一种调幅红外无线耳机的设计

第３６卷第３期　
２００８年９月　
江汉大学学报（自然科学版）　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＪｉａｎｇｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）　
Ｖ０１．３６　Ｎｏ．３　

Ｓｅｐ．２００８　

一
种调幅红外无线耳机的设计　
王为庆，沈博，吴鹏　
（中国地质大学机械电子与信息学院，武汉４３００７４）　

摘要：采用ＭＡＸ１７２６与ＭＡＸ９７２２器件，通过幅度调制方式，实现一款红外无线耳机．该红外无线　
耳机具有供电方式多样、方向性好、音量可调节等功能．给出了详细设计原理与硬件实现．　
关键词：红外无线耳机；幅度调制；ＭＡＸＩ７２６；ＭＡＸ９７２２　
中图分类号：ＴＮ６４３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３．０１４３（２００８）０３－００３２－０３　

信息通过传输介质在发送端和接收端之间传　
送，通常需要加载到高频载波上实现信息的传　送，这一过程称作调制．信号的调制方式有三　种，即调幅、调频和调相…．其中幅度调制可以　使用简单的解调器电路实现，是一种相对经济的　调制方式，因此得到了广泛应用．　在使用音响设备时，为不影响他人学习和休　息，并便于活动，可采用无线耳机收听．蓝牙耳　机采用高斯频移键控（ＧＦｓＫ）调制技术，是一　种数字调频方式．蓝牙工作在２．４ＧＨｚ的ＩＳＭ（即　工业、科学、医学）频段，采用跳频扩谱技术，　支持语音和数据的传输，其传输距离为１０－１００　ｍ，　是一种近距离无线通信技术规范．蓝牙耳机在语　音传输方面性能表现突出，还具有自动接入可移　动网络、抗干扰性强、性价比高、体积小及低功　耗等优点拉Ｊ．但是蓝牙耳机目前的价格比较昂贵，　需要主机具有蓝牙功能．　本文介绍一种应用红外技术制作而成，采用　幅度调制方式，用红外线来传送音频信号的调幅　红外无线耳机系统．该系统具有供电方式多样，　传输距离接近１０ｍ，音质较好，红外信号基本不　受电磁干扰，性价比高等特点．　１设计原理　红外无线耳机系统将从音响设备得到的音频　信号转变成被音频信号调制的红外信号，通过红　外信号实现无线传输．再将得到的红外信号解调　成音频信号，通过电声器件耳机将音频信号转换　成人耳听得清的声音信号．红外无线耳机系统由　发射机和接收机两部分组成．图ｌ为原理设计框　
图．图２为发射机电路图，实现将音频信号转换　
成被音频信号调制的红外信号．图３为接收机电　
路图，把接收被音频信号调幅的红外信号转换为　
音频信号．发射机和接收机均采用图４的供电方　
式，以求得供电方式多样性．　

图１原理设计框图　
１．１发射机电路　
发射机电路（见图２）包括晶体管Ｑｌ构成的　
幅度调制电路和红外发射二极管Ｄ１～Ｄ３构成的　
红外发射电路．　

图２发射机电路　
从收音机、电视或影蝶耳机插座取出的音频　
信号，在‘‘Ｉ　’端输入发射机电路．音频信号不　
适合直接无线传输，需要把它加载到高频载波上　

收稿日期：２００８—０３—２７　
作者简介：王为庆（１９８４一），男，湖北监利人，硕士生，主要从事智能仪器设计与开发　

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２００８年第３期　王为庆，等：一种调幅红外无线耳机的设计　３３　
来实现信息的传送．音频信号通过Ｑｌ三极管放　
大，再经过３个红外发射二极管Ｄ１～Ｄ３向外发　
出被音频信号调幅的红外光．音频信号通过红外　
光在发送端和接收端之间传送．采用３个红外发　射二极管串联，并使Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３分别指向３个　不同的方向，这样得到被音频信号调幅的红外光　具有接近３６０。的发射范围．因此，接收机在房间　里的任何方位都能接收到调幅红外光．　１．２接收机电路　
接收机电路见图３．　

