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汽车电子中高频接收电路的设计实现

来源:嵌入式与汽车电子


现在的汽车,一般都支持遥控钥匙开闭锁,实际上就是通过高频信号实现的无线通信。因此在汽车电子产品中,会涉及到高频接收电路的应用。高频接收功能一般由独立的高频接收模块来完成,当然也有集成到BCM上的方案。独立的高频模块可以将其放在车顶,便于360度接收高频信号。针对集成到BCM上的高频模块,集成方案对板载天线的设计要求比较高,如果设计不好容易影响高频接收距离。


高频接收芯片我们一般选择ATMEL的ATA578X系列,原厂的推荐电路设计如下:




其实整个器件并不太多,除了基本晶振和几个滤波电容外,主要通过SPI总线与外部单片机通信,剩下的主要就是天线的LC选频网络的设计。原厂一般会推荐使用SAW,SAW滤波器就是声表面波滤波器,简称声表,它是采用石英晶体、压电陶瓷等压电材料,利用其压电效应和声表面波传播的物理特性,而制成的一种滤波专用器件。这里可以取代LC选频滤波器,使接收信号质量大大提高。


当然也可以不用声表,直接选用电感、电容来搭建。可以降低成本,而且实际效果也不差。这里给出一个实际高频接收电路设计的例子:




由于选用的是433MHZ的高频频段,因此只需要将RFIN_LB端口用天线电路引出来,根据需要还可以添加部分测试点。


接下来就是天线阻抗匹配,一般需要将天线的高频输入阻抗匹配到50欧姆。


这里就需要用到网络分析仪,用来做阻抗测试和匹配。需要用到网络分析仪上的SmithChart仿真软件,也就是史密斯圆图。


阻抗匹配的调试方法


把阻抗圆图与导纳圆图合并使用,可以把任意阻抗点通过沿等电阻圆,等电抗圆,等电纳圆和等电导圆移动而匹配到原点上。不同的移动方式对应不同的元件连接。


串连电感、电容和电阻或者并联电感、电容和电阻,以及调整相应参数,会使得匹配点在圆图上移动,从而形成不同输入阻抗。





这其中的具体的理论分析,就不做推到证明了。这里主要探讨在实际项目中,需要注意的具体问题。


关于天线阻抗匹配还需要注意的是,由于模块都有外壳(一般是塑料件)扣装,然后在安装在车内工作,天线的性能,受外壳和车内钣金件的影响还是比较大的。因此,在进行天线阻抗匹配的时候一定要注意模拟实际工作的环境,最好是把模块装进外壳,放在车内固定位置进行阻抗匹配。如果做不到,至少需要带外壳做匹配,这样才不会出现产品装车后的不良表现。


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