用于光无线通信的一个或多个光发送组件的驱动器电路、一个或多个光接收组件的接收器电路及方法与流程

1.根据本发明的实施例涉及用于光无线通信的一个或多个光发送组件的驱动器电路、一个或多个光接收组件的接收器电路以及方法。


背景技术：

2.光无线通信可以通过在空间上明确定义的通信链路来解决干扰问题，因为收发器的视野总是受到严格限制，通常呈锥形形状。存在两种传统方法在发送器处获得大于≥100mbit/s的范围内的数据速率(波特率)，然而，两种方法都有各自的缺点：
3.传统的发光二极管(led)与复杂的调制方法例如ofdm(正交频分复用)相结合。然而，这导致显著的系统复杂性和高功耗。这些系统可以通过使用简单的调制例如pam(脉冲幅度调制)进行优化。然而，这减少了通信链路的链路预算(也即，范围)。由于led的调制带宽不足，通常不能使用ook(开关键控)。在这里，调制带宽与led的传输函数相关，即正向电流通过led所分出的光输出信号。
4.使用具有足够调制带宽的发射器，例如rcled、激光器、激光二极管、微型led。这些设备通常成本非常高或具有低的光输出功率，这再次限制了链路预算(也即，范围)。除此之外，必须始终遵守眼睛安全限制。
5.为了在光无线接收器处获得约100mbit/s的范围内的数据速率，传统方法是选择分别具有低势垒层电容和匹配跨阻抗放大器(tia)的光电二极管。然而，这种光电二极管具有小的有源面积，使得光电二极管只能收集很少的光通信信号功率。tia的跨阻抗放大必须选择得如此之低才能获得需要的带宽。两种措施都会导致有限的链路预算，即低带宽。
6.在下文中，呈现了其他常规方法。
7.参考文献wo08089902a1描述了一种用于控制一个或多个开关设备的系统和方法。de102010015353a1描述了一种便携式高度测量设备和标记设备。参考文献de202015004127u1描述了一种用于分析、温度和压力测量技术中的测量、清洁和校准的模块化传感器系统平台。相反，本文描述的发明公开了一种使用例如led的实时光无线数据发送路径。参考文献ep1772112a2描述了一种用于监测/诊断的医疗设备。相反，根据一个实施例，本文描述的发明用于工业应用。参考文献wo10076028a1描述了一种用于确定和监测体积流量的系统和方法。参考文献ep2924400a1描述了用于在流动交通中的道路上检测、分类和称重机动车辆的装置。参考文献cn207683529u描述了一种用于65t电力机车的无人控制系统。参考文献us2015208195a描述了一种用于带外定位服务的方法和装置。参考文献us5250943a描述了一种用于多级网络的gvt-net-a全局虚拟时间计算设备。相反，本文描述的发明不是纤维结合。参考文献us2002052185a描述了一种具有电话和语音消息能力的便携式数据获取网络。参考文献us2005235159a描述了一种用于计算机输入设备的无线发送器-接收器系统。参考文献us2012225639a描述了一种基于便携式计算机的无线支付装置和方法。参考文献us2012182143a描述了一种用于远程监控系统的具有电力和医疗过程监控
功能的无线中继模块。参考文献us2016142612a描述了一种用于视觉成像设备的装置、方法和系统。参考文献us2014265359a描述了一种智能门锁系统。参考文献us2013278076a描述了一种具有无线电力接收器和监测设备的遥测系统。参考co6610233a描述了一种交通参与者的关于交通状况的信息系统。参考文献ep2538500a1描述了一种用于通信设备的耦合装置。相反，根据实施例，本文描述的发明包括光无线连接。参考文献us2019082521a[1]描述了一种驱动器设备。相反，根据实施例，本文描述的发明包括用于所使用的led或光源的固定电源电压。此外，根据本文描述的发明，与[1]相反，用于所使用的led或光源的控制电流可以基本上独立于电源电压。此外，根据本发明的实施例，与[1]相反，可以在光输出功率对led或其他光源的电流输入曲线的非线性范围内操作。根据实施例，使用ir led(红外led)或单芯片(单组件)led(例如，红色)。参考文献us2015098709a描述了一种用于从灯具传输位置信息的技术。参考文献us5373384a描述了一种在预失真电路内具有非线性补偿装置的半导体源。参考文献us2009079355a描述了一种用于固相照明的数字驱动器设备、方法和系统。参考文献wo18138495a1描述了一种光无线通信系统。
[0008]
为了推进工业自动化，可靠的数据通信是必不可少的。此外，机器对机器的通信尤其对数据链路的实时能力，即尽可能低的传输延迟提出了严格的要求。为此，诸如sercosiii、profinet、以太网/ip、varanx、safteynet p、以太cat、以太网powerlink的工业以太网标准以及其他工业总线系统在今天都取得了进展。数据速率的范围通常从≈10mbps、≈100mbps(≈125mbps波特率)直到≈1000mbps(≈1250mbps波特率)，具体地，当今广泛使用的是100mbps系统。传统的有线通信链路并不总是提供必要的移动性/灵活性，因此越来越需要无线数据链路。由于严格的实时要求，基于无线电的无线技术正在达到其极限。这具体是由不同通信信道或不同通信标准之间的干扰所导致。
[0009]
考虑到这一点，需要一种概念：允许在增加光无线实时数据发送路径的范围、通过补偿光发送组件和/或接收组件的低通行为来改善无线收发器的调制带宽、以及降低成本之间进行改进的折衷。
[0010]
该目的通过独立权利要求来实现。
[0011]
在从属权利要求中定义了进一步的创造性改进。


技术实现要素：

[0012]
实施例涉及驱动器电路，例如一个或多个光发送组件的控制电路。根据实施例，一个或多个光发送组件可以包括或表示发光二极管、或发光二极管的串联连接。然而，也可以使用其他光源，例如激光。在这里，一个或多个光发送组件发射例如可见光、红外光和/或紫外光。驱动器电路包括具有控制电路的受控电流源，该控制电路或例如驱动器电路被配置为或尺寸被确定为使得驱动器电路的传输特性具有最大值，例如在预定频率例如谐振频率处的峰值或过冲。受控电流源例如是基于差分放大器的或基于运算放大器的电流源。电流源例如是电流控制的，或者优选地是电压控制的。驱动器电路的传输特性例如表示提供给一个或多个光发送组件的电流与驱动器电路的输入信号之间的商。此外，驱动器电路的传输特性可以是电压-电流传输特性。
[0013]
该驱动器电路的实施例是基于：发现通过驱动器电路的传输特性的过冲，可以至少部分地补偿传输系统中的一个或多个光发送组件或光电组件的低通特性。由于最大值发
生在预定频率处，包括驱动器电路和一个或多个光发送组件在内的收发器的整体传输特性可以在该预定频率附近的范围内进行优化。收发器的整体传输特性例如表示一个或多个光发送组件的光功率与驱动器电路的输入信号之间的商。整体传输特性例如作为驱动器电路的传输特性与一个或多个光发送组件的电流-光输出功率特性(例如，光传输特性)的乘积而得到。其中，这允许收发器也可以以例如比一个或多个具有高范围且没有低通行为(这将导致符号串扰)的光发送组件的截止频率更高的频率工作。控制电路被配置为例如使得预定频率适用于例如一个或多个光发送组件，由此驱动器电路被配置为以优化的方式控制一个或多个光发送组件。其中，这允许改善光发送组件或整个光无线发送器的调制带宽。这提供了改进的光无线实时数据传输，同时降低了生产成本，因为优化的驱动器电路能够使用简单的成本效益高的光发送组件。
[0014]
因此，必须指出，驱动器电路允许对一个或多个光发送组件进行改进的控制。具体地，例如对于高频信号进行改进的控制。
[0015]
根据实施例，控制电路被配置为使得驱动器电路的传输特性的最大值在以下频率处：该频率与一个或多个光发送组件的截止频率偏差最多80％或最多40％或最多20％。在这里以及在下文中，一个或多个光发送组件的截止频率可以指例如-10db截止频率、-5db截止频率、-3db截止频率、-1db截止频率、或者以下截止频率，在该截止频率处，一个或多个光发送组件的光标称功率降低到标称功率的80％或更少、降低到标称功率的70％或更少、降低到标称功率的60％或更少、降低到标称功率的55％或更少、或者降低到标称功率的50％或更少。由于传输特性的最大值在截止频率附近的容差范围内，因此允许通过驱动器电路来补偿一个或多个光发送组件的低通特性。
[0016]
根据实施例，控制电路被配置为使得驱动器电路的传输特性的最大值在比一个或多个光发送组件的截止频率大的频率处。在这里，将驱动器电路的传输特性增加直到最大值可以抵消光传输特性的降低，该光传输特性表示例如一个或多个光发送组件的光功率与提供给一个或多个光发送组件的电流之间的商。在这里，可以由控制电路预定发生最大值的预定频率，使得驱动器电路的传输特性增加到最大值以完全或至少部分地补偿光传输特性的降低。
[0017]
根据实施例，控制电路被配置为使得驱动器电路的传输特性的最大值在比一个或多个光发送组件的截止频率的120％或150％或200％小的频率处。这确保了一个或多个光发送组件的低通特性的补偿已经直接在低通特性开始时或之后不久开始。这允许补偿尽可能均匀的较高频率。因此，可以最小化或防止收发器的整体传输特性中的局部最小值，这也优化了截止频率附近范围内的高频信号的光无线传输。
[0018]
根据实施例，控制电路被配置为使得驱动器电路的传输特性包括：在一个或多个光发送组件的截止频率处，与较低频率例如比截止频率低的频率处的传输特性的值相比的升高。传输特性例如在直到比截止频率低的开始频率之前是恒定的或几乎没有变化。在开始频率处，例如传输特性开始增加，并产生截止频率的升高。在截止频率之后，例如，传输特性的进一步增加产生预定频率的最大值。在这里以及在下文中，截止频率的升高可以指例如与较低频率处的传输特性的值相比或者与传输函数的恒定值或仅略微变化范围内的值相比，至少1db或至少3db或至少5db或至少10db的升高。由于一个或多个光发送组件的标称功率的降低可能已经在截止频率处发生，因此通过升高驱动器电路在截止频率处的传输特
性，可已经至少部分地补偿了一个或多个光发送组件的低通行为。
[0019]
