一種低功耗中繼轉發(fā)裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低功耗中繼轉發(fā)裝置，包括功率電阻、電容、電阻、紅外接收管Ⅰ、紅外發(fā)射管Ⅱ、可調(diào)電阻和三極管；紅外接收管Ⅰ的負極連接電容的正極，電容的負極與三極管Q4的基極連接，三極管Q4的集電極通過電阻與三極管Q3的基極連接，紅外接收管Ⅰ的負極通過電阻與電源連接，電容的負極通過電阻與電源連接，三極管Q4的集電極通過可調(diào)電阻和普通電阻與電源連接，三極管Q3的集電極通過電阻與三極管Q2的基極連接，功率電阻的輸入端與電源連接，輸出端與紅外發(fā)射管Ⅱ的正極連接，紅外發(fā)射管Ⅱ的負極與三極管Q2的集電極連接。該中繼轉發(fā)裝置設計成本低、功耗低、性價比高，具有結構簡單、易于制作、無干擾、低噪聲的特點。
【專利說明】 一種低功耗中繼轉發(fā)裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種紅外光通信技術，尤其涉及一種低功耗中繼轉發(fā)裝置。
【背景技術】
[0002]21世紀已經(jīng)全面進入了電子信息時代，電信息成為我們生活中傳遞訊息的最多、最重要的方式，各種電信號的傳遞充滿了我們生活的每一個角落。因此作為電信息的最常規(guī)的載體線纜在日常生活中，隨處可見，讓我們眼花繚亂。已經(jīng)很大程度上觸犯了現(xiàn)代人追求簡約的審美觀，因此發(fā)展無線通信為人們的迫切需求。
[0003]當前無線通信正在蓬勃的發(fā)展起來。傳統(tǒng)的無線通信方式有藍牙(Bluetooth)、ZigBee、無線局域網(wǎng)(wifi)等。隨著科學技術的進步，此類無線通信模塊及器件逐漸成熟，無線通信的應用已經(jīng)得到了較為廣泛的應用，極大程度上方便了人們的日常生活。但與此同時也帶來了許多的問題。這些通信方式都受無線電波頻帶限制，可利用的通信頻帶是有限的，一種通信方法使用一個范圍的頻帶后，就意味著可利用的頻帶減少了，屬于拓展性很低的領域。此外，以上方式通過發(fā)射無線電波傳遞訊號，發(fā)射功耗大，容易受電磁干擾，價格昂貴，且信息安全可靠度不高。
[0004]因此，迫切需要開發(fā)一種本質上不同于上述無線電波通信的通信方式。光通信響應時代的需求，正逐漸發(fā)展起來?？萍疾烤W(wǎng)站下發(fā)關于下達2013年度有關國家科技計劃項目的通知，多個光通信項目被列入“2013年度國家重點新產(chǎn)品計劃立項項目”。光通信方式以信息安全度更高，不受頻帶限制，無輻射危害，更綠色環(huán)保等優(yōu)點成為了科研學者研究的主題。
[0005]當前光通信有可見光通信和紅外光通信，可見光通信易受各種光源的干擾。因此紅外光通信受到了更多的關注。
[0006]紅外線能像可見光一樣集中成很窄的一束發(fā)射出去，根據(jù)紅外光的特點，具備以下優(yōu)勢:1、不易被人發(fā)現(xiàn)和截獲，保密性強；2、幾乎不會受到電氣、天電、人為干擾，抗干擾性強。此外，紅外線通信機體積小，重量輕，結構簡單，價格低廉。這些優(yōu)點使紅外光無線通信與傳統(tǒng)通信方式在本質上有了更大的區(qū)別。紅外光通信不占用任何頻帶資源，解決了頻帶有限的問題，且此方式同時解決了傳統(tǒng)通信保密性低，抗干擾能力不高的缺點。在軍事、工業(yè)以及家居等各個方面都有極大的開發(fā)潛力。
[0007]目前紅外光通信雖然已經(jīng)進入了初步應用階段，但是技術仍然尚不完全成熟，仍存在許多問題。目前大多數(shù)紅外通信都存在距離近及發(fā)射功率大等缺點。
[0008]現(xiàn)有的紅外光通信技術有三種基本方案:
