红外无线通信装置(非常详细的原理)

西南科技大学

自动化专业方向设计报告

设计名称：红外光通信装置

姓名：杨 * *

学号: 2 0 1 0 5 7 8 9

班级：自动 1 0 0 4 班

指导教师：武丽

起止日期： 2013年10月15日--11月9日

西南科技大学信息工程学院制

方向设计任务书

学生班级：自动1004 学生姓名：杨* * 学号：20105789 设计名称：红外光通信装置

起止日期：2013年10月15日---11月9日指导教师：武丽

方向设计学生日志

红外光通信装置

摘要：基于2013年电子设计大赛红外光通信装置题目的要求，设计了具有实际运用价值的红

外光无线扩音装置。该装置由音频放大滤波电路，SPWM音频信号比较调制器，红外载波信号发生器，红外接收器，功率放大电路，LC低通滤波等模块构成。由模拟电路搭建的红外光通信信道传送经过处理的连续的音频信号，并由后级电路还原传送出来的音频信号，让喇叭发出原始音频信号。该系统能够完整的将频率范围为300Hz-8KHz的音频信号通过红外光传送4m以

外并接收还原。

关键词：红外光通信；音频传送；SPWM载波

Design of Infrared Communication Device

Abstract:The infrared communication device is based on the National Undergraduate Electronic Design Contest of 2013 , but it has more practical application value . This appliance contains an amplifier , SPWM modulator audio signal comparator , an infrared carrier signal generator , IR receiver , Power amplifier circuit , LC low-pass filter . The analog circuit structures of the infrared light transmitted through the communication channel continuous audio signal processed by the post-stage circuit to restore the audio signal sent out , so that the original audio signal horn . The system can be a complete frequency range of 300Hz-8KHz audio signals transmitted by infrared light and receive reduction up to 4m , temperature detection and transmission display .

Keyword: Infrared light transmission ; Audio transmission ; SPWM

0 引言

现在市面上使用较为广泛的无线技术有红外光无线以及无线电技术。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术，无线电波是在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波，频率为300MHz-300GHz的电磁波称为微波，也称为“超高频电磁波”。其特点是：只能进行可视范围内的通信；大气对微波信号的吸收与散射影响较大；主要用于几公里范围内，不适合铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点到点的通信，速率也不高，一般为几百Kbps。红外是一种无线通讯方式，可以进行无线数据的传输。自1974年发明以来，得到很普遍的应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。

红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm 之间。由于红外线通信具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空调机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线通信技术。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线通信技术不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。在不能架设有线线路，而使用无线电又怕暴露自己的情况下，使用红外线通信是比较好的。

作为当今使用非常广泛的红外线通信，其主要运用在彩电、空调、以及小型玩具。然而在声音、图像等数据量非常大的无线传输技术中运用相对较少。今年电子设计大赛的题目要求运用红外线技术设计语音无线传输技术也是瞄向了时下新兴的技术。类似于比赛的题目要求，设计制作一个可以传输更远距离，更有实用性的红外无线话筒，不仅升华了比赛项目，更增加了学习研究学科知识的兴趣。

1 系统方案

1.1总体方案

本系统主要需完成的任务是通过红外光传送连续的音频信号和变化的温度值。需要传送的音频信号频率范围为300HZ到8KHZ的音频信号，还原的信号无失真现象，温度数字信号传输时延不超过10S，且还要在接收端显示出当前温度值。题目中提到的两种信号分别为模拟信号和数字信号，这就要求我们选择总体方案，是选择模拟传输，还是数字传输方案。我们分析了三种方案：

方案一：普通的数字传输方式，根据香农定理要还原原始信号每个周期至少要采集两个点，如果每个点以8位来计算的话，那么传输速率就要求最小为3.4K×8×2 =54.4K，它远大于我们测试的最大传输速率5K。

方案二：压缩数字传输，因为红外光的特性决定了其工作的特性，必须要有大于280uS 的基波发送和不小于300uS 的数据传输完的等待时间，其才能正常工作的特性。那么在数据传输区的信息量就很大，经过压缩后可以缓解信道的传输压力，但是时间还是不够用，增加了软件算法的难度。

方案三：模拟量传输方式，通过简单的前级处理就可以把连续的音频信号传送过去，经过相应的硬件电路解调后就可以较完整的还原原始信号。整个过程简单，不需要控制系统处理就能实现信号传送，不需要单片机的参与且效果很好。

综合以上三种方案，模拟通道设计相对简单，功耗小，没有使用单片机，信号传递速度快，抗干扰能力强，选择方案三。

1.2 模拟信号调制方案的论证与选择

方案一：将放大后的声音信号与固定电压相比较，得到频率和原始声音信号相同，占空比固定为50%的方波，该方波传输到接收端经低通滤波还原后可以还原声音信号，但是这种方案只有频率的表示，没有将幅值信息表达在传输的信号上，还原后声音刺耳，失真严重。

方案二：将放大后的声音信号与30K固定频率波形理想的三角波相比较得到与频率和幅值都有关系的SPWM波，该SPWM波经过还原后可以不失真的将声音信号还原出来驱动喇叭发生。

综合以上两种方案，我们分别对两种方案进行了multisim仿真，仿真结果如下图：

图1 音频调制方案一的仿真

图2 SPWM波的产生和方案二的仿真

我们要求具有实用性，当然不能有明显失真，所以选择了方案二。

1.3 发射电路设计方案的论证与选择

方案一：由555时基电路构成，电路简单，抗干扰能力强作用距离在10米以内。适合家用电器和小型仪器用途和开关。但是其电路中的原件不好匹配，电阻电容参数难设计。

方案二：用三级管搭建的开关驱动电路，并在其前级加入74LS08与门，使叠加后的方波跳变更加快速。红外发送器大多是使用Ga、As等材料制成的红外发射二极管，其能够通过的LED电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大；发射强度越大，红外传输距离就越远，传输距离正比于发射强度的平方根，高频三极管可以放大流过红外二极管的电流。该方法简单实用。

