一种基于大功率白光LED的双路信号输入可见光通信系统论文和设计-孙静

全文摘要

本实用新型公开了一种基于大功率白光LED的双路信号输入可见光通信系统，包括接收端、发射端和线型直流稳压电源，线型直流稳压电源连接接收端和发射端，发射端连接接收端；所述发射端包括A路发射端电路和B路发射端电路。具有以下优点：发射端输入双路模拟信号，采用双路发射电路对输入的模拟信号转换为光信号，并对其中一路输入的模拟信号进行调制，将输入的模拟信号调制成LED的光载波强度变化的光信号经白光LED驱动电路输出光信号，另外一路输入的模拟信号经放大后直接驱动白光LED输出光信号。

主设计要求

1.一种基于大功率白光LED的双路信号输入可见光通信系统，其特征在于：包括接收端、发射端和线型直流稳压电源，线型直流稳压电源连接接收端和发射端，发射端连接接收端；所述发射端包括A路发射端电路和B路发射端电路，A路发射端电路包括A路音频或模拟波形信号，A路音频或模拟信号连接有A路信号放大模块，A路信号放大模块连接有A路信号调制模块，A路信号调制模块连接有LED驱动电路模块，LED驱动电路模块连接有白光LED发射光信号模块；B路发射端电路包括B路模拟波形信号，B路模拟波形信号连接有B路信号放大模块，B路信号放大模块连接有LED驱动电路模块，LED驱动电路模块连接有白光LED发射光信号；所述A路信号放大模块包括电阻R4，电阻R4一端连接A路音频或模拟波形信号，电阻R4另一端连接有电容C2一端，电容C2另一端连接有电阻R2一端、电阻R7一端和三极管Q1的基极，电阻R7另一端接地，电阻R2另一端和三极管Q1的集电极接入12V电源，三极管Q1的发射极连接有电阻R8一端和A路信号调制模块，电阻R8另一端接地；所述A路信号调制模块包括芯片U1，芯片U1的型号为LM567；所述芯片U1的2脚连接有电容C3一端和电容C5一端，电容C5另一端接地，电容C3另一端连接有三极管Q1的发射极，芯片U1的1脚连接有电容C1一端和电阻R1一端，电阻R1另一端接12V电源，电容C1另一端接地；所述芯片U1的5脚连接有电阻R5一端和可调电阻R6一端，可调电阻R6另一端连接有芯片U1的6脚和电容C4一端，电容C4另一端接地，电阻R5另一端连接有三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接有电阻R3一端，电阻R3另一端接12V电源，三极管Q2的发射极连接LED驱动电路模块和，并接地；所述B路信号放大模块包括电阻R13，电阻R13一端连接B路模拟波形信号，电阻R13另一端连接有电容C8一端，电容C8另一端连接有电阻R10一端、电阻R14一端和三极管Q4的基极，电阻R14另一端接地，电阻R10另一端和三极管Q4的集电极接入12V电源，三极管Q4的发射极连接有电阻R15一端，并连接LED驱动电路模块，电阻R15另一端接地；所述LED驱动电路模块包括电容C7和电容C6，电容C7一端连接有三极管Q4的发射极，电容C6的一端连接有三极管Q2的发射极，电容C7另一端和电容C6另一端连接有三极管Q3的基极、电阻R11一端和可调电阻R9一端，电阻R11另一端接地，可调电阻R9另一端接24V电源；所述三极管Q3的集电极连接有发光二极管D1一端，发光二极管D1另一端接24C电源，三极管Q3的发射极连接有电阻R12一端，电阻R12另一端接地；所述线型直流稳压电源包括变压模块、整流模块、滤波模块、稳压模块，220V的交流电经变压模块降压后，经整流模块后变成直流电压，然后经滤波模块输入到稳压模块，最后在稳压模块的输出端输出24V，对各模块进行供电。

设计方案

1.一种基于大功率白光LED的双路信号输入可见光通信系统，其特征在于：包括接收端、发射端和线型直流稳压电源，线型直流稳压电源连接接收端和发射端，发射端连接接收端；

所述发射端包括A路发射端电路和B路发射端电路，A路发射端电路包括A路音频或模拟波形信号，A路音频或模拟信号连接有A路信号放大模块，A路信号放大模块连接有A路信号调制模块，A路信号调制模块连接有LED驱动电路模块，LED驱动电路模块连接有白光LED发射光信号模块；B路发射端电路包括B路模拟波形信号，B路模拟波形信号连接有B路信号放大模块，B路信号放大模块连接有LED驱动电路模块，LED驱动电路模块连接有白光LED发射光信号；

