一种胎压射频接收电路及胎压监测系统的制作方法

文档序号:13420929阅读:640来源:国知局
一种胎压射频接收电路及胎压监测系统的制作方法

本实用新型实施例属于汽车电子技术领域,尤其涉及一种胎压射频接收电路及胎压监测系统。



背景技术:

在汽车高速行驶过程中,轮胎故障,尤其是爆胎,由于其具有偶然性和不可预见性,往往领驾驶员猝不及防,这也是突发性交通事故发生的重要原因之一。近年来,随着汽车驾驶安全系统的广泛深入和应用,为预防爆胎,变被动安全为主动安全,汽车轮胎压力监测系统(Tire Pressure Monitoring System,TPMS)正逐渐成为保障车辆行驶安全不可缺少的安全装置,加上国家强制标准的制定颁布也必将加速这类技术的发展、创新。胎压射频接收及发射电路是TPMS的关键电路部分。

发明人在实现本实用新型的过程中发现,现有的胎压射频接收电路主要有如下缺陷:

(1)灵敏度低,大于-110dbm,这样会导致接收数据不良

(2)无法在同一块PCB实现兼容ASK调制模式(ASK,Amplitude Shift Keying,幅移键控)与FSK调制模式(FSK,Frequency Shift Keying,频移键控)。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本实用新型实施例提供一种胎压射频接收电路,以及采用所述胎压射频接收电路的胎压监测系统,具体地:

第一方面,本实用新型实施例提供的所述胎压视频接收电路包括依次连接的天线单元、天线匹配单元、RF输入匹配单元和处理单元;

其中,所述天线单元包括一天线;

所述RF输入匹配单元包括第一电容和第一电感,所述第一电感的第一端接地,所述第一电感的第二端和所述第一电容的第一端接入所述处理单元,所述第一电容的第二端连接天线匹配单元;

所述处理单元包括主芯片和芯片外围电路。

进一步地,所述RF输入匹配单元还包括第二电容,所述第二电容的一端接地,另一端连接所述第一电容的第二端。

进一步地,所述天线单元还包括第一电阻,所述天线匹配单元包括第二电阻和第二电感,所述第二电感的第一端连接所述第二电阻,所述第二电感的第二端通过所述第一电阻连接天线,所述第一电容的第二端连接所述第二电阻。

进一步地,所述天线匹配单元还包括并联的第三电感和第三电容,其中所述第三电感的第一端接地,所述第三电感的第二端连接所述第二电感的第一端。

进一步地,所述主芯片采用TC32306FTG,所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端同时接入所述TC32306FTG的引脚9。

作为本实用新型实施例的可选方案,所述TC32306FTG的引脚10和引脚33各接入一滤波电路,其中引脚10接入由第四电容和第五电容组成的滤波电路,引脚33接入由第六电容和第七电容组成的滤波电路,所述第四电容和第六电容的电容值相同,所述第五电容和第七电容的电容值相同。

第二方面,本实用新型实施例提供一种胎压监测系统,包括上述的胎压射频接收电路。

根据本实用新型实施例提供胎压射频接收电路,射频信号通过天线单元、天线匹配单元、RF输入匹配单元后进入处理单元,处理单元的主芯片可对接收的射频信号进行解调处理,从而获得结果信号,根据本实施例提供的RF匹配电路,主芯片接收灵敏度将小于-110dbm,可大大提高数据的接收质量,同时,主芯片可以兼容ASK模式和FSK模式,可根据实际需要进行实时配置,实现在同一PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)上实现两种不同调制类型的射频信号的接收,节省开发资源的同时大大拓展了应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的胎压射频接收电路的结构框图;

图2为本实用新型实施例提供的天线单元、天线匹配单元、RF输入匹配单元的一种电路图;

图3为本实用新型实施例提供的天线单元、天线匹配单元、RF输入匹配单元的另一种电路图;

图4为本实用新型实施例提供的处理单元的电路图;

图5为本实用新型实施例提供的主芯片TC32306FTG的结构示意框图;

图6为本实用新型实施例提供的SPI接口与MCU的连接示意框图;

图7为本实用新型实施例提供的胎压监测系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本实用新型实施例提供一种胎压射频接收电路,如图1所示的框图,所述胎压射频接收电路包括依次连接的天线单元10、天线匹配单元20、RF输入匹配单元30(RF,Radio Frequency,无线射频识别)和处理单元40;

