减少低频发射应答机中的误唤醒的制作方法

专利名称：减少低频发射应答机中的误唤醒的制作方法
技术领域：
本发明大体而言涉及电感耦合磁场传输及检测系统，例如远程无钥匙进入(RKE) 及被动式无钥匙进入(PKE)系统，且更具体而言涉及一种用于减少此种系统中的误 唤醒的设备及方法。
背景技术：
近年来，远程无钥匙进入(RKE)系统在汽车及安全应用中的使用已显著增加。 传统的远程无钥匙进入(RKE)系统由一RKE发射机与一基站组成。所述RKE发射 机带有激活按钮。当按动一激活按钮时，所述RKE发射机便将对应的射频数据传输至 所述基站。所述基站接收所述数据且如果所接收的数据有效则实施适当的操作，例如 解锁/锁闭车门或后备箱。在传统的RKE系统中，数据fi RKE发射机传输至基站，而 不是自基站传输至发射机。此通常称作单向通信。
可通过使用一种双向通信方法来制造先进得多的RKE系统。所述双向远程无钥 匙进入系统由一发射应答机与一基站组成。所述发射应答机与基站可在不使用人机界 面按钮的情况下自行进行通信。所述基站向所述发射应答机发送一命令且如果所述命 令有效则所述发射应答机可相应地对所述基站作出响应。通过利用所述双向通信方法， 人们无需按动任何按钮便可远程解锁/锁闭他/她的车门或后备箱。因此，现在可完全不 用手地进入房间或汽车。
所述双向通信RKE系统由基站与发射应答机组成。所述基站可发送并接收低频 命令/数据并且能够接收VHF/UHF/微波信号。所述发射应答机可检测低频(LF)数据 并通过低频或VHF/UHF/微波向所述基站传输数据。在应用中，所述双向发射应答机 可视需要具有激活按钮，但也可在无任何激活按钮的情况下用于(例如)解锁/锁闭车 门、后备箱等等。
对于可在不存在人机界面情况下操作的发射应答机的可靠的不用手操作而言，所 述发射应答机必须足够智能地作出决策以正确地检测输入信号及适当地管理其运行功 率以延长电池寿命。本申请案中的概念阐述了发射应答机动态配置，其可在应用期间 随时对发射应答机的特征集进行配置，以在不用手的操作环境中自行地以智能方式与所述基站进行通信。
参见图1，图中描绘一种现有技术被动式远程无钥匙进入(RKE)系统。这些无 线RKE系统通常由一基站102 (其一般在汽车应用中布置于车辆中或在安全入口应用 中布置于住宅或办公室中)及一个或多个与基站102进行通信的RKE发射应答机104 (例如钥匙链)构成。基站102可包括一射频接收机106、天线110及(视需要)一 低频发射机/读出器108及相关联的天线112。发射应答机104可包括一射频发射机122、 一耦合至发射机122的编码器124、天线118及(视需要) 一低频发射应答机126及 相关联的天线120。发射机122可通过在最远约100米的距离处使用甚高频(VHF) 或超高频(UHF)无线电信号114与接收机106进行通信，以对一包含基站102的车 辆(未显示)进行定位、锁闭并解锁车门、设定车辆中的报警、等等。编码器124可 用于仅对指定车辆的所需操作进行加密。视需要，低频发射应答机126可用于在一耦 合于线圈112与120之间的磁场116内在近距离(例如1.5米或以下)处不用手地锁 闭及解锁一车辆或建筑物的门。
RKE发射应答机104通常安置于一小的、易于携带的钥匙链(未显示)及类似物 中。 一极小的内部电池用于在使用时为RKE发射应答机的电子电路供电。RKE发射 应答机的负载循环必须(必然地)很低，否则所述小的内部电池将会很快耗尽。因此， 为了节约电池寿命，RKE发射应答机104大部分时间处于一"休眠模式"中，只有当检 测到一足够强的磁场询问信号时才被唤醒。所述RKE发射应答机将在一为预期工作频 率的足够强的磁场中时被唤醒，并将只有在如此被唤醒并自基站询问器接收到一正确 的安全码后或在用户请求一手动启动的"解锁"信号(例如，钥匙链上的解锁按钮)的 情况下才作出响应。
此类RKE系统易于出现误唤醒、电池寿命短、工作范围太依赖于钥匙链(未显 示)的取向而不可靠。因此，需要使所述RKE发射应答机电路的误"唤醒"次数保持在 最小限度。此是通过使用低频时变磁场将所述基站的询问范围限制至所述RKE发射应 答机来实现的。所述磁场的通量密度称作"场强"且是所述磁场传感器的感测对象。场 强随距所述源的距离的立方形式减小(即1/d3)。因此，磁场的有效询问范围迅速减小。 这样，在走过一大型购物中心的停车场时不会使RKE发射应答机一直被唤醒。由此， 所述RKE发射应答机将只在非常接近正确车辆时才被唤醒。为唤醒RKE发射应答机 所需的贴近距离称作"读取范围"。自所述RKE发射应答机至所述基站询问器的VHF 或UHF响应传输则在一大得多的距离处并在一更低的传输功率电平下有效。
当磁通线切割一由导线制成的线圈时，会产生电流，即关于受磁场通量切割的电 导体中的电流，参见麦克斯韦方程(Maxwell's Equations)。因此，所检测到的磁通密 度将与拾波线圈中流动的电流量成正比。
然而，在紧密耦合或近场噪声环境下，例如磁性或电磁性噪声源可使模拟前端及 相关联的外部控制装置"唤醒"或保持"唤醒"且因此使功率消耗增加并由此縮短电池寿 命。一种用以节约电池功率的有效方式是将RKE装置的电子电路及在检测是否存在来自无钥匙进入系统读出器的电磁RF信号(询问问答)时所不需要的任何相关联的电 路关断，例如断开或使其进入"休眠模式"。只有在检测到所述询问信号时，才将RKE 装置的电子电路重新连接至电池电源(唤醒)。然而，存在一问题，当所述发射应答机 接收机受到噪声源(例如自例如频率与所述询问信号基木相同的电视及计算机监视器 发出的电磁辐射(EMR))影响时，所述RKE装置将不必要地被唤醒。如果所述RKE 发射应答机接收机受到一连续噪声源影响，则所述电池可在几天内耗尽。 因此，需要防止或明显减少RKE发射应答机的误"唤醒"。

