我們可以看一下代表當(dāng)今系統(tǒng)架構(gòu)師所面臨眾多挑戰(zhàn)的無線系統(tǒng)—可接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的最新智能應(yīng)答器。在這種雙向通信系統(tǒng)中，基站子系統(tǒng)(BSS)是移動(dòng)通信系統(tǒng)中與無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)關(guān)系最直接的基本組成部分。在整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中基站主要起中繼作用?；九c基站之間采用無線信道連接，負(fù)責(zé)無線發(fā)送、接收和無線資源管理。而主基站與移動(dòng)交換中心(MSC)之間常采用有線信道連接，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定用戶之間的通信連接。

與應(yīng)答器可在無需人工干預(yù)下自動(dòng)通信。這種低成本、雙向通信應(yīng)答器可設(shè)計(jì)成采用兩個(gè)頻率工作：125 kHz用于接收數(shù)據(jù)；UHF（315、433、868或915 MHz）用于發(fā)送數(shù)據(jù)。由于125 kHz信號的非傳播特性，雙向通信距離一般不超過3米。而由于該應(yīng)答器還擁有可執(zhí)行可選操作的按鈕，故當(dāng)按下發(fā)射按鈕時(shí)，還可支持更長的單向傳輸距離（從應(yīng)答器至基站）。

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　　在這些應(yīng)用中，基站用125 kHz頻率發(fā)送命令，同時(shí)等待附近的有效應(yīng)答器以UHF頻率發(fā)回響應(yīng)。智能應(yīng)答器一般處于接收模式并等待任何有效的125kHz基站命令。如果接收到任何有效的基站命令，應(yīng)答器以UHF頻率發(fā)送響應(yīng)。這就是我們所說的“無源無鑰匙門控系統(tǒng)”。由于PKE系統(tǒng)采用125kHz電路進(jìn)行雙向通信，因此低成本、小體積及低功耗PKE應(yīng)答器可使用含有數(shù)字與低頻前端的集成系統(tǒng)級芯片（SoC） ，一個(gè)微控制器，（也稱作微處理器或MCU）就是一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)，它由一系列簡單的電路和一些支持CPU作用的簡單模塊組成，如晶體振蕩器，定時(shí)器，看門狗，串行和模擬I / O口等等。芯片里包括非閃爍存儲(chǔ)器和OTP ROM 用來存儲(chǔ)程序，以及一個(gè)很小的讀寫程序。

　　MCU Microcontroller(微控制器)又可簡稱MCU 或μ C,也有人稱為單芯片微控制器(Single Chip Microcontroller),將ROM、RAM、 CPU、I/O 集合在同一個(gè)芯片中,為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制.微控制器在經(jīng)過這幾年不斷地研究,發(fā)展,歷經(jīng)4 位,8 位, 到現(xiàn)在的16 位及32 位,甚至64 位.經(jīng)過20多年的發(fā)展，其成本越來越低，而性能越來越強(qiáng)大，這使其應(yīng)用已經(jīng)無處不在，遍及各個(gè)領(lǐng)域。

　　1 PKE系統(tǒng)挑戰(zhàn)

　　隨著設(shè)計(jì)工程師獲得更多的系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，他們?nèi)找婷媾R如下挑戰(zhàn)：如何既可靠地設(shè)計(jì)PKE應(yīng)答器功能使其成為傳統(tǒng)PKE應(yīng)答器的一種高性價(jià)比替代選項(xiàng)，同時(shí)又確保它能達(dá)到特定的系統(tǒng)目標(biāo)。表1列出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師所面臨的一些主要關(guān)注點(diǎn)及解決方案。盡管PKE應(yīng)答器看起來似乎需要用復(fù)雜及昂貴的電路才能實(shí)現(xiàn)，但設(shè)計(jì)工程師所面臨的挑戰(zhàn)已通過使用一些相對簡單、圍繞一個(gè)智能PIC型微控制器　

