被動門禁系統中RF設計

被動門禁 (Passive Entry, PE)系統在汽車舒適度和安全性方面正在引領一個新的發展趨勢。盡管這種技術幾年前就已經問世了，但直到最近才開始快速流行，主要是因為系統集成度不斷提高，使系統成本得以大幅度降低。

就完全性而言，遙控無匙門禁(Remote Keyless Entry, RKE)系統是交互式的，即用戶必須按下鑰匙才能打開車門；而被動門禁系統則是被動式的，也就是說，它們無需用戶做出任何交互式動作就可以打開車門。當用 戶準備進入車輛時，通過拉門柄的動作觸發PE系統發射低頻Low frequency, LF)信號。幾毫秒內密鑰卡接收到LF信號，并對接收到的數據包進行加密，然后經由射頻(RF)信道把加密信號發送給車輛作確認。

被動門禁系統還可以包含一個被動式引擎發動功能，即被動門禁啟動(Passive Entry Go, PEG)。只要系統確認密鑰卡在車輛里面，則駕駛員一坐上駕駛席就會觸發LF電路。在驗證確認并且完成位置測量之后，只需按下啟動鍵就可以發動引擎。

這兩種情況都是通過密鑰卡來接收純文本數據，并利用功能強大的硬件加密模塊(如AES-28模塊)對之進行加密，然后再把加密數據返回給車輛以做驗證。

PE密鑰卡采用小型鋰電池，為數據接收、加密及傳輸提供電源。被動門禁系統中的密鑰卡經專門設計來確保盡可能長的電池壽命。如果電池快將用完，密鑰卡就會進入一個緊急模式，通過LF線圈獲得足夠的磁場能量來實現無電池工作。這時需要把密鑰卡放置在車門線圈附近的位置。在這種情況下，系統只會通過LF信道進行

通信。

典型的PE系統

一個典型的PE系統是由汽車車內部分和一個密鑰卡子系統組成，這兩者作為通信對等點，建立有兩條通信鏈路：(1) LF上行鏈路：車輛到密鑰卡，(2) 超高頻(UHF)下行鏈路：密鑰卡到車輛 (見圖1)。

圖1 被動門禁系統的模塊示意圖

車內部分

當用戶拉動汽車門柄時，車輛中的天線驅動器便會產生LF場。這種變化激活中央儀 表板的控制器，請求密鑰卡啟動LF通信。通常每扇車門內都安裝有LF天線線圈，由天線驅動器單元驅動 (一個天線驅動器單元可以驅動多個天線線圈，比如，ATA5279就能夠驅動多達6個不同的天線線圈)。系統采用一個UHF接收器模塊來接收從密鑰卡發出 的RF數據，以支持RF鏈路。接收到的數據經加密后再被發送回儀表板控制器，然后通過軟件進行解密(AES-128)。

密鑰卡

在任何PE系統中，密鑰卡都必須能夠測量LF信號在三個正交軸(X、Y和Z方向)上的強度，并能利用UHF發射器， 通過RF信道把這一信息發回給車輛，以確定密鑰卡的位置。這種信號強度信息 (也被稱為遠程信號強度指示器，即RSSI) 由與3D LF接收器相連接的三個正交天線線圈收集。任何數字數據，比如喚醒數據模式(前導碼，ID)、系統命令或作為協議載荷的純文本數據口令，將會被接收并傳送 給密鑰卡中的微控制器(MCU)處理(返回信息包，加密)。為了節能，LF接收器帶有一個專用的控制邏輯，能夠以極低功耗來分析和檢測喚醒信號，故無需全 面喚醒整個系統，這樣可以大大延長密鑰卡的電池壽命。密鑰卡數據流量的進出可通過一個小型8位超低功耗MCU(如ATtiny44)來控制。接收到的數據 可以通過軟件進行加密，也可以通過帶有功能強大的加密功能的硬件加密模塊(如AES-128)進行加密。為提高安全性，一個加密機制會同時用在硬件內部和 嵌入在MCU上。加密后的數據被傳送到UHF發射器，并以很高的波特率向車輛發射。

在電池完全耗盡的情況下，發射應答器可以作為一個無電池的無源設備進行工作，這時被稱為緊急模式工作。在此模式下，正交線圈中只有一個與LF磁場耦合，從中獲得足夠的能量，并以電荷的形式存儲在外部電容器 里。發射應答器通過LF鏈路與基站通信來打開車門，并被用作一個防盜鎖止裝置，可阻止發動引擎(參見圖1，其中X軸線圈相當于一個3D LF接收器線圈和一個緊急/防盜鎖止收發器天線)。模擬前端(AFE)模塊被用于LF通信，而功率管理(PM)模塊用來管理場電源，即存儲在外部電容器Cbuf上的電荷。在緊急模式下，RSSI測量、3D LF數據接收和RF發射都被禁用。

　　表1：PE系統密鑰卡的基本參數

圖2 3D LF接收器的喚醒

圖3 RSSI定位測量