无线数据传输广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。

由于无线电的发射器件都工作于射频，因此对器件的要求也较高，一般业余条件下很难完成制作与调试工作，而目前对于无线电技术的应用越来越广泛，尤其对于一些业务无线电爱好者来说，要想拥有所有高频调试的设备几乎是不现实的，因为这些设备价格昂贵。针对这些实际情况，许多专业生产厂家专门生产了用于无线数据传输的无线收发模块，将对高频部分的安装与调试工作全部在专业生产场所内完成，用户只要为其提供电源和所要发送的编码数据，就可以在接收端的数据输出端得到发送端的原始数据，这样就可以将无线电技术的应用得到推广。

从目前对无线电收发模块的应用来看，主要可分为两大类：调频收发模块和调幅收发模块。

调频(FM)制与调幅(AM)制的性能比较

在无线广播、电视、通信、遥控、遥测等装置或系统中,除了采用振幅调制方式(调幅AM)外,还广泛采用频率调制方式(调频FM)。下面对这两种调制方式的主要性能进行比较:

1.抗干扰性能

调频FM的主要优点是它的抗干扰性能强.所谓抗干扰好,主要是指在输入信号噪声比(简称信噪比S/N)相同的条件下,调频接收机输出端的信噪比大于调幅接收机输出端的信噪比。

调频比调幅制的抗干扰能力强的原因可从两种制式的发射信号功率大小进行分析。调频波的边频分量的功率是从载波功率中分出来的。调制系数mFM越大,其边频不仅数目多,且幅度增大,这意味着载波功率中转化为边频功率的比例大,而调幅波的边频功率最大仅等于载波功率的一半(当调制指数mAM＝1时)。因此,调频波比调幅波可以具有更大的边频功率,这意味着它更有能力去克服信道或机内的噪声和干扰。

其次,可从接收信号的调解来进行对比并分析。由于调幅信号的信息包含在已调幅信号的振幅中(振幅变化与调制信号的振幅成正比),解调用的包络检波(也称振幅检波)器无法抑制寄生调幅干扰；而调频信号的信息则包含在高频振荡的瞬时频率变化上,因此,干扰引起的寄生调幅可通过限幅器(或用有限幅作用的比例鉴频器)去掉。

因此,不管从发射信号的边频功率还是从接收信号的解调进行分析,调频制的抗干扰性能均优于调幅制。

2.占用的频带宽度

由于宽带调频系统占用的频带宽,调频只适宜在超短波以上频段（30Hz－30GHz）使用.对于中、长波频段（中波：1000-100M，长波10－1km）,则采用调幅或单边带调制方式。

3.发射机的功率

调频制发射机发射的调频载波的瞬时频率是随调制信号变化的调频波为等幅波,它的最大功率等于平均功率;而调幅制发射机发射的是调幅信号,当mAM=1时,最大发射功率等于平均功率(载波功率)的4倍.若调幅发射机与调频发射机的末级采用同一型号的功率管,均按最大功率估算,则调频发射机发射出的功率是调幅发射机发射的平均功率的4倍。

4.对调幅发射机功率放大管的要求苛刻

调幅发射波是随调制信号的幅度而变化的,这就对放大管的反向耐压有较高的要求,宜采用击穿电压更高的管子,否则管子易被击穿.而调频发射机是工作在等幅状态下的,管子不易被击穿。

5.生产成本比较

生产调频系列器件其调试过程相当复杂,所以需要配备综参测试仪、屏蔽室等昂贵的生产调试设备，调试设备的稳定性直接决定产品的性能，还需要专业的技术工人。而生产调幅器件相对来说要方便许多,所以生产调频产品的门槛要远远高于生产调幅产品,因此两者的生产成本相差一倍以上。

通过以上对两者的性能及成本的介绍，网友必对两者的情况有所了解，目前被广泛运用的是调幅形式的收发组件，由于其性价比较高，同时生产也较为方便，因此对一些要求不是太高的场合来说，都采用了这种模式，因此本文中也重点对这种模块进行介绍。

一、无线发射模块

考虑到电路的微功耗要求，一般这类模块都采用了ASK方式调制，参考电路如下图所示：  

发射电路原理图

　　DF数据发射模块的工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在－25～＋85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体，而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。

    　　DF发射模块未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。比如用PT2262或者SM5262等编码集成电路配接时，直接将它们的数据输出端第17脚接至DF数据模块的输入端即可。

