CN103199939A - 可见光通信复用调制天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可见光通信复用调制天线。包括发送天线和接收天线。发射天线包括：调制电路、N个(N大于或等于2)光数据发射头、集光器和聚光碗。接收天线包括：聚光碗、分光器、N个光数据接收头和解调电路。滤镜滤除与本光数据发射(接收)头的信号光波长不同范围的杂光。N个光数据接收头接收光与N个光数据发射头发射光的波长范围一一对应,且各光数据发射头发射光的波长范围不重叠。发送端的调制电路将数据分为多路并调制,经光数据发射头、集光器和聚光碗后,以汇聚光束的形式发送。接收端由聚光碗接收汇聚光,由分光器分解成多路波长范围不同的光信号,经光数据接收头后,由解调电路解调重组还原成原数据。本发明提高了天线的复用程度，成倍的提高数据的传输速率。
Description
技术领域
本发明涉及可见光通信技术领域，特别是一种可见光通信复用调制天线。
背景技术
可见光通信技术，是利用发光二极管发出的人眼察觉不到的高速明暗闪烁信号来传输信息。利用这种技术就可以用照明的灯光实现高速的无线通信，该技术具有广泛的开发前景。然而，可见光通信中的复用问题，一直是一个非常重要技术问题。
我们知道：一束白光经过三棱镜的折射，可以在三棱镜的另一侧分成：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种颜色的光束。同时，这样的7色光，经过一定顺序的排列垂直入射进三棱镜，也会在三棱镜的另一侧汇聚成一束白光。
可见光的颜色不同，波长不同，频率也不同。而我们通常粗略的划分的7色光：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。其实在自然白光中，每个颜色都包含了波长连续，频率连续的一个范围的光。在可见光波长范围，红光波长最长，频率最低，紫光波长最短，频率最高。
本发明就是利用这一原理，提供了一种可见光通信复用调制天线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可见光通信复用调制天线。
本发明是这样实现的：可见光通信复用调制天线包括：发送天线和接收天线。发射天线包括：调制电路、光数据发射头、集光器和发射聚光碗。接收天线包括：接收聚光碗、分光器、光数据接收头和解调电路。
光数据发射头包括：发射滤镜、发射聚光筒、发光二极管和LED引脚。发射滤镜装在光数据发射头上，用于滤除与本光数据发射头的信号光束频率波长不同范围的其他杂光。发射聚光筒内壁有高反光材料，用于减少散射，加强发射信号光束的强度。
本发明的每个发射天线，有N个（N大于或等于2）光数据发射头，且各光数据发射头的发射光的波长和频率范围没有交叉重叠。
调制电路按照光数据发射头的数量，将输入的数据分为多路数据，然后将各路数据调制成适合传输的格式，再通过LED引脚向光数据发射头发出控制信号，将电信号转换成光信号，从而将各路数据以光的形式发送出去。
各光数发射头的光信号进入集光器，集光器将各路光数据发射头的光信号汇聚成一束光。发射聚光碗在出光口有聚光灯泡。经集光器汇聚的光束照在发射聚光碗的聚光灯泡上，聚光灯泡将光信号投射出去。发射聚光碗起到汇聚光线，增强信号发射方向上的光信号强度。
光数据接收头包括：接收滤镜、接收聚光筒、光电二极管和光电二极管引脚。
接收滤镜装在光数据接收头上，用于滤除与本光数据接收头的信号光束频率波长不同范围的其他杂光。接收聚光筒内壁有高反光材料，用于减少散射，加强接收信号光束的强度。
接收天线包括：接收聚光碗、分光器、光数据接收头和解调电路。光数据接收头有N个（N大于或等于2），且各光数据接收头的接收的光波长和频率范围没有交叉重叠。
接收天线的N个光数据接收发射头接收的单色光波长范围与发射天线的N个光数据发射头发射的单色光的发射波长范围一一对应。
