基于WirelessUSB技術的無線遙控器設計
0 引 言
無線遙控就是利用高頻無線電波實現對模型的控制。目前,傳統無線遙控系統普遍存在同頻干擾和遙控距離小兩大問題。主要原因是載頻較低導致帶寬較窄和控制信息以模擬方式傳輸使得同頻干擾可能性的增大。而采用先進的2.4 GHz擴頻技術,從理論上講可以讓上百人在同一場地同時遙控自己的模型而不會相互干擾,而且在遙控距離方面也頗具優勢,2.4 GHz遙控系統的功率僅僅在100 mW以下,而它的遙控距離可以達到1以上,而且由于頻率高,天線長度只有3 cm;另外,可借鑒的商用技術較多。因此,很有必要將2.4 GHz擴頻通信技術應用于無線遙控領域。
1 系統方案設計
1.1 采用WirelessUSB技術簡介
在2.4 GHz頻段,有許多較為成熟的通信技術可以借鑒,如藍牙,Zigbee等。其中WirelessUSB技術非常值得注意。該技術由Cypress公司提出,工作在2.4 GHz(ISM)頻段,相對于其他在2.4 GHz波段使用的無線短距技術,成本較低,消除了系統的復雜性和開銷,避免了藍牙與ZigBee等無線網絡解決方案的困擾,方便易用,特別適合于點對點以及多點對多點的設備小數據包通信,而且功耗較低,是適用于2.4 GHz無線遙控的理想選擇。
1.2 遙控系統設計框圖及原理
系統分為發射和接收兩部分,發射部分由PPM編碼、PPM/PCM轉換、擴頻和功放等單元組成,接收部分由前置放大、解擴、PCM/PPM轉換等單元組成,其結構如圖1所示。
其工作過程是:在發射時,操作遙控設備的操縱桿,通過PPM編碼產生一組PPM信號,經過PPM/PCM轉換單元,進行時問采樣量化后,實現PCM編碼,基帶單元將PCM信號根據接口協議傳到擴頻單元中,在擴頻單元中,PCM基帶信號進行直接序列擴頻后,被調制到2.4 GHz頻率上,經過功放單元放大后,由天線發射出去,完成發射。在接收時,射頻信號被安裝在模型上的天線接收到后,經過前置放大器,變為低噪聲放大信號,送到接收機的解擴單元;在此進行射頻信號的解擴和解調,獲得為PCM基帶信號,然后送到接收機PCM/PPM單元,進行PCM信號到PPM信號的轉換,恢復成PPM模擬信號輸出到各個舵機,完成相應的動作。系統設計指標為:工作頻段:2 400~2 483 MHz;信道帶寬:小于或等于1 MHz;擴頻方式:直接序列擴頻;偽碼長度:最長64 chips,Gold碼序列,可用序列進行優選;數據速率:不低于15.625 Kb/s,可達62.5 Kb/s;信道數目為79;發射功率為100 mW;通信距離為1 000 m;接收機靈敏度:約-95 dBm;調制方式:高斯頻移鍵控調制(GFSK)。
2 系統實現
2.1 系統硬件買現
系統使用由Atmel公司生產的AVR單片機Mega16L和Cypress公司生產的CYRF6936射頻芯片配合工作。Mega 16L完成系統控制以及PPM/PCM/PPM之間的轉換功能;CYRF6936完成2.4GHz的擴頻調制以及解擴解調。如圖2所示。
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