車身控制器遙控接收靈敏度問題淺析

李國慶，張 林，王禮建

（上汽技術中心 （南京）電子電器部，江蘇 南京 241000）

在汽車遙控系統中，車身控制器接收高頻信號，并把它解調為數字信號，然后對數字信號進行解密，之后進行認證。目前，整車上與遙控相關的系統功能包含安全系統、門鎖系統、玻璃升降系統等，如果車身控制器與遙控器進行無線信息交互過程中，遙控信息出錯或受到干擾，車輛會出現無法設防或解防、門鎖無法遙控上鎖或解鎖、遙控升降窗等功能失效。車身控制器遙控接收出現問題后，車主最直觀的感受是遙控距離短及遙控不靈敏，嚴重影響客戶滿意度。通過大量的調查驗證和測試工作，找出遙控接收效果差的根本原因，提出改進方案。

1 影響遙控接收效果評價原因分析

圖1為遙控失效原因分析魚刺圖。按照圖1中的各影響因素制定問題排查表，見表1。

由表1得出故障要因:遙控接收有諧振發生。

表1 問題排查表

2 要因測試排查

拿一個故障件NO.1和一個合格件NO.2進行靈敏度測試，發現故障件的靈敏度比正常值減小了20dB，見表2。

表2 樣品遙控接收靈敏度檢測對比

由于3.1p和3.4p都是在電容的容差范圍±0.25p之內，說明問題的根源并不是由于電容的品質問題。

將故障件NO.1遙控接收PCB上每一個元器件和合格件NO.2遙控接收上元器件逐個對換，每對換一個元器件，測試一遍遙控接收靈敏度，直到發現靈敏度明顯減少為止。通過對比測試，發現問題出在tank circuit（諧振電路）的一顆電容上面，如遙控接收系統硬件電路圖 （圖2）所示C5，如果將NO.1和NO.2上的電容進行對換，故障模式從NO.1轉移到NO.2上。

利用LCR表來測量電容的容值，然后焊接在這兩塊遙控接收PCB上進行測試，發現電容C5的變化對RF靈敏度的影響，見表3。

表3 C5不同容值對靈敏度影響

由表3可以得到一個粗略的靈敏度隨電容C5變化的曲線，見圖3。

由圖3可以看到，當C5在3.3p附近時，RF的靈敏度有一個很大突變。而C5又正好使用的是3.3p標稱值的電容，所以導致在批量生產的時候，RF測試臺有些不合格出現。當靈敏度處于圖3中的上升沿位置時，靈敏度是非穩態的值，它會在一定范圍內波動，每一次測量會出現不同的結果。這也是導致BCM工廠下線檢測時的合格件到客戶工廠變成失效件的原因。

從理論上分析，該電容C5在其容差范圍之內，是不會產生如此大的靈敏度突變。為了查找導致靈敏度產生突降的根本原因，我們做了大量的測試。最后發現根本問題在于PCB布局 （layout）的時候，將RF接收芯片內部的低噪聲放大器 （LNA）的輸入電路和輸出電路放置得太近，而RF匹配元件又剛好使整個電路諧振到工作的頻率附近，導致IC內部的低噪聲放大器 （LNA）輸入級和輸出級發生了諧振，使得電路噪聲水平升高，導致靈敏度出現突降。

對于溫度對產品的影響方面，由于使用的C0G電容的溫度特性很好，并且電容的容值在常溫下是最大的，隨著溫度的升高和降低，電容的容值都會變小，見圖4。

同時，找到一個臨界的產品對其作溫度試驗，來驗證溫度對產品的影響。這個在常溫下表現為故障的產品，在高溫和低溫狀態下都表現為正常，見圖5。

綜合靈敏度隨電容C5的變化曲線，電容的容值隨溫度變化曲線，以及臨界產品隨溫度的變化曲線這3個曲線，可以認為溫度不會導致產品失效。當然，對電路產生影響的因素還有老化、電磁環境等。

3 產品改進

目前解決串擾和諧振最有效的方法是破壞其路徑。圖6是優化過的電路，對比圖2，將LAN輸入電路中的L2去掉，C8換成22nH的電感，調整LAN輸出電路C1、 L1、C5等參數。

為了保證新改進產品不會再有類似問題，我們首先吸取了在失效產品中經驗教訓，做了以下的驗證工作。

1）最直接的方式，將新產品中可能發生諧振的那部分電路的電容和電感，在其取值上下一個檔次的電容和電感全部嘗試了一遍，驗證是否還會發生諧振。結果是沒有發現問題。

2）做阻擾測試，對比老產品和改進后的產品測試結果，可以發現新產品各個板子特性一致性比較好，而老產品各個板子特性之間的差異很大，如圖7所示。

3）用大功率的信號激勵，通過掃頻的方式來觀察是否有諧振現象發生。新設計的PCB在掃頻測試的時候，基本不會有諧振現象發生，而原來的PCB在這個激勵功率下，很大的頻率范圍內都有諧振現象發生。圖8為故障件PCB在進行大功率掃頻時發生了諧振現象，圖9為改進后PCB在進行大功率掃頻時的狀態。對比圖8和圖9，改進后的PCB諧振現象明顯消失，改進措施有效。

在售后反饋中，還發現部分0公里遙控鑰匙故障件。在遙控鑰匙生產流水線，對下線檢測工具進行升級改造，使之能夠檢測發射功率、中心頻率、靜態電流、電池電壓和按鍵操作力等項目，如圖10所示。屏蔽箱用于減少外界對信號的干擾，包括PCB倉盒、3個無感觸桿、高頻天線和防盜轉發器讀寫器，需要檢測行程力。PC用來顯示和儲存測試結果。頻譜儀用來檢測鑰匙發射功率和中心頻率，通過高頻天線與屏蔽箱連接。示波器用來檢查發射信號的報文幀長度和波特率。接收器用來檢查發射信號的按鍵功能是否正確。此套設備能有效杜絕不良產品從生產線流出。

4 結束語

如今無線發射、接收在實際生活中的應用越來越普遍，電磁環境越來越復雜，只有不斷地加大測試力度，使用更加新穎的測試手段，才能更多地發現設計中存在的問題，提升客戶滿意度。