基于白光LED的可见光通信系统中光接收发射器的研究与设计

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可见光通信技术是基于白光 LED照明光源的无线光通信技术，在机场、医院等严格限制电磁干扰的场合可替代射频通信，应用前景广阔。可见光通信技术的研究和发展需要低成本、小尺寸、高增益的光接收器。论文提出的基于菲涅尔透镜的光接收器，结构简单，可满足可见光通信系统的技术要求。
　　论文首先分析了可见光通信系统对光源和光接收器的基本技术要求。提出将菲涅尔透镜作为集光器，用来会聚信号光，提高探测器接收到的光能量。设计了两种光接收器的结构和接收方法。通过测量可见光通信系统的空间光照度分布，重点研究了墙壁的反射作用和多光源引起的多径效应对系统性能的影响。存在四面墙壁反射并有四个 LED光源共同工作时，距墙壁0.5m范围内，反射光占接收总光能量的36.6％～52.2％，其他区域约21％～35％；在光源正下方直径约1m的圆形区域及墙壁附近，次光源直射光占接收总光能量的4.9％～29.1％，其他位置约30％～58。8％，说明墙壁反射和多光源会引起严重的多径效应。
　　利用ZEMAX软件设计了具有良好的短焦距会聚性能的菲涅尔透镜，尺寸和会聚特性满足可见光通信系统光接收器的技术要求。实际测试了单块菲涅尔透镜对光能量接收的增益效果，当透镜对准主光源时，光接收器接收到的直射光可获得1.36dB~3.82dB的增益，其中主光源直射光的增益可达3.87dB~5.06dB，从而减小墙壁的反射作用和多光源对系统性能的不利影响，有助于克服多径效应和码间串扰，提高接收端的信噪比。证明用单菲涅尔透镜对准主光源的接收方法的有益效果和可行性。对多面型光接收器结构进行了仿真研究，证明可见光通信系统的光接收器不宜采用这种结构。
　　最后，论文提出了一种集可见光信号接收和红外光信号发送一体的光接收发射器，对这种光接收发射器的结构进行了初步的仿真研究。

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作者
徐丹彤;
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作者单位

南京邮电大学;

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授予单位南京邮电大学;
学科光学工程
授予学位硕士
导师姓名徐宁;
年度 2012
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类光波通信、激光通信;
关键词
光通信系统; 光接收发射器; 白光发光二极管; 照明光源; 菲涅尔透镜;

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