智能無線通信瞄準汽車安全應用
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
為了使PKE收發(fā)器可靠地工作并且成功地取代傳統(tǒng)RKE發(fā)射器，需要滿足一定的條件。表1概述了其中主要的一些要求和相應的解決方案。盡管看起來PKE 收發(fā)器似乎需要復雜的成本較高的電路才能實現(xiàn)，但實際上隨著半導體技術的發(fā)展，智能MCU集成了實現(xiàn)安全雙向通信所需要的所有功能，因此實際上利用相對簡單的低成本電路就可以實現(xiàn)。
圖1，傳統(tǒng)遙控開門（RKE）系統(tǒng)，數(shù)據(jù)從RKE發(fā)射器傳輸?shù)娇刂破鳎虼耸菃蜗?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/通信">通信。
圖1給出的是一個傳統(tǒng)RKE系統(tǒng)。一旦按鈕被按下，RKE發(fā)射器就發(fā)射數(shù)據(jù)。控制器接收到數(shù)據(jù)后，如果數(shù)據(jù)正確就控制執(zhí)行元件打開車門。
圖2，智能被動遙控自動開門（PKE）系統(tǒng)，采用雙向通信。收發(fā)器（鑰匙）利用三個正交放置的LC共振天線接收控制器命令（125 kHz），并通過UHF發(fā)射器發(fā)送響應。
圖2給出的是一個智能PKE系統(tǒng)。收發(fā)器上的按鈕用于可選操作，但開車門的動作并不需要人工干擾即可自動完成。PKE應用的雙向通信順序如下：
(a) 控制器利用125 KHz頻率發(fā)送命令；
(b) 收發(fā)器利用三個正交排列的125 kHz共振天線接收125 kHz控制器命令；
(c) 如果命令正確，收發(fā)器通過一個UHF發(fā)射器發(fā)送響應（加密數(shù)據(jù)）；
(d) 控制器接收到響應數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)正確則激活開關打開車門。
系統(tǒng)設計工程師所面臨的挑戰(zhàn)是決定如何提高125 kHz控制器命令的發(fā)射范圍，從而在保證收發(fā)器電池壽命足夠長的情況下保證可靠的操作。
雙向通信范圍對輸入靈敏度的要求
在電池供電的收發(fā)器應用中，UHF信號(315/433/915 MHz)的最大通信距離約為100米，但對于低頻信號(LF, 125 KHz)則僅有數(shù)米。因此，雙頻率PKE收發(fā)器的通信范圍主要受到125 KHz控制器命令發(fā)射范圍的限制。由于低頻信號的傳輸特性，125KHz信號隨著傳輸距離衰減得很快。例如，假設控制器輸出的天線電壓約300 Vpp，那么大約三米處的收發(fā)器天線接收到的電壓則僅有約3mVpp，這與環(huán)境噪聲的水平差不多。檢測微弱信號是系統(tǒng)設計人員面臨的一個極具挑戰(zhàn)性的問題。
有人也許會有疑問，為什么不在兩個方向都使用UHF來實現(xiàn)雙向通信。對這個問題的答案是：首先在收發(fā)器中實現(xiàn)UHF接收器的成本遠比125 kHz檢測電路要高，其次，三米的距離對于大多數(shù)PKE應用都足夠了。
為提高125 kHz控制器命令的傳輸范圍，有兩種可能的解決方案可以考慮：提高控制器的發(fā)射功率，或者提高收發(fā)器的輸入靈敏度。然而由于政府管制要求，發(fā)射器的最大功率是有限的。因此，假設控制器在允許的范圍內達到最大的發(fā)射功率，那么此時提高輸入信號檢測靈敏度是唯一有效的解決方案。為達到三米的雙向通信距離，收發(fā)器的輸入靈敏度必須達到3mVpp左右。
收發(fā)器的低頻率天線（例如125 KHz）采用的是LC諧振電路。當控制器天線發(fā)射的電磁波的磁場通過收發(fā)器的線圈天線時，LC諧振電路感生出電壓。接收線圈的電壓由下式確定：本文引用地址：http://2s4d.com/article/197557.htm
其中，fo 是諧振頻率、N是線圈的匝數(shù)、S是線圈的截面積、Q是線圈的品質因數(shù)、Bo是磁場強度、a是發(fā)射器和接收天線線圈之間的方向角。天線的調諧頻率fo 由下式給出：
在LC諧振電路物理限制給定的情況下，收發(fā)器的輸入接收電壓在以下情況時達到最大，LC電路調諧到控制器命令的載波頻率（125 kHz），或天線線圈（電感L）正對著控制器天線。
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