发明内容
本发明通过提供一种用于减少一远程无钥匙进入(RKE)发射应答机的误"唤醒" 进而减少无用的功耗并增加电池工作时间来克服上述问题以及现有技术的其它缺点及 不足。
在一实例性实施例中，根据本发明，一RKE发射应答机包括一模拟前端(AFE)， 所述模拟前端(AFE)具有复数个射频信道，例如信道X、 Y及Z (还可涵盖更多或 更少的信道，此仍属于本发明的范围内)，且其放大量(增益)可针对每一信道加以控 制及编程。 一外部控制装置(例如数字处理器、微控制器、微处理器、数字信号处理 器、应用专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列(PLA)及类似装置)可控制所述 复数个具有可导致RKE发射应答机被误唤醒的过大噪声的信道中每一个信道的灵敏 度。
可使用所述复数个信道中每一个信道的可编程的可控增益在带噪声的信道状态 期间使单个信道不敏感，否则所述信道噪声源可使所述AFE及外部控制装置保持唤 醒，从而使功率消耗增加并因此縮短电池工作时间。例如，当所述RKE发射应答机(例 如钥匙链)靠近一可在所述RKE发射应答机被调谐至的频率下产生信号脉冲的计算机 或其它噪声源放置时，不期望有的噪声源便可造成RKE发射应答机被误唤醒。
所述外部控制装置可通过例如一串行通信接口 (例如fC、 CAN、 SPI (串行外围 接口)及类似接口)来动态地配置所述复数个信道中每一个信道的增益。所述复数个 信道中的每一个均可具有一其中由所述外部控制装置通过所述串行接口对相关联信道 的所期望增益进行编程的相关联的灵敏度调整控制寄存器。因此，所述数字控制器可
动态地编程适合于噪声环境中的每一信道的增益，以縮短其中启用(唤醒)所述外部 控制装置及其它功率汲取电路的时间。每一信道的增益均可分别减少例如-30 dB。
也可使用对所述AFE的所述复数个信道中每一个的动态增益配置、通过对一特 定信道上的噪声信号状态加以抑制来改善与所述基站的通信。例如，当一噪声源正在 十扰一信道时，其可能会淹没所述信道并使得无法在其它信道上进行正常通信，因为 所述RKE发射应答机自动增益控制(AGC)通常跟踪最强的信道信号。所述外部控 制装置可使用一将在本文中更详细地说明的噪声报警功能来识别此状态，以降低被噪声破坏的信道的灵敏度从而允许在其它信道上进行所期望的通信。
所述外部控制装置也可用于动态地改变所述AFE的信道灵敏度，以例如在判定 RKE钥匙链是在汽车外还是汽车内时限定RKE发射应答机的范围。
可使用对每一信道的灵敏度的控制来改善RKE发射应答机中所述复数个信道的 平衡，以便补偿各个信道线圈之间的信号强度变化及可在用户控制下的寄生效应。
本发明各实施例的一特征是由软件控制对强信号与弱信号之间的区分，以使所述 RKE系统只在存在一所期望的信噪比时才进行通信。在一其中存在一恒定水平的噪声 源的噪声环境中，可能很难实现良好的接收来进行通信。所述噪声源可导致耗电的功 能被唤醒但不能正确地进行通信。通过确保只有足够强的信号(例如足以激活所述 AGC)才能唤醒所述RKE系统，将减少不必要的功耗。
来自一基站的通信由一串调幅信号脉冲组成，所述调幅信号脉冲经所述RKE装 置解调以产生一将由所述外部控制装置解码的二进制(关断及接通)数据流。如果调 幅的深度(信号载波在"接通"时的强度与在信号载波"关断"时的噪声强度之差)太弱 (低)，所述解调电路可能无法区分高信号电平("接通")与低信号电平("关断")。 调制深度变大会使检测灵敏度提高。然而，使检测灵敏度可根据应用及信号状态进行 调整具有一优点。可通过为输入信号设置最小调制深度要求来控制检测灵敏度。因此， 对输入信号的解码可根据信噪比的强度来进行。
根据一具体的实例性实施例，可选择一特定的最小调制深度要求，例如12%、 25 %、 50%、 75%等等。因而，输入信号必须具有一大于所选调制深度的调制深度(信 号+噪声)/噪声)才能检测到所述输入信号(处于唤醒耗电模式中的电路)。所述最 小调制深度要求可编程(存储)于一配置寄存器中，并可随时通过一来自所述外部控 制装置的SPI命令进行再编程。
本发明的一技术优点是基本消除那些缘于有害噪声的会不必要地耗用功率且因 此缩短电池寿命的误唤醒。另一技术优点是当一信道因有害的噪声而不可用时保持其 它信道上的通信。再一技术优点是使用一噪声报警功能来减少功耗并保持通信。另一 技术优点是区分强信号与弱信号，以便只有强信号才能唤醒耗电的电路。再一技术优 点是在启用对输入信号的解码前配置最小调制深度要求。另一技术优点是使用一外部 控制装置对每一信道的增益、激活所需的信号强度、及/或最小调制深度要求的配置进 行动态编程并将这些所编程参数存储于配置寄存器中。所属领域的技术人员根据本文 中已揭示的内容应易知其它的技术优点。


结合附图阅读下文说明可更全面地理解本发明的揭示内容及其优点，在附图中 图1为一现有技术远程无钥匙进入系统的一示意性方块图2为一根据本发明的远程无钥匙进入系统的实例性实施例的一示意性方块图；图3为图2中所示模拟前端(AFE)的一示意性方块图4为一由图3中所示的三个信道、检测器、唤醒滤波器及解调器构成的实例性 信道的一示意性方块图5为一实例性唤醒序列的一示意性定时图6为图5中所示唤醒定时序列的一示意性波形图7为一显示实例性唤醒滤波器定时参数选择的表格；
图8为一用以判定一所接收信号是否符合唤醒滤波器要求的实例性流程图； 图9为一所述唤醒滤波器的运行的实例性状态图10为一根据本发明的各最小调制深度要求实例的示意性信号电平图； 图11为一显示对最小调制深度要求的选取及其实例的表格； 图12为一实例性SPI定时图13为一显示配置寄存器的位组织的实例性表格；及
