无线发射与接收电路设计分析

无线发射与接收电路设计分析无线发射与接收电路设计分析本文关键词：发射，接收，电路设计，分析无线发射与接收电路设计分析本文简介：【摘要】介绍了一种数字编码无线发射与接收电路，采用高抗噪声CMOS数字编码、解码大规模集成电路HT-12E/HT-12D设计，分析了数字编码的构成以及发送/接收的时序、流程。发射电路待机状态零耗电，超再生接收电路灵敏度高，采用“浮置式”电路识别信号，抗噪声性能好，信号的保密性高，解决了传统无线遥控器无线发射与接收电路设计分析本文内容：【摘要】介绍了一种数字编码无线发射与接收电路，采用高抗噪声CMOS数字编码、解码大规模集成电路HT-12E/HT-12D设计，分析了数字编码的构成以及发送/接收的时序、流程。发射电路待机状态零耗电，超再生接收电路灵敏度高，采用“浮置式”电路识别信号，抗噪声性能好，信号的保密性高，解决了传统无线遥控器抗干扰差、相互串扰等问题，整体电路设计简单，成本低。【关键词】数字编码；无线遥控器；抗干扰引言随着数字编码无线遥控技术的应用，市场上出现了许多微功率无线发射/接收装置，促进了机器人、无人飞机指令遥控等领域的发展12。发射部分主要有编码电路和发射电路组成，操纵者通过操作按键，使编码电路产生具有某些特征的、相互间易于区分的信号指令（如：用不同的数码代表不同的控制指令），编码电路产生的指令信号通过高频信号载波，由发射天线发送出去。发射电路的主要作用就是产生载波，并由调制器将指令信号调制到载波上，经天线将已调载波发送出去。接收部分由接收电路及解码电路组成，由天线接收的微弱信号经接收电路高频信号选择与信号放大处理后，送到解码电路，解码后的信号提供给执行机构，从而实现对被控目标的控制。由于受环境电磁干扰的影响，工程上特别需要一种抗干扰性能强、保密效果好，能克服相互串扰的无线发射/接收的系统3。本文采用高抗噪声数字编码/解码大规模集成电路,提出了一种保密性好、可靠性高、接收灵敏度高、抗干扰能力强的数字编码无线遥控系统设计方案，整体电路设计简单，成本低、体积小。1数字编码的工作原理数字编码无线遥控器，是数字编码/解码技术与无线发射/接收技术的有机结合4。HT-12E/HT-12D是一种高抗噪声CMOS数字编码/解码大规模集成电路，具有8位地址编码与4位数据。图1为数字编码发送/接收原理图，分发射和接收两个部分，引脚编号A0-A7为地址编码组合，D0-D3为数据信号，ROSC为时钟振荡器，TE为发送操作按键5。数字编码就是逻辑“1”与逻辑“0”的组合，常用的数字逻辑“1”用高电平表示，逻辑“0”用低电平表示，信号容易受到干扰，且保密性差。HT-12E/HT-12D数字逻辑“1”由2个时钟周期的低电平及1个时钟周期的高电平构成；逻辑“0”由1个时钟周期的低电平及2个时钟周期的高电平构成，这种阶梯电平逻辑比传统的单一电平逻辑表示，具有更高的保密性。发送端TE按键每按下一次，HT-12E自动连续发送4个字的数据编码信号，并以串行格式从OUT端输出。一个字信号由8位地址和4位数据构成（前8位是地址，后4位是数据），发送字信号的时序如图2所示。接收端每接收1个字信号，首先比较地址是否相符，然后存储4位数据，否则放弃；当3次字信号校验相同时，存储的4位数据才算有效，输出电路才工作。也就是说，当发送端和接收端地址一致时，接收端D0-D3才有输出数据。这种数据传输方式，具有抗干扰性能强，保密效果好等优点，克服了传统无线遥控器抗干扰差、相互串扰等缺点。数字发送及接收的详细工作流程如图3、图4所示。2数字编码无线发射电路设计数字编码无线发射电路主要由编码电路和发射电路构成如图5所示6。数字编码采用HT-12ECMOS编码集成电路设计,A0-A7地址对应的a0-a7为8位地址编码，DO-D3数据对应的d0-d3为4位输入数据，ROSC为时钟振荡器。按钮K1既是发射按键，又是电源开关，当K1按下时电源接通，此时HT-12EVCC端得到电源，指示灯V3亮，同时R14使三极管V4的基极获得高电平，V4工作在饱和状态，导致HT-12E发射端低电平有效，编码信号从OUT端连续输出4个字信号，通过载波将编码信号调制发射7。K1为常开按键，平时整个发射电路不消耗功率，特别适用于采用电池供电的遥控指令发送器。发射模块采用时分制幅度键控模式的高频发射电路设计，发射电路的载波由C14、C15、L4、V5构成的LC振荡电路产生300MHz高频正弦波。C15为微调电容，微调C15可改变振荡频率，L4直接用PCB板的铜膜设计而成，作为发射用内置天线，电路设计简单、成本低、体积小，无线遥控的有效约距离50米。3无线接收数字解码电路设计数字编码无线接收解码电路由无线接收模块、信号处理模块、数字解码模块构成，如图6所示。无线接收模块为超再生电路设计8，R1、R2、R3决定V2的工作点，V1二极管使V2的基极电压钳位在0.7V以上，稳定V2的工作点。V2与C2、C4、L1、C5等器件组成超再生高频接收电路，C5起正反馈作用，C4为微调电容，调节C4改变接收频率与发射频率同步。当天线收到调制信号时，经C1耦合至V2放大、检波，这种检波电路的设计有很高的灵敏度，但高灵敏度也容易使系统的抗噪声能力变弱。为了提高系统抗噪声能力，从C6引出的检波信号，经R6、C9滤波，送至N1、N2组成的运放电路放大、判别、整形。N2、R11、C11组成了一个特殊设计结构的比较电路，其比较基准电位由R11、C11充放电决定，随输入信号的变化而浮动，是一种“浮置式”比较电路，有利于隔离噪声信号电压，其作用是提高了信号鉴别的可靠性9。数字解码采用高抗噪声CMOS集成电路HT-12D设计，在接收信号的时序中，由12位数码组成一个字，前八位是地址（a0-a7），后四位是数据(d0-d3)，当连续接收到4个字信号，且接收3次校验有效时，数据(d0-d3)锁存输出，同时VT端输出高电平。用户可以通过微处理器采集VT端电平，读取输出数据，控制执行机构。4结语本文提出的一种数字编码无线发射与接收电路，数字编码中逻辑“1”由2个时钟周期的低电平及1个时钟周期的高电平构成，逻辑“0”由1个时钟周期的低电平及2个时钟周期的高电平构成；控制指令信号由8位地址和4位数据构成一个字信号，保密性能好。连续发