JP5029510B2 - 車載無線装置用ノイズ低減装置 - Google Patents

Description

本発明は、受信した無線信号に混入するノイズ成分を低減させる車載無線装置用ノイズ低減装置に関する。

従来、無線信号を受信する主アンテナとその主アンテナを備えた装置近傍で発生しているノイズをスキャンするためのノイズスキャンアンテナを備え、主アンテナで受信した無線信号からノイズスキャンアンテナで受信した信号を逆相加算することにより、主アンテナで受信した無線信号のノイズ成分を低減させるノイズ装置がある。

このノイズ低減装置では、主アンテナとノイズスキャンアンテナとの距離あるいは受信信号のピーク値のレベル差から減衰回路の最適減衰率を設定し、主アンテナからの受信信号からノイズスキャンアンテナからの受信信号を逆相加算している（例えば、特許文献１参照）
特開２００４−１７３０６３号公報

ところが、上記ノイズ低減装置では、ノイズスキャンアンテナで受信したノイズの位相が主アンテナからの受信信号と同相でない場合には逆相加算をすることができないため、十分なノイズ低減効果が得られない可能性がある。

また、ノイズスキャンアンテナにも主アンテナと同じ無線信号が混入するため、主アンテナからの受信信号からノイズスキャンアンテナからの受信信号を単純に逆相加算すると、ノイズ成分だけでなく無線信号のレベルも低下し、ひいては信号品質が劣化する可能性もある。

さらに、逆相加算を主アンテナとノイズスキャンアンテナ各々の受信回路部の後段で行っているため各アンテナに受信回路が必要である。したがって、回路規模が大きくなるので、装置の小型化が困難であり、コストも大きくなるという問題もある。

また、従来、車室内のノイズ源は、オーディオ機器のように車室内に固定されているディジタル機器が多かったが、近年では、パソコンや携帯電話など車室内で移動するようになってきている。したがって、ノイズスキャンアンテナで受信したノイズの位相を、車室内におけるノイズ源の移動に従って適応的に制御して、ノイズ低減を行う必要が生じている。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、簡素な構成で、車室内で発生する電波（ノイズ信号）の影響を効率よく低減させる車載無線装置用ノイズ低減装置を提供することを目的とする。

かかる問題を解決するためになされた請求項１に記載の車載無線装置用ノイズ低減装置（１：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）は、第１車外用アンテナ（１０）、第１車室内用アンテナ（２０）、第１振幅位相制御手段（３０）、第１加算手段（４０）、第１電力検出手段（５０）及び最適制御手段（６０）を備えたことを特徴とする。

第１車外用アンテナ（１０）は、車外の電波を受信し、第１車室内用アンテナ（２０）は、車室内の電波を受信する。また、第１振幅位相制御手段（３０）は、第１車室内用アンテナ（２０）で受信した電波の振幅及び位相を制御して出力し、第１加算手段（４０）は、第１振幅位相制御手段（３０）の出力と第１車外用アンテナ（１０）で受信した電波とを加算して出力する。

第１電力検出手段（５０）は、第１加算手段（４０）の出力の電力を検出し、最適制御手段（６０）は、第１振幅位相制御手段（３０）を制御することにより、第１電力検出手段（５０）で検出した電力を最小化する。
また、最適制御手段（８０）は、第１車外用アンテナ（１０）で受信した電波の信号が所定の信号であるか否かを判定し、受信した電波の信号が所定の信号でないと判定されている限り、第１振幅位相制御手段（３０）を動的に制御することにより、第１電力検出手段（５０）で検出した電力を最小化し、受信した電波の信号が所定の信号であると判定された場合には、第１振幅位相制御手段（３０）の制御を停止し、電力の最小化を行わない。

このように構成された車載無線装置用ノイズ低減装置では、第１車室内用アンテナ（２０）で受信した電波（主にノイズ信号を含む）が第１加算手段（４０）により第１車外用アンテナ（１０）で受信した電波に加算される。その際、加算された電波の電力が最小となるように、第１車室内用アンテナ（２０）で受信した電波（主にノイズ信号を含む）の振幅及び位相が制御される。

つまり、第１車外用アンテナ（１０）で受信した電波（主に本来受信すべき信号を含む）に第１車室内用アンテナ（２０）で受信した電波（主にノイズ信号を含む）を単純に逆位相加算するのではなく、第１車室内用アンテナで受信した電波の振幅と位相とを制御することにより、第１車外用アンテナ（１０）で受信した電波と第１車室内用アンテナ（２０）で受信した電波とを加算した電波のノイズ成分の強度が最小になるようにしている。

したがって、第１車室内用アンテナ（２０）で受信したノイズ信号と第１車室内用アンテナ（２０）で受信したノイズ信号とが同相でなくとも十分なノイズ低減効果を得ることができる。

また、第１車室内用アンテナ（２０）に本来に受信すべき信号が混入しても、本来受信すべき信号とノイズ信号との振幅比及び位相差が、第１車外用アンテナ（１０）の受信電波とは異なるので、ノイズ成分だけを低減することができ、本来受信すべき信号のレベルが必要以上に低下することがなくなるので、信号品質が劣化する可能性も減少する。

さらに、加算を第１車外用アンテナ（１０）と第１車室内用アンテナ（２０）各々の受信回路部の後段で行うことができるため、アンテナごとの受信回路が不要となる。したがって、回路規模を小さくすることができるので、装置の小型化ができるとともに、コストも低減することができる。

