紅外通信系統(tǒng)的設計與制作范文

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摘要：采用鎖相環(huán)技術，通過調頻方式實現(xiàn)音頻信號傳輸。使用鎖相環(huán)器件CD4046來實現(xiàn)信號的調頻調制，調制后由放大電路驅動紅外發(fā)光二極管發(fā)射信號；接收部分以紅外接收二極管作為信號接收器件，經前置放大，由CD4046鎖相鑒頻后得到音頻信號，LM386對音頻信號放大后由揚聲器播放原始信號，從而實現(xiàn)音頻信號的短距離紅外傳輸。具有電路簡單使用方便等特點。紅外線作為載體對于短距離信號傳輸具有穿透力強，方向性好等特點。

關鍵詞：鎖相環(huán)；CD4046；前置放大

隨著電子技術的發(fā)展,采用紅外線來傳輸信息在通信方面變得越來越廣泛。用紅外線傳輸語音信號具有電路簡單和信號穩(wěn)定的特點，本文提出了一種采用紅外調頻調制和解調語音信號的制作。系統(tǒng)使用鎖相環(huán)集成電路CD4046調頻后再經放大以紅外光輻射出去，在接收端，由鑒頻器檢出原來的調制信號，再經低頻放大輸出信號。通過實際測量，整個系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定。

1.整個系統(tǒng)的硬件設計

該紅外無線音頻發(fā)送裝置由話筒，放大器，CD4046頻率調制電路，驅動電路及發(fā)光二極管等組成。話筒將語音信號采集，信號放大電路將語音信號放大輸入給CD4046頻率調制電路，調頻后的信號輸入給驅動電路，控制發(fā)光二極管發(fā)送紅外光。紅外無線音頻接收裝置由紅外接收器，前置放大，CD4046解調電路，LM386音頻放大電路及揚聲器等組成。紅外接收器將接收到的載有音頻的高頻信號輸送到前置放大器進行放大處理，再輸入到CD4046頻率解調電路將音頻信號解調出來，后將其輸入到LM386音頻放大電路，進行音頻放大，放大后就可以使揚聲器還原出原始音頻。整個工作流程經過這一系列的處理，可以實現(xiàn)短距離的音頻傳輸。

1.1紅外音頻信號發(fā)送裝置電路

發(fā)送裝置由電源電路，音頻信號前置放大電路，鎖相環(huán)調制電路和紅外發(fā)射驅動電路電路組成。語音產生的電信號與其他低頻電信號一樣，一般不能直接作遠距離傳輸。被傳送的低頻音頻信號在IN端輸入發(fā)射機電路。調節(jié)R1，使Q1的Vce的電壓接近1V。提高三極管的靜態(tài)工作點，對音頻信號不失真的放大，接著進入由CD4046構成的頻率調制電路。的中心頻率大約為60kHz因為人耳聽到的音頻信號在20-20kHz之間，所以選擇的調制頻率f0大于40kHz即可。音頻信號經頻率調制后，進入由紅外發(fā)射二極管D1~D3構成的紅外發(fā)射電路，將信號發(fā)出整個紅外發(fā)送電路如圖2所示。

1.2紅外接收機電路的設計

接收電路主要分為解調部分和音頻放大兩部分，將接收到的紅外光放大后輸入到CD4046的14腳經過鑒頻從10腳輸出原始語音信號，LM386是將微弱的語音信號進行放大輸出給揚聲器。

2.測試結果

2.1調頻輸出測試

載波頻率設計36kHz輸入音頻信號1kHz仿真得到按照發(fā)送電路連接好電路進行仿真可得如圖4結果，從圖可以看出調頻信號輸出正常。

2.2頻率解調輸出

按照解調電路連圖，可以得到經CD4046解調后得到原語音信號波形如圖5所示，ChannelD所示1kHz，所以接收機CD4046鑒頻電路正常工作。

3.總結

本系統(tǒng)采用頻率調制紅外通信系統(tǒng)，在這種調制方式下，音頻信號首先對某一適當頻率的副載波進行頻率調制，再用這個被調制頻率的信號對光源進行解調。此設計是紅外線作為信號傳輸載體的一個實例，利用紅外線可以把載有音頻信號的調頻波發(fā)送出去，配上紅外接收裝置，即可由于短距離傳輸信息。

作者：蔣昭 單位：陜西理工大學機械工程學院