Led閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)，包括閃爍頻率控制臺、可見光通信發(fā)射設備、可見光通信接收設備及示波器，所述閃爍頻率控制臺與可見光通信發(fā)射設備連接，所述可見光通信接收設備接收來自可見光通信發(fā)射設備發(fā)射的光信號，并將光信號轉化為電信號，所述示波器與可見光通信接收設備連接。本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)及方法使用方便，不受LED功率大小的限制，適用范圍較廣，能夠準確測試100MHz以下的LED閃爍頻率和波形，為設計可見光通信系統(tǒng)提供LED選型及最佳數據傳輸速率提供依據。
【專利說明】LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術領域】，尤其是一種LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]可見光通信(Visible-Light Communication,VLC)是一種以通用照明LED為信號發(fā)射器件的新的無線光通信方式，VLC具有對人體沒有傷害、保密性強、不占用無線頻譜資源等一般無線通信沒有的優(yōu)點，在確保節(jié)能環(huán)保綠色照明的前提下實現(xiàn)通信功能是VLC的理想目標。
[0003]LED的閃爍頻率決定著VLC的數據傳輸速率。對于市場上出售的各種照明LED，通常并不關心其閃爍頻率的快慢，數據手冊中也不提供閃爍頻率的參數。因此，在將LED用于VLC時，需要測試出其閃爍頻率的特性，為VLC系統(tǒng)設計、電路設計、LED選型及最佳傳輸速率提供依據。目前，還沒有LED閃爍頻率和波形的測試系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是:為了提供一種LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)及方法，能夠準確測試LED閃爍頻率和波形，為設計可見光通信系統(tǒng)的LED選型和最佳傳輸速率提供依據。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)，包括閃爍頻率控制臺、可見光通信發(fā)射設備、可見光通信接收設備及示波器，所述可見光通信發(fā)射設備包括脈沖波形發(fā)生器、調制電路及第一聚光透鏡，所述波形發(fā)生器與閃爍頻率控制臺電連接，所述波形發(fā)生器與調制電路電連接，所述調制電路與LED連接，調制電路接收波形發(fā)生器產生的方波信號并對LED進行光調制，所述第一聚光透鏡設置在LED —偵牝第一聚光透鏡將調制后的光波聚焦并發(fā)送出去，所述可見光通信接收設備包括第二聚光透鏡、高速光電轉換電路及低噪聲放大器，所述第二聚光透鏡設置在高速光電轉換電路一側，所述低噪聲放大器與高速光電轉換電路電連接，第二聚光透鏡將第一聚光透鏡發(fā)出的光信號聚焦后發(fā)送給高速光電轉換電路，高速光電轉換電路將光信號轉換為電信號發(fā)送給低噪聲放大器，所述示波器與低噪聲放大器電連接，示波器接收低噪聲放大器放大的電信號并顯示信號的波形。
[0006]所述波形發(fā)生器用于產生指定頻率的方波信號。
[0007]所述調制電路包括小功率LED調制電路及大功率LED調制電路，所述小功率LED調制電路與大功率LED調制電路并行連接，小功率LED調制電路用于對小功率LED進行二進制調制，使LED發(fā)出隨方波信號的頻率進行閃爍的可見光信號，大功率LED調制電路用于對大功率LED進行二進制調制，使LED發(fā)出隨方波信號的頻率進行閃爍的可見光信號，可以分別對IOOMHz以下的大功率或小功率的LED檢測，適用范圍較廣。
[0008]所述第一聚光透鏡是用于LED光強的集聚，減小環(huán)境光的影響。[0009]所述第二聚光透鏡用于可見光強的聚焦，用于減小環(huán)境光的影響，提高接收設備的靈敏度。
[0010]所述高速光電轉換電路用于將接收的可見光高速轉換為電信號。
[0011]所述低噪聲放大器用于將信號放大，便于示波器觀察波形。
[0012]所述閃爍頻率控制臺包括控制臺軟件和通信接口軟件，其中:所述控制臺軟件用于測試人員對閃爍頻率成分和LED類型的選擇；所述通信接口軟件用于上位機和可見光發(fā)送設備的信號傳輸。
[0013]所述可見光通信發(fā)射設備還包括用于固定LED的插座及夾具,包括小功率LED夾具、小功率LED插座及大功率LED夾具。所述小功率LED插座用于對直插式封裝的小功率LED進行固定和電信號連接；所述小功率LED夾具用于對貼片封裝小功率LED進行固定和電信號連接；所述大功率LED夾具用于對大功率LED固定和電信號連接。
[0014]本發(fā)明還提供一種LED閃爍頻率和波形測試方法，包括如下步驟:
步驟一、閃爍頻率控制臺選擇測試頻率，給波形發(fā)生器發(fā)送指令，波形發(fā)生器產生指定頻率的方波信號送給調制電路；
步驟二、調制電路產生的調制信號對LED進行光調制，調制后的光波經過第一聚焦透鏡聚焦后發(fā)送出去；
步驟三、第二聚焦透鏡將第一聚焦透鏡發(fā)送的光波二次聚焦后送給高速光電轉換電
路；
步驟四、高速光電轉換電路將光信號轉換為電信號并送給低噪聲放大器；
步驟五、低噪聲放大器將放大后的電信號發(fā)送給示波器，由示波器顯示輸出信號的波形。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
Cl)利用本發(fā)明所述的LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)及方法能夠準確測試IOOMHz以下的LED閃爍頻率和波形，為設計可見光通信系統(tǒng)的LED選型和最佳傳輸速率選擇提供依據；
(2)本發(fā)明所述的LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)使用方便，不受LED功率大小的限制，適用范圍較廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0017]圖1是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)的小功率LED插座的結構示意圖；