また、車室内のノイズ源が、パソコンや携帯電話など車室内で移動するようなものであっても、第１車室内用アンテナ（２０）で受信した電波（主にノイズ信号を含む）の振幅及び位相を車室内におけるノイズ源の移動に従って適応的に制御するので、ノイズ源が移動するものであっても、適切にノイズを低減させることができる。
また、第１車外用アンテナ（１０）で本来受信すべき信号を受信しているときに第１電力検出手段（５０）で検出した電力を最小化すると本来受信すべき信号を抑圧する可能性がある。これは、抑圧すべきノイズ信号の振幅及び位相の変化速度が、本来受信すべき信号の振幅及び位相の変化速度と同程度の場合に起こる可能性が高い。
そこで、、最適制御手段（６０）は、第１車外用アンテナ（１０）で受信した電波の信号が所定の信号であるか否かを判定し、受信した電波の信号が所定の信号でないと判定されている限り、第１振幅位相制御手段（３０）を動的に制御することにより、第１電力検出手段（５０）で検出した電力を最小化し、受信した電波の信号が所定の信号であると判定された場合には、第１振幅位相制御手段（３０）の制御を停止し、電力の最小化を行わないようにするとよい。
なお、抑圧すべきノイズ信号の振幅及び位相の変化速度が、本来受信すべき信号の振幅及び位相の変化速度に比べて大幅に低い場合には、最適制御手段の応答速度を低くすることにより本来受信すべき信号を抑圧することを避けられる。
ここで、「動的に制御する」とは、ノイズ信号の振幅や位相の変化速度に基づいて、第１振幅位相制御手段（３０）の振幅や位相の制御を行うという意味である。

ところで、第１車外用アンテナ（１０）は、車外から送信される電波を受信するためのものであり、第１車室内用アンテナ（２０）は、車室内で発生する電波を受信するためのものである。

したがって、請求項２に記載のように、第１車外用アンテナ（１０）は、車両の車外の電波を受信するための指向性を有し、第１車室内用アンテナ（２０）は、車両の車室内の電波を受信するための指向性を有していると、それぞれの目的に応じた電波を効率よく受信することができ、かつ、目的以外の電波を受信しにくくなるので、効率よくノイズ低減を行うことができる。

さらに、請求項３に記載のように、第１車外用アンテナ（１０）を、車両の天井の車外側に設置し、第１車室内用アンテナ（２０）を、車両の車室内側に設置すると、第１車外用アンテナ（１０）を車室内に設置する場合に比べ、外部から送信される電波を受信する際に、車体の天井部分が障害とならない。

また、第１車室内用アンテナ（２０）を天井の車室外に設置する場合に比べ、車室内で発生する電波を受信する際に、車体の天井部分が障害とならない。したがって、各々のアンテナの指向性を生かして、最適な電波受信環境を得ることができるので、ノイズ低減効果を向上させることができる。

また、第１車外用アンテナ（１０）及び第１車室内用アンテナ（２０）を請求項４に記載のように配置してもよい。すなわち、第１車外用アンテナ（１０）及び第１車室内用アンテナ（２０）を車室内の天井部分の前部に設置されたルームミラーの車室側から見て背面若しくは上部の天井に配置するのである。

このように配置すると、第１車外用アンテナ（１０）の受信能力は多少劣るものの、２つのアンテナをルームミラーの背面若しくは上部の天井に配置するので、車室内において各アンテナを目立たないように配置することができる。

ところで、車室内のノイズには、異なる特性を有する種々の種類のものがある。そこで、請求項５に記載のように、第１車室内用アンテナ（２０）とは異なる放射源の車室内の電波を抑圧するための第２車室内用アンテナ（２２）及び第２車室内用アンテナ（２２）で受信した電波の振幅及び位相を制御して出力する第２振幅位相制御手段（３２）を備えるようにする。

また、第１加算手段（４０）を、第１車外用アンテナ（１０）で受信した電波に第１振幅位相制御手段（３０）の出力及び第２振幅位相制御手段（３２）の出力を加算して出力するようにし、最適制御手段（６０）によって、第１振幅位相制御手段（３０）及び第２振幅位相制御手段（３２）を制御することにより、第１電力検出手段（５０）で検出した電力を最小化するようにするとよい。

このようにすると、第１車室内用アンテナ（２０）で電波（主にノイズ信号を含む）を受信するとともに、第１車室内用アンテナ（２０）で受信する電波とは異なる振幅比、位相差を有する電波（主にノイズ信号を含む）を第２車室内用アンテナ（２２）で受信することができる。そして、第１振幅位相制御手段（３０）及び第２振幅位相制御手段（３２）によって、受信した各ノイズ信号の振幅及び移相を制御して、各ノイズ信号の影響を最小化することができる。

つまり、車室内で発生する異なる放射源のノイズ信号に対して、その影響を最小化することができるので、ノイズ低減効果を向上させることができる。
また、車外からの電波を受信する場合、異なる伝搬経路の複数の電波を受信する場合がある。例えば、複数の車両間でデータ通信を行う車車間通信や、路側の基地局と車両間でデータ通信を行う路車間通信を行う際に、地面や周囲の反射物によって複数の伝搬経路が生じる場合である。

この場合には、請求項６に記載のように、第２車外用アンテナ（１２）、分配手段（７０）、第３振幅位相制御手段（３４）、第２加算手段（４２）及び第２電力検出手段（５２）を備えるようにするとよい。

