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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Empfängerempfindlichkeit und insbesondere
auf eine Schaltung zur Regelung der Empfindlichkeit eines Kommunikationssignalempfängers.
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Schlüssellose
Zugangssysteme für
Fahrzeuge benutzen Hochfrequenz (RF)-Signale, die von einem handgehaltenen
Sender eines elektronischen Schlüssels
zur Bedienung der Verriegelungen in einem Fahrzeug übertragen
werden. Diese Zugangssysteme verwenden eine Kombination statischer
und dynamischer Daten zur Validierung des Senders in einer Empfängerschaltung
innerhalb des Fahrzeugs. Die dynamischen Datenkomponenten innerhalb
des Senders und Empfängers
werden nach jeder erfolgreichen Validierung aktualisiert, um die
Sicherheit des Systems zu verbessern. Während der Herstellung wird
eine Lernprozedur benutzt, um einen RF Schlüsselcode zu registrieren, der
von einem speziellen Sender mit der Empfänger-Schaltlogik eines speziellen
Fahrzeugs übertragen
wird, und um die dynamischen Datenkomponenten der zwei Schaltungen
zu synchronisieren. Die Empfindlichkeit des Empfängers gegenüber RF Signalen muß sorgfältig während des
Schlüssel-Lernprozesses
gesteuert werden: falls der Empfänger
zu empfindlich ist, wird er die Schlüsselcode anderer Fahrzeuge
auf der Fertigungslinie lernen; falls die Empfindlichkeit zu niedrig ist,
wird er den Schlüsselcode überhaupt
nicht lernen. Eine ähnliche
Einschränkung
trifft auf eine Sender/Empfänger-Resynchronisierungsprozedur
zu, die befolgt werden muß,
falls die dynamischen Daten in einem der beiden Geräte aufgrund
totalen Stromausfalls des entsprechenden Speichers verlorengehen.
Damit das schlüssellose
Zugangssystem ordnungsgemäß funktioniert,
muß die
Empfindlichkeit der Empfängerschaltung
innerhalb des Kraftfahrzeugs einen niedrigen Empfindlichkeitsmodus zwecks
Lernen und Synchronisieren und einen hohen Empfindlichkeitsmodus
für normalen
Betrieb haben. Für
praktische Zwecke beträgt
die Veränderung in
der Empfindlichkeit ungefähr
30 dB.
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Gegenwärtig wird
die Empfindlichkeit von Empfängerschaltungen
durch eine Schaltung, wie in 1 gezeigt,
eingestellt. Eingehende RF Signale werden auf Zwischenfrequenz (ff)
hinunterkonvertiert und von einem ff Verstärker 2 verstärkt. Das
Signal wird weiter von einem Spitzendetektor 4 und einem Durchgangsfilter 6 für niedrige
Frequenzen verarbeitet, bevor es an einen Komparator 8 übertragen
wird. Der Komparator 8 hat zwei Eingänge: einen positiven Eingang 9 und
einen negativen Eingang 11. Der Komparator 8 subtrahiert
eine an dem negativen Eingang 11 vorhandene Basis-Spannung
von dem an dem positiven Eingang 9 vorhandenen Datensignal. Die
sich daraus ergebende Ausgabe 12 wird an einen externen
Mikroprozessor zur weiteren Verarbeitung übermittelt. Der Durchgangsfilter 6 für niedrige
Frequenzen hat eine kürzere
Zeitkonstante als ein Durchgangsfilter, der von einem Eingangswiderstand 10 und
einem Kondensator 14 gebildet wird. Der Eingangswiderstand 10 ist
zwischen den zwei Eingängen
des Komparators 8 geschaltet. Der Kondensator 14 ist
zwischen dem negativen Eingang 11 des Komparators 8 und
Masse geschaltet. Während
normalem Betrieb stellt die Spannung über dem Kondensator 14 den
langfristigen Leitungsrauschpegel dar, welcher daher von dem Komparator 8 von
dem am positiven Eingang 9 vorhandenen Signal subtrahiert wird.
