汽车电子车钥匙RKE-PKE测试方案

1、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Remote Keyless Entry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.钥匙端发岀信号，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Passive Keyless Entry,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R

2、FID技术)，由遥控车钥匙和车载控制组成.当驾 驶者踏进指定范国内.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功能内羞在汽车的车身控制模块(BCM)中. BCMfipbody control module主要控制车门，车窗.内部照 明等机

3、电设备.如图1所示：ImmobilizerMessagingRKEController (Computer)Driver outputsInputs(Solenoids. Ights, alarm. motor etc)(Semi, analoa. digital)图1RKE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：0： Agilent Technologies RF goMritor /modwlalor Carrier and signaluthi Y遥控

4、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 常对外部设备是黒盒子形式。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

5、作电流可达到10-12mARKE通常采用ASK调制，在RFID技术中大呈应用的 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,其他还有单边帝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 Message Authentication Code,包括发射器识别码

6、.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 模块可以宴求垂新同步，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315 M和433 M. 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

7、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315 M或433 M,这样使车载模块接收车钥 匙信号更稳定。in nnmI/ A图3I汀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.包括射频和基帯电路.包括天 线的分析.着重于发现和解决在研发过程中可能岀现的 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

8、和射频器件特性.电源 分析仪用于测试低功耗控制性能.示波器用于分析基帯 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，安捷伦公司的宽帝信号矢量 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.捕捉和采集帯宽可以达到 160MHz,可以很好的捕捉不同频带同时岀现的失真或干 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.着垂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

9、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 Windows XP系统.突破了以往分析仪的极限，支持最快 的借号和频谱分析，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10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。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，调制指数尊，确保设备有正确的调制方式，调 制指数和精度符合要求.不

10、影响通信质量.典型的RKE/ PKE调制分析如图5所示。图5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。11_ 1Wa Q匚1二§1) o Q e门.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

11、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岀现错误很难查 找原因.但通过基帝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歸机码数据代替），在接收端通过 示波器更加直观地观察波形.rwuBinwjiLoqM algrMdBut mMbQiwdt!图6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

12、号源 DSO/MSO9000系列示波器 ENA系列矢量网络分析仪 N67C5B系列电源分析仪推荐的RKE/PKE生产测试仪表 N90C0A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4AdvancedTCA' Extensions for Instrumentation and Test(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。局域网扩

13、展仪器(LXI)将以太网和Web网络的 强大优势引入演试系统中.安捷伦杲LXI联 盟的创始成员。八.PCI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。安捷伦渠道合作伙伴www.agilenLcom/find/channelpartners 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。安捷伦Q 优势服务冬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.努力捉髙 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Info

14、line网上服务更有效地 管理设备和服务通过共拿测量与 服务方面的专业经验.我们能够帮 助您设计创新产品.www.agilentcom/find/advantageservices如欲获得安捷伦科技的产品应用和服务 值息请与安fit伦公司联系。如欲获得 完整的产品列寢，请访问： www.agilentcom/find/contactus请通过Intent电话传鼻得到 测试和测助。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 北京市朝阳区望京北路3号 (010) 64397888 (010)

15、 64390278100102上海分公司 地址：上海张江高科技园区碧波路690号4号楼13层(021) 38507688(021) 50273000201203A|Am: FbdvcDEKRA CertifiedISO 9001:2008QualtySystemwww.agilentcom/quality广州分公司 地址：广州市天河北路233号中信广场66层0708室 电(020)38113988 传真(020) 86695074 邮塢：510613成都分公司 地址：成都高新区南部园区天府四衝116号电话：(028)83108888 传真(028)85330830 邮编：610041深圳分公司 地址：深圳市&田中心区袒华一箱六号免税裔冬大MT3樽 电话:(0755) 83079588 传真:(0755) 82763181邮编518048西安分公司 地址：西安市婢林区南关正衝88号 长安国际大厦DJS5/F电话：(029) 88867770传真:(