紅外遙控接收放大器的解碼特性

文/陳巍

1 引言

紅外遙控接收放大器主要應(yīng)用于空調(diào)、電視、機(jī)頂盒、電風(fēng)扇、多功能電能表等領(lǐng)域。其中多功能電能表數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，需要紅外遙控接收放大器能連續(xù)解碼，因此對于紅外遙控接收放大器所能匹配的紅外編碼命令碼間隔的研究就顯得很重要。

2 多功能電能表通信協(xié)議

多功能電能表通信協(xié)議主要特點(diǎn)：

（1）通信速率1200bps；

（2）信號調(diào)制的載波頻率是38kHz；

（3）邏輯“0”為低電平845μs，邏輯“1”為高電平845μs，是單極性不歸零碼；

（4）每個(gè)字節(jié)含8位二進(jìn)制碼，傳輸時(shí)加上一個(gè)起始位（0）、一個(gè)偶校驗(yàn)位和一個(gè)停止位（1），共11位。

（5）每幀的傳輸包括：幀起始符、地址域、控制碼、數(shù)據(jù)域、校驗(yàn)碼和結(jié)束符等。

根據(jù)多功能電表通信協(xié)議的對數(shù)據(jù)域的規(guī)定，寫數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)域長度最大為50字節(jié)，因此多功能電能表上紅外遙控接收放大器接收的信號最多為62字節(jié)，約568ms。

雖然多功能電能表的通信協(xié)議比較復(fù)雜，但其實(shí)同常規(guī)的紅外編碼格式的結(jié)構(gòu)都基本相同，一樣包括6個(gè)要素，tburst是脈沖調(diào)制信號寬度，tburstgap是脈沖調(diào)制信號間隔，tpreburst是引導(dǎo)碼寬度，tdata是命令碼寬度，tpause是命令碼間隔，tframe是命令幀寬度。

通過分析，多功能電能表的通信協(xié)議的tburst是在 845μs～8450μs范圍內(nèi)變化，tburstgap也是在 845μs～8450μs范圍內(nèi)變動(dòng)，tpreburst是沒有這個(gè)要素，tdata是寬度是標(biāo)準(zhǔn)都在8450μs，tpause是845μs，tframe是12字節(jié)～62字節(jié)的范圍內(nèi)變化。由此可見，多功能電能表最大的特點(diǎn)是3個(gè)紅外編碼格式的要素是變動(dòng)的，命令碼間隔和命令碼寬度則是固定的。如圖1所示。

對于影響紅外遙控接收放大器在多功能電能表上的應(yīng)用，最重要的紅外編碼的要素是命令碼間隔，對紅外遙控接收放大器性能要求是在845μs的命令碼間隔下，要能連續(xù)解碼出568ms長度的信號，同時(shí)命令碼內(nèi)的tburst和tburstgap是變量。如果紅外遙控接收放大器不匹配該要求，則紅外遙控接收放大器在輸出一小段時(shí)間后將會(huì)停止輸出解碼信號，導(dǎo)致信息無法寫入多功能電表。

表1：ATA2526P738最小命令碼間隔

表2：ADT2550S38最小命令碼間隔

圖1：紅外編碼格式說明

3 測試方案設(shè)計(jì)

從紅外遙控接收放大器性能來說，起最主要作用的是模擬IC芯片。而由于每款模擬IC芯片設(shè)計(jì)上的差異，因此各款模擬IC芯片的性能都不會(huì)完全相同。現(xiàn)選取2款典型產(chǎn)品進(jìn)行多功能電能表的通信協(xié)議的研究。這兩款模擬IC芯片的規(guī)格書內(nèi)，都標(biāo)明適用于命令碼間隔為1ms的紅外編碼格式。

為了更為全面和準(zhǔn)確研究命令碼間隔，測試方案設(shè)計(jì)上從輻射照度、命令碼格式、命令碼間隔、測試次數(shù)等方面進(jìn)行設(shè)定。

紅外遙控接收放大器的輻照強(qiáng)度設(shè)定為0.2mW/m2、0.9mW/m2、2.5mW/m2、6mW/m2、8mW/m2、18mW/m2、50mW/m2等7個(gè)等級，按常規(guī)紅外遙控發(fā)射器的輻射強(qiáng)度200mW/sr計(jì)算，7個(gè)輻射照度等級分別對應(yīng)的等效接收距離30米、15米、9米、6米、5米、3米、2米。

在編碼格式的設(shè)定上，為了更嚴(yán)苛測試出模擬IC芯片的差異，每個(gè)命令碼有32個(gè)脈沖調(diào)制信號；每個(gè)脈沖調(diào)制信號的寬度(邏輯“0”)分別設(shè)定為 845μs、1690μs、2534μs、3379μs，脈沖調(diào)制信號間隔(邏輯“1”)也分別同樣設(shè)定為 845μs、、1690μs、2534μs、3379μs，上述二者進(jìn)行排列組合，一共有16種編碼格式。

每種編碼格式的命令碼間隔從845μs開始，每次測試連續(xù)發(fā)射256個(gè)命令碼，測試裝置對于紅外遙控接收放大器輸出解調(diào)信號進(jìn)行檢測，計(jì)算出可以正常解碼的命令碼和脈沖調(diào)制信號的個(gè)數(shù)。當(dāng)全部256個(gè)命令碼，在7個(gè)紅外輻射強(qiáng)度下，一共57344個(gè)脈沖調(diào)制信號都能解碼為合格。若不合格，則命令碼間隔增加845μs，依次遞增至所有脈沖調(diào)制信號都解碼合格。

該測試方案，第一種編碼格式（邏輯“0”為845μs，邏輯“1”為845μs）相當(dāng)于多功能電能表通信協(xié)議114688個(gè)bit的數(shù)據(jù)，信號長度達(dá)到96.9s。其余編碼格式則都嚴(yán)苛于第一種編碼格式。

4 測試結(jié)果分析

根據(jù)設(shè)計(jì)的測試方案，2款紅外遙控接收放大器產(chǎn)品的測試結(jié)果見表1和表2。

5 結(jié)論

從上述數(shù)據(jù)分析，我們可以得出以下結(jié)論：

（1）ADT2550S38和ATA2526P738這兩款模擬IC芯片，在模擬多功能電能表通信協(xié)議的0101010101和001001001的格式，可以連續(xù)解碼近100s。

（2）在模擬多功能電能表通信協(xié)議的000100010001的格式，ADT2550S38在6米、9米和15米的距離下，可以連續(xù)解碼近100s。而ATA2526P738則無法連續(xù)解碼。

（3）從命令碼間隔數(shù)據(jù)分析，在模擬多功能電能表通信協(xié)議的0001、00001這2個(gè)編碼格式下，ADT2550S38的間隔時(shí)間遠(yuǎn)短于ATA2526P738。

從本文的研究結(jié)果，每款紅外遙控接收放大器產(chǎn)品，對于其所能匹配多功能電能表通信協(xié)議，可以建立一個(gè)如文中所述的標(biāo)準(zhǔn)化的測試分析方案，通過測試數(shù)據(jù)得出每款紅外遙控接收放大器能否匹配多功能電能表通信協(xié)議，進(jìn)而可以指導(dǎo)每款紅外遙控接收放大器在多功能電能表通信方面的應(yīng)用。