综合以上两种方案，稳定性更强的是方案二，所以选择方案二。

1.4 音频还原驱动喇叭方案的论证与选择

因为还原出来的音频信号功率较小有时无法使喇叭发声，所以在后级需要加入功放电路。我们小组想到了两种方案。

方案一：搭建Ｄ类功放的MOS桥来驱动喇叭发声，这种方式可以减少电路上的功耗损失，保证良好的音质，同时这种方案的硬件电路搭建比较困难。

方案二：直接采用LM386集成功放对音频信号进行放大。这种方法简单易于实施，但是实际测试效果并不理想。

综合考虑上面两种方案，要求声音无明显失真，所以选择方案二。

经过各个模块方案的论证与选择，最终确定的系统总体框图如下图所示：

2 理论分析与计算

本红外通信装置是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体。发送端将声音信号经过调制产生的SPWM信号（可看做二进制基带信号）调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉信号转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制基带信号（声音调制的SPWM信号）输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法，本装置使用的就是脉宽调制的方法。

简而言之，红外通信的实质是对二进制信号进行调制和解调，以便利用红外信道进行传输，红外通信接口是针对红外信道的调制解调器。发射系统将信号转变为信道信号并发射，包括调制、放大、滤波等。接收系统是将信息从接收到的信号中还原出来，主要包括解调、滤波等。无线通信原理就是利用无线信道进行信号的传送。载波的基波频率越高，传输的信息就越快越多，所以现在很多高速率的通信地方都会首选高频，本装置中传递的二进制信号是声音信号经过调制输出的SPWM波信号，所以本装置存在一个二次调制的过程。

3 系统设计

3.1硬件电路总体设计

整个红外光通信系统由声音信号处理部分、发射部分和接收还原部分组成。声音信号处理是将咪头采集到的声音信息经过放大电路放大并且滤波，在经过SPWM调制电路产生SPWM波。发射部分使用的红外发射头的载波频率最高可以达到200 KHz，而SPWM信号频率只有30KHz，所以红外传输该SPWM信号不会失真。接收还原部分解调输出SPWM信号，在经过滤波和功率放大后驱动喇叭发声。

3.2 单元电路设计

3.2.1声音信号放大电路设计

声音信号放大的选型至关重要，因为声音放大倍数要求达到几百，如果运放噪声太大，放大过后必然失真。经过多方调查，处理音频做得比较好的运算放大器当数ADI公司的系列音频处理产品。最终选定了ADI的AD8542运放，其电路图如图2所示。

图4 语音信号采集放大

由该电路图分析可知，这是一个典型的同相放大电路，放大倍数由R5/R1和R8/R10的乘积确定，实际选择该放大倍数为250倍。在放大之前，由P1、P2两个咪头信号输入，由C7、R7组成高通滤波，C13参数对于高频率相当于短路接地，这样又使得R6、R13提供的直流通道给予信号一个直流偏置。

3.2.2三角波产生电路设计

为了使波形更好我们决定采用SPWM调制的方法，用音频信号的正弦波和555定时器振荡产生的表准30KHZ三角波相比较得到SPWM波再传输。其电路图如图3

图5 三角波产生电路

3.2.3 红外光载波信号发生电路设计

分析题目要求我们发现红外光通信的速度和传输距离与红外发射管本身的性能和硬件设计有很大关系。为了达到传输距离远传输速度快的的目的我们选用了大功率载波频率在180KHZ 到250KHZ的红外光发射管。发射电路设计图如图4

图6 红外发射模块电路

实际电路为了增大发射功率，使用了多个发射管并联结构。接收装置使用了激光接收头，模块直接用了以前红外测障碍使用的激光接收电路，这里不再累赘。

3.2.4MOS桥功放电路设计

为了使还原出来的音频信号功率能高效的使喇叭发声，所以在后级需要加入功放电路。我们小组搭建了类似Ｄ类功放的MOS半桥来驱动喇叭发声，这种方式可以减少电路上的功耗损失，保证良好的音质。其图如图4所示

图7 MOS 桥功放电路图

4 红外无线装置测试结果分析

4.1语音音质测试

在外界无噪音的条件下，我们搭建好了红外通信传输信道，用手机播放流行歌曲。经过该无线装置传输后由喇叭发声，经过测试声音没有明显失真现象。在接收端喇叭播放出来的音乐依然悦耳。

4.2单音信号输出端电压测试

使用一个名为“函数发生器”的手机应用播放各个频段的单音信号，测试结果表明该无线装置可以传输300Hz到10KHz的单音信号，并且效果很好。示波器测试结果如下图所示。

图8 650Hz正弦音频信号比较（左图为发射端，右图为接收端）

图9 1KHz音频信号比较（左图为发射端，右图为接收端）

由语音放大的输入与接收还原的输出比较结果可知，经过SPWM调制与红外无线传输后，波形有略微失真，但是对音质影响不大。实测装置可以传输300Hz--10KHz声音信号，一般人说话的声音就是300Hz到3.4KHz，包含于该装置可以传输的频率范围，所以该装置做无线话筒用是没有问题的。

结束语

该红外无线装置实现了将语音信号通过红外无线不失真的传输4米之外的距离，并且设计制作了座式话筒的机械结构，可以作无线话筒使用。经过实际测试，传输的声音信号频率可以达到10K左右，可以传送音乐信号。但是，该装置仍有尚待解决的问题，其一就是本装置使用的是近红外波段，在日光强烈的情况下，不可避免的被严重干扰而导致装置无法使用，这是经过实测的结论，在接收头正对阳光的时候，再近距离都无法传输，而只要用身体的影子挡住阳光，该无线装置就又可以工作了。其二是，该装置对于低频的响应效果差一些，也就是说播放声音低频的时候，需要将音量调大才能正常传输。经过分析，要解决这个问题需要做一块幅值均衡电路，这在以后的改进中可以尝试。

综上所述，作为学习研究课题，该红外无线通信装置已经做到了很不错的效果，实现了任务书里的所有功能，在这里感谢所有给予我们帮助的指导老师以及实验室的师兄们。

参考文献

[1] 赵志杰．集成电路应用识图方法[M]．机械工业出版社，2003

[2] 张晓东. 无线传输防盗报警器[J]. 家庭电子，2004，(1)

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[4] 张爱民等．怎样选用电子元器件[M]．中国电力出版社，2005

[5] 李彬. 光学无线数据传输技术:WI-FI的终结者[J].今日科苑，2007，(15)

