一种白光音频通信装置制造方法及图纸

一种白光音频通信装置，包括发射机和接收机。该发射机包括依次串联的音频功率放大电路、脉冲位置调制电路及LED驱动电路。该接收机包括依次串联的白光探测及选频放大电路、方波整形电路、脉位信号解调电路、有源低通滤波器、音频功率放大器及扬声器。该白光音频通信装置不仅可以实现远距离高保真音频通信，还能实现日常照明功能，并且没有任何电磁辐射。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可见光音频通信装置，尤其是能使用常见白光进行远距离高保真音频通信的白光音频通信装置。
技术介绍
电磁辐射一般指频率由3kHz至300GHz的电磁波辐射，电磁辐射是把双刃剑，随着众多电器的广泛应用给人带来莫大利益，难避会使生产环境或生活环境受到电磁辐射的污染。电磁辐射对人类的危害主要包括：神经损坏、心脏功能异常、血液病、失眠、记忆力衰退、白内障、脑肿瘤、乳腺癌等。一旦电磁波的能量强度超过人体的耐受极限时，随着辐射时间的增加，必将悄悄地侵蚀人的机体。生活中一些短距离的射频通信系统是一个非常重要的电磁辐射源，其辐射充满着我们的生活空间，对我们的健康存在潜在性的严重威胁。另外，在目前这种需要大量射频通信的情况下，射频频段已基本上被分配完，应用无线电通信需要申请频段，随意用射频通信极有可能干扰到周边的通信系统，例如干扰军用雷达、干扰广播电台、干扰飞机的控制导航系统等，而利用可见光无线通信则不存在以上问题，同时白光还是我们赖以生存的照明光源，利用白光来实现语音通信，甚至省去了复杂的布线工程。因此，设计出一种能够使用常见的白光进行远距离保真音频通信的通信装置成为了目前业界亟需解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供一种白光音频传输装置。该白光音频传输装置包括发射机和接收机。发射机包括音频功率放大电路、包含NE555定时器的脉冲位置调制电路、包含TC4427mos管驱动芯片的LED驱动电路、以及若干颗白光LED。接收机包括由PC10-6B光电二极管及三极管组成的白光探测电路、由三极管及电阻电容组成的三级白光选频放大电路、包含LM339电压比较器的方波整形电路、包含LF353运算放大器的脉位信号解调电路、由LF353 组成的六阶有源低通滤波器以及由TDA2030功率放大器和扬声器组成的音频功放电路。本技术提供的白光音频传输装置通过对音频信号进行脉冲位置调制后经白光LED发送出去，在接收端用光电二极管结合选频放大及解调电路，实现了对音频信号的高保真传输，所使用的白光信号对人体无任何害处并可以实现照明功能，此白光音频传输装置方便用于现有照明系统的改造。换言之，该白光音频传输装置不仅可以实现较远距离的高保真音频传输，而且其光源可以当普通照片光源使用。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术提供的白光音频通信装置的发射机电路原理图。图2是本技术提供的白光音频通信装置的接收机电路原理图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术提供的白光音频通信装置包括发射机及接收机。具体地，请参阅图1，为本技术提供的白光音频通信装置中发射机的电路原理图。该发射机包括依次串联的音频功率放大电路(1)、脉冲位置调制电路(2)、以及LED驱动电路(3)。音频功率放大电路(1)由lm386及其外围元件组成，lm386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器。音频信号通过音频线输入，两端产生随语音信号而变化的电 压信号。音频信号范围在20Hz至20kHz之间，为保证这个频段内的语音信号顺利通过电容耦合到lm386放大，于是输入耦合电容选为110uF的大电容。lm386两个GAIN端串接10uf电容主要是为了获得足够大的增益，同时输入端串接阻值为10KΩ的可调电阻，对输入信号大小进行了限制，变现为音量的高低。输出端音频信号通过220uf电容耦合到下一级的调制电路。脉冲位置调制电路(2)由555定时器及其外围元件构成。对脉冲信号的调制一般有脉幅调制、脉宽调制、脉位调制和脉冲频率调制。