无线电遥控技术概述

无线电遥控技术概述刘肩山《无线电遥控技术》概述绪论•教学目的•教学任务•教学要求•教学方法•参考文献《无线电遥控技术》概述教学目的1、将无线电理论和电子技术很好地结合起来，培养阅读、装配遥控电路的能力。2、熟悉常见遥控电路基本工作原理与组成，学会分析遥控电路。3、MULTISM应用软件的使用能力。4、培养学生分析电路的能力、实践能力、创新和可持续发展能力。《无线电遥控技术》概述教学任务完成无线电遥控基本理论、电波与天线、无线电发射电路、无线电接收电路、常用单元电路与集成电路、无线电遥控应用实例等六大类常用的无线遥控理论知识与技能。《无线电遥控技术》概述教学要求熟悉无线电遥控设备的基本构成和基本原理。掌握无线电发射电路、接收电路的原理和实验技能。掌握使用集成收发模块设计与制作遥控电路。《无线电遥控技术》概述参考教材无线电遥控入门…………陈永甫主编人民邮电出版社实用无线电遥控电路………陈永甫主编人民邮电出版社模拟电子技术基础………江路明主编中国传媒大学出版社数字电子技术…………靳孝峰主编北京航空航天大学出版社无线电技术基础……………王谨之主编高等教育出版社无线电遥控技术…………袁永明、邓大文上海教育出版社《无线电遥控技术》概述第一章概述《无线电遥控技术》概述内容概要1、遥控、遥控指令、无线电遥控的概念。2、无线电遥控系统、遥控装置，闭环控制系统、开环控制系统概念。3、无线电遥控系统的各组成部分及其作用。4、“通道”和“路”的概念，单通道、多通道、单路多通道和多路多通道的意义。5、频分制多路遥控和时分制多路遥控的特性及区别6、调制及不同的调制方式（连续波调制、脉冲调制、模拟调制、数字调制、AM、FM、PM、ASK、FSK等）。《无线电遥控技术》概述一、无线电遥控的基本概念1、无线电遥控和遥控指令无线电遥控：遥控就是对被控对象进行远距离控制，并使被控对象按指令动作。电信号：是指代表某种信息(如声音、图像等)或指令的电流或电压，也称为原始信号或基带信号。无线电遥控的任务，是将各种控制指令变成相应的电信号，并利用无线电波将电信号传递到接收端，对被控对象或各种过程进行远距离控制。《无线电遥控技术》概述一、无线电遥控的基本概念遥控指令：遥控系统中由控制端向被控端传送的指示被控对象工作或如何工作的命令（信号）。遥控指令的特点：特征明显、相互间易于区分（电信号）。例如用不同频率代表不同的指令，或用不同幅度、脉宽、相位及码组特征等表示各种指令，也可用声音、图像、文字、数据等作为遥控用的指令信号。遥控指令的输入方式：按键、开关、键盘，还有声音、光信号等。无线电遥控过程：遥控指令→载波（电磁波）→发射→空间传输→接收→执行。《无线电遥控技术》概述一、无线电遥控的基本概念2、遥控装置(系统)及其分类完成遥控任务的整套设备称为遥控系统或遥控装置。通常将控制距离远、设备较复杂的称为遥控系统；而将控制距离较近、设备简单的称为遥控装置或遥控器。遥控系统(装置)的分类：①按被控对象及其特性分类，有固定式遥控和活动式遥控。②按被控对象的控制特性或控制信号(指令)的特性可分两类：一是开关型控制——对被控对象的状态进行单一的通断控制；另—类是连续型控制：对被控对象的状态进行连续调整。《无线电遥控技术》概述一、无线电遥控的基本概念3、遥测和遥控的关系及开环、闭环控制系统（1）遥控和遥测的关系：被控对象控制端监测系统常用的监测系统：遥测、雷达和电视监控等。《无线电遥控技术》概述一、无线电遥控的基本概念3、遥测和遥控的关系及开环、闭环控制系统（2）闭环控制系统：有完善的监测系统（设备）的遥控系统。（3）开环控制系统：无需监测设备的简单遥控系统（监测常由控制者的眼睛实现）。《无线电遥控技术》概述二、无线电遥控的基本原理1、无线电遥控设备的组成及工作原理《无线电遥控技术》概述二、无线电遥控的基本原理遥控指令产生器：有简单的如电源控制开关，单通道发射器；复杂的如频分多路(FDM)遥控设备，时分多路(DTM)遥控设备等。