Led闪烁频率和波形测试系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种LED闪烁频率和波形测试系统，包括闪烁频率控制台、可见光通信发射设备、可见光通信接收设备及示波器，所述闪烁频率控制台与可见光通信发射设备连接，所述可见光通信接收设备接收来自可见光通信发射设备发射的光信号，并将光信号转化为电信号，所述示波器与可见光通信接收设备连接。本发明LED闪烁频率和波形测试系统及方法使用方便，不受LED功率大小的限制，适用范围较广，能够准确测试100MHz以下的LED闪烁频率和波形，为设计可见光通信系统提供LED选型及最佳数据传输速率提供依据。
【专利说明】LED闪烁频率和波形测试系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，尤其是一种LED闪烁频率和波形测试系统及方法。
【背景技术】
[0002]可见光通信(Visible-Light Communication,VLC)是一种以通用照明LED为信号发射器件的新的无线光通信方式，VLC具有对人体没有伤害、保密性强、不占用无线频谱资源等一般无线通信没有的优点，在确保节能环保绿色照明的前提下实现通信功能是VLC的理想目标。
[0003]LED的闪烁频率决定着VLC的数据传输速率。对于市场上出售的各种照明LED，通常并不关心其闪烁频率的快慢，数据手册中也不提供闪烁频率的参数。因此，在将LED用于VLC时，需要测试出其闪烁频率的特性，为VLC系统设计、电路设计、LED选型及最佳传输速率提供依据。目前，还没有LED闪烁频率和波形的测试系统。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:为了提供一种LED闪烁频率和波形测试系统及方法，能够准确测试LED闪烁频率和波形，为设计可见光通信系统的LED选型和最佳传输速率提供依据。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种LED闪烁频率和波形测试系统，包括闪烁频率控制台、可见光通信发射设备、可见光通信接收设备及示波器，所述可见光通信发射设备包括脉冲波形发生器、调制电路及第一聚光透镜，所述波形发生器与闪烁频率控制台电连接，所述波形发生器与调制电路电连接，所述调制电路与LED连接，调制电路接收波形发生器产生的方波信号并对LED进行光调制，所述第一聚光透镜设置在LED —侦牝第一聚光透镜将调制后的光波聚焦并发送出去，所述可见光通信接收设备包括第二聚光透镜、高速光电转换电路及低噪声放大器，所述第二聚光透镜设置在高速光电转换电路一侧，所述低噪声放大器与高速光电转换电路电连接，第二聚光透镜将第一聚光透镜发出的光信号聚焦后发送给高速光电转换电路，高速光电转换电路将光信号转换为电信号发送给低噪声放大器，所述示波器与低噪声放大器电连接，示波器接收低噪声放大器放大的电信号并显示信号的波形。
[0006]所述波形发生器用于产生指定频率的方波信号。
[0007]所述调制电路包括小功率LED调制电路及大功率LED调制电路，所述小功率LED调制电路与大功率LED调制电路并行连接，小功率LED调制电路用于对小功率LED进行二进制调制，使LED发出随方波信号的频率进行闪烁的可见光信号，大功率LED调制电路用于对大功率LED进行二进制调制，使LED发出随方波信号的频率进行闪烁的可见光信号，可以分别对IOOMHz以下的大功率或小功率的LED检测，适用范围较广。
[0008]所述第一聚光透镜是用于LED光强的集聚，减小环境光的影响。[0009]所述第二聚光透镜用于可见光强的聚焦，用于减小环境光的影响，提高接收设备的灵敏度。
[0010]所述高速光电转换电路用于将接收的可见光高速转换为电信号。
[0011]所述低噪声放大器用于将信号放大，便于示波器观察波形。
[0012]所述闪烁频率控制台包括控制台软件和通信接口软件，其中:所述控制台软件用于测试人员对闪烁频率成分和LED类型的选择；所述通信接口软件用于上位机和可见光发送设备的信号传输。
[0013]所述可见光通信发射设备还包括用于固定LED的插座及夹具,包括小功率LED夹具、小功率LED插座及大功率LED夹具。所述小功率LED插座用于对直插式封装的小功率LED进行固定和电信号连接；所述小功率LED夹具用于对贴片封装小功率LED进行固定和电信号连接；所述大功率LED夹具用于对大功率LED固定和电信号连接。
[0014]本发明还提供一种LED闪烁频率和波形测试方法，包括如下步骤:
步骤一、闪烁频率控制台选择测试频率，给波形发生器发送指令，波形发生器产生指定频率的方波信号送给调制电路；
步骤二、调制电路产生的调制信号对LED进行光调制，调制后的光波经过第一聚焦透镜聚焦后发送出去；
步骤三、第二聚焦透镜将第一聚焦透镜发送的光波二次聚焦后送给高速光电转换电
路；
步骤四、高速光电转换电路将光信号转换为电信号并送给低噪声放大器；
步骤五、低噪声放大器将放大后的电信号发送给示波器，由示波器显示输出信号的波形。
[0015]本发明的有益效果是:
Cl)利用本发明所述的LED闪烁频率和波形测试系统及方法能够准确测试IOOMHz以下的LED闪烁频率和波形，为设计可见光通信系统的LED选型和最佳传输速率选择提供依据；
(2)本发明所述的LED闪烁频率和波形测试系统使用方便，不受LED功率大小的限制，适用范围较广。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0017]图1是本发明LED闪烁频率和波形测试系统的结构示意图；
