[发明专利]调制带宽可调的可见光通信LED光源

说明书

一种调制带宽可调的可见光通信LED光源，包括：一可见光通信用的LED器件、一隔直流电容和一可调电阻；其中隔直流电容与可调电阻串联，隔直流电容和可调电阻与LED器件并联，所述LED器件的正极和隔直流电容的一端为输入端，所述LED器件的负极和可调电阻的一端为输出端。本发明可以适应不同带宽、不同阻抗特性的LED器件，改善可见光通信光源在极端环境下的通信质量。

技术领域

本发明属于可见光通信技术领域，具体涉及一种调制带宽可调的可见光通信LED光源。

背景技术

可见光通信具有传输速率高、无电磁辐射、能耗低、频谱丰富、保密性高等显著特点，已成为短距离自由空间通信的热点。可见光通信光源作为通信系统关键之一，其作用是将携带有特定信息的电信号转化成无电磁辐射污染的光信号。本发明所述的可见光通信LED光源采用基于GaN或GaAs材料的LED器件，而商用的GaN或GaAs基LED受器件本身RC时间和载流子寿命的影响，可用调制带宽非常低，一般不超过40MHZ。

为了提高可见光通信LED光源的调制带宽，已报道的一种方法是在信号源与LED之间增加预加重电路。该方法的实现过程是通信信号先经过高通型滤波器对频率较低的信号进行衰减，传输给放大器放大后，再通过Bias-T叠加到恒定驱动电流上传输给LED光源，最终转换为光信号。该预加重电路由无源滤波模块、放大器模块、Bias-T模块等多个模块级联，设计难度较大。同时，模块数量越多集成电路结构越复杂，对PCB电路板的层数和面积的要求也越高，由此制备成本也将显著提升。

另一种可替代方案是在LED器件的两端并联一个低通型滤波器，其原理是通过滤波器的低通特性使得频率较低的部分信号不全部经过LED器件，使得传输到LED器件的信号中，低频部分较高频部分要弱，即获得均衡的效果。该方法仅需要设计无源的低通型滤波电路，结构简单，制作成本低。但该方法需要将滤波电路的阻抗同LED器件的阻抗相匹配才能实现均衡，由于半导体材料、工艺条件、设计结构的区别，LED器件的带宽和阻抗特性相差甚多。因此，针对不同的LED器件，无源滤波电路每次都要重新设计才能使用。另外，LED器件本身的调制带宽和发光效率也非恒定，随着使用时间增加，使用环境恶化，LED器件的调制带宽与发光效率会逐渐衰减，该模块对LED器件的均衡作用也随之减弱。因此，在较长时间使用或极端环境使用的情景下，该方法的实用性并不理想。

带宽可调的可见光通信LED光源利用并联均衡的原理，在LED器件的两端并联由电容、电感和可调电阻元件构成的均衡电路。可调电阻元件的阻值变化时，电路的传输特性变化，LED器件均衡后的带宽随着改变。利用本发明，通过改变可调电阻元件的阻值，可以实现LED光源带宽可调的功能，其设计简单且制作成本低，有利于改善可见光通信光源在极端环境下使用的通信质量，满足照明、通信的光源需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种带宽可调的可见光通信LED光源，以适应不同带宽、不同阻抗特性的LED器件，改善可见光通信光源在极端环境下的通信质量。

为达到上述目的，本发明提供一种调制带宽可调的可见光通信LED光源，包括：

一可见光通信用的LED器件、一隔直流电容和一可调电阻；

其中隔直流电容与可调电阻串联，隔直流电容和可调电阻与LED器件并联，所述LED器件的正极和隔直流电容的一端为输入端，所述LED器件的负极和可调电阻的一端为输出端。

其中所述的LED器件为基于GaN或GaAs材料的发光二极管，其电学结构为正向p型-MQW-n型，其封装结构是倒装结构、正装结构或垂直结构。

其中所述的隔直流电容的容值高于10pF，作用是阻挡驱动LED器件的恒定电流通过，避免并联电路产生直流损耗。

其中所述的可调电阻元件为贴片型或直插型的电位器，通过改变LED器件并联电路的阻抗大小可以不同程度减弱输入信号中的低频部分，实现均衡带宽可调。