车身控制器遥控接收灵敏度问题浅析

2013-09-02李国庆王礼建

汽车电器 2013年4期

李国庆，张林，王礼建

（上汽技术中心（南京）电子电器部，江苏南京 241000）

在汽车遥控系统中，车身控制器接收高频信号，并把它解调为数字信号，然后对数字信号进行解密，之后进行认证。目前，整车上与遥控相关的系统功能包含安全系统、门锁系统、玻璃升降系统等，如果车身控制器与遥控器进行无线信息交互过程中，遥控信息出错或受到干扰，车辆会出现无法设防或解防、门锁无法遥控上锁或解锁、遥控升降窗等功能失效。车身控制器遥控接收出现问题后，车主最直观的感受是遥控距离短及遥控不灵敏，严重影响客户满意度。通过大量的调查验证和测试工作，找出遥控接收效果差的根本原因，提出改进方案。

1 影响遥控接收效果评价原因分析

图1为遥控失效原因分析鱼刺图。按照图1中的各影响因素制定问题排查表，见表1。

由表1得出故障要因:遥控接收有谐振发生。

表1 问题排查表

2 要因测试排查

拿一个故障件NO.1和一个合格件NO.2进行灵敏度测试，发现故障件的灵敏度比正常值减小了20dB，见表2。

表2 样品遥控接收灵敏度检测对比

由于3.1p和3.4p都是在电容的容差范围±0.25p之内，说明问题的根源并不是由于电容的品质问题。

将故障件NO.1遥控接收PCB上每一个元器件和合格件NO.2遥控接收上元器件逐个对换，每对换一个元器件，测试一遍遥控接收灵敏度，直到发现灵敏度明显减少为止。通过对比测试，发现问题出在tank circuit（谐振电路）的一颗电容上面，如遥控接收系统硬件电路图（图2）所示C5，如果将NO.1和NO.2上的电容进行对换，故障模式从NO.1转移到NO.2上。

利用LCR表来测量电容的容值，然后焊接在这两块遥控接收PCB上进行测试，发现电容C5的变化对RF灵敏度的影响，见表3。

表3 C5不同容值对灵敏度影响

由表3可以得到一个粗略的灵敏度随电容C5变化的曲线，见图3。

由图3可以看到，当C5在3.3p附近时，RF的灵敏度有一个很大突变。而C5又正好使用的是3.3p标称值的电容，所以导致在批量生产的时候，RF测试台有些不合格出现。当灵敏度处于图3中的上升沿位置时，灵敏度是非稳态的值，它会在一定范围内波动，每一次测量会出现不同的结果。这也是导致BCM工厂下线检测时的合格件到客户工厂变成失效件的原因。

从理论上分析，该电容C5在其容差范围之内，是不会产生如此大的灵敏度突变。为了查找导致灵敏度产生突降的根本原因，我们做了大量的测试。最后发现根本问题在于PCB布局（layout）的时候，将RF接收芯片内部的低噪声放大器（LNA）的输入电路和输出电路放置得太近，而RF匹配元件又刚好使整个电路谐振到工作的频率附近，导致IC内部的低噪声放大器（LNA）输入级和输出级发生了谐振，使得电路噪声水平升高，导致灵敏度出现突降。

对于温度对产品的影响方面，由于使用的C0G电容的温度特性很好，并且电容的容值在常温下是最大的，随着温度的升高和降低，电容的容值都会变小，见图4。

同时，找到一个临界的产品对其作温度试验，来验证温度对产品的影响。这个在常温下表现为故障的产品，在高温和低温状态下都表现为正常，见图5。

综合灵敏度随电容C5的变化曲线，电容的容值随温度变化曲线，以及临界产品随温度的变化曲线这3个曲线，可以认为温度不会导致产品失效。当然，对电路产生影响的因素还有老化、电磁环境等。

3 产品改进

目前解决串扰和谐振最有效的方法是破坏其路径。图6是优化过的电路，对比图2，将LAN输入电路中的L2去掉，C8换成22nH的电感，调整LAN输出电路C1、 L1、C5等参数。

为了保证新改进产品不会再有类似问题，我们首先吸取了在失效产品中经验教训，做了以下的验证工作。

1）最直接的方式，将新产品中可能发生谐振的那部分电路的电容和电感，在其取值上下一个档次的电容和电感全部尝试了一遍，验证是否还会发生谐振。结果是没有发现问题。

2）做阻扰测试，对比老产品和改进后的产品测试结果，可以发现新产品各个板子特性一致性比较好，而老产品各个板子特性之间的差异很大，如图7所示。

3）用大功率的信号激励，通过扫频的方式来观察是否有谐振现象发生。新设计的PCB在扫频测试的时候，基本不会有谐振现象发生，而原来的PCB在这个激励功率下，很大的频率范围内都有谐振现象发生。图8为故障件PCB在进行大功率扫频时发生了谐振现象，图9为改进后PCB在进行大功率扫频时的状态。对比图8和图9，改进后的PCB谐振现象明显消失，改进措施有效。

在售后反馈中，还发现部分0公里遥控钥匙故障件。在遥控钥匙生产流水线，对下线检测工具进行升级改造，使之能够检测发射功率、中心频率、静态电流、电池电压和按键操作力等项目，如图10所示。屏蔽箱用于减少外界对信号的干扰，包括PCB仓盒、3个无感触杆、高频天线和防盗转发器读写器，需要检测行程力。PC用来显示和储存测试结果。频谱仪用来检测钥匙发射功率和中心频率，通过高频天线与屏蔽箱连接。示波器用来检查发射信号的报文帧长度和波特率。接收器用来检查发射信号的按键功能是否正确。此套设备能有效杜绝不良产品从生产线流出。