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二级级联式室内可见光通信光学接收天线设计

张逸伦 蓝天 高明光 赵涛 沈振民

二级级联式室内可见光通信光学接收天线设计

张逸伦, 蓝天, 高明光, 赵涛, 沈振民
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  • 针对室内可见光通信系统的传统光学接收天线无法同时满足高增益和大视场的问题, 设计了一种二级级联式光学天线. 通过分析信噪比、通信速率与接收天线视场角的关系, 发现视场角为40°–60°的光学天线最适用于室内可见光通信系统. 通过光学仿真软件TracePro的模拟及计算, 给出了所设计的二级级联式光学天线的增益随信号光入射角的变化关系. 结果表明, 相较于传统接收天线, 二级级联式光学天线具有更好的光学性能, 视场角为菲涅耳透镜单独接收时的4 倍. 利用Matlab对二级级联式光学天线竖直向上时的接收功率分布进行仿真, 结果显示探测器接收到的信号功率提升效果明显, 平均值较直接探测时增大了7 dBm, 进一步证实该二级级联式光学天线适用于室内可见光通信系统.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CB329202)资助的课题.
    [1]

    Wang Z J, Li P L, Yang Z P, Guo Q L, Li X 2010 Chin. Phys. B 19 017801

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    [9]

    Burton A, Ghassemlooy Z, Rajbhandari S, Liaw S K 2014 Trans. Emerg. Telecommun. Technol. 25 591

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    Wang F, Sui C H, Ye B Q 2010 Opt. Instrum. 32 68 (in Chinese) [汪飞, 隋成华, 叶必卿 2010 光学仪器 32 68]

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    Kong M M, Liang Z C, Zhang G H 2012 Infrared and Laser Engineer 41 750 (in Chinese) [孔梅梅, 梁忠诚, 张国虎 2012 红外与激光工程 41 750]

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    Kahn J M, Barry J R 1997 Proc. IEEE 85 265

    [13]

    Shen Z M 2014 Ph. D. Dissertation (Beijing: Beijing Institute of Technology) (in Chinese) [沈振民 2014 博士学位论文 (北京: 北京理工大学)]

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    Davis A, Kühnlenz F 2007 Opt. Photon. 2 52

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-02-10
  • 修回日期:  2015-03-09
  • 刊出日期:  2015-08-05

二级级联式室内可见光通信光学接收天线设计

  • 1. 北京理工大学光电学院, 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 精密光电测试仪器及技术北京重点实验室, 北京 100081
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CB329202)资助的课题.

摘要: 针对室内可见光通信系统的传统光学接收天线无法同时满足高增益和大视场的问题, 设计了一种二级级联式光学天线. 通过分析信噪比、通信速率与接收天线视场角的关系, 发现视场角为40°–60°的光学天线最适用于室内可见光通信系统. 通过光学仿真软件TracePro的模拟及计算, 给出了所设计的二级级联式光学天线的增益随信号光入射角的变化关系. 结果表明, 相较于传统接收天线, 二级级联式光学天线具有更好的光学性能, 视场角为菲涅耳透镜单独接收时的4 倍. 利用Matlab对二级级联式光学天线竖直向上时的接收功率分布进行仿真, 结果显示探测器接收到的信号功率提升效果明显, 平均值较直接探测时增大了7 dBm, 进一步证实该二级级联式光学天线适用于室内可见光通信系统.

English Abstract

参考文献 (15)

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