無線電遙控技術(shù)電子課件(1章)

無線電遙控技術(shù)電子教案自立自強(qiáng)致高致遠(yuǎn)馬振中緒論教學(xué)目的教學(xué)任務(wù)教學(xué)要求教學(xué)方法參考文獻(xiàn)教學(xué)目的通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生：1、將無線電理論和電子技術(shù)很好地結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生閱讀、裝配和設(shè)計(jì)遙控電路的能力。2、熟悉常見遙控電路基本工作原理與組成，培養(yǎng)學(xué)生分析與設(shè)計(jì)遙控電路。3、EWB應(yīng)用軟件的使用能力。4、培養(yǎng)學(xué)生分析電路的能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展能力。教學(xué)任務(wù)完成無線電遙控基本理論、電波與天線、無線電發(fā)射電路、無線電接收電路、常用單元電路與集成電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)、無線電遙控應(yīng)用實(shí)例等八大類常用的無線遙控理論知識與技能。

教學(xué)要求1、熟悉無線電遙控設(shè)備的基本構(gòu)成和基本原理。2、掌握無線電發(fā)射電路、接收電路的原理和實(shí)驗(yàn)技能。3、掌握使用集成收發(fā)模塊設(shè)計(jì)與制作遙控電路。教學(xué)方法1、理論教學(xué)：靈活處理教學(xué)內(nèi)容，刪除部分實(shí)例，補(bǔ)充部分基礎(chǔ)知識。由于教材部分實(shí)例有的很類似，只講典型電路。有些電路基礎(chǔ)知識學(xué)生沒接觸過的，要加以補(bǔ)充。教法上，多采用有用實(shí)例分析，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；教學(xué)手段上，多使用多媒體教學(xué)，把難以表達(dá)的電路圖等放入幻燈片中，加強(qiáng)直觀教學(xué)。2、實(shí)踐教學(xué)：多加強(qiáng)與相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)廠家和專業(yè)老師的聯(lián)系，講述無線遙控技術(shù)的發(fā)展及前景。加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)。該課程是實(shí)驗(yàn)性強(qiáng)的課程，只講理論肯定不行，要通過學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，做產(chǎn)品，才能真正領(lǐng)悟和體會。打算安排16節(jié)課用于本課程實(shí)踐教學(xué)(制作實(shí)用無線電遙控裝置)。3、作業(yè)布置：除部分理論課程外，還計(jì)劃布置2個(gè)左右的實(shí)踐作業(yè)。參考教材1)

無線電遙控入門……..……陳永甫主編

……………….…..人民郵電出版社

2)

實(shí)用無線電遙控電路……………...陳永甫主編

……..人民郵電出版社

3)

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)….……………江路明主編

……中國傳媒大學(xué)出版社

4)

數(shù)字電子技術(shù)…...靳孝峰主編

……………北京航空航天大學(xué)出版社

5)

無線電技術(shù)基礎(chǔ)…..……………王謹(jǐn)之主編

………………...…高等教育出版社

6)

無線電遙控技術(shù)……………袁永明、鄧大文

…上海教育出版社

第一章

無線電遙控概述教學(xué)目的1、理解遙控、遙控指令、無線電遙控的概念。2、了解無線電遙控系統(tǒng)、遙控裝置，閉環(huán)控制系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)概念。3、了解無線電遙控系統(tǒng)的各組成部分及其作用。4、弄清“通道”和“路”的概念，了解單通道、多通道、單路多通道和多路多通道的意義。5、理解頻分制多路遙控和時(shí)分制多路遙控的特性及區(qū)別6、理解調(diào)制及不同的調(diào)制方式（連續(xù)波調(diào)制、脈沖調(diào)制、模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制、AM、FM、PM、ASK、FSK等）。一、無線電遙控的基本概念1、無線電遙控和遙控指令無線電遙控：遙控就是對被控對象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，并使被控對象按指令動作。無線電遙控的任務(wù)，是將各種控制指令變成相應(yīng)的電信號，并利用無線電波將電信號傳遞到接收端，對被控對象或各種過程進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。電信號：是指代表某種信息(如聲音、圖像等)或指令的電流或電壓，也稱為原始信號或基帶信號。遙控指令：遙控系統(tǒng)中由控制端向被控端傳送的指示被控對象工作或如何工作的命令（信號）。遙控指令的特點(diǎn)：特征明顯、相互間易于區(qū)分（電信號）。例如用不同頻率代表不同的指令，或用不同幅度、脈寬、相位及碼組特征等表爾各種指令，也可用聲音、圖像、文字、數(shù)據(jù)等作為遙控用的指令信號。

