Математическая морфология.
Электронный математический и
медико-биологический журнал. - Т. 13. -
Вып. 1. - 2014. - URL:
http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/TITL.HTM
http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-41-html/TITL-41.htm
http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-41-html/cont.htm
УДК
621.391.161
УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ЗВУКОВОГО СИГНАЛА ПО ОПТИЧЕСКОМУ КАНАЛУ
Ó 2014 г.
Купреев Т. А., Римарев И. В.
В работе изложен способ передачи звукового сигнала по оптическому
каналу Предлагаемый способ основан на использовании преобразования аналогового
сигнала в цифровой и его последующей передачи. На основе этого способа разработана
принципиальная схема устройства и в последствии она была реализована в готовом
устройстве, которое находится на стадии испытаний.
Ключевые слова: звук, оптика, беспроводная передача.
В настоящее время наиболее перспективными являются
технологии беспроводной передачи данных. Они востребованы в телекоммуникационных
сферах гражданской и военной областей. Однако сегодня на рынке отсутствуют
доступные системы передачи звуковых сигналов по оптическому каналу,
особенностями которых является отказ от проводной среды передачи звука и
данных. Представленные же имеют ряд отрицательных качеств и недостатков:
высокая цена, небольшое расстояние передачи сигнала, громоздкость передающей и
приёмной системы. Кроме того передача сигнала по беспроводному каналу, обеспечивает
его помехозащищенность и защиту данных от перехвата.
Предлагаемый способ заключается в оцифровке
аналогового сигнала, его передачи и последующем его декодированием в
аналоговый.
Исходным сигналом является аналоговый сигнал с
частотой от 20 Гц до 20000 Гц и амплитудой от -1.5/+1.5В, получаемый с
линейного выхода устройства, сигнал которого нужно передать.
Данный сигнал усиливается с помощью усилительного
каскада, основанного на операционном усилителе
TLC272 и затем поступает на АЦП cs5343. Данный АЦП обладает высокими параметрами частоты
дискретизации, разрядности, малым уровнем апертурных погрешностей (джиттер) и нелинейных
искажений. Источником излучения является лазер. Для подключения АЦП к передающему
лазеру используется микросхема cs8406, преобразующая
сигнал стандарта I2S в сигнал стандарта S/PDIF , для
последующей передачи его по средствам оптического излучающего устройства.
Приёмник состоит из устройства, преобразующего оптический сигнал из
оптического, стандарта S/PDIF в цифровой формата I2S при помощи оптического приемника и
микросхемы-ресивера cs8416. Преобразованный сигнал в
формате I2S поступает на вход ЦАП cs4334, который так же обладает высокой частотой
дискретизации, разрядностью, малыми искажениями, нелинейностью и апертурной
погрешностью. С выхода ЦАП звуковой сигнал поступает на устройство усиления
сигнала на основе операционного усилителя TLC272, для формирования уровня сигнала достаточного, для
использования приемника с другими
распредустройствами, обладающими линейным входом. Блок-схема устройства
представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Блок-схема работы устройства.
Далее была разработана
принципиальная схема устройства, которая была разбита на 2 части: передатчик
(рисунок 3), приемник (рисунок 2).
Рисунок 2 — Схема
приемника.
Устройство имеет различные области применения в
зависимости от типа передающего устройства: телевидение, медицина, медиа и др.
Разработанное устройство может использоваться для беспроводной передачи звука,
что удобно использовать в помещениях и полевых условиях в радиусе прямой
видимости. Передача сигнала, таким образом, обеспечивает его помехозащищенность
и защиту данных от перехвата.
Разработанная
система обеспечивает беспроводную коммутацию аналоговых звуковых устройств,
высокое качество, отвечающее стандартам High-Fidelity. Разработанное устройство
обладает компактными размерами и низким энергопотреблением. Используемая
элементная база оставляет за собой возможность последующей модернизации данного устройства.
Рисунок 3 — Схема
передатчика.
На
основании полученных принципиальных схем были разработаны печатные платы
устройства.
Рисунок 4 — печатная плата передатчика.
Рисунок 5 — печатная плата приемника.
В настоящее
время на рынке не выявлено аналогов, схожих по техническим особенностям с
разработкой. Существующие решения позволяют передавать лишь цифровой сигнал по
оптическому кабелю и не обладают возможностью беспроводной передачи данных. Так
же все они являются стационарными устройствами и не могут работать в полевых условиях.
Разработка имеет возможность питания от аккумуляторной батареи, USB-порта
ноутбука или автомобильного зарядного устройства мобильного телефона и от сети
220В.
Литература
1. Хоровиц П., Хилл У.
Искусство схемотехники. М., Мир 1998. 698 с.
3.
http://diyaudioprojects.com/
Device for transmitting an audio signal by an optical link
Kupreev T. A., Rimarev I. V.
The article presents a method for transmitting an audio signal through
an optical channel. This method is based on using the analog to digital
transmission and its consequences. By using this method, was designed circuit
diagram of the device, and subsequently it has been implemented in the finished
device, which is under testing.
Key words: sound, optic, wireless
transmitters.
Филиал ФГБОУВПО
«Национальный
исследовательский университет» МЭИ»
в г. Смоленске
Поступила в редакцию 12.03.2014.