CN100407245C - 具有可变载波频率的信息信号的rf传输系统 - Google Patents

Abstract

一种用于经济地扩展具有红外线发射器的遥控单元的红外线遥控系统的有效操作范围的系统，和一种具有红外线接收器的受控装置。该系统包括一个第一发射器，用来接收来自遥控单元的IR信号并发射对应于从遥控单元接收到的红外线信号的RF输出信号。通过一RF接收器接收RF信号，并产生一个对应于接收到的无线信号的第二IR信号。该第二IR信号发射到一IR受控装置并由其接收。在某些情况下的第一IR控制信号和在所有情况下的RF信号包括关于IR载波频率的信息/数据。在代替了实际的IR载波频率的RF发射的情况下，该IR载波频率信息/数据由于不需要发射可能的IR载波的完整频谱，因而可以减小RF的带宽，从而允许使用移幅键控(ASK)调制。RF接收器对接收的信号进行解码，并使用上述信息/数据形成与受控装置兼容并发射到受控装置的第二IR控制信号。

Description

具有可变载波频率的信息信号的RF传输系统

技术领域

本发明涉及一种扩展红外线(IR)遥控系统的有效操作距离的系统，尤其是一种其中RF发射使用ASK调制的系统。

背景技术

本发明涉及一种用于遥控电子设备的方案和设备，尤其是娱乐电子设备。

现在有很多类型的在遥控单元和受控装置之间使用红外线信号的遥控电子设备。这种公知的受控设备包括，诸如VCR、电视机、音频放大器、DVD播放器等。

已知的用于扩展IR遥控器的距离范围的装置，有诸如U.S.专利Nos.6,127,941、5,142,397和4,809,359。遥控扩展系统通过发射装置发送信号，以诸如微波、无线电发射或其它无线方式传输到接收装置，该接收装置提供包括遥控装置可执行的特定命令的IR信号。

另外已知遥控发射器，能识别外部传送格式，诸如来自其它制造商或用于其它类型装置的红外线格式，并将它们存储起来并在需要时再次发射。这种红外线遥控发射器也称为“学习型”遥控器，诸如，U.S专利Nos.5,515,052和4,626,848。

发明概述

一种用于经济地扩展红外线遥控系统的有效操作范围的系统，该系统具有带红外线发射器的遥控单元和带红外线接收器的受控装置。该系统包括一个用来接受来自遥控单元的IR信号并发射对应于从遥控单元接收到的红外线信号的RF输出信号的第一发射器。通过RF接收器来接收该RF信号，该RF接收器产生一个对应于接收到的无线信号的第二IR信号。该第二IR信号发射到IR受控装置并被该IR受控装置接收。在某些情况下的第一IR控制信号和在所有情况下的RF信号包括关于IR载波频率的信息/数据。作为实际IR载波频率的RF传输的替代，该IR载波频率的信息/数据由于不需要传送可能的IR载波的完整频谱，所以允许RF带宽的减少，由此，允许使用移幅键控(ASK)进行调制。RF接收器对接收的信号进行解码，并使用上述信息/数据来配置与受控装置兼容并且被发射到受控装置去的第二IR控制信号。

附图说明

现参照附图：

图1A表示根据本发明两个实施例的方案；

图1B表示根据本发明第三个实施例的方案；

图2表示IR遥控数据的时间图；

图3表示图2中数据的详细时间图；

图4表示图2中数据附加了IR载波频率数据的时间图；

图5表示图4中数据附加了IR载波频率数据的详细时间图；

图6表示根据本发明特征的系统操作的流程图。

优选实施例的详细描述

参照附图，图1A表示了本发明的两个优选实施例，该两个优选实施例包括一个或多个IR受控装置10，例如VCR，DVD播放器，立体声系统组件等。每个IR受控装置10包括一光电探测器14，用它接收控制受控装置10操作的IR信号。

遥控单元18一般是用来控制受控装置10的操作的。遥控单元一般包括键盘20，当将键盘20的一个或多个键压下时，就产生由红外线发射器22发射的红外线信号。如在本领域中已知的，为了操作，红外线遥控单元是一种视线装置，即，遥控单元18必须位于受控装置10的光电探测器14的视线内，或者受控装置10能够接收从普通房间或其它封闭空间的墙体的IR反射。

