安森美半导体首创智能无源传感器用于汽车无线感测应用

Ｌ企业与产品蒜．烹霉：嬲出口安纛奠半导体首创智能无源传感器用于汽车无线感测应用安森美半导体供稿传感器是汽车电子控制系统的关键元器件，高性能的传感器对提升汽车主动安全、燃油经济性及舒适性有着重大意义。安森美半导体作为全球汽车半导体行业翘楚，凭借广博的专知和宽广的产品及方案阵容，持续推动汽车领域的高能效创新，近期推出首创的超高频射频识别（ＲＦＩＤ）传感器，该器件将一个称为Ｍａｇｎｕｓ的智能传感器ＩＣ及可印制的天线相结合，无需外接电源，能无线感测温度、湿度、压力和距离，用于汽车胎压监测、座椅压力检测、整车处理单元进行后处理。这种创新方案的优势在于集成度高，元件数较少，单个处理单元可为多个传感器工作，无需后期维护，较传统的无线传感器降低成本和能耗，且市场扩展性极高。２智能无源传感器的工作原理智能无源传感器的核心是Ｍａｇｎｕｓｎ—ｓＩｃ和一个远程无线收发器。ＭａｇｎｕｓＲ－Ｓ是一个系统单芯片，质量控制漏水检测及液位检测可降低成本，提升能效和可靠性，并为无限量的汽车及其它低成本感测应用开启了大门。集成了能量收集引擎、感测湿度或压力的Ｃｈａｍｅ—ｌｅｏｎＴＭ传感器引擎、温度传感器、感测接收到的能源的距离传感器及存储独特ＩＤ的非易失性存储器；远程无线收发器用于收集感测信息并对其进行后处１现有无线传感器与智能无源传感器的比较当前市面上的无线传感器大都由收发器、额外的外围元件、刺激探测器及微控制器等多个ＩＣ组成，由电池供电，需要使用专用微控制器在每一节点对感测到的数据进行本地后处理。这类方案由于所需元件数较多，且后期使用需要维护，导致成本较高，目标市场有限。智能无源传感器则将多个传感器和功能集成到单个芯片（＜０．８ｍｍｚ）上，无需电池、刺激探测器和在感测节点的微控制器，感测数据将被发送到远程图１智能无源传感器架构及工作原理ｋ¨＾，＾……＾；…＾…万方数据理，每秒能收集来自１００个传感器的数据。由ＭａｇｎｕｓＲ－ｓ连接到天线而形成的智能无源传感器是完全可嵌入的？天线作为ＭａｇｎｕｓＲ－ｓ和远程无线收发器之间的通信介质．和根据环境改变天线阻抗的刺激探测器。ＣｈａｍｅｌｅｏｎＴＭ传感器引擎用于检测由周围环境变化引起的天线阻抗的变化，将感测收集电能以驱动传感器；钢膜是真空填充球的一部分，和ＰＣＢ一起被封装在一个塑料体内。其工作原理的核心是：电容式传感器检测由钢膜挠度变化引起的电容变化。而安森美半导体的智能无源传感器是单芯片方案，由ＭａｇｎｕｓＲ供电而无需电池，能耗低于１５ｕｗ。到的数据数字化为９位数字代码以便进行处理。距离传感器检测芯片内部可提供的功率，以确定与无线收发器相关的传感器的位置，它将距离信息数字化为５位数字代码。温度传感器的检测精度在０。Ｃ一５０℃为±０．３℃，在一４０℃一８５℃为±１℃。感测通过对存储在非易失性存储器中校准的已知状态进行相关测量而实现，参考数据可随时被检索用于相关感测。远程无线收发器收集感测数据并对其进行后处理，减轻每一单个传感器本地后处理数据的负担，使得单个无线收发器能服务于数以千计的传感器。智能无源传感器标签置于每一轮胎，独特的ＲＦＩＤ提供自动轮胎定位，无论当轮胎旋转还是静止时都可感测轮胎压力和温度信息，并将信息数字化为９位代码。