遠(yuǎn)程無線鑰匙

2004年4月A版

　　汽車用遠(yuǎn)程無線鑰匙(RKE)做為新型汽車的一種性能和汽車零件市場(chǎng)的一種產(chǎn)品，受到人們的喜愛，這顯示了第一代RKE對(duì)用戶的吸引力。在北美RKE系統(tǒng)在新車中的安裝率超過80%、歐洲超過70%。這些系統(tǒng)大部分采用單向(單工)通信，但第2代和第3代系統(tǒng)可能會(huì)為鑰匙提供回復(fù)信號(hào)，提示汽車需要加油或輪胎需要打氣。

　　RKE系統(tǒng)除方便用戶外，還有另外的好處：全球更多的汽車制造廠家正在把RKE驅(qū)動(dòng)的汽車制動(dòng)技術(shù)用在汽車中，以使汽車被盜率降到最低。在歐洲，汽車制造公司正在與保險(xiǎn)公司合作把這種技術(shù)引入汽車中，保險(xiǎn)公司又把它作為得到汽車保險(xiǎn)的一個(gè)條件。這種發(fā)展趨勢(shì)已出現(xiàn)在德國(guó)，最近幾年會(huì)擴(kuò)展到全歐洲。

　　簡(jiǎn)單地說，RKE系統(tǒng)是由在鑰匙包(或鑰匙)中集成了RF發(fā)射器，發(fā)射器發(fā)送數(shù)據(jù)短脈沖到汽車中的接收器，接收器譯碼并通過接收器控制的制動(dòng)器使車門開/關(guān)。無線鏈路載波頻率，在美國(guó)和日本用315MHz，歐洲用433.92MHz(ISM頻段)。在日本，是頻移鍵控(FSK)，但是世界上大多數(shù)國(guó)家采用幅移鍵控(ASK)。載波在兩個(gè)電平幅度之間調(diào)制。為了節(jié)省功率，低電平通常接近零，這構(gòu)成了完全的開關(guān)鍵控(OOK)。

RKE詳述

　　典型的REK系統(tǒng)(圖1)包括鑰匙或鑰匙包中的微控制器。按鍵中的一個(gè)按鈕開關(guān)汽車，喚醒mC并發(fā)送64或128位數(shù)據(jù)流到鑰匙的RF發(fā)射器，發(fā)射器調(diào)制載波并通過一個(gè)簡(jiǎn)單的印刷電路環(huán)路天線發(fā)射(用PC板制造環(huán)路天線盡管效率低，但價(jià)廉而且廣泛被采用)。

　　在汽車中，RF接收器捕獲此數(shù)據(jù)并送到另一個(gè)mC，此mC譯碼并發(fā)送適當(dāng)?shù)男畔韱?dòng)引擎或開車門，多按鈕鑰匙包可選擇駕駛員車門或所有車門，或者行李箱。

　　在2.4Kbps和20Kbps之間發(fā)射的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流通常包括前置碼、命令碼、檢驗(yàn)位和“滾動(dòng)碼”，以保證汽車安全(否則所發(fā)射的信號(hào)可能會(huì)偶然開啟另外的汽車，或落入盜賊之手使其得逞)。

　　有幾個(gè)主要的因素支配著RKE系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。像所有批量生產(chǎn)的部件那樣，RKE系統(tǒng)必須具有低成本和高可靠性。其發(fā)射器和接收器功率應(yīng)保持最小，因?yàn)楦鼡Q鑰匙中的電池是件麻煩的事情，而且重新充電汽車電池也是件麻煩的事情。針對(duì)這些要求，RKE系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須巧妙處理接收機(jī)靈敏度、載波容限和其他技術(shù)參量，以便在低成本和最小電源電流條件下達(dá)到最大的傳輸距離。

　　其他的制約因素包括對(duì)這些短距離裝置的本地規(guī)章(如美國(guó)的FCC規(guī)范)。使用短距離裝置不需要執(zhí)照，但產(chǎn)品本身受不同國(guó)家的法律和規(guī)章的約束。美國(guó)的相關(guān)文本是CFR(聯(lián)邦規(guī)范碼)，Titel47,Part15,這包括260~470MHz頻段(Section15.231)和902~928MHz頻段(Section15.249)。

　　下面考慮FCC規(guī)范如何影響RKE設(shè)計(jì)，Section15.231規(guī)定器件傳輸命令或控制信號(hào)、ID碼和緊急情況期間的無線電控制信號(hào)，但不包括視頻和音頻、玩具控制信號(hào)或連續(xù)數(shù)據(jù)。傳輸時(shí)間不能超過5秒。只有在傳輸率低于每小時(shí)一次時(shí)，才會(huì)允許1秒種的傳輸周期。距發(fā)射天線3米處的最大場(chǎng)強(qiáng)與基頻(260~470MHz)是線性比例關(guān)系，其范圍是3750mV/m~12500mV/m。比載波低20dB點(diǎn)的帶寬不應(yīng)超過中心頻率2.25%，而寄生發(fā)射應(yīng)該比基頻低20dB。

　　下面仔細(xì)研究RKE系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)問題，首先研究載波產(chǎn)生。

載波產(chǎn)生

　　第一代RKE電路包括聲表面波(SAW)器件，用SAW器件產(chǎn)生發(fā)射器中的RF載波和接收器中的本振(L0)頻率。然而，典型SAW器件的起始頻率不確定度至少為