图14为对AFE发射应答机电路及其配置寄存器的SPI命令的实例性表格。
本发明可具有各种修改及替代形式。在图式中以举例方式显示并在本文中详细阐
述了本发明的具体实施例。然而，应了解，本文中对各具体实施例所作的说明并非旨 在将本发明限定于所揭示的特定形式。相反地，旨在涵盖仍归属于由随附权利要求书
所界定的本发明精神及范围内的所有修改、替代及等效形式。
具体实施例方式
现在参见图式，图中示意性地显示本发明各实例性实施例的细节。各图式中相同 的元件将由相同的编号表示，且相似的元件将由带有一不同的小写字母后缀的相同的 编号表示。
参见图2，其绘示一根据本发明的远程无钥匙进入(RKE)系统的一实例性实施 例的一示意性方块图。所述RKE系统(其总体上由编号200表示)包括 一基站202， 其通常在汽车应用中布置于车辆中或在安全入口应用中布置于住宅或办公室中；及一 个或多个与基站202进行通信的RKE发射应答机204，例如钥匙链。基站202可包括 一射频接收机206、天线210及一低频发射机/读出器208及相关联的天线212。发射 应答机204可包括一射频发射机222、天线218、 一低频模拟前端(AFE) 228、低频 天线220a、 220b及220c、及一耦合至发射机222及AFE 228的外部控制装置224。
发射机222可在最远约100米的距离处使用甚高频(VHF)或超高频(UHF)无 线电信号214与接收机206进行通信，以对一包含基站202的车辆(未显示)进行定 位、解锁及锁闭车门、设定所述车辆中的报警、等等。外部控制装置224可对传输至 所述基站的数据进行加密。低频AFE 228可用于在一耦合于线圈212与线圈220a、220b 及/或220c之问的磁场216内的近距离(例如1.5米或以下)处不用手地锁闭及解锁一 车辆或建筑物的门。RKE发射应答机204通常安置于一小的、易于携带的钥匙链(未显示)及类似物 中。可使用一极小的内部电池在使用(唤醒状态)中为RKE发射应答机204的电子电 路供电。RKE发射应答机204的接通时间(现用时间)必须(必然地)极短，否则所 述小的内部电池将会很快耗尽。因此，为了保存电池寿命，RKE发射应答机204大部 分时间处于一"休眠模式"中，只有当检测到一具有正确的唤醒滤波器模式的足够强的 磁场询问信号或按动一操作按钮时才被唤醒。RKE发射应答机204将在处于足够强的 磁场216中(高于一灵敏度水准)并具有一与配置寄存器中所编程的值相匹配的正确 唤醒滤波器模式时被唤醒。然后，RKE发射应答机204将只有在如此被唤醒并自所述 基站询问器接收到一正确命令代码后、或在用户请求一手动启动的"解锁"信号(钥匙 链上的解锁按钮)时才作出响应。
基站202充当一在磁场216内发送一可由RKE发射应答机204识别的命令信号 的询问器。RKE发射应答机204以两种不同方式充当一应答器(1) RKE发射应答器 204通过UHF发射机222将其代码发送至基站202，或(2)通过对LC天线电压进行 箝位及解箝位出LF作回话。基站202产生一处于某一频率(例如125 kHz)的时变磁 场。当RKE发射应答机204处于一由基站202所产生的足够强的磁场216内时，RKE 发射应答机204将在其识别出其代码的情况下作出响应，且如果基站202自RKE发射 应答机204接收到一正确的响应(数据)，则所述门将解锁或实施预定操作，例如开灯、 控制致动器、等等。因此，RKE发射应答机204适于在一磁场216中感测一处于某一 频率的时变幅值磁耦合信号。所述磁耦合信号携带经编码的信息(所述磁场的调幅)， 而在所述经编码的信息与RKE发射应答机204所期望的信息相匹配的情况下，此会使 RKE发射应答机204通过低频(LF)磁场216或通过UHF无线电链路向回与所述基 站进行通信。
所述磁场的通量密度称作"磁场强度"且为磁性传感器(例如LC谐振天线)的感 测对象。场强随距所述源的距离的立方形式减小(即1/d3)。因此，磁场的有效询问范 围迅速减小。这样，在走过一大型购物中心的停车场时不会使RKE发射应答机一直被 唤醒。由此，所述RKE发射应答机将只在非常接近正确车辆时才被唤醒。为唤醒RKE 发射应答机所需的接近距离称作"读取范围"。自所述RKE发射应答机至所述基站询问 器的VHF或UHF响应传输则在一大得多的距离处并在一更低的传输功率电平下有效。
所述读取范围对于RKE系统的可接受运行而言很重要且通常是对所述RKE发射 应答机将唤醒并对所述时变磁场询问信号进行解码的距离的限制因素。期望具有一尽 可能远的读取范围。可通过在所述天线(220a、 H0b及/或220c)中的任何一个或多个 上形成最可能高的电压来获得一更远的读取范围。最大线圈电压是在基站线圈212与 任一RKE发射应答机线圈220面对面布置(即其间的磁耦合最强)时获得。由于RKE 发射应答机204的位置可能是随机的，因此如果发射应答机204只有一个线圈220，则 使一发射应答机线圈220与基站线圈212面对面的机率不是很高(仅一个最佳磁性线 圈取向)。因此，本发明各实例性具体实施例对RKE发射应答机204使用三个天线(例如220a、 220b及220c )。这三个天线220a、 220b及220c可在RKE发射应答机204的 制造期间沿正交方向(例如X、 Y及Z)布置。因此，在任一给定时刻，这三个天线 220a、 220b及220c中的至少一个将大致与基站线圈212处于一"面对面"取向的机率将 更大。由此，RKE发射应答机204的信号检测范围得到最大化，从而使RKE系统200
的读取(工作)范围最大化。
