CN104486269A

CN104486269A - 调制系数自动调整电路

Info

Publication number: CN104486269A
Application number: CN201410855200.5A
Authority: CN
Inventors: 李惠健; 许广廷; 张朝婷
Original assignee: SMART CONNECTIONS Co Ltd
Current assignee: SMART CONNECTIONS Co Ltd
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2034-12-30
Also published as: CN104486269B

Abstract

本发明涉及调制系数自动调整电路，包括LED、基带信号、直流电、基带信号幅度调整电路模块、电压跟随电路模块、耦合调制电路模块；电压跟随电路模块用于将直流电电压经分压、阻隔后得到一个固定的最大调制信号电压，将该最大调制信号电压发送至基带信号幅度调整电路模块；基带信号幅度调整电路模块用于接收来自电压跟随电路模块的最大调制信号电压，将基带信号进行比较整形得到电压小于或等于最大调制信号电压的调制信号，将该调制信号发送至耦合调制电路模块；耦合调制电路模块用于将来自基带信号幅度调整电路模块的调制信号经过耦合后与直流电叠加发送至LED的阳极，LED的阴极接地。其在使用不同功率的LED灯时，调制系数稳定在设定值，不随直流电电压的变化而变化。

Description

调制系数自动调整电路

技术领域

本发明涉及可见光通信系统的幅度调制技术领域，尤其涉及调制系数自动调整电路。

背景技术

可见光通信系统即利用可见光进行通信、数据传输，实现高达1Gbps的数据传输速率。在可见光通信系统中，发射机基带信号对LED直流电源进行幅度调制是一种常用的调制方式。调制后，基带信号转化为LED灯的明暗变化。在接收机端，光电转换电路把光线的明暗变化转换成电信号，解调还原成基带信号。调制系数是发射机的一个关键参数，必须设定在合理的范围内。采用幅度调制的可见光通信系统，调制系数过大，会导致实际照明功率减小；调制系数过小，会加大接收机解调的难度，增加误码率。对于幅度调制，调制系数是调制信号电压的最大、最小值的差与载波信号最大、最小值的和的比值。

现有技术通常采用的调制电路如图1所示，包括基带信号1、一比较器U1、电阻R1、电容C1，电感L1、LED1，基带信号1连接比较器U1的正输入端，比较器U1的负输入端接基准电压Vref，电阻R1的一端和电容C1的一端均与比较器U1的输出端连接，电阻R1的另一端接直流电VCC1，直流电VCC1的值设为V1，电感L1的一端和LED的正极端均与电容C1的另一端连接，电感L1的另一端接直流电VCC2，直流电VCC2的电压值设为V2，LED1的负极端接地。基带信号1经过比较器U1比较器整形，得到调制信号，其最大电压Vmax＝V1，最小电压为Vmin＝0V。该调制信号经过电容C1耦合到LED1电源上，实现了幅度调制。而载波信号是LED1的直流供电电压，其值为VCC2，则调制系数Ma＝(Vmax-Vmin)/(V2+V2)＝V1/(2*V2)，可见，V1为定值，当V2取不同值时，调制系数也随之改变，无法保持一个确定值。比较器U1的负输入端连接的基准电压Vref的值通常为基带信号1最大幅度的一半，当输入基带信号1大于基准电压Vref时，比较器U1输出高电平；当基带信号1小于基准电压Vref时，比较器U1输出低电平。

现有技术的问题在于，使用不同功率的LED灯及配套电源时，调制系数无法实现根据实际情况自动调整，其不能稳定在设定值，需要调整电路参数才能确保调制系数不变，适配性差，工程实现成本高。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种调制系数自动调整电路，其在使用不同功率的LED灯及配套电压时，调制系数稳定在设定值，不随直流电电压的变化而变化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

调制系数自动调整电路，包括LED、基带信号、直流电、基带信号幅度调整电路模块、电压跟随电路模块、耦合调制电路模块；该电压跟随电路模块用于将直流电电压经分压、阻隔后得到一个固定的最大调制信号电压，并将该最大调制信号电压发送至基带信号幅度调整电路模块；该基带信号幅度调整电路模块用于接收来自电压跟随电路模块的最大调制信号电压，将基带信号进行比较整形得到电压小于或等于最大调制信号电压的调制信号，并将该调制信号发送至耦合调制电路模块；该耦合调制电路模块用于将来自基带信号幅度调整电路模块的调制信号经过耦合后与直流电叠加发送至LED的阳极，LED的阴极接地。