根据实施例，控制电路被配置为使得驱动器电路的传输特性包括与较低频率处的传输特性的值相比例如至少1db或至少3db或至少5db或至少10db的升高，该升高在比一个或多个光发送组件的截止频率低的第一频率开始并且延伸直到比一个或多个光发送组件的截止频率大的第二频率。较低频率处的传输特性的值表示例如参考值。较低频率例如低于升高开始的第一频率。较低频率例如在驱动器电路的传输特性具有基本上平坦的过程的频率范围内。在这里以及在下文中，第一频率的升高的开始与例如传输特性的值相对于较低频率的值达到至少0.5db、至少1db、至少1.5db的升高的频率相对应。该升高包括：例如从第一频率开始直到预定频率处的最大值的传输特性的值的增加，并且随后再次减小直到第二频率的传输特性的值。例如，第二频率与收发器的整体传输特性的截止频率相对应。整体传输特性的截止频率例如是-2db截止频率、-3db截止频率或-4db截止频率。在这里，前缀-xdb(x∈[2、3、4])例如与比截止频率低的频率处的整体传输特性的值相关，例如与整体传输特性的基本上平坦的区域中的值相关。由电路引起的升高例如在第二频率处终止。这使得能够非常精确地补偿一个或多个光发送组件的低通特性，因为光传输特性的降低可能在截止频率之前已经发生，这可能已经通过由电路实现的升高被部分补偿。因此，保证了一个或多个光发送组件在第一频率与第二频率之间的低通特性的优化补偿。
[0020]
根据实施例，控制电路被配置为使得驱动器电路的传输特性包括与较低频率例如比截止频率低的频率处的传输特性的值相比例如至少1db或至少3db或至少5db或至少10db的升高，该升高在比一个或多个光发送组件的截止频率高的频率处开始并且延伸直到较高的频率。比截止频率升高大的频率例如与传输特性的值例如首次包括相对于较低频率处的值至少0.5db、至少1db或至少1.5db的的频率相对应，和/或较高频率例如与传输特性的值例如再次包括相对于较低频率处的值至少0.5db、至少1db或至少为1.5db的升高的频率相对应。由于以比一个或多个光发送组件的截止频率升高大的频率开始，因此例如，产生整体传输特性或整体传输函数的局部最小值。局部最小值例如在一个或多个光发送组件的截止频率的范围内。这允许将整体传输特性的截止频率移动到高频，其中可以接受的是，在局部最小值附近的范围内仅实现部分补偿。因此，进一步增加了一个或多个光发送组件的调制带宽。
[0021]
根据实施例，驱动器电路的传输特性的最大相对于比高程开始的频率升高低的较低频率处的传输特性的值，在2db与20db之间或者在2db与12db之间或者在2db与6db之间。最低频率例如是由线路编码产生的频率，即仍用于数据发送(例如，开关键控)的较低频频谱分量：最大数量的后续1或0)。驱动器电路的传输特性的最大升高例如与驱动器电路的传输特性的最大值相对应。如上面已经描述的，较低频率可以与驱动器电路的传输特性包括基本上平坦的过程的频率相对应。控制电路例如被配置为使得驱动器电路的最大升高至少部分地或完全地补偿一个或多个光发送组件在预定频率处的光传输特性的降低。
[0022]
根据实施例，受控电流源包括差分放大器、晶体管和反馈网络。差分放大器的输出部与晶体管的控制端子例如栅极端子或基极端子耦接，并且晶体管被配置为调整一个或多个光发送组件中的电流，以及一个或多个发送组件的电流流过例如晶体管的受控路径。差分放大器表示例如运算放大器。一个或多个光发送组件的电流被调整，例如取决于施加到控制端子的控制信号。反馈网络被配置为将基于一个或多个光发送组件的电流的反馈信号
反馈到差分放大器的反馈输入部。因此，控制电路被闭合。差分放大器试图调节例如其输入的差为0，即它根据输入信号重新调整电流。接近电路的谐振频率，这使得能够在高频(即，比光发送组件的截止频率高)处通过驱动器电路向一个或多个光发送组件提供比在较低频率处高的电流，由此，在高频处，可以至少部分地防止一个或多个光发送组件的光功率的降低。
[0023]
根据实施例，受控电流源包括连接在差分放大器的输出部与晶体管的控制端子之间的电阻器。
[0024]
根据实施例，受控电流源包括连接在差分放大器的输出部与差分放大器的反馈输入部之间的电容器。
[0025]
根据实施例，受控电流源包括阻抗装置，该阻抗装置被配置为基于流过晶体管的受控路径的电流来生成信号，例如反馈到差分放大器的反馈输入部的电压信号。阻抗装置例如是电流源的反馈网络的一部分。
[0026]
根据实施例，阻抗装置包括电阻器与电容器的并联连接。阻抗装置被配置为例如获得随着频率增加而减小的反馈效应。
[0027]
根据实施例，阻抗装置耦接在晶体管的受控路径的端子例如源极端子与参考电势导体诸如大地之间。受控路径是例如源极-漏极路径。
[0028]
根据实施例，受控电流源包括耦接在阻抗装置与差分放大器的反馈输入部之间的电阻器。
[0029]
根据实施例，受控电流源包括连接到输出电流路径中的线圈，提供给一个或多个光发送组件的电流流过该输出电流路径。换言之，提供给一个或多个光发送组件的电流流过该输出电流路径。线圈例如连接在晶体管的受控路径的端子例如漏极端子与受控电流源的发送组件端子之间。备选地，线圈与一个或多个光发送组件之一串联连接。通过线圈，可以调节流过一个或多个光发送组件的电流的频率响应。
[0030]
根据实施例，连接在差分放大器的输出部与晶体管的控制端子之间的电阻器、和/或连接在差分放大器的输出部和差分放大器的反馈输入部之间的电容器、和/或阻抗装置、和/或耦接在阻抗装置与差分放大器的反馈输入部之间的电阻器、和/或电感元件被配置为实现驱动器电路的传输特性包括预定频率处的最大值。电感元件可以是诸如功率电感的寄生电感，或连接到输出电流路径中的线圈，提供给一个或多个光发送组件(220、221
1-221n)的电流(214c)流过该输出电流路径。各个组件有利地在电流源内协作，以便能够实现驱动器电路的传输特性的最大值并且由此补偿一个或多个光发送组件的低通行为。
[0031]
根据实施例，驱动器电路被配置为控制一个或多个光发送组件，使得实现具有例如至少20mbit/s或至少50mbit/s或至少100mbit/s或至少200mbit/s或至少300mbit/s的高带宽的光无线通信。
[0032]
根据实施例，驱动器电路被配置为至少部分地补偿一个或多个光发送组件和/或具有控制电路的传输系统中的光电组件的低通特性。
[0033]
实施例涉及一种用于光无线通信的一个或多个光接收组件的接收器电路。接收器电路包括补偿电路，该补偿电路被配置为至少部分地补偿一个或多个光接收组件的电容的效应。在这里，补偿电路通过两个端子与一个或多个光接收组件中的至少一个耦接。补偿电路并联连接到例如一个或多个光接收组件。另外，接收器电路包括放大器电路，该放大器电
路被配置为基于由一个或多个光接收组件提供的电流来获得放大的输出信号，例如放大的电压信号或放大的电流信号。放大器电路例如包括跨阻抗放大器。补偿电路被配置为产生频率响应的最大值以至少部分地补偿放大器电路的低通行为。频率响应表示例如提供给放大器电路的电流与由一个或多个光接收组件检测到的光输入信号之间的比率。至少部分地补偿补偿电路的低通行为通常由例如设有电容的光接收组件与跨阻抗放大器的协作产生。
[0034]
接收器电路的这个实施例是基于发现通过补偿电路可以实现一个或多个光接收组件的较大的有源面积，因为可以至少部分地补偿一个或多个光接收组件的电容的效应。因此，接收器电路可以收集光通信信号的高功率。为了至少部分地补偿一个或多个光接收组件的电容的效应，例如，利用补偿电路加速电容的再充电或者减少跨一个或多个光接收组件两端的电压变化。另外，接收器电路是基于发现补偿电路可以通过放大器电路实现高带宽的高跨阻抗放大，因为至少可以部分地补偿放大器电路的低通行为。由于补偿电路既能通过接收器电路收集高功率的光通信信号，又能获得高跨阻抗放大，因此可以获得大范围的光无线通信。此外，补偿电路可以使用光接收组件，因为这省略了使用例如具有低势垒层电容的光电二极管在光无线传输期间获得高数据速率的需要。
[0035]
根据实施例，补偿电路被配置为抵消跨一个或多个光接收组件两端的电压变化。
[0036]
根据实施例，补偿电路包括晶体管和第一阻抗装置。诸如一个或多个光接收组件的输出部的第一端子耦接到控制端子，例如晶体管的栅极端子或基极端子。第一阻抗装置或者第一阻抗装置的至少一个组件或阻抗元件连接在诸如晶体管的受控路径的源极端子或发射极端子之类的第一端子与一个或多个光接收组件的第二端子之间，并且诸如晶体管的受控路径的漏极端子或集电极端子之类的第二端子耦接到参考电势导体。晶体管的受控路径的第二端子例如直接或经由诸如线圈的一个或多个其他组件耦接到参考电势导体。第一阻抗装置包括例如电容器和电阻器，其中电容器用作阻抗元件。第一阻抗装置的电阻器例如耦接在晶体管的第一端子与偏置之间。备选地，第一阻抗装置仅包括一个电容器或电阻器或者电容器与电阻器的并联连接。
[0037]
根据实施例，补偿电路包括将一个或多个光接收组件与电源电压或电源电压馈电分开的第二阻抗装置。这允许一个或多个光接收组件处的电压通过补偿电路保持至少部分地恒定。
[0038]
根据实施例，补偿电路被配置为使得跨第二阻抗装置两端的直流电压降比跨第一阻抗装置两端和/或跨晶体管两端和/或可选地耦接在跨晶体管的受控路径的第二端子与参考电势导体之间的跨线圈两端的直流电压降小，其中补偿电路包括第一阻抗装置、晶体管和可选的线圈。因此，跨一个或多个光接收组件两端获得较大偏置，由此一个或多个光接收组件的势垒层电容再次保持较低。
[0039]
根据实施例，第二阻抗装置包括线圈和/或电阻器与线圈的串联连接。
[0040]
根据实施例，第一阻抗装置包括电容器和电阻器，其中电容器和电阻器连接到晶体管的第一端子，并且其中电阻器还耦接到偏置。备选地，第一阻抗装置包括电阻器与电容器的并联连接。补偿电路被配置为使得第二阻抗装置包括例如关于其值等于或大于第一阻抗装置的电阻器的阻抗。第二阻抗装置的阻抗例如在接收器电路的工作频率处，即例如在接收器电路被配置为接收的用于接收的光信号的频率处、或者例如在光接收组件的截止频率处等于或大于第一阻抗装置的电阻器。第二阻抗装置的阻抗例如比第一阻抗装置的电阻
器大至少1、5、10或100倍。以这种方式，高频补偿电流例如不会从第一阻抗装置流出跨第二阻抗装置流入电源电压，而是实际上流入例如一个或多个光接收组件的电容/多个电容。
[0041]
根据实施例，第一阻抗装置包括电容器和电阻器，其中电容器和电阻器连接到晶体管的第一端子，并且其中电阻器还耦接到偏置。备选地，第一阻抗装置包括电阻器与电容器的并联连接。补偿电路被配置为使得第一阻抗装置的电容器包括比一个或多个光接收组件的电容之和大的电容。电容器的电容例如比一个或多个光接收组件的电容之和大至少5、10、100或1000倍，以确保快速电荷转移。
[0042]
根据实施例，补偿电路包括一个电容器，该电容器与晶体管的控制端子耦接，并且例如还例如直接或经由一个或多个其他组件与参考电势导体或具有直流电压导体的导体耦接。
[0043]
根据实施例，电容器位于控制端子与参考电势导体之间。该电容器与所有其他具有电感耦合装置的耦合线圈的有效电容器一起形成振荡器电路。根据实施例，耦合线圈具有与驱动器电路中的线圈相同或相似的效果。
[0044]
根据实施例，电容器耦接在晶体管的控制端子与诸如晶体管的受控路径的集电极端子或漏极端子之类的第二端子之间。这影响例如受控路径的第二端子与控制端子之间的反向反馈、或者作为附加的基极-集电极电容或栅极-漏极电容的反向反馈。根据实施例，与晶体管的控制端子耦接的电容器被配置为至少部分地补偿放大器电路的低通行为。通过反向反馈，例如带宽增加。根据实施例，与晶体管的控制端子耦接的电容器被配置为与电感耦合装置一起补偿放大器电路的低通行为。
