專利名稱：基于usb接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)，屬于無線通信的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無線接入一直作為一種重要的通信手段在現(xiàn)代通信領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用，無線接入技術(shù)成為無線通信中的關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的無線接入方式需要占用日益緊缺的頻譜資源，傳輸速率受限，并且存在著電磁干擾。然而，光通信及其關(guān)鍵器件的飛速發(fā)展使得可見光通信成為全球研究熱點，利用光載頻的高速率、大容量、寬帶寬等優(yōu)點實現(xiàn)大容量數(shù)字信號的高速傳輸?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)，是利用熒光燈或發(fā)光二極管等發(fā)出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息的，將高速因特網(wǎng)的電線裝置連接在照明裝置上，插入電源插頭即可使用。利用這種技術(shù)做成的系統(tǒng)能夠覆蓋室內(nèi)燈光達到的范圍，電腦不需要電線連接，因而具有廣泛的開發(fā)前景。使用USB接口將可見光通信技術(shù)結(jié)合到電腦上的應(yīng)用研究正越來越受到學(xué)者們的關(guān)注。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供了基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)、不受電磁干擾，能夠提供大容量、高速、短距離的可見光無線接入系統(tǒng)。本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)，包括第一 USB接口、第一電平轉(zhuǎn)換電路、發(fā)送端、接收端、第二電平轉(zhuǎn)換電路、第二 USB接口，其中所述第一 USB接口與第一電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述第一電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端與發(fā)送端連接；所述接收端與第二電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述第二電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端與第二 USB接口連接。所述基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)中，第一電平轉(zhuǎn)換電路包括依次連接的USB接口電路、脈沖編碼電路。所述基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)中，第二電平轉(zhuǎn)換電路包括依次連接的脈沖解碼電路、USB接口電路。所述基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)中，接收端還包括濾光鏡、聚光鏡；其中所述濾光鏡用于將發(fā)射模塊中LED器件發(fā)出的光進行濾波處理；所述聚光鏡用于將經(jīng)過濾波處理的光聚焦到光電檢測器的感光部分。所述基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)中，LED器件為白光LED器件。本實用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果利用USB接口實現(xiàn)可見光無線接入系統(tǒng)作為終端接入無線局域網(wǎng)或無線個域網(wǎng)，同時通過USB獲取工作電壓，簡化了電路設(shè)計；支持高速數(shù)字信號的雙工傳輸，實現(xiàn)不受電磁干擾的大容量短距離無線通信。

圖I是本實用新型所設(shè)計的基于USB接口的熱插拔可見光無線接入模塊的整體框架圖。圖2是本實用新型所設(shè)計的基于USB接口的熱插拔可見光無線接入模塊中電平轉(zhuǎn)換模塊的電路圖。圖3是本實用新型所設(shè)計的基于USB接口的熱插拔可見光無線接入模塊中發(fā)送端電路圖。圖4是本實用新型所設(shè)計的基于USB接口的熱插拔可見光無線接入模塊中接收端電路圖。圖5是收發(fā)數(shù)據(jù)指示燈的電路圖。 圖6是本實用新型所設(shè)計的基于USB接口的熱插拔可見光無線接入模塊的整體實物圖。圖中標(biāo)號說明U1為USB接口芯片，U2為CH430T芯片，U3、U4均為0PA354芯片，U5為LT1715芯片，Pl為接收端的輸出端口，Cl至ClO為第一至第十電容，Rl至R14為第一至第十四電阻，D1、D2為第一、第二二極管，Yl為晶振，LI至L4為第一至第四發(fā)光二極管，PDl為光敏二極管。