| Dokumentenidentifikation |
DE102007023388A1 03.01.2008 |
| Titel |
Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems |
| Anmelder |
Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE |
| Erfinder |
Eisenhardt, Harald, 71277 Rutesheim, DE; Rasch, Bernhard, 70736 Fellbach, DE; Mueller, Andreas, 71735 Eberdingen, DE |
| DE-Anmeldedatum |
18.05.2007 |
| DE-Aktenzeichen |
102007023388 |
| Offenlegungstag |
03.01.2008 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
03.01.2008 |
| IPC-Hauptklasse |
H04B 15/00(2006.01)A, F, I, 20070518, B, H, DE
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| IPC-Nebenklasse |
G04G 7/02(2006.01)A, L, I, 20070518, B, H, DE
B60H 1/00(2006.01)A, L, I, 20070518, B, H, DE
B60R 16/02(2006.01)A, L, I, 20070518, B, H, DE
B60R 16/023(2006.01)A, L, I, 20070518, B, H, DE
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| Zusammenfassung |
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems (12) mit mindestens einer Trägerfrequenz (fC) aufgrund eines pulsweitenmodulierten Signals (SPWM). Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) derart eingestellt wird, dass ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k, FT,k+1) einen definierten Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) einhält. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (10) zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems (12) mit mindestens einer Trägerfrequenz (fC) aufgrund eines pulsweitenmodulierten Signals (SPWM), mit einer Informationseinrichtung (22) zur Übertragung eines Informationssignals (SI), das zumindest eine Information über die fragliche Trägerfrequenz (fC,n) enthält, an ein Steuergerät (28), wobei das Steuergerät (28) eine Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) derart einstellt, dass ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k, fT,k+1) einen definierten Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) einhält.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Vermeidung
von Störungen eines Funkübertragungsystems mit mindestens einer Trägerfrequenz
durch ein pulsweitenmoduliertes Signal nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
Insbesondere in Kraftfahrzeugen wird eine verlustleistungsoptimierte
Ansteuerung von Leistungsverbrauchern, wie zum Beispiel Gebläsemotoren, durch
pulsweitenmodulierte Signale gewährleistet. Um die Taktung dieser Signale für
den Menschen unhörbar durchzuführen, werden in der Regel Taktfrequenzen
von 20 bis 30 kHz verwendet. Dabei entstehen jedoch Störungen, die auf das
Bordnetz des Kraftfahrzeugs wirken, so dass zum Teil sehr aufwändige Entstörmaßnahmen
erforderlich sind.
Es ist bekannt, die Ansteuerung der Leistungsverbraucher mittels PWM-Taktfrequenzen
durchzuführen, deren ganzzahlige Vielfache, die auch als Oberwellen oder Harmonische
bezeichnet werden, mit dem Kanalraster der Trägerfrequenzen von Funkübertragungssystemen,
wie dem amplitudenmodulierten (AM) Rundfunk, zusammenfallen. Beispielsweise liegt
bei der Langwellen-(LW) und der Mittelwellenübertragung (MW) in Europa ein
Kanalabstand von 9 kHz vor, wonach sich für LW Trägerfrequenzen von 153
kHz, 162 kHz, 171 kHz, ... bzw. für MW von 531 kHz, 540 kHz, 549 kHz, ... ergeben.
Wird nun für die Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten Signals ein Wert von
27 kHz angesetzt, so fallen die sechste Oberwelle mit 162 kHz und die 20. Oberwelle
mit 540 kHz exakt auf das Kanalraster der AM-Sender. In diesem Fall ist eine Modulation
ausgeschlossen, so dass es nicht zu einer Störung kommen kann. In Amerika wird
dagegen ein Kanalabstand von 10 kHz verwendet. Demnach ist es hier erforderlich,
für die Taktfrequenzen Werte von beispielsweise 20 oder 30 kHz vorzusehen,
um die fraglichen Trägerfrequenzen exakt zu treffen und eine ungewollte Modulation
zu verhindern.
Eine weitere, bekannte Möglichkeit zur Vermeidung von Störungen
besteht in der Ansteuerung mittels Taktfrequenzen, deren ganzzahlige Vielfache dem
halben Kanalabstand entsprechen (Europa: 4,5 kHz, Amerika: 5 kHz). In diesem Fall
fällt die Hälfte der Oberwellen exakt mit den Trägerfrequenzen der
AM-Sender zusammen, während die andere Hälfte exakt zwischen zwei benachbarten
Trägerfrequenzen liegt und durch ein AM-Filter des Rundfunkempfangsgerät
bedämpft wird.
