CN204578540U - 光信号发射装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于光通信的光信号发射装置。该光信号发射装置包括：编码器，用于对输入信号进行编码和分路处理，以产生同步的多路编码信号；驱动器，用于将所述多路编码信号放大，以产生多路驱动信号；多个光源，用于在所述多路驱动信号的驱动下，产生同步的多路光信号。该光信号发射装置可以实现大面积的光信号覆盖。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种光信号发射装置。
背景技术
光通信技术是以光为载波来传播信号的通信技术，包括光纤通信技术和可见光通信技术。在光纤通信技术中，采用激光二极管或发光二极管作为光源，以及采用光纤作为光传递介质。在可见光通信中，采用荧光灯或发光二极管作为光源，以及采用空气作为光传递介质。不论光纤通信技术还是可见光通信技术，在发射端都需要将信息叠加或调制在光载波上，从而发射调制的光信号，在接收端对光信号进行解调，以获取信息。
近年来，可见光通信越来越受到关注。可见光通信设备包括作为发射端的光信号发射装置和作为接收端的光信号接收装置。可见光通信设备将信息调制成光载波的强度变化，利用光的闪烁信号来传递信息。由于光载波的强度变化频率很高，人眼甚至感觉不到光的闪烁。可见光通信可以利用室内照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号，从而可以兼具照明和通信的功能。可见光通信的通信速度可达每秒数十兆至数百兆。只要是在灯光照射到的地方，就可以高速地上传或下载。多台电脑使用也不会影响通信速度。可见光通信技术还具有安全性高的特点，只要将光遮挡住，信息就不会泄露。
然而，现有技术中的光通信系统的光信号覆盖范围有限，不能够满足可见光信号大范围覆盖的需求。因此，在光通信设备中，期望进一步改善光发射装置的覆盖面积。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种用于光通信的光信号发射装置，实现同步驱动多个光源。
根据本实用新型，提供一种光信号发射装置，其特征在于，包括：编码器，用于对输入信号进行编码和分路处理，以产生同步的多路编码信号；驱动器，用于将所述多路编码信号放大，以产生多路驱动信号；多个光源，用于在所述多路驱动信号的驱动下，产生同步的多路光信号。
优选地，所述光源为选自荧光灯和LED照明灯中的一种。
优选地，所述编码器包括：信号处理模块，用于输入信号的模数转换和编码处理，将输入信号转变成单路编码信号；以及信号分路模块，用于将单路编码信号转变成同步的多路编码信号。
优选地，所述信号处理模块包括：放大器，用于放大所述输入信号；模数转换器，用于将输入信号转换为数字信号；以及微控制单元，用于对所述数字信号进行编码，以产生单路编码信号。
优选地，所述信号分路模块为多级的非门级联结构。
优选地，所述信号分路模块的输入端为第一级非门的输入端，所述信号分路模块的输出端为最后级非门的输出端，最后级非门的数量为第一级非门的数量的N倍，其中N为大于2的整数。
优选地，在所述信号分路模块中，从第一级非门的输入端至最后级非门中的相应非门的输出端，每路编码信号均经过相同数量的非门。
优选地，所述信号分路模块中的第K级非门的数量大于第K-1级非门的数量，并且，第K-1级非门中的每一个非门与第K级非门中的至少一个非门相连接，其中K为大于2的整数。
优选地，所述编码器进一步包括与信号处理模块连接的音频输入模块和/或视频输入模块。
优选地，所述编码器进一步包括音频输入接口和/或视频输入接口、音频输入模块和/或视频输入模块、以及音频输出接口和/或视频输出接口，所述音频输入模块和/或视频输入模块与所述信号处理模块的输入端连接，所述音频输出接口和/或视频输出接口与所述信号分路模块的输出端连接。
优选地，所述编码器进一步包括用于为内部电路供电的电源接口和电源转换器，用于控制供电和断电的开关，以及用于提供冷却的风扇。
优选地，所述驱动器包括驱动板、信号输入接口、信号输出接口，其中所述驱动板包括多个驱动单元，用于驱动所述多个光源。
优选地，所述驱动器的所述信号输出接口为标准视频输入接口，所述信号输入接口为D型数据接口公头。优选地，所述驱动器进一步包括用于为内部电路供电的电源接口和电源转换器，用于控制供电和断电的开关，以及用于提供冷却的风扇。
本实用新型提出的光信号发射装置通过同步调制和驱动多个可见光信号源可以实现大面积的光信号覆盖。在该光信号发射装置的编码器中，对输入信号进行编码和分路处理。在优选的实施例中，采用级联的非门实现信号分路模块，使得每路信号经历相同的延迟，从而实现了多路编码信号的分路和同步调制。该光信号解决了现有光通信系统的光信号覆盖范围有限的问题采用普通LED照明用灯作为光源，集通信和照明于一体，结构简单，容易实现。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为本实用新型提出的光信号发射装置的实施例的结构框图；
