一种基于白光led的可见光通信系统的发射装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，特别是指一种基于白光LED的可见光通信系统的发射装 置。
【背景技术】
[0002] 目前，如图1所示，所述基于白光LED的可见光通信系统，发射装置可以将电信号 转化为光信号，然后通过光学信道即自由空间将光信号发送给接收装置，最后接收装置能 够将接收的具有一定频率的光信号转化为原始电信号。其中，基于白光LED的可见光通信 系统的发射装置的核心技术是电光转换技术，且电光转换技术的核心是LED驱动技术。
[0003] 现有的LED驱动技术有典型的三极管（NPN管）驱动，PffM控制驱动，电容压降驱 动，IC集成驱动。在三极管驱动LED技术中，三极管是典型的流控电流型的器件，集电极的 电流随基极的电流的变化而变化。这种LED驱动方式有几个无法避免的问题：第一，电流的 测量不方便，而且不方便调节；第二，当基极需要外接其他功能板如单片机，FPGA等输出的 信号时，电流就要进行很高倍数的放大，才能驱动三极管。因为一般的功能板输出的电流都 很小，只有毫安量级，无法直接使用；第三，三极管驱动一般只适合小功率的LED驱动，大功 率的LED需要的驱动电流很大，基极的电流很难达到。
[0004] 在PffM控制驱动LED技术中，虽然能很好的控制LED灯的亮度和色温，但是有几个 问题需要注意：第一，PWM信号无论是通过硬件产生的还是通过软件产生的，都需要复杂的 外围电路，成本高，器件噪声大。第二，PWM控制驱动技术一般也只适用于小功率的LED驱 动。
[0005] 在电容压降驱动技术中，电容难调节难测量的缺点显而易见，另外，电容是一个非 线性元件，充电和放电的过程都需一定的时间，延时的问题是无法避免的。IC集成驱动LED 技术，虽然有效的改善了上述驱动技术的缺点，但是TC集成芯片成本太高，致使无法普及。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于白光LED的可见光通信系统的发射装 置，能够克服上面列举的现有技术中驱动方式的不足，并且实现了成本低、线性好，同时稳 定性尚。
[0007] 基于上述目的本发明提供的基于白光LED的可见光通信系统的发射装置，包括至 少一组的输入电路、调制电路、驱动电路和LED阵列；其中，所述输入电路将接收外界输入 的模拟电信号并将该模拟电信号传送给所述的调制电路；该调制电路对该模拟电信号进行 采集，然后转换为数字信号并传送给所述的驱动电路；最后，该驱动电路根据所述的数字信 号点亮所述LED阵列，使所述LED阵列按调制信号的规律稳定发光，实现电光转换。
[0008] 可选地，所述的调制电路包括采集处理模块和A/D转换模块，所述采集处理模块 将所述的输入电路传送的模拟电信号进行采集，然后发送给所述A/D转换模块，所述A/D转 换模块则将采集的模拟电信号转变为数字信号，并将该数字信号传输给所述的驱动电路。
[0009] 进一步地，所述A/D转换模块进行完模拟电信号转变为数字信号之后，将该数字 信号返回给所述采集处理模块，然后所述采集处理模块再加以编码调制，最后直接输出给 所述的驱动电路具有一定占空比的载波信号。
[0010] 进一步地，所述调制电路包括显示屏，该显示屏与所述采集处理模块相连，将所述 采集处理模块和所述A/D转换模块的操作结果进行展示；另外，通过所述显示屏对所述采 集处理模块和所述A/D转换模块的信号处理进行控制、下达指令；
[0011] 调制电路还包括了与所述采集处理模块连接的系统时钟模块，所述系统时钟模块 对所述采集处理模块和所述A/D转换模块的时间进行控制；另外，所述采集处理模块和所 述A/D转换模块将各种时间处理在所述系统时钟模块中显示。
[0012] 可选地，所述驱动电路包括共源电压放大电路和共源开关电路组成的稳压稳流的 LED驱动电路；其中，共源电压放大电路将所述调制模块输出的电压信号放大到共源开关 电路需要的电压幅度，然后共源开关电路直接驱动所述LED阵列。
[0013] 进一步地，，所述驱动电路的共源电压放大电路的漏极串接一个漏极电阻Rdl构成 整个共源放大电路的输出电阻R。，然后漏极电阻R dl再接到直流电压VCC2 ;共源电压放大电 路的源极串接一个源极电阻Rsl，源极电阻Rsl再接到电路的地线；共源电压放大电路的栅极 上下并联接两个分压电阻R gl和Rg2作为整个共源放大电路的输入电阻R i，所述的输入电阻 民再接到调制电路2的信号输出线上；此时电路的増益为：
[0016] gni为场效应管互导，Av为电压増益，Avs为源电压増益，R ls为源电压内阻，v。为输 出电阻R。电压，V1为输入电阻R1电压，R d为漏极电阻，Rs为源极电阻，vs为栅极电压。
