CN108988887B - 用于共享单车的折叠电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于共享单车的折叠电路，属于电路领域，包括供电电路；在供电电路的第一边缘活动连接有定位电路；在供电电路的第二边缘活动连接有数据收发电路；在供电电路的第三边缘活动连接有通讯电路；其中，定位电路与供电电路之间存在第一间距，数据收发电路与供电电路之间存在第二间距，通讯电路与供电电路之间存在第三间距，第一间距、第二间距以及第三间距由对折叠电路进行辐射仿真模型处理后选取最小空间重叠部分确定。通过改进硬件折叠电路的立体结构，可以避免接收天线的互相干扰，提升复杂电磁环境中接收机的电磁兼容能力。

Description

用于共享单车的折叠电路

技术领域

本发明属于电路领域，特别涉及用于共享单车的折叠电路。

背景技术

面对气候变暖的严峻形势，在国家节能减排的号召下，公交出行的意义十分重大。然而面对一些短距离、时效性强的出行情况，公交系统往往不能够满足需求。共享单车的出现恰好弥补了这一空缺。但是随着共享单车数目的不断增加、用户量的不断壮大，对单车的管理与使用以及用户行程隐私的保护不得不提上日程。

目前在共享单车的使用过程中，用户开锁过程中需要同时接收卫星定位信号、发送并接收NFC近场通信信号、发送并接收NB-IOT信号。在周围电磁环境较为复杂，干扰信号较强，其中任意一种信号无法接收时，那么单车将面临无法使用的情况。NFC作为新兴的近场通信技术，信号频段约13.56MHz。卫星定位信号仅接收，不发送，频段约1565.42～1575.42MHz(GPS)，1559.052～1591.788MHz(北斗)。NB-IOT基站信号频段约850MHz。这三种信号接收灵敏度约为-129dBm(NB-IOT信号)，-163dBm(北斗信号)/-155dBm(GPS信号)，-15.5dBm(NFC信号)。

另外，在现有的智能锁设计中，三种信号的接收机电路及芯片都在同一块PCB折叠电路上，这样会使三种接收机工作时互相干扰，降低接收机的灵敏度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了用于共享单车的折叠电路，用于提高共享单车内电路的抗电磁干扰性。

为了达到上述技术目的，本发明提供了用于共享单车的折叠电路，所述折叠电路包括：

供电电路；

在供电电路的第一边缘活动连接有定位电路；

在供电电路的第二边缘活动连接有数据收发电路；

在供电电路的第三边缘活动连接有通讯电路；

其中，定位电路与供电电路之间存在第一间距，数据收发电路与供电电路之间存在第二间距，通讯电路与供电电路之间存在第三间距，第一间距、第二间距以及第三间距由对折叠电路进行辐射仿真模型处理后选取最小空间重叠部分确定。

可选的，在所述折叠电路中：

所述定位电路、数据收发电路、通讯电路均通过金属铰接件与所述供电电路活动连接。

可选的，在所述折叠电路中：

所述金属铰接件接地。

可选的，在所述折叠电路中：

所述定位电路、数据收发电路、通讯电路均通过可插拔接口与所述供电电路电连接。

可选的，所述第一间距、第二间距以及第三间距由对折叠电路进行辐射仿真模型处理后选取最小空间重叠部分确定，包括：

将所述定位电路、数据收发电路以及通讯电路与供电电路连接；

基于辐射仿真模型对已连接的折叠电路进行辐射建模运算，分别获取定位电路、数据收发电路以及通讯电路对应的旁瓣空间与供电电路对应的主瓣空间的重叠区域；

分别对定位电路、数据收发电路以及通讯电路与供电电路之间的距离进行调整，分别获取重叠区域最小时定位电路、数据收发电路以及通讯电路与供电电路的间距，将确定的间距分别作为第一间距、第二间距以及第三间距。

可选的，所述折叠电路包括：

所述定位电路包括GPS/北斗定位电路。

可选的，所述折叠电路包括：

所述数据收发电路包括NFC收发电路。

可选的，所述折叠电路包括：

所述通讯电路包括NB-IOT通信电路。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

通过改进硬件折叠电路的立体结构，可以避免接收天线的互相干扰，提升复杂电磁环境中接收机的电磁兼容能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的用于共享单车的折叠电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。

