被動(dòng)門(mén)禁系統中RF設計

接收LF信號

載波頻率為125kHz左右的低頻場(chǎng)可以有以下作用：(1) 低波特率發(fā)射數據的數據通信鏈路；(2) 計算3個(gè)軸向上RSSI值定位信息的媒介；(3) 短距發(fā)射電能的無(wú)接觸式電磁媒介。不過(guò)，每一類(lèi)應用及其發(fā)射質(zhì)量都與發(fā)射器和接收器天線(xiàn)的耦合程度密切相關(guān)。這種耦合程度又取決于眾多物理參數和電氣參 數，比如天線(xiàn)電感、電阻、線(xiàn)圈之間的距離、諧振調諧程度等等因素。耦合因子越大，通信鏈路越強大(亦即從線(xiàn)圈傳輸到線(xiàn)圈的能量增加)。

發(fā)射器線(xiàn)圈天線(xiàn)發(fā)射的LF電磁波信號沿著(zhù)磁場(chǎng)強度最大的方向角傳播，并隨著(zhù)遠離中心而逐漸衰減。要獲得最佳天線(xiàn)耦合 性能，發(fā)射器必須直接面向接收器天線(xiàn)。通過(guò)采用三個(gè)按X、Y和Z軸向正交放置的接收器天線(xiàn)，單個(gè)發(fā)射器天線(xiàn)的方向性問(wèn)題就得以解決。反之，多個(gè)正交放置的 接收器天線(xiàn)可以接收到來(lái)自不同天線(xiàn)線(xiàn)圈的任何方向的信號。

圖4 RSSI分辨率

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