基于单光源的全双工可见光通信系统设计

杨玉峰; 蒋明争; 张颖; 张欢

doi:doi:10.3788/LOP56.010603

激光与光电子学进展, 2019, 56 (1): 010603, 网络出版: 2019-08-01

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Design of Full Duplex Visible Light Communication System Based on Single Light Source

杨玉峰蒋明争 ^*张颖张欢

作者单位

西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西西安 710048

图 & 表

图 1. 可见光全双工通信系统框图

Fig. 1. Visible light full duplex communication system block diagram

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图 2. LED驱动电路原理图

Fig. 2. Schematic of LED drive circuit

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图 3. 离焦型逆向调制器模型

Fig. 3. Defocused model reverse modulator

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图 4. “猫眼”逆向调制器原理图。(a)非离焦型;(b)离焦型

Fig. 4. Cat eye reverse modulator principle diagram. (a) Non-focal type model reverse modulator; (b) defocused model reverse modulator

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图 5. 驱动放大电路模块图

Fig. 5. Driving amplifier circuit module

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图 6. 有源带通滤波器的原理图

Fig. 6. Active bandpass filter principle diagram

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图 7. 系统主动端实物图

Fig. 7. Diagram of active terminal

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图 8. 系统逆向端实物图

Fig. 8. Diagram of reverse terminal

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图 9. LED驱动电路图。(a) PCB图;(b)模块

Fig. 9. LED driver circuit diagram. (a) PCB diagram; (b) module

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图 10. 光电接收电路图。(a) PCB图;(b)模块

Fig. 10. Photoelectric receiving circuit diagram. (a) PCB diagram; (b) module

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图 11. 硬件电路测试图。(a) LED驱动电路;(b)光电接收电路

Fig. 11. Hardware circuit test diagram. (a) LED drive circuit; (b) photoelectric receiving circuit

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图 12. 逆向调制器驱动电路图。(a) PCB图;(b)逆向驱动电路图

Fig. 12. Reverse modulator drive circuit diagram. (a) PCB diagram; (b) reverse drive circuit diagram

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图 13. 压电陶瓷驱动电路测试

Fig. 13. Piezoelectric ceramic driver circuit test diagram

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图 14. 系统误码率测试。(a)下行链路;(b)上行链路

Fig. 14. System error rate test. (a) Downlink; (b) uplink

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表 1主动端参数

Table1. Active terminal parameters

LEDmodel	Beamdivergenceangle /(°)	Photo-detector	Detectorresponsewavelength /nm	Detector noiseequivalent power /(W·Hz^-1/2)	Biascurrent /mA	Modulationcurrent /mA	Lensfocallength /mm	Lensdiameter /mm
CREEXlamp-Q5	15-35	S5971	320-1000	7.4×10^-7	500	100	30	25

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表 2逆向端参数

Table2. Reverse terminal parameters

Piezoelectricceramicsslice /mm	Piezoceramicresponsefrequency /kHz	Piezoelectricceramic chipdrivingvoltage /V	Inversemodulatorlens focallength /mm	Reversemodulator lensdiameter /mm	Focusinglensdiameter /mm	Focusinglens focallength /mm	Photodetector
27	0-20	±15	90	70	50	70	S5971

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杨玉峰, 蒋明争, 张颖, 张欢. 基于单光源的全双工可见光通信系统设计[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(1): 010603. Yufeng Yang, Mingzheng Jiang, Ying Zhang, Huan Zhang. Design of Full Duplex Visible Light Communication System Based on Single Light Source[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(1): 010603.

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图 1. 可见光全双工通信系统框图

Fig. 1. Visible light full duplex communication system block diagram

图 2. LED驱动电路原理图

Fig. 2. Schematic of LED drive circuit

图 3. 离焦型逆向调制器模型

Fig. 3. Defocused model reverse modulator

图 4. “猫眼”逆向调制器原理图。(a)非离焦型;(b)离焦型

Fig. 4. Cat eye reverse modulator principle diagram. (a) Non-focal type model reverse modulator; (b) defocused model reverse modulator

图 5. 驱动放大电路模块图

Fig. 5. Driving amplifier circuit module

图 6. 有源带通滤波器的原理图

Fig. 6. Active bandpass filter principle diagram

图 7. 系统主动端实物图

Fig. 7. Diagram of active terminal

图 8. 系统逆向端实物图

Fig. 8. Diagram of reverse terminal

图 9. LED驱动电路图。(a) PCB图;(b)模块

Fig. 9. LED driver circuit diagram. (a) PCB diagram; (b) module

图 10. 光电接收电路图。(a) PCB图;(b)模块

Fig. 10. Photoelectric receiving circuit diagram. (a) PCB diagram; (b) module

图 11. 硬件电路测试图。(a) LED驱动电路;(b)光电接收电路

Fig. 11. Hardware circuit test diagram. (a) LED drive circuit; (b) photoelectric receiving circuit

图 12. 逆向调制器驱动电路图。(a) PCB图;(b)逆向驱动电路图

Fig. 12. Reverse modulator drive circuit diagram. (a) PCB diagram; (b) reverse drive circuit diagram

图 13. 压电陶瓷驱动电路测试

Fig. 13. Piezoelectric ceramic driver circuit test diagram

图 14. 系统误码率测试。(a)下行链路;(b)上行链路

Fig. 14. System error rate test. (a) Downlink; (b) uplink

表 1主动端参数

Table1. Active terminal parameters

表 2逆向端参数

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Fig. 3. Defocused model reverse modulator

图 4. “猫眼”逆向调制器原理图。(a)非离焦型;(b)离焦型

Fig. 4. Cat eye reverse modulator principle diagram. (a) Non-focal type model reverse modulator; (b) defocused model reverse modulator

图 5. 驱动放大电路模块图

Fig. 5. Driving amplifier circuit module

图 6. 有源带通滤波器的原理图

Fig. 6. Active bandpass filter principle diagram

图 7. 系统主动端实物图

Fig. 7. Diagram of active terminal

图 8. 系统逆向端实物图

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图 9. LED驱动电路图。(a) PCB图;(b)模块

Fig. 9. LED driver circuit diagram. (a) PCB diagram; (b) module

图 10. 光电接收电路图。(a) PCB图;(b)模块

Fig. 10. Photoelectric receiving circuit diagram. (a) PCB diagram; (b) module

图 11. 硬件电路测试图。(a) LED驱动电路;(b)光电接收电路

Fig. 11. Hardware circuit test diagram. (a) LED drive circuit; (b) photoelectric receiving circuit

图 12. 逆向调制器驱动电路图。(a) PCB图;(b)逆向驱动电路图

Fig. 12. Reverse modulator drive circuit diagram. (a) PCB diagram; (b) reverse drive circuit diagram

图 13. 压电陶瓷驱动电路测试

Fig. 13. Piezoelectric ceramic driver circuit test diagram

图 14. 系统误码率测试。(a)下行链路;(b)上行链路

Fig. 14. System error rate test. (a) Downlink; (b) uplink

表 1主动端参数

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