應用分集接收技術的LED可見光音頻傳輸演示裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供一種應用分集接收技術的LED可見光音頻傳輸演示裝置，在接收端以多個光敏二極管進行分集接收的形式完成信號接收，以達到演示可見光光通信目的。本實用新型專利技術由發射模塊、接收模塊和外置電源模塊構成，發射模塊包括白光LED燈支架、白光LED燈、白光LED燈驅動電路、信號放大電路、MP3語音播放模塊；接收模塊包括三角支架與四個相同的光敏二極管組成的分集接收模塊、比較器、繼電器、揚聲器、多級放大電路、功率放大器；外置電源模塊包括5V直流電源適配器、開關。本實用新型專利技術的有益效果是：保證信息傳遞的暢通，準確接收信號，直觀展示演示裝置的設計思路及其語音通信應用價值，使學生更深入全面地理解可見光通信技術的實際應用。

LED visible light audio transmission demonstration device using diversity receiving technology

The utility model provides an application of diversity reception technology LED visible audio transmission demonstration device, at the receiving end to form a plurality of photodiodes for diversity reception signals are received, in order to achieve the demonstration of visible light communication. The utility model comprises a transmitting module, receiving module and an external power supply module, transmitter module including white LED lamp bracket, white LED lamp, white LED lamp driving circuit, signal amplification circuit, MP3 voice playback module; the receiver module comprises a triangle bracket with four diversity consisting of the same photodiode receiver module, a comparator, a relay, the speaker, multistage amplifier circuit, power amplifier; external power supply module includes 5V DC power adapter, switch. The utility model has the advantages that: to ensure the smooth and accurate information transmission, receiving signal, display demonstration device design and application of voice communication, make students more deeply and comprehensively understand the practical application of visible light communication technology.

【技術實現步驟摘要】
應用分集接收技術的LED可見光音頻傳輸演示裝置
本技術涉及一種應用分集接收技術的LED可見光音頻傳輸演示裝置。
技術介紹
白光LED被稱為第四代環保照明產品。與傳統照明光源相比，白光LED具有功耗低、使用壽命長、尺寸小等優點且可以實現高速調制，因此更適用于高速數據通信。將白光LED照明系統和通信技術結合為人們提供了一種全新的無線光通信技術——可見光通信VLC(VisibleLightCommunication，簡稱VLC)。可見光通信技術是基于可見光發光二極管(LightEmittingDiode，簡稱LED)，相比于熒光燈、白熾燈等傳統照明光源具有快速切換、調制簡單的特點，將信號經過處理加載到LED上，從而在空氣中傳輸快速調制、變化人眼無法識別的光信號。在接收光敏探測器將其轉變成電信號，然后通過一系列的信號解調后來獲得信息。白光LED本身具有其他照明方式無法比擬的優點，LED技藝的日趨成熟，使得LED照明必將成為時代的趨勢；LED的快速響應特性，使LED能夠兼顧照明和通信。隨著網絡時代的到來，整個社會對寬帶無線接入需求日益增長，也為VLC技術帶來了發展機遇。