TWI680643B - 胎壓感測器之射頻匹配裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種胎壓感測器之射頻匹配裝置，依序包括系統控制單元、射頻控制單元、射頻匹配單元及多頻天線，其中射頻匹配單元依序包括諧振部、濾波部及匹配部，其中諧振部連接到射頻控制單元，調整到所需的多種頻段的起始頻率與截止頻率，濾波部連接在諧振部與匹配部之間，係抑制及消除雜訊與不需要的倍頻頻率訊號，而匹配部則是讓多頻射頻訊號最大功率轉移到多頻天線，使得多頻天線可以傳送多個不同頻率的射頻訊號。

Description

胎壓感測器之射頻匹配裝置
本發明係有關於射頻匹配裝置，尤指一種設置在胎壓感測器中無需任何切換電路，即可匹配多頻射頻天線所需的匹配電路的射頻匹配裝置。
一般而言，胎壓偵測系統主要有兩個部分，安裝在車內的監控主機及安裝在輪胎中的胎壓感測器，監控主機與胎壓感測器之間傳送無線訊號的通用的無線射頻頻率，大致為315MHz或433.92MHz等兩種頻率，因此，為了讓胎壓感測器可以適用在不同頻率的監控主機，或者讓監控主機可以接收不同頻率的胎壓感測器之訊號。業者最慣用的手法是讓依銷售國家或地區的開放頻段分別選用單一頻率的胎壓感測器搭配相同頻率的監控主機來銷售，造成銷售預估及庫存管理的困難。
基於上述的原因，有些業者針對此一問題，分別提出不同的改良技術並且申請專利，例如英國施拉德電子公司(Schrader Electronics Ltd)所申請的美國專利(US9333815)，其名稱為一種多頻胎壓監測器，此美國專利使用切換電路分別切換到兩個不同的頻率的匹配電路，再由同一個天線將訊號傳送出去。但有其他業者認為使用兩個匹配電路的設計，仍有改善的空間，因此提出改良方案，例如為升電裝工業股份有限公司所申請的台灣發明專利(TWI625043)，其名稱為雙頻胎壓感測器之匹配部，此台灣專利 係在匹配單元上耦接一個二極體，透過微控單元控制二極體的工作狀態，而切換匹配電路的阻抗。
但是上述的台灣專利或美國專利還是都需要一個切換的手段，來調整匹配電路的阻抗，進而從天線發射出訊號，此種電路設計的方式，匹配電路還是需要切換不同頻率所需的阻抗，而切換動作會增加胎壓感測器的電力消耗，且電路動作效率較低及成本較高之缺點，因此，實有必要改善此一問題。
有鑑於先前技術的問題，本發明之一目的係提供胎壓感測器之射頻匹配裝置在無需切換電路之架構下，即可匹配多頻段訊號，以達到減少電力消耗及成本之目的。
根據本發明之一目的，係提供一種胎壓感測器之射頻匹配裝置，包括系統控制單元、射頻控制單元、射頻匹配單元及多頻天線，其中系統控制單元連接射頻控制單元，並負責決定射頻控制單元要發出多個不同頻率訊號的其中一個，而射頻匹配單元連接在射頻控制單元及多頻天線之間，且射頻匹配單元依序包括諧振部、濾波部及匹配部，其中諧振部連接到射頻控制單元，調整到所需的多種頻段的起始頻率與截止頻率，濾波部連接在諧振部與匹配部之間，係抑制雜訊與不需要的倍頻頻率訊號，而匹配部則是讓射頻訊號可以最大功率傳輸到多頻天線，使得多頻天線可以傳送多個不同頻率的射頻訊號。
其中，諧振部包括複數個被動元件，各被動元件之間以串聯及並聯的其中之一或兩者方式連接在一起，以調整電路匹配所需多種頻段 的起始頻率與截止頻率。
其中，濾波部係為濾波器，尤其是低通濾波器或帶通濾波器或頻阻濾波器，使得不需要的雜訊及倍頻頻率訊號被抑制。
其中，射頻匹配單元包括複數個被動元件，各被動元件之間以串聯及並聯的其中之一或兩者方式連接在一起，並且能匹配於射頻控制單元要發出各個頻率訊號。
據上所述本發明具有下述之一或多個特點：