[0009]1、調(diào)幅發(fā)送方式:該方法通過高頻載波對信號波形進行調(diào)制，形成有幅度變化的高頻信號。并通過紅外光發(fā)射電路將調(diào)制信號發(fā)射出去，另一端通過接受電路接收信號并放大，解調(diào)，還原信號。
[0010]2、脈寬調(diào)制(PWM):該方案通過原始信號不同的幅值，通過CPU處理后，按比例輸出不同的PWM波。并通過發(fā)射電路發(fā)射，接收電路接收后通過濾波，使其還原為原始信號。[0011]3、PPM(脈沖間隔調(diào)制):該方案與脈寬調(diào)制相似，但是時間間隔長，傳輸信息速度有限。
[0012]雖然目前的紅外光通信已經(jīng)彌補了傳統(tǒng)通信的部分局限性，但是目前紅外光通信方式仍存在很多問題需要解決。例如目前紅外通信技術驅動能力差，頻率低，功耗大，有效傳播距離近，成本高等。因此迫切需要開發(fā)和設計一種低功耗，遠距離的紅外通信技術。
實用新型內(nèi)容
[0013]針對上述現(xiàn)有技術中存在的上述不足，本實用新型提供了一種低功耗中繼轉發(fā)裝置。
[0014]為了解決上述技術問題，本實用新型采用了如下技術方案:
[0015]一種低功耗中繼轉發(fā)裝置，包括功率電阻W2、電容C2、電容C3、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、紅外接收管1、紅外發(fā)射管I1、可調(diào)電阻Wl、三極管Q2、三極管Q3和三極管Q4 ;所述紅外接收管I的正極接地，紅外接收管I的負極連接電容C2的正極，所述電容C2的負極與三極管Q4的基極連接，所述三極管Q4的集電極通過電阻R5與三極管Q3的基極連接，三極管Q4的發(fā)射極接地，所述紅外接收管I的負極通過電阻R2與5V電源連接，所述電容C2的負極通過電阻R3與5V電源連接，所述三極管Q4的集電極與可調(diào)電阻Wl的一端連接，可調(diào)電阻Wl的另一端通過電阻R4與5V電源連接，所述三極管Q3的集電極通過電阻R6與5V電源連接，所述三極管Q3的發(fā)射極接地；所述三極管Q3的集電極還通過電阻R7與三極管Q2的基極連接，所述三極管Q2的發(fā)射極接地；所述功率電阻W2的輸入端與5V電源連接，所述功率電阻W2的輸出端與紅外發(fā)射管II的正極連接，所述紅外發(fā)射管II的負極與三極管Q2的集電極連接，所述電容C3的正極與5V電源連接，電容C3的負極接地。
[0016]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，所述紅外接收管I由紅外線接收二極管D21和紅外線接收二極管D22組成，所述紅外線接收二極管D21的正極接地，所述紅外線接收二極管D21的負極與紅外線接收二極管D22的正極連接，所述紅外線接收二極管D22的負極與電容C2的正極連接，紅外線接收二極管D22的負極還通過電阻R2與5V電源連接。
[0017]作為本實用新型的另一種優(yōu)選方案，所述紅外發(fā)射管II由紅外線發(fā)射二極管D31、紅外線發(fā)射二極管D32和紅外線發(fā)射二極管D33組成，所述功率電阻W2的輸出端與紅外線發(fā)射二極管D33的正極連接，所述紅外線發(fā)射二極管D33的負極與紅外線發(fā)射二極管D32的正極連接，所述紅外線發(fā)射二極管D32的負極與紅外線發(fā)射二極管D31的正極連接，所述紅外線發(fā)射二極管D31的負極與三極管Q2的集電極連接。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點:
[0019]1、該中繼轉發(fā)裝置設計成本低、功耗低、性價比高，并且具有結構簡單、易于制作、無干擾、低噪聲的特點。
