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轿车行进中的衔接:射频通讯

用于所有这些设备的大多数电子电路都位于“中控台”—司机和前排乘客间那块安装屏幕和主控旋钮的区域。卫星广播、GPS、AM/FM收音机和蜂窝信号都是从外部到达车内,并且必须由天线来捕捉这些信号,然后通过电

今日的乘用车,特别是在美国,已成为行进通讯中心。一款典型的通用轿车(GM)包括AM、FM、卫星广播、两台GPS接收机和蜂窝射频。在乘客座位,还或许有蓝牙;别的,今后还会添加用于车辆与车辆和车辆与基础设施间通讯的DSRC(专用短程通讯,5.9GHz),也或许还有防磕碰雷达,不过这通常是一个独自体系。

用于所有这些设备的大多数电子电路都坐落“中控台”—司机和前排乘客间那块装置屏幕和主控旋钮的区域。卫星广播、GPS、AM/FM收音机和蜂窝信号都是从外部抵达车内,而且必须由天线来捕捉这些信号,然后经过电缆耦合到电子电路。为不使轿车满布天线(这与警车不同),OEM(原始设备制作商)在开发包括多个天线和电路板的多功用模块(内含100多个器部件)。图1是个新近的比如。


图1:左图为通用的一款用于2011年款车型的“鲨鱼鳍”天线。右图为装置在2013款GMC Yukon车上的鲨鱼鳍天线。该天线模块装置在挡风玻璃的正上方。(材料来历:通用轿车)

图1中的模块包括GPS天线和低噪声放大器(增益>25dB,噪声系数1dB–黑线)、XM卫星广播天线和低噪声放大器(黄褐色电缆)、以及蜂窝天线(蓝线)。三条端接特别SMB衔接器的同轴电缆安固在一个壳体上以简化装置。3插头衔接器与车辆内部的电缆组件配固在一起,它具有确定功用,以避免振荡和温度循环使这些衔接器分隔。整个同轴电缆长度可达20英尺或以上。一般状况,该电缆相似RG-174。关于2.4GHz的卫星接收机和1.575GHZ的GPS天线,它会引进不小损耗。

在模块中心,你能够看到一个头螺栓和一个赤色夹子,它们是用来将模块固定在车顶上的。电缆与装置硬件共用一个装置孔,装置孔的直径在20mm左右。因为现在如此多的车辆都选用在车顶装置模块的规划,所以,车顶上的这个孔成为任何进出车辆通讯的“紧俏”要道。

还有整合了“短FM”天线的模块。它们包括特别的匹配网络,以答应更短的天线也能与射频馈路完成阻抗匹配,这些规划是彻底针对特定车辆渠道的。图2是用于2013年款雪佛兰科鲁兹的此类模块的比如。


图2:2013款雪佛兰科鲁兹RS-010,带装置在后挡风玻璃(离玻璃很近)上方的短FM天线模块。(材料来历:通用轿车)

依据车辆和特征,这些信号和用户界面的全体架构或许与图3相似。


图3: 在2013左右上市的乘用车中,典型的车载通讯架构。

在这种拓扑中,从车顶天线模块到车内中控台会需约60英尺同轴电缆,在天线邻近选用FAKRA衔接器,在接收器的后部,会有更多衔接器。趁便提示下:FAKRA衔接器是SMB衔接器的特别版别,并现已开展成轿车内射频衔接的规范。该衔接器外壳具有多种色彩,依据用处这些色彩业已规范化。例如:蓝色是GPS;咖喱黄色是卫星广播。每种色彩都有共同卡销,所以不会呈现过错衔接。

这些轿车通讯体系中的大部分组件是由所谓的一级(Tier 1)供货商规划和制作并供给应OEM的。我与Ayman Duzdar博士进行了攀谈,博士是Laird Technologies(莱尔德科技)的信息通讯事业部全球工程总监,莱尔德是抢先的一级通讯计划供给商,它为美国和欧洲商场供给服务。Duzdar博士赞同与我共享了一些咱们或许几年后才会看到的发展。莱尔德现已在开发用于估计于2015至2019年上市的车型的规划,现在研制的新技术或许不会呈现在近几年问世的量产车上。Duzdar博士解说说,他们正在探究怎么削减同轴电缆的用量,且一起添加衔接功用,以使车顶装置单元愈加模块化。图4是种或许的建构。


图4:未来的衔接的轿车的一种或许架构。WiFi、GPS和4G接收机都被移至车顶模块,然后经过以太网电缆衔接到主机。

莱尔德信息通讯事业部担任M2M事务的部分主管Jim Ciccarelli告诉我,他们也将DSRC归入规划,DSRC将在车辆(车辆与车辆,或V2V)之间,以及车辆与固定基础设施(V2I)之间运用射频通讯,以添加比如防撞、路由、供给实时交通讯息等安全特性。

因为车顶是V2V的抱负方位,因而,需在模块中添加另一个天线和射频。DSRC将运用约5.9GHz的射频频谱,若运用同轴电缆完成从车顶天线到车内主机的信号馈送,则损耗可高达18dB,而眼下约为10dB,这使得新架构更有优势。比较图3和图4能够看到:中控台的电子电路能够更简略,且可明显削减车内所用的同轴电缆和RF衔接器的数量。

莱尔德已开发出包括3G、WiFi(2.4GHz和5.8GHz频段)、蓝牙和GPS接收器/收发器的作业原型模块。未来的迭代将移至4G/LTE、甚或DSRC。图5是新模块示例。


图5:莱尔德科技未来的衔接模块原型。右上方是GPS贴片天线,它整合了蜂窝/WiFi/蓝牙天线组合组件。PCB(反过来显现反面)上的左面部分是3G模块;PCB上的其它部分用于蓝牙和WiFi.留意:机壳是压铸的,可用作电子电路的屏蔽盒,机壳还具有可改进阻隔的隔腔。
  

尽管这是个前期比如,但Duzdar博士谈到了:运用WiFi下载文娱内容的才能;支撑WiFi为蜂窝衔接“分管”的或许性;在驾驭时,为后座乘客供给无线数据功用的远景。幻想一下,在未来几年,车内后座上的你家令郎/公主能运用平板电脑衔接到你的私家热门,并运用4G联网通讯。

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