1、 簡易無線電遙控系統 摘要 本電路主要由無線發射機和無線接收機組成，發射機部分主要原理：采用FSK調制，通過8線-3線優先編碼器74LS148 和并行-串行編碼器VD5026 對8個按鍵進行編碼，輸出1.629K的中頻信號，由變容二極管進行頻率調制再加載到高頻載波上，然后將高頻信號進行功率放大后由天線發射出去；接收機部分主要原理：先將天線接收到的高頻信號進行電壓放大后送至單片窄波解調芯片MC3361進行解調，經比較電路整形再解碼，從而控制個發光二極管和燈泡工作，并顯示燈泡亮度級數。 本電路的設計優點：采用專用集成電路編解碼器和對控制信號進行再編碼和解碼，提高了信道的抗干擾能力；接收機的鑒頻電路

2、采用窄帶解調芯片進行解調，提高了接收機的靈敏度。關鍵詞：發射 解調 接收Frequency Modulation 我們習慣上用FM來指一般的調頻廣播（76-108MHz，在我國為87.5-108MHz、日本為76-90MHz），事實上FM也是一種調制方式，即使在短波范圍內的27-30MHz之間，做為業余電臺、太空、人造衛星通訊應用的波段，也有采用調頻（FM）方式的。 FM radio即為調頻收音機。 FM調頻即收音機功能。作為MP3的一項附加功能，從實用角度來說，現在的MP3這方面做得并不很出色，應該說還不如普通的收音機，在接收范圍、精度等等方面還都有差距，只能說是一個有益的補充。當然，如果你

3、注重這個功能的話，也有做得不錯的產品。而在具體機型上，針對FM，不同產品還有細分，是否可以保存選定的頻道、可以保存多少個頻道、立體聲和普通聲道可以自己設定還是由機器來設定。- 調幅Amplitude Modulation :一般中波廣播(MW: Medium Wave)采用了調幅(Amplitude Modulation)的方式,在不知不覺中，MW及AM之間就劃上了等號。實際上MW只是諸多利用AM調制方式的一種廣播.像在高頻(3-30MHz) 中的國際短波廣播所使用的調制方式也是AM，甚至比調頻廣播更高頻率的航空導航通訊(116-136MHz)也是采用AM的方式，只是我們日常所說的AM 波段指

4、的就是中波廣播(MW）-FSK（Frequency-shift keying）：頻移鍵控。就是用數字信號去調制載波的頻率。是信息傳輸中使用得較早的一種調制方式,它的主要優點是: 實現起來較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數據傳輸中得到了廣泛的應用。 它是利用基帶數字信號離散取值特點去鍵控載波頻率以傳遞信息的一種數字調制技術。1. 系統方案設計與論證 根據任務要求，設計由發射機和接收機兩部分組成，下面分別從這兩方面闡述方案的設計思想。1.1無線發射1.1.1 高頻振蕩器 方案一：采用電感反饋振蕩器。優點：容易起振，輸出電壓幅度大，頻率調制范圍寬。缺點：最高振蕩頻率低，輸出波形差。 方案二

5、：采用電容反饋振蕩器。優點：容易起振，輸出波形良好，最高振蕩頻率高。缺點：頻率調制范圍窄，頻率穩定度較差。 方案三：采用壓控振蕩器振蕩。優點：具有工作頻率高、波形、連續線性可調。缺點：對芯片內部電路不了解，受其工作條件限制較大。本設計對調制波形要求較高，所以采用壓控振蕩器，提高了頻率穩定度，振蕩器的輸出頻率隨加在變容二極管的電壓大小而改變，對題目要求的頻率可以任意調節，且穩定性較好。所以我們選擇了方案三。1.1.2調制方式 方案一：直接調頻法：利用調制信號直接控制振蕩電路中的振蕩頻率來實現調頻。優點：容易得到較大頻偏。缺點：頻率穩定度不高，易產生調頻失真。 方案二：間接調頻法：先對信號進行積分

6、，再去調相，得到調頻信號。優點：產生振蕩過程與調制過程分開，調制失真較小。 直接調頻法原理比較簡單，而且為提高遙控靈敏度，要求頻偏越大越好。所以采用直接調頻法：變容二極管直接調頻。同時，為盡量減少變容管電容量變化對頻率穩定度的影響，變容管在LC振蕩回路中采用部分接入方式。1.1.3高頻功放電路 高頻功率放大器大多采用丙類，不僅效率高，而且可以極大的提高信號的發射距離。但丙類放大器的電流波形失真太大，為此我們采用調諧選頻網絡作為負載回路。由于調諧回路具有很好濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小，從而很好的解決了信號放大過程中的失真問題。輸入回路為諧調回路，既能實現諧調選頻，又能使

7、信號源與放大管輸入端匹配；輸出端的負載回路也是LC諧調回路，既能實現諧調選頻，又能實現放大管輸入端匹配。1.1.4編碼電路 當同時按下多個按鍵時，為防止產生亂碼現象，采用8線3線優先編碼器對8個按鍵進行優先編碼，輸出的是并行碼，為得到一個脈沖信號作為調制信號，需要將并行碼轉化為串行碼，由VD5026實現。VD5026產生占空比隨傳0、傳1改變的單極性碼，一組編碼包括8位地址碼，只有與VD5026地址碼相同的VD5027才會有解碼輸出，這樣，在只有8個按鍵的條件下可以用一片VD5026控制兩片VD5027來分別完成對發光二極管和燈泡及其亮度的控制。 1.2無線接收1.2.1解調電路 采用單片窄帶

8、集成解調芯片MC3361實現鑒頻。MC3361片內包含振蕩電路、混頻電路、限幅放大器、積分鑒頻器、濾波器、抑制器、掃描控制器及靜噪開關電路。其功耗比較低，工作電壓范圍為28V，最大工作頻率為60MHz，能夠滿足本電路的解調要求。1.2.2電壓比較器 從解調電路輸出的矩形脈沖信號一般會有畸變，直接輸入解碼電路會影響解碼，為此先通過電壓比較器將解調輸出的信號整形為標準矩形波，再送至解碼電路。1.2.3解碼電路 先用兩片解碼芯片VD5027對解調后的信號進行解碼，然后分別控制7個發光二極管與燈泡及其亮度顯示，一片VD5027對應一個控制對象。2.原理分析與相關參數計算2.1無線發射2.1.1無線發射

9、機的模擬部分 此電路如圖1所示。采用壓控振蕩器振蕩，主要有壓控振蕩芯片MC1648，變容二極管V149以及LC諧振回路組成。采用5V電源供電，一對串聯變容二極管背靠背與該諧振回路相連，振蕩器的輸出頻率隨加在變容二極管上的電壓大小而變化。調節VCO的中心頻率，調諧電壓經R23和VD5026輸出的調制電壓合成經R21加在變容二極管上，實現信號的鎖定和頻率調制。其振蕩頻率為： 其中電容是兩個變容二極管的串聯總電容之值。 圖1（.無線發射機模擬部分）2.1.2變容二極管調頻原理 變容二極管電容可隨兩端電壓變化而變化，由公式 其中Cjo為變容管加零偏壓時（即v=0時）的結電容，Vd為變容管PN結內建電位

10、差（硅管為0.7V ，鍺為0.2V）， 為變容管的電容變化指數，與頻偏的 圖2大小有關，在小頻偏情況下，=1可近似實現線性調頻，大頻偏情況下則必須選 = 2才能實現較好的線性調頻。 2.1.3編碼電路 電路如圖3所示。復位鍵K1K8在單刀雙擲開關K的“指揮”下控制7個發光二極管亮滅或燈泡亮度及顯示：當K接高電平時，復位鍵控制二極管工作；當K接地時，復位鍵控制燈泡亮度及其顯示。編碼器74LS148對8個按鍵編碼的輸出為并行碼，為得到脈沖信號作為調制信號，必須將并行碼轉化為串行碼，故采用并行轉串行芯片VD5026，從其17腳輸出一個音頻信號 ，其頻率由下式決定： 其中以KHz為單位，R是15腳和1

11、6腳之間的振蕩電阻（作用：時鐘振蕩），以為單位。取 R=300K ，則 = 5.33KHz74LS148正常編碼時，其15腳輸出高電平，發光二極管亮，表示電路正常編碼。VD5026的14腳為發射指令端，低電平發射，所以常接地。 圖3（編碼電路）2.2無線接收2.2.1解調電路 圖4 單片窄帶調頻接收電路 如圖4所示，MC3361為單片窄帶調頻接收電路，解調靈敏度較高，為2.6uV 。天線接收到的信號（頻率為）經過電壓放大后從16腳輸入，內部振蕩電路與1、2腳的外接LC回路組成第二本振級（振蕩頻率為晶振頻率），輸入信號與內部第二混頻級進行混頻，得到頻率為的差頻信號，從3腳=- =10.2450.

12、455=9.79MHz，其中夾雜著其他頻率分量，在3腳和5腳之間接一個頻率為455KHz的陶瓷濾波器，濾出455KHz的信號，再經第5腳送入MC3361 的限幅放大器進行高增益放大，第8腳的外接元件組成頻率為455KHz的鑒頻諧振回路，經放大后的信號在內部進行鑒頻解調，并經一級音頻電壓放大后由第9腳輸出，第6、7腳接第二中放級的退耦電容。 2.2.2解碼電路 圖5（解碼電路）如圖5所示，解碼芯片VD5027的18腳為地址線，只有當地址與編碼芯片VD5026的相同時才能解碼輸出。當編碼電路的開關K接地時，上片解碼芯片的地址與編碼電路的相同，從11、12、13腳輸出原始編碼，控制燈泡工作，并顯示亮

13、度級數；當K接高電平時，下片解碼芯片的地址和編碼電路的相同，從11、12、13腳輸出原始編碼信號，控制發光二極管工作。 燈泡亮度的控制原理：燈泡亮度由流過它的電流大小決定，電流越大燈泡越亮。輸出解碼從高位到低位接不同的三極管電路，集電極電阻從高位到低位由小到大變化，使三個支路產生的電流從大到小變化。3.系統測試與分析3.1發射機編碼部分參數：V記錄次數第一次第二次第三次第四次 第五次第六次 第七次頻率（Hz）558559 559.2558 559.3 559.3558.3峰峰值（mV）896888896896886 8888963.2發射機天線上參數：V記錄次數第一次第二次第三次第四次 第五次

14、第六次 第七次頻率（MHz） 9.58 9.63 9.57 9.59 9.64 9.609.61峰峰值（V） 4.4 4.96 6.0 5.205.764.645.523.3發射功率計算(50歐姆假負載上測試)Vp-p（V）4.243.884.08 4.36 3.92 P=0.02626W=26.26mW3.4最遠發射距離 2.1米（保守值）影響無線電遙控距離的因素主要有：發射功率：發射功率大則距離遠，但耗電大，容易產生干擾；接收靈敏度：接收器的接收靈敏度提高，遙控距離增大，但容易受干擾造成誤動或失控；天線：采用直線型天線，并且相互平行，遙控距離遠，但占據空間大，在使用中把天線拉長、拉直可增加遙控距離；高度：天線越高，遙控距離越遠，但受客觀條件限制；阻擋：目前使用的無線遙控器使用國家規定的UHF頻段，其傳播特性和光近似，直線傳播，繞射較小，發射器和接收器之間如有墻壁阻擋將大大打折遙控距離，如果是鋼筋混泥土的墻壁，由于導體對電波的吸收作用，影響更甚。參考文獻：1第五屆全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編（2001）北京：北京理工大學出版社，2006.2黃智偉. 全國大學生電子設