[0045]
根据实施例，与晶体管的控制端子耦接的电容器被配置为实现补偿电路或包括补偿电路和一个或多个光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值。如上面已经说明的，频率响应是例如从一个或多个光接收组件沿放大器电路的方向流动的电流除以光输入信号的比率。电路部分表示例如控制电路。最大值例如在放大器电路的传输特性降低的频率范围内，由此可以至少部分地补偿这种降低。根据实施例，与晶体管的控制端子耦接的电容器被配置为与电感耦合装置一起实现补偿电路或电路部分的频率响应的最大值。
[0046]
根据实施例，补偿电路包括耦接在晶体管的受控路径的第二端子与参考电势导体之间的线圈。线圈例如直接或经由一个或多个其他组件耦接到参考电势导体。
[0047]
根据实施例，耦接在晶体管的受控路径的第二端子与参考电势导体之间的线圈被配置为至少部分地补偿放大器电路的低通行为。线圈和与晶体管的控制端子耦接的电容器形成例如振荡器电路以补偿低通行为。根据实施例，线圈有助于电感耦合装置的电感峰化行为(“电感峰化”)。
[0048]
根据实施例，耦接在晶体管的受控路径的第二端子与参考电势导体之间的线圈被配置为实现补偿电路或包括补偿电路和一个或多个光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值。频率响应也可以如上所述地被定义。最大值位于例如放大器电路的传输特性降低的频率范围内，由此可以至少部分地补偿这种降低。
[0049]
根据实施例，与晶体管的控制端子耦接的电容器和/或耦接在晶体管的受控路径的第二端子与参考电势导体之间的线圈被配置为使得补偿电路或包括补偿电路和一个或多个光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值在与一个或多个光接收组件的截止频率偏差最多80％或最多40％或最多20％的频率处。在这里以及例如在下文中例如从一个
或多个光接收组件与放大器电路的组合，例如由于一个或多个光接收组件的电容和放大器电路的电阻而产生一个或多个光接收组件的截止频率。备选地，在这里以及例如在下文中，一个或多个光接收组件的截止频率是电路布置在没有与晶体管的控制端子耦接的电容器和没有与晶体管的受控路径的第二端子耦接的线圈的情况下产生的截止频率。因此，可以至少部分地补偿放大器电路的低通行为。根据实施例，电容器和/或线圈有助于电感耦合装置的电感峰化行为(“电感峰化”)。
[0050]
根据实施例，与晶体管的控制端子耦接的电容器耦接在晶体管的受控路径的第二端子与参考电势导体之间的线圈被配置为使得补偿电路或包括补偿电路和一个或多个光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值在比一个或多个光接收组件的截止频率和/或大的频率处。因此，可以至少部分地补偿放大器电路的低通行为。根据实施例，电容器和/或线圈有助于电感耦合装置的电感峰化行为(“电感峰化”)。
[0051]
根据实施例，与晶体管的控制端子和参考电势导体耦接的电容器耦接在晶体管的受控路径的第二端子与参考电势导体之间的线圈被配置为使得补偿电路或包括补偿电路和一个或多个光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值在比一个或多个光接收组件的截止频率的120％或150％或200％和/或小的频率处。因此，在开始时可以至少部分地补偿放大器电路的低通行为。根据实施例，电容器和/或线圈有助于电感耦合装置的电感峰化行为(“电感峰化”)。
[0052]
根据实施例，接收器电路包括具有至少一个耦合线圈的电感耦合装置，该耦合线圈连接在一个或多个光接收组件中的至少一个光接收组件与放大器电路之间。电感耦合装置被配置为产生频率响应的最大值以至少部分地补偿放大器电路的低通行为。电感耦合装置例如被配置为实现电感峰化行为(“电感峰化”)或电感电压升高。可选地，电感耦合装置可以由本文公开的所有特征、功能和细节来补充。
[0053]
根据实施例，电感耦合装置包括与补偿电路的晶体管的控制端子耦接的电容器，其中，所述耦合线圈和与晶体管的控制端子耦接的电容器被配置为形成第一振荡器电路。
[0054]
根据实施例，与晶体管的控制端子耦接的电容器被配置为与耦合线圈一起至少部分地补偿放大器电路的低通行为。
[0055]
根据实施例，与晶体管的控制端子耦接的电容器被配置为与耦合线圈一起实现补偿电路或包括补偿电路和一个或多个光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值。
[0056]
根据实施例，电感耦合装置包括分支电路路径，所述分支电路路径包括电容器，其中，所述分支电路路径耦接在电路节点与电源电势或参考电势之间，该电路节点电连接在一个或多个光接收组件与耦合线圈之间。
[0057]
根据实施例，耦合线圈被配置为与耦接到晶体管的控制端子的电容器和/或与分支电路路径的电容器、和/或与一个或多个其他电容器一起形成第一振荡器电路。第一电容例如可以是耦合电容和/或一个或多个光接收组件的电容和/或补偿电路的晶体管的电容，其中耦合电容可以连接在例如一个或多个光接收组件的端子与耦合线圈之间。振荡器电路抵消例如放大器电路的低通行为。
[0058]
根据实施例，第一振荡器电路的谐振频率被选择为至少部分地补偿一个或多个光接收组件的电容的效应，和/或至少部分地补偿放大器电路的低通行为。
[0059]
根据实施例，第一振荡器电路被配置为使得补偿电路或包括补偿电路和一个或多
个光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值在与一个或多个光接收组件的截止频率偏差最多80％或最多40％或最多20％的频率处。
[0060]
根据实施例，第一振荡器电路被配置为使得补偿电路或包括补偿电路和光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值在比一个或多个光接收组件的截止频率大的频率处。
[0061]
根据实施例，第一振荡器电路被配置为使得补偿电路或包括补偿电路和光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值在比一个或多个光接收组件的截止频率的100％或150％或200％小的频率处。
[0062]
根据实施例，耦接在晶体管的受控路径的第二端子与参考电势导体之间的线圈和施加的电容形成第二振荡器电路，其中，所述第二振荡器电路的谐振频率被选择为至少部分地补偿一个或多个光接收组件的电容的效应和/或至少部分地补偿放大器电路的低通行为。
[0063]
根据实施例，放大器电路的反馈路径包括线圈组件与阻抗装置的串联连接。阻抗装置包括至少一个电容器和/或电阻器，并且线圈组件被配置为至少部分地补偿放大器电路的低通行为。可选地，反馈路径可以由本文公开的所有特征、功能和细节来补充。
[0064]
实施例涉及一种用于光无线通信的一个或多个光接收组件的接收器电路。接收器电路包括放大器电路，该放大器电路被配置为基于由一个或多个光接收组件提供的电流来获得放大的输出信号，例如放大的电压信号或放大的电流信号。放大器电路例如包括跨阻抗放大器。此外，接收器电路包括具有至少一个耦合线圈的电感耦合装置，该耦合线圈连接在一个或多个光接收组件中的至少一个光接收组件与放大器电路之间。电感耦合装置被配置为产生频率响应的最大值以至少部分地补偿放大器电路的低通行为。电感耦合装置可以包括如上文或下文所述的特征和功能。
[0065]
接收器电路是基于发现补偿电路可以通过电感耦合装置实现高带宽的高跨阻抗放大，因为至少可以部分地补偿放大器电路的低通行为。电感耦合装置允许接收器电路在相同的放大下获得高的带宽，或者在相同的带宽下获得高的放大。可以例如通过电感耦合装置补偿所施加的电容，即两者都形成振荡器电路来增加接收器电路的带宽。施加的电容可以包括例如接收器电路的一个或多个电容器和/或寄生电容。
[0066]
根据实施例，高通布置在一个或多个光接收组件与电感耦合装置之间。高通与例如一个或多个光接收组件的第一端子和电感耦合装置耦接。因此，例如，由一个或多个光接收组件检测到的信号的直流分量衰减，这例如可以降低噪声。
[0067]
根据实施例，高通被配置为至少部分地衰减源自通过一个或多个光接收组件检测到的环境光的光电流。因此，可以降低噪声。
[0068]
根据实施例，电感耦合装置被配置为至少部分地补偿高通的电容器的电容。可选地，作为备选或附加，可以补偿一个或多个光接收组件的电容。电感耦合装置可以形成一个或多个具有电容的振荡器电路来实现这种补偿。
[0069]
根据实施例，耦合线圈被配置为与耦接到补偿电路的晶体管的控制端子的电容器、和/或与耦接在电路节点与电源电势或参考电势之间的电容器、和/或与接收器电路的一个或多个其他电容一起形成第一振荡器电路，其中，该电路节点电连接在一个或多个光接收组件与耦合线圈之间。
[0070]
根据实施例，第一操作电路的谐振频率被选择为至少部分地补偿一个或多个光接收组件的电容的效应，和/或至少部分地补偿放大器电路的低通行为。
[0071]
根据实施例，根据以下公式电感耦合装置包括与计算的电感偏差最多80％或最多40％或最多20％的电感：
[0072][0073]cpd，eff
表示一个或多个光接收组件的有效电容。c
in
表示放大器电路的输入电容。c
par
包括所施加的有效寄生电容和电容器的可选电容，该电容器一方面耦接在电路节点与耦合线圈之间，另一方面耦接在电路节点与电源电势或参考电势之间，所述电路节点电连接在一个或多个光接收组件之间。频率f是放大器电路发生低通行为的频率。
[0074]
实施例涉及一种用于光无线通信的一个或多个光接收组件的接收器电路。接收器电路包括放大器电路，该放大器电路被配置为基于由一个或多个光接收组件提供的电流来获得放大的输出信号。放大器电路的反馈路径包括线圈组件和阻抗装置的串联连接，并且阻抗装置包括至少一个电容器和/或一个电阻器。
[0075]
接收器电路是基于发现补偿电路可以通过线圈组件实现高带宽的高跨阻抗放大，因为至少可以部分地补偿放大器电路的低通行为。另外，例如通过放大器电路，将由一个或多个光接收组件提供的电流转换为电压信号，并通过串联连接的阻抗进行放大，以获得放大的输出信号。线圈组件能够实现高阻抗，而不会或仅能实现很少的带宽减少，因为其中线圈组件的阻抗随着频率的增加而增加。因此，可以至少部分地补偿放大器电路的低通行为。
[0076]
