被動門禁系統中RF設計

接收LF信號

載波頻率為125kHz左右的低頻場可以有以下作用：(1) 低波特率發射數據的數據通信鏈路；(2) 計算3個軸向上RSSI值定位信息的媒介；(3) 短距發射電能的無接觸式電磁媒介。不過，每一類應用及其發射質量都與發射器和接收器天線的耦合程度密切相關。這種耦合程度又取決于眾多物理參數和電氣參 數，比如天線電感、電阻、線圈之間的距離、諧振調諧程度等等因素。耦合因子越大，通信鏈路越強大(亦即從線圈傳輸到線圈的能量增加)。

發射器線圈天線發射的LF電磁波信號沿著磁場強度最大的方向角傳播，并隨著遠離中心而逐漸衰減。要獲得最佳天線耦合 性能，發射器必須直接面向接收器天線。通過采用三個按X、Y和Z軸向正交放置的接收器天線，單個發射器天線的方向性問題就得以解決。反之，多個正交放置的 接收器天線可以接收到來自不同天線線圈的任何方向的信號。

圖4 RSSI分辨率

被動門禁系統中的RF通信

愛特梅爾提供廣泛的UHF IC，這些芯片專為ISM頻率范圍上的單向或雙向通信而設計，適用于汽車門禁系統等車載應用。如用于單向通信的 T5750/53/54、ATA5756/57發射器系列和 ATA5723/24/28、ATA5745/46接收器系列。至于雙向通信，則有收發器系列ATA5811/12和ATA5823/24。表1總結了設 計被動門禁系統時必須考慮的RF事項。

　　表2：不同類型天線的優缺點比較

RF設計中討論最多的是可接收距離，當然還有系統可靠性。一般而言，一個RF系統包含一個發射器模 塊(本例中即為密鑰卡)和一個接收器模塊。要設計出最好的解決方案，必須考慮到發射功率和靈敏度這兩個主要參數。例如，愛特梅爾的收發器IC ATA5824就能夠提供 典型值達-109 dBm 的出色頻移鍵控(Frequency Shift Keying, FSK)靈敏度(在2.4kBps的數據速率下)和典型值達10dBm 的發射功率，這有助于汽車門禁系統實現十分理想的覆蓋距離。

圖5 車輛天線2D輻射模式實例

天線性能

要獲得一個最佳系統鏈路成本預算和盡可能大的覆蓋距離，除了發射功率和靈敏度等RF參數之外，天線的性能也是至關重 要的。在大多數情況下，天線設計必須在可用空間和天線尺寸之間進行權衡折衷。鑒于此，密鑰卡中往往不能實現最佳天線形狀，而更常采用小型環形天線。環形天 線是一種磁性天線，在密鑰卡應用中，這類天線比鞭形（whip）天線更有用，因為環形天線對人體接觸不太敏感。不過，有些應用因為發射距離長，故可能需要 高效天線，這時，(折疊式)鞭形天線也許是很適合的密鑰卡解決方案。有些天線制造商提供芯片式天線，相比印制式天線，其品質因數(Q因子)和增益都更高。 如果系統的成本不是關鍵因素的話，這也是一種很好的解決方案。在車輛中，天線的尺寸并不算相當重要，有的汽車把天線放在車窗上(比如后車窗)，但最流行的 解決方案是放置在接收模塊的PCB上的印制式天線。表2總結了這兩類天線的優點和缺點。

圖6 密鑰卡天線2D輻射模式實例