新一代無匙進入系統(tǒng)

要開發(fā)出無機械鑰匙的汽車，首先要開發(fā)無匙進入系統(tǒng)。新一代無匙進入系統(tǒng)不同于以往的遙控無匙進入系統(tǒng)，它可在用戶接近或觸摸門把手時即可自動識別駕駛者并打開車鎖。射頻識別(RFID)技術(shù)可以實現(xiàn)這種便利，并保證系統(tǒng)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(nèi)含一個或多個與RFID器件相連的天線。基站天線與這些天線耦合，為附近(比如50cm區(qū)域)的識別裝置提供磁場能量，可實現(xiàn)無電池備用功能。在遠距離范圍(如200cm)，識別裝置中的天線接收經(jīng)基站放大和處理過的數(shù)據(jù)。圖1為采用TI的三維天線模擬前端(3D AFE)的無匙進入系統(tǒng)框圖。

磁環(huán)天線產(chǎn)生的磁場會引起眾所周知的場分布，并在基站天線和識別裝置天線間形成耦合良好和完全無耦合的區(qū)域。無耦合的區(qū)域內(nèi)當然沒有任何數(shù)據(jù)和能量傳遞，由于無匙進入系統(tǒng)的識別裝置在磁場中的位置是隨機的，因此，必須采取相應(yīng)措施，盡量減小這種區(qū)域的范圍。

由基站產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場是一種解決方案，旋轉(zhuǎn)磁場可由正交天線產(chǎn)生。但此方法較為復(fù)雜，還常常受到汽車內(nèi)天線空間小的限制。另一種替代方案較為簡便，即采用三維天線模擬前端芯片，如TMS37122。此芯片對來自多達三個天線的信號進行解調(diào)，如果天線正交放置，就可解調(diào)來自x、y和z三個座標的數(shù)據(jù)信息。這樣，即使汽車內(nèi)的基站天線是簡單、經(jīng)濟型的環(huán)形天線，也可使無耦合的區(qū)域最小。不管磁場中的識別裝置朝什么方向，總有一個天線能接收到足夠強的信號，覆蓋所需的工作范圍。另外，一個外部微控制器處理有關(guān)的協(xié)議，并響應(yīng)三個天線接收的超高頻(UHF)身份查詢信號。

圖2即為三維天線模擬前端芯片—TMS37122的框圖。如圖所示，TMS37122最多可與三個低品質(zhì)因數(shù)的天線電路相連。這三個天線均可接收125kHz到135kHz的低頻信號，其中一個天線信道(RF1)提供調(diào)制功能。這個天線可利用頻移鍵控(FSK)技術(shù)傳送低頻數(shù)據(jù)，因此與現(xiàn)有的收發(fā)器調(diào)制技術(shù)兼容。該調(diào)制功能常用于無電池的后備模式，當鑰匙電池電力不足時，基站通過磁場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(nèi)部控制單元，以便檢測三個輸入信道RX1、RX2和RX3。一項特殊的協(xié)議可實現(xiàn)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(nèi)部觸發(fā)之后，控制單元一直監(jiān)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，才會對外部微控制器發(fā)出喚醒信號，隨后將解調(diào)數(shù)據(jù)傳送給微控制器。另外，將載波時鐘信號恢復(fù)就可以用作微控制器測量的時間基準，此技術(shù)能將備用電源的功耗降到最低。

無匙進入系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一是探測收發(fā)器的位置，尤其是區(qū)分它在車內(nèi)還是車外。TMS37122器件提供了解決該問題的復(fù)雜內(nèi)置功能。

本文總結(jié)

電子鎖自1993年問世以來，汽車射頻識別收發(fā)器市場迅速壯大。如今，安全和便利兩大需求的增長推動了這一市場的新發(fā)展，不斷向射頻識別供應(yīng)商提出新的挑戰(zhàn)。隨著密碼技術(shù)的引入，以及與遙控無匙進入功能的融合，第四代收發(fā)器已經(jīng)誕生。

隨著無匙進入系統(tǒng)在市場上取得成功，并大量應(yīng)用于低檔汽車中，出現(xiàn)了可連接多達三個天線的多功能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降低了成本。