[0017] 进一步地，所述共源开关电路的栅极接到对应共源电源放大电路的漏极，所述共 源开关电路的源极串接一个源极电阻R s2，然后源极电阻Rs2与共源开关电路的源极电阻R sl 共地；所述共源开关电路的漏极串接一个漏极电阻Rd2，然后漏极电阻Rd2与所述的LED阵列 串联，最后再接到直流稳压电源VCCl ;所述共源开关电路的栅极获取经共源电源放大电路 放大后的调制信号，驱动场效应管使开关电路产生饱和漏极电流Idss，此时流过LED阵列的 电流：
[0019] rds为场效应管的跨导，在饱和区r ds为无限大。
[0020] 可选地，所述发射装置的LED阵列包括至少两个LED像素，并且采用并联方式。
[0021] 进一步地，所述每个LED像素的P电极连接到对应的直流稳压电源VCC，所述每个 LED像素的N电极连接对应共源开关电路的漏极。
[0022] 进一步地，所述的输入电路将文字、音乐、视频模拟信号输入到所述调制电路中。
[0023] 从上面所述可以看出，本发明提供的基于白光LED的可见光通信系统的发射装 置，通过输入电路将接收外界输入的模拟电信号并将该模拟电信号传送给调制电路；该调 制电路对该模拟电信号进行采集，然后转换为数字信号并传送给驱动电路；最后，该驱动电 路根据数字信号点亮LED阵列，使LED阵列按调制信号的规律稳定发光，实现电光转换。从 而，所述基于白光的LED的可见光通信系统的发射装置能够完全解决了现有白光LED的可 见光通信过程中，发射装置中当调制信号电压过低，或者与需要的栅极驱动电压不符时，造 成LED灯不能稳定工作的问题。
【附图说明】
[0024] 图1为现有技术中基于白光LED的可见光通信系统的结构示意图；
[0025] 图2为本发明实施例基于白光LED的可见光通信系统的发射装置的结构示意图；
[0026] 图3为本发明实施例调制电路的结构示意图；
[0027] 图4为本发明实施例驱动电路的结构示意图；
[0028] 图5为本发明实施例LED阵列的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0030] 在本发明的一个实施例中，如图2所示，为本发明实施例基于白光LED的可见光通 信系统的发射装置的结构示意图。所述基于白光LED的可见光通信系统的发射装置包括： 输入电路1、调制电路2、驱动电路3和LED阵列4。其中，输入电路1可以将接收外界输入 的模拟电信号并将该模拟电信号传送给调制电路2,调制电路2对该模拟电信号进行采集， 然后转换为数字信号并传送给驱动电路3。之后，驱动电路3根据所述的数字信号点亮LED 阵列4,使所述LED阵列4按调制信号的规律稳定发光，实现电光转换。
[0031] 较佳地，所述LED阵列4中的LED本身是一个电流器件，流过的电流大小直接决定 LED的发光亮度。对于光通信系统来说，LED的发光亮度直接影响到信号的传输速度和接收 的灵敏度。优选地，要使LED阵列4中的LED正常发光，必须保证稳压稳流驱动。
[0032] 需要说明的是，所述的输入电路1可以将文字、音乐、视频等模拟信号输入到所述 调制电路2中。较佳地，输入电路1是采用数据传输线接到转接板上构成。
[0033] 另外，值得说明的是，本发明所述的基于白光LED的可见光通信系统的发射装置 可以是至少包括一个输入电路1、一个调制电路2、一个驱动电路3和一个LED阵列4。在上 面的实施例中只举例说明了所述发射装置包括一组上述电路，当然所述发射装置还可以包 括二组、三组或者更多的上述电路。
[0034] 在本发明的另一个实施例中，参阅图3所示，所述的调制电路2包括采集处理模块 201和A/D转换模块202。采集处理模块201可以将输入电路1传送的模拟电信号进行采 集，然后发送给A/D转换模块202, A/D转换模块202则将采集的模拟电信号转变为数字信 号，并将该数字信号传输给驱动电路3。
[0035] 优选地，A/D转换模块202进行完模拟电信号转变为数字信号之后，可以将该数字 信号返回给采集处理模块201，然后采集处理模块201再加以编码调制，最后直接输出给驱 动电路3具有一定占空比的载波彳目号，例如010101序列。因此，本发明所述的调制电路2 能够通过调节占空比来改变信号的频率，控制所述LED阵列4亮暗切换速率，实则控制整个 通信系统的传输速率。而且，调制电路2输出的载波信号频率可达到IMHZ以上，即传输速 率可以达到IMbpt以上。
[0036] 值得说明的是，采集处理模块201和A/D转换模块202可以采用有数据采集和转 换功能的微处理器芯片，其微处理器芯片的晶振频率不低于16MHZ，可以实现数据采集处理 和A/D转换；选用PPW(脉冲位置宽度）调制方式，高电平"1"的持续宽度，表示LED阵列点 亮时间，低电平"〇"持续的宽度，表示LED阵列熄灭的时间。本发明采用的调制电路结构和 调制方式不限于图3给出的调制电路结构和调制方式。
[0037] 较佳地，调制电路2还可以包括显示屏203。该显示屏203与采集处理模块201相 连，可以将采集处理模块201和A/D转换模块202的操作结果进行展示。另外，可以通过显 示屏203对采集处理模块20