Led閃爍頻率和波形測試系統及方法
2023-10-19 02:57:32 1
Led閃爍頻率和波形測試系統及方法
【專利摘要】本發明涉及一種LED閃爍頻率和波形測試系統，包括閃爍頻率控制臺、可見光通信發射設備、可見光通信接收設備及示波器，所述閃爍頻率控制臺與可見光通信發射設備連接，所述可見光通信接收設備接收來自可見光通信發射設備發射的光信號，並將光信號轉化為電信號，所述示波器與可見光通信接收設備連接。本發明LED閃爍頻率和波形測試系統及方法使用方便，不受LED功率大小的限制，適用範圍較廣，能夠準確測試100MHz以下的LED閃爍頻率和波形，為設計可見光通信系統提供LED選型及最佳數據傳輸速率提供依據。
【專利說明】LED閃爍頻率和波形測試系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信【技術領域】，尤其是一種LED閃爍頻率和波形測試系統及方法。
【背景技術】
[0002]可見光通信(Visible-Light Communication,VLC)是一種以通用照明LED為信號發射器件的新的無線光通信方式，VLC具有對人體沒有傷害、保密性強、不佔用無線頻譜資源等一般無線通信沒有的優點，在確保節能環保綠色照明的前提下實現通信功能是VLC的理想目標。
[0003]LED的閃爍頻率決定著VLC的數據傳輸速率。對於市場上出售的各種照明LED，通常並不關心其閃爍頻率的快慢，數據手冊中也不提供閃爍頻率的參數。因此，在將LED用於VLC時，需要測試出其閃爍頻率的特性，為VLC系統設計、電路設計、LED選型及最佳傳輸速率提供依據。目前，還沒有LED閃爍頻率和波形的測試系統。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:為了提供一種LED閃爍頻率和波形測試系統及方法，能夠準確測試LED閃爍頻率和波形，為設計可見光通信系統的LED選型和最佳傳輸速率提供依據。
[0005]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:一種LED閃爍頻率和波形測試系統，包括閃爍頻率控制臺、可見光通信發射設備、可見光通信接收設備及示波器，所述可見光通信發射設備包括脈衝波形發生器、調製電路及第一聚光透鏡，所述波形發生器與閃爍頻率控制臺電連接，所述波形發生器與調製電路電連接，所述調製電路與LED連接，調製電路接收波形發生器產生的方波信號並對LED進行光調製，所述第一聚光透鏡設置在LED —偵牝第一聚光透鏡將調製後的光波聚焦並發送出去，所述可見光通信接收設備包括第二聚光透鏡、高速光電轉換電路及低噪聲放大器，所述第二聚光透鏡設置在高速光電轉換電路一側，所述低噪聲放大器與高速光電轉換電路電連接，第二聚光透鏡將第一聚光透鏡發出的光信號聚焦後發送給高速光電轉換電路，高速光電轉換電路將光信號轉換為電信號發送給低噪聲放大器，所述示波器與低噪聲放大器電連接，示波器接收低噪聲放大器放大的電信號並顯示信號的波形。
[0006]所述波形發生器用於產生指定頻率的方波信號。
[0007]所述調製電路包括小功率LED調製電路及大功率LED調製電路，所述小功率LED調製電路與大功率LED調製電路並行連接，小功率LED調製電路用於對小功率LED進行二進位調製，使LED發出隨方波信號的頻率進行閃爍的可見光信號，大功率LED調製電路用於對大功率LED進行二進位調製，使LED發出隨方波信號的頻率進行閃爍的可見光信號，可以分別對IOOMHz以下的大功率或小功率的LED檢測，適用範圍較廣。
