CN102694592B - 可消除外界干扰的光子接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可消除外界干扰的光子接收装置，其包括光电转换模块及干扰信号消除模块，所述光电转换模块包括第一光电转换单元及第二光电转换单元，所述第一光电转换单元用于将含有信号光及干扰光的混合光转换成电信号，所述第二光电转换单元用于将干扰光转换成电信号；所述干扰信号消除模块用于根据所述第一光电转换单元及第二光电转换单元输出的信号进行运算，将干扰信号滤除。本发明光控门锁通过设置有所述干扰信号消除模块，所述第一光电转换单元及第二光电转换单元输出的信号经所述干扰信号消除模块运算后，可将干扰信号滤除，因而增强了信号的抗干扰能力，本发明在太阳光或灯光等干扰下，也能正常工作，可应用在具有复杂干扰光的环境中。

Description

可消除外界干扰的光子接收装置

技术领域

本发明涉及一种光接收装置，尤其涉及一种可消除外界干扰的光子接收装置。

背景技术

可见光通信是一种以光波为传输媒质的通信方式，其利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息。可见光通信具有以下突出优点：①可见光通信是绿色资源，不存在电磁辐射；②有光就可以进行通信，无通信盲区，方便快捷；③可见光通信发射功率高；④无需无线电频谱认证；⑤、传输频带宽、通信容量大、保密性好和抗电磁干扰能力强。因而，可见光通信在数据传输、门禁系统等领域逐渐得到推广应用。

门禁系统属于公共安全系统的范畴，是广泛使用的一种高科技安全设施。光信号不容易被破译，安全性高，因而在门禁系统中较为被青睐。现有用光信号传输信息的门禁系统包括光子钥匙及与所述光子钥匙配合的光控门锁，所述光子钥匙通过发射不断闪灭的含有信息的光信号，所述光控门锁解析所述光信号，从而进行开门或关门动作。然而，由于太阳光或灯光等外界杂散光的干扰，所述信号传输的误码率较高，容易造成门锁误判。同理，在数据传输系统中，由于所述杂散光的影响，接收终端也容易接收到错误的数据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的不足，提出一种可消除外界干扰的光子接收装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提出一种光控门锁，其包括光电转换模块及干扰信号消除模块，所述光电转换模块包括第一光电转换单元及第二光电转换单元，所述第一光电转换单元用于将含有信号光及干扰光的混合光转换成电信号，所述第二光电转换单元用于将干扰光转换成电信号；所述干扰信号消除模块用于根据所述第一光电转换单元及第二光电转换单元输出的信号进行运算，将干扰信号滤除。

进一步地，所述干扰信号消除模块包括减法器，所述减法器根据所述第一光电转换单元及第二光电转换单元输出的信号进行减运算，将干扰信号滤除。

进一步地，所述干扰信号消除模块还包括信号放大器，所述信号放大器用于将所述减法器输出的信号放大。

进一步地，所述信号放大器是对数放大器或跨阻放大器。

进一步地，所述干扰信号消除模块还包括带通滤波器，所述带通滤波器用于对所述信号放大器输出的信号滤波，以消除环境噪声及所述信号放大器引入的噪声。

进一步地，所述光子接收装置还包括均衡整形模块，所述均衡整形模块用于对干扰信号消除模块输出的信号进行消除码间干扰并纠正脉冲波形。

进一步地，所述均衡整形模块包括相互电连接的运算放大器及比较器，所述运算放大器的输入端及所述比较器的一输入端均与所述干扰信号消除模块的输出端电连接，所述运算放大器与所述比较器相互电连接。

进一步地，所述光子接收装置还包括译码模块，所述译码模块用于将均衡整形模块传过来的CMI码的数字信号译成NRZ码的数字信号。

进一步地，所述译码模块包括高低位分离电路及译码运算电路，所述高低位分离电路用于将接收到的CMI码的高低位进行分离，所述译码运算电路用于对所述CMI码分离后的高低位进行同或运算。

进一步地，所述第一光电转换单元、第二光电转换单元是光电二极管。

综上所述，本发明光控门锁通过设置有所述干扰信号消除模块，所述第一光电转换单元及第二光电转换单元输出的信号经所述干扰信号消除模块运算后，可将干扰信号滤除，因而增强了信号的抗干扰能力，本发明在太阳光或灯光等外界杂散光干扰下，也能正常工作，可应用在具有复杂干扰光的环境。因此，应用在门禁系统中，不容易造成门锁误判。同理，应用在数据传输系统中，接收终端也不容易接收到错误的数据。

