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關于汽車遙控鑰匙技術的分析和介紹

普源精電RIGOL ? 來源:djl ? 2019-10-09 14:41 ? 次閱讀
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前兩篇我們測試的一款汽車鑰匙,它的遙控信號使用的載波頻率是315MHz,采用了ASK調制技術,接下來我們測試另一款,標記為2號,看看它采用的又是何種技術。測試采用的儀器同樣是DSA815和DS4054,以便于從頻域和時域分別觀察遙控信號的特性。測量設置如圖1所示。

圖1:測量設置

那么2號遙控器使用的又是哪個載波頻率呢?315MHz還是433MHz?按動遙控器的開門按鍵,通過DSA815測得的遙控信號的頻譜如圖2中的粉色軌跡所示,能夠看到左側有個高的譜線,通過標尺測得這個譜線的頻率是431.8MHz,這應該是這個遙控器的工作頻段。

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圖2:遙控信號的頻譜分布

圖2中的黃色軌跡是1號遙控器的遙控信號頻譜,比較一下可以看到它們之間的一些明顯不同。相對于1號遙控器的頻譜(黃色軌跡),這個2號遙控器的頻譜(粉色軌跡)的左右兩側的譜線很少,看來信號比較干凈。

接下來,我們把431.8MHz的那個信號放到屏幕中心,集中觀察一下這個遙控主信號的情況,如圖3所示,這是一個帶調制的信號的頻譜。

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圖3:遙控信號的頻譜

解調一下,看看這個遙控信號的調制信號是什么模樣,可以看到如圖4所示的調制信號的時域波形。1號遙控器解調出來的是兩組脈沖碼型,而這個2號遙控器解調出來的信號是由一組脈沖碼型組成,每組脈沖串的持續時間大約為50ms,每組之間的時間間隔大約為52ms,看來1號與2號遙控器采用的編碼形式很不相同。

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圖4:解調出來的調制信號波形

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圖5:每組脈沖串的間隔

同樣利用具有140M采樣點的深存儲的500MHz帶寬的數字示波器DS4054也捕獲到了很類似的波形,如圖6所示,可以很清楚地看到遙控信號由一組脈沖碼型組成。

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圖6:示波器捕獲到的遙控信號信號波形

多次按動遙控器的同一個按鍵,通過DS4054進行多次信號捕獲后可以看到如圖7所示的波形,黃,白兩種顏色分別對應兩次捕獲的波形,通過對比發現,兩次捕獲到的波形中的有一段脈沖串的波形是明顯不重合的,說明每次發出的信號的內容是有變化的。其實,可以猜到的是,如果每次發出的信號都完全一樣,不就很容易被“捕獲到并被復制”嗎,所以,出于安全考慮,遙控鑰匙與車內的接收器其實是每次完成一次操作之后都要同步變換密碼的,這就使得被破解的可能性大大降低。

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圖7:示波器捕獲到的遙控信號信號對比

通過DS4054的標尺可以測得遙控信號的時域波形以及載波頻率,如圖8所示,載波是頻率為434MHz的正弦波。

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圖8:載波是頻率為434MHz的正弦波

還可以通過DS4054的標尺測得遙控信號中的調制信號的變化速率,如圖9所示,信號的變化速率大約為1.5 KHz。

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圖9:遙控信號的變化速率

我們也可以通過DSA815對這個遙控信號進行參數測量,由于遙控器發出的信號是間斷的突發式的,傳統的頻譜分析儀是掃頻式的,掃描時間決定了對信號的捕獲概率,而頻譜分析儀的掃描時間又與掃寬(SPAN)成正比,與分辨帶寬(RBW)成反比,與這兩個參數的設置直接相關。

為了提高掃描速度,就需要使用較大的RBW,但,就可能會導致看不清信號頻譜的細節。如果想看清楚信號頻譜的細節,勢必要減小RBW以便得到頻域的高分辨率,但減小RBW,但掃描時間也會增加,比如,SPAN同樣為100 KHz,把RBW減小到1 KHz,此時DSA815的掃描時間會延長為100 ms,獲得的頻譜顯示如圖10所示,但此時對這種突發式的信號的捕獲概率會大大降低,必須采用頻譜分析儀的最大保持,經過多次的捕獲,累加出信號頻譜的輪廓。

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圖10:RBW為1KHz時測得的頻譜

對于掃頻式的頻譜分析儀,由于存在著上述的掃描時間與頻率分辨率之間的矛盾,因此,在實際測試的時候要考慮這兩個設置之間的折衷。

有沒有更好的測量方法?針對這種間斷的突發式的信號,可以采用DSA815的“無縫信號捕獲”模式。進入到這個模式后,DA815將會變成一臺“實時頻譜分析儀”,會在一定的設置范圍內對被測信號進行“不間斷地捕獲”。這對這個遙控信號,我們會看到如圖11所示的頻譜顯示,能比較清楚地看到信號的頻譜由主瓣和很多旁瓣組成,主瓣的頻率通過標尺測得是433.9MHz,如圖12所示。

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圖11:“無縫信號捕獲”模式下信號的頻譜

主瓣的兩側有兩個緊挨著的旁瓣,如圖12所示,通過標尺可以得出它們與主瓣的頻率差大約為1.4 KHz,這其實是調制信號的速率,幅度差為4.2dB,這個表示信號調制的深度。從測量結果已經可以判斷此遙控信號采用了ASK(幅移鍵控)調制技術,屬于一種數字調制技術。

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圖12:遙控信號的頻譜細節

通過以上使用DA815 + DS4054對2號遙控信號進行的深入測試可以看出:這款遙控器采用的頻率是433 MHz,也同樣采用了ASK調制技術。與1號遙控鑰匙相比:雖然都使用了ASK調制,但載波頻率不同,調制速率不同,編碼方式也不同。

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