圖3是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)的小功率LED夾具的結構示意圖；
圖4是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)的大功率LED夾具的結構示意圖；
圖5是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)的小功率LED調制電路圖；
圖6是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)的大功率LED調制電路圖；
圖7是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)的高速光電轉換電路和低噪聲放大電路圖?！揪唧w實施方式】
[0018]現(xiàn)在結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。
[0019]如圖1所示的LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)，包括閃爍頻率控制臺、可見光通信發(fā)射設備、可見光通信接收設備及示波器。所述閃爍頻率控制臺選擇測試頻率，通過上位機和可見光發(fā)射設備的接口給波形發(fā)生器發(fā)送指令，波形發(fā)生器(波形發(fā)生器用FPGA實現(xiàn))產生指定頻率的方波信號送給小功率LED調制電路或大功率LED調制電路，調制電路產生的調制信號對固定在夾具上的LED進行光調制，調制后的光波經過聚焦透鏡聚焦之后發(fā)送出去?？梢姽馔ㄐ沤邮赵O備的聚光透鏡將光信號聚焦后送給高速光電轉換電路的光電二極管(PD)，PD將光信號轉換為電信號送給低噪聲放大器，低噪聲放大器的輸出端與示波器連接，由示波器顯示輸出信號的波形。
[0020]如圖2所示的小功率LED插座，包括PCB板I及插座2，直插式LED3插接在插座2上。
[0021]如圖3所示的小功率LED夾具，包括PCB板I及夾具4，貼片型LED5插接在夾具4上。
[0022]如圖4所示的大功率LED夾具,包括兩個對稱的夾爪7，可以將大功率片狀LED6夾緊。
[0023]如圖5所示的小功率LED調制電路，來自波形發(fā)生器的測試信號送給晶體管T的輸入端，測試信號經晶體管T放大后驅動LED使其產生隨方波測試信號變化的光信號。其中，Rl為輸入電阻，R2為防止晶體管T非正常導通的分流電阻，R3為LED的限流電阻，Cl為加速電容。
[0024]如圖6所示為大功率LED調制電路，測試信號送給運算放大器Al，Al的輸出送給晶體管Tl，Tl將信號進行電壓放大后驅動場效應管放大器T2，T2將信號進行電流放大后驅動大功率LED，LED將電流信號轉換為光信號。其中，Rl是輸入電阻，R2是平衡電阻，R3是反饋電阻，Cl、C2、C3、C4、C5、C6是退耦電容，R4、R5、R6是Tl的偏置電阻，R7是T2的柵極偏置電阻，R8是T2的負載電阻。
[0025]如圖7所示為光電轉換與低噪聲放大電路，光電二極管(PD)將接收的光信號轉換為電信號，送給低噪聲放大器AD8000，信號經AD8000放大后由R6輸出。其中，Rl是H)的負載電阻，R2和R3是輸出電壓的分壓電阻，Cl、C2、C3、C4是退耦電容，R4是限流電阻，R5和R6是AD8000的負載電阻。
[0026]以上述依據本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【權利要求】
1.一種LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)，其特征在于:包括閃爍頻率控制臺、可見光通信發(fā)射設備、可見光通信接收設備及示波器，所述可見光通信發(fā)射設備包括脈沖波形發(fā)生器、調制電路及第一聚光透鏡，所述波形發(fā)生器與閃爍頻率控制臺電連接，所述波形發(fā)生器與調制電路電連接，所述調制電路與LED連接，調制電路接收波形發(fā)生器產生的方波信號并對LED進行光調制,所述第一聚光透鏡設置在LED —側,第一聚光透鏡將調制后的光波聚焦并發(fā)送出去，所述可見光通信接收設備包括第二聚光透鏡、高速光電轉換電路及低噪聲放大器，所述第二聚光透鏡設置在高速光電轉換電路一側，所述低噪聲放大器與高速光電轉換電路電連接，第二聚光透鏡將第一聚光透鏡發(fā)出的光信號聚焦后發(fā)送給高速光電轉換電路，高速光電轉換電路將光信號轉換為電信號發(fā)送給低噪聲放大器，所述示波器與低噪聲放大器電連接，示波器接收低噪聲放大器放大的電信號并顯示信號的波形。
2.如權利要求1所述的LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)，其特征在于:所述調制電路包括小功率LED調制電路及大功率LED調制電路，所述小功率LED調制電路與大功率LED調制電路并行連接。
3.如權利要求1或2所述的LED閃爍頻率和波形測試系統(tǒng)，其特征在于:所述可見光通信發(fā)射設備還包括用于固定LED的插座及夾具。
4.一種LED閃爍頻率和波形測試方法，其特征在于，采用如權利要求1-3任一項所述的LED閃爍頻率及波形測試系統(tǒng)，包括如下步驟: 步驟一、閃爍頻率控制臺選擇測試頻率，給波形發(fā)生器發(fā)送指令，波形發(fā)生器產生指定頻率的方波信號送給調制電路； 步驟二、調制電路產生的調制信號對LED進行光調制，調制后的光波經過第一聚焦透鏡聚焦后發(fā)送出去； 步驟三、第二聚焦透鏡將第一聚焦透鏡發(fā)送的光波二次聚焦后送給高速光電轉換電路； 步驟四、高速光電轉換電路將光信號轉換為電信號并送給低噪聲放大器； 步驟五、低噪聲放大器將放大后的電信號發(fā)送給示波器，由示波器顯示輸出信號的波形。
【文檔編號】G01R31/26GK103954834SQ201410200237
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權日:2014年5月13日
【發(fā)明者】賈子彥, 黃成 , 陶為戈, 賈中寧, 沈琳 申請人:江蘇理工學院