[發(fā)明專利]一種用于無線光通信的多光譜LED調(diào)制光源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410546681.1
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104320197B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐義;黃河清;張學彬;崔璐;朱慶煒
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04B10/516
• 分類號: H04B10/516
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安

1.一種用于無線光通信的多光譜LED調(diào)制光源，其特征在于由信源，信號處理和調(diào)制電路、數(shù)字電源電路、多光譜LED驅(qū)動電路、LED驅(qū)動電源、LED發(fā)射子系統(tǒng)和光學發(fā)射天線組成；該光源可同時發(fā)射多路不同或相同譜段的光信號，作為多光譜無線光通信發(fā)射機使用，也可在發(fā)射通信信號的同時發(fā)射多路多個譜段的模擬背景光信號，以模擬無線光通信中的信道噪聲；

LED發(fā)射子系統(tǒng)有多路，且各自獨立；多路LED發(fā)射子系統(tǒng)分別由多個相同譜段的LED構(gòu)成陣列，對多路不同或相同譜段的光信號進行發(fā)射，再由光學發(fā)射天線將多路光信號整合輸出；通過調(diào)整選用LED陣列的譜段和相對光強，可以按需求改變混光后整體的發(fā)光顏色；

其中信源把對輸出光信號的各個參數(shù)的要求發(fā)送給信號處理和調(diào)制電路，同時發(fā)送通信數(shù)據(jù)；信號處理和調(diào)制電路在接收到來自信源的控制指令和通信信號之后，產(chǎn)生多路相應(yīng)頻率和調(diào)制方式的調(diào)制信號，同時向信源反饋運行狀態(tài)，并將調(diào)制后的電信號分別發(fā)送給多路多光譜LED驅(qū)動電路；每路多光譜LED驅(qū)動電路將調(diào)制信號轉(zhuǎn)化為特定LED陣列所需的大功率電流信號，然后發(fā)送給對應(yīng)的LED發(fā)射子系統(tǒng)；LED發(fā)射子系統(tǒng)共有多個，每個LED子系統(tǒng)都包含特定譜段的LED陣列及其固定和散熱結(jié)構(gòu)；所有LED發(fā)射子系統(tǒng)在光學發(fā)射天線內(nèi)拼接，再利用光學發(fā)射天線將各個譜段的光信號整合到一起發(fā)射。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無線光通信的多光譜LED調(diào)制光源，其特征在于：上述信源具有人機交互界面，可對信號處理和調(diào)制電路所發(fā)出調(diào)制信號的頻率和調(diào)制方式進行控制，監(jiān)控其狀態(tài)并發(fā)送通信信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無線光通信的多光譜LED調(diào)制光源，其特征在于：上述信號處理和調(diào)制電路包括FPGA處理器、FLASH存儲器、USB通信接口處理器、電源模塊和信號整形模塊；其根據(jù)信源發(fā)送的控制指令和通信信號，產(chǎn)生相應(yīng)頻率和調(diào)制方式的調(diào)制信號并分別發(fā)送到各路多光譜LED驅(qū)動電路，同時將運行狀態(tài)反饋給信源。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無線光通信的多光譜LED調(diào)制光源，其特征在于：上述多光譜LED驅(qū)動電路包括LED驅(qū)動器芯片和反饋，具有多路且各自獨立，LED驅(qū)動器芯片可將調(diào)制信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)動特定光譜LED陣列所需的電流信號；利用反饋可對LED陣列的驅(qū)動電流進行調(diào)整，從而調(diào)整LED的發(fā)射光強度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無線光通信的多光譜LED調(diào)制光源，其特征在于：上述光學發(fā)射天線包括光束整形系統(tǒng)和混光板；光束整形系統(tǒng)可對LED陣列發(fā)出的發(fā)散光進行光束整形和聚焦，混光板可對整形聚焦后的光束進行顏色混合得到顏色均勻的照明光，使輸出光在實現(xiàn)均勻照明的同時具有通信功能。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于無線光通信的多光譜LED調(diào)制光源，其特征在于：上述光束整形系統(tǒng)由微透鏡陣列與聚焦透鏡組組成；利用微透鏡陣列針對每個LED分別進行光束整形，從而將LED發(fā)射子系統(tǒng)發(fā)出的復(fù)雜發(fā)散光整形為一束平行光束；聚焦透鏡組構(gòu)成變焦距光學子系統(tǒng)，可以根據(jù)要求使光束的發(fā)散角在0°到45°之間變換。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于無線光通信的多光譜LED調(diào)制光源，其特征在于：上述混光板為像擴散混光板，加載在光束整形系統(tǒng)后端，該混光板可以將多路不同譜段的光信號混合，并且在不改變配光曲線的同時達到防止眩光的效果。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于無線光通信的多光譜LED調(diào)制光源，其特征在于：該調(diào)制光源的光譜范圍為200到1000納米，并可通過多路輸出實現(xiàn)從紫外到近紅外譜段的全面覆蓋。