详解泰克汽车电子解决方案和汽车电子TPMS测试方案

中国已经成为了汽车的使用大国，而汽车的安全也越来得到更多关注，根本原因是交通事故的发生 。TPMS汽车轮胎智能监测系统作为汽车三大安全系统之一，与汽车安全气囊、防抱死制动系统(ABS)一起被大众认可并受到应有的重视。TPMS (轮胎压力监测系统)的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，以确保行车安全。

TPMS作为汽车安全的重要系统之一，2007年美国就制定了FMVSS 138法规，随后欧盟、日本及ISO都制定出相应的TPMS标准，中国也在2015年3月，由全国汽车标准化技术委员会汽车电子与电磁兼容分技术委员会组织起草的强制性国家标准《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》已完成征求意见稿。

泰克科技针对TPMS的研发和生产测试要求，全新推出符合要求的测试方案。泰克科技的广泛应用的示波器MDO3000/4000C、MSO5000B能完全满足基带信号及协议CAN/LIN的测试分析，频谱仪MDO4000C以及实时频谱RSA306B、RSA603A和RSA5000B能准确测试射频的参数，而且调制参数也能同时测量分析，独具特色的DPX实时频谱RSA306B、RSA603A和RSA5000B的实时信号的时变分析特性，还可以帮助工程师分析更多的产品特性。TSG4100A高性能的模拟和矢量信号源提供了良好的信号产生和灵敏度测试， 2450/2461SMU可以精确的分析TPMS模块的功耗特性。最为重要的是，MDO4000C能完成基带和射频的混合域相关测试分析，可以让工程师不仅清楚基带数据时序、射频参数，而且可以同时测试和分析基带和射频的时间相关性。

 

泰克为您提供的测试方案：

◦ KEI2450源测量单元对于TPMS的待机功耗进行准确的测量及记录：精确测量小于10nA的休眠电流

◦ RSA306B/603A频谱分析仪可以分析TPMS

▪ 准确的433/315M功率和频率测量

▪ 完整的帧数据分析，含解调波形

▪ 独特的帧数据持续时间测量

▪ 实时的频谱动态时变观察

▪ 功率电平触发适合TPMS特点的射频捕捉

◦ RSA306B频谱分析仪+KEI2450源测量单元+TSG4102A矢量信号发生器是TPMS最佳的测试工具，高性价比的方案

泰克的TPMS测试方案可以完成如下的项目测试：

(1)基带信号的数据时序分析

基带数据序列分析: 主要针对TPMS调制的数据序列或接收机解调的数据序列分析数据的正确性或波形的恶化，可以确保发射正常调制数据，也可以在接收机测试中用于验证灵敏度或解调门限，如果已知编码方式 (例如 Manchester 编码)，还可以验证编码的正确性。

在典型的TPMS应用中，将发射模块的输出功率设计为政府机构规定的电磁辐射标准所允许的最大功率。

 

图1. 输出使能滤波器被使能，且输入符合滤波器的时序要求时的输入信号和解调输出

(2)射频信号的参数测量

TPMS模块测试主要包括功率和频谱测试，调制质量测试，杂散辐射等。功率和频谱测试的目的主要是验证设备发射足够的功率电平，保证传输距离，同时有正确的调制波形，频谱干扰成分较少。

 

图2

RSA306B分析仪捕捉到的433.92的频谱，如图2右图是一般的频谱显示，而左图是DPX显示的频谱，可以明显看出右图要比左右捕捉了更多次的频谱，这反映在显示的颜色亮度上，对于TPMS来说，一般的频谱仪基本捕捉不到完整的射频信号，通过DPX技术的每秒1万次的频谱捕捉就很容易看到TPMS的发射频谱。

如图3所示，对于TPMS发射的一帧数据信号，通过RSA306B的长时间频谱捕捉，既可以完整分析一帧数据波形，也可以准确测量出一帧数据的时间。

 

图3

(3)射频信号的调制特性分析及射频编码解调

TPMS的射频的调制一般采用ASK或FSK的方式，调制质量分析主要是针对 ASK 和FSK数字调制来测试调制的精度、调制指数等参数，确保设备有正确的调制方式，调制指数和精度符合要求，从而不影响通信质量。

 

图4. RSA306B信号分析仪同时测量的射频功率、FSK解调数据码、FSK的解调特性(参数)及星座图等。

工程师可以对TPMS的功能进行全面的射频分析，清楚的了解所设计的TPMS特性 。

(4)混合域(基带和射频)时间相关性分析

基带和射频信号的混合域相关分析可以让工程师更加了解所设计的产品的系统特性，工程师借助于MDO4000C可以同时捕捉射频、模拟(基带、控制、时基)、数据(编码)以及协议(CAN/LIN/SPI)信号，对于这些信号之间的定时关系可以准确的进行分析，防止产品系统出现的软性、偶然出现的不通信、不可靠等现象。

 

图5. 采用MDO4000C同时捕捉的射频信号、片选信号、射频的FSK解调波形等

如图5所示，实际上还可以再增加SPI或 CAN/LIN协议信号，这样的测试方式，可以让工程师更加系统的清楚TPMS的工作状态，无论是基带的数据序列，还是射频的参数，甚至是基带和射频的时间关系都很清楚，这样的分析方式，可以降低设计TPMS的难点，提高TPMS的工作可靠性。[!--empirenews.page--]

(5)信号的产生及灵敏度测试

汽车TPMS的接收模块由微控制器、高频接收电路、低频发射电路、液晶显示电路及总线传输电路组成。接收部分测试主要针对接收电路性能，包括灵敏度、最高接收电平、抗干扰特性，保证通信距离，避免错误识别等。

一般来说，针对接收机测试是通过矢量信号源产生测试信号给接收机，在接收端通过示波器更加直观地观察波形。

泰克科技的最新发布的TSG4100A射频信号源，不仅提供一般的模拟信号，还可以选择矢量信号输出，支持的调制类型包括了：AM/FM/PM/Pulse，ASK/FSK/PSK/QAM/CPM /MSK/VSB。无论是产生125KHz信号，还是315/433MHz信号，都提供了低于-110dBm的灵敏度测试能力。

 

图6. TSG4100A的前面板图形

(6)TPMS的耗电测试

TPMS要求功耗极低，才能保证的长期使用，所以低功耗设计很重要，一般，非工作时段工作电流通常小于 100 nA，而正常发射时段工作电流可达到 5-12 mA。

2450SMU是泰克科技旗下KEITHLEY吉时利的源表，2450可以提供低于pA级别的测量能力，同时它能提供DC电源，无论是测试电池，还是测量PCBA板，或是TPMS系统测试，2450SMU可以满足TPMS的耗电分析测试。

对于需要高速的观察TPMS的电流波形，那么2461SMU能提供1MS/s的电压和电流采集能力，同时保证了TPMS的耗电测量。

 

图7 . 2450显示的TPMS耗电测试结果

 

图8 . 2450记录的一段时间的TPMS耗电数据

 

图9 . 2450显示和记录了TPMS的电流工作特性，待机以及工作时候的电流变化是很明显的

泰克汽车TPMS的方案包括下面的配置和主要参数

对于研发阶段来说，下面的仪器配置是必不可少的，而对于生产测试来说，使用RSA组建高性价比和高效率的ATS是目前最为成熟的方案。同时，如果工程师还希望能评估所使用的电池特性，泰克的2281S电池模拟器能对电池的特性进行全面的分析。

测试项目型号主要参数

射频参数及解调测量RSA306B/603A频率范围：9KHz-6.2/3GHz

DANL:-160dBm/Hz

DPX实时频谱：40MHz@100us

最大采集时间：1s

功耗测量及记录2450SMU测量精度：0.0012%

电流量程：10nA---1A@10fA

电压量程：20mV--200V@10nV

直接图形显示和触摸操作

基带数据时序及收发时序相关分析MDO4024C/SA3带宽：200MHz

存储长度：20M/CH

汽车总线解码:CAN/LIN

车载接收灵敏度测量TSG4102A频率：DC--2GHz

功率电平：-110dBm------+16dBm

调制：ASK/FSK/MSK/BPSK/QAM