实施例一

本发明提供了用于共享单车的折叠电路，如图1所示，所述折叠电路包括：

供电电路；

在供电电路的第一边缘活动连接有定位电路；

在供电电路的第二边缘活动连接有数据收发电路；

在供电电路的第三边缘活动连接有通讯电路；

其中，定位电路与供电电路之间存在第一间距，数据收发电路与供电电路之间存在第二间距，通讯电路与供电电路之间存在第三间距，第一间距、第二间距以及第三间距由对折叠电路进行辐射仿真模型处理后选取最小空间重叠部分确定。

在实施中，本实施例提出的折叠电路用于通过对现有的共享单车智能锁硬件电路进行改进，以提高共享单车的接收机灵敏度、提高其电磁兼容能力。通过改进硬件折叠电路的立体结构，可以避免接收天线的互相干扰。本实施例注重复杂电磁环境中接收机的电磁兼容能力，一方面满足了用户在商业聚集区域的用车要求，另一方面又间接降低了接收机的功耗。具有较大的现实意义。

本发明方案包含折叠电路设计：折叠电路设计包含接收机发射机电路与芯片，这些电路与芯片分布应当尽量避免近场与远场辐射范围的重叠。折叠电路具体包括NB-IOT芯片及外围电路，GPS/北斗芯片及外围电路，NFC芯片及外围电路。

本发明提供可折叠的共享单车智能锁硬件电路，该电路的技术方案如下：

将折叠电路按功能划分区域，包括供电区域，GPS/北斗定位区域，NFC收发区域，NB-IOT通信区域。

步骤1：对折叠电路进行近场与远场的1MH～1GHz的辐射仿真模型，确定三块区域的主瓣与第一旁瓣空间重叠部分。“辐射仿真模型”，是指搭载系统所有电子设备的折叠电路，包括电池，I/O接口等。通过使用专用电磁仿真软件(如HFSS)，可以保证仿真结果的数据正确性，减少仿真模型的误差。

步骤2：将四个区域单独分开设计，独立设计PCB折叠电路，并留出交互接口，四块折叠电路按一定立体结构(如矩形盒结构)机械连接，完成整体组装。在设计区域折叠电路PCB模型时，应在原有整体设计中差分信号线，模拟地线，数字地线，电源线等，并留出接口。机械连接部分由金属铰接件完成，并且该金属铰接件附带接地效果。处于方便拆装的考虑，这里的机械连接部分为可插拔接口设计。

步骤3：对重组后的折叠电路进行近场与远场的1MH～1GHz的辐射仿真模型，可以大幅减少各区域的辐射主瓣和第一旁瓣重叠区域部分面积，在三个区域同时工作时提高系统的电磁兼容能力。主瓣和第一旁瓣均为各个区域的主要工作频段，不包括带外频段。

基于辐射仿真模型确定上述电路之间间距的步骤为：

将所述定位电路、数据收发电路以及通讯电路与供电电路连接；

基于辐射仿真模型对已连接的折叠电路进行辐射建模运算，分别获取定位电路、数据收发电路以及通讯电路对应的旁瓣空间与供电电路对应的主瓣空间的重叠区域；

分别对定位电路、数据收发电路以及通讯电路与供电电路之间的距离进行调整，分别获取重叠区域最小时定位电路、数据收发电路以及通讯电路与供电电路的间距，将确定的间距分别作为第一间距、第二间距以及第三间距。

经过上述处理，借助辐射仿真模型的计算，将每个电路之间的间距调整为相互电磁干扰最小的距离，从而令得到的折叠电路能够具有更好的内部电磁干扰环境。

本发明提出了一种改进的共享单车智能锁的硬件电磁兼容设计方案，将共享单车结合新型硬件设计方式，利用电磁环境仿真软件，协作完成共享单车的定位与通信功能，用户可在复杂电磁环境(如高密度商圈、建筑物内部等)中打开并使用共享单车。该发明创新点如下：

1)改变传统PCB折叠电路设计规则，将共享单车智能锁内部立体空间充分利用，减少同一平面上多个电路同时工作带来的走线电感问题。

2)在现有PCB折叠电路设计基础上增加层数，将共享单车智能锁内部立体空间充分利用，减少各层电路同时工作时的磁通量溢出问题。

3)NFC近场通讯技术保证通信接收机灵敏度。NFC采用独特的信号衰减技术，有效通信距离仅为20厘米左右，其信息传递过程很容易被环境噪声淹没。因此利用三维PCB组装设计，该系统可保证NFC信号接收机电路灵敏度不被邻近的工作电路影响，确保整个系统的可靠性。

