一種無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可見(jiàn)光通信接收機(jī)。特別是涉及一種通過(guò)光電池接收可見(jiàn)光信號(hào)和能量的無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]可見(jiàn)光通信技術(shù)(VisibleLight Communicat1n, VLC)是采用發(fā)光二級(jí)管(LightEmitting D1de, LED)作為發(fā)射級(jí)，光電探測(cè)器接收轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，交給接收機(jī)進(jìn)行解調(diào)的一種近來(lái)發(fā)起的光無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。可見(jiàn)光通信技術(shù)較射頻無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)而言，具有無(wú)污染，無(wú)電磁輻射，高精確度以及無(wú)帶寬限制等優(yōu)點(diǎn)，故具有廣泛應(yīng)用的前景。
[0003]目前可見(jiàn)光通信接收機(jī)都需要外部電源提供所需要的能量，限制了其便攜性和使用壽命，采取無(wú)源光通信接收機(jī)結(jié)構(gòu)之后，在滿(mǎn)足指標(biāo)性能的同時(shí)，大大提高了可見(jiàn)光通信接收機(jī)的便攜性和壽命，免更換電池維護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種能夠在滿(mǎn)足可見(jiàn)光通信接收機(jī)性能指標(biāo)的同時(shí)，提高可見(jiàn)光通信接收機(jī)便攜性和使用壽命的無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)，包括有用于提供電源的光電池、用于實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)的準(zhǔn)確接收的接收機(jī)和用于將輸入的直流電壓穩(wěn)定到接收機(jī)所需要的穩(wěn)定的電壓源的電源管理器，所述光電池的一端接地，另一端通過(guò)能夠?qū)⒐怆姵厮a(chǎn)生的不斷變化的直流電壓分為交流電壓和恒定的直流電壓輸出的LC無(wú)源電路分別連接所述的接收機(jī)和電源管理器，其中，輸出的交流電壓連接所述的接收機(jī)，輸出的恒定的直流電壓連接電源管理器。
[0006]所述的LC無(wú)源電路包括有用于隔離直流信號(hào)的第一電容和用于阻斷第一電容兩端的交流信號(hào)的電感，其中，所述第一電容和電感的一端連接所述光電池的電源輸出端，所述第一電容的另一端連接所述的接收機(jī)，所述電感的另一端連接所述的電源管理器，所述電感在與所述電源管理器相連接的一端還通過(guò)第二電容接地。
[0007]所述的接收機(jī)包括有依次串聯(lián)連接的:用于對(duì)輸入的交流電壓信號(hào)進(jìn)行放大的跨阻抗放大器、用于濾除掉信號(hào)噪聲的低通濾波器、用于進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和用于完成解調(diào)、解碼、控制和存儲(chǔ)的基帶電路。
[0008]本發(fā)明的一種無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)，通過(guò)光電池來(lái)接收可見(jiàn)光信號(hào)，不僅實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的有效接收，而且可以提供光接收機(jī)工作的電源電壓，當(dāng)可見(jiàn)光信號(hào)發(fā)射時(shí)光接收機(jī)開(kāi)始工作，形成了無(wú)源的可見(jiàn)光通信接收機(jī)。與現(xiàn)有的可見(jiàn)光通信接收機(jī)相比，無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)成本較低，具備更好的便攜性和更長(zhǎng)的使用壽命?？捎糜跓o(wú)源光標(biāo)簽、可見(jiàn)光定位的錨點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的整體構(gòu)成框圖；
[0010]圖2是本發(fā)明中接收機(jī)的電路構(gòu)成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的一種無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)做出詳細(xì)說(shuō)明。
[0012]本發(fā)明的一種無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)，通過(guò)光電池提供了接收機(jī)工作需要的能量，直流電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)電源管理模塊后為接收機(jī)部分提供穩(wěn)定的電源電壓。本發(fā)明的一種無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)相比于有源可見(jiàn)光通信接收機(jī)，它在滿(mǎn)足可見(jiàn)光通信接收機(jī)的基本性能指標(biāo)的同時(shí)，可以降低成本，提高便攜性以及延長(zhǎng)其使用壽命。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明的一種無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)，包括有用于提供電源的光電池E、用于實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)的準(zhǔn)確接收的接收機(jī)J和用于將輸入的直流電壓穩(wěn)定到接收機(jī)所需要的穩(wěn)定的電壓源的電源管理器G，所述光電池E的一端接地，另一端通過(guò)能夠?qū)⒐怆姵谽所產(chǎn)生的不斷變化的直流電壓分為交流電壓和恒定的直流電壓輸出的LC無(wú)源電路分別連接所述的接收機(jī)J和電源管理器G，其中，輸出的交流電壓連接所述的接收機(jī)J，輸出的恒定的直流電壓連接電源管理器G。
[0014]本發(fā)明中，采用光電池代替普通光電二極管作為可見(jiàn)光的探測(cè)器，當(dāng)LED可見(jiàn)光信號(hào)照射后，光電池會(huì)產(chǎn)生不斷變化的直流電壓，可以看做是一個(gè)恒定的直流電壓與一個(gè)交流電壓的疊加，而這部分恒定的直流電壓經(jīng)過(guò)電路處理就可以提供接收機(jī)需要的電源電壓，得到一種無(wú)源的可見(jiàn)光通信接收機(jī)。作為優(yōu)選實(shí)例，本發(fā)明中的光電池采用外置的太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池可以有效地吸收可見(jiàn)光，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，產(chǎn)生變化的直流電壓，通過(guò)無(wú)源LC電路分離出直流電信號(hào)和交流電信號(hào)，分別供給電源管理器和接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)接收光信號(hào)的功能。太陽(yáng)能電池可由單晶硅、多晶硅、砷化鎵等材料制作而成，綜合考慮整體結(jié)構(gòu)的體積、成本，以及轉(zhuǎn)換光能的效率，太陽(yáng)能電池在滿(mǎn)足為接收機(jī)穩(wěn)定供電的前提下，可以折衷選取滿(mǎn)足需求的太陽(yáng)能電池，例如:1mmX 1mmX 2mm的砷化鎵太陽(yáng)能電池，30mm X 30mm X 5mm的單晶娃太陽(yáng)能電池等。
[0015]在本發(fā)明中，接收機(jī)J的作用是將收到的交流電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、解調(diào)、解碼等操作，實(shí)現(xiàn)信息接收的功能。電源管理器G的作用是將收到的直流電信號(hào)穩(wěn)定成穩(wěn)定的電壓源，為接收機(jī)模塊提供電源電壓。
[0016]所述的LC無(wú)源電路分為兩個(gè)支路，一條支路由電容構(gòu)成，它可以隔離直流信號(hào)，將交流信號(hào)取出送到接收機(jī)模塊；另一條支路由LC形成低通濾波器，電容兩端電壓為直流電壓，而頻率較大的交流信號(hào)由電感L阻斷，對(duì)電容C兩端電壓幾乎沒(méi)有影響，最后將電容兩端的電壓輸入到電源管理模塊。具體電路構(gòu)成如圖1所示，包括有用于隔離直流信號(hào)的第一電容Cl和用于阻斷第一電容Cl兩端的交流信號(hào)的電感LI，其中，所述第一電容Cl和電感LI的一端連接所述光電池E的電源輸出端，所述第一電容Cl的另一端連接所述的接收機(jī)J，所述電感LI的另一端連接所述的電源管理器D，所述電感LI在與所述電源管理器G相連接的一端還通過(guò)第二電容C2接地。
[0017]本發(fā)明依據(jù)光接收機(jī)需要的數(shù)據(jù)傳輸速率，選取合適的第一電容Cl，使交流電壓信號(hào)可以幾乎無(wú)衰減的進(jìn)入到接收機(jī)；電感LI與第二電容C2組成低通濾波器，其作用在于取出直流電壓信號(hào)供給電源管理器，電感LI可以選取較大值，在頻率較高時(shí)具有很大的阻抗，阻斷交流電信號(hào)加在第二電容C2兩端，第二電容C2選取最大的貼片電容，一方面可以減弱交流信號(hào)的影響，另一方面可以?xún)?chǔ)存大量的電荷，保證在可見(jiàn)光信號(hào)受到突然干擾而變化時(shí)仍可以提供較穩(wěn)定的電壓。
[0018]如圖2所示，所述的接收機(jī)J包括有依次串聯(lián)連接的:用于對(duì)輸入的交流電壓信號(hào)進(jìn)行放大的跨阻抗放大器F、用于濾除掉信號(hào)噪聲的低通濾波器L、用于進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路A/D和用于完成解調(diào)、解碼、控制和存儲(chǔ)的基帶電路G。作用是將輸入的交流信號(hào)進(jìn)行放大后解調(diào)出對(duì)應(yīng)的發(fā)射信號(hào)，實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)的準(zhǔn)確接收，實(shí)現(xiàn)時(shí)同樣要注意電路低功耗的實(shí)現(xiàn)。
