專利名稱：可見光通信復(fù)用調(diào)制天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種可見光通信復(fù)用調(diào)制天線。
背景技術(shù)：
可見光通信技術(shù)，是利用發(fā)光二極管發(fā)出的人眼察覺不到的高速明暗閃爍信號(hào)來傳輸信息。利用這種技術(shù)就可以用照明的燈光實(shí)現(xiàn)高速的無線通信，該技術(shù)具有廣泛的開發(fā)前景。然而，可見光通信中的復(fù)用問題，一直是一個(gè)非常重要技術(shù)問題。我們知道:一束白光經(jīng)過三棱鏡的折射，可以在三棱鏡的另一側(cè)分成:紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫7種顏色的光束。同時(shí)，這樣的7色光，經(jīng)過一定順序的排列垂直入射進(jìn)三棱鏡，也會(huì)在三棱鏡的另一側(cè)匯聚成一束白光?？梢姽獾念伾煌?，波長(zhǎng)不同，頻率也不同。而我們通常粗略的劃分的7色光:紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。其實(shí)在自然白光中，每個(gè)顏色都包含了波長(zhǎng)連續(xù)，頻率連續(xù)的一個(gè)范圍的光。在可見光波長(zhǎng)范圍，紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，頻率最低，紫光波長(zhǎng)最短，頻率最高。本發(fā)明就是利用這一原理，提供了一種可見光通信復(fù)用調(diào)制天線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可見光通信復(fù)用調(diào)制天線。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:可見光通信復(fù)用調(diào)制天線包括:發(fā)送天線和接收天線。發(fā)射天線包括:調(diào)制電路、光數(shù)據(jù)發(fā)射頭、集光器和發(fā)射聚光碗。接收天線包括:接收聚光碗、分光器、光數(shù)據(jù)接收頭和解調(diào)電路。光數(shù)據(jù)發(fā)射頭包括:發(fā)射濾鏡、發(fā)射聚光筒、發(fā)光二極管和LED引腳。發(fā)射濾鏡裝在光數(shù)據(jù)發(fā)射頭上，用于濾除與本光數(shù)據(jù)發(fā)射頭的信號(hào)光束頻率波長(zhǎng)不同范圍的其他雜光。發(fā)射聚光筒內(nèi)壁有高反光材料，用于減少散射，加強(qiáng)發(fā)射信號(hào)光束的強(qiáng)度。本發(fā)明的每個(gè)發(fā)射天線，有N個(gè)(N大于或等于2)光數(shù)據(jù)發(fā)射頭，且各光數(shù)據(jù)發(fā)射頭的發(fā)射光的波長(zhǎng)和頻率范圍沒有交叉重疊。調(diào)制電路按照光數(shù)據(jù)發(fā)射頭的數(shù)量，將輸入的數(shù)據(jù)分為多路數(shù)據(jù)，然后將各路數(shù)據(jù)調(diào)制成適合傳輸?shù)母袷?，再通過LED引腳向光數(shù)據(jù)發(fā)射頭發(fā)出控制信號(hào)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，從而將各路數(shù)據(jù)以光的形式發(fā)送出去。各光數(shù)發(fā)射頭的光信號(hào)進(jìn)入集光器，集光器將各路光數(shù)據(jù)發(fā)射頭的光信號(hào)匯聚成一束光。發(fā)射聚光碗在出光口有聚光燈泡。經(jīng)集光器匯聚的光束照在發(fā)射聚光碗的聚光燈泡上，聚光燈泡將光信號(hào)投射出去。發(fā)射聚光碗起到匯聚光線，增強(qiáng)信號(hào)發(fā)射方向上的光信號(hào)強(qiáng)度。光數(shù)據(jù)接收頭包括:接收濾鏡、接收聚光筒、光電二極管和光電二極管引腳。接收濾鏡裝在光數(shù)據(jù)接收頭上，用于濾除與本光數(shù)據(jù)接收頭的信號(hào)光束頻率波長(zhǎng)不同范圍的其他雜光。接收聚光筒內(nèi)壁有高反光材料，用于減少散射，加強(qiáng)接收信號(hào)光束的強(qiáng)度。
接收天線包括:接收聚光碗、分光器、光數(shù)據(jù)接收頭和解調(diào)電路。光數(shù)據(jù)接收頭有N個(gè)(N大于或等于2)，且