Damit die Kanalraster der jeweiligen Funkübertragungssysteme
exakt getroffen werden können, ist eine sehr hohe Präzision der PWM-Taktfrequenz
für die Leistungsansteuerung erforderlich. Selbst bei einer Toleranz von nur
0,01% der Solltaktfrequenz beträgt die Abweichung im oberen MW-Bereich mit
einer Trägerfrequenz von zum Beispiel 1,6 MHz ca. 160 Hz, was zu deutlich hörbaren
Modulationen führt. Demnach werden für die genannten Verfahren hochgenaue
Taktregler mit Maximaltoleranzen von 0,001% benötigt. Ein weiterer Nachteil
ist, dass zur Abdeckung des europäischen Marktes (Kanalabstand 9 kHz) und des
amerikanischen Marktes (Kanalabstand 10 kHz) zwei Varianten mit jeweils unterschiedlicher
PWM-Taktfrequenz notwendig sind.
Offenbarung der Erfindung
Gegenüber dem Stand der Technik weist das erfindungsgemäße
Verfahren zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems mit
mindestens einer Trägerfrequenz durch ein pulsweitenmoduliertes Signal den
Vorteil auf, dass weitaus geringere Anforderungen an die Toleranz der Taktquelle
bestehen und somit auf kostenintensive, quarzbasierte Schaltungen zur PWM-Frequenzerzeugung
verzichtet werden kann. Dazu wird, beispielswiese mittels eines konstengünstigen
Keramikresonators oder dergleichen, eine Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten
Signals derart eingestellt, dass ihr ganzzahliges Vielfaches einen definierten Mindestabstand
zur fraglichen Trägerfrequenz einhält. Weiterhin betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung zur Vermeidung von Störungen des Funkübertragungssystems,
mit einer Informationseinrichtung zur Übertragung eines Informationssignals,
das zumindest eine Information über die fragliche Trägerfrequenz enthält,
an ein Steuergerät, wobei das Steuergerät die Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten
Signals entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens einstellt. Das erfindungsgemäße
Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung gestatten darüber
hinaus einen störungsfreien oder zumindest störungsarmen Empfang selbst
schwacher Rundfunksender ohne aufmodulierte Störgeräusche durch die pulsweitenmodulierte
Leistungsansteuerung.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den abhängigen
Ansprüchen angegebenen Merkmale sowie aus der Zeichnung und der nachfolgenden
Beschreibung.
So ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass das Steuergerät den definierten Mindestabstand auch unter der Berücksichtigung
eines Toleranzbereichs des ganzzahligen Vielfachen der Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten
Signals einhält. Dies gestattet beispielsweise den Einsatz von Resonatoren
für CAN-Anwendungen, die lediglich eine Genauigkeit von ca. 0,3% aufweisen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der definierte Mindestabstand
zur fraglichen Trägerfrequenz in etwa 5 kHz beträgt. Insbesondere in Verbindung
mit den eingangs erwähnten europäischen und amerikanischen Rundfunkübertragungssystemen,
bei denen eine amplitudenmodulierte Ein- oder Zweiseitenbandübertragung zum
Einsatz kommt und die einen Kanalabstand von 9 bzw. 10 kHz aufweisen, kann so eine
Modulation ausgeschlossen werden, da das ganzzahlige Vielfache der Taktfrequenz
des pulsweitenmodulierten Signals nicht in ein oberes und/oder unteres Seitenband
fällt. In diesem Zusammenhang ist die Informationseinrichtung als ein Rundfunkempfangsgerät
des Kraftfahrzeugs ausgebildet, das das Informationssignal, das die Information
über die fragliche Trägerfrequenz enthält, an das Steuergerät
sendet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Funkübertragungssystem
ein Funkuhrensystem, wobei die Trägerfrequenz des Funkuhrensystems mittels
einer Länderkennung erkannt wird, die die Informationseinrichtung an das Steuergerät
überträgt. Auf diese Weise ist ein weltweiter Einsatz des erfindungsgemäßen
Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung unabhängig von
den verschiedenen Funkuhrsendern möglich. Da Funkuhrensignale in der Regel
nicht in Seitenbändern übertragen werden, genügt es, wenn der definierte
Mindestabstand zur fraglichen Trägerfrequenz hier in etwa 1 kHz beiträgt.