除RKE钥匙链204的读取范围所需的最小距离外，RKE钥匙链204的所有可能 的取向均必须在此读取范围内起作用，因为RKE钥匙链204可相对于询问器基站208 的磁性发送线圈212处于任一三维(X、 Y、 Z)位置中。为了实现此三维功能，X、 Y 及Z线圈220a、 220b及220c分别耦合至AFE 228 —其包括电子放大器的二个信道及 相关联电路。这三个信道中的每一个均经放大并耦合至一检测分别自X、 Y及Z天线 220a、 220b及220c接收的信号的检测器(图3)。
参见图3，图中描绘图2中所示的模拟前端(AFE) 228的一示意性方块图。AFE 228包含三个模拟输入信道并包括用于这三个信道(例如X、 Y、 Z)的放大器。这三 个信道中的每一个均包括射频幅值限制、天线调谐、灵敏度控制、自动增益控制放大 器及一检测器。每一信道均具有内部调谐电容、灵敏度控制、 一输入信号强度限制器 及自动增益控制放大器。每一信道的输出均经过OR运算并馈送至一解调器中。所述 解调器输出馈送至一唤醒滤波器中，且如果数据与所编程的唤醒滤波器模式相匹配， 则可在所述LFDATA引脚处得到。所述解调器包含一信号整流器、 一低通滤波器及一 峰值检测器。
所述检测器耦合至一用于组合这三个检测器的输出的加法器。AFE 228中还包括 一唤醒滤波器、若干配置寄存器及一命令解码器/控制器。X、 Y及Z天线220a、 220b 及220c分别耦合至LCX、 LCY及LCZ输入端，且这些天线中的每一天线的一端均可 耦合至一共用引脚一LCCOM/Vpp引脚。
AFE 228与X、 Y及Z天线220a、 220b及220c相结合可用于三维信号检测。典 型的工作频率可自约100 kHz至400 kHz。 AFE 228也可运行于其它频率上且涵盖于本 发明中。对所有三个信道的双向非接触式操作也涵盖于本发明中。可跟踪最强的信号 及/或可对在X、 Y及Z天线220a、 220b及220c上所接收到的信号进行OR组合。可 提供一串行接口来与外部控制装置224进行通信。可使用内部微调电容对X、 Y及Z 天线220a、 220b及220c中的每一者进行单独调谐。所述唤醒滤波器可为可配置的。 每一信道均具有其自身用于检测敏感信号的放大器。每一信道均可具有可选的灵敏度 控制。可单独禁用或启用每一信道。每一检测器均可具有对输入信号的可配置的最小 调制深度要求控制。装置选项可通过若干配置寄存器及一列奇偶校验位寄存器(例如 七个9位寄存器)来设置。这些寄存器可通过来自外部控制装置224 (图2)的SPI (串 行l办议接口)命令来加以编程。
下面是对图3中所描绘的各具体例示性实施例的信号及引脚输出的说明。电子领 域的一般技术人员根据本揭示内容还可采用信号与引脚输出的其它组合，此将仍属于本发明精神及范围内。
VDDT: AFE正极电源连接。 VSST: AFE接地连接。
LCX: X方向上的外部LC接口引脚。此引脚允许在一LC谐振电路上进行双向通信。
LCY: Y方向上的外部LC接口引脚。此引脚允许在一LC谐振电路上进行双向通信。
LCZ: Z方向上的外部LC接口引脚。此引脚允许在一LC谐振电路上进行双向通信。
LCCOM:用于LCX、 LCY及LCZ天线连接的共用引脚。还用于测试模式电源输 入(Vpp)。
LFDATA/CCLK/RSSI/SDIO:此为 一可由所述配置寄存器选择的多输出引脚。 LFDATA提供来自这三个解调器的组合数字输出。当5被拉低时，所述SDI为SPI 数字输入。当实施对寄存器数据的SPI读取功能时，所述SDO为SPI数字输出。RSSI 为接收机信号强度指示器输出。
SCLK/XE^f : SCLK为用于SPI通信的数字时钟输入。如果此引脚未用于SPI
(5引脚为高)，则XIiKT开路集电极输出指示是否出现一奇偶件错误或是否出现一
ALARM计时器超时。
用于SPI通信的信道选择引脚。所述引脚输入是SPI芯片选择一由所述外部 控制装置拉低时开始SPI通信，而在升高时终止SPI通信。
参见图4，图中描绘一由图3中所示的三个信道、检测器、唤醒滤波器及解调器 构成的实例性信道的示意性方块图。下面是对图4中所描绘的具体实例性实施例的功 能性说明。电子领域的一般技术人员根据本揭示内容还可采用信号与引脚输出的其它 组合，此将仍属于本发明精神及范围内。
RF限制器通过将所附接的LC谐振电路解除队列来限制LC引脚输入电压。绝对 电压限值是由硅工艺的最大允许输入电压界定。当输入电压超过VDE_Q时，所述限制 器开始将外部LC天线解除队列，使解除队列逐渐变强以确保天线输入电压不超过引脚 的最大输入电压，并且还限制内部AGC电路可接受的电压范围。
调制FET:用于将LC引脚与LCCOM"短接"，以便进行LF回话。所述调制FET 是在AFE接收到"箝位接通"SPI命令时激活并在AFE接收到"筘位关断"SPI命令时禁 用。
天线调谐:每一输入信道均具有自LC引脚连接至LCCOM的63 pF(分辨率为1 pF) 的可调电容。所述可调电容可用于对外部LC天线的谐振频率进行微调。
可变衰减器衰减由AGC放大器所控制的输入信号电压。衰减的目的是调节进入 解调器的最大信号电压。
可编程衰减器可编程衰减器通过信道的配置寄存器灵敏度设定值来加以控制。所述衰减器可用于降低所述信道对最佳所需信号唤醒的敏感性。
AGC (自动增益控制)AGC控制所述可变衰减器以限制进入解调器中的最大信 号电压。可将来自所有三个信道的信号电平相组合，以使AGC相对于具有最强信号的
信道来一致地衰减所有三个信道。
FGA (固定增益放大器)FGAl及FGA2可提供一约为40dB的两级增益。 检测器所述检测器感测用于唤醒AFE的输入信号。所述检测器的输出在信号 载波频率下以数字方式切换。如果选择解调器输出，则载波检测器在唤醒后关断。
