简易无线电遥控系统设计报告

简易无线电遥控系统设计报告一、设计任务：设计并制作无线电遥控发射机和接收机。

一、无线电遥控发射机。

图1.1 无线电遥控发射机二、无线电遥控接收机。

图1.2 无线电遥控接收机3、要求。

（1）工作频率：fo=6～10MHz中任选一种频率。

（2）调制方式：AM、FM或FSK……任选一种。

（3）输出功率：不大于20mW（在标准75Ω假负载上）。

（4）遥控对象：8个。

（5）接收机距离发射机不小于10m。

（6）增加信道抗干扰方法。

（7）尽可能降低电源功耗。

二、系统方案设计。

整个系统由发射系统和接收操纵系统两部份组成。

发射系统和接收操纵系统组成结构框图如图1.1和1.2所示。

系统的工作原理是第一通过按键编址电路输入所需操纵电路的位号，同时启动编码电路产生带有地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号，再通过无线电发射电路将该信号发射出去。

而无线电接收电路将接收到的编码脉冲信号通过解码电路进行编码地址确认，确认是不是为本遥控开关系统地址，然后通过驱动电路来驱动8个遥控对象。

1、发射机。

图2.1 无线电遥控发射机1.1 调制方式的选择。

依照要求，操纵对象是8盏灯，被控状态采纳二进制编码。

因设计对频带宽度没有限制，为了提高抗干扰能力，实现方式简单，载波传输采纳FSK调制方式。

图2.2 FSK示用意FSK（Frequency-shift keying）- 频移键控是利用载波的频率转变来传递数字信息，最多见的FSK是用两个频率承载二进制1和0的双频FSK系统，如图2.2所示。

产生FSK 信号最简单的方式是依照输入的数据比特是0仍是1，在两个独立的振荡器中切换，如图2.3所示。

采纳这种方式产生的波形在切换的时刻相位是不持续的，因此这种FSK 信号称为不持续FSK 信号。

图2.3 非持续相位FSK的调制方式由于相位的不持续会造频谱扩展，这种FSK 的调制方式在传统的通信设备中采纳较多。

随着数字处置技术的不断进展，愈来愈多地采纳连继相位FSK调制技术。

图2.4 持续相位FSK的调制信号目前较经常使用产生FSK 信号的方式是，第一产生FSK 基带信号，利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。

1.2 发射机主振电路型式的选择。

（1）主振可采纳晶体振荡或LC振荡。

设计要求载频为6～10MHz。

假设采纳一般晶体倍频方式，假设为三倍频，那么晶体频率要低于3.33MHz，在这种情形下难于取得足够的频偏。

例如，用摩托罗拉公司的单片集成FM调制芯片MC2833实现2.5MHz电抗管晶体三倍频调频时，实测三倍频后的最大频偏为420MHz。

假设采纳专用调频晶体，价钱又太高。

（2）主振采纳电容三点式振荡电路。

电容三点式具有频率稳固性高，振幅稳固，频率调剂方便，适合做波段振荡器。

图2.5 克拉泼电路克拉泼电路：当要求电容三点式振荡电路的振荡频率更高时，那么应使电容C一、C2的值较小。

由于C1并接在三极管的c、e极之间，C2并接在三极管的b、e极之间，当管子的极间电容随温度等因素的转变而转变时，将对振荡频率产生显著阻碍，造成振荡频率的不稳固。

为了减小极间电容的阻碍，提高电路频率的稳固性，对电容三点式振荡电路进行适当改良就形成了改良型电容三点式振荡电路，如图 2.5所示。

该电路称为串联型电容三点式振荡电路，又称克拉泼振荡电路。

由图可知，这种电路是在电容三点式振荡电路的电感支路上串进了一个小电容C而组成的（C3对交流短路，属共基组态）。

C一、C二、C及L组成谐振回路，当C<< C一、C<<C2时，求得振荡频率为：(1)上式可见，振荡频率大体上与C一、C2无关，因此，可选C一、C2的值远大于极间电容，这就减小了极间电容转变对振荡频率的阻碍，提高了振荡频率的稳固性。

LC回路谐振电阻R0反射到三极管集、射极的等效负载电阻为：(2)其中。

由上式可知：假设C调至较小时，将使变小，致使电路增益下降，因此，这一电路的振荡频率只能在小范围内调剂，不然将显现输出幅度明显下降的现象。

为了解决克拉泼电路频率调剂范围小的缺点，在克拉泼电路的L两头并联上一个电容取得的，取得西勒电路。

西勒电路有效的改善了克拉泼电路可调范围小的缺点，电路图如下图所示：图2.6 西勒电路西勒电路：并联型三点式振荡电路，又称席勒振荡电路，它是在串联型电容三点式振荡电路的电感L旁并接了一个电容C而组成的。

由于LC回路的谐振电阻R0反射到三极管集、射极间的等效负载电阻（3）而C3 ＞C，当C变小时，转变程度不如（2）式那样显著，从而减弱了振荡幅度受频率改变的阻碍。

因此，席勒振荡电路的频率调剂范围较克拉泼电路要宽。

由图2.6可知，当C3<<C一、C3<<C2时，振荡频率为：（4）改良型电容三点式振荡电路除具有电容三点式振荡电路的特点外，还具有频率稳固度高（可达510 以上）的优势。