接收聚光碗对接收的光信号有汇集作用。接收聚光碗的焦点处安装有反光镜，反光镜将接收聚光碗汇集到焦点的光信号反射入聚光孔，使光信号以光束的形式入射到分光器。分光器将入射光分成各光数据接收头可以接收的光信号。
各光数据接收头接收分光器分出的对应波长频率的光信号。分光器分出的光信号经过接收滤镜，滤除掉本光数据接收头不需接收的杂光。光电二极管接收已过滤的光信号，并将其转换成电信号，然后由光电二极管引脚送至解调电路。解调电路对各路光电二极管输出的电信号做信号处理，并将各路数据重组还原成原数据。
本发明的复用调制天线采用多路光数据的发射和接收，可以将传输速度提高数倍。同时，只要滤镜的杂光滤除效果好，一种滤镜就能提取出频率、波长范围更窄的单色光。在发射天线端就可以产生更多路的单色光信号，同时在接收天线端就能够相应分解出更多的单色光。从而提高天线的复用程度，成倍的提高数据的传输速率。
附图说明
图1 本发明实施例的发射天线与接收天线结构图。
图2 本发明实施例的光数据发射头结构图。
图3 本发明实施例的光数据接收头结构图。
图4 本发明实施例的七路光数据发射头安装示意图。
图中标记：1、发射三棱镜；2、发射聚光碗；3、光数据发射头；4、发射汇聚光束；5、聚光灯泡；6、反光镜；7、聚光孔；8、光数据接收头；9、接收聚光碗；10、接收三棱镜；11、发射滤镜；12、LED引脚；13、接收滤镜；14、光电二极管引脚；15、发射端三棱镜顶角；16、接收端三棱镜顶角；17、发射端三棱镜顶角边；18、发射端三棱镜侧边；19、发射聚光筒；20、接收聚光筒；21、发光二极管；22、光电二极管；23、调制电路；24、解调电路；25-原始数据；26-解调数据；27-携带调制数据的可见光光束。
具体实施方式
实施例：
可见光通信复用调制天线包括：发送天线和接收天线。
发射天线包括：调制电路23、光数据发射头3、发射三棱镜1和发射聚光碗2。光数据发射头3共有七个，且七路光数据发射头3的发射光波长和频率范围没有交叉重叠。
接收天线包括：接收聚光碗9、接收三棱镜10、光数据接收头8和解调电路24。光数据接收头8一共有七个，且七路光数据接收头8的接收的光波长和频率范围没有交叉重叠。
发射天线采用7个发射波长不同范围单色光的光数据发射头3；接收天线采用7个接收波长不同范围且与7个光数据发射头3发射波长一一对应的单色光的光数据接收头8。
光数据发射头3包括：发射滤镜11、发射聚光筒19、LED引脚12和发光二极管21。发射滤镜11装在光数据发射头3上，用于滤除与本光数据发射头的信号光束频率波长不同范围的其他光。发射聚光筒19内壁有高反光材料，用于减少散射，加强发射信号光束的强度。
光数据接收头8包括：接收滤镜13、光电二极管引脚14、接收聚光筒20和光电二极管22。接收滤镜13装在光数据接收头8上，用于滤除与本光数据接收头的信号光束频率波长不同范围的其他光。接收聚光筒20内壁有高反光材料，用于减少散射，加强接收信号光束的强度。
集光器采用发射三棱镜1，分光器采用接收三棱镜10。
安装时，七路光数据发射头3一字型平行于三棱镜侧边18且垂直于顶角边17安装，光数据发射头3的发射光波长沿箭头方向逐步减小。
光数据发射头3垂直于侧面，使得光数据发射头的信号光束，能够垂直入射进发射三棱镜1，且在经过发射三棱镜1的折射后，能够在发射三棱镜1的另一个侧面汇聚成一束携带调制数据的可见光光束27。
在接收天线端，七路光数据接收头8的安装方法和排列顺序跟光数据发射头3一样。使得从接收三棱镜的另一个侧面入射的携带调制数据的可见光光束27，经过接收三棱镜10的折射后，发生色散，在安装光数据接收头8的侧面，分解出射为波长不同的七路单色光，让7个光数据接收头8能分别接收到对应波长的单色光。
本发明实施例的工作原理如下：
在发送天线端，将原始数据25输入到调制电路23中。调制电路23首先将原始数据分成七路数据，然后采用一定的编码、调制方式，将各路数据转换成适合传输的形式。再通过LED引脚12向光数据发射头3发出控制信号，将电信号转换成光信号，从而将各路数据以光的形式发送出去。
