一種模擬遠距離激光通訊實驗教學裝置的制作方法

本實用新型涉及一種模擬遠距離激光通訊實驗教學裝置。

背景技術：

由于模擬音頻存在傳輸距離短，容易受到外界的電磁干擾等缺點，在音頻通訊技術中開始使用數字音頻傳輸方式，激光傳輸以其抗干擾能力強、信號帶寬大等優勢更是在音頻領域得到了廣泛的應用。

技術實現要素：

本實用新型要接解決的技術問題是提供一種方便安裝、方便教師教學和學生操作的模擬遠距離激光通訊實驗教學裝置。

為了解決上述技術問題，本實用新型包括底板，在底板上設有音箱裝置、建筑模型、發射端激光調制裝置、激光發射裝置和接收端激光解調裝置，所述音箱裝置設在建筑模型的一側，所述發射端激光調制裝置設在建筑模型的另一側，在音箱裝置的前端設有接收端激光解調裝置，在發射端激光調制裝置的前端設有激光發射裝置，在建筑模型的前端設有兩個以上的導光裝置。將音頻信號通過發射端激光調制裝置轉變為激光信號，然后通過激光發射裝置發出，激光信號通過導光裝置后由接收端激光解調裝置接收，接收端激光解調裝置解調激光信號，把激光信號轉換為音頻信號，再經過音箱裝置播放出來，通過導光裝置可以實現模擬避開建筑物的遠距離傳輸的效果。同時底板上的每個實驗模塊的安裝結構布局簡單，方便用戶拆裝，方便教師教學和學生操作。

作為本實用新型的進一步改進，所述激光發射裝置包括激光發射頭和第一安裝座，激光發射頭設在第一安裝座上，在發射端激光調制裝置內設有發射端激光調制模塊，所述發射端激光調制模塊包括三角波發生器、電壓比較器LM311和鉗位電路，電壓比較器LM311的第7腳分別與鉗位電路、激光發射頭連接，電壓比較器LM311的第2腳與音頻信號連接，電壓比較器LM311的第3腳與三角波發生器連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述接收端激光解調裝置包括激光接收器和積分電路，激光接收器通過積分電路與音箱裝置連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述導光裝置包括第二安裝座，在第二安裝座上設有導光玻璃板。

綜上所述，本實用新型的優點是方便安裝、方便教師教學和學生操作。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來對本實用新型做進一步詳細的說明。