根据实施例，线圈组件被配置为至少部分地补偿放大器电路的低通行为。线圈组件例如被配置为至少部分地补偿放大器电路的传输函数在频谱中的减小。对于线圈组件，例如随着频率的增加，放大也增加，从而可以至少部分地补偿减小。
[0077]
根据实施例，线圈组件被配置为放大器电路的跨阻抗随着频率的增加而增加。
[0078]
根据实施例，阻抗装置包括电阻器与电容器的并联连接。
[0079]
根据实施例，放大器电路包括差分放大器。第一反馈路径从第一输出延伸到第一输入。第二反馈路径从第二输出延伸到第二输入。第一反馈路径包括线圈组件与阻抗装置的串联连接，而第二反馈路径包括线圈组件与阻抗装置的其他串联连接。
[0080]
实施例提供了一种用于控制一个或多个光发送组件的方法。该方法包括提供由输入量控制的电流。当调整电流时使用的电路包括预定频率处的最大值，例如以至少部分地补偿例如一个或多个光发送组件或传输系统中的光电组件的低通特性。
[0081]
实施例提供了一种通过使用用于光无线通信的一个或多个光接收组件来接收光信号的方法。该方法包括至少部分地补偿一个或多个光接收组件的电容的效应。补偿包括例如加速电容的再充电。例如，通过减小跨一个或多个光接收组件两端的电压变化来进行补偿。该方法还包括基于一个或多个光接收组件提供的电流进行放大以获得放大的输出信号。在补偿期间，产生频率响应的最大值以至少部分地补偿放大器电路的低通行为。通过该方法至少部分地进行补偿的低通行为通常由例如设有电容的光接收组件与跨阻抗放大器的协作产生。频率响应表示例如提供给放大器电路的电流与由一个或多个光接收组件检测到的光输入信号之间的比率。
[0082]
尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但是应当清楚的是，这些方面也表示对相应方法的描述，使得装置的块或器件也可以被视为相应的方法步骤或方法步骤的特征。
附图说明
[0083]
将参考附图更详细地讨论根据本发明的实施例。关于所示的示意图，应当注意，所示的功能块可以被认为是本发明装置的元件或特征以及本发明方法的相应方法步骤，并且本发明方法的相应方法步骤可以由此衍生。他们示出为：
[0084]
图1是根据本发明的实施例的一个或多个光发送组件的驱动器电路的示意性框图；
[0085]
图2是根据本发明的实施例的用于光无线通信的一个或多个光接收组件的具有补偿电路的接收器电路的示意性框图；
[0086]
图3是根据本发明的实施例的用于光无线通信的一个或多个光接收组件的具有电感耦合装置的接收器电路的示意性框图；
[0087]
图4是根据本发明的实施例的用于光无线通信的一个或多个光接收组件的包括具控制电路的有放大器电路的接收器电路的示意性框图；
[0088]
图5是根据本发明的实施例的发送器的一个或多个光发送组件的具有驱动器电路的光无线发送器的示意图；
[0089]
图6a是根据本发明的实施例的在以高精度进行补偿时期间驱动器电路和/或接收器电路的不同电路路径的传输函数示意图；
[0090]
图6b是根据本发明的实施例的在以比图6a低的精度进行补偿期间驱动器组件和/或接收器电路的不同电路路径的传输函数的示意图；
[0091]
图7a是根据本发明的实施例的具有补偿电路、电感耦合装置和放大器电路的接收器电路的示意图；
[0092]
图7b是根据本发明的实施例的具有补偿电路、备选电感耦合装置和放大器电路的接收器电路的示意图；
[0093]
图7c是根据本发明的实施例的具有备选补偿电路、电感耦合装置和放大器电路的接收器电路的示意图；
[0094]
图8是根据本发明的实施例的光无线通信路径的示意图；
[0095]
图9a是根据本发明的实施例的用于控制一个或多个光发送组件的方法的框图；以及
[0096]
图9b是根据本发明的实施例的用于接收光信号的方法的框图。
具体实施方式
[0097]
在下面参考附图更详细讨论本发明的实施例之前，应该注意的是，相同的、功能相等的或相等的元件、对象和/或结构在不同附图中设置有相同的附图标记，使得不同实施例中所示的这些元件的描述是可互换的或者可相互应用的。
[0098]
图1示出了示出用于一个或多个光发送组件220的驱动器电路120或控制电路的示意图。驱动器电路120连接到一个或多个光发送组件220，并且包括具有控制电路的受控电
流源。
[0099]
驱动器电路120接收输入信号115，该输入信号115可以是电流信号或电压信号。输入信号115控制驱动器电路120的电流源，并且驱动器电路120基于输入信号115向一个或多个光发送组件220提供控制电流240。
[0100]
基于控制电流214，一个或多个光发送组件220发送光信号125。
[0101]
控制电路被配置为使得驱动器电路120的传输特性在预定频率处具有最大值。驱动器电路的传输特性表示例如控制电流214与输入信号115之间的比率。因此，可以至少部分地补偿一个或多个光发送组件220的低通特性，因此即使在高频处也可以实现具有高功率并且例如没有比特错误的光信号125，由此可以保证光无线通信具有高范围、大带宽。
[0102]
驱动器电路120可以包括如图5和图8中描述的特征和功能。
[0103]
图2示出了用于光无线通信的一个或多个光接收组件310的接收器电路140的示意图。如果使用几个光接收组件310，则几个光接收组件310可以例如并联连接。接收器电路140包括例如补偿电路320和放大器电路350。
[0104]
补偿电路320通过两个端子与一个或多个光接收组件310中的至少一个耦接。在这里，补偿电路320可以例如并联连接到一个或多个光接收组件310。放大器电路350例如串联连接到一个或多个光接收组件310。
[0105]
经由一个或多个光接收组件310来检测光信号125，并光信号125进一步被处理例如作为光电流312。光电流312被提供给补偿电路320以及放大器电路350两者。放大器电路350放大光电流并提供输出信号145。输出信号145可以表示电压信号或放大的电流信号。根据实施例，光电流312控制补偿电路320的补偿。
[0106]
一个或多个光接收组件310包括例如寄生电容313。因此，当对该寄生电容313进行充电或放电时，检测光信号125时产生的部分光电流312会丢失。如果几个光接收组件310并联连接，则所有寄生电容313的总电容大于每个单个寄生电容313的总电容。总电容等于各个电容之和。
[0107]
补偿电路320被配置为至少部分地补偿一个或多个光接收组件的寄生电容313的效应。以这种方式，补偿电路可以例如提供电容的加速再充电，或者例如减少跨一个或多个光接收组件310两端的电压变化。
[0108]
此外，补偿电路320被配置为产生频率响应的最大值以至少部分地补偿放大器电路350的低通行为。频率响应表示例如光电流312与光信号125之间的商，例如光功率。
[0109]
根据实施例，补偿电路320被配置为补偿由设有电容的光电二极管与放大器电路350的协作导致的低通行为。
[0110]
接收器电路140可以包括如图3、图4、图7和图8中描述的特征和功能。
[0111]
图3示出了示出用于光无线通信的一个或多个光接收组件310的接收器电路150的示意图。几个光接收组件310例如并联连接。接收器电路140包括电感耦合装置340和放大器电路350。作为一个整体的光接收组件310、电感耦合装置340和放大器电路350串联连接。
[0112]
光信号125通过一个或多个光接收组件310来检测，并作为光电流312传输到电感耦合装置340和放大器电路350以提供放大的输出信号145。在这里，电感耦合装置340例如在放大器电路350的上游。
[0113]
电感耦合装置340被配置为产生频率响应的最大值以至少部分地补偿放大器电路
350的低通行为。
[0114]
接收器电路140可以包括如图2、图4、图7和图8中描述的特征和功能。
[0115]
图4示出了示出用于光无线通信的一个或多个光接收组件310的接收器电路140的示意图。接收器电路140包括与例如一个或多个光接收组件310耦接的放大器电路350。此外，放大器电路350包括反馈路径352，通过该反馈路径反馈信号例如可以被反馈以影响放大器电路350的放大。放大器电路的反馈路径包括线圈组件352c与阻抗装置352a的串联连接。在这里，阻抗装置352a可以包括例如电阻器、或者电阻器与电容器的并联连接。
[0116]
一个或多个光接收组件310被配置为检测光信号125，并基于该检测光信号125提供光电流312。光电流312例如由放大器电路350进行放大以获得放大的输出信号145。
[0117]
反馈路径352不仅影响放大，还影响带宽。线圈组件具有特定的意义，通过它高频处的放大与低频相比显著高，由此可以至少部分地补偿放大器电路的低通特性。
[0118]
接收器电路140可以包括如图2、图3、图7和图8中描述的特征和功能。
[0119]
图5表示具有光无线发送组件块220、放大器级230和受控电流源210在内的光无线发送器120的示意性示出。根据实施例，光无线发送组件块220、放大器级230和受控电流源210以该顺序串联连接。光无线发送组件块220的光发送组件的驱动器电路包括例如放大器级230和具有控制电路219的电流源210。
[0120]
数据信号115例如由放大器级230进行预处理，例如数据信号150与偏置的叠加或执行预均衡。放大器级230向受控电流源210提供输入信号232，该输入信号232可以是电流信号或电压信号。
[0121]
输入信号232控制电流源210，使得电流源210可以向光无线发送组件块220提供控制信号214c。在这里，电流源210的控制电路219被配置为至少部分地补偿光无线发送组件块220和/或传输系统中的光电组件的低通特性。这意味着，例如，与较低频相比，电流源在高频处通过控制信号214c提供较高的电流。控制电路219可以包括反馈网络219b。反馈网络219b被配置为例如将基于用于一个或多个光发送组件的电流的反馈信号例如控制信号214c反馈到差分放大器的反馈输入部。
[0122]
基于控制信号214c，光无线发送组件块220发送光信号125。此外，光无线发送组件块220例如连接到电源电压222。
[0123]
馈送到例如驱动器电路中的信号115可以被配置为单独线或以差分方式。在后一种情况下，例如由放大器将差分信号115转换为单独的信号232。如果信号115被单独配置并且不需要进一步的预放大，则放大器级230也可以仅由ac耦合(电容)和调节偏置的分压器组成。备选地，在这种情况下，电压加法器也可作为块231。如果信号115被单独配置，并且偏置已经被包括在信号115中并且不需要进一步的预放大，则可以省略该块。
[0124]
