被动门禁系统中的RF通信

爱特梅尔提供广泛的UHF IC，这些芯片专为ISM频率范围上的单向或双向通信而设计，适用于汽车门禁系统等车载应用。如用于单向通信的 T5750/53/54、ATA5756/57发射器系列和 ATA5723/24/28、ATA5745/46接收器系列。至于双向通信，则有收发器系列ATA5811/12和ATA5823/24。表1总结了设计被动门禁系统时必须考虑的RF事项。

表2：不同类型天线的优缺点比较

RF设计中讨论最多的是可接收距离，当然还有系统可靠性。一般而言，一个RF系统包含一个发射器模块(本例中即为密钥卡)和一个接收器模块。要设计出最好的解决方案，必须考虑到发射功率和灵敏度这两个主要参数。例如，爱特梅尔的收发器IC ATA5824就能够提供 典型值达-109 dBm 的出色频移键控(Frequency Shift Keying, FSK)灵敏度(在2.4kBps的数据速率下)和典型值达10dBm 的发射功率，这有助于汽车门禁系统实现十分理想的覆盖距离。

图5 车辆天线2D辐射模式实例

天线性能

要获得一个最佳系统链路成本预算和尽可能大的覆盖距离，除了发射功率和灵敏度等RF参数之外，天线的性能也是至关重要的。在大多数情况下，天线设计必须在可用空间和天线尺寸之间进行权衡折衷。鉴于此，密钥卡中往往不能实现最佳天线形状，而更常采用小型环形天线。环形天线是一种磁性天线，在密钥卡应用中，这类天线比鞭形（whip）天线更有用，因为环形天线对人体接触不太敏感。不过，有些应用因为发射距离长，故可能需要高效天线，这时，(折叠式)鞭形天线也许是很适合的密钥卡解决方案。有些天线制造商提供芯片式天线，相比印制式天线，其品质因数(Q因子)和增益都更高。如果系统的成本不是关键因素的话，这也是一种很好的解决方案。在车辆中，天线的尺寸并不算相当重要，有的汽车把天线放在车窗上(比如后车窗)，但最流行的解决方案是放置在接收模块的PCB上的印制式天线。表2总结了这两类天线的优点和缺点。

图6 密钥卡天线2D辐射模式实例

接地噪声反射

在实际生活中，由于反射和衰退效应，环境影响着系统链路预算的衰减。在定义系统的链路预算时，必须把这些因素考虑在内。下面通过一个计算例子来说明接地噪声(接地反弹)反射对可接收距离的影响：

举例：

• 接收器灵敏度：典型值

-109dBm，433.92MHz

• 发射功率：典型值10dBm

• 发射器天线增益：-18dB (接近小尺寸环形天线的性能)

• 本例中假设接收器的天线增益为-6dB

如果接地噪声反射可以忽略，按照自由空间方程，可计算出距离大约为3km。然而本例考虑到了接地噪声反射，典型可接收距离降至300m。当然，实际中接地噪声反射远比本例的更为复杂。图7显示了反射效应是如何影响车辆天线的接收功率的。红色曲线代表自由空间条件下的理想情况，而蓝色曲线代表有人慢慢走近汽车时的行为。

图7 反射效应对868MHz下系统接收信号功率的影响

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