为了克服视线(和反射)限制，本发明提供了一种用于扩展所述红外线遥控系统的有效距离的系统，如图1A所示，该系统包括一个能与在房间或封闭空间中的受控装置10放在一起的具有红外线接收器或光电探测器26的第一RF发射器24。光电探测器26能响应从遥控单元18发送过来的红外线信号，而发射器24能产生表示从遥控单元18接收的红外线信号的RF信号。在此使用的“RF”意思是低于远IR频率范围的电磁能。该RF信号，在本示范实施例中是在天线32处的超高频信号(UHF)，它表示由遥控单元18产生的红外线信号。

来自发射器30的无线信号是依次由RF接收器38的天线34接收的，该接收器能放置在受控装置10的视线(或反射)外，例如其它房间或其它封闭空间。RF接收器38产生IR信号，该IR信号表示所接收的来自RF发射器30的RF信号。RF接收器36的输出信号以所需的方式激活受控单元10。可以使用在多个封闭空间中的用于其它受控装置10的附加的RF接受器36，而不需要多路复用接收器38。

示范实施例的RF信号的调制方式是移幅键控(ASK)。之所以使用这种调制方式，是由于相对于常用的移频键控(FSK)调制，它能提供许多实质的好处且更经济，以下将作进一步的讨论。这两种调制/解调在现有技术中是公知的，因此为简捷起见，ASK和FSK调制和解调技术及其电路在此不作进一步的讨论了，除非认为是理解本发明和/或权利要求所必需的。

以下是分配给低功率未经许可的传输的RF频率波段。在美国，FCC当前允许低功率传输的使用，即在295～365MHz的范围内。这种传输的平均功率受到限制，例如在输出级的平均功率少于5毫瓦。对于传输功率，相对于ASK调制，FSK调制需要复杂的电子设备和复杂的调制器，ASK调制能通过C类输出级的电源的简单的AM调制而实现。另外，FSK传输始终都要发送载波以便能持续发送相同的平均功率，而在不同的频率下，ASK传输具有占空比的接通时间(“on”time)，由此在发射器的输出级的相同的平均功率的峰值功率可以高出很多。因此，ASK调制可以实现更远的传输距离。值得注意的是ASK调制的占空比的接通时间(“on”time)越短，在输出级的相同的平均功率的峰值功率就越高，而因此信号的传输距离也就越远。

在接收器一端，ASK系统也比FSK系统更经济。ASK接收系统基本上需要二极管，或许在二极管前面有一些放大和调谐电路，以及在二极管后面存在低通滤波器。相反地，FSK接收系统则需要相对较贵的鉴频器，例如无线检测器，并对在检测之前要限幅的信号进行充分的RF和IF宽带放大。因此，相对于FSK系统，ASK系统更经济，具有如前所述的由于高的峰值功率而导致的较远的传输范围。无须多言，如施加足够的信号强度，FSK系统的噪音较低。但是，本发明中，ASK系统比常用的FSK系统具有更高的成本效率，且具有更远的传输距离。

但是ASK调制系统具有较低的带宽容量。IR载波频率能在30KHz至500KHz之间变化。如果RF传输需要满足适应从30KHz至500KHz的IR载波的范围，则ASK调制系统是不够的，将不得不需要使用FSK系统，这种情况在现有技术中是普遍的。但是，如果不是为了需要具有500KHz或更高IR载波频率发射能力的RF发射，人们已经发现用四位的半字节的信息定义IR载波频率就足够了，而不需要实际发射IR载波频率。这是由于一般使用的载波频率的数量是有限的，通过参照一查询表，能知道系统选择哪一个IR载波频率。由于本系统只须在信号上附加四位，RF系统不需具备发射500KHz IR载波信号的能力，且可使用较低的带宽系统，即，具有如前所述优点的ASK调制的RF系统优于FSK系统。

