實驗六 紅外調幅調頻發(fā)射接收系統(tǒng)-

1、 實驗六紅外調頻/調幅發(fā)射接收系統(tǒng)一、實驗目的1、了解紅外編、解碼的原理;2、熟悉調頻/調幅接收的原理、方法和頻譜;3、熟悉調頻發(fā)射機的工作原理。二、實驗內容1、使用紅外系統(tǒng)進行編解碼,并在數碼管上顯示結果;2、調試調頻/調幅接收機電路,接收收音機信號3、產生88MHz108MHz的調頻信號,實現發(fā)射機與接收機的正常通信三、實驗設備1、20M雙蹤示波器一臺2、鞭狀天線一根3、帶話筒耳機一套四、實驗原理(一紅外編、解碼電路原理1、紅外編碼電路紅外編碼調制采用編碼芯片SC2262IR,典型應用電路如圖6-1所示。 圖6-1 SC2262IR典型應用電路 該芯片第18腳,第1013腳為地址管腳,共1

2、2位。其中,第7、8、10、11、12和13腳還可作為數據管腳使用。芯片17腳輸出的編碼信號由地址碼、數據碼和同步碼組成一個完整的碼字。每個碼字的周期由芯片15腳和16腳所接電阻的大小確定。地址管腳狀態(tài)不同,芯片17腳輸出的碼型也不同。即該芯片完成以地址碼(數據碼為調制信號的脈寬調制,調制后的信號從芯片17腳所接的紅外二極管輸出。2、紅外解碼原理本實驗采用一體化紅外接收器。當紅外接收器沒有接收到信號時,輸出高電平。但由于空間中的許多干擾信號,導致實驗時,即使紅外發(fā)射電路沒有發(fā)射信號,紅外接收器也有雜波輸出。一般紅外接收器的輸出信號波形如圖6-2所示。 同步碼A0A1A4A5A8A10A11A3

3、A9A6A2A7圖6-2 紅外接收器輸出信號波形圖中,A0A11分別對應于發(fā)射芯片第18腳和第1013腳的狀態(tài)。這里,記圖52-2中A0A7和A10所對應的波形為11,A8和A11所對應的波形為00,A9所對應的波形為10。則當發(fā)射芯片地址管腳接低電平時,解碼部分對應輸出11;當發(fā)射芯片地址管腳接高電平時,解碼部分對應輸出00;當發(fā)射芯片地址管腳懸空時,解碼部分對應輸出10。本實驗電路,發(fā)射芯片第18腳(A0A7接地,第11腳(A9懸空,第12腳(A10接地,第10腳(A8和第13腳(A11分別由按鍵S1(+和S2(-控制,當按鍵按下時,管腳接高電平,按鍵不按動時,管腳接低電平。將解碼輸出信號

4、給單片機識別處理,可實現通信系統(tǒng)中的相關控制。本實驗,單片機一旦識別到A8為00且A11為11,則輸出相關控制字給BH1415(調頻發(fā)射芯片,該芯片識別單片機輸出的控制字,將發(fā)射載波頻率按0.1MHz步進增大。單片機一旦識別到A8為11且A11為00,則輸出相關控制字給BH1415(調頻發(fā)射芯片,該芯片識別單片機輸出的控制字,將發(fā)射載波頻率按0.1MHz步進減小。模塊上數碼管LED6LED9(單位為MHz顯示調頻發(fā)射芯片的發(fā)射頻率,開機默認為88MHz。(二調頻/調幅接收系統(tǒng)原理調頻/調幅解調電路由索尼公司生產的CXA1691BM和少量外圍元件組成。CXA1691BM既可以接收中波調幅信號,也

5、可接收調頻信號。它包含了中放、混頻、限幅、鑒頻、檢波等電路,內部框圖如圖6-3所示。當開關S1向下撥時,CXA1691BM工作在調幅接收的狀態(tài),接收載頻范圍為535kHz1605KHz。當開關S1向上撥時,CXA1691BM 工作在調頻接收的狀態(tài),接收載頻范圍為88MHz108MHz。 圖6-3 CXA1691BM內部框圖1、調幅接收電路分析(1輸入回路:調幅波經調幅天線線圈(由L1、C1和四聯電容中的1個可調電容組成進入芯片的第10腳。(2調幅本振電路:調幅本振電路由L4、C4、四聯電容中的1個可調電容和芯片內部電路組成。(3混頻、中放和檢波外部調幅波與調幅本振電路產生的本振信號混頻得到45