附图说明

图1是本发明第一种实施例的原理框图。

图2是图1所示本发明均衡整形模块的原理框图。

图3是图1所示本发明译码模块的原理框图。

图4是图1所示本发明应用在光控门锁上时的原理框图。

图5是本发明第二种实施例的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述：

请参阅图1，本发明可消除外界干扰的光子接收装置包括光电转换模块1、干扰信号消除模块2、均衡整形模块3及译码模块4。所述光电转换模块1用于将光信号发射装置发射过来的光信号转换成电信号，所述光信号发射装置发射的光信号的码型是CMI码，以便降低信号传输的误码率。所述光电转换模块1包括第一光电转换单元11及第二光电转换单元12，所述第一光电转换单元11用于将含有信号光及干扰光的混合光转换成电信号，所述第二光电转换单元12用于将干扰光转换成电信号。所述第一光电转换单元11与及第二光电转换单元12朝向相互垂直，且两者之间相隔一段距离，以尽量避免所述及第二光电转换单元12接收到信号光。

在本实施例中，所述第一光电转换单元11及第二光电转换单元12均是雪崩光电二极管。所述雪崩光电二极管是一种p-n结型的光检测二极管，其利用了载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高检测的灵敏度。因而，雪崩光电二极管与真空光电倍增管相比，所述雪崩光电二极管具有小型、不需要高压电源等优点，更适于实际应用；与一般的半导体光电二极管相比，所述雪崩光电二极管具有灵敏度高、速度快等优点。所述跨阻放大器具有增益稳定、动态范围大、频带宽等优点。

所述干扰信号消除模块2用于根据所述第一光电转换单元11及第二光电转换单元12输出的信号进行运算，将干扰信号滤除。所述干扰信号消除模块2包括减法器21、信号放大器22及带通滤波器23。所述减法器21与所述第一光电转换单元11及第二光电转换单元12的输出端电连接，并根据所述第一光电转换单元11及第二光电转换单元12输出的信号进行减运算，将干扰信号滤除。所述信号放大器22用于将所述减法器21输出的信号放大，所述信号放大器22可以是对数放大器或跨阻放大器。在本实施例中，所述信号放大器22是跨阻放大器，所述跨阻放大器具有增益稳定、动态范围大、频带宽等优点。所述带通滤波器23用于对所述信号放大器22输出的信号滤波，以消除环境噪声及所述信号放大器22引入的噪声。

请参阅图2，所述均衡整形模块3用于对光电转换模块1输出的信号进行消除码间干扰并纠正脉冲波形，其包括相互电连接的运算放大器31及比较器32，所述运算放大器31的输入端及所述比较器32的一输入端均与所述光电转换模块1的信号放大器22输出端电连接，所述比较器32的输出端与所述译码模块4电连接。

请参阅图3，所述译码模块4用于将光电转换模块1经整形后传过来的CMI码的数字信号译成NRZ码的数字信号，其包括高低位分离电路41及译码运算电路42，所述高低位分离电路41用于将接收到的CMI码的高低位进行分离，所述译码运算电路42用于对所述CMI码分离后的高低位进行同或运算。

所述高低位分离电路41设置有若干D触发器，所述D触发器设置有数据输入端D，时钟输入端CLK、反相置位端SD及数据输出端Q。输入的CMI码在时钟CP的作用下被各个D触发器锁存。当时钟CP下降沿达到时(此时对应第一位CMI码的中点时刻)，经过反相器成为上升沿，此刻D触发器输出第一位CMI码的值，并处于保存状态，实现对第一位CMI码值的锁存。经过一个CMI码元宽度时间，时钟CP的上升沿到达(此时对应第二位CMI码中点时刻)，D触发器输出第二位的CMI码值，与此同时，第一位被锁存的CMI码进入第二个D触发器，从而实现两个CMI码的分离。

所述译码运算电路42包括一个异或门和一个D触发器，其中，异或门分别接码位分离电路的第一、第二位CMI码输出，NRZ为译码输出。由CMI译码原理可知，只要将CMI码的第一、第二位进行同或运算，就得其对应的NRZ码，所以，本实施例将CMI码第一、第二位先经过异或门再做反相运算，即得译码输出。所述CMI码具有以下优点：(1)不存在直流分量，且低频分量较小；(2)信息码流中具有很强的时钟分量，便于从信号中提取时钟信息；(3)具有一定的纠错能力。因而，可降低信号传输的误码率。

