單極化喇叭天線

horn antenna915MHz antenna

今天剛好有人在詢問這個. 這2篇有些時間的文章了.他描述了一個單晶片就可完成整個系統的建置.

但若假使想做更深入完善的電磁分析(如:建立驗證能量.晶片.電磁模擬.等細節.

1. 車用雙頻天線之微型化設計暨實車效能量測研析. 2008. 主要類別, 車載資通訊
http://www.artc.org.tw/chinese/03_service/03_02detail.aspx?pid=154
2. Automotive EMC 車載EMC
http://www.richtec.com.tw/driver/drivers/Automotive%20EMC.ppt
3. 車輛電子系統標準極驗證能量建立
http://www.bsmi.gov.tw/wSite/public/Attachment/f1226036459000.pdf
4. 天線部分很多電磁軟體都可以計算.但是對於電性尺寸較大之結構的整體性問題求解就不易達成量測也是一個大問題..
RFID : http://www.feko.info/applications/rfid
Automotive : http://www.feko.info/applications/automotive
EMC Analysis : http://www.feko.info/applications/EMC_analysis
FEKO汽車電磁模擬解決方案 (之前看到整理的)
http://tw.myblog.yahoo.com/jw!pffCJcCFFRXGNrGZ_OQ9rs50/article?mid=7470
5. 台灣相關學術論文:
論文研究 :論文名稱: 使用縮小化模型分析車用天線之研究  ( A study of a Scale-sized Model for Analysis of Vehicular s )
http://etd.lib.nsysu.edu.tw/ETD-db/ETD-search-c/view_etd?URN=etd-0620108-131602
6. Chip : Google ...125 kHz RFID
ex1. RFID Tranceivers for the 125kHz range
Melexis single chip RFID transmitter-receivers for the 125kHz range- maximum ...
all required flexibility for a state of the art AM transceiver base station. ...
This eliminates zero modulation effects by perfect tuning, ...
www.melexis.com/Wireless-ICs...125kHz/MLX90109-77.aspx
ex2. 125 kHz RFID parallel center
http://www.datasheetarchive.com/125+kHz+RFID+parallel++center-datasheet.html
7. 125kHz ... by google...就很多現成的天線


目前關注話題.傳感器需要大約3mVpp的輸入靈敏度以便能夠偵測到大約距離基地台2公尺遠的低頻訊號。

一個智慧無線通訊系統需要可靠的自動操作，具體包括智慧的雙向通訊、低系統成本、低頻輸入高靈敏度（這一點比較關鍵），低功耗以及安全的資料加密和解密，結論是用一個智慧的單片機構建系統可以達到所有要求，因此可以作為一個可靠的解決方案

For 低頻輸入高靈敏度（這一點比較關鍵) 輸入靈敏度需大於3mVpp   :
          雙向通訊距離有一些參數，應答器需要天線調諧及Q，天線定位使用三維天線，接收靈敏度，輸出信號的調製深度；基站需要輸出功率和接收的靈敏度 
         天線設計低頻普遍是採用125KHz，現在使用LC諧振電路；天線類型使用空心線圈或者鐵氧體的磁心，LC的諧振頻率和基站的載波頻率相同，範圍被動標籤在1米左右，主動標籤在5米左右 高頻率從315MHz到960MHz，最常見的是315MHz和433MHz，使用偶極電線刻在PCB上，範圍相對高得多，被動標籤大概在5米左右，主動標籤在100米左右