解调器所述解调器由一全波整流器、 一低通滤波器及一对输入的调幅信号进行
解调的峰值检测器组成。
唤醒滤波器所述唤醒滤波器在输入信号符合唤醒序列耍求时启用LFDATA输出。
数据限幅器所述数据限幅器将输入与参考电压相比较。所述参考电压来自调制
深度设定值及峰值电压。
现在参见图3及图4， AFE228可具有一内部32kHz振荡器。所述振荡器可用于 几个定时器待用定时器、报警定时器、脉冲宽度定时器-唤醒滤波器高及低、及周期 定时器-唤醒滤波器。所述32 kHz振荡器较佳为低功率的，并可包括一可调电阻器-电 容器(RC)振荡器电路。其它类型的低功率振荡器也可使用且涵盖于本发明中。
如果在待用定时器到期之前没有输入信号，则可使用待用定时器通过发出一软复 位来使AFE228自动返回至备用模式。此称作"待用超时"或TINACT。如果一寄生信号 唤醒AFE228，则可使用所述待用定时器通过使AFE228自动返回至电流较低的备用模 式来使AFE 228所汲取的电流最小化，而这样作不会唤醒会汲取更高功率的外部控制装 置224。在以下情况下可使待用时间复位接收到一低频(LC)信号时、^引脚为低 (任一SPI命令)时、或进行一与定时器相关的软复位时。所述待用时间可始于没有检 测到LF信号时。当在TINACT中不存在先前接收到的LF信号时，所述待用时间可引 发一AFE 228软复位。所述软复位可使AFE 228返回至其中所述AGC、解调器、RC 振荡器等等断电的备用模式。此可使AFE228返回至更低备用电流模式。
所述报警定时器可用于通知外部控制装置224所述AFE 228正在接收一不满足所 述唤醒滤波器要求的LF信号-使AFE 228处于一高于备用电流汲取的状态中。所述报 警定时器的作用是通过下述方式使AFE 228所汲取的电流最小化使外部控制装置224 能够判定AFE 228是否连续存在一噪声源，并采取适当措施来"忽略"所述噪声源，也 许是降低信道的灵敏度、禁用所述信道、等等。如果忽略所述噪声源，则AFE 228可 返回至一较低备用电流汲取状态。所述报警定时器可在如下情况下复位^引脚为低
(任何SPI命令)时、出现与报警定时器相关的软复位时、唤醒滤波器被禁用时、 LFDATA引脚被启用(信号通过唤醒滤波器)时。所述报警定时器可始于接收到一LF 信号时。所述报警时间可在其连续或周期性地接收到一错误的唤醒命令达到约32 ms 时在XI^T引脚上引起一低输出。此称作"报警超时"或TALARM。如果所述LF信号为周期性且不包含信号的时间大于tinact，则待用定时器的超时将引起一软复位-不能 发出alert指示。
参见图5及6，图5描绘一实例性唤醒序列的一示意性定时图且图6描绘图5中 所示实例性唤醒定时序列的一示意性波形图。所述脉冲宽度(脉冲时间周期)定时器 可用于验证所接收到的唤醒序列同时符合最小唤醒高时间(twakh)及最小唤醒低时 间(twakl)要求。所述周期定时器可用于验证所接收到的唤醒序列符合最大twakt 要求。
所述可配置的智能唤醒滤波器可用于防止AFE228因例如噪声等有害输入信号或 .错误基站命令而唤醒外部控制装置224。 一旦己判定出LC输入/检测器电路上的一特 定脉冲序列，所述LFDATA输出便被启用并唤醒外部控制装置224。所述电路将经解 调信号的一"标头"(或称作唤醒滤波器模式)与一预先配置的模式相比较，并在相匹 配时启用所述LFDATA引脚上的解调器输出。例如，所述唤醒要求由100% LF信号(输 入包络线)的最小高持续时间、后随所述LF信号的大致零百分比的最小低持续时间组 成。对高及低持续时间的选择进一步隐含着一最大时间周期。对唤醒高及低持续时间 的要求可取决于在其中一个可通过SPI接口进行编程的配置寄存器中所存储的数据。 图7为一显示实例性的唤醒滤波器定时参数选择的表格，所述唤醒滤波器定时参数可 编程到一配置寄存器中以使每一RKE发射应答机均将唤醒。所述唤醒滤波器可启用或 禁用。如果所述唤醒滤波器被禁用，则AFE 228输出其G解调的所有信号。较佳地， 启用所述唤醒滤波器以使外部装置或微控制器单元224不会因一意外输入信号而唤醒。
当对所述唤醒序列进行定时时，将所述解调器输出与预定的唤醒参数相比较。其
中
从所述解调器输出的上升缘至第一下降缘测量twakh。脉冲宽度较佳处于 TwakH《f《TwakT内。
从解调器输出的下降缘至第一上升缘测量twakl。脉冲宽度较佳处于twakl s , 2 TwakT内。
从上升缘至上升缘(即TwakH与TwakL之和)测量TwakT。 TwakH及TwakL
的脉冲宽度较佳为KTWAKT。
所述可配置的智能唤醒滤波器可复位，从而需要一全新的顺序性的唤醒高及低周
期以在下述条件下启用LFDATA输出。
所接收的唤醒高不大于所配置的最小twakh值。 所接收的唤醒低不大于所配置的最小TwakL值。 所接收的唤醒序列超过最大TwakT值
twakh + twakl〉twakt;或twakh > twakt;或twakl〉twakt
接收到软复位SPI命令。
如果所述滤波器因一处于高电平的时间较长(TwakH〉T微kT)而复位，则高脉冲
定时器可不重新开始定时，直至解调器输出上出现一低到高跃迁后为止。
13参见图8，图中描绘一判定一所接收信号是否符合所述唤醒滤波器要求的实例性流 程图。在步骤802中，所述唤醒滤波器处于一待用状态中。步骤804检査是否存在一LF 输入信号且在存在一LF输入信号时，如果AGC接通，则步骤810设定AGC现用状态 位。步骤812设定信道X、 Y及/Z的输入信道接收状态位。步骤806检查所述LF输入 信号是否缺失超过16毫秒。如果是，则步骤808将实施一软复位并返回至步骤804以 继续检査是否存在一 LF输入信号。
