红外通讯有着成本低廉、简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型移动设备中获得了广泛的应用。从应用领域来看，红外通讯主要应用于遥控和 数据通信这两方面。红外遥控的特点为距离较近，但所需传输的数据量较小，一般仅为几个至十几个字节的控制码。而数据的红外通讯乃是最近几年刚兴起的一种较新的技术，它具有数据传输量大，传 输速率高等特点，IrDA通讯协议即为此类技术的一个标准，它的速度选择很宽，有4种

1)9600bits/s~115.2Kbits SIR)；

2)576Kbits/s~1.152Mbits/sMIR)；

8)4Mbits/s FIR)；

4)16Mbits/s 或更高 VFIR)。

但其有一个弱点即传输距离比较近，至多可达到1m。在多功能电表中，红外遥控器须在10m内对多功能电表实施全功能操作。对于这种利用红外进行较远距离数据传输而言，普通的红外遥控或IrDA 协议都无法满足要求，因此要更深刻地研究该领域的技术。下面我们分别介绍远距离红外数据通信在多功能电表应用中的几个主要问题。

在远距离红外数据通信中，要将数据脉冲信息调制后再驱动红外发光二极管发出红外光，经红外接收器接收调制后的红外光并解调为数据脉冲才能实现数据的通信。其信号的调制特性见图1。载波频率为38kHz±1kHz。

在红外通讯电路中，红外收发器件的性能是至关重要的。现在市场上的红外收发器件无外乎应用于数据通信的IrDA器件与遥控器件。鉴于IrDA传 输距离近、成本低的特点，在应用于远距离红外数据通信时，一般采用红外遥控器件来实现红外通信。通过大量的对比、筛选和实验，最终我们选择了VISHAY公司的TSAL6200红外发射器和 TSOP1888红外接收器。

2.1 红外发射管TSAL6200

当前所采用的发射器件一般为红外发光二极管，它的伏安特性与普通二极管相似。一般小功率管的正向压降！=1?1.!V,中功率管！"=1.6?1.8V,大 功率管！"！2V，在驱动电路设计中应注意驱动电压大于红外发光管的正向压降!"，以克服死区电压产生正向电流If，图2为TSAL6200红外发光二极管 的正向电压与正向电流的特性曲线。红外发光管应工作在线性区，根据实际需要选 择IF的大小以满足通讯距离的要求。由于现在大多 数红外发光二极管为球面透镜封装，红外发射二极管的发射指向角较小。为改善发射光线的指向特性，使之在较宽的偏移距离内均能正常工作，应采 用多管并发的方法。在发射管的选型时应注意以下几个主要参数：

1)正向工作电流IF

是指红外发射二极管长期工作时，允许通过的最大平均正向电流。若红外发射二极管长期超过IF运行，会因过热而烧坏，在这里推荐使用#F=100mA 的红外发射二极管作数据通讯较为适宜。

2)光功率

是指输入到发光二极管的电功率转化为红外光输出功率的那一部分。光功率越大，发射距离越远。因此，在IF相同水平的红外发射二极管中应选 用光功率较大的红外发射二极管。

8)峰值波长"

是指红外发光二极管所发出近红外光中光^Pubi尬接收器在其光轴上距接收器表面10mm处红外光最大值所对应的发光波长。在远距离红外通讯中，一般选用波长为940nm或950nm的红外发射二极管。

4)反向漏电流IR

是指红外发射二极管未被反向击穿时的反向电流。在选型时应选用反向电流小的发光管。我们选用的德国VISHAY公司的TSAL6200砷化镓红外发射二极管，它为蓝灰色塑胶封装。表1列出了其常用参数值。

红外通讯与其它通讯方式一样，都会受到环境条件的限制及干扰。红外通讯的干扰源主要是白炽灯光与太阳光。红外接收器的输出电流为

I= !2eSAEn$f式中e—常数；

S——受光强度；

A受光面积；

En——照度；

$+ 带宽。

上式表明，使用带有滤光器的接收器能够减少光噪声对输出电流的影响；上式还表明加大红外信号的受光面积和受光强度也是提高灵敏度的有效途径。因而提高红外发射二极管的发射功率及选用带有透镜聚焦的接收器是提高抗干扰能力的有效方法。在选型时还必须严格注意红外接收器的以下几项指标：