电流源210的运算放大器211的第一输入部211a耦接到放大器级230的输出部。运算放大器的输出部经由电容器216b耦接回电流源210的运算放大器211的第二输入部211b(反馈输入部)。运算放大器211经由其输出与电阻器216a和晶体管212串联连接，其中电阻器216a与晶体管212的控制端子(例如，栅极端子或基极端子)耦接。可以控制晶体管的路径，例如源极-漏极路径。受控路径的第一端子例如漏极端子耦接到光无线发送组件块220。在这里，例如，电流源的线圈217连接到输出电流路径中。线圈例如与光无线发送组件块220的光发送组件2211至221n串联连接。控制路径的第二端子例如源极端子例如经由电阻器218
与运算放大器211的第二输入部211b耦接。作为电阻器218的备选或除了电阻器218之外，阻抗装置213还连接在参考电势与受控路径的第二端子之间。阻抗装置213包括例如电阻器213a、或者电阻器213a与电容器213b的并联连接。在这种情况下，电阻器218用于调整反馈信号的信号电平。
[0125]
光发送组件2211至221n可以被配置为发光二极管(led)。
[0126]
光无线发送器120的核心表示例如受控电流源210，该受控电流源210调节晶体管212的漏极/集电极电流，即例如也调节路径214中的电流。晶体管被配置为例如调整一个或多个光发送组件的电流。路径214从电流源222延伸直到节点214b。电流源210由信号232(例如，输入电压信号)控制，该信号232馈送到运算放大器(op-amp)211的第一输入部211a(正/负输入部)。运算放大器211再次驱动晶体管212的栅极/基极。晶体管212可以是mosfet、bjt、或mosfet或bjt的级联电路。优选地，使用mosfet。除此之外，可以使用特定的功率晶体管(gan)来驱动例如安培范围内高电流。
[0127]
由于部分信号总是反馈到放大器211的第二输入部211b，因此电流源210被实现为控制电路。为此，例如，使用诸如阻抗装置213的网络，该网络在最简单的情况下由电阻器213a组成。反馈信号被示为215，并馈送到运算放大器211的负/正输入部211b。阻抗装置213被配置为例如基于流过晶体管212的控制路径的电流(例如，电流作为控制信号214c被发送到光无线发送组件块220)生成反馈到差分放大器的反馈输入部的信号。
[0128]
例如串(strang)214中的线圈217的电感基本上确定了串214中的电流的频率响应。电感总是存在为例如寄生电感，并且结果为导体轨道以及串214和网络213中的元件的寄生电感之和。传统上，试图保持该电感尽可能低以获得受控电流源210[1]的最大调制带宽。然而，本文呈现的方法的不同之处在于接受相对较高的电感，或者甚至通过附加线圈217进一步增加。因此，可以至少部分地补偿光发送组件2211至221n的低通行为。
[0129]
当晶体管212工作时，例如，在源极连接中，栅极-漏极电容是主导电容，因为栅极-漏极电容与米勒电容相同。由于线圈217，产生其他效果：米勒电容例如取决于晶体管的电压放大，即还取决于负载，即光发送组件2211至221n和线圈217。随着频率增加，该串214中的阻抗增加，即，电压放大变得较高，因此米勒电容也增加。该效果例如也对控制电路219中的动态产生影响。
[0130]
电流源210的以下元件是可选的：
[0131]
控制电路的动态可以通过可选网络216进行调整。元件216a(电阻器)和216b(电容)在运算放大器211与晶体管212之间形成低通。除此之外，电阻器216a与晶体管212的输入电容(栅极/基极电容、有效米勒电容)的协作决定性地影响控制电路219的动态。
[0132]
可选地，可以在反馈路径219中使用电阻器218以将反馈电压转换为电流并调整其电平。当运算放大器211的负/正输入部211b被配置为低电阻电流输入部时，这可是必要的。
[0133]
可选地，电容213b可以与阻抗装置213中的电阻器213a并联放置。对于足够大的频率，电容213b例如使电阻器213a短路，使得信号215形式的低频部分在该频率范围(高频)中被反馈。这也可以影响控制电路的动态。
[0134]
发送器120包括串，例如其中一个或多个led(2211...221n)连接的光无线发送组件块220。该串例如连接到电源电压222，并且在另一侧连接到晶体管212的漏极/集电极。通过调节流过串214的电流，受控电流源210还调节流过led2211...221n的电流。led将流过串214
的电流转换为光信号125。每串220的led数量是任意的，例如，1至50个led、20至100个led或1至20个led可以串联连接，或者对于较小的系统，1至7个led也是可能的。例如，每个led串的光输出功率可以在1mw与200w之间，取决于要桥接的范围。光输出功率通常为10mw至10w或100mw至1w。
[0135]
可选放大器级230可以用于将数据信号与被受控电流源转换为偏置电流的偏置叠加。可选放大器级230对于增加led的调制带宽是有用的。与此相比，没有控制电路的驱动器电路将需要调整偏置电流的附加dc电源。没有控制电路的驱动器电路不是理想的，即没有控制电路的驱动器电路具有不期望的输入电容并且其输入电阻不是无限大的。当偏置电流例如经由控制电路219被调整时，本发明允许省略该附加直流电源。
[0136]
根据实施例，电阻器216a和/或电容器216b和/或阻抗装置213和/或电阻器218和/或线圈217被配置为获得：驱动器电路的传输特性在预定频率处具有最大值。在这里，决定性的是，控制电路219或电流源210的尺寸被确定为使得控制电路219或电流源210包括近似在led的截止频率处发生的谐振频率处的过冲。这在图6a和图6b中被示意性地示出。以这种方式，可以补偿led的低通行为，并且可以将光无线发送器120的整体截止频率431增加到例如至少90mhz、至少120mhz、至少200mhz或者更多。因此，发送器能够例如用成本效益高的led来发送125mbps的ook信号(开关键控信号)。以这种方式，驱动器电路被配置为控制例如一个或多个光发送组件2211至221n，使得实现具有高带宽的光无线通信。图6a和图6b示出了该原理。
[0137]
图400示出了不同电路部分在频谱上的传输函数，例如受控电流源210的过冲。曲线410示出了led的传输函数，即光输出信号125除以流过led的正向电流的交流部分，即流过路径214的交流电。换言之，曲线410可以称为光传输特性。曲线410包括具有特性-3db截止频率411的低通行为。截止频率411例如发生在最大1mhz、最大5mhz、最大10mhz、最大30mhz、最大50mhz或相同的频率。
[0138]
曲线图420描述了受控电流源210的传输函数，即通过路径214驱动的交流电流除以输入部处的电压或电流信号。换言之，曲线图420可以称为驱动器电路的传输特性。
[0139]
曲线430示出了例如整个光传输器120的传输函数，即光输出信号125除以输入信号115。换言之，曲线430可以称为收发器的整体传输特性。
[0140]
通常，将尝试使控制电路219[2]的截止频率421最大化到例如几十mhz或几百mhz。然而，由于led2211...221n具有显著较低的截止频率411，led2211...221n是系统中的主导极，因此使得光无线发送器120的整体截止频率431将不足以发送例如125mbps的ook信号。在本文呈现的发明中，控制电路420的截止频率并不重要。更重要的是曲线图420的升高424，即，例如最大频率420处的最大值以及最大值附近的范围。
[0141]
图6a清楚地示出了：传输函数420包括已经在led的截止频率411处的升高424，使得曲线410的低通行为得到补偿。因此，光无线发送器120的整体截止频率431例如显著高于led的截止频率411。因此，可以发送例如125mbps的ook信号。理想地，曲线图420的升高424被选择为精确地模拟曲线410的低通行为。
[0142]
如在图6b中可以看出，只要差在一定限度内(至少在6db间隔内，在3db间隔内较好，理想情况下小于2db)，升高424也可能稍微较弱/较强。通常，升高在0db至20db的范围内，更常见的是在0db至12db的范围内，理想情况下在0db至6db的范围内。本发明还包括不
在与低通行为相同的频率范围内开始(但已经在较低/较高频率处)和/或比低通行为强/升高弱的情况，使得可以产生传输函数430中的升高425(在0db至20db的范围内，通常越少越好)/局部最小值426(0db至10db，通常越少越好)。通常，曲线430的升高425可以用于例如至少部分地补偿接收器处的低通行为。
[0143]
如图6a和图6b所示，驱动器电路的控制电路219可以被配置为实现以下特征中的至少一个：
[0144]
驱动器电路的传输特性420的最大值在与一个或多个光发送组件的截止频率411偏差最多80％或最多40％或最多20％的频率422处。
[0145]
驱动器电路的传输特性420的最大值在比一个或多个光发送组件的截止频率411大的频率422处。
[0146]
驱动器电路的传输特性420的最大值在比一个或多个光发送组件的截止频率411的120％或150％或200％小的频率422处。
[0147]
在一个或多个光发送组件的截止频率411处，驱动器电路的传输特性420包括与较低频率例如比截止频率411升高低的频率处的传输特性420的值相比的424。
[0148]
与传输特性420的值相比，驱动器电路的传输特性420包括较低频率例如比截止频率411升高低的频率处的424。424在第一频率(图6a中的411)处，该第一频率小于或等于一个或多个光发送组件的截止频率411并延伸直到比一个或多个光发送组件的截止频率411升高大的第二频率(图6a中的428b)。
[0149]
与传输特性420的值相比，驱动器电路的传输特性420包括较低频率例如比截止频率411升高低的频率处的424。424在频率(图6b中的428a)处开始，该频率比一个或多个光发送组件的截止频率411升高大并且延伸直到较高的频率(图6b中的428b)。
[0150]
驱动器电路的传输特性420的最大相对于比高程424开始的频率(图6a中的411或图6b中的428a)升高低的低频率处的传输特性420的值，在2db与20db之间或在2db与12db之间或在2db与6db之间。
[0151]
传输特性420可以与一个或多个光发送组件的光传输特性或接收器电路的光传输特性相对应。直到截止频率411，传输特性420基本上是平坦的。截止频率411定义了例如传输特性410的曲线的下降的开始。如果传输特性410是一个或多个光发送组件的光传输特性，则截止频率411对应于例如一个或多个光发送组件的截止频率。如果传输特性410是接收器电路的光传输特性，则截止频率411与例如与放大器电路组合的一个或多个光接收组件的截止频率相对应，或与没有线圈的电路布置的截止频率相对应，该线圈与晶体管的受控路径的第二端子耦接。备选地，截止频率可以在一个或多个光发送组件的光传输特性以及光发送组件以及接收器电路的光传输特性上定义如下。截止频率可以定义例如-2db截止频率、-3db截止频率或-4db截止频率。在这里，前缀-xdb(x∈[2、3、4])例如与比截止频率411低的频率处的传输特性410的值相关，例如与传输特性410的基本平坦区域中的值相关。