图2为图1中编码器的结构框图；
图3为图2中信号处理模块的结构框图；
图4为图2中信号分路模块的结构框图；
图5为图1中驱动器的结构框图；
图6a至6c为LED驱动单元的电路图。
具体实施方式
以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1为本实用新型提出的光信号发射装置的实施例的结构框图。如图1所示，光信号发射装置包括：编码器110、驱动器210以及多个光源301。
编码器110用于对输入信号进行编码，以及将编码后的信号分路处理，形成多路编码信号，并输出到驱动器210。驱动器210用于将多路编码信号分别进行放大，并输出到相应的光源301。光源301用于在所述多路驱动信号的驱动下，产生同步的多路光信号。
输入信号为电信号，可以是音频信号、视频信号、视音频的混合信号等。光源可以是荧光灯、发光二极管、激光二极管等。在本实施例中，输入信号例如为音频信号，光源例如为普通LED照明灯。
图2为编码器110的结构框图。编码器110包括音频输入接口1108、音频输入模块1103、信号处理模块1102、信号分路模块1101、信号输出接口1109。编码器110还可以进一步包括用于为内部电路供电的电源接口1105和电源转换器1104，用于控制供电和断电的开关1106，以及用于提供冷却的风扇1107。
电源转换器1104通过开关1106和电源接口1105连接外部电源，外部电源为220V的交流电。电源转换器1104用于将220V的交流电转变为5V的直流电，用于为信号分路模块1101、信号处理模块1102、风扇1107供电。风扇1107用于散热。
音频输入模块1103通过音频输入接口1108接收音频信号实现音频信号的输入，并输出到信号处理模块1102。音频输入接口1108为标准视频输入接口(即RCA接口)，是目前最常见的音频和视频接线端子。
信号处理模块1102对音频信号进行模数转换以及编码处理，并将转变成数字信号并经过编码的编码信号输出到信号分路模块1101。
信号分路模块1101将编码信号分为同步的多路编码信号。在本实施例中，信号分路模块1101将单路编码信号分为128路相同的编码信号。信号分路模块1101通过多个信号输出接口1109输出到驱动器210。优选地，信号输出接口1109为9针D型数据接口(DB9)公口。
在上述实施例中，描述了音频输入接口1108和音频输入模块1103。然而，该编码器110不限于处理音频信号。如上所述，输入信号为电信号，可以是音频信号、视频信号、视音频的混合信号等。因此，在替代的实施例中，可以采用相应类型的输入接口和输入模块，使得可以输入相应的电信号。
图3为信号处理模块1102的结构框图。信号处理模块1102包括放大器11021、模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)11022以及微控制单元(Micro Control Unit，MCU)11023。音频信号经过放大器11021放大后，经模数转换器11022转换为数字信号。微控制单元11023将所述数字信号进行编码处理，从而输出单路编码信号。优选地，模数转换器11022和微控制单元11023之间的通信采用串行外设接口协议(Serial Peripheral Interface，SPI)。
图4为信号分路模块1101的结构框图。信号分路模块1101是多级非门级联结构。在该实施例中，信号分路模块1101利用四级非门实现分路功能。
第一级包括一个非门11011，用于接收单路编码信号。第二级包括两个非门，分别是与前级非门11011相连接的非门11012、非门11013，从而将单路编码信号分为2路。第三级包括16个非门11014，分别是与前级非门11012相连接的第一组8个非门，与前级非门11013相连接的第二组8个非门，从而将2路编码信号分为16路。第四级包括128个非门11015，每8个一组，分成16组。每组的非门分别是与前级一个非门相连接，从而将16路编码信号分为128路编码信号。
在信号分路模块1101中，将单路编码信号分路成128路编码信号。对于每路编码信号，从输入端至输出端均经由第一级非门至第四级非门共计4个非门。由于每个非门的延迟是相同的，因此，相对于在输入端输入的单路编码信号，每路输出编码信号均经历了相同的延迟，从而实现了多路编码信号的分路和同步调制。
图5为驱动器210的结构框图。驱动器210包括驱动板2101、信号输入接口2108、信号输出接口2109。驱动器210还可以进一步包括用于为内部电路供电的电源接口2107和电源转换器2102，用于控制供电和断电的开关2106，以及用于提供冷却的风扇2105。
电源转换器2102通过开关2106和电源接口2107连接外部的220V交流电源，将220V交流电转换为30V直流电，用于为驱动板2101供电。
