实验六 红外调幅调频发射接收系统
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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。