专利名称：工业无线遥控器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工业无线遥控器。
背景技术：
工业无线遥控器是用于遥控工业设备作业的，通常由发射机和接收机组成，当前的工业无线遥控器其发射机和接收机仍然采用单工工作模式，发射机的发射通道采用MSK和FM二次调制方案子载波调制采用MSK体制，发射机中的本振采用锁相频率合成器，基带采用的是单核(一个微处理器)。发射机由基带中的微处理器完成按钮开关的扫描，形成串行指令码，对指令进行信道编码，形成发射的数据流；发射通道将从微处理器来的低速数据流(1Kbps)进行子载波MSK调制；MSK调制信号滤波后，进行线性FM调制，最终形成射频FM输出信号。接收机接收通道中的本振采用的也是锁相频率合成器，并且基带采用的也是单核，射频信号进入接收通道，完成低噪声放大、一混频、中频放大和滤波、二混频、中频信号放大和硬限幅控制，再进行FM解调；FM解调后进行MSK信号解调恢复二进制数据流，送基带电路进行处理，处理结果由指令执行单元执行，完成对设备的控制。这种遥控器的主要缺陷是抗干扰性能差，尤其是抗同频干扰性能差，由于发射机和接收机采用单工工作模式，当接收机存在干扰时，发射机不能进行干扰判别和自动更换信道，同时存在信道更换慢等缺点。因此当工作信道上存在同频干扰时，不能消除干扰或退出干扰信道。同时接收机和发射机中本振使用锁相频率合成器抗振动特性差，改换频率速度慢(通常跟换一个频道需要约80ms时间)。随着各种工业设备越来越复杂，控制精度要求越来越高，而且同场合几台设备同时使用数个遥控器的情况也会不断出现，因此目前这种工业遥控器已经不能满足工业遥控的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗干扰性能好，抗振性能强，更换频道速度快的工业无线遥控器。
本发明提供的这种工业无线遥控器，包括发射机和接收机，其中发射机包括含微处理器的基带和含频率综合器的发射通道，接收机包括含微处理器的基带和含频率综合器的接收通道，所述发射机和接收机还各有一宽带接收机，发射机和接收机各自的基带均设计成还含有一数字信号处理器的双核结构，并且发射机和接收机的频率合成器均采用由相位累加器、D/A转换器及低通滤波器形成的数字频率合成器，所述宽带接收机至少含有正交接收机、宽带运算放大器、振荡器、频率合成器；发射机采用收发双工，由发射机基带中的微处理器将按键指令形成串行指令码，由数字信号处理器对遥控指令进行扩频后，再由微处理器进行指令信道编码，形成发射数据流，通过发射通道发射，宽带接收机接收的信号由数字信号处理器进行信号特性处理和分析，通过微处理器引导，由数字频率合成器控制发射通道中的调制器，调制信道至无干扰信道；接收机的宽带接收机适应发射机的发射信号调整接收的信道，通过接收机基带中的数字信号处理器对宽带接收机送来的信号进行特性处理和分析，通过微处理器的引导，由接收机的数字频率合成器提供接收通道中的解调器解调的基准信号，接收机的接收通道将接收的二次解调信号输入到数字信号处理器进行扩频解调，并由微处理器转换为操作设备的控制信号，通过接口电路将控制信号输到指令执行单元。
本发明在发射机中使用宽带接收机，可以帮助发射机自身适应判决干扰信号特点，并转换到新的无干扰信道工作。在接收机中应用宽带接收机技术，可以使接收机自适应发射机而调整接收的信道，达到抗同频干扰的目的。将发射机和接收机的基带均设计成双核结构(一个数字信号处理器和一个微处理器)工作方式，能提高信号处理能力，通过数字信号处理技术进行信号的处理，分析接收信号的特性，同时对接收的指令和数据进行处理，防止系统出现安全性故障，此外双核技术的采用在二次调制技术上，能对遥控指令增加扩频，进一步起到抗同频干扰的作用，比如扩频取扩频处理增益10dB，理论上达到抗同频干扰约3dB，即同频干扰信号的功率比有用信号功率强3dB时，不会影响系统正常接收。频率综合器采用直接数字频率综合器，提高了抗震性而且频道切换速度更快。因此本发明具有非常好的抗干扰性能，尤其是抗同频干扰，而且工作安全可靠，抗震性强，能满足各种复杂情况下工业设备的作业。
图1是现有技术的电路原理框图。
图2是本发明的电路原理框图。
图3是本发明的电路总图，它显示在说明书附图的第3至7页。
图4是本发明的二次调制电路图。
图5是本发明的数字频率合成器电路图。
图6是本发明的宽带接收机电路图。
