无线电遥控原理简介

无线电遥控是通过无线电遥控设备来完成的。无线电遥控设备通常包括发射机、接收机两大部分。无线电遥控设备的种类很多，下面简单的介绍一下单通道、多通道及比例无线电遥控设备的工作原理。

方框图见图1。从图中可以看出，当发射机的操纵按钮K没按下时，发射机不工作，无遥控指令信号发出。接收机的灵敏继电器及执行机构不动作。当K按下时，音频振荡器、载频振荡器的电源电路接通，它们都工作，音频振荡器产生的音频信号对载频振荡器产生的载频信号进行调制，调制了的信号由发射天线发送出去。

接收机的接收天线收到上述信号后，由超再生检波器检出音频信号，该音频信号再经过音频放大器放大和开关电路变换后，变成直流信号电流输出，使灵敏继电器吸合。为提高抗干扰性能，再经过一个延时继电器延迟一定的时间（例如5秒）后，其继电器动作，它带动中间继电器。由中间继电器控制一个交流220伏、1.5公斤拉力的牵引电磁铁。该电磁铁的可动铁心拉动一个普通的电灯拉线开关，以控制380伏交流接触器的线圈通电与否，达到对电机进行控制的目的。

因为在这种设备里，发射机只发出一个指令来控制遥控对象的一个动作，所以叫“单通道无线电遥控”。

如果被遥控的对象需要完成的动作较多，这就需要用多通道无线电遥控设备。

多通道无线电遥控设备按编码方式不同，可分为频率和脉冲编码两大类。前者称为频分多通道无线电遥控设备，后者称为时分多通道无线电遥控设备。两者相比，脉冲编码方式的被控制对象的数量较多，可以用数字集成电路，制作较方便，但抗干扰性能较差，结构较复杂，成本较高；频率编码方式的被控制对象的数量较少，它不能大量使用数字集成电路，但抗干扰性能较好，结构较简单，成本较低。

在频分多通道无线电遥控设备中，有以单一音频频率作为一个指令信号的单一频率方式；也有由两个或两个以上的音频频率组合后作为一个指令信号的组合频率方式。

图2为单一频率方式频分多通道无线电遥控设备方框图。从图中可以看出，发射机发出的每一个指令信号，都对应有一个音频频率，n个指令信号就有n个频率：f\(_{1}\)、f2……f\(_{n}\)。两个相邻指令信号的频率应符合fn=αf\(_{n}\)-1，一般取α=1.21～1.23。例如：若需要8个遥控指令信号，设f1＝1080Hz，则 f\(_{2}\)=αf2-1＝αf\(_{1}\)＝1.22×1080≈1320Hz，同理用这个公式求出其它几个频率分别为1610、1960、2400、2920、3560、4350（Hz）。接收机收到这些信号后，由与之相应的选频放大器将对应的频率分别选出，然后经开关电路及继电器分别控制各执行机构。例如：当按下发射机的第一号指令开关K1时，发出的无线电波中载有1080Hz的音频信号。接收机收到这一信号后，将经过检波、放大后的1080Hz音频信号加到各选频放大器的输入端，但只有相应的f\(_{1}\)（1080Hz)选频放大器输出的音频信号最大，经整流、滤波及直流放大后，使相应的中间继电器J1吸合，最后带动第一号遥控指令的执行机构。其它各遥控指令控制过程与上述相同。

在组合频率方式中，又有将两个或两个以上的音频信号同时发送出去的同时发送方式和将两个或两个以上的音频信号按一定顺序发送出去的顺序发送方式两类。图3为两个音频信号混合后同时发送作为一条指令的十通道无线电遥控设备方框图。从图中可以看出，发射极的音频部分共有f\(_{1}\)～f5 5个音频振荡器，经过电阻组成的混合电路，将每两个音频振荡器产生的信号混合为一组，共有f\(_{1}\)f2、 f\(_{1}\)f3、……f\(_{4}\)f5等10组。当按下发射机的第1号指令开关K\(_{1}\)时，则在发出的无线电电波中载有f1、f\(_{2}\)两个频率混合在一起的音频信号。接收机收到这一信号后，将f1、f\(_{2}\)两个音频信号检出，经过放大加到各选频放大器的输入端。这时只有相应的f1、f\(_{2}\)两个选频放大器输出的音频信号电压最大，然后经整流、滤波、直流放大及对应的与门电路，使相应的执行第一号指令的中间继电器J1吸合，带动执行机构动作。