6、5KHz的調幅中頻信號,此中頻信號經中頻變壓器(T1耦合到455KHz陶瓷濾波器CF1的輸入端。經陶瓷濾波器濾波后的中頻信號進入芯片第16腳,即進入中放。信號經芯片內部中放、檢波電路處理后得到解調信號,從芯片的23腳輸出。(4音頻放大檢波輸出經C15耦合到芯片的24腳,即音頻放大器的輸入端。經過芯片內部的音頻放大電路后,從芯片的27腳輸出,此信號接到耳機電路,即可接收到語音信號。調節(jié)RV1可調節(jié)語音信號的大小。2、調頻接收電路分析(1輸入回路調頻波經調頻天線(ANT、帶通濾波器進入芯片的第12腳(FM RF IN。L2、C2和四聯電容中的1個可調電容組成選頻網絡,用于選中某一載頻信號。(2調頻

7、本振電路調頻本振電路由L3、C3、四聯電容中的1個可調電容和芯片內部電路組成。 (3混頻、中放和鑒頻經選頻網絡選中的載頻與調頻本振電路產生的本振信號混頻得到10.7MHz的調頻中頻信號。此中頻信號經C11、R4、R5接到10.7MHz陶瓷濾波器CF2的輸入端。經陶瓷濾波器濾波后的中頻信號進入芯片第17腳,即進入中放。信號經芯片內部中放、鑒頻電路處理后得到解調信號,從芯片的23腳輸出。(4音頻放大鑒頻輸出經C15耦合到芯片的24腳,即音頻放大器的輸入端。經過芯片內部的音頻放大電路后,從芯片的27腳輸出,此信號接到耳機電路,即可接收到語音信號。調節(jié)RV1可調節(jié)語音音量。3、其它功能說明在芯片19腳

8、加一調諧指示燈D1,可隨時觀測接收信號的強度。信號強度越大,芯片19腳輸出的電壓越小,發(fā)光二極管D1越亮,解調信號的質量越高。4、實驗模塊使用說明本實驗調幅天線線圈放置在PCB板的反面,調頻天線為鞭狀天線。開關K5向左撥,則CXA1691BM為調幅接收機,開關K5向右撥,CXA1691BM為調頻接收機。四聯電容通過大撥盤(黑色來調節(jié),LED5用于指示調諧程度。語音信號可通過揚聲器Speaker或耳機(Phone接收。當開關K6向左撥時,用揚聲器接收;當開關K6向右撥時,用耳機接收?？烧{電阻(V olume用于調節(jié)語音音量。(三調頻發(fā)射系統(tǒng)原理1、立體聲廣播目前立體聲廣播普遍采用頻率調制來發(fā)送,

9、但在調頻之前,首先采用抑制載波雙邊帶調制將左右兩個聲道信號之差(L-R與左右兩個聲道信號之和(L+R實現頻分復用。立體聲廣播調制信號的頻譜如圖6-4所示。 fkH z圖6-4 立體聲廣播信號的頻譜圖中,015KHz用于傳送(L+R信號,2353KHz用于傳送(L-R信號,59 75KHz則用于輔助通信。(L-R信號的載波頻率為38KHz,19KHz處發(fā)送一個單頻信號用作立體聲指示,并為接收端提取同頻同相相干載波使用。立體聲調頻廣播與普通調頻廣播是兼容的。在普通調頻廣播中只發(fā)送015KHz的(L+R信號。 2、立體調頻發(fā)射機本調頻發(fā)射機核心芯片為無線音頻傳輸集成電路BH1415F,它可將立體音頻

10、信號進行立體聲調制發(fā)射傳輸。BH1415F由預加重限幅電路、低通濾波電路、立體聲調制電路、鎖相環(huán)電路(PLL等組成。其引腳和內部電路框圖如圖6-5所示。 圖6-5 BH1415F引腳和內部電路框圖高頻電子線路實驗指導書 （1）音頻輸入 左聲道和右聲道信號分別從芯片第 22 腳和 1 腳，經過限幅預加重電路和低通電路進入 MPX 電路。 （2）調頻載波 本調頻發(fā)射機能產生 88MHz108MHz 的調頻信號。芯片第 9 腳一般接由變容二極管組 成的振蕩回路，構成載波振蕩電路。 芯片 17 腳為數據輸入端，此信號可由單片機提供。不同的數據，所指示的頻率不同。當 數據所指示的頻率與芯片第 9 腳振蕩

11、回路的頻率不同時，芯片第 7 腳輸出的直流電平會反映 這種不同現象，將此直流電平接到第 9 腳的變容二極管的兩端。經過內部電路的控制，使變 容二極管振蕩回路的振蕩頻率與數據所指示的頻率相等，即通過控制數據管腳的信號來控制 載波頻率。 （3）19KHz 導頻和 38KHz 載頻 芯片 13 腳和 14 腳接 7.6MHz 的晶振。7.6MHz 信號經信號內部 400（4×50×2）分頻得到 19KHz 的導頻信號，7.6MHz 信號經 200（4×50）分頻得到 38KHz 的載頻信號。 19KHz 信號、38KHz 信號和經過處理的左右聲道信號經芯片內部合成電路的

