RF模塊

1 應(yīng)用領(lǐng)域

　　RF模塊傳輸廣泛地運(yùn)用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標(biāo)簽、身份識(shí)別、非接觸RF智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號(hào)采集、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、無線232數(shù)據(jù)通信、無線485/422數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。

2 模塊

　　發(fā)射模塊

　　主要技術(shù)指標(biāo)：

　　1、通訊方式：調(diào)幅AM

　　2、工作頻率：315MHz/433MHz

　　3、頻率穩(wěn)定度：±75KHz

　　4、發(fā)射功率：8dBm

　　5、靜態(tài)電流：≤0.1uA

　　6、發(fā)射電流：3～50mA

　　7、工作電壓：DC 2.1～3.5V

　　數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為315MHz，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，當(dāng)環(huán)境溫度在－25～+85度之間變化時(shí)，頻飄僅為3ppm/度。特別適合多發(fā)一收無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體，而一般的LC振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容，溫差變化及振動(dòng)也很難保證已調(diào)好的頻點(diǎn)不會(huì)發(fā)生偏移。

　　發(fā)射模塊未設(shè)編碼集成電路，而增加了一只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管Q1,這種結(jié)構(gòu)使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動(dòng)碼電路及單片機(jī)接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號(hào)值的大小。比如用PT2262或者SM5262等編碼集成電路配接時(shí)，直接將它們的數(shù)據(jù)輸出端第17腳接至數(shù)據(jù)模塊的輸入端即可。

　　數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍2.1～3.5V，當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變,和發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。當(dāng)發(fā)射電壓為3V時(shí)，空曠地傳輸距離約20～50米，發(fā)射功率較小，當(dāng)電壓5V時(shí)約100～200米，當(dāng)電壓9V時(shí)約300～500米，當(dāng)發(fā)射電壓為12V時(shí)，為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約60毫安，空曠地傳輸距離700～800米，發(fā)射功率約500毫瓦。當(dāng)電壓大于l2V時(shí)功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。這套模塊的特點(diǎn)是發(fā)射功率比較大，傳輸距離比較遠(yuǎn)，比較適合惡劣條件下進(jìn)行通訊。天線最好選用25厘米長的導(dǎo)線，遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)最好能夠豎立起來，因?yàn)?span id="xk63i5p" class='hrefStyle'>無線電信號(hào)傳輸時(shí)收很多因素的影響，所以一般實(shí)用距離只有標(biāo)稱距離的一半甚至更少，這點(diǎn)需要開發(fā)時(shí)注意。

　　數(shù)據(jù)模塊采用ASK方式調(diào)制，以降低功耗，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)停止時(shí)發(fā)射電流降為零，數(shù)據(jù)信號(hào)與發(fā)射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合，否則發(fā)射模塊將不能正常工作。數(shù)據(jù)電平應(yīng)接近數(shù)據(jù)模塊的實(shí)際工作電壓，以獲得較高的調(diào)制效果。

　　發(fā)射發(fā)射模塊最好能垂直安裝在主板的邊緣，應(yīng)離開周圍器件5mm以上，以免受分布參數(shù)影晌。模塊的傳輸距離與調(diào)制信號(hào)頻率及幅度，發(fā)射電壓及電池容量，發(fā)射天線，接收機(jī)的靈敏度，收發(fā)環(huán)境有關(guān)。一般在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約800米，在有障礙的情況下，距離會(huì)縮短，由于無線電信號(hào)傳輸過程中的折射和反射會(huì)形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會(huì)有不同的收發(fā)距離。

　　超再生接收模塊

　　超再生接收模塊的體積：23x13x5毫米

　　主要技術(shù)指標(biāo)：

　　1、通訊方式：調(diào)幅AM

　　2、工作頻率：315MHZ/433MHZ

　　3、頻率穩(wěn)定度：±200KHZ

　　4、接收靈敏度：－95dBm

　　5、靜態(tài)電流：≤5mA

　　6、工作電流：≤0.3mA

　　7、工作電壓：DC2.6--3.5V

　　8、輸出方式：TTL電平

　　接收模塊的工作電壓為3伏，它為超再生接收電路，接收靈敏度為－95dBm，接收天線最好為25～30厘米的導(dǎo)線，最好能豎立起來。接收模塊本身不帶解碼集成電路，因此接收電路僅是一種組件，只有應(yīng)用在具體電路中進(jìn)行二次開發(fā)才能發(fā)揮應(yīng)有的作用，這種設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)，它可以和各種解碼電路或者單片機(jī)配合，設(shè)計(jì)電路靈活方便。