该电路普遍应用于各类电视机中。

因此本设计选择了变容二极管直接调频的西勒电路，即可取得较大的频偏，又可保证必然的频率稳固度。

1.3 发射机功放电路的选择。

功率放大器一样可由推动级、中间级和输出级组成，具体级数应由所要求的总功率增益而定。

试题要求输出功率不大于20mW，假设天线特性阻抗为75Ω，那么在匹配良好条件下天线上电压峰峰值要小于3.5V。

一样西勒振荡器输出电压峰峰值为1v是可实现的，故用一级功率放大应能知足要求。

考虑到前后级阻碍的问题，在振荡器与功放间加入了一级射随器，起隔离和鼓励的作用。

鉴于输出功率低，兼顾效率，功放管工作状态选为甲乙类。

1.4 发射部份电路图。

图2.7 发射电路主振器由晶体管VT1与电容C二、C3、C4、C五、变容二极管Cj和电感L1组成西勒振荡器。

该电路较易起振，输出振荡频率和振幅也较为稳固，波形好，调谐范围也比较宽。

振荡信号由C7弱耦合至射随器，然后送至功放。

射随器的功能有：（1）输入阻抗高、输出阻抗低；（2）输入输出同相；（3）有电流和电压放大作用。

功放的工作状态为甲乙类，R八、R9给VT3提供偏压，输出匹配网络采纳简单的T型网络，其中L4与C10和天线等效电容谐振于载频，L3与L2起阻抗变换作用，以使输出功率最大。

调频采纳变容二极管电路。

在本设计中，调制信号为二单元单极性码，即只有高低两个电平，故对调制线性度要求不高。

因此设计采纳了变容二极管部份接入及对变容二极管不外加发偏压的电路结构，电路如图1.3所示。

Cj为变容二极管的结电容，可求得Cj对主振回路的接入系数P为P=C5/（C5+Cj）假设调制信号引发的结电容转变为△C，那么引入主振回路的电容转变量为P2•△C，可求得由此引发的振荡频率的转变为△fg ≈ - (P2•△C/2C∑) fg式中C∑=C5•Cj / (C5+Cj)+C4 为主振回路总电容。

负号表示△C与△fg的转变相反。

本设计中C5=3pF，Cj=21pF，可得P <<1，即变容二极管参量的转变对振荡频率阻碍较小，频率稳固度大大提高。

由此引入的问题是如何能取得足够的频偏，也确实是如何使变容二极管的结电容转变较大。

解决的方法是对变容二极管不加反偏压。

如图2.9所示，在不加反偏压时可取得最大电容转变量。

由于无外加偏压，幸免了由偏压转变引发的频率漂移，同时简化了电路。

图2.8 变容二极管偏压电路图2.9 变容二极管压容特性二、操纵及编码电路。

操纵及编码电路由10-4线优先编码器CD40147和编码芯片MC145026组成。

编码芯片MC145026的输出端DOUT （15脚）接到发射电路的输入端，实现把通过编码的按键信号发射出去。

调制信号CCC jC j0 C jtu to oA1～A5，数据位D6～D9）进行编码，编码后每一个数据位用两个脉冲表示： “1”编码为两个宽脉冲；“0”编码为两个窄脉冲；“开路”编码为一宽脉冲和一窄脉冲交叉。

R101K R131K R141K R151K R161K R1850K R8220R201KR111K R121K R1950KVT4S1S2S3S4S5S6S7S8BT 6VVCCA11A22A33A44Dout 15Rtc 13Ctc 12Rs11A55A9/D910A8/D89A7/D77A6/D66Vss8TE 14VDD 16CD40147A11A22A33A44A55A6/D66A6/D77A6/D89A6/D910RS 11CTC 12RTC 13TE 14DOUT 15VDD 16VSS8MC145026VSSC115100PF 接到发射电路的输图2.11 MC145026的波形图图2.12 MC145026的引脚功能和外部电路图集成编码器MC145026的引脚功能和外部电路如图2.12所示。

A1～A9是地址或数据输入端,看成地址利历时有三个状态 (高电平、开路、低电平)，看成数据利历时有两种状态（高电平、低电平）；、的数值决定MC145026内部时钟振荡器的工作频率；TE是内部时钟振荡器的工作操纵端，当TE为低电平常，振荡器工作；的输出编码信号如图2.11所示，两个持续的宽脉冲（占空比7：1）表示“1”，两个持续的窄脉冲（占空比1：7）表示“0”，一宽一窄两个脉冲表示“开路”。

发送时，先发送17.5个时钟周期的低电平, 接着依次发送A1～A9的状态编码，若是A1～A9的状态编码发送完毕后TE仍然是低电平,通过24个时钟周期后再依次发送 A1～A9的状态编码。

其编码的发送工作不管TE在何时由低电平变成高电平，均必需等到当前发送周期终止以后才能停止。

关于每9位数据信息，能够看做是一个数据字，为了提高通信的平安性，编码芯片对每一个数据字发送两次，接收两次。

3、接收机。

图2.13 无线电遥控接收机由高频放大器对接收到的电磁波进行放大，再通过MC3361组成的解调电路，对接收到的电磁波进行解调。

最后经电压比较器对解调出来的信号进行整形，即可还原动身射机发送出来的二进制数字信号。

图2.14 接收机原理图。

3.1 接收机高频放大器。

为保证接收机具有较高的灵敏度，选用低噪声高频晶体管2SC763。

为取得必然的电压增益，采纳共射极谐振放大电路。

高频放大电路如图2.15所示：采纳了典型电路，为一级共发射级谐振高放。

图2.15 高频放大电路3.2 接收机解调器。

通过查阅资料，选择了摩托罗拉的单片集成窄带FM解调芯片MC3361组成解调电路。

MC3361的特点为低功耗、低电压和高灵敏度，在窄带语音和数据通信中有良好的镜频抑制能力。

解调电路如图2.16所示：采纳解调MC3361，本振为8MHz，与高放送来的信号进行混频，产生500kHz的中频信号。

此信号通过窄带陶瓷滤波器（FL）送回MC3361进行鉴频。

图2.16 解调电路MC3361是美国MOTOROLA公司生产的单片窄带调频接收电路，要紧应用于语音通信的无线接收机。