[0008]所述第一聚光透鏡是用於LED光強的集聚，減小環境光的影響。[0009]所述第二聚光透鏡用於可見光強的聚焦，用於減小環境光的影響，提高接收設備的靈敏度。
[0010]所述高速光電轉換電路用於將接收的可見光高速轉換為電信號。
[0011]所述低噪聲放大器用於將信號放大，便於示波器觀察波形。
[0012]所述閃爍頻率控制臺包括控制臺軟體和通信接口軟體，其中:所述控制臺軟體用於測試人員對閃爍頻率成分和LED類型的選擇；所述通信接口軟體用於上位機和可見光發送設備的信號傳輸。
[0013]所述可見光通信發射設備還包括用於固定LED的插座及夾具,包括小功率LED夾具、小功率LED插座及大功率LED夾具。所述小功率LED插座用於對直插式封裝的小功率LED進行固定和電信號連接；所述小功率LED夾具用於對貼片封裝小功率LED進行固定和電信號連接；所述大功率LED夾具用於對大功率LED固定和電信號連接。
[0014]本發明還提供一種LED閃爍頻率和波形測試方法，包括如下步驟:
步驟一、閃爍頻率控制臺選擇測試頻率，給波形發生器發送指令，波形發生器產生指定頻率的方波信號送給調製電路；
步驟二、調製電路產生的調製信號對LED進行光調製，調製後的光波經過第一聚焦透鏡聚焦後發送出去；
步驟三、第二聚焦透鏡將第一聚焦透鏡發送的光波二次聚焦後送給高速光電轉換電
路；
步驟四、高速光電轉換電路將光信號轉換為電信號並送給低噪聲放大器；
步驟五、低噪聲放大器將放大後的電信號發送給示波器，由示波器顯示輸出信號的波形。
[0015]本發明的有益效果是:
Cl)利用本發明所述的LED閃爍頻率和波形測試系統及方法能夠準確測試IOOMHz以下的LED閃爍頻率和波形，為設計可見光通信系統的LED選型和最佳傳輸速率選擇提供依據；
(2)本發明所述的LED閃爍頻率和波形測試系統使用方便，不受LED功率大小的限制，適用範圍較廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0017]圖1是本發明LED閃爍頻率和波形測試系統的結構示意圖；
圖2是本發明LED閃爍頻率和波形測試系統的小功率LED插座的結構示意圖；
圖3是本發明LED閃爍頻率和波形測試系統的小功率LED夾具的結構示意圖；
圖4是本發明LED閃爍頻率和波形測試系統的大功率LED夾具的結構示意圖；
圖5是本發明LED閃爍頻率和波形測試系統的小功率LED調製電路圖；
圖6是本發明LED閃爍頻率和波形測試系統的大功率LED調製電路圖；
圖7是本發明LED閃爍頻率和波形測試系統的高速光電轉換電路和低噪聲放大電路圖。【具體實施方式】
[0018]現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
[0019]如圖1所示的LED閃爍頻率和波形測試系統，包括閃爍頻率控制臺、可見光通信發射設備、可見光通信接收設備及示波器。所述閃爍頻率控制臺選擇測試頻率，通過上位機和可見光發射設備的接口給波形發生器發送指令，波形發生器(波形發生器用FPGA實現)產生指定頻率的方波信號送給小功率LED調製電路或大功率LED調製電路，調製電路產生的調製信號對固定在夾具上的LED進行光調製，調製後的光波經過聚焦透鏡聚焦之後發送出去。可見光通信接收設備的聚光透鏡將光信號聚焦後送給高速光電轉換電路的光電二極體(PD)，PD將光信號轉換為電信號送給低噪聲放大器，低噪聲放大器的輸出端與示波器連接，由示波器顯示輸出信號的波形。
[0020]如圖2所示的小功率LED插座，包括PCB板I及插座2，直插式LED3插接在插座2上。
[0021]如圖3所示的小功率LED夾具，包括PCB板I及夾具4，貼片型LED5插接在夾具4上。