[6] 钟晓岚，赵满明.红外传输特性在照明节能上的研究与应用[J].首都师范大学学报(自然科学版)，2008 ，(5)

附录1 发射部分原理图和PCB

附录2 接收部分原理图和PCB

附录3 红外无线通信装置实物图

无线通信系统的基本工作原理

前言: 无线通信(Wireless communication)就是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式,近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就就是无线通信技术。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。 无线通信主要包括微波通信与卫星通信。微波就是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽,通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信就是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。 一、无线通信系统的类型 按照无线通信系统中关键部分的不同特性, 有以下一些类型: 1、按照工作频段或传输手段分类, 有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信与卫星通信等。所谓工作频率, 主要指发射与接收的射频(RF)频率。射频实际上就就是“高频”的广义语, 它就是指适合无线电发射与传播的频率。无线通信的一个发展方向就就是开辟更高的频段。 2、按照通信方式来分类, 主要有(全)双工、半双工与单工方式。 3、按照调制方式的不同来划分, 有调幅、调频、调相以及混合调制等。 4、按照传送的消息的类型分类, 有模拟通信与数字通信, 也可

以分为话音通信、图像通信、数据通信与多媒体通信等。 各种不同类型的通信系统, 其系统组成与设备的复杂程度都有很大不同。但就是组成设备的基本电路及其原理都就是相同的, 遵从同样的规律。本书将以模拟通信为重点来研究这些基本电路, 认识其规律。这些电路与规律完全可以推广应用到其它类型的通信系统。 二、无线通信系统的基本工作原理 无线通信系统组成框图 各部分作用: 1信息源:提供需要传送的信息 2变换器:待传送的信息(图像、声音等)与电信号之间的互相转换 3发射机:把电信号转换成高频振荡信号并由天线发射出去 4传输媒质:信息的传送通道(自由空间) 5接收机:把高频振荡信号转换成原始电信号 6受信人:信息的最终接受者

现代通信原理期末考试A卷

北京城市学院信息学部考试试卷A 2011-2012学年第一学期期末 课程名称：现代通信原理 使用班级：无线网专 考试时间：150分钟 考试形式：闭卷 共3页，共五道大题 空白答题纸4页 请在答题纸上作答，答在试卷上成绩无效（如果无答题纸，此内容可以删除。但不允许试卷、答题纸都有答题，不便存档。） 一、 填空（每小题2分，共20分） 1. 数字通信系统的有效性具体可用信道的信息传送速率来衡量，传输速率越高，系 统有效性就越好。一般数字通信系统传输速率有三种定义方法即 ____________、___________________和消息传输速率。 2. 数字通信系统的可靠性指标可用差错率来衡量，常用码元差错率又称_________ 和信息差错率又称为_______________来表示。 3. 通信系统没有固定的分类方法，可从不同的角度对其分类，如按传输信号的性质 分为模拟通信系统和数字通信系统；按工作方式不同又可分为___________通 信、半双工通信和_________________通信。 4. 模拟调制是指用来自信源的模拟基带信号去控制高频载波的某个参数，使该基带 信号被“装载”到这个高频载波上。根据载波受控参数的不同，调制可分为 ____________、____________和调相三种。 5. 角度调制是将调制信号附加到载波的相角上。角度调制已调信号的频谱不是调制 信号频谱在频率轴上的线性搬移，而是使调制信号的频谱结构发生根本性的变 化。因此，角度调制也称为非线性调制，主要包括_________和_________ 两种。 6. 一个实际的数字基带传输系统，尽管进行了精心设计，要使其性能完全达到理想 要求也是十分困难的。为了克服码间串扰或减小其影响，可以对基带系统进行 实验测量和调整。用实验法测量基带传输系统常采用的方法是____________ 法，而对系统性能的调整常采用_________________器进行。 7. 数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的数字信息，也称数字调制

无线通信基本原理

无线通信差不多原理、差不多概念 1、无线频段的划分 2、我国常用移动通信使用频段 (a)GSM900：上行：890～915MHz，下行：935～960MHz，每载波 带宽200 KHz； GSM1800：上行：1710～1720MHz，下行：1805～1815MHz，每载波带宽200 KHz； (b)CDMA2000：上行：825～835MHz，下行：870～880MHz，每载 波带宽1.23MHz； (c)PHS：1900～1920MHz，每载波带宽300KHz；

(d)集群：上行806～821MHz，下行851～866MHz，每载波带宽 25KHz； 3、波长λ、频率f的关系为 c=f*λ 式中：c为光速，数值为3×108m/s，f单位为Hz，λ单位为m。 4、波传播的几种方式 a)表面波传播：以绕射方式，沿着地球表面传播。 b)天波传播：通过高空电离层反射传播。 c)空间波传播：通过直线传播和地面反射传播。 d)散射传播：利用大气对流层和电离层的不均匀性来散射传 播。 长波一般通过表面波传播；中波、短波一般通过表面波或天波传播；微波一般通过空间波、散射波传播。 5、仙农（Shannon）定理 C=Blog2(1+S/N) 上式中C为信道容量，B为信道带宽，S/N为信噪比。

扩频通信即据此原理。 6、TDD、FDD、TDMA、FDMA、CDMA的区不 a)TDD（时分双工） 收发信共用一射频频带，上、下行链路使用不同的时隙来进行通信。 b)FDD（频分双工） 收发信使用一个不同的射频频率来进行通信。 c)TDMA(时分多址) 传送给不同终端用户的信息通过同一载波的不同时隙来区分。 d)FDMA（频分多址） 传送给不同终端用户的信息通过不同载波来区分。 CDMA(码分多址) 传送给不同终端用户的信息通过不同码调制来区分。 7、大尺度路径损耗和小尺度路径损耗 大尺度路径损耗：无线信号经长距离上的场强变化，又叫慢衰落。自由空间损耗即属于典型的大尺度路径损耗。