在實際應用上，傳感器需要大約3mVpp的輸入靈敏度以便能夠偵測到大約距離基地台2公尺遠的低頻訊號。 
假設這個智慧型微控器已經可以偵測到大於3mVpp的輸入訊號，那麼下一個步驟就是要設計能夠為微控器收集外部訊號的天線。以125kHz的訊號來說，事實上天線可以直接由LC並聯諧振電路來構成。傳感器上的LC諧振電路可以在由基地台天線所產生的磁場穿過傳感器上線圈天線時產生電壓。
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以125kHz的天線來說，設計者可以選擇的LC值分別為幾個mH的L到幾百個pF的C。在LC諧振電路實體尺寸的限制條件下，傳感器的輸入接收電壓會在(a)LC電路調整到與基地台指令的載波頻率(125kHz)相同以及(b)天線(電感，L)的表面區域相對於輸入磁場的方向時得到最大值。 
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追求最佳效能 天線有解 
125kHz的低頻通訊主要以兩個天線間的感應耦合效應為基礎。基地台與傳感器天線間的最佳相互耦合情況會發生在兩個天線平行，而最差則是在兩個天線成直角時。以免手動的PKE應用來說，傳感器通常可能會以各種不同的方向放在車主身上。因此為了提升最佳相互耦合情況發生的機率，傳感器上就需要安排3組天線，並以X, Y以及Z軸方向分別排列。透過使用3組垂直交叉安排的天線，傳感器就可以在任何角度取得基地台的訊號。圖3以圖示的方式顯示天線指向的問題。接收天線上的最高電壓會在天線表面區域與磁場方向垂直(a=0)時出現。 


智慧無線通信對推進汽車安全系統應用的作用
http://www.21eic.com/power/method1878.html
[日期：2008-10-9 23:57:00]

智慧無線通信

        智慧無線通訊要求自動操作，即不需要使用者按任何按鈕，系統可以自己檢測或發送信號，100%獨立，在不同的環境下可以自學習和自適應，在有噪音的環境下可以排除噪音正常的工作
        上述智慧無線通訊系統有很多的要求，第一個要求是體積小、成本低，解決方案用一個智慧的單片機來實現，單片機由數位和類比前端組合成一個晶片；第二個要求是經濟的雙向通訊，基站命令用125KHz低頻發送，高頻回應，用低頻發送成本逐漸降低；第三個要求是通訊距離在2米以上，其應答器有高度的輸入靈敏度，在3毫伏左右；工作在有雜訊的環境下，因為在一般環境下有很多的噪音干擾，所以在設計系統的時候要求有高度的靈敏度非常重要；此外就是消除天線的方向性，因為控制信號不可能一直從一個方向發來，特別是隨身攜帶的單元，發送的方向不可能控制，所以在應答器板上使用三個方向的天線XYZ，不管信號從哪個方面來都可以接收到；再者是對電池壽命的要求，因為有一些電池是用來作汽車裏面胎壓檢測系統的，不可能每6個月打開換電池，所以採用喚醒濾波器以減少電流使用；最後是資料的安全性要求，發送信號加密，收到信號時再解密，使用加密解密的演算法有很多，Microchip用Keylock演算法

         圖1所示是一個智慧被動無匙門禁系統，圖示系統和普遍使用的系統有相似的地方也有完全不同的地方，左邊基站由一個單片機和高頻的發送器和低頻發送器與接收器組成，基站發出125KHz的低頻命令，當右面的智慧接收器收到信號時會處理信號，信號達到一定的要求使用高頻或低頻作為回應 智慧的接收器有3個接收方向XYZ，不管信號從哪個方向送來都可以接收到這個信號，而且使用者不需要任何的按鈕 這樣的智慧接收器可以自動的接收信號、發送信號和處理信號 
 

圖2所示是PKE應答器原理圖，圖中的PIC16F639是由PIC16F636和MCP2030構成，其中MCP2032是模擬前端，PIC16F636是另外一個單片機，使用PIC16F636和類比前端組合在一起主要是因為PIC16F636有Keylock加密解密的功能，如果使用者不需加密解密功能則可以使用2030模擬前端和其他的單片機組合

 

應用示例
         在汽車系統應用中有很多智慧應答器的使用，如智慧車輛出入系統、引擎防盜鎖止系統(如圖3所示)和胎壓監測系統（TPMS）
 

智慧PKE應答器不僅適用在汽車裏面，也可以應用在其他地方，如車庫開門關門、公共停車場，很多汽車如果有智慧應答器，汽車靠近停車場時門會自動打開
        胎壓檢測系統(如圖4所示)的顯示組主要由三個單位組成：一個在輪胎裏面，圖中左下角由智慧單片機、胎壓感測器和高頻發送器組成；右角上方是基站，主要由一個單片機和一個高頻的接收器組成；右方下角是低頻觸發器，一般放在靠近輪胎很近的車身部分，使用時每3或4秒低頻觸發器會發出一個啟動命令給輪胎單位，輪胎裏面的智慧單片機收到的信號達到要求時，會告訴胎壓感測器去測量輪胎的溫度和胎壓，然後再由高頻發送器把胎壓的資料發給基站