Das Informationssignal kann in vorteilhafter Weise von der Informationseinrichtung
über ein Bussystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einen CAN- oder LIN-Bus,
an das Steuergerät übertragen werden. Alternativ ist es aber auch möglich,
eine PWM-Datenschnittstelle des Steuergeräts für die Übertragung
auszunutzen, wobei das Informationssignal in diesem Fall ein Sollwert-Signal mit
einer in Form eines niederfrequenten PWM-Signals kodierten Solltaktfrequenz enthält,
mittels der das Steuergerät die Taktfrequenz des pulsweitenmodulierten Signals
einstellt. Die Kodierung der Solltaktfrequenz kann dabei derart erfolgen, dass sie
entweder mindestens einem Tausendstel der fraglichen Trägerfrequenz entspricht
oder in Abhängigkeit von dem gewählten Wellenbereich der Trägerfrequenz
(LW, MW) bereichsweise proportional der fraglichen Trägerfrequenz ist.
Weist das Steuergerät zudem eine PLL-Schaltung zur Generierung
der Taktfrequenz auf Grundlage der Solltaktfrequenz des Sollwert-Signals auf, so
kann statt eines Keramikresonators auch ein noch günstigerer RC-Taktgenerator
mit einer Toleranz von mehreren Prozent eingesetzt werden, da die mittels der PLL-Schaltung
erzeugte Taktfrequenz nahezu fehlerfrei an eine nachgeschaltete Leistungselektronik
zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung eines elektrischen Verbrauchers übertragbar
ist.
Schließlich sieht eine weitere Ausgestaltungsform vor, dass das
Steuergerät einen Gebläseregler umfasst, wenn eine getaktete, verlustleistungoptimierte
Ansteuerung von Verbrauchern mittels pulsweitenmodulierter Signale insbesondere
in Verbindung mit einem Gebläsemotor einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage eingesetzt
wird.
Zeichnung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1
bis 3 beispielhaft erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen
in den Figuren auf gleiche Bestandteile mit einer gleichen Funktionsweise hindeuten.
Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln
betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere
wird ein Fachmann auch die Merkmale aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen
zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen
1: ein Blockschalbild eines ersten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2: ein Blockschalbild eines zweiten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
3: eine spektrale Darstellung einer amplitudenmodulierten
Zweiseitenbandübertragung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist ein Blockschaltbild eines ersten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgmäßen Vorrichtung 10
zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungsystems 12
mit mindestens einer Trägerfrequenz fC durch ein pulsweitenmoduliertes
Signal SPWM gezeigt. Das Funkübertragungssystem 12 besteht
aus einem in der Regel ortsfesten Sender 14, der über eine Sendeantenne
16 ein Funksignal S an eine Emfpangsantenne 18 eines Empfängers
20 sendet.
Der Empfänger 20 ist Bestandteil einer Informationseinrichtung
22, die beispielsweise als ein Rundfunkempfangsgerät bzw. Radio
24 und/oder als ein Funkuhrenmodul 26 ausgebildet ist. Die Erfindung
kann aber auch in Verbindung mit anderen Arten von Funktübertragungsystemen
12 eingesetzt werden. So besteht beispielsweise keine Einschränkung
auf eine unidirektionale Übertragung, wie sie im Rundfunk oder bei Funkuhren
verwendet wird. Ebenso kann die Erfindung auch für bidirektionale Funkübertragungssysteme,
wie dem Sprechfunk oder dergleichen, Anwendung finden. Nachfolgend soll jedoch
zunächst von einem Rundfunkempfangsgerät 24 als Informationseinrichtung
22 ausgegangen werden.
Stellt ein Benutzer des Rundfunkempfangsgeräts 24 eine
bestimmte Trägerfrequenz fC,n für den von ihm bevorzugten Radiosender
ein, wobei n einen ganzzahligen, natürlichen Index beschreibt, so wird diese
als Bestandteil eines Informationssignals SI über eine geeignete
Schnittstelle (beispielsweise einen CAN- oder LIN-Bus eines Kraftfahrzeugs) an ein
Steuergerät 28 übertragen. Dabei kann die Übertragung der
fraglichen Trägerfrequenz fC,n kodiert erfolgen, wobei zum Beispiel
sowohl ein binärer Dateninhalt 10100010 als auch ein hexadezimaler Dateninhalt
A2 auf eine Trägerfrequenz fC,n von 162 kHz hindeuten. Selbstverständlich
sind auch andere Arten der Kodierung oder eine unkodierte Übertragung des Informationssignals
SI an das Steuergerät 28 möglich.