图３接收机电路　
接收机电路包括：（１）红外光电二极管Ｄ４～　
Ｄ７构成的红外接收电路；（２）晶体管电路Ｑ２构　
成电压放大电路；（３）集成电路ＭＡＸ９７２２＿３　构成　
音频功放电路；（４）晶体管Ｑ３构成自动电平控　
制电路．　
接收机的４个光电二极管Ｄ４～Ｄ７，接收被音　
频信号调幅的红外信号，将红外信号转换为音频　
信号，实现音频信号的解调．由于得到的音频信　
号比较微弱，经过Ｑ２三极管进行电压放大．如　
果收听者戴红外无线耳机在房间里走动，与发射　
机的距离会变化，接收到的红外光的强弱会有些　
变化．为了保证收听效果，在接收机中设计了一　
个自动电平控制电路．采用Ｑ３三极管、Ｒ９、Ｒ１０、　
Ｒ１１、Ｃ３和Ｃ４组成一个电压型串联负反馈．通　过这一负反馈电路实现自动电平控制，达到削弱　红外光信号强弱的影响．再通过ＭＡＸ９７２２功率　放大后，驱动耳机发声．整个接收机电路实现把　接收到的红外信号解调成音频信号，接着功率放　大驱动耳机，把音频信号转换成人耳听得清的声　音信号．　１．３电源电路　美信公司在２００７年推出一款电源线性稳压芯　片ＭＡＸ１７２６　Ｊ，它具有过温、短路、正负反接保　护，输出电压稳定等功能．它的供电电压范围比　较宽，可从２．５　Ｖ到ｌ２　Ｖ．工作时，只需要２　的供电电流，但能提供２０ｍＡ的电流输出．采用　ＳＯＴ２３．５封装，节约ＰＣＢ板面积．红外无线耳机　系统的工作电压为５　Ｖ，图４为红外无线耳机系　统的供电原理图．　图４电源电路　因为采用了电源线性稳压芯片ＭＡＸ１７２６，所　以耳机供电方式实现了多样化，有多种选择方　案，可使用两节３号电池、锂电池或蓄电池．　

２制作调试要点　
发射机中的３个红外发光二极管，选用ＮＥＣ　
公司的ＳＥ３０３Ｃ，ＳＥ３０３Ｃ具有比较大的红外发射　
角度．使用３个指向不同方向的ＳＥ３０３Ｃ，可以使　
红外信号的发射的辐射角接近３６０。．Ｑ１三极管　
可以采用８０５０或９０１３，但是需要调节其静态工　
作点．图２中采用的是８０５０，通过调节电阻Ｒ４，　
使Ｖｃｅ的电压接近ｌ　Ｖ，使其工作在放大区域．　
接收机的４个红外光电二极管，选用上海欧　
光电子有限公司的ＯＰＩ１３ＴＭＬＥ，ＯＰＩ１３ＴＭＬＥ具有　
接收角度比较大的特点．４个红外光电二极管应　

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江汉大学学报（自然科学版）　总第３６卷　
分别朝向４个方向，使接收角度达到３６０。，便于　
红外信号的接收．在没有红外信号输入时，调节　
电阻Ｒ８，使三极管Ｑ２的Ｖｃｅ的电压接近２．５Ｖ．　
调节电阻Ｒ９，使距离变化时接收到的音量无明　显变化．调节电阻Ｒ１４、Ｒ１５，耳机的音量具有从　大到小的功能．　３结语　笔者给出了调幅红外无线耳机系统的设计原　理以及在硬件方面的具体实现．这款红外无线耳　机具有如下特点：（１）耳机供电方式多样，可以　采用两节３号电池、锂电池或蓄电池．（２）一个　发射机可以配若干个接收机（耳机），供多人同　时收听．（３）接收方向范围大，收听者无论是否　朝向发射机都能满意收听．（４）音量调节既可以　使用收音机、电视或影碟的音量按钮调节音量，　也可以采用接受机（耳机）的音量按钮调节音　
量．（５）制作成本低，性价比高．　

