CN103117826A - 可见光无线通信语音广播装置 - Google Patents

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宋扬
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Abstract

本发明公开了一种可见光无线通信语音广播装置，包括发送端和接收端，发送端由音频信号源、幅度/频率调制器、LED驱动电路和LED依次连接组成，接收端由光接收器、放大滤波电路、AM/FM解调器、耳机放大器和耳机依次连接组成。本发明利用可见光无线通信传输语音信号，具有频谱免许可、材料绿色环保、对人体安全、无电磁干扰、保密性好、可在照明的同时通信的优点。本发明能够同时进行照明与无线通信，如博物馆内壁画的照明灯广播展品介绍以及道路交通灯广播路况信息等，也适用于对电磁干扰和辐射程度等有严格要求的飞行器舱和医院内等环境。

Description

可见光无线通信语音广播装置
技术领域
本发明属于无线通信、多媒体与移动互联网领域，涉及利用可见光无线通信实现语音广播的设备。
背景技术
可见光无线通信技术利用可见光源的发光强度变化传输信息。随着发光二极管（LED）技术的快速发展，可见光LED比传统的白炽灯和荧光灯具备更长的使用寿命、更低的功耗、更高的电光效率及更小的体积，有望在未来取代传统照明设备成为新一代的照明设备。此外，可见光LED基于固态电路，切换速度较快，具有较大的可调带宽，更适用于可见光无线通信。与传统的射频无线通信系统相比，可见光无线通信具有频谱免许可、材料绿色环保、对人体安全、无电磁干扰、保密性好、可在照明的同时通信以及系统复杂度低等优点。可见光无线通信可以广泛使用于有特殊要求的场所，如机舱、医院和博物馆等，并且其同时提供照明和通信功能，具有巨大的应用价值与良好的市场前景。
发明内容
技术问题：本发明提供一种可见光无线通信语音广播装置，利用可见光LED提供照明与语音广播功能，用户终端可设计为便携设备。
技术方案：本发明的可见光无线通信语音广播装置，包括发送端和接收端，发送端由音频信号源、幅度/频率调制器、LED驱动电路和LED依次连接组成，接收端由光接收器、放大滤波电路、AM/FM解调器、耳机放大器和耳机依次连接组成，LED与光接收器通过可见光信道连接。
本发明装置中，幅度/频率调制器将音频信号源发送来的基带语音信号调制为幅度或频率信号后输出至LED驱动电路，LED驱动电路将幅度或频率信号放大后驱动LED发射可见光，光接收器将接收到的可见光强度转换为随光强度变化的电流信号，放大滤波电路将光接收器产生的电流信号放大并滤波后产生电压信号，幅度/频率解调器从放大滤波电路产生的电压信号中通过AM/FM解调恢复出语音信号，输入至耳机放大器进行功率放大后驱动耳机发出声音。
本发明中，发送端安装在需要为用户提供语音广播服务的固定位置，音频信号源为需要广播的语音信号。
本发明中，接收端为提供广播语音服务的便携设备，光接收器采用光电二极管、雪崩光电二极管、光敏三极管、电荷耦合器件或太阳能板。
有益效果：本发明利用可见光无线通信传输语音信号，具有频谱免许可、材料绿色环保、对人体安全、无电磁干扰、保密性好、可在照明的同时通信的优点。本发明能够同时进行照明与无线通信，如博物馆内壁画的照明灯广播展品介绍以及道路交通灯广播路况信息等，也适用于对电磁干扰和辐射程度等有严格要求的飞行器舱和医院内等环境。
附图说明
图1为本发明可见光无线通信语音广播系统原理图；
图2为本发明一种具体实施方式的发送端的电路原理图；
图3为本发明一种具体实施方式的接收端的电路原理图；
图4为本发明一种具体实施方式的AM/FM解调器的电路原理图。
图中：1为发送端，2为接收端，1-1为音频信号源，1-2为幅度/频率调制器，1-3为LED驱动电路，1-4为LED，2-1为光接收器，2-2为放大滤波电路，2-3为幅度/频率解调器，2-4为耳机放大器，2-5为耳机，R1至R18分别为第一电阻至第十八电阻，C1至C10第一电容至第十电容，C11为外置大电容，C12为电源旁路电容，U1为第一集成运算放大器，U2为MOSFET晶体管，U3为第二集成运算放大器，U4为第三集成运算放大器，U5为收音机芯片，U6为FM中频陶瓷滤波器，U7为陶瓷鉴相器，U8为AM中频陶瓷滤波器，U9为耳机放大器。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步具体说明。
本发明系统原理图如图1所示，包括发送端1和接收端2，并通过可见光传输语音信号。发送端1由音频信号源1-1、幅度/频率调制器1-2、LED驱动电路1-3和LED1-4组成。接收端2由光接收器2-1、放大滤波电路2-2、幅度/频率解调器2-3、耳机放大器2-4和耳机2-5组成。
发送端1安装在需要为用户提供语音广播服务的固定位置。音频信号源1-1为需要广播的语音信号，可以为存储于各类播放器中的音乐和录音，或者麦克风输入的实时语音信号。幅度/频率调制器1-2将基带语音信号调制为AM或FM信号，其输出信号被LED驱动电路1-3放大后，驱动LED1-4发射可见光。
接收端2为便携设备，为用户提供广播语音服务。光接收器2-1将接收到的可见光强度转换为随之变化的电流信号。光接收器2-1可以用但不限于：光电二极管（PD）、雪崩光电二极管（APD）、光敏三极管、电荷耦合器件（CCD）或太阳能板实现。放大滤波电路2-2将光接收器2-1产生的电流信号放大并滤波后产生相应的电压信号。AM/FM解调器2-3从放大滤波电路2-2产生的电压信号中恢复出语音信号，输入至耳机放大器2-4进行功率放大后驱动耳机2-5发出声音。
发送端1的电路原理图如图2所示。音频信号源1-1通过3.5mm标准音频信号线接入系统。AM/FM调制器1-2的型号为SN74LS624，对语音信号进行AM/FM调制。LED驱动电路1-3中，第一电容C1和第一电阻R1构成隔直流电路，第一集成运算放大器U1的型号为OPA2674，U1及其外围的第二电容C2、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5构成匹配、滤波及放大电路，对信号进行放大和滤波。MOSFET晶体管U2的型号为RD06HVF1，U2及其外围的第三电容C3、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9构成LED驱动电路。LED1-4的型号为LE UW S2LN，其在350mA电流下发出的光通量为450lm，视角为140度。
接收端2的电路原理图如图3所示。采用型号为PD333-3C或S1227-1010BR的光电二极管2-1作为光接收器，通过第十电阻R10连接至反向偏置电压Vbias。放大滤波电路2-2中，第二集成运算放大器U3和第三集成运算放大器U4的型号均为OPA657，U3和U4及其外围的第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17和第十八电阻R18构成两级滤波放大电路，对光电二极管输出的电流信号进行放大和滤波。图3中的AM/FM解调器2-3的电路原理图如图4所示。收音机芯片U5的型号为TA2003，利用其中频解调功能完成AM/FM信号的解调。FM中频陶瓷滤波器U6的型号为SFE10.7MA5，陶瓷鉴相器U7的型号为CDA10.7MG31，AM中频陶瓷滤波器U8的型号为SFU455C5，C11为外置大电容，C12为电源旁路电容。图3中耳机放大器2-4中U9的型号为TPA6111A2，其将解调器恢复出的语音信号功率放大后驱动耳机发出声音。

