无线货架自动控制系统 第6页

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的。不同应用的无线收发系统有不同的要求。发射频率的准确度和稳定度可以用Hz或者频率的百分比来表示。
2.发射（载波）频率的捷变
发射（载波）频率捷变是指载波频率速度改变的能力。对于多频道发射这是一个重要的技术指标。通常利用频率合成器来设置和改变发射频率，在整个发射系统之中还需要利用宽带技术以保证频率的改变和调谐之间的同步。
3.频谱纯度
发射机处理产生载波信号及所需要的边带信号外，同时还会产生一些寄生信号。寄生信号通常是载波频率的谐波成分。所有的放大器都可能产生谐波失真，如C类功率放大器就会产生大量的谐波成分。在发射输出中除指定的发射载波频率外，其他谐波频率成分都需要通过绿波消除，以避免干扰。
4.输出功率
发射机采用不同的调制方式，发射输出功率的测量方法是不同的。如全载波AM（调幅）系统的发射功率是根据载波功率来确定的，调制后输出信号功率大于未调制载波频率。而在抑制载波AM系统中，采用峰值包络功率（PEP）。FM（调频）系统是一个恒定功率系统，FM发射通道的额定为输信号的总功率。
对于功率输出进行测试时，一定要注意发射通道的占空系数（导通和关断时间），如许多双向式语音通信系统的发射通道并不是在最大功率下连续工作的，但广播发射机是连续工作的，而且是在最大功率下一天２４小时不停地运行。
1.功率效率
功率效率是发射机的一个非常重要的性能指标。系统总功率（功率效率）等于输出功率与主电源的输入功率的比值。造成系统效率低的主要因素是器件上热能消耗及电源中的功率损耗。器件上产生的热能通过需要利用散热片、风扇，甚至在一个大功率发射系统中还需要利用水冷式方式对器件进行散热。所有这些措施都会增加系统的成本。
2.调制系统的保真度
对于一个无线通信系统的基本要求是能够对原始基带信号实现准确的还原。在发射机中，要求能够以任何调制方式将任何基带信号调制到载波上，而同时尽可能多地保留原始基带信号不发生变化。由发射机所引起的任何失真（如调制失真、谐波失真和交调失真等）都有可能始终对信号的还原造成不良的影响，因为系统的接收机不可能完全消除这些失真。
还有一些其他的技术指标如：信号的性质（是语音信号，还是图像信号；是模拟信号，还是数字信号；基带信号所占的频带宽度）；发射机频带宽度，带内功率波动；是否需要ALC（自动电平控制）；发射机线性度要求；双音输入三阶互调指标；信号的动态范围等。在选择发射机时需要综合考虑。
（二） 接收机的技术要求
 接收机的功能是在强干扰和噪声存在的情况下，能成功解调所需要的信号。接收功率是发射机与接收机之间的距离和周围环境的函数。因此，接收机输入端的射频功率在各个地点都互相同，可以从几飞瓦到几微瓦，这要求接收机系统具有一个很大的动态范围。除了考虑大的动态范围和噪声之外，接收机还需要考虑把成本降到最低和把功耗降到最小。这考虑并权衡产品技术和经济因素之间的要求，成功的设计一个接收机系统非常具有挑战性。
1.接收机的灵敏度
接收机的灵敏度定义为：当接收机输出端为解调提供了充分的信噪比（Signal –to-Noise, SN）时,接收机可检测到的最低可用信号功率。对于数字调制系统，由最小误码率（Bit Error Rate, BER）确定所需信号的满意再生所需要的最小信噪比（Eb/No）。在信道有损失的情况下，利用计算机仿真系统可以估算最小的Eb/No。接收机增加的最大噪声可以用仿真Eb/No，最小灵敏度（ ）和信道带宽（B）计算出来。
最小可允许接收噪声方程式可以从噪声系数定义推到出.噪声系数定义如下:　　 　　　　　                           （2.13）　　
式中，F为噪声系数； 和 分别是接收机输入端和接收机输出端的信噪比（Signal-to-Noisse, SNR）。对于成功的信号检测， ＝Eb/No， ＝ （灵敏度单位为），并且 ＝kTB（可用的热噪声功率基值），若以分贝表示，上述方程式变为