    　　DF数据模块具有较宽的工作电压范围3～12V，当电压变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。当发射电压为3V时，空旷地传输距离约20～50米，发射功率较小，当电压5V时约100～200米，当电压9V时约300～500米，当发射电压为12V时，为最佳工作电压，具有较好的发射效果。当电压大于l2V时功耗增大，有效发射功率不再明显提高。不同的电路参数，有不同的发射功率及发射距离，要想获得较好的发射效果，必须接上天线，天线最好选用25厘米长的导线，远距离传输时最好能够竖立起来，因为无线电信号传输时受很多因素的影响，所以一般实用距离只有标称距离的一半甚至更少，这点需要开发时注意。

    　　DF数据模块采用ASK方式调制，以降低功耗，当数据信号停止时发射电流降为零，数据信号与DF发射模块输入端可以用电阻或者直接连接而不能用电容耦合，否则DF发射模块将不能正常工作。数据电平应接近DF数据模块的实际工作电压，以获得较高的调制效果。
    DF发射发射模块最好能垂直安装在主板的边缘，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影晌。DF模块的传输距离与调制信号頻率及幅度，发射电压及电池容量，发射天线，接收机的灵敏度，收发环境有关。一般在开阔区最大发射距离约800米，在有障碍的情况下，距离会缩短，由于无线电信号传输过程中的折射和反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。这一点对于使用者来说必须注意，笔者在利用这类模块进行应用时，曾出现过这样的情况，这里把他介绍给大家，希望能给在这方面应用的网友启到一定的参考：我们在为一家棋牌房设计无线呼叫系统时，选用的是1500米的发射模块（很多厂家都是这样标识的，实际运用时还是要根据具体的环境来试验。）这种模块我们在室外空旷处曾试验过，在500米处可以正常接收，然而运用在这里时，相隔5个房间后就无法接收，实际距离大约在30米左右，这个环境的情况为：楼层高度为2.6米，所有的发射器件均安装于封闭的包箱内。为了达到可靠的呼叫功能，我们增加了两级中继器进行信号放大后才实现功能，这里所说的中继器就是我们网站上介绍的大功率无线信号转发器。以上例子说明，这种无线收发器件直线传输性能较好，而绕射性能将大大降低。因此网友在对这类发射器件进行选型时，经济允许的前提下，尽量选用大功率发射器件，这样可以有效地提高系统的可靠性。如何判断发射器件是否为大功率，这里向大家介绍几个常用的方法：

1、查看厂家提供的资料。这里要说明一点，就是不要去看厂家提供的多少距离的数据，如很多厂家会写着如“500米、1000米”等数据，这些全是理论中的理想状态值，实际肯定是达不到的，那么要看什么数据呢？看他的发射电流及发射功率，这些数据是实际可以测得的，因此具有较好的参考价值。而标距离的话，不同的环境距离是完全不同的。

2、看所选用的模块上的发射管。现在市面上有出售的模块均采用的是贴片元件生产，其原理图基本上采用的是本文前面介绍的电路（不同的厂家略有不同），上面有两只三极管，一只是作为数据调制用的，另一只是作为高频振荡管用的，若两只外型差不多，那就是用的3356振荡管，仔细看可以看到上面写着“R25”，这种模块功率较小，超过50米以上的控制系统中，尽量不要选用这种，否则的话可靠性会降低。若看到两只三极管中，其中一只较大，上面写着“RF”，这说明用的是3357振荡管，这种管子的功率要比前者大，因此遥控距离也会有所增加。但是对于超过100米以上的场合，要有可靠的接收效果，最好还是不要选用这种发射器件。

3、看板子上是否在晶振边上有两只较大的三极管。若有两只较大的三极管，就说明一只是作为振荡管，另一只是作为高放管用的，这种发射器件就属于较大功率的，具有较大的发射功率，实际运用中若要想在100米以外有效进行控制，最好选用这类器件。但是这类器件由于生产起来较为复杂，特别是调试，比较麻烦，因此生产成本也偏高，售价往往是普通发射器件的好几倍。但是在选用这类器件时，有个致命的缺点，使用不当的话很容易造成器件永久性损坏，那就是不允许发射器件长期工作，同时在工作时，不要用手去碰天线，否则将使振荡管过热而烧毁大功率三极管。

4、以上介绍的是通过观察的方法来进行判断，但并非符合条件的发射器件就一定是好的，最好的方法还是实际运用，在不方便测试距离时，可以通过测量静态电流和工作电流的值初步判断是否工作可靠。对于大功率发射器件，还有个测试方法：将发射器件接上电源，然后将天线靠近收音机，当将正电源接一1K左右的电阻去碰发射器件的数据端时，若正常，可以听到收音机中的“吱、吱”干扰声，这个声音的大小和发射器件天线与收音机天线的距离大小，也可初步判断器件的性能。

