实验六 红外调幅调频发射接收系统

实验六红外调频/调幅发射接收系统

一、实验目的

1、了解红外编、解码的原理；

2、熟悉调频/调幅接收的原理、方法和频谱；

3、熟悉调频发射机的工作原理。

二、实验内容

1、使用红外系统进行编解码，并在数码管上显示结果；

2、调试调频/调幅接收机电路，接收收音机信号

3、产生88MHz～108MHz的调频信号，实现发射机与接收机的正常通信

三、实验设备

1、20M双踪示波器一台

2、鞭状天线一根

3、带话筒耳机一套

四、实验原理

（一）红外编、解码电路原理

1、红外编码电路

红外编码调制采用编码芯片SC2262IR，典型应用电路如图6－1所示。

图6－1 SC2262IR典型应用电路

该芯片第1～8脚，第10～13脚为地址管脚，共12位。其中，第7、8、10、11、12和13脚还可作为数据管脚使用。

芯片17脚输出的编码信号由地址码、数据码和同步码组成一个完整的码字。每个码字的周期由芯片15脚和16脚所接电阻的大小确定。地址管脚状态不同，芯片17脚输出的码型也不同。即该芯片完成以地址码（数据码）为调制信号的脉宽调制，调制后的信号从芯片17脚所接的红外二极管输出。

2、红外解码原理

本实验采用一体化红外接收器。当红外接收器没有接收到信号时，输出高电平。但由于空间中的许多干扰信号，导致实验时，即使红外发射电路没有发射信号，红外接收器也有杂波输出。一般红外接收器的输出信号波形如图6－2所示。

同步码

A8A10A11

A3A9

A2A7

A0A1A4A5

A6

图6－2 红外接收器输出信号波形

图中，A0~A11分别对应于发射芯片第1～8脚和第10～13脚的状态。这里，记图52－2中A0~A7和A10所对应的波形为11，A8和A11所对应的波形为00，A9所对应的波形为10。则当发射芯片地址管脚接低电平时，解码部分对应输出11；当发射芯片地址管脚接高电平时，解码部分对应输出00；当发射芯片地址管脚悬空时，解码部分对应输出10。

本实验电路，发射芯片第1～8脚（A0～A7）接地，第11脚（A9）悬空，第12脚（A10）接地，第10脚（A8）和第13脚（A11）分别由按键S1（＋）和S2（－）控制，当按键按下时，管脚接高电平，按键不按动时，管脚接低电平。

将解码输出信号给单片机识别处理，可实现通信系统中的相关控制。本实验，单片机一旦识别到A8为00且A11为11，则输出相关控制字给BH1415（调频发射芯片），该芯片识别单片机输出的控制字，将发射载波频率按0.1MHz步进增大。单片机一旦识别到A8为11且A11为00，则输出相关控制字给BH1415（调频发射芯片），该芯片识别单片机输出的控制字，将发射载波频率按0.1MHz步进减小。模块上数码管LED6~LED9（单位为MHz）显示调频发射芯片的发射频率，开机默认为88MHz。

（二）调频/调幅接收系统原理

调频/调幅解调电路由索尼公司生产的CXA1691BM和少量外围元件组成。CXA1691BM既可以接收中波调幅信号，也可接收调频信号。它包含了中放、混频、限幅、鉴频、检波等电路，内部框图如图6－3所示。当开关S1向下拨时，CXA1691BM工作在调幅接收的状态，接收载频范围为535kHz～1605KHz。当开关S1向上拨时，CXA1691BM 工作在调频接收的状态，接收载频范围为88MHz～108MHz。

图6－3 CXA1691BM内部框图

1、调幅接收电路分析

（1）输入回路：调幅波经调幅天线线圈（由L1、C1和四联电容中的1个可调电容组成）进入芯片的第10脚。

（2）调幅本振电路：调幅本振电路由L4、C4、四联电容中的1个可调电容和芯片内部电路组成。

（3）混频、中放和检波

外部调幅波与调幅本振电路产生的本振信号混频得到455KHz的调幅中频信号，此中频信号经中频变压器（T1）耦合到455KHz陶瓷滤波器CF1的输入端。经陶瓷滤波器滤波后的中频信号进入芯片第16脚，即进入中放。

信号经芯片内部中放、检波电路处理后得到解调信号，从芯片的23脚输出。

（4）音频放大

检波输出经C15耦合到芯片的24脚，即音频放大器的输入端。经过芯片内部的音频放大电路后，从芯片的27脚输出，此信号接到耳机电路，即可接收到语音信号。调节RV1可调节语音信号的大小。

2、调频接收电路分析

（1）输入回路

调频波经调频天线（ANT）、带通滤波器进入芯片的第12脚（FM RF IN）。L2、C2和四联电容中的1个可调电容组成选频网络，用于选中某一载频信号。

（2）调频本振电路

调频本振电路由L3、C3、四联电容中的1个可调电容和芯片内部电路组成。

（3）混频、中放和鉴频

经选频网络选中的载频与调频本振电路产生的本振信号混频得到10.7MHz的调频中频信号。此中频信号经C11、R4、R5接到10.7MHz陶瓷滤波器CF2的输入端。经陶瓷滤波器滤波后的中频信号进入芯片第17脚，即进入中放。

信号经芯片内部中放、鉴频电路处理后得到解调信号，从芯片的23脚输出。

（4）音频放大

鉴频输出经C15耦合到芯片的24脚，即音频放大器的输入端。经过芯片内部的音频放大电路后，从芯片的27脚输出，此信号接到耳机电路，即可接收到语音信号。调节RV1可调节语音音量。

3、其它功能说明

在芯片19脚加一调谐指示灯D1，可随时观测接收信号的强度。信号强度越大，芯片19脚输出的电压越小，发光二极管D1越亮，解调信号的质量越高。

4、实验模块使用说明

本实验调幅天线线圈放置在PCB板的反面，调频天线为鞭状天线。开关K5向左拨，则CXA1691BM为调幅接收机，开关K5向右拨，CXA1691BM为调频接收机。四联电容通过大拨盘（黑色）来调节，LED5用于指示调谐程度。语音信号可通过扬声器Speaker或耳机（Phone）接收。当开关K6向左拨时，用扬声器接收；当开关K6向右拨时，用耳机接收。可调电阻（V olume）用于调节语音音量。

（三）调频发射系统原理

1、立体声广播

目前立体声广播普遍采用频率调制来发送，但在调频之前，首先采用抑制载波双边带调制将左右两个声道信号之差（L-R）与左右两个声道信号之和（L+R）实现频分复用。立体声广播调制信号的频谱如图6－4所示。

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图6－4 立体声广播信号的频谱

图中，0～15KHz用于传送（L+R）信号，23～53KHz用于传送（L-R）信号，59～75KHz则用于辅助通信。（L-R）信号的载波频率为38KHz，19KHz处发送一个单频信号用作立体声指示，并为接收端提取同频同相相干载波使用。立体声调频广播与普通调频广播是兼容的。在普通调频广播中只发送0～15KHz的（L+R）信号。