輪胎爆胎預警系統(tǒng)硬件設計的可靠性研究
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
2．2 LF低頻喚醒裝置
延長系統(tǒng)總的工作時間還可以采取降低輪胎測量端電流消耗的方式。即當汽車停止時或低速運行時，系統(tǒng)不需要知道輪胎的各項參數(shù)，可以使輪胎檢測端進入休眠狀態(tài)。當系統(tǒng)需要輪胎數(shù)據(jù)時，可用LF低頻喚醒裝置喚醒處于休眠狀態(tài)的輪胎檢測端。所謂低頻喚醒技術(shù)由諧振電路發(fā)展而來，如圖3所示。圖中右邊為LC組成的串聯(lián)諧振電路，它的固有諧振頻率為
，當其天線L3接收到這個頻率信號時便會使電路發(fā)生諧振而產(chǎn)生感應電壓。由電磁場理論：rλ／2π=c／2πf時，能收到磁場感應。其中λ為信號波長，f為信號頻率，c為光速，r為發(fā)射與接收之間的距離。該LF低頻信號選用125 kHz，根據(jù)以上公式其適用距離可達上百米，完全適用于駕駛室與輪胎之間1～2 m的距離。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/196884.htm
實際應用中可以利用駕駛室內(nèi)的控制模塊通過三維正交陣列天線(3個天線分別置于x，y和z方向)向各個輪胎方向發(fā)射125 kHz LF信號，信號觸發(fā)輪胎檢測模塊的LC諧振電路，從而喚醒處于休眠狀態(tài)的檢測端。在這一過程中，經(jīng)過曼徹斯特編碼的串行數(shù)據(jù)通過LF驅(qū)動電路調(diào)制到低頻的載波，最后功率放大后由低頻天線發(fā)射出去，檢測端接收到低頻喚醒信號后，根據(jù)信號調(diào)理與譯碼所得指令，進行溫度壓力測量、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、射頻發(fā)射和休眠等操作。
文中設計的檢測端采用Freeseale公司的MPXY8300A傳感器，其自身已集成LF低頻喚醒電路。LF低頻喚醒發(fā)射端采用ATA5275芯片。低頻喚醒電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。此舉可通過減少工作時間來降低系統(tǒng)能耗，從而延長輪胎爆胎預警系統(tǒng)的工作時間。
3 輪胎檢測端射頻天線設計
由于汽車本身的電磁干擾嚴重，加之輪胎處于高速、高溫的工作環(huán)境，使天線設計成為TPMS系統(tǒng)穩(wěn)定工作的前提條件。本文為了加強天線傳輸效率和減小發(fā)射端的體積，天線采用直接在PCB板制成的微帶天線，此系統(tǒng)選擇1／4波長單極印制天線。這種天線的最大特點是可以通過調(diào)節(jié)長度來適應不同的環(huán)境。系統(tǒng)選用頻率為433．92 MHz，天線用厚度h=1．6 mm FR4材料制作，電介質(zhì)常數(shù)ε=4．4時，假設網(wǎng)絡匹配阻抗為50 Ω，根據(jù)天線尺寸公式(1)和(2)，得到1／4波長的天線寬度W=1．5 mm，長度L=9．72 cm。
品質(zhì)因數(shù)是天線設計的重要參數(shù)，對于固定尺寸的天線，品質(zhì)參數(shù)Q越高，輸出的功率就越大，但是天線的傳輸帶寬B卻與品質(zhì)因數(shù)成反比關(guān)系，過高的品質(zhì)因數(shù)會降低傳輸帶寬，影響數(shù)據(jù)信息的正確傳輸，本系統(tǒng)環(huán)形天線的品質(zhì)因數(shù)由回路中的總電阻R，射線頻率f、環(huán)形天線的周長l決定，可表示為公式(3)：
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