 

可編程數字喚醒濾波器
       使用喚醒濾波器的目的主要是減少工作電流，從而可以延長電池的壽命 一般情況下，數位部分一直保持在睡眠狀態，以達到最低的電流使用 而類比前端不停地尋找輸入信號，只有在達到預定的波形也即輸入信號達到要求時，類比前端才會去喚醒濾波器

智慧被動無鑰門禁（PKE）系統設計

         圖5所示為一個具有無電池和後備電池的應答器電路，有些情況下，如果電池接觸不好系統會沒有電，可以用磁場來短暫的給供電，這樣應答器在沒有電池的情況下照樣可以工作

系統工作要求是，在應答器方面需要有低頻的電線，高頻發送器，以及一些系統可選後備電子的電路，此外還要有一個智慧的單片機和單片機的部件；基站系統要求有低頻發送器、高頻接收器、天線、單片機和單片機的固件部分

1mhz to 70ghz any type antenna          雙向通訊距離有一些參數，應答器需要天線調諧及Q，天線定位使用三維天線，接收靈敏度，輸出信號的調製深度；基站需要輸出功率和接收的靈敏度

         天線設計低頻普遍是採用125KHz，現在使用LC諧振電路；天線類型使用空心線圈或者鐵氧體的磁心，LC的諧振頻率和基站的載波頻率相同，範圍被動標籤在1米左右，主動標籤在5米左右 高頻率從315MHz到960MHz，最常見的是315MHz和433MHz，使用偶極電線刻在PCB上，範圍相對高得多，被動標籤大概在5米左右，主動標籤在100米左右

        圖6所示為一個磁通量和天線感應電壓關係的公式，這裏主要是說明在判斷感應電壓的時候看到很多的因素：例如線圈的匝數、接觸器線圈表面積、頻率、接收電線和發送天線的角度都會影響到天線感應的電壓 
 

圖7所示為一個天線感應電壓和距離的關係，大圖上顯示了基站和接收器靠的很近的時候，信號的電壓是200V，小圖則顯示了距離到3米的時候，電壓的信號只有達到5毫伏峰值，可以看出信號輸入的靈敏度在這裏是非常關鍵的

我們可以作一下總結，一個智慧無線通訊系統需要可靠的自動操作，具體包括智慧的雙向通訊、低系統成本、低頻輸入高靈敏度（這一點比較關鍵），低功耗以及安全的資料加密和解密，結論是用一個智慧的單片機構建系統可以達到所有要求，因此可以作為一個可靠的解決方案

更多詳細內容，敬請登錄中電網線上座談網址：
http://seminar.eccn.com/060322/jchf.asp
問答選編
問： Microchip採用什麼RF方案來實現無線通信？調製方式如何？距離有多遠及發射功率多大？
答：共用頻段，小功率，100米開闊地，功率受限於無委會規定，LF是AFSK

問：Microchip提供哪些射頻發射與接收晶片，是否有收發一體的射頻模組？
答：Microchip射頻發射晶片為rfPIC12F675f/H/K，射頻接收晶片為rfRXD0420/0920

問：無鑰門禁系統（PKE）對用戶的身份識別安全可靠性具體表現在哪些方面？應答器中類比檢測電路又是通過怎樣的方式來實現智慧檢測的？
答：使用特別加密技術(KEELOQ)，有64位碼長對用戶的身份進行識別，類比檢測電路使用喚醒濾波技術(可編程的高低電平時間)來識別不同的基站 匹配後再用高頻完成KEELOQ對碼以確定身份

問：喚醒濾波器主要指什麼？由什麼組成？
答：喚醒濾波器是晶片內部的邏輯電路，當應答器接收到基站的125K信號時，如果滿足濾波器的時序要求，晶片將喚醒並工作，如果不滿足，晶片將保持睡眠並維持低功耗 這個設計主要是為了降低應答器的功耗

問：1個應答器能否控制多個PKE(如使房門、車庫門、汽車門使用1個應答器開啟)？應答器的距離是否可調？控制編碼是否可調？
答：1個應答器能否控制多個PKE理論上可行，因為已經有用Microchip的KEELOQ產品開發的Homelink系統，而PKE的鑰匙認證方面，就是KEELOQ的原理 應答器的距離，由多方面決定的，如125K電磁波能量，靈敏度，對於我們的應答器，靈敏度可調，但當調到最高靈敏度時，距離就取決於電路的設計

問：Microchip TPMS中RF電路設計有何特點?能否保證高速下穩定接收?
答：Microchip TPMS中的RF電路可以做到從各個方向可靠接受信號，通過喚醒濾波器保證低功耗，可以保證在高速下穩定運行 

問： TPMS在車輪內部的安裝目前有很多安全方面的考慮，Microchip的方案是怎樣來解決該問題的？
答前有兩種安裝方式，一種是裝在輪胎中間，另外一種是裝在打氣處

問：TPMS的接收對車速有限制嗎？車速多高就會出現接收不到的問題？
答：這主要取決於RF部分的性能 從實際情況來看，在車速太高的時候會有一些可靠性的問題 例如在180KM/小時以上時可能會出現信號丟失的情況

問：汽車中的無線電產品（如收音機）的使用會對系統造成干擾嗎？如何解決？
答：不會，因為收音機的頻率可能不一樣，即使一樣的頻率，會喚醒接受器，但是因為ID號不對，會放棄接受

問：UHF應答電路是否有電源控制，只在需要的時候啟動 嗎？
答：有喚醒電路可以在需要的時候喚醒

問：在設計基站部分應該注意哪些問題？如何保證該部分功能穩定？
答：注意線圈的設計，例如Q值，Microchip提供了相關的應用筆記供參考 此外，是射頻接收的部分，需要評估該部分的穩定性

本文來源：Microchip公司    作者：Microchip公司

汽車e化大勢已定 智慧型門鎖設計有訣竅
http://www.mem.com.tw/article_content.asp?sn=0701020633
2006/4  Youbok Lee /James B. Nolan
 
PKE被動式遙控門鎖傳感器已經成為高階車種的一個主流配備，同時也快速普及到大部分的通用車款上。採用PKE傳感器的好處是車主只要將傳感器隨身攜帶就能自動開啟車門，免除按壓傳感器上按鍵的麻煩...
 
PKE被動式遙控門鎖傳感器已經成為高階車種的一個主流配備，同時也快速普及到大部分的通用車款上。採用PKE傳感器的好處是車主只要將傳感器隨身攜帶就能自動開啟車門，免除按壓傳感器上按鍵的麻煩。真正達成智慧型門鎖功能必須在靈敏度、干擾以及耗電量滿足市場所需。 
當大眾逐漸開始依賴PKE(Passive Keyless Entry)傳感器時，系統的可靠度就成為一項重要的關鍵。如果傳感器(Transponder)與基地台無法正確溝通，那麼系統將不會正常運作，而其中大部分可能出錯的狀況都來自於傳感器上的輸入訊號過於微弱。因此PKE系統設計工程師所面臨的挑戰就變成如何維持所有設計參數，例如在電池耗電與天線尺寸的條件下，任何可能的運作情況都能夠可靠地偵測到基地台發出的指令。以下將討論採用新型的智慧傳感器元件實現可靠PKE傳感器所需注意的要求。 

通訊測大整合 PKE展現智慧化 

PKE系統主要由基地台與傳感器所構成，圖1是典型的PKE系統範例。基地台部分使用125kHz頻率傳送指令，而PKE傳感器則在遠距離時透過外部的超高頻(Ultra High Frequency, UHF)發射器來接收指令並發送回應；或在近距離時使用相同的125kHz頻率作為內部回應。表1整理出PKE的設計要求以及相關的解決方案。在傳感器上通常可以保留按鍵作為備用或選用功能，但主要的運作還是以不需人力介入的方式來達成。 

