CN110113101B - 可见光通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种可见光通信装置。所述可见光通信装置包括：收发模块，包括发射光源，所述发射光源用于向外界发射第一光信号；处理模块，包括至少一驱动电路和至少一恒流电路，所述驱动电路中包括至少一MOS管；所述恒流电路连接所述发射光源的输入端，用于向所述发射光源传输恒电流信号；所述MOS管连接所述发射光源的输出端，用于控制所述发射光源是否导通，以提高所述发射光源的响应速率。本发明大幅度提高所述可见光通信装置的通信速率。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种可见光通信装置。
背景技术
可见光通信(Visible Light Communication，VLC)是在发光二极管(LightEmitting Diode，LED)或激光光源等技术上发展起来的一种新型、短距离、高速的无线通信技术。虽然激光光源方向性好、亮度高，但是其成本较大，因此，目前主要以LED作为可见光通信系统中的发射光源。以LED作为发射光源的可见光通信装置，以大气或水作为传授媒介，通过发出肉眼察觉不到的、高速明暗闪烁的可见光信号来传输信息，在接收端利用，光电探测器(Photodetector,PD)完成光电转换，然后进行电信号的接收、再生、解调来实现信息的传递。与传统无线射频通信技术相比，VLC具有：耗能低、购置设备少等优势，符合国家节能减排战略；无电磁污染，可见光波段和射频信号不相互干扰，对人眼安全，频谱无需授权即可使用的优点；同时，适合信息安全领域使用，只要遮挡住可见光，VLC通信网络中的信息就不会外泄，具有高度保密性。基于上述原因，可见光通信被公认为最具发展前景的通信技术，已成为国内外的研究热点。
但是，目前在采用发光二极管作为可见光通信装置的发光光源的过程中，存在传输速率不够、传输距离较短的问题。因此，如何提高可见光通信装置发射光源的传输速率，改善可见光通信装置的性能，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种可见光通信装置，用于解决现有的可见光通信装置通信速率较低的问题，以改善可见光通信装置的性能。
为了解决上述问题，本发明提供了一种可见光通信装置，包括：
收发模块，包括发射光源，所述发射光源用于向外界发射第一光信号；
处理模块，包括至少一驱动电路和至少一恒流电路，所述驱动电路中包括至少一MOS管；所述恒流电路连接所述发射光源的输入端，用于向所述发射光源传输恒电流信号；所述MOS管连接所述发射光源的输出端，用于控制所述发射光源是否导通，以提高所述发射光源的响应速率。
优选的，所述发射光源包括相互并联的多个子光源组，每个所述子光源组包括相互串联的若干子光源，所述发射光源中的所有子光源呈环形排布。
优选的，所述发射光源包括相互并联的两个子光源组，每个所述子光源组包括相互串联的3个子光源，所述子光源为发光二极管。
优选的，所述收发模块还包括用于接收来自外界的第二光信号的光电探测器，所述光电探测器位于所述环形的中心。
优选的，所述收发模块还包括环绕所述光电探测器外围设置的环形遮光罩，所述环形遮光罩位于所述光电探测器与所述子光源之间，用于避免所述光电探测器与所述子光源之间的相互影响。
优选的，所述光电探测器为雪崩光电二极管。
优选的，所述处理模块包括与多个所述子光源组一一对应连接的多个驱动电路、以及与多个驱动电路一一对应的多个恒流电路，所述驱动电路用于控制与其连接的子光源组内的所有子光源是否导通。
优选的，所述驱动电路为由若干个所述MOS管组成的并联峰化电路。
优选的，所述驱动电路为由若干个所述MOS管组成的泄放电路。
优选的，所述泄放电路为一级泄放电路或者二级泄放电路。
本发明提供的可见光通信装置，通过采用包括MOS管的驱动电路来控制发射光源是否导通，利用MOS管高的响应速率实现对所述可见光通信装置通信速率的大幅度提高，例如达到1Mbps的通信速率，从而改善可见光通信装置通信的性能；同时，采用恒流电路驱动所述发射光源，确保了所述发射光源发光的稳定性，从而进一步改善了可见光通信装置的性能。
