CN210327582U - 一种dco-ofdm可见光通信系统的接收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种DCO‑OFDM可见光通信系统的接收装置，由透镜、PIN二极管、光电检测模块、信号放大模块、模数转换模块和FPGA组成。透镜将发射装置送来的可见光信号聚焦到PIN二极管上。可见光信号经的PIN二极管后输出为电流信号。电流信号再经的光电检测模块后变成电压信号。信号放大模块对电压信号放大信号幅度。放大后的电压信号再传至的模数转换模块产生数字信号。数字信号最后在FPGA对信号进行处理。本实用新型可对光信号进行接收和处理，还能降低放大器的噪声和所需电源的复杂程度。

Description

一种DCO-OFDM可见光通信系统的接收装置

技术领域

本实用新型涉及无线光通信技术领域，具体涉及一种DCO-OFDM可见光通信系统的接收装置。

背景技术

对于整个可见光通信系统来说，信号检测对整个系统的抗干扰能力和可靠性有着举足轻重的影响，因此研究光信号的接收装置具有重要意义。对于光信号接收装置，重点是如何选用合适的光电二极管和如何设计合理可行以降噪的光电检测电路。对于光电二极管，以往未考虑供电方便性、人身安全问题、暗电流的高低、响应时间的长短、光接收面的大小、光电转换效率的高低等方面问题；对于光电检测电路，以往未分析DCO-OFDM信号接收端噪声产生的原因以及相应的处理，都是采用的零电压基点。

实用新型内容

本实用新型提供一种DCO-OFDM可见光通信系统的接收装置，其可对光信号进行接收和处理，还能降低放大器的噪声和所需电源的复杂程度。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种DCO-OFDM可见光通信系统的接收装置，由透镜、PIN二极管、光电检测模块、信号放大模块、模数转换模块和FPGA组成；其中光电检测模块包括电阻R1、电阻R2、电容C1以及跨阻放大器；透镜的输入端形成本接收装置的输入端，透镜的输入端将发射装置送来的可见光信号聚焦到PIN二极管上；PIN二极管的阴极与电源相连，PIN二极管的阳极与跨阻放大器反相输入端连接；跨阻放大器正相输入端与外部基准电压连接；电容C1的一端与跨阻放大器正相输入端相连，另一端接地；电阻R1的一端与跨阻放大器反相输入端连接，另一端与电阻R2的一端和跨阻放大器输出端连接；电阻R2的另一端与信号放大模块的输入端连接；信号放大模块的输出端连接模数转换模块的输入端，模数转换模块的输出端连接FPGA的输入端，FPGA的输出端形成本接收装置的输出端。

上述方案中，所述透镜为7°聚光透镜。

上述方案中，所述信号放大模块，包括电阻R3-R6、电容C2以及电流反馈型运算放大器；电流反馈型运算放大器正相输入端与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接地；电容C2的一端形成信号放大模块的输入端；电容C2的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R5的一端和电流反馈型运算放大器反相输入端连接；电阻R5的另一端与电阻R6一端和电流反馈型运算放大器输出端连接；电阻R6另一端形成信号放大模块的输出端。

上述方案中，电阻R4的阻值大小等于电阻R3与电阻R5并联后的阻值。

上述方案中，所述FPGA包括去噪模块和信号功率检测模块；去噪模块的输入端形成FPGA的输入端，去噪模块的输出端与信号功率检测模块的输入端连接，信号功率检测模块的输出端形成FPGA的输出端。

与现有技术相比，本实用新型不仅给光电二极管供电方便安全，也能滤除DCO-OFDM信号接收端产生的噪声，且还可以实现信号功率检测。

附图说明

图1为一种DCO-OFDM可见光通信系统的接收装置的原理框图。

图2为光电检测模块结构示意图。

图3为信号放大模块结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，对本实用新型进一步详细说明。

一种DCO-OFDM可见光通信系统的接收装置，如图1所示，由大曲率透镜、PIN二极管、光电检测模块、信号放大模块、模数转换模块和FPGA组成。大曲率透镜将发射装置送来的可见光信号聚焦到PIN二极管上。可见光信号经PIN二极管后输出为电流信号。电流信号再经光电检测模块后变成电压信号。信号放大模块对电压信号放大信号幅度。放大后的电压信号再传至模数转换模块产生数字信号。数字信号最后在FPGA对信号进行处理。

所述大曲率透镜，采用7°聚光透镜使光线准直，以降低由LED大视角造成光能量的损失。

所述PIN二极管，采用的是国内龙信达公司的LXD33MK，其阴极与电源相连，其阳极与跨阻放大器的反相输入端相连，PIN二极管在电路中处于反偏状态，负责将光信号转化成电流信号。

