专利名称：红外线脉冲音频收发机的制作方法
技术领域：
红外线脉冲音频收发机是一种近距离通讯装置，主要用于电视机伴音的传音。
电视极大丰富了人们的业余生活，美中不足的是同一居室内，家中有人看电视，其它家庭成员的学习、工作和休息就会受影响。若能解决这一矛盾，将使人各得其所，从而有助于形成一个安宁和谐的家庭环境。
看电视要不出声，可用耳机。但耳机连线甚感不便，特别是较大的屏幕要求观者距电视机达数米远。采用无线电射频收发装置可消除有线的麻烦，然而射频装置会相互干扰，难于普及。用红外线传送音频信号，既无线又不会干扰别家。但是直接用音频信号调制红外线具有一大缺点红外线接收机对电灯、尤其是白炽灯的低频脉动光有明显响应，对电视屏幕的图像亮度变化也有反映，因此在接收到的音频信号中混入了干扰信号，从而影响了其实用性。
本实用新型的任务是提供一种红外线脉冲音频收发机，耳机与电视机之间不需连线即可听到声音，并能有效地克服低频脉动光源干扰。
本实用新型的任务通过以下方案完成红外线脉冲音频收发机由发射机133与接收机134两个分机组成(参见附图13)，发射机与接收机之间通过红外线传递音频信号，其特征在于采用经脉宽占空比调制的红外线脉冲传递音频信号，发射机133与接收机134所含电路单元、各单元相互连接关系以及信号处理过程如下
a)发射机133包含音频电压输入电路1、脉冲调制器2(由锯齿波或三角波发生器21、电压比较器22等构成)、功放电路3、半导体红外线发射器4以及供电电源等部份；b)发射机133各单元之间的连接关系为音频电压输入电路1的输入端用于接外电路、输出端与脉冲调制器2的输入端连接，脉冲调制器2的输出端与功放电路3的输入端连接，功放电路3的输出端接半导体红外线发射器4，半导体红外线发射器4输出红外线；在脉冲调制器2内，电压比较器22的一个输入端和输出端分别作为脉冲调制器的输入端和输出端，电压比较器22的另一个输入端与锯齿波或三角波发生器21的输出端相连；c)发射器133的信号处理过程为外加的音频信号先经过音频电压输入电路1作电平调整，调整后的信号23送脉冲调制器2进行脉冲调制(在调制器2内，输入的音频信号23与锯齿波或三角波发生器21提供的参考信号24经电压比较器22比较后输出信号25)，由此产生频率固定、脉宽占空比与音频电压成比例的矩形电脉冲25，该脉冲经过功放电路3功率放大，放大后的信号由半导体红外线发射器转换成脉宽占空比受音频调制的等幅红外线脉冲，这一红外线脉冲通过发射机133的窗口向外空间辐射；d)接收机134包含半导体红外线接收器5、具有高通滤波器的脉冲放大器6、解调器7、音量控制器8、音频放大器9、音频输出插座(或耳机、扬声器)10以及供电电源等部份；e)接收机134各单元之间的连接关系为半导体红外线接收器5连接具有高通滤波器的脉冲放大器6的输入端，具有高通滤波器的脉冲放大器6的输出端连接解调器7的输入端，解调器7的输出端连接音量控制器8的输入端，音量控制器8的输出端连接音频放大器9的输入端，音频放大器9的输出端连接音频输出端，音频放大器9的输出端连接音频输出插座(或耳机、扬声器)10；f)接收机134的信号处理过程为当发射机133发出的红外线脉冲从空中到达附近的接收机134时，穿过接收机133窗口进入机内的红外线脉冲被半导体红外线接收器5接收并转换成电脉冲，由具有高通滤波器的脉冲放大器6将此电脉冲加以放大，并滤去低频干扰信号，再经解调器7将放大了的脉冲信号还原成音频信号，此音频信号经过音量控制器8适当衰减之后送音频放大器9放大，经由输出插座(或耳机、扬声器)10送出音频信号(或声音)。
本实用新型的半导体红外线发射器一般可采用GaAs、GaAlAs等普通红外发光器件，半导体红外线接收器可采用GaAs或Si等普通光电器件。因此发射机的红外线脉冲频率可在20kHz以上，考虑性能与成本的要求，这一频率宜在20～200kHz范围。
本实用新型的接收机脉冲放大器中的高通滤波器其转折频率应低于红外线脉冲频率、高于干扰光源的脉动频率，宜高于音频上限频率。
本实用新型的接收机的解调器可由直流分量恢复电路41、电压比较器42和低通滤波器43构成(参见附图4)，低通滤波器的转折频率低于红外线脉冲频率、高于音频上限频率。附图4中虚线框内是直流分量恢复电路一例，其中运算放大器412和二极管D等元件构成负峰值检波电路，其输出信号V2与输入信号V1(经1比1放大器411)叠加后还原成等幅信号。该信号经电压比较器比较后整形成矩型波，再经过低通滤波器后还原成音频信号V3。这种解调电路其音频电压幅度与红外线脉冲幅度无关，因而具有自动增益控制特性。