そして、第２車外用アンテナ（１２）は、第１車外用アンテナ（１０）とは異なる位置及び指向性で車外の電波を受信し、分配手段（７０）は、第１車室内用アンテナ（２０）の受信電波を分配する。また、第３振幅位相制御手段（３４）は、分配手段（７０）により分配された受信電波のうちの１つの振幅及び位相を制御して出力する。

さらに、第２加算手段（４２）は、第２車外用アンテナ（１２）で受信した電波に第３振幅位相制御手段（３４）の出力を加算して出力し、第２電力検出手段（５２）は、第２加算手段（４２）の出力の電力を検出する。

また、最適制御手段（６０）は、第１振幅位相制御手段（３０）及び第３振幅位相制御手段（３４）を制御することにより、第１電力検出手段（５０）及び第２電力検出手段（５２）で検出した電力を最小化する。

このようにすると、第１車外用アンテナ（１０）及び第２車外用アンテナ（１２）によって、複数の異なる伝搬経路の車外からの電波を異なる位相関係で受信することができるので、複数の異なる伝搬経路で到来した電波を合成して通信品質を高めることができる。

また、複数の各々の電波に対し、第１車室内用アンテナ（２０）で受信した車室内電波（主にノイズ信号を含む）を分配手段（７０）で分配したうえで、その振幅及び位相を制御して加算する。そして、加算した電波の電力が各々最小となるように制御している。

したがって、第１車外用アンテナ（１０）と第２車外用アンテナ（１２）とで受信した各々の電波に対し、第１車室内用アンテナ（２０）で受信した電波（主にノイズ信号を含む）の振幅及び位相を制御して加算するので、第１車外用アンテナ（１０）と第２車外用アンテナ（１２）とで受信した各々の電波に対しノイズを低減することができる。

ところで、第１車室内用アンテナ（２０）で受信した電波の振幅及び位相を制御して出力する場合、受信した電波の振幅及び位相を直接制御する方法以外に、中間周波数に変換する課程で制御する方法がある。つまり、請求項７に記載のように、所定の基準周波数のクロック信号を出力する基準信号発生器（９０）、基準信号発生器（９０）が出力するクロック信号に基づいて車外から入力される電波の周波数近傍の局部発振信号を出力する第１局部発振器（９２）及び車外から入力される電波の周波数を第１局部発振器（９２）が出力する局部発振信号に基づいて車外から入力される周波数よりも低い周波数の中間周波数に変換する第１周波数変換器（９４）を、第１車外用アンテナ（１０）と第１加算手段（４０）との間に設ける。

また、第１振幅位相制御手段（３０）を、基準信号発生器（９０）が出力するクロック信号の位相を移相して出力する第１移相器（１００）、第１移相器（１００）が出力する信号に基づいて、車室内から入力される電波の周波数近傍の局部発振信号を出力する第２局部発振器（１０２）及び車室内から入力される電波の周波数を、第２局部発振器（１０２）が出力する局部発振信号に基づいて車室内から入力される周波数よりも低い周波数の中間周波数に変換する第２周波数変換器（１０４）から構成する。

このようにすると、第１車室内用アンテナ（２０）で受信された電波の位相制御を基準信号発生器（９０）が出力する所定の基準周波数のクロック信号によって正確に実現することができる。したがって、第１車室内用アンテナ（２０）で受信した電波の位相を、アナログ移相器を用いて移相する場合に比べ、位相制御を高精度かつ広範囲にわたって行うことができるので、高いノイズ低減効果を得ることができる。

以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
［第１実施形態］
図１は、本発明が適用された車載無線装置用ノイズ低減装置１の概略の構成を示すブロック図であり、図２は、車両に取り付けられたアンテナの取付位置と指向性を示す図である。

車載無線装置用ノイズ低減装置１は、第１車外用アンテナ１０、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと呼ぶ）２００，２０４、増幅器２０２、第１車室内用アンテナ２０、第１振幅位相制御部３０、第１加算器４０、第１電力検出部５０、復調制御部６０及び第１受信回路８０を備えている。

第１車外用アンテナ１０は、車外の電波を受信するためのアンテナであり、図２に示すように、車両後部の天井の車外側に設置されている。第１車外用アンテナ１０は、車両の車外の電波を受信するための指向性を有するモノポールアンテナであり、その指向性は、図２に示すように、車両の上方に、車両の存在する平面と平行な面にアンテナのポール部分を中心としてドーナッツ状に広がっている。

ＢＰＦ２００は、所定の帯域幅を有する高周波帯域通過フィルタであり、第１車外用アンテナ１０で受信した電波のうち、本来受信したい電波の中心周波数から所定の周波数帯域分の電波のみを通過させ、それ以外の高域及び低域の電波を通過させないフィルタである。

増幅器２０２は、低雑音の高周波増幅器であり、ＢＰＦ２００で濾波した電波を所定の倍率で増幅し、第１加算器４０に出力する。
第１加算器４０は、第１車外用アンテナ１０で受信され、ＢＰＦ２００で濾波され、さらに増幅器２０２で増幅された電波に第１振幅位相制御部３０の出力を加算して出力する多入力１出力（本第１実施形態では、２入力１出力）の高周波加算器である。

