(通信企业管理)红外通信收发系统的设计与实现

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（通信企业管理）红外通信收发系统的设计与实现

红外通信收发系统的设计和实现

摘要，Abstractl

壹、引言1

二、设计目的：2

三、设计任务要求2

四、系统设计思路2

五、模块电路设计2

1、语音信号的设计方案2

2、红外光发送模块的设计方案3

3、红外光接收模块的设计方案3

4、高通滤波器4

5、功率放大器4

六、数据测量和功能实现4

七、问题分析4

八、总结4

九、所用元件及测试仪表清单5

摘要：

本文阐述了红外通信的基本工作原理，完成了红外收发器具体的硬件电路设计，

且且详细说明了发射和接收的工作原理，同时指出于设计过程中应该注意的壹些问题。通过实际搭建电路，音乐芯片9300A产生的乐曲，通过调制LED后发出, 于壹定的距离范围之内，接收端能够接收到乐曲信号，利用喇叭能够将乐曲信号无失真的播放出来。从而

完成了整个红外通信系统的收发

关键词：红外通信，调制

Desig nan dlmpleme ntatio nofin fraredcom mun icatio ntran sceiversyste m Abstract:

In thispaper,describedthebasicwork in gpri ncipleofi nfraredcom muni cati on, completedthedesignofinfraredtransceiver ' sidiographichardwarecircuit,a

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Keywords:i nfraredcom mun icati onm odulatio n

壹、弓I言

随着科技的进步，无线电通信技术得到了前所未有的发展，而红外无线数据通信相对于无线电数据通信具有低功耗、低价格、低电磁干扰、高保密性等优点, 目前发展迅猛，尤其于近距离无线数据通信中得到了广泛的应用?尤其是随着编码调制技术的发展，红外无线数据通信的数据速率越来越高，成为许多移动设备、室内办公设备以及手持设备无线数据通信的壹个重要途径。

二、设计目的：

1、掌握简单的红外光通信系统的组成及设计原理;

2、掌握通信电子系统方案设计、电路设计的方法；

3、熟悉电路仿真软件的使用；

4、掌握PCB设计电路装配和调试的方法；

三、设计任务要求

1、制定合理的实现方案，要求至少有俩套实现方法，理论计算出元件参数；

2、电路设计。根据自己的实现方案，提出元器件清单，确定元器件型号、数量，从可选

方案中选出壹套；

3、电路仿真和优化。运用Protel等工具软件对电路进行优化和仿真；

4、用面包板来搭建电路且进行调试；

5、测试电路完成的功能，记录测试数据；

6、能够利用protel制作简单的PCB版；（不作要求，任选）

7、撰写设计方案；

四、系统设计思路

语音和音乐等所产生的电信号和其他低频电信号壹样，壹般不直接进行远距离传输，而是经过放大后对发射机的高频振荡进行调制，然后将此携带有低频信号的高频已调制信号，通过壹定的媒介传输出去。

红外数据传输，使用传输介质红外线。红外线是波长于750nm-1mm 之间的电磁波，是人眼见不到的光线。红外数据传输壹般采用红外波段内的近红外线，波长于0.75-25um 之间。

