應用于汽車防盜器的低功耗無匙進入加密收發器技術

新一代無匙進入系統

要開發出無機械鑰匙的汽車，首先要開發無匙進入系統。新一代無匙進入系統不同于以往的遙控無匙進入系統，它可在用戶接近或觸摸門把手時即可自動識別駕駛者并打開車鎖。射頻識別(RFID)技術可以實現這種便利，并保證系統在任何情況下都能正確識別駕駛者。駕駛者隨身攜帶的識別器(通常是鑰匙鏈或信用卡形狀的裝置)，內含一個或多個與RFID器件相連的天線。基站天線與這些天線耦合，為附近(比如50cm區域)的識別裝置提供磁場能量，可實現無電池備用功能。在遠距離范圍(如200cm)，識別裝置中的天線接收經基站放大和處理過的數據。圖1為采用TI的三維天線模擬前端(3D AFE)的無匙進入系統框圖。

磁環天線產生的磁場會引起眾所周知的場分布，并在基站天線和識別裝置天線間形成耦合良好和完全無耦合的區域。無耦合的區域內當然沒有任何數據和能量傳遞，由于無匙進入系統的識別裝置在磁場中的位置是隨機的，因此，必須采取相應措施，盡量減小這種區域的范圍。

由基站產生旋轉磁場是一種解決方案，旋轉磁場可由正交天線產生。但此方法較為復雜，還常常受到汽車內天線空間小的限制。另一種替代方案較為簡便，即采用三維天線模擬前端芯片，如TMS37122。此芯片對來自多達三個天線的信號進行解調，如果天線正交放置，就可解調來自x、y和z三個座標的數據信息。這樣，即使汽車內的基站天線是簡單、經濟型的環形天線，也可使無耦合的區域最小。不管磁場中的識別裝置朝什么方向，總有一個天線能接收到足夠強的信號，覆蓋所需的工作范圍。另外，一個外部微控制器處理有關的協議，并響應三個天線接收的超高頻(UHF)身份查詢信號。

圖2即為三維天線模擬前端芯片—TMS37122的框圖。如圖所示，TMS37122最多可與三個低品質因數的天線電路相連。這三個天線均可接收125kHz到135kHz的低頻信號，其中一個天線信道(RF1)提供調制功能。這個天線可利用頻移鍵控(FSK)技術傳送低頻數據，因此與現有的收發器調制技術兼容。該調制功能常用于無電池的后備模式，當鑰匙電池電力不足時，基站通過磁場為識別裝置提供能量。

高于某一閾值的低頻載波信號觸發內部控制單元，以便檢測三個輸入信道RX1、RX2和RX3。一項特殊的協議可實現信道RXi的組合/選擇，并在很寬的工作范圍，確保性能得到提高。

內部觸發之后，控制單元一直監視代表喚醒模式的射頻信號，僅在接收到存儲于該器件EEPROM中的喚醒模式信號時，才會對外部微控制器發出喚醒信號，隨后將解調數據傳送給微控制器。另外，將載波時鐘信號恢復就可以用作微控制器測量的時間基準，此技術能將備用電源的功耗降到最低。

無匙進入系統的關鍵問題之一是探測收發器的位置，尤其是區分它在車內還是車外。TMS37122器件提供了解決該問題的復雜內置功能。

本文總結

電子鎖自1993年問世以來，汽車射頻識別收發器市場迅速壯大。如今，安全和便利兩大需求的增長推動了這一市場的新發展，不斷向射頻識別供應商提出新的挑戰。隨著密碼技術的引入，以及與遙控無匙進入功能的融合，第四代收發器已經誕生。

隨著無匙進入系統在市場上取得成功，并大量應用于低檔汽車中，出現了可連接多達三個天線的多功能IC方案，它可處理所有協議并與第四代收發器技術完全兼容，而且在提高安全度的同時降低了成本。