无线通信原理与应用课后题答案

射频信道带宽峰值数 据速率 典型的数 据速率 研究组 织 最大并发 用户 调制类型 2G IS-95 1.25MHz 1.228 Mcps 2.4Kbps， 4.8Kbps 电信工 业协会 64 正交扩频 BPSK GSM 200KHz 270.833 Kbps9.6Kbps 欧洲电 信运营 者和制 造厂家 组成的 标准委 员会 8 GMSKBT =0.3 IS-136 &PDC 30KHz [25KHz 用于 PDC] 48.6 Kbps11.2Kbps 美国电 子工业 协会和 通信工 业协会 （EIA 和 TIA） 3 PDC 20帧内支 持6个用 户 DQPSK π /4DQPSK 2.5G IS-95B 1.25MHz 64 Kbps64Kbps 64 正交扩频 BPSK HSCSD 200KHz 57.6 Kbps9.6Kbps GSM 的运营 商 单用户GMSK

2.5G GPRS 200KHz 171.2 Kbps 115 Kbps GSM 的运营 商 多用户 π /4DQPSK EDGE 200KHz 384 Kbps 144 Kbp GSM， IS-136 的运营 商 单用户GSMK, 8-PSK 3G CDMA 2000 1.25MHz 307 Kbps 2Mbps 国际电 信联盟 ITU 是 2GCDMA 用户数的 2倍 多载波技 术 W-CDMA 5MHz 2.048 Mbps 8Mbps 国际电 信联盟 ITU 100~350 直接序列 扩频 TD- SCDMA 1.6MHz 384 Kbps 超过 384Kbps 国际电 信联盟 ITU 一个高速 用户或者 几个低速 用户 直接序列 扩频 习题2.5 1.IS-136是2G通信标准，其每30KHz支持3个用户时隙，能在一定程度上 满足用户的需求，但随着技术的发展，人们对通信的要求也越来越高，传统的2G已不能满足人们的需要，就需要我们来寻求更方便快捷的通信方式。 2.GSM平台上发展起来的第三代移动通信标准W-CDMA能够保证对GSM， IS-136，PDC TDMA技术以及多种2.5G TDMA技术的后向兼容，它保留了网络结构和比特级的GSM数据封装，通过新的CDMA空中接口标准提供了更强的网络能力和带宽。

现代通信原理与技术第三版课后思考题答案

第一章 1.1 以无线广播和电视为例，说明图 1-1 模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么 在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波 1.2 何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么 数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的。 1.3 何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统； 优缺点： 1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5. 设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6. 便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为 4KHZ 带宽，一路数字电话约占64KHZ。 1.4 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么 数字通行系统的模型见图1-4 所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰

红外无线通信的发展与应用刘凌云

* 收稿日期：2012－11－23 作者简介：刘凌云(1982－)，就职于集宁师范学院物理系，教师，研究方向:电子通信。 韩建伟(1983－)，就职于中国移动通信集团设计院有限公司内蒙古分公司，研究方向:多媒体信息。 红外无线通信的发展与应用 刘凌云1，韩建伟 2 （1．集宁师范学院物理系，内蒙古集宁012000； 2．中国移动通信集团设计院有限公司内蒙古分公司，内蒙古呼和浩特010000） 摘要：介绍了红外通信的概念，阐述了红外无线通信的特点，分析了红外无线通信的发展与红外 无线通信的应用。 关键词：红外线;无线通信;电子通信;红外通信中图分类号：TN92文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2013)03—0074—01在通信技术发展初期，语音和数据都是通过线 缆传输的， 这种采用有线方式来传输语音和数据的系统必须要有大量的电缆将发送端和接收端连接起来，声音信号才能传输过去，线缆传输连接比较繁琐，需要特制接口，很不方便。随着科学技术的发展，后来出现了红外无线通信技术，这一技术的发展给传统的声音和数据传输带来了强大的动力和希望，红外无线技术的应用使得语音和数据传输无需使用线缆，使无线传输成为可能，并使传输更加灵活、方便、高效。1红外通信简介 红外无线通信技术是无线通信的鼻祖，是组成先进科学技术的重要部分，在遥控和传输方面应用广泛。红外无线传输是一种以红外线为载体，通过红外线在空中的传输来传输语音和数据的传输方式，它利用850nm 的红外线作为传输信息的载体。 红外无线通信发送端采用脉时调制（PPM ）方式， 将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去；接收端将接收到的光脉冲转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后经解调电路进行解调，把它还原为二进 制数字信号后输出。总之，红外通信的本质就是对 二进制数字信号进行调制与解调，使它有利于使用红外线进行传输。2红外线的特点 1800年，英国科学家赫胥尔研究太阳光时，将一支温度计通过各种颜色的光，并用另一支不通过光谱的温度计作参照对比。他发现当温度计从光谱的紫色末端向红色末端移动时，温度计的读数逐步升高，一直到红色末端之外的区域温度计的读数达到最高。经反复验证，这个温度最高的区域在光带边缘处红光的外边，因这种射线存在的区域在可见光区末端以外而被称为红外线。这个试验也表明，红外线辐射能够产生热量。红外线是一种人的肉眼看不见的光波，它是因为物质内部的分子、原子运动所产生的电磁辐射，是电磁波，其波段在可见光与微波波段之间（0．761μm 1000μm ）。 红外无线通信采用红外线作为无线传输载体，红外线作为载体可用于室内外以实现点对点的无线通信，将红外线作为载体有以下几个优点：①红外线可以代替传统设备之间的连接线缆作为通信载体，可大大降低线缆费用和设备维护费用，简单方便，成本低廉。②红外线的带宽比较宽，且不受无线管制， 用它作通信载体能提供比较高的数据速率。红外的数据传输速度可以高达16Mbit /s ，所以红外线特别适合传输容量比较大的数据文件和多媒体信息流。③红外线遇不透明物体不能穿越，不容易被侦听，保密性好，并且红外线发射角度一般不超过30?，视线之外的设备很难对它构成干扰，安全性高。④红外线不受空间高频电磁波的干扰，在使用红外线传送信息时，干扰小。⑤红外线功耗低，最大功耗为几mA 。 红外线作为载体也有以下缺点：①由于红外线遇不透明物体不能穿越，所以必须在短距离范围内传输，通常传输距离是0．2m 1m ，发送接收方传输时中间不能有任何阻挡物，并且双方必须靠近，在允许的范围之内；②由于红外线发射角度一般不超过30?，较小，所以可控性比较小，发送接收方的位置要求相对固定，移动性差；③红外线只能实现点对点传输，不能实现点对多传输，只能在2台设备之间连 接；④红外线只支持数据， 模拟信号必须先转换成数字信号才能进行传输。3红外通信的发展 红外无线通信技术是短距离无线传输技术的鼻祖，红外无线通信以低廉的成本和广泛的兼容性在无线通信领域占有重要地位。采用红外无线传输可以不受空间电磁波的干扰，保密性好，安全性高，不 需要埋电缆， 电路合理，使用方便，经济实用，且在功能上易于扩展。 红外无线通信技术发展初期，存在好多个红外通信标准，不同标准之间的红外设备不能兼容。为 了使不同标准的红外设备能够进行红外通信， 1993年，成立了红外数据协会（IrDA ），红外技术由红外数据协会IrDA 提出并执行。该协会统一了红外通 信的标准— ——IrDA 红外数据通信协议及规范。Ir-DA 红外数据通信协议及规范由3个基本的规范和协议组成：物理层规范、链接建立协议（IrLAP ）和链接管理协议（IrLMP ）。物理层规范是针对红外通信 硬件设计上的目标和要求制定的， IrLAP 和IrLMP 都是软件层，主要针对链接进行设置、管理和维护。在IrLAP 和IrLMP 基础上，IRDA 还发布了一些其 他的有更高级用途的红外协议， 如TinyTP 、IrOBEX 、IrCOMM 和IrBus 等。 就现今而言，无论从技术成熟度还是普及度来说， 红外无线通信技术都是其他无线（下转第76页）· 47·2013年2月 内蒙古科技与经济 Feburary 2013

