大功率LED室内可见光通信系统的设计与实现

发布时间：2017-09-28 15:22

  本文关键词：大功率LED室内可见光通信系统的设计与实现

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【摘要】：可见光通信指的是在实现照明的同时兼顾通信功能,实现照明通信一体化,推动绿色照明与通信,因此具有十分广阔的应用前景。为了探究大功率白光LED照明与通信的可能性,本文设计了一套基于大功率白光LED的室内可见光通信系统。实验最后对系统的性能进行了测试和研究,为未来大功率白光LED可见光通信技术的实用性研究提供实验基础和理论参考。论文调研了近几年来国内外关于可见光通信技术的研究发展,特别是基于大功率白光LED可见光通信技术的研究,并且介绍了系统研究中的关键技术。本文实验选择了3种不同型号的大功率白光LED灯,分别为XLMPXML2、普瑞VERO13和CXA1304。根据可见光通信系统原理,着重研究设计了3种发射端电路,并分析了电路原理和参数的选择。测试对比3种发射端电路的性能,发射端选用了MOS管驱动器驱动的串联工作方式。测试结果显示在0-10MHz的信号范围内,输出电压基本不变,上升沿过激小,发射端性能良好。设计分析不同灵敏度的接收端电路,采用激光器测试不同灵敏度接收端电路的带宽。搭建LED带宽测试平台,测得上述3种大功率白光LED的-3d B带宽都不高,最高仅有2MHz。实验选用了带宽为2MHz、高频段衰减更缓慢的XLMPXML2作为实验光源。根据LED的发光性能以及幅频特性,实验选择将3盏型号为XLMPXML2的白光LED灯串联作为系统光源,接收端选用了灵敏度更高的接收电路,最后搭建大功率白光LED室内可见光通信系统测试平台。实验成功实现了传输距离为2m,接收端光照度为310lx,信号传输速率为2Mbit/s的大功率白光LED室内可见光通信系统。为了补偿增益,提高系统带宽,实验在接收端电路后加入了均衡电路,用Multisim软件进行仿真研究,实验最后显示系统的带宽提升至5.5MHz。实验表明基于大功率白光LED的室内可见光通信能够得到实现,但是通信速率不够高,需要后续地深入研究来提升系统带宽,使得可见光通信系统能够实现商业化。
【关键词】：可见光通信 大功率白光LED 发射端电路 带宽 均衡电路
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 可见光通信技术的研究现状9-12
• 1.2.1 国内外研究现状9-11
• 1.2.2 可见光通信技术研究中的关键因素11-12
• 1.3 本论文的工作重点及创新点12-14
• 第二章 可见光通信系统的设计14-29
• 2.1 可见光通信系统的原理及优点14-15
• 2.2 白光LED15-17
• 2.2.1 白光LED的发展背景及参数介绍15-16
• 2.2.2 大功率白光LED的选择16-17
• 2.3 可见光通信系统发射端电路的设计17-21
• 2.3.1 系统发射端电路的设计原理与要求17
• 2.3.2 系统发射端电路的设计17-21
• 2.4 可见光通信系统接收端的设计21-28
• 2.4.1 光接收机的原理与性能指标21-22
• 2.4.2 光电检测器的原理与选择22-23
• 2.4.3 前置放大电路的原理与分类23-26
• 2.4.4 前置放大电路的设计26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 可见光通信系统的性能测试29-36
• 3.1 大功率白光LED的性能测试29-30
• 3.2 可见光通信系统带宽测试与结果分析30-34
• 3.3 本章小结34-36
• 第四章 均衡电路的设计与研究36-43
• 4.1 均衡电路的原理与设计36-38
• 4.2 均衡电路的调试和结果分析38-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第五章 总结与展望43-46
• 参考文献46-49
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文49-50
• 致谢50

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本文编号：936592