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专利号: 2020104434221
申请人: 徐州工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可见光通信与能量收集系统,其特征在于,包含:

系统发射装置,所述系统发射装置用于发射调制信号,包含依次连接的FPGA调制模块、数模转换模块、预均衡模块、LED驱动模块、LED光源阵列;

系统接收装置,所述系统接收装置用于同时接收光信号和光能量,包含并行关系的信息接收模块和能量接收模块;

所述信息接收模块,用于接收发射模块发送的加载在可见光上的调制信号,包含依次连接的PIN光电探测器阵列、光电转换模块、后均衡模块、模数转换模块、FPGA解调模块;

所述能量接收模块,用于接收发射模块发送的信号光与环境光能量,并将收集的能量存储、分配,实现系统能量自给,包含依次连接的硅光电池组件、能量收集模块、能量管理模块、储能电池。

2.根据权利要求1所述的一种可见光通信与能量收集系统,其特征在于:所述FPGA调制模块,用于将信源发出的信号进行调制,并将调制信号发送至D/A数模转换模块;所述D/A数模转换模块,用于将FPGA调制模块输出的数字信号转换为模拟信号并输出至均衡电路;所述预均衡模块,用于将输入的模拟信号进行均衡处理并传输至LED驱动模块;所述LED驱动模块,用于将均衡电路输出电信号进行功率放大的同时驱动LED光源阵列长亮,输出加载调制信息的光信号。

3.根据权利要求1所述的一种可见光通信与能量收集系统,其特征在于:所述PIN光电探测器阵列,用于接收可见光通信发射模块发出的光信号;所述光电转换模块,用于将接收的光信号转换为电信号,同时将电信号放大输出至后均衡模块;所述后均衡模块,用于将接收的模拟电信号进行均衡处理并传输至模数转换模块;所述模数转换模块,用于将均衡后的模拟信号转换为数字信号并传输至FPGA解调模块;所述FPGA解调模块,用于将接收到的调制信号进行解调。

4.根据权利要求1所述的一种可见光通信与能量收集系统,其特征在于:所述硅光电池组件,用于接收发射光信号和环境光信号,并将收集光信号转换为电信号;所述能量收集模块,用于硅光电池组件的最大功率点追踪与升压转换,并将升压后的电信号传输至能量管理模块;所述能量管理模块,用于管理收集的所有能量,实现储能电池电量动态显示与系统供能;所述储能电池,用于存储系统的能量。

5.根据权利要求1所述的一种可见光通信与能量收集系统,其特征在于,所述预均衡模块包含第一电阻、第一电容、第二电阻、第三电阻、第三电容和运算放大器,第一电阻的一端与第一电容的一端连接并接地,第一电阻的另一端、第一电容的另一端、第二电阻的一端分别与运算放大器的负极输入端连接;运算放大器的正极输入端连接信号输入Vin端,运算放大器的输出端分别连接第二电阻的另一端、第三电阻的一端,第三电阻的另一端分别连接第三电容的一端和信号输出Vout端,第三电容的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的一种可见光通信与能量收集系统,其特征在于:所述后均衡模块包含第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容和运算放大器,光电转换信号Vi从负极输入,第八电阻与第六电容并联后接入运算放大器的负极输入端,第九电阻与第七电容并联,一端与运算放大器负极输入端相连,另一端与运算放大器输出端相连;第十电阻和第十电容并联,一端与运算放大器输出端相连,另一端为信号输出端Vo;运算放大器的正极输入端与地相连;第十一电阻一端与地相连,另一端与信号输出端Vo相连。

7.根据权利要求1所述的一种可见光通信与能量收集系统,其特征在于:所述能量收集模块包含基于BQ25504芯片的最大功率点追踪电路和基于MAX669芯片的DC/DC升压电路;所述基于BQ25504最大功率点追踪电路用于收集信号光和环境光的微弱能量,同时使硅光电池输出电压保持稳定;所述基于MAX669的DC/DC升压电路用于放大基于BQ25504最大功率点追踪电路的输出电信号,使输出电压达到系统供电要求。

8.根据权利要求1所述的一种可见光通信与能量收集系统,其特征在于:所述能量管理模块包含基于ZS6366芯片的充电管理电路和时钟电路;所述基于ZS6366的充电管理电路用于动态监控储能电池电量,使系统获得更高更稳定的输出电流,同时保护电池充放电安全。

9.根据权利要求1所述的一种可见光通信与能量收集系统,其特征在于:所述FPGA调制与所述FPGA解调模块分别包含FPGA芯片以及分别与其连接的电源管理模块、时钟电路、复位电路和USB转串口;所述电源管理模块用于提供FPGA调制模块所需电能;所述复位电路用于清除FPGA调制与解调过程中出现的问题并恢复FPGA芯片的初始状态;所述时钟电路包含

60M晶振,用于提供满足发射信号的频率;所述USB转串口用于实现电脑与FPGA调制模块的通信转换。

10.根据权利要求5或6所述的一种可见光通信与能量收集系统,其特征在于:所述运算放大器的芯片型号为OPA690。