紅外線技術在電子通信系統設計中的應用

趙玉紅 張洪森

摘要：紅外線技術在電子通信系統中的應用原理主要是通過單片機作為主要的硬件支撐，以紅外線技術為設計主體，實現短距離的電子通信。將紅外線技術結合通信技術可以很大幅度的提高電子通信的質量，是電子通信技術未來發展的主要方向之一。本文筆者主要研究紅外線技術在電子通信領域的應用，從紅外線技術應用于電子通信的原理開始分析，希望得到一些啟發。

關鍵詞：紅外線技術;電子通信系統;設計應用

中圖分類號：TN99? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1007-9416（2020）04-0000-00

當今社會人們已經離不開電子通信，電子通信技術給人們帶來了更加便利的信息傳輸體驗，但是隨著科技的不斷進步，人們需要更好的電子通信系統來承擔更多的功能。紅外線通信技術可以實現短距離的電子通信，在普通的通信技術中心結合紅外線技術能夠加快數據傳輸的速度，防止通信系統出現異常，提高通信技術的運輸效率。在電子通信系統設計時融入紅外線技術還可以降低系統的運行消耗，發揮更高的通信價值。

1 紅外線技術及其工作原理

要想讓紅外線技術在電子通信中得到更多的應用，設計人員首先需要全面了解紅外線技術及其工作原理，才能將紅外線技術和電子通信技術的優點充分結合，達到優化電子通信系統的目的。紅外線是光譜中紅光以外的不可見光，紅外線技術的主要應用就是利用紅外線的隱蔽性來使信息的發送與接收更安全，紅外線出色的抗干擾特性讓電子通信有了突破性的進展。除此之外，紅外線還具有較強的穿透性，可以進行夜間作業，優勢十分顯著。紅外線技術在電子通信技術領域的應用是以紅外線波長為信息載體，紅外線在經過信號發射裝置時會接收到高頻信號，信號電路會產生不同的脈沖指令，然后通過調制電路時會被調制為脈沖指令信號，發射裝置中的驅動電路會將脈沖信號再次轉換為可以發射的紅外信號，在這個過程中，紅外信號中就攜帶了二進制的指令信號。這種通信模式通常發生在紅外線技術與電子通信技術結合的初級階段，紅外線信號經過發射裝置發射后再經由接收裝置中的調制電路調制為原來的脈沖信號。在整個工作流程中，接收裝置和發送裝置的調制電路是關鍵的要素。其中調制電路的主要調制方式有以下兩種，意識脈寬調制，二是脈時調制，調制電路也是后文筆者要講的重點內容[1]。

2 紅外線技術與電子通信系統的需求分析

2.1 紅外線技術與脈沖調制需求

在進行電子通信系統的設計時，由于需要考慮到紅外線數據通信功能的添加，設計人員不得不重視脈沖調制的新需求。前文筆者已經講過了，紅外線技術想要應用在電子通信技術就必須要通過調制電路改變脈沖信號。紅外線對脈沖調制的需求就是將脈沖信號限制在一定的寬度和頻率范圍內，在信息傳輸的過程中脈沖信號會產生一定的時間間隔，這些時間間隔的比例可以根據數據編碼進行計算，設計人員設計好脈沖調制需求后，就可以使用紅外通信技術完成數據信息的傳送。

2.2 紅外線技術與通信傳輸需求

由于紅外線的直射特性，所以紅外線技術對通信傳輸的第一個要求就是避免障礙物多的地方，所以紅外線通信技術對傳輸數據的距離要求很高。紅外線通信裝置中將紅外發光管和紅外線接收裝置最為電子通信系統的收發器，但是紅外線對通信的物理層規范要求至少能辨別一米外的光信號強度。同時通信傳輸還要確保紅外線技術的語音傳送不失真，并且能夠將發射端的語音信號轉化為800HZ的信號，以8歐電阻和0.4伏電壓作為標準電阻電壓比作為標準，方便紅外技術在電子通信中的應用[2]。

3 紅外線技術在電子通信系統設計中的應用

基于紅外線技術設計的電子通信系統簡稱為紅外通信系統，紅外線技術在電子通信系統設計中的應用具有很大的現實意義，能夠進一步的優化通信質量水平就目前的情況來看，紅外線技術在電子通信系統設計中的應用主要集中在以下幾個方面。

3.1 在系統整體的框架設計和總設計中的應用

在紅外通信系統中，系統的總體設計主要依賴于紅外線技術。設計人員需要通過紅外技術系統的漏洞和缺陷檢查，因為電子通信系統需要電纜來傳輸數據，線纜老化是電子通信管理中常見的問題，線纜老化帶來的后果就是數據傳輸的效率變慢，數據失真。傳統的電纜檢測采用濕度傳感器測量電纜的濕度來進行判斷，期間還要進行電路的放大工作，經過放大處理后才能被中央處理模塊采集并轉化為檢測結果。紅外線技術的直射特性讓紅外檢測能夠直接一步到達中央處理模塊并進行后續操作，降低了檢測時間，增強了檢測質量，是目前比較流行的一個通信線纜檢測方案。紅外線技術用在系統的傳輸方面，比如紅外線發射芯片。該芯片可以讓電子通信設計擁有紅外線傳播功能實現紅外通信功能設計[3]。

