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高集成度国标ETC射频收发器应用系统分析
作者：RFID世界网 收编
来源：RFID世界网
日期：2011-04-14 11:02:55
摘要：中国的公路不停车收费（ETC）系统应用市场越来越大，为了促进ETC应用的快速发展和成熟，国家相关部门开展了高速公路联网不停车收费的试点工程，比如，京津翼地区和长三角地区，所以对车载单元（OBU）的需求量也随之大幅增加。
中国的公路不停车收费（ETC）系统应用市场越来越大，为了促进ETC应用的快速发展和成熟，国家相关部门开展了高速公路联网不停车收费的试点工程，比如，京津翼地区和长三角地区，所以对车载单元（OBU）的需求量也随之大幅增加。
目前市场上应用的OBU多数是通过分立元器件设计实现的，存在一致性、稳定性和可靠性的问题。博通（BEKEN）集成电路于2010年年初推出用于ETC系统的射频收发器芯片BK5822，是目前世界上唯一一款集成了包括接收、发射和唤醒在内的全部射频功能的国标ETC收发器，其性能指标完全符合国家标准GB/T 20851.1-2007和GB/T 20851.2-2007。BK5822设计实现的OBU完全解决了上述问题，批量生产的OBU具有一致性以及稳定可靠性。
与应用分立元器件设计实现的OBU方案相比，BK5822仅需少量外部器件，最大程度上节约了PCB面积和外围器件的成本，缩短了研发周期，提高产品生产的成品率，BK5822集成了OBU所需的全部射频功能模块，使设计更为简单，研发调试更容易，量产的OBU产品性能更稳定。
基本技术特性
BK5822射频收发器内部集成了完整的射频收发和调制解调功能，并嵌入了数据帧处理功能，进行FM0的编解码。同时BK5822还集成了唤醒电路，能够在电流很低的睡眠状态被唤醒，满足了ETC OBU在睡眠状态超低功耗的要求。BK5822采用了常用的小尺寸28pin 5mm×5mm QFN封装（图1），加上简单的外围应用电路，大大减小了在PCB上所占用的空间，从而节省了成本。
主要功能模块
BK5822全部集成了ETC OBU的各射频功能模块，图2为BK5822射频收发器内部的系统框图，下面结合图2对各功能模块进行简要的描述。
接收模块（请做粗宋）：接收机采用低中频结构，在下变频后的Rx Filter是一个中间频率在5MHz的带通滤波器。当使BK5822进入接收状态，并且BK5822接收到数据包结束标志后，便自动将Rx关闭，同时中断引脚发出接收中断，BK5822进入待机状态，直到FIFO里面的数据被读空，或者清除接收中断后，接收才重新打开以等待接收数据。如果BK5822没有接收到数据包结束标志，将一直处于接收状态，此时如果要退出接收状态进入待机状态，需要通过相应寄存器设置强制关闭接收模块。为了对BK5822接收的信号进行更好的解调和解码，BK5822内部集成了一个AGC（自动增益控制），实现接收链路增益的自动调节。
唤醒模块（请做粗宋）：对14KHz方波进行检测，检测到N个方波后，BK5822给出唤醒中断信号。这里的N可由用户设定，范围是1~16。BK5822内部集成了带通的鉴频器，实现10KHz~20KHz范围内的方波能够产生唤醒中断，大大减小了误唤醒的概率。
系统应用分析
应用BK5822设计ETC OBU，电路实现方面十分简单，图3是应用BK5822设计ETC OBU的系统框图。从图可看出，整个OBU系统主要有两颗芯片，一个是主控芯片MCU，另一个是射频收发器BK5822。BK5822的外围应用器件很少，一颗是32.768MHz的晶振，其它主要是匹配电路应用的无源器件。发射、接收和唤醒部分的匹配电路均采用单端输出和输入的结构，便于研发调试和外围器件的成本控制。接收和发射共用一个微波天线，通过一个PIN微波二极管来控制收发的切换。微波天线具有圆极化的特性，方向性较强，应用普通PCB板材实现的PCB板上印制微波天线，大幅降低了成本。
