專利名稱：可見光無線通信語音廣播裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信、多媒體與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，涉及利用可見光無線通信實(shí)現(xiàn)語音廣播的設(shè)備。
背景技術(shù)：
可見光無線通信技術(shù)利用可見光源的發(fā)光強(qiáng)度變化傳輸信息。隨著發(fā)光二極管(LED)技術(shù)的快速發(fā)展，可見光LED比傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈具備更長的使用壽命、更低的功耗、更高的電光效率及更小的體積，有望在未來取代傳統(tǒng)照明設(shè)備成為新一代的照明設(shè)備。此外，可見光LED基于固態(tài)電路，切換速度較快，具有較大的可調(diào)帶寬，更適用于可見光無線通信。與傳統(tǒng)的射頻無線通信系統(tǒng)相比，可見光無線通信具有頻譜免許可、材料綠色環(huán)保、對(duì)人體安全、無電磁干擾、保密性好、可在照明的同時(shí)通信以及系統(tǒng)復(fù)雜度低等優(yōu)點(diǎn)?？梢姽鉄o線通信可以廣泛使用于有特殊要求的場所，如機(jī)艙、醫(yī)院和博物館等，并且其同時(shí)提供照明和通信功能，具有巨大的應(yīng)用價(jià)值與良好的市場前景。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明提供一種可見光無線通信語音廣播裝置，利用可見光LED提供照明與語音廣播功能，用戶終端可設(shè)計(jì)為便攜設(shè)備。技術(shù)方案:本發(fā)明的可見光無線通信語音廣播裝置，包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端由音頻信號(hào)源、幅度/頻率調(diào)制器、LED驅(qū)動(dòng)電路和LED依次連接組成，接收端由光接收器、放大濾波電路、AM/FM解調(diào)器、耳機(jī)放大器和耳機(jī)依次連接組成，LED與光接收器通過可見光信道連接。本發(fā)明裝置中，幅度/頻率調(diào)制器將音頻信號(hào)源發(fā)送來的基帶語音信號(hào)調(diào)制為幅度或頻率信號(hào)后輸出至LED驅(qū)動(dòng)電路，LED驅(qū)動(dòng)電路將幅度或頻率信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)LED發(fā)射可見光，光接收器將接收到的可見光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為隨光強(qiáng)度變化的電流信號(hào)，放大濾波電路將光接收器產(chǎn)生的電流信號(hào)放大并濾波后產(chǎn)生電壓信號(hào)，幅度/頻率解調(diào)器從放大濾波電路產(chǎn)生的電壓信號(hào)中通過AM/FM解調(diào)恢復(fù)出語音信號(hào)，輸入至耳機(jī)放大器進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)耳機(jī)發(fā)出聲音。本發(fā)明中，發(fā)送端安裝在需要為用戶提供語音廣播服務(wù)的固定位置，音頻信號(hào)源為需要廣播的語音信號(hào)。本發(fā)明中，接收端為提供廣播語音服務(wù)的便攜設(shè)備，光接收器采用光電二極管、雪崩光電二極管、光敏三極管、電荷稱合器件或太陽能板。有益效果:本發(fā)明利用可見光無線通信傳輸語音信號(hào)，具有頻譜免許可、材料綠色環(huán)保、對(duì)人體安全、無電磁干擾、保密性好、可在照明的同時(shí)通信的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明能夠同時(shí)進(jìn)行照明與無線通信，如博物館內(nèi)壁畫的照明燈廣播展品介紹以及道路交通燈廣播路況信息等，也適用于對(duì)電磁干擾和輻射程度等有嚴(yán)格要求的飛行器艙和醫(yī)院內(nèi)等環(huán)境。


圖1為本發(fā)明可見光無線通信語音廣播系統(tǒng)原理圖；圖2為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
的發(fā)送端的電路原理圖；圖3為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
的接收端的電路原理圖；圖4為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