Eine weitere Alternative der Datenübertragung zwischen Rundfunkempfangsgerät
24 und Steuergerät 28 ergibt sich gemäß
2, wenn das Rundfunkempfangsgerät 24
die Information bzgl. der eingestellten Trägerfrequenz fC,n kodiert
mittels des Informationssignals SI statt über ein Bussystem direkt
an eine PWM-Datenschnittstelle 29 des Steuergeräts 28 überträgt.
Dabei kommen für die Kodierung unterschiedliche Möglichkeiten in Betracht,
wie nachfolgend erläutert.
Das Steuergerät 28 stellt nun eine Taktfrequenz fT
des pulsweitenmodulierten Signals SPWM derart ein, dass ihr ganzzahliges
Vielfaches fT
,
k bzw. fT,
k
+I, wobei k einen ganzzahlingen, natürlichen Zählindex beschreibt,
einen definierten Mindestabstand Fmin zur fraglichen Trägerfrequenz
fC,n einhält; eine ausführliche Schilderung dieses Verfahrens
erfolgt im Zusammenhang mit 3. Das auf diese Weise
gebildete pulsweitenmodulierte Signal SPWM wird dann an eine Leistungselektronik
30, beispielsweise an eine aus MOS-FETs bestehende H-Brücke, zur Ansteuerung
eines Gleichstrommotors 32 übergeben. Eine bevorzugte Anwendung der
Erfindung ergibt sich diesbezüglich in Verbindung mit einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage
34, wobei das Steuergerät 28 in diesem Fall einen Gebläseregler
36 umfasst, und der Gleichstrommotor 32 als ein Gebläsemotor
38 ausgebildet ist. Nichtsdestotrotz kann die Erfindung auch für andere
Anwendungen, bei denen pulsweitenmodulierte Ansteuersignale benutzt werden, zum
Einsatz kommen.
In 3 ist eine spektrale Darstellung einer
amplitudenmodulierten Zweiseitenbandübertragung, wie sie beispielsweise bei
einer Langwellen-(LW) oder Mittelwellen-Funkübertragung (MW) zum Einsatz kommt,
gezeigt. Dabei definiert fC,n die fragliche Trägerfrequenz des gewählten
Radiosenders, während fC,n-1 und fC,n+1 die jeweiligen
Trägerfrequenzen der Nachbarsender im Kanalabstand Fdist charakterisieren.
Jeweils um einen Träger herum sind ein unteres und ein oberes Seitenband
40 bzw. 42angeordnet, in denen das entsprechend amplitudenmodulierte
(AM) Nutzsignal, also das Radioprogramm, übertragen wird. Wie bereits eingangs
erwähnt, beträgt der Kanalabstand Fdist in Europa 9 kHz und
in Amerika 10 kHz, so dass die Bandbreite B einen Wert von 9 bzw. 10 kHz nicht überschreiten
darf, um Überlappungen der Seitenbänder 40, 42 zu vermeiden.
Für das folgende Beispiel wird von einer europäischen MW-Zweiseitenbandübertragung
mit einem Kanalabstand Fdist = 9 kHz ausgegangen. Die Trägerfrequenz
des eingestellten Radiosenders betrage fC,n = 531 kHz. Damit ergeben
sich die Trägerfrequenzen der beiden benachbarten Radiosender zu fC,n-1
= 522 kHz und = 540 kHz. Die Bandbreite B des eingestellten Radiosenders, in der
das untere und das obere Seitenband 40 bzw. 42 liegen, erstreckt
sich von f = 526,5 kHz bis 535,5 kHz.