[0022]如圖4所示的大功率LED夾具,包括兩個對稱的夾爪7，可以將大功率片狀LED6夾緊。
[0023]如圖5所示的小功率LED調製電路，來自波形發生器的測試信號送給電晶體T的輸入端，測試信號經電晶體T放大後驅動LED使其產生隨方波測試信號變化的光信號。其中，Rl為輸入電阻，R2為防止電晶體T非正常導通的分流電阻，R3為LED的限流電阻，Cl為加速電容。
[0024]如圖6所示為大功率LED調製電路，測試信號送給運算放大器Al，Al的輸出送給電晶體Tl，Tl將信號進行電壓放大後驅動場效應管放大器T2，T2將信號進行電流放大後驅動大功率LED，LED將電流信號轉換為光信號。其中，Rl是輸入電阻，R2是平衡電阻，R3是反饋電阻，Cl、C2、C3、C4、C5、C6是退耦電容，R4、R5、R6是Tl的偏置電阻，R7是T2的柵極偏置電阻，R8是T2的負載電阻。
[0025]如圖7所示為光電轉換與低噪聲放大電路，光電二極體(PD)將接收的光信號轉換為電信號，送給低噪聲放大器AD8000，信號經AD8000放大後由R6輸出。其中，Rl是H)的負載電阻，R2和R3是輸出電壓的分壓電阻，Cl、C2、C3、C4是退耦電容，R4是限流電阻，R5和R6是AD8000的負載電阻。
[0026]以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。
【權利要求】
1.一種LED閃爍頻率和波形測試系統，其特徵在於:包括閃爍頻率控制臺、可見光通信發射設備、可見光通信接收設備及示波器，所述可見光通信發射設備包括脈衝波形發生器、調製電路及第一聚光透鏡，所述波形發生器與閃爍頻率控制臺電連接，所述波形發生器與調製電路電連接，所述調製電路與LED連接，調製電路接收波形發生器產生的方波信號並對LED進行光調製,所述第一聚光透鏡設置在LED —側,第一聚光透鏡將調製後的光波聚焦並發送出去，所述可見光通信接收設備包括第二聚光透鏡、高速光電轉換電路及低噪聲放大器，所述第二聚光透鏡設置在高速光電轉換電路一側，所述低噪聲放大器與高速光電轉換電路電連接，第二聚光透鏡將第一聚光透鏡發出的光信號聚焦後發送給高速光電轉換電路，高速光電轉換電路將光信號轉換為電信號發送給低噪聲放大器，所述示波器與低噪聲放大器電連接，示波器接收低噪聲放大器放大的電信號並顯示信號的波形。
2.如權利要求1所述的LED閃爍頻率和波形測試系統，其特徵在於:所述調製電路包括小功率LED調製電路及大功率LED調製電路，所述小功率LED調製電路與大功率LED調製電路並行連接。
3.如權利要求1或2所述的LED閃爍頻率和波形測試系統，其特徵在於:所述可見光通信發射設備還包括用於固定LED的插座及夾具。
4.一種LED閃爍頻率和波形測試方法，其特徵在於，採用如權利要求1-3任一項所述的LED閃爍頻率及波形測試系統，包括如下步驟: 步驟一、閃爍頻率控制臺選擇測試頻率，給波形發生器發送指令，波形發生器產生指定頻率的方波信號送給調製電路； 步驟二、調製電路產生的調製信號對LED進行光調製，調製後的光波經過第一聚焦透鏡聚焦後發送出去； 步驟三、第二聚焦透鏡將第一聚焦透鏡發送的光波二次聚焦後送給高速光電轉換電路； 步驟四、高速光電轉換電路將光信號轉換為電信號並送給低噪聲放大器； 步驟五、低噪聲放大器將放大後的電信號發送給示波器，由示波器顯示輸出信號的波形。
【文檔編號】G01R31/26GK103954834SQ201410200237
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】賈子彥, 黃成 , 陶為戈, 賈中寧, 沈琳 申請人:江蘇理工學院