?????? 圖1顯示一種智能PKE系統(tǒng)。它還擁有用于可選操作的按鈕，但主要操作無需任何人工干預(yù)即可完成。PKE應(yīng)用的雙向通信順序如下：基站用125 KHz頻率發(fā)送命令；應(yīng)答器用3付正交LC諧振天線，天線的基本功能是輻射和接收無線電波。發(fā)射時(shí)，把高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波；接收時(shí)，把電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流。天線的一般原理是：當(dāng)導(dǎo)體上通以高頻電流時(shí)，在其周圍空間會(huì)產(chǎn)生電場與磁場。按電磁場在空間的分布特性，可分為近區(qū)、中間區(qū)、遠(yuǎn)區(qū)。設(shè)R為空間一點(diǎn)到導(dǎo)體的距離，是高頻電流信號的波長，在R＜λ／2π時(shí)的區(qū)域稱近區(qū)，在該區(qū)內(nèi)的電磁場與導(dǎo)體中電流、電壓有緊密的聯(lián)系；在R＞A／2π的區(qū)域稱為遠(yuǎn)區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)電磁場能離開導(dǎo)體向空間傳播，它的變化相對于導(dǎo)體上的電流、電壓就要滯后一段時(shí)間，此時(shí)傳播出去的電磁波已不與導(dǎo)線上的電流、電壓有直接的聯(lián)系了，這區(qū)域的電磁場稱為輻射場。

接收125 KHz基站命令；如果命令有效，則應(yīng)答器通過一個(gè)UHF發(fā)射機(jī)發(fā)出響應(yīng)（加密數(shù)據(jù)）；如果數(shù)據(jù)正確，則基站接收響應(yīng)并啟動(dòng)開關(guān)，開關(guān)是最常見的電子元件，功能就是電路的接通和斷開。接通則電流可以通過，反之電流無法通過。在各種電子設(shè)備、家用電器中都可以見到開關(guān)。

　　圖1：采用雙向通信的智能無源無鑰匙門控（PKE）系統(tǒng)

　　設(shè)計(jì)工程師所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是系統(tǒng)性能增強(qiáng)的高性價(jià)比實(shí)現(xiàn)，這些增強(qiáng)包括：通信距離、天線方向性、小封裝尺寸、加密安全及門鎖“開/關(guān)”條件下的低功耗等。實(shí)現(xiàn)一種能可靠接收125 kHz信號作用距離內(nèi)的基站命令，并保持長電池　

　　2 雙向通信距離的輸入靈敏度要求

供電應(yīng)答器應(yīng)用中，用UHF （315/433/915 MHz） 的最大通信距離大約為100米左右，但用低頻（LF, 125 kHz）則只能達(dá)到幾米的通信距離。因此，雙頻PKE應(yīng)答器的通信距離主要受125 kHz基站命令作用距離的限制。由于低頻信號的非傳播特性，125 kHz信號會(huì)隨距離增加而快速衰減。例如，假設(shè)基站輸出300 Vpp左右的天線輸出電壓，則由大約3米距離上的應(yīng)答器的線圈天線所感應(yīng)的電壓大約僅為3 mVpp,與應(yīng)用環(huán)境的噪聲電平相當(dāng)。因此，如何有效地檢測弱信號是系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師所面臨的一個(gè)主要問題。

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　　為增加125 kHz基站命令的作用距離，可考慮以下兩種可能的解決方案：（a） 增加基站發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率；（b） 提高應(yīng)答器的輸入靈敏度?；景l(fā)射機(jī)的最大發(fā)射功率一般受政府規(guī)定的限制，因此，假設(shè)基站發(fā)射的最大功率處于允許范圍內(nèi)，則上述第二種提高輸入信號檢測靈敏度的方法，即是唯一有效的解決方案。為達(dá)到3米的雙向通信距離，應(yīng)答器輸入靈敏度須達(dá)到3 mVpp左右。

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