本系统可以用三种方法配置。仍参考图1A，在第一实施例中，由RF发射器30加上定义第一IR载波频率的一个四位的半字节来代替RF发射实际的IR载波，并把它从信号中除去。在这里所用的RF发射器30也指IR/RF转发器。这是在分析完从遥控器18接收的IR载波频率之后进行的。这种情况下，RF接收器36在这里也指RF/IR转发器，设定第二IR信号以便对于IR可遥控装置10来讲，由于将包含在RF信号中的数据解码，IR载波频率是正确的频率。由此允许与IR可遥控装置一起使用遥控器。

仍参考附图1A，第二实施例是使用可以学习的遥控器，例如，学习型遥控器，例如使用用于IR可遥控装置并在其ROM中的查询表，它可以是，也可以不是其微处理器的一部分，用于确定IR载波频率，并将此信息作为半字节附加在发射到RF发射器30的数字字中。在这种情况中，发射器30不需要通过分析来自遥控器18的IR信号来确定IR载波频率，而是能从附加在IR信号上的数据直接读取载波频率信息并能以RF接收器36识别的格式发送此数据，在发送时不需要包括IR载波本身。在这种情况中，如果IR载波由遥控器提供，它将被从RF发射的信号中除去。如上所述，RF接收器36设置第二IR信号使得对于IR可遥控装置，IR载波频率是正确的频率。在这种情况中，可以使用学习型IR遥控器，或者可以使用现成的通用遥控器，其发射字中正好包括关于IR载波频率的信息。在第一和第二实施例中，由于IR载波不包含在RF传输中，所以RF发射器载波可以如前所述的使用ASK调制。

现参照附图1B，在第三实施例中，遥控器18，可以不仅是IR遥控器，还可以是RF遥控器，这意味着RF输出信号可以直接被接收器36接收，这样就可以省掉一个单独的发射器30。但是，如上所述，RF遥控器不是以RF发送IR载波，而是发送一个定义了IR载波频率的四位的半字节，并且RF载波是ASK调制的。接收器38还提供了具有正确的用于遥控IR可遥控装置的IR载波频率的IR控制信号。值得注意的是在这种情况中，RF遥控器和RF发射器位于同一外壳内。以类似的方式，在上述结合图1A的另外两个实施例中，IR遥控器18和RF发射器30也位于一个共用外壳内。

RF遥控器也发射IR信号，因此，采用IR编码，附加4位代表IR频率的半字节，并把该半字节结合到RF遥控发射器部分是一件简单的事。遥控器中的微处理器已知需要的IR频率，因为它必须合成IR频率用于IR传输，所以让微处理器产生该4位半字节并将其附加在RF信息上是很容易的。这类似于发射器30的工作，但是它省去了这样一个单独的步骤。

现在来说说所述的四位半字节，它的大小是基于当前使用的载波频率的数量。因此这四位的半字节可以表示16个可能的额定IR载波频率。但是，如果情况许可的话，可以使用超过4位的，例如，8位的字节来表示256个可能的载波频率。但是，即使这种加大的IR载波频率位长也能提供ASK调制的优点，即它包含了定义IR载波频率的所述信息，也比使用满足传输整个可用IR载波频率的范围的RF带宽更为经济，这是由于需要的传输带宽大大减少，以及峰值功率与平均功率的比值增大。

为了提供信息，以下给出了常用IR遥控器的特性：

特性	最小(Min.)	一般(Typ.)	最大(Max)	单位(Units.)
					红外线波长	915	950	975	Nm
调制频率	55.169	56.875	58.581	KHz
					调制占空比		50		％

图2表示现有技术中的IR遥控器的时间图。IR发射信号包括振幅调制IR脉冲串，它通过在脉冲间的间隔的方法对数据进行编码(没有IR)。由于脉冲的宽度是不变的，所以将其称之为脉冲位置调制(PPM)，仅是在其前沿计时。这就是设置初始计时的同步脉冲的原因。定时器查看在同步脉冲后的离散时间，寻找另一个脉冲的前沿以确定发送的是什么信息(位0、位1、发射结束等)。这都是基于从接收到的最后的有效脉冲边缘开始的计时。然后把不带表示IR载波频率的四位半字节数据的PPM数据，调制到IR载波上用于IR控制编码的正常发射。

