无线遥控系统毕业设计

无线遥控系统毕业设计内容摘要：

目要求，在发射机输出端接上 75Ω的假负载，其输出功率不应大于20mW。 在去除假负载，接上发射天线，则被天线辐射出去的有效功率 Pt比 20mW要小。 以单振子天线为例 ，如图 所示。 当 l=2 时， A、 B两端所呈现的阻抗为300Ω左右，必须接一个 4： 1的阻抗变换器才能与发射机阻抗匹配。 自然这样是效果最佳。 然而根据题目要求，工作频率 fo在 6～ 10MHz 之间任选一个频点，假设选取 fo=6～ 10MHz，光速为 c，则波长  为  =0cf =3*108/10*106=30(m),l=  /2=15(m) 要架设这么长的天线是不实际的。 第 9 页 共 31 页 图 单振子天线 一般情况下，发射机采用拉杆天线，其总长度约 左右。 经过 MATLAB 仿真计算可得，拉杆天线的等效阻抗 Zr为 Zr=RLjXL () RL不到 10Ω ,XL超过 100Ω。 它与发射机严重失匹，而且天线呈容性阻抗。 因此在发射机输出端和拉杆天线之间必须加装阻抗变换器，且要抵消天线容性的影响，其示意图如图 所示。 1． 3 天线匹配示意图 当然还可以采用天线增益更高的天线。 例如双拉杆天线、环行天线等。 不管采用任何形式的天线，均存在发射机与天线匹配问题。 接收机同时也存在接收天线与高频放大器之间的阻抗匹配问题，这里不再重复。 阻抗变换 器 75Ω电阻电缆 75Ω A B l 发射机 降阻网络 模拟拉杆天线 CL RL L 第 10 页 共 31 页 （ 3） 提高接收机的灵敏度 由式（ ）可知，提高接 收机的灵敏度（即降低接收机的 Smin）与提高发射机天线的辐射功率 Pt对增加传输距离是同等重要的。 故接收机采用超外差体制，切加装一级低噪声、高增益高频放大器，同时接收机要调准，使接收机灵敏度达到最高。 （ 4） 根据电波传输理论，如图 14 所示。 在距离为 (2n1)λ /4 时，会出现波谷，收听效果最差；在距离为 nλ /2 时，会出现波峰，收听效果最好。 其中 n为自然数。 如图所示。 在进行传输距离测试时，要转动天线方向，使接收效果达到最佳为止。 图 14 电波传 输理论示意图 （ 5） 关于尽量减小系统输出信号失真度的分析 输出信号失真度也是单工无线呼叫系统的重要指标。 该指标的优劣取决于接收和发射两个分机。 对可能产生波形失真的原因要分析清楚，从而采取有效措施，才能保证系统输出波形无明显失真。 （ 6）从系统方面考虑： 收发系统要调整正常，两者的频率要对准，直流稳压电源纹波要小，还要防止外部干扰（特别是市电干扰）串入系统。 故发射机音频放大级最好能屏蔽。 最后，还要使收发天线极化一致，方向对准。 5 无线信号传输部分 磁场 强度 λ λ /2 3λ /2 5λ /2 λ /4 3λ /4 5λ /4 7λ /4 9λ /4 距离 第 11 页 共 31 页 发射机 调频发射机的模拟部分分为二大模块 （ 1） 发射部分 电路图如图 所示。 图 发射部分电路图 主振器由晶体管 VT1与电容 C C C C变容二极管 C3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定，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）输入集电极电压等于发射集电压； 4）有电流和电压放大作用。 功放的工作状态为甲乙类， R R9给 VT3提供偏压，输出匹配网络采用简单的 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。 调频采用变容二极管电路。 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。 因次设计采用了变容二极管部分接入及对变容二极管不外加发偏压的电路结构，电路如图 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） 第 12 页 共 31 页 若调制信号引起的结电容变化为△ C，则引入主振回路的电容变化量为 P2•△C，可求得由此引起的振荡频率 的变化为 △ 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的变化相反。 本设计中 C5=3pF,Cj=21pF,可得 P 1,即变容二极管参量的变化对振荡频率影响较小，频率稳定度大大提高。 由此引入的问题是如何能得到足够的频偏，也就是如何使变容二极管的结电容变化较大。 解决的办法是对变容二极管不加反偏压。 如图 ，在不加反偏压时可获得最大电容变化量。 由于无外加偏压，避免了由偏压变化引起的频率漂移，同时简化了电路。 图 变容二极管偏压电路 Cj Cj0 Cj t u t o o 调制信号 C5 Cj 第 13 页 共 31 页 图 变容二极管压容特性 （ 2） 编码部分电路图如图。 采用 CD40147 104线优先编码器 和编码集成电路 MC145026 构成。 图 编码部分电路图 控制键包括 8 个常闭按键和一个单刀双掷拨键 K1,拨键用来选择被控对象， 8个常闭按键用来表示被选中对象的 8 种状态。 采用 核心元件 CD40147 104线优先编码器 ，只对按键进行编码。 目前只用其中的 83线部分，其余的可以留给以后扩展用。 利用 MC145026 和 MC145027对控制信号进行再编码和解码，以利于码元在无线信道中传输， MC145026 产生占空比随传 0、传 1改变的单极性码，一组编码包括 5位地址码和 4位数据码。 在本设计中 MC145026 的地址码四位是设定的，另一位由拨键控制， 来选择控制对象是要调亮度的灯还是其余的七盏灯。 相应的 MC145027 才会有解码输出。 这样，可以利用一片 MC145026 控制两片 MC145027。 集成编码器 MC145026 的波形如图。 图 MC145026 的波形图 第 14 页 共 31 页 图 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 所示。 A1～ A9是地址或数据输入端 ,当作地址使用时有三个状态 (高电平、开路、低电平 )，当作数据使用时有两种状态（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控制端，当 TE 为低电平时，振荡器工作； 的输出编码信号如图 3所示，两个连续的宽脉冲（占空比 7： 1）表示“ 1”，两个连续的窄脉冲（占空比 1： 7）表示“ 0”，。