4)NB-IoT移动通信网络增大共享单车覆盖区域和接入量。首先，NB-IoT在同样频段下的增益强于传统网络，增大NB-IoT移动通信网络覆盖能力；其次NB-IoT的连接能力远远大于现有网络，减小掉线的几率。在用户处于移动信号较弱区域或是同时接入移动网络人数多的区域，利用三维PCB组装设计与分功能区域电路设计，有助于NB-IoT提高共享单车连接能力，增大共享单车覆盖区域和接入量。

5)本折叠电路中使用NFC、NB-IoT等新技术，优点是能耗低。三维PCB组装设计与分功能区域电路设计可进一步提高系统的抗电磁干扰能力，降低系统能耗。

综上所述，该方法可以显著提高共享单车智能锁的可靠性，增大共享单车覆盖区域和接入量，降低共享单车能耗，具有较远的推广前景。

在改进后的区域折叠电路上分别设计供电区域，GPS/北斗定位区域，NFC收发区域，NB-IOT通信区域的具体芯片分布与外围电路。对上述电路进行设计时，需要注意的内容包括：

对于供电区域，数字地与模拟地分开，尽量加宽电源线、地线宽度，按照地线>电源线>信号线，信号线宽为：0.2～0.3mm，最细宽度可达0.05～0.07mm，电源线为1.2～2.5mm。

对于GPS/北斗定位区域，NFC收发区域，NB-IOT通信区域，不同电压的器件要分开，按照功能，折叠电路上的处理部分、控制部分、接口部分、电源部分、模拟部分、数字部分、低频部分、高频部分要分得很清楚，各自之间不产生干扰。具体方法有：

①按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向；

②以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐和紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接；

③在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列,有利于装焊与批量生产；

④位于折叠电路边缘的元器件,离折叠电路边缘一般不小于2mm,折叠电路的最佳形状为矩形,长宽比为3∶2或4∶3,折叠电路面尺寸大于200mm×150mm时,应考虑折叠电路所受的机械强度；

⑤尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离；

⑥某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方；

⑦对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节,应放在印制板上便于调节的地方；若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应；

⑧应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。

本发明提供了用于共享单车的折叠电路，包括供电电路；在供电电路的第一边缘活动连接有定位电路；在供电电路的第二边缘活动连接有数据收发电路；在供电电路的第三边缘活动连接有通讯电路；其中，定位电路与供电电路之间存在第一间距，数据收发电路与供电电路之间存在第二间距，通讯电路与供电电路之间存在第三间距，第一间距、第二间距以及第三间距由对折叠电路进行辐射仿真模型处理后选取最小空间重叠部分确定。通过改进硬件折叠电路的立体结构，可以避免接收天线的互相干扰，提升复杂电磁环境中接收机的电磁兼容能力。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.用于共享单车的折叠电路，其特征在于，所述折叠电路包括：

供电电路、定位电路、NFC收发电路、NB-IOT通信电路的四块折叠电路，四块折叠电路按一定立体结构机械连接；

在供电电路的第一边缘活动连接有定位电路；

在供电电路的第二边缘活动连接有NFC收发电路；

在供电电路的第三边缘活动连接有NB-IOT通信电路；

其中，定位电路与供电电路之间存在第一间距，NFC收发电路与供电电路之间存在第二间距，NB-IOT通信电路与供电电路之间存在第三间距；

基于辐射仿真模型对已连接的折叠电路进行辐射建模运算，分别对定位电路、NFC收发电路以及NB-IOT通信电路与供电电路之间的距离进行调整，分别获取重叠区域最小时定位电路、NFC收发电路以及NB-IOT通信电路与供电电路的间距，将确定的间距分别作为第一间距、第二间距以及第三间距。

2.根据权利要求1所述的用于共享单车的折叠电路，其特征在于，在所述折叠电路中：

所述定位电路、NFC收发电路、NB-IOT通信电路均通过金属铰接件与所述供电电路活动连接。

3.根据权利要求2所述的用于共享单车的折叠电路，其特征在于，在所述折叠电路中：

所述金属铰接件接地。

4.根据权利要求1所述的用于共享单车的折叠电路，其特征在于，在所述折叠电路中：

所述定位电路、NFC收发电路、NB-IOT通信电路均通过可插拔接口与所述供电电路电连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的用于共享单车的折叠电路，其特征在于，所述基于辐射仿真模型对已连接的折叠电路进行辐射建模运算，包括：

分别获取定位电路、NFC收发电路以及NB-IOT通信电路对应的旁瓣空间与供电电路对应的主瓣空间的重叠区域。

6.根据权利要求1所述的用于共享单车的折叠电路，其特征在于，所述定位电路包括GPS/北斗定位电路。

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