本發(fā)明屬于可見光通信(Visible Light Communication,VLC)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種一種帶并聯(lián)諧振回路前均衡器可見光通信接收機。
背景技術(shù)：
隨著電子科技的不斷發(fā)展，智能設(shè)備的用戶總數(shù)和普及率逐年增加，人們對高速寬帶多媒體通信的需求也大幅增加。面對不斷增加的通信需求，傳統(tǒng)射頻通信出現(xiàn)頻譜資源緊張的態(tài)勢，加之電磁輻射干擾等因素的局限,以及消費者日益重視輻射對身體健康的影響問題，人們迫切需要一種寬頻譜、綠色節(jié)能的通信方式，因此，可見光通信技術(shù)成為了當前研究的熱點。
可見光通信技術(shù)相比于其他無線通信技術(shù)，具有不占用無線電頻譜資源、保密性好、無電磁輻射等優(yōu)點，而且兼顧照明和通信兩種功能?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)是在白光LED技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。和傳統(tǒng)的照明光源相比，白光LED是一種杰出的綠色照明光源，它具有亮度高、尺寸小、功耗低、易驅(qū)動、使用壽命長、綠色環(huán)保等優(yōu)點，特別是響應靈敏度很高，且擁有良好的調(diào)制特性，因此可以用來進行數(shù)據(jù)通信。隨著白光LED光源的市場份額逐年提高，基于白光LED的可見光通信技術(shù)具備廣闊的發(fā)展前景。
雖然可見光通信技術(shù)具備廣闊的發(fā)展前景，而且已經(jīng)引起研究者們的普遍關(guān)注，然而可見光接收機帶寬較窄的缺點嚴重限制了信號的傳輸速率，這成為制約可見光通信技術(shù)發(fā)展的瓶頸。為解決這一問題，均衡技術(shù)逐漸引起人們的注意。本專利的目的在于設(shè)計一種帶并聯(lián)諧振回路前均衡器可見光通信接收機，從而提高可見光通信接收機的帶寬，進而提高整個可見光通信系統(tǒng)的信號傳輸速率。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本專利要解決的技術(shù)問題是提供一種帶并聯(lián)諧振回路前均衡器可見光通信接收機，以在提高可見光通信接收機的帶寬。
為了解決本上述技術(shù)問題，本專利提供的技術(shù)方案包括：
一種帶并聯(lián)諧振回路前均衡器的CMOS可見光集成接收機，所述接收機包括：
光電探測器，將接收到的可見光信號轉(zhuǎn)換成電流信號；前均衡電路，該前均衡電路包括阻尼電阻R1、諧振電感L1、光電探測器的結(jié)電容及前置放大器的輸入電容；由阻尼電阻R1和諧振電感L1構(gòu)成的串聯(lián)電路接在前置放大器的輸入端與接地端之間；該串聯(lián)電路與光電探測器的結(jié)電容、可見光接收機中前置放大器的輸入電阻、可見光探測器的結(jié)電容相互并聯(lián)，組成一個并聯(lián)諧振回路；前置放大器，用于提高接收機的靈敏度，所述前置放大器為將所述前均衡電路輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電路所需要的電壓信號的CMOS高阻抗前置放大器。
優(yōu)選地，所述前置放大器，包括第一MOS晶體管M1、第二MOS晶體管M2、第三MOS晶體管M3，電阻R2、電阻Rf及電壓源V1、電壓源V2構(gòu)成的電路；第一MOS晶體管M1的漏極與第二MOS晶體管M2的柵極及電阻R2的端口相連，第二MOS晶體管M2的源極與第三MOS晶體管M3的柵極相連，電阻R2的另一端口1與第二MOS晶體管M2及第三MOS晶體管M3的漏極均與高電平Vdd相連；電壓源V1的端口接第二MOS晶體管M2的源極，電壓源V2的端口接第三MOS晶體管M3的源極；第一MOS晶體管M1的源極和電壓源V1及V2的另一端口均接公共接地端；電壓源V1及V2的作用是提供第二MOS晶體管M2及第三MOS晶體管M3所需的偏置電壓。
優(yōu)選地，所述阻尼電阻R1采用多晶硅或MOS管制成，諧振電感L1可采用螺線形諧振電感或有源諧振電感。
優(yōu)選地，該前均衡電路與CMOS可見光集成接收機電路制作在同一單片集成電路芯片上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點：1、可顯著提高可見光通信接收機的帶寬，并且其與標準的CMOS工藝完全兼容。2、單片集成可見光接收機省去了后道的組裝工序和組裝成本，最大限度地消除了封裝、引線和連線等寄生參量影響，可以實現(xiàn)極高的速率，穩(wěn)定性也得到提高。并且減小了環(huán)境電磁干擾和噪聲，增加可靠性，減小了芯片面積，體積小、成品率高、可靠性好，可以實現(xiàn)更為豐富的功能。3、該接收機使用的元件數(shù)目少。使用前均衡放大器可以減少元件的數(shù)目，利用探測器本身的結(jié)電容構(gòu)成前均衡電路還可以減少用于均衡的元件數(shù)目。
附圖說明
圖1是本專利具體實施方式中一種帶并聯(lián)諧振回路前均衡器的可見光接收機的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本專利的具體實施方式進行詳細說明，需要指出的是該具體實施方式僅僅是對本專利優(yōu)選技術(shù)方案的舉例。并不能理解為對本專利保護范圍的限制。
