TPMS硬件設(shè)計(jì)可靠性研究

3 輪胎檢測(cè)端射頻天線設(shè)計(jì)

由于汽車(chē)本身的電磁干擾嚴(yán)重，加之輪胎處于高速、高溫的工作環(huán)境，使天線設(shè)計(jì)成為TPMS系統(tǒng)穩(wěn)定工作的前提條件。本文為了加強(qiáng)天線傳輸效率和減小發(fā)射端的體積，天線采用直接在PCB板制成的微帶天線，此系統(tǒng)選擇1／4波長(zhǎng)單極印制天線。這種天線的最大特點(diǎn)是可以通過(guò)調(diào)節(jié)長(zhǎng)度來(lái)適應(yīng)不同的環(huán)境。系統(tǒng)選用頻率為433．92 MHz，天線用厚度h=1．6 mm FR4材料制作，電介質(zhì)常數(shù)ε=4．4時(shí)，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)匹配阻抗為50 Ω，根據(jù)天線尺寸公式(1)和(2)，得到1／4波長(zhǎng)的天線寬度W=1．5 mm，長(zhǎng)度L=9．72 cm。

品質(zhì)因數(shù)是天線設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，對(duì)于固定尺寸的天線，品質(zhì)參數(shù)Q越高，輸出的功率就越大，但是天線的傳輸帶寬B卻與品質(zhì)因數(shù)成反比關(guān)系，過(guò)高的品質(zhì)因數(shù)會(huì)降低傳輸帶寬，影響數(shù)據(jù)信息的正確傳輸，本系統(tǒng)環(huán)形天線的品質(zhì)因數(shù)由回路中的總電阻R，射線頻率f、環(huán)形天線的周長(zhǎng)l決定，可表示為公式(3)：

文中的TPMS輪胎檢測(cè)端射頻發(fā)射電路集成到MPXY8300A芯片中，極大的減少了射頻電路的結(jié)構(gòu)。MPXY8300A通過(guò)內(nèi)部一個(gè)包含32個(gè)8位寄存器的RFX模塊來(lái)設(shè)置各項(xiàng)射頻發(fā)射參數(shù)，其存儲(chǔ)器映射結(jié)構(gòu)如圖4所示。MCU將存儲(chǔ)在$10-$1F中的128位數(shù)據(jù)通過(guò)天線發(fā)射出去(315／433 MHz)。其電路原理圖及天線尺寸如圖5和圖6所示。


4 結(jié)束語(yǔ)

文中探討了輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)大發(fā)展及應(yīng)用，并針對(duì)硬件設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性在延長(zhǎng)系統(tǒng)工作時(shí)間和天線設(shè)計(jì)2個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的探討。提出了基于Freescale公司的MPXY8300A傳感器的輪胎檢測(cè)端內(nèi)置傳感器外置電池、LF低頻喚醒和433MHz射頻天線設(shè)計(jì)3個(gè)方案。這些改進(jìn)和傳統(tǒng)技術(shù)相比，在系統(tǒng)功能、實(shí)物尺寸和節(jié)能降耗上都有所改善，具有一定的實(shí)用價(jià)值。