脉幅调制的调制信号幅度随基带信号而变，其缺点是调制信号在传输的过程中，容易受到干扰信号的干扰，比如在太阳光中和日光灯、白炽灯等照明灯光中，都发出了频谱非常丰富的白光，这些白光中频率与发射机发射的白光频率相近时，就会被探测器探测到，使干扰信号跟有用信号叠加在一起，从而使脉冲包络失真，造成基带信号的不可恢复。脉宽调制的调制信号虽然在一定的外界白光干扰的情况下，尽管脉冲的包络有明显的失真，但还能较好地保持脉冲宽度不变，在大气传输过程中有较好的抗干扰能力。但是，为了滤除其它的白光干扰信号，接收机往往设计了针对载波信号的选频滤波器，方波通过选频滤波器后会变成正弦波，正弦波再整形成方波后，其占空比相对发射信号的占空比会发生变化，使信号失真。脉位调制和频率调制则能较好地解决以上两个因素带来的失真，一方面，信道中的其它白光干扰信号与有用信号的叠加，尽管使信号包络产生很大的失真，但是其脉冲的相对位置还是不容易受到干扰信号的影响，另一方面，在经过接收机的前置放大器中的滤波器时，尽管波形完全失真，占空比也发生改变，但是其脉冲的相对位置不变，加载在载波脉冲上的基带信号不会受到影响。因此，脉位调制与频率调制都具有较好的抗干扰能力。脉冲位置调制电路(2)采用以555定时器为核心的调制电路,双极型555定时器的驱动能力较强，电源工作范围为5～16V，最大负载电流可达200mA。LED驱动电路(3)由TC4427及其外围元件组成，TC4427为1.5A双高速功率mos管驱动器，具有峰值输出电流高(1.5A)、延时时间短、容性负载驱动能力强等优点，经过实际测试，可以很好地驱动白光LED进行快速开关动作。请参阅图2，为本技术提供的白光音频通信装置中接收机的电路原理图。该接收机包括依次串联的白光探测及选频放大电路(4)、方波整形电路(5)、脉位信号解调电路(6)、六阶有源低通滤波器(7)、以及音频功放电路(8)。具体地，白光探测及选频放大电路(4)由光电二极管、三极管等元件构成。RC选频网络和LC选频网络是常见的两大选频网络，LC网络由于选频特性好、通频带窄而被广泛应用于高频电路，在低频中由于通频带过窄难以使有用信号通过而很少应用。RC网络通常应用于低频电路，但是无源RC选频滤波器具有增益小(约为0.33)、选频特性差的特点而很难得到满意的选频放大效果。对于高阶有源带通滤波器而言，能够较好地解决增益与选频特性的问题，具有较好的选频放大效果，但是较简洁的有源带通滤波器需要有正负电源来给运算放大器供电，给电源带来更大的要求，并且电路比较复杂，效果也较差。考虑到以上提及的各种选频网络的优缺点，本通信装置采用了通常用于高频选频的LC网络，利用LC串联电路在中心频率附近阻抗小的特点，让LC串联后与射极电阻相并联，取消中心频率附近的电流串联负反馈，使中心频率附近的电流得到有效的放大，放大后的电流通过集电极的电阻而得到有效的电压放大。方波整形电路(5)由lm339电压比较器及其外围元件构成。经过光电转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光音频通信装置，包括发射机和接收机，其特征在于：该发射机包括依次串联的音频功率放大电路、脉冲位置调制电路及LED驱动电路；该接收机包括依次串联的白光探测及选频放大电路、方波整形电路、脉位信号解调电路、有源低通滤波器、音频功率放大器及扬声器。

【技术特征摘要】
1.一种白光音频通信装置，包括发射机和接收机，其特征在于：该发射机包括依次串联的音频功率放大电路、脉冲位置调制电路及LED驱动电路；该接收机包括依次串联的白光探测及选频放大电路、方波整形电路、脉位信号解调电路、有源低通滤波器、音频功率放大器及扬声器。2.根据权利要求1所述的白光音频通信装置，其特征在于：该发射机的音频功率放大电路包括lm386及其外围器件。3.根据权利要求1所述的白光音频通信装置，其特征在于：该发射机的脉冲位置调制电路包括555定时器及其外围器件。4.根据权利要求1所述的白光音频通信装置，其特征在于：该发射机的LED驱动电路包括功率mos管驱动器及其外围器件。5.根据权利要求1所述的白光...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏正军，曾政，李亮，房晓铤，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：新型
国别省市：广东;44