被動(dòng)門(mén)禁系統中RF設計的考慮事項

引言

被動(dòng)門(mén)禁 (Passive Entry, PE)系統在汽車(chē)舒適度和安全性方面正在引領(lǐng)一個(gè)新的發(fā)展趨勢。盡管這種技術(shù)幾年前就已經(jīng)問(wèn)世了，但直到最近才開(kāi)始快速流行，主要是因為系統集成度不斷提高，使系統成本得以大幅度降低。

就完全性而言，遙控無(wú)匙門(mén)禁(Remote Keyless Entry, RKE)系統是交互式的，即用戶(hù)必須按下鑰匙才能打開(kāi)車(chē)門(mén)；而被動(dòng)門(mén)禁系統則是被動(dòng)式的，也就是說(shuō)，它們無(wú)需用戶(hù)做出任何交互式動(dòng)作就可以打開(kāi)車(chē)門(mén)。當用戶(hù)準備進(jìn)入車(chē)輛時(shí)，通過(guò)拉門(mén)柄的動(dòng)作觸發(fā)PE系統發(fā)射低頻Low frequency, LF)信號。幾毫秒內密鑰卡接收到LF信號，并對接收到的數據包進(jìn)行加密，然后經(jīng)由射頻(RF)信道把加密信號發(fā)送給車(chē)輛作確認。

被動(dòng)門(mén)禁系統還可以包含一個(gè)被動(dòng)式引擎發(fā)動(dòng)功能，即被動(dòng)門(mén)禁啟動(dòng)(Passive Entry Go, PEG)。只要系統確認密鑰卡在車(chē)輛里面，則駕駛員一坐上駕駛席就會(huì )觸發(fā)LF電路。在驗證確認并且完成位置測量之后，只需按下啟動(dòng)鍵就可以發(fā)動(dòng)引擎。

這兩種情況都是通過(guò)密鑰卡來(lái)接收純文本數據，并利用功能強大的硬件加密模塊(如AES-28模塊)對之進(jìn)行加密，然后再把加密數據返回給車(chē)輛以做驗證。

PE密鑰卡采用小型鋰電池，為數據接收、加密及傳輸提供電源。被動(dòng)門(mén)禁系統中的密鑰卡經(jīng)專(zhuān)門(mén)設計來(lái)確保盡可能長(cháng)的電池壽命。如果電池快將用完，密鑰卡就會(huì )進(jìn)入一個(gè)緊急模式，通過(guò)LF線(xiàn)圈獲得足夠的磁場(chǎng)能量來(lái)實(shí)現無(wú)電池工作。這時(shí)需要把密鑰卡放置在車(chē)門(mén)線(xiàn)圈附近的位置。在這種情況下，系統只會(huì )通過(guò)LF信道進(jìn)行通信。

典型的PE系統

一個(gè)典型的PE系統是由汽車(chē)車(chē)內部分和一個(gè)密鑰卡子系統組成，這兩者作為通信對等點(diǎn)，建立有兩條通信鏈路：(1) LF上行鏈路：車(chē)輛到密鑰卡，(2) 超高頻(UHF)下行鏈路：密鑰卡到車(chē)輛 (見(jiàn)圖1)。

圖1 被動(dòng)門(mén)禁系統的模塊示意圖

車(chē)內部分

當用戶(hù)拉動(dòng)汽車(chē)門(mén)柄時(shí)，車(chē)輛中的天線(xiàn)驅動(dòng)器便會(huì )產(chǎn)生LF場(chǎng)。這種變化激活中央儀表板的控制器，請求密鑰卡啟動(dòng)LF通信。通常每扇車(chē)門(mén)內都安裝有LF天線(xiàn)線(xiàn)圈，由天線(xiàn)驅動(dòng)器單元驅動(dòng) (一個(gè)天線(xiàn)驅動(dòng)器單元可以驅動(dòng)多個(gè)天線(xiàn)線(xiàn)圈，比如，ATA5279就能夠驅動(dòng)多達6個(gè)不同的天線(xiàn)線(xiàn)圈)。系統采用一個(gè)UHF接收器模塊來(lái)接收從密鑰卡發(fā)出的RF數據，以支持RF鏈路。接收到的數據經(jīng)加密后再被發(fā)送回儀表板控制器，然后通過(guò)軟件進(jìn)行解密(AES-128)。