关于无人机分析和介绍

最近可能有不少人留意到一些关于民用小型无人机的新闻 --- 某品牌的无人机飞进某国的什么院子里了，落到某国的什么房顶上了。。。。。。不管是固定翼的，还是带旋翼的，各种各样的无人机不只是玩具，高端产品还可以完成表演，竞技，航拍，侦查等一些事情。甚至最近有些商家在吵吵要用无人机送货，不管空管是否允许，不管技术是否成熟，不管假设头顶上尽是吊着货物在飞来飞去的无人机，您心里会有啥感受，不管是否会被空中打劫。。。。。。总之，各种各样的被遥控的无人机的市场似乎越来越红火。

无人机是被遥控的，大多是视距内的，也有的加了GPS等装置,具有可以视距外能力。遥控的方法比较多，现在很多流行的多旋翼的无人机可以通过手机里装个APP, 通过WiFi来控制，如果想玩儿得更爽，还可以加个定制的遥控器来遥控。遥控飞机，是通过不同类型的遥控器来控制的。接下来，我们就找几个不同的飞机遥控器，测测它们各自的信号特性。

“由俭入奢”，先测测一个入门级的遥控直升机玩具的遥控器。这个遥控器的后面板标有“40MHz”的字样，看来它的工作频率在40MHz左右。

图1：入门级遥控直升机的遥控器

这种遥控器发出的遥控信号到底怎样？微测一下就知道了！找来一台频谱仪，RIGOL的DSA815，频率范围 9KHz到1.5GHz,和一台RIGOL的100MHz带宽的数字示波器DS1104Z,对付这个遥控器足够了。再找来2根拉杆天线，工作频率范围与遥控器的天线相仿，分别接到2台仪器上，如图2所示。

图2：测量设置

把频谱分析仪的频率范围设置为起始频率30MHz,终止频率100MHz,遥控器不开机，先检查一下在我周边的这个频段的背景信号，看看有没有其他的信号出现在这个频段，通过图3可以看到，即使可能会有些调频台落在这个区间，但幅度都低于-70dBm,可以认为 ---- 我周边的这个频段挺干净，没有什么强的其他信号。

图3：检查这个频段的背景信号

接下来，遥控器开机，这时在频谱分析仪的屏幕上马上能看到冒出来几个明显的信号，如图4所示。通过峰值标尺测一下最高的那个，在当前的设置下，它的频率是40.85MHz,功率是-24.37dBm，这应该是遥控器的主信号了。

图4：遥控器的开机信号

我们用数字示波器DS1104Z也来看看这个信号，这是个40.68MHz的正弦信号，如图5所示。判断这应该是遥控信号的载波。

图5：遥控器发出的信号的时域波形

频谱仪上，在主峰的右侧还有另外3个峰，估计是产生的谐波和杂散，打开峰值列表，看看它们各自的频率，我们看到有个81.3MHz的信号，这个应该是遥控信号载波的2次谐波，另外还有一个59.28MHz和一个62.78MHz的信号，估计是遥控器内部电路的非线性失真引起的杂散，如图6所示。

图6：各频谱的频率

动动遥控器上控制直升机升降的控制杆，遥控器开始发控制信号了，从频谱仪上能看到信号频谱发生了很大变化，如图7所示， 2次谐波依然存在，主信号的频谱明显不再是单一载波的频谱，而是一个展宽了的调制信号的频谱。

图7：频谱发生变化

把40MHz的主信号挪到屏幕中间，集中观察遥控信号的频谱，我们会看到在这个设置下，它的频谱显示乱跳，很不稳定，一会儿如图8所示，一会儿如图9所示。

图8：频谱显示不稳定

图9：频谱显示不稳定

打开DSA815的轨迹最大保持的功能，过了一段时间，我们会看到图10所示的遥控信号频谱的变化范围，这是一个典型的频谱被展宽了的调制信号的频谱轮廓。

图10：调制信号的频谱的轮廓

通过DS1104Z数字示波器也来看看这时的遥控器发出的信号，已不再是正弦波，变成了一个如图11所示的幅度发生了不等间隔变化的波形，其实是幅度被一不等间隔的数字信号调制了。

图11：调制信号的时域波形

进一步调整频谱仪的设置，这时我们能看到如图12所示的稳定的频谱显示，这是一个典型的数字调制信号的频谱，很像是幅移键控ASK调制信号的频谱。当然，也可以认为是调制信号是数字串的调幅AM信号的频谱。

图12：数字调制信号的频谱

解调一下，看看基带调制信号的大概模样，我们看到如图13所示的情况，有一簇簇的由0和1组成的数字串，这很可能就是遥控器发出的控制信号的数字编码。展开更清楚地看看，果然是由0和1组成的数字串，如图14所示。我们把图14与图11做个对比，发现信号的包络很像。其实，这就是ASK的调制信号，载波被间隔不等的0和1组成的数字编码串调制成具有0和1对应的两个幅度的信号模样，调制速率是1KHz。

图13：数字调制的基带调制信号

图14：数字调制的基带调制信号展开

通过以上的微测和分析可以看出，这个入门级的直升机玩具遥控器采用的载波频率是40.68MHz，遥控编码通过ASK调制技术进行调制并发射。不同的动作操作会有不同的编码。它用的是固定频率，ASK调制,相比FSK调制，易受干扰，如果在同一区域有多人在用同样的遥控器玩儿，“撞频”的概率会很高。