與通常的通信方式相比，VLC具有通信距離不受限、節能環保、無電磁干擾等特點，有著巨大的發展潛力。所以，基于白光LED的VLC技術在未來幾年將會迅速發展。為了展示可見光通信技術的遠離，更好地讓人們感受科技的魅力，激發青少年學生的學習興趣，有必要設計一種LED可見光通信演示儀器。本技術可以使學生在教室和實驗室能夠直觀和清晰的看到教師對可見光通信技術的演示，方便教學及學生的理解，可以直觀展示演示裝置的設計思路及其語音通信應用價值，體現可見光通信技術的實用性，增強了演示實驗的精確度和可信度，在演示實驗教學中能讓學生學會如何運用知識，培養學生的創新思維，填補本領域演示儀器的空白。基于白光LED的照明兼通信系統的研究目前還處于理論研究階段，它的真正實現和推廣應用還有很多關鍵技術需要解決，如合理設計光源布局以避免通信盲區、降低多徑效應引起的碼間串擾等；由于光源分布位置的不同以及大氣中存在粒子散射，導致接收到的信號有不同的傳播時延，光信號脈沖展寬，彼此之間形成碼間串擾，使系統傳輸性能下降，因此在整體的布局中應考慮如何降低碼間串擾。通過采用LED陣列和多個LED燈的合理布局可以使室內光分布同時滿足照明和通信的需要，而多徑問題需要采用分集技術進行解決。分集技術是用來補償衰落信道損耗的，它通常利用無線傳播環境中同一信號的獨立樣本之間不相關的特點，使用一定的信號合并技術改善接收信號，來抵抗衰落引起的不良影響，傳統上用于短波通信來克服多徑衰落的影響。在可見光通信系統中可以不考慮多徑衰落的影響，但可以利用分集接收技術來提高其信噪比，尤其是在高速可見光通信系統中，分集接收能很好地克服不同路徑引起的碼間干擾的影響。分集接收技術應用于LED可見光音頻傳輸演示裝置，可以避免出現因光信號在傳輸過程中衰減、背景光干擾導致的傳輸中斷的情況，使演示過程高效準確地進行，從而加強演示裝置的精確度和可信度，在演示過程中有利于學生增強對通信技術的了解，深入理解可見光通信技術的實際應用。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種在接收端采用分集接收技術進行信號接收的LED可見光音頻傳輸演示裝置。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是：本技術在接收端以多個光敏二極管進行分集接收的形式完成信號接收，以達到演示可見光光通信目的，演示裝置由發射模塊、接收模塊和外置電源模塊構成；所述的發射模塊包括白光LED燈支架、白光LED燈、白光LED燈驅動電路、信號放大電路、MP3語音播放模塊；所述的接收模塊包括三角支架與四個光敏二極管組成的分集接收模塊、比較器、繼電器、揚聲器、多級放大電路、功率放大器；所述的四個光敏二極管為四個相同的光敏二極管，分別為第一光敏二極管、第二光敏二極管、第三光敏二極管和第四光敏二極管；所述的外置電源模塊包括5V直流電源適配器、開關。具體工作方式是：將白光LED燈固定在一豎直支架上，另一三角支架上安裝三個光敏二極管，使三個光敏二極管均在和水平面呈60°夾角的位置上，每個光敏二極管的表面均與球面半徑垂直。在三個光敏二極管的中間位置，即在球面頂部的水平位置，安裝第四個光敏二極管。打開開關，5V直流電源適配器將220V交流電轉換為5V直流電為系統供電，MP3音頻數據在MP3語音播放模塊中轉換為模擬信號。信號放大電路將MP3語音播放模塊輸出的模擬信號進行放大，放大后的模擬信號經白光LED燈驅動電路實現對白光LED燈的控制，將模擬信號轉化為光信號。MP3音頻數據以光的形式傳遞到正對的三角支架，四個光敏二極管可以分別從不同方向接收到光信號，并將傳輸過來的光信號轉化為與音頻信號具有相同變化規律的模擬信號。比較器對比四個光敏二極管探測到的模擬信號的幅值大小，第一光敏二極管和第二光敏二極管、第三光敏二極管和第四光敏二極管探測的信號分別經過比較器進行兩兩比較選出通信號較強的一路，最后再從兩路信號中選出信號最強的一路進行輸出。繼電器用以實現某路信號的導通或截止。信號最強的一路模擬信號經過多級放大電路中的前置放大電路和主放大電路放大后，還原成與發射端相同的模擬信號。信號由功率放大器對模擬信號進行功率放大，進入揚聲器驅動揚聲器發出聲音，完成白光LED燈對MP3音頻信息傳輸。本技術的有益效果是：通過分集接收技術，確保在信號傳輸過程中，只要不是所有的探測器都被遮擋，就能夠進行正常的信號傳送，即使光源角度發生變化，也總會有探測器能夠接收到較強的光信號，避免出現因光信號在傳輸過程中衰減、背景光干擾導致的傳輸中斷的情況。光敏二極管的布局合理，能克服不同路徑引起地碼間干擾的影響，保證信息傳遞的暢通，準確接收信號，使演示過程高效準確地進行，從而加強演示裝置的精確度和可信度，直觀展示演示裝置的設計思路及其語音通信應用價值，體現可見光通信技術的實用性，使學生增加對可見光通信技術的了解和認知，更深入全面地理解可見光通信技術的實際應用。附圖說明圖1為應用分集接收技術的LED可見光音頻傳輸演示裝置的總體工作框圖；圖2為分集接收模塊中光敏二極管的分布示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本技術的具體結構作進一步說明。