12、處理，其頻 譜分布如圖 541 所示。 （4）調頻 圖 541 所示的調制信號從芯片的第 5 腳輸出，接到芯片第 9 腳的變容二極管振蕩回路 中，調制幅度的大小影響變容二極管的容量，即實現變容二極管調頻。調頻撥從芯片第 11 腳 輸出，經過天線發(fā)射出去。 3、實驗原理 紅外編解碼電路控制發(fā)射機的載頻，開機默認載頻為88M Hz，按動按鍵S1、S2使紅外編 碼器發(fā)射相應信號，經紅外解碼器解調出來的信號送給單片機。單片機根據解碼器的輸入信 號，向BH1415F的17腳（DATA）輸出相應的數據。從而完成由按鍵S1、S2控制調頻波載頻的 過程。 語音信號由模塊上的Mic提供，經過分離放大得出左右聲道

13、信號。 數碼管 LED6LED9 顯示發(fā)射載波的頻率值，LED6LED9 分別為 100MHz、10MHz、 MHz、100KHz 位。每按動一次 S1 鍵或 S2 鍵，數碼管 LED9 所顯示的數值加 1 或減 1。 五、實驗步驟 （一）紅外編、解碼實驗 紅外編、解碼實驗 1、連接實驗線路 在主板上正確插好紅外遙控調幅接收調頻收發(fā)模塊， 向左撥。 K3 主板 GND 接模塊 GND， 主板5V 接模塊5V。檢查連線正確后，打開實驗箱右側的船形開關，開關 K3 向右撥，若 正確連接，則模塊上的電源指示燈 LED4 亮，數碼管 LED7LED9 顯示 88.0。 -6- 高頻電子線路實驗指導書

14、2、觀察紅外接收器的波形 （1）用示波器在 TT3 處測量，按下按鍵“”、“”，觀察數碼管 LED6LED9 的變化 情況，并觀察此處紅外發(fā)射信號的波形。 （2）用示波器在 TT2 處測量，觀察紅外接收信號的波形。 3、用不透明物擋在紅外發(fā)光二極管和紅外接收頭之間，重復步驟 2。 調幅接收實驗 （二）調頻/調幅接收實驗 調頻 調幅接收 1、連接實驗電路 在主板上正確插好紅外遙控調幅接收調頻收發(fā)模塊，開關 K1、K2、K3、K4 向左撥。主 板 GND 接模塊 GND，主板5V 接模塊5V。檢查連線正確無誤后，打開實驗箱右側的船 形開關，K4 向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈 LED1

15、亮。 2、調幅接收 （1）K5 向左撥，即 CXA1691BM 工作在調幅接收狀態(tài)。 （2）K6 向左撥，即采用揚聲器接收語音信號。若使用耳機接收語音，則 K6 向右撥，將 耳機插在 Phone 處，調節(jié)耳機上的音量旋鈕，使語音音量適當。 （3）緩慢調節(jié)黑色的大撥盤，并適當調節(jié)可調電阻 Volume，使 LED5 最亮且揚聲器輸 出語音清晰。 （4）繼續(xù)調節(jié)大撥盤，接收其它頻道的信號。 3、調頻接收 （1）K5 向右撥，即 CXA1691BM 工作在調頻接收狀態(tài)。 （2）K6 向左撥，即采用揚聲器接收語音信號。若使用耳機接收語音，則 K6 向右撥，將 耳機插在 Phone 處，調節(jié)耳機上的音量

16、旋鈕，使語音音量適當。 （3）緩慢調節(jié)黑色的大撥盤，并適當調節(jié)可調電阻 Volume，使 LED5 最亮且揚聲器輸 出語音清晰。 （4）繼續(xù)調節(jié)大撥盤，接收其它頻道的信號。 （三）調頻發(fā)射、接收系統(tǒng) 調頻發(fā)射、接收系統(tǒng) 1、連接實驗電路 在主板上正確插好紅外遙控調幅接收調頻收發(fā)模塊，開關 K1、K2、K3、K4 向左撥。主 板 GND 接模塊 GND，主板12V 接模塊12V，主板12V 接模塊12V，主板5V 接模 塊5V。檢查連線正確無誤后，打開實驗箱右側的船形開關，K1、K2、K3 向右撥。若正確 連接，則模塊上的電源指示燈 LED2LED4，數碼管 LED7LED9 顯示 880。 2、接入天線和話筒耳機 將實驗箱附帶的鞭狀天線安裝在 Receive 和 Transmit 處。 將話筒耳機插入到 Mic 和 Phone 插座中。 3、接通調頻接收機電路 -7- 高頻電子線路