为了有效的防止爆胎事故的发生,提高汽车行驶的安全性,本文根据轮胎压力和温度参数对轮胎工作性能的影响,在分析轮胎爆胎的发生机理基础上,结合实际应用的具体技术性能要求,设计一套主动直接式轮胎压力监测系统(TPMS,Tire Pressure Monitoring System)。目前,该系统主要存在以下问题需要解决:首先,轮胎内部复杂的工作环境,需考虑发射器体积、质量对轮胎平衡性的影响,由于发射器是嵌在轮胎内部,更换电池不方便,要求系统低功耗;其次,系统以无线射频技术进行通信,要求数据传输稳定可靠;最后,系统射频天线的设计要求小型化,辐射功率大,接收灵敏度高,及匹配网络合理设计。针对上述问题,本文主要围绕系统中存在的低功耗如何实现、无线信号传输、射频天线设计问题展开研究,主要包括系统总体设计,硬件/软件设计,天线设计四个方面内容,并把方法成功运用在轮胎压力监测系统中。取得的研究成果主要包括以下方面:(1)射频天线优化及匹配网络设计。采用遗传算法和有限元法相结合的方法来优化设计宽带小型化加载法向模螺旋天线。这两种优化方法互相取长补短,形成性能优良的全局搜索算法。优化后所得的集总元件的数目少,降低了天线的加工研制和实验调整的难度。(2)完成了系统的总体设计并做出实物。系统以MPXY8300系列传感器模块、微控制器和无线射频发射芯片三者集成一体为核心,按照系统的功能分为安装于汽车轮胎内的轮胎模块和安置在驾驶室的主机模块。系统软件在硬件电路基础上执行数据测量、模拟/数字转换、无线传输控制、预警门限的温度补偿和系统状态监控等功能。最后根据轮胎压力监测系统实际工作过程的特点进行了装车实验,实验结果表明所提出的系统设计方法能有效预防轮胎爆胎,提高汽车高速行驶的安全性,具有很高的实际应用价值。