所述天线单元10和天线匹配单元20相配合,用于接收射频信号,接收的射频信号经过RF输入匹配单元30后进入处理单元40,进行相应的射频信号解调处理,最终输出结果信号。

进一步参阅图2,其中,所述天线单元10包括天线和一可选电阻R2,在本实施例中,天线采用PCB走线形式的走线,并根据所述可选电阻R2是否为贴片来选择不同长度的天线;

所述天线匹配单元20根据天线单元10所采用的天线来具体设置,天线匹配单元20可使得天线单元10更好地接收射频信号。在本实施例中,所述天线匹配单元20采取T型匹配方式,具体包括电阻R29和电感L3,所述电感L3的第一端连接所述电阻R29,所述电感L3的第二端连接所述可选电阻R2,在去掉可选电阻R2的情况下,所述电感L3的第二端直接连接天线;所述天线匹配单元20通过网络分析仪综合考虑阻抗匹配、谐振及驻波比等因素,选择合适的匹配参数,根据具体的匹配参数,在本实施例中,所述电感L3的电感值为22nH,所述电阻R29为0欧电阻;可选的,进一步参阅图3,所述天线匹配单元20还包括并联的电感L4和电容C34,其中所述电感L4的第一端接地,所述电感L4的第二端连接所述电感L3的第一端;

所述RF输入匹配单元30采用高通滤波器,具体的,所述RF输入匹配单元30包括电容C30和电感L5,其中所述电感L5的第一端接地,所述电感L5的第二端与所述电容C30的第一端同时接入所述处理单元40,所述电容C30的第二端连接所述电阻R29;在本实施例中,当所述RF输入匹配单元30的VSWR(Voltage Standing Wave Ratio,电压驻波比)为2-5时,所述胎压射频接收电路的接收灵敏度达到最大值,可选的,根据具体得匹配参数,所述电容C30的电容值为3pF,所述电感L5的电感值为24nH;可选的,进一步参阅图3,所述RF输入匹配单元30还包括一电容C33,所述电容C33的一端接地,另一端连接所述电容C30的第二端;

参阅图4,所述处理单元40包括主芯片和芯片外围电路,所述主芯片可同时兼容ASK模式和FSK模式,在本实施例中,所述主芯片采用TC32306FTG,主芯片TC32306FTG的结构示意框图如图5所示,所述主芯片TC32306FTG具有如下功能:

(1)内部集成LNA(LNA,Low Noise Amplifier,低噪声放大器),混频器,IF滤波器(IF,Intermediate Frequency,中频),IF放大器,RSSI信号监测(RSSI,Received Signal Strength Indication,接收的信号强度指示)等电路;

(2)可以通过SPI控制(SPI,Serial Peripheral Interface,串行外设接口);

(3)可以通过外部EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,电可擦可编程只读存储器)并行控制;

(4)高灵敏度和低电流消耗RF电路设计;

(5)工作电压范围为3V,系统供电范围为2-3.3V、5V、2.4-5.5V;

(6)支持多种工作频率范围,包括315、434、868/915MHz,具体可通过寄存器配置;

(7)支持ASK及FSK工作模式,具体可通过寄存器配置。

下面对主芯片TC32306FTG的外围电路的部分结构进行说明。

参阅图4,主芯片TC32306FTG供电采取的是5V,即引脚5接5V电源;

主芯片TC32306FTG的引脚8为射频去耦引脚,接入并联的电阻R15和电容C21,在本实施例中,电阻R15的典型配置为100Ω,电容C21的典型值为1μF;

主芯片TC32306FTG的引脚9用于输入射频信号,具体接入RF输入匹配单元30的输出端;

主芯片TC32306FTG的引脚11是LNA的输出端,用于输出射频信号,通过接入一匹配电路来供给电压,如图4所示,该匹配电路由并联的电容C26、电阻R16和电感L2组成,作为本实施例的优选方案,电容C26的电容值为1.2pF,电阻R16的阻值为2K,电感L2的电感值为27nH;

主芯片TC32306FTG的引脚10和引脚33均接入滤波电路,具体的,所滤波电路为并联的两个电容,如图4所示,引脚10接入由电容C25和电容C29组成的滤波电路,引脚33接入由电容C23和电容C28组成的滤波电路,作为本实用新型的优选方案,电容C23和电容C25的电容值为2.2uF,电容C28和电容C29的电容值为100nF,以进行滤波处理;

