汽车电子车钥匙RKE-PKE测试方案

RKE/PKE电子车钥匙技术和测试引言随着汽车时代的到来，汽车无线接入技术得到了更为广泛的应用，RKE/PKE技术不仅提高了防盗安全性，而且给人们的汽车使用带来很大方便。RKE即RemoteKeylessEntry是目前主要使用的主动式遥控车钥匙技术，由钥匙发射模块和车内接收模块组成，车主按下钥匙上的按钮，钥匙端发出信号，信号中包含相应的命令信息，汽车端天线接收电波信号,经过车身控制模块BCM认证后，由执行器实现启/闭锁的动作。相比RKE技术更为方便的是PKE，即PassiveKeylessEntry，是无需用户干预的智能遥控车钥匙技术，在RKE技术的基础上使用了RFID技术)，由遥控车钥匙和车载控制组成，当驾驶者踏进指定范围内，车钥匙接收到车载模块的感应信号，并发射应答信号，该系统通过识别判断如果是合法授权的驾驶者则进行自动开门。由于，RKE/PKE，采用了无线发射和接收，数字调制等技术，无线信号的质量直接影响到工作距离，响应时间，错误率等遥控车钥匙的工作性能，针对，RKE/PKE，发射接收信号的测试因此变得极为重要，包括发射信号的功率，频谱，波形和调制质量以及接收机的灵敏度和抗干扰性能。RKE技术原理通常RKE功能内置在汽车的车身控制模块(BCM)中，BCM即bodycontrolmodule主要控制车门，车窗，内部照明等机电设备，如图1所示:RKE不仅可以完成车门锁开启关闭，也可以与发动机防盗锁止系统协同工作，在必要情况下驱动Immobilizer禁止启动发动机，从而提高防盗水平。RKE技术的工作原理可以用图2来说明:图1图2遥控车钥匙包含一个识别信号产生芯片，由小型电池供电，识别信号由复杂的安全编码序列构成，早期使用定码方式，主机与车钥匙各有一组相同的密码，但是定码方式存在很多缺点，例如密码少，容易重复，容易被复制和盗用，现在普遍采用滚码或跳码方式，密码依一定的编码函数，每发射一次，密码随即变化一次，密码不会被轻易复制或盗取，安全性极高，通常是32位或64位，然后进行数字调制等信号处理。由于安全性原因，编码算法等敏感信息高度保密，所以这类芯片通常对外部设备是黑盒子形式。同时这类芯片要求功耗极低，因为99%时间并不工作，所以低功耗设计很重要，非工作时段工作电流通常低到100nA，而正常发射时段工作电流可达到10-12mARKE通常采用ASK调制，在RFID技术中大量应用的ASK调制方式实现简单，成本较低，广泛采用的是直接双边带调制DSB-ASK，其他还有单边带SSB-ASK和相位翻转PR-ASK等调制形式，但是采用FSK调制也是一个发展方向，因为FSK调制在传输较高速率数据时更加稳定，抗干扰性也好于ASKRKE车载模块通过天线接收车钥匙发射的信号，对于ASK调制信号主要通过包络检波和幅度检测等方式得到调制的数据，对于FSK调制信号要通过鉴频电路或数字IQ解调得到调制数据，接收段主要检测MAC，即MessageAuthenticationCode，包括发射器识别码，滚码计数，命令码和状态标志，接收器通过比较自己的滚码计数和发射器的滚码计数来鉴别MAC，发射器的滚码计数应该与接收器存储的滚码计数相同或略大，但是应该在规定的时间窗口内，如果在时间窗口内不匹配，车载模块可以要求重新同步，如果匹配，车载模块就发送正常的串行命令给驱动器解锁。目前RKE使用的射频载波频率包括315M和433M，其中315M主要在北美使用，433.92M主要在欧洲和日本使用。PKE技术原理PKE在RKE的基础上增加了RFID工作方式，使遥控车钥匙和车载模块之间变成双向通信，车载模块不断发射一种唤醒信号，通常为了避免遥控车钥匙在较远距离被错误唤醒，唤醒信号一般由前导码和唤醒数据组成，如图3所示，唤醒信号通常采用125KHz等低频信号，传输距离较短，遥控车钥匙发射的信号与RKE类似，射频载波频率也是315M或433M，这样使车载模块接收车钥匙信号更稳定。RKE/PKE测试显然RKE/PKE研发和生产测试有很多区别。研发测试涉及更加全面的测试，包括射频和基带电路，包括天线的分析，着重于发现和解决在研发过程中可能出现的各种问题，所以研发测试可能涉及的测试仪表更多，包括矢量信号源用于产生RKE/PKE测试信号，信号分析仪用于测试RKE/PKE发射信号的功率，频谱和调制特性，矢量网络分析仪用于分析天线和射频器件特性，电源分析仪用于测试低功耗控制性能，示波器用于分析基带数据序列和响应时间等。由于RKE/PKE的瞬变特性以及不同的滤波器方式，常常呈现复杂的频谱特性和时变特性，不容易稳定的测量，安捷伦公司的宽带信号矢量采集和回放就可以很好的帮助用户捕捉和存储RKE/PKE信号，还可以通过高性能的矢量信号源进行复现，如果使用N9030A信号分析仪，捕捉和采集带宽可以达到160MHz，可以很好的捕捉不同频带同时出现的失真或干扰信号。