红外无线通信装置(非常详细的原理)

西南科技大学 自动化专业方向设计报告 设计名称：红外光通信装置 姓名：杨 * * 学号: 2 0 1 0 5 7 8 9 班级：自动 1 0 0 4 班 指导教师：武丽 起止日期： 2013年10月15日--11月9日 西南科技大学信息工程学院制

方向设计任务书 学生班级：自动1004 学生姓名：杨* * 学号：20105789 设计名称：红外光通信装置 起止日期：2013年10月15日---11月9日指导教师：武丽 方向设计学生日志

红外光通信装置 摘要：基于2013年电子设计大赛红外光通信装置题目的要求，设计了具有实际运用价值的红 外光无线扩音装置。该装置由音频放大滤波电路，SPWM音频信号比较调制器，红外载波信号发生器，红外接收器，功率放大电路，LC低通滤波等模块构成。由模拟电路搭建的红外光通信信道传送经过处理的连续的音频信号，并由后级电路还原传送出来的音频信号，让喇叭发出原始音频信号。该系统能够完整的将频率范围为300Hz-8KHz的音频信号通过红外光传送4m以 外并接收还原。 关键词：红外光通信；音频传送；SPWM载波 Design of Infrared Communication Device Abstract:The infrared communication device is based on the National Undergraduate Electronic Design Contest of 2013 , but it has more practical application value . This appliance contains an amplifier , SPWM modulator audio signal comparator , an infrared carrier signal generator , IR receiver , Power amplifier circuit , LC low-pass filter . The analog circuit structures of the infrared light transmitted through the communication channel continuous audio signal processed by the post-stage circuit to restore the audio signal sent out , so that the original audio signal horn . The system can be a complete frequency range of 300Hz-8KHz audio signals transmitted by infrared light and receive reduction up to 4m , temperature detection and transmission display . Keyword: Infrared light transmission ; Audio transmission ; SPWM 0 引言 现在市面上使用较为广泛的无线技术有红外光无线以及无线电技术。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术，无线电波是在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波，频率为300MHz-300GHz的电磁波称为微波，也称为“超高频电磁波”。其特点是：只能进行可视范围内的通信；大气对微波信号的吸收与散射影响较大；主要用于几公里范围内，不适合铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点到点的通信，速率也不高，一般为几百Kbps。红外是一种无线通讯方式，可以进行无线数据的传输。自1974年发明以来，得到很普遍的应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。

基于单片机的红外线通信系统

摘要 利用红外线传输信息的方式可用于近距离遥控、飞机内广播和航天飞机内宇航员间的通信等。同时红外通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统。其主要应用：设备互联、信息网关。设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换。信息网关负责连接信息终 端和互联网。红外通信技术是在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持。 红外线通信是目前使用较广泛的一种通信手段。由于红外线通信具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空调机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线通信技术。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线通信技术不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。而单片机是目前设计应用中用得比较广泛的器件，它可以通过软件编程来达到不同的效果，实现各种各样不同的功能，具有灵活性强、可靠性高，可扩展性好等优点。 本文所要介绍的内容就是如何利用单片机，结合红外线器件设计构造出一套简易的红外线通信系统，以实现在中短距离内的红外无线通信的功能。与一般通用的红外遥控器不同的是它不是利用专用的编解码芯片来实现发收端的编解码,而是应用C51 单片机,通过单片机的编、解码程序来实现红外信号的发收,从而实现红外遥控通信功能。此通信系统经过一些必要的扩展,完全可以实现通用和各种专用红外遥控器的功能。 关键字：单片机；红外通信；发射；接收；遥控；串行接口

目录 1 绪论.......................................................... - 3 - 2 红外通信各硬件电路............................................ - 3 - 2.1 红外发射模块电路的实现.................................. - 3 - 2.1.1 载波信号电路的设计................................. - 4 - 2.1.2按键输入电路....................................... - 5 - 2.1.3串口通信的硬件电路................................. - 5 - 2.1.4时钟电路和复位电路................................. - 6 - 2.1.5 红外发射电路模块的系统综合电路图................... - 6 - 2.2 红外接收模块电路的实现.................................. - 7 - 2.2.1 解码后控制电路..................................... - 7 - 2.2.2 接收模块的系统综合电路图........................... - 8 - 3 红外通信系统的软件设计........................................ - 9 - 3.1 红外遥控发射的软件程序实现.............................. - 9 - 3.2 红外遥控接收的软件程序................................. - 16 - 4 结论........................................................ - 20 - 5 参考文献..................................................... - 20 -

