紅外光模擬通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

靳天玉，郭明超，張冠茂，梅中磊

（蘭州大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

紅外光通信是以紅外線作為載波來傳送信息，與無線電通信相比，具有抗電磁干擾、便于高速應(yīng)用、空間接入靈活的特點(diǎn)，可用于室內(nèi)外，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信［1－3］，并且已經(jīng)應(yīng)用在無線多信道室內(nèi)話音系統(tǒng)、無繩電話以及鍵盤和終端間的短距離無線連接，在便攜式數(shù)據(jù)收集裝置（煤水電表的登錄器、報(bào)稅機(jī)）與主機(jī)的數(shù)據(jù)交換中，也得到了廣泛應(yīng)用。

日前，可見光通信的關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用取得重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了“有燈光的地方，就有網(wǎng)絡(luò)信號”。紅外光通信技術(shù)屬于光通信中一個(gè)重要部分而備受關(guān)注。而且，紅外光譜比無線電頻譜大10 000多倍，這個(gè)特點(diǎn)意味著更大的帶寬和更高的速度和容量［4－7］。

1 紅外光模擬通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

音頻信號采用模擬信號發(fā)送，模擬信號頻率為300～3 400Hz，音頻信號和模擬信號的傳輸互不干擾且抗干擾能力強(qiáng)、失真小［8－12］。紅外通信實(shí)驗(yàn)方案如圖1所示。

圖1 紅外光通信實(shí)驗(yàn)方案

1.1 模擬信號發(fā)射電路

模擬信號發(fā)射電路見圖2，J6音頻信源發(fā)出的聲音經(jīng)耦合電容C13（4.7μF）后輸入到三極管的基極，由三極管放大，驅(qū)動紅外發(fā)射管發(fā)射模擬音頻信號。三極管選用9018型中功率三極管。調(diào)節(jié)R13和R10，改變?nèi)龢O管的靜態(tài)偏置，使三極管工作在最佳Q點(diǎn)。

1.2 模擬信號的接收電路

紅外發(fā)射管D4發(fā)出的音頻信號被紅外接收管D3（見圖3）接收，并轉(zhuǎn)換為變化規(guī)律和音頻信號相同的電信號，經(jīng)一級共射放大器放大后，再通過耦合電容C9（0.22μF）后，由 LM386進(jìn)行功率放大，經(jīng) LM386放大的信號直接驅(qū)動小喇叭。圖3中Q2組成指示信號檢測電路，若紅外接收管接收到較強(qiáng)信號，指示燈D1滅；若紅外接收管未能正常接收信號（或接收的信號低于100mV）則D1亮。

圖2 模擬信號發(fā)射電路原理圖

1.3 中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)電路

模擬音頻中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)電路如圖4所示。音頻信號經(jīng)紅外接收管接收，通過LM386進(jìn)行信號放大，并沿90°方向中繼發(fā)送。

圖3 模擬信號接收電路原理圖

圖4 音頻中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)電路圖

2 音頻信號發(fā)送接收測試

實(shí)驗(yàn)室測試分正弦信號測試和語音信號測試。用正弦信號測試時(shí)，測試信號為800Hz正弦波，峰峰值為300 mV。接收端波形顯示如圖5所示。當(dāng)發(fā)送端信號峰峰值降為20mV時(shí)，輸出端毫伏計(jì)讀數(shù)為17.5mV。

利用語音信號測試時(shí)，模擬音頻信號直接傳送距離超過8m，中繼距離亦可達(dá)到6m以上，且聽覺表明信號失真度較小。

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圖5 接收端波形顯示

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