图2是本发明LED闪烁频率和波形测试系统的小功率LED插座的结构示意图；
图3是本发明LED闪烁频率和波形测试系统的小功率LED夹具的结构示意图；
图4是本发明LED闪烁频率和波形测试系统的大功率LED夹具的结构示意图；
图5是本发明LED闪烁频率和波形测试系统的小功率LED调制电路图；
图6是本发明LED闪烁频率和波形测试系统的大功率LED调制电路图；
图7是本发明LED闪烁频率和波形测试系统的高速光电转换电路和低噪声放大电路图。【具体实施方式】
[0018]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0019]如图1所示的LED闪烁频率和波形测试系统，包括闪烁频率控制台、可见光通信发射设备、可见光通信接收设备及示波器。所述闪烁频率控制台选择测试频率，通过上位机和可见光发射设备的接口给波形发生器发送指令，波形发生器(波形发生器用FPGA实现)产生指定频率的方波信号送给小功率LED调制电路或大功率LED调制电路，调制电路产生的调制信号对固定在夹具上的LED进行光调制，调制后的光波经过聚焦透镜聚焦之后发送出去。可见光通信接收设备的聚光透镜将光信号聚焦后送给高速光电转换电路的光电二极管(PD)，PD将光信号转换为电信号送给低噪声放大器，低噪声放大器的输出端与示波器连接，由示波器显示输出信号的波形。
[0020]如图2所示的小功率LED插座，包括PCB板I及插座2，直插式LED3插接在插座2上。
[0021]如图3所示的小功率LED夹具，包括PCB板I及夹具4，贴片型LED5插接在夹具4上。
[0022]如图4所示的大功率LED夹具,包括两个对称的夹爪7，可以将大功率片状LED6夹紧。
[0023]如图5所示的小功率LED调制电路，来自波形发生器的测试信号送给晶体管T的输入端，测试信号经晶体管T放大后驱动LED使其产生随方波测试信号变化的光信号。其中，Rl为输入电阻，R2为防止晶体管T非正常导通的分流电阻，R3为LED的限流电阻，Cl为加速电容。
[0024]如图6所示为大功率LED调制电路，测试信号送给运算放大器Al，Al的输出送给晶体管Tl，Tl将信号进行电压放大后驱动场效应管放大器T2，T2将信号进行电流放大后驱动大功率LED，LED将电流信号转换为光信号。其中，Rl是输入电阻，R2是平衡电阻，R3是反馈电阻，Cl、C2、C3、C4、C5、C6是退耦电容，R4、R5、R6是Tl的偏置电阻，R7是T2的栅极偏置电阻，R8是T2的负载电阻。
[0025]如图7所示为光电转换与低噪声放大电路，光电二极管(PD)将接收的光信号转换为电信号，送给低噪声放大器AD8000，信号经AD8000放大后由R6输出。其中，Rl是H)的负载电阻，R2和R3是输出电压的分压电阻，Cl、C2、C3、C4是退耦电容，R4是限流电阻，R5和R6是AD8000的负载电阻。
[0026]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种LED闪烁频率和波形测试系统，其特征在于:包括闪烁频率控制台、可见光通信发射设备、可见光通信接收设备及示波器，所述可见光通信发射设备包括脉冲波形发生器、调制电路及第一聚光透镜，所述波形发生器与闪烁频率控制台电连接，所述波形发生器与调制电路电连接，所述调制电路与LED连接，调制电路接收波形发生器产生的方波信号并对LED进行光调制,所述第一聚光透镜设置在LED —侧,第一聚光透镜将调制后的光波聚焦并发送出去，所述可见光通信接收设备包括第二聚光透镜、高速光电转换电路及低噪声放大器，所述第二聚光透镜设置在高速光电转换电路一侧，所述低噪声放大器与高速光电转换电路电连接，第二聚光透镜将第一聚光透镜发出的光信号聚焦后发送给高速光电转换电路，高速光电转换电路将光信号转换为电信号发送给低噪声放大器，所述示波器与低噪声放大器电连接，示波器接收低噪声放大器放大的电信号并显示信号的波形。
2.如权利要求1所述的LED闪烁频率和波形测试系统，其特征在于:所述调制电路包括小功率LED调制电路及大功率LED调制电路，所述小功率LED调制电路与大功率LED调制电路并行连接。
3.如权利要求1或2所述的LED闪烁频率和波形测试系统，其特征在于:所述可见光通信发射设备还包括用于固定LED的插座及夹具。
4.一种LED闪烁频率和波形测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任一项所述的LED闪烁频率及波形测试系统，包括如下步骤: 步骤一、闪烁频率控制台选择测试频率，给波形发生器发送指令，波形发生器产生指定频率的方波信号送给调制电路； 步骤二、调制电路产生的调制信号对LED进行光调制，调制后的光波经过第一聚焦透镜聚焦后发送出去； 步骤三、第二聚焦透镜将第一聚焦透镜发送的光波二次聚焦后送给高速光电转换电路； 步骤四、高速光电转换电路将光信号转换为电信号并送给低噪声放大器； 步骤五、低噪声放大器将放大后的电信号发送给示波器，由示波器显示输出信号的波形。
【文档编号】G01R31/26GK103954834SQ201410200237
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】贾子彦, 黄成 , 陶为戈, 贾中宁, 沈琳 申请人:江苏理工学院