通信与网络中的基于WirelessUSB技术的无线遥控器设计
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2020-11-10
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通信与网络中的基于通信与网络中的基于WirelessUSB技术的无线遥控器设计技术的无线遥控器设计
0引 言 无线遥控就是利用高频无线电波实现对模型的控制。目前，传统无线遥控系统普遍存在同频干扰和
遥控距离小两大问题。主要原因是载频较低导致带宽较窄和控制信息以模拟方式传输使得同频干扰可能性的增
大。而采用先进的2.4 GHz扩频技术，从理论上讲可以让上百人在同一场地同时遥控自己的模型而不会相互干
扰．而且在遥控距离方面也颇具优势，2.4 GHz遥控系统的功率仅仅在100 mW以下，而它的遥控距离可以达到
1以上，而且由于频率高，天线长度只有3 cm；另外，可借鉴的商用技术较多。因此，很有必要将2.4 GHz扩频
通信技术应用于无线遥控领域。 1系统方案设计 1.1采用Wireles
0引 言
无线遥控就是利用高频无线电波实现对模型的控制。目前，传统无线遥控系统普遍存在同频干扰和遥控距离小两大问题。
主要原因是载频较低导致带宽较窄和控制信息以模拟方式传输使得同频干扰可能性的增大。而采用先进的2.4 GHz扩频技术，
从理论上讲可以让上百人在同一场地同时遥控自己的模型而不会相互干扰．而且在遥控距离方面也颇具优势，2.4 GHz遥控系
统的功率仅仅在100 mW以下，而它的遥控距离可以达到1以上，而且由于频率高，天线长度只有3 cm；另外，可借鉴的商用
技术较多。因此，很有必要将2.4 GHz扩频通信技术应用于无线遥控领域。
1系统方案设计
1.1采用WirelessUSB技术简介
在2.4 GHz频段，有许多较为成熟的通信技术可以借鉴，如蓝牙，Zigbee等。其中WirelessUSB技术非常值得注意。该技
术由Cypress公司提出，工作在2.4 GHz(ISM)频段，相对于其他在2.4 GHz波段使用的无线短距技术，成本较低。消除了系统
的复杂性和开销，避免了蓝牙与ZigBee等无线网络解决方案的困扰，方便易用，特别适合于点对点以及多点对多点的设备小
数据包通信，而且功耗较低，是适用于2.4 GHz无线遥控的理想选择。
1.2遥控系统设计框图及原理
系统分为发射和接收两部分，发射部分由PPM编码、PPM／PCM转换、扩频和功放等单元组成，接收部分由前置放大、
解扩、PCM／PPM转换等单元组成，其结构如图1所示。
其工作过程是：在发射时，操作遥控设备的操纵杆，通过PPM编码产生一组PPM信号，经过PPM／PCM转换单元，进行
时间采样量化后，实现PCM编码，基带单元将PCM信号根据接口协议传到扩频单元中，在扩频单元中，PCM基带信号进行直
接序列扩频后，被调制到2.4 GHz频率上，经过功放单元放大后，由天线发射出去，完成发射。在接收时，射频信号被安装在
模型上的天线接收到后，经过前置放大器，变为低噪声放大信号，送到接收机的解扩单元；在此进行射频信号的解扩和解调，
获得为PCM基带信号，然后送到接收机PCM／PPM单元，进行PCM信号到PPM信号的转换，恢复成PPM模拟信号输出到各
个舵机，完成相应的动作。
系统设计指标为：工作频段：2 400～2 483 MHz；信道带宽：小于或等于1 MHz；扩频方式：直接序列扩频；伪码长
度：最长64 chips，Gold码序列，可用序列进行优选；数据速率：不低于15.625 Kb／s，可达62.5 Kb／s；信道数目为79；发
射功率为100 mW；通信距离为1 000 m；接收机灵敏度：约-95 dBm；调制方式：高斯频移键控调制(GFSK)。
2 系统实现
2.1 系统硬件实现
系统使用由Atmel公司生产的AVR单片机Mega16L和Cypress公司生产的CYRF6936射频芯片配合工作。Mega 16L完成系
统控制以及PPM／PCM／PPM之间的转换功能；CYRF6936完成2.4GHz的扩频调制以及解扩解调。如图2所示。
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