CN205265700U - 一种可见光通信的信号发射设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可见光通信的信号发射设备，包括数模转换模块、差分放大模块、增益控制模块、发光二极管、直流偏置模块、电流源模块、跟随器模块；数模转换模块的输出端连接差分放大模块的输入端，差分放大模块的输出端连接增益控制模块的输入端，增益控制模块的输出端、直流偏置模块的输出端、电流源模块的输出端分别连接发光二极管。三个跟随器模块分别连接在差分放大模块与增益控制模块之间、增益控制模块与发光二极管之间、发光二极管与电流源模块之间。本实用新型通过在信号上加上直流偏置使发光二极管工作在线性工作区域，可见光通信的信号发射设备利用可见光进行通信同时，还能够正常照明，极大的提高了能源的利用率。

Description

一种可见光通信的信号发射设备

技术领域

本实用新型涉及可见光通信技术领域，具体涉及一种可见光通信的信号发射设备。

背景技术

随着时代与科技的发展，人们的生活也变得越来越智能化。在无线电通信已经成为生活的主流时，可以发现无线电通讯方式的很多弊端，无线电的能源利用率很低，对于移动通信基站来说95％以上功率用于基站散热，用于信号的功率小于5％。而我们研究的一种新型的可见光通信的信号发射设备，利用可见光进行通信同时，还能够正常照明，照明的能量甚至可以被二次利用转为电能为设备供电。极大的提高了能源的利用率。此外，可见光是是所有电磁波中最安全的频段。也是地球上万物赖以生存的必备要素。利用可见光照明并通信是极为安全、绿色的通信手段。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可见光通信的信号发射设备，提高能源利用率，使用更加安全绿色的方式通信。

本实用新型的技术方案是：

一种可见光通信的信号发射设备，包括：

将输入信号从数字信号转换成模拟信号的数模转换模块；

对模拟信号差分放大的差分放大模块；

控制信号调制深度的增益控制模块；

发射可见光信号的发光二极管；

使发光二极管工作在线性工作区域的直流偏置模块；

通过流出的电流大小控制发光二极管光强的电流源模块；

三个用于隔离信号的跟随器模块；

数模转换模块的输出端连接差分放大模块的输入端，差分放大模块的输出端连接增益控制模块的输入端，增益控制模块的输出端、直流偏置模块的输出端、电流源模块的输出端分别连接发光二极管。三个跟随器模块分别连接在差分放大模块与增益控制模块之间、增益控制模块与发光二极管之间、发光二极管与电流源模块之间。

有益效果：

本实用新型的可见光通信的信号发射设备，通过在信号上加上直流偏置使发光二极管工作在线性工作区域，可见光通信的信号发射设备利用可见光进行通信同时，还能够正常照明，极大的提高了能源的利用率。此外，可见光是所有电磁波中最安全的频段，为人们提供了一种极为安全、绿色的通信手段。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式的可见光通信的信号发射设备结构框图；

图2是本实用新型具体实施方式的数模转换模块电路原理图；

图3是本实用新型具体实施方式的差分放大模块电路原理图；

图4是本实用新型具体实施方式的信号增益控制模块电路原理图，(a)为AD5110电路原理图，(b)为AD603电路原理图；

图5是本实用新型具体实施方式的直流偏置模块电路原理图；

图6是本实用新型具体实施方式的跟随器模块电路原理图；

图7是本实用新型具体实施方式的电流源模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明。

如图1所示，一种可见光通信的信号发射设备，包括：

将输入信号从数字信号转换成模拟信号的数模转换模块；

对模拟信号差分放大的差分放大模块；

控制信号调制深度的增益控制模块；

发射可见光信号的发光二极管；

使发光二极管工作在线性工作区域的直流偏置模块；

通过流出的电流大小控制发光二极管光强的电流源模块；

三个用于隔离信号的跟随器模块；分别为第一跟随器模块、第二跟随器模块、第三跟随器模块；

数模转换模块的输出端连接差分放大模块的输入端，差分放大模块的输出端连接增益控制模块的输入端，增益控制模块的输出端、直流偏置模块的输出端、电流源模块的输出端分别连接发光二极管。第一跟随器模块、第二跟随器模块、第三跟随器模块分别连接在差分放大模块与增益控制模块之间、增益控制模块与发光二极管之间、发光二极管与电流源模块之间。

数模转换模块将采集的数字信号转换成模拟信号，差分放大电路对信号进行差分放大；增益控制模块调节信号增益幅度，从而调节调制深度，直流偏置模块给信号加上直流偏置，使信号工作在线性区域，电流源模块的电流输出，将数据信息调制在二极管的光照强度的变化，发光二极管以肉眼无法区分的闪烁速率将信号以光照强度的变化发射出去。