所述A路信号放大模块包括电阻R4，电阻R4一端连接A路音频或模拟波形信号，电阻R4另一端连接有电容C2一端，电容C2另一端连接有电阻R2一端、电阻R7一端和三极管Q1的基极，电阻R7另一端接地，电阻R2另一端和三极管Q1的集电极接入12V电源，三极管Q1的发射极连接有电阻R8一端和A路信号调制模块，电阻R8另一端接地；

所述A路信号调制模块包括芯片U1，芯片U1的型号为LM567；

所述芯片U1的2脚连接有电容C3一端和电容C5一端，电容C5另一端接地，电容C3另一端连接有三极管Q1的发射极，芯片U1的1脚连接有电容C1一端和电阻R1一端，电阻R1另一端接12V电源，电容C1另一端接地；

所述芯片U1的5脚连接有电阻R5一端和可调电阻R6一端，可调电阻R6另一端连接有芯片U1的6脚和电容C4一端，电容C4另一端接地，电阻R5另一端连接有三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接有电阻R3一端，电阻R3另一端接12V电源，三极管Q2的发射极连接LED驱动电路模块和，并接地；

所述B路信号放大模块包括电阻R13，电阻R13一端连接B路模拟波形信号，电阻R13另一端连接有电容C8一端，电容C8另一端连接有电阻R10一端、电阻R14一端和三极管Q4的基极，电阻R14另一端接地，电阻R10另一端和三极管Q4的集电极接入12V电源，三极管Q4的发射极连接有电阻R15一端，并连接LED驱动电路模块，电阻R15另一端接地；

所述LED驱动电路模块包括电容C7和电容C6，电容C7一端连接有三极管Q4的发射极，电容C6的一端连接有三极管Q2的发射极，电容C7另一端和电容C6另一端连接有三极管Q3的基极、电阻R11一端和可调电阻R9一端，电阻R11另一端接地，可调电阻R9另一端接24V电源；

所述三极管Q3的集电极连接有发光二极管D1一端，发光二极管D1另一端接24C电源，三极管Q3的发射极连接有电阻R12一端，电阻R12另一端接地；

所述线型直流稳压电源包括变压模块、整流模块、滤波模块、稳压模块，220V的交流电经变压模块降压后，经整流模块后变成直流电压，然后经滤波模块输入到稳压模块，最后在稳压模块的输出端输出24V，对各模块进行供电。

设计说明书

技术领域

本实用新型是一种基于大功率白光LED的双路信号输入可见光通信系统，属于电子通信技术领域。

背景技术

可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。利用这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接，因而具有广泛的开发前景。

与目前使用的无线局域网（无线LAN）相比，“可见光通信”系统可利用室内照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号，其通信速度可达每秒数十兆至数百兆，未来传输速度还可能超过光纤通信。利用专用的、能够接发信号功能的电脑以及移动信息终端，只要在室内灯光照到的地方，就可以长时间下载和上传高清晰画像和动画等数据。该系统还具有安全性高的特点。用窗帘遮住光线，信息就不会外泄至室外，同时使用多台电脑也不会影响通信速度。

现有的可见光通信系统的光信号发射端存在以下问题：

1、发射端输入单路模拟信号；

2、发射端没有对输入的模拟信号进行调制，不能将输入的模拟信号调制成LED的光载波强度变化的光信号。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种基于大功率白光LED的双路信号输入可见光通信系统，发射端输入双路模拟信号，采用双路发射电路对输入的模拟信号转换为光信号，并对其中一路输入的模拟信号进行调制，将输入的模拟信号调制成LED的光载波强度变化的光信号经白光LED驱动电路输出光信号，另外一路输入的模拟信号经放大后直接驱动白光LED输出光信号。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于大功率白光LED的双路信号输入可见光通信系统，包括接收端、发射端和线型直流稳压电源，线型直流稳压电源连接接收端和发射端，发射端连接接收端；