附图说明
附图1是本发明具体实施方式中可见光通信装置的整体结构示意图；
附图2是本发明具体实施方式中驱动电路的部分电路结构图；
附图3是本发明具体实施方式中恒流电路的结构图；
附图4A、4B是本发明具体实施方式中泄放电路的结构图；
附图5是本发明另一具体实施方式中并联峰化电路的结构图；
附图6是本发明具体实施方式中泄放电路下降沿时间对比图；
附图7是本发明具体实施方式中通信距离为50m、传输速率为1Mbps时的传输眼图；
附图8是本发明具体实施方式中收发模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的可见光通信装置的具体实施方式做详细说明。
本具体实施方式提供了一种可见光通信装置，附图1是本发明具体实施方式中可见光通信装置的整体结构示意图。如图1所示，本具体实施方式提供的可见光通信装置，包括：
收发模块10，包括发射光源101，所述发射光源101用于向外界发射第一光信号；
处理模块11，包括至少一驱动电路111和至少一恒流电路112，所述驱动电路112中包括至少一MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)管；所述恒流电路连接所述发射光源101的输入端，用于向所述发射光源101传输恒电流信号；所述MOS管连接所述发射光源101的输出端，用于控制所述发射光源101与地端是否导通，以提高所述发射光源101的响应速率。
附图2是本发明具体实施方式中驱动电路的部分电路结构图。具体来说，如图2所示，电源电流经调制后传输至所述恒流电路，所述恒流电路对电流进行恒流处理后传输至所述发射光源101(例如图2中的L1LED)。所述驱动电路112中的MOS管的漏极连接所述发射光源101的输出端、源极接地、栅极连接控制电路。当所述控制电路向所述栅极传输第一电压信号时，所述MOS管的栅极被选通，所述MOS管的源极和漏极连通，所述发射光源101输出的电流信号经所述MOS管传输到地端，所述发射光源101开启、并向外界发射所述第一光信号。当所述控制电路向所述栅极传输第二电压信号(所述第二电压信号低于所述第一电压信号)时，所述MOS管的栅极未被选通，所述MOS管的源极和漏极断开，所述发射光源101输出的电流信号不能达到地端，所述发射光源关闭。
由于MOS管具有高的相应速度，本具体实施方式通过设置具有MOS管的驱动电路来控制所述发射光源101与地端是否导通，从而控制所述发射光源101与电源之间是否构成闭合回路来实现对所述发射光源101状态的调整，实现了所述可见光通信装置高的响应速度，例如本具体实施方式提供的可见光通信装置的通信速率可以达到1Mbps。其中，所述发射光源101的状态至少包括开启状态和关闭状态。
附图3是本发明具体实施方式中恒流电路的结构图。本具体实施方式通过设置恒压恒流电路来驱动所述发射光源101，从而确保驱动所述发射电源101的电流的恒定，使得所述发射电源10能够稳定的工作，进一步改善了可见光通信装置的性能。本领域技术人员可以根据实际需要选择其他的恒电流电路结构来驱动所述发射光源101，本具体实施方式对此不作限定。
本具体实施方式提供的所述驱动电路112中可以仅包括一个MOS管，也可以包括多个MOS管。本具体实施方式中可以是所述驱动电路12中的部分(一个或者多个)MOS管连接所述发射光源101的输出端，也可以是所述驱动电路12中的全部MOS管均连接所述发射光源101的输出端，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。所述驱动电路112中的MOS管可以仅包括N-型MOS管，也可以仅包括P-型MOS管，还可以同时包括N-型MOS管和P-型MOS管，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。本具体实施方式中所述的“多个”是指两个以上。
优选的，所述驱动电路112为由若干个所述MOS管组成的泄放电路。
优选的，所述泄放电路为一级泄放电路或者二级泄放电路。
