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红外光通信装置设计:如何实现信号混合与分离?

大家好,我是林译川,今天我们来聊一聊红外光通信装置的设计,特别是信号混合与分离的技术。这篇文章将带你深入了解如何实现这一过程。

一、赛题设计要求

首先,我们来了解一下赛题的要求。如图1所示,我们需要实现两路信号的通信任务,包括语音信号和温度信号,通信距离至少2米。系统由发射机、中继和接收机组成。

图1-1:红外光通信赛题要求-发挥部分

二、方案设计

我的方案设计由发射机和接收机两部分组成。发射机负责采集和混合模拟信号和数字信号,然后通过红外发射电路发射。接收机则负责接收信号并进行滤波处理,最终还原出模拟信号和数字信号。

2.1 发射机

发射机实现模拟语音信号的采集和数字温度信号的采集。采集到的信号经过预处理后进行混合,这里采用的是频分复用技术。发射机的系统结构框图如图2所示:

图2-1:发射机系统结构框图

2.2 接收机

接收机负责将接收的信号进行滤波处理,得到模拟信号和数字信号。接收的过程与发射的过程相反,难点在于如何将混合在一起的信号完美分开。接收机的系统结构框图如图3所示:

图2-2:接收机系统结构框图

三、Matlab频域仿真图

这一部分非常关键,通过理解频域图,我们可以更好地理解频分复用的原理。首先,人说话的语音频段主要集中在300~3.4KHz之间。数字温度信号则是通过串口发送的方波信号。下面是一些仿真图:

图3-1正弦信号时域图

图3-2正弦信号时频谱图

图3-3 数字基带信号时域图

图3-4 数字基带信号频谱图

图3-5 混合信号的时域图

图3-6 混合信号的频谱图

通过这些图,我们可以看到模拟语音信号和数字温度信号在频域上是分开的,实现了频分复用。

四、功能模块实现电路图

接下来,我们需要用电路来实现各个模块的功能。这里包括语音采集模块、ASK键控调制、反向求和加法电路、60Khz产波电路、红外发射电路等。

五、实物图

最后,我们来看看实物图。如果有任何疑问,欢迎留言讨论。

以上就是关于红外光通信装置设计的介绍,希望对大家有所帮助。我是林译川,来自「新派编程网」(www.xjpbg.com),如果你对编程技术有任何疑问,欢迎来我们的网站了解更多内容。

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