在步骤806中，如果所述LF输入信号不存在的时间超过16毫秒，则步骤814判定 是否启用所述唤醒滤波器。如果在步骤814中启用所述唤醒滤波器，则步骤816判定所 述输入LF信号是否符合所述唤醒滤波器要求。如果符合要求，则步骤818在LFDATA 引脚上提供所检测到的输出且外部控制装置224被LFDATA输出唤醒。步骤820判定来 自所述LFDATA引脚的数据是否正确且如果正确，则在歩骤822中通过LF冋话或通过 一 UHF射频链路发送回一响应。
在步骤816中，如果所述输入LF信号不符合所述唤醒滤波器要求，则步骤824判 定所接收到的错误唤醒命令(或信号)是否持续超过32毫秒。如果不超过，则步骤816 重复判定所述输入LF信号是否符合所述唤醒滤波器要求。在步骤824中，如果所接收 到的错误唤醒命令持续超过32毫秒，则步骤826设定一告警输出且步骤816继续判定 所述输入LF信号是否符合所述唤醒滤波器要求。参见图9，图中描绘所述唤醒滤波运行 的一实例性状态图。
重新参见图3， AFE 228可对所述三个信道中的每一个提供单独的灵敏度控制。可 通过对AFE228配置寄存器进行编程来随时调整所述灵敏度控制。灵敏度控制可设定于 每一信道的其中一个配置寄存器中，并可提供灵敏度降低，例如从约0 dB降至约-30 dB。 通过对其中一个配置寄存器进行编程，每一信道均可具有其自身的从约0 dB到约-30 dB的灵敏度控制。
通过对模拟前端装置(AFE) 228中的配置寄存器进行编程，可分别启用或禁用 每一信道。如果启用所述信道，则所述信道中的所有电路均变成现用的。如果禁用所 述信道，则所禁用的信道中的所有电路均为待用的。因此，没有来自被禁用信道的输 出。被禁用的信道汲取的电池电流少于被启用的信道。因此，如果在启用一个信道的 同时禁用其它两个信道，则所述装置的工作功率消耗少于当启用不止一个信道时。存 在可通过在工作期间禁用而不是启用一特定信道来使所述装置更好地运行或节省不必 要的工作电流的条件。可在所述装置最初加电时以缺省模式启用或在一加电复位条件 下启用所有三个信道。所述外部装置或微控制器单元224可对AFE 228配置寄存器进 行编程，以在工作期间在需要时随时禁用或启用各个信道。
AFE228可对这三个信道中的任何一个分别进行启用/禁用配置。可(例如)通过 一外部装置的固件控制来随时调整每一信道的输入启用/禁用控制。可通过使尽可能多 的电路断电(例如禁用一待用输入信道)来使所汲取的电流最小化。当禁用一输入信 道时，可禁用此信道的放大器、检测器、全波整流器、数据限幅器、比较器及调制FET。至少，所述RF输入限制器应保持现用以使硅不会承受来自天线的过大输入电压。
可以l pF的步长将每一天线220分别自约0 pF调谐至63 pF。可对外部并联LC 天线电路附加调谐电容。
自动增益控制(AGC)放大器可自动将输入信号电压电平放大至一可为解调器所 接受的电平。所述AGC可快速地起动并缓慢释放，从而使所述AGC跟踪载波信号电 平而不是载波信号上的调幅数据位。所述AGC放大器较佳跟踪所述天线上这三个信号 中最强的信号。当接收到所述SPI软复位命令时或在一待用定时器超时后，断开AGC 的电源以使所汲取的电流最小化。 一旦加电，AGC放大器便在接收到输入信号时需要 一最小稳定时间(TSTAB)来达到稳定。
参见图10，图中描绘根据本发明的各调制深度实例的一示意性信号电平图。对输 入信号的可配置最小调制深度要求界定了一输入信号电平必须从其将被检测为一数据 低状态的振幅峰值减少的最小百分率。
所述AGC放大器将尝试这将一进入数据限幅器中的信道的峰值信号电压调节至 一所希望的VAGCREG-当所述信号电平试图升高到VAGCREG以上时减小所述输入路径 的增益，并允许对低于VAGCREG的信号电平近似完全放大。
所述数据限幅器检测高于VTHRESH的信号电平，其中VTHRESH < VAGCREG 。 VTHRESH实际上随所配置的最小调制深度耍求配置而变化。如果所述最小调制深度要求 配置成50%， VTHRESH = 1/2 VAGCREG，则从低于所述峰值(VAGCREG) 50%到100%的 信号电平将被视为数据低。
只有当信号电平的幅值足以使所得到的进入所述数据限幅器内的放大信号电平 符合或超过VAGCREG时，AFE228才能保证所述信号符合最小调制深度要求。当进入 所述数据限幅器内的信号电平超过VTHRESH，但小于VAGCREG时，不符合所述最小调 制深度要求。
如果如图13中所示设定配置寄存器5中的SSTR位，则经解调的输出被禁止， 除非所述输入电平大于AGC阀值电平一其可为大致约15毫伏的峰-峰值。此将使得仅 检测具有更高信噪比的信号，从而使误唤醒变少，但会损失取决于所述最小调制深度 要求设定值的灵敏度。在灵敏度与信噪比之间存在折衷。
本发明能够具有低电流模式。当例如所述数字SPI接口发送一休眠命令以将AFE 228置于一超低电流模式中时，AFE 228处于一低电流休眠模式中。除为保持寄存器 存储器及SPI能力所需的最少量电路之外的全部电路均将断电，以使AFE 228所汲取 的电流最小化。除所述休眠命令或加电复位以外的任何命令均将唤醒AFE 228。当天 线输入端处基本上不存在任何LF信号但所述装置加电并做好接收准备时，AFE 228 处于低电流备用模式中。当一LF天线输入端上存在-LF信号且内部电路在随所接收 的数据进行切换时，AFE 228处于低电流工作模式中。