遙控指令的輸入方式：按鍵、開關(guān)、鍵盤，還有聲音、光信號等。無線電遙控過程：遙控指令→載波（電磁波）→發(fā)射→空間傳輸→接收→執(zhí)行。2、遙控裝置(系統(tǒng))及其分類完成遙控任務(wù)的整套設(shè)備稱為遙控系統(tǒng)或遙控裝置。通常、將控制距離遠(yuǎn)、設(shè)備較復(fù)雜的稱為遙控系統(tǒng)；而將控制距離較近、設(shè)備簡單的稱為遙控裝置或遙控器。遙控系統(tǒng)(裝置)的分類：①按被控對象及其特性分類，有固定式遙控和活動式遙控。②按被控對象的控制特性或控制信號(指令)的特性可分兩類：一是開關(guān)型控制——對被控對象的狀態(tài)進(jìn)行單一的通斷控制；另—類是連續(xù)型控制：對被控對象的狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)調(diào)整。3、遙測和遙控的關(guān)系及開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)（1）遙控和遙測的關(guān)系：常用的監(jiān)測系統(tǒng)：遙測、雷達(dá)和電視監(jiān)控等。被控對象控制端監(jiān)測系統(tǒng)（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)：有完善的監(jiān)測系統(tǒng)（設(shè)備）的遙控系統(tǒng)。（3）開環(huán)控制系統(tǒng)：無需監(jiān)測設(shè)備的簡單遙控系統(tǒng)（監(jiān)測常由控制者的眼睛實(shí)現(xiàn)）。二、無線電遙控的基本原理

1、無線電遙控設(shè)備的組成及工作原理遙控指令產(chǎn)生器：有簡單的電源控制開關(guān)，單通道發(fā)射器；復(fù)雜的如頻分多路(FDM)遙控設(shè)備，時(shí)分多路(DTM)遙控設(shè)備等。發(fā)射電路通常包括調(diào)制電路高頻振蕩器和執(zhí)行電路等。簡易的：單通道發(fā)射電路。一般常見的：調(diào)制式發(fā)射機(jī)（含高頻載波振蕩器、音頻振蕩級、調(diào)制電路、末級功率放大級等）。接收機(jī)包括接收電路和譯碼電路(簡易的無譯碼)。接收電路按其用途、靈敏度高低和放大類型可分為超再生接收電路和超外差式接收電路。譯碼電路的譯碼是發(fā)端編碼的逆過程，對原各指令信號進(jìn)行鑒別、再現(xiàn)，然后將恢復(fù)原狀的指令信號送到相應(yīng)的執(zhí)行放大電路，再驅(qū)動執(zhí)行機(jī)件或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2、天線電遙控模型的遙控過程實(shí)例分析：遙控模型飛機(jī)三、無線電遙控設(shè)備的分類遙控 AQ設(shè)備按通道數(shù)單通道按指令性質(zhì)按接收方式開關(guān)型比例型超再生式超外差式……多通道單路多通道多路多通道1、單通道遙控和多通道遙控只有一個(gè)通道的無線電遙控設(shè)備的控制叫做單通道遙控。將有兩個(gè)或兩個(gè)以上通道的無線電遙控設(shè)備的控制叫做多通道遙控。單路多通道——是指在同一時(shí)間內(nèi)只準(zhǔn)許發(fā)送一個(gè)控制指令，即不同路的遙控指令只能一個(gè)接一個(gè)地傳送，它的執(zhí)行機(jī)件也只能一個(gè)一個(gè)地動作。多路多通道——可在同一時(shí)間內(nèi)同時(shí)傳送多個(gè)遙控指令，它的執(zhí)行機(jī)件在同一時(shí)間內(nèi)可同時(shí)執(zhí)行或動作。多路多通道的無線電遙控設(shè)備在多個(gè)通道同時(shí)工作時(shí)，在空間也具有相同路數(shù)的無線電波傳播通道。

