【摘要】：隨著固態(tài)照明技術(shù)的蓬勃發(fā)展,圍繞其光源——發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode,LED)的特性衍生出了許多新的應(yīng)用技術(shù)�？梢姽馔ㄐ�(Visible Light Communication,VLC)是利用LED本身的頻閃特性,將信號經(jīng)過LED器件調(diào)制,發(fā)出人眼無法察覺到的高速光載波信號在空間中自由傳輸,通過光電探測器接收解調(diào)、再生來實(shí)現(xiàn)信息的傳遞過程。目前,從事VLC研究的單位遍布國內(nèi)外,研究主要集中在1W及以下的單顆LED器件,不滿足照明要求。作者認(rèn)為:只有在滿足照明要求的前提下兼顧通信功能VLC才會有出路。本文對可見光通信及照明技術(shù)進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于LED照明燈具的模塊化可見光通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)包含上行鏈路和下行鏈路,下行鏈路系統(tǒng)光源是瓦級熒光粉型白光LED,上行鏈路光源是紅外激光二極管(Laser Diode,LD),在實(shí)現(xiàn)可見光通信技術(shù)的同時(shí)盡量減少光源對人眼的傷害以及對下行鏈路的干擾,實(shí)現(xiàn)了同時(shí)通過上下行鏈路對互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳和下載。為便于產(chǎn)業(yè)化,本VLC系統(tǒng)進(jìn)來采用成熟的技術(shù)方案與元器件,如系統(tǒng)采用開關(guān)鍵控(On-Off Keying,OOK)調(diào)制方式;發(fā)射光源采用照明常用的瓦級熒光粉型白光LED器件,針對該白光LED調(diào)制帶寬不足的問題設(shè)計(jì)了預(yù)加重電路。接收端采用靈敏度高、有效面積大、成本低的PIN管作為光電探測器,并且采用動(dòng)態(tài)范圍小、噪聲小、帶寬高的互阻抗前置放大器對小信號進(jìn)行放大處理,結(jié)合發(fā)送端預(yù)加重電路,在接收端設(shè)計(jì)后均衡電路進(jìn)一步將系統(tǒng)帶寬由3MHZ提升至133MHZ。將通信單元進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),使其小型化、標(biāo)準(zhǔn)化,方可簡單、靈活地與現(xiàn)有照明燈具進(jìn)行嵌入式安裝。本文設(shè)計(jì)了具有VLC功能的面板燈,照明主燈與通信主燈的相融合,使普通LED照明燈具具備了可見光通信功能,同時(shí)可以兼顧室內(nèi)照明的專業(yè)要求。最后,搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺,對系統(tǒng)進(jìn)行照明功能和通信功能測試,包括VLC燈具測試、收發(fā)模塊測試、誤碼率測試、以太網(wǎng)性能測試,并對測試結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析評估,給出了相關(guān)測試結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.1;TM923.34
【圖文】：

圖 2-1 LED 發(fā)光原理圖字就是發(fā)光二極管，其本質(zhì)就是一個(gè)二極管 LE管伏安特性非常相似，如圖 2-2 所示。顧名思反映了發(fā)光二極管其端電壓及內(nèi)部電流的關(guān)系四塊，包括工作區(qū)、正向死區(qū)、截止區(qū)和擊穿區(qū)作電壓大于啟動(dòng)電壓，而不同的啟動(dòng)電壓又與啟電壓，同時(shí)需要保護(hù) LED 防止其處于擊穿狀 LED 伏安特性的目的在于更好的設(shè)計(jì)光源調(diào)制進(jìn)行調(diào)制。

圖 2-1 LED 發(fā)光原理圖文名字就是發(fā)光二極管，其本質(zhì)就是一個(gè)二極管 LED，所二極管伏安特性非常相似，如圖 2-2 所示。顧名思義，L實(shí)的反映了發(fā)光二極管其端電壓及內(nèi)部電流的關(guān)系，由分為四塊，包括工作區(qū)、正向死區(qū)、截止區(qū)和擊穿區(qū)，因其工作電壓大于啟動(dòng)電壓，而不同的啟動(dòng)電壓又與顏色有的開啟電壓，同時(shí)需要保護(hù) LED 防止其處于擊穿狀態(tài)，這研究 LED 伏安特性的目的在于更好的設(shè)計(jì)光源調(diào)制參數(shù)正常進(jìn)行調(diào)制。

基于 LED 照明燈具的可見光通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) P-I 特性曲線直觀的展現(xiàn)了兩者的關(guān)系。LED 的 P-I 特性偏置大于開啟電壓0U的時(shí)，電流從零開始注入且馬上就有曲線基本上是一條近似的線性直線，但當(dāng)電流過大時(shí)，曲末端 P-I 特性曲線近似水平直線，通過觀察該曲線特性值器件，此種特性決定了該器件的工作電流需要根據(jù) P-I

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2791653