进一步的，所述A路信号放大模块包括电阻R4，电阻R4一端连接A路音频或模拟波形信号，电阻R4另一端连接有电容C2一端，电容C2另一端连接有电阻R2一端、电阻R7一端和三极管Q1的基极，电阻R7另一端接地，电阻R2另一端和三极管Q1的集电极接入12V电源，三极管Q1的发射极连接有电阻R8一端和A路信号调制模块，电阻R8另一端接地。

进一步的，所述A路信号调制模块包括芯片U1，芯片U1的型号为LM567，芯片U1的2脚连接有电容C3一端和电容C5一端，电容C5另一端接地，电容C3另一端连接有三极管Q1的发射极，芯片U1的1脚连接有电容C1一端和电阻R1一端，电阻R1另一端接12V电源，电容C1另一端接地。

进一步的，芯片U1的5脚连接有电阻R5一端和可调电阻R6一端，可调电阻R6另一端连接有芯片U1的6脚和电容C4一端，电容C4另一端接地，电阻R5另一端连接有三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接有电阻R3一端，电阻R3另一端接12V电源，三极管Q2的发射极连接LED驱动电路模块和，并接地。

进一步的，所述B路信号放大模块包括电阻R13，电阻R13一端连接B路模拟波形信号，电阻R13另一端连接有电容C8一端，电容C8另一端连接有电阻R10一端、电阻R14一端和三极管Q4的基极，电阻R14另一端接地，电阻R10另一端和三极管Q4的集电极接入12V电源，三极管Q4的发射极连接有电阻R15一端，并连接LED驱动电路模块，电阻R15另一端接地。

进一步的，所述LED驱动电路模块包括电容C7和电容C6，电容C7一端连接有三极管Q4的发射极，电容C6的一端连接有三极管Q2的发射极，电容C7另一端和电容C6另一端连接有三极管Q3的基极、电阻R11一端和可调电阻R9一端，电阻R11另一端接地，可调电阻R9另一端接24V电源。

进一步的，所述三极管Q3的集电极连接有发光二极管D1一端，发光二极管D1另一端接24C电源，三极管Q3的发射极连接有电阻R12一端，电阻R12另一端接地。

进一步的，所述发射端将模拟信号转换成光信号，经白光LED驱动电路将电信号调制成LED的光载波强度变化的光信号，以光束的形式发射，再由PIN光电二极管将光信号转换成电信号，接收端电路对信号进行处理，最后将模拟信号还原出来。

进一步的，所述线型直流稳压电源包括变压模块、整流模块、滤波模块、稳压模块，220V的交流电经变压模块降压后，经整流模块后变成直流电压，然后经滤波模块输入到稳压模块，最后在稳压模块的输出端输出24V，对各模块进行供电。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本实用新型所述的基于大功率白光LED的可见光通信系统，发射端输入双路模拟信号，采用双路发射电路对输入的模拟信号转换为光信号，并对其中一路输入的模拟信号进行调制，将输入的模拟信号调制成LED的光载波强度变化的光信号经白光LED驱动电路输出光信号，另外一路输入的模拟信号经放大后直接驱动白光LED输出光信号。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1 为本实用新型实施例中可见光通信系统的结构框图；

图2 为本实用新型实施例中发射端的结构框图；

图3 为本实用新型实施例中发射端的电路图；

图4 为本实用新型实施例中接收端的结构框图。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，一种基于大功率白光LED的双路信号输入可见光通信系统，包括接收端、发射端和线型直流稳压电源，线型直流稳压电源连接接收端和发射端，发射端连接接收端。

所述发射端将模拟信号转换成光信号，经白光LED驱动电路将电信号调制成LED的光载波强度变化的光信号，以光束的形式发射，再由PIN光电二极管将光信号转换成电信号，接收端电路对信号进行处理，最后将模拟信号还原出来。

所述线型直流稳压电源包括变压模块、整流模块、滤波模块、稳压模块，220V的交流电经变压模块的变压器降压后，经整流模块的整流桥堆后变成直流电压，然后经滤波模块的滤波电容输入到稳压模块的三端集成稳压器LM317，最后在LM317的输出端输出24V，对各模块进行供电。

如图2所示，所述发射端包括A路发射端电路和B路发射端电路，A路发射端电路包括A路音频或模拟波形信号，A路音频或模拟信号连接有A路信号放大模块，A路信号放大模块连接有A路信号调制模块，A路信号调制模块连接有LED驱动电路模块，LED驱动电路模块连接有白光LED发射光信号模块；B路发射端电路包括B路模拟波形信号，B路模拟波形信号连接有B路信号放大模块，B路信号放大模块连接有LED驱动电路模块，LED驱动电路模块连接有白光LED发射光信号。

