CN206422776U - 一种基于LabVIEW的远距离激光通讯系统 - Google Patents

Abstract

一种基于LabVIEW的远距离激光通讯系统，包括远距离激光通讯上位机、发射端激光调制模块、接收端激光解调模块和外部音频播放设备，所述远距离激光通讯上位机包括录制语音信号模块、播放语音文件模块和实时语音信号模块。通过远距离激光通讯上位机进行采集音频信号。音频信号经过发射端激光调制模块调制转变为激光信号，接收端激光解调模块解调激光信号，把激光信号转换为音频信号，再经过外部音频播放设备播放出来，以此达到语音信号通过激光远距离传输的目的。因为激光具有亮度高、方向性强等特征。采用激光进行通讯是一种利用激光传输信息的通信方式，这种通讯方式具有容量大，传输距离远，方向性强的特点。

Description

一种基于LabVIEW的远距离激光通讯系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于LabVIEW的远距离激光通讯系统。

背景技术

由于模拟音频存在传输距离短，容易受到外界的电磁干扰等缺点，在音频通讯技术中开始使用数字音频传输方式，激光传输以其抗干扰能力强、信号带宽大等优势更是在音频领域得到了广泛的应用。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以具有传输容量大，传输距离远，传输方向性强的基于LabVIEW的远距离激光通讯系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型包括远距离激光通讯上位机、发射端激光调制模块、接收端激光解调模块和外部音频播放设备，所述远距离激光通讯上位机包括录制语音信号模块、播放语音文件模块和实时语音信号模块，播放语音文件模块和实时语音信号模块与发射端激光调制模块连接，接收端激光解调模块与外部音频播放设备连接。

通过远距离激光通讯上位机进行采集音频信号，同时将音频信号储存到指定文件夹，播放出音频信号。音频信号经过发射端激光调制模块调制转变为激光信号，接收端激光解调模块解调激光信号，把激光信号转换为音频信号，再经过外部音频播放设备播放出来，以此达到语音信号通过激光远距离传输的目的。因为激光具有亮度高、方向性强等特征。采用激光进行通讯是一种利用激光传输信息的通信方式，这种通讯方式具有容量大，传输距离远，方向性强的特点。

作为本实用新型的进一步改进，所述发射端激光调制模块包括三角波发生器、电压比较器LM311、钳位电路和激光发射头，电压比较器LM311的第7脚分别与钳位电路、激光发射头连接，电压比较器LM311的第2脚与音频信号连接，电压比较器LM311的第3脚与三角波发生器连接，所述接收端激光解调模块包括光电二极管D1、积分电路和音频功率放大器，光电二极管D1通过积分电路与音频功率放大器连接。

综上所述，本实用新型的优点是具有传输容量大，传输距离远，传输方向性强。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型的发射端激光调制模块的结构示意图。

图3为本实用新型的接收端激光解调模块的结构示意图。

图4为本实用新型的信号波形转换示意图。

具体实施方式

由图1至图4所示，本实用新型包括远距离激光通讯上位机、发射端激光调制模块1、接收端激光解调模块2和外部音频播放设备3，所述远距离激光通讯上位机包括录制语音信号模块4、播放语音文件模块5和实时语音信号模块6，播放语音文件模块5和实时语音信号模块6与发射端激光调制模块1连接，接收端激光解调模块2与外部音频播放设备3连接。所述发射端激光调制模块1包括三角波发生器、电压比较器LM311、钳位电路和激光发射头，所述三角波发生器包括555定时器、电容C1、电阻R1、电阻R2和开关二极管1N914，555定时器的第1脚接地，555定时器的第4脚和第8脚接电源，555定时器的第2脚分别与电压比较器LM311的第3脚和电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地，555定时器的第6脚与开关二极管1N914的负极连接，电阻R1的一端分别与555定时器的第7脚、电阻R2的一端、开关二极管1N914的正极连接，电阻R1的另一端接电源，电阻R2的另一端与电容C1连接，电压比较器LM311的第7脚分别与钳位电路、激光发射头连接，所述钳位电路包括电阻R3和稳压二极管D2，电压比较器LM311的第7脚分别与电阻R3、稳压二极管D2的负极连接，稳压二极管D2的正极接地，电阻R3的一端接电源，电压比较器LM311的第2脚与音频信号连接，电压比较器LM311的第1脚与第4脚接地，电压比较器LM311的第8脚接电源，所述接收端激光解调模块2包括光电二极管D1、积分电路和音频功率放大器，所述积分电路采用RC串联积分电路，RC串联积分电路包括电阻R4和电容C2，所述音频功率放大器包括放大器芯片LM386、可调电阻VR1、电容C3、电容C4、电阻R5和扬声器，光电二极管D1的正极分别与电阻R4、可调电阻VR1连接，光电二极管D1的负极接地，可调电阻VR1的动片端分别与放大器芯片LM386的第3脚和电容C2连接，放大器芯片LM386的第2脚、第4脚和第7脚均接地，放大器芯片LM386的第6脚接电源，放大器芯片LM386通过其第5引脚与电容C3、电阻R5相串联，电阻R5的一端接地，放大器芯片LM386通过其第5引脚与电容C4、扬声器相串联，扬声器的一端接地，所述扬声器为外部音频播放设备3。

