曼彻斯特数据编码的无线电通信

曼彻斯特数据编码的无线电通信 
曼彻斯特编码是二进制相移键控（BPSK），作为低成本的无线电频率（RF），数字数据传输的调制方案已获得广泛接受的形式。曼彻斯特是一个简单的方法，编码数字串行数据，而无需任何长串连续零或的任意位模式，并具有在传输数据的嵌入式编码的时钟速率。这两个特点使低成本的数据恢复电路的构造，可以不精确，成本低，数据传输速率时钟的变量变送器的信号强度与传输的数据进行解码。 

在曼彻斯特格式的数字数据的编码定义为“1”和“0”是过渡，而不是静态值的二进制状态。有两种可能的定义（如在图1和图2所示），有备用的逻辑电平分配的上升沿和下降沿的两个可能的过渡。 



图1。定义为边缘转换逻辑的二进制数据。 



图2。同样有效的替代定义的边沿转换二进制数据。 

在曼彻斯特编码数据位的定义可以成为混乱的，因为每个二进制数据位编码在两个明显的“位”中的编码数据流的结果。牢记一个编码数据位被定义为过渡，很容易地看到，有没有位在曼彻斯特数据流。曼彻斯特编码的数据流，并为每个转换需要两个水平，因为根据定义的信息编码作为一种低层次向高层次过渡或高层次到低层次的过渡。因此，它需要两倍的许多逻辑电平状态在曼彻斯特编码数据。然而，使用的短语“曼彻斯特位”，坚持和护理应采取指定是否它是一种串行数据位或曼彻斯特编码位时使用的术语“位”。长期芯片通常被用来描述一个过渡或边缘两侧水平期间。因此，每一个逻辑电平位曼彻斯特数据编码需要两个芯片。一个样本的串行数据流如图3所示。 



图3。曼彻斯特编码的串行数据流，使用图1所示的定义。 

曼彻斯特编码的一个关键的好处是，平均而言，直流分量的编码数据流水平是零。转换的编码数据流的峰 - 峰值幅度，总是可以被认定为“点对面的中位数水平（零，在这个例子中）的编码数据流的转换。低成本的数据解码器使用这一个简单的过渡检测电路的特点，被称为数据的切片。一个简单的实现了数据的切片，如图4所示，使用一个简单的比较器来解码，或切片，编码数据流。 R1和C1组成低通滤波器的选择是比串行数据码片速率的时间常数与跟踪传入的串行数据流的DC平均水平。 C1上的平均电压的建立为比较器的负输入端的参考价值。串行数据流也比较积极投入，使上方和下方的平均值的转换导致比较器输出的上部和更低的电源电压之间摆动。  工具包 | VOC检测仪 | 温度表 | 电工钳 | 粒子计数器 | 采样仪 | 试验机 | 臭氧检测仪 | 硬度计 | 测试器 | 谐波分析仪 | 传感器 | 盐度计 | 电源供应器 | 示波表 | 频谱分析仪 | 测高仪 | 热像仪 |

图5显示了一个曼彻斯特编码的串行输入数据流和输出数据流的例子。注意在这个例子中，编码数据流具有直流偏移量从零的水平，是典型的射频接收机。数据的切片有效地转换成二进制串行数据流，电源轨之间波动，是典型的数字系统中输入的数据流。这种二进制级别的恢复，使编码的串行数据流与标准数字电路的进一步解码和处理。 



图4。一个简单的数据切片二进制逻辑电平恢复电路。 

电路如图5所示的例子还包括电阻R2和R3为补充的比较器电路中的滞后，形成了积极的反馈。迟滞减少多个边与输入信号缓慢变化或嘈杂的发生。 



图5。低级别的曼彻斯特数据流输入数据切片的逻辑电平输出。 

数据一旦曼彻斯特编码的数据已经被切成与恢复电压逻辑电平的串行数据流，数据解码器用于提取原来的串行数据编码的信息。通常情况下，数据解码器是一个简单的微控制器上运行的软件算法，识别二进制转换到逻辑电平之间的分配一个二进制“1”或“0”值的数据。在一个给定的系统，微控制器软件可以预见的逻辑电平转换的时机，知道大致的编码数据的波特率。采用曼彻斯特编码数据嵌入式波特率时钟的第二个好处。在接收到的数据流的情况下，接近本底噪声（低射频信号从遥远的发射机的水平，例如）过渡的边缘上可能有多个数据切片输出过渡。可以写一个微控制器软件算法，不仅预期的有效边缘的时间，但可以拒绝进一步的边缘，直到下一个有效的边缘过渡时间发生。虽然可以实现数据的解码器的硬件实现，电路的复杂性，往往不是一个简单的单片机具有成本竞争力。此外，微控制器，如激活数字输出，当收到某些数据，如开锁车门解码正确识别关键控制功能时，可以执行的其他职能。 





图6。一个典型的射频曼彻斯特数据接收系统的基本组成部分。 

曼彻斯特数据编码通常被描述为一个逻辑相结合的串行数据进行编码和时钟的比特率用于建立过程中。这种电路的一个例子，如图7所示。这样一个电路的用途之一，可能是从微控制器UART输出的串行数据编码。所示的电路省去了所需的功能，以防止他们通过中间的逻辑电平状态的过渡时钟和数据输入的过渡期间产生多个边缘。 



图7。曼彻斯特编码相结合的数据传输速率时钟和串行数据通过异或。 

然而，编码数据的XOR定义不立即传达简单创建的曼彻斯特编码的数据流使用一个微控制器，如图8所示的发射机编码，使用软件做的编码和串行数据传输速率的时间。这种方式，它是没有必要使用曼彻斯特编码的数据传输与硬件UART和外部电路的微控制器。单片机内部定时器触发的子程序更新输出引脚，根据正在传输的数据，从而建立了数据传输速率的时间。微控制器的时间基本不必须精确，编码数据包含所有有关嵌入解码接收机的数据和时钟信息。


图8。微控制器可以使用软件创建曼彻斯特编码。