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Wenn
das System resynchronisiert werden muß, wird der Mikroprozessor
von einem externen, mit dem Zugangssystem verbundenen Computersystem
angewiesen, in einen Resynchronisierungsmodus einzutreten. Der Mikroprozessor
verringert die Empfindlichkeit der Empfängerschaltung durch Anlegen
eines Potentials an das Gate eines Erweiterungsmodus-Feldeffekttransistors
(FET) 16, und versetzt dadurch den FET 16 von
einem nichtleitenden in einen leitenden Zustand.
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Wenn
der FET 16 zwischen der SV-Versorgungsschiene 32 und
einem aufladenden Widerstand 15 geschaltet ist, ergibt
sich, daß die
Versorgungsspanung an einem Ende des aufladenden Widerstands 15 angelegt
wird. Das andere Ende des aufladenden Widerstands 15 ist
mit einer Platte des Kondensators 14 verbunden. Wenn der
FET 16 von dem Mikroprozessor angeschaltet wird, fließt Strom durch
den aufladenden Widerstand 15 und lädt den Kondensator 14.
Nach einer vorbestimmten Zeitspanne entfernt der Mikroprozessor
die Gate-Vorspannung (gate bias) von dem FET 16. Der FET 16 wird
dadurch abgeschaltet, kein nennenswerter Strom durchfließt ihn und
der Kondensator 14 hört auf
zu laden. Weil die geladene Platte des Kondensator 14 auch
mit dem negativen Eingang 11 des Komparators 8 verbunden
ist, wird die Kondensatorspannung. durch den Komparator 8 von
dem Signal an dem positiven Eingang 9 subtrahiert. Daher
wird die Empfindlichkeit des Empfängers reduziert. Der Wert des
aufladenden Widerstands 15 ist hoch (typisch 4,7 MΩ), um den
Ladestrom des Kondensators 14 zu reduzieren und dadurch
zu ermöglichen,
die Spannung über
den Kondensator 14 und infolgedessen die Empfänger-Empfindlichkeit
genau zu regeln. Die auf dem Kondensator 14 gespeicherte
Aufladung fließt langsam
ab, wobei aber genügend
Zeit zur Vollendung der Resynchronisierungs-Prozedur zur Verfügung steht.
Während
die auf dem Kondensator 14 gespeicherte Ladung abfließt, so vermindert
sich auch die dem negativen Eingang 11 des Komparators 8 zugeführte Spannung.
Infolgedessen kehrt die Empfindlichkeit des Empfängers schließlich auf
ihren normalen hohen Wert zurück.
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Die
Leistungsfährigkeit
dieser Schaltung leidet unter Schwankungen im Widerstand des Widerstandselements 15.
Da der Nennwert des Widerstandselements 15 so hoch ist
(4,7 MΩ),
ist der Ist-Wert gegenüber
den Umgebungsbedingungen äußerst empfindlich,
insbesondere im Automobilbereich. Diese Schwankungen verursachen,
dass der Kondensator 14 zu schnell auflädt, so dass die Empfindlichkeit
rapide abnimmt und der Synchronisierungsprozess fehlschlägt, weil
das RF-Signal überhaupt
nicht erkannt wird. Daher müssen
die Schaltungen von Hand abgestimmt werden, um die erforderliche
Leistungsfähigkeit
zu erzielen; was jedoch unpraktisch ist.
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Aus
der
DE 198 32 285
A1 ist eine Zugangskontrolleinrichtung für ein Fahrzeug
bekannt, bei der zur Verringerung des Einflusses von Störsignalen
auf einen Fragen-Antwort-Dialog die Empfangsempfindlichkeit eines
Codegebers der Zugangskontrolleinrichtung veränderbar ist. Dazu wird zur
Erhöhung
der Empfangsempfindlichkeit entweder vor einer Auswerteeinheit des
Codegebers zusätzlich
zu einem ersten Vorverstärker
noch ein zweiter Vorverstärker mittels
eines Überbrückungsschalters
hinzugeschaltet oder eine variable Verstärkung des Vorverstärkers eingestellt.