AFE228可利用易失性寄存器来存储配置字节。较佳地，所述配置寄存器需要使 用某种形式的错误检测来确保当前配置不会因电事件而遭到破坏。在进行一加电复位后，所述配置寄存器默认为已知值。然后，可视需要通过SPI接口自外部控制装置224 加载所述配置字节。所述配置寄存器可将其值通常保持降至1.5V、小于外部控制装置 224的复位值及AFE 228的加电复位阈值。较佳地，外部控制装置224将在出现可能 会破坏AFE228的配置存储器的电事件时复位。然而，通过采用行及列奇偶校验来检 查是否因AFE228配置寄存器的电事件而遭到破坏，将提醒外部控制装置224以便采 取纠正措施。每一配置字节均可受到一对八个配置位计算得出的行奇偶校验位的保护。
配置存储器映像也可包括一个列奇偶校验字节，其中每一位均是对相应列的配置 位计算得出的。奇偶校验可为奇校验(或偶校验)。设定/清除的奇偶校验位构成奇数 个设定位，以便当进行一加电复位且所述配置存储器清空时，将产生一向外部控制装 置224指示所述配置已改变并需要重新加载的奇偶性错误。AFE 228可连续检查所述 配置存储器映像上的行及列奇偶校验。如果出现一奇偶性错误，则AFE 228可使 SCLK/XE^T引脚变低(中断外部控制装置224)，从而指示所述配置存储器已被破坏 /卸载并需要重新编程。奇偶性错误不会中断AFE228的运行，而是指示所述配置寄存 器中的内容可能被破坏或奇偶校验位被错误地编程。
天线输入保护可用于防止有过高的电压进入天线输入端(图3所示的LCX、 LCY 及LCZ)中。当输入电压超过阈电压VDE一Q时，每一LC输入引脚处的RF限制器电 路均开始以电阻方式将所附接的外部LC天线解除队列。所述限制器与升高的输入电 压成正比地更强地解除队列，以确保所述引脚不超过最大允许硅输入电压VLC，并且 还将输入信号限制至一可为内部AGC放大器接受的范围。
可通过使用一调制场效晶体管(MOD FET)将天线220解除队列以便将数据调制 到自所述基站/发射应答器读出器(未显示)所感应的天线电压上来实现LF回话。所 述调制数据可作为"箝位接通"、"箝位关断"命令通过所述数字SPI接口来自外部控制 装置224。所述调制电路可包括将这三个LC输入连接至LCCOM的低电阻性NMOS 晶体管。较佳地，所述MODFET应缓慢导通(也许100ns的斜坡)以防止出现可能 的高切换电流。当所述调制晶体管导通时，其低导通电阻(RM)会阻尼所感应的LC 天线电压。所述天线电压在所述MOD FET导通时最小化而在所述MOD FET关断时 最大化。所述MODFET的低导通电阻(Rm)会形成一高的调制深度。
加电复位(未显示)可保持在复位状态下直至可获得一足够的电源电压为止。所 述加电复位在所述电源电压足够供正确运行(标称值为VPOR)时释放。所述配置寄存 器可在进行一加电复位时全部清空。由于所述配置寄存器受到行及列奇偶校验的保护， 因此所述XE^f引脚将被下拉-向外部控制装置224指示所述配置寄存器存储器清空 并需要加载。
所述LFDATA数字输出可经配置以传送解调器输出、载波时钟输入或接收机信号 强度指示器(RSSI)输出。当所述解调器输出由从调幅(AM)载波包络线恢复的调 制数据位组成时，通常将使用解调器输出。如果载波时钟输出是通过所述配置设定值 加以选择，则可在LFDATA引脚上得到载波时钟输出。所述载波时钟信号可按其原始速度输出或使用载波时钟除法配置放慢到四分之一。根据同时接收信号的输入端数量 及信号之间的相位差而定，所得到的载波时钟输出可能不为所述载波信号的整齐的方 波表示形式。如果选定载波始终输出，则一旦报头计数器得到传送，便启用所述载波 时钟输出。当LFDATA数字输出端配置成在解调器输入端上输出信号时，此载波时钟 表示形式可为输出实际速度(除以1)或放慢(除以4)。如果选择接收信号强度指示 器(RSSI)，则所述装置输出一与所述输入信号幅值成正比的电流信号。
参见图12，图中描绘一实例性SPI定时图。所述SPI接口可利用三个信号现用 低芯片选择(5)、时钟(SCK)及串行数据(SDIO)。所述SPI可由外部控制装置 224用来向配置寄存器进行写入及自配置寄存器进行读取并用来控制AFE 228的电路。
参见图13,图中描绘一显示配置寄存器的位组织的实例性表格。如图所示，每一 配置寄存器均具有九个位，然而，所述配置寄存器可具有多于或小于九个位也涵盖及 归属于本发明的范围内。每一寄存器中的位O可为所述寄存器的行奇偶性。除寄存器 7外的所有寄存器均可为可读取的及可重写的。寄存器6可为列奇偶校验位寄存器， 其中寄存器6中的每一位均可为对应寄存器按列布置的位组合的奇偶校验位。寄存器 7可为AFE 228的一电路活动状态寄存器，并可为只读寄存器。例如，状态寄存器7 可指示哪一个信道引发一输出来唤醒AFE 228、指示AGC电路活动、指示所述"告警 输出低"是归因于一奇偶性错误还是归因于噪声报警定时器、等等。
图14为对AFE发射应答机电路及其配置寄存器的SPI命令的一实例性表格。
本文已根据各具体实例性实施例阐述了本发明。根据本发明，可改变系统参数， 通常是由设计工程师针对所期望的应用来规定及选择所述系统参数而异。此外，还涵 盖所属领域的一般技术人员可容易地根据本文中所述的教示内容设想出的其它实施 例也可归属于由随附权利要求书所界定的本发明范围内。可按所属领域的技术人员根 据本文中所述的教示内容而易知的不同但等效的方式来修改及实践本发明。
权利要求
1、一种用于减少对一远程无钥匙进入(RKE)发射应答机的误唤醒的方法，所述方法包括如下步骤通过一远程无钥匙进入(RKE)发射应答机的一模拟前端(AFE)来接收一调幅(AM)信号；及判定所述所接收的AM信号是否符合一最小调制深度要求，其中如果所述所接收的AM信号符合所述最小调制深度要求，则对所述所接收的AM信号进行检测，及如果所述所接收的AM信号不符合所述最小调制深度要求，则不对所述所接收的AM信号进行检测。
