为了使PKE收发器可靠地工作并且成功地取代传统RKE发射器，需要满足一定的条件。表1概述了其中主要的一些要求和相应的解决方案。尽管看起来PKE 收发器似乎需要复杂的成本较高的电路才能实现，但实际上随着半导体技术的发展，智能MCU集成了实现安全双向通信所需要的所有功能，因此实际上利用相对简单的低成本电路就可以实现。


图1，传统遥控开门（RKE）系统，数据从RKE发射器传输到控制器，因此是单向通信。


图1给出的是一个传统RKE系统。一旦按钮被按下，RKE发射器就发射数据。控制器接收到数据后，如果数据正确就控制执行元件打开车门。


图2，智能被动遥控自动开门（PKE）系统，采用双向通信。收发器（钥匙）利用三个正交放置的LC共振天线接收控制器命令（125 kHz），并通过UHF发射器发送响应。

图2给出的是一个智能PKE系统。收发器上的按钮用于可选操作，但开车门的动作并不需要人工干扰即可自动完成。PKE应用的双向通信顺序如下：

(a) 控制器利用125 KHz频率发送命令；
(b) 收发器利用三个正交排列的125 kHz共振天线接收125 kHz控制器命令；
(c) 如果命令正确，收发器通过一个UHF发射器发送响应（加密数据）；
(d) 控制器接收到响应数据，如果数据正确则激活开关打开车门。


系统设计工程师所面临的挑战是决定如何提高125 kHz控制器命令的发射范围，从而在保证收发器电池寿命足够长的情况下保证可靠的操作。

双向通信范围对输入灵敏度的要求

在电池供电的收发器应用中，UHF信号(315/433/915 MHz)的最大通信距离约为100米，但对于低频信号(LF, 125 KHz)则仅有数米。因此，双频率PKE收发器的通信范围主要受到125 KHz控制器命令发射范围的限制。由于低频信号的传输特性，125KHz信号随着传输距离衰减得很快。例如，假设控制器输出的天线电压约300 Vpp，那么大约三米处的收发器天线接收到的电压则仅有约3mVpp，这与环境噪声的水平差不多。检测微弱信号是系统设计人员面临的一个极具挑战性的问题。

有人也许会有疑问，为什么不在两个方向都使用UHF来实现双向通信。对这个问题的答案是：首先在收发器中实现UHF接收器的成本远比125 kHz检测电路要高，其次，三米的距离对于大多数PKE应用都足够了。

为提高125 kHz控制器命令的传输范围，有两种可能的解决方案可以考虑：提高控制器的发射功率，或者提高收发器的输入灵敏度。然而由于政府管制要求，发射器的最大功率是有限的。因此，假设控制器在允许的范围内达到最大的发射功率，那么此时提高输入信号检测灵敏度是唯一有效的解决方案。为达到三米的双向通信距离，收发器的输入灵敏度必须达到3mVpp左右。

收发器的低频率天线（例如125 KHz）采用的是LC谐振电路。当控制器天线发射的电磁波的磁场通过收发器的线圈天线时，LC谐振电路感生出电压。接收线圈的电压由下式确定：

其中，fo 是谐振频率、N是线圈的匝数、S是线圈的截面积、Q是线圈的品质因数、Bo是磁场强度、a是发射器和接收天线线圈之间的方向角。天线的调谐频率fo 由下式给出：
 

在LC谐振电路物理限制给定的情况下，收发器的输入接收电压在以下情况时达到最大，LC电路调谐到控制器命令的载波频率（125 kHz），或天线线圈（电感L）正对着控制器天线。

上一页  [1] [2] [3] [4]  下一页