图4A为一级泄放电路的结构图，图4B为二级泄放电路的结构图，附图6是本发明具体实施方式中泄放电路下降沿时间对比图，附图7是本发明具体实施方式中通信距离为50m、传输速率为1Mbps时的传输眼图。
图6中的VM1表示所述驱动电路112中设置一级泄放电路时所述发射光源10的下降沿时间波形图、VM2表示所述驱动电路112中未设置泄放电路时所述发射光源10的下降沿时间波形图、VM3表示所述驱动电路112中设置二级泄放电路时所述发射光源10的下降沿时间波形图。另外，实验结果表明，在所述驱动电路112中未设置泄放电路时，所述发射光源10的上升沿时间为300多纳秒；在所述驱动电路112中设置一级泄放电路时，所述发射光源10的上升沿时间为200多纳秒；在所述驱动电路112中设置二级泄放电路时，所述发射光源10的上升沿时间可以缩短至100多纳秒。可见，泄放电路的设置，极大的加快了所述发射光源10驱动电路的工作速度，缩短了所述发射光源10的响应时间，有效改善了所述可见光通信装置的通信速率。
本具体实施方式中泄放电路的设置，缩短了整个所述驱动电路112的响应时间，加快了所述驱动电路112的工作速度，实现了对可见光通信装置通信速率的进一步提高。
在其他具体实施方式中，所述驱动电路为由若干个所述MOS管组成的并联峰化电路。附图5是本发明另一具体实施方式中并联峰化电路的结构图。所述并联峰化电路的设置，有助于进一步提升所述发射光源的响应速度。
附图8是本发明具体实施方式中收发模块的结构示意图。优选的，所述发射光源101包括相互并联的多个子光源组，每个所述子光源组包括相互串联的若干子光源81，所述发射光源101中的所有子光源81呈环形排布。更优选的，所述发射光源101包括相互并联的两个子光源组，每个所述子光源组包括相互串联的3个子光源81，所述子光源为发光二极管。
具体来说，本具体实施方式中的所述发射光源101采用多个发光二极管串并联相结合的方式，可以确保每颗发光二极管都能达到其额定功率、并且具有良好的频谱相应特性，从而提高所述发射光源啊101的整体发射功率，增大所述可见光通信装置的通信距离，例如所述发射光源101包括相互并联的两个子光源组、每个所述子光源组包括相互串联的3个子光源81时，所述可见光通信装置的通信距离可达50m，实现了远距离通信。
优选的，如图8所示，所述收发模块10还包括用于接收来自外界的第二光信号的光电探测器102，所述光电探测器102位于所述环形的中心。
优选的，所述收发模块还包括环绕所述光电探测器102外围设置的环形遮光罩83，所述环形遮光罩83位于所述光电探测器102与所述子光源81之间，用于避免所述光电探测器102与所述子光源81之间的相互影响。
优选的，所述光电探测器102为雪崩光电二极管。这是因为，雪崩光电二极管具有较高的探测灵敏度，有助于进一步改善所述可见光通信装置的通信性能。
具体来说，多个所述子光源81与所述光电探测器102形成在同一块电路板80上。所述子光源81发射的所述第一光信号经第一透镜聚焦后向外界传输；来自于外界的所述第二光信号经第二透镜汇聚后进入所述光电探测器102，所述光电探测器102接收所述第二光信号并将其转换为电信号。为了避免所述子光源81向外界发射的所述第一光信号对所述光电探测器102接收的光信号造成影响，本具体实施方式在所述光电探测器102的外周还设置有所述环形遮光罩83。所述环形遮光罩83的高度优选为高于所述光电探测器102的高度，以使得遮蔽效果更佳。本领域技术人员可以根据实际需要设置所述环形遮光罩83高度的具体数值，例如设置为10厘米；所述环形遮光罩83的颜色优选为黑色。
为了进一步提高所述可见光通信装置的使用灵活性，优选的，所述处理模块11包括与多个所述子光源组一一对应连接的多个驱动电路111，所述驱动电路111用于控制与其连接的子光源组内的所有子光源81是否导通。这样，用户可以根据需要选择一个子光源组导通或者多个子光源组同时导通，以满足不同的通信需求。
