Led閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)，包括閃爍頻率控制臺(tái)、可見光通信發(fā)射設(shè)備、可見光通信接收設(shè)備及示波器，所述閃爍頻率控制臺(tái)與可見光通信發(fā)射設(shè)備連接，所述可見光通信接收設(shè)備接收來自可見光通信發(fā)射設(shè)備發(fā)射的光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，所述示波器與可見光通信接收設(shè)備連接。本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)及方法使用方便，不受LED功率大小的限制，適用范圍較廣，能夠準(zhǔn)確測(cè)試100MHz以下的LED閃爍頻率和波形，為設(shè)計(jì)可見光通信系統(tǒng)提供LED選型及最佳數(shù)據(jù)傳輸速率提供依據(jù)。
【專利說明】LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可見光通信(Visible-Light Communication,VLC)是一種以通用照明LED為信號(hào)發(fā)射器件的新的無線光通信方式，VLC具有對(duì)人體沒有傷害、保密性強(qiáng)、不占用無線頻譜資源等一般無線通信沒有的優(yōu)點(diǎn)，在確保節(jié)能環(huán)保綠色照明的前提下實(shí)現(xiàn)通信功能是VLC的理想目標(biāo)。
[0003]LED的閃爍頻率決定著VLC的數(shù)據(jù)傳輸速率。對(duì)于市場(chǎng)上出售的各種照明LED，通常并不關(guān)心其閃爍頻率的快慢，數(shù)據(jù)手冊(cè)中也不提供閃爍頻率的參數(shù)。因此，在將LED用于VLC時(shí)，需要測(cè)試出其閃爍頻率的特性，為VLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、LED選型及最佳傳輸速率提供依據(jù)。目前，還沒有LED閃爍頻率和波形的測(cè)試系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:為了提供一種LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)及方法，能夠準(zhǔn)確測(cè)試LED閃爍頻率和波形，為設(shè)計(jì)可見光通信系統(tǒng)的LED選型和最佳傳輸速率提供依據(jù)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)，包括閃爍頻率控制臺(tái)、可見光通信發(fā)射設(shè)備、可見光通信接收設(shè)備及示波器，所述可見光通信發(fā)射設(shè)備包括脈沖波形發(fā)生器、調(diào)制電路及第一聚光透鏡，所述波形發(fā)生器與閃爍頻率控制臺(tái)電連接，所述波形發(fā)生器與調(diào)制電路電連接，所述調(diào)制電路與LED連接，調(diào)制電路接收波形發(fā)生器產(chǎn)生的方波信號(hào)并對(duì)LED進(jìn)行光調(diào)制，所述第一聚光透鏡設(shè)置在LED —偵牝第一聚光透鏡將調(diào)制后的光波聚焦并發(fā)送出去，所述可見光通信接收設(shè)備包括第二聚光透鏡、高速光電轉(zhuǎn)換電路及低噪聲放大器，所述第二聚光透鏡設(shè)置在高速光電轉(zhuǎn)換電路一側(cè)，所述低噪聲放大器與高速光電轉(zhuǎn)換電路電連接，第二聚光透鏡將第一聚光透鏡發(fā)出的光信號(hào)聚焦后發(fā)送給高速光電轉(zhuǎn)換電路，高速光電轉(zhuǎn)換電路將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)發(fā)送給低噪聲放大器，所述示波器與低噪聲放大器電連接，示波器接收低噪聲放大器放大的電信號(hào)并顯示信號(hào)的波形。
[0006]所述波形發(fā)生器用于產(chǎn)生指定頻率的方波信號(hào)。
[0007]所述調(diào)制電路包括小功率LED調(diào)制電路及大功率LED調(diào)制電路，所述小功率LED調(diào)制電路與大功率LED調(diào)制電路并行連接，小功率LED調(diào)制電路用于對(duì)小功率LED進(jìn)行二進(jìn)制調(diào)制，使LED發(fā)出隨方波信號(hào)的頻率進(jìn)行閃爍的可見光信號(hào)，大功率LED調(diào)制電路用于對(duì)大功率LED進(jìn)行二進(jìn)制調(diào)制，使LED發(fā)出隨方波信號(hào)的頻率進(jìn)行閃爍的可見光信號(hào)，可以分別對(duì)IOOMHz以下的大功率或小功率的LED檢測(cè)，適用范圍較廣。
[0008]所述第一聚光透鏡是用于LED光強(qiáng)的集聚，減小環(huán)境光的影響。[0009]所述第二聚光透鏡用于可見光強(qiáng)的聚焦，用于減小環(huán)境光的影響，提高接收設(shè)備的靈敏度。
[0010]所述高速光電轉(zhuǎn)換電路用于將接收的可見光高速轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0011]所述低噪聲放大器用于將信號(hào)放大，便于示波器觀察波形。
