1、中华人民共和国国家标准红外传输的应用及系统间干扰的防护或控制的指南发布实施国家技术监督局发布前言本标准参考国际电工委员会标准技术报告红外传输应用及系统间干扰的防护与控制并结合我国国情制定其内容包括红外传输系统及应用干扰源干扰的防护与抑制措施它的指导性强具有实用价值有利于我国国际贸易和技术经济交流并将促进我国红外传输系统的科研生产和应用的发展本标准由中华人民共和国电子工业部提出本标准由全国电声学和视听设备标准化技术委员会归口本标准起草单位电子工业部电视电声研究所本标准主要起草人朱常禄郑语涤余佳媛中华人民共和国国家标准红外传输的应用及系统间干扰的防护或控制的指南国家技术监督局批准实施范围本标准提出
2、建议防止来自主要的或不希望的红外源的干扰以保证预期的传输不受干扰本标准适用于利用红外辐射作为传输媒体的遥控音频传输及数据传输以下内容不在本文考虑之内安全要求光纤通信报警系统红外遥测交通信息系统红外传输利用红外辐射作为传输媒体传输媒体是会聚的和或漫射的红外辐射其波长约为和通常使用的发射辐射元件为砷化镓或砷化镓铝发光二极管通常使用的接收检测元件为带有日光滤光片的硅光电二极管通常将其装入带聚光镜的塑料罩内红外传输的优点这种媒体的优点归纳如下不使用射频段的电磁辐射因此易于得到或不需要有关管理部门的许可有相对宽的可用传输频带例如高质量多路音频传输红外辐射能被限制在所使用的房间内红外辐射类似于光只要光不能
3、从一个房间传到其他房间那么就能在邻近的其他房间内使用完全相同的系统与其他传输媒体例如射电无线电或磁感应相比较监听是困难的系统对外部的电磁干扰不敏感可设计成低功耗的设备如遥控发射机红外传输的局限性该媒体具有下述缺点红外辐射是以直线传播的可供使用的绕射很少因此在下列情况接收不到信号和收到劣化信号辐射器或接收器间的视线路径被破坏或阻断例如在接收二极管被盖上或遮住时接收传感器受到在红外段具有相当能量的外部光阳光人造光源等的干扰时类似于同频载波引起的射频干扰在同一房间内同时使用可能引起相互干扰的红外系统注红外辐射类似于可见光在光滑的表面上会产生很强的反射红外传输系统现有红外传输系统的主要调制特性见表表红
4、外传输的调制特性系统应用主要调制特性频率范围方式遥控及双相脉距音频传输调频数据传输脉冲重复率谐波达几兆赫脉冲调制脉距注推荐为家用预计可达应用遥控应用音频视频设备家用设备照明控制系统及特性目前存在许多遥控系统它们采用不同的调制技术每个系统都有自己的调制频率范围及相应的谐波因此具有不同的频谱例如双相调制系统见图载波频率频谱波形图双相调制系统频谱脉距调制系统见图频率为及频谱波形图脉距调制系统频谱选择适当的译码算法每个系统只对本身特有的编码信号进行译码它既不会影响其他系统也不会在同时使用一个以上的码时发生错译最初所用的红外二极管波长为这些二极管可有效地传输高达的调制频率后来波长为的红外二极管投入使用目
5、前又有波长的红外二极管投入使用见图有些二极管允许传输高达的载波频率因此建议遥控系统的第二个调制频段采用硅接收二极管砷化镓红外发射二极管铝砷镓红外发射二极管图三种类型红外二极管光谱响应性能干扰灵敏度级干扰灵敏度级可通过图和图中的曲线来确定图表示在用于遥控接收器工作的两个频段内典型的灵敏度衰减与调制频率的关系曲线图给出最大允许干扰辐照度与波长的关系曲线其中是对特定灵敏度接收器上的接收二极管而言的假定干扰辐照度是被接收器接收波段内的频率所调制对于接收器和选用的二极管利用图和图曲线可计算出干扰源与接收器间的最小距离例如对一个可被波段调制的红外干扰源从图查得小于或等于对调制频率为波长为的光源则查图因在此
6、频率接收器灵敏度下降所以允许干扰辐照度高出即允许值增大到对给定的调制频率和干扰光源辐射强度已知时干扰源与接收器间的允许最小距离由下面公式计算对更高的频段算法相同图典型红外遥控接收器响应特性干扰的测量方法测量干扰源时在大多数情况下发现干扰源发射若干个携带干扰频率的窄带红外辐射谱线要弄清具体哪些波长在干扰遥控信号的接收必需使用一台单色仪和一台逻辑分析仪图给出一个测量电路波长为时的灵敏度为最高调制频率为使用上述电路可以测得辐射强度将测得的值结合图和图便可求出距离是干扰源距离的极限值如果保持干扰源的距离大于所求得的最小值则不会产生干扰音频传输下面是现有传输设备的应用特性及典型性能数据应用家用高保真音乐