二、无线接收模块

　　与前面所讲到的各发射模块相对应的接收模块常用的有两种：即超再生接收和超外差接收。

１、超再生检波接收器

　　超再生检波电路实际上是一个受间歇振荡控制的高频振荡器，这个高频振荡器采用电容三点式振荡器，振荡频率和发射器的发射频率相一致。而间歇振荡又是在高频振荡的振荡过程中产生的，反过来又控制着高频振荡器的振荡与间歇。而间歇振荡的频率是由电路的参数决定的（一般为１百到几百千赫）。这个频率选低了，电路的抗干扰性能较好，但接收灵敏度较低，反之，频率选高，接收灵敏度较好，但抗干扰性能变差。超再生检波电路有很高的增益，在未收到控制信号时，由于受外界杂散信号的干扰和电路自身的热骚动，产生一种特有的噪声，叫超噪声，这个噪声的频率范围为0.3～5kHz之间，听起来像流水似的“沙沙”声。在无信号时，超噪声电平很高，经滤波放大后输出噪声电压；当有控制信号到来时，电路谐振，超噪声被抑制，高频振荡器开始产生振荡，输出信号。下图是常用的超再生接收模块电路原理图，图中Q1等组成高放电路，Q2及相关元件组成超再生检波电路，检出的控制信号经两级运放进行放大处理后，从输出端输出接收到无线信号。

2、超外差接收检波接收器

　　超外差式接收电路的工作原理和一般的超外差式收音机的原理相同。它将接收到的信号加以放大，并和本机产生的等幅振荡信号相减，产生一个固定频率的中频信号，这个中频信号的幅度中包含有低频调制的控制信号，将这个中频信号加以两级或三级放大，然后进行检波，将中频信号中所包含的低频指令信息取出，就得到正确的遥控信号。由于中频放大器设有自动增益控制回路，因此，它的增益可以设计得很高而工作十分稳压，这就使得超外差接收机不论对强信号还是弱信号，都能做到基本相同的放大倍数，也正是因为采用了中频放大器，它的信号放大倍数可以达到很大，也就使电路的接收灵敏度大大提高，一般可达到0.1mV左右，与超再生检波电路相比，超外差式接收模块，无论在接收灵敏度上，还是选择性上都有很大的提高，在抗干扰方面更加显著。下图是用集成电路RX3310作为检波电路的超外差接收模块的原理图。

超外差（内差）模块与超再生模块的应用比较

前面我们介绍了两者的工作原理，接下来的页面中，我们谈一下网友在实际应用时两者如何选择的问题。

1、两者的成本不一。

超外差（内差）类接收模块价格相对来说较高。现在市场上出售的超外差（内差）器件，普遍采用的是3310或3400作为主要器件，同时还必须采用晶体作为本振的时钟，因此生产的成本较高，而超再生模块，普遍采用的是一片双运放芯片358作为数据的放大与整形，因此成本较低；

2、两者接收灵敏度不一。

从两者的工作原理中，我们可以看出，超外差（内差）模块接收的是两个频率的差值信号，因此在放大环节中可以将通频带做得较窄，这样其灵敏度就可以做得较高，而超再生则不然，他靠的是热噪声信号作为是否接收到数据的判断依据，因此无法做到足够窄的通频带，因此就容易受到外界无线电信号的干扰。

3、选型。

若在经济允许的前提下，尽量选用超外差（内差）类器件，其抗干扰性能较好。特别是远距离应用时，接收最好选用这类器件。但是这种器件在近距离应用时，会发生信号阻塞现象，即距离很近时，反而无法正确接收信号了，这是由于近距离时，信号强度太强，致使信道阻塞，所以无法完成解调。若在近距离应用时，超外差和超再生模块效果相差不是太明显，因此从降低成本的角度出发，完全可以选用超再生模块。

这里需要特别申明的一点是，在考虑无线控制系统的可靠性上，还与发送数据的控制方式有关。就拿PT2272作为解码的系统来说，若采用的是锁存型芯片，则控制系统的可靠性要比暂存型的好，因此在非要用暂存型芯片的场合时，最好选用超外差（内差）器件作为接收。

有这方面应用需要的网友，若运用中遇到什么新问题，欢迎一起探讨！

作者：张建平

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