优选的，所述基带信号幅度调整电路模块包括比较器U2、电阻R2，所述比较器U2的正输入端连接基带信号，比较器U2的负输入端连接基准电压Vref，所述电阻R2的一端以及耦合调制电路模块均与比较器U2的比较输出端连接，所述电阻R2的另一端连接电压跟随电路模块。

优选的，所述比较器U2为开漏输出比较器。

优选的，所述比较器U2为开集输出比较器。

优选的，所述电压跟随电路模块包括跟随器U3、电阻R3、电阻R4，所述电阻R3和电阻R4的一端均与跟随器U3的同相输入端连接，电阻R3的另一端连接直流电，电阻R4的另一端接地；所述电阻R2的另一端和跟随器U3的反相输入端均与跟随器U3的输出端连接。

优选的，所述耦合调制电路模块包括电容C2、电感L2，所述电感L2的一端与直流电连接，电容C2与比较器U2的输出端连接，电感L2的另一端和电容C2的另一端均与LED的阳极连接。

优选的，所述基带信号的电压为3.3V或1.8V。相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明相比现有技术，增加了电压跟随电路模块，其根据直流电的电压获取相应的最大调制信号电压，经过电感的隔离滤波作用，防止调制信号耦合到直流电，并且该电路模块使得调制系数与直流电无关，保证调制系数固定在设定值，当更换不同功率的LED、搭配不同的直流电电源时，电压跟随电路模块自动调整，调制系数不变。

附图说明

图1为现有技术的电路结构图；

图2为本发明的调制系数自动调整电路的电路结构图。

其中，1、基带信号；2、基带信号；3、基带信号幅度调整电路模块；4、电压跟随电路模块；5、耦合调制电路模块；6、LED。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

请参见图2，本实施例的调制系数自动调整电路，包括LED 6、基带信号2、直流电VCC3、基带信号幅度调整电路模块3、电压跟随电路模块4、耦合调制电路模块5；该电压跟随电路模块4用于将直流电VCC3的电压经分压、阻隔后得到一个固定的最大调制信号电压，并将该最大调制信号电压发送至基带信号幅度调整电路模块3；该基带信号幅度调整电路模块3用于接收来自电压跟随电路模块4的最大调制信号电压，将基带信号2进行比较整形得到电压小于或等于最大调制信号电压的调制信号，并将该调制信号发送至耦合调制电路模块5；该耦合调制电路模块5用于将来自基带信号幅度调整电路模块3的调制信号经过耦合后与直流电VCC3叠加发送至LED 6的阳极，LED6的阴极接地。

具体的，基带信号幅度调整电路模块3包括比较器U2、电阻R2，比较器U2的正输入端连接基带信号2，比较器U2的负输入端连接基准电压Vref，电阻R2的一端以及耦合调制电路模块5均与比较器U2的比较输出端连接，电阻R2的另一端连接电压跟随电路模块4。比较器U2的工作原理跟现有技术的比较器工作原理相同，比较器U2具有正输入端和负输入端这两个输入端，基准电压Vref的值为基带信号2最大幅度的一半，当输入基带信号2大于基准电压Vref时，比较器U2输出高电平，当输入基带信号小于基准电压Vref时，比较器U2输出低电平。

电压跟随电路模块4包括跟随器U3、电阻R3、电阻R4，电阻R3和电阻R4的一端均与跟随器U3的同相输入端连接，电阻R3的另一端连接直流电VCC3，电阻R4的另一端接地；电阻R2的另一端和跟随器U3的反相输入端均与跟随器U3的输出端连接。

耦合调制电路模块5包括电容C2、电感L2，电感L2的一端与直流电连接，电容C2与比较器U2的输出端连接，电感L2的另一端和电容C2的另一端均与LED 6的阳极连接。