1.無須任何切換開關元件，提升整體電路動作效率，減少占用電路設計空間。
2.多頻天線只需要諧振部調試出所需頻段的諧振點，即匹配於發射不同頻率的射頻訊號。
3.由於沒有切換開關元件，可節省零件成本，降低功率消耗，提高胎壓感測器電池的使用時間。
1‧‧‧控制單元
2‧‧‧射頻控制單元
3‧‧‧射頻匹配單元
4‧‧‧多頻天線
30‧‧‧諧振部
301‧‧‧第一電容
302‧‧‧第一電感
303‧‧‧第二電感
304‧‧‧第二電容
31‧‧‧濾波部
310‧‧‧濾波器
32‧‧‧匹配部
321‧‧‧第三電容
322‧‧‧第四電感
323‧‧‧第三電感
324‧‧‧第四電容
圖1係本發明之架構示意圖。
圖2係本發明之射頻匹配單元之實施例示意圖。
圖3係圖2之實施例經諧振部之訊號分析示意圖。
圖4係圖2之實施例經諧振部之第一頻率之其倍頻頻率訊號分析示意圖。
圖5係圖2之實施例經諧振部之第二頻率之其倍頻頻率訊號分析示意圖。
圖6係圖2之實施例經諧振部及濾波部之訊號分析示意圖。
圖7係圖2之實施例經諧振部及濾波部之訊號分析示意圖。
圖8係圖2之實施例經諧振部及濾波部之訊號分析示意圖。
圖9係圖2之實施例經諧振部及濾波部之訊號分析示意圖。
圖10係圖2之實施例經諧振部及濾波部之訊號分析示意圖。
為利 貴審查員瞭解本發明之發明特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而於文中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，故不應侷限本發明於實際實施上的專利範圍。
請參閱圖1所示，本發明係一種胎壓感測器之射頻匹配裝置，包括系統控制單元1、射頻控制單元2、射頻匹配單元3及多頻天線4，其中系統控制單元1連接射頻控制單元2，並負責決定射頻控制單元2要發出多個不同頻率訊號的其中一個，而射頻匹配單元3連接在射頻控制單元2及多頻天線4之間。
在本發明中，射頻匹配單元3依序包括諧振部30、濾波部31及匹配部32，其中諧振部30連接到射頻控制單元2，調整到所需的多種頻段的起始頻率與截止頻率，濾波部31連接在諧振部30與匹配部32之間，係抑制及消除雜訊與的要發出多個不同頻率訊號的倍頻頻率訊號，而匹配部32則是讓射頻訊號的能量(訊號功率)最大功率可以傳輸到多頻天線4，使得多頻天線4可以傳送多個不同頻率的射頻訊號。
在本發明中，請參閱圖2所示，諧振部30包括複數個被動元件(1~4)，各被動元件之間以串聯及並聯的其中之一或兩者方式連接在一起，以調整射頻訊號到達所需多種頻段的起始頻率與截止頻率。濾波部31係為濾波器，尤其是低通濾波器或帶通濾波器或頻阻濾波器，使得所需的多種頻率的倍頻頻率訊號被截止。射頻匹配單元32包括複數個被動元件(A~D)，各被動元件之間以串聯及並聯的其中之一或兩者方式連接在一起，並且能匹配於射頻控制單元要發出各個頻率訊號。
為了更進一步了解本案，乃提出依圖2所示之實施例進行說明如下：在本實施例中，諧振部30包括第一電容301、第一電感302、第二電感303及第二電容304，而匹配部32包括第三電容321、第三電感323、第四電感322及第四電容324，其中第一電容301之一端接地，第一電感302之一端連接射頻控制單元2，第一電容301之另端連接在第一電感302與射頻控制單元之間，第一電感302之另端連接第二電容304之一端，第二電感303之一端電源，另端連接在第一電感302與第二電容304之間，第二電容304之另端連接濾波器310之一端，濾波器310之另端連接第三電容321之一端，第三電容321之另端連接第三電感323之一端，第三電感323之另端連接第三電感322之一端及第四電容324之一端，第三電感322之另端及第四電容324之另端都接地，且第四電容324之一端亦連接到天線單元。
