應用于汽車(chē)防盜器的低功耗無(wú)匙進(jìn)入加密收發(fā)器技術(shù)

新一代無(wú)匙進(jìn)入系統

要開(kāi)發(fā)出無(wú)機械鑰匙的汽車(chē)，首先要開(kāi)發(fā)無(wú)匙進(jìn)入系統。新一代無(wú)匙進(jìn)入系統不同于以往的遙控無(wú)匙進(jìn)入系統，它可在用戶(hù)接近或觸摸門(mén)把手時(shí)即可自動(dòng)識別駕駛者并打開(kāi)車(chē)鎖。射頻識別(RFID)技術(shù)可以實(shí)現這種便利，并保證系統在任何情況下都能正確識別駕駛者。駕駛者隨身攜帶的識別器(通常是鑰匙鏈或信用卡形狀的裝置)，內含一個(gè)或多個(gè)與RFID器件相連的天線(xiàn)?；咎炀€(xiàn)與這些天線(xiàn)耦合，為附近(比如50cm區域)的識別裝置提供磁場(chǎng)能量，可實(shí)現無(wú)電池備用功能。在遠距離范圍(如200cm)，識別裝置中的天線(xiàn)接收經(jīng)基站放大和處理過(guò)的數據。圖1為采用TI的三維天線(xiàn)模擬前端(3D AFE)的無(wú)匙進(jìn)入系統框圖。

磁環(huán)天線(xiàn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì )引起眾所周知的場(chǎng)分布，并在基站天線(xiàn)和識別裝置天線(xiàn)間形成耦合良好和完全無(wú)耦合的區域。無(wú)耦合的區域內當然沒(méi)有任何數據和能量傳遞，由于無(wú)匙進(jìn)入系統的識別裝置在磁場(chǎng)中的位置是隨機的，因此，必須采取相應措施，盡量減小這種區域的范圍。

由基站產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)是一種解決方案，旋轉磁場(chǎng)可由正交天線(xiàn)產(chǎn)生。但此方法較為復雜，還常常受到汽車(chē)內天線(xiàn)空間小的限制。另一種替代方案較為簡(jiǎn)便，即采用三維天線(xiàn)模擬前端芯片，如TMS37122。此芯片對來(lái)自多達三個(gè)天線(xiàn)的信號進(jìn)行解調，如果天線(xiàn)正交放置，就可解調來(lái)自x、y和z三個(gè)座標的數據信息。這樣，即使汽車(chē)內的基站天線(xiàn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟型的環(huán)形天線(xiàn)，也可使無(wú)耦合的區域最小。不管磁場(chǎng)中的識別裝置朝什么方向，總有一個(gè)天線(xiàn)能接收到足夠強的信號，覆蓋所需的工作范圍。另外，一個(gè)外部微控制器處理有關(guān)的協(xié)議，并響應三個(gè)天線(xiàn)接收的超高頻(UHF)身份查詢(xún)信號。

圖2即為三維天線(xiàn)模擬前端芯片—TMS37122的框圖。如圖所示，TMS37122最多可與三個(gè)低品質(zhì)因數的天線(xiàn)電路相連。這三個(gè)天線(xiàn)均可接收125kHz到135kHz的低頻信號，其中一個(gè)天線(xiàn)信道(RF1)提供調制功能。這個(gè)天線(xiàn)可利用頻移鍵控(FSK)技術(shù)傳送低頻數據，因此與現有的收發(fā)器調制技術(shù)兼容。該調制功能常用于無(wú)電池的后備模式，當鑰匙電池電力不足時(shí)，基站通過(guò)磁場(chǎng)為識別裝置提供能量。

高于某一閾值的低頻載波信號觸發(fā)內部控制單元，以便檢測三個(gè)輸入信道RX1、RX2和RX3。一項特殊的協(xié)議可實(shí)現信道RXi的組合/選擇，并在很寬的工作范圍，確保性能得到提高。

內部觸發(fā)之后，控制單元一直監視代表喚醒模式的射頻信號，僅在接收到存儲于該器件EEPROM中的喚醒模式信號時(shí)，才會(huì )對外部微控制器發(fā)出喚醒信號，隨后將解調數據傳送給微控制器。另外，將載波時(shí)鐘信號恢復就可以用作微控制器測量的時(shí)間基準，此技術(shù)能將備用電源的功耗降到最低。

無(wú)匙進(jìn)入系統的關(guān)鍵問(wèn)題之一是探測收發(fā)器的位置，尤其是區分它在車(chē)內還是車(chē)外。TMS37122器件提供了解決該問(wèn)題的復雜內置功能。

本文總結

電子鎖自1993年問(wèn)世以來(lái)，汽車(chē)射頻識別收發(fā)器市場(chǎng)迅速壯大。如今，安全和便利兩大需求的增長(cháng)推動(dòng)了這一市場(chǎng)的新發(fā)展，不斷向射頻識別供應商提出新的挑戰。隨著(zhù)密碼技術(shù)的引入，以及與遙控無(wú)匙進(jìn)入功能的融合，第四代收發(fā)器已經(jīng)誕生。

隨著(zhù)無(wú)匙進(jìn)入系統在市場(chǎng)上取得成功，并大量應用于低檔汽車(chē)中，出現了可連接多達三個(gè)天線(xiàn)的多功能IC方案，它可處理所有協(xié)議并與第四代收發(fā)器技術(shù)完全兼容，而且在提高安全度的同時(shí)降低了成本。