如何应对遥控车门开关(RKE)系统设计中的挑战？

遥控车门开关(RKE)系统允许用户使用钥匙扣上的发射机来锁定汽车门或者开锁，该发射机传输数据到汽车内的接收机。(请参看：遥控车门开关系统综述)。

本篇应用笔记描述了 RKE 系统的工作机制与满足低功耗、RKE 收发距离和可靠性等主要设计挑战的方法。

图 1. 遥控车门开关(RKE)系统框图

从 RKE 框图上可以看到，用户按下钥匙扣上的按钮开关可触发系统工作。这样将唤醒 RKE 钥匙扣内部的 CPU，CPU 则发送数据流到射频(RF)发射机。数据流通常是 64 到 128 位长，包括一个前置位、一个命令码和一个滚动码。数据流通常以 2kHz 到 20kHz 的速率发送。调制方式为幅度键控(ASK)，主要目的是为延长钥匙扣的电池寿命。

在车辆里的 RKE 射频接收机捕捉射频信号并解调，接着传送数据流到 CPU 里，然后 CPU 对数据进行译码并发送指令到指令模块。

遥控车门开关系统设计的挑战性

遥控车门开关系统设计的挑战性是在低电流消耗下实现具有稳定性和可靠性的低成本系统。因此电池的寿命对发射机与接收机来说很重要。

功耗考虑

对于发射机，电池需要 3 至 5 年的寿命。电池寿命对于接收机来说同样重要，因为接收机必须始终保持工作状态，监听用户数据的传输。典型指标要求平均电流不超过 1mA。系统设计者解决这个问题的方法之一就是让接收机在一段重要时间内保持工作状态，保证这段时间足够长以判定是否存在合法的传输。然后接收机在剩余的时间里休眠。接收机必须具有快速唤醒的能力，以最大化利用已存储的能量。

性能：距离与可靠性

遥控车门开关(RKE)应用需要好的收发距离和可靠的传输。提高接收机的灵敏度和发射机的功率(电流消耗没有显著增加)直接影响到收发距离与可靠性。显而易见，低成本是一个要求，因为百万个这样的系统需要安装。

器件选择

Maxim 考虑了上述的问题，生产了一系列的产品可满足遥控车门开关系统设计者的要求。其中 MAX1472 发射机与 MAX1470 和 MAX1743 接收机是根据上述要求而特别设计的。

MAX1473 是业内首款 300MHz 至 450MHz 的超外差 ASK 接收机，具有 -114dBm 的高灵敏度、高于 50dB 的用户可选择中心频率镜像抑制以及可选择 3V 或者 5V 电源工作电压。这款芯片在关断模式下电流消耗低于 1.5mA，在接收模式电流消耗为 5.2mA。MAX1473 可接受最高达 100kbps 的数据速率，从关断模式到有效数据输出的过渡时间小于 250µs 。MAX1473 包含一个一级自动增益控制(AGC)电路，在射频输入信号功率大于 -57dBm 时可降低低噪声放大器(LNA) 35dB 的增益。接收机使用带有接收信号强度指示(RSSI)的 10.7MHz 中频滤波器，内置片上集成的锁相环与 VCO、基带数据恢复电路。MAX1473 采用 28 引脚的 SSOP 封装，10,000 片订货时价格为每片 1.95 美元。

MAX1470 非常类似于 MAX1473，但是缺少 AGC 电路，电源电压为 3V。MAX1470 较 MAX1473 价格低廉，10,000 片订货时价格为每片 1.65 美元。

MAX1472 是业内最小的 VHF/UHF 基于锁相环的 ASK 发射机，采用微型 3mm × 3mm 的 8 引脚 SOT-23 封装。MAX1470 发射机特别适合于低成本、高容量、体积是关键因素的应用，工作在 300MHz 至 450MHz 频段的遥控车门开关(RKE)系统就是这样的应用。MAX1472 设计为当工作电压降至 2.1V 时脱离单节锂电池工作，在待机模式仅消耗 100nA 的电流。在发射过程中，MAX1472 输出从 -10dBm 到+10dBm 的功率到 50Ω的负载。对于+10dbm 的功率电平以及采用 50%占空比编码方案(比如曼彻斯特码)，MAX1742 在 315MHz 上消耗 5.5mA 的电流。在 0dBm 输出时电流消耗降至 3mA。这款芯片可接收最高达 100kbps 的数据速率。

一旦 MAX1472 的使能引脚电平有效，MAX1472 仅需 250µs 便可使 PLL 和晶振稳定工作和可发射数据。因为这款芯片设计用于小型便携式的应用中，MAX1472 接受 10MHz 至 15MHz 的晶体频率，可使用价格低廉的表贴封装的晶体。

MAX1472 使用基于晶体的 PLL，LC 滤波器或者基于声表滤波器的发射机中的大多数问题将不复存在。内部固有的晶体频率精度需要更窄的接收机中频带宽以改善系统灵敏度。使用 MAX1470 或者 MAX1473 这样的接收机，将中频带宽从 600kHz 减至 50kHz 可获得 9dB 的灵敏度改善。改善灵敏度可使你的产品实现更长距离传输或者获得更高的传输可靠性。1,000 片订货时 MAX1472 的价格为每片 1.39 美元。