发射电路通常包括调制电路高频振荡器和执行电路等。简易的：单通道发射电路。一般常见的：调制式发射机（含高频载波振荡器、音频振荡级、调制电路、末级功率放大级等）。接收机包括接收电路和译码电路(简易的无译码)。接收电路按其用途、灵敏度高低和放大类型可分为超再生接收电路和超外差式接收电路。译码电路的译码是发端编码的逆过程，对原各指令信号进行鉴别、再现，然后将恢复原状的指令信号送到相应的执行放大电路，再驱动执行机件或执行机构。《无线电遥控技术》概述《无线电遥控技术》概述二、无线电遥控的基本原理2、天线电遥控模型的遥控过程实例分析：遥控模型飞机《无线电遥控技术》概述三、无线电遥控设备的分类遥控设备按通道数单通道按指令性质按接收方式开关型比例型超再生式超外差式……多通道单路多通道多路多通道《无线电遥控技术》概述三、无线电遥控设备的分类1、单通道遥控和多通道遥控只有一个通道的无线电遥控设备的控制叫做单通道遥控。将有两个或两个以上通道的无线电遥控设备的控制叫做多通道遥控。《无线电遥控技术》概述《无线电遥控技术》概述单路多通道——是指在同一时间内只准许发送一个控制指令，即不同路的遥控指令只能一个接一个地传送，它的执行机件也只能一个一个地动作。多路多通道——可在同一时间内同时传送多个遥控指令，它的执行机件在同一时间内可同时执行或动作。多路多通道的无线电遥控设备在多个通道同时工作时，在空间也具有相同路数的无线电波传播通道。*通行指令信号的“道路”叫做通道，每个遥控指令都有自己的通道。（结论：通道——无线电波频带）《无线电遥控技术》概述例如：某遥控系统有可以发出8个控制指令（相应的执行机构就有8个不同动作，发射机相应发出8个不同信号），但同时只能发出3个控制指令（执行机构同时进行3个动作），则该遥控系统为8路3通道遥控。《无线电遥控技术》概述三、无线电遥控设备的分类2、开关型遥控和比例型遥控根据控制指令的性质和被控对象状态的不同，遥控设备可分为开关型和比例型两种。开关型的操纵器通常是开关(包括机械开关和电子开关)，其控制指令的电信号只有两种状态（有与无、1与0）。《无线电遥控技术》概述比例型遥控的控制指令的电信号是随时间连续变化的。最简单比例型操纵器是电位器。应用实例：比例调速无线遥控电动机电路（见下图1-8）。由入空比可变的发射电路和接收驱动电路两大部分组成。《无线电遥控技术》概述多谐振荡器发射电路接收电路音频功放倍压整流电机驱动《无线电遥控技术》概述三、无线电遥控设备的分类3、频分制无线电遥控频分制无线电遥控与频分制无线电语音通信的工作原理类同：两者都要利用调制器对要传送的语音信号(天线电通信信号)或指令信号(无线电遥控信号)进行副载波调制，实施频谱迁移；两者都要进行高频载波调制，实现无线电波的对空发射和接收。频分制遥控设备频分制单路遥控设备：在同一时间内仅可传送一个控制指令。频分制多路遥控设备：同一时间内可以同时传送多个控制指令。《无线电遥控技术》概述（1）频分制单路遥控《无线电遥控技术》概述（2）频分制多路遥控《无线电遥控技术》概述三、无线电遥控设备的分类4、时分制多路无线电遥控（1）频分制多路遥控的特点：适用于传送连续的指令信号，可同时进行多路控制，但遥控的数目不宜过多。频分多路遥控的每路控制信号在频域中占据着有限的不同频率区间，但每个控制信号占据着整个时域。《无线电遥控技术》概述（2）时分多路遥控的特点时分多路遥控是利用时间的正交性，即以时间作为信号分割的参量，使各路信号各占一小段时间（常称为时隙)，并在时间轴上互不重叠。它利用不同时隙来传送不同路的遥控信号。优点如下：①在时分多路电路中，各路信号的编码与译码、多路信号的汇合与分路均采用数字电路，比颇分多路采用的模拟滤波器、选频器进行分路要简单、可靠，且体积小、重量轻。②在频分多路装置中，由于电路和传输通道的非线性，易产生交替失真和高次谐波，易引起路间串扰；而在时分多路装置中，多采用数字集成器件，相对于使用模拟器件的非线性失真要小得多。