紅外線傳輸概論
紅外線(Infrared ) 是一種人眼看不見的光波,它是由物質內部的分子、原子運動所產生的電磁輻射,是電磁頻譜的一部分,
其波段介於可見光與微波波段之間(0.761~1﹐000微米)通常我們依波長把紅外光譜分成四個波段:
近紅外光(0.76~3微米)。
中紅外光(3~6微米)。
中遠紅外光(6~20微米)。
遠紅外光(20~1~1﹐000微米)。
紅外線系統一般由紅外線光學系統、紅外線探測器、信號放大和處理、顯示記錄系統等組成。紅外線光學系統把目標的紅外線輻射集聚到紅外線探測器上,能以光譜和空間濾波方式抑制背景干擾。紅外線探測器將集聚的輻射能轉換成電信號。微弱的電信號經放大處理後,傳送給控制和跟蹤執行機構或送往顯示記錄裝置。

IrDA紅外線數據協會(Infrared Data Association)是第一個踏入短距離無線通訊領域的世界組織,由HP、IBM、Sharp及Sony等業者於1993年創立,現在已超過100家公司加入,其中包含消費性業者、資訊業者、通訊業者、軟體業者、半導體業者和研究機構,主要目的是建立紅外線短距離無線傳輸之統一標準,並開發相關聯之新技術與新市場,以低價位、點對點、半雙工及串列紅外線標準為目標。
由於元件及設計技術發展迅速,再加上IrDA組織的努力下,傳輸速率已大幅提升,從最早的SIR的115.2kbit/s,發展到VFIR的16Mkbit/s的標準,更發展到Faster ;紅外線傳輸的距離和速度成反比,傳輸距離1公尺以下可達16M,傳輸速度降至75K,接收的角度,也從傳統的30度擴展到如今的120度,紅外線傳輸有效距離達8公尺最多可達100 公尺。
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IrDA實體層相關標準
調變解調技術
調變技術是將原始信號型態轉換成適合於傳輸介質的傳輸信號型態,以提高傳輸效能之技術。載波有三個重要參數可做為調變的因素,即利用載波的振幅、頻率、或相位的變化來表示原始信號,下列三種:振幅調變(Amplitude Modulation,AM)、頻率調變(Frequency Modulation,FM)、相位調變(Phase Modulation,PM)。
此專題採用頻率調變是利用基頻訊號振幅來改變載波瞬時頻率,有良好的雜訊免疫能力,較高的輸出訊號雜訊比。聲頻訊號的調變在低訊號位準的前級,調變器不須具大功率,體積可以大大縮小。 後級功率放大器只處理固定波幅的訊號 (雖然頻率會偏移 ),設計的考慮單純,工作效率高,且較少互調變 問題,發射部份可做輕便短小,適合移動操作。
在足夠強度的輸入訊號時,輸出訊號雜訊比會高出 AM 模式。然而輸入訊號的強度降低至某個位準時,輸出訊號雜訊比會迅速下降,然後掉進背景雜訊中,再也無法抄收訊號。而輸出訊號雜訊比與調變指數有關。調變指數 m 越大,表示偏移頻率越大,由於特殊的解調方式,輸出訊號雜訊比也越高。可是接收頻寬越大,收進來的背景雜訊越多 (雜訊功率與頻寬成正比 )。訊號強度降低時,輸出訊號雜訊比的下降也越早開始。 ( 註:FM 調變指數 m = 最大頻率偏移△ f/ 最大調變頻率 fm)
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FM 和 AM 模式輸出對輸入訊號雜訊比
紅外線傳輸接收模擬與應用
紅外線接收電路,由接收二極體接收到載波資料,在把信號放大並分離訊號,再調頻調變回來,還原成原始信號,最後經由放大再接由喇叭放出聲響。

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