7、及电视伴音无线耳机剧院辅助通信设备和返送信号演播室录音重放聋校用辅助通信设备会议同声传译带或不带讨论博物馆展览馆及会议的多路信息系统盲人用声音信息设备宽带系统图最大允许干扰辐射照度波长关系曲线灵敏度波长带宽图测量电路用于单声道声传输的单信道调制副载波对红外辐射进行调幅音频信号对副载波调频副载波中心频率频偏用于声传输例如立体声的双信道调制与相同副载波中心频率左声道右声道频偏多信道窄带系统主要用于会议系统频分复用系统调制或与相同副载波中心频率频道间隔频偏单工信号传输最大容量路信道最大音频带宽为双工信号传输路数据信道及最多路话音信道每路双向最大音频带宽为时分复用系统调制时分复用中的脉冲位置调制具有固
8、定的或可变的取样周期单工信号传输如翻译系统最大音频带宽为的信道系统或最大音频带宽为的信道系统双工信号传输如讨论系统最大音频带宽为的两路话音信道加一路单方向数据信道以及最大音频带宽为的路话音信道加一路相反方向数据信道注对信息系统可用具有路交错信道的脉幅调制技术数据典型值宽带系统单声道音频传输范围到信噪比计权有效值总谐波失真预加重宽带系统双声道音频传输带宽信噪比计权有效值总谐波失真预加重多信道窄带调幅调频系统红外载波已调副载频频率范围连续红外功率每只二极管达使用的辐射器最多带只二极管音频带宽各信道信噪比计权有效值总谐波失真预加重脉位调制时分复用系统红外载波取样周期每个脉冲宽度约为在一个周期内形成一
9、个脉冲串两个同步脉冲之间为一个周期单工系统约取决于信道数双工系统约脉冲功率每只二极管约辐射器装有或只二极管音频带宽或取决于系统和信道数信噪比各信道取决于红外辐射器的距离以及干扰光的强度计权有效值总谐波失真预加重数据传输应用通过上下行信道局部双向全双工传输的无线通信系统可进行互接例如工作站与它的外设打印机键盘绘图机等之间同一房间内的几个工作站之间许多终端机与主机或与连接到本地网的公共配线板之间目的是接收有足够高信噪比的高速数据以保证不超出规定的最大允许传输误差现有的或实验的设备基带和曼切斯特双相编码传输这类传输在对付环境光快速起伏方面是有缺陷的在有荧光灯的场合还可能受干扰而对载波进行调制的方法已
10、被证明是更为有效的脉冲调制方式如对载频高于的脉位调制目的是获得若干个独立的红外信道和与荧光灯发射的高次电源谐波频率的隔离性能对于散射传播的有效传输范围约为对直线视距传输可达由于多径传播典型红外传输信道具有一个极限带宽该带宽取决于房间环境信道下限调制频率大于以避免荧光灯产生的高频干扰上限频率对散射传播约为对视距分量极强的传输为要求数据率为或更高但可能因环境日光产生的背景噪声而降低经济可行性在很大程度上决定于能否得到有效的高速和低价格的发光二极管受发光二极管调制性能限制目前最高传输速率约为如果借助窄带红外接收器有可能减少日光干扰干扰日光阳光干扰外部光在红外波段内仍具有能量并且日光强度在阴暗及充满阳
11、光之间会发生变化在有阳光的房间内尽管红外系统的性能有可能降低但多数系统的使用效果令人满意应避免阳光直射到接收二极管表面干扰程度取决于系统的类型与布局从发射机辐射器接收到的红外辐射强度与日光的红外辐射强度在接收二极管处测得之比人造光源辐射干扰概述通常所研制的照明灯是辐射可见光的由于光谱的连续性几乎每盏灯都辐射紫外和红外段光谱这些照明光源会干扰红外传输设备干扰取决于光源红外辐射的强度频率和调制白炽灯白炽灯产生大量红外辐射然而白炽灯的工作电源通常是因此对红外传输没有干扰暗淡的白炽灯不会产生有害干扰只要白炽灯的照度不超过红外产生辐射通常不需要采取特殊措施原因是传输系统不可能有干扰在使用低电压高频卤素灯
12、的情况下由于灯丝的热容量很大以致灯丝发射的红外线辐射几乎不被供电电源所调制管型荧光灯使用荧光灯是为了辐射可见光但它也产生紫外和红外辐射与白炽灯的连续光谱相反荧光灯光谱含有离散的辐射谱线其中一条为汞的谱线是由工作频率及其谐波调制的这种辐射可能与红外传输系统的辐射相一致会影响该设备这取决于荧光灯的工作模式和频率如果荧光灯的电源频率是红外传输副载频的二分之一则很可能产生干扰电源频率的谐波成分也会干扰红外传输系统如果荧光灯的工作频率等于红外传输副载频则只有当红外接收器在荧光灯电极附近时才可能形成干扰本标准的第章中提出了防止或至少是减少这种干扰的办法注采用高频荧光灯的原因是其光性能比采用工频电源时好例如