本实用新型的接收机的解调器也可采用较为简单的二极管检波电路(参见附图5)。脉冲信号经过高通滤波器之后，由于信号占空比变化，信号的峰值电压会随之波动，二极管检波电路可以检出这一波动信号，即音频信号。采用二极管检波电路或其它解调器时，脉冲放大器6宜含有自动增益控制电路，控制信号V4可取自解调器7的直流分量(参见附图6)。
为了获得良好的音频传递性能，发射机的音频信号输入电压幅度应当恰当，因此本实用新型的发射机宜包含音频输入电平指示器，它可由电压比较器及半导体发光器件组成。附图7是其中较简单的一个路线(仅用了一个电压比较器和一个发光二极管)，Vi是音频输入电压，V0为直流参考电压。
本实用新型的接收机可含红外线聚光镜81(参见附图8)，聚光镜可用反射式的，也可用普通凸透镜，但以菲涅耳透镜为好。透镜置于半导体红外接收器5前，能有效地增加接收灵敏度(可达数十米)，但这同时会增加接收机对准发射机的方向灵敏度(有时并不希望如此)，因此放置距离d宜设计成可调的，使半导体红外线接收器能适当偏离聚焦点。
本实用新型的发射机在多数情况下是固定的，因此可采用交流电源供电。此时发射机可包含由交流降压91、整流92、稳压93(或电子滤波94)等部份构成的电源电路(参见附图9)。交流降压电路可采用变压器，整流电路可采用二极管全波或桥式整流及电容滤波，稳压电路可采用三端集成稳压器。
本实用新型的发射机的音频输入电路1前若具有话筒101及扩音电路102，则可成为红外线话筒，能进行单向通讯(参见附图10)。若将这样的发射机与接收机集合于一体，就成为能进行双向通讯的红外线电话了。
附图11是本实用新型的发射机的一个实例，图中电压比较器111、112及其附属电路构成了调制器。插座CZ1及电阻R1、R2一起构成音频输入电路，T是功放三极管，D1、D2为红外线发射管。
附图12是本实用新型的接收机的一个实例，图中D4为红外线接收管，电容C1、C2、电阻R3、R4构成了高通滤波器，运放121是脉冲放大器放大单元，二极管D5、电容C3与电位器W构成了二极管检波电路，W同时为音量控制器，运放122是音频放大器，CZ2是输出插座，可接耳机。
附图13是本实用新型的实例使用示意，其中131为电视机，132为耳塞孔，133是发射机，134是接收机，135为耳机。
上述实例的发射机与接收机用于电视机时，其有效传送距离超过7米。
本实用新型主要用于电视机的收看，其中一台发射机可供多人用多台接收机同时收听。也可用于一个居室中播放两台以上电视机，此时只要各自配上一台发射机，收看者可将接收机对向欲看电视机，便可众人各得其所了，并且可随意转换方向选择节目。
本实用新型可作为红外线话筒或制成红外线电话，由于其能透过电磁屏蔽网、玻璃等障碍，且无天线，可在特殊场合作近距离无干扰(既不受干扰，又不干扰别人)通讯设备，亦可作为儿童玩具。
本实用新型可作为新型电视机的一个部件，即它的发射机与电视机结合成一体，当不用扬声器时，由发射机发出的红外线脉冲继续传送伴音信号，从而使电视机的功能增加、档次提高。若将本实用新型的接收机与电视机的红外线遥控器制成一体，则使用起来更为方便。
本实用新型还可作为语言教学设备，使用时将发射机接录音机或扩音机，学生每人用一个接收机，与目前应用较多的音频感应耳机相比，本实用新型的突出优点是音质好，抗电网50Hz干扰能力强，教室间不相互干扰，发射机可随时安置，可移动。
本实用新型具有体积小巧、线路简单、失真小、抗干扰能力强(抗灯光、抗电磁干扰)、不干扰邻室、音质好、功能新颖、性能稳定、使用方便、成本低廉、制作简单等诸多优点，将能为千家万户带来宁静、欢乐和方便。
如下附图1是本实用新型的发射机的电路单元框图。
附图2是本实用新型的发射机的脉冲调制器电路框图。
附图3是本实用新型的接收机的电路单元框图。
附图4是本实用新型的接收机的解调器电路实例之一。
附图5是本实用新型的接收机的解调器电路实例之二。
附图6是本实用新型的接收机的脉冲放大器自动增益控制电路实例。
附图7是本实用新型的发射机的音频输入电平指示器电路实例。