红外通信系统的设计是光通信系统的壹个重要分支，红外通信系统的设计思路和目前世界上所采用的骨干通信网的光纤通信系统有相同之处的，唯壹重要的

差别就是它们二者所采用的传输媒质不同，壹个是大气，壹个则是光纤

壹个简单的光通信收发系统如图(壹)所示：

当然整个商用的红外光通信系统是相当复杂的，这里我们只考虑最基础最必

要的部分来完成红外通信收发系统的设计。

五、模块电路设计

1、语音信号的设计方案

(a) 、直接采用信号发生器来产生单音频信号。

(b) 、利用RC振荡器设计和搭建壹个振荡信号，如下图所示：

(c) 、利用LX-9300系列芯片构成音乐集成电路，发出电信号，如下图所示：

2、红外光发送模块的设计方案

设计原则主要是考虑红外发送管的工作电流，电流过小，传输距离短，电流过大容易毁坏发光管。于本系统中，红外光发送模块的电路图如下所示：

上图是最简单的模拟驱动电路，这是壹个共发射极的放大电路，调整基极偏

置，但输入模拟信号，晶体管集电极电流随模拟信号强度的变化而变化，LED的输出光功率也随模拟信号而变化，从而能够将输入信号发送出去。

3、红外光接收模块的设计方案

其中，光电检测器是光接收机的第壹个关键部件，其作用是将光信号变换成

为电信号，于本系统中采用光电二极管302。红外光接收模块的电路图如下所示：

4、高通滤波器

红外接收的二极管是光敏二极管，普通灯光也对其有壹定程度的影响，为了

获得更好的效果，于输出端加了壹个HPF，消除恒定的外接低频信号的干扰，这样接收效果和灵敏度均得到了显著的提高。

5、功率放大器

接收电路接收到的信号很微弱，不足以驱动1W的小喇叭，从而于小喇叭之

前利用了音频功率专用放大器LM386，这样能够得到50~200的增益，以便驱动小喇叭。200倍增益的功率放大器电路如下图所示：

六、数据测量和功能实现

1、调试发送电路。通过测试，红外发射驱动电路中红外管的电流为30-40mA

之间。

2、调试接收电路。去掉红外管，于输入端加壹个正弦小信号，用示波器同时观测输入信号

和输出信号，于信号不失真的前提下，能够测试得到放大增益为50-200倍。

3、整机调试。将9300A芯片中的音乐信号作为输入信号，发送电路中的二极管对准接收电

路中的二极管，于壹定的距离之内，能于喇叭中听到无噪声的单音三声门铃。

从而实现

了信号的无线传输。

七、问题分析

禾U用之上收发电路构成的红外通信系统，信号的传输距离很短，于50cm之内，为了延长传输距离，能够于接收端加壹个AGC,利用AGC的自动增益功能，能够将很微弱的信号放大至足以驱动小喇叭，从而延长传输距离。

八、总结

红外通信是利用红外技术实现俩点间的近距离保密通信和信息转发。它壹般由红外发射和接收系统俩部分组成。发射系统对壹个红外辐射源进行调制后发射

红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统

通过这次红外通信系统的设计和实现，我掌握了简单的红外光通信系统的组

成和设计原理，掌握了通信电子系统方案设计、电路设计的方法。通过搭建实际电路，提高我的动手能力以及发现问题的能力。实验中也遇到了壹些困难，信号传输时遇到了失真，分析原因很可能是电阻出了问题。我又万用表重新测量了电阻值，发现有的电阻测量值和色环标称值存于较大误差，而我于接电路的过程中我全部通过读色环来识别电阻的，测量壹遍后将较大误差的电阻更换成设计值。连接好电路测量，适当调整接收端的变阻器数值，接收端最终得到了完美的无失真的正弦波形。

通过查阅资料，我知道了红外通信系统仍能够用于其他领域，比如：于机场和饭店等地点使用步行传真机和打印机，于这些地方利用红外技术，掌上计算机用户能够利用这些外设而勿需电缆。银行的ATM（柜员机）也能够采用红外接口装

预计于不久的将来，红外技术将于通信领域得到普遍应用，数字蜂窝电话、寻呼机、付费电话等均将采用红外技术。红外技术的推广意味着计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。

九、所用元件及测试仪表清单

1、测试仪表：函数信号发生器，示波器，晶体管毫伏表，万用表，直流稳压电源。

2、元件清单如下表：

十、参考文献：

[1] 张晓红?红外通信IrDA标准和应用[J].光电子技术，2003,12,23⑷

[2] 蔡涛.无线通信原理和应用[M].:电子工业出版社，2002

[3] 黄智伟.无线数字收发电路[M].:电子工业出版社，2003

[4] 周文举.基于单片机红外无线通信的抄表系统[J].微计算机信息，2006 .