红外收发通信系统设计及实现实验报告-new(1)

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北京邮电大学

模电综合实验报告红外通信收发系统的设计与实现

学院：信息与通信工程学院

班级：2010211122班________

姓名：叶南阳_______

学号： 10210810__________ ___

日期：2010年4月

一、报告概要 (2)

1、课题名称 (2)

2、报告摘要.................................................................................... 错误!未定义书签。

3、关键词...................................................................................... 错误!未定义书签。

二、设计任务要求 (2)

三、所用元器件及测试仪表清单 (3)

四、设计思路与总体结构图 (3)

五、设计背景,思路及系统结构 (4)

1、系统架构设计与优化 (4)

2、电源电路设计 (6)

3、语音信号的设计方案 (7)

4、红外光发送模块的设计方案 (8)

5、红外光接收模块的设计方案 (10)

6、高通滤波器 (14)

六、电路所实现功能和实际测试数据 (14)

七、故障及问题分析 (15)

八、实验总结与结论 (15)

九、实验探究 (16)

十、参考文献 (19)

红外通信收发系统的设计与实现

摘要：实现了一个基础的红外光通信系统,包括发送端与接收端两部分,由信号产生,信号放大,红外发送,光信号接收,滤波,放大,输出电路组成。输入的信号经单管放大电路通过红外发送管发送,接收到的信号经高通滤波模块去除背景噪声后由音频放大输出.实验扩展使用KD9300音乐芯片作为输入,0.8w小喇叭为接收端负载,对电路进行了改进,使晶体管处于尽限运用状态,提高发送能力,同时设计电源滤波电路,通过对电路分布参数进行分析,改进了电路物理结构组织,降低了噪声,抑制了分布参数造成的电路不稳定的现象,使经测试可达10米以上的传输距离,音乐清晰,效果良好.

关键词：红外通信；改进；分布参数分析

一、报告概要

课题名称

红外通信收发系统的设计与实现

二、设计任务要求

1、基本要求：

1)设计一个正弦波振荡器，f>=1kHz;U>=3V。

2)所设计的正弦波振荡器的输出信号作为红外光通信收发系统的发送端

得输入信号，在接收端可接收到无明显失真的输入信号；

3)要求接收端LM386增益设计G=200；

4)设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL软件绘制完

整的电路原理图（SCH）及印制电路板图（PCB）；

2、提高要求：

利用音乐芯片产生乐曲，调制LED后发出，接收端接送信号利用喇叭将信号无失真的播放出来。

3、探究环节：

探究其他红外收发系统的应用实例，数字调制的解决方案，给出应

用方案。

在进行实验的过程中，通过对电路进行分析改进，实现了所有的基本要求，并且实现了提高要求，使电路能播放出清晰的门铃声，并使得传输

距离可以达到10m左右。

三、所用元器件及测试仪表清单

表1 所用元器件及测试仪表清单

四、设计思路与总体结构图

语音和音乐等所产生的电信号和其他低频电信号一样，一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，通过一定的媒介传输出去。

红外数据传输，使用传输介质――红外线。红外线是波长在750nm-1mm之间的电磁波，是人眼看不到的光线。红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75-25um之间。

红外通信系统的设计是光通信系统的一个重要分支，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，唯一重要的差别就是它们二者所采用的传输媒质不同，一个是大气，一个则是光纤。

一个简单的光通信收发系统如图1所示：

图1 光通信收发系统图

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、设计背景,思路及系统结构

1、系统架构设计与优化

通常的通信系统大约有以下几个部分构成：信源、发送设备、传输介质、接收设备、信宿。传输介质分有线和无线两种，有线通常为电缆或者光纤，无线传输为微波或者红外等方式。红外传输具有成本低、体积小、反射性强等特点，广泛应用在嵌入式、遥控器等产品上。

图2 通信系统原理图

由图2可知,信源通过调制电路调制，放大电路放大后输出，在此级，由参考文献[2]可知，在信号输入的第一级应当尽量降低噪声系数和增大放大倍数,以减小后级电路噪声对总电路噪声系数的影响，在信号经过调制后,具有较强的抗干扰能力，在经过传输介质后，信号的信噪比降低，主要有高频噪声和低频噪声，在音频范围内运用时，因信号频率在1000Hz-22000Hz 左右，主要考虑滤除低频噪声和高

信源

发送设备

传输介质 (噪声源)

接收设备

信宿

发送端 接收端

频天电噪声.以F 表示噪声系数,可得

(1)

由(1)式可得, 将传输介质视为一级放大电路，其功率放大倍数Ap2<<1，将接收级电路视为第三级放大电路，其功率放大倍数Ap3>>1.要降低总的噪声系数，起关键作用的是在发送端必须采用低噪声电路，同时又要尽量增大发射级电路的功率放大，同时，由(1)式可得:由于Ap2较小,Ap1,Ap2必须足够大才能降低传输介质的衰减效应和噪声的加入对整级电路的影响，同时应采取对发射信号进行调制，以降低传输介质对电路正常工作的影响。

图3 红外通信系统框图

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11212(1)

111n p p p p p p n F F F F F A A A A A A ----=+++⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅⋅