光接收機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及接收基于可見光的光信號的光接收機，涉及適用于例如在LED(LightEmitting D1de，發(fā)光二極管)照明光上重疊光調(diào)制信號來進行數(shù)據(jù)通信的光通信系統(tǒng)等而有效的技術。
【背景技術】
[0002]近年來，使用了 LED照明的可見光通信技術得到發(fā)展，在可見光上重疊光調(diào)制信號來進行數(shù)據(jù)通信的裝置開始登場。關于可在可見光通信中應用的光接收機，在例如專利文獻1中有記載。據(jù)此，針對受光元件(光電二極管)輸出的電信號，進行使用帶通濾波器來抽出頻率分量，使用A/D轉(zhuǎn)換器對信號進行解調(diào)這樣的動作。在其中記載的技術的特征是“直流分量去除處理”以及“AGC放大率控制”，抽出在初級放大器的輸出信號中包含的直流分量，以抵消該直流分量的方式，向初級放大器的輸入側(cè)反饋偏置電流，從而去除向初級放大器輸入的電信號的直流分量。通過流過抵消直流分量的偏置電流，能夠去除輸入到初級放大器的電信號的直流分量，能夠增大初級放大器的放大率。由此，例如，能夠接收微弱的光調(diào)制信號，能夠擴大光調(diào)制信號的接收的動態(tài)范圍。將可變增益放大器的放大率的調(diào)整控制(AGC放大率控制)，僅在信號的前導碼(preamble)接收時進行而不是常時進行，從而考慮為AGC放大率的調(diào)整時間變短。
[0003]【專利文獻1】日本特開2013-5327號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了在利用光接收機的光信號的接收強度低的情況、即接收的光信號昏暗的情況下，存在受光元件(照度傳感器)輸出的電信號變鈍的憂慮。例如，使受光元件輸出的電信號通過高通濾波器，從而去除直流分量，變換為信號的邊緣部被強調(diào)了的信號，針對變換了的信號通過用于使振幅成為恒定的自動增益控制進行放大，匹配于后級的A/D變換器的動態(tài)范圍。針對A/D變換了的數(shù)據(jù)，使用預定的判定閾值來判別邏輯值，判別結(jié)果數(shù)據(jù)被供給到預定的數(shù)據(jù)處理。此時，在受光的光信號昏暗的情況下從高通濾波器輸出的信號變鈍。產(chǎn)生該變鈍的主要原因與受光元件可輸出的電信號的電流量和高通濾波器的電容器電容存在關系。如果受光元件輸出的電信號的電流量變少，則直至電容器被充電，花費時間，從而波形的上升時間變長，但下降時間由與電容器的特性對應的放電時間決定，與受光的光信號的強弱不存在關系。在高通濾波器的動作定時上，如果在電容器被完全充電之前開始放電，則高通濾波器的輸出波形的振幅在朝上方向和朝下方向上不同。由此，考慮為在波形信號的HIGH期間和LOW期間中產(chǎn)生誤差，難以正確地接收光信號。這樣，受光元件輸出的電信號的電流量變少，后級中的充電時間和放電時間的關系不恒定，從而難以正確地接收光信號。
[0005]上述以及其他課題和新的特征通過本說明書的記述以及附圖將更加明確。
[0006]在簡單地說明在本申請中公開的實施方式中的代表性的實施方式的概要時如下所述。
[0007]S卩，在輸入根據(jù)接收光信號并變換為電信號的受光元件的輸出生成的波形信號的濾波器的后級，具有形成用于規(guī)定濾波器輸出波形的偏置電壓的基準電壓的電壓生成電路、和對從所述濾波器輸出的濾波器輸出波形進行放大的增益可變的可變增益放大器。根據(jù)所述可變增益放大器的輸出控制所述基準電壓和所述可變增益放大器的增益的控制電路根據(jù)可變增益放大器的輸出波形的不期望的變鈍，進行通過所述基準電壓提升濾波器輸出波形的偏置電壓，并且使所述可變增益放大器的增益比當前更小的控制。
[0008]在簡單地說明通過在本申請中公開的實施方式中的代表性的實施方式得到的效果時如下所述。
[0009]S卩，即使受光元件受光的光信號的強度弱，也能夠正確地接收基于光信號的數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0010]圖1是示出光接收機的一個例子的框圖。
[0011]圖2是例示與光接收機進行光通信的光發(fā)送機的框圖。
[0012]圖3是例示將照明光源用于光發(fā)送的LED照明器具的說明圖。
[0013]圖4是例示高通濾波器的電路圖。
[0014]圖5是例示可變增益放大器的電路圖。
[0015]圖6是例示基準電壓生成器的框圖。
[0016]圖7是針對受光元件輸出的電信號波形以及從波形生成電路輸出并輸入到ADC的信號波形比較信號變鈍的情況和沒有變鈍的情況而例示了的波形圖。
[0017]圖8是關于用于針對ADC的輸入波形的邏輯值判定的HIGH期間和LOW期間在變鈍的情況和沒有變鈍的情況下進行對比而示出的波形圖。
[0018]圖9是例示作為使用了可見光的通信的標準的JEITA CP-1223中的4PPM方式的說明圖。
[0019]圖10是作為向信號變鈍的處置的手段例示地示出校正信號波形的變鈍的校正的原理的波形圖。
[0020]圖11是例示自動增益控制的方法的流程圖。
[0021]圖12是示出利用自動增益控制的波形信號的波形圖和判定閾值的說明圖。
[0022]圖13是例示明亮而提高增益的情況和昏暗而提高增益的情況的波形信號的波形圖。
[0023]圖14是例示針對波形信號的變鈍的基準電壓VB2的控制步驟的流程圖。
[0024]圖15是例示針對可變增益放大器的自動增益控制的另一個手法的波形圖。
[0025]圖16是例示圖15的手法的流程圖。
[0026]圖17是作為針對可變增益放大器的自動增益控制的又一個控制流程，例示依照峰值的增減傾向的可變增益放大器的增益控制方法的流程圖。
[0027]圖18是示出根據(jù)波形的變鈍而變更HIGH期間和LOW期間的判定閾值的例子的波形圖。
[0028]圖19是例示利用圖18的手法的判定閾值的變更處理的流程圖。
[0029](附圖標記說明)
[0030]10:光接收機；1:便攜終端；11:波形生成電路；12:控制電路；13:加速度傳感器；14:第1波形生成電路；15:第2波形生成電路；WV1:第1波形信號；WV2:第2波形信號；20:光發(fā)送機；30:LED照明器具；40:電容；41、42:電阻；50:運算放大器；51:輸入電阻；52:反饋電阻；53:寄存器53 ;60、61:電阻；62:緩沖放大器；63:緩沖放大器；64:數(shù)字模擬變換器(DAC) ;65:寄存器；66:負反饋放大器；101:電源開關；102:受光元件；103:第1高通濾波器；104:第1可變增益放大器；105:低通濾波器；106:第2高通濾波器；107:第2可變增益放大器；108:第1基準電壓生成器；109:第2基準電壓生成器；BV1:第1基準電壓；BV2:第2基準電壓；120:信號控制部；121:電源控制部；122:解調(diào)部；OT1、⑶2:增益控制數(shù)據(jù)；201:LED ；202:LED驅(qū)動電路；203:調(diào)制電路。
【具體實施方式】
[0031]1.實施方式的概要
[0032]首先，概要地說明在本申請中公開的實施方式。在關于實施方式的概要說明中附加括弧而參照的附圖中的參照符號僅例示附加了該符號的構(gòu)成要素的概念中包含的例子。
[0033]〔 1〕〈校正信號波形的變鈍>
[0034]光接收機(10)具有:受光元件(102)，接收光信號并變換為電信號；第1波形生成電路(14)，輸入從所述受光元件輸出的電信號而通過濾波以及放大生成第1波形信號(WV1);第2波形生成電路(15)，輸入從所述第1波形生成電路輸出了的所述第1波形信號而通過濾波以及放大生成第2波形信號；以及控制電路(12)，進行用于所述第1波形生成電路以及所述第2波形生成電路的偏置電壓控制和自動增益控制。所述控制電路判別從所述第2波形生成電路輸出的第2波形信號(WV2)的信號波形是否不期望地變鈍，在判別為不期望地變鈍的情況下，進行使所述第2波形生成電路中的偏置電壓(BV2)比當前更高并且使所述第2波形生成電路中的增益比當前更小的控制。