主芯片TC32306FTG的引脚26和引脚27之间的晶振电路包括一震荡频率为30.32MHz的晶体振荡器,以及连接在晶体振荡器第1脚的电容C32,连接在晶体振荡器第3脚的电容C31,同时电容C31和电容C32的另一端和晶体振荡器的第2脚、第4脚接地,在本实施例中,电容C31和电容C32的电容值为6pF;

主芯片TC32306FTG的引脚29-32即组成SPI接口,该SPI接口在具体工作时连接至MCU(Microcontroller Unit,微控制单元),如图6结构,在SIP接口正常工作时,需要使能主芯片TC32306FTG的引脚3,通过SPI接口可配置IF频率和VCO频率(VCO,Voltage-controlled oscillator,压控振荡器),也可以通过SPI接口配置ASK模式或者FSK模式。

主芯片TC32306FTG的引脚6用于输出所接收的射频信号的信号强度,该信号强度是一个模拟量,如图4所示,引脚6接入一滤波电容C22和一电阻R17,在不同工作模式下接入的滤波电容C22的电容值不同,作为本实施例的可选方案,引脚6接入一电容切换电路,以根据不同的工作模式切换不同的滤波电容,在本实施例中,在ASK模式下滤波电容的电容值选取10nF,在FSK模式下的滤波电容的电容值选取1nF,在本实施例中电阻R17的阻值为1K。

在本实施例中,主芯片TC32306FTG的其他外围电路中,引脚3连接的电阻R17、R20的阻值分别为1K、100K;引脚12连接的电容C20的电容值为100nF;引脚13连接的电容C19和引脚15连接的电容C18的电容值为100nF;引脚20连接的电容R14、R19分别为100K、0Ω,引脚20连接的电容C27、引脚24连接的电容C17、引脚28连接的电容C24的电容值为100nF。

下面对胎压射频接收电路的工作过程进行说明,具体的,MCU通过SPI接口配置主芯片TC32306FTG端的射频接收频率、IF频率和VCO频率,以及工作模式(ASK模式或者FSK模式),射频信号依次经过天线单元10、天线匹配单元20、RF输入匹配单元30后输入至处理模块40,在处理模块40中,通过IF滤波器进行滤波处理后进入解调处理,IF滤波器有不同的路径、射频检测等功能,这取决于要解调的类型,这里解调的类型需通过寄存器的值来设定,根据不同类型的调制信号来选择ASK解调类型或者FSK解调类型,经过解调的信号再依次通过比特率滤波器和数据比较器,最终从主芯片TC32306FTG的引脚35输出结果信号。

根据本实用新型实施例提供的胎压射频接收电路,射频信号通过天线单元、天线匹配单元、RF输入匹配单元后进入处理单元,处理单元的主芯片可对接收的射频信号进行解调处理,从而获得结果信号,根据本实施例提供的RF匹配电路,主芯片接收灵敏度将小于-110dbm,可大大提高数据的接收质量,同时,主芯片可以兼容ASK模式和FSK模式,可根据实际需要进行实时配置,实现在同一PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)上实现两种不同调制类型的射频信号的接收,节省开发资源的同时大大拓展了应用范围。

本实用新型实施例还提供一种胎压监测系统,如图7所示,所述胎压监测系统包括胎压监测电路A和上述实施例所述的胎压射频接收电路B,所述胎压监测电路A包括胎压传感单元A01和射频发射单元A02,所述胎压射频接收电路B包括天线单元B10、天线匹配单元B20、RF输入匹配单元B30和处理单元B40,具体的,胎压传感单元A01监测的胎压数据将通过射频发射单元A02发送至天线单元B10,依次经过天线匹配单元B20、RF输入匹配单元B30进入处理单元B40,处理单元B40处理后输出监测结果,实现胎压监测。本实用新型所提供的胎压监测系统将具有高灵敏度(灵敏度小于-110dbm)和兼容ASK模式、FSK模式的特点。

显然,以上所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例,附图中给出了本实用新型的较佳实施例,但并不限制本实用新型的专利范围。本实用新型可以以许多不同的形式来实现,相反地,提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来而言,其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理在本实用新型专利保护范围之内。

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