的AM/FM解調(diào)器的電路原理圖。圖中:1為發(fā)送端，2為接收端，1-1為音頻信號(hào)源，1-2為幅度/頻率調(diào)制器，1-3為LED驅(qū)動(dòng)電路，1-4為LED，2-1為光接收器，2-2為放大濾波電路，2-3為幅度/頻率解調(diào)器，2-4為耳機(jī)放大器，2-5為耳機(jī)，Rl至R18分別為第一電阻至第十八電阻，Cl至ClO第一電容至第十電容，Cll為外置大電容，C12為電源旁路電容，Ul為第一集成運(yùn)算放大器，U2為MOSFET晶體管，U3為第二集成運(yùn)算放大器，U4為第三集成運(yùn)算放大器，U5為收音機(jī)芯片，U6為FM中頻陶瓷濾波器，U7為陶瓷鑒相器，U8為AM中頻陶瓷濾波器，U9為耳機(jī)放大器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步具體說明。本發(fā)明系統(tǒng)原理圖如圖1所示，包括發(fā)送端I和接收端2，并通過可見光傳輸語音信號(hào)。發(fā)送端I由音頻信號(hào)源1-1、幅度/頻率調(diào)制器1_2、LED驅(qū)動(dòng)電路1-3和LED1-4組成。接收端2由光接收器2-1、放大濾波電路2-2、幅度/頻率解調(diào)器2-3、耳機(jī)放大器2-4和耳機(jī)2_5組成。發(fā)送端I安裝在需要為用戶提供語音廣播服務(wù)的固定位置。音頻信號(hào)源1-1為需要廣播的語音信號(hào)，可以為存儲(chǔ)于各類播放器中的音樂和錄音，或者麥克風(fēng)輸入的實(shí)時(shí)語音信號(hào)。幅度/頻率調(diào)制器1-2將基帶語音信號(hào)調(diào)制為AM或FM信號(hào)，其輸出信號(hào)被LED驅(qū)動(dòng)電路1-3放大后,驅(qū)動(dòng)LED1-4發(fā)射可見光。接收端2為便攜設(shè)備，為用戶提供廣播語音服務(wù)。光接收器2-1將接收到的可見光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為隨之變化的電流信號(hào)。光接收器2-1可以用但不限于:光電二極管(PD)、雪崩光電二極管(APD)、光敏三極管、電荷耦合器件(CXD)或太陽能板實(shí)現(xiàn)。放大濾波電路2-2將光接收器2-1產(chǎn)生的電流信號(hào)放大并濾波后產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)。AM/FM解調(diào)器2-3從放大濾波電路2-2產(chǎn)生的電壓信號(hào)中恢復(fù)出語音信號(hào)，輸入至耳機(jī)放大器2-4進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)耳機(jī)2-5發(fā)出聲音。發(fā)送端I的電路原理圖如圖2所示。音頻信號(hào)源1-1通過3.5mm標(biāo)準(zhǔn)音頻信號(hào)線接入系統(tǒng)。AM/FM調(diào)制器1-2的型號(hào)為SN74LS624，對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行AM/FM調(diào)制。LED驅(qū)動(dòng)電路1-3中，第一電容Cl和第一電阻Rl構(gòu)成隔直流電路，第一集成運(yùn)算放大器Ul的型號(hào)為0PA2674，Ul及其外圍的第二電容C2、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4和第五電阻R5構(gòu)成匹配、濾波及放大電路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和濾波。MOSFET晶體管U2的型號(hào)為RD06HVF1，U2及其外圍的第三電容C3、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9構(gòu)成LED驅(qū)動(dòng)電路。LED1-4的型號(hào)為LE Uff S2LN，其在350mA電流下發(fā)出的光通量為4501m，視角為140度。接收端2的電路原理圖如圖3所示。采用型號(hào)為TO333-3C或S1227-1010BR的光電二極管2-1作為光接收器，通過第十電阻RlO連接至反向偏置電壓Vbias。放大濾波電路2-2中，第二集成運(yùn)算放大器U3和第三集成運(yùn)算放大器U4的型號(hào)均為0PA657，U3和U4及其外圍的第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9、第十電容CIO、第i^一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17和第十八電阻R18構(gòu)成兩級(jí)濾波放大電路，對(duì)光電二極管輸出的電流信號(hào)進(jìn)行放大和濾波。