所述光电检测模块，包括电阻R1、电阻R2、电容C1以及跨阻放大器。参见图2。跨阻放大器反相输入端形成光电检测模块的输入端，并与PIN二极管的阳极连接，跨阻放大器正相输入端与外部基准电压连接。电阻R1一端与跨阻放大器反相输入端连接，另一端和电阻R2与跨阻放大器输出端相连，电容C1一端与跨阻放大器正相输入端相连，另一端接地。电阻R2的另一端形成光电检测模块的输出端，并与信号放大模块的输入端连接。跨阻放大器利用电阻R1将PIN二极管输出的电流信号转换成电压信号，而电路的输出电压与PIN二极管输出电流的关系是V₀＝-R₁×I_PIN，电阻R2为信号匹配电阻，一般为50Ω，基准电压为跨阻放大器提供偏置电压，电容C1负责滤除偏置电压的噪声，使得偏置电压更加稳定，避免了跨阻放大器引入电源“地”中的噪声，同时不需要提供负电源，节省了制作成本。

所述信号放大模块，包括电阻R3-R6、电容C2以及电流反馈型运算放大器。参见图3。电流反馈型运算放大器正相输入端与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接地。电容C2的一端形成信号放大模块的输入端。电容C2的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R5的一端和电流反馈型运算放大器反相输入端连接。电阻R5的另一端与电阻R6一端和电流反馈型运算放大器输出端连接。电阻R6另一端形成信号放大模块的输出端。电容C2负责隔离输入信号的直流分量，电阻R3与R5共同决定该放大电路的放大倍数；电阻R6为信号匹配电阻，一般为50Ω；电阻R4为偏置平衡电阻，其阻值大小等于电阻R3与电阻R5并联后的阻值。

所述模数转换模块，采用美国ADI公司的模数转换芯片AD9226，对信号放大器模块输出的电压信号采样并转换成数字信号，实时地传输至FPGA。

所述FPGA，采用Xilinx公司Spartan6系列XC6SLX16-2CSG324 FPGA作为运行平台，主要由去噪模块和信号功率检测模块构成。去噪模块的输入端形成FPGA的输入端，去噪模块的输出端与信号功率检测模块的输入端连接，信号功率检测模块的输出端形成FPGA的输出端。模数转换模块输出的数字信号传输至去噪模块后进行去噪处理，信号功率检测模块负责对接收到的去噪后的信号进行检测，功率低于预设阈值的舍弃，功率大于等于预设阈值的光信号接收，避免了因接收信号强弱变化大而造成的信号失真。其中预设阈值是系统接收端只接收到噪声信号时的功率与接收端接收到无噪声时的理想信号功率之和的中间值，然后将多次测量计算得出的中间值再取平均。

需要说明的是，尽管以上本实用新型所述的实施例是说明性的，但这并非是对本实用新型的限制，因此本实用新型并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本实用新型原理的情况下，凡是本领域技术人员在本实用新型的启示下获得的其它实施方式，均视为在本实用新型的保护之内。

Claims (5)

1.一种DCO-OFDM可见光通信系统的接收装置，其特征是，由透镜、PIN二极管、光电检测模块、信号放大模块、模数转换模块和FPGA组成；其中光电检测模块包括电阻R1、电阻R2、电容C1以及跨阻放大器；

透镜的输入端形成本接收装置的输入端，透镜的输入端将发射装置送来的可见光信号聚焦到PIN二极管上；PIN二极管的阴极与电源相连，PIN二极管的阳极与跨阻放大器反相输入端连接；跨阻放大器正相输入端与外部基准电压连接；电容C1的一端与跨阻放大器正相输入端相连，另一端接地；电阻R1的一端与跨阻放大器反相输入端连接，另一端与电阻R2的一端和跨阻放大器输出端连接；电阻R2的另一端与信号放大模块的输入端连接；信号放大模块的输出端连接模数转换模块的输入端，模数转换模块的输出端连接FPGA的输入端，FPGA的输出端形成本接收装置的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种DCO-OFDM可见光通信系统的接收装置，其特征是，所述透镜为7°聚光透镜。

3.根据权利要求1所述的一种DCO-OFDM可见光通信系统的接收装置，其特征是，所述信号放大模块，包括电阻R3-R6、电容C2以及电流反馈型运算放大器；电流反馈型运算放大器正相输入端与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端接地；电容C2的一端形成信号放大模块的输入端；电容C2的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R5的一端和电流反馈型运算放大器反相输入端连接；电阻R5的另一端与电阻R6一端和电流反馈型运算放大器输出端连接；电阻R6另一端形成信号放大模块的输出端。

4.根据权利要求3所述的一种DCO-OFDM可见光通信系统的接收装置，其特征是，电阻R4的阻值大小等于电阻R3与电阻R5并联后的阻值。

5.根据权利要求1所述的一种DCO-OFDM可见光通信系统的接收装置，其特征是，所述FPGA包括去噪模块和信号功率检测模块；去噪模块的输入端形成FPGA的输入端，去噪模块的输出端与信号功率检测模块的输入端连接，信号功率检测模块的输出端形成FPGA的输出端。

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