CN209250651U - 一种应用于可见光通讯的调制发射电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于可见光通讯的调制发射电路，包括信号输入端P3、信号输入端P4、信号输入端P5、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、高速运放器U2、MOS管、电位器RP1和电位器RP2。本实用新型的调制发射电路不占用有限的低频无线电信道资源，实现成本低，发射功率大，发射速率高。

Description

一种应用于可见光通讯的调制发射电路

技术领域

本实用新型涉及调制发射电路技术领域，具体来说，涉及一种应用于可见光通讯的调制发射电路。

背景技术

传统无线通讯信道拥挤，当前随着物联网的深入发展，无线连接的设备越来越多，然而物联网设备通常使用蓝牙、Zigbee、Wifi等工作于2.4G频段的设，2.4G信道十分拥挤，影响通讯效率。现有可见光通讯方案其过于复杂，成本较高，难以应用于成本敏感的物联网领域。现有可见光发射电路功率有限，难以实现远距离传输。无调制的信息易受环境噪声干扰。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种不占用有限的低频无线电信道资源的调制发射电路，实现成本低，发射功率大，发射速率高的特点。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种应用于可见光通讯的调制发射电路，包括分别接地的信号输入端P3、信号输入端P4和信号输入端P5，所述信号输入端P3分别与三极管Q1、三极管Q5的基极连接，所述三极管Q1的集电极分别与一电阻R2的一端及三极管Q4的基极连接，集电极与三极管Q2的发射极连接，所述三极管Q2的基极与所述信号输入端P4连接，所述三极管Q2的集电极分别与电阻R3的一端及二极管D1的负极连接，所述二极管D1的正极分别与二极管D2的正极、电阻R1的一端及低通滤波器的一端连接，所述二极管D2的负极分别与电阻R4的一端及三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的基极通过所述信号输入端P5接地，所述三极管Q3的发射极与三极管Q5的集电极连接，所述低通滤波器的另一端通过电阻R8分别与电位器RP2的第一端及高速运放器U2的第二端连接，所述高速运放器U2的第三端与所述电位器RP1的第二端连接，所述电位器RP1的第一端接地，电位器RP1的第三端与电源正极连接，所述高速运放器U2的第四端与电源负极连接，所述高速运放器U2的第一端与所述电源正极连接，所述高速运放器U2的第五端与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极分别与二极管D3的负极及电位器RP2的第二端及第三端连接，所述二极管D3的正极与所述电源正极连接，所述电阻R1、R2、R3、R4的另一端分别与电源正极连接，所述三极管Q1、Q4、Q5的发射极分别接地。

优选地，所述低通滤波器包括电阻R5、R6、R7，电容C17、C18、C19、C16，所述电阻R5的一端与所述二极管D1的正极相连，所述电阻R5的另一端分别与所述电阻R6的一端及所述电容C17的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电阻R7的一端及所述C18的一端连接，所述电阻R7的另一端分别与所述电容C16的一端及所述电容C19的一端连接，所述电容C17的另一端与所述电容C18的另一端及所述电容C19的另一端分别均接地，所述电容C16的另一端与所述电阻R8的一端相连。

优选地，所述信号输入端P3接入发射电平，所述信号输入端P4接入低频基准调制信号，所述信号输入端P5接入高频基准调制信号，所述信号输入端P3与所述信号输入端P4及所述信号输入端P5为SMA接口，所述信号输入端P3与所述信号输入端P4及所述信号输入端P5与微控制单元MCU的引脚连接，所述微控制单元MCU型号为STM32F103C8T6。

优选地，所述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4及三极管Q5均为S9014三极管。

优选地，所述二极管D1与所述二极管D2均为1N4148二极管，所述二极管D3为发光二极管。

优选地，所述电阻R2、电阻R3、电阻R4的阻值范围均为5-20KΩ，所述电阻R1的阻值大小为100Ω，所述电阻R5、电阻R6、电阻R7及电阻R8阻值大小均为1KΩ。

优选地，所述高速运放器U2型号为opa820，所述MOS管型号为IRF510。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