参考文献：　
【１】ＯＰＰＥＮＨＥＩＭＡ　ＷＩＬＬＳＫＹＡ　Ｓ，ＮＡＷＡＢ　ＳＨ．信号　
与系统【Ｍ】．刘树棠，译．２版．西安：西安交大出版社，１９９８．　
【２】２　肖沪卫．国外“蓝牙”技术的发展现状及其前景［Ｊ］．电　
子与自动化，２０００（６）：６．１０．　
【３】ＭＡＸＩＭ．ＭＡＸ９７２２　ＭＡＸ９７２２Ｂ．ｐｄｆ［ＥＢ，０Ｌ】．ｈｔｔｐ：／／　
ＶｇＶＣＶｇ．ｍａｘｉｍ—ｉｃ．ｃｏｍ，２００７．　
【４】ＭＡＸＩＭ．ＭＡＸ１７２５　２６．ｐｄｆ［Ｅａ／ＯＬ１．ｈｔｔｐ：ｌｌｗｗｗ．ｍａｘｉｍ．　
ｉｃ．ｔｏｍ，２００３．　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ＡＭ　ａｎｄ　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｈｅａｄｐｈｏｎｅ　

ＷＡＮＧ　Ｗｅｉ－ｑｉｎｇ，ＳＨＥＮ　Ｂｏ，ＷＵ　Ｐｅｎｇ　
（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ　４３００７４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭＡＸ１７２６　ａｎｄ　ＭＡＸ９７２２　ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｒｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｄｅｓｉｇｎ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆｉｎｆｒａｒｅｄ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　
ｈｅａｄｐｈｏｎｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ＡＭ．Ｔｈｅ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｈｅａｄｐｈｏｎｅ　ｈａｓ　ｓｏｍｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｓ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐ－　
ｐｌｙ，ｗｅｌｌ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ　ｖｏｌｕｍｅ．Ｄｅｔａｉｌｅｄｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｈａｒｄｗａｒｅ　
ｃｉｒｃｕｉｔ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｈｅａｄＦＩｈｏｎｅ；ＡＭ；ＭＡＸ　１　７２６；ＭＡＸ９７２２　
（责任编辑：范建凤）　

（上接第２５页）　
Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｗｏ　Ｏｒｄｅｒ　Ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ　
Ｍｅａｎｓ　ｗｉｔｈ　Ｕｎｋｎｏｗｎ　ｒｉａｎｃｅｓ　

ＭＡＨａｉ－ｊｕｎ　
（Ｈｕｂｅｉ　Ｘｉａｎｇｆａｎ　Ｎｏ．４　Ｈｉｇｈ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｘｉａｎｇｆａｎ　４４１０２１，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆｏｒｄｅｒ－ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ　ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｎｏｒｍａｌ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ　
ｓａｍｐｌｅ　ｍｅａｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　１ｉｋｅｌｉｈｏｏｄ　ｅｓｔｉｍａｔｏｒ　ｏｆｔｈｅ　ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ．　，ｌ１ｅｎ　ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ　ｓａｔｉｓｆｉｅｓ　ｏｒ－　
ｄｅｒ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｖａｒｉａｎｃｅ　ｉＳ　ｕｎｋｎｏｗｎ．ｒｅｐｌａｃｅｓ　ｕｎｋｎｏｗｎ　ｖａｒｉａｎｃｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉ．ｍａｘ　ｅｓｔｉｍａｔｏｒｓ　
ｏｆｖａｒｉａｎｃｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ａ　ｃｌａｓｓ　ｏｆ　ｅｓｔｉｍａｔｏｒｓ　ｏｆ　ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎｓ　ｗｈｉｃｈ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｍｅａｎｓ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ；ｕｎｉｆｏｒｍ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ；ｓｑｕａｒｅｄ　ｅｒｒｏｒ　ｌｏｓｓ；ｏｒｄｅｒ　ｒｅ－　
ｓｔｒｉｃｔｉｏｎ　

（责任编辑：强士端）　

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