[发明专利]车载遥控金属车身高频接收天线设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用汽车金属车身作为车载遥控高频接收天线的设计方法。这是一种减少金属车身对高频无线信号的屏蔽效应、简化车载高频接收天线布置方案的设计方法。此方法尤其适用于汽车遥控器、汽车无钥匙进门系统以及无线轮胎气压监测系统。

背景技术

在传统的车载遥控高频接收设计方案中都是利用专门的高频天线来接收无线信号，然后把此信号通过专门的高频线路馈送给信号放大解码芯片进行解码而获得控制信息。上述专门天线要么是一个安装于高频接收控制器内部或外部的专门接收天线，要么是一条印刷在高频接收控制器线路板上的印刷电路。按照高频发射和接收的特性，在额定高频发射功率条件下要得到良好的高频信号接收效果，此高频接收天线应该位于一个不受任何导电体和导磁体屏蔽(遮挡)的自由空间中，但在实际汽车车身设计中往往很难把此高频天线布置到一个自由的、不受金属体屏蔽的空间中，而只能把高频接收天线布置在如图1所示的金属车身内部。在图1中汽车门锁遥控器1发出的高频电磁波2和轮胎气压监测电子模块9发出的高频电磁波8经过金属车身4(金属外壳以及内部结构金属板)的反射和吸收衰减后到达位于金属车身内部的高频接收天线7，高频天线把感应到的高频信号经过高频同轴电缆6传递给高频接收控制器5，这样的高频接收路径会导致很大的信号衰减(典型地厚度1mm的铁板形成的封闭空间对433.92MHz高频信号衰减可达100dB)，导致信噪比(S/N)大大降低，进而使得接收效果大打折扣。根据高频理论，加大高频无线发射功率可以补偿高频传输路径上的衰减，但这又会引起新的问题：一方面是不符合国家法规；因为按照国家《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》，在车用无线遥控314-316MHz、430-434.79MHz、787-797MHz和868-868.9MHz频段内最大发射功率不得超过10mW(10dBm)。在实际应用设计中出于信息安全和减少相互干扰的考虑，大多数车用无线遥控装置的发射功率都远小于此数值。另外一个方面，车用无线遥控发射装置往往是便携式结构设计，多采用纽扣电池供电，从节省电量延长电池使用寿命的要求出发，发射功率也往往要远小于此数值；例如使用433.92MHz的无线轮胎气压监测系统为了达到延长轮胎电子模块电池使用寿命的目的，有效辐射功率要做到小于0.01mW(-20dBm)。这样以来，金属车身对无线高频信号的衰减就使得传统车载遥控高频接收设计方案中始终存在一个无法回避也没有得到很好解决的矛盾，即高频接收效果和高频发射功率(或发射源电池使用寿命)之间的矛盾。

为了解决上述矛盾，这里先结合图2把金属车身对无线高频信号的屏蔽机理分析一下：在实际的汽车中都把金属车身4作为汽车电器的电源地线(0V)，即把汽车蓄电池12的负极通过导线11与金属车身4连接。这样设计的好处在于一方面可以节省导线，另一方面也可以让金属车身作为屏蔽，减少汽车电器系统电磁骚扰发射并提高抗外部干扰的能力。在目前的车载无线遥控接收设计中，高频接收控制器5的低噪声放大器(LNA)16、低通滤波器15和解码器13的电源地线14通过导线17也与金属车身4相连接，那么高频接收天线7自然也就以金属车身作为高频参考地。从高频接收天线保护以及布置美观的角度，车载遥控高频接收天线往往被布置在金属车身内部，那么作为参考地的金属车身外壳及其内部结构金属板10很自然地对接收天线形成了包围，大大减小了接收天线的有效电长度，形成了金属车身对遥控器1发出的高频信号2的屏蔽(高频吸收加反射)，遥控器发射的高频信号2经过金属车身的屏蔽和空间距离衰减后成为强度减弱的高频信号3到达高频接收天线7。本发明的主要目的就是提供一种克服金属车身屏蔽效应的系统设计方法，解决高频接收效果和高频发射功率(或发射源电池使用寿命)之间的矛盾，达到既提高接收效率又降低天线布置复杂程度的目的。

发明内容

针对高频接收控制器5与金属车身4共地造成了金属车身对高频信号2和8的屏蔽问题，本发明提供了一种克服金属车身屏蔽效应的设计方法。本发明的目的是这样实现的：通过电源隔离手段让高频接收控制器5与金属车身4不再共地(地线不再直接连接)，而且让金属车身4直接作为高频接收天线，从而最大限度地减小金属车身造成的信号屏蔽衰减效应。

附图说明