輸入靈敏度需大於3mVpp 

PKE傳感器在雙向通訊時使用兩個不同頻率，分別為基地台指令用的125kHz以及回應用的UHF(315/434MHz)頻率。在低耗電傳感器應用上，使用UHF(315/434MHz)所能達到的最遠有效通訊範圍大約為100公尺，但使用低頻，如125kHz時則只有數公尺，因此PKE傳感器的通訊範圍就受到125kHz基地台指令的限制。在傳感器端使用125kHz的理由，主要在於降低傳感器晶片的成本。要在傳感器晶片上實現125 kHz訊號的接收電路相對要比UHF頻率來得簡單。 

以無線電波的傳遞特性來說，125kHz訊號會在一個相當距離後快速衰減(訊號位準=~r-3)。例如，經過適當調整的LC迴路天線在距離天線電壓為200Vpp的基地台約3公尺時所能拾取的訊號僅有5mVpp。圖2顯示不同距離下所接收到天線電壓的變化。 

在實際應用上，傳感器需要大約3mVpp的輸入靈敏度以便能夠偵測到大約距離基地台2公尺遠的低頻訊號。 

假設這個智慧型微控器已經可以偵測到大於3mVpp的輸入訊號，那麼下一個步驟就是要設計能夠為微控器收集外部訊號的天線。以125kHz的訊號來說，事實上天線可以直接由LC並聯諧振電路來構成。傳感器上的LC諧振電路可以在由基地台天線所產生的磁場穿過傳感器上線圈天線時產生電壓。在特定距離下所能接收到的線圈電壓大小可以由以下的方程式表示[4]： 

(方程式請見當期雜誌) 方程式(1) 

其中fo為基地台的載波頻率，N為線圈圈數，S為線圈的剖面區域大小，Q為LC電路的品質因數，Bo為磁通密度，cosa則是輸入磁場與接收天線線圈表面區域間的方向角。因此LC電路的天線調整頻率fo就變成： 

(方程式請見當期雜誌) 方程式(2) 

以125kHz的天線來說，設計者可以選擇的LC值分別為幾個mH的L到幾百個pF的C。在LC諧振電路實體尺寸的限制條件下，傳感器的輸入接收電壓會在(a)LC電路調整到與基地台指令的載波頻率(125kHz)相同以及(b)天線(電感，L)的表面區域相對於輸入磁場的方向時得到最大值。 

追求最佳效能 天線有解 

125kHz的低頻通訊主要以兩個天線間的感應耦合效應為基礎。基地台與傳感器天線間的最佳相互耦合情況會發生在兩個天線平行，而最差則是在兩個天線成直角時。以免手動的PKE應用來說，傳感器通常可能會以各種不同的方向放在車主身上。因此為了提升最佳相互耦合情況發生的機率，傳感器上就需要安排3組天線，並以X, Y以及Z軸方向分別排列。透過使用3組垂直交叉安排的天線，傳感器就可以在任何角度取得基地台的訊號。圖3以圖示的方式顯示天線指向的問題。接收天線上的最高電壓會在天線表面區域與磁場方向垂直(a=0)時出現。 

使用喚醒濾波電路降低耗電 

PKE與RKE不同之處在於，PKE傳感器會持續搜尋輸入訊號，因此如何節省工作耗電就成為最重要的考量之一。整合傳感器的微控器必須同時具備數位與類比前端(AFE)的電路。為了能適當地管理功率消耗，當類比電路的部分搜尋有效輸入訊號的時候，數位電路必須保持在低耗電或者不活動的模式之中。數位部分電路只在偵測到有效基地台指令時才會醒來。這項功能可以透過在類比前端的部分加入特別的喚醒(Wake-up)濾波電路來達成。類比偵測電路規畫成在只有偵測到預先定義的標頭訊號輸入時才會有輸出。 