2、 如权利要求1所述的方法，其中所述最小调制深度要求大于或等于百分之十 二的调制深度。
3、 如权利要求l所述的方法，其中所述最小调制深度要求大于或等于百分之二十五的调 制深度。
4、 如权利要求1戶皿的方法，其中所述最小调制深度要求大于或等于百分之五十的调制深度。
5、 如权禾腰求l戶腿的方法，其中戶腿最小调制深度要求大于或等于百分之七十五的调 制深度。
6、 如权利要求i所述的方法，其进一步包括如下步骤将戶;M^小调制深度要求存储至一最小调制深度要求配置寄存器中。
7、 如权利要求6戶腿的方法，其进一步包括如下步骤舰一外部控制装置对戶脱最小调帝幌度要求配置寄存器中的戶;f^小调制深度要，fii^程。
8、 如权利要求7戶脱的方法，其中通过一SPI (串行外围接口)来实StX寸戶mt小调制 深度要求配置寄存器中的所述最小调制深度要皿行编程的所述步骤。
9、 如权利要求1繊勺方法，其进一步包括如下步骤将臓最小调制深度要求动态地 编程至一最小调帝幌度配置寄存器中。
10、 如权利要求9所述的方法，其中Mil—外部控制装置来实施将戶mt小调制深度要 求动态±也编程至一最小调制深度配置寄存器中的所述步骤。
11、 如权利要求l戶脱的方法，其进一步包括如下步骤在IB寸戶腿AM信号謝彌码 时P奂S星戶，RKE划寸应答机的某些耗电部分。
12、 一种具有减少的误唤醒的远程无钥匙进入(RKE)发射应答机，其包括 一模拟前端(AFE);及一调幅(AM)深度检测器电路，其用于判定一由所述AFE所接收的AM信号是 否符合一最小调制深度要求，其中如果所述所接收的AM信号符合所述最小调制深度要 求，则对所述所接收的AM信号进行检测，且如果所述所接收的AM信号不符合所述最小调制深度要求，则不对所述所接收的AM信号进行检测。
13、 如权利要求12所述的RKE发射应答机，其中所述最小调制深度要求大于或 等于百分之十二的调制深度。
14、 如权利要求12所述的RKE发射应答机，其中所述最小调制深度要求大于或 等于百分之二十五的调制深度。
15、 如权利要求12所述的RKE发射应答机，其中所述最小调制深度要求大于或 等于百分之五十的调制深度。
16、 如权利要求12所述的RKE发射应答机，其中所述最小调制深度要求大于或 等于百分之七-1 '五的调制深度。
17、 如权利要求12所述的RKE发射应答机，其进一步包括一用于存储所述最小 调制深度要求的调制深度配置寄存器。
18、 如权利要求17所述的RKE发射应答机，其进一步包括一外部控制装置，其 中所述外部控制装置将所述最小调制深度要求编程至所述调制深度配置寄存器中。
19、 如权利要求12所述的RKE发射应答机，其中所述RKE发射应答机的某些耗 电部分只在正对所述AM信号进行解码时被唤醒。
20、 如权利要求12所述的RKE发射应答机，其中所述AFE进一步包括复数个输 入信道且所述AM深度电路判定-由所述复数个输入信道中的每一个所接收的AM信 号是否符合一最小调制深度要求，其中如果所述所接收的AM信号符合所述最小调制深 度要求，则对所述所接收的AM信号进行检测，且如果所述所接收的AM信号不符合 所述最小调制深度要求，则不对所述所接收的AM信号进行检测。
21、 如权利要求20所述的RKE发射应答机，其中所述复数个信道中每一信道的 所述可通过编程方式控制的增益的一增益值存储于一可编程的配置寄存器中。
22、 如权利要求20所述的RKE发射应答机，其中所述复数个信道中的每一信道均根据一可编程的配置寄存器中的相应配置位来单独启用或禁用。
23、 如权利要求20所述的RKE发射应答机，其中所述复数个输入信道为三个信道。
24、 如权利要求20所述的RKE发射应答机，其中所述最小调制深度要求同样适 用于所述复数个输入信道。
25、 如权利要求24所述的RKE发射应答机，其中对所述复数个输入信道的所述 最小调制深度要求存储于一最小调制深度要求配置寄存器中。
26、 如权利要求25所述的RKE发射应答机，其中所述最小调制深度要求配置寄 存器可动态地以所述最小调制深度要求进行编程。
全文摘要
本发明提供一种双向远程无钥匙进入(RKE)发射应答机，其包括一模拟前端(AFE)，所述模拟前端(AFE)具有一可编程的唤醒滤波器，所述可编程的唤醒滤波器预先规定所期望的输入信号的波形定时、输入信号的最小调制深度要求、及其三个信道X、Y及Z中每一个的可分别控制的信道增益降低量。所述唤醒滤波器参数为可编程于一配置寄存器中的唤醒脉冲的高及低持续时间的长度。所述唤醒滤波器使所述AFE能够在所述输入信号符合其唤醒滤波器要求的情况下输出经解调的数据，否则不输出所述经解调的数据。所述AFE输出引脚通常连接至一外部控制装置，例如一微控制器(MCU)。所述外部装置通常在所述AFE没有输出时保持在低电流休眠(或备用)模式中而在所述AFE具有输出时切换至高电流唤醒(或现用)模式。因此，为了使所述外部控制装置在没有所期望的输入信号时保持在所述低电流休眠模式中，需使所述AFE输出引脚上保持无输出。这可通过控制所述唤醒滤波器参数、输入信号的最小调制深度要求、及所述AFE装置的信道增益来实现。这些特征可减少因例如噪声信号等有害输入信号而引起的所述双向RKE发射应答机的误唤醒。
文档编号G07C9/00GK101540072SQ200910129349
公开日2009年9月23日 申请日期2005年4月14日 优先权日2004年4月23日
发明者史蒂夫·维尼尔, 托马斯·尤博克·李, 艾伦·兰费尔, 詹姆斯·B·诺兰, 鲁安·洛伦斯 申请人:密克罗奇普技术公司