麦瑞半导体：从竞争需求谈汽车无钥匙技术应用

汽车无钥匙进入系统，简称PKE（PASSIVE KEYLESS ENTER），该产品采用了世界最先进的RFID无线射频技术和最先进的车辆身份编码识别系统，率先应用小型化、小功 率射频天线的开发方案，并成功的融合了遥控系统和无钥匙系统，沿用了传统的整车电路保护，真正的实现双重射频系统，双重防盗保护，为车主最大限度的提供便利和安全。


1、RFIC 应用器件对汽车行业的深远影响

从汽车行业的遥控无钥匙进入到无数工业、家用和消费者应用，射频都是决定这些应用能否够创造更多价值的关键。射频技术使得大量产品都具备了无线功能，因此催生了一个全新的市场，而创新和便利的新功能也让成熟产品恢复活力。射频技术并非是一项新技术，至今已有数年历史。但是，这项技术直到近几年才受到半导体市场的青睐，这体现在可缩小系统尺寸和成本的创新集成电路解决方案上。

新射频集成电路解决方案的激增，让这项技术纳入各种需限制成本的系统（包括行业中对成本最敏感的消费性产品）中成为可能。越来越高的整合程度，以及大幅改进的开发工具减轻了射频工程师的负担，同时持续创新也让产品上市速度越来越快。就麦瑞公司的射频产品而言，它几乎可以理解为一种“插入式”设计方法，这对无线消费性产品工程师而言是一项关键的优势。


2、麦瑞公司RFIC 相关产品及其功能


 
多年来，麦瑞公司凭借其高度整合的 QwikRadio® 射频接收器和发送器，在射频市场一直保持领先地位。麦瑞公司的 QwikRadio® 器件非常适合用于各种遥控应用设备，从汽车 RKE（遥控无钥匙进入）到消费者设备等。它们已经过优化，具有功耗低和低成本的优势。此外，麦瑞公司的 RadioWire® 产品是 FSK（频移键控）高度整合接收器无线电芯片系列的成员之一，可以通过编程在不同的频率下工作。该产品系列凭借低成本和高数据速率成为 Bluetooth® 和 802.11a/b/g 解决方案的绝佳后备。

除先前讨论过的 MICRF505、MICRF505L 和 MICRF506 外，麦瑞还推出全新的产品，MICRF300，这是一款低噪讯扩大器 (LNA)，在关机模式中功耗极低，工作频段为 100MHz 到 1000MHz。该器件可用于频率范围介于 100MHz 至 1000MHz 之间的遥控无钥匙进入 (Remote Keyless Entry, RKE)、车库开门装置 (Garage Door Opener, GDO)、自动读表 (Automatic Meter Reading, AMR) 及其他低功耗、低数据速率应用系统，实现远程、低附加成本或低功耗非常重要的领域。

该器件针对在 315/433MHz 工作的低功率低数据速率应用，在 18dB 增益时只有 1.2dB 噪讯，可从而改善接收器的噪讯数据和敏感性。此外，该器件还可在 868/915MHz 中工作，在 13dB 增益时只有 1.7dB 噪讯。器件要求简单的输入和输出匹配网络，以优化所需频段的性能。

MICRF300 的工作电压范围为 1.8V 至 3.6V。MICRF300 在工作期间消耗的供电电流仅为 2.5mA，典型的关机电流为 50nA，是电池供电设备的理想解决方案。该器件提供 6 引脚 SC70 封装，额定工作温度为 -40°C 到 +125°C。


3、 麦瑞公司如何应对双向钥匙需求挑战？

MICRF505、MICRF505L 和 MICRF506 是一款低成本单芯片频移键控 (FSK) 收发器，用于半双工双向射频链接。多通道 FHSS 收发器符合北美联邦通信委员会 (FCC) 第 15.247 和 249 部分和欧洲电信标准协会 (ETSI) 规定 EN300 220。

噪讯敏感性

FSK 系统具备比 OOK/ASK 更高的敏感性和噪讯性能，尤其是在信号大幅波动、多路径和衰退的应用中。可以通过使用多通道或 FHSS 自动定期更改频率来实现强大的通信。因此，它可以有效抑制信号变异、干扰和频谱共存。

