实验六 红外调幅调频发射接收系统-

1、 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88MHz108MHz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18脚,第1013脚为地址管脚,共1

2、2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A0A1A4A5A8A10A11A3

3、A9A6A2A7图6-2 红外接收器输出信号波形图中,A0A11分别对应于发射芯片第18脚和第1013脚的状态。这里,记图52-2中A0A7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18脚(A0A7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

4、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LED6LED9(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

5、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535kHz1605KHz。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88MHz108MHz。 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45

6、5KHz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

7、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

8、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,

9、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。 fkH z图6-4 立体声广播信号的频谱图中,015KHz用于传送(L+R信号,2353KHz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015KHz的(L+R信号。 2、立体调频发射机本调频发射机核心芯片为无线音频传输集成电路BH1415F,它可将立体音频

10、信号进行立体声调制发射传输。BH1415F由预加重限幅电路、低通滤波电路、立体声调制电路、锁相环电路(PLL等组成。其引脚和内部电路框图如图6-5所示。 图6-5 BH1415F引脚和内部电路框图高频电子线路实验指导书 （1）音频输入 左声道和右声道信号分别从芯片第 22 脚和 1 脚，经过限幅预加重电路和低通电路进入 MPX 电路。 （2）调频载波 本调频发射机能产生 88MHz108MHz 的调频信号。芯片第 9 脚一般接由变容二极管组 成的振荡回路，构成载波振荡电路。 芯片 17 脚为数据输入端，此信号可由单片机提供。不同的数据，所指示的频率不同。当 数据所指示的频率与芯片第 9 脚振荡

11、回路的频率不同时，芯片第 7 脚输出的直流电平会反映 这种不同现象，将此直流电平接到第 9 脚的变容二极管的两端。经过内部电路的控制，使变 容二极管振荡回路的振荡频率与数据所指示的频率相等，即通过控制数据管脚的信号来控制 载波频率。 （3）19KHz 导频和 38KHz 载频 芯片 13 脚和 14 脚接 7.6MHz 的晶振。7.6MHz 信号经信号内部 400（4×50×2）分频得到 19KHz 的导频信号，7.6MHz 信号经 200（4×50）分频得到 38KHz 的载频信号。 19KHz 信号、38KHz 信号和经过处理的左右声道信号经芯片内部合成电路的

12、处理，其频 谱分布如图 541 所示。 （4）调频 图 541 所示的调制信号从芯片的第 5 脚输出，接到芯片第 9 脚的变容二极管振荡回路 中，调制幅度的大小影响变容二极管的容量，即实现变容二极管调频。调频拨从芯片第 11 脚 输出，经过天线发射出去。 3、实验原理 红外编解码电路控制发射机的载频，开机默认载频为88M Hz，按动按键S1、S2使红外编 码器发射相应信号，经红外解码器解调出来的信号送给单片机。单片机根据解码器的输入信 号，向BH1415F的17脚（DATA）输出相应的数据。从而完成由按键S1、S2控制调频波载频的 过程。 语音信号由模块上的Mic提供，经过分离放大得出左右声道

13、信号。 数码管 LED6LED9 显示发射载波的频率值，LED6LED9 分别为 100MHz、10MHz、 MHz、100KHz 位。每按动一次 S1 键或 S2 键，数码管 LED9 所显示的数值加 1 或减 1。 五、实验步骤 （一）红外编、解码实验 红外编、解码实验 1、连接实验线路 在主板上正确插好红外遥控调幅接收调频收发模块， 向左拨。 K3 主板 GND 接模块 GND， 主板5V 接模块5V。检查连线正确后，打开实验箱右侧的船形开关，开关 K3 向右拨，若 正确连接，则模块上的电源指示灯 LED4 亮，数码管 LED7LED9 显示 88.0。 -6- 高频电子线路实验指导书

14、2、观察红外接收器的波形 （1）用示波器在 TT3 处测量，按下按键“”、“”，观察数码管 LED6LED9 的变化 情况，并观察此处红外发射信号的波形。 （2）用示波器在 TT2 处测量，观察红外接收信号的波形。 3、用不透明物挡在红外发光二极管和红外接收头之间，重复步骤 2。 调幅接收实验 （二）调频/调幅接收实验 调频 调幅接收 1、连接实验电路 在主板上正确插好红外遥控调幅接收调频收发模块，开关 K1、K2、K3、K4 向左拨。主 板 GND 接模块 GND，主板5V 接模块5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船 形开关，K4 向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯 LED1

15、亮。 2、调幅接收 （1）K5 向左拨，即 CXA1691BM 工作在调幅接收状态。 （2）K6 向左拨，即采用扬声器接收语音信号。若使用耳机接收语音，则 K6 向右拨，将 耳机插在 Phone 处，调节耳机上的音量旋钮，使语音音量适当。 （3）缓慢调节黑色的大拨盘，并适当调节可调电阻 Volume，使 LED5 最亮且扬声器输 出语音清晰。 （4）继续调节大拨盘，接收其它频道的信号。 3、调频接收 （1）K5 向右拨，即 CXA1691BM 工作在调频接收状态。 （2）K6 向左拨，即采用扬声器接收语音信号。若使用耳机接收语音，则 K6 向右拨，将 耳机插在 Phone 处，调节耳机上的音量

16、旋钮，使语音音量适当。 （3）缓慢调节黑色的大拨盘，并适当调节可调电阻 Volume，使 LED5 最亮且扬声器输 出语音清晰。 （4）继续调节大拨盘，接收其它频道的信号。 （三）调频发射、接收系统 调频发射、接收系统 1、连接实验电路 在主板上正确插好红外遥控调幅接收调频收发模块，开关 K1、K2、K3、K4 向左拨。主 板 GND 接模块 GND，主板12V 接模块12V，主板12V 接模块12V，主板5V 接模 块5V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1、K2、K3 向右拨。若正确 连接，则模块上的电源指示灯 LED2LED4，数码管 LED7LED9 显示 880。 2、接入天线和话筒耳机 将实验箱附带的鞭状天线安装在 Receive 和 Transmit 处。 将话筒耳机插入到 Mic 和 Phone 插座中。 3、接通调频接收机电路 -7- 高频电子线路