无线通信原理通俗解读

无线通信原理通俗解读 刚出校门的两个小伙子到了偶部门，皈依了偶门下。嘿嘿，偶也算带了两徒弟。 徒弟A很好学，刚来就满脸天真地问了偶一个很简单的问题：“师傅，手机之间是怎样通信的啊？” #￥%%%……##%T##@@@@@&&&@ MY GOD!这我要能解释清楚我为啥不去高通、爱立信混啊！想想也罢，咱虽然不懂大道理，皮毛还是懂一点的，就跟徒弟来个通俗版的解释，算引徒弟入门吧。 我：“徒弟，你说这手机是咋实现通信的啊？” 徒弟：“这个。。。。@@%%￥#” 我：“小样，没吃过猪肉总见过猪跑吧。你家以前有过韶峰电视机吧，傻傻地竖着两根天线，它的电视信号哪里来的呢？” 徒弟：“哦，我明白了，我家就住在县城里，县城最高的山上竖了一个高高的发射塔，电视信号就从那里来的。敢情这手机就是缩水版的电视，基站就是那山寨版的电视发射塔啊” PIA!PIA!PIA!徒弟脑门上挨了偶三戒尺 偶怒道：“啥叫山寨版，偶们的基站比那鸟电视发射台可牛B多了，给你三戒尺！不过你能领悟到两者的共同点，也算孺子可教” 徒弟：“咱单位可真会浪费钱啊，俺们县城就一个电视发射塔，××联通居然有500个基站。师傅，这是为了拉动内需么？” PIA!PIA!PIA!又是三戒尺 偶：“脑子咋这么不开窍呢，光知道相同的地方，这两者有啥不同呢。比如说你的手机不光收到××***给你发的垃圾短信，你也给别人发垃圾短信，比如～师傅我。而电视的话，你只有收西西TV信号的份，可甭想给人家发什么” 徒弟顿悟“电视是单向的，只有收没有发；而手机是双向的，既有收又有发。” “那为什么××TV一个发射塔就够了，而偶们要500个基站呢”偶启发道 “这个～～～～俺还是不知道”徒弟很尴尬 “你不是最爱看抗ri谍战片么，谈谈那里面的电台” “恩，这个我了解。谍战片里也有手机嘛@%%恩，那个叫电台。发报人抱着一个保险箱大小的终端，那玩意功率大啊，信号能从中国传到日本，也不用电池的。没看见敌特抓我们的地下党都是采取分片停电么，停了电要是信号没了，就去那里抓人嘛，可这个与多少个基站有啥关系”徒弟有点疑惑 “呵呵，终端个头越大发射功率就越大啊，电磁波传送距离也就越远啊。电台时代在日本拉根天线就能收到中国的信号，你看～～保险箱就是强大啊！可是咱不是地下党啊，咱出门要打电话不能抱一个保险箱啊，那玩意那么沉，中国移动还不得改名叫‘中国移不动’。后来大哥大不就应运而生么，那玩意～～砖头似的，酷毙了，既能打电话又能拿来拍人后脑勺，

无线通信原理与应用复习题.docx

一、选择题 1?用光缆作为传输的通信方式是_A ____ A有限通信B明显通信C微波通信D无线通信 2.下列选项屮_A—不属于传输设备 A电话机B光缆C微波接收机D同轴电缆 3?网状网拓扑结构中如果网络节点数为6,则连接网络的链路数为_D ________ A10 B 5 C6 D15 4.目前我国的电信网络是_C_级网络结构 A7 B5 C 3 D2 5.国际电信联盟规定话音信号牌的抽样频率为_D_ A3400HZ B5000HZ C6800HZ D8000HZ 6?下列_C_号码不属于我国常用的特殊号码业务。 A110 B122 C911 D114 7.PCM30/32路系统采用的是_B _____ 多路复用技术。 A频分多路复用技术B时分多路复用技术C波分多路复用技术D码分多路复用技术8?我国7号信令网采用的是_C_级网络结构。 A7 B5 C3 D2 9.下列哪两种数字数据编码方式会积累直流分量（多选）_A,C_ A单极性不归零码B双极性不归零C单极性归零码D双极性归零码 10.下列哪种数据交流形式不属于分组交换_A_ A电路交换B ATM交换CIP交换D MPLS交换 11?传统微波频段，频率范围为_D _____ A30~300HZ B30K~300KHZ C300K~3000KHZ D300M~300GHZ 12.下列哪种传输方式不属于无线电波的多径传输方式_B _____ A地波B宁宙射线C对流层反射波D B由空间波 13.关于微波通信补偿技术屮，下列哪项不属于常用的分集接收技术_D_ A频率分集B空间分集C混合分集D时间分集 14.卫星通信的工作频段屮，C频段的工作频段为6/4GHZ,下列哪项关于C频段的表述是正 确的___ C ___ A工作频段为4~6GHZ B工作频段为1.5GHZ C上行频率为6GHZ,下行频率为4GHZ D上彳丁频率为4GHZ,下彳丁频率为6GHZ 15.为保证同步卫星的可通信区域，地球站天线的仰角应为_B ______ AO B5 C大于0 D大于5 正在建设的我国第二代北斗系统是由_A_颗卫星组成 A35 B5 C3 D30 17.ADSL技术采用的是—A_复用技术 A频分复用技术B时分复用技术C波分复用技术D码分复用技术 18.下列哪种xDSL技术是上、下行速率对称的_C— A VDSL B ADSL C SDSL D RADSL 19.ADSL信道传输速率是_C ____ A上行最高1.6Mbits/s,下彳丁最高13Mbits/s B上彳丁最高2.3Mbits/s,下彳丁最高2.3Mbits/s C上行最高IMbits/s,下行最高12Mbits/s D上行最高2Mbits/s,下行最高2Mbits/s

无线通信原理实验报告—李晓-52112113

现代无线通信原理实验 李晓21班13号52112113 实验一Okumura-Hata无线传播模型仿真实验 实验内容 使用Matlab编程计算Okumura-Hata传播路径损耗，绘制Okumura-Hata传播模型损耗---频率曲线图。 实验条件 频率范围：300 ~1500MHz，基站天线高度为30m，移动台天线高度为1.5m。传播距离分别为d=2km和5 km，以频率为变量，通信距离为参变量编程绘出城市准平滑地形、郊区、农村环境下的Okumura-Hata传播模型损耗-频率曲线图。实验要求 在一个图中显示6条曲线； 所有曲线均为蓝色线，d=2km用实线，d=5km用虚线；城区用“o”、郊区用“* ”及乡村用“□”标注曲线上的点； 在曲线图的空白处对曲线进行标注； 图要有横纵坐标标示，横坐标为频率（Mhz），纵坐标为损耗中值（dB） 图形的题头为学生本人姓名和学号。 实验仿真图