[0152]
驱动器电路的传输特性420以基本平坦的方式延伸直到图6a中的开始频率411和图6b中的开始频率428。从开始频率开始，驱动器电路的传输特性420包括直到结束频率428b的升高424。从结束频率428b开始，驱动器电路的传输特性420进一步降低。图6a中的开始频率411和图6b中的开始频率428a以及结束频率428b可以例如定义 2db截止频率、 3db截止频率、或 4db截止频率。在这里，前缀-xdb(x∈[2、3、4])例如与比图6a中的开始频率
411和图6b中的开始频率428a低的频率处的传输特性410的值相关，例如与传输特性410的基本平坦区域中的值相关。结束频率428b与比图6a中的开始频率411和图6b中的开始频率428a高的频率相对应。升高424在图6a中的开始频率411和图6b中的开始频率428与结束频率428b之间的频率422处具有最大值。
[0153]
整体传输特性430例如由驱动器电路的传输特性420与光传输特性410的乘积得到。取决于驱动器电路或接收器电路的配置，可以如图6a所示以高精度实现补偿，或者如图6b所示仅以很小的精度实现补偿。取决于要求，这可以适于光无线通信。
[0154]
由于驱动器电路的传输特性420的424仅在比截止频率411升高高的频率处开始，如图6b中可以看出，因此在截止频率与开始频率428a之间的范围内仅存在部分补偿。在该范围内，驱动器电路的传输特性420具有例如局部最小值426。
[0155]
驱动器电路的传输函数420的最大频率422处的和最大频率422附近的过冲424例如由以下参数的相互作用产生。通过改变这些参数中的一个或多个，最大频率422处的和最大频率422附近的升高424可以受到以下具体影响：
[0156]
1.运算放大器211的传输函数
[0157]
2.晶体管212的传输函数，具体地，例如输入电容(有效米勒电容)
[0158]
3.施加到电压控制的电流源210的负载，即块220的阻抗和电感(线圈)217的阻抗之和。对于高频，负载基本上仅由串214的总电感217形成
[0159]
4.确定网络中的组件216的尺寸
[0160]
5.确定网络213和可选的网络218中的组件的尺寸
[0161]
6.确定电源电压222的大小，因为它会影响跨led2211...221n和晶体管两端的电压降低。
[0162]
在实践中，确定组件的尺寸的过程如下：首先，确定需要多少个led。这已经产生电感217的寄生部分。现在，选择具有足够带宽的运算放大器211和晶体管212。随后，确定了电源电压222。现在，曲线图420的升高范围424可以通过确定网络216中的组件的尺寸来调整。如有必要，则可以在217处放置附加线圈。如果这些措施不足以充分增加led的带宽，则可以选择增加电源电压222(这再次增加了跨晶体管212两端的电压，并且以这样的方式增加了其带宽)或增加了网络213的阻抗(例如，213a的较高电阻)。
[0163]
电阻器216a确定例如晶体管212的栅极/基极可以充电多快。通过选择较高的电阻，曲线图420的峰值可以在频谱中沿较低频率的方向移动。除此之外，升高的强度受到影响。实际值在一位数和两位数的欧姆范围内。电容器216b主要影响升高的强度并且仅略微影响其在频率范围内的位置。电容越大，例如升高越强，因为更大部分信号经由电容216b反馈到输入部211b。实际值在一位和两位数的pf范围内。线圈/电感217也影响升高在频率范围内的位置。对于＞500mhz的信号，实际值在一位数/低两位数的nh范围内，而对于1mhz...500mhz频率范围内的信号，实际值在两位数nh至μh的范围内。在此之下，led无论如何都应该足够快。
[0164]
除此之外，光无线发送器120的其他变化是可以的。
[0165]
可存在几个led串2201...220n串联连接，这些led串都连接到相同晶体管212的漏极/集电极。因此，串2201...220n并联连接。
[0166]
收发器可包括几个电压控制的电流源2101...210n，各自都包括一个或多个led串
2201...220n。
[0167]
收发器可包括几个驱动器电路，这些驱动器电路又可以各自包括一个电流源210或几个电流源2101...210n，这些电流源又驱动例如一个led串220或几个led串2201...220n。
[0168]
在放大器级230或块110中使用预均衡。
[0169]
图7示出了示出用于光无线通信的一个或多个光接收组件310的接收器电路140的示意图。接收器电路140包括例如补偿电路320、电感耦合装置340和放大器电路350。可选地，接收器电路140另外包括高通330和/或其他放大器级360。根据实施例，补偿电路320并联连接到一个或多个光接收组件310。一个或多个光接收组件310可以串联连接到高通330、电感耦合装置340、放大器电路350和/或其他放大器级360。
[0170]
一个或多个光接收组件310可以被配置为检测光信号125并提供与光电流312相同的光信号。一个或多个光接收组件310可以具有寄生电容。为了使光电流310不被寄生电容完全衰减或过度衰减，补偿电路320被配置为补偿该寄生电容的效应。
[0171]
所得的光电流312流过高通330以过滤掉干扰信号。在这里，例如具体是直流分量被过滤掉。
[0172]
电感耦合装置340可以形成振荡器电路，例如，具有补偿电路320、一个或多个光接收组件310和/或高通330的电容，以至少部分地补偿该放大器电路350的低通特性。
[0173]
随后，可以通过放大器电路350和/或其他放大器级360来放大光电流以获得放大的输出信号145。
[0174]
根据实施例，接收器电路140包括经由补偿电路的第二阻抗装置323与一个或多个光接收组件310耦接的电源电压370。第二阻抗装置323包括例如电阻器323a、或电阻器323a与线圈323b的串联连接。
[0175]
第一阻抗装置322和补偿电路的晶体管321与一个或多个光接收组件310的并联连接的第一端子布置在第二阻抗装置323与一个或多个光接收组件之间。该第一端子例如首先通向第一阻抗装置322，然后通向晶体管321的受控路径的第一端子，并且经由晶体管321的控制端子，与一个或多个光接收组件的并联连接被闭合。可选地，补偿电路320包括连接在晶体管321的受控路径的控制端子与第二端之间的电容器324。可选地，补偿电路320包括连接在晶体管321的受控路径的第二端子与参考电势导体之间的线圈325。根据实施例，电容器324与晶体管321的受控路径的第二端子和线圈325之间的端子连接。
[0176]
第一阻抗装置322包括电阻器322a和/或电阻器322a与电容器322b的并联连接。
[0177]
一个或多个光接收组件310的与晶体管的控制端子耦接的端子例如经由高通330的电阻器331耦接到参考电势导体，并且经由高通330的电容器332耦接到电感耦合装置340。
[0178]
电感耦合装置340可以包括例如线圈。备选地，电感耦合装置340还可以包括较复杂的峰化网络，例如t线圈峰化网络、pi型峰化网络或三重谐振峰化网络。因此，电感耦合装置340可以连接在高通330的电容器332与放大器电路350的运算放大器351的第一输入部之间。
[0179]
放大器电路350可以包括具有如图7所示的两个输出部353的运算放大器(op-amp)351，或者备选地，放大器电路350可以仅包括一个输出部。如果放大器351包括例如仅一个
输出部和一个输入部，则输出部可以经由阻抗装置3521反馈到放大器351的输入部。如果跨阻抗放大器(tia)以差分方式进行配置，即跨阻抗放大器具有两个输出部和两个输入部，则存在例如两个反馈，每个反馈来自一个输出部和相应的输入部。如果运算放大器351包括例如两个输出部，则第一输出部可以经由阻抗装置3521反馈到运算放大器351的第二输入部，或者另外的第二输出部可以经由其他阻抗装置3522反馈到运算放大器351的第一输入部。阻抗装置3521和其他阻抗装置3522具有例如电阻器352a与线圈352c的串联连接。备选地，阻抗装置3521和其他阻抗装置3522具有电阻器352a与电容器352b的并联连接，其中该并联连接与线圈352c串联连接。
[0180]
可选地，运算放大器的输出信号353被引导到放大器级360以被其进一步放大。放大器级360包括例如限幅放大器。
[0181]
在下文中，将详细描述接收器电路140。
[0182]
光无线接收器(例如，接收器电路140)由一系列组件组成，其光电检测器310——在这种情况下为光电二极管311——在任何情况下都是必须的。光电检测器310检测光信号125并将其转换为光电流312。电源电压370被选择为例如使得光电二极管以相反的方向进行连接(在这种情况下，电源电压370是负的，备选地当阳极和阴极被交换时也是正的)。在这里，电源电压370可以被选择为尽可能地高(取决于光电二极管可以承受多少)以最大化光电二极管的带宽。
[0183]
光电流被跨阻抗放大器(例如，放大器电路350)转换为电压信号353，并且被部分网络组(例如，阻抗装置3521和/或其他阻抗装置3522)的阻抗放大。在最简单的情况下，该网络组仅由电阻器352a组成。为了影响反馈的动态，电容器352b可以并联连接到电阻器352a。电阻器352a的电阻越高，放大越高，并且噪声越低，然而，跨阻抗放大器350的带宽也会减小。电阻器被选择为尽可能地高，使得接收器电路140达到通信所需的带宽。块/元件320、340和352a允许以相同的放大获得高的带宽或以相同的带宽获得高的放大。电阻通常在千欧范围内。
[0184]
可选地，信号353可以被其他放大器级360放大到明确定义的信号电平，这由相应的通信标准预定。该放大器级360可以被配置为限幅放大器，即，被配置为具有非常大的放大的放大器，其驱动信号进行压缩。在其输出部，施加信号145，该信号可以馈送到可选块150(见图8)中或直接馈送到相邻网络中。
[0185]
跨阻抗放大器350、放大器级360、以及信号353和信号145也可以被配置为单线，即非差分拓扑。如果跨阻抗放大器已经具有钳位功能，即，跨阻抗放大器具有对信号进行限幅的选项，则可以省略块360，然而，这会降低接收器的灵敏度，这通常是不期望的。
[0186]
光无线接收器140的传输函数是指输出信号145(或输出信号353，如果块360不存在)除以光输入信号125。
[0187]
尽管这些组件足以实现光无线接收器，但其性能有限。这将表现为低跨阻抗放大或较小的光电二极管面积，这将等于缩小的范围。因此，下面将描述要改善光无线接收器的性能的其他可选块。这些块可以一起使用或者可以部分地使用：
[0188]