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Weiterhin
ist aus der
DE 39 42
936 A1 eine Breitbandverstärkerstufe mit Feldeffekttransistoren als
verstärkendem
Element, deren Verstärkung
mit Hilfe des Drainstroms bei fester Drain-Source-Spannung variiert
wird, bekannt. Da die Gleichstromverstärkung des verstärkenden
Elements im allgemeinen nicht ausreicht, um die Drain-Source-Spannung bei
kleinen Strömen
konstant zu halten, wird in den Rückkopplungszweig zur Stabilisierung
der Drain-Source-Spannung ein Operationsverstärker großer Verstärkung eingeschaltet. Um die Drain-Source-Spannung eines
als verstärkendes Element
eingesetzten Feldeffekttransisitors konstant zu halten, wird der
durch ihn fließende
Drainstrom mittels eines Steuertransistors gesteuert.
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Es
ist das Ziel der Erfindung, eine kostengünstige Schaltung zur Regelung
der Empfindlichkeit eines Kommunikationssignalempfängers oder
wenigstens eine zweckmäßige Alternative
bereitzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Zugangssystem für ein Fahrzeug
mit einer Empfängerschaltung
(1) zum Empfang übertragener
RF-Signale, wobei die Empfängerschaltung
(1) einen Verstärker
(20) zur Verstärkung
der Signale und einen Regler (30) zur Erzeugung eines Empfindlichkeits-Steuersignals
zür Einstellung
der Empfindlichkeit der Empfängerschaltung
(1) aufweist, wobei eine Versorgungsschaltung (24, 26, 28, 29)
für den
Verstärker (20)
vorgesehen ist, die für
das Empfindlichkeits-Steuersignal zur Einstellung einer Stromzuführung (32)
für den
Verstärker
(20) und dadurch der Empfindlichkeit der Empfängerschaltung
(1) ansprechbar ist, wobei die Versorgungsschaltung (24, 26, 28, 29)
parallele Schaltungsabzweigungen, einschließlich einer ersten, hochohmigen
Abzweigung und einer zweiten, niederohmigen Abzweigung zwischen
dem Verstärker
(20) und der Stromzuführung (32)
umfasst, einschließlich
eines Schalters (28) in der niederohmigen Abzweigung zum
Schalten der niederohmigen Schaltungsabzweigung in Reaktion auf
das Empfindlichkeits-Steuersignal und wobei die Empfindlichkeit
derart geändert
wird, dass während einer
Lernprozedur der Regler (30) den Schalter (28) abschaltet
und nach der Lernprozedur der Regler (30) den Schalter
(28) anschaltet.
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Eine
bevorzugte Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird nur als Beispiel mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 ein
Blockschema einer bekannten RF Empfängerschaltung ist; und 2 ein
Blockschema einer bevorzugten Ausführung einer RF 10 Empfängerschaltung
ist.
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Eine
RF Empfängerschaltung 1 eines schlüssellosen
Zugangssystems für
ein Fahrzeug, wie in 2 gezeigt, umfaßt einen
geräuscharmen Verstärker (LNA) 20 zur
Verstärkung
der von einem elektronischen Schlüssel empfangenen Hochfrequenz
(RF)- Signale und
eine RF-integrierte Schaltung (RF IC) 22 zur Verarbeitung
der verstärkten
Signale für
einen Mikroprozessor 30. Der LNA 20 ist ein Standard-Zwei-Transistor-Kaskode-Verstärker, der dem
Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist.