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)說明如圖I所示的基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)，包括第一 USB接口、第一電平轉(zhuǎn)換電路、發(fā)送端、接收端、第二電平轉(zhuǎn)換電路、第二 USB接口。第一 USB接口與第一電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述第一電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端與發(fā)送端連接。接收端與第二電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述第二電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端與第二 USB接口連接。發(fā)送端包括順序連接的電壓跟隨器、LED器件，接收端包括順序連接的光電檢測器、放大器、判決電路。第一電平轉(zhuǎn)換電路包括依次連接的USB接口電路、脈沖編碼電路。第二電平轉(zhuǎn)換電路包括依次連接的脈沖解碼電路、USB接口電路。第一電平轉(zhuǎn)換電路中第一USB接口用于接收外部PC等數(shù)字設(shè)備產(chǎn)生的串行總線信號；接口電路將串行總線信號進行電平轉(zhuǎn)換，由串口電平轉(zhuǎn)化為TTL電平，并傳輸至脈沖編碼電路；脈沖編碼電路用于將TTL信號進行脈沖編碼調(diào)制，并將調(diào)制后的信號送入電壓跟隨器。第二電平轉(zhuǎn)換電路中脈沖解碼電路將判決器輸出的信號進行脈沖編碼解調(diào)，恢復(fù)出原始傳輸?shù)腡TL電平信號；接口電路將TTL電平信號轉(zhuǎn)換為適合USB傳輸?shù)拇锌偩€信號。第一、第二電平轉(zhuǎn)換電路如圖2所示，第一電平轉(zhuǎn)換、第二電平轉(zhuǎn)換均通過U2實現(xiàn)。Ul為USB接口芯片，U2為電平轉(zhuǎn)換芯片CH430T。Ul USB接口輸出的電壓經(jīng)過第一、第二二極管Dl、D2后給U2供電，Ul的D+引腳、D-引腳接U2的D+引腳、D-引腳，第二電容C2、第三電容C3及晶振電容Yl組成U2的 晶振電路，第一電容Cl與U2的V3引腳連接后接地，Ul的輸出電壓經(jīng)過第四電容C4、第五電容C5后與U2電源端連接。發(fā)送端中電壓跟隨器采用運算放大器和電阻進行負(fù)反饋，在不改變信號電壓的情況下，放大信號的電流以驅(qū)動LED器件發(fā)光，LED器件發(fā)光的亮度隨驅(qū)動電流的強弱而變化。LED器件用于將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，并通過無線傳輸?shù)姆绞綄⒐庑盘杺鬏斨凉怆娞綔y器。U3是運放芯片0PA354，U3實現(xiàn)的功能是在不改變信號電壓值的情況下放大發(fā)送信號的電流值。如圖3所示，U3的第2引腳和第6引腳連接，第4引腳接地，第6引腳接第四電阻R4、第四發(fā)光二極管L4后接地，第五電阻R5、第六電容C6均并連在第四發(fā)光二極管L4的兩端。接收端中，光電探測器用于接收光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳輸至放大器；放大器用于將電信號進行電壓放大和電流放大，使放大后電信號的電平值滿足判決要求。在具體的實施例中，放大器為由芯片U4、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十電容ClO構(gòu)成的前置跨阻放大器，同時前置跨阻放大器完成寬帶放大器的功能，前置跨阻放大器具有較高的增益，當(dāng)輸入信號為高頻信號時能夠有效減少前端噪聲，保持較高的靈敏度，降低由于放大產(chǎn)生的錯誤碼元數(shù)；寬帶放大器在較寬的頻率范圍內(nèi)具有均勻的放大增益，用于將前置跨阻放大器輸出的信號進行寬帶放大。判決器模塊由芯片U5、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14構(gòu)成，用于對接收電信號的電平值進行抽樣判決，并將判決后的信號傳輸至脈沖解碼電路。如圖4所示，U4是運放芯片0PA354，實現(xiàn)的功能是對H)光電轉(zhuǎn)換后的微弱電流信號進行前置跨阻放大；U5是比較器芯片LT1715，將接收到的信號進行判決，恢復(fù)原始發(fā)送信號；P1是接收端的輸出端口，輸出TTL電平。光敏二極管PDl的陽極接第七電容C7后接地，光敏二極管roi的陰極、第九電容C9的一極分別與第六電阻R6的一端連接；第七電阻R7的一端、第九電容C9的另一極、第七電阻R7的另一端分別與第八電阻R8的一端連接；第八電阻R8的另一端與U4的2號引腳連接，第八電阻R8串聯(lián)連接第九電阻R9、第十電阻R10、第十電容ClO后接地；U4的7號引腳與VCC直流電壓源連接；第^^一電阻Rll的一端接地，另一端接U5的I號引腳；第十二電阻R12跨接在U5的I號、10號引腳之間；R5的9號引腳、10號引腳分別與第八電容CS的正極連接；第十三電阻R13的一端接U5的8號引腳，另一端與第十四電阻R14的一端、Pl的4號引腳；第六電阻R6的另一端，第七電阻R7的一端，第八電容CS的負(fù)極，第十四電阻R14的另一端，U4的3號引腳、4號引腳，U5的2號、5號引腳，Pl的3號引腳接地。 