补偿电路320：补偿电路可以用于通过快速地对光电二极管311的电容再充电或通过减小跨光电二极管电容两端的电压变化来补偿光电二极管311的有效电容。不同的配置是可以的。在本文呈现的配置中，例如，npn晶体管321与具有基极的光电二极管311的阴极
连接。晶体管321的发射极例如经由由电阻器322a和电容322b组成的网络322与光电二极管311的阳极连接。例如，阻抗(或第二阻抗装置323)用于将网络322和光电二极管311与直流电源电压370分开，使得补偿电路可以改变323、322和312之间的节点处的电压。
[0189]
阻抗323可以被配置为简单的电阻器323a。阻抗323也可以仅包括线圈323b或线圈323b与电阻器323a的串联连接。这导致跨323两端的直流电压降较低，使得跨322、321和325两端的电压降低较多(相对于参考电势)。因此，跨311两端的偏置也保持较大，由此其势垒层电容再次保持较低。电阻器323a和/或线圈323b的尺寸例如被确定为使得在相应频率范围内所产生的阻抗等于或大于网络322中的电阻器222a(例如至少1倍、至少5倍、至少10倍或至少100倍)。为了确定网络322的尺寸，将说明以下内容：如上所述，电阻器322a应该大于网络322的阻抗。电容322b应该显著大于光电二极管的电容之和(例如，至少10倍、更好至少100倍、甚至更好至少1000倍)。
[0190]
产生以下其他选项：
[0191]
o晶体管321的集电极与参考电势导体之间的线圈325可以用于产生(由320和310组成的控制电路的)频率响应的峰值，该峰值用于140的低通补偿。以这种方式，线圈325可以被配置为例如至少部分地补偿放大器电路的低通行为或实现补偿电路或包括补偿电路和一个或多个光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值。线圈325可以通过形成例如具有所施加电容的振荡器电路(晶体管321 线圈324)在块320的传输函数中产生最大值。
[0192]
o线圈325可以被配置为使得补偿电路320或包括补偿电路和光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值在比一个或多个光接收组件的截止频率大的频率处。
[0193]
o线圈325可以被配置为使得补偿电路320或包括补偿电路和光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值在比一个或多个光接收组件的截止频率的100％或150％或200％小的频率处。
[0194]
o截止频率可以定义为图6a和图6b的上下文中所描述的。
[0195]
o晶体管321可以是mosfet、bjt、jfet或类似晶体管。bjt和jfet是优选的。
[0196]
o如果晶体管321是npn晶体管(对于bjt的情况)，则电源电压370必须为负。如果晶体管321是pnp晶体管，则电源电压370必须是正的，并且光电二极管311的阳极和阴极必须交换，使得光电二极管311反向连接。
[0197]
光电二极管310和跨阻抗放大器350之间的高通330过滤例如光电流的直流分量，由此有效地衰减源自环境光的光电流的部分和信号的直流分量。高通可以被配置为简单的rc元件，但使用二阶或更高阶的高通(几个rc元件、lc元件、rlc元件、有源滤波器)也是可能的。确定高通的尺寸取决于通信信号的频谱(信号本身不应当衰减)。截止频率通常是信号中最低可用频率以下除数2、5、10。
[0198]
通过在光电二极管311与跨阻抗放大器350之间使用块340形式的电感峰化行为，电路140的带宽可以进一步增加，因为该电感补偿了施加到该网络的电容，即两者形成例如振荡电路。这可以是简单的线圈，但也可以是较复杂的峰化网络(t线圈峰化网络、pi型峰化、三重谐振峰化......)。线圈的特定电感值由有效光电二极管电容c
pd，eff
和模块350的输入电容c
in
得出，并且可以借助于公式以第一近似(例如，
±
3...5db)来估算。c
pd，eff
与光电二极管电容、寄生电容、以及补偿电路320的输入电容之和相
对应。后者由该和以及基极-集电极/基极-发射极电容产生。f与低通行为发生并被补偿的频率相对应。
[0199]
因此，电感耦合装置340通过提供振荡器电路来补偿所施加的电容。根据实施例，该振荡器电路大致包括：放大器电路350的输入电容和补偿电路320(例如，晶体管电容基极-集电极和基极-发射极)的输入电容和高通330的输入电容(例如，电容332)(电容332通常要大几个数量级，例如1nf、10nf)。与其他两个输入电容相比，324权重大得多-＞这是通过改变324，频谱中通过该振荡器电路的最大值(所谓的峰值340)可以被移动(电容越大，越小的频率具有最大值)。电容器324例如布置在一个或多个光接收组件310、补偿电路320和电感耦合装置340之间的网络处(或高通330处)。其他电极例如将不必附接到晶体管321的集电极，而是可以连接到任何其他(直流电压)电势导体。
[0200]
根据实施例，电感耦合装置被配置为产生频率响应的最大值以至少部分地补偿放大器电路350的低通行为。根据实施例，耦合线圈340被配置为与电容器324和一个或多个其他电容一起形成第一振荡器电路。第一振荡器电路的谐振频率被选择为例如至少部分补偿一个或多个光接收组件310的电容的效应和/或至少部分补偿放大器电路350的低通行为。根据实施例，电感耦合装置340被配置为至少部分地补偿高通330的电容器332的电容。
[0201]
在晶体管321的基极与集电极之间使用电容324以减小/调整其带宽，以专门产生由320和310组成的控制电路的频率响应的峰值(频率响应是沿块330的方向流动的电流除以光输入信号125的比率)。以这种方式，可以至少部分地补偿光无线接收器电路140的低通行为。因此，可以至少部分地补偿放大器电路的低通行为。确定电容的尺寸是基于晶体管321的带宽(f
t
)和光无线接收器140的必要带宽。通常，该值在的一位数和两位数pf的低范围内。对于较高的频率(f＞300mhz)，几百ff也是可能的。所需频率越小，该值越大，或者在相同频率处，晶体管越快。电容器被配置为例如实现补偿电路320或包括补偿电路320和一个或多个光接收组件310在内的电路部分的频率响应的最大值。电容器324的电容例如不应太大，因为否则高频电流会流过该电容器到大地并且不会流入晶体管321的基极(并且以这种方式，不能调节跨光电二极管两端的电压)。
[0202]
电容324和/或线圈325可以被配置为使得补偿电路或包括补偿电路和一个或多个光接收组件在内的电路部分的频率响应的最大值在与一个或多个光接收组件的截止频率偏差最多80％或最多40％或最多20％的频率处。
[0203]
在跨阻抗放大器的反馈路径352中，线圈352c可以串联连接到电阻器352a或电阻器352a和电容352b。一旦跨阻抗放大器350的传输函数由于低通行为而在频谱中减小，可以通过类似地增加跨阻抗本身来至少部分地补偿这种衰减。块350的跨阻抗由网络/网络350
1、2
来定义。通过线圈352c获得跨阻抗升高，因为它的阻抗随频率增加而增加并且它与组件352a或352b串联连接。因此，线圈组件352c被配置为例如至少部分地补偿放大器电路350的低通行为。
[0204]
如果块350的跨阻抗例如在特定频率处已经减少了6db，则线圈352c应该在该频率处使网络352的阻抗大致加倍，即|l|～|cf||r|(r...352a，c...352b)。cf与351的相应输出部到相应输入部之间的电容，即352b和寄生电容之和相对应。从该粗略的开始值，可以优化线圈352c的电感(例如，
±
5db)，例如将升高稍微移动到较高的频率范围以增加带宽、或减小升高和可能的过冲。电感也可以被选择为较低，以便进一步增加带宽。
[0205]
通过这些方法，有效地增加了带宽，并且形成了可以传输例如125mbps的ook信号并仍然具有特别大的有源区域的光无线接收器。因此，这些方法适用于数据速率为100mbps(125mbps波特率)的现代工业总线标准。
[0206]
pin光电二极管、雪崩光电二极管或硅光电倍增管可以用作光电检测器(或用作一个或多个光接收组件310)。还可以并联连接几个光电二极管以增加有源面积。以这种方式，可以改善接收水平并因此改善链路预算。通过并联连接，将光电二极管的势垒层电容相加，但是可以通过补偿电路320和电感峰化方法被补偿到一定程度。
[0207]
图7b和图7c示出了图7a中的接收器电路140的备选或可能的补充。
[0208]
根据实施例，电感耦合装置340可以包括分支电路路径345。分支电路路径345耦接在电路节点与耦合线圈之间，另一方面耦接在电路节点与电源电势或参考电势之间，该电路节点电连接在一个或多个光接收组件之间。电路路径包括例如电阻器342和/或电容器343。根据图7b或图7c所示的实施例，分支电路路径345在高通330与耦合线圈341之间分支。
[0209]
根据实施例，耦合线圈341被配置为与分支电路路径的电容器343一起和/或与一个或多个其他电容一起形成第一振荡器电路。其他电容例如可以是耦合电容和/或一个或多个光接收组件的电容和/或补偿电路的晶体管的电容，其中耦合电容可以连接在例如一个或多个光接收组件的端子与耦合线圈之间。振荡器电路抵消例如放大器电路的低通行为。除此之外，可以通过插入例如其他电容来影响第一振荡器电路的谐振升高及其谐振频率。如图7b和图7c所示，例如在晶体管321的控制输入部与参考电势导体之间或直接在线圈341处也可以如此。可选的电阻器342可以与该附加电容器343和参考电势导体串联连接以衰减谐振升高。
[0210]
根据实施例，其他电容343或分支电路路径345放置在大地346与线圈341之间或大地346与光电二极管311之间或大地364与晶体管321的控制输入部之间。线圈不仅补偿了已经存在的电容，还补偿了该附加电容器。以这种方式并且通过在附加电容路径中的可选电阻器，可以有效地调整振荡器电路的谐振升高和谐振频率。
[0211]
因此，电感耦合装置340通过提供振荡器电路来补偿所施加的电容。根据实施例，该振荡器电路大致包括：放大器电路350的输入电容和补偿电路320(例如，晶体管电容基极-集电极和基极-发射极)的输入电容和高通330的输入电容(例如，电容332)(电容332通常要大几个数量级，例如1nf、10nf)。
[0212]
根据实施例，电感耦合装置340被配置为产生频率响应的最大值以至少部分地补偿放大器电路350的低通行为。根据实施例，耦合线圈340被配置为与电容器343和一个或多个其他电容一起形成第一振荡器电路。选择第一振荡器电路的谐振频率，例如以至少部分地补偿一个或多个光接收组件310的电容的效应和/或至少部分地补偿放大器电路的低通行为350。根据实施例，电感耦合装置340被配置为至少部分地补偿高通330的电容器332的电容。