[0035]據(jù)此，在由受光元件受光了的光信號的強度弱的情況下，即使受光元件的輸出以及第1波形信號變鈍而在第2波形信號中產(chǎn)生正極性側(cè)和負極性側(cè)的振幅相異那樣的變鈍，控制電路也響應與此，在提升第2波形生成電路的偏置電壓之后減小其增益。其結(jié)果，第2波形信號的正極性側(cè)和負極性側(cè)的振幅的相異被緩和，能夠抑制第2波形信號的正以及負的比特寬度脫離規(guī)定寬度的狀態(tài)，能夠降低針對第2波形信號的邏輯值的誤判定的憂慮。因此，即使受光元件受光的光信號的強度弱，也能夠正確地接收基于光信號的數(shù)據(jù)。
[0036]〔2〕〈信號波形是否變鈍的判別手法>
[0037]在項1中，所述控制電路針對從所述第2波形生成電路輸出的第2波形信號判定超過其邏輯值判定閾值的狀態(tài)是否被維持比判定時隙的時間更短的預定時間，在維持了所述預定時間的情況下，判別為所述第2波形信號的波形不期望地變鈍，在未維持所述預定時間的情況下，判別為所述第2波形信號的波形未不期望地變鈍(參照圖13)。
[0038]據(jù)此，相比于通過利用自動增益控制的增益的大小判別在第2波形信號中是否產(chǎn)生了失真的情況，能夠減少判定錯誤。即，從受光元件輸出的電信號波形具有隨著光信號變暗而變鈍程度變大的傾向，具有在明亮時不易變鈍，在昏暗時更變鈍的特性。由此，能夠通過從受光元件輸出的電信號的輸出電壓電平掌握變鈍程度的大小的傾向。在明亮時受光元件的輸出電壓電平高，在昏暗時低。依照該傾向，還能夠相關聯(lián)為在利用自動增益控制的增益大時變鈍程度大，在增益小時變鈍程度小。但是，有即使在明亮時也必須提高利用自動增益控制的增益的情況。其是受光元件的輸出飽和的情況。在該情況下，在光源點亮的HIGH期間的輸出電壓飽和時，如果進一步變亮，則熄滅時的LOW期間的輸出電壓也接近飽和電壓，所以HIGH期間的輸出電壓與LOW期間的輸出電壓之差變小。在這樣的情況下，必須增大自動增益控制的增益。因此，需要判別明亮而提高增益還是昏暗而提高增益，能夠?qū)⑵渫ㄟ^上述手段區(qū)分。其原因為，如果即便放大率大也未變鈍，則第2波形信號的電平超過邏輯值判定閾值后過一會兒返回到偏置電壓電平。
[0039]〔3〕〈第2波形生成電路中的針對電壓波形的基準電壓的控制>
[0040]在項2中，所述控制電路在判別為所述第2波形信號的波形未不期望地變鈍的情況下將所述第2波形生成電路中的偏置電壓(BV2)設為第1電壓，在判別為所述第2波形信號的波形不期望地變鈍的情況下將所述第2波形生成電路中的偏置電壓設為針對所述第1電壓提高了與當前的增益相對所述第2波形生成電路的最大增益的比例對應的電壓量的第2電壓(參照圖14)。
[0041]據(jù)此，如果鑒于第2波形信號的正極性側(cè)和負極性側(cè)的振幅的相異的程度與自動增益控制的增益相關，則能夠與當前的增益相關地決定第2電壓相對第1電壓的上升量，在考慮了減小第2波形信號的增益時能夠有助于第2電壓的最佳化。
[0042]〔4〕〈第2波形生成電路的增益控制>
[0043]在項1中，所述控制電路在從所述第2波形生成電路輸出的第2波形信號的值超過預定的邏輯值判定閾值時(S1)，等待從該邏輯值的判定定時起經(jīng)過比邏輯值判定的判定時隙的時間更短的一定時間來取得所述第2波形信號的值(S2、S3)。進而，所述控制電路進行判別所述取得了的所述第2波形信號的值是否超過第1閾值(S4)，在未超過的情況下對第1計數(shù)器進行初始化(S6)，在超過的情況下使所述第1計數(shù)器遞增+1 (S5)，在遞增了的所述第1計數(shù)器的計數(shù)值超過第1值的情況下降低所述第2波形生成電路的增益(S7、S8)，并且，判別所述取得了的所述第2波形信號的值是否超過所述第1閾值的跟前的第2閾值
(S9)，在超過的情況下對第2計數(shù)器進行初始化(S11)，在未達到第2閾值的情況下使所述第2計數(shù)器遞增+1 (S10)，在所述第2計數(shù)器的計數(shù)值超過第2值的情況下提高所述第2波形生成電路的增益的增益控制(S12、S