请参阅图4，其为本发明应用在光控门锁上时的原理框图。所述光控门锁除本发明外，还包括微控制器模块5及电控锁主体6。所述微控制器模块5用于对所述译码模块4传过来的NRZ码数字信号进行解密，并控制所述电控锁主体6开启或关闭。所述微控制器模块5设置有微处理器，所述微处理器可以是单片机、FPGA或DSP。在本实施例中，所述微处理器是单片机。所述电控锁主体6包括继电器、电机及与电机传动连接的锁舌等部件，其是现有技术，在此不再赘述。

请参阅图5，其为本发明第二种实施例的原理框图。本实施例与所述第一种实施例相比，其除了包括所述光电转换模块1、干扰信号消除模块2、均衡整形模块3及译码模块4外，还包括USB接口7。所述USB接口7用于将所述译码模块4输出至与其连接的主机，所述主机可以是电脑等具有USB接口7的装置。因而本发明可与任意智能终端主机的USB接口7连接，进行传输数据，因而可增强数据传输的安全性。

综上所述，本发明光控门锁通过设置有所述干扰信号消除模块2，所述第一光电转换单元11及第二光电转换单元12输出的信号经所述干扰信号消除模块2运算后，可将干扰信号滤除，因而增强了信号的抗干扰能力，本发明在太阳光或灯光等外界杂散光干扰下，也能正常工作，可应用在具有复杂干扰光的环境。因此，应用在门禁系统中，不容易造成门锁误判。同理，应用在数据传输系统中，接收终端也不容易接收到错误的数据。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，例如，所述光电二极管是PIN光电二极管，所述信号放大器22是对数放大器，所述第一光电转换单元11、第二光电转换单元12包括有多个光电二极管等这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种可消除外界干扰的光子接收装置，包括光电转换模块，其特征在于：还包括干扰信号消除模块、均衡整形模块及译码模块，所述光电转换模块包括第一光电转换单元及第二光电转换单元，所述第一光电转换单元用于将含有信号光及干扰光的混合光转换成电信号，所述第二光电转换单元用于将干扰光转换成电信号；所述干扰信号消除模块用于根据所述第一光电转换单元及第二光电转换单元输出的信号进行运算，将干扰信号滤除；

所述干扰信号消除模块包括减法器，所述减法器根据所述第一光电转换单元及第二光电转换单元输出的信号进行减运算，将干扰信号滤除；

所述均衡整形模块用于对干扰信号消除模块输出的信号进行消除码间干扰并纠正脉冲波形；

所述译码模块包括高低位分离电路及译码运算电路，用于将均衡整形模块传过来的CMI码的数字信号译成NRZ码的数字信号；

所述高低位分离电路用于将接收到的CMI码的高低位进行分离，所述高低位分离电路设置有至少一个D触发器，所述D触发器设置有数据输入端D，时钟输入端CLK、反相置位端SD及数据输出端Q，输入的CMI码在时钟CP的作用下被各个D触发器锁存，当时钟CP下降沿达到时即对应第一位CMI码的中点时刻，经过反相器成为上升沿，此刻D触发器输出第一位CMI码的值，并处于保存状态，实现对第一位CMI码值的锁存，经过一个CMI码元宽度时间，时钟CP的上升沿到达即此时对应第二位CMI码中点时刻，D触发器输出第二位的CMI码值，与此同时，第一位被锁存的CMI码进入第二个D触发器，从而实现两个CMI码的分离；

所述译码运算电路用于对所述CMI码分离后的高低位进行同或运算，所述译码运算电路包括一个异或门和一个D触发器，其中，异或门分别接码位分离电路的第一、第二位CMI码输出，将CMI码第一、第二位先经过异或门再做反相运算，即得NRZ译码输出。

2.根据权利要求1所述的可消除外界干扰的光子接收装置，其特征在于：所述干扰信号消除模块还包括信号放大器，所述信号放大器用于将所述减法器输出的信号放大。

3.根据权利要求2所述的可消除外界干扰的光子接收装置，其特征在于：所述信号放大器是对数放大器或跨阻放大器。

4.根据权利要求2所述的可消除外界干扰的光子接收装置，其特征在于：所述干扰信号消除模块还包括带通滤波器，所述带通滤波器用于对所述信号放大器输出的信号滤波，以消除环境噪声及所述信号放大器引入的噪声。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的可消除外界干扰的光子接收装置，其特征在于：所述均衡整形模块包括相互电连接的运算放大器及比较器，所述运算放大器的输入端及所述比较器的一输入端均与所述干扰信号消除模块的输出端电连接，所述运算放大器与所述比较器相互电连接。

6.根据权利要求1所述的可消除外界干扰的光子接收装置，其特征在于：所述第一光电转换单元、第二光电转换单元是光电二极管。