[發明專利]一種用于多色移動可見光通信的白光發射天線

在審

• 申請號: 201710957931.4
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107800478A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 唐義;劉可欣
• 申請（專利權）人: 唐義
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/50;G02B27/09
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 劉芳,仇蕾安

技術領域

本發明屬于光學天線技術領域，具體涉及一種用于多色移動可見光通信的白光發射天線。

背景技術

LED作為新一代照明光源，具有綠色環保、高效低成本及可調制性等優點。基于LED發展起來的室內可見光通信(VLC)作為移動通信的重要補充，可以緩解無線頻譜的緊張，而且對人體無電磁損害，能夠在滿足照明需求的同時進行數據傳輸，被認為是目前最有前景的無線通信方式之一。

近年來，隨著對高數據率的需求日益緊迫，LED有限的帶寬成為主要限制因素。從信道方面考慮，提高可見光通信數據率的技術可分為單通道帶寬提升技術和多通道復用技術，隨著單色VLC技術的成熟，正逐漸向多色領域發展。在多色WDM-VLC光學系統中，發射天線一般都用來提升通信距離、獲得適宜的色溫、照度值及高均勻度以滿足移動通信和照明的雙重需求。因此光源顏色的增多，無疑對發射天線提出了挑戰。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種用于多色移動可見光通信的混白光發射天線，該發射天線能夠混出高均勻度白光的能力，以滿足照明及移動通信雙重需求。

實現本發明的技術方案如下：

一種用于多色移動可見光通信的混白光發射天線，包括積分棒光學系統和菲涅爾透鏡組光學系統兩部分，

積分棒光學系統主要由多色LED光源和積分棒組成，所述多色LED光源用于發射載有信息的可見光信號，所述積分棒用于將所述可見光信號混色成均勻白光；

菲涅爾透鏡組主要由兩片同種規格菲涅爾透鏡齒紋相對放置構成，用于對積分棒末端面放大投影，在出射區域內形成均勻照明。

進一步地，本發明所述多色LED光源呈陣列形式排布。

進一步地，本發明所述積分棒為柱狀積分棒，材料為K9，前后端面均拋光。

進一步地，本發明所述積分棒為的端面為矩形或正六邊形。

進一步地，本發明所述菲涅爾透鏡材料為PMMA。

進一步地，本發明所述多色LED光源包括紅色LED光源、綠色LED光源、藍色LED光源及黃色LED光源。

相對于現有可見光通信光學系統，本發明的創新點在于：

第一，本發明通過積分棒將多色LED混成均勻白光，且均勻度高達73％左右，解決了傳統透鏡在多色可見光通信領域無法實現白光照明這一瓶頸，真正使實現照明與移動通信雙重需求成為可能。

第二，本發明采用菲涅爾透鏡組對積分棒末端面進行投影放大，在減小光學系統體積的同時，實現室內距離1.77m處0.75m×0.75m的照明區域，并且可保證高均勻度，真正實現照明與移動通信。

附圖說明

圖1為實施例一的四色可見光通信光學系統的白光發射天線設計的結構主視圖；

圖2為實施例一的四色可見光通信光學系統的白光發射天線設計的左視圖；

圖3為實施例二的四色可見光通信光學系統的白光發射天線設計的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖詳細描述根據本發明的優選實施方式。

一個具備照明與移動通信雙向需求的多色可見光通信的白光發射天線，要求同時具備一定的傳輸距離，及高均勻度的性能；因此本發明白光發射天線主要由多色LED光源、積分棒、菲涅爾透鏡組組成。

多色LED光源發射載有信息可見光信號，積分棒將各顏色光束混色勻光，經菲涅爾透鏡組對積分棒末端面投影放大，實現照明與移動通信。

實施例一：

如圖1-2所示，本實施例中采用了四色光束發散角為180°的LED光源，一個方形勻質積分棒及兩片同種規格菲涅爾透鏡共同構成一套基于四色可見光通信的發射天線光學系統。

該光學系統包括：a)R-LED光源1，b)G-LED光源2，c)B-LED光源3，d)Y-LED光源4，e)方形勻質積分棒5，f)菲涅爾透鏡6，g)菲涅爾透鏡7。

下面對本實施方式的發射天線中各光學元件進行詳細說明。

a)R-LED光源1

能產生用于照明及通信的可見光信號，采用紅色LED光源。

b)G-LED光源2

能產生用于照明及通信的可見光信號，采用綠色LED光源。

c)B-LED光源3

能產生用于照明及通信的可見光信號，采用藍色LED光源。

d)Y-LED光源4

能產生用于照明及通信的可見光信號，采用黃色LED光源。

e)方形積分棒5