该方案集成含前后两条天线的软件无线电模块到现成的电子控制单元，可用于汽车中的多个传感器标签。这智能无源传感器方案用于胎压监测系统的成本远远低于３０美元。ＴＰ■●３汽车智能无源传感器因ＭａｇｎｕｓＲ－ＳＩＣ采用定制的天线和封装，高度灵活性使得智能无源传感器能跨越汽车、医疗、工业、物联网等多个应用领域。在汽车领域，该方案主要用于胎压监测系统、座椅压力检测、整车质量控制漏水检测及液位检测。图２智能无源传感器用于胎压监测系统３．１胎压监测系统胎压监测系统用作实时自动监测行车过程中的轮胎气压，在出现胎压不足或过高的危险征兆时及传感器标签的识别是通过利用每一传感器的两个非易失性内存插槽，即标签识别号（ＴＩＤ）和电子产品代码（ＥＰＣ）来实现。ＴＩＤ内存插槽提供无法擦除的唯一传感器识别号，并在生产过程中以硅级别分配给每一传感器。ＴＩＤ包含制造代码（由ＲＦＩＤ全球管理机构ＧＳｌ分配）和传感器类型、制造时间及地点信息。ＥＰＣ内存插槽为用户定义的分配给传感器标签的标号提供最少９６位可写内存。时报警，提升行车安全性和燃油经济性，延长轮胎使用时间，减少悬挂系统的磨损。市场上当前用于胎压监测系统的多芯片传感器，被安装在每一轮圈和阀杆，使用电池供电，能耗高于２５０ｕｗ，需要加速计以避免轮胎未移动时将电池耗尽，在轮胎旋转期间需重新编程以定位，成本高于３０美元。最初使用智能无源传感器的胎压监测系统由一个双天线模块和一个挠度随压力变化的钢膜组成：３．２座椅压力检测座椅压力检测是通过传感器来实现保障乘员安全的系统。当今的座椅压力传感器是有源有线的网单极子利用阀杆作为通信的单极子天线，环形天线ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ｃｏｍ万方数据Ｌ一企业与产品络检测，置于坐垫内，需要连接电源，且不提供人体烹烹悉壁黑烹凼ＪＪｊ上的方案多采用人工探测的方式，耗时长且容易出错，一旦检测出漏水，必须将汽车拆卸至底盘以作修复。安森美半导体的智能无源传感器用于此类应用时，在制造过程中将无线传感器标签贴于底盘的特定区域，通过简单的干或湿的传感器代码提供湿度传感器功能，工厂工人只需手持阅读器绕车查询传感器标签，无需人工探测，如果浸水，传感器代码会指出精确的浸水源，汽车将下线作检测。根据汽车尺寸和汽车整车厂商的要求，用于整车漏水检测的配置可由２至１０多个湿度传感器组成。检测，只提供压力检测，因此，任何物体如一袋食品杂货，也会触发安全带警告灯。安森美半导体新推出的用于座椅压力检测的方案是无源无线的单芯片方案，无需电池供电，能耗低于１５ｕｗ。该无线传感器标签被贴于座椅内（湿度传感器标签贴于椅背，压力传感器标签贴于座垫）。湿度标签通过人体检测元素可确定座椅上是否有人，消除物品触发安全带警示的麻烦，提升可靠性；压力标签通过体重检测确定坐在座位上的是小孩还是成年人，这信息可从ＲＦＩＤ阅读器发送到汽车控制单元以优化气囊释放角度来增强安全性。其中的软件无线电模块可使用胎压监测系统中的相同单元。这方案易于扩展至添加乘员位置检测功能。奄图３（ａ）传统方案压力恃髓Ｏ团图３（ｂ）ＶＳ．