本具體實施方式提供一種帶并聯(lián)諧振回路前均衡器的可見光接收機，所述接收機是具有寬帶寬且與標準的互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝兼容的可見光通信集成接收機。在本具體實施方式中，所述接收機的輸入是可見光信號，輸出是電壓信號。
本發(fā)明的帶并聯(lián)諧振回路前均衡器的CMOS可見光集成接收機，包括：
一個將接收到的可見光信號轉(zhuǎn)換成電流信號的光電轉(zhuǎn)換器件Pd，其正極接前置放大器的輸入端，負極接高電平。
一種與CMOS工藝兼容的前均衡電路，該均衡電路包括阻尼電阻R1、諧振電感L1和光電探測器的結(jié)電容及前置放大器的輸入電容。阻尼電阻R1用于調(diào)整低頻輸出電壓的幅值；諧振電感L1用于調(diào)整諧振頻率。
由阻尼電阻R1和諧振電感L1構(gòu)成的串聯(lián)電路接在前置放大器的輸入端與接地端之間。電阻R1的端口2接前置放大器的輸入端口，另一端口接諧振電感L1的一端6，諧振電感L1的另一端口接公共接地端7。
阻尼電阻R1及諧振電感L1組成的串聯(lián)電路與可見光接收機中前置放大器的輸入電容、可見光接收機中前置放大器的輸入電阻、可見光探測器的結(jié)電容相互并聯(lián)，組成一個并聯(lián)諧振回路。當給該并聯(lián)諧振回路外加交流電流信號源時，在該并聯(lián)諧振回路的輸出電壓信號(即輸入到前置放大器的電壓信號)的頻率響應曲線圖中將出現(xiàn)諧振峰，利用該諧振峰可提高前置放大器的輸入信號的帶寬，繼而提高可見光接收機的帶寬。
其中，阻尼電阻R1可采用多晶硅或MOS管制成，諧振電感L1可采用螺線形諧振電感或有源諧振電感。該前均衡電路與CMOS接收機電路制作在同一單片集成電路芯片上，單片集成電路芯片采用標準CMOS工藝制作。
該電路提高可見光接收機帶寬的方法是利用MOS管的寄生電容及可見光電探測器的結(jié)電容和外加電阻、諧振電感相互并聯(lián)形成的并聯(lián)諧振回路來提高接收機的帶寬。
所述接收機還包括一個將前均衡電路輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電路所需要的電壓信號的CMOS高阻抗的前置放大器，其作用是提高接收機的靈敏度。前置放大器應當是一種CMOS高阻抗放大器，可由多種方法實現(xiàn)。
在本具體實施方式中，優(yōu)選地采用了一種主要由第一、第二、第三MOS晶體管(M1，M2，M3)，電阻R2、Rf及電壓源V1、V2構(gòu)成的電路：第一MOS晶體管M1的漏極與第二MOS晶體管M2的柵極及電阻R2的端口3相連，第二MOS晶體管M2的源極與第三MOS晶體管M3的柵極相連，電阻R2的另一端口1與第二MOS晶體管M2及第三MOS晶體管M3的漏極均與高電平Vdd相連；電壓源V1的端口4接第二MOS晶體管M2的源極，電壓源V2的端口5接第三MOS晶體管M3的源極；第一MOS晶體管M1的源極和電壓源V1及V2的另一端口均接公共接地端7；電壓源V1及V2的作用是提供第二MOS晶體管M2及第三MOS晶體管M3所需的偏置電壓。
MOS晶體管M1、M2、M3，電阻R2、Rf及電壓源V1、V2構(gòu)成一個跨阻前置放大器，其將可見光探測器輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓，并獲得較低的噪聲和較寬的帶寬。其中，輸出信號經(jīng)MOS晶體管M3的源極輸出。電阻Rf跨接在MOS晶體管M1的柵極與漏極之間。Rf采用較大的電阻值，即使MOS晶體管M1具有較大的輸入電阻，可實現(xiàn)高阻前置放大器。
所說的前置放大器是指將可見光電探測器輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電路需要的電壓信號的CMOS集成電路。所說的前均衡是指對前置放大器的輸入端之輸入信號進行頻域均衡(或頻率補償)，使前置放大器在所關(guān)心的頻段上呈獻出所需的幅頻(相頻)特性曲線。所說的CMOS可見光通信接收機電路是指將可見光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電路所需要的電壓信號的CMOS集成電路。
對于常見的光電放大器很難同時獲得較高靈敏度和較大的帶寬，若對高阻放大器外加一個前均衡器則可獲得較高靈敏度和較大帶寬的可見光集成接收機。為實現(xiàn)高速、高靈敏度且與標準的互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝完全兼容的高速可見光接收機，本具體實施方式中采用帶并聯(lián)諧振回路前均衡器的高阻前置放大器，對前置放大器加一前均衡器實現(xiàn)高速，同時前置放大器采用高阻放大器實現(xiàn)高靈敏度。通常，也可采用加后均衡器的高阻放大器電路來實現(xiàn)高速和高靈敏度，但加后均衡器的高阻放大器電路過于復雜，使設(shè)計復雜度增加，并且如果高端的頻率損失過大，則經(jīng)高阻放大器放大后的信號電平可能在噪聲以下，使高端信號無法恢復。而前均衡則是在電路的前端補償，可使信號在沒有低到噪聲以下就被補償過來，克服了加后均衡器的高阻放大器的高端信號無法恢復的缺點。