实际应用BK5822实现的OBU，在程序初始化后，一般来说，只是通过两个中断信号触发MCU之后，才与BK5822进行数据传输。一个中断信号为唤醒中断，另一个为IRQ中断。IRQ的中断信号在接收到数据或发射完数据后产生。具体MCU和BK5822的交互流程图如图4所示。
目前市场上应用的OBU多数是通过分立元器件设计实现的，存在一致性、稳定性和可靠性的问题。博通（BEKEN）集成电路于2010年年初推出用于ETC系统的射频收发器芯片BK5822，是目前世界上唯一一款集成了包括接收、发射和唤醒在内的全部射频功能的国标ETC收发器，其性能指标完全符合国家标准GB/T 20851.1-2007和GB/T 20851.2-2007。BK5822设计实现的OBU完全解决了上述问题，批量生产的OBU具有一致性以及稳定可靠性。
与应用分立元器件设计实现的OBU方案相比，BK5822仅需少量外部器件，最大程度上节约了PCB面积和外围器件的成本，缩短了研发周期，提高产品生产的成品率，BK5822集成了OBU所需的全部射频功能模块，使设计更为简单，研发调试更容易，量产的OBU产品性能更稳定。
基本技术特性
BK5822射频收发器内部集成了完整的射频收发和调制解调功能，并嵌入了数据帧处理功能，进行FM0的编解码。同时BK5822还集成了唤醒电路，能够在电流很低的睡眠状态被唤醒，满足了ETC OBU在睡眠状态超低功耗的要求。BK5822采用了常用的小尺寸28pin 5mm×5mm QFN封装（图1），加上简单的外围应用电路，大大减小了在PCB上所占用的空间，从而节省了成本。
图1： BK5822 5mm×5mm QFN封装芯片
主要功能模块
BK5822全部集成了ETC OBU的各射频功能模块，图2为BK5822射频收发器内部的系统框图，下面结合图2对各功能模块进行简要的描述。
图2： BK5822射频收发器内部的系统框图
接收模块（请做粗宋）：接收机采用低中频结构，在下变频后的Rx Filter是一个中间频率在5MHz的带通滤波器。当使BK5822进入接收状态，并且BK5822接收到数据包结束标志后，便自动将Rx关闭，同时中断引脚发出接收中断，BK5822进入待机状态，直到FIFO里面的数据被读空，或者清除接收中断后，接收才重新打开以等待接收数据。如果BK5822没有接收到数据包结束标志，将一直处于接收状态，此时如果要退出接收状态进入待机状态，需要通过相应寄存器设置强制关闭接收模块。为了对BK5822接收的信号进行更好的解调和解码，BK5822内部集成了一个AGC（自动增益控制），实现接收链路增益的自动调节。
唤醒模块（请做粗宋）：对14KHz方波进行检测，检测到N个方波后，BK5822给出唤醒中断信号。这里的N可由用户设定，范围是1~16。BK5822内部集成了带通的鉴频器，实现10KHz~20KHz范围内的方波能够产生唤醒中断，大大减小了误唤醒的概率。
系统应用分析
应用BK5822设计ETC OBU，电路实现方面十分简单，图3是应用BK5822设计ETC OBU的系统框图。从图可看出，整个OBU系统主要有两颗芯片，一个是主控芯片MCU，另一个是射频收发器BK5822。BK5822的外围应用器件很少，一颗是32.768MHz的晶振，其它主要是匹配电路应用的无源器件。发射、接收和唤醒部分的匹配电路均采用单端输出和输入的结构，便于研发调试和外围器件的成本控制。接收和发射共用一个微波天线，通过一个PIN微波二极管来控制收发的切换。微波天线具有圆极化的特性，方向性较强，应用普通PCB板材实现的PCB板上印制微波天线，大幅降低了成本。
图3： 应用BK5822实现的ETC OBU系统框图
实际应用BK5822实现的OBU，在程序初始化后，一般来说，只是通过两个中断信号触发MCU之后，才与BK5822进行数据传输。一个中断信号为唤醒中断，另一个为IRQ中断。IRQ的中断信号在接收到数据或发射完数据后产生。具体MCU和BK5822的交互流程图如图4所示。
图4： MCU和BK5822交互流程图
