一種可見光通信的信號發射設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及可見光通信技術領域，具體涉及一種可見光通信的信號發射設 備。
【背景技術】
[0002] 隨著時代與科技的發展，人們的生活也變得越來越智能化。在無線電通信已經成 為生活的主流時，可以發現無線電通訊方式的很多弊端，無線電的能源利用率很低，對于移 動通信基站來說95%以上功率用于基站散熱，用于信號的功率小于5%。而我們研究的一種 新型的可見光通信的信號發射設備，利用可見光進行通信同時，還能夠正常照明，照明的能 量甚至可以被二次利用轉為電能為設備供電。極大的提高了能源的利用率。此外，可見光是 是所有電磁波中最安全的頻段。也是地球上萬物賴以生存的必備要素。利用可見光照明并 通信是極為安全、綠色的通信手段。
【發明內容】
[0003] 本實用新型的目的在于提供一種可見光通信的信號發射設備，提高能源利用率， 使用更加安全綠色的方式通信。
[0004] 本實用新型的技術方案是：
[0005] -種可見光通信的信號發射設備，包括：
[0006] 將輸入信號從數字信號轉換成模擬信號的數模轉換模塊；
[0007]對模擬信號差分放大的差分放大模塊；
[0008] 控制信號調制深度的增益控制模塊；
[0009] 發射可見光信號的發光二極管；
[0010] 使發光二極管工作在線性工作區域的直流偏置模塊；
[0011] 通過流出的電流大小控制發光二極管光強的電流源模塊；
[0012] 三個用于隔離信號的跟隨器模塊；
[0013]數模轉換模塊的輸出端連接差分放大模塊的輸入端，差分放大模塊的輸出端連接 增益控制模塊的輸入端，增益控制模塊的輸出端、直流偏置模塊的輸出端、電流源模塊的輸 出端分別連接發光二極管。三個跟隨器模塊分別連接在差分放大模塊與增益控制模塊之 間、增益控制模塊與發光二極管之間、發光二極管與電流源模塊之間。
[0014] 有益效果：
[0015] 本實用新型的可見光通信的信號發射設備，通過在信號上加上直流偏置使發光二 極管工作在線性工作區域，可見光通信的信號發射設備利用可見光進行通信同時，還能夠 正常照明，極大的提高了能源的利用率。此外，可見光是所有電磁波中最安全的頻段，為人 們提供了一種極為安全、綠色的通信手段。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本實用新型【具體實施方式】的可見光通信的信號發射設備結構框圖；
[0017] 圖2是本實用新型【具體實施方式】的數模轉換模塊電路原理圖；
[0018] 圖3是本實用新型【具體實施方式】的差分放大模塊電路原理圖；
[0019] 圖4是本實用新型【具體實施方式】的信號增益控制模塊電路原理圖，（a)為AD5110電 路原理圖，（b)為AD603電路原理圖；
[0020] 圖5是本實用新型【具體實施方式】的直流偏置模塊電路原理圖；
[0021 ]圖6是本實用新型【具體實施方式】的跟隨器模塊電路原理圖；
[0022] 圖7是本實用新型【具體實施方式】的電流源模塊電路原理圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細說明。
[0024] 如圖1所示，一種可見光通信的信號發射設備，包括：
[0025]將輸入信號從數字信號轉換成模擬信號的數模轉換模塊；
[0026]對模擬信號差分放大的差分放大模塊；
[0027]控制信號調制深度的增益控制模塊；
[0028]發射可見光信號的發光二極管；
[0029] 使發光二極管工作在線性工作區域的直流偏置模塊；
[0030] 通過流出的電流大小控制發光二極管光強的電流源模塊；
[0031] 三個用于隔離信號的跟隨器模塊;分別為第一跟隨器模塊、第二跟隨器模塊、第三 跟隨器模塊；
[0032] 數模轉換模塊的輸出端連接差分放大模塊的輸入端，差分放大模塊的輸出端連接 增益控制模塊的輸入端，增益控制模塊的輸出端、直流偏置模塊的輸出端、電流源模塊的輸 出端分別連接發光二極管。第一跟隨器模塊、第二跟隨器模塊、第三跟隨器模塊分別連接在 差分放大模塊與增益控制模塊之間、增益控制模塊與發光二極管之間、發光二極管與電流 源模塊之間。
[0033] 數模轉換模塊將采集的數字信號轉換成模擬信號，差分放大電路對信號進行差分 放大;增益控制模塊調節信號增益幅度，從而調節調制深度，直流偏置模塊給信號加上直流 偏置，使信號工作在線性區域，電流源模塊的電流輸出，將數據信息調制在二極管的光照強 度的變化，發光二極管以肉眼無法區分的閃爍速率將信號以光照強度的變化發射出去。
[0034] 如圖2所示，本實施方式中，將需要通過可見光通信傳輸的語音、視頻等信息的數 字信號作為輸入信號，輸入可見光通信的信號發射設備的數模轉換模塊，從數字信號轉換 成模擬信號，數模轉換模塊采用DAC904芯片，數字信號從DIN端口輸入，存入寄存器中，轉換 后的信號在IOUT和IOUT互補輸出提供一個互補差模信號。