生产测试主要针对整机设备，只测试关键的系统指标，着重于提高测试效率和降低测试效率。发射机测试主要包括功率和频谱测试，调制质量测试，杂散辐射等。推荐在研发中使用安捷伦公司的X系列信号分析仪，包含最新的数字信号处理技术和开放的WindowsXP系统，突破了以往分析仪的极限，支持最快的信号和频谱分析，实现速度和性能的最优化，而且不仅可以测试射频信号，还可以支持IQ信号测量。推荐在生产中采用安捷伦公司的CXA或N9320A等信号分析仪，可以较低成本覆盖主要测试。图32功率和频谱测试:主要验证设备发射足够的功率电平，保证传输距离，同时有正确的调制波形，频谱干扰成分较少。典型的RKE/PKE信号频谱如图4所示。图4图6图5调制质量分析:主要针对ASK和FSK数字调制测试调制精度，调制指数等，确保设备有正确的调制方式，调制指数和精度符合要求，不影响通信质量，典型的RKE/PKE调制分析如图5所示。接收机测试主要针对接收机性能，包括灵敏度，最高接收电平，抗干扰特性，保证通信距离，避免错误识别等。推荐在研发中使用安捷伦公司的X系列高性能矢量信号源或E4438C，在生产中使用安捷伦公司的N5182A或N9310A信号源。基带数据序列分析:主要针对发射机调制的数据序列或接收机解调的数据序列分析数据的正确性或波形的恶化，可以确保发射机正常调制数据，也可以在接收机测试中用于验证灵敏度或解调门限，如果已知编码方式(例如常用的Manchester编码)，还可以验证编码的正确性。图6显示一个应用的实例，发射端和接收端的数据随时间发生漂移，这样会导致部分数据出现错误很难查找原因，但通过基带数据分析可以发现和解决问题。针对发射机测试可以通过信号分析仪的解调数据和波形来分析，针对接收机测试可以通过矢量信号源产生测试信号给接收机(由于数据源产生方式通常保密，所以可以用通用单音调制或数字伪随机码数据代替)，在接收端通过示波器更加直观地观察波形。推荐的RKE/PKE研发测试仪表●N9030A信号分析仪●N9020A信号分析仪●N9010A信号分析仪●N5182B矢量信号源●E4438C矢量信号源●DSO/MSO9000系列示波器●ENA系列矢量网络分析仪●N6705B系列电源分析仪推荐的RKE/PKE生产测试仪表●N9000A信号分析仪●N9320B频谱分析仪●N5172B矢量信号源●N5182A矢量信号源●N9310A射频信号源3局域网扩展仪器(LXI)将以太网和Web网络的强大优势引入测试系统中。安捷伦是LXI联盟的创始成员。安捷伦优势服务旨在确保设备在整个生命周期内保持最佳状态，为您的成功奠定基础。我们不断投资开发新的工具和流程，努力提高校准和维修效率，降低拥有成本，以便您保持卓越的竞争力。您还可以使用Infoline网上服务更有效地管理设备和服务。通过共享测量与服务方面的专业经验，我们能够帮助您设计创新产品。安捷伦渠道合作伙伴黄金搭档:安捷伦的专业测量技术和丰富产品与渠道合作伙伴的便捷供货渠道完美结合。®ExtensionsforInstrumentationandTest(AXIe)是基于AdvancedTCA标准的一种开放标准,将AdvancedTCA标准扩展到通用测试和半导体测试领域。安捷伦是AXIe联盟的创始成员。扩展仪器(PXI)模块化仪器提供坚固耐用、基于PC的高性能测量与自动化系统。如欲获得安捷伦科技的产品、应用和服务信息,请与安捷伦公司联系。如欲获得完整的产品列表,请访问:请通过Internet、电话、传真得到测试和测量帮助。热线电话:800-810-0189、400-810-0189热线传真:800-820-2816、400-820-3863安捷伦科技(中国)有限公司地址:北京市朝阳区望京北路3号电话:[phone]传真:[phone]邮编:100102上海分公司地址:上海张江高科技园区碧波路690号4号楼1-3层电话:[phone]传真:[phone]邮编:201203广州分公司地址:广州市天河北路233号中信广场66层07-08室电话:[phone]传真:[phone]邮编:510613成都分公司地址:成都高新区南部园区天府四街116号电话:[phone]传真:[phone]邮编:610041深圳分公司地址:深圳市福田中心区福华一路六号免税商务大厦3楼电话:[phone]传真:[phone]邮编:518048西安分公司地址:西安市碑林区南关正街88号长安国际大厦D座5/F电话:[phone]传真:[phone]邮编:710068安捷伦科技香港有限公司地址:香港北角电气道169号25楼电话:[phone]传真:[phone]香港热线:800-938-693香港传真:[phone]E-mail:[e-mail]本文中的产品指标和说明可不经通知而更改©AgilentTechnologies,Inc.20132013年1月印于北京