第二 USB接口用于接收上述串行總線電平信號，并由PC等數(shù)字設(shè)備進行下一步的讀取等操作。作為進一步的優(yōu)化方案為了能夠使光電探測器達到更好的效果，可在光電探測器的輸入端設(shè)置濾光和聚光器件，將LED器件發(fā)出的光經(jīng)過濾波后聚焦到光電探測器的感光部分，從而提高光電探測器的靈敏性；作為進一步的優(yōu)化方案LED器件采用白光LED器件，能夠在照明的同時高速響應(yīng)。如圖5所示的收發(fā)數(shù)據(jù)指示電路第一電阻R1、第一發(fā)光二極管LI組成的串聯(lián)支路，第二電阻R2、第二發(fā)光二級管L2組成的串聯(lián)支路，第三電阻R3、第三發(fā)光二級管L3組成的串聯(lián)支路，并聯(lián)連接；每一個串聯(lián)支路由直流電壓源供電，發(fā)光二級管的陰極接地。發(fā)送端工作時，第二發(fā)光二級管L2亮；接收端工作時，第三發(fā)光二級管L3亮。如圖6所示，在實際應(yīng)用中，將發(fā)送端與接收端均封裝在一個殼體內(nèi)，發(fā)送端、接收端通過殼體上的接口與電平轉(zhuǎn)換電路連接后接USB接口。根據(jù)需求，當(dāng)可見光無線接入系統(tǒng)接收PC機發(fā)出的信息時，USB接口、電平轉(zhuǎn)換電路、發(fā)送端構(gòu)成可見光無線接入系統(tǒng)的發(fā)送端；當(dāng)可見光無線接入系統(tǒng)接收LED器件發(fā)出的信息時，接收端、電平轉(zhuǎn)換電路、USB接口構(gòu)成可見光無線接入系統(tǒng)的接收端，實現(xiàn)雙工通信。綜上所述，本實用新型利用USB接口實現(xiàn)可見光無線接入系統(tǒng)作為終端接入無線·局域網(wǎng)或無線個域網(wǎng)，同時通過USB獲取工作電壓，簡化了電路設(shè)計；支持高速數(shù)字信號的雙工傳輸，實現(xiàn)不受電磁干擾的大容量短距離無線通信。上述實施例只是本實用新型的一個具體實施例，凡是符合本專利實用新型宗旨的實施例均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)，其特征在于包括第一USB接口、第一電平轉(zhuǎn)換電路、發(fā)送端、接收端、第二電平轉(zhuǎn)換電路、第二 USB接口，其中 所述第一 USB接口與第一電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述第一電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端與發(fā)送端連接； 所述接收端與第二電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述第二電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端與第二 USB接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)，其特征在于所述第一電平轉(zhuǎn)換電路包括依次連接的USB接口電路、脈沖編碼電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)，其特征在于所述第二電平轉(zhuǎn)換電路包括依次連接的脈沖解碼電路、USB接口電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)，其特征在于所述接收端還包括濾光鏡、聚光鏡；其中 所述濾光鏡用于將發(fā)射模塊中LED器件發(fā)出的光進行濾波處理； 所述聚光鏡用于將經(jīng)過濾波處理的光聚焦到光電檢測器的感光部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)，其特征在于所述LED器件為白光LED器件。
專利摘要本實用新型公開了基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)，包括第一USB接口、第一電平轉(zhuǎn)換電路、發(fā)送端、接收端、第二電平轉(zhuǎn)換電路、第二USB接口。電平轉(zhuǎn)換電路包括接口電路和脈沖處理電路，發(fā)送端包括電壓跟隨器和LED器件，接收端包括光電檢測器、放大電路和判決器。本實用新型所設(shè)計的基于USB接口的熱插拔可見光無線接入系統(tǒng)能夠支持高速數(shù)字信號的雙工傳輸，實現(xiàn)不受電磁干擾的大容量短距離無線通信。
文檔編號H04B10/11GK202772896SQ20122046634
公開日2013年3月6日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者王永進, 丁禮偉, 劉芳, 何穎潔, 于慶龍, 李麗 申請人:南京郵電大學(xué)