一种可见光通信系统及其接收电路的制作方法

本发明涉及通信技术领域，更具体地说涉及一种可见光通信系统及其接收电路。

背景技术：

现有技术中对光信号的调制手段有种方式，常见的调制手段包括ook(二进制启闭键控)、ppm(脉冲位置调制)、dpim(数字脉冲间隔调制)以及dh-pim(双头脉冲间隔调制)。而由于led具有更快的闪烁速度，市面上常见的led灯具闪烁频率可达1mhz，为可见光通信提供了先决条件。

目前可见光通信系统模型包括发送部分以及接收部分，其中发送部分包括信号调制模块、led驱动模块、led光源模块，而接收部分包括汇聚和滤波模块、光检测模块、信号放大模块、信号解调模块。

当前可见光通信系统存在有以下缺陷，由于可见光通信系统模型接收部分没有对其中的放大电路做适配，即导致不同距离下光强无法进行不同比例的放大，最终使得可见光通信系统只能够实现固定传输距离的通信功能。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种可见光通信系统及其接收电路，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

一种可见光通信系统的接收电路，包括：

光电二极管，用于将可见光信号转换成电信号；

跨阻放大模块，用于对所述电信号进行放大处理；

滤波模块，用于对所述电信号中高频成分以及低频成分进行滤除；

对数检波模块，用于对所述电信号的强度进行检测；

压控放大模块，用于根据所述对数检波模块的检测结果，对所述电信号进行放大；

解调模块，用于对所述电信号进行解调处理；

所述光电二极管与所述跨阻放大模块相连接，所述跨阻放大模块与所述滤波模块相连接，所述滤波模块分别与所述对数检波模块以及所述压控放大模块相连接，所述对数检波模块与所述压控放大模块相连接，所述压控放大模块与所述解调模块相连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述跨阻放大模块包括电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2以及运放器u1，所述电阻r1的一端与所述运放器u1的反相输入端相连，所述电阻r1的另一端接地，所述电容c1与所述电阻r1并联，所述电阻r2的一端与所述运放器u1的同相输入端相连，所述电阻r2的另一端与所述运放器u1的输出端相连，所述电容c2与所述电阻r2并联，所述光电二极管与所述运放器u1的反相输入端相连，所述运放器u1的输出端与所述滤波模块相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述滤波模块包括电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电容c3、电容c4以及运放器u2，所述跨阻放大模块依次通过所述电阻r3以及所述电阻r4与所述运放器u2的同相输入端相连，所述电容c3的一端接在所述电阻r3以及所述电阻r4之间，所述电容c3的另一端与所述运放器u2的输出端相连，所述运放器u2的同相输入端通过所述电容c4接地，所述运放器u2的输出端依次通过所述电阻r5以及所述电阻r6接地，所述运放器u2的反相输入端接在所述电阻r5以及所述电阻r6之间，所述运放器u2的输出端分别与所述对数检波模块以及所述压控放大模块相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述对数检波模块包括型号为ad8310的对数检波器芯片，所述滤波模块与所述对数检波器芯片的输入端相连，所述对数检波器芯片的输出端与所述压控放大模块相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述压控放大模块包括型号为ad603的放大器芯片，所述滤波模块与所述放大器芯片的运放输入端相连，所述放大器芯片的运放公共端接地，所述对数检波模块与所述放大器芯片的增益控制端相连，所述放大器芯片的运放输出端与所述解调模块相连。

本发明同时还公开了一种可见光通信系统，包括发送电路以及以上所述的接收电路，所述发送电路向所述接收电路传输可见光信号。

作为上述技术方案的进一步改进，所述发送电路包括调制模块、驱动模块以及led光源模块，所述调制模块与所述驱动模块相连，所述驱动模块与所述led光源模块相连，所述驱动模块包括两级信号放大单元。

本发明的有益效果是：本技术方案通过对数检波模块的设置，对接收到的光信号强度进行检测，同时将检测结果传输至压控放大模块，压控放大模块根据对数检波模块的检测结果控制光信号经转换后的电信号的放大增益，从而实现可见光通信系统对不同距离下可见光的自动增益调控功能，进而实现可见光通信系统通信距离调节功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；

图1是本发明的电路结构框架图；

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1和图2，本申请公开了一种可见光通信系统的接收电路，其第一实施例包括：

光电二极管，用于将可见光信号转换成电信号；

跨阻放大模块，用于对所述电信号进行放大处理；

滤波模块，用于对所述电信号中高频成分以及低频成分进行滤除；

对数检波模块，用于对所述电信号的强度进行检测；

压控放大模块，用于根据所述对数检波模块的检测结果，对所述电信号进行放大；

解调模块，用于对所述电信号进行解调处理；

所述光电二极管与所述跨阻放大模块相连接，所述跨阻放大模块与所述滤波模块相连接，所述滤波模块分别与所述对数检波模块以及所述压控放大模块相连接，所述对数检波模块与所述压控放大模块相连接，所述压控放大模块与所述解调模块相连接。