智能无源方案图３座椅压力传感器３．３整车质量控制漏水检测车厂在汽车出厂前会对其进行高压浸水测试：关闭汽车门窗后，从不同角度对汽车进行高压喷水，以测试汽车的密封性能及底盘是否渗水。当前市面套檀ｍ一＿图５液位检测（左）市场当前方案；（右）ＭＳ．智能无源传感器方案（下转第８６页）ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｃｍａｇ．ｃｏｍ万方数据Ｌ企业与产品０，＝．篡篙：勰四口ｒ兀－罩ｌ—●量ｆ订●●●●璐＿Ｕ＿ｔ＿ｓＬ！『■ｍ～。百ｌ１■、●１ｌＩ，地铁盟小型蜂窝■■■＿一：■■■＿■■＿稻ｊ一１＿■■＿■■■＿＂＾Ｊｉ‘、■■＿■＿Ｊ‘＾“■＿■■＿１”ｉ■■＿２００ｍ－２ｋｒｎ１００－２０００ｈｄ∞ｒ，ｏｌＩｌｄｏ＊数州采徘：口ｔ＂Ｖｃ，。２０１５。ｏｎｏＩｎｃＱＯＰＶＯ未来５Ｇ密集型网络将需要蜂窝通信、ＷｉＦｉ和ｍｍＷａｖｅ功能。实现５Ｇ网络的较高预期将需要改进现有滤波器、ＧａＮ、ＧａＡｓ和硅技术。射频设计师必须考虑满足未来５Ｇ网络的需求，例如实现宽带、高频、低延迟和高密集型网络环境要求。小型蜂窝只是解决网络需求和构建未来互联移动环境的途径之一。田务用户数量各不相同（如下表所示），但也能以多种方式提供更高的移动带宽服务，例如提供带宽更高、延迟更低的更高质量的连接。对于因距离、干扰或位置原因导致宏蜂窝服务较差的区域，小型蜂窝也可提供覆盖服务，扩展宏蜂窝的覆盖区域。上接第８４页而安森美半导体的智能无源传感器可在容器外感测液位，省去油箱里的敏感电子。这传感器标签针结语安森美半导体的智能无源传感器集成Ｍａｇｎｕｓ系统单芯片，无需外接电源，能无线感测温度、湿度、压力和距离，提供更强固的高能效设计，用于汽车胎压监测系统、座椅压力检测、整车漏水检测及液位检测具有显著的成本、能效及可靠性优势，是省去当今对液体的介电常数进行了优化，能检测多种液体；其长度最长不超过４英寸，从而能满足在空间有限的容器外贴多个传感器标签的需求。将智能无源传感器标签剥离并贴在容器外，并使用手持阅读器查询传感器标签以获得一个传感器代码，传感器代码将被发送到后端微控制器用于后处理，以将传感器代码和汽车内特定的液位相对应。汽车油箱里的敏感电子和机械装置的第一步，其可定制的灵活性使其能扩展至汽车其它感测应用及医疗、工业、物联网等多个领域。圈力科发布最灵活的矢量信号分析工具近日，力科（ＴｅｌｅｄｙｎｅＬｅＣｒｏｙ）发布ＶｅｃｔｏｒＬｉｎＱ矢量信号分析软件选项，以拓展其行业领先的高性能示波器产品。ＶｅｃｔｏｒＬｉｎＱ选件能让力科示波器变成最灵活的矢量信号分析平台。通过示波器通道可获得多达８个输入端口——支持ｎ—ＰＳＫ、ｎ—ＱＡＭ、环状ＱＡＭ、ＡＳＫ、ＦＳＫ信号类型，同时也支持用户自定义类型。ＶｅｃｔｏｒＬｉｎＱ软件能够解调和分析ＲＦ信号，或直接捕获和分析基带Ｉ和Ｑ信号。ＶｅｃｔｏｒＬｉｎＱ使用独一无二的、直观的模型，经过一连串的标准和自定义模块对信号进行处理，简化了大多数复杂的分析。标准模块包括混频器、滤波器、相位估计模块和均衡器。用户也可以在信号处理链中任意位置插入自定义的ＭＡＴＬＡＢ处理模块。（来自力科）万方数据