各光数发射头3的光信号进入发射三棱镜1，发射三棱镜1将各路光数据发射头的光信号汇聚成一束光。发射聚光碗2在出光口有聚光灯泡5。经发射三棱镜1汇聚的光束照在发射聚光碗1的聚光灯泡5上，聚光灯泡5将光信号投射出去。发射聚光碗2起到汇聚光线，增强信号发射方向上的光信号强度作用。
在接收天线端，接收聚光碗9对接收的光信号有汇集作用。接收聚光碗9的焦点处安装有反光镜6，反光镜6将接收聚光碗9汇集到焦点的光信号反射入聚光孔7，使光信号以光束的形式入射到接收三棱镜10。接收三棱镜10将入射光分成七路光数据接收头8可以接收的光信号。
各光数据接收头8接收来自接收三棱镜10分出的对应波长频率的光信号。接收三棱镜10分出的光信号经过接收滤镜13，滤除掉本光数据接收头8不需接收的杂光。光电二极管22接收已过滤的光信号，并将其转换成电信号，然后有光电二极管引脚14送至解调电路24。解调电路24首先将接收到的七路数据采用相应的方式解调、解码，然后再将七路解调、解码的数据组成解调数据26并输出。
由于采用了七路光数据的发射和接收，本实施例的复用调制天线，可以将传输速度提高7倍。所以，只要滤镜的杂光滤除效果好，一种滤镜就能提取出频率范围更窄，波长范围更窄的单色光。分光器能够相应分解出更多的单色光。采用本发明的复用调制天线就能将数据的传输速率提高更多。
Claims (1)
1.一种可见光通信复用调制天线,其特征在于可见光通信复用调制天线包括：发送天线和接收天线；发射天线包括：调制电路、光数据发射头、集光器和发射聚光碗；接收天线包括：接收聚光碗、分光器、光数据接收头和解调电路；
光数据发射头包括：发射滤镜、发射聚光筒、发光二极管和LED引脚；发射滤镜装在光数据发射头上，用于滤除与本光数据发射头的信号光束频率波长不同范围的其他杂光；发射聚光筒内壁有高反光材料，用于减少散射，加强发射信号光束的强度；
每个发射天线有N个光数据发射头，N大于或等于2，且各光数据发射头的发射光的波长和频率范围没有交叉重叠；
调制电路按照光数据发射头的数量，将输入的数据分为多路数据，然后将各路数据调制成适合传输的格式，再通过LED引脚向光数据发射头发出控制信号，将电信号转换成光信号，从而将各路数据以光的形式发送出去；
各光数发射头的光信号进入集光器，集光器将各路光数据发射头的光信号汇聚成一束光；发射聚光碗在出光口有聚光灯泡；经集光器汇聚的光束照在发射聚光碗的聚光灯泡上，聚光灯泡将光信号投射出去；发射聚光碗起到汇聚光线，增强信号发射方向上的光信号强度；
光数据接收头包括：接收滤镜、接收聚光筒、光电二极管和光电二极管引脚；
接收滤镜装在光数据接收头上，用于滤除与本光数据接收头的信号光束频率波长不同范围的其他杂光；接收聚光筒内壁有高反光材料，用于减少散射，加强接收信号光束的强度；
接收天线包括：接收聚光碗、分光器、光数据接收头和解调电路；光数据接收头有N个，N大于或等于2，且各光数据接收头的接收的光波长和频率范围没有交叉重叠；
接收天线的N个光数据接收发射头接收的单色光波长范围与发射天线的N个光数据发射头发射的单色光的发射波长范围一一对应；
接收聚光碗对接收的光信号有汇集作用；接收聚光碗的焦点处安装有反光镜，反光镜将接收聚光碗汇集到焦点的光信号反射入聚光孔，使光信号以光束的形式入射到分光器；分光器将入射光分成各光数据接收头可以接收的光信号；
各光数据接收头接收分光器分出的对应波长频率的光信号；分光器分出的光信号经过接收滤镜，滤除掉本光数据接收头不需接收的杂光；光电二极管接收已过滤的光信号，并将其转换成电信号，然后由光电二极管引脚送至解调电路；解调电路对各路光电二极管输出的电信号做信号处理，并将各路数据重组还原成原数据。
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