大功率LED室内可见光通信系统的设计与实现

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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。
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