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可见光通信系统中接收透镜的研究

发布时间:2018-01-16 09:34

  本文关键词:可见光通信系统中接收透镜的研究 出处:《郑州大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 可见光通信技术 接收透镜 菲涅尔透镜 复眼透镜 准晶


【摘要】:可见光通信(VLC,visible light communication)技术是一种在白光LED技术上发展起来的新兴无线光通信技术。它利用白光LED发出肉眼难以分辨的高速明暗闪烁的信号来传递信息。它可以同时实现照明与通信的功能。与传统的射频通信以及其它无线通信相比,可见光通信无需无线电频谱授权,具有保密性好,发射功率高,传输速度快以及无电磁辐射及干扰等优点。可见光通信中的关键技术包括编码调制技术、光源的选择与布局、克服码间串扰、接收解调技术以及全双工模式的实现。可见光通信系统接收端光学透镜的研究和发展方向是尺寸小、重量轻、短焦距、高聚光效率、大视场角等,因此透镜的设计和优化至关重要。本文对可见光通信系统中接收端光学透镜进行了优化设计研究,主要研究内容包括:设计了菲涅尔透镜用于可见光通信系统中的接收透镜,改变透镜参数,用光线追踪法对其会聚效应、视场角进行研究,优化设计透镜的结构和参数。通过建模仿真分析孔径、F数、环数对菲涅尔透镜聚光效果以及视场角的影响,最终在使用单个透镜时,选择孔径为20毫米、F数为1、环数为40的菲涅尔透镜做为可见光通信系统的接收透镜。以平凸透镜和菲涅尔透镜为基元,设计了复眼平凸透镜和复眼菲涅尔透镜,通过理论建模,优化设计透镜结构参数。复眼菲涅尔透镜相比于复眼平凸透镜减小了透镜的材料,且表面更平滑,但其制作工艺更加复杂。平面的复眼透镜可用于可见光通信系统的MIMO技术中做为接收透镜;曲面的复眼透镜可以大大扩大接收端接收透镜的视场角,减小了对光源阵列布局的要求,我们可以根据需要选择合适的透镜用于可见光通信系统的接收透镜。利用准晶的负折射特性,提出使用准晶平板透镜作为可见光通信系统的接收透镜,并从实验上制作出准晶光子晶体结构。
[Abstract]:Visible light communication VLC. Visible light communication). Technology is a new wireless optical communication technology developed in white light LED technology. It uses white light LED to send out high speed light and dark blinking signals which are difficult to distinguish with the naked eye. It can realize lighting at the same time. Compared with traditional radio frequency communication and other wireless communications. Visible optical communication requires no radio spectrum authorization, which has the advantages of good confidentiality, high transmission power, high transmission speed and no electromagnetic radiation and interference. The key technologies of visible light communication include coding and modulation technology. The choice and layout of light source, overcoming inter-symbol crosstalk, receiving and demodulation technology and the realization of full-duplex mode. The research and development direction of optical lens in the receiving end of visible light communication system is small size, light weight and short focal length. The design and optimization of lens is very important because of its high concentration efficiency and large field of view. In this paper, the optimal design of the optical lens at the receiving end in the visible light communication system is studied. The main research contents are as follows: design Fresnel lens for receiving lens in visible light communication system, change lens parameters, study convergence effect and field of view angle by ray tracing method. Through modeling and simulation, the influence of aperture F number and ring number on the effect of Fresnel lens concentration and field of view angle is analyzed. Finally, the aperture of 20 mm is chosen when a single lens is used. Fresnel lens with F number of 1 and ring number of 40 is used as the receiving lens of visible light communication system. The flat convex lens and Fresnel lens of compound eye are designed with flat convex lens and Fresnel lens as basic elements. The structure parameters of the compound eye Fresnel lens are optimized by theoretical modeling. Compared with the compound eye flat convex lens, the compound eye Fresnel lens reduces the material of the lens and the surface is smoother. But the fabrication process is more complicated. The planar compound eye lens can be used as the receiving lens in the MIMO technology of visible light communication system. The curved compound lens can greatly enlarge the field of view angle of the receiving lens and reduce the requirement of the light source array layout. We can select the appropriate lens for the receiving lens of visible light communication system according to the need. Using the negative refraction characteristic of quasicrystal, we propose using the quasicrystal flat lens as the receiving lens of the visible light communication system. The quasicrystalline photonic crystal structure was fabricated experimentally.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN929.1

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本文编号:1432514

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