如图2所示，本实施方式中，将需要通过可见光通信传输的语音、视频等信息的数字信号作为输入信号，输入可见光通信的信号发射设备的数模转换模块，从数字信号转换成模拟信号，数模转换模块采用DAC904芯片，数字信号从DIN端口输入，存入寄存器中，转换后的信号在IOUT和互补输出提供一个互补差模信号。

如图3所示，本实施方式中，将图1的DAC904芯片IOUT和端口输出接四个外部电阻来设定电压反馈运算放大器AD8066A作为一个差分放大模块实现差分至单端的转换。根据图3配置，DAC904产生一个差动输出信号到负载电阻R43、R44。选择图3所示的电阻值为每个电流输出产生一个对称25Ω负载，因为差分放大模块的阻抗与电阻器负载电阻相同。互补差模信号送入差分放大模块中放大2倍，最终得到直流耦合输出，在差分放大模块后接入第一跟随器模块，使模块与模块之间工作互不影响。

增益控制模块包括第一增益控制器和第二增益控制器，第一增益控制器的输入端连接差分放大模块的输入端，第一增益控制器的输出端连接第二增益控制器的输入端，第二增益控制器的输出端连接发光二极管。

如图4(a)所示，本实施方式中，为了对信号进行进一步的增益控制，采用AD5110芯片作为第一增益控制器，用数字信号实现对信号增益的控制，将数字信号通过SDA端口写入RDAC寄存器中，RDAC寄存器中载入的数据直接控制数字电位计游标的位置B与W，A与W对电压进行分压，数字电位计游标的位置控制AD5110芯片W与A端口之间的电压差。

如图4(b)所示，本实施方式中采用AD603芯片作为第二增益控制器与图3中AD5110芯片共同控制信号的增益，AD5110芯片3号引脚输出的电压差通过R52电阻输入到AD603芯片的增益控制输入“低”电压端GNEG端口，先经无源衰减器衰减，衰减的倍数由增益控制部分的输入电压决定，然后经过固定增益进行放大，实现对信号增益的控制。调节转换后的模拟信号的信号幅度大小，从而控制信号的调制深度。

如图5所示，本实施方式中，直流偏置模块使用AD5110芯片，通过数字信号由SDA端口输入，RDAC寄存器中载入的数据控制输出电压差，此输出电压为加在信号两端的直流偏置电压大小，在数控电压后接入图6所示的由AD8066B构成的跟随器模块防止干扰。发光二极管正向导通时，有一个电阻基本不变的区域即线性工作区，在这个电压范围内，LED的电阻基本不发生改变，不会对电路其它元件的工作状态产生影响。通过在原始信号上加上直流偏置，使发光二极管工作在线性电阻区域。

第一跟随器模块、第二跟随器模块、第三跟随器模块采用的电路相同，如图6所示，本实施方式中，是由AD8066B构成的增益为1的跟随器模块。在差分放大模块、直流偏置模块以及增益控制模块，为保护各个模块间的正常工作，都将接入由AD8066B构成的增益为1的跟随器来保护模块间的工作。

如图7所示，本实施方式中，通过电流源模块流出的电流大小，使发光二极管的光强随着信号幅度的变化而成正比例地变化；而要实现这样的功能，只要让流过LED灯的电流与需要发射的信号的幅度成正比例关系即可。IRLML0040是电流源的核心元件，是一款N沟道的场效应管，具有极小的栅源电容和导通电阻。在电流源模块中还使用了AD8065芯片，构成跨导放大器，将电压信号转换成电流信号，控制发光二极管的光照强度，使发光二极管可以将信号以光照强度的变化的方式发送出去。

Claims (4)

1.一种可见光通信的信号发射设备，其特征在于，包括：

将输入信号从数字信号转换成模拟信号的数模转换模块；

对模拟信号差分放大的差分放大模块；

控制信号调制深度的增益控制模块；

发射可见光信号的发光二极管；

数模转换模块的输出端连接差分放大模块的输入端，差分放大模块的输出端连接增益控制模块的输入端，增益控制模块的输出端连接发光二极管。

2.根据权利要求1所述的可见光通信的信号发射设备，其特征在于：还包括使发光二极管工作在线性工作区域的直流偏置模块，直流偏置模块的输出端连接发光二极管。

3.根据权利要求1所述的可见光通信的信号发射设备，其特征在于：还包括通过流出的电流大小控制发光二极管光强的电流源模块，电流源模块的输出端连接发光二极管。

4.根据权利要求1所述的可见光通信的信号发射设备，其特征在于：还包括三个用于隔离信号的跟随器模块，分别连接在差分放大模块与增益控制模块之间、增益控制模块与发光二极管之间、发光二极管与电流源模块之间。