可見光通信發射的製造方法

2023-04-24 05:44:51

可見光通信發射的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種可見光通信發射機，所述可見光通信發射機包括LED和LED驅動電路；所述LED和LED驅動電路構成閉合迴路：所述LED驅動電路包括電流源，所述LED驅動電路將電流源輸出的直流壓降調製成隨通信信號的幅頻特性變化的變化電流壓降，利用變化電流壓降驅動所述LED單向導通發光。本實用新型所述的可見光通信發射機可以實現高速和高效的調製，實現通信信號對照明光源的強度調製，可用於基於LED照明燈的可見光通信系統前端樣機，能實現對半導體LED照明光源的寬帶模擬調製，完成通信模擬信號的高質量發送和接收，對通信信號的調製高保真，調製信號的信噪比達到30dB以上，信號的有效發送距離達到4米及以上。
【專利說明】可見光通信發射機
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於光電【技術領域】，涉及一種光電發射系統，特別是涉及一種可見光通信發射機。
【背景技術】
[0002]作為「綠色光源」的半導體LED (Light Emitting Diode, LED)照明技術近年來發展十分迅速。一方面，隨著半導體工藝的改進、成本的降低，加之LED照明具有節能、長壽、可控性高等顯著優點，符合國家能源、環保政策的半導體照明技術正日益得到廣泛的應用。另一方面，半導體LED器件具有高速點滅的發光響應特性，使其還可在無線光通信等領域具有巨大的應用前景。
[0003]在當今這個資訊時代，人們對海量信息的處理能力是永遠沒有止境的。而隨著物聯網技術的日益受到重視，對信息的存儲、處理、傳送、保密等方面的要求，特別是信息的無線通信方面的要求，必將越來越高。因此，利用半導體照明器件，將信號調製到LED可見光上進行傳輸，使可見光通信與LED照明相結合，構建LED照明和通信兩用基站燈，可為光通信提供一種全新的寬帶接入方式，這將是一種信息容量大、部署靈活、維護方便、安全保密且價廉物美的無線光通信技術，可為無線寬帶接入的快速部署提供一種靈活的解決方案。很顯然，在可見光通信系統的基站或終端設備上，必須要使用可見光通信發射機和接收機來實現信息的傳輸和交互，因此研究和設計基於LED照明燈的可見光通信系統前端十分必要，同時也為探索和實踐可見光通信的實際應用奠定了基礎。
[0004]目前，國內可見光通信這方面的實驗研究較少，尚只有關於該技術的一些討論、關鍵技術、系統功能實現以及應用於MMO通信系統方面的研究，並未涉及具體的電路設計。
實用新型內容
[0005]鑑於以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供一種可見光通信發射機，用於解決現有技術中缺少可見光通信發射機的具體實現電路的問題。
[0006]為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種可見光通信發射機，所述可見光通信發射機包括LED和LED驅動電路；所述LED和LED驅動電路構成閉合迴路:所述LED驅動電路包括電流源，所述LED驅動電路將電流源輸出的直流壓降調製成隨通信信號的幅頻特性變化的變化電流壓降，利用變化電流壓降驅動所述LED單向導通發光。
[0007]優選地，所述電流源包括直流電流源、或單向脈衝電流源。
[0008]優選地，所述LED驅動電路還包括一控制LED驅動電路的幅頻特性的幅頻特性控制電路，所述幅頻特性控制電路與所述電流源和LED分別相連。
[0009]優選地，所述幅頻特性控制電路採用PNP型三極體控制所述LED驅動電路的幅頻特性。
[0010]優選地，所述幅頻特性控制電路採用NMOS管控制所述LED驅動電路的幅頻特性。
[0011]如上所述，本實用新型所述的可見光通信發射機，具有以下有益效果:[0012]本實用新型所述的可見光通信發射機可以實現高速和高效的調製，實現通信信號對照明光源的強度調製，可用於基於LED照明燈的可見光通信系統前端樣機，能實現對半導體LED照明光源的寬帶模擬調製，完成通信模擬信號的高質量發送和接收，對通信信號的調製高保真，調製信號的信噪比達到30dB以上，信號的有效發送距離達到4米及以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型所述的可見光通信發射機的結構示意圖。
[0014]圖2為本實用新型所述的可見光通信發射機中採用NMOS管的LED驅動電路的電路結構不意圖。
[0015]圖3為本實用新型所述的採用NMOS管的LED驅動電路的幅頻特性。
[0016]圖4為本實用新型所述的可見光通信發射機中採用NPN型三極體的LED驅動電路的電路結構示意圖。
[0017]圖5為本實用新型所述的採用NPN型三極體的LED驅動電路的幅頻特性。[0018]元件標號說明
[0019]100可見光通信發射機
[0020]110LED
[0021]120LED驅動電路
