关于胎压检测的方案介绍和分析

近年来随着国民经济发展，群众生活水平提高，汽车走进了千家万户。我国汽车产销量连年增长，2014年的汽车总产量增加到2001年的十倍——达到将近2400万辆，汽车工业已经成为国家重要经济支柱。而汽车电子行业更是蓬勃发展，据统计，目前汽车电子成本占整车成本的比例约为20%。而在汽车电子部件的设计和生产过程中，鉴于安全性考虑，质量控制要求非常严格，而能保障质量的就是测试。因此各个汽车电子厂商对测试设备和方案的要求非常高，在接下来的文章中我们就陆续为大家介绍RIGOL产品在各种汽车电子部件厂商的设计和生产过程中的应用案例。

图一 我国历年汽车总产量（单位：万辆）

胎压监测

汽车轮胎作为整个汽车中唯一高速运转且地面直接接触的部件，一旦发生故障，将会引发极为严重的后果，因此在整个汽车安全性设计中，保障轮胎的安全是重中之重。而车轮最为常见和最危险的故障就是高速运动中发生爆胎，排除道路等因素造成的爆胎，胎压不足是轮胎故障的最重要诱因。而胎压监测装置就是用来实时监测胎压的部件，是保障汽车安全的重要装置之一。

图二 某型号胎压传感器

胎压传感器一般置于汽车四个轮胎的内部，传感器受到接收装置信号唤醒后，会将当前轮胎气压数据调制后通过无线近距离传输方式发送给接收装置，接收装置将收到的信号解析，得到各个轮胎的胎压。而整个传输中所采用的无线传输协议有多种，一般使用的是FSK方式，下面就以某型号胎压监测系统为例展示系统测试方案。

图三 胎压传感器工作示意图

发射测试

传感器发射信号测试和一般的无线信号测试要求一样主要关注三个参数：频率，功率和谱线。而这种无线信号都有一个特性：间歇性发射，因此使用扫频式频谱仪测试都存在一个技术难题：信号并不能100%被完美捕获，如下图四所示，频谱仪捕获某设备发射的FSK信号，虽然捕获到了，但是谱线不对称，没有完整显示。而FFT式频谱仪成本高昂。

图四 普通模式下捕获无线发射信号效果

为了解决这个问题，RIGOL研发人员专门为DSA815频谱仪研发了“2FSK”功能，经过实际测试对无线发射信号捕获概率基本为100%，而对FSK信号，该功能不仅可以捕获信号，还可以计算出频偏和载波频率偏移等参数，极大提高了产线测试各类无线发射器件的效率。借助该功能，RIGOL DSA815成功进入OMRON。

图五 2FSK功能OMRON实测图

接收测试

接收测试要解决的第一个问题就是加载信息的调制波模拟问题，目前胎压传感器大部分使用的是曼彻斯特编码，如下图所示。

图六 曼彻斯特编码

RIGOL的DG1000Z系列函数/任意波形发生器具备高达标配8M和选配16M的任意波长度，并且具备采样率模式，可以将编辑的数据按照设置采样率逐个生成为模拟波形，避免信息丢失。因此在选配模式下即可生成最长4Mbit的数据。下图展示的是利用DG1062Z生成曼彻斯特编码的一串数据：0xFF 0xFE 0x06 0xA0 0xB8 0x84 0x3C 0x19 0XAA的实际测试效果。

图七 DG1000Z模拟曼彻斯特编码的调制信号

调制信号生成后，将信号灌入信号源的“EXT MOD IN”输入接口中。打开相应调制功能，并选择调制源为“外部”。即可产生加载所要求信息的相应调制信号。下图所示的是某胎压监测设备生产商使用的一台系统，用于测试接收器的性能。系统中各个仪器作用如下：

DP832电源为被测设备供电，该电源可以提供两路30V/3A的电源

DG1032Z用于模拟曼彻斯特编码的调制波形

DSG3030用于生成加载信息的FSK信号

图八 某胎压传感器测试系统

外部信号调制功能基本上所有的射频信号源都具备，但是各个厂家对外调制输入信号的电压范围都有严格限制，例如RIGOL的DSG3000系列是正负500mV，国际某知名公司射频源是正负2V等，这种设计相对容易实现，但是在实际使用中会有许多问题：

1.在使用FM、AM等模拟调制中，绝对电平的外调制信号要求客户很难做到，而电压偏移就会产生频率和幅度不准确，影响测试精度；

2.一般客户自己制作的调制波信号发生电路所产生的信号幅度一般为3.3V或者5V，会高于设备要求，不但会产生误差，还会损害仪器。

为了解决上述问题，RIGOL研发在新的DSG800系列射频信号源中调整了外调制输入电路的设计，使得DSG800对外调制信号的要求拓宽到在-6V~+6V电压范围内，信号电平要求为峰峰值1VPP，超过该峰峰值的默认为1VPP，并且输入电平为100K欧姆。在这种设计下，用户可以非常容易的使用其自制电路和设备产生的0~3.3V或者0~5V信号来作为FM外部调制信号，从而仿真出客户希望得到的FSK信号。

图九 DSG800外调制功能演示

“DSA815+DSG815”组合，以其优良的性能和功能——2FSK和大电平范围的EXTMOD IN，和无与伦比的价格优势，强势逆袭射频仪器设备市场，在编者向几个汽车电子客户推广的过程中，工程师直呼“不敢相信”，这样高性价比的仪器，您还等什么呢？赶紧联系试用吧！