1)响应频率/。

是指接收器的光响应中心频率，此频率应与发射电路脉动光调制频率严格保持一致。

2)8dB带宽

是指接收器中的带通滤波器的带宽，此带宽应尽可能小，一般在/o±10%内为宜。

8)红外光辐射照度

光辐射照度Ee应能满足如下条件，且尽可能小为宜。

4)光透镜

指接收器受光面的聚焦滤波透镜，此透镜对于提高可靠性、滤除光噪声至关重要，故在选型时须注意选用带光透镜的产品。

5)光照指向角

此角度越大，可使接收器在越宽的范围内工作，一般应选30。以上的接收器。

6)脉冲占空比

是指接收器在接收已调制的脉冲光信号时，一个最小周期内有光时间tp与周期T的比值，此比值对于抗光噪声干扰有重要的作用。由于光噪声一般是连续光或连续脉冲光。对于连续光一般接收器中的带通滤波器能较好地将其滤去。而连续脉冲光，如不作特殊处理则无法与正常信号区分开来。一些厂家生产的接收器利用脉冲占空比的方法将连续脉冲光干扰作了抑制。图3和图4为TSOP1838输出函数和脉冲占空比与光辐射照度关系的示意图。

需的光辐射能量急剧上升，所以已调制的信号所产生的脉冲光只要符合t/T>0.85这个条件，接收器就可以很好地接收信号，而连续脉冲光干扰则需要很大的光照能量才能可形成干扰，这一特性对数据通 讯的可靠性提供了有力的保证。

2器件的选择

1远距离红外数据通信工作原理

我们选用德国VISHAY公司的TSOP1838红外接收器，为带滤光器的集成一体化红外接收模块，塑料封装可滤除可见光，检波输出信号可直接由微处理器译码。其特性参数如表2所示。

表2 TSOP1838常用参数值

3红外接口电路设计

多功能电能表中红外接口电路，主要由红外发射和红外接收两个部分组成。控制芯片采用51系列的89C52单片机，由它来控制调制后红外光信号的传输、校验和编解码处理。在电路设计时，为提高传输速率，方便与异步串口的联接及节省编解码的开销，直接将89C52的输出串口TXD进行38kHz调制，然后驱动红外发射管发射红外线。接收也是从红 外接收模块的输出直接进入89C52的输入串口RXD，信息传输距离>10m。图5为红外发射电路，振荡电路由逻辑门与RC阻容元件构成，振荡频率调 整在38kHz±1kHz，当然频偏越小越好。双管串联是为了增大发射指向角，以便使有效接收面积扩大。

图5红外发射电路图6为红外接收电路，TSOP1838的输出端直^所接与单片机的RXD连接用叠层电路基板，以及采用先进的贴装技术和微组装技术。

导磁性镍锌材料、高导磁性锌锰材料、导电热塑性塑料、导电热固性塑料等新型材料在微机化仪器中的使用，也可提高其整体的抗干扰能力，并降低设计成本。

随着纤维科学、集成光学技术和全息技术的发展，光纤通信已进入实用阶段。光纤传送信号利用了光技术所具有的高密度传送信息和电磁高隔离性的特征，从本质上可较有效地排除电磁干扰。因此，光技术的应用以及光子计算机的研发，必将使未来各种先进的微机化仪器的电磁兼容性提高到一个崭新的水平。

8结束语

  随着计算机技术的迅猛发展和仪器仪表测量技术的进一步提高，微机化仪器势必逐步取代传统测量仪器。在这类仪器及其系统的设计过程中，不能再像传统的电工设备那样，直到电磁兼容性问题出现后才提出改进措施，而应在生产、构建仪器及其系统的前期，就考虑其具有的计算机与测量仪器两方面的特征，对可能的电磁兼容性问题加以预 测，之后，采用软件、硬件和软硬件相结合的方法进行电磁兼容性设计，以切实提高微机化仪器的稳定性、可靠性和准确度。