第１電力検出部５０は、第１加算器４０の出力の電力を検出する高周波電力計である。また、第１受信回路８０は、第１加算器４０の出力の周波数をベースバンドに変換する変換器であり、局部発振器、混合器及び利得制御器などから構成され、第１加算器４０の出力をベースバンド信号に変換する。

第１車室内用アンテナ２０は、車室内の電波を受信するためのアンテナであり、図２に示すように、車両の天井の車室内側に設置されている。第１車室内用アンテナ２０は、車両の車室内の電波を受信するための指向性を有するマイクロストリップアンテナであり、図２に示すように、アンテナ部分から車室内側に略球状に広がっている。

ＢＰＦ２０４は、所定の帯域幅を有する高周波帯域通過フィルタであり、第１車室内用アンテナ２０で受信した電波のうち、本来受信したい電波の中心周波数から所定の周波数帯域分の電波のみを通過させ、それ以外の高域及び低域の電波を通過させないフィルタである。

第１振幅位相制御部３０は、第１車室内用アンテナ２０で受信され、ＢＰＦ２０４で濾波された電波の振幅及び位相を制御して出力するものであり、図１に示すように、入力された電波の振幅を復調制御部６０からの指令信号に応じて増幅する可変増幅器３０ａ及び入力された電波の位相を復調制御部６０からの指令信号に応じて変化（移相）させる可変移相器３０ｂとから構成される。

復調制御部６０は、第１受信回路８０から出力される電波を復調するするとともに第１振幅位相制御部３０を制御することにより、第１電力検出部５０で検出した電力を最小化するものである。

復調制御部６０は、第１受信回路８０から出力されるベースバンド信号をアナログディジタル変換するＡＤＣ、ディジタル化したベースバンド信号を復調する復調器（ＦＰＧＡなど）及び第１振幅移相制御部３０を制御するためのＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏから構成されており、第１電力検出部５０で検出した電力値を入力し、第１振幅位相制御部３０の可変増幅器３０ａ及び可変移相器３０ｂに対して制御信号を出力し、第１電力検出部５０で検出される電力を最小化する最適化処理を行う。

（最適化処理）
次に、復調制御部６０において実行される最適化処理について、図３に基づき説明する。図３は、最適化処理の流れを示すフローチャートである。最適化処理は、復調制御部６０の電源が投入された後、処理が開始され、図３に示すように、Ｓ１００において利得制御電圧Ｖg（以下、単にＶgと呼ぶ）、移相制御電圧Ｖp（以下、単にＶpと呼ぶ）、Ｖgのステップ幅ΔＶg（以下、単にΔＶgと呼ぶ）、Ｖpのステップ幅ΔＶp（以下、単にΔＶpと呼ぶ）に初期値が設定される。

続くＳ１０５において、第１電力検出部５０から受信電力値が取得され、取得された受信電力値が変数Ｆ０に代入される。ただし、この受信電力値は、本来受信すべき信号がない状態、すなわちパケットの受信中でない状態で所定時間受信した場合の受信電力値を平均したものである（以下同様）。

続くＳ１１０において、Ｖpにステップ幅ΔＶpが加えられ、続くＳ１１５において、再度第１電力検出部５０から受信電力値を取得し、取得した受信電力値が変数Ｆ１に代入される。

続くＳ１２０では、Ｓ１０５で得られたＦ０の値とＳ１１５において得られたＦ１の値とが比較される。そして、予め設定された所定時間内であって、Ｆ１の値がＦ０の値より小さくなっていない場合（Ｓ１２０：Ｙｅｓ）、処理がＳ１２５へ移行され、Ｆ１の値がＦ０の値以上か又は所定時間を経過した場合（Ｓ１２０：Ｎｏ）、処理がＳ１５０へ移行される。

Ｓ１５０においては、Ｆ１の値とＦ０の値の差と受信電力値変化の閾値Ｌm（以下、単にＬmと呼ぶ）とが比較され、差がＬmより小さい場合（Ｓ１５０：Ｙｅｓ）処理がＳ１５５へ移行され、差がＬm以上の場合（Ｓ１５０：Ｎｏ）、処理がＳ１６０へ移行される。

Ｓ１５５では、ΔＶpが、ステップ幅調整用の定数であるｋで除されて符号が反転されたものが新たなΔＶpとされ、Ｓ１６０では、ΔＶpの初期ステップ幅であるΔＶpiがΔＶpに代入され、処理がＳ１１０へ戻される。

一方、Ｓ１２５では、Ｆ０にＦ１の値が代入され、続くＳ１３０において、Ｖgにステップ幅ΔＶgが加えられ、続くＳ１３５において、再度第１電力検出部５０から受信電力値が取得され、取得された受信電力値がＦ１に代入される。

続くＳ１４０では、Ｓ１２５で得られたＦ０の値とＳ１３５において得られたＦ１の値とが比較される。そして、予め設定された所定時間内であって、Ｆ１の値がＦ０の値より小さくなっていない場合（Ｓ１４０：Ｙｅｓ）、処理がＳ１４５へ移行され、Ｆ１の値がＦ０の値以上か又は所定時間を経過した場合（Ｓ１４０：Ｎｏ）、処理がＳ１６５へ移行される。

Ｓ１６５においては、Ｆ１の値とＦ０の値の差と受信電力値変化の閾値Ｌmとが比較され、差がＬmより小さい場合（Ｓ１６５：Ｙｅｓ）処理がＳ１７０へ移行され、差がＬm以上の場合（Ｓ１６５：Ｎｏ）、処理がＳ１７５へ移行される。

