紅外光模擬通信實驗系統設計

靳天玉，郭明超，張冠茂，梅中磊

（蘭州大學 信息科學與工程學院，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、便于高速應用、空間接入靈活的特點，可用于室內外，實現點對點通信［1－3］，并且已經應用在無線多信道室內話音系統、無繩電話以及鍵盤和終端間的短距離無線連接，在便攜式數據收集裝置（煤水電表的登錄器、報稅機）與主機的數據交換中，也得到了廣泛應用。

日前，可見光通信的關鍵技術研究與應用取得重要進展，實現了“有燈光的地方，就有網絡信號”。紅外光通信技術屬于光通信中一個重要部分而備受關注。而且，紅外光譜比無線電頻譜大10 000多倍，這個特點意味著更大的帶寬和更高的速度和容量［4－7］。

1 紅外光模擬通信實驗系統設計

音頻信號采用模擬信號發送，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、失真?。?－12］。紅外通信實驗方案如圖1所示。

圖1 紅外光通信實驗方案

1.1 模擬信號發射電路

模擬信號發射電路見圖2，J6音頻信源發出的聲音經耦合電容C13（4.7μF）后輸入到三極管的基極，由三極管放大，驅動紅外發射管發射模擬音頻信號。三極管選用9018型中功率三極管。調節R13和R10，改變三極管的靜態偏置，使三極管工作在最佳Q點。

1.2 模擬信號的接收電路

紅外發射管D4發出的音頻信號被紅外接收管D3（見圖3）接收，并轉換為變化規律和音頻信號相同的電信號，經一級共射放大器放大后，再通過耦合電容C9（0.22μF）后，由 LM386進行功率放大，經 LM386放大的信號直接驅動小喇叭。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 模擬信號發射電路原理圖

1.3 中繼轉發節點電路

模擬音頻中繼轉發節點電路如圖4所示。音頻信號經紅外接收管接收，通過LM386進行信號放大，并沿90°方向中繼發送。

圖3 模擬信號接收電路原理圖

圖4 音頻中繼轉發節點電路圖

2 音頻信號發送接收測試

實驗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，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。當發送端信號峰峰值降為20mV時，輸出端毫伏計讀數為17.5mV。

利用語音信號測試時，模擬音頻信號直接傳送距離超過8m，中繼距離亦可達到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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