Würde die Leistungselektronik 30 nun durch das Steuergerät
28 mit einer Taktfrequenz von fT = 24 kHz angesteuert, so läge
die 22. Oberwelle fT
,
22 bei 528 kHz und damit im unteren Seitenband 40, was zu einer
Überlagerung des Radioempfangs durch ein Störsignal mit einer Frequenz
von fC,n – fT,22 = 531 kHz – 528 kHz = 3 kHz
führte. Um diese Störung zu vermeiden, stellt das Steuergerät
28 die Taktfrequenz fT des pulsweitenmodulierten Signals SPWM
derart ein, dass ihr ganzzahliges Vielfaches fT
,
k bzw. fT,k+1 den definierten Mindestabstand Fmin
zur fraglichen Trägerfrequenz fC,n einhält. Dies ist beispielsweise
dann gegeben, wenn Fmin einschließlich der nachfolgend beschriebenen
Toleranzen in etwa 5 kHz beträgt. Dazu überträgt die Informationseinrichtung
22, also das Rundfunkempfangsgerät 24, das Informationssignal
SI, das zumindest eine Information über die fragliche Trägerfrequenz
fC,n enthält, an das Steuergerät 28. Dieses stellt
die Taktfrequenz fT des pulsweitenmodulierten Signals SPWM
nun beispielsweise auf 23,6 kHz ein, so dass die 22. Oberwelle fT,k =
fT,22 bei 519,2 kHz und die 23. Oberwelle fT,k+1 = fT,23
bei 542,8 kHz liegt. Auf diese Weise ergibt sich ein Mindestabstand Fmin
von 11,8 kHz zur fraglichen Trägerfrequenz = 531 kHz und somit auch ein genügend
großer Abstand zu den Seitenbändern 40, 42 mit mehr
als 5 kHz, so dass kein Störsignal auftreten kann.
In Verbindung mit der bereits erwähnten PWM-Datenschnittstelle
29 des Steuergeräts 28 gemäß 2
ist auch eine andere Form der Übertragung des Informationssignals SI
zwischen Informationseinrichtung 22 und Steuergerät 28 möglich.
So wird für den Fall, dass das Steuergerät 28 als Gebläseregler
36 ausgebildet ist, ein Sollwert-Signal SS für die Taktfrequenz
fT des die Leistungselektronik 30 ansteuernden pulsweitenmodulierten
Signals SPWM vorgegeben. Dieses Sollwert-Signal SS
wird üblicherweise von einem nicht gezeigten Bediengerät oder einem entsprechenden
Steuergerät der Kraftfahrzeug-Klimaanlage 34 als niederfrequentes
PWM-Signal an den Gebläseregler 36 übergeben, wobei das Bediengerät
das Sollwert-Signal SS in Abhängigkeit von dem Klimaregelalgorithmus
und den entsprechenden Steuersignalen für die Komponenten der Kraftfahrzeug-Klimaanlage
34 mit einer konstanten Solltaktfrequenz fS,T in einem Bereich
von 100 Hz bis 400 Hz berechnet. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass
das niederfrequente Sollwert-Signal SS über die PWM-Datenschnittstelle
29 des Steuergeräts 28 durch die Informationseinrichtung
22 in Abhängigkeit von der eingestellten Trägerfrequenz fC,n
derart veriiert wird, dass der Mindestabastand Fmin zum ganzzahligen
Vielfachen fT,k bzw. fT,k+1 der Taktfrequenz fT
des pulsweitenmodulierten Signals SPWM inkl. etwaiger zu berücksichtigender
Toleranzen eingehalten wird. Hierzu kann beispielsweise bei einer Trägerfrequenz
des mittels des Rundfunkempfangsgeräts 24 eingestellten Radiosenders
von fC,n = 531 kHz ein Sollwert-Signal SS mit einer Solltaktfrequenz
von fS,T = 531 Hz über das Informationssignal SI an die
PWM-Datenschnittstelle 29 des Gebläsereglers 36 übergeben
werden. Bei einer Trägerfrequenz von fC,n = 1,602 MHz würde
die Solltaktfrequenz des Sollwert-Signals SS entsprechend auf fS,T
= 1602 Hz und bei fC,n = 162 kHz auf fS,T = 162 Hz eingestellt.
Alternativ ist es auch möglich, eine bereichsweise proportionale Solltaktfrequenz
fS,T für das Sollwert-Signal SS vorzugeben. Dies hätte
den Vorteil einer geringeren PWM-Bandbreite. So wäre beispielsweise für
den LW-Bereich eine Solltaktfrequenz von fS,T = 100 Hz für eine
Trägerfrequenz fC,n = 150 kHz bis fS,T = 199 Hz für
eine Trägerfrequenz fC,n = 298,5 kHz denkbar, während für
den MW-Bereich mit seinen Trägerfrequenzen fC,n zwischen 500 kHz
und 1750 kHz Solltaktfrequenzen fS,T von 300 Hz bis 1050 Hz zur Verfügung
stünden. Eine Solltaktfrequenz von fS,T = 250 Hz könnte dann
beispielsweise zum Abgleich eines RC-Taktgenerators im Steuergerät
28 auf einen quarzgenauen Taktgenerator in der Informationseinrichtung
22 verwendet werden.