[0035] 如圖3所示，本實施方式中，將圖1的DAC904芯片IOUT和I^端口輸出接四個外部 電阻來設定電壓反饋運算放大器AD8066A作為一個差分放大模塊實現差分至單端的轉換。 根據圖3配置，DAC904產生一個差動輸出信號到負載電阻R43、R44。選擇圖3所示的電阻值為 每個電流輸出產生一個對稱25 Ω負載，因為差分放大模塊的阻抗與電阻器負載電阻相同。 互補差模信號送入差分放大模塊中放大2倍，最終得到直流耦合輸出，在差分放大模塊后接 入第一跟隨器模塊，使模塊與模塊之間工作互不影響。
[0036]增益控制模塊包括第一增益控制器和第二增益控制器，第一增益控制器的輸入端 連接差分放大模塊的輸入端，第一增益控制器的輸出端連接第二增益控制器的輸入端，第 二增益控制器的輸出端連接發光二極管。
[0037]如圖4(a)所示，本實施方式中，為了對信號進行進一步的增益控制，采用AD5110芯 片作為第一增益控制器，用數字信號實現對信號增益的控制，將數字信號通過SDA端口寫入 RDAC寄存器中，RDAC寄存器中載入的數據直接控制數字電位計游標的位置B與W，A與W對電 壓進行分壓，數字電位計游標的位置控制AD5110芯片W與A端口之間的電壓差。
[0038]如圖4(b)所示，本實施方式中采用AD603芯片作為第二增益控制器與圖3中AD5110 芯片共同控制信號的增益，AD5110芯片3號引腳輸出的電壓差通過R52電阻輸入到AD603芯 片的增益控制輸入"低"電壓端GNEG端口，先經無源衰減器衰減，衰減的倍數由增益控制部 分的輸入電壓決定，然后經過固定增益進行放大，實現對信號增益的控制。調節轉換后的模 擬信號的信號幅度大小，從而控制信號的調制深度。
[0039]如圖5所示，本實施方式中，直流偏置模塊使用AD5110芯片，通過數字信號由SDA端 口輸入，RDAC寄存器中載入的數據控制輸出電壓差，此輸出電壓為加在信號兩端的直流偏 置電壓大小，在數控電壓后接入圖6所示的由AD8066B構成的跟隨器模塊防止干擾。發光二 極管正向導通時，有一個電阻基本不變的區域即線性工作區，在這個電壓范圍內，LED的電 阻基本不發生改變，不會對電路其它元件的工作狀態產生影響。通過在原始信號上加上直 流偏置，使發光二極管工作在線性電阻區域。
[0040] 第一跟隨器模塊、第二跟隨器模塊、第三跟隨器模塊采用的電路相同，如圖6所示， 本實施方式中，是由AD8066B構成的增益為1的跟隨器模塊。在差分放大模塊、直流偏置模塊 以及增益控制模塊，為保護各個模塊間的正常工作，都將接入由AD8066B構成的增益為1的 跟隨器來保護模塊間的工作。
[0041] 如圖7所示，本實施方式中，通過電流源模塊流出的電流大小，使發光二極管的光 強隨著信號幅度的變化而成正比例地變化;而要實現這樣的功能，只要讓流過LED燈的電流 與需要發射的信號的幅度成正比例關系即可。IRLML0040是電流源的核心元件，是一款N溝 道的場效應管，具有極小的柵源電容和導通電阻。在電流源模塊中還使用了 AD8065芯片，構 成跨導放大器，將電壓信號轉換成電流信號，控制發光二極管的光照強度，使發光二極管可 以將信號以光照強度的變化的方式發送出去。
【主權項】
1. 一種可見光通信的信號發射設備，其特征在于，包括： 將輸入信號從數字信號轉換成模擬信號的數模轉換模塊； 對模擬信號差分放大的差分放大模塊； 控制信號調制深度的增益控制模塊； 發射可見光信號的發光二極管； 數模轉換模塊的輸出端連接差分放大模塊的輸入端，差分放大模塊的輸出端連接增益 控制模塊的輸入端，增益控制模塊的輸出端連接發光二極管。2. 根據權利要求1所述的可見光通信的信號發射設備，其特征在于:還包括使發光二 極管工作在線性工作區域的直流偏置模塊，直流偏置模塊的輸出端連接發光二極管。3. 根據權利要求1所述的可見光通信的信號發射設備，其特征在于:還包括通過流出 的電流大小控制發光二極管光強的電流源模塊，電流源模塊的輸出端連接發光二極管。4. 根據權利要求1所述的可見光通信的信號發射設備，其特征在于:還包括三個用于 隔離信號的跟隨器模塊，分別連接在差分放大模塊與增益控制模塊之間、增益控制模塊與 發光二極管之間、發光二極管與電流源模塊之間。
【專利摘要】本實用新型提供一種可見光通信的信號發射設備，包括數模轉換模塊、差分放大模塊、增益控制模塊、發光二極管、直流偏置模塊、電流源模塊、跟隨器模塊；數模轉換模塊的輸出端連接差分放大模塊的輸入端，差分放大模塊的輸出端連接增益控制模塊的輸入端，增益控制模塊的輸出端、直流偏置模塊的輸出端、電流源模塊的輸出端分別連接發光二極管。三個跟隨器模塊分別連接在差分放大模塊與增益控制模塊之間、增益控制模塊與發光二極管之間、發光二極管與電流源模塊之間。本實用新型通過在信號上加上直流偏置使發光二極管工作在線性工作區域，可見光通信的信號發射設備利用可見光進行通信同時，還能夠正常照明，極大的提高了能源的利用率。
【IPC分類】H04B10/50, H04B10/116
【公開號】CN205265700
【申請號】CN201520978188
【發明人】孫悅, 李磊
【申請人】東北大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年11月30日