DF無線傳送模塊應用及原理

無線傳數(shù)模塊在生活中應用途極廣，比如車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡、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)、無線標簽、身份識別、非接觸RF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)、生物信號采集、水文氣象監(jiān)控、機器人控制、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)?。此次采用的模塊是價格相對便宜的433M模塊，淘寶上價格7元一對，適合用于少量數(shù)據(jù)的傳送，還有些模塊是適合較高速率傳送的（達Mbps級別），但價格相對較高。此套模塊優(yōu)點是成本低，抗干擾能力強，靈敏度高，傳送距離遠；缺點是傳送速率較低，一般在4Kbps下可以穩(wěn)定傳送。

一、收發(fā)模塊技術參數(shù)

下面是發(fā)射和接收模塊的實物圖和對應的電路原理圖。其中天線是另外用細電線約20cm長繞圈形成。

1、通訊方式：調(diào)幅AM

2、工作頻率：433MHz

3、頻率穩(wěn)定度：±75KHZ

4、發(fā)射功率：≤500MW

5、靜態(tài)電流：≤0.1UA

6、發(fā)射電流：3～50MA

7、工作電壓：DC 3～12V

DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為433M，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，當環(huán)境溫度在－25～＋85度之間變化時，頻飄僅為3ppm/度。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，即使采用高品質微調(diào)電容，溫差變化及振動也很難保證已調(diào)好的頻點不會發(fā)生偏移。

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

DF數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍3～12V，當電壓變化時發(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。當發(fā)射電壓為3V 時，空曠地傳輸距離約20～50米，發(fā)射功率較小，當電壓5V時約100～200米，當電壓9V時約300～500米，當發(fā)射電壓為12V時，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。當電壓大于l2V時功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。這套模塊的特點是發(fā)射功率比較大，傳輸距離比較遠，比較適合惡劣條件下進行通訊。天線最好選用25厘米長的導線，遠距離傳輸時最好能夠豎立起來，因為無線電信號傳輸時受很多因素的影響，所以一般實用距離只有標稱距離的20％甚至更少。

DF數(shù)據(jù)模塊采用ASK方式調(diào)制，以降低功耗，當數(shù)據(jù)信號停止時發(fā)射電流降為零，數(shù)據(jù)信號與DF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DF發(fā)射模塊將不能正常工作。數(shù)據(jù)電平應接近DF數(shù)據(jù)模塊的實際工作電壓，以獲得較高的調(diào)制效果。

DF發(fā)射發(fā)射模塊最好能垂直安裝在主板的邊緣，應離開周圍器件5mm以上，以免受分布參數(shù)影響。DF模塊的傳輸距離與調(diào)制信號頻率及幅度、發(fā)射電壓及電池容量、發(fā)射天線、接收機的靈敏度、收發(fā)環(huán)境有關。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，距離會縮短，由于無線電信號傳輸過程中的折射和反射會形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會有不同的收發(fā)距離。

接收模塊主要技術指標：

1、通訊方式：調(diào)幅AM

2、工作頻率：433MHZ

3、頻率穩(wěn)定度：±200KHZ

4、接收靈敏度：－106DBM

5、靜態(tài)電流：≤5MA

6、工作電流：≤5MA

7、工作電壓：DC 4.8～5V

8、輸出方式：TTL電平

接收模塊為超再生接收電路，L1C1選頻后信號進入Q1及周邊電路組成高放電路，Q2及周邊電路組成本振，接收的信號經(jīng)過LM358雙運放整形為TTL電平的方波信號。輸出端常態(tài)為低電平，當接收到信號時，輸出為高電平。

二、測試電路

因為51MCU上電后IO口默認為高電平，因此在發(fā)射模塊前和接收模塊后加了三極管作反相，這樣常態(tài)下電平與MCU一致，將發(fā)射模塊直接連接在發(fā)射控制MCU的TXD，將接收模塊連接在接收MCU的RXD上。發(fā)射端編寫程序約隔1秒由串口發(fā)送一個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由0-9循環(huán)變化，以觀察數(shù)據(jù)是否正確傳送，數(shù)據(jù)通信采用異步方式，1開始位8數(shù)據(jù)位1停止位，每個數(shù)據(jù)共10個位；接收端MCU接收數(shù)據(jù)后送LCD1602 顯示。通信速率分別測試了2400bps、4800bps、7200bps、9600bps，其中2400bps及4800bps速率下數(shù)據(jù)均能穩(wěn)定傳送無丟碼、誤碼，7200bps及9600bps速率下數(shù)據(jù)偶爾會亂碼，基于穩(wěn)定性及兼顧傳送速率，在后面的程序中均采用4800bps速率。


發(fā)射端采用低電壓系列MCU，由二節(jié)1.5V電池供電，接收端連接在實驗板上進行測試。實際測試中，3V供電給發(fā)射模塊可以正常工作，兩機相隔約8米，中間隔二道墻，信號仍能穩(wěn)定正確傳送。后來又測試了不加天線的情況，發(fā)現(xiàn)如果發(fā)射與接收均不加天線在上述條件下則會出現(xiàn)亂碼，任一端加上天線均能在上述條件下穩(wěn)定正確傳送數(shù)據(jù)。發(fā)射端連同MCU在內(nèi)，發(fā)射時平均約7ma電流，休眠時約幾ua，耗電量較理想，適合采用電池供電。

三、實際應用

完成測試后，對模塊工作原理及性能有初步了解，于是作進一步應用，控制發(fā)射模塊的MCU板原來是于測試電波解碼的，于是作了一點修改，將BPC信號（中國電波授時信號）及JJY信號（日本電波授時信號）解碼后通過DF模塊將時間數(shù)據(jù)發(fā)射出去，接收端接收后進行處理及顯示。

下面是連接BPC接收模塊的實物圖。

下面是連接JJY接收模塊的實物圖。