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汽车射频遥控接收新方案
崔晓宁ꎬ詹德凯ꎬ赵德华ꎬ于弘
华晨汽车工程研究院
ʌ摘要ɔ㊀通过对目前市场汽车射频遥控接收(ＲＫＥ)距离过近的问题进行分析ꎬ提出了遥控接收天线外置的方案ꎬ保证低成本的同时又解决了遥控距离过近的问题ꎬ使得遥控接收距离得到很大的改善ꎬ此方案已成功应用于我公司的现有车型ꎬ并且满足平台化要求ꎬ可以对类似的ＲＫＥ系统设计提供参考ꎬ应用于以后的新车型ꎮ
ʌ关键词ɔ㊀ＲＫＥꎬ发射器ꎬ接收器ꎬ路径损耗ꎬ天线
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅＣａｒＲｅｍｏｔｅＲｅｃｅｉｖｉｎｇＤｉｓｔａｎｃｅＢａｓｅｄｏｎＲＦ
ＣｕｉＸｉａｏｎｉｎｇꎬＺｈａｎＤｅｋａｉꎬＺｈａｏＤｅｈｕａꎬＹｕＨｏｎｇ
ＢｒｉｌｌｉａｎｃｅＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ
㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｃａｒｒｅｍｏｔｅｄｉｓｔａｎｃｅｔｏｏｃｌｏｓｅｆｏｒｃｕｒｒｅｎｔｌｙｍａｒｋｅｔꎬｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｓｃｈｅｍｅｔｈａｔｔｈｅｒｅｍｏｔｅｃｏｎｔｒｏｌｒｅｃｅｉｖｉｎｇｔｏｕｓｅａｎｅｘｔｅｒｎａｌａｎｔｅｎｎａꎬｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈａｔｔｈｅｌｏｗｃｏｓｔａｎｄａｌｓｏｓｏｌｖｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｒｅｍｏｔｅｄｉｓｔａｎｃｅꎬＴｈｅｒｅｍｏｔｅｄｉｓｔａｎｃｅｈａｓｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄꎬＴｈｅｓｃｈｅｍｅｈａｓｂｅｅｎｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｏｕｒｅｘｉｓｔｉｎｇｍｏｄｅｌｓａｎｄｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍꎬｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｄｅｓｉｇｎｏｆｓｉｍｉｌａｒＲＫＥｓｙｓｔｅｍꎬａｎｄａｌｓｏｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｎｅｗｃａｒ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＲＫＥꎬｅｍｉｔｔｅｒꎬｒｅｃｅｉｖｅｒꎬｐａｔｈｌｏｓｓꎬＡｎｔｅｎｎａ
引㊀㊀言
随着汽车电子电气技术的发展ꎬＲＫＥ技术作为新型汽车的一种性能和汽车零件市场的一种产品ꎬ受到广大用户的广泛喜爱ꎬ然而日益激烈的市场竞争中ꎬ用户对遥控距离的要求也越来越高ꎬ为了保证品牌车型的市场销售能力能够进一步得到提升ꎬ同时满足用户需求ꎬ设计一款低成本又能大大改善遥控距离的方案已经迫在眉睫ꎮ
本文通过对目前市场汽车射频遥控接收(ＲＫＥ)距离过近的问题进行分析ꎬ提出了遥控接收天线外置的方案ꎬ保证低成本的同时又解决了遥控距离过近的问题ꎬ此方案已成功应用于我公司的现有车型ꎬ同时也可以对类似的ＲＫＥ系统设计提供参考ꎬ应用于以后的新车型ꎮ
１㊀目前市场ＲＫＥ系统采用的方案
１ １㊀ＲＫＥ系统架构
ＲＫＥ系统由钥匙发射器和车内接收器两部分组成ꎮ系统在钥匙中集成了ＲＦ发射器ꎬ发射器发送数据消息到汽车中的接收器ꎬ接收器译码并控制车门的开关ꎬ系统的架构如图１所示ꎮ系统工作的无线链路载波频率采用４３３ ９２ＭＨｚꎮ
１ １ １㊀钥匙发射器