通过利用可见光通讯不占用传统无线电信道的特点，利用MCU内部PWM发生器做频率基准的低成本、高功率、高速度的2FSK可见光通讯调制发射电路。

（1）、不占用有限的低频无线电信道资源。

（2）、实现成本低。

（3）、发射功率大（1W）。

（4）、发射速率高（2Mbit/s）。

（5）、硬件实现2FSK调制功能，不占用芯片MCU计算能力。

（6）、调制后占用可见光通讯信道极小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种应用于可见光通讯的调制发射电路的示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

如图1所示，本实施例中的一种应用于可见光通讯的调制发射电路，包括信号输入端P3、信号输入端P4、信号输入端P5、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、高速运放器U2、MOS管、电位器RP1和电位器RP2；

其中，所述信号输入端P3接地并分别与所述三极管Q1的基极及所述三极管Q5的基极连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1集电极分别与所述电阻R2的一端及所述三极管Q4的基极连接，所述电阻R2的另一端与电源正极连接，所述三极管Q4的发射极接地，所述三极管Q4的集电极与所述三极管Q2的发射极连接，所述三极管Q2的基极与所述信号输入端P4连接，所述信号输入端P4接地，所述三极管Q2的集电极分别与所述电阻R3的一端及所述二极管D1的负极连接，所述电阻R3的另一端与所述电源正极连接，所述二极管D1的正极分别与所述二极管D2的正极、所述电阻R1的一端及所述电阻R5的一端连接，所述电阻R1的另一端与所述电源正极连接，所述二极管D2的负极分别与所述电阻R4的一端及所述三极管Q3的集电极连接，所述电阻R4的另一端与所述电源正极连接，所述三极管Q3的基极通过所述信号输入端P5接地，所述三极管Q3的发射极与所述三极管Q5的集电极连接，所述三极管Q5的发射极接地，所述电阻R5的另一端分别与所述电阻R6的一端及所述电容C17的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电阻R7的一端及所述C18的一端连接，所述电阻R7的另一端分别与所述电容C16的一端及所述电容C19的一端连接，所述电容C17的另一端与所述电容C18的另一端及所述电容C19的另一端分别均接地，所述电容C16的另一端通过所述电阻R8分别与所述电位器RP2的第一端及所述高速运放器U2的第二端连接，所述高速运放器U2的第三端与所述电位器RP1的第二端连接，所述电位器RP1的第一端接地，电位器RP1的第三端与所述电源正极连接，所述高速运放器U2的第四端与电源负极连接，所述高速运放器U2的第一端与所述电源正极连接，所述高速运放器U2的第五端与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极分别与所述二极管D3的负极及所述电位器RP2的第二端及第三端连接，所述二极管D3的正极与所述电源正极连接。

在一个实施例中，所述信号输入端P3接入发射电平，所述信号输入端P4接入低频基准调制信号，所述信号输入端P5接入高频基准调制信号，所述信号输入端P3与所述信号输入端P4及所述信号输入端P5为SMA接口，所述信号输入端P3与所述信号输入端P4及所述信号输入端P5与微控制单元MCU的引脚连接，所述微控制单元MCU型号为STM32F103C8T6。

在一个实施例中，所述三极管Q1与所述三极管Q2、所述三极管Q3、所述三极管Q4及所述三极管Q5均为S9014三极管。

在一个实施例中，所述二极管D1与所述二极管D2均为1N4148二极管，所述二极管D3为发光二极管。

在一个实施例中，所述电阻R2与所述电阻R3及所述电阻R4的阻值范围均为5-20KΩ，所述电阻R1的阻值大小为100Ω，所述电阻R5与所述电阻R6、所述电阻R7及所述电阻R8阻值大小均为1KΩ。

