摘要：介紹了一種利用聲表面波諧振器穩頻發射，晶振穩頻接收的無線數字通信模塊的設計、制作及調試。該模塊可以使用單片機串口完成多機無線通信，具有占用單片機接口線少、節約程序空間的優點。
關鍵詞：聲表面波諧振器；穩頻；無線數字通信

引言
在許多現代的電子設計制作中單片機已經普遍應用，然而單片機之間的通信依然存在著許多不便。常見的有串口通信、SPI總線、I2C總線、單總線等等，雖然所需線數越來越少，但這些連接畢竟都是建立在有線連接的基礎上，基本上都需要共地連接，而在很多場合不允許共地(如電力系統檢測)，有的場合不允許布線(如車輛的剎車和碰撞加速度實驗、數字遙控)。這時就需要一種能夠進行無線數字信號傳輸的電路。

1 設計目的與要求
采用無線數字傳輸模塊如(nRF905、nRF401)固然能夠滿足高速率、大數據量的數字信號無線傳輸，但是其固有地址編碼和通信模式控制，多數采用SPI總線完成。對于有內部集成SPI接口的單片機而言，至少占用3個引腳來完成SCK、MOSI、MISO的功能；對于沒有內部集成SPI接口的單片機，還需要通過軟件模擬SPI接口。
這樣造成了單片機的引腳和內部程序空間的浪費。同時數字傳輸模塊的價格在低成本模塊設計時也是一個要考慮的問題。因此有必要自行設計一個簡單的無線數字通信模塊，并且該模塊應該可以使用單片機都具有的通用串口(UART)完成模塊與單片機的通信。

2 電路設計
2．1 載波的選取與產生
根據我國《微功率(短距離)無線電設備管理暫行規定》中關于民用設備的無線控制裝置的頻率要求，同時綜合建筑物穿透能力、傳輸距離與器件是否方便獲取等因素，選取了315 MHz作為本設計的載波頻點。315 MHz可選的穩頻網絡有LC振蕩器、晶體振蕩器、聲表面波諧振器(SAWF)等。其中LC振蕩器Q值最小可用帶寬相對較大，但是其頻率穩定度受到元器件參數的影響較大，這給調試與使用帶來很大的不便。晶體振蕩器的頻率穩定度高，但是高頻的晶體振蕩器加工存在著一定的困難。
聲表面波諧振器是用石英晶體或壓電陶瓷作為基底，在其上鍍有又指換能器(IDT)和反射柵，產生聲信號的時間延遲或振蕩，構成聲表面波延遲線或諧振器。其通過壓電材料選取和又指換能器等參數設計，可產生不同的聲表面波頻率特性，是一種濾波器件，其振蕩特性正好滿足設計要求。
2．2 調制與發射電路的設計與調試
由于使用的是聲表諧振器(Q值較高)的振蕩電路輸出作為載波，同時為了在使用串口直接輸出時調制方便，兼顧接收解調電路在這里采用的是OOK調制方式。沒計的要求就是：當單片機串口TXD輸出高電平的時候電路振蕩；當其輸出低電平的時候電路停振。
可以采用如圖1所示的發射電路。電路中L1為高頻扼流圈，R1、R2為偏置電阻，C1為交流旁路電容，天線在諧振狀態下可以等效為一個純阻負載。

發射電路的交流等效電路如圖2所示。其中R1是天線等效負載。L1、C1、C2與Q1當SAWF交流短路時組成電容三點式振蕩同路，回路振蕩頻率在其特征頻率附近，通過改變L1的匝徑與匝間距可以使LC振蕩回路落在315 MHz頻率附近。這樣就滿足了起振的相位條件，振蕩的幅度條件由晶體管的非線性特性保證。這時，選頻網絡包括了SAWF，因為只有頻率在315 MHz時SAWF才表現為高頻短路，即把電容C1的反饋電壓送入晶體管Q1的基極。只有在TXD端高電平的時候以上條件才完全滿足；當TXD為低電平時，晶體管Q1截至，電路停振，而這正是我們需要的OOK調制形式。
調試電路時，由于儀器限制，很多時候很難調整L1的匝徑與匝間距等參數。這時可以接TXD為高電平，通過短接SAWF，暫時略去其選頻功能，直接調整L1參數與后面即將提到的接收機這樣只有L1、C1、C2振蕩在315MHz時接收電路才會有輸出，達到了調整L1參數的目的。