Ｓ１７０では、ΔＶgがｋで除されて符号が反転されたものが新たなΔＶgとされ、Ｓ１７５では、ΔＶgの初期ステップ幅であるΔＶgiがΔＶgに代入され、処理がＳ１３０へ戻される。

一方、Ｓ１４５では、Ｆ０にＦ１の値が代入された後、処理がＳ１１０へ戻され、最適化処理が繰り返される。
（車載無線装置用ノイズ低減装置１の特徴）
以上に説明した車載無線装置用ノイズ低減装置１では、第１車室内用アンテナ２０で受信した車室内の電波（主にノイズ信号を含む）が第１加算器４０により第１車外用アンテナ１０で受信した電波に加算される。その際、加算された電波の電力が最小となるように、第１車室内用アンテナ２０で受信した電波（主にノイズ信号を含む）の振幅及び位相が制御される。

つまり、第１車外用アンテナ１０で受信した電波に第１車室内用アンテナ２０で受信した電波を単純に逆位相加算するのではなく、第１車室内用アンテナ２０で受信した電波の振幅と位相とを制御することにより、第１車外用アンテナ１０で受信した電波と第１車室内用アンテナ２０で受信した電波とを加算した電波のノイズ成分の強度が最小になるように制御する。

したがって、第１車室内用アンテナ２０で受信したノイズ信号と第１車室内用アンテナ２０で受信したノイズ信号とが同相でなくとも十分なノイズ低減効果を得ることができる。

また、第１車室内用アンテナ２０に本来受信すべき信号が混入しても、本来受信すべき信号とノイズ信号との振幅比及び位相差が、第１車外用アンテナ１０の受信電波とは異なるので、ノイズ成分だけを低減することができ、本来受信すべき信号のレベルが必要以上に低下することがなくなるので、信号品質が劣化する可能性も減少する。

さらに、加算を第１車外用アンテナ１０と第１車室内用アンテナ２０各々の受信回路部の後段で行うことができるためアンテナごとの受信回路が不要となる。したがって、回路規模を小さくすることができるので、装置の小型化ができるとともに、コストも低減することができる。

さらに、車室内のノイズ源が、パソコンや携帯電話など車室内で移動するようなものであっても、第１車室内用アンテナ２０で受信したノイズ信号の振幅及び位相を車室内におけるノイズ源の移動に従って適応的に制御するので、ノイズ源が移動するものであっても、適切にノイズを低減させることができる。

また、第１車外用アンテナ１０は、車両の車外の電波を受信するための指向性を有し、第１車室内用アンテナ２０は、車両の車室内の電波を受信するための指向性を有している。したがって、それぞれの目的に応じた電波を効率よく受信することができ、かつ、目的以外の電波を受信しにくくなるので、効率よくノイズ低減を行うことができる。

さらに、第１車外用アンテナ１０は、車両の天井の車外側に設置され、第１車室内用アンテナ２０は、車両の車室内側に設置されている。したがって、第１車外用アンテナ１０を車室内に設置する場合に比べ、外部から送信される電波を受信する際に、車体の天井部分が障害とならない。また、第１車室内用アンテナ２０を天井の車室外に設置する場合に比べ、車室内で発生する電波を受信する際に、車体の天井部分が障害とならない。

したがって、各々のアンテナの指向性を生かして、最適な電波受信環境を得ることができるので、ノイズ低減効果を向上させることができる。
［第２実施形態］
次に、第１実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置１に対して、主に車室内ノイズを受信するアンテナを複数にした第２実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置２について、図４に基づいて説明する。図４は、車載無線装置用ノイズ低減装置２の概略の構成を示すブロック図である。

なお、第２実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置２は、第１実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置１と同じ構成品が多いので、同じ構成品には同じ符号を付し、その説明を省略する。

車載無線装置用ノイズ低減装置２は、図４に示すように、車載無線装置用ノイズ低減装置１（図１参照）に対し、第１車室内用アンテナ２０とは異なる放射源の車室内の電波を抑圧するための第２車室内用アンテナ２２、第２車室内用アンテナ２２で受信した電波のうち所定の周波数帯域分の電波のみを通過させるＢＰＦ２０６及び第２車室内用アンテナ２２で受信した電波の振幅及び位相を制御して出力する第２振幅位相制御部３２を備えている。

第１実施形態で説明したように、第１車室内用アンテナ２０は、マイクロストリップアンテナであり、車両の天井の車室内側に設置してあるが、第２車室内用アンテナ２２は、第１車室内用アンテナ２０とは異なる振幅比、位相差を有する電波を受信するものであるので、第１車室内用アンテナとは異なる指向性のアンテナ（例えば、ループアンテナ、形状が異なるマイクロストリップアンテナなど）で、異なる位置（例えば、車両天井の車室内側の異なる位置、ダッシュボード、車室内側の側面など）に設置されていることが望ましい。

そして、第１加算器４０を、３入力１出力の高周波加算器とし、第１車外用アンテナ１０、第１振幅位相制御部３０の出力及び第２振幅位相制御部３２の出力を入力として加算して出力する。つまり、第１車外用アンテナ１０で受信した電波に第１振幅位相制御部３０の出力及び第２振幅位相制御部３２の出力を加算して出力する。

