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你了解自动停车系统中的无线电调配器吗

2019年08月21日 11:23 次阅读

在自动停车系统的帮助下,你顺利地将车停入狭小的停车位。虽然你很想快速走到医生办公室,但左脚踝的疼痛却让你没法走得太快。在缴费亭处,你输入了停车位的号码,并将一张信用卡插入读卡器,这样便能自动完成停车费的缴纳手续了。

在看到屏幕上显示的停车费金额以后,你点击了确认键,然后机器吐出一张纸质收据,上面用粗体字标示出你应该来取车的最迟时间。交完停车费后,你回到车里,拿起你的平板电脑,下车并用无钥匙遥控器上车门。汽车遥控进入系统的工作原理相当于单向的快易通系统。当你按压遥控器上的锁定键或者开锁键时,你的无钥匙遥控器便向车内的接收器发出了一个无线电信号,这个接收器会根据信号来操作车门上的电动锁(这个接收器甚至可以自动发动汽车)。

车内的接收器接收来自无钥匙遥控器的无线电信号,其背后的物理学原理和无线电调配器是一样的,都是“共振”。我们生活在一个电磁波的海洋中,电磁波的来源远到太阳,近到我们的身体(我们的身体会发出红外线)。通常来说,我们根本不会去想自己身边的各种电磁波,只在我们的手机信号弱以致打不了电话时,我们才会关注电磁波。

一个无线电调配器必须忽略所有无关频段的电磁波,而只关注你选择的电台所对应的特定频段。为了做到这一点,无线电调配器会用“音叉”作为接收器。音叉包含一个被弯成U形的金属条。当我们击打音叉时,这个U形金属条的两个长边会以某种特定的频率振动,并在空气中产生压力波。也就是说,音叉能把快速、单次的机械扰动转化成特定频率的声音。我们可以通过改变音叉的长度、质量或者金属条的形状,来改变音叉发出声音的频率。

你了解自动停车系统中的无线电调配器吗

除了击打音叉以外,我们还可以通过另一种方式让音叉的金属条振动,那就是让音叉接触与其自然频率相同的声波,而其他任何频率的声波都无法让音叉疯狂地振动起来。当一个振子达到其自然频率时,振幅就会急剧增大,这种现象叫作“共振”。无线电调配器与车内的遥控进入系统的信号接收器都用到了共振原理。通过共振原理,这些装置只需关注它们应该关注的某种频率,而无须理会背景中其他频率的电磁波。

虽然这些电路比一个简单的摆锤或者音叉更复杂,但它们的工作原理从本质上来看都是一样的。当接收器接收到的电磁波频率和电路的自然共振频率一致时,就会产生一个较大的感应电压,这个电压比其他频率的电磁波所能产生的电压大得多。这个较大的电压被输送到系统的其他部分,以便处理这些电磁波中的编码信息。要改变一个摆锤的共振频率,你可以改变摆线的长度;想改变压电石英晶体的自然共振频率,你可以改变晶体的形状或者大小。

当你收听广播的时候,如果你从一个频道换到另一个频道,接收器的电路就会发生改变,无线电调配器的共振频率也会发生相应的变化。在美国,所有车辆的遥控进入系统都使用同样的无线电频率——315兆赫兹。因此,为了保证系统的安全,在发送程序命令的同时,还会随机发射一个12位数字的密码。只有在接收器检测到正确的12位密码后,它才会执行信号指令(比如打开汽车的后备厢或者锁上车门等)。

但是,如果某人有一个接收器,他不就能接收到你的无钥匙遥控器发送的信号,从而截获这个12位密码了吗(就像两台收音机能收听同一个广播频道一样)?事实上,他确实可以这样做,但下一次当你使用你的无钥匙遥控器的时候,你的系统又会随机选择一个不同的12位密码来作为新密码。因此,即使别人输入上次产生的12位密码,也不可能打开你的车门。那么,为什么你的接收器会接收这个新的12位密码呢?这是因为你的无钥匙遥控器使用某种算法来产生密码,你的接收器也使用同样的算法来产生密码。

所以,接收器只接收某个特殊的12位密码。当你下一次按下遥控器上的按钮时,遥控器又会产生一个新的12位密码。在这样的设定下,即使有人截获了某一次的信号,他也不可能利用这个信号打开你的车门。如果你不小心在距离车辆很远的地方按下了遥控器上的按钮,而车内的接收器并不知道这个12位密码已经被重设了,该怎么办呢?

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