[0012]所述閃爍頻率控制臺(tái)包括控制臺(tái)軟件和通信接口軟件，其中:所述控制臺(tái)軟件用于測(cè)試人員對(duì)閃爍頻率成分和LED類型的選擇；所述通信接口軟件用于上位機(jī)和可見光發(fā)送設(shè)備的信號(hào)傳輸。
[0013]所述可見光通信發(fā)射設(shè)備還包括用于固定LED的插座及夾具,包括小功率LED夾具、小功率LED插座及大功率LED夾具。所述小功率LED插座用于對(duì)直插式封裝的小功率LED進(jìn)行固定和電信號(hào)連接；所述小功率LED夾具用于對(duì)貼片封裝小功率LED進(jìn)行固定和電信號(hào)連接；所述大功率LED夾具用于對(duì)大功率LED固定和電信號(hào)連接。
[0014]本發(fā)明還提供一種LED閃爍頻率和波形測(cè)試方法，包括如下步驟:
步驟一、閃爍頻率控制臺(tái)選擇測(cè)試頻率，給波形發(fā)生器發(fā)送指令，波形發(fā)生器產(chǎn)生指定頻率的方波信號(hào)送給調(diào)制電路；
步驟二、調(diào)制電路產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)對(duì)LED進(jìn)行光調(diào)制，調(diào)制后的光波經(jīng)過第一聚焦透鏡聚焦后發(fā)送出去；
步驟三、第二聚焦透鏡將第一聚焦透鏡發(fā)送的光波二次聚焦后送給高速光電轉(zhuǎn)換電
路；
步驟四、高速光電轉(zhuǎn)換電路將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并送給低噪聲放大器；
步驟五、低噪聲放大器將放大后的電信號(hào)發(fā)送給示波器，由示波器顯示輸出信號(hào)的波形。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
Cl)利用本發(fā)明所述的LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)及方法能夠準(zhǔn)確測(cè)試IOOMHz以下的LED閃爍頻率和波形，為設(shè)計(jì)可見光通信系統(tǒng)的LED選型和最佳傳輸速率選擇提供依據(jù)；
(2)本發(fā)明所述的LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)使用方便，不受LED功率大小的限制，適用范圍較廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0017]圖1是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)的小功率LED插座的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)的小功率LED夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)的大功率LED夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)的小功率LED調(diào)制電路圖；
圖6是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)的大功率LED調(diào)制電路圖；
圖7是本發(fā)明LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)的高速光電轉(zhuǎn)換電路和低噪聲放大電路圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0019]如圖1所示的LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)，包括閃爍頻率控制臺(tái)、可見光通信發(fā)射設(shè)備、可見光通信接收設(shè)備及示波器。所述閃爍頻率控制臺(tái)選擇測(cè)試頻率，通過上位機(jī)和可見光發(fā)射設(shè)備的接口給波形發(fā)生器發(fā)送指令，波形發(fā)生器(波形發(fā)生器用FPGA實(shí)現(xiàn))產(chǎn)生指定頻率的方波信號(hào)送給小功率LED調(diào)制電路或大功率LED調(diào)制電路，調(diào)制電路產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)對(duì)固定在夾具上的LED進(jìn)行光調(diào)制，調(diào)制后的光波經(jīng)過聚焦透鏡聚焦之后發(fā)送出去?？梢姽馔ㄐ沤邮赵O(shè)備的聚光透鏡將光信號(hào)聚焦后送給高速光電轉(zhuǎn)換電路的光電二極管(PD)，PD將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送給低噪聲放大器，低噪聲放大器的輸出端與示波器連接，由示波器顯示輸出信號(hào)的波形。
[0020]如圖2所示的小功率LED插座，包括PCB板I及插座2，直插式LED3插接在插座2上。
[0021]如圖3所示的小功率LED夾具，包括PCB板I及夾具4，貼片型LED5插接在夾具4上。
[0022]如圖4所示的大功率LED夾具,包括兩個(gè)對(duì)稱的夾爪7，可以將大功率片狀LED6夾緊。