Die Genauigkeit von besonders kostengünstig herzustellenden,
in dem Steuergerät 28 eingesetzten Resonatoren zur Erzeugung der Taktfrequenz
fT des pulsweitenmodulierten Signals SPWM, beispielsweise
von Resonatoren für CAN-Anwendungen, beträgt im Allgemeinen lediglich
ca. 0,3%. Bei den oben genannten ganzzahligen Vielfachen der Taktfrequenz fT
= 23,6 kHz von fT,22 = 519,2 kHz und fT,23 = 542,8 kHz ergibt
sich hieraus eine Toleranz von ungefähr 1,6 kHz. Daraus resultiert, dass die
oben berechnete 22. Oberwelle fT
,
22 einen Toleranzbereich Ftol von ca. 517,6 bis 520,8 kHz
und die 23. Oberwelle fT,23 einen Toleranzbereich Ftol von
ca. 541,2 bis 544,4 kHz abdecken. Auch in diesem Fall wird der definierte Mindestabstand
Fmin von > 5 kHz zu der fraglichen Trägerfrequenz fC,n
= 531 kHz eingehalten, so dass die ganzzahligen Vielfachen fT,k, fT,k+1
der Taktfrequenz fT nicht in die Seitenbänder 40,
42 fallen und ein störfreier oder zumindest störarmer Empfang
gewährleistet ist.
Erfolgt die Ansteuerung der Leistungselektronik 30 entsprechend
2 mittels einer in dem Steuergerät 28
bzw. dem Gebläseregler 36 integrierten Phase-Locked-Loop-Schaltung
43 (PLL), so besteht die Möglichkeit, die erhöhte Genauigkeit
der PLL 43 für die Generierung der Taktfrequenz fT auszunutzen
und somit den Toleranzbereich Ftol zu verringern. Dabei wird die PLL
43 so gesteuert, dass sich innerhalb einer auf die Solltaktfrequenz fS,T
bezogenen PWM-Sollperiode eine konstante Anzahl von Taktzyklen befindet, so dass
die PWM-Leistungssteuerung des Steuergeräts 28 als Frequenzvervielfacher
arbeitet. Wird die PLL beispielsweise mit 20 MHz betrieben, so ergibt dies eine
PLL-Zykluszeit von 50 ns. Bei einer Solltaktfrequenz von fS,T = 200 Hz
mit einer entsprechenden Sollzykluszeit von 5 ms resultieren hieraus 100000 PLL-Zyklen.
Auf dieser Zeitbasis der PLL 43 wird nun die Taktfrequenz fT
= 20 kHz des pulsweitenmodulierten Signals SPWM für die Leistungselektronik
30 erzeugt. Wird also aufgrund eines am Rundfunkempfangsgerät
24 eingestellten Radiosenders mit fC,n, = 531 kHz die Solltaktfrequenz
auf fS,T = 236 Hz erhöht, wobei die Anzahl der PLL-Zyklen konstant
bleibt, folgt durch die notwendige Anhebung der PLL-Frequenz auf 23,6 MHz auch eine
entsprechende Anhebung der Taktfrequenz auf fT = 23,6 kHz. Dies hat zur
Folge, dass die 22. Oberwelle fT,k = fT,22 bei 519,2 kHz und
die 23. Oberwelle fT,k+1 = fT,23 bei 542,8 kHz liegen, und
sich mit Fmin = 11,8 kHz ein ausreichender Mindestabstand zur fraglichen
Trägerfrequenz fC,n = 531 kHz ergibt. Eine ausreichende Einstellbarkeit
der Takfrequenzen fT innerhalb einer PWM-Bereichs von 21 kHz bis 28 kHz
ist zum Beispiel gewährleistet, wenn die Quantisierung ca. 70 Frequenzstufen
mit einer Stufenbreite von jeweils 100 Hz umfasst. Ist ein größerer oder
kleinerer PWM-Bereich gefragt, so sind entsprechend mehr oder weniger Frequenzstufen
erforderlich.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung ergibt sich in Verbindung
mit einer als Funkuhrenmodul 26 ausgebildeten Informationseinrichtung
22, da auch hier der Empfang des Funksignals S durch überlagerte Oberwellen
fT,k, fT,k+1 des pulsweitenmodulierten Signals SPWM
beeinträchtigt werden kann. Die Funksignale S von als Funkuhrensender ausgestalteten,
ortsfesten Sendern 14 werden weltweit mit verschiedenen Trägerfrequenzen
fC ausgestrahlt; so beträgt fC in Deutschland 77,5 kHz,
in den USA und in Groß Brittannien 60 kHz, in Japan 40 kHz und in Russland
50 kHz. Wird demnach durch die Informationseinrichtung 22 zusätzlich
oder alternativ zur fraglichen Trägerfrequenz fC,n eine Länderkennung
L innerhalb des Informationssignals SI an das Steuergerät
28 übertragen, kann in einfacher Weise weltweit auf den Empfang eines
jeweiligen Funkuhrensenders geschlossen werden. Die Taktfrequenz fT des
pulsweitenmodulierten Signals SPWM kann nun wiederum von dem Steuergerät
28 derart eingestellt werden, dass ihr ganzzahliges Vielfaches fT
,
k bzw. fT,k+1 den definierten Mindestabstand Fmin
zur fraglichen Trägerfrequenz fC,n des Funkuhrensignals einhält.