第２振幅位相制御部３２は、第２車室内用アンテナ２２で受信され、ＢＰＦ２０６で濾波された電波の振幅及び位相を制御して出力するものであり、図４に示すように、入力された電波の振幅を復調制御部６０からの指令信号に応じて増幅する可変増幅器３２ａ及び入力された電波の位相を復調制御部６０からの指令信号に応じて変化（移相）させる可変移相器３２ｂとから構成される。

復調制御部６０は、第１振幅位相制御部３０に加え、第２振幅位相制御部３２を制御することにより、第１電力検出部５０で検出した電力を最小化する。
第１電力検出部５０で検出した電力を最小化するための最適化処理では、第１振幅位相制御部３０を最適化した後、第１振幅位相制御部３０の最適化処理と同様な処理で第２振幅位相制御部３２を最適化する。

以上に説明した車載無線装置用ノイズ低減装置２では、第１車室内用アンテナ２０でノイズ信号を受信するとともに、第１車室内用アンテナ２０で受信する電波とは異なる振幅及び位相のノイズ信号を第２車室内用アンテナ２２で受信することができる。

そして、第１振幅位相制御部３０及び第２振幅位相制御部３２によって、受信した各ノイズ信号の振幅及び移相を制御して、各ノイズ信号の影響を最小化することができる。
つまり、車室内で発生する異なる放射減のノイズ信号に対して、その影響を最小化することができるので、ノイズ低減効果を向上させることができる。
［第３実施形態］
次に、第１実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置１に対して、主に車外からの電波を受信するアンテナを複数にした第３実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置３について、図５に基づいて説明する。図５は、車載無線装置用ノイズ低減装置３の概略の構成を示すブロック図である。

なお、第３実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置３は、第１実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置１と同じ構成品が多いので、同じ構成品には同じ符号を付し、その説明を省略する。

車載無線装置用ノイズ低減装置３は、図５に示すように、車載無線装置用ノイズ低減装置１（図１参照）に対し、第２車外用アンテナ１２、ＢＰＦ２０８、増幅器２１０、分配器７０、第３振幅位相制御部３４、第２加算器４２、第２受信回路８２及び第２電力検出部５２を備えている。

第２車外用アンテナ１２は、第１車外用アンテナ１０とは異なる位置及び指向性のいずれかで主に車外の電波を受信するアンテナであり、例えば、第１車外用アンテナ１０が車両後部の天井の車外側に設置されているモノポールアンテナであれば、第２車外用アンテナ１２は車両前部の天井の車外側に設置されているモノポールアンテナであったり、ルームミラー付近に設置されているループアンテナであったりする。

ＢＰＦ２０８は、所定の帯域幅を有する高周波帯域通過フィルタであり、第２車外用アンテナ１２で受信した電波のうち、本来受信したい電波の中心周波数から所定の周波数帯域分の電波のみを通過させ、それ以外の高域及び低域の電波を通過させないフィルタである。

増幅器２１０は、低雑音の高周波増幅器であり、ＢＰＦ２０８で濾波した電波を所定の倍率で増幅し、第２加算器４２に出力する。
分配器７０は、１入力多出力の高周波分配器であり、本第３実施形態では、第１車室内用アンテナ２０の受信電波を第１振幅位相制御部３０及び第３振幅位相制御部３４に分配する。

第３振幅位相制御部３４は、入力された電波の振幅を復調制御部６０からの指令信号に応じて増幅する可変増幅器３４ａ及び入力された電波の位相を復調制御部６０からの指令信号に応じて変化（移相）させる可変移相器３４ｂとから構成され、分配器７０により分配された受信電波のうちの１つの振幅を制御して第２加算器４２に出力する。

第２加算器４２は、第２車外用アンテナ１２で受信した電波に第３振幅位相制御部３４の出力を加算して第１受信回路８０に出力する。
第２電力検出部５２は、第２加算器４２の出力の電力を検出する。そして、復調制御部６０は、第１振幅位相制御部３０に加え、第３振幅位相制御部３４を制御することにより、第１電力検出部５０及び第２電力検出部５２で検出した電力を最小化する。

第１電力検出部５０で検出した電力を最小化するための最適化処理では、第１振幅位相制御部３０を最適化した後、第１振幅位相制御部３０の最適化処理と同様な処理で第３振幅位相制御部３４を最適化する。

以上に説明した車載無線装置用ノイズ低減装置３では、第１車外用アンテナ１０及び第２車外用アンテナ１２によって、複数の異なる位置及び指向性のいずれかで車外からの電波を受信することができるので、複数の異なる伝搬経路で到来した電波を合成して通信品質を高めることができる。

また、複数の各々の電波に対し、第１車室内用アンテナ２０で受信した車室内で発生するノイズ信号を分配器７０で分配したうえで、その振幅及び位相を制御して加算する。そして、加算した電波の電力が各々最小となるように制御している。

したがって、第１車外用アンテナ１０と第２車外用アンテナ１２とで受信した各々の電波に対し、第１車室内用アンテナ２０で受信したノイズ信号の振幅及び位相を制御して加算するので、第１車外用アンテナ１０と第２車外用アンテナ１２とで受信した各々の電波に対しノイズを低減することができる。
［第４実施形態］
次に、第１実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置１に対して、基準周波数のクロック信号に基づいて位相制御を行うようにした第４実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置４について、図６に基づいて説明する。図６は、車載無線装置用ノイズ低減装置４の概略の構成を示すブロック図である。

なお、第４実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置４は、第１実施形態の車載無線装置用ノイズ低減装置１と同じ構成品が多いので、同じ構成品には同じ符号を付し、その説明を省略する。