所述應用分集接收技術的LED可見光音頻傳輸演示裝置如圖1所示，包括發射模塊、接收模塊和外置電源模塊；所述的發射模塊包括白光LED燈支架與白光LED燈106、白光LED燈驅動電路105、信號放大電路104、MP3語音播放模塊103；所述的接收模塊包括分集接收模塊107、比較器108、繼電器109、揚聲器112、多級放大電路110、功率放大器111；所述的外置電源模塊包括5V直流電源適配器101、開關102。如附圖2所示，所述的分集接收模塊107包括三角支架207與四個光敏二極管；所述的四個光敏二極管為四個相同的光敏二極管，分別為第一光敏二極管201、第二光敏二極管202、第三光敏二極管203和第四光敏二極管204；所述的第一光敏二極管201、第二光敏二極管202、第三光敏二極管203均勻放置在一個半球面上，均與水平面呈60°夾角被安裝在三角支架207上，每個光敏二極管的表面均與球面半徑垂直；在三個光敏二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用分集接收技術的LED可見光音頻傳輸演示裝置，其特征在于：演示裝置包括發射模塊、接收模塊和外置電源模塊；所述的發射模塊包括白光LED燈支架與白光LED燈(106)、白光LED燈驅動電路(105)、信號放大電路(104)、MP3語音播放模塊(103)；所述的接收模塊包括分集接收模塊(107)、比較器(108)、繼電器(109)、揚聲器(112)、多級放大電路(110)、功率放大器(111)；所述的分集接收模塊(107)包括三角支架(207)與四個光敏二極管；所述的四個光敏二極管為四個相同的光敏二極管，分別為第一光敏二極管(201)、第二光敏二極管(202)、第三光敏二極管(203)和第四光敏二極管(204)；所述的第一光敏二極管(201)、第二光敏二極管(202)、第三光敏二極管(203)均勻放置在一個半球面上，均與水平面呈60°夾角被安裝在三角支架(207)上，每個光敏二極管的表面均與球面半徑垂直；在三個光敏二極管的中間位置，安裝第四光敏二極管(204)；白光LED燈(206)固定在另一豎直支架(205)上，兩支架相距1m正對放置；演示裝置工作時，5V直流電源適配器(101)為系統供電，MP3音頻數據在MP3語音播放模塊(103)中轉換為模擬信號；通過信號放大電路(104)將MP3語音播放模塊輸出的模擬信號進行放大，放大后的模擬信號經LED燈驅動電路(105)實現對白光LED燈支架與白光LED燈(106)中固定在豎直支架(205)上的白光LED燈(206)進行控制，將模擬信號轉化為光信號，使MP3音頻數據以光的形式傳遞到分集接收模塊(107)；第一光敏二極管(201)、第二光敏二極管(202)、第三光敏二極管(203)和第四光敏二極管(204)分別從不同方向接收到光信號，并將傳輸過來的光信號轉化為與音頻信號具有相同變化規律的模擬信號；由比較器(108)對比四個光敏二極管探測到的模擬信號的幅值大小，第一光敏二極管(201)和第二光敏二極管(202)、第三光敏二極管(203)和第四光敏二極管(204)探測的信號分別經過比較器(108)進行兩兩比較選出通信號較強的一路，最后再從兩路信號中選出信號最強的一路進行輸出；最終輸出的一路模擬信號經過多級放大電路(110)，還原成與發射端相同的模擬信號；信號由功率放大器(111)對模擬信號進行功率放大，驅動揚聲器(112)發出聲音，完成白光LED燈對MP3音頻信息傳輸。...

【技術特征摘要】
1.一種應用分集接收技術的LED可見光音頻傳輸演示裝置，其特征在于：演示裝置包括發射模塊、接收模塊和外置電源模塊；所述的發射模塊包括白光LED燈支架與白光LED燈(106)、白光LED燈驅動電路(105)、信號放大電路(104)、MP3語音播放模塊(103)；所述的接收模塊包括分集接收模塊(107)、比較器(108)、繼電器(109)、揚聲器(112)、多級放大電路(110)、功率放大器(111)；所述的分集接收模塊(107)包括三角支架(207)與四個光敏二極管；所述的四個光敏二極管為四個相同的光敏二極管，分別為第一光敏二極管(201)、第二光敏二極管(202)、第三光敏二極管(203)和第四光敏二極管(204)；所述的第一光敏二極管(201)、第二光敏二極管(202)、第三光敏二極管(203)均勻放置在一個半球面上，均與水平面呈60°夾角被安裝在三角支架(207)上，每個光敏二極管的表面均與球面半徑垂直；在三個光敏二極管的中間位置，安裝第四光敏二極管(204)；白光LED燈(206)固定在另一豎直支架(205)上，兩支架相距1m正對放置；演示裝置工作時，5V直流電源適配器(101)為系統供電，MP3音頻數...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉澤暢，馮雅莉，張尊，高洪民，
申請(專利權)人：劉澤暢，馮雅莉，張尊，高洪民，
類型：新型
國別省市：北京,11