[發明專利]一種基于矩陣照明的通信系統及全息波導天線

有效

• 申請號: 201611240559.7
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106764555B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 張宇寧;沈忠文;王萍;翁一士;劉奡
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F21K9/69
• 分類號: F21K9/69;F21V5/04;H05B33/08;F21Y115/10;F21Y115/15
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

本發明公開了一種基于矩陣照明的通信系統及全息波導天線，通過利用透鏡陣列將LED發散光調制為平行光；同時控制光線的方向，建立光源與目標平面對應每個分區的入射角度關系；區域的平行光線入射角度均不同，可通過對應的全息波導天線實現分區保密通信效果。同時，本發明提出的全息波導天線可通過一種全息波導結構，可將大面積接收端Rx內接收到的光信號通過調制信號端Mx集成到輸出端Ox，從而可實現增強接收信號的效果。

技術領域

本發明涉及一種基于矩陣照的通信明系統的全息波導天線，屬于短距離可見光通信領域。

背景技術

目前，智能照明技術慢慢進入現代辦公室照明系統中，智能照明技術中包括分區矩陣照明技術、智能混光、定時開關功能，甚至可以通過控制LED的發光頻率傳遞信息，從而實現短距離通信?？梢姽馔ㄐ啪哂锌蓪崿F保密通信的優點，而常規的照明系統(LED燈管、LED燈泡等)發出的光線具有一定的發散角(LED發散角大約為120度)，因此才可保證照射到室內所有區域，因此室內短距離可見光通信的保密效果有限。

在一般的照明系統中，為保證盡可能大的照明面積，出射光線的發散角通常會很大，而可見光通信天線需盡可能收集光信號，這需要廣視角透鏡才有可能實現，但是這種透鏡面積和重量都很大，不適合應用于移動通訊裝置上，并且基于透鏡的光學接收技術有明顯的技術缺陷，在通訊波長光以外的環境光也有可能被透鏡收集到，這樣會對接收信號產生干擾。發明專利201010523862.4和發明專利201410522376.9提出使用體全息光柵來解決雜散光的問題，因體全息光柵不僅輕薄(厚度僅十幾微米)，而且具有很強的可見光波長選擇性，可以過濾雜散光。然而，體全息光柵同時也具有很強的角度選擇性，入射光的入射角度滿足體全息布拉格角時的衍射效率很高(接近100％)，但入射角偏移量超過5度時，衍射效率就會急劇下降。因此，基于體全息光柵的可見光通信天線只能收集滿足其布拉格角的光線?；谝陨?，體全息光柵可見光通信天線的接收光效率很低，需對其結構進行改進，進一步提高接收光效率。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于矩陣照明的通信系統及全息波導天線，其根據矩陣照明系統可能的出射光線方向，定制特定的體全息光柵，這樣既可控制室內區域照明面積，在該照明系統光照范圍內，實現分區可控照明的效果，節省資源、避免光污染，又可真正實現保密通信效果；同時在保證濾除雜散光的前提下，來擴大體全息光柵的接收面，有效提高天線的接收光效率，從而增大接收到的光信號強度。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于矩陣照明的通信系統，包括矩陣照明及可見光通信端、全息波導天線，其中：

所述矩陣照明及可見光通信端用于對一定面積的室內環境進行照明及短距離無線通信，矩陣照明及可見光通信端主要包括區域照明模塊和可見光信號發射模塊；所述區域照明模塊包括光源陣列單元、透鏡陣列單元、光源陣列驅動裝置和電源模塊；所述可見光信號發射模塊包括信號管理驅動單元；所述光源陣列單元、光源陣列驅動裝置和電源模塊依次連接，而所述信號管理驅動單元一端與電源模塊連接，另一端與光源陣列單元連接；所述光源陣列單元、透鏡陣列單元以及全息波導天線沿光線傳輸方向設置，且所述全息波導天線設置于矩陣照明及可見光通信端的光線區域內；

所述光源陣列驅動裝置用于控制光源陣列單元產生光束；

所述信號管理驅動單元用于控制光源陣列單元產生通訊信號；

所述透鏡陣列單元為平凸透鏡或菲涅爾透鏡陣列，每塊透鏡對應一個光源矩陣模塊，每個光源矩陣模塊為LED陣列或OLED陣列，而光源陣列單元由光源矩陣模塊排列組成，且所有的光源矩陣模塊構成排列方式為i×i的LED陣列或OLED陣列；