[導(dǎo)讀]本文分析計(jì)算了FSK、ASK、OOK調(diào)制模式的誤碼率、選用了ASH接收器、研制了一套短距離高可靠無(wú)線數(shù)據(jù)通訊裝置,給出了測(cè)試和應(yīng)用結(jié)果
1.前言
目前,0~100米內(nèi)的短距離無(wú)線通訊裝置的應(yīng)用非常廣泛,例如汽車遙控門匙、無(wú)線抄表、ID卡、計(jì)算機(jī)無(wú)線數(shù)據(jù)通訊等。世界各大芯片制造商如TI、 MOTOROLA、DIGITAL-WIRELESS等公司,根據(jù)需求,研制開(kāi)發(fā)出了各種新式射頻芯片,使短距離無(wú)線數(shù)據(jù)通訊裝置的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)趨于更加容易、方便、周期短、成本低。
本文通過(guò)對(duì)常用調(diào)制模式誤碼率的計(jì)算和比較,選擇了OOK模式,并用RFM公司先進(jìn)的ASH(Amplifer-Sequenced Hybrid)式接收器[1],研制了一套短距離高可靠無(wú)線數(shù)據(jù)通訊裝置,給出了測(cè)試和應(yīng)用結(jié)果。
2.FSK 、ASK、OOK三種調(diào)制模式誤碼率的計(jì)算
無(wú)線通訊常用的調(diào)制模式有FSK(Frequency-Shift-Key)、ASK(Amplitude-Shift-Key)、OOK(On-Off-Key)[2]等,評(píng)價(jià)調(diào)制模式的重要指標(biāo)是誤碼率。三種模式的誤碼率理論計(jì)算公式如下:
從圖可得如下結(jié)論:三種模式中FSK模式抗干擾能力雖最強(qiáng),但當(dāng)信噪比大于15dB后,三種模式的誤碼率基本相同??紤]到實(shí)際應(yīng)用中信噪比大的環(huán)境特點(diǎn),且由于三種模式中OOK模式具有低成本、易開(kāi)發(fā)、最省電等特點(diǎn),本文選取OOK模式作為短距離無(wú)線數(shù)據(jù)通訊調(diào)制模式。
3.ASH接收器
在設(shè)計(jì)短距離無(wú)線通訊裝置時(shí),必須遵守?zé)o線電管理委員會(huì)的各項(xiàng)規(guī)定。為免除無(wú)線信道申請(qǐng),只有在發(fā)射功率受限條件下,增加通訊之間距離,RFM公司提供了一種分時(shí)放大ASH式接收器[1], 可滿足這一要求,其原理圖見(jiàn)圖2。
由圖2可見(jiàn),ASH式接收器由脈沖發(fā)生器、SAW帶通濾波器、兩級(jí)射頻放大器[3]、SAW延遲線等組成。脈沖發(fā)生器控制兩級(jí)射頻放大器,使它們分時(shí)工作。當(dāng)接收的信號(hào)經(jīng)過(guò)帶通濾波器后,脈沖發(fā)生器打開(kāi)第一級(jí)放大器并關(guān)閉第二級(jí)放大器,使信號(hào)放大后送入延遲線;當(dāng)信號(hào)通過(guò)延遲線后,脈沖發(fā)生器打開(kāi)第二級(jí)放大器并關(guān)閉第一級(jí)放大器,使信號(hào)再次放大后輸出。
同利用分頻放大原理的Superheterodyne式接收器[2]相比較,ASH式接收器有以下特點(diǎn):1)體積小,僅為10.2×7.06× 2.03mm;2)耗電量小,可使用電池供電,便于設(shè)計(jì)手持裝置[4];3)不使用高穩(wěn)定的振蕩器,完全消除了本地振蕩器的輻射;4) 完全消除了混頻器噪聲;5)外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、便于開(kāi)發(fā);6)支持高速數(shù)據(jù)通訊,波特率達(dá)100kb/s;7)成本低。
4.設(shè)計(jì)實(shí)例
根據(jù)上述計(jì)算和分析,本文選用RFM公司的無(wú)線收發(fā)器ASH式TR3001芯片[5]和OOK模式設(shè)計(jì)了一個(gè)短距離無(wú)線數(shù)據(jù)通訊裝置。
圖3為裝置原理框圖,其中TR3001主要完成無(wú)線收發(fā)接口,MAX202完成標(biāo)準(zhǔn)RS232接口轉(zhuǎn)換, 80C51CPU主要完成DC平衡編碼與解碼、無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)控制、串行通訊等任務(wù)。圖4為TR3001芯片應(yīng)用電路圖。本裝置主要性能指標(biāo)如下:1)體積小,85×50×5mm;2)支持半雙工,波特率為9.6kb/s的串行數(shù)據(jù)通訊;3)最大通訊距離為20米;4)使用315M頻點(diǎn)。由于發(fā)射功率低,不需要向無(wú)線電管理委員會(huì)申請(qǐng)執(zhí)照。
5.結(jié)果
使用5211型誤碼儀在戶外空地5至25米距離對(duì)本裝置進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖5,表明隨著距離的增加,信噪比變小,誤碼率增高。但在20米距離內(nèi)仍能滿足使用要求。本設(shè)計(jì)已作成小型近距離通訊裝置在實(shí)際數(shù)據(jù)采集和傳送中使用,獲得了滿意結(jié)果。
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