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        PIC16F639在被動無鑰門禁系統中的設計應用

        作者: 時間:2013-03-06 來源:網絡 收藏


        圖3:由于天線的方向性,在實際應用中,兩個天線平行時檢測距離最大,
        正交時檢測距離最短

        外部LC諧振天線

        器件具有三個低頻輸入通道。LCX、LCY和LCZ引腳用于連接(每個LF輸入通道的)外部LC諧振天線電路。外部電路連接至天線輸入引腳及LCCOM引腳。對所有外部天線電路而言,LCCOM是共用引腳。當內部檢測電路檢測到強輸入信號時,建議在LCCOM引腳與地之間接一個電容(1~10uF),以提供穩定的工作狀態。

        盡管有三個LC輸入引腳與三個外部天線連接,但根據具體應用,用戶可以只用一個或兩個天線,而不是同時使用三個天線。工作電流消耗與使能的通道數成正比,使能的通道越少,消耗的電流越小,但強烈建議在免持式PKE應用中使用所有三個天線。

        為檢測低頻磁場,通常要使用調諧環型天線。為使天線電壓最大,環型天線必須精確調諧到所需的頻率。對于PKE應用,應將天線調諧到基站載波頻率。環型天線由構成并聯LC諧振電路的一個線圈(電感)和幾個電容組成。通過增大環路表面積和電路的品質因數(Q)使天線電壓最大。

        LC諧振電路的諧振頻率由式1給出:

        其中,L為環路電感,C為電容。

        對于給定的LC諧振電路,接收到的天線電壓可近似地用式2表達。

        其中,fc=基站載波頻率(Hz);△f= |fc-fo|;fo=LC電路諧振頻率(Hz);N=環路線圈的匝數;S=環路表面積(m2);Q=LC電路品質因數;Bo=磁場強度(韋伯/平方米);α=信號到達的角度。

        在式2中,品質因數(Q)是衡量調諧電路的頻率選擇性的指標。假設電容在125kHz時無損耗,則LC電路的Q值將主要由電感決定。

        式中fo為調諧頻率,L為電感值,r為電感的阻抗。

        在典型應答器應用中,電感值的范圍在1~9mH之間。對于空芯電感,LC電路的Q值大于20,對于鐵氧體磁芯電感,Q值約為40。

        式2中的Scosα項代表天線的有效表面積,即為環路處于入射磁場中的面積。當cosα等于1時,天線有效表面積最大,此時基站和應答器單元的天線面對面。在實際應用中,兩個天線平行時檢測距離最大,正交時檢測距離最短。圖3用圖形闡述了實際應用中的天線方向問題。


        圖4:推薦的應答器電路板天線布局圖

        如果三個天線在同一印刷電路板上的位置相互正交,可大大減少天線方向問題。在實際應用中,這種設計會提高任何時刻至少有一個應答器天線朝向基站天線的概率。圖4為應答器電路板上布置三個天線的圖示。LCZ使用一個大空芯線圈,LCX和LCY使用兩個鐵氧體磁芯線圈。有些公司專門生產125 kHz RFID和低頻檢測應用系統使用的鐵氧體線圈。

        如式2和式3所示,當LC電路準確調諧到入射載波的頻率時,線圈上的感應電壓最大。但在實際應用中,由于LC元件的容差不同,各個應答器的LC諧振頻率也不同。為補償元件容差帶來的誤差,的每個通道都有一個內部調諧電容組。電容值可以以1pF為步長,被編程到最大63pF,電容值隨配置寄存器位的增加而單調遞增。

        可通過監測RSSI電流輸出對電容進行有效調諧。RSSI輸出與輸入信號強度成正比,因此LC電路被調諧得與載波頻率越接近,監測到的RSSI輸出越高。總電容值隨著配置寄存器位升高而增加,由此得到的內部電容被疊加到LC電路的電容上。隨內部諧振電容的增加,LC諧振頻率將降低。


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