圖3中的AM/FM解調(diào)器2-3的電路原理圖如圖4所示。收音機(jī)芯片U5的型號(hào)為TA2003，利用其中頻解調(diào)功能完成AM/FM信號(hào)的解調(diào)。FM中頻陶瓷濾波器U6的型號(hào)為SFE10.7MA5,陶瓷鑒相器U7的型號(hào)為CDA10.7MG31，AM中頻陶瓷濾波器U8的型號(hào)為SFU455C5，Cll為外置大電容，C12為電源旁路電容。圖3中耳機(jī)放大器2-4中U9的型號(hào)為TPA6111A2，其將解調(diào)器恢復(fù)出的語音信號(hào)功率放大后驅(qū)動(dòng)耳機(jī)發(fā)出聲 音。
權(quán)利要求
1.一種可見光無線通信語音廣播裝置，其特征在于，該裝置包括發(fā)送端(I)和接收端(2)，所述發(fā)送端(I)由音頻信號(hào)源(1-1)、幅度/頻率調(diào)制器(1_2)、LED驅(qū)動(dòng)電路(1-3)和LED (1-4)依次連接組成，接收端(2)由光接收器(2-1)、放大濾波電路(2-2)、幅度/頻率解調(diào)器(2-3)、耳機(jī)放大器(2-4)和耳機(jī)(2-5)依次連接組成，所述LED (1_4)與光接收器(2-1)通過可見光信道連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光無線通信語音廣播裝置，其特征在于，所述幅度/頻率調(diào)制器(1-2)將音頻信號(hào)源(1-1)發(fā)送來的基帶語音信號(hào)調(diào)制為幅度或頻率信號(hào)后輸出至LED驅(qū)動(dòng)電路(1-3)，所述LED驅(qū)動(dòng)電路(1-3)將幅度或頻率信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)LED (1_4)發(fā)射可見光，所述光接收器(2-1)將接收到的可見光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為隨光強(qiáng)度變化的電流信號(hào)，所述放大濾波電路(2-2)將光接收器(2-1)產(chǎn)生的電流信號(hào)放大并濾波后產(chǎn)生電壓信號(hào)，幅度/頻率解調(diào)器(2-3)從放大濾波電路(2-2)產(chǎn)生的電壓信號(hào)中通過AM/FM解調(diào)恢復(fù)出語音信號(hào)，輸入至耳機(jī)放大器(2-4)進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)耳機(jī)(2-5)發(fā)出聲音。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可見光無線通信語音廣播裝置，其特征在于，所述發(fā)送端(1)安裝在需要為用戶提供語音廣播服務(wù)的固定位置，所述音頻信號(hào)源(1-1)為需要廣播的語音信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可見光無線通信語音廣播系統(tǒng)，其特征在于，所述接收端(2)為提供廣播語音服務(wù)的便攜設(shè)備，所述光接收器(2-1)采用光電二極管、雪崩光電二極管、光敏三極管、電荷耦合器件或太陽能板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可見光無線通信語音廣播裝置，包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端由音頻信號(hào)源、幅度/頻率調(diào)制器、LED驅(qū)動(dòng)電路和LED依次連接組成，接收端由光接收器、放大濾波電路、AM/FM解調(diào)器、耳機(jī)放大器和耳機(jī)依次連接組成。本發(fā)明利用可見光無線通信傳輸語音信號(hào)，具有頻譜免許可、材料綠色環(huán)保、對(duì)人體安全、無電磁干擾、保密性好、可在照明的同時(shí)通信的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明能夠同時(shí)進(jìn)行照明與無線通信，如博物館內(nèi)壁畫的照明燈廣播展品介紹以及道路交通燈廣播路況信息等，也適用于對(duì)電磁干擾和輻射程度等有嚴(yán)格要求的飛行器艙和醫(yī)院內(nèi)等環(huán)境。
文檔編號(hào)H04B10/116GK103117826SQ201310040728
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者張?jiān)阼? 宋揚(yáng), 余旭濤, 畢光國, 尤肖虎 申請(qǐng)人:東南大學(xué)