通過led實現無線通訊的方法及裝置的製作方法
2023-05-03 22:50:31 1
專利名稱：通過led實現無線通訊的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無線通訊技術，特別涉及一種通過LED實現無線通訊的方法及裝置。
背景技術：
隨著無線電設備的增多，頻率資源變得異常緊張，擴展頻率資源有著重要意義。近 幾年，大功率LED(發光二極體)器件的出現，為無線光通訊提供了條件，LED具有以下三種 基本重要特性1、LED的發光效率高於白熾燈。2、 LED的響應速度快(微秒極)，發出的光 可調製。3、 LED發出的光光譜純淨，無需濾鏡就可以顯示顏色。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種響應速度快、信號傳輸距離遠的通過LED實
現無線通訊的方法及裝置，可實現光通訊並具有信號識別以及光照明功能。 本發明所採取的技術解決方案是 通過LED實現無線通訊的方法，其特殊之處是 1、將所需傳輸的語音、音樂、數據信號經由自動控制增益放大器放大； 2、放大後的電信號送至頻率合成器，產生一個中心頻率為^的調頻正弦波，^的
頻率在30MHZ 31MHZ之間； 3、通過差頻器將調頻正弦波頻率^與一個固定頻率f2相差頻，f2的頻率低於4， 產生一個新的頻率&，即frf2 = f3，改變頻率合成器中心頻率，差頻器輸出的信號為已調 正弦波，其頻率f3在20KHZ 1000KHZ之間； 4、已調正弦波經寬帶功率放大器放大後驅動LED器件發光，發出閃爍調頻光，閃 爍頻率將遵循已調正弦波f3的變化規律而變化； 5、LED器件發出的閃爍調頻光經大氣或透明液體介質中傳輸，到達接收端；
6、接收端收到LED器件發出的閃爍調頻光經光電變換器變換成電信號；
7、光電變換後的電信號經由帶通放大器放大； 8、帶通放大器放大後的信號經鑑頻器鑑頻，還原原來的所需傳輸的信號； 9、鑑頻器輸出的微弱信號經功率放大器放大後，提高還原後的語音、音樂、數據等
電信號的功率電平；還原後的語音、音樂信號經過音頻裝置播放，還原後的數據信號經過存
貯器存貯。 上述的通過LED實現無線通訊的方法，LED器件發出的閃爍調頻光兼作照明功能，
其閃爍的頻率遠大於肉眼所能察覺到的閃爍頻率，在大氣或透明液體中傳輸，由於塵埃或
雜質的影響將發生漫發射，照亮傳輸路徑以及所經過的物體，因此具有照明功能。 上述的通過LED實現無線通訊的方法，LED器件光顏色可約定為肉眼觀察的某一
簡單識別信息。 通過LED實現無線通訊的裝置，包括發射裝置和接收裝置，其特殊之處是
3
所述的發射裝置包括自動控制增益放大器，用來將所需傳輸的語音、音樂、數據信 號進行放大；頻率合成器，用來將放大的電信號變為調頻正弦波；差頻器，用來將調頻正弦 波頻&與一個固定頻率&相差頻並產生一個新的頻率f3，即已調正弦波；寬帶功率放大器， 用來將已調正弦波放大；LED器件，通過放大後已調正弦波驅動且發光為閃爍調頻光，閃爍 頻率將遵循已調正弦波的變化規律而變化； 所述的接收裝置包括光電變換器，用來接收LED器件發出的閃爍調頻光並變換成 電信號；帶通放大器，用來將光電變換後的電信號放大；鑑頻器，將經帶通放大器放大後的 信號還原為原來的所需傳輸的信號；功率放大器，將鑑頻器輸出的微弱信號放大以提高還 原後的語音、音樂、數據等電信號的功率電平。 上述的通過LED實現無線通訊的裝置，所述的調頻正弦波的頻率&在30MHZ 31MHZ之間。 所述的已調正弦波的頻率f3在20KHZ 1000KHZ之間。 本發明的有益效果是把無線電通訊頻率擴展到可見光頻譜，利用了 LED的三種 基本特性，同時具有LED無線光通訊、光照明、信號識別功能，具體為 1、利用LED的響應速度快、信號傳輸距離遠、發出的光可調製特性，將所需傳輸的 信息調製LED光閃爍的頻率，實現無線LED光通訊功能，用來傳輸語言、音樂、數據信息；在 特殊環境下例如狹窄孔洞、巷道、透明液體中，可以很方便的傳輸語言、音樂、數據信息。在 樣機的實驗中，應用中功率LED器件，在晴好的夜空大氣傳輸距離為500米，透明液體中傳 輸衰減比大氣中略大，在遇到阻擋物時可採用本方法製造設備接力通訊，故有較大的應用 價值。 2、由於LED器件的發光效率高於白熾燈，無線LED光通訊時輻射的光線可用來照 明。 3、在無線LED光通訊的同時，由於LED器件發出的光譜純淨，應用不同顏色LED器 件，肉眼觀察LED器件光顏色，可按約定表示為某一簡單識別信息。 4、由於LED器件發出的可見光電磁波的波長極短，因此，高指向光學天線的幾何