Es sei jedoch an dieser Stelle angemerkt, dass die amplitudenmodulierten Funkuhrsignale
in der Regel keine Seitenbänder für die Übertragung verwenden. Daher
kann Fmin in diesem Fall mit > 1 kHz angesetzt werden.
Wird zum Beispiel in Deutschland bei einer DCF77-Trägerfrequenz
fC,n von 77,5 kHz durch das Steuergerät 28 eine Taktfrequenz
fT von 23,6 kHz eingestellt, so liegen deren ganzzahlige Vielfache fT,3
und fT,4 bei 70,8 bzw. bei 94,4 kHz. Demnach wird der Mindestabstand
Fmin von > 1 kHz zur fraglichen Trägerfrequenz eingehalten, und
es kommt nicht zu einer störenden Modulation. Alternativ könnte das Steuergerät
28 auch eine Taktfrequenz fT von 24 kHz einstellen, da auch
in diesem Fall die dritte Oberwelle mit fT,3 = 72 kHz den Mindestabstand
Fmin von in etwa 1 kHz zur fraglichen Trägerfrequenz fC,n
einhält.
Damit das Steuergerät 28 sich auf eine bevorzugte Taktfrequenz
fT des pulsweitenmodulierten Signals SPWM festlegen kann,
ist es weiterhin vorteilhaft, wenn diese in Abhängigkeit von der mittels des
Informationssignals SI empfangenen fraglichen Trägerfrequenz fC,n
in einer Look-Up-Tabelle abgelegt ist, die sich in einem Speicher 44 des
Steuergeräts 28 befindet. Ebenso kann die Taktfrequenz fT
aber auch anhand eines mathematischen Optimierungsalgorithmus berechnet werden.
Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass die gezeigten
Ausführungsbeispiele weder auf die 1 bis
3 noch auf die genannten Werte für die Taktfrequenzen
fT, die Trägerfrequenzen fC, die Bandbreiten B, die Solltaktfrequenzen
fS,T, die PLL-Frequenzen und die Toleranzbereiche Ftol beschränkt
ist. So ist es möglich, die Erfindung insbesondere für alle Funkübertragungssysteme
einzusetzen, bei denen eine Störung durch eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung
vermieden werden soll. Zwar ergibt sich eine besonders vorteilhafte Anwendung der
Erfindung im Zusammenhang mit einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage, bei der ein Gebläsemotor
mittels eines pulsweitenmodulierten Signals angesteuert wird, jedoch ist diese nicht
einschränkend zu betrachten. Daher ist generell eine Anwendung in allen Systemen
denkbar, die eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung umfassen.