图7是本发明的基带电路图。
具体实施例方式
图2-图7反映了本发明的构成和具体电路。
从图2和图3可以看出，本发明包括由发射通道、宽带接收机和基带组成的发射机以及由接收通道、宽带接收机和基带组成的接收机，其中发射机的发射通道仍采用二次调制方式，因此发射通道仍具有频率合成器、MSK调制器、一次放大和滤波器、FM调制器、二次放大和滤波器，但是频率合成器采用由相位累加器、D/A转换器及低通滤波器形成的数字频率合成器。发射机的基带中仍然有一个微处理器，该微处理器仍然连着接口电路、接口电路连着指令按键，但是还有一个数字信号处理器，该数字信号处理器与微处理器相连形成双核结构。按键信息通过接口电路到微处理器形成串行指令码，由信号处理器对遥控指令增加扩频后，再由微处理器进行指令信道编码，形成发射数据流，通过发射通道的MSK调制、滤波、FM调制、放大和滤波之后发射，由宽带接收机接收、A/D转换器的信号转换，再由数字信号处理器对接收的信号进行特性分析和处理，自适应判决干扰信号特点，自动选择无干扰信道，引导微处理器工作，由数字频率合成器控制发射通道中的MSK调制器、FM调制器，调制信道至无干扰信道。
接收机的接收通道仍采用二次调解方式，因此接收通道仍具有低噪声放大器放大、一混频、中频放大器、滤波器、二混频、二中放、硬幅器、调频调解器、MSK解调器和频率综合器，但是频率合成器采用的是由相位累加器、D/A转换器及低通滤波器形成的数字频率合成器。接收机的基带仍然有一个微处理器，和接口电路，其中一个接口电路用于输出控制信号与指令执行单元连接，另一接口电路与接收通道的MSK解调器连接，但是基带还包含一个数字信号处理器，该数字信号处理器与微处理器相连，形成双核结构。接收机的天线接收到信号经低噪声放大器放大、一混频、中频放大器放大、二混频、二中放、硬幅器，再经调频调解后进行MSK解调，到数字信号处理器进行扩频解调，并由微处理器控制信号；宽带接收机适应发射机的发射信号调整接收的信道，通过A/D转换器由数字信号处理器对宽带接收机送来的信号进行特性分析和处理，自适应判决干扰信号特点，自动选择无干扰信道，引导微处理器频率控制字，由数字频率合成器控制MSK调解器、FM调解器解调，通过接口电路将控制信号输到指令执行单元执行，完成对设备的控制。
图4是本发明的二次调制电路图。
图中U1(Altera公司CPLD芯片EPM7128S-PLC/1)为可编程逻辑器件、U2为MSK调制芯片、U3位FM调制器件。
U1接收从D00～D07输入的指令码，在U1内形成1Kcp的扩频信号，此扩频信号影射成输出信号TxUAT，从U1的TxUAT输出到U2的TxUAT端，这就形成待调制的数据流；在U2内进行MSK调制，调制的副载波取1200Hz，MSK信号从TxSIG引脚输出，接入U3的调制信号输入端TZ，调制指数取3.5；在射频段输出FM调频信号，输出引脚为RF_out。本发明对遥控指令增加扩频(DSSS)，起抗同频干扰的作用，取扩频处理增益10dB，理论上达到抗同频干扰约3dB，即同频干扰信号的功率比有用信号功率强3dB时，不会影响系统正常接收。
图5是本发明的数字频率合成器电路原理图。
本发明的数字频率合成器采用了美国AD公司采用先进DDS直接数字频率合成技术生产的高集成度产品AD9851芯片。采用Altera公司可编程逻辑器件EPM7128S-PLC/1作为AD9851外围电路和接口设计。
参见图5，其中U1为参考振荡器、U2为倍频器、U3为混频滤波器、U4为可编程逻辑器件、U5为数字频率合成芯片、U6为低通滤波器。
U1参考振荡器产生的基准频率分三路送到可编程逻辑器件、数字频率合成芯片和倍频器；倍频器输出350多兆赫兹的射频信号；可编程逻辑器件控制数字频率合成芯片产生约5MHz的点频信号，经过U6低通滤波器后输出正弦信号，该正弦信号能快速改变，变换的时间是微秒量级；两路输出信号在U3中混频、滤波，得到约355MHz的合成信号，作为接收机或发射机的本振信号。
图6是本发明的宽带接收机电路原理图。
宽带接收机可以采用至少含有正交接收机、宽带运算放大器、振荡器、频率合成器的任意一种宽带接收电路，在本实施方式中采用的是直接变换数字接收机。该宽带数字接收机是相对于25KHz带宽的接收机而言的，它可以一次接收四个信道的调制信号，带宽是100KHz。
其中U1为正交接收机，U2和U3为宽带运算放大器，U4为双路A/D转换器，U5为可编程逻辑器件，U6为参考振荡器，U7为MCU(微处理器)，U8为锁相频率合成器，U9为电压调节振荡器。
