研究分析Si-PvCA物理結(jié)構(gòu)、光電特性與其電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等關(guān)鍵因素,并在此基礎(chǔ)上提出了利用LED陣列照明空間光分布和電池板可細(xì)分重構(gòu)特征,改善信噪比,實(shí)現(xiàn)空分多址（Space Division Multiple Access,SDMA）多輸入多輸出并發(fā)VLC,為LED陣列照明與Si-PvCA的VLC應(yīng)用發(fā)展提供了新的研究思路和框架。 

【文章來源】：光電子技術(shù). 2020,40(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

光伏電池組成及其單元的交流電路模型

如圖3是并行采集多個光電池單元（圖中光伏電池子單元）信號的電路邏輯框架，是細(xì)分方案實(shí)現(xiàn)的典型案例，其他可能案例可在未來進(jìn)一步解析實(shí)現(xiàn)。圖中串聯(lián)光電池組收獲的電能，通過電源管理單元實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠,提供給前置放大、多路模擬開關(guān)、ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）和數(shù)字信號處理單元工作。電池組內(nèi)的相鄰細(xì)分單元的DC電壓值不同，通過差分隔直流（或高通）電容Cp和Cn只獲取相應(yīng)細(xì)分單元的差分AC信號(差分信號)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型和細(xì)分模型，并由于規(guī)模尺寸的不同，細(xì)分單元所產(chǎn)生的差分信號幅值vd(ω)相對于標(biāo)準(zhǔn)整體v(ω)幅值應(yīng)按比例縮小，但細(xì)分單元的vd(ω)可通過前置電路進(jìn)行調(diào)理放大。根據(jù)式（8)～(11）的理論模型，影響信號帶寬的主要因素是光電池內(nèi)生電容。由于細(xì)分單元的內(nèi)生Cd按規(guī)模比例減少，而其vd(ω)可被放大。顯然對所有細(xì)分單元的信號vd(ω)進(jìn)行放大處理的方式有助于提高細(xì)分單元的高頻響應(yīng)特性以致于提高并行接收系統(tǒng)的高頻響應(yīng)特性。雖然這種處理方式增加了有限的成本，但對實(shí)現(xiàn)效益而言仍然具有一定的吸引力。如何優(yōu)化細(xì)分程度是系統(tǒng)性評價問題，將在后期研究中加以分析討論。討論實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)化問題。存在兩種基本通道信號采集方案，模擬多路開關(guān)方案和并行多路方案。選擇的依據(jù)至少依賴于細(xì)分單元的頻響上限和所選用ADC方案的性能,如采樣位數(shù)、采樣速率等�？紤]性價比，模擬多路開關(guān)方案有助于降低單路實(shí)現(xiàn)成本。而根據(jù)差分信號vd(ω)的特性，如幅值大小，不同于圖3所示的邏輯框架，考慮在前置調(diào)理電路之前部署模擬多路開關(guān)，可以進(jìn)一步減少前置調(diào)理部分的實(shí)現(xiàn)代價，進(jìn)而降低系統(tǒng)整體的實(shí)現(xiàn)代價。ADC的下一階段進(jìn)行信號分析、解調(diào)/解碼，無論哪種信號采集方案，此階段的實(shí)現(xiàn)代價主要取決于調(diào)制解調(diào)、編解碼和數(shù)據(jù)帶寬。在這點(diǎn)上，細(xì)分與整體方案沒有根本的差別。

既然收發(fā)單元區(qū)的關(guān)聯(lián)匹配是提高系統(tǒng)并行度的關(guān)鍵，需要定量分析模型。不難想象，在臨界距離上，接收單元區(qū)與投射單元區(qū)完全重合，如圖1(c）和1(d)所示，SDMA的并行效率達(dá)到最大，那么MIMO效率也有希望達(dá)到最大。即使針對現(xiàn)實(shí)所用的Si-Pv CA每個最小單元而言，既可以是正方形也可以是緊密排列的等邊六角形，而達(dá)成一定投射條件下的最大匹配度，這時可看作投射區(qū)、接收區(qū)各自的單元組合特征至少是相同的。在此特征相同的條件下，要達(dá)到最小匹配度，可以通過平移接收區(qū)和發(fā)送區(qū)相對位置至接收單元區(qū)的中心點(diǎn)與3個相鄰?fù)渡鋯卧獏^(qū)中心點(diǎn)構(gòu)成的等邊三角形的中間點(diǎn)，這時一個接收區(qū)被三個投射單元區(qū)等分。基于以上的分析，可以給出收發(fā)區(qū)關(guān)聯(lián)匹配度定量分析模型的構(gòu)建思路，即參數(shù)化模型和平面積分重疊模型，在此僅討論規(guī)則分布的參數(shù)化模型。首先，分別定義收發(fā)兩端的單元區(qū)形位結(jié)構(gòu)，可用單元區(qū)的中心點(diǎn)的連線結(jié)構(gòu)描述，如圖4所示，分別是等腰直角三角形和等邊三角形（圖4中，顯然投射和接收形位是不匹配的），其定量參數(shù)是三角形邊長和夾角。其次，如圖5(a）所示，接收單元區(qū)，虛線所示（示例兩種規(guī)則結(jié)構(gòu):等邊六角形和正方形），接收單元區(qū)定量描述為邊到中心的垂距分別為D1、D2,Rc是投射單元主能量區(qū)半徑，Rp則代表次能量環(huán)區(qū)的外緣半徑，投射區(qū)的等邊六角形用于等效替代圓形，接收單元區(qū)中心與投射單元區(qū)中心的距離Rd。，子圖標(biāo)題中的Rd(*)中的符合代表子圖號a,b,c。Ot和Or分別是投射區(qū)和接收區(qū)中心，θ是接收單元中心Or與投射單元中心Ot連線與水平的夾角，其中接收單元的一條邊平行于水平線。圖5(a）與圖5(b）的區(qū)別是匹配的方向不一致，即Rd相等θ不等；圖5(a）與圖5(b）的區(qū)別是Rd不等θ相等；可以看出其匹配度，或者相對單元重合面積是不同的。還有具體參數(shù)將在后續(xù)的研究中進(jìn)一步深入討論。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于光電池探測器的可見光通信系統(tǒng)無線供能技術(shù)研究[J]. 郭俊清,陳雄斌,李洪磊,陳弘達(dá).  半導(dǎo)體光電. 2015(05)
[2]可見光通信系統(tǒng)中硅光電池響應(yīng)特性研究[J]. 郭俊清,陳雄斌,李洪磊,黃涌,陳弘達(dá).  光電子·激光. 2015(03)



本文編號：3014493