如图3所示，所述A路信号放大模块包括电阻R4，电阻R4一端连接A路音频或模拟波形信号，电阻R4另一端连接有电容C2一端，电容C2另一端连接有电阻R2一端、电阻R7一端和三极管Q1的基极，电阻R7另一端接地，电阻R2另一端和三极管Q1的集电极接入12V电源，三极管Q1的发射极连接有电阻R8一端和A路信号调制模块，电阻R8另一端接地。

所述A路信号调制模块包括芯片U1，芯片U1的型号为LM567，芯片U1的2脚连接有电容C3一端和电容C5一端，电容C5另一端接地，电容C3另一端连接有三极管Q1的发射极，芯片U1的1脚连接有电容C1一端和电阻R1一端，电阻R1另一端接12V电源，电容C1另一端接地，芯片U1的5脚连接有电阻R5一端和可调电阻R6一端，可调电阻R6另一端连接有芯片U1的6脚和电容C4一端，电容C4另一端接地，电阻R5另一端连接有三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接有电阻R3一端，电阻R3另一端接12V电源，三极管Q2的发射极连接LED驱动电路模块和，并接地。

所述LED驱动电路模块包括电容C7和电容C6，电容C7一端连接有三极管Q4的发射极，电容C6的一端连接有三极管Q2的发射极，电容C7另一端和电容C6另一端连接有三极管Q3的基极、电阻R11一端和可调电阻R9一端，电阻R11另一端接地，可调电阻R9另一端接24V电源，三极管Q3的集电极连接有发光二极管D1一端，发光二极管D1另一端接24C电源，三极管Q3的发射极连接有电阻R12一端，电阻R12另一端接地。

对A路输入模拟信号进行放大，然后对LM567的中心频率进行调制:当模拟信号处于上升段时，调制频率受芯片U1的2脚压控振荡器控制端控制，在f0的基础上增加；当模拟信号处于下降段时，在f0的基础上降低，从而实现频率调制。调制后的信号经LM567的5脚输出，经放大后驱动白光LED输出光信号；对于发射模块，输入两路模拟信号后，为了使得收端能够区分出两路信号，所以B路输入模拟信号经放大后直接驱动白光LED输出光信号。

如图4所示，所述接收端包括PIN光电二极管，PIN光电二极管连接有A路接收端电路和B路接收端电路，A路接收端电路包括高通滤波模块，高通滤波模块连接有A路放大模块，A路放大模块连接有限幅模块，限幅模块连接有信号解调模块，信号解调模块连接有A路前置放大模块，A路前置放大模块连接有A路功放模块，A路功放模块连接有音频输出模块；B路接收端电路包括低通滤波模块，低通滤波模块连接有B路前置放大模块，B路前置放大模块连接有B路功放模块，B路功放模块连接有音频输出模块。

所述接收端上主要任务是以最小的附加噪声及失真，恢复出经可见光通道传输后光载波所携带的信息。PIN光电二极管将接收到的信号经两路电路进行处理。A路接收电路包括高通滤波模块、限幅模块、信号解调模块、前置放大模块、功率放大不够、音频输出模块等。B路接收电路包括低通滤波模块、前置放大模块、功率放大模块、音频输出模块。PIN光电二极管将接收到的信号滤波后进行电压放大，然后输入到功率放大电路进行功率放大从而驱动喇叭将音频信号放出。信号解调模块将转化后的电信号经过放大后进入LM567进行解调，然后输入A路前置放大模块，调整接收端LM567的中心频率使得接收端和发送端的LM567中心频率一致就可以正确得到输出信号。

PIN光电二极管检测到入射光并转化为电流的形式，但光电流很微弱，所以就需要经过放大器来放大，为了得到一定幅度并且平滑的输出，应设计两级放大，前置放大器主要起到电流—电压变换的功能，将光电流转化为容易处理的电压量，由于在多级放大的结构中，前级的噪声会随着有用信号被后一级放大，由弗里斯公式可知，多级放大器的噪声系数F近似取决于第一级的噪声系数F1，因此，前置放大器应具有低噪声、高增益的特点。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

设计图

一种基于大功率白光LED的双路信号输入可见光通信系统论文和设计

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主设计要求

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