　　這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于：

　　1、天線輸入端有選頻電路，而不依賴1/4波長天線的選頻作用，控制距離較近時(shí)可以剪短甚至去掉外接天線

　　2、輸出端的波形在沒有信號(hào)比較干凈，干擾信號(hào)為短暫的針狀脈沖，而不象其它超再生接收電路會(huì)產(chǎn)生密集的噪聲波形，所以抗干擾能力較強(qiáng)。

　　3、模塊自身輻射極小，加上電路模塊背面網(wǎng)狀接地銅箔的屏蔽作用，可以減少自身振蕩的泄漏和外界干擾信號(hào)的侵入。

　　4、采用帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到315M后封固，這與采用可調(diào)電容調(diào)整接收頻率的電路相比，溫度、濕度穩(wěn)定性及抗機(jī)械振動(dòng)性能都有極大改善?？烧{(diào)電容調(diào)整精度較低，只有3/4圈的調(diào)整范圍，而可調(diào)電感可以做到多圈調(diào)整?？烧{(diào)電容調(diào)整完畢后無法封固，因?yàn)闊o論導(dǎo)體還是絕緣體，各種介質(zhì)的靠近或侵入都會(huì)使電容的容量發(fā)生變化，進(jìn)而影響接收頻率。另外未經(jīng)封固的可調(diào)電容在受到振動(dòng)時(shí)定片和動(dòng)片之間發(fā)生位移；溫度變化時(shí)熱脹冷縮會(huì)使定片和動(dòng)片間距離改變；濕度變化因介質(zhì)變化改變?nèi)萘?；長期工作在潮濕環(huán)境中還會(huì)因定片和動(dòng)片的氧化改變?nèi)萘?，這些都會(huì)嚴(yán)重影響接收頻率的穩(wěn)定性，而采用可調(diào)電感就可解決這些問題，因?yàn)殡姼锌梢栽谡{(diào)整完畢后進(jìn)行封固，絕緣體封固劑不會(huì)使電感量發(fā)生變化。

　　超外差接收模塊

　　超外差接收模塊的體積：35x13x8毫米

　　主要技術(shù)指標(biāo)：

　　1、通訊方式：調(diào)幅AM

　　2、工作頻率：316.8MHZ

　　3、頻率穩(wěn)定度：±75KHZ

　　4、接收靈敏度：－102dBm

　　5、靜態(tài)電流：≤5mA

　　6、工作電流：≤5mA

　　7、工作電壓：DC 5V

　　8、輸出方式：TTL電平

　　這里提供的超外差接收模塊采用進(jìn)口高性能無線遙控及數(shù)傳專用集成電路RX3310A，并且采用316.8M聲表諧振器，所以工作穩(wěn)定可靠，適合比較惡劣的環(huán)境下全天候工作。

　　RX3310A集成電路介紹：

　　RX3310A是臺(tái)灣HMARK公司生產(chǎn)的專門用于幅度鍵控ASK調(diào)制的無線遙控及數(shù)傳信號(hào)的接收集成電路，內(nèi)含低噪音高頻放大、混頻器、本機(jī)振蕩、中頻放大器、中頻濾波器、比較器等，為一次變頻超外差電路，雙列18腳寬體貼片封裝，主要技術(shù)指標(biāo)如下：

　　工作頻率：150～450MHZ

　　工作電壓：2.7～6V

　　工作電流：2.6mA（3V電源時(shí)）

　　接收靈敏度：－105dBm(1K數(shù)據(jù)速率而且天線匹配時(shí)）

　　最高數(shù)據(jù)速率：9.6KBPS

　　從外接天線接收的信號(hào)經(jīng)C8耦合到L3、C9組成的選頻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗變換后輸入RX3310的內(nèi)部高頻放大器輸入端14腳，經(jīng)芯片內(nèi)的高頻放大后（增益為15～20dB）的信號(hào)再經(jīng)混頻器與本機(jī)振蕩信號(hào)（316.8M)混頻，產(chǎn)生1.8M的中頻信號(hào)，此中頻信號(hào)經(jīng)內(nèi)部中頻放大后由第3腳輸出，再進(jìn)入比較器放大整形，最后數(shù)據(jù)從第8腳輸出。

　　超外差接收機(jī)對天線的阻抗匹配要求較高，要求外接天線的阻抗必須是50歐姆的，否則對接收靈敏度有很大的影響，所以如果用1/4波長的普通導(dǎo)線時(shí)應(yīng)為23厘米最佳，要盡可能減少天線根部到發(fā)射模塊天線焊接處的引線長度，如果無法減小，可以用特性阻抗50歐姆的射頻同軸電纜連接（天線焊點(diǎn)右側(cè)有一個(gè)專門的接地焊點(diǎn)）