車載無線装置用ノイズ低減装置４は、図６に示すように、車載無線装置用ノイズ低減装置１（図１参照）に対し、第１車外用アンテナ１０と第１加算器４０との間に、基準信号発生器９０、第１局部発振器９２及び第１周波数変換器９４を備えている。

基準信号発生器９０は、所定の基準周波数のクロック信号を出力する
第１局部発振器９２は、基準信号発生器９０が出力するクロック信号に基づいて、車外から入力される電波の周波数近傍の局部発振信号を出力する
第１周波数変換器９４は、車外から入力される電波の周波数を、第１局部発振器９２が出力する局部発振信号に基づいて車外から入力される周波数よりも低い周波数の中間周波数に変換する。

さらに、第１振幅位相制御部３０を、第１移相器１００、第２局部発振器１０２、第２周波数変換器１０４及び第１可変増幅器１０６で構成する。
第１移相器１００は、基準信号発生器９０が出力するクロック信号の位相を移相して出力する
第２局部発振器１０２は、第１移相器１００が出力する信号に基づいて、前記車室内から入力される電波の周波数近傍の局部発振信号を出力する
第２周波数変換器１０４は、車室内から入力される電波の周波数を、第２局部発振器１０２が出力する局部発振信号に基づいて前記車室内から入力される周波数よりも低い周波数の中間周波数に変換する。

第１可変増幅器１０６は、復調制御部６０からの指令電圧により増幅率を変化させることができる増幅器であり、第２周波数変換器１０４の出力を復調制御部６０により所定の増幅率で第１加算器４０に出力する。

以上に説明した車載無線装置用ノイズ低減装置４では、第１車室内用アンテナ２０で受信された電波の位相制御を基準信号発生器９０が出力する所定の基準周波数のクロック信号によって正確に実現することができる。したがって、第１車室内用アンテナ２０で受信した電波の位相を、アナログ移相器を用いて移相する場合に比べ、位相制御を高精度かつ広範囲にわたって行うことができるので、高いノイズ低減効果を得ることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、以下のように種々の態様を採ることができる。

（１）上記実施形態では、第１車外用アンテナ１０を車室の天井の外側、第１車室内用アンテナ２０を車室内の天井部分に取り付けていた（図２参照）が、図７に示すように、第１車外用アンテナ１０及び第１車室内用アンテナ２０を、車室内の天井部分の前部に設置されたルームミラーの車室側から見て背面若しくは上部の天井に配置してもよい。

このように配置すると、第１車外用アンテナ１０の受信能力は多少劣るものの、２つのアンテナをルームミラーの背面若しくは上部の天井に配置するので、車室内において各アンテナを目立たないように配置することができる。

（２）上記実施形態では、振幅制御部、加算器及び電力検出部をアナログ回路で構成していたが、図８に示すように構成してもよい。
つまり、第１振幅位相制御部３０、第１加算器４０及び第１電力検出部５０などの機能を復調制御部６０に内蔵させ、増幅器２１２の出力を第２受信回路８２でベースバンド信号に変換して復調制御部６０に入力する。つまり、第１車外用アンテナ１０で受信した電波と第１車室内用アンテナ２０で受信した電波との合成を、ディジタル信号処理で行うのである。

このようにすると、各アンテナで受信した電波の合成前の信号が得られるため、公知のディジタル処理による最適化手法（最急降下法、直接解法、再帰的最小二乗法など）を用いて最適化に必要な時間を短縮することができるので、ノイズ低減の応答性を高めることができる。また、振幅制御部の精度を高められるため、ノイズ低減の効果も高めることができる。

なお、本実施形態（図８参照）では、第１車外用アンテナ１０と第１車室内用アンテナ２０を用いているが、実施形態１乃至３に示すように、各々のアンテナを増やしてもそれらを独立に処理すれば同様な効果が得られる。

（３）第１実施形態では、ＢＰＦ２００，２０４は、アンテナ１０，２０の直後段に配置され、増幅器２０２，２１０はその直後段に配置されていたが、図９に示すように、それらを第１加算器４０の後段に配置するようにしてもよい。

このようにすると、受信機としての受信感度は多少劣ることになるが、受信感度が低くてもよい場合には、適用可能であり、構造が簡単でコストが低減できるというメリットがある。

第１実施形態における車載無線装置用ノイズ低減装置１の概略の構成を示すブロック図である。 第１実施形態におけるアンテナの取付位置と指向性を示す図である。 最適化処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態における車載無線装置用ノイズ低減装置２の概略の構成を示すブロック図である。 第３実施形態における車載無線装置用ノイズ低減装置３の概略の構成を示すブロック図である。 第４実施形態における車載無線装置用ノイズ低減装置４の概略の構成を示すブロック図である。 車室内にアンテナを配置した場合のアンテナの取付位置と指向性を示す図である。 第４実施形態における車載無線装置用ノイズ低減装置４の回路構成を変更した場合の概略の構成を示すブロック図である。 車載無線装置用ノイズ低減装置１においてＢＰＦ２００，２０４及び増幅器２０２，２１０の配置位置を変更した場合の概略の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，２，３，４…車載無線装置用ノイズ低減装置、１０…第１車外用アンテナ、１２…第２車外用アンテナ、２０…第１車室内用アンテナ、２２…第２車室内用アンテナ、３０…第１振幅位相制御部、３０ａ，３２ａ，３４ａ…可変増幅器、３０ｂ，３２ｂ，３４ｂ…可変移相器、３２…第２振幅位相制御部、３４…第３振幅位相制御部、４０…第１加算器、４２…第２加算器、５０…第１電力検出部、５２…第２電力検出部、６０…復調制御部、７０…分配器、８０…第１受信回路、８２…第２受信回路、９０…基準信号発生器、９２…第１局部発振器、９４…第１周波数変換器、１００…第１移相器、１０２…第２局部発振器、１０４…第２周波数変換器、１０６…第１可変増幅器、２００，２０４，２０６，２０８…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、２０２，２１０，２１２…増幅器。

