白光LED可見(jiàn)光通信接收系統(tǒng)研究.pdf

1、白光LED可見(jiàn)光通信(VLC-LED)是一項(xiàng)新興技術(shù)，在嚴(yán)格限制電磁干擾的場(chǎng)合可替代射頻通信，應(yīng)用前景廣闊。VLC-LED的接收機(jī)承擔(dān)著檢測(cè)、恢復(fù)、處理信號(hào)的作用，它的信噪比決定了整個(gè)系統(tǒng)的通信性能。然而LED出光角度大不易收集，光經(jīng)空間傳播后到達(dá)接收機(jī)時(shí)已衰減得十分微弱，因此需要在光電探測(cè)器前設(shè)置光學(xué)天線，以達(dá)到會(huì)聚光線、增強(qiáng)接收信號(hào)的作用。復(fù)合拋物面聚光器(CPC)可以把給定接收角范圍內(nèi)的光線按照接近理想聚光比收集到接收器上，具有寬

2、視場(chǎng)高聚光的特點(diǎn)，符合VLC-LED系統(tǒng)對(duì)聚光器的要求。當(dāng)前，很多研究人員在VLC-LED系統(tǒng)中設(shè)置半球透鏡等初級(jí)聚光器用來(lái)收集光線，效果并不十分明顯。將CPC作為可見(jiàn)光通信的光學(xué)天線正是本論文研究的主要內(nèi)容:
　　首先，分析規(guī)范CPC結(jié)構(gòu)和聚光原理，利用蒙特卡羅光線追跡仿真研究各要素包括最大接收角、通信距離D、觀測(cè)距離H以及偏移角對(duì)光接收性能的影響，發(fā)現(xiàn)接收角越小聚光比越高，同時(shí)器件體積越大，能適應(yīng)的收-發(fā)偏移角度也越小。

3、>　　其次，建立非規(guī)范CPC的數(shù)學(xué)模型，分析了截去率對(duì)聚光比、最大接收角及裝置材料等因素對(duì)其聚光特性的影響，提出兼顧聚光性能和經(jīng)濟(jì)因素的合理截取范圍為頂端截短1/3～1/2。再次，設(shè)計(jì)了基于非規(guī)范復(fù)合拋物面聚光器的VLC-LED系統(tǒng)光學(xué)接收天線，設(shè)定出射半徑11mm，原接收角25°，截去率為1/2;仿真結(jié)果顯示優(yōu)化型CPC比對(duì)應(yīng)的規(guī)范CPC體積減少了近45％，而接收總光通僅減少16％～18％，器件聚光效率得到了提高。
　　最后，針