Claims (4)

1.一种可见光无线通信语音广播装置，其特征在于，该装置包括发送端（1）和接收端（2），所述发送端（1）由音频信号源（1-1）、幅度/频率调制器（1-2）、LED驱动电路（1-3）和LED（1-4）依次连接组成，接收端（2）由光接收器（2-1）、放大滤波电路（2-2）、幅度/频率解调器（2-3）、耳机放大器（2-4）和耳机（2-5）依次连接组成，所述LED（1-4）与光接收器（2-1）通过可见光信道连接。
2.根据权利要求1所述的可见光无线通信语音广播装置，其特征在于，所述幅度/频率调制器（1-2）将音频信号源（1-1）发送来的基带语音信号调制为幅度或频率信号后输出至LED驱动电路（1-3），所述LED驱动电路（1-3）将幅度或频率信号放大后驱动LED（1-4）发射可见光，所述光接收器（2-1）将接收到的可见光强度转换为随光强度变化的电流信号，所述放大滤波电路（2-2）将光接收器（2-1）产生的电流信号放大并滤波后产生电压信号，幅度/频率解调器（2-3）从放大滤波电路（2-2）产生的电压信号中通过AM/FM解调恢复出语音信号，输入至耳机放大器（2-4）进行功率放大后驱动耳机（2-5）发出声音。
3.根据权利要求1或2所述的可见光无线通信语音广播装置，其特征在于，所述发送端（1）安装在需要为用户提供语音广播服务的固定位置，所述音频信号源（1-1）为需要广播的语音信号。
4.根据权利要求1或2所述的可见光无线通信语音广播系统，其特征在于，所述接收端（2）为提供广播语音服务的便携设备，所述光接收器（2-1）采用光电二极管、雪崩光电二极管、光敏三极管、电荷耦合器件或太阳能板。
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