Claims (7)

1. 車外の電波を受信する第１車外用アンテナと、
   車室内の電波を受信する第１車室内用アンテナと、
   前記第１車室内用アンテナで受信した電波の振幅及び位相を制御して出力する第１振幅位相制御手段と、
   前記第１車外用アンテナで受信した電波に前記第１振幅位相制御手段の出力を加算して出力する第１加算手段と、
   前記第１加算手段の出力の電力を検出する第１電力検出手段と、
   前記第１振幅位相制御手段を制御することにより、前記第１電力検出手段で検出した電力を最小化する最適制御手段と、
   を備え、
   前記最適制御手段は、
   前記第１車外用アンテナで受信した電波の信号が所定の信号であるか否かを判定し、前記受信した電波の信号が所定の信号でないと判定されている限り、前記第１振幅位相制御手段を動的に制御することにより、前記第１電力検出手段で検出した電力を最小化し、前記受信した電波の信号が所定の信号であると判定された場合には、前記第１振幅位相制御手段の制御を停止し、前記電力の最小化を行わないことを特徴とする車載無線装置用ノイズ低減装置。
2. 請求項１に記載の車載無線装置用ノイズ低減装置において、
   前記第１車外用アンテナは、前記車両の車外の電波を受信するための指向性を有し、
   前記第１車室内用アンテナは、前記車両の車室内の電波を受信するための指向性を有していることを特徴とする車載無線装置用ノイズ低減装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車載無線装置用ノイズ低減装置において、
   前記第１車外用アンテナは、前記車両の天井の車外側に設置され、
   前記第１車室内用アンテナは、前記車両の車室内側に設置されていることを特徴とする車載無線装置用ノイズ低減装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の車載無線装置用ノイズ低減装置において、
   前記第１車外用アンテナ及び前記第１車室内用アンテナは、
   前記車室内の天井部分の前部に設置されたルームミラーの車室側から見て背面若しくは上部の天井に配置されていることを特徴とする車載無線装置用ノイズ低減装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れかに記載の車載無線装置用ノイズ低減装置において、
   前記第１車室内用アンテナとは異なる振幅比及び位相差で車室内の電波を受信する第２車室内用アンテナと、
   前記第２車室内用アンテナで受信した電波の振幅及び位相を制御して出力する第２振幅位相制御手段と、
   を備え、
   前記第１加算手段は、前記第１車外用アンテナで受信した電波に前記第１振幅位相制御手段の出力及び前記第２振幅位相制御手段を加算して出力し、
   前記最適制御手段は、
   前記第１振幅位相制御手段及び前記第２振幅位相制御手段を制御することにより、前記第１電力検出手段で検出した電力を最小化することを特徴とする車載無線装置用ノイズ低減装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れかに記載の車載無線装置用ノイズ低減装置において、
   前記第１車外用アンテナとは異なる位置及び指向性で車外の電波を受信する第２車外用アンテナと、
   前記第１車室内用アンテナの受信電波を分配する分配手段と、
   前記分配手段により分配された受信電波のうちの１つの振幅及び位相を制御して出力する第３振幅位相制御手段と、
   前記第２車外用アンテナで受信した電波に前記第３振幅位相制御手段の出力を加算して出力する第２加算手段と、
   前記第２加算手段の出力の電力を検出する第２電力検出手段と、
   を備え、
   前記最適制御手段は、
   前記第１振幅位相制御手段及び前記第３振幅位相制御手段を制御することにより、前記第１電力検出手段及び前記第２電力検出手段で検出した電力を最小化することを特徴とする車載無線装置用ノイズ低減装置。
7. 請求項１〜請求項５の何れかに記載の車載無線装置用ノイズ低減装置において、
   所定の基準周波数のクロック信号を出力する基準信号発生器と、
   前記基準信号発生器が出力するクロック信号に基づいて、前記車外から入力される電波の周波数近傍の局部発振信号を出力する第１局部発振器と、
   前記車外から入力される電波の周波数を、前記第１局部発振器が出力する局部発振信号に基づいて前記車外から入力される周波数よりも低い周波数の中間周波数に変換する第１周波数変換器と、
   を前記第１車外用アンテナと前記第１加算手段との間に備え、
   前記第１振幅位相制御手段は、
   前記基準信号発生器が出力するクロック信号の位相を移相して出力する第１移相器と、
   前記第１移相器が出力する信号に基づいて、前記車室内から入力される電波の周波数近傍の局部発振信号を出力する第２局部発振器と、
   前記車室内から入力される電波の周波数を、前記第２局部発振器が出力する局部発振信号に基づいて前記車室内から入力される周波数よりも低い周波数の中間周波数に変換する第２周波数変換器と、
   から構成されていることを特徴とする車載無線装置用ノイズ低減装置。

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