电池使用寿命

电池供电系统要求在关机和待机模式时消耗非常低的电力。鉴于待机电流接近低 sub-uA 电源，发送和接收是主要的功耗所在。因此，使得接收和发送功耗是选择收发器时要考虑的主要系统参数。在需要维持和主动同步链接的 FHSS 和 PKE 系统中，这种考量更加重要，因为越来越多的时间将花费在激活状态。麦瑞公司的 MICRF50X 系列具有同级中最佳的传送和接收功耗，在传送和接收相同的数据模式时，所省下的电池电力更多。

极具成本效益的解决方案

MICRF50X 系列是一款灵活、低成本的解决方案，还有元件数量少的优点。PLL 回路滤波器和匹配电路为外置，具有灵活性，但基本电路元件（如传送/接收开关）则整合在一起。大型信号基地台要求低功率免授权频带，因为更多频谱内容被直接混合到已被占用的通道中，此导致系统敏感性下降。MICRF50X 超卓的阻拦性能允许接收器在存在大规模信号时良好工作，无需增加外置 LNA。但是，设计师面临的一项关键挑战就是将这些元件整合成为一个行之有效的解决方案。因此，麦瑞公司为 MICRF50X 的评估和在终端应用设备中的部署提供了易于使用和理解的工具和软件。

4、 在其他汽车电子应用设备中整合无钥匙技术的要求和挑战

MICRF300 非常适合各种广泛应用，包括保安系统、远程无钥匙进入 (RKE)、胎压监测 (TPMS)、自动读表 (AMR)、车库开门装置 (GDO) 和远程气象站等。设计这些应用的射频系统时必须考虑许多要求和挑战，如：必须知道射频系统将安装到哪个国家，因为这会影响到载波频率、允许的最大功率、占用的带宽、谐波和干扰等。

还要考虑成本、性能和上市时间中最为重要的是哪项；这必须在设计阶段仔细考虑，以便最终设计，最重要的是产品能够按其预期目的正常工作。因此，必须要在最佳设计、最低成本和可能的最短时间之间找到合适的平衡点。

此外，设计师还要考虑最坏情况中的范围或距离以及使用条件（室内或室外）。范围越高，项目就越昂贵，完善所需要的时间也越长，因此，设计师应衡量真正需要的范围，以合理控制成本。

其他问题可能包括，如射频系统被封装在密封盒里，天线接触到物体，接收器输入或发送器输出不匹配，错误的接收器设置（SEL0 或 SEL1（针对解调器带宽）或错误的推荐元件值（CTH 和 CAGC 电容器）等限制因素。

此外确定天线将用于哪种系统也十分重要。人们往往在最后一刻才开始考虑天线，但是一个好的射频系统在早期设计阶段就要考虑到天线。某些天线，如回路天线可能会损失最高 30 dB。天线需要一定的空间用于散热或捕获电磁波，若置于封闭环境中，接触到其他物体或周围有其他电路，将会影响其正常工作。

必须注意设备是否适用于某些规章，除非是使用非常小的功率或较高的频段，否则不允许传输连续数据，这些都会使设计更加难以实现。在这种情况中，需要使用如跳频等其他方案。


印制电路板的可用面积是多少，其中又有多少可用面积将用于射频电路。必须确定设计中专属于射频电路（不与其他噪讯电路混合）的面积。如果天线用于印制电路板，则必须有足够的间隔空间，使其远离金属表面、电线或其他物体。

必须确定数据模式的类型和考虑是否需要解码，以确保接收器能适当运作。在保安应用中（遥控无钥匙进入、警报等），需要对信息进行加密。此外，还要考虑接收器是否可处理归零 (RZ) 数据，或是否必须在传送前更改非归零类型数据。而且，对于带至少 10 个数据期间的前同步码，建议使用 50% 工作周期使接收器进入稳定状态操作，以便解码器或微型控制器可以在传输数据后立即处理数据，而不损失接收器解调的第一个比特位。最后，数据类型将决定着数据层析电路（CTH 电容器）和 AGC 电路（CAGC电容器）的电容。

最窄的脉冲将决定要求的接收器最后带宽。理想情况下，带宽应设置到不超过必要水平，以免降低敏感性。但事实刚刚相反，带宽不得设置到低于必要水平，否则脉冲将会拉伸，在处理数据时引起错误。

如果存在已知的噪讯源，应将频率纳入考虑。要知道其频率，就必须知道射频系统将在什么环境中工作，合适和恰当的前端电路可以将噪讯降低到可接受的水平和确保系统正常运行。

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