大功率无线光通信发射机专用电路设计

来源 :唐伎伶 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xingdeyanglina
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大功率LED的可见光通信技术融合了光通信的宽谱高速、高保密性等特点,为无线通信开拓了新道路。同时照明与可见光通信共存是全球推崇的绿色无线通信技术,在室内照明、智能交通、水下无线光通信等各种场景均有广泛的应用。然而目前已有的LED推挽互补驱动电路虽可以实现较高效率,但这种结构在LED自身结电容载流子抽取时,存在着耗散功率的问题;并且这种结构无法与模拟信号预加重电路兼容,因而不能实现通信带宽拓展。本课题在目前已有的推挽互补驱动电路基础上,设计了用于大功率无线光通信系统的白光LED发射机模块,进一步提升了大功率LED通信的效率和速率。首先,设计了 C类LED通信推挽驱动电路。传统推挽互补驱动电路存在载流子抽取时电流电压叠加而造成耗散功率的问题,针对这个问题设计了电流导通角小于180度的推挽驱动,这种结构类似C类功率放大驱动器,使功率损失进一步减少,驱动电路工作效率得到有效提升。其次,为解决推挽驱动电路无法采用预加重的问题,在这种驱动器基础上研制了对应的相位移动预加重电路。这种电路结构利用无源器件的全通型网络控制相位,使明暗两路信号在低频时延相似,在高频时延不同。从而实现拥有高效率和预加重结构的推挽驱动电路,最终实现了一种具有相移预加重技术的C类LED通信推挽驱动器。同时定义大功率无线光通信LED驱动器的品质因数FoM(Figure of Merit)用于分析LED驱动器的性能指标。最后,对所设计的10W白光LED驱动器模块进行了通信带宽测试,并通过实验验证了其数据传输性能。实验测试结果表明,在1.3 m的通信距离下,所提出的结构与传统的推挽驱动电路相比,系统发射机模块-3 dB通信带宽从8.3 MHz拓展到13.67 MHz,发射机最佳实时数据传输速率从10 Mbps提升到了 27 Mbps,该速率下误码率为3.26×10-3,模块工作效率提升到了 95.73%。本课题设计的发射机专用LED驱动电路具有高速率、高效率和低成本、低复杂度等显著优点,刷新了目前系统效率、数据速率、驱动功率等符合指标的新纪录,为无线光通信系统提供了广阔的应用前景。
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