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| Anspruch[de] |
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Verfahren zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems
(12) mit mindestens einer Trägerfrequenz (fC) durch ein
pulsweitenmoduliertes Signal (SPWM), dadurch gekennzeichnet, dass
eine Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM)
derart eingestellt wird, dass ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k, fT,k+1)
einen definierten Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz
(fC,n) einhält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte
Mindestabstand (Fmin) auch unter der Berücksichtigung eines Toleranzbereichs
(Ftol) des ganzzahligen Vielfachen (fT,k, fT,k+1)
der Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM)
eingehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Funkübertragungssystem (12) auf einer amplitudenmodulierten
Ein- oder Zweiseitenbandübertragung basiert, wobei die Taktfrequenz (fT)
des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) derart eingestellt wird, das
ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k, fT,k+1) nicht in ein oberes
und/oder unteres Seitenband (40, 42) fällt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte
Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n)
in etwa 5 kHz beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei dem Funkübertragungssystem (12) um ein Funkuhrensystem
handelt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte
Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n)
in etwa 1 kHz beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Trägerfrequenz (fT) des Funkuhrensystems mittels einer
Länderkennung (L) erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Information über die fragliche Trägerfrequenz (fC,n)
mittels eines Informationssignals (SI) von einer Informationseinrichtung
(22) des Funkübertragungssystems (12) zu einem Steuergerät
(28) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Informationssignal
(SI) ein Sollwert-Signal (SS) mit einer in Form eines niederfrequenten
PWM-Signals kodierten Solltaktfrequenz (fS,T) enthält, mittels der
die Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals
(SPWM) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung
der Solltaktfrequenz (fS,T) derart erfolgt, dass sie mindestens einem
Tausendstel der fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung
der Solltaktfrequenz (fS,T) derart erfolgt, dass sie in Abhängigkeit
von dem gewählten Wellenbereich der Trägerfrequenz (fC) bereichsweise
proportional der fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) ist.
Vorrichtung (10) zur Vermeidung von Störungen eines Funkübertragungssystems
(12) mit mindestens einer Trägerfrequenz (fC) durch ein
pulsweitenmoduliertes Signal (SPWM), mit einer Informationseinrichtung
(22) zur Übertragung eines Informationssignals (SI), das
zumindest eine Information über die fragliche Trägerfrequenz (f) enthält,
an ein Steuergerät (28), wobei das Steuergerät (28)
eine Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM)
derart einstellt, dass ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k, fT,k+1)
einen definierten Mindestabstand (Fmin) zur fraglichen Trägerfrequenz
(fC,n) einhält.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuergerät (28) den definierten Mindestabstand (Fmin)
auch unter der Berücksichtigung eines Toleranzbereichs (Ftol) des
ganzzahligen Vielfachen (fT,k, fT,k+1) der Taktfrequenz (fT)
des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM) einhält.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkübertragungssystem (12)
auf einer amplitudenmodulierten Ein- oder Zweiseitenbandübertragung basiert,
wobei das Steuergerät (28) die Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten
Signals (SPWM) derart einstellt, das ihr ganzzahliges Vielfaches (fT,k,
fT,k+1) nicht in ein oberes und/oder unteres Seitenband (40,
42) fällt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationseinrichtung (22)
ein Rundfunkempfangsgerät (24) eines Kraftfahrzeugs ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Mindestabstand (Fmin)
zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) in etwa 5 kHz beträgt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Funkübertragungssystem
(12) um ein Funkuhrensystem handelt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass die Informationseinrichtung (22) eine Länderkennung (L) an das
Steuergerät (28) überträgt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationseinrichtung (22)
ein Funkuhrenmodul (26) ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Mindestabstand (Fmin)
zur fraglichen Trägerfrequenz (fC,n) in etwa 1 kHz beträgt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationseinrichtung (22)
das Informationssignal (SI) über eine Bussystem eines Kraftfahrzeugs,
insbesondere einen CAN- oder LIN-Bus, an das Steuergerät (28) überträgt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationseinrichtung (22)
das Informationssignal (SI) an eine PWM-Datenschnittstelle (29)
des Steuergeräts (28) überträgt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
dass das Informationssignal (SI) ein Sollwert-Signal (SS)
mit einer in Form eines niederfrequenten PWM-Signals kodierten Solltaktfrequenz
(fS,T) enthält, mittels der das Steuergerät (28) die
Taktfrequenz (fT) des pulsweitenmodulierten Signals (SPWM)
einstellt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kodierung der Solltaktfrequenz (fS,T) derart erfolgt, dass sie
mindestens einem Tausendstel der fraglichen Trägerfrequenz (fC,n)
entspricht.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kodierung der Solltaktfrequenz (fS,T) derart erfolgt, dass sie
in Abhängigkeit von dem gewählten Wellenbereich der Trägerfrequenz
(fC) bereichsweise proportional der fraglichen Trägerfrequenz (fC,n)
ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (28) eine
PLL-Schaltung (43) aufweist zur Generierung der Taktfrequenz (fT)
auf Grundlage der Solltaktfrequenz (fS,T) des Sollwert-Signals (SS).
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
12 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (28) einen
Gebläseregler (36) zur Ansteuerung eines Gebläsemotors (38)
in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage (34) mittels des pulsweitenmodulierten
Signals (SPWM) umfasst.
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