通过远距离激光通讯上位机进行采集音频信号，同时将音频信号储存到指定文件夹，播放出音频信号。音频信号经过发射端激光调制模块1调制转变为激光信号，接收端激光解调模块2解调激光信号，把激光信号转换为音频信号，再经过外部音频播放设备3播放出来，以此达到语音信号通过激光远距离传输的目的。因为激光具有亮度高、方向性强等特征。采用激光进行通讯是一种利用激光传输信息的通信方式，这种通讯方式具有容量大，传输距离远，方向性强的特点。音频信号和三角波发生器产生的三角波通过电压比较器LM311进行模拟信号转化数字信号PWM的调制，参照图4，得到的数字信号PWM经过钳位电路将高电平稳定在5V，高电平可用于激光发射头的驱动。高电平时激光点亮，低电平时激光不亮。由此音频信息可通过激光发射头发射出去。人耳所能听到的声音频率在20Hz--20kHz之间，所以有效的音频信号最高频率20kHz。另一方面，应用电压比较器LM311调制信号时，输入的三角波采样频率必须比音频信号最高频率高才能保证信号的完整性，为保证采样质量，采样频率一般高于原信号最高频率的两倍。接收端激光解调模块2的光电二极管D1接收激光发射头发射出的激光信号，因为光电二极管D1只对红光敏感，可在一定程度上减小环境中光线对信号质量的影响。光电二极管D1接收并输出的信号依然是数字信号PWM，数字信号PWM通过积分电路可解码为模拟信号。因为数字信号PWM占空比较高，所以转化成的模拟信号电压为3至4V。另一方面，因为数字信号PWM频率较高，所以尽量不使用多级积分电路，可减小延迟，保证信号还原质量。综上所述，积分电路选用RC串联积分电路，模拟信号从电容两端获得。积分电路时间常数：t=RC，实现积分效果时来源信号脉宽t1应满足t>>t1。当电阻R1、R2选用15 kΩ，电阻R3选用240Ω，电阻R4选用100kΩ，电阻R5选用10Ω，电容C1选用0.001uf，电容C2选用0.01uf，电容C3选用0.05uf，电容C4选用250uf，可调电阻VR1选用10 kΩ时可以满足条件，同时电容C2能充当滤波电容，滤掉积分时产生的小波纹，使得积分得到的模拟信号平滑，消去部分噪声。得到音频信号后可由音频功率放大器放大，驱动扬声器发声，实现激光对声音的传输功能。放大器芯片LM386增益倍数范围为20至200倍，实验使用3W扬声器，频放大效果良好。

Claims (2)

1.一种基于LabVIEW的远距离激光通讯系统，包括远距离激光通讯上位机、发射端激光调制模块、接收端激光解调模块和外部音频播放设备，其特征在于：所述远距离激光通讯上位机包括录制语音信号模块、播放语音文件模块和实时语音信号模块，播放语音文件模块和实时语音信号模块与发射端激光调制模块连接，接收端激光解调模块与外部音频播放设备连接。

2.按权利要求1所述的基于LabVIEW的远距离激光通讯系统，其特征在于：所述发射端激光调制模块包括三角波发生器、电压比较器LM311、钳位电路和激光发射头，电压比较器LM311的第7脚分别与钳位电路、激光发射头连接，电压比较器LM311的第2脚与音频信号连接，电压比较器LM311的第3脚与三角波发生器连接，所述接收端激光解调模块包括光电二极管D1、积分电路和音频功率放大器，光电二极管D1通过积分电路与音频功率放大器连接。