目录1.课程设计选题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.1题目及要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2选题目的和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.3研究方案确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.3.1电路的主要性能指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.3.2方案对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12.基于半导体激光器的远距离语音通话电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.1 系统框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.2 硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.2.1放大电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.2.2信号调制与发射．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.2.3三角波发生器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2.4信号接收．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2.4.1信号接收与放大整形．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2.4.2滤波解调．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2.4.3功率放大．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53.硬件测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53.1信号及波形分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63.2硬件实物图及视频．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84.参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95.附件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 1.课程设计选题1.1题目及要求题目：基于半导体激光器的远距离语音通话电路设计;要求：1.远距离声音调制发射接受电路设计；2.信号滤波放大电路设计；3.声音环境滤波和高性能放大电路设计；4.其它功能自由发挥。
（以距离和信号复现程度作为主要衡量指标）1.2选题目的和意义根据所学的专业知识，采用模电知识来设计一个基于半导体激光器的远距离语音通话电路。
本设计能让我对所学习的专业知识进行一次综合应用，能够让我更好的掌握基本理论和电路调试能力，同时为以后的工作打好基础。
本课题希望通过半导体激光器来实现语音信号的远距离传输，因此决定将声音信号经过前期处理之后转换成电信号，再由激光器进行远距离传输。
一般情况之下，人说话的声音频率在300Hz~20kHz。
但是由于受到环境中其他噪声（汽车喇叭、建筑噪音等）以及电子元件噪声的干扰，再加上激光传输过程中外界光线、温度、湿度等因素的影响，语音信号经过扬声器输出时会产生较大的杂音。
为了能将原始的音频信号经激光传输到远处的扬声器，决定在发射部分设计滤波电路以消除环境中其他声音，在接收部分设计遮光设备以避免光敏元件受环境光照影响。
1.3研究方案确定1.3.1电路的主要性能指标1、有效传输距离：0～10m。
2、语音输出功率：0～8W连续可调。
3、语音输出效果：清晰无杂音。
4、语音输出频率：300Hz～20kHz。
1.3.2方案对比方案一：利用放大器放大语音信号并直接将信号接入激光器，将信号通过激光器传输。
接收部分利用I接受后经功率放大后驱动扬声器工作。
方案二：利用NE555产生38kHz的三角波，将音频信号和三角波接入同一个比较器的两个输入端，利用调制出的方波进行传输。
方案三：利用CD4046调制解调，将音频信号用4046调制后发射，接受调制信号后再用4046解调，最后送到功放。
考虑这三种方案，最后选取了方案二。
2．基于半导体激光器的远距离语音通话电路设计2.1 系统框图经过反复对比，确定使用方案二用于本次设计，流程图如下：发射机接收机2.2 硬件设计 2.2.1放大电路在实际测试中发现，有效的音频信号幅值只有几十到上百毫伏，而调制比较时，音频信号要与三角波一样大，所以音频信号要先用运放放大。
这里采用TL082运放。
电路图如下：音频信 号 放大电 路比较器调制激光发射接受信号并放大整形滤波解调功放电路NE555产生三角波这是一个加法器，音频信号放大后，又因为有所加的负5负电压，所以波形可以调节。
2.2.2信号调制与发射本设计采用音频信号与35kHz的三角波进行比较产生占空比实时变化的方波的方法。
比较器输出端接NPN三极管，用三极管可以增加系统的带负载能力，可以有效驱动激光器。
电路图如下：2.2.3三角波发生器利用常见的NE555震荡器可以方便地产生所需的稳定三角波。
利用电源5V供电使幅值在1～3V。
调整R1和R3的阻值，使输出的三角波频率在35kHz。
电路图如下：2.2.4信号接收2.2.4.1 信号接收与放大整形激光发射的信号需要进行接收。
这里采用光电二极管进行光电转换。
信号接收后，由于比较小，这时要用运放进行信号放大，这里采用TL082进行了两级放大。
放大的信号再进行比较，使其减小失真，更利于滤波解调。
2.2.4.2滤波解调这时额信号为调制的方波，需要进行滤波解调后才可以送到功放中放出声音，由于调制的三角波是35K，这时我们只需把这个三角波滤掉皆可以得到音频信号了。
2.2.4.3功率放大解调得到的音频信号不能直接驱动喇叭发出声音，所以要搭一个功率放大器才可以驱动喇叭。
这里我们采用NPN和PNP的三极管放大做了一个功放。
3.硬件测试3.1信号及波形分析NE555产生的三角波原始音频信号调制波形接收到的调制信号解调后的音频信号3.2硬件实物图及视频视频：/v_show/id_XOTE1MTA0OTYw.html4.参考文献[1]安毓英. 第四章激光传输技术[J]. 激光与红外,2002,06:435-438.[2]李靖. 一种用激光传送声音信号的方法[J]. 教学仪器与实验,2010,09:11-13.[3]王景芳. 含噪语音实时迭代维纳滤波[J]. 计算机工程与应用,2011,19:132-135.[4]冯玉亮. 语音增强方法研究[D].长江大学,2012.[5]何姣. 带噪语音信号基音检测技术研究[D].电子科技大学,2012.[6]王光艳. 语音信号处理中的数学形态学方法研究[D].河北工业大学,2003.[7]任雷. 半导体激光器驱动及温控系统研究[D].电子科技大学,2013.[8]钟林鹏. 说话人识别系统中的语音信号处理技术研究[D].电子科技大学,2013.[9]刘何来. 低信噪比下语音频率参数估计[D].长江大学,2013.[10]刘静萍,姜占财,德熙嘉措. 语音信号的预处理技术探讨[J]. 甘肃联合大学学报(自然科学版),2006,05:61-64.[11]张桂香,高爱国. 语音信号采集和处理方法的研究[J]. 高师理科学刊,2007,02:38-40.[12]桂玉屏,黎明聪,方卫亮,胡先志. 大气激光音像传输系统[J]. 光纤与电缆及其应用技术,2007,02:36-38.[13]静国梁,赵诗华,方诚,滕爱萍,刘荣. 高功率台式激光器原理及应用[J]. 大学物理,2007,02:39-41+44.[14]张节. 语音信号的预处理和特征提取技术[J]. 电脑知识与技术,2009,22:6280-6282.[15]程木,吴重庆,王丹,盛积业,刘华. 激光器驱动和激光器之间的高速连接[J]. 光学学报,2009,05:1168-1172.[16]邓军. 半导体激光器驱动模式与可靠性研究[D].吉林大学,2008.[17]崔景霖,刘晓科,耿志祥,王春涛. 一体化脉冲式半导体激光器驱动电路及其布局[J]. 探测与控制学报,2012,05:5-10.[18]彭俊松. 超快光纤激光器及其动力学特性研究[D].上海交通大学,2013.[19]邵琦. 空间激光通信高速图像传输系统研究[D].长春理工大学,2011.5.附件：电路图中国计量学院光学与电子科技学院课程设计报告P.10发射部分接受部分。
