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(xiàn)對模型的控制。目前，傳統(tǒng)無線遙控系統(tǒng)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(yōu)勢，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(tǒng)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(tǒng)的復雜性和開銷，避免了藍牙與ZigBee等無線網(wǎng)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(shù)據(jù)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(tǒng)設計框圖及原理
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、擴頻和功放等單元組成，接收部分由前置放大、解擴、PCM／PPM轉(zhuǎn)換等單元組成，其結構如圖1所示。

其工作過程是：在發(fā)射時，操作遙控設備的操縱桿，通過PPM編碼產(chǎn)生一組PPM信號，經(jīng)過PPM／PCM轉(zhuǎn)換單元，進行時問采樣量化后，實現(xiàn)PCM編碼，基帶單元將PCM信號根據(jù)接口協(xié)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(diào)制到2．4 GHz頻率上，經(jīng)過功放單元放大后，由天線發(fā)射出去，完成發(fā)射。在接收時，射頻信號被安裝在模型上的天線接收到后，經(jīng)過前置放大器，變?yōu)榈驮肼暦糯笮盘枺偷浇邮諜C的解擴單元；在此進行射頻信號的解擴和解調(diào)，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(zhuǎn)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(tǒng)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(yōu)選；數(shù)據(jù)速率：不低于15．625 Kb／s，可達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)實現(xiàn)
2．1 系統(tǒng)硬件買現(xiàn)
系統(tǒng)使用由Atmel公司生產(chǎn)的AVR單片機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的擴頻調(diào)制以及解擴解調(diào)。如圖2所示。