*通行指令信號的“道路”叫做通道，每個(gè)遙控指令都有自己的通道。（結(jié)論：通道——無線電波頻帶）例如：某遙控系統(tǒng)有可以發(fā)出8個(gè)控制指令（相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)就有8個(gè)不同動作，發(fā)射機(jī)相應(yīng)發(fā)出8個(gè)不同信號），但同時(shí)只能發(fā)出3個(gè)控制指令（執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行3個(gè)動作），則該遙控系統(tǒng)為8路3通道遙控。2、開關(guān)型遙控和比例型遙控根據(jù)控制指令的性質(zhì)和被控對象狀態(tài)的不同，遙控設(shè)備可分為開關(guān)型和比例型兩種。開關(guān)型的操縱器通常是開關(guān)(包括機(jī)械開關(guān)和電子開關(guān))，其控制指令的電信號只有兩種狀態(tài)（有與無、1與0）。比例型遙控的控制指令的電信號是隨時(shí)間連續(xù)變化的。最簡單比例型操縱器是電位器。應(yīng)用實(shí)例：比例調(diào)速無線遙控電動機(jī)電路（見下圖1-8）。由入空比可變的發(fā)射電路和接收驅(qū)動電路兩大部分組成。多諧振蕩器發(fā)射電路接收電路音頻功放倍壓整流電機(jī)驅(qū)動3、頻分制無線電遙控頻分制無線電遙控與頻分制無線電語音通信的工作原理類同：兩者都要利用調(diào)制器對要傳送的語音信號(天線電通信信號)或指令信號(無線電遙控信號)進(jìn)行副載波調(diào)制，實(shí)施頻譜遷移；兩者都要進(jìn)行高頻載波調(diào)制，實(shí)現(xiàn)無線電波的對空發(fā)射和接收。頻分制遙控設(shè)備頻分制單路遙控設(shè)備：在同一時(shí)間內(nèi)僅可傳送一個(gè)控制指令。頻分制多路遙控設(shè)備：同一時(shí)間內(nèi)可以同時(shí)傳送多個(gè)控制指令。（1）頻分制單路遙控（2）頻分制多路遙控4、時(shí)分制多路無線電遙控（1）頻分制多路遙控的特點(diǎn)：適用于傳送連續(xù)的指令信號，可同時(shí)進(jìn)行多路控制，但遙控的數(shù)日不宜過多。頻分多路遙控的每路控制信號在頻域中占據(jù)著有限的不同頻率區(qū)間，但每個(gè)控制信號占據(jù)著整個(gè)時(shí)域。（2）時(shí)分多路遙控的特點(diǎn)時(shí)分多路遙控是利用時(shí)間的正交性，即以時(shí)間作為信號分割的參量，使各路信號各占一小段時(shí)間（常稱為時(shí)隙)，并在時(shí)間軸上互不重疊。它利用不同時(shí)隙來傳送不同路的遙控信號。優(yōu)點(diǎn)如下：①在時(shí)分多路電路中，各路信號的編碼與譯碼、多路信號的匯合與分路均采用數(shù)字電路，比頗分多路采用的模擬濾波器、選頻器進(jìn)行分路要簡單、可靠，且體積小、重量輕。②在頻分多路裝置中，由于電路和傳輸通道的非線性，易產(chǎn)生交替失真和高次諧波，易引起路間串?dāng)_；而在時(shí)分多路裝置中，多采用數(shù)字集成器件，相對于使用模擬器件的非線性失真要小得多。（3）時(shí)分多路遙控設(shè)備的組成四、無線電遙控設(shè)備的常見調(diào)制方式1、調(diào)制和調(diào)制的作用（1）調(diào)制：所謂調(diào)制就是用基帶信號控制裁波的某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)，使載波的參數(shù)按照基帶信號的變化規(guī)律而變化。（2）調(diào)制的作用：①將基帶信號的頻譜遷移至載頻附近，以適應(yīng)傳輸信道的頻帶要求，使信號特性與信道特性相匹配，便于發(fā)送和接收。在進(jìn)行無線傳輸時(shí)，必須將基帶信號調(diào)制到高頻載波上，這樣才能將電磁能量有效地向空間輻射。