圖4～6六分別顯示輸入訊號與類比前端偵測電路輸出的各種情況。圖4顯示當輸入訊號擁有與預先載入到PIC16F639微控器中類比前端電路相同標頭資訊的情況。類比前端電路輸出解調後的資料。數位部分電路則藉由輸出訊號的第一個上升緣喚醒並對所偵測的資料加以解碼。如果資料為有效，那麼傳感器就透過外部的UHF發射器或內部的LF回應調變電路來發送回應到基地台。 

圖5則是輸入訊號無法符合預先載入標頭資訊的例子。在這個情況下，電路並沒有輸出解調資料，因此數位部分電路還是維持在不活動的狀態。這時傳感器會認為這樣的輸入無效並加以忽略，同時繼續保持在低耗電模式。 

圖6則顯示類比前端電路的喚醒濾波功能被關閉的情況。這時解調輸出會在電路偵測到訊號時立即出現，同時數位電路在設計上會對任何類比前端電路偵測到的輸入訊號回應。在這種情況下，會造成傳感器因為微控器的數位電路經常受到無效輸入訊號喚醒而消耗不必要的電力。所以，圖6中的情況並不適合用於車用PKE傳感器的應用場合。 

在PIC16F639微控器的應用中，PKE傳感器上喚醒濾波電路可以透過脈波寬度與前兩個脈波的週期加總來加以設定。可以透過選擇不同的波寬時序來對喚醒濾波電路的作各種設定。 

在實際的PKE應用上，汽車通常會在車門把安排一個微觸動開關(Microtouch Switch)。這個開關會在碰觸時啟動基地台運作。接著車主口袋中的傳感器會回應基地台所發出的指令，基地台則在驗證有效回應後自動將車門解鎖。這個雙向通訊的整個過程在時間的耗費上大約只有幾百個毫秒。因此車門可以在沒有任何明顯延遲的情況下自動開啟。由於基地台除了在車門碰觸時才會發出指令訊號，因此其他可能擁有相同喚醒濾波功能的PKE傳感器並不會因為經過或接近汽車而被喚醒。將傳感器識別碼用在喚醒濾波功能中也是可以做得到。在這樣的情形下，系統設計者則必須考慮到雙向通訊的整體時間。雙向通訊時間較短，喚醒濾波器所占的時間就需要跟著變短。 

依調配類比輸入通道達成省電效益 

類比前端電路的耗電會受到多少通道被致能或正在活動中所影響。被致能或活動中的輸入通道數越多，傳感器的耗電就越高。為了將電流消耗降到最低，PKE微控器可以透過韌體，依照不同應用或輸入訊號狀況，動態地致能或禁能每個類比輸入通道。表2為PIC16F639微控器在不同數目的通道被致能時的待機及工作的耗電情況。 

善用MCU PEK 展現聰明魅力 

免手動車用PKE傳感器的主要關鍵在於能以最低的耗電可靠地偵測輸入訊號。要達成這個目標，傳感器就必須要擁有較高的輸入靈敏度，能以低調變深度偵測輸入訊號、擁有從不同方向偵測訊號的多重輸入通道，可以依不同輸入訊號與應用情況致能或禁能輸入通道數的能力，以及能夠讓傳感器以低耗電模式運作直到接收到有效輸入訊號的可程式喚醒濾波功能。這些功能需要容易使用的微控器韌體來動態地控制。而且能夠支援這些智慧型功能的低成本且聰明的微控器就成為讓消費者快速接受PKE被動式遙控門鎖應用的重要助力。 

(Youbok Lee與James B. Nolan分別為美商Microchip保全、微控器與技術開發事業部高級技術工程師及類比與介面產品事業部資深高級技術工程師) 

(詳細圖表請見新電子240期三月號) 

 

915mhz omni and Directional is taiwan design amd made

 

本文出自: https://blog.xuite.net/webhugo/twblog/188788387-%E6%99%BA%E6%85%A7%E7%84%A1%E7%B7%9A%E9%80%9A%E4%BF%FT-RF 915MHz antenna OEM,ODM

引用自: https://darleevi1bmq.pixnet.net/blog/post/43635853-%E6%99%BA%E6%85%A7%E7%84%A1%E7%B7%9A%E9%80%9A%E4%FT-RF Hron antenna