[0020]2、為了降低中繼轉發(fā)裝置的復雜性，中繼電路只采用一個5V單電源供電，同時，在保證傳遞信號正常的情況下，增大中繼發(fā)送功率電阻的大小，進一步達到減小電流的目的。
[0021]3、在紅外光通信系統(tǒng)中增加中繼轉發(fā)裝置，信號發(fā)射、接收、中繼轉發(fā)電路均采用分離元件實現(xiàn)(以往是采用集成運放實現(xiàn))，大大節(jié)約了成本，增大了傳輸距離，降低了整個系統(tǒng)的功耗。
[0022]4、中繼轉發(fā)的接收部分，初級接收和次級放大的靜態(tài)工作狀態(tài)不相互干擾，前級大電流，次級大增益。前級大電流提高接收管的靈敏度，電容隔直以后，次級只接收了信號的微變部分。
[0023]5、可以根據(jù)實際需要調(diào)整接收部分次級的直流偏置以及工作點，大大提高產(chǎn)品的適用場合和范圍，而且單電源供電，是很多運算放大器或測量放大器無法替代的優(yōu)勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為中繼轉發(fā)裝置的電路圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
[0026]如圖1所示，一種低功耗中繼轉發(fā)裝置，包括功率電阻W2、電容C2、電容C3、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、紅外接收管1、紅外發(fā)射管I1、可調(diào)電阻W1、三極管Q2、三極管Q3和三極管Q4。紅外接收管I的正極接地，紅外接收管I的負極連接電容C2的正極，電容C2的負極與三極管Q4的基極連接，三極管Q4的集電極通過電阻R5與三極管Q3的基極連接，三極管Q4的發(fā)射極接地，紅外接收管I的負極通過電阻R2與5V電源連接，電容C2的負極通過電阻R3與5V電源連接，三極管Q4的集電極與可調(diào)電阻Wl的一端連接，可調(diào)電阻Wl的另一端通過電阻R4與5V電源連接，三極管Q3的集電極通過電阻R6與5V電源連接，三極管Q3的發(fā)射極接地。三極管Q3的集電極還通過電阻R7與三極管Q2的基極連接，三極管Q2的發(fā)射極接地；功率電阻W2的輸入端與5V電源連接，功率電阻W2的輸出端與紅外發(fā)射管II的正極連接，紅外發(fā)射管II的負極與三極管Q2的集電極連接，電容C3的正極與5V電源連接，電容C3的負極接地。
[0027]本實施例中，紅外接收管I由紅外線接收二極管D21和紅外線接收二極管D22組成，紅外線接收二極管D21的正極接地，紅外線接收二極管D21的負極與紅外線接收二極管D22的正極連接，紅外線接收二極管D22的負極與電容C2的正極連接，紅外線接收二極管D22的負極還通過電阻R2與5V電源連接。紅外發(fā)射管II由紅外線發(fā)射二極管D31、紅外線發(fā)射二極管D32和紅外線發(fā)射二極管D33組成,功率電阻W2的輸出端與紅外線發(fā)射二極管D33的正極連接，紅外線發(fā)射二極管D33的負極與紅外線發(fā)射二極管D32的正極連接，紅外線發(fā)射二極管D32的負極與紅外線發(fā)射二極管D31的正極連接,紅外線發(fā)射二極管D31的負極與三極管Q2的集電極連接。
[0028]中繼轉發(fā)裝置直接是紅外發(fā)射裝置和紅外接收裝置的級聯(lián)，為了降低中繼站復雜性，中繼電路只采用一個5V單電源供電，同時，為進一步降低系統(tǒng)功耗，在保證傳遞信號正常的情況下:A、增大功率電阻的大小，進一步達到減小電流的目的。但功率電阻W2的大小依然控制在10-100歐之間，太大情況下此電路相當于斷路了。B、改變共射級放大電路第一級開關管(三極管Q4)集電極電阻可調(diào)節(jié)裝置功耗，電阻越大，功耗越低。