[0022]121電流源
[0023]122幅頻特性控制電路
【具體實施方式】
[0024]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點及功效。
[0025]請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「上」、「下」、「左」、「右」、「中間，，及「一」等的用語，亦僅為便於敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的範疇。
[0026]實施例
[0027]本實施例提供一種可見光通信發射機，如圖1所示，所述可見光通信發射機100包括:LED110和LED驅動電路120 ;所述LEDllO和LED驅動電路120構成閉合迴路:所述LED驅動電路120包括電流源121，幅頻特性控制電路122 ;所述LED驅動電路120將電流源121輸出的直流壓降調製成隨通信信號的幅頻特性變化的變化電流壓降，利用變化電流壓降驅動所述LEDllO單向導通發光；幅頻特性控制電路122與所述電流源121和LEDllO分別相連，控制LED驅動電路120的幅頻特性。
[0028]所述電流源121包括直流電流源、或單向脈衝電流源。本實用新型中，電流源121輸出的直流壓降必須不低於LED的正向電壓降才能使LED單向導通發光，否則LED將不能導通發光。由於在驅動電壓超過LED的正向啟動電壓時，微小的電壓變化即可引起電流的大幅變化，所以本實用新型採用電流源供電時比較理想的驅動方案，可滿足LED驅動電路的穩定性。過高的電流會影響LED的使用壽命，為了防止其損壞，本實用新型可以對LED驅動電路的電流加以限制。LED電流和光通量間會存在一定的非線性，所以本實用新型將電流控制在線性區域內。
[0029]本實用新型為了防止LED驅動電路的頻率響應特性對可見光通信發射機產生消極影響，所以採用了幅頻特性控制電路122對LED驅動電路進行頻率響應方面的測試和控制。所述幅頻特性控制電路122的實現方式可以有多種，本實施例簡單列舉2種實現方式，具體分別參見圖2和圖4所示。
[0030]如圖2所示，所述幅頻特性控制電路122採用NMOS管控制所述LED驅動電路120的幅頻特性。圖2中，對採用0PA860M0S管的LED(功率為3W)驅動電路進行幅頻特性測試，使用函數發生器輸出幅值為400mV，偏壓為2.5V的諧波作為信號激勵源，交流小信號的分析結果如圖3所示。
[0031]如圖4所示，所述幅頻特性控制電路122採用PNP型三極體控制所述LED驅動電路120的幅頻特性。圖4中，對採用KEC3072D雙極電晶體時的LED驅動電路進行幅頻特性測試，使用函數發生器輸出幅值為400mV，偏壓為2.5V的諧波作為信號激勵源，LED接Xl檔探針，圖4中R3=47歐姆，在不同的基極電壓下測得的幅頻特性如圖5所示。對比圖3和圖5可以發現，使用NPN型三極體驅動具有更好的頻率響應能力。
[0032]本實用新型所述的可見光通信發射機可用於基於LED照明燈的可見光通信系統前端樣機，能實現對半導體LED照明光源的寬帶模擬調製，完成通信模擬信號的高質量發送和接收，對通信信號的調製高保真，調製信號的信噪比達到30dB以上，信號的有效發送距離達到4米及以上。本實用新型所述的可見光通信發射機可以實現高速和高效的調製，實現通信信號對照明光源的強度調製。
[0033]綜上所述，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0034]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種可見光通信發射機，其特徵在於:所述可見光通信發射機包括LED和LED驅動電路； 所述LED和LED驅動電路構成閉合迴路:所述LED驅動電路包括電流源,所述LED驅動電路將電流源輸出的直流壓降調製成隨通信信號的幅頻特性變化的變化電流壓降，利用變化電流壓降驅動所述LED單向導通發光。
2.根據權利要求1所述的可見光通信發射機，其特徵在於:所述電流源包括直流電流源、或單向脈衝電流源。
3.根據權利要求1所述的可見光通信發射機，其特徵在於:所述LED驅動電路還包括一控制LED驅動電路的幅頻特性的幅頻特性控制電路，所述幅頻特性控制電路與所述電流源和LED分別相連。
4.根據權利要求3所述的可見光通信發射機，其特徵在於:所述幅頻特性控制電路採用PNP型三極體控制所述LED驅動電路的幅頻特性。
5.根據權利要求3所述的可見光通信發射機，其特徵在於:所述幅頻特性控制電路採用NMOS管控制所述LED驅動電路的幅頻特性。
【文檔編號】H04B10/50GK203722641SQ201420008903
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月7日 優先權日:2014年1月7日
【發明者】於正永, 餘建明, 束美其, 華山, 董進 申請人:淮安信息職業技術學院