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被动门禁系统中RF设计的考虑事项(组图)

作者:RFID世界网 收编 来源:21IC电子网 2010-06-11 09:59:59

摘要:被动门禁 (Passive Entry, PE)系统在汽车舒适度和安全性方面正在引领一个新的发展趋势。尽管这种技术几年前就已经问世了,但直到最近才开始快速流行,主要是因为系统集成度不断提高,使系统成本得以大幅度降低。

关键词:被动门禁[0篇]  门禁[61篇]  门禁系统[28篇]  RF设计[0篇]  


  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。 


  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。 

  阻断性能

  RF系统总是会受到环境干扰的;而汽车内部存在大量的噪声和干扰,情况便比较明显。爱特梅尔的汽车门禁器件具有出色的阻断性能,可为这类应用提供最佳解决方案。不过,在有些情况下,这种阻断要求远不是集成电路能够满足的。为了满足这类扩展性的应用要求,这时可以借助一个外部前端表面声波(SAW)滤波器来提高阻断性能。

  中频滤波器带宽

  系统定义中另一个重要指标是中频(intermediate frequency, IF)滤波器带宽。关于这个参数,必须充分考虑到所有的系统频率容差。接收器和发射器的晶振容差和晶振都必须特别仔细地规定,以使最差情况下也仍然能够接收到IF滤波器带宽内的发射器频谱信号。对于极窄IF带宽的系统,还必须考虑到数据速率和调制类型(容差除外)。

  耗电量

  耗电量始终是汽车门禁系统的一个主要问题,特别是在密钥卡模块中。现在对电池寿命的一般要求为7年左右。即使车辆对耗电量的要求似乎没有这么严苛,但是因为汽车内部电子模块的数量正在不断攀升,所以低功耗解决方案也是必须的。爱特梅尔的UHF器件就是专门为满足这类低功耗要求而设计。

  下面是爱特梅尔 IC的耗电量示例:

  透明(Transparent)接收器IC ATA5745:工作模式下为6.5 mA(典型值)

  接收器IC ATA5724:工作模式下为8mA(典型值)

  发射器IC T5754:7.5dBm功率下为9mA(典型值)

  收发器 IC ATA5824:接收和发射模式下都为10.5mA (典型值)(P=5dBm)

  此外,还有一些方法可用来进一步降低平均耗电量。例如通过提高数据传输速率使发射时间变得更短,从而减低电流消耗。在降低发射器的平均耗电量方面,开/关键控(On/Off Keying, OOK)调制比频移键控(FSK)更有利。而降低接收器耗电量的最好方法是在睡眠和工作模式之间进行切换,以使整个电路保持有效信号进入时的工作状态。为此,大多数爱特梅尔的接收器和发射器 IC都带有轮询模式。

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