[0029]使用該中繼轉發(fā)裝置時，將該中繼轉發(fā)裝置與紅外發(fā)射裝置和紅外接收裝置配合使用，中繼轉發(fā)裝置中的紅外接收管I接收紅外發(fā)射裝置中的紅外發(fā)射管I發(fā)射的信號，紅外接收裝置中的紅外接收管II接收中繼轉發(fā)裝置中的紅外發(fā)射管II發(fā)射的信號。中繼裝置供電為5V單電源，SOOhz單音信號，發(fā)射裝置和中繼裝置距離為10m，中繼裝置與接收裝置距離為IOm的情況下測得中繼電流為2mA，改SOOhz單音為音樂，其他不變，測得電流為2.2mA。中繼功耗大概都為0.01W，實現(xiàn)了超低功耗的中繼轉發(fā)傳輸，達到了節(jié)能的目的。并且如果采用性能更佳的發(fā)送、接收紅外管，電流可以進一步降低。
[0030]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種低功耗中繼轉發(fā)裝置，其特征在于:包括功率電阻W2、電容C2、電容C3、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、紅外接收管1、紅外發(fā)射管I1、可調(diào)電阻W1、三極管Q2、三極管Q3和三極管Q4 ;所述紅外接收管I的正極接地，紅外接收管I的負極連接電容C2的正極，所述電容C2的負極與三極管Q4的基極連接，所述三極管Q4的集電極通過電阻R5與三極管Q3的基極連接，三極管Q4的發(fā)射極接地，所述紅外接收管I的負極通過電阻R2與5V電源連接，所述電容C2的負極通過電阻R3與5V電源連接，所述三極管Q4的集電極與可調(diào)電阻Wl的一端連接，可調(diào)電阻Wl的另一端通過電阻R4與5V電源連接，所述三極管Q3的集電極通過電阻R6與5V電源連接，所述三極管Q3的發(fā)射極接地；所述三極管Q3的集電極還通過電阻R7與三極管Q2的基極連接，所述三極管Q2的發(fā)射極接地；所述功率電阻W2的輸入端與5V電源連接，所述功率電阻W2的輸出端與紅外發(fā)射管II的正極連接，所述紅外發(fā)射管II的負極與三極管Q2的集電極連接，所述電容C3的正極與5V電源連接，電容C3的負極接地。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種低功耗中繼轉發(fā)裝置，其特征在于:所述紅外接收管I由紅外線接收二極管D21和紅外線接收二極管D22組成，所述紅外線接收二極管D21的正極接地，所述紅外線接收二極管D21的負極與紅外線接收二極管D22的正極連接，所述紅外線接收二極管D22的負極與電容C2的正極連接，紅外線接收二極管D22的負極還通過電阻R2與5V電源連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種低功耗中繼轉發(fā)裝置，其特征在于:所述紅外發(fā)射管II由紅外線發(fā)射二極管D31、紅外線發(fā)射二極管D32和紅外線發(fā)射二極管D33組成，所述功率電阻W2的輸出端與紅外線發(fā)射二極管D33的正極連接，所述紅外線發(fā)射二極管D33的負極與紅外線發(fā)射二極管D32的正極連接,所述紅外線發(fā)射二極管D32的負極與紅外線發(fā)射二極管D31的正極連接，所述紅外線發(fā)射二極管D31的負極與三極管Q2的集電極連接。
【文檔編號】H04B10/114GK203554446SQ201320762779
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】楊奕, 萬文略, 楊川, 甘勁, 王正旭, 楊濤, 周川云, 王凱立 申請人:重慶理工大學