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基站距离天线汽车无线接入系统技术设计介绍

全球汽车 例如,我们可以看一下代表当今系统架构师所面临众多挑战的无线系统—可接收和发送数据的最新智能应答器。在这种双向通信系统中, 设计工程师所面临的一个挑战是系统性能增强的高性价比实现,这些增强包括:通信距离、天线方向性、小封装尺寸、加密安全及门锁“开/关”条件下的低功耗等。实现一种能可靠接收125 kHz信号作用距离内的基站命令,并保持长电池工作时间的应答器设计,可满足关键的系统增强要求。

双向通信距离的输入灵敏度要求

在电池供电应答器应用中,用UHF (315/433/915 MHz) 的最大通信距离大约为100米左右,但用低频(LF, 125 kHz)则只能达到几米的通信距离。因此,双频PKE应答器的通信距离主要受125 kHz基站命令作用距离的限制。由于低频信号的非传播特性,125 kHz信号会随距离增加而快速衰减。例如,假设基站输出300 Vpp左右的天线输出电压,则由大约3米距离上的应答器的线圈天线所感应的电压大约仅为3 mVpp,与应用环境的噪声电平相当。因此,如何有效地检测弱信号是系统设计工程师所面临的一个主要问题。

为增加125 kHz基站命令的作用距离,可考虑以下两种可能的解决方案:(a) 增加基站发射机的发射功率;(b) 提高应答器的输入灵敏度。基站发射机的最大发射功率一般受政府规定的限制,因此,假设基站发射的最大功率处于允许范围内,则上述第二种提高输入信号检测灵敏度的方法,即是唯一有效的解决方案。为达到3米的双向通信距离,应答器输入灵敏度须达到3 mVpp左右。

天线方向性问题的解决方案

由天线单元辐射的任何无线电信号都会在一定的方向角内传播,且当使用性能更好的天线时信号传播的方向性更高(或辐射角更窄)。由LC谐振电路所辐射的低频(125 kHz)信号虽不像高频信号那样具有方向性,但它仍具有一定的方向性。在给定的应答器设计条件下,低频信号的通信距离(或感应电压)取决于基站天线与应答器天线的耦合程度。当两付天线面对面相对时,其耦合最佳。


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