圖1為本實用新型的示意圖。

圖2為本實用新型的發射端激光調制模塊的結構示意圖。

圖3為本實用新型的接收端激光解調模塊的結構示意圖。

圖4為本實用新型的信號波形轉換示意圖。

具體實施方式

由圖1至圖4所示，本實用新型包括底板1，在底板1上設有音箱裝置2、建筑模型3、發射端激光調制裝置4、激光發射裝置5和接收端激光解調裝置6，所述音箱裝置2設在建筑模型3的一側，所述發射端激光調制裝置4設在建筑模型3的另一側，在音箱裝置2的前端設有接收端激光解調裝置6，在發射端激光調制裝置4的前端設有激光發射裝置5，在建筑模型3的前端設有兩個導光裝置7，所述導光裝置7包括第二安裝座，在第二安裝座上設有導光玻璃板。所述激光發射裝置5包括激光發射頭和第一安裝座，激光發射頭設在第一安裝座上，在發射端激光調制裝置4內設有發射端激光調制模塊，所述發射端激光調制模塊1包括三角波發生器、電壓比較器LM311和鉗位電路，所述三角波發生器包括555定時器、電容C1、電阻R1、電阻R2和開關二極管1N914，555定時器的第1腳接地，555定時器的第4腳和第8腳接電源，555定時器的第2腳分別與電壓比較器LM311的第3腳和電容C1的一端連接，電容C1的另一端接地，555定時器的第6腳與開關二極管1N914的負極連接，電阻R1的一端分別與555定時器的第7腳、電阻R2的一端、開關二極管1N914的正極連接，電阻R1的另一端接電源，電阻R2的另一端與電容C1連接，電壓比較器LM311的第7腳分別與鉗位電路、激光發射頭連接，所述鉗位電路包括電阻R3和穩壓二極管D2，電壓比較器LM311的第7腳分別與電阻R3、穩壓二極管D2的負極連接，穩壓二極管D2的正極接地，電阻R3的一端接電源，電壓比較器LM311的第2腳與音頻信號連接，電壓比較器LM311的第1腳與第4腳接地，電壓比較器LM311的第8腳接電源，所述接收端激光解調模塊2包括激光接收器和積分電路，激光接收器包括光電二極管D1，所述積分電路采用RC串聯積分電路，RC串聯積分電路包括電阻R4和電容C2，所述音箱裝置2包括放大器芯片LM386、可調電阻VR1、電容C3、電容C4、電阻R5和揚聲器，光電二極管D1的正極分別與電阻R4、可調電阻VR1連接，光電二極管D1的負極接地，可調電阻VR1的動片端分別與放大器芯片LM386的第3腳和電容C2連接，放大器芯片LM386的第2腳、第4腳和第7腳均接地，放大器芯片LM386的第6腳接電源，放大器芯片LM386通過其第5引腳與電容C3、電阻R5相串聯，電阻R5的一端接地，放大器芯片LM386通過其第5引腳與電容C4、揚聲器相串聯，揚聲器的一端接地。

將音頻信號通過發射端激光調制裝置4轉變為激光信號，然后通過激光發射裝置5發出，激光信號通過導光裝置7后由接收端激光解調裝置6接收，接收端激光解調裝置6解調激光信號，把激光信號轉換為音頻信號，再經過音箱裝置2播放出來，通過導光裝置7可以實現模擬避開建筑物的遠距離傳輸的效果。同時底板1上的每個實驗模塊的安裝結構布局簡單，方便用戶拆裝，方便教師教學和學生操作。音頻信號和三角波發生器產生的三角波通過電壓比較器LM311進行模擬信號轉化數字信號PWM的調制，參照圖4，得到的數字信號PWM經過鉗位電路將高電平穩定在5V，高電平可用于激光發射頭的驅動。高電平時激光點亮，低電平時激光不亮。由此音頻信息可通過激光發射頭發射出去。人耳所能聽到的聲音頻率在20Hz--20kHz之間，所以有效的音頻信號最高頻率20kHz。另一方面，應用電壓比較器LM311調制信號時，輸入的三角波采樣頻率必須比音頻信號最高頻率高才能保證信號的完整性，為保證采樣質量，采樣頻率一般高于原信號最高頻率的兩倍。接收端激光解調裝置6的光電二極管D1接收激光發射頭發射出的激光信號，因為光電二極管D1只對紅光敏感，可在一定程度上減小環境中光線對信號質量的影響。光電二極管D1接收并輸出的信號依然是數字信號PWM，數字信號PWM通過積分電路可解碼為模擬信號。因為數字信號PWM占空比較高，所以轉化成的模擬信號電壓為3至4V。另一方面，因為數字信號PWM頻率較高，所以盡量不使用多級積分電路，可減小延遲，保證信號還原質量。綜上所述，積分電路選用RC串聯積分電路，模擬信號從電容兩端獲得。積分電路時間常數：t=RC，實現積分效果時來源信號脈寬t1應滿足t>>t1。當電阻R1、R2選用15 kΩ，電阻R3選用240Ω，電阻R4選用100kΩ，電阻R5選用10Ω，電容C1選用0.001uf，電容C2選用0.01uf，電容C3選用0.05uf，電容C4選用250uf，可調電阻VR1選用10 kΩ時可以滿足條件，同時電容C2能充當濾波電容，濾掉積分時產生的小波紋，使得積分得到的模擬信號平滑，消去部分噪聲。得到音頻信號后可由音箱裝置2發聲，實現激光對聲音的傳輸功能。放大器芯片LM386增益倍數范圍為20至200倍，實驗使用3W揚聲器，頻放大效果良好。