本發(fā)明涉及一種寬帶偏置器。特別是涉及一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器。

背景技術(shù)：

近年來(lái),白光LED領(lǐng)域的快速發(fā)展使其作為一種高效光輻射的來(lái)源，替代了在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的傳統(tǒng)光源，例如汞蒸汽燈和白熾燈。這些發(fā)展導(dǎo)致了照明技術(shù)的重大變革。白光LED的物理性質(zhì)允許其用于通信中，而這一物理本質(zhì)，包括照明技術(shù)變化的趨勢(shì)，導(dǎo)致出現(xiàn)了一個(gè)新的研究方向，一般稱其為可見(jiàn)光通信(VLC)。這項(xiàng)新的研究方向是基于初始完全工作在紅外光輻射的光譜下、一般稱為室內(nèi)無(wú)線光通信的研究方向的衍生物(室內(nèi)OWC)。

在2003年，Y.Tanaka在他的論文上，提出了利用白色LED燈產(chǎn)生無(wú)光纖的室內(nèi)光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)理論。在這種情況下，一個(gè)白色LED是由三個(gè)RGB芯片組成。傳輸速率達(dá)到400Mbps。在2010年，通過(guò)添加藍(lán)色濾片并且使用OFDM調(diào)制方式，傳輸速率可達(dá)到513Mbps。該作者預(yù)計(jì)在今后幾年傳輸速率有望突破1Gbps。在2011年10月，哈拉爾德·哈斯開始形成一個(gè)團(tuán)體稱為L(zhǎng)I-FI，包括研究及工業(yè)組織。這個(gè)團(tuán)體的目的是基于VLC實(shí)現(xiàn)雙工通信系統(tǒng)的建設(shè)。在2013年8月，該組織提出一個(gè)傳輸系統(tǒng)可以使通信速率達(dá)到1.6Gbps。在2015年另一團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用均衡技術(shù)達(dá)到了同樣結(jié)果。在2015年末，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)采用自適應(yīng)比特分配達(dá)到了2Gbps的傳輸速率。根據(jù)最近的聲明，LIFI團(tuán)隊(duì)正在研究傳輸速率為10Gbps的VLC系統(tǒng)。

寬帶可見(jiàn)光(BVL)是基于VLC的一個(gè)新的研究方向。其次，該方向嘗試?yán)每梢?jiàn)光光輻射作為一個(gè)通信方向發(fā)送給最終用戶(下載)并在反向通信方向(上傳)利用紅外光譜的光輻射(850nm；950nm)。此外，與VLC概念相比，在BVL的情況下，它的目的是使用芯片組的電力線寬帶(BPL)技術(shù)，指帶寬限定在2-30MHz之間、通信速率通常在1Mbps以上的電力線載波通信。電力線通信技術(shù)利用現(xiàn)有堅(jiān)固可靠的電力線作為信息傳輸?shù)拿浇椋ㄟ^(guò)載波方式傳輸模擬或數(shù)字信號(hào)?？芍苯永秒娏€，無(wú)須重新布線，組網(wǎng)簡(jiǎn)單快捷、成本較低廉，應(yīng)用范圍廣，同時(shí)保障信息安全。其中包括允許在頻率范圍從2兆赫到32兆赫中使用OFDM調(diào)制格式。BVL技術(shù)，就其性質(zhì)而言，可以實(shí)現(xiàn)100Mbps的傳輸速度。

為實(shí)現(xiàn)上述的傳輸速度，尤其需要選擇一個(gè)合適的BVL的偏置器模型。所有提到的科學(xué)結(jié)果表明，唯一正確的方法是使用通常在射頻技術(shù)中作為饋電開關(guān)點(diǎn)的基于Bias-T的偏置器概念。一個(gè)Bias-T是一個(gè)用于設(shè)置一些電子元器件的直流偏壓點(diǎn)而不影響其他組件的三端口網(wǎng)絡(luò)。該直流偏置器是一個(gè)雙工器。這個(gè)概念被證明是對(duì)未來(lái)的雙工通信的概念的一個(gè)有趣的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種能夠使BVL通信技術(shù)用于在大型SMD LED矩陣或基于大功率LED陣列中的用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器，其特征在于，包括有：用來(lái)阻止直流分量的相并聯(lián)的第一電容和第二電容，并聯(lián)后的輸入連接外部射頻信號(hào)，并聯(lián)后的輸端依次連接四個(gè)相并聯(lián)的偏置單元，并依次通過(guò)四個(gè)相并聯(lián)的偏置單元至輸出端。

所述的四個(gè)相并聯(lián)的偏置單元結(jié)構(gòu)完全相同，每一個(gè)偏置單元都包括有：用于抑制低頻的第一電感和第二電感、第一電阻和第二電阻，所述第一電感與所述第一電阻并聯(lián)連接，所述第二電感與所述第二電阻并聯(lián)連接，其中，并聯(lián)后的第一電感和第一電阻的一端連接所述第一電容和第二電容并聯(lián)后的輸出端，以及依次通過(guò)第三電阻和第三電容接地，并聯(lián)后的第一電感和第一電阻的另一端與并聯(lián)后的第二電感和第二電阻的一端共同依次通過(guò)第四電阻和第四電容接地，并聯(lián)后的第二電感和第二電阻的另一端接外部電源。

本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器，能夠使BVL通信技術(shù)用于在大型SMD LED矩陣或基于大功率LED陣列中，具體具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、不需要對(duì)可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中發(fā)射端的LED進(jìn)行額外的直流工作點(diǎn)的設(shè)置，簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。

2、在接收端可以對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行交直流能量分離，將直流信號(hào)輸出作為后級(jí)接收端電路的能量來(lái)源，為電路提供工作電壓，同時(shí)交流信號(hào)分離輸出，傳輸?shù)胶蠖朔糯笃麟娐泛蛿?shù)字電路進(jìn)行處理。