                    　 　（2.14）
式中，k是玻耳兹曼常数；T是热力学温度；B是信道带宽。
 灵敏度的另一最小测量参数是最小可检测信号（MDS）。在某些文献中，MDS依据噪声基值计算。噪声基值 关系式为　
                            　　（2.15）
2.接收机的选择性
接收机的选择性定义为：在邻近频率强干扰和信道阻塞的情况下，接收机满意提取所需信号的能力。在多数电路拓扑结构中，中频信道选择滤波器的设计决定了接收机的选择性。
接收机应该有足够的线性性能去处理可接收的失真信号。如果接收机在频率选择和线性度上是不充分的，那么就会产生互调分量而降低所需信号的质量。一般，失真度确定了接收机可处理的输入信号的最大功率。三阶失真在很多接收机电路拓扑结构中显得特别重要，这是因为互调分量处于所需的信号中。通常用三阶输入节点 来表示，可以从双音频测试和规定的共信道抑制比（Co-Channel Rejection Ratio,  ）计算出三阶失真来。
在测量互调失真的过程中，所需信号的功率电平 （dBm）和不需要的各个信号 （dBm）（其中一个常常被调制）从技术规范中可查到。位于所需信道的不需要的互调分量 由下是计算：
 ＝ －                 　　（2.16）
接收机的三阶截点由下式给出:
              （2.17）
对于压缩和失真的另一个有用定义是1dB压缩点 。1dB压缩点定义为:功率增益从理想点下降1dB的点。它大约等于
　　　　　　　　　           　　　           （2.18）
3.接收机动态范围
动态范围定义了接收机在检测噪声基值上的弱信号和处理无失真的最大信号的能力。用接收机输入的最大信号和最小信号要点比定义接收机的动态范围。同一接收机有不同的动态范围是正常的。当 设为较低的限制时,则较高的限制取决于电路拓扑结构。无寄生动态范围（Spurious Free Dynamic, SFDR）和阻塞动态范围（Blocking Dynamic Range, BDR）是特别重要的。SFDR是以最大输入电平和最小可辨别信号 之间的比为基础的。使用式(2.14)和式(2.16)求出的SFDR如下:
                   　　          （2.19）
BDR定义为上限信号 于下限信号 之差。BDR的数学表达式为
  BDR     =    -                                  　　 （2.20）  
计算前端接收链的最大增益时,需要考虑最大可能的带内阻塞 。这意味着最大增益是放大级之前的滤波器的函数，如果解调器输入端需的信号是 ，那么最大增益由下式给出：
 　＝ －　 　　　　　　　                        　（2.21）
最大可应用信号 决定最小增益。计算最小增益的等式为
                                 　             （2.22）  
4.混频器
限制接收机动态范围的另一个重要的部分是混频器。本机振荡器（Local Oscillator, LO）相位噪声把不需要的干扰传输到所需要的信号上，这将导致接收机输出端SNR的下降。因此，振荡器必须设计为低相位噪声，这样才能达到在最差的阻塞状况下，仍能产生低于接收机噪声基值的噪声边带。振荡器要求的相位噪声如下:
 　　　　　  　      （2.23）
接收机的设计要求以最小成本及功率来接收和处理信号。单片射频接收机电路可以减少接收机系统的尺寸、成本和功率。近年来单片射频接收机电路研究出各种各样的拓扑结构，每种都有其优点和缺点。
（三） SP多用途无线发射模块
1 概述
现在在市场上有很多无线收发模块，例如蓝牙无线收发模块，nRF系列芯片。国内外也有很多生产无线收发模块的厂家，例如生产nRF芯片的挪威Nordic公司，上海数盈电子科技等等。
由于实际应用的需要，各家器件的质量，功能，性价比各不相同。例如，挪威Nordic公司生产的NRF401芯片是一个433MHz ISM频段设计的单UHF无线收发芯片，采样蓝牙核心技术设计，FSK调制解调，需要非常少的外围电路，无需进行初始化和配置，数据不必进行曼彻斯特编码。天线接口设计为差分天线，以便于使用低成本的PCB天线，工作电压宽，具有待机模式，可以省电和高效。采用易于获得的4MHZ晶振，通过频率合成器合成433MHz的工作频率，大大降低了成本，增加了使用的灵活性。具有多种功能，使用便捷，那么价格也不扉，一般在百元以上。
而在本课题中，只需要使用无线收发模块来传输有效的数字信号，不需要除此以外的其他功能，这种芯片就显得大材小用了。在综合功能、经济、购买地点和方便程度等方面因素，本课题采用南京普闻视听电子有限公司的SP多用途无线数据发射模块和J04P射频接收模块进行无线通信。

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