中频信号从U1(ADI公司高性能宽带正交解调器AD8348)的IFIP端输入，经过U1直接变换到基带信号I、Q，经过滤波后，由U2和U3放大缓冲后，送U4进行A/D转换(AD公司双通道数据采集芯片AD9059)，形成数字信号，该数字信号在U5(MAX II Broadcom公司)可编程逻辑器件中经过预先处理，并形成DSP要求的接口信号形式。
U6是参考晶体振荡器，提供时钟源，U7(Philips公司产P87LPC760--低功耗、小管脚OTP单片机)是MCU，为U8(LMX2347的新一代固定射频锁相环路)锁相频率合成器提供配置信息，U9(Maxim公司的MAX2607高差分电压)振荡并输出要求的频率，这部分电路合成U1需要的频率信号。这种宽带接收机支持的工作信道数为8个，通过组合运用可以满足工业遥控系统13个工作信道的要求。
图7是本发明的基带中双核结构图。
图中U1为MCU(微处理器)，U2为DSP(数字信号处理器)，U3为看门狗。
MCU启动工作后，通过串口与DSP交换信息，监视DSP的工作状态，同时MCU本身也受看门狗的控制，以便在程序飞掉时可以进入正常工作状态；同时MCU桥接接口电路。接口电路(见图3)设计采用可编程逻辑器件Altera公司的EPM7128S-PLC/1 CPLD芯片，DSP采用Freescale公司生产的MC56000系列，MCU采用Microchip公司的产品。
DSP通过EMIF接口读取A/D转换输出的数据，进行四个信道的接收信号同时解调，恢复发送的数据，通过串口送MCU，MCU将命令影射成需要的驱动信号，以控制执行机构动作，完成指定的任务。
主要技术指标子载波2KHz射频频率418MHz~420MHz(单信道带宽25KHz)频率稳定度2ppm对谐波抑制大于40dBc；对杂散抑制大于60dBc；输出阻抗50Ω线性放大器的线性输出10dBm接收频率418MHz~420MHz(单信道带宽25KHz)噪声系数4dB本振频率稳定度2ppm灵敏度-115dBm系统总增益115dB；系统误码率＜1×10-5。
权利要求
1.一种工业无线遥控器，包括发射机和接收机，其中发射机包括含微处理器的基带和含频率综合器的发射通道，接收机包括含微处理器的基带和含频率综合器的接收通道，其特征在于所述发射机和接收机还各有一宽带接收机，发射机和接收机各自的基带均设计成还含有一数字信号处理器的双核结构，并且发射机和接收机的频率合成器均采用由相位累加器、D/A转换器及低通滤波器形成的数字频率合成器，所述宽带接收机至少含有正交接收机、宽带运算放大器、振荡器、频率合成器；发射机采用收发双工，由发射机基带中的微处理器将按键指令形成串行指令码，由数字信号处理器对遥控指令进行扩频后，再由微处理器进行指令信道编码，形成发射数据流，通过发射通道发射，宽带接收机接收的信号由数字信号处理器进行信号特性处理和分析，通过微处理器引导，由数字频率合成器控制发射通道中的调制器，调制信道至无干扰信道；接收机的宽带接收机适应发射机的发射信号调整接收的信道，通过接收机基带中的数字信号处理器对宽带接收机送来的信号进行特性处理和分析，通过微处理器的引导，由接收机的数字频率合成器提供接收通道中的解调器解调的基准信号，接收机的接收通道将接收的二次解调信号输入到数字信号处理器进行扩频解调，并由微处理器转换为操作设备的控制信号，通过接口电路将控制信号输到指令执行单元。
全文摘要
本发明公开了一种工业无线遥控器，包括发射机和接收机，其中发射机包括含微处理器的基带和含频率综合器的发射通道，接收机包括含微处理器的基带和含频率综合器的接收通道，所述发射机和接收机还各有一宽带接收机，发射机和接收机各自的基带均设计成还含有一数字信号处理器的双核结构，并且发射机和接收机的频率合成器均采用由相位累加器、D/A转换器及低通滤波器形成的直接数字频率合成器。本发明具有非常好的抗干扰性能，尤其是抗同频干扰，而且工作安全可靠，抗震性强，能满足各种复杂情况下工业设备的作业。
文档编号G08C17/00GK101055668SQ200710034448
公开日2007年10月17日 申请日期2007年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者胡鹏程, 周军红, 伍剑 申请人:湖南万友智能技术发展有限公司