在一个实施例中，所述高速运放器U2型号为opa820，所述MOS管型号为IRF510。

工作原理：在具体应用时，利用MCU内部自带PWM发生器，发出基准频率信号，再与芯片IO口输出的数据进行逻辑运算完成2FSK调制。如图1所示，P3接入发射电平，P4低频基准调制信号，P5接入高频基准调制信号，其中P3-P5为SMA接口，连接MCU引脚，具体引脚位置不做限制，基准频率为100K-10MHz，信息发射速率不大于3MBit/s。Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、D1、D2与R2、R3、R4组成2FSK发射调至电路，Q1-Q5为S9014三极管。D1、D2为1N4148二极管，R2-R4为5k-20K电阻，不限制具体阻值。此时，调制后的信号为2FSK方波信号，直接使用此信号发射会产生高次谐波，根据傅里叶变换，方波由其基波和高次谐波组成，故只需要滤除方波中的高次谐波即可，具体在图中，为R5，R6、R7、C17、C18、C19、C16组成的低通滤波器，滤波后的信号进入U2高速运放，D3为白光3W二极管。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过利用可见光通讯不占用传统无线电信道的特点，利用MCU内部PWM发生器做频率基准的低成本、高功率、高速度的2FSK可见光通讯调制发射电路。不占用有限的低频无线电信道资源。实现成本低。发射功率大（1W）。发射速率高（2Mbit/s），硬件实现2FSK调制功能，不占用芯片MCU计算能力。调制后占用可见光通讯信道极小。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种应用于可见光通讯的调制发射电路，包括分别接地的信号输入端P3、信号输入端P4和信号输入端P5，其特征在于：所述信号输入端P3分别与三极管Q1、三极管Q5的基极连接，所述三极管Q1的集电极分别与一电阻R2的一端及三极管Q4的基极连接，集电极与三极管Q2的发射极连接，所述三极管Q2的基极与所述信号输入端P4连接，所述三极管Q2的集电极分别与电阻R3的一端及二极管D1的负极连接，所述二极管D1的正极分别与二极管D2的正极、电阻R1的一端及低通滤波器的一端连接，所述二极管D2的负极分别与电阻R4的一端及三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的基极通过所述信号输入端P5接地，所述三极管Q3的发射极与三极管Q5的集电极连接，所述低通滤波器的另一端通过电阻R8分别与电位器RP2的第一端及高速运放器U2的第二端连接，所述高速运放器U2的第三端与所述电位器RP1的第二端连接，所述电位器RP1的第一端接地，电位器RP1的第三端与电源正极连接，所述高速运放器U2的第四端与电源负极连接，所述高速运放器U2的第一端与所述电源正极连接，所述高速运放器U2的第五端与一MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极分别与二极管D3的负极及电位器RP2的第二端及第三端连接，所述二极管D3的正极与所述电源正极连接，所述电阻R1、R2、R3、R4的另一端分别与电源正极连接，所述三极管Q1、Q4、Q5的发射极分别接地。

2.根据权利要求1所述的一种应用于可见光通讯的调制发射电路，其特征在于：所述低通滤波器包括电阻R5、R6、R7，电容C17、C18、C19、C16，所述电阻R5的一端与所述二极管D1的正极相连，所述电阻R5的另一端分别与所述电阻R6的一端及所述电容C17的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电阻R7的一端及所述C18的一端连接，所述电阻R7的另一端分别与所述电容C16的一端及所述电容C19的一端连接，所述电容C17的另一端与所述电容C18的另一端及所述电容C19的另一端分别均接地，所述电容C16的另一端与所述电阻R8的一端相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用于可见光通讯的调制发射电路，其特征在于，所述信号输入端P3接入发射电平，所述信号输入端P4接入低频基准调制信号，所述信号输入端P5接入高频基准调制信号，所述信号输入端P3与所述信号输入端P4及所述信号输入端P5为SMA接口，所述信号输入端P3与所述信号输入端P4及所述信号输入端P5与微控制单元MCU的引脚连接，所述微控制单元MCU型号为STM32F103C8T6。

4.根据权利要求1或2所述的一种应用于可见光通讯的调制发射电路，其特征在于，所述三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4及三极管Q5均为S9014三极管。

5.根据权利要求1或2所述的一种应用于可见光通讯的调制发射电路，其特征在于，所述二极管D1与所述二极管D2均为1N4148二极管，所述二极管D3为发光二极管。

6.根据权利要求2所述的一种应用于可见光通讯的调制发射电路，其特征在于，所述电阻R2、电阻R3、电阻R4的阻值范围均为5-20KΩ，所述电阻R1的阻值大小为100Ω，所述电阻R5、电阻R6、电阻R7及电阻R8阻值大小均为1KΩ。

7.根据权利要求1或2所述的一种应用于可见光通讯的调制发射电路，其特征在于，所述高速运放器U2型号为opa820，所述MOS管型号为IRF510。