附图8是本实用新型的接收机的红外线聚光镜的结构示意图。
附图9是本实用新型的发射机的电源电路实例。
附图10是本实用新型的发射机其音频输入电路与附加的话筒及扩音电路的连接框图。
附图11是本实用新型的发射机实例的电路图。
附图12是本实用新型的接收机实例的电路图。
附图13是本实用新型的实例及其使用示意图。
权利要求1.红外线脉冲音频收发机由发射机[133]与接收机[134]两个分机组成，发射机与接收机之间通过红外线传递音频信号，其特征在于发射机[133]与接收机[134]所含电路单元、各单元相互连接关系以及信号处理过程如下a)发射机[133]包含音频电压输入电路[1]、脉冲调制器[2](由锯齿波或三角波发生器[21]、电压比较器[22]等构成)、功放电路[3]、半导体红外线发射器[4]以及供电电源等部份；b)发射机[133]各单元之间的连接关系为音频电压输入电路[1]的输入端用于接外电路、输出端与脉冲调制器[2]的输入端连接，脉冲调制器[2]的输出端与功放电路[3]的输入端连接，功放电路[3]的输出端接半导体红外线发射器[4]，半导体红外线发射器[4]输出红外线；在脉冲调制器[2]内，电压比较器[22]的一个输入端和输出端分别作为脉冲调制器[2]的输入端和输出端，电压比较器[22]的另一个输入端与锯齿波或三角波发生器[21]的输出端相连；c)接收机[134]包含半导体红外线接收器[5]、具有高通滤波器的脉冲放大器[6]，解调器[7]、音量控制器[8]、音频放大器[9]、音频输出插座(或耳机、扬声器)[10]以及供电电源等部份；d)接收机[134]各单元之间的连接关系为半导体红外线接收器[5]连接具有高通滤波器的脉冲放大器[6]的输入端，具有高通滤波器的脉冲放大器[6]的输出端连接解调器[7]的输入端，解调器[7]的输出端连接音量控制器[8]的输入端，音量控制器[8]的输出端连接音频放大器[9]的输入端，音频放大器[9]的输出端连接音频输出插座(或耳机、扬声器)[10]。
2.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于发射机的红外线脉冲频率在20～200KHz范围。
3.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于接收机脉冲放大器中的高通滤波器其转折频率低于红外线脉冲频率、高于音频上限频率。
4.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于接收机的解调器由直流分量恢复电路〔41〕、电压比较器〔42〕和低通滤波器〔43〕构成，低通滤波器的转折频率低于红外线脉冲频率、高于音频上限频率。
5.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于接收机的解调器采用二极管检波电路。
6.根据权利要求1或5所述的收发机，其特征在于接收机的脉冲放大器含有自动增益控制电路，控制信号取自解调器的直流分量。
7.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于发射机包含音频输入电平指示器，它由电压比较器及半导体发光器件组成。
8.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于接收机含红外线聚光镜。
9.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于发射机包含由交流降压〔91〕、整流〔92〕、稳压〔93〕(或电子滤波〔94〕)等部份构成的电源电路。
10.根据权利要求1所述的收发机，其特征在于发射机的音频输入电路〔1〕前具有话筒〔101〕及扩音电路〔102〕。
专利摘要一种脉宽占空比调制的红外线音频收发机(成对使用)，由发射机和接收机组成，当其发射机接电视机耳塞孔，其接收机的耳机可收到电视伴音，传音距离＞7米，不受灯光及射频干扰，不干扰邻室；一室同播多台电视，用它每人可随意收听一台，各得其乐。
文档编号H04B5/02GK2123841SQ92204078
公开日1992年12月2日 申请日期1992年3月7日 优先权日1992年3月7日
发明者吕征字, 张仕勇 申请人:吕征宇, 张仕勇