200 400600 8001000120014001600 90100 110 120 130 140 150 160 频率(MHz) 损耗中值(d B ) 姓名:李晓 班级：二十一班 学号:52112113 城市: d1=2km 城市: d2=5km 郊区: d1=2km 郊区: d2=5km 乡村: d1=2km 乡村: d2=5km 实验图反映了随着频率，距离以及地点的变化而变化的损耗中值。 实验分析 由图看出 ①路径损耗都随传输距离的增大而增大； ②城市的路径损耗最大，郊区次之，乡村最小，说明障碍物越多对信号传输损耗的就越强； ③随 频 率 的 增 大，路径损耗越强。 附录 Okumura-Hata 传播模型路径损耗计算公式 式中 fc — 工作频率（MHz ） ()() ()69.5526.16log 13.82log 44.9 6.55log log p c te re te cell terrain L dB f h h h d C C α=+--+-++

蓝牙、红外和一般的无线通信技术各自的特点和相互比较

目前使用较广泛的近距无线通信技术是蓝牙(Bluetooth)，无线局域网802.11(Wi-Fi)和红外数据传输(IrD A)。同时还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，它们分别是：Zigbee、超宽频(Ultra WideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、无线1394和专用无线系统等。它们都有其立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求;或着眼于功能的扩充性;或符合某些单一应用的特别要求;或建立竞争技术的差异化等。但是没有一种技术可以完美到足以满足所有的需求。 蓝牙技术 bluetooth)技术是近几年出现的，广受业界关注的近距无线连接技术。它是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的短距离无线连接为基础，可为固定的或移动的终端设备提供廉价的接入服务。 蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHz ISM频段，提供1Mbps的传输速率和10m的传输距离。 蓝牙技术诞生于1994年，Ericsson当时决定开发一种低功耗、低成本的无线接口，以建立手机及其附件间的通信。该技术还陆续获得PC行业业界巨头的支持。1998年，蓝牙技术协议由Ericsson、IBM、I ntel、NOKIA、Toshiba等5家公司达成一致。 蓝牙协议的标准版本为802.15.1，由蓝牙小组(SIG)负责开发。802.15.1的最初标准基于蓝牙1.1实现，后者已构建到现行很多蓝牙设备中。新版802.15.1a基本等同于蓝牙1.2标准，具备一定的QoS特性，并完整保持后向兼容性。 但蓝牙技术遭遇了最大的障碍是过于昂贵。突出表现在芯片大小和价格难以下调、抗干扰能力不强、传输距离太短、信息安全问题等等。这就使得许多用户不愿意花大价钱来购买这种无线设备。因此，业内专家认为，蓝牙的市场前景取决于蓝牙价格和基于蓝牙的应用是否能达到一定的规模。 Wi-Fi技术 Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线高保真)也是一种无线通信协议，正式名称是IEEE802.11b，与蓝牙一样，同属于短距离无线通信技术。Wi-Fi速率最高可达11Mb/s。虽然在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些，但在电波的覆盖范围方面却略胜一筹，可达100 m左右。 Wi-Fi是以太网的一种无线扩展，理论上只要用户位于一个接入点四周的一定区域内，就能以最高约1 1Mb/s的速度接入Web。但实际上，如果有多个用户同时通过一个点接入，带宽被多个用户分享，Wi-Fi的连接速度一般将只有几百kb/s的信号不受墙壁阻隔，但在建筑物内的有效传输距离小于户外。 WLAN未来最具潜力的应用将主要在SOHO、家庭无线网络以及不便安装电缆的建筑物或场所。目前这一技术的用户主要来自机场、酒店、商场等公共热点场所。Wi-Fi技术可将Wi-Fi与基于XML或Java的Web 服务融合起来，可以大幅度减少企业的成本。例如企业选择在每一层楼或每一个部门配备802.11b的接入点，而不是采用电缆线把整幢建筑物连接起来。这样一来，可以节省大量铺设电缆所需花费的资金。 最初的IEEE802.11规范是在1997年提出的，称为802.11b，主要目的是提供WLAN接入，也是目前W

通信原理思考题答案

第一章绪论 1.1以无线广播和电视为例，说明图1-1模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么 在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波 1.2何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么 数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的 1.3何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点： 1.抗干扰能力强； 2.传输差错可以控制； 3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理； 4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化； 5.设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低； 6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ。 1.4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么 数字通行系统的模型见图1-4所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。1-5按调制方式，通信系统分类？ 根据传输中的信道是否经过调制，可将通信系统分为基带传输系统和带通传输系统。 1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？ 按信号特征信道中传输的信号可分为模拟信号和数字信号，相应的系统分别为模拟通信系统和数字通信系统。 1-7按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？ 频分复用，时分复用，码分复用。 1-8单工，半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式并举例说明他们是按照消息传递的方向与时间关系分类。单工通信是指消息只能单向传输的工作方式，通信双方只有一个进行发送，另一个只能接受，如广播，遥测，无线寻呼等。半双工通信指通信双方都能进行收发信息，但是不能同时进行收发的工作方式，如使用统一载频的普通对讲机。全双工通信是指通信双方能同时进行收发消息的工作方式，如电话等。 1-9通信系统的主要性能指标是什么？ 分为并行传输和串行传输。并行传输是将代表信息的数字信号码元以组成的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输，其优势是传输速度快，无需附加设备就能实现收发双方字符同步，缺点是成本高，常用于短距离传输。串行传输是将代表信息的数字码元以串行方式一