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Der
LNA 20 wird durch eine 5V-Stromzuführung 32 unter Strom
gesetzt, aber ist in der 20 Schaltung 1 mit der
Zuführung 32 über zwei
parallele Schaltungsabzweigungen verbunden, einschließlich einer
ersten Abzweigung mit einem hochohmigen Widerstand 24 (27
kΩ) und
einer zweiten Abzweigung mit einem niederohmigen Widerstand 26 (47Ω) und einem
pnp-bipolaren Transistor 28 (BC856) in Serie geschaltet.
Die Basis des Transistors wird durch ein Signal von einem Mikroprozessor 30 über einen
dritten 25 Widerstand 29 (22kΩ) gesteuert.
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Nachdem
ein neues schlüsselloses
Zugangssystem in einem Kraftfahrzeug installiert worden ist, muß, wie oben
beschrieben, das System den von einem speziellen handgehaltenen
RF Sender übertragenen
Binärcode
lernen, der anschließend zur 30 Bedienung
der Türverriegelungen
benutzt wird. Um zu gewährleisten,
daß der
empfangene Code frei von Störungen
seitens anderer Quellen ist, ist die Empfindlichkeit des RF Empfängers während der
Lernprozedur reduziert und der Sender wird von innerhalb des Autos
bedient. Die Empfindlichkeit des Systems wird durch den Mikroprozessor
gesteuert. Während
der Lernprozedur schaltet der Mikroprozessor 30 den Transistor 28 ab
und der niederohmige Widerstand 26 wird effektiv getrennt.
Der Widerstand zwischen der Stromzuführung 32 und dem LNA 20 5 ist
praktisch gleich dem Widerstand des hochohmigen Widerstandselementes 24,
oder 27 kΩ.
Dieser Widerstand ist wesentlich größer als der effektive Widerstand
des LNA 20, und infolgedessen geht der größte Teil
der Stromversorgungsspannung über
den hochohmigen Widerstand 24 und der LNA 20 empfängt nur
einen kleinen Anteil desselben, 1,76 V in der Schaltung 1.
Die Verstärkung
des LNA 20 ist daher stark 10 reduziert. In der
Schaltung 1 ist der Gleichstrom-Kollektorstrom des LNA 20 nur
120 μA, und
der LNA 20 schwächt
sein Eingangssignal unter diesen Bedingungen und stellt eine Schwächung von –20dB bereit.
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Nachdem
die Lernprozedur abgeschlossen ist, schaltet der Mikroprozessor
den 15 Transistor 28 an. Strom fließt durch den Transistor 28,
und der niederohmige Widerstand 26 ist effektiv parallelverbunden
mit dem hochohmigen Widerstand 24.
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Der
Gesamtwiderstand der zwei Schaltungsabzweigungen ist daher etwas
weniger als der Widerstand des niederohmigen Widerstands 26,
in diesem Beispiel 46.9Ω.
Dies ist bedeutend weniger als der effektive Widerstand des LNA 20,
und infolgedessen wird 20 nahezu die gesamte Versorgungsspannung diesem
zugeführt.
In der Schaltung 1 werden 4,7V der SV Versorgungsspannung
dem LNA 20 zugeführt,
welcher 3,56mA abnimmt. Die sich ergebende Verstärkung des LNA 20 ist
15 dB.
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Unter
der Kontrolle des Mikroprozessors (30) kann die Empfindlichkeit
der Schaltung 1 25 um einen Nennwert von 35 dB geändert werden.
Messungen an einer Anzahl von tatsächlichen Schaltungen zeigen
eine durchschnittliche Änderung
von 30 dB mit einer Verbreitung von 5 dB an. Dies befriedigt das Erfordernis
angemessener Empfindlichkeit während normalem
Betrieb und reduziert stark die Empfindlichkeit während des
Lernmodus, wo nur das starke, von einem Schlüssel im naheliegenden 30 Bereich übertragene
Signal erfaßt
wird.
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Eine
Vielzahl von Abwandlungen werden dem Experten gegenwärtig sein,
ohne von dem Umfang der vorstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschriebenen Erfindung abzuweichen.