尺寸可以做的極小，具有較好的抗幹擾性、通訊保密性和電磁兼容性。 5、無需架設光纖，設備架設方便，攜帶靈活。
圖1是該通過LED實現無線通訊的方法的原理圖；
圖2是該通過LED實現無線通訊的裝置電路方框圖。
具體實施例方式
如圖所示，通過LED實現無線通訊的方法，具體步驟為 1、將所需傳輸的語音、音樂、數據信號經由自動控制增益放大器1放大； 2、放大後的電信號送至頻率合成器2，產生一個中心頻率為^的調頻正弦波，^的
頻率在30MHZ 31MHZ之間； 3、通過差頻器3將調頻正弦波頻率^與一個固定頻率f2相差頻，f2的頻率低於 4，產生一個新的頻率f3，即f3 = frf2，改變頻率合成器中心頻率，差頻器3輸出的信號為已調正弦波，其頻率f3在20KHZ 1000KHZ之間； 4、已調正弦波經寬帶功率放大器4放大後驅動LED器件5發光，發出閃爍調頻光， 閃爍頻率將遵循已調正弦波f3的變化規律而變化； 5、 LED器件5發出的閃爍調頻光經大氣或透明液體介質中傳輸，到達接收端； 6、接收端收到LED器件5發出的閃爍調頻光經光電變換器6變換成電信號； 7、光電變換後的電信號經由帶通放大器7放大； 8、放大後的信號經鑑頻器8鑑頻，還原原來的所需傳輸的信號； 9、鑑頻器8輸出的微弱信號經功率放大器9放大後，提高還原後的語音、音樂、數
據等電信號的功率電平；還原後的語音、音樂信號經過音頻裝置播放，還原後的數據信號經
過存貯器存貯。 上述的通過LED實現無線通訊的方法，LED無線光通訊時LED器件5發出的閃爍 調頻光兼作照明功能，應用不同顏色的LED器件5，相應光顏色可約定為肉眼觀察的某一簡 單識別信息。 通過LED實現無線通訊的裝置，包括發射裝置和接收裝置， 所述的發射裝置包括自動控制增益放大器1，用來將所需傳輸的語音、音樂、數據 信號進行放大；頻率合成器2，用來將放大的電信號變為調頻正弦波，所述的調頻正弦波的 頻率^在30MHZ 31MHZ之間；差頻器3，用來將調頻正弦波頻^與一個固定頻率f2相差 頻並產生一個新的頻率&，即已調正弦波，所述的已調正弦波的頻率f3在20KHZ 1000KHZ 之間；寬帶功率放大器4，用來將已調正弦波放大；LED器件5，通過放大後已調正弦波驅動 且發光為閃爍調頻光，閃爍頻率將遵循已調正弦波的變化規律而變化；
所述的接收裝置包括光電變換器6，用來接收LED器件5發出的閃爍調頻光並變換 成電信號；帶通放大器7，用來將光電變換後的電信號放大；鑑頻器8，將經帶通放大器7放 大後的信號還原為原來的所需傳輸的信號；功率放大器9，將鑑頻器8輸出的微弱信號放大 以提高還原後的語音、音樂、數據等電信號的功率電平。 本發明應用了 LED基本特性，將音樂、語音、數據信號經由自動控制增益放大器1、 頻率合成器2、差頻器3，產生的調頻正弦波，經功率放大器4放大，驅動LED器件5發出閃 爍調頻光，經大氣或透明液體介質中傳輸到接收端，在接收端經光電變換、帶通放大、鑑頻、 功率放大，還原所傳輸的音樂、語音、數據等信息，具體應用實例如下 1、礦井採用無線電通訊，由於VHF頻段的電磁波在巷道中衰減大，傳輸距離近。採 用本發明的LED無線通訊方法，在不增加井下人員隨身攜帶設備的情況下，應用礦燈發出 的照明光線，實現井下人員視距條件下的語言對講功能，變換礦燈無線LED光通訊時，所用 的LED器件顏色可表示為某一肉眼觀察的簡單信息。例如紅色表示危險，綠色表示安 全，藍色表示我將與你建立通訊聯絡、請你做好接收準備。在樣機的實驗中，應用中功率
LED器件，通訊距離為500米。
2、船用航行燈 船用航行燈，是船隻在夜間航行時，避免碰撞而設立的，其顏色為紅色，通常使用 的是白熾燈。應用本發明製造的航行燈，不但能夠發出紅光顏色(應用發紅光的LED)，而且 所發出的閃爍調頻光可含有舷號、船名、國籍、所載貨物等信息。