无线模块通讯原理及硬件概要

3.1无线通信模块工作原理及硬件设计（此工作方式正测试没有完成） 无线通信模块的发射与接收主要采用nRF401作为主工作核心， nRF401是工作在433MHz ISM频段的单片无线收发芯片。nRF401最大传输速率为20kbps，可以和各种单片机和微控制器连接，控制简单方便。配合简单的通信协议，就可以使用nRF401实现无线数据传输。采用点对多点半双工通信机制，设计一个简单有效的通信协议，实现对所采集到的数据进行有效传送。最简单的多机通信方式就是使用串行通信，所以使用单片机串行口配合nRF401芯片，就可以实现简单有效的点对多点通信。其工作原理图如图3-3-1所示 图3-3-1 无线通信原理图 常用的点对多点通信方式有星状和链状两种。 如图.3-3-2系统由一台中央监控设备CMS (Central Monitoring System)和多台远程终端设备MRTU(Multiple Remote Termial Unit)构成点对多点多任务无线通信系统。在中央监控设备CMS 与远程终端RTU(Remote Termial Unit)之间用多台中转设备Tran作为中转站，以便起到暂存数据和延伸距离的作用。中转站之间，以单向通信方式进行传递数据。 如图 3-3--3系统由一台中央监控设备CMS和多台远程终端设备MRTU构成点对多点多任务无线通信系统。在中央监控设备CMS 与每一台远程终端RTU(Remote Termial Unit)都以双向通信方式进行传递数据。特别适用于数据量大，对时间要求较高的场合。 所以采用星状点对多点通信方式，以一台主机为中心，多台分机各自独立的方法，即使其中一台分机不能正常工作，也不会影响其它分机，不像链状点对多

红外无线通信_李嘉杰组

红外光通信装置 学校：西安交通大学 作者：李嘉杰许宁蒋冬冬 指导教师：张鹏辉王中方张翠翠 摘要：本作品基于数字频率调制、解调理论，以STM32为主要控制器件，使用红外发光管和红外接收二极管作为收发器件，采用FSK调制方式，包括发射装置、接收装置、中继转发节点，实现了红外光语音通信，温度信息更新时延快达1s，并且能够90度改变通信方向，噪声有效值控制在8mv。设计的关键部分在于所使用通信原理适用于所用的二极管，TSHG5210接收高频方波时容易失真，本作品使用1000FSK数字编码方式，将12位数字信息对应到1000个不同周期的方波进行传输，频率信息在传输信道中抗干扰能力更强，如此恢复的声音信号完整度高。 关键词：FSK 红外二极管STM32 Abstract：In this work, infrared voice communication is successfully carried out. We focus on STM32 as the main control device, use infrared LED and receiver diode as emitter and receiver, utilize FSK modulation, and finally we achieve infrared voice communication, with time-delay of temperature as little as 1 second. What's more, we can change the direction of communication in 90 degrees and control the RMS value of noise within 8 mv. The key to this design is that the communication principle we use is properly applied to the LED we use, as LED TSHG5210 is likely to distort when it receives high-frequency square wave signals. Based on digital encoding of 1000 FSK, the work transmits signal by converting 12-digit digital information to 1000 square wave signals of different periods. Therefore, the frequency information over transmission channel can improve its anti-interference ability and the voice signal recovered in this process will have higher integrity. Keywords：FSK；Infrared Led；STM32 一、方案分析与比较 利用红外通信装置实现语音信号的传输，该装置分为发射部分和接收部分，系统框图如图1。其中红外发射部分实现语音信号的定向发射；红外接收部分实现语音信号恢复，中继转发节点改变通信方向。

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无线通信基本原理、基本概念 1、无线频段的划分 2、我国常用移动通信使用频段 （a ） GSM900:上行：890?915MHz ，下行：935?960MHz ，每载波带宽 200 KHz ; GSM1800:上行：1710?1720MHz ，下行：1805?1815MHz ，每载波带宽 200 KHz ; （b ） CDMA2000 :上行：825?835MHz ，下行：870?880MHz ，每载波带宽 1.23MHz ; （C ）PHS : 1900?1920MHz ，每载波带宽 300KHz ; （d ）集群：上行806?821MHz ，下行851?866MHz ，每载波带宽25KHz ; 3、波长入、频率f 的关系为 c=f* 入 式中：C 为光速，数值为3X 108 m/s ，f 单位为Hz ，入单位为m 。 4、波传播的几种方式 表面波传播：以绕射方式，沿着地球表面传播。 天波传播：通过高 空电离层反射传播。 空间波传播：通过直线传播和地面反射传播。 散射传播：利用大气对流层和电离层的不均匀性来散射传播。 长波一般通过表面波传播；中波、短波一般通过表面波或天波传播；微波 一般通过空间波、散射波传播。 5、仙农（Shannon ）定理 C=Blog 2（1+S/N ） 上式中C 为信道容量，B 为信道带宽，S/N 为信噪比。 扩频通信即据此原理。 6、TDD 、FDD 、TDMA 、FDMA 、CDMA 的区别 a ) b )

a ） TDD （时分双工） 收发信共用一射频频带，上、下行链路使用不同的时隙来进行通信。 b ） FDD （频分双工） 收发信使用一个不同的射频频率来进行通信。 C ）TDMA （时分多址） 传送给不同终端用户的信息通过同一载波的不同时隙来区分。 d ） FDMA （频分多址） 传送给不同终端用户的信息通过不同载波来区分。 CDMA （码分多址） 传送给不同终端用户的信息通过不同码调制来区分。 7、大尺度路径损耗和小尺度路径损耗 大尺度路径损耗：无线信号经长距离上的场强变化，又叫慢衰落。自由空 间损耗即属于典型的大尺度路径损耗。 小尺度路径损耗：无线信号经过短时间或短距离传播后其幅度快速衰落， 又叫快衰落。多经传播是引起小尺度传播的主要原因。 8、平衰落和选择性衰落 平衰落：发射信号的频谱特性在接收机内仍能保持不变的衰落。 选择性衰落：发射信号的频谱特性在接收机内发生了畸变的衰落。 9、极化 波的极化是指电场的取向随时间变化的方式。 电场矢量的两个正交分量具有不同振幅和相位关系时，可能形成三种不同 的极化：线极化、园极化和椭圆极化。 i L 厂 选择性衰落 ------- ? ----- ? f r ---- \ 功率谱密度 功率谱密度 平衰落 f fO 发信频谱图 fO 收信频谱图 功率谱密度 发信频谱图 fO 收信频谱图