本实施例中通过所述对数检波模块的设置，对接收到的光信号强度进行检测，同时将检测结果传输至所述压控放大模块，所述压控放大模块根据所述对数检波模块的检测结果控制光信号经转换后的电信号的放大增益，从而实现可见光通信系统对不同距离下可见光的自动增益调控功能，进而实现可见光通信系统通信距离调节功能。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述跨阻放大模块包括电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2以及运放器u1，所述电阻r1的一端与所述运放器u1的反相输入端相连，所述电阻r1的另一端接地，所述电容c1与所述电阻r1并联，所述电阻r2的一端与所述运放器u1的同相输入端相连，所述电阻r2的另一端与所述运放器u1的输出端相连，所述电容c2与所述电阻r2并联，所述光电二极管与所述运放器u1的反相输入端相连，所述运放器u1的输出端与所述滤波模块相连。本实施例为了保证接收的光信号能够准确反应所述光电二极管接收到的光强，所述跨阻放大模块不对所述光电二极管进行偏置以保证线性度和降低噪声。通过所述跨阻放大模块将所述光电二极管的电流信号转换成电压信号。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中所述滤波模块包括电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电容c3、电容c4以及运放器u2，所述跨阻放大模块依次通过所述电阻r3以及所述电阻r4与所述运放器u2的同相输入端相连，所述电容c3的一端接在所述电阻r3以及所述电阻r4之间，所述电容c3的另一端与所述运放器u2的输出端相连，所述运放器u2的同相输入端通过所述电容c4接地，所述运放器u2的输出端依次通过所述电阻r5以及所述电阻r6接地，所述运放器u2的反相输入端接在所述电阻r5以及所述电阻r6之间，所述运放器u2的输出端分别与所述对数检波模块以及所述压控放大模块相连。本实施例中所述滤波模块是一个带通滤波器，用于对电信号中的低频成分滤除，以去除环境光的干扰。

另外之所以需要滤除电信号中的高频成分，主要是为了便于实现可见光通信系统中多个发送电路对一个接收电路的通信功能。本实施例为了防止发出可见光信号的led光源模块在使用过程中产生闪烁，需要载波工作在一个较高的频段，同时在使用过程中保证亮度能够突变，本实施例中led光源模块需要一直在工作发送载波，而不能随意的停止或者变成常亮，这就限制了多个发送电路对单个接收电路的多对一通信功能。本实施例解决上述问题的手段是提高led光源模块闪烁的频率，利用普通白光led在频率超过1mhz之后振幅会快速下降特点，将不发送信号的led光源模块的闪烁频率提高到1mhz以上，通过所述滤波模块将这部分高频信号再滤除一遍，从而实现多机通信。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述对数检波模块包括型号为ad8310的对数检波器芯片，所述滤波模块与所述对数检波器芯片的输入端相连，所述对数检波器芯片的输出端与所述压控放大模块相连。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述压控放大模块包括型号为ad603的放大器芯片、电阻r7、电阻r8以及电阻r9，所述电阻r7和所述电阻r8串联在电源和地之间，所述滤波模块与所述放大器芯片的运放输入端(3脚)相连，所述放大器芯片的运放公共端(4脚)接地，所述对数检波模块与所述放大器芯片的反向增益调节端(2脚)相连，所述放大器芯片的正向增益调节端(1脚)接在所述电阻r7和所述电阻r8之间，所述放大器芯片的运放输出端(7脚)与所述解调模块相连，所述放大器芯片的运放输出端(7脚)通过电阻r9与放大器芯片的反馈网络端(5脚)相连。

本实施例中所述解调模块包括stm32单片机及其外围电路，所述解调模块实现解调功能的流程包括：接收电平，当接收到电平正跳变时，启动计数器并设置标识符为第一次跳变；继续接收电平，当再次接收到电平正跳变时，通过计数器令标识符自加一，记录计数器数据并与目标次数对比，确定接收信号的周期或频率，根据频率范围输出该频率对应的高低电平，判断是否需要重置；返回上一步，一直循环进行实时解调。

本申请同时还公开了一种可见光通信系统，其第一实施例包括发送电路以及以上所述的接收电路，所述发送电路向所述接收电路传输可见光信号，所述发送电路包括调制模块、驱动模块以及led光源模块，所述调制模块与所述驱动模块相连，所述驱动模块与所述led光源模块相连，所述驱动模块包括两级信号放大单元。

本实施例中所述驱动模块包括两级信号放大单元，其中第一级信号放大单元采用两个三极管将调制模块输出的微弱电信号进行放大，第二级信号放大单元采用两个三极管组成等效达林顿管对电信号进行进一步放大，从而驱动所述led光源模块。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。