PAM調制型語音紅外通信系統(tǒng)的設計

1、PAM 調制型語音紅外通信系統(tǒng)的設計摘要：本系統(tǒng)能夠通過脈沖幅度調制與解調技術，實 現(xiàn)語音信號在 38kHz 上的紅外無線高質量傳輸。 語音信號在 系統(tǒng)中經過 PAM 調制后加載在紅外發(fā)射管上發(fā)射，能在 2 米或更遠的距離外接收到，并經過放大、濾波和功放后，還 原出清晰、低噪的語音信號。系統(tǒng)功能完善，達到了所有指 標要求。關鍵詞：脈沖幅度調制；語音傳輸；紅外通信 中圖分類號： TN714 文獻標識碼： A 文章編號： 1009-3044（2016）29-0216-03本設計為參加我院電子制作比賽的作品。它采用脈沖幅 度調制紅外發(fā)射方式傳送語音信號，具有傳輸穩(wěn)定、抗干擾 能力強的優(yōu)點。 1 方案

2、論證與比較方案一：采用直接發(fā)射方式。此方案簡單易行，電路簡 單，時延小，但是紅外信號衰減大，且易受環(huán)境噪聲影響。方案二：采用 AM 幅度調制發(fā)射方式。將語音信號調制 到 38kHz 載波信號上進行發(fā)射， 可大幅提高信號的傳輸距離， 而且易于解調，但是模擬調制易受噪聲影響。方案三： 采用 PAM 脈沖幅度調制紅外發(fā)射方式。 38kHz 制，語音傳輸抗干擾性能可以大幅提高，且載波信號不需要 同步。的脈沖信號與語音信號在相乘器中相乘，可以實現(xiàn)PAM 調綜上所述，考慮到系統(tǒng)的傳輸性能和穩(wěn)定性，故采用方 案三。2 系統(tǒng)總體設計方案與實現(xiàn)框圖根據設計方案，本語音紅外通信系統(tǒng)總體框圖如圖 1 所 示。系統(tǒng)主

3、要由發(fā)射和接收兩大部分組成。發(fā)射部分先將輸 入的語音信號進行放大和濾波，同時通過溫度傳感器測量發(fā) 射端的溫度，再進行脈沖幅度調制，最后經紅外信道發(fā)送出 去。接收部分將接收到的紅外信號經過識別放大后一路經解 調后送數碼顯示器，另一路經解調后進行功率放大，送揚聲 器。3 理論分析與計算3.1PAn 調制原理脈沖振幅調制( Pulse Amplitude Modulation )是脈沖載 波的幅度隨基帶信號變化的一種調制方式。采用窄脈沖串作 載波信號，使用 MC1496 芯片構成調制乘法器，基帶信號和 載波信號在乘法器中相乘即可得到調制信號；調制信號與載 波信號再次輸入乘法器中相乘即可解調出基帶信號

4、。3.2 紅外通信原理紅外通信是利用 950nm 近紅外波段紅外線作為傳遞信 息媒體， 即通信信道。 紅外通信有發(fā)送和接收兩個組成部分， 將 38kHz 調制信號加載在紅外發(fā)射二極管兩端就能以紅外光 的形式發(fā)射出去。 HS0038B 型紅外接收頭能較好地接收 38kHz 的調制信號，經過放大、濾波等處理即可實現(xiàn)紅外通 信。3.3 濾波器截止頻率的計算本裝置輸入的語音信號頻率范圍是300Hz3400Hz ,為了濾除多余的雜波，需要設計帶通濾波器，帶通濾波器電路 如圖 2 所示。4 電路與程序設計4.1 紅外發(fā)射模塊紅外發(fā)射電路如圖 3 所示。這是一個共發(fā)射極放大電路， 當輸入模擬信號，晶體管集電

5、極電流隨模擬信號強度變化而 變化，于是， LED 的輸出光功率也隨模擬信號而變化。4.2 紅外接收放大模塊紅外接收模塊電路見圖 4。接收模塊由一個紅外接收管 用來接收由發(fā)送端發(fā)射的紅外信號。接收二極管并聯(lián)一個電 位器，用來調整接收靈敏度。由于紅外信號較弱，后面再加 一級放大電路，電壓放大倍數設為5。4.3 調制解調模塊調制解調模塊是由乘法器芯片 MC1596 組成的線性平衡 調制器，基帶信號和載波信號分別由 MC1596 的 7 腳和 1 腳 輸入，經相乘后由 6 腳輸出，見圖 5。該模塊通常用于模擬 信號的抑制載波的雙邊帶調制（DSB）,同樣適用于PAM調 制。解調時，接收到的紅外調制信號和

6、載波信號同樣從 1 腳 和 7 腳輸入，經相乘后即可解調出基帶信號。調制和解調所 使用的載波僅要求頻率相近，對相位沒有要求，因此易于實 現(xiàn) PAM 調制。4.4 載波生成模塊38kHz 載波由 555 定時器構成的多諧振蕩器產生，由于 PAM 調制的原理與抽樣定理類似，因此在 PAM 調制中使用 的載波對占空比沒有要求。電路見圖6。5 測試方案與測試結果測試采用以下幾種方案來檢測本紅外通信裝置性能。5.1 測試儀器5.2 方案一測試結果 方案一：輸入的語音信號不變，紅外通信的距離分別在 0.5m，1m ，1.5m ，2m， 2.5m， 3m 處查看接收聲音的效果如 何。測試結果表明，在 2 內

7、傳輸效果較好。5.3 方案二測試結果 方案二：輸入的語言信號由外接的信號源代替，輸入的 信號源幅度為 0.5mVpp ，頻率由 200Hz ， 300Hz， 1000Hz ， 1300Hz ， 2300Hz ， 3000Hz， 3500Hz ， 4000Hz 依次 ?化。測試結果表明，輸出信號幅度滿足頻帶要求。5.4 方案三測試結果方案三：當發(fā)射端輸入語音信號改為 800Hz 單音信號時， 在 813. 電阻負載上，測試接收裝置在 0.5m，1m，1.5m，2m， 2.5m， 3m 處的輸出電壓有效值。測試結果表明，在規(guī)定距離內輸出信號幅度滿足系統(tǒng)要 求。5.5 噪聲測試不改變電路狀態(tài)，減小發(fā)射端輸