《无线电遥控技术》概述（3）时分多路遥控设备的组成《无线电遥控技术》概述四、无线电遥控设备的常见调制方式1、调制及调制的作用（1）调制：所谓调制就是用基带信号控制载波的某一个或几个参数，使载波的参数按照基带信号的变化规律而变化。（2）调制的作用：①将基带信号的频谱迁移至载频附近，以适应传输信道的频带要求，使信号特性与信道特性相匹配，便于发送和接收。在进行无线传输时，必须将基带信号调制到高频载波上，这样才能将电磁能量有效地向空间辐射。②调制的另个作用是便于实施信道复用，即在一个信道中同时实现多路信号的传输③利用信号带宽和信噪比(S/N)的互换性，提高系统的抗干扰件能，并有效地利用频带。《无线电遥控技术》概述2、无线电遥控的调制方式《无线电遥控技术》概述模拟调制：当控制载波某个参数变化的基带信号(或称调制信号)是时间的连续函数时，这种类型的调制称作模拟调制。模拟正弦波调制：若模拟调制的载波采用高频正弦波，这种调制即为模拟正弦波调制。根据基带信号所控制的正弦波参量(幅度、频率和相位)的不同，可分为幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)，简称调幅、调频和调相。《无线电遥控技术》概述《无线电遥控技术》概述模拟脉冲调制：若模拟调制的载波是脉冲序列，则这种调制即为模拟脉冲调制。按照基带信号所控制的脉冲序列的参量不同，又可分为脉幅调制(PAM)、脉宽调制(PWM)和脉位调制(PPM)，它们分别表示脉冲的幅度、宽度和位置随基带信号作线性变化。《无线电遥控技术》概述《无线电遥控技术》概述脉冲调制：当控制载波某个参数变化的基带信号是脉冲序列时，这种类型的调制即为脉冲调制。根据载波是高频正弦波(连续波)还是数字脉冲，可分为连续波数字调制和脉冲数字调制。连续波数字调制按照数字基带信号去抑制正弦载波的幅度、相位和频率的不同，又可分为幅度键控(ASK或00K)、颇移键控(FSK)和相移键控(PSK)。《无线电遥控技术》概述《无线电遥控技术》概述小结1、遥控、遥控指令和无线电遥控遥控，广义地讲，它是对被控对象进行远距离控制。遥控指令：遥控系统中由控制端向被控端传送的指示被控对象工作或如何工作的命令（信号）。无线电遥控：是在控制端产生并发出指令信号，利用无线信道将指令信号传送至执行机构，使被控对象完成预定的动作。《无线电遥控技术》概述2、遥控系统（装置）：完成遥控任务的整套无线电遥控设备称为无线电遥控系统或遥控装置。控制距离远、设备较复杂的称为遥控系统；控制距离近、设备简单的常称为遥控器（装置）。3、闭环控制系统：大型的遥控系统通常包含有遥测（监测）系统（设备），形成一个闭环控制系统；开环控制系统：小型或简单的遥控装置（遥控器）一般控制距离较近，操纵者的眼睛（耳朵）相当于监测设备，无需加装遥测设备，故可认为是一个开环控制系统。《无线电遥控技术》概述4、无线电遥控系统的组成：包括无线电发射机、接收机和执行电路三部分。发射机包括编码电路和发射电路，发射电路的一个重要作用是将指令信号调制到高频载波上；接收机包括高频部分（放大、解调）和译码电路。5、“通道”及“路”：单通道遥控、多通道遥控，单路多通道遥控和多路多通道遥控。《无线电遥控技术》概述6、频分制和时分制：在多路多通道遥控设备中，最常用的是频分制和时分制。两者的主要不同之处在于产生和区分指令信号的编码和译码电路。频分多路和时分多路是分别按频率参量的正交性和时间参量(时隙)的正交性进行分割的，两种遥控方式各其特点，时分多路遥控的发展更具潜力。7、调制和调制方式：调制就是用基带信号控制裁波的某一个或几个参数，使载波的参数按照基带信号的变化规律而变化。无线电遥控的调制方式可按不同方法分类。无线电遥控设备一般要经过两次(二重)调制；大型遥控系统要经过三次(三重)调制。无线电遥控技术谢谢！