被動(dòng)門(mén)禁系統中RF設計的考慮事項

被動(dòng)門(mén)禁系統中的RF通信

愛(ài)特梅爾提供廣泛的UHF IC，這些芯片專(zhuān)為ISM頻率范圍上的單向或雙向通信而設計，適用于汽車(chē)門(mén)禁系統等車(chē)載應用。如用于單向通信的 T5750/53/54、ATA5756/57發(fā)射器系列和 ATA5723/24/28、ATA5745/46接收器系列。至于雙向通信，則有收發(fā)器系列ATA5811/12和ATA5823/24。表1總結了設計被動(dòng)門(mén)禁系統時(shí)必須考慮的RF事項。

表2：不同類(lèi)型天線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

RF設計中討論最多的是可接收距離，當然還有系統可靠性。一般而言，一個(gè)RF系統包含一個(gè)發(fā)射器模塊(本例中即為密鑰卡)和一個(gè)接收器模塊。要設計出最好的解決方案，必須考慮到發(fā)射功率和靈敏度這兩個(gè)主要參數。例如，愛(ài)特梅爾的收發(fā)器IC ATA5824就能夠提供 典型值達-109 dBm 的出色頻移鍵控(Frequency Shift Keying, FSK)靈敏度(在2.4kBps的數據速率下)和典型值達10dBm 的發(fā)射功率，這有助于汽車(chē)門(mén)禁系統實(shí)現十分理想的覆蓋距離。

圖5 車(chē)輛天線(xiàn)2D輻射模式實(shí)例

天線(xiàn)性能

要獲得一個(gè)最佳系統鏈路成本預算和盡可能大的覆蓋距離，除了發(fā)射功率和靈敏度等RF參數之外，天線(xiàn)的性能也是至關(guān)重要的。在大多數情況下，天線(xiàn)設計必須在可用空間和天線(xiàn)尺寸之間進(jìn)行權衡折衷。鑒于此，密鑰卡中往往不能實(shí)現最佳天線(xiàn)形狀，而更常采用小型環(huán)形天線(xiàn)。環(huán)形天線(xiàn)是一種磁性天線(xiàn)，在密鑰卡應用中，這類(lèi)天線(xiàn)比鞭形（whip）天線(xiàn)更有用，因為環(huán)形天線(xiàn)對人體接觸不太敏感。不過(guò)，有些應用因為發(fā)射距離長(cháng)，故可能需要高效天線(xiàn)，這時(shí)，(折疊式)鞭形天線(xiàn)也許是很適合的密鑰卡解決方案。有些天線(xiàn)制造商提供芯片式天線(xiàn)，相比印制式天線(xiàn)，其品質(zhì)因數(Q因子)和增益都更高。如果系統的成本不是關(guān)鍵因素的話(huà)，這也是一種很好的解決方案。在車(chē)輛中，天線(xiàn)的尺寸并不算相當重要，有的汽車(chē)把天線(xiàn)放在車(chē)窗上(比如后車(chē)窗)，但最流行的解決方案是放置在接收模塊的PCB上的印制式天線(xiàn)。表2總結了這兩類(lèi)天線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

圖6 密鑰卡天線(xiàn)2D輻射模式實(shí)例

接地噪聲反射

在實(shí)際生活中，由于反射和衰退效應，環(huán)境影響著(zhù)系統鏈路預算的衰減。在定義系統的鏈路預算時(shí)，必須把這些因素考慮在內。下面通過(guò)一個(gè)計算例子來(lái)說(shuō)明接地噪聲(接地反彈)反射對可接收距離的影響：

舉例：

接收器靈敏度：典型值

-109dBm，433.92MHz

發(fā)射功率：典型值10dBm

發(fā)射器天線(xiàn)增益：-18dB (接近小尺寸環(huán)形天線(xiàn)的性能)

本例中假設接收器的天線(xiàn)增益為-6dB

如果接地噪聲反射可以忽略，按照自由空間方程，可計算出距離大約為3km。然而本例考慮到了接地噪聲反射，典型可接收距離降至300m。當然，實(shí)際中接地噪聲反射遠比本例的更為復雜。圖7顯示了反射效應是如何影響車(chē)輛天線(xiàn)的接收功率的。紅色曲線(xiàn)代表自由空間條件下的理想情況，而藍色曲線(xiàn)代表有人慢慢走近汽車(chē)時(shí)的行為。

圖7 反射效應對868MHz下系統接收信號功率的影響