[0023]如圖5所示的小功率LED調(diào)制電路，來自波形發(fā)生器的測(cè)試信號(hào)送給晶體管T的輸入端，測(cè)試信號(hào)經(jīng)晶體管T放大后驅(qū)動(dòng)LED使其產(chǎn)生隨方波測(cè)試信號(hào)變化的光信號(hào)。其中，Rl為輸入電阻，R2為防止晶體管T非正常導(dǎo)通的分流電阻，R3為L(zhǎng)ED的限流電阻，Cl為加速電容。
[0024]如圖6所示為大功率LED調(diào)制電路，測(cè)試信號(hào)送給運(yùn)算放大器Al，Al的輸出送給晶體管Tl，Tl將信號(hào)進(jìn)行電壓放大后驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管放大器T2，T2將信號(hào)進(jìn)行電流放大后驅(qū)動(dòng)大功率LED，LED將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。其中，Rl是輸入電阻，R2是平衡電阻，R3是反饋電阻，Cl、C2、C3、C4、C5、C6是退耦電容，R4、R5、R6是Tl的偏置電阻，R7是T2的柵極偏置電阻，R8是T2的負(fù)載電阻。
[0025]如圖7所示為光電轉(zhuǎn)換與低噪聲放大電路，光電二極管(PD)將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，送給低噪聲放大器AD8000，信號(hào)經(jīng)AD8000放大后由R6輸出。其中，Rl是H)的負(fù)載電阻，R2和R3是輸出電壓的分壓電阻，Cl、C2、C3、C4是退耦電容，R4是限流電阻，R5和R6是AD8000的負(fù)載電阻。
[0026]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括閃爍頻率控制臺(tái)、可見光通信發(fā)射設(shè)備、可見光通信接收設(shè)備及示波器，所述可見光通信發(fā)射設(shè)備包括脈沖波形發(fā)生器、調(diào)制電路及第一聚光透鏡，所述波形發(fā)生器與閃爍頻率控制臺(tái)電連接，所述波形發(fā)生器與調(diào)制電路電連接，所述調(diào)制電路與LED連接，調(diào)制電路接收波形發(fā)生器產(chǎn)生的方波信號(hào)并對(duì)LED進(jìn)行光調(diào)制,所述第一聚光透鏡設(shè)置在LED —側(cè),第一聚光透鏡將調(diào)制后的光波聚焦并發(fā)送出去，所述可見光通信接收設(shè)備包括第二聚光透鏡、高速光電轉(zhuǎn)換電路及低噪聲放大器，所述第二聚光透鏡設(shè)置在高速光電轉(zhuǎn)換電路一側(cè)，所述低噪聲放大器與高速光電轉(zhuǎn)換電路電連接，第二聚光透鏡將第一聚光透鏡發(fā)出的光信號(hào)聚焦后發(fā)送給高速光電轉(zhuǎn)換電路，高速光電轉(zhuǎn)換電路將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)發(fā)送給低噪聲放大器，所述示波器與低噪聲放大器電連接，示波器接收低噪聲放大器放大的電信號(hào)并顯示信號(hào)的波形。
2.如權(quán)利要求1所述的LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述調(diào)制電路包括小功率LED調(diào)制電路及大功率LED調(diào)制電路，所述小功率LED調(diào)制電路與大功率LED調(diào)制電路并行連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的LED閃爍頻率和波形測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述可見光通信發(fā)射設(shè)備還包括用于固定LED的插座及夾具。
4.一種LED閃爍頻率和波形測(cè)試方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的LED閃爍頻率及波形測(cè)試系統(tǒng)，包括如下步驟: 步驟一、閃爍頻率控制臺(tái)選擇測(cè)試頻率，給波形發(fā)生器發(fā)送指令，波形發(fā)生器產(chǎn)生指定頻率的方波信號(hào)送給調(diào)制電路； 步驟二、調(diào)制電路產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)對(duì)LED進(jìn)行光調(diào)制，調(diào)制后的光波經(jīng)過第一聚焦透鏡聚焦后發(fā)送出去； 步驟三、第二聚焦透鏡將第一聚焦透鏡發(fā)送的光波二次聚焦后送給高速光電轉(zhuǎn)換電路； 步驟四、高速光電轉(zhuǎn)換電路將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并送給低噪聲放大器； 步驟五、低噪聲放大器將放大后的電信號(hào)發(fā)送給示波器，由示波器顯示輸出信號(hào)的波形。
【文檔編號(hào)】G01R31/26GK103954834SQ201410200237
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】賈子彥, 黃成 , 陶為戈, 賈中寧, 沈琳 申請(qǐng)人:江蘇理工學(xué)院