[0213]
在这里，重要的是，例如，诸如图7a中的电容器324、或者图7b或图7c中的电容器343的电容相对于线圈341的效果如何。这意味着电容可以在光电二极管311与晶体管的基极之间的节点处，并且可以连接到大地346(例如，当线圈325不存在时，这也是图7a中的情况)。以相同的方式，电容也可以直接布置在线圈341上，如新的图7b和图7c所示。
[0214]
基本上，当线圈325存在并且电容器连接在晶体管的基极与集电极之间时，电路也
部分地起作用，但这会导致线圈325影响线圈340的振荡器电路的问题。然而，如果电容324从线圈340(或基极)直接拉到大地，则线圈325和线圈340在整体传输函数中产生可以基本上相互独立地平移的两个独立峰值。
[0215]
图7c示出了补偿电路320的第一阻抗装置322的其他可选特征。与图7a和图7b所示的第一阻抗装置322相反，电容器322b与电阻器322a未并联连接。仅电容器322b作为组件或阻抗元件连接在晶体管的受控路径的第一端子与一个或多个光接收组件的第二端子之间。电阻器322a分支到偏置380或电容器与晶体管的受控路径的第一端子之间的参考电势导体。
[0216]
电容322b被配置为例如补偿接收组件310的电容。电源电压370必须由npn晶体管321选择为负。当电压低于-10v甚至低于-20v(例如，-30v)时，这可能会出现问题。为了产生这样的负电压，可用的组件非常昂贵。图7c示出了如何部分地预防该问题：
[0217]
接收元件310例如以正偏置370工作，例如 30vdc/dc是容易获得的；光电二极管311的极性相应地反转。
[0218]
第一阻抗装置322例如经由具有光电二极管311的电容322b电容性地找到晶体管321的发射极。例如在该跨电容322b两端发生整个直流电压降。例如在跨光电二极管311两端也发生必要的电压降。第一阻抗装置323的问题现在也得到缓解，并且可以使用千欧姆范围内的电阻器322a。
[0219]
电阻器322a用于例如调整晶体管321的工作点。为此，电阻器322a连接在晶体管321的发射极与负电源电压380之间。由于仅串联连接322a、321的集电极-发射极(晶体管321的受控路径)和可选的线圈325，如从电势导体380所见，产生具有少量例如-5v的直流偏置就足够了。基极的电势例如由高通330来定义，该高通330经由其电阻器331将基极连接到参考电势导体。由于直流分量在μa和最大几ma的范围内，跨电阻器两端的电压降通常非常低，因此使得产生晶体管的相应电压u
be
。
[0220]
根据实施例，图7a中的接收器电路140可以是图7c的第一阻抗装置、和/或图7b或图7c的备选电感耦合装置340。
[0221]
图8示出了包括本发明的光无线驱动器电路120和光无线接收器电路140的光无线通信路径的示意性示出。光无线驱动器电路120可以包括如图1、图5、图6a和图6b所示的特征和功能。光无线接收器电路140可以包括如图2至图4以及图6a至图7所示的特征和功能。
[0222]
本文描述的光无线通信路径可以使用紫外光、可见光和/或红外光进行通信。
[0223]
本发明描述了允许以全双工模式进行双向数据传输的用于光无线通信的电路，并且因此与具有直到≥100mbps(ook)的数据速率的现代工业总线标准兼容。该解决方案的特点是链路预算较大，因为成本效益高的led可以用作发送器(发射器)，并且大型光电二极管可以用作检测器。
[0224]
光无线驱动器电路120以及光无线接收器电路140(如果360不是限幅放大器)两者允许使用其他调制技术，例如pam、ofdm或其他技术。
[0225]
图8示出了一个方向的光无线通信连接。对于双向全双工通信，其他通信路径类似地可用。通信路径表示例如实时发送路径，即通信路径具有低延迟。“实时”意味着不能超过所定义的最大传输延迟。取决于应用，该最大延迟可以是最大1ms、100μs、10μs以及1μs。除了调制之外，这基本上由通信协议确定。
[0226]
信号105表示网络的数据信号，该数据信号被馈送到光无线收发器中。首先，在可选块110中处理该信号。在实际系统中，该块110可以是将有线信号例如转换为ook调制信号的媒体转换器。随后，所处理的信号115被馈送到光无线收发器的光无线发送器120。与所处理的信号150类似，所处理的信号115驱动电流。led将电流转换为被发射的光信号125。可选地，可以使用形成光视野的发送器光器件130a。
[0227]
另一方面，可选地，接收光器件130b以信号的光放大为目的。光无线接收器包括具有较大有源面积的光电二极管，该光电二极管首先将光信号125转换为光电流。随后，通过跨阻抗放大器将该信号转换为电压信号145。为了获得电压信号145，可以使用如上所述的接收器电路。可选的块150现在可以用于例如通过用作媒体转换器来进一步处理数据。所生成的数据信号155然后再次馈送到网络中。
[0228]
电路中的决定性因素是：组件与方法彼此匹配，使得通过过冲或电容补偿(自举)来补偿另一组件的低通行为。因此，也可使用成本效益高的led，并且通常可以扩展链路预算。这实现了作为无线实时通信链路的实际有用的使用。
[0229]
图9a示出了用于控制一个或多个光发送组件的方法500的框图，例如用于发光二极管或发光二极管的并联连接的方法。该方法包括提供520由输入量控制的电流，其中在调节510电流时所使用的控制电路包括预定频率处的最大值。因此，方法500可以至少部分地补偿一个或多个光发送组件或传输系统中的光电组件的低通特性。
[0230]
图9b示出了用于通过使用用于光无线通信的一个或多个光接收组件来接收光信号的方法600的框图。该方法包括至少部分地补偿610一个或多个光接收组件的电容的效应。可选地，通过加速630电容的再充电或通过减小640跨一个或多个光接收组件两端的电压变化来执行补偿610。当补偿610时，产生频率响应的最大值620以至少部分地补偿放大器电路的低通行为。频率响应表示例如提供给放大器电路的电流与提供给一个或多个光接收组件的光输入信号之间的比率。低通行为通常由设有电容的光电二极管(一个或多个光接收组件)与跨阻抗放大器(放大器电路)的协作产生。此外，方法600包括基于由一个或多个光接收组件提供的电流进行放大650以获得放大的输出信号。
[0231]
尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但是应当清楚的是，这些方面也表示对相应方法的描述，使得装置的块或器件也对应于相应的方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对应装置的对应块或细节或特征的描述。一些或全部方法步骤可以由硬件装置(或使用硬件装置)来执行，例如微处理器、可编程计算机或电子电路。在一些实施例中，最重要的方法步骤中的某一些或几个可以由这种装置来执行。
[0232]
取决于某些实现要求，可以在硬件中或在软件中实现本发明的实施例。可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如，软盘、dvd、蓝光光盘、cd、rom、prom、eprom、eeprom或闪存、硬盘驱动器或另一磁存储器或光存储器)来执行实现，该电子可读控制信号与可编程计算机系统协作或者能够与之协作从而执行相应方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。
[0233]
根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，该电子可读控制信号能够与可编程计算机系统协作从而执行本文所述的方法之一。
[0234]
通常，本发明的实施例可以实现为具有程序代码的计算机程序产品，程序代码可
操作以在计算机程序产品在计算机上运行时执行方法之一。
[0235]
程序代码可以例如存储在机器可读载体上。
[0236]
其他实施例包括用于执行本文所述的方法之一的计算机程序，其中，该计算机程序存储在机器可读载体上。
[0237]
换言之，本发明方法的实施例因此是包括程序代码的计算机程序，程序代码用于在计算机程序在计算机上运行时执行本文所述的方法之一。
[0238]
因此，本发明方法的另一实施例是其上记录有计算机程序的数据载体(或者数字存储介质或计算机可读介质)，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。数据载体、数字存储介质或计算机可读介质通常是有形的或非易失性的。
[0239]
因此，本发明方法的另一实施例是表示计算机程序的数据流或信号序列，所述计算机程序用于执行本文所述的方法之一。数据流或信号序列可以例如被配置为经由数据通信连接(例如，经由互联网)传输。
[0240]
另一实施例包括处理装置，例如，计算机或可编程逻辑器件，所述处理装置被配置为或适于执行本文所述的方法之一。
[0241]
另一实施例包括其上安装有计算机程序的计算机，该计算机程序用于执行本文所述的方法之一。
[0242]
根据本发明的另一实施例包括被配置为向接收器发送用于执行本文描述的至少一个方法的计算机程序的装置或系统。例如，传输可以是电子的或光的。例如，接收器可以是计算机、移动设备、存储器设备或类似设备。例如，该装置或系统可以包括用于向接收器发送计算机程序的文件服务器。
[0243]
在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列fpga)可以用于执行本文所述的方法的功能中的一些或全部。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文所述的方法之一。通常，方法优选地由任意硬件装置来执行。这可以是通用硬件，例如，计算机处理器(cpu)或专用于方法的硬件(例如，asic)。
[0244]
本文描述的装置可以例如通过使用硬件装置、或者通过使用计算机、或者通过使用硬件装置和计算机的组合来实现。
[0245]
本文描述的装置或本文描述的装置的任何组件可以至少部分地在硬件和/或软件(计算机程序)中实现。
[0246]
本文描述的方法可以例如通过使用硬件装置、或者通过使用计算机、或者通过使用硬件装置和计算机的组合来实现。
[0247]
本文描述的方法或本文描述的方法的任何组件可以至少部分地由硬件和/或由软件执行。
[0248]
上述实施例对于本发明的原理仅是说明性的。应当理解的是，本文所述的布置和细节的修改和变形对于本领域其他技术人员将是显而易见的。因此，旨在仅由所附权利要求的范围而不由通过描述和解释本文的实施例的方式给出的具体细节来限制本发明。
[0249]
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