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用于空調、電視、機頂盒、電風扇、多功能電能表等領域。其中多功能電能表數據傳輸應用中，需要紅外遙控接收放大器能連續解碼，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議

多功能電能表通信協議主要特點：

（1）通信速率1200bps；

（2）信號調制的載波頻率是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）每個字節含8位二進制碼，傳輸時加上一個起始位（0）、一個偶校驗位和一個停止位（1），共11位。

（5）每幀的傳輸包括：幀起始符、地址域、控制碼、數據域、校驗碼和結束符等。

根據多功能電表通信協議的對數據域的規定，寫數據時數據域長度最大為50字節，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，約568ms。

雖然多功能電能表的通信協議比較復雜，但其實同常規的紅外編碼格式的結構都基本相同，一樣包括6個要素，tburst是脈沖調制信號寬度，tburstgap是脈沖調制信號間隔，tpreburst是引導碼寬度，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議的tburst是在 845μs～8450μs范圍內變化，tburstgap也是在 845μs～8450μs范圍內變動，tpreburst是沒有這個要素，tdata是寬度是標準都在8450μs，tpause是845μs，tframe是12字節～62字節的范圍內變化。由此可見，多功能電能表最大的特點是3個紅外編碼格式的要素是變動的，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，要能連續解碼出568ms長度的信號，同時命令碼內的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間后將會停止輸出解碼信號，導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 測試方案設計

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芯片設計上的差異，因此各款模擬IC芯片的性能都不會完全相同?，F選取2款典型產品進行多功能電能表的通信協議的研究。這兩款模擬IC芯片的規格書內，都標明適用于命令碼間隔為1ms的紅外編碼格式。

為了更為全面和準確研究命令碼間隔，測試方案設計上從輻射照度、命令碼格式、命令碼間隔、測試次數等方面進行設定。

紅外遙控接收放大器的輻照強度設定為0.2mW/m2、0.9mW/m2、2.5mW/m2、6mW/m2、8mW/m2、18mW/m2、50mW/m2等7個等級，按常規紅外遙控發射器的輻射強度200mW/sr計算，7個輻射照度等級分別對應的等效接收距離30米、15米、9米、6米、5米、3米、2米。

在編碼格式的設定上，為了更嚴苛測試出模擬IC芯片的差異，每個命令碼有32個脈沖調制信號；每個脈沖調制信號的寬度(邏輯“0”)分別設定為 845μs、1690μs、2534μs、3379μs，脈沖調制信號間隔(邏輯“1”)也分別同樣設定為 845μs、、1690μs、2534μs、3379μs，上述二者進行排列組合，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，每次測試連續發射256個命令碼，測試裝置對于紅外遙控接收放大器輸出解調信號進行檢測，計算出可以正常解碼的命令碼和脈沖調制信號的個數。當全部256個命令碼，在7個紅外輻射強度下，一共57344個脈沖調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）相當于多功能電能表通信協議114688個bit的數據，信號長度達到96.9s。其余編碼格式則都嚴苛于第一種編碼格式。

4 測試結果分析

根據設計的測試方案，2款紅外遙控接收放大器產品的測試結果見表1和表2。

5 結論

從上述數據分析，我們可以得出以下結論：

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

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

（3）從命令碼間隔數據分析，在模擬多功能電能表通信協議的0001、00001這2個編碼格式下，ADT2550S38的間隔時間遠短于ATA2526P738。

從本文的研究結果，每款紅外遙控接收放大器產品，對于其所能匹配多功能電能表通信協議，可以建立一個如文中所述的標準化的測試分析方案，通過測試數據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議，進而可以指導每款紅外遙控接收放大器在多功能電能表通信方面的應用。