应用笔记 1773

设计遥控车门开关(RKE)系统


摘要 : 本篇应用笔记描述了RKE系统工作机制以及满足低功耗、RKE收发距离和可靠性等主要设计挑战的方法。同时也介绍了为上述要求而设计的Maxim产品。

更多信息: 遥控车门开关(RKE)系统允许用户使用钥匙扣上的发射机来锁定汽车门或者开锁,该发射机传输数据到汽车内的接收机。(请参看:遥控车门开关系统综述)。

本篇应用笔记描述了RKE系统的工作机制与满足低功耗、RKE收发距离和可靠性等主要设计挑战的方法。

图1. 遥控车门开关(RKE)系统框图
图1. 遥控车门开关(RKE)系统框图

从RKE框图上可以看到,用户按下钥匙扣上的按钮开关可触发系统工作。这样将唤醒RKE钥匙扣内部的CPU,CPU则发送数据流到射频(RF)发射机。数据流通常是64到128位长,包括一个前置位、一个命令码和一个滚动码。数据流通常以2kHz到20kHz的速率发送。调制方式为幅度键控(ASK),主要目的是为延长钥匙扣的电池寿命。

在车辆里的RKE射频接收机捕捉射频信号并解调,接着传送数据流到CPU里,然后CPU对数据进行译码并发送指令到指令模块。

遥控车门开关系统设计的挑战性

遥控车门开关系统设计的挑战性是在低电流消耗下实现具有稳定性和可靠性的低成本系统。因此电池的寿命对发射机与接收机来说很重要。

功耗考虑

对于发射机,电池需要3至5年的寿命。电池寿命对于接收机来说同样重要,因为接收机必须始终保持工作状态,监听用户数据的传输。典型指标要求平均电流不超过1mA。系统设计者解决这个问题的方法之一就是让接收机在一段重要时间内保持工作状态,保证这段时间足够长以判定是否存在合法的传输。然后接收机在剩余的时间里休眠。接收机必须具有快速唤醒的能力,以最大化利用已存储的能量。

性能:距离与可靠性

遥控车门开关(RKE)应用需要好的收发距离和可靠的传输。提高接收机的灵敏度和发射机的功率(电流消耗没有显著增加)直接影响到收发距离与可靠性。显而易见,低成本是一个要求,因为百万个这样的系统需要安装。

器件选择

Maxim考虑了上述的问题,生产了一系列的产品可满足遥控车门开关系统设计者的要求。其中MAX1472发射机与MAX1470和MAX1743接收机是根据上述要求而特别设计的。

MAX1473是业内首款300MHz至450MHz的超外差ASK接收机,具有-114dBm的高灵敏度、高于50dB的用户可选择中心频率镜像抑制以及可选择3V或者5V电源工作电压。这款芯片在关断模式下电流消耗低于1.5mA,在接收模式电流消耗为5.2mA。MAX1473可接受最高达100kbps的数据速率,从关断模式到有效数据输出的过渡时间小于250µs 。MAX1473包含一个一级自动增益控制(AGC)电路,在射频输入信号功率大于-57dBm时可降低低噪声放大器(LNA) 35dB的增益。接收机使用带有接收信号强度指示(RSSI)的10.7MHz中频滤波器,内置片上集成的锁相环与VCO、基带数据恢复电路。MAX1473采用28引脚的SSOP封装,10,000片订货时价格为每片1.95美元。

MAX1470非常类似于MAX1473,但是缺少AGC电路,电源电压为3V。MAX1470较MAX1473价格低廉,10,000片订货时价格为每片1.65美元。

MAX1472是业内最小的VHF/UHF基于锁相环的ASK发射机,采用微型3mm × 3mm的8引脚SOT-23封装。MAX1470发射机特别适合于低成本、高容量、体积是关键因素的应用,工作在300MHz至450MHz频段的遥控车门开关(RKE)系统就是这样的应用。MAX1472设计为当工作电压降至2.1V时脱离单节锂电池工作,在待机模式仅消耗100nA的电流。在发射过程中,MAX1472输出从-10dBm到+10dBm的功率到50Ω的负载。对于+10dbm的功率电平以及采用50%占空比编码方案(比如曼彻斯特码),MAX1742在315MHz上消耗5.5mA的电流。在0dBm输出时电流消耗降至3mA。这款芯片可接收最高达100kbps的数据速率。

一旦MAX1472的使能引脚电平有效,MAX1472仅需250µs便可使PLL和晶振稳定工作和可发射数据。因为这款芯片设计用于小型便携式的应用中,MAX1472接受10MHz至15MHz的晶体频率,可使用价格低廉的表贴封装的晶体。

MAX1472使用基于晶体的PLL,LC滤波器或者基于声表滤波器的发射机中的大多数问题将不复存在。内部固有的晶体频率精度需要更窄的接收机中频带宽以改善系统灵敏度。使用MAX1470或者MAX1473这样的接收机,将中频带宽从600kHz减至50kHz可获得9dB的灵敏度改善。改善灵敏度可使你的产品实现更长距离传输或者获得更高的传输可靠性。1,000片订货时MAX1472的价格为每片1.39美元。

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