　　RF超再生和超外差接收機(jī)的性能區(qū)別

　　超再生和超外差電路性能各有優(yōu)缺點(diǎn)，超再生接收機(jī)價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且接收靈敏度高，但是缺點(diǎn)也很明顯，那就是頻率受溫度漂移大，抗干擾能力差。超外差式接收機(jī)優(yōu)點(diǎn)是頻率穩(wěn)定，抗干擾能力好，和單片機(jī)配合時(shí)性能比較穩(wěn)定，缺點(diǎn)是靈敏度比超再生低，價(jià)格遠(yuǎn)高于超再生接收機(jī)，而且近距離強(qiáng)信號(hào)時(shí)可能有阻塞現(xiàn)象。

3 無線模塊

　　RF無線模塊開發(fā)注意事項(xiàng)

　　模塊必須用信號(hào)調(diào)制才能正常工作，常見的固定碼編碼器件如PT2262/2272，只要直接連接即可，非常簡單，因?yàn)槭菍Ｓ镁幋a芯片，所以效果很好傳輸距離很遠(yuǎn)。

　　模塊還有一種重要的用途就是配合單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，這時(shí)有一定的技巧：

　　1、合理的通訊速率

　　數(shù)據(jù)模塊的最大傳輸數(shù)據(jù)速率為9.6KBs，一般控制在2.5k左右，過高的數(shù)據(jù)速率會(huì)降低接收靈敏度及增大誤碼率甚至根本無法工作。

　　2、合理的信息碼格式

　　單片機(jī)和模塊工作時(shí)，通常自己定義傳輸協(xié)議，不論用何種調(diào)制方式，所要傳遞的信息碼格式都很重要，它將直接影響到數(shù)據(jù)的可靠收發(fā)。

　　碼組格式推薦方案

　　前導(dǎo)碼+同步碼+數(shù)據(jù)幀，前導(dǎo)碼長度應(yīng)大于是10ms，以避開背景噪聲，因?yàn)榻邮漳K接收到的數(shù)據(jù)第一位極易被干擾（即零電平干擾）而引起接收到的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。所以采用CPU編譯碼可在數(shù)據(jù)識(shí)別位前加一些亂碼以抑制零電平干擾。同步碼主要用于區(qū)別于前導(dǎo)碼及數(shù)據(jù)。有一定的特征，好讓軟件能夠通過一定的算法鑒別出同步碼，同時(shí)對接收數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備。

　　數(shù)據(jù)幀不宜采用非歸零碼，更不能長0和長1。采用曼徹斯特編碼或POCSAG碼等。

　　3、單片機(jī)對接收模塊的干擾

　　單片機(jī)模擬2262時(shí)一般都很正常，然而單片機(jī)模擬2272解碼時(shí)通常會(huì)發(fā)現(xiàn)遙控距離縮短很多，這是因?yàn)閱纹瑱C(jī)的時(shí)鐘頻率的倍頻都會(huì)對接收模塊產(chǎn)生干擾，51系列的單片機(jī)電磁干擾比較大，2051稍微小一些，PIC系列的比較小，我們需要采用一些抗干擾措施來減小干擾。比如單片機(jī)和遙控接收電路分別用兩個(gè)5伏電源供電，將接收板單獨(dú)用一個(gè)78L05供電，單片機(jī)的時(shí)鐘區(qū)遠(yuǎn)離接收模塊，降低單片機(jī)的工作頻率，中間加入屏蔽等。

　　接收模塊和51系列單片機(jī)接口時(shí)最好做一個(gè)隔離電路，能較好地遏制單片機(jī)對接收模塊的電磁干擾。

　　接收模塊工作時(shí)一般輸出的是高電平脈沖，不是直流電平，所以不能用萬用表測試，調(diào)試時(shí)可用一個(gè)發(fā)光二極管串接一個(gè)3K的電阻來監(jiān)測模塊的輸出狀態(tài)。

　　無線數(shù)據(jù)模塊和PT2262/PT2272等專用編解碼芯片使用時(shí)，連接很簡單只要直接連接即可，傳輸距離比較理想，一般能達(dá)到600米以上，如果和單片機(jī)或者微機(jī)配合使用時(shí)，會(huì)受到單片機(jī)或者微機(jī)的時(shí)鐘干擾，造成傳輸距離明顯下降，一般實(shí)用距離在200米以內(nèi)。