本文關(guān)鍵詞：無線照明通信用多光譜光學(xué)接收天線設(shè)計與理論研究

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【摘要】：近年來，可見光照明通信（Visible Light Communication，VLC）具有發(fā)射功率高、無電磁輻射、不易受到干擾、節(jié)約能源等優(yōu)勢引起了廣泛的關(guān)注和研究。目前，國內(nèi)外對于可見光照明通信的研究大多集中于電學(xué)處理方面，針對光學(xué)接收、發(fā)射系統(tǒng)進行的研究相對較少，，其發(fā)展水平與VLC技術(shù)的進步程度不相協(xié)調(diào)。研究人員發(fā)現(xiàn)光學(xué)接收系統(tǒng)的性能限制了整體系統(tǒng)的通信性能，比如，傳統(tǒng)光學(xué)接收系統(tǒng)的視場角小，采集光少，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的通信能力。 為了進一步提高可見光照明通信系統(tǒng)性能，本文提出了多光譜照明無線通信的概念，與傳統(tǒng)VLC技術(shù)相比，多光譜照明無線通信將白光（Light-emitting Diode，LED）替換為多光譜的可見光LED，通過混光、合成為白光進行照明發(fā)射，多光譜接收系統(tǒng)利用大視場聚焦、波分復(fù)用系統(tǒng)色散分光和（Avalanche Photo Diode，APD）陣列探測，從而實現(xiàn)了光學(xué)多通道高速率信號傳輸。論文主要研究了可以滿足多光譜照明無線通信要求的前置光學(xué)接收天線。在分析傳統(tǒng)可見光通信接收技術(shù)的基礎(chǔ)上，論文采用透射式和折反射式兩種方式進行了設(shè)計，可滿足大視場兼顧微小接收面聚焦的要求。其中透射式結(jié)合反遠距思想，利用ZEMAX設(shè)計優(yōu)化仿真，設(shè)計出的透射式前置光學(xué)接收天線全視場角為90°×22°，聚光倍數(shù)為28；折反射式結(jié)合全天空云檢測方案，通過簡化其面型，計算曲率半徑，設(shè)計出的折反射式前置光學(xué)接收天線半視場角為5~30°，遮攔比為33%，聚光倍數(shù)達263。同時，論文還對前置光學(xué)接收天線的評價方法進行了相應(yīng)的探索。 本文最后將設(shè)計出的兩種前置光學(xué)接收天線與多光譜波分復(fù)用系統(tǒng)聯(lián)立，構(gòu)成多光譜照明接收光學(xué)系統(tǒng)，仿真驗證了透射式前置光學(xué)接收天線和折反射式前置光學(xué)接收天線設(shè)計的合理可行性。
【關(guān)鍵詞】：多光譜照明無線通信 光學(xué)天線 大視場 光學(xué)設(shè)計 評價方法
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及發(fā)展?fàn)顩r10-13
• 1.2 本文研究內(nèi)容13-14
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)14-16
• 第2章 光學(xué)接收天線光學(xué)系統(tǒng)16-27
• 2.1 光學(xué)天線概述16-17
• 2.2 非球面光學(xué)表面17-18
• 2.2.1 非球面的數(shù)學(xué)表達式及光學(xué)性質(zhì)17-18
• 2.2.2 非球面光學(xué)表面的應(yīng)用18
• 2.3 光學(xué)接收天線結(jié)構(gòu)及其發(fā)展?fàn)顩r18-26
• 2.3.1 光學(xué)接收天線基本結(jié)構(gòu)18-22
• 2.3.2 設(shè)計接收光學(xué)天線的基本要求22
• 2.3.3 基于寬視場的典型光學(xué)設(shè)計方案22-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 多光譜照明無線通信接收光學(xué)系統(tǒng)研究27-38
• 3.1 多光譜照明無線通信系統(tǒng)27-33
• 3.1.1 LED 光譜28-29
• 3.1.2 多光譜波分復(fù)用系統(tǒng)29-30
• 3.1.3 光電探測器30-33
• 3.2 前置接收光學(xué)天線設(shè)計方式33-34
• 3.3 前置接收光學(xué)天線的評價方法34-37
• 3.3.1 聚光性34-35
• 3.3.2 視場角35-36
• 3.3.3 均勻性36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 透射式前置光學(xué)接收天線設(shè)計38-52
• 4.1 透射式前置光學(xué)接收天線設(shè)計38-44
• 4.1.1 技術(shù)要求及設(shè)計指標(biāo)38-39
• 4.1.2 設(shè)計思想39-40
• 4.1.3 設(shè)計仿真40-44
• 4.1.4 增透膜材料的選擇44
• 4.2 設(shè)計仿真分析44-49
• 4.3 多光譜照明無線通信系統(tǒng)聯(lián)合仿真分析49-51
• 4.3.1 多光譜照明無線通信接收光學(xué)天線結(jié)構(gòu)49
• 4.3.2 聯(lián)合仿真分析49-51
• 4.4 結(jié)論51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 折反射式前置光學(xué)接收天線設(shè)計52-67
• 5.1 折反射式前置光學(xué)接收天線設(shè)計52-60
• 5.1.1 技術(shù)要求及分析52
• 5.1.2 光學(xué)材料的選擇52-54
• 5.1.3 設(shè)計思想54-56
• 5.1.4 設(shè)計仿真56-60
• 5.2 設(shè)計仿真分析60-62
• 5.3 多光譜照明無線通信系統(tǒng)聯(lián)合仿真分析62-65
• 5.3.1 多光譜照明無線通信接收光學(xué)天線結(jié)構(gòu)62-63
• 5.3.2 聯(lián)合仿真分析63-65
• 5.4 結(jié)論65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻69-73
• 附錄73-76
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單76-77
• 致謝77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李宏章;光電對抗系統(tǒng)中激光輻射探測光學(xué)系統(tǒng)的研究[J];光電對抗與無源干擾;1996年04期

2 曾吉勇,蘇顯渝;拋物面折反射全景成像系統(tǒng)[J];光電子·激光;2003年05期

3 魯輝,榮健;一種新型室內(nèi)無線光通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J];光通信技術(shù);2005年05期

4 胡國永;陳長纓;陳振強;;白光LED照明光源用作室內(nèi)無線通信研究[J];光通信技術(shù);2006年07期

5 于志剛;陳長纓;趙俊;王康模;劉興華;劉小沖;;白光LED照明通信系統(tǒng)中的分集接收技術(shù)[J];光通信技術(shù);2008年09期

6 王麗萍;李春;金春水;;“日盲”紫外折反射全景光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[J];光學(xué)精密工程;2011年07期

7 樊學(xué)武,陳榮利,劉卜,馬衛(wèi)紅,李英才;一種成像光譜儀前置物鏡的設(shè)計[J];光學(xué)技術(shù);2003年04期

8 劉健鵬;唐義;黃剛;張止戈;倪國強;;改進型Czerny-Turner成像光譜儀光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計方法[J];光學(xué)學(xué)報;2012年03期

9 李曉明;華文深;吳先權(quán);;基于雙反射面的紫外光通信光學(xué)天線的研究[J];光學(xué)儀器;2012年02期

10 金偉,張海濤,鞏馬理,閆平,張凱,楊欣,姜豐;漫射光寬視場光學(xué)天線的設(shè)計[J];光子學(xué)報;2002年12期

本文編號：941227