其中，第三電容321、第三電感323、第四電感322及第四電容324根據機構外殼的裝置設計與PCB板材、走線、阻抗、零件配置的實際情形，逐一調試出適當擺放位置與適當零件值，讓匹配部32可同時匹配於 第一頻率(315MHz)與第二頻率(433.92MHz)，並將之串接於濾波器310之後。再者，以上不同種類的電阻或電容或電感，並以串聯或並聯擺放或調整元件值等調試方式，調試出一個或一個以上所需頻段的諧振點，諧振點可於網路分析儀S11參數看出，如此即可讓多頻天線可以發射出多個頻率的射頻訊號。
請參閱圖3所示，系統控制單元1決定射頻控制單元2要發出第一頻率及第二頻率的其中一個，但在未經過濾波部31前，可以從圖3看到在0~-20dBm之間的頻寬為300MHz~1GHz。請參閱圖4所示，第一頻率已經可以順利發射出去，但第一頻率的二倍及三倍的倍頻頻率的訊號強度還是太強。請參閱圖5所示，第二頻率已經可以順利發射出去，但第二頻率的二倍的倍頻頻率的訊號強度還是太強，為能正常動作並避免影響其他裝置之運作，請參閱圖6所示，再透過濾波器310來濾除、抑制後，0~-20dBm之間的頻寬為300MHz~550MHz，而且第一頻率的二倍及三倍的倍頻頻率的訊號已經有效的被抑制(如圖7所示)，再者，第二頻率的二倍的倍頻頻率的訊號也有效的被抑制(如圖8所示)，最後，請參閱圖9及10所示，再經由匹配部32可以看到第一頻率及第二頻率都可以順利的在很少雜訊及倍頻頻率的干擾下有效的發射出去。
據上所述，本發明無須任何切換開關元件，提升整體電路動作效率，減少占用電路設計空間。多頻天線只需要利用諧振部30調試出所需頻段的諧振點，而匹配於發射不同頻率的射頻訊號。再者，本發明不需要切換開關元件，即可節省零件成本，有效降低功率消耗，提高胎壓感測器的電池的使用時間。
綜上所述，本發明以完全新穎性，為坊間所未曽有類似者公開或申請在先，且已具有功效實質增進之產業利用性的價值，爰依法提出專利申請；然，本說明書僅為較佳實施例之敘述，並非以此作為專利範圍的界定，舉凡在本發明之原理、技術下各構成元件所作之修飾、衍變均應涵蓋在本發明之專利範圍內。

Claims (5)

  1. 一種胎壓感測器之射頻匹配裝置，包括：一射頻控制單元；一多頻天線；一系統控制單元，該系統控制單元連接該射頻控制單元，並負責決定該射頻控制單元要發出多個不同頻率訊號的其中一個；一射頻匹配單元，該射頻匹配單元連接在該射頻控制單元及該多頻天線之間，並包括：一諧振部，該諧振部連接到該射頻控制單元，調整到所需的多種頻段的起始頻率與截止頻率之間的頻率寬度；一濾波部，該濾波部連接在該諧振部，係抑制雜訊與倍頻頻率訊號；及一匹配部，該匹配部連接該濾波部，讓該濾波部輸出的各該射頻訊號以最大功率從該多頻天線輸出。
  2. 如請求項1所述的胎壓感測器之射頻匹配裝置，其中該諧振部包括複數個被動元件，各該被動元件之間以串聯及並聯的其中之一或兩者方式連接在一起，以調整匹配所需多種頻段的起始頻率與截止頻率。
  3. 如請求項1所述的胎壓感測器之射頻匹配裝置，其中該濾波部係為濾波器。
  4. 如請求項1所述的胎壓感測器之射頻匹配裝置，其中該濾波器係為低通濾波器或帶通濾波器或頻阻濾波器。
  5. 如請求項1所述的胎壓感測器之射頻匹配裝置，其中該射頻匹配單元包括複數個被動元件，各該被動元件之間以串聯及並聯的其中之一或兩者方式連接在一起，並且能匹配於該射頻控制單元要發出各個頻率訊號。
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