3、可通話對講的手電筒
應用本發明製造的手電筒，在照明的同時，應用照明光線實現雙向對講功能。
4、路標燈 應用本發明製造的路標燈，應用在發光路標上，在路過的汽車上，顯示出限速、限 重、方位等功能。
權利要求
通過LED實現無線通訊的方法，其特徵是1.1、將所需傳輸的語音、音樂、數據信號經由自動控制增益放大器放大；1.2、放大後的電信號送至頻率合成器，產生一個中心頻率為f1的調頻正弦波，f1的頻率在30MHZ～31MHZ之間；1.3、通過差頻器將調頻正弦波頻率f1與一個固定頻率f2相差頻，f2的頻率低於f1，產生一個新的頻率f3，即f1-f2＝f3，改變頻率合成器中心頻率，差頻器輸出的信號為已調正弦波，其頻率f3在20KHZ～1000KHZ之間；1.4、已調正弦波經寬帶功率放大器放大後驅動LED器件發光，發出閃爍調頻光，閃爍頻率將遵循已調正弦波f3的變化規律而變化；1.5、LED器件發出的閃爍調頻光經大氣或透明液體介質中傳輸，到達接收端；1.6、接收端收到LED器件發出的閃爍調頻光經光電變換器變換成電信號；1.7、光電變換後的電信號經由帶通放大器放大；1.8、帶通放大器放大後的信號經鑑頻器鑑頻，還原原來的所需傳輸的信號；1.9、鑑頻器輸出的微弱信號經功率放大器放大後，提高還原後的語音、音樂、數據等電信號的功率電平；還原後的語音、音樂信號經過音頻裝置播放，還原後的數據信號經過存貯器存貯。
2. 根據權利要求1所述的通過LED實現無線通訊的方法，其特徵是LED器件發出的閃 爍調頻光兼作照明功能，其閃爍的頻率遠大於肉眼所能察覺到的閃爍頻率，在大氣或透明 液體中傳輸，由於塵埃或雜質的影響將發生漫發射，照亮傳輸路徑以及所經過的物體，因此 具有照明功能。
3 根據權利要求1所述的通過LED實現無線通訊的方法，其特徵是LED器件光顏色可 約定為肉眼觀察的某一簡單識別信息。
4. 一種通過LED實現無線通訊的裝置，包括發射裝置和接收裝置，其特徵是 所述的發射裝置包括自動控制增益放大器，用來將所需傳輸的語音、音樂、數據信號進行放大；頻率合成器，用來將放大的電信號變為調頻正弦波；差頻器，用來將調頻正弦波頻 4與一個固定頻率f2相差頻並產生一個新的頻率f3，即已調正弦波；寬帶功率放大器，用來 將已調正弦波放大；LED器件，通過放大後已調正弦波驅動且發光為閃爍調頻光，閃爍頻率 將遵循已調正弦波的變化規律而變化；所述的接收裝置包括光電變換器，用來接收LED器件發出的閃爍調頻光並變換成電信 號；帶通放大器，用來將光電變換後的電信號放大；鑑頻器，將經帶通放大器放大後的信號 還原為原來的所需傳輸的信號；功率放大器，將鑑頻器輸出的微弱信號放大以提高還原後 的語音、音樂、數據等電信號的功率電平。
5. 根據權利要求4所述的通過LED實現無線通訊的裝置，其特徵是所述的調頻正弦 波的頻率f\在30MHZ 31MHZ之間。
6. 根據權利要求4所述的通過LED實現無線通訊的裝置，其特徵是所述的已調正弦 波的頻率f3在20KHZ 1000KHZ之間。
全文摘要
通過LED實現無線通訊的方法，將所需傳輸的語音、音樂、數據信號經由自動控制增益放大器放大；送至頻率合成器，產生一個中心頻率為f1的調頻正弦波；通過差頻器產生已調正弦波；已調正弦波經寬帶功率放大器放大後驅動LED器件發光，發出閃爍調頻光；LED器件發出的閃爍調頻光經大氣或透明液體介質中傳輸，到達接收端；接收端經光電變換器變換成電信號，經由帶通放大器放大，經鑑頻器鑑頻、功率放大器放大後，還原原來的所需傳輸的語音、音樂、數據信號。本發明把無線電通訊頻率擴展到可見光頻譜，利用了LED的三種基本特性，同時具有LED無線光通訊、光照明、信號識別功能，具有抗幹擾性及通訊的保密性，無需架設光纖，設備架設方便，攜帶靈活。
文檔編號H04B10/10GK101753214SQ20091022065
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月7日 優先權日2009年12月7日
發明者路勝天 申請人:路勝天