13、可增加到为避免可听干扰荧光灯工作频率的低端应限制在上限频率由无线电干扰要求确定对直管型荧光灯为高压气体放电灯高压气体放电灯具有离散的线谱也有一些谱线可能落在红外波段然而等离子体的惯性使高频电源电压的波纹只产生很小的辐射调制因为照度达时也未必产生干扰所以一般不必采取防护措施同时使用一个以上红外系统引起的干扰下面的调查情况表列出了所有不同的干扰这些干扰都来自同时使用两种红外应用光源表概要说明了干扰可能造成的影响有关方面的详尽内容参照有关条表红外光源与系统间的干扰从到遥控见和音频传输见和数据传输见和遥控见和没问题不同系统的调制与解码不同见和干扰可接受的干扰中度在接收信号中长和短的中断需注意将来的系统
14、家用办公室用音频传输见和连续调制没问题脉冲调制可能会有问题取决于调制和频率的选择见取决于调制和频率的选择数据传输见和设备可能失效数据扰乱了遥控码对不同的调制和频率范围有不同程度的干扰非同步系统和不适当的编码时会失效照明光源见没问题对于适当的编码和传输速率日光通常无干扰射频人造光源不定的影响见和对适当的频率及编码没问题干扰的防护与抑制概述有两种基本情况可能对所用的红外传输产生干扰在红外传输系统所使用的频段内具有辐射分量的所有自然照明光源例如阳光和人造光源例如中提到的照明灯都可能造成干扰在同一房间内同时工作的两个或更多个红外传输系统间的相互干扰光源阳光引起的干扰大体上可以通过将其强度降低和把红外信
15、号增加到一定程度来加以消除和中提出了防止人造光源干扰的建议传输系统防止现有系统间的干扰的唯一办法是避免同时使用相互干扰的设备照明光源由于白炽灯及高压气体放电灯对红外传输没有干扰故不必对其采取措施对直管型荧光灯建议采用下述一般措施消除汞的谱线一种实际可行的经济的消除方法待定荧光灯工作频率的限制在今后设计荧光灯的高频工作装置时建议将工作频率限制在注可设想将上限频率定为安全措施当高频荧光灯和红外传输系统安装在同一房间时接收器不应放在荧光灯电极附近以避免其工作基频的干扰抑制辐射光调制抑制干扰源辐射调制的电子方法待定一种特殊措施见传输系统遥控推荐遥控中的数字信号使用对其他红外源不敏感的适当编码推荐将来的
16、调制频率为推荐作为家用音频传输频分复用时分复用传输所用波长应为建议尽可能靠近可见光以尽量避免线仅在能够提供适宜的低通滤波器时是可行的宽带遥控设备可能会干扰会议系统交替通断每一路调制用副载频有可能使在同一房间内因其他红外系统引起的干扰减至最小对今后的频率调制会议设备及系统推荐使用或更高频率以备将来增加语言信道的数量对音频信道的需求不断增长高端载频已达低端载频依次为等今后的系统应避免使用最低的五个信道即从开始使用为容纳足够的音频信道上限频率至少要扩展到双信道宽带音频系统将目前的载频和移至更高的频段新标准在考虑中将使带有红外辐射的灯以及工作频率为的遥控设备的工作状态得到改善由于局部频段重叠偶尔仍会发
17、生某种干扰采用脉冲调制时分复用系统的主要目标是获得良好的传输特性即以相对低的连续辐射功率得到好的信号质量和辐射范围这正是使用脉冲类信号的结果然而这种系统需占较宽的连续频谱因此必须考虑象高频荧光灯或其他红外系统等外部光源的干扰数据传输带电子镇流器的荧光灯也可能会破坏高频数据链用曼切斯特双相编码数据链试验结果照明灯的干扰是可以忽略的但高频灯会产生某些干扰用一个红外信道及不同副载频的双向数据传输系统与用各自的红外信道和副载频的会议系统相比在分离度方面前者不如后者有效这是因为信号电平变化范围极大且现有技术水平的发光二极管的有用带宽非常有限采用不同红外的波长或采用时分复用时系统隔离更为有效滤光器采用下述
18、措施可以防止荧光灯对传输系统的干扰在接收器的红外传感器前面放一个高斜率截止的低通滤光器它能有效地吸收辐射谱线而不会明显地减弱低于此波长的被接收的辐射注某种简单的吸收辐射的窄带滤光器如四分之一波长滤光器由于其衰减入射角特性极差而不能使用使用上截止波长为下截止波长为的滤光器使其仅覆盖将来的二极管所发射光谱的波长范围为此必须使用两只接收二极管一只配接上截止滤光器另一只配接下截止滤光器通过两只管子的电连接得到表示两个滤光器光谱响应之差的信号这恰好与传输系统中红外辐射光谱分布一致因此减弱或消除了线的干扰典型的滤光器及其选择性曲线和电路如图所示图红外发射器频谱两种不同染色传输光谱以及两个反接二极管信号差的光谱响应协调在所包括的几种系统的项目中如照明会议遥控等对其所有设备进行细致协调是必不可少的
