智能無線通訊在促進汽車安全應(yīng)用中的作用汽車電子工業(yè)對電子元器件的消費需求呈現(xiàn)持續(xù)高漲的發(fā)展態(tài)勢，而基于汽車安全保護方面的應(yīng)用也不斷發(fā)展。由于汽車、駕駛?cè)藛T和政府機構(gòu)方面施加的影響，以及汽車制造廠商自身希望提高其市場份額的需求，汽車安全性對于汽車制造廠商來講異常重要。智能無線通信技術(shù)是由遙控?zé)o鑰門禁應(yīng)用演變發(fā)展而來的。廉價智能應(yīng)答器的問世，標(biāo)志著智能無線通信系統(tǒng)正在成為一種新的發(fā)展趨勢。在現(xiàn)有遙控?zé)o鑰門禁（RKE系統(tǒng)中，汽車駕駛?cè)藛T通過按下一個發(fā)射無線信號的按鈕來開鎖車門。使用新型的汽車接入系統(tǒng)后，駕駛?cè)藛T僅需隨身攜帶一個應(yīng)答器就可以輕松實現(xiàn)上述操作。這種新型的汽車進入系統(tǒng)被稱為被動無鑰門禁系統(tǒng)（PKE）。PKE系統(tǒng)無需人為干預(yù)就可以自動執(zhí)行對用戶的身份識別。這種安全保護系統(tǒng)需要加入智能機制來保證在任何應(yīng)用場合下操作的可靠性，而免提操作系統(tǒng)的可靠性主要依賴于應(yīng)答器中模擬檢測電路的性能。本文將深入探討典一型PKE系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵問題及其解決方案。下面將首先介紹什么是智能無線通訊，并介紹幾個簡單的應(yīng)用示例。然后將對智能無線通訊中的兩個重要功能可編程數(shù)字喚醒濾波器和幅值靈敏度及調(diào)制深度進行闡述。最后，將展示一個智能被動無鑰門禁PKE系統(tǒng)的設(shè)計示例。什么是智能無線通訊目前、普遍應(yīng)用的無鑰門禁系統(tǒng)由兩個單元組成。一個是基站單元，由單、片機和高頻接收器構(gòu)成。另一個是可以隨身攜帶的發(fā)送器單元，由一個高頻發(fā)送器和單片機組成。當(dāng)用戶通過按鈕啟動發(fā)送器時，發(fā)送器會加密代碼，把信號發(fā)給基站。但這并不是智能的無線通信系統(tǒng)，智能無線通信系統(tǒng)應(yīng)具備以下特點1、自動操作，使用者無需按任何按鈕，系統(tǒng)自己可以檢測和發(fā)送信號2、100獨立；3、在不同的環(huán)境下可以自己學(xué)習(xí)和適應(yīng)，在有噪音的情況下，可以排除噪音，正常工作。構(gòu)建這樣一個智能系統(tǒng)有很多要求，其中幾個最簡單的要求及相應(yīng)解決方案如下1、體積小、成本低；解決方案是采用一枚智能單片機CU，單片機集成了數(shù)字和模擬前端電路。2、經(jīng)濟的雙向通訊；解決方案是墓站命令用125HZ，響應(yīng)用UHF。3、通訊距離大于2米；解決方案是應(yīng)答器具有高輸入靈敏度，以便檢測基站命令。4、工作在噪聲環(huán)境下（因為一般的環(huán)境下有很多噪音、干擾）；解決方案是高輸入調(diào)制深度靈敏度。5、消除天線方向性；解決方案是在應(yīng)答器板上使用三付正交放置的LF天線。6、電池壽命長；解決方案是使用喚醒濾波器。7、數(shù)據(jù)安全性；解決方案是使用加密解密算法。圖1是1個智能被動無鑰門禁PKE系統(tǒng)示例。它同目前普遍使用的無匙門禁系統(tǒng)有所不同。左邊的基站部分除單片機和高頻發(fā)送器外，還有1個低頻發(fā)送器接收器，基站發(fā)出125KHZ的低頻命令，右邊的智能接收器收到信號后，進行處理。信號達到一定的要求，就可以使用高頻或低頻作為響應(yīng)。在智能接收器中有3個方向XYZ的天線，從而能保證可以收到從任意方向過來的信號。另外，用戶不需按任何按鈕，智能接收器就可以自動接收和發(fā)送信號。PKE應(yīng)答器原理圖如圖2所示。MCU是PIC16F639。639由另一個單片機636和模擬前端MCP2030組成。636具有MICROCHIP專利的KEELOQ加密和解密方式。如果不需要使用這種加密方式，也可以將MCP2030同別的單片機組合在一起。PKE應(yīng)用示例PKE可以應(yīng)用在智能車輛出入系統(tǒng)、引擎防盜鎖止系統(tǒng)以及胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）等多種應(yīng)用中。下面以胎壓監(jiān)測系統(tǒng)為例，詳細闡述其使用。