顺序发送方式是将f\(_{1}\)、f2两个音频信号按时间顺序一先一后发送，在基本结构方面与同时发送方式相差不大，这里就不介绍了。

这两种发送方式相比，对于同样的音频信号，同时发送方式形成的指令数较少，例如有5个音频信号，两个一组同时发送，按公式

求出可组成10个遥控指令；而用顺序发送方式时，按公式

可组成20个遥控指令，指令较多。同时，顺序发送方式不易产生失真，抗干扰性能好。

频分多通道无线电遥控设备一般只能用在要求指令信号不太多 （20～30个指令）的场合，若要求的指令信号较多，可采用时间分割方式。

常用的时间分割多通道无线电遥控设备有脉冲计数方式、脉冲宽度特征方式和脉冲编码方式等多种。脉冲计数方式是以发出的脉冲数来区分指令，比如发1个脉冲，代表第1号指令，发2个脉冲代表第2号指令，发n个脉冲代表第n个指令；脉冲宽度特征方式是以发出的脉冲宽度来区分指令，比如发出的脉冲宽度为50毫秒（ms）代表第1号指令，100毫秒代表第2号指令，脉冲宽度为50·n毫秒代表第n号指令。脉冲编码方式是将发出的脉冲进行编码来区分指令，例如，由4位脉冲进行编码时，发0001代表第1号指令，0010代表第2号指令，1010代表第10个指令。

从上述单通道、多通道两种无线电遥控设备中可以看出，它们都是属于断续指令控制形式。比如用它们来遥控初级模型飞机时，当按下发射机的左舵开关时，方向舵就变成左满舵，当按下发射机的右舵开关时，方向舵就变成右满舵，左、右舵开关均不按下时，方向舵处于中舵位置，在遥控过程中很难使方向舵停留在中舵和满舵之间某一需要的角度上，也就是说不能进行定量控制。为了实现定量控制，应采用比例遥控。

图4是一个简单的比例遥控示意图，当驾驶员操纵发射机上的方向盘转过一个小角度时，汽车模型就柔和地转弯，见左图；当发射机上的方向盘转过一个大角度时，汽车模型就急剧地转弯，见右图。由于发射机上的方向盘的偏转角度和汽车模型前轮的偏转角度是成一定的比例，所以叫作比例遥控。

图5是一种比较简单的单通道比例遥控设备的方框图。它的发射机部分有一个可变音频振荡器。当改变发射机上操纵杆的角度时，可变音频振荡器部分的双连电位器的阻值也随之连续变化，控制发射机发出的音频信号的频率在1000～2000Hz范围内连续变化。设1000Hz代表左满舵30度，2000Hz代表右满舵30度，1500Hz代表中舵，而1500～1000Hz、1500～2000Hz之间的频率变化分别控制着方向舵的左、右偏转角度。这就是说当发射机发出的音频调制信号被接收机接收后，经高放～低放电路后，分别送到鉴频器，高音频鉴频器对2000Hz的音频信号鉴频，低音频鉴频器对1000Hz的音频信号鉴频，这两个音频信号取出后，再经直流放大，推动舵机，舵机再带动方向舵，而方向舵的偏转角度与发射机上操纵杆的移动角度成一定的比例。舵机电路中的两个直流放大器分别控制电机的正、反向转动。

此外，在单通道比例无线电遥控中还有利用连续改变发射机发出的脉冲宽度的方式来实现比例遥控的，例如，脉冲宽度1ms代表左舵，2ms代表右舵，1.5ms代表中舵，其原理与上述同。

有些被控制对象，如无线电遥控特技模型飞机，为了完成各种复杂的特技动作，需要同时对方向舵、升降舵、付翼、发动机等实行比例遥控，这就需要使用多通道比例无线电遥控设备。多通道比例遥控设备的原理与单通道相仿，也有音频频率连续可变和脉冲宽度连续可变等多种方式，前者叫模拟比例方式，后者叫数字比例方式。模拟比例方式使用较早，抗干扰性能较好，但通道数量少，不易于大批生产。后来随着数字电路的发展，特别是数字集成电路的大量应用，多通道数字比例无线电遥控设备的使用日益广泛。图6是一套数字比例4通道无线电遥控设备的方框图。发射机的编码部分由一个多谐振荡器和4级延时脉冲发生器等组成。多谐振荡器产生的信号一方面作为同步信号，以便使发射机发出的第1～第4通道脉冲信号与接收机输出的第1～第4通道脉冲一一对应，另一方面触发延时脉冲发生器。各通道的延时时间可以通过各自的电位器调整，电位器与操纵杆相连接。同步脉冲和4个通道脉冲经开关电路调制在高频信号上发射出去。接收机收到上述信号后，经高放、混频、中放、检波、低放，然后分离出复位即同位脉冲和4通道脉冲，经译码电路分别译出第1～第4通道脉冲并送给对应的舵机电路。舵机电路包括对比脉冲发生器、比较电路和直流放大器等。当通道脉冲输入后，即触发对比脉冲发生器产生一个与通道脉冲极性相反的对比脉冲，该脉冲的宽度与反馈电位器的位置有关，然后通道脉冲与对比脉冲同时送到比较电路进行比较，当通道脉冲宽度大于对比脉冲宽度时，直流放大器输出的信号驱动电机正转；当通道脉冲宽度小于对比脉冲时，电机反转。电机转动后通过减速齿轮带动舵面转动，同时也带动反馈电位器转动。反馈电位器转动就改变了对比脉冲宽度，当两个脉冲宽度差值变小最后到零，舵机停转。当发射机操纵杆移动时，脉冲宽度发生变化，舵机转动，舵面也跟着动作，直到电位器跟踪到相应位置舵机便停转为止。(袁永明)