本具体实施方式提供的可见光通信装置，通过采用包括MOS管的驱动电路来控制发射光源是否导通，利用MOS管高的响应速率实现对所述可见光通信装置通信速率的大幅度提高，例如达到1Mbps的通信速率，从而改善可见光通信装置通信的性能；同时，采用恒流电路驱动所述发射光源，确保了所述发射光源发光的稳定性，从而进一步改善了可见光通信装置的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种可见光通信装置，其特征在于，包括：
收发模块，包括发射光源，所述发射光源用于向外界发射第一光信号，所述发射光源包括相互并联的两个子光源组，每个所述子光源组包括相互串联的3个子光源，所述子光源为发光二极管；
处理模块，包括至少一驱动电路和至少一恒流电路，所述驱动电路中包括MOS管；所述恒流电路连接所述发射光源的输入端，电源电流经调制后传输至所述恒流电路，所述恒流电路对电流进行恒流处理后向所述发射光源传输恒电流信号；所述MOS管的漏极连接所述发射光源的输出端、源极接地、栅极连接控制电路，用于控制所述发射光源与地端是否导通，以提高所述发射光源的响应速率，所述可见光通信装置的通信距离能够达到50米，当所述控制电路向所述栅极传输第一电压信号时，所述MOS管的栅极被选通，所述发射光源输出的电流信号经所述MOS管传输到地端，所述发射光源开启、并向外界发射所述第一光信号；当所述控制电路向所述栅极传输第二电压信号时，所述MOS管的栅极未被选通，所述发射光源关闭，所述第二电压信号低于所述第一电压信号；
所述驱动电路为由所述MOS管、电阻、电感和电容组成的并联峰化电路，所述并联峰化电路中的所述电阻的一端连接所述发射光源的输出端、另一端连接所述电感，所述电感的一端连接所述电阻、另一端接地，所述电容的一端连接所述发射光源的输出端、另一端接地。
2.根据权利要求1所述的可见光通信装置，其特征在于，所述发射光源包括相互并联的多个子光源组，每个所述子光源组包括相互串联的若干子光源，所述发射光源中的所有子光源呈环形排布。
3.根据权利要求2所述的可见光通信装置，其特征在于，所述收发模块还包括用于接收来自外界的第二光信号的光电探测器，所述光电探测器位于所述环形的中心。
4.根据权利要求3所述的可见光通信装置，其特征在于，所述收发模块还包括环绕所述光电探测器外围设置的环形遮光罩，所述环形遮光罩位于所述光电探测器与所述子光源之间，用于避免所述光电探测器与所述子光源之间的相互影响。
5.根据权利要求3所述的可见光通信装置，其特征在于，所述光电探测器为雪崩光电二极管。
6.根据权利要求2所述的可见光通信装置，其特征在于，所述处理模块包括与多个所述子光源组一一对应连接的多个驱动电路、以及与多个驱动电路一一对应的多个恒流电路，所述驱动电路用于控制与其连接的子光源组内的所有子光源是否导通。
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| CN114126139A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-01 | 华南理工大学 | 一种具有可见光通信功能的led驱动模块 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (3)
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN109617613A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-04-12 | 南京邮电大学 | 可见光通信装置 |
Non-Patent Citations (1)
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| 基于三原色白光LED的可见光通信技术研究;李子川;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 信息科技辑》;20180815(第08期);参见第2.2.3节，图2-7 * |
Also Published As
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