仍参照图2，对于IR包络，逻辑“高”表示存在调制的IR，逻辑“低”表示不存在IR。标志位和间隔不传输信息；它们用于在IR接收器中调整自动增益控制(AGC)。第一同步脉冲表示数据的开始并确定了随后数据位开始计时的点。相邻IR脉冲之间的间隔编码24个数据位。

图3表示图2所示的发送信息协议的时间图的一个更详细的时间图。第一个四位表示报头(设备地址)，接下来的八位表示被报头和数据的逻辑补码跟随的特定命令(分别是四位和八位)。数据传输从有效位开始。

图3表示图2所示的典型消息的数据部分的细节。这些元素形成了一个完整的消息。只要把遥控器按钮按下，视为命令被激活，就在消息之间以特定的间隔连续重复相同的消息。不完整的消息不会被传输。如果在将一个完整的消息发射完之前释放了按键，则剩余部分仍将被发射。注意每条命令发送两次。

将四位半字节插入在数据的每个报头之前，即在标志位和间隔之后，也在本发明的考虑之内。这种方案如图4和5所示，其中适当地标出了四位半字节。但是，这种方案仅是一个示例，也可采用其它的方案。

图6表示关于用于识别实施例的IR载波频率的四位半字节的操作的流程图，如下：在步骤600，用户在遥控器18上按下所需的功能按钮，在步骤602，遥控器里的微处理器使用存储器中针对不同产品的编码表604来确定正确的消息编码。分支606和608分别表示了图1A的两个实施例和图1B的实施例中存在的三种可能性。

先从分支606开始，在步骤608，实施例1中使用正确的IR载波频率把编码通过IR传输，而实施例2中却没有IR载波而是使用IR载波频率数据把编码通过IR传输，在步骤610发射器30接收IR信号，如果没有在步骤602中添加所述四位数据，则在步骤612中微处理器会将其附加到原始消息中去，并且如果已经根据第二实施例发出了实际的IR载波频率消息，就除去它，在步骤614，来自步骤612的具有IR频率数据且没有载波的消息通过ASK调制到RF载波上，并在步骤615中由接收器36接收该RF载波，在这里进行消息解码，并把四位半字节从原始消息中分离出来。

对于分支608，这里遥控器18是RF遥控器，在步骤616中微处理器把表示IR载波频率的四位半字节附加到消息中，并且如果存在IR载波，就把其从消息中分离。在步骤618中，带有附加位的消息被ASK调制到一个RF载波上，其在步骤615中被接收。

在步骤620中，接收器的微处理器通过对四位的解码来确定IR载波频率，并在步骤622中，在一特定的IR载波频率重组该IR消息，并发射出去，该IR消息在步骤624中被IR可遥控装置接收。

Claims (4)

1.一个RF传输系统，包括：

一个RF发射器，用于RF发射一个具有红外载波的包含信息的信号，该红外载波具有一个载波频率，

用指明载波频率的数据来替换RF发射该红外载波的装置，和

一个RF接收器，用于接收该RF发射，该RF接收器包括用于通过使用所述指明载波频率的数据来重建含有该载波频率的所述包含信息的信号的装置。

2.权利要求1的RF传输系统，其中：

所述RF发射器使用RF载波，并且用具有所述指明载波频率的数据的包含信息的信号来对该RF载波进行ASK调制。

3.一个RF传输系统，包括：

一个RF发射器，具有第一载波频率下的第一载波，并用一个具有第二载波频率下的红外载波的包含信息的信号来对该第一载波进行调制；

用于删除第二载波并用标识第二载波频率的数据来替换用于发射的实际载波的装置，和

一个RF接收器，用于接收该RF发射，该RF接收器包括用于通过使用所述标识第二载波频率的数据来重建所述含有第二载波频率的包含信息的信号的装置。

4.权利要求3的RF传输系统，其中：

用具有所述标识第二载波频率的数据的包含信息的信号来对第一载波进行ASK调制。

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