基带信号2的信号输入一般为3.3V、1.8V的常用的数字量电路电平，经过比较器U2输出调制信号，基带信号幅度调整电路模块3主要用作电平变化处理，输出的调制信号与基带信号2的波形基本一致，只是信号电压幅度变化，比较器U2是开漏或开集输出的比较器U2。直流电VCC3的电压经过电阻R3和电阻R4分压后得到电阻R2的上拉电压，该上拉电压即为调制信号电压的最大电压幅度，因此该上拉电压为最大调制信号电压。

电压跟随电路模块4主要根据直流电VCC3的电压V3，经过分压后获得相应的最大调制信号电压,该最大调制信号电压V4的值随直流电VCC3的电压的变化动态调整。跟随器U3起到增强驱动力和隔离作用，使得基带信号幅度调整电路模块3输出的调制信号电压变化时，最大调制信号电压的电压值不受影响。

基带信号幅度调整电路模块3输出的调制信号经过耦合调制电路模块5中电容C2的耦合，交流部分被提取出来，隔离直流分量，叠加在LED 6的直流电VCC3的电压V3上。电感L2起到隔离作用，使得调制信号不影响直流电电压V3本身的电压幅度。调制信号通过电容C2的耦合和电感L2的隔离。假设直流电VCC3的电压为V3，最大调制信号电压为V4，当基带信号为高电平时，LED 6的实际驱动电压为V3+(V4/2)，当基带信号为低电平时，LED 6实际驱动电压为V3-(V4/2)，实现了幅度调制效果。

由于最大调制信号电压V4是直流电电压V3电阻R3和电阻R4分压而成，因此最大调制信号电压V4＝V3*(R4/(R3+R4))。由调制系数的计算公式，调制系数是调制信号电压的最大、最小值的差与载波信号最大、最小值的和的比值，调制系数Ma＝V4/(2*V3)＝V3*(R4/(R3+R4))/(2*V3)＝R4/(2*(R3+R4))，由于电阻R3和电阻R4的阻值不可变，可知本实施例的调制系数Ma与直流电电压V3无关，使用不同功率LED 6和与LED 6配套的电压，并不会改变调制系数。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.调制系数自动调整电路，其特征在于，包括LED、基带信号、直流电、基带信号幅度调整电路模块、电压跟随电路模块、耦合调制电路模块；该电压跟随电路模块用于将直流电电压经分压、阻隔后得到一个固定的最大调制信号电压，并将该最大调制信号电压发送至基带信号幅度调整电路模块；该基带信号幅度调整电路模块用于接收来自电压跟随电路模块的最大调制信号电压，将基带信号进行比较整形得到电压小于或等于最大调制信号电压的调制信号，并将该调制信号发送至耦合调制电路模块；该耦合调制电路模块用于将来自基带信号幅度调整电路模块的调制信号经过耦合后与直流电叠加发送至LED的阳极，LED的阴极接地。

2.如权利要求1所述的调制系数自动调整电路，其特征在于，所述基带信号幅度调整电路模块包括比较器U2、电阻R2，所述比较器U2的正输入端连接基带信号，比较器U2的负输入端连接基准电压Vref，所述电阻R2的一端以及耦合调制电路模块均与比较器U2的比较输出端连接，所述电阻R2的另一端连接电压跟随电路模块。

3.如权利要求2所述的调制系数自动调整电路，其特征在于，所述比较器U2为开漏输出比较器。

4.如权利要求2所述的调制系数自动调整电路，其特征在于，所述比较器U2为开集输出比较器。

5.如权利要求1所述的调制系数自动调整电路，其特征在于，所述电压跟随电路模块包括跟随器U3、电阻R3、电阻R4，所述电阻R3和电阻R4的一端均与跟随器U3的同相输入端连接，电阻R3的另一端连接直流电，电阻R4的另一端接地；所述电阻R2的另一端和跟随器U3的反相输入端均与跟随器U3的输出端连接。

6.如权利要求1所述的调制系数自动调整电路，其特征在于，所述耦合调制电路模块包括电容C2、电感L2，所述电感L2的一端与直流电连接，电容C2与比较器U2的输出端连接，电感L2的另一端和电容C2的另一端均与LED的阳极连接。

7.如权利要求1所述的调制系数自动调整电路，其特征在于，所述基带信号的电压为3.3V或1.8V。