3、通過(guò)將電流負(fù)載分布到多個(gè)分支以達(dá)到比原有設(shè)計(jì)更高的帶寬和和更大的功率。在發(fā)射端使用該設(shè)計(jì)可獲得更大的有效傳輸距離或在原有基礎(chǔ)上提升傳輸速率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器的電路原理圖；

圖2是本發(fā)明在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中應(yīng)用的第一實(shí)例示意圖；

圖3本發(fā)明在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中應(yīng)用的第二實(shí)例示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器做出詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器，包括有：用來(lái)阻止直流分量的相并聯(lián)的第一電容C1和第二電容C2，并聯(lián)后的輸入連接外部射頻信號(hào)RF，并聯(lián)后的輸端依次連接四個(gè)相并聯(lián)的偏置單元，并依次通過(guò)四個(gè)相并聯(lián)的偏置單元至輸出端DC+RF。

所述的四個(gè)相并聯(lián)的偏置單元結(jié)構(gòu)完全相同，每一個(gè)偏置單元都包括有：用于抑制低頻的第一電感L1/L3/L5/L7和第二電感L2/L4/L6/L8、第一電阻Rl/R5/R9/R13和第二電阻R2/R6/R10/R14，所述第一電感L1/L3/L5/L7與所述第一電阻Rl/R5/R9/R13并聯(lián)連接，所述第二電感L2/L4/L6/L8與所述第二電阻R2/R6/R10/R14并聯(lián)連接，其中，并聯(lián)后的第一電感L1/L3/L5/L7和第一電阻Rl/R5/R9/R13的一端連接所述第一電容C1和第二電容C2并聯(lián)后的輸出端，以及依次通過(guò)第三電阻R3/R7/R11/R16和第三電容C3/C5/C7/C9接地，并聯(lián)后的第一電感L1/L3/L5/L7和第一電阻Rl/R5/R9/R13的另一端與并聯(lián)后的第二電感L2/L4/L6/L8和第二電阻R2/R6/R10/R14的一端共同依次通過(guò)第四電阻R4/R8/R12/R15和第四電容C4/C6/C8/C10接地，并聯(lián)后的第二電感L2/L4/L6/L8和第二電阻R2/R6/R10/R14的另一端接外部電源DC。

本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器，在外部射頻信號(hào)RF端將第一電容C1和第二C2并行連接用來(lái)阻止直流分量。第一電感L1和第二L2起到抑制低頻的作用。與線圈并聯(lián)的第一電阻Rl和第二電阻R2是用于平整定義為S31參數(shù)的絕緣特性。隨著連接電感的第一電阻Rl和第二電阻R2并聯(lián)電阻的增大，會(huì)增加絕緣特性參數(shù)S31的深化。S31參數(shù)定義為有多少?gòu)腄C輸入的信號(hào)到RF+DC端輸出過(guò)程中被抑制。當(dāng)S31曲線在整個(gè)帶寬長(zhǎng)度上取得平整時(shí)便達(dá)到我們所需的理想狀態(tài)。

本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器(圖中的Bias-T)可以被認(rèn)為是射頻技術(shù)中的饋電開關(guān)點(diǎn)，基于第一電感LI曲線和包含傳輸信息的交流分量，通過(guò)直流信號(hào)和組件相連來(lái)決定發(fā)光二極管LED的直流工作點(diǎn)。對(duì)于這個(gè)概念，最適合的是那些基于鍵控載流子的調(diào)制方式。在設(shè)計(jì)偏置器中主要的障礙是將良好的直流結(jié)果和所需的頻率帶寬相結(jié)合。如果使用本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器作為BVL系統(tǒng)的調(diào)制器，在設(shè)計(jì)階段，必須考慮射頻技術(shù)的不同的參數(shù)。本發(fā)明研究重點(diǎn)在于幾到幾十GHz，但1-300兆赫的帶寬是完全適用的。較低的頻率范圍是完全適用于BVL系統(tǒng)。

非常重要的參數(shù)包括最大電流和最大電壓，這些是本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器可以控制的。由于照明技術(shù)中的光輻射源的性能各不相同，從幾十瓦到幾百瓦，所以只通過(guò)使一個(gè)電感取得高感值來(lái)構(gòu)建一個(gè)高I_DCmax值的Bias-T是不可能的。以犧牲惡化S參數(shù)來(lái)將電流負(fù)載分布到多個(gè)分支是一個(gè)不違背BVL概念的較合適的方法。因此，本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器通過(guò)將電流負(fù)載分布到多個(gè)分支來(lái)設(shè)計(jì)獲得一個(gè)用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器。

如圖2所示，本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器(圖中的Bias-T)的一種應(yīng)用。在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)發(fā)射端中，可以使用本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器(T型偏置器)將發(fā)光二極管LED的直流工作電壓與前端輸入信號(hào)分別從A、B兩個(gè)端口輸入，使信號(hào)耦合在直流電平上，共同通過(guò)C點(diǎn)輸出給發(fā)光二極管LED，使發(fā)光二極管LED可以正常發(fā)光并在其中包含有前端所給的信息。

如圖3所示，本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器(圖中的Bias-T)的另一種應(yīng)用。在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)接收端中，可以使用用本發(fā)明的一種用于可見(jiàn)光通信的寬帶高功率寬帶偏置器(T型偏置器)將接收到的信號(hào)通過(guò)從T型偏置器的C端輸入，通過(guò)偏置器后，將交流信號(hào)從B端輸出，直流分量從A端輸出，可以用來(lái)給接收端的放大器和調(diào)制模塊提供直流電源，從而不需要使用其他的額外供電。