＝两个板之间的基板的介电常数

q＝包括放大器的传感器的品质因数

x＝在底盘上的位置

导电板测量由车辆300的底盘上的电场表示的共模信号。作为循环电流的差模信号可借助其磁场来测量。磁场由传感器线圈256捕获。

在一个线圈中从磁干扰场到电压的转换可定义如下：

v2(x)＝q2πnsuμ0μrh(x)f

其中：

n＝线圈的匝数

f＝频率

su＝线圈铁芯的表面积

h＝接收线圈处的磁场

μo＝4·pi·10^-7h/m为真空的磁导率

μr＝接收线圈棒的相对磁导率

x＝在底盘处的位置

q＝传感器谐振电路的品质因数

这些实施例中的一些或全部可组合，一些可被完全省略，并且可添加额外过程步骤，同时仍实现本文中所描述的产品。因此，本文描述的主题可以许多不同变化体现，且所有此类变化预期在权利要求书的范围内。

尽管已借助于例子和根据具体实施例描述一个或多个实施方案，但应理解，一个或多个实施方案不限于所公开的实施例。相反地，希望涵盖对本领域的技术人员来说将显而易见的各种修改和类似布置。因此，所附权利要求书的范围应被赋予最广义的解释，以便涵盖所有此类修改和类似布置。

除非本文中另外指出或明显与内容相矛盾，否则在描述主题的情况下(尤其在所附权利要求书的情况下)，使用术语“一”、“一个”和“所述”以及类似指示物应理解为涵盖单数和复数两者。除非在本文中另外指示，否则对本文中值范围的叙述仅意图充当个别提及属于所述范围的每一单独值的速记方法，且每一单独值并入本说明书中，如同在本文中个别地叙述一般。此外，上述描述是仅出于说明的目的，而不是出于限制的目的，因为寻求保护的范围由在下文中阐述的权利要求及其任何等效物来限定。除非另外要求，否则本文中所提供的对任何和所有例子或示例性语言(例如，“例如”)的使用仅仅是意图更好地说明主题，而并非对主题的范围造成限制。使用术语“基于”和其它类似短语指示在附属权利要求和书面描述中产生结果的条件，并不意图排除产生该结果的其它条件。本说明书中的任何语言都不应理解为指示实践所主张的本发明所必需的任何非主张的要素。

本文中描述优选实施例，包括本发明人已知的用于执行所要求保护的主题的最佳模式。当然，在阅读前述描述之后，那些优选实施例的变化对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。本发明人期望本领域的技术人员适时采用此类变化，并且本发明人意图以不同于本文中具体描述的其它方式来实践本发明所要求保护的主题。因此，所要求保护的主题包括可适用法律所准许的在附属权利要求中叙述的主题的所有变化和等效物。此外，除非本文另外指示或以其它方式明显与上下文相矛盾，否则本发明涵盖上文所描述的元件以其所有可能的变化形式的任何组合。