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日盲紫外光语音通信系统的研究

作　者: 汪科
导　师: 肖沙里
学　校: 重庆大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 日盲紫外光光电倍增管滤光片语音编码-解码半桥谐振式开关电路单片机串口通信
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 240次
引　用: 8次
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内容摘要

通信系统已经成为了现代人生活中双方沟通的桥梁,随着科学技术的进步,依托各种媒介的通信系统都得到了不断的发展。目前常用的通信系统可以大致分为以下两大类:依托射频的通信系统依托红外和激光的通信系统射频和红外及激光的通信系统发展已比较成熟,应用也非常广泛。但它们各自也存在一些缺点,射频通信容易受到电磁波的干扰、容易被第三方截获和测向等,红外和激光通信对双方的方位要求严格,一般只能用于直线通信。紫外通信系统具有许多其它常规通讯方式所没有的优点,特别是日盲区域的紫外光通信。首先,由于大气层的阻挡作用,地球上几乎没有波长低于290nm的紫外线,这样工作在波长小于290nm范围内的光通信系统将不会受白昼和夜晚环境的影响,从而大大提高了通信的抗干扰能力。其次,日盲区域的紫外线主要以散射方式传播,并且传播路程有限,这就决定了紫外通信系统可以实现局域范围内的非视距通信,同时也不易被远处的第三方监听或测定方向,具有较好的保密性。本文从紫外光的大气传输特性、系统总体设计、硬件设计、软件设计等方面进行论述,主要包括了以下几个方面的内容:系统方案的选择、规划、论证系统硬件部分的设计、选型及实验样机的制作系统软件部分设计思路的分析和实现系统的验证及对现阶段存在问题的分析本课题的目的是要探索一条适合现阶段技术条件的日盲紫外光通信的发展道路。通过第一阶段的研究工作,我们已在信息的调制和接收上取得了可喜的进展,实现了低速率下的紫外光通信。初步实验表明该方案切实可行,值得继续做进一步的研究。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-10
1 绪论  10-14
  1.1 引言  10
  1.2 问题的提出及研究意义  10-11
    1.2.1 问题的提出  10-11
    1.2.2 研究的意义  11
  1.3 国内外研究现状  11-12
    1.3.1 国外研究现状  11-12
    1.3.2 国内发展状况  12
  1.4 本文研究的目的和研究内容  12-14
    1.4.1 本文研究的目的  12
    1.4.2 本文研究的主要内容  12-14
2 日盲紫外光及其大气传输模型  14-23
  2.1 引言  14-15
  2.2 日盲紫外光的定义  15
  2.3 紫外光的大气传播特性  15-21
    2.3.1 大气层的结构  15-16
    2.3.2 大气对光线的散射和吸收效应  16-19
    2.3.3 季节对紫外线穿透能力的影响  19-20
    2.3.4 紫外线的大气传输数学模型  20-21
  2.4 本章小结  21-23
3 系统的总体设计  23-31
  3.1 引言  23
  3.2 日盲紫外线的NLOS 模型  23-25
  3.3 常用光调制技术简介  25-28
    3.3.1 KDP 晶体的电光效应  26-27
    3.3.2 电光强度调制  27-28
    3.3.3 晶体电光调制的优缺点  28
  3.4 紫外通讯系统模式  28-29
  3.5 本章小结  29-31
4 系统的硬件设计  31-67
  4.1 引言  31
  4.2 紫外光源的选择  31-35
    4.2.1 紫外激光器  31-32
    4.2.2 紫外LD 与LED  32-33
    4.2.3 紫外光灯  33-35
  4.3 语音处理算法和芯片  35-39
    4.3.1 语音编码算法概述  35-36
    4.3.2 语音芯片的选择  36-37
    4.3.3 VC-20-MR2 的外部参数及特性  37-39
  4.4 语音处理电路  39-43
    4.4.1 MCS-51 单片机串口简述  40-41
    4.4.2 8751 串口工作方式的设定  41-42
    4.4.3 8751 与VC-20-MR2 的硬件接口电路  42-43
  4.5 日盲型紫外滤光片  43-44
  4.6 紫外光的调制电路  44-53
    4.6.1 半桥谐振电路  45-47
    4.6.2 电子镇流芯片L6574 工作原理  47-49
    4.6.3 输入信号的电平接口电路  49-52
    4.6.4 改善调制系统的措施  52-53
    4.6.5 调制电路总体结构和波形  53
  4.7 光电转换  53-55
  4.8 锁相环电路74HC4046  55-58
  4.9 压/频转换电路AD650  58-60
  4.10 紫外光的接收和解调  60-65
    4.10.1 光电转换信号前置接口  60-63
    4.10.2 鉴频解调电路  63-64
    4.10.3 解调信号的后续处理  64-65
  4.11 本章小结  65-67
5 系统的软件设计  67-76
  5.1 引言  67
  5.2 R5232 串口通信  67-69
  5.3 语音数据的串行处理  69-75
    5.3.1 数据传输的控制方式  69-71
    5.3.2 发射端软件设计  71-72
    5.3.3 接收端软件设计  72-75
  5.4 本章小结  75-76
6 系统实验结论与展望  76-79
  6.1 系统实验  76-78
  6.2 后续研究工作的展望  78
  6.3 结束语  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-83
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  83-84
独创性声明  84
学位论文版权使用授权书  84

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