3.2 在電子通信系統硬件設計的應用

硬件設計關系著整個系統的安全，而安全問題是電子通信系統的首要問題。電子通信系統的服務信息量大，對服務器中的CPU、存儲器、調制解調器等硬件具有較高要求，只有硬件設計好了才能給軟件提供一個更好的生存空間。紅外線在系統硬件中的應用就是利用直射特性感知硬件，發現硬件的缺陷與不安全因素。比如一些核心硬件程序中攜帶木馬病毒，如果不利用紅外線技術進行感知，后果不堪設想。

3.3 在接收設計中的應用

相比較傳統的通信電路設計傳輸，紅外線接收設計的通信系統在轉換信號和數據傳輸方面更加準確，并且由于紅外線的特性，在接收信號的過程中，紅外線還可以識別出信號和數據中潛在的危險。紅外線接收裝置也改變了傳統的線纜接收，可以給使用者更好的使用體驗感。但是在接收設計過程中，設計人員需要確保紅外線接收器的中心頻率和發射器的中心頻率互相匹配。舉個例子，在一個紅外線接收電路中，確定紅外線接收裝置的輸出口P1，如果概述出口可以直接向外界提供電流，內部的電阻線路就不需要再接進電路中。P1輸出口的數據會被直接接入發光二極管中，紅外線接收裝置會通過數據碼對二極管進行控制，提醒接收。這種接收裝置的優點就是有跡可循，能夠確保信號傳輸的安全性。

3.4 紅外線技術在串行通信設計中的應用

在串行通信設計中應用紅外線技術可以增強，串行通信系統的穩定性，并且紅外線在通訊方面的優勢可以提高系統信號傳輸的效率。筆者在這里分析一下紅外線技術在串行通信系統設計中的具體應用。紅外線串行通信系統通常包括六個部分：串口TXD端、載波調制器、紅外發射器、紅外信號聚集裝置、紅外線接受點、載波調制解調器。在此串行通信設計中，紅外線主要應用在接收與發射器上，信號經由串口TXD端和載波調制器進行變頻調制并傳入到紅外發射電路，已發射的紅外信號會通過紅外信號聚集裝置進行采集，防止信號發散，降低了信號丟失的可能性，信號在聚集后會通過紅外接收電路進行信號分析，接收電路將分析過的紅外信號傳入載波調制解調器中進行信號再變頻，載波調制解調器將處理過的紅外信號傳入串口TXD端。值得一提的是在這個設計中并沒有用到任何的線路連接裝置，也從側面說明了紅外線技術應用在電子通信系統中的便利性。

3.5紅外線技術在經濟效益設計中的應用

在系統設計之初，設計者就需要充分的考慮到電子通信系統帶來的經濟效益，設計稍有不合理就會影響用戶的使用體驗，增加風險管理的成本。紅外線的解碼程序應用和無線連接特性能夠增加用戶的體驗感，確保紅外遙感功能的正常使用，讓通信系統的的性能至少優化百分之二十，為電子通信系統帶來相當高的經濟價值。

4 結語

如果將整個文中提到的關于紅外線技術在電子通信中的應用結合在一起，就可以被稱為紅外電子通信技術，紅外線的直射性、無線傳輸性、穩定性和探測性能可以顯著的增強電子通信系統的各方面的性能。電子通信系統發展應用到現在，太需要優化與改變了，筆者相信紅外線技術與電子通信的結合應用肯定有更多的發展空間，在未來紅外電子通信技術一定會更進一步。

參考文獻

[1]郭娟.基于紅外技術的電子通信系統設計與實現[J].計算機光盤軟件與應用，2018（2）：195.

[2]郭俊天.淺談電子通信中基于PLD的高速數據采集系統[J].甘肅聯合大學學報：自然科學版，2018（11）：41-44.

[3]張冬，王桂海.基于STM32的便攜式紅外氣體分析系統設計[J].電腦知識與技術，2019（8）：247-248，256.

收稿日期：2020-02-09

作者簡介：趙玉紅（1988—），女，河南周口人，碩士研究生，助教，研究方向：通信與信息系統。

Application of Infrared Technology in the Design of Electronic Communication System

ZHAO Yu-hong，ZHANG Hong-sen

（Henan Vocational University of Science and Technology，Zhoukou Henan? 466000）

Abstract： The application principle of infrared technology in electronic communication system is mainly through the single-chip computer as the main hardware support， with infrared technology as the main body of design， to achieve short-range electronic communication. Combining infrared technology with communication technology can greatly improve the quality of electronic communication， and is one of the main directions of future development of electronic communication technology. In this paper， the author mainly studies the application of infrared technology in the field of electronic communication， and analyzes the principle of infrared technology applied to electronic communication， hoping to get some inspiration.

Keywords： infrared technology; electronic communication system; design and application