[0019]跨阻抗放大器將輸入的交流電壓信號(hào)放大，可采用采用型號(hào)為IVC102U或SA5211D的高輸入阻抗的跨阻抗放大器，考慮到功耗和信號(hào)的精確，跨阻抗放大器采用低噪聲低功耗的結(jié)構(gòu)；放大后的信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除掉信號(hào)的噪聲，避免信號(hào)的嚴(yán)重失真，考慮到頻率響應(yīng)的平滑度，這里可以采用巴特沃斯低通濾波器；得到的低噪聲信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路應(yīng)在滿(mǎn)足要求的精度下，注重低功耗的實(shí)現(xiàn)；轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)字信號(hào)交由信號(hào)解調(diào)電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理。基帶電路完成解調(diào)、解碼、控制、存儲(chǔ)等功能，所述基帶電路可以采用型號(hào)為B4420NSE7QQMD或AD6901XBCZ的芯片。
[0020]本發(fā)明的電源管理器G是由穩(wěn)壓器構(gòu)成，可以采用型號(hào)為T(mén)PS5450DDAR或MIC5205-3.3BM5的低壓差穩(wěn)壓器類(lèi)電源管理電路，將輸入電壓處理后得到穩(wěn)定的輸出電壓，供給接收機(jī)正常工作。其主要部分包括啟動(dòng)電路、電壓帶隙基準(zhǔn)源、誤差放大器等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)，包括有用于提供電源的光電池(E)、用于實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)的準(zhǔn)確接收的接收機(jī)(J)和用于將輸入的直流電壓穩(wěn)定到接收機(jī)所需要的穩(wěn)定的電壓源的電源管理器(G)，其特征在于，所述光電池(E)的一端接地，另一端通過(guò)能夠?qū)⒐怆姵?E)所產(chǎn)生的不斷變化的直流電壓分為交流電壓和恒定的直流電壓輸出的LC無(wú)源電路分別連接所述的接收機(jī)(J)和電源管理器(G)，其中，輸出的交流電壓連接所述的接收機(jī)(J)，輸出的恒定的直流電壓連接電源管理器(G)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)，其特征在于，所述的LC無(wú)源電路包括有用于隔離直流信號(hào)的第一電容(Cl)和用于阻斷第一電容(Cl)兩端的交流信號(hào)的電感(LI)，其中，所述第一電容(Cl)和電感(LI)的一端連接所述光電池(E)的電源輸出端，所述第一電容(Cl)的另一端連接所述的接收機(jī)(J)，所述電感(LI)的另一端連接所述的電源管理器(D)，所述電感(LI)在與所述電源管理器(G)相連接的一端還通過(guò)第二電容(C2)接地。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)，其特征在于，所述的接收機(jī)(J)包括有依次串聯(lián)連接的:用于對(duì)輸入的交流電壓信號(hào)進(jìn)行放大的跨阻抗放大器(F)、用于濾除掉信號(hào)噪聲的低通濾波器(L)、用于進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(A/D)和用于完成解調(diào)、解碼、控制和存儲(chǔ)的基帶電路(G)。
【專(zhuān)利摘要】一種無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)，有用于提供電源的光電池、用于實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)的準(zhǔn)確接收的接收機(jī)和用于將輸入的直流電壓穩(wěn)定到接收機(jī)所需要的穩(wěn)定的電壓源的電源管理器，光電池的一端接地，另一端通過(guò)能夠?qū)⒐怆姵厮a(chǎn)生的不斷變化的直流電壓分為交流電壓和恒定的直流電壓輸出的LC無(wú)源電路分別連接接收機(jī)和電源管理器，其中，輸出的交流電壓連接接收機(jī)，輸出的恒定的直流電壓連接電源管理器。本發(fā)明通過(guò)光電池來(lái)接收可見(jiàn)光信號(hào)，不僅實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的有效接收，還可提供光接收機(jī)工作的電源電壓，當(dāng)可見(jiàn)光信號(hào)發(fā)射時(shí)光接收機(jī)開(kāi)始工作，形成了無(wú)源的可見(jiàn)光通信接收機(jī)。無(wú)源可見(jiàn)光通信接收機(jī)具備更好的便攜性和更長(zhǎng)的使用壽命?？捎糜跓o(wú)源光標(biāo)簽、可見(jiàn)光定位的錨點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】H04B10/60
【公開(kāi)號(hào)】CN105141375
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510593822
【發(fā)明人】毛陸虹, 賀鵬鵬, 謝生
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月17日