驱动板2101包括多个LED驱动单元，用于根据编码信号产生驱动信号。信号输入接口2108为多个DB9公头，信号输出接口2109采用多个RCA母座。在一个实施例中，信号输入接口2108包括4个DB9公头，驱动板2101包括32个LED驱动单元，信号输出接口2109包括32个RCA接口，从而驱动器210可以采用4路输入信号驱动32个发光二极管。
图6a至6c为驱动板2101中的LED驱动单元U1的电路图。在一个实施例中，LED驱动单元U1采用可以从美国德州仪器购买的闸极驱动器UCC27531DBV。闸极驱动器UCC27531DBV的使能端EN接5V直流电，VDD端接30V直流电，GND端接地，IN端作为输入端，OUTH端作为输出端，OUTL端空接。电容C4串联在5V直流电和地之间，电容C1、电容C2、电容C3并联在30V直流电和地之间。其中，电容C1的大小为1nF，电容C2的大小为0.1μF，电容C3的大小为10μF，电容C4的大小为1μF。
该LED驱动单元U1的使能端始终处于高电平。从信号输入接口2108接收多路编码信号，然后将多路编码信号中的单路编码信号传送至相应的一个LED驱动单元U1的输入端，对编码信号进行放大，然后作为驱动信号从输出端输出。
本实用新型提出的光信号发射装置通过同步调制和驱动多个可见光信号源可以实现大面积的光信号覆盖。在该光信号发射装置的编码器中，对输入信号进行编码和分路处理。在优选的实施例中，采用级联的非门实现信号分路模块，使得每路信号经历相同的延迟，从而实现了多路编码信号的分路和同步调制。该光信号解决了现有光通信系统的光信号覆盖范围有限的问题采用普通LED照明用灯作为光源，集通信和照明于一体，结构简单，容易实现。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种光信号发射装置，其特征在于，包括：
编码器，用于对输入信号进行编码和分路处理，以产生同步的多路编码信号；
驱动器，用于将所述多路编码信号放大，以产生多路驱动信号；以及
多个光源，用于在所述多路驱动信号的驱动下，产生同步的多路光信号。
2.根据权利要求1所述的光信号发射装置，其特征在于，所述光源为选自荧光灯或LED照明灯中的一种。
3.根据权利要求1所述的光信号发射装置，其特征在于，所述编码器包括：
信号处理模块，用于输入信号的模数转换和编码处理，将输入信号转变成单路编码信号；以及
信号分路模块，用于将单路编码信号转变成同步的多路编码信号。
4.根据权利要求3所述的光信号发射装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：
放大器，用于放大所述输入信号；
模数转换器，用于将输入信号转换为数字信号；以及
微控制单元，用于对所述数字信号进行编码，以产生单路编码信号。
5.根据权利要求3所述的光信号发射装置，其特征在于，所述信号分路模块为多级的非门级联结构。
6.根据权利要求5所述的光信号发射装置，其特征在于，所述信号分路模块的输入端为第一级非门的输入端，所述信号分路模块的输出端为最后级非门的输出端，最后级非门的数量为第一级非门的数量的N倍，其中N为大于2的整数。
7.根据权利要求6所述的光信号发射装置，其特征在于，在所述信号分路模块中，从第一级非门的输入端至最后级非门中的相应非门的输出端，每路编码信号均经过相同数量的非门。
8.根据权利要求6所述的光信号发射装置，其特征在于，所述信号分路模块中的第K级非门的数量大于第K-1级非门的数量，并且，第K-1级非门中的每一个非门与第K级非门中的至少一个非门相连接，其中K为大于2的整数。
9.根据权利要求3所述的光信号发射装置，其特征在于，所述编码器进一步包括音频输入接口和/或视频输入接口、音频输入模块和/或视频输入模块、以及音频输出接口和/或视频输出接口，所述音频输入模块和/或视频输入模块与所述信号处理模块的输入端连接，所述音频输出接口和/或视频输出接口与所述信号分路模块的输出端连接。
10.根据权利要求9所述的光信号发射装置，其特征在于，所述编码器进一步包括用于为内部电路供电的电源接口和电源转换器，用于控制供电和断电的开关，以及用于提供冷却的风扇。
11.根据权利要求1所述的光信号发射装置，其特征在于，所述驱动器包括驱动板、信号输入接口、信号输出接口，其中所述驱动板包括多个驱动单元，用于驱动所述多个光源。
12.根据权利要求11所述的光信号发射装置，其特征在于，所述驱动器的所述信号输出接口为标准视频输入接口，所述信号输入接口为D型数据接口公头。
13.根据权利要求11所述的光信号发射装置，其特征在于，所述驱动器进一步包括用于为内部电路供电的电源接口和电源转换器，用于控制供电和断电的开关，以及用于提供冷却的风扇。
Priority Applications (6)
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2015
- 2015-05-25 CN CN201520341673.3U patent/CN204578540U/zh active Active
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