遥控门禁(RKE)的设计要求

时间:2012-07-12来源:网络

目前,发送和接收芯片均内置锁相环,只需要一个外接晶振,以产生有效的RKE信号(参考本文补充说明:用于RKE的IC)。例如,Maxim的MAX1470 PLL包含64分频电路和低端注入的10.7MHz中频电路(该芯片可以工作在433.92MHz,但在315MHz,其镜频抑制能力最佳)。按照315MHz工作频率,所要求的晶体频率为fXTAL = (fRF - 10.7)/64 = 4.7547 (单位为MHz)。该IC要求在XTAL1和XTAL2引脚加上振荡频率为315MHz的晶体和一个5pF的电容。关于晶体频率的调节,请参考应用笔记1017:如何为MAX1470超外差接收机选择石英晶体振荡器。

节省功耗

由于电池的使用寿命非常重要,RKE系统采用了各种技术降低工作电流和"开机时间"。接收器PLL的压控振荡器(VCO)是这一设计细节的范例,接收器需要保持几乎不间断的检测状态,以免漏过打开车辆的命令;而为了省电需要尽可能地将其置于关机状态,甚至在检查之间的短暂间隔内。

控制器的发射装置通常连续发送4组10ms的数据流(共计40ms左右),以确保接收器至少捕捉到它们中的一组。接收器可以每隔20ms执行一次查询操作,力图至少捕获两组数据,以便有足够的余量消除时序误差和噪声。译码时间大约需要0.75ms (足够接收7或8位数据),用来判断是否为有效数据。

除了译码时间外,轮询操作必须首先具备接收器"唤醒"和稳定时间。大多数放大电路可以快速唤醒,但VCO晶体是机电元件,它需要一定的起振时间,当然,它还需要更长的时间才能稳定在所要求的频率。对于传统的超外差接收机,该时间通常需要2ms至5ms。而MAX1470的VCO从上电到晶体稳定振荡只需0.25ms。于是,在每20ms内,通过唤醒检测发射信号只需要1ms (0.75ms解码、0.25ms稳定) (图2)。可快速唤醒的MAX1470工作电压为3.3V,而不是5V,这是节省能量并延长电池寿命的四个或五个因素中的一个(相对于传统的超外差接收机)。

22.jpg

严格来讲,RKE是近距离通信技术,有源系统的传输距离可以达到20m,无源RKE系统的通信距离是1至2m,既使是近距离传输,保证低功耗和低成本设计对于RF电路也是一个挑战。为简单起见,发射器和接收器的天线由PCB上的环形或矩形印制导线组成,并用一个简单的LC网络,以达到天线与发射器或接收器芯片的阻抗匹配(参考应用笔记1830:How to Tune and Antenna Match the MAX1470 Circuit)。

增加一个低噪声放大器(LNA)?

由于FCC规定必须使用低发射功率,小的电池容量以及发射天线朝向的不确定性等因素,要求RKE接收芯片具有极高的灵敏度。提高接收灵敏度的一个方法是增加一个低噪声放大器(图3),但这种方法会降低动态范围,在具体应用中可能无法接受。可以考虑一下对MAX1470超外差接收器的分析。

33.jpg

接收灵敏度取决于它的噪声系数、载波调制检波所要求的最低信噪比S/N和系统的热噪声:

S = NF + n0 + S/N, 式1

其中,S为所要求的最小信号电平,以dBm为单位;NF为接收器的噪声系数,以dBm为单位;n0为接收器的热噪声功率,以dBm为单位;S/N为满足信号检波的输出信噪比,以dBm为单位(通常基于可接受的误码率)。

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关键词: 遥控门禁系统 RKE 灵敏度

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