②調(diào)制的另個(gè)作用是便于實(shí)施信道復(fù)用，即在一個(gè)信道中同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路信號的傳輸。③利用信號帶寬和信噪比(S/N)的互換性，提高系統(tǒng)的抗干擾件能，并有效地利用頻帶。2、無線電遙控的調(diào)制方式模擬調(diào)制：當(dāng)控制載波某個(gè)參數(shù)變化的基帶信號(或稱調(diào)制信號)是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)時(shí)，這種類型的調(diào)制稱作模擬調(diào)制。模擬正弦波調(diào)制：若模擬調(diào)制的載波采用高頻正弦波，這種調(diào)制即為模擬正弦波調(diào)制。根據(jù)基帶信號所控制的正弦波參量(幅度、頻率和相位)的不同，可分為幅度調(diào)制(AM)、頻率調(diào)制(FM)和相位調(diào)制(PM)，簡稱調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。模擬脈沖調(diào)制：若模擬調(diào)制的載波是脈沖序列，則這種調(diào)制即為模擬脈沖調(diào)制。按照基帶信號所控制的脈沖序列的參量不同，又可分為脈幅調(diào)制(PAM)、脈寬調(diào)制(PWM)和脈位調(diào)制(PPM)，它們分別表示脈沖的幅度、寬度和位置隨基帶信號作線性變化。脈沖調(diào)制：當(dāng)控制載波某個(gè)參數(shù)變化的基帶信號是脈沖序列時(shí)，這種類型的調(diào)制即為脈沖調(diào)制。根據(jù)載波是高頻正弦波(連續(xù)波)還是數(shù)字脈沖，可分為連續(xù)波數(shù)字調(diào)制和脈沖數(shù)字調(diào)制。連續(xù)波數(shù)字調(diào)制按照數(shù)字基帶信號去抑制正弦載波的幅度、相位和頻率的不同，又可分為幅度鍵控(ASK或00K)、頗移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。小結(jié)1、遙控、遙控指令和無線電遙控：遙控，廣義地講，它是對被控對象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。遙控指令：遙控系統(tǒng)中由控制端向被控端傳送的指示被控對象工作或如何工作的命令（信號）。無線電遙控：是在控制端產(chǎn)生并發(fā)出指令信號，利用無線信道將指令信號傳送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使被控對象完成預(yù)定的動作。2、遙控系統(tǒng)（裝置）：完成遙控任務(wù)的整套無線電遙控設(shè)備稱為無線電遙控系統(tǒng)或遙控裝置?？刂凭嚯x遠(yuǎn)、設(shè)備較復(fù)雜的稱為遙控系統(tǒng)；控制距離近、設(shè)備簡單的常稱為遙控器（裝置）。3、閉環(huán)控制系統(tǒng)：大型的遙控系統(tǒng)通常包含有遙測（監(jiān)測）系統(tǒng)（設(shè)備），形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)；開環(huán)控制系統(tǒng)：小型或簡單的遙控裝置（遙控器）一般控制距離較近，操縱者的眼睛（耳朵）相當(dāng)于監(jiān)測設(shè)備，無需加裝遙測設(shè)備，故可認(rèn)為是一個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)。4、無線電遙控系統(tǒng)的組成：包括無線電發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和執(zhí)行電路三部分。發(fā)射機(jī)包括編碼電路和發(fā)射電路，發(fā)射電路的一個(gè)重要作用是將指令信號調(diào)制到高頻載波上；接收機(jī)包括高頻部分（放大、解調(diào)）和譯碼電路。5、“通道”及“路”：單通道遙控、多通道遙控，單路多通道遙控和多路多通道遙