如圖3所示，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)由3個單元組成。左下方是安裝在輪胎上的傳感單元，由智能單片機、胎壓傳感器和一個高頻發(fā)送器組成。右上方是一個基站，由單片機和高頻接收器組成。右下方是一個低頻觸發(fā)器。它放在靠近輪胎很近的車身中，使用時，每過34秒，低頻觸發(fā)器發(fā)出一個啟動命令，發(fā)給輪胎里的傳感單元。傳感單元中的MCU接收到信號，信號達到要求后，會要求胎壓傳感器測量胎壓，再由高頻發(fā)送器發(fā)送到基站?？删幊虜?shù)字喚醒濾波器可編程數(shù)字喚醒濾波器是一個非常重要的功能。使用它的目的在于減小工作電流（延長電池壽命），即使數(shù)字部分一直處于低電流模式（休眠），除非模擬部分發(fā)現(xiàn)有效輸入信號。達到上述目的的方法是應(yīng)答器只搜尋具有預(yù)定義報頭（波形）的輸入信號，而忽略其他所有不具有預(yù)定義報頭的輸入信號。圖4是喚醒濾波器輸入信號波形和輸出數(shù)字。第一段是模擬前端所需的穩(wěn)定時間，有一段間隙。第二段是可編程喚醒濾波器預(yù)定義的報頭，它完全由用戶設(shè)定，這里設(shè)的是2個毫秒高、2個毫秒低。當(dāng)輸入信號達到這個要求時，我們才會看到數(shù)字從單片機輸出。圖5是喚醒濾波器使能時的輸出。下面是輸入信號，上面是調(diào)整輸出信號。下面第一段是所需的穩(wěn)定時間，有一段間隙。我們預(yù)定義的可編程喚醒濾波器波形是2個毫秒高、2個毫秒低。當(dāng)輸入信號達到這個要求時，上面有輸出信號。而當(dāng)輸入信號不滿足預(yù)設(shè)的喚醒濾波器時序要求時，就沒有輸出。一般情況下我們建議使用喚醒濾波器。因為當(dāng)噪音進入時，只有滿足預(yù)設(shè)波形的噪音才能喚醒數(shù)字電路。而沒有使用喚醒濾波器時，任意噪音信號都可以喚醒，從而造成不必要的電流消耗。幅值靈敏度及調(diào)制深度幅值靈敏度及調(diào)制深度是另一個重要的功能。圖6是近場中的RF脈沖。有時候，基站和應(yīng)答器非?？拷鼤r，一般信號是從最高到最低來回擺動，但有時信號沒有足夠的時間實現(xiàn)最高到最低的擺動。這時信號的最高值和最低值很接近，這樣就對信號的處理造成了困難。圖7是噪聲環(huán)境下的RF脈沖。上面的圖形是觸發(fā)電平，在下面的圖形中可以看到，噪聲最低值已經(jīng)加高到與最高值十分接近。這樣就對信號的處理造成了困難。如何判斷調(diào)制深度呢可以采用兩種辦法。一種是脈沖信號的（最高值最低值）最高值。另一種是采用（最高值最低值）（最高值最低值）。我們采用前者，因為這樣更便于用戶理解。圖8是調(diào)制輸入檢測示例。上面是100的調(diào)制輸入，最高值和最低值非常明顯。下面是25的調(diào)制輸入，最高值和最低值非常接近。智能被動無鑰門禁（PKE）系統(tǒng)示例圖9是具有無電池及后備電池電路的智能PKE應(yīng)答器。在有些情況下，比如電視機接觸不良時，可以用磁線圈給電池短暫供電，這樣應(yīng)答器在沒有電池供電時，仍可工作。該系統(tǒng)具有以下要求應(yīng)答器中，有LF天線,UHF發(fā)送器、外部后備電池電路（可選）和智能MCU及MCU固件?；局?，有LF發(fā)送器、UHF接收器、天線和MCU及MCU固件。雙向通訊距離的參數(shù)包括應(yīng)答器中，有天線調(diào)諧及Q、天線定位（使用三維天線）、接收靈敏度、輸入信號的調(diào)制深度、數(shù)據(jù)率；基站中，有輸出功率、接收靈敏度。天線設(shè)計中，低頻部分普遍使用的頻率為125KHZ；使用LC諧振電路；天線類型為空心線圈或鐵氧體磁芯110MH；LC諧振頻率基站的載波頻率；范圍被動標(biāo)簽小于1米，主動標(biāo)簽小于5米。高頻部分，UHE315960MHZ；使用偶極天線，蝕刻在PCB上；范圍被動標(biāo)簽5米，主動標(biāo)簽100米。磁通量與天線感應(yīng)電壓具有專門的公式。在判斷感應(yīng)電壓時，有很多因素，比如說線圈匝數(shù)、接收器線圈的表面積、頻率、品質(zhì)因數(shù)等。天線感應(yīng)電壓同距離的關(guān)系為基站和接收器靠的很近時，信號的電壓是200V；距離到3米時，電壓信號只能達到5MV的峰峰值。因此信號輸入靈敏度在這里是非常關(guān)鍵和重要的。目前MICROCHIP已經(jīng)提供了PKE的演示板，可以登錄MICR