2.5.4 红外通信（Infrared Communication）

我们知道，红外线的定义为：波长在微波与可见光之间的电磁波，其波长范围在760nm至1mm之间。所以，红外通信是利用近红外波段的红外线作为传递信息的媒体（即通信信道）的通信技术。

实际上，在红外通信技术发展早期，存在好几个红外通信标准，不同标准的红外设备不能进行红外通信。为了使各种红外设备能够互联互通，1993年，由二十多个大厂商发起成立了红外数据协会(IrDA)，统一了红外通信的标准，这就是目前广泛使用的IrDA红外数据通信协议及规范。

在红外通信体系中，发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。

比较常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉冲宽度调制（PWM，Pulse-Width Modulation）、通过脉冲信号的频率变化来实现信号调制的脉冲频率调制（PFM，Pulse-Frequency Modulation）、通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉冲时间调制（PTM，Pulse-Time Modulation）等方法。

简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。

（1）红外语音通信

随着个人移动通信和多媒体业务量的增加，通信技术朝着系统宽带化、灵活性的方向发展。无线光通信结合了光纤通信的高带宽和射频无线通信的灵活性优点，更适应现代通信技术的发展。红外语音通信属于室内无线光通信研究的范畴，由于其发射角度和传输距离的限制，能够更好地防止监听，具有更好的安全性，且系统结构简单，成本低，实际应用价值更高。红外线进行语音数据通信的原理如图2-22所示。

图2-22 红外语音传输系统

（2）红外遥控系统

红外遥控是一种广泛应用的通信和控制手段，由于其结构简单、功耗低、抗干扰能力强、可靠性高及成本低等优点而广泛应用于家用电器、工业控制和智能仪器系统中。通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编码/解码专用集成电路芯片来进行控制。常见的红外遥控系统有家用电器的遥控器等。

红外遥控系统一般原理框图如图2-23所示。

图2-23 红外遥控系统一般原理框图

从图中可以看出，红外遥控系统由发射器与接收器两部分构成。发射器由指令键、指令信号产生电路、调制电路、驱动电路及红外发射器件组成。当指令键被按下时，指令信号产生电路便产生所需要的控制指令信号。这里的控制指令信号是以某些不同的特征来区分的。常见的区分指令信号的特征是频率特征和码组特征，即用不同的频率或不同编码的电信号代表不同的指令。这些指令信号由调制电路进行调制后，最后由驱动电路驱动红外发射器件，发出红外遥控指令信号。

接收器由红外接收器件、前置放大电路、解调电路、指令信号检出电路、记忆及驱动电路、执行电路组成。当红外接收器件收到发射器的红外指令信号时，它将红外光信号变为电信号并送入前置放大器进行放大，再经解调器后，由指令信号检出电路将指令信号检出，最后由记忆及驱动电路驱动执行电路，实现各种操作。

相比而言，红外遥控系统的优势总结如下。

该技术对指定目标进行远程控制，其应用领域涉及工业、农业、海陆空以及家电产业等。该技术可以使得遥控实现无线化和非接触性，红外遥控的优势在于具备良好的抵御干扰能力、信息数据传输安全有效、消耗的能量较少，投入的成本相对较低而且应用范围广泛等。由于该技术的硬件接口构造简单且使用比较方便，软件系统的编程又灵活，其操作码可以根据需要设定，所以它能在生产和日常生活中得到广泛的采用，其中最为常见的应用就是家用电器。和无线电波相比，红外线的波长较短，所以在两种电波同时存在的环境下也不会影响其使用设备的正常工作；此外，由于红外线不能穿透墙壁，所以各个房间之间的遥控器工作时也互不干扰；只要电路连接正常红外线电路在不用调试的情况下就能工作，加之其编解码较为简单，实现多路遥控也是可行的

红外线主要用于短距离通信，一些家用电器（电视机、空调等）的遥控装置一般使用红外线来发射信号，另外计算机与无线打印机之间也通常使用红外线进行通信。红外线的传输具有很强的方向性，但其不能穿透坚固的物体，因此红外线通信不容易被窃听，具有很高的安全性。因为太阳光中有大量的红外线，所以为避免干扰，红外线通信一般在室内进行。比如，常见的利用红外线通信的场所有：商店店铺内、大型设施购物街、电影院、美术馆、博物馆、公共设施等。可以用来通信的信息有：移动终端广告、打折券、优惠信息、地图及店铺的楼层指南、新闻等。

红外通信还可用于沿海岛屿间的辅助通信、飞机内广播和航天飞机内宇航员间的通信等。