发射器由按键㊁ＣＰＵ㊁射频发射器㊁电池等部分组成ꎮ发射过程为:发射按键唤醒ＣＰＵꎬＣＰＵ检测键值确定发送指令ꎬ加密后把数据输送到射频发射器ꎬ将信号发送出去
ꎮ
图１㊀ＲＫＥ系统架构图
１ １ ２㊀车内接收器
接收器由ＣＰＵ㊁射频接收器㊁射频控制模块㊁接收天线组成ꎮ接收过程为:接收天线接收到射频信号ꎬ射频接收芯片将接收到射频信号解调为基带数据ꎬＣＰＵ将基带数据解密得到有效的控制指令ꎬ然后交给控制模块执行ꎮ
接收器安装在司机座椅下方ꎬ接收天线采用普通的杆状天线ꎬ内置在接收器内ꎬ如图２所示ꎮ
１ ２㊀目前ＲＫＥ系统遇到的问题
在诸多售后问题中ꎬ出现过多次对遥控距离过近的反馈ꎬ经过对部分反馈车辆实车测试ꎬ发现遥控距离很难达到空旷场所１５米内无盲点ꎮ
６８４２０１４中国汽车工程学会年会论文集㊀
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图２㊀遥控距离测试雷达图
２㊀问题分析与解决方案
２ １㊀问题分析
影响遥控距离的关键因素是发射器的发射功率㊁接收器的灵敏度和信号传输中产生的路径损耗ꎮ
经测试ꎬ我司采用的遥控器发射功率和接收灵敏度已经达到最大值ꎬ无法再增大ꎬ因此要改善遥控距离ꎬ只能减少信号传输中产生的路径损耗ꎮ
路径损耗㊀[Ｌｆｓ](ｄＢ)＝３２ ４４＋２０ｌｇｄ(ｋｍ)＋２０ｌｇｆ(ＭＨｚ)
(式１)
式中ꎬＬｆｓ为传输损耗ꎻｄ为传输距离ꎬ以ｋｍ计算ꎻ频率的单位以ＭＨｚ计算ꎮ由式１可见ꎬ传播距离与自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)有关ꎬ当[Ｌｆｓ]增加６ｄＢꎬｄ增大一倍ꎮ
众所周知ꎬ任何散射体的存在都会影响任意距离处的路径损耗ꎮ任何障碍物(如停车场的其他汽车㊁灯柱㊁低矮的建筑物等)都会造成更多的反射路径ꎬ并使无线电波发生绕射ꎬ在混凝土建筑物中还会进一步削弱信号ꎮ因此ꎬ想要减少路径损耗ꎬ必须减少屏蔽ꎮ
２ ２㊀解决方案
目前我公司接收器安装在驾驶人座椅下方ꎬ接收天线内置在接收器内ꎬ四周被仪表板㊁发动机㊁座椅等包围着ꎬ金属屏蔽比较严重ꎮ
在２ １中分析可得出ꎬ目前解决遥控距离短的关键在于减少路径损耗ꎬ为了减少路径损耗ꎬ必须提高天线高度ꎬ减少车身金属屏蔽ꎮ因此将接收天线从接收器中独立出来ꎬ由内置改为外置是必需的ꎬ目前市场大量使用的是独立的遥控接收模块ꎬ但此方案费用较高ꎬ不适用于一些低端车型ꎮ下面介绍的这个新方案ꎬ即可以完全解决遥控距离短的问题ꎬ又可以做到低成本㊁平台化ꎬ适用于各个车型ꎮ
将接收天线由内置改为外置ꎬ从接收器中独立出来ꎬ由杆状改为螺旋状ꎬ使用屏蔽线连接ꎬ安装到车身较高的位
置ꎬ如Ｃ柱上方ꎮ具体框架如图３所示
ꎮ
图３㊀遥控接收天线外置
接收天线和连接器之间使用屏蔽线连接ꎬ屏蔽线一端通过接插件连接到接收器ꎬ一端连接接收天线ꎬ接收天线通过卡扣固定在车身Ｃ柱上方ꎬ具体图４所示
ꎮ
图４㊀遥控接收天线
３㊀测试结果
３ １㊀测试结果
在空旷场所ꎬ对遥控距离进行测试ꎬ测试方法如下:遥控器离地面高度１米左右ꎬ以遥控接收天线安装点为圆心ꎬ每隔１０ʎ为一个测量点ꎬ进行实车测试测试结果如图４所示:
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８４㊀２０１４中国汽车工程学会年会论文集
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图５㊀遥控距离测试雷达
㊀㊀由图４测试结果可以看出ꎬ遥控接收天线由内置改为外置以后ꎬ遥控接收距离大大提高ꎬ平均测试距离超过５０米ꎮ
４㊀结论
此射频遥控接收新方案大大提高了遥控接收距离ꎬ并且
整个方案所用成本不超过１０元ꎬ同时可以满足平台化要求ꎬ适用于各个车型ꎬ满足了用户的需求ꎬ同时能够保证品牌的市场销售能力ꎬ具有推广应用的价值ꎮ
参考文献
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