基于WirelessUSB技術(shù)的無(wú)線遙控器設(shè)計(jì)

0 引 言

無(wú)線遙控就是利用高頻無(wú)線電波實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的控制。目前，傳統(tǒng)無(wú)線遙控系統(tǒng)普遍存在同頻干擾和遙控距離小兩大問(wèn)題。主要原因是載頻較低導(dǎo)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(jìn)的2．4 GHz擴(kuò)頻技術(shù)，從理論上講可以讓上百人在同一場(chǎng)地同時(shí)遙控自己的模型而不會(huì)相互干擾，而且在遙控距離方面也頗具優(yōu)勢(shì)，2．4 GHz遙控系統(tǒng)的功率僅僅在100 mW以下，而它的遙控距離可以達(dá)到1以上，而且由于頻率高，天線長(zhǎng)度只有3 cm；另外，可借鑒的商用技術(shù)較多。因此，很有必要將2．4 GHz擴(kuò)頻通信技術(shù)應(yīng)用于無(wú)線遙控領(lǐng)域。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1．1 采用WirelessUSB技術(shù)簡(jiǎn)介

在2.4 GHz頻段，有許多較為成熟的通信技術(shù)可以借鑒，如藍(lán)牙，Zigbee等。其中WirelessUSB技術(shù)非常值得注意。該技術(shù)由Cypress公司提出，工作在2．4 GHz(ISM)頻段，相對(duì)于其他在2．4 GHz波段使用的無(wú)線短距技術(shù)，成本較低，消除了系統(tǒng)的復(fù)雜性和開(kāi)銷，避免了藍(lán)牙與ZigBee等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)解決方案的困擾，方便易用，特別適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)以及多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的設(shè)備小數(shù)據(jù)包通信，而且功耗較低，是適用于2．4 GHz無(wú)線遙控的理想選擇。

1．2 遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖及原理

系統(tǒng)分為發(fā)射和接收兩部分，發(fā)射部分由PPM編碼、PPM／PCM轉(zhuǎn)換、擴(kuò)頻和功放等單元組成，接收部分由前置放大、解擴(kuò)、PCM／PPM轉(zhuǎn)換等單元組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其工作過(guò)程是：在發(fā)射時(shí)，操作遙控設(shè)備的操縱桿，通過(guò)PPM編碼產(chǎn)生一組PPM信號(hào)，經(jīng)過(guò)PPM／PCM轉(zhuǎn)換單元，進(jìn)行時(shí)問(wèn)采樣量化后，實(shí)現(xiàn)PCM編碼，基帶單元將PCM信號(hào)根據(jù)接口協(xié)議傳到擴(kuò)頻單元中，在擴(kuò)頻單元中，PCM基帶信號(hào)進(jìn)行直接序列擴(kuò)頻后，被調(diào)制到2．4 GHz頻率上，經(jīng)過(guò)功放單元放大后，由天線發(fā)射出去，完成發(fā)射。在接收時(shí)，射頻信號(hào)被安裝在模型上的天線接收到后，經(jīng)過(guò)前置放大器，變?yōu)榈驮肼暦糯笮盘?hào)，送到接收機(jī)的解擴(kuò)單元；在此進(jìn)行射頻信號(hào)的解擴(kuò)和解調(diào)，獲得為PCM基帶信號(hào)，然后送到接收機(jī)PCM／PPM單元，進(jìn)行PCM信號(hào)到PPM信號(hào)的轉(zhuǎn)換，恢復(fù)成PPM模擬信號(hào)輸出到各個(gè)舵機(jī)，完成相應(yīng)的動(dòng)作。系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)為：工作頻段：2 400～2 483 MHz；信道帶寬：小于或等于1 MHz；擴(kuò)頻方式：直接序列擴(kuò)頻；偽碼長(zhǎng)度：最長(zhǎng)64 chips，Gold碼序列，可用序列進(jìn)行優(yōu)選；數(shù)據(jù)速率：不低于15．625 Kb／s，可達(dá)62．5 Kb／s；信道數(shù)目為79；發(fā)射功率為100 mW；通信距離為1 000 m；接收機(jī)靈敏度：約-95 dBm；調(diào)制方式：高斯頻移鍵控調(diào)制(GFSK)。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2．1 系統(tǒng)硬件買(mǎi)現(xiàn)

系統(tǒng)使用由Atmel公司生產(chǎn)的AVR單片機(jī)Mega16L和Cypress公司生產(chǎn)的CYRF6936射頻芯片配合工作。Mega 16L完成系統(tǒng)控制以及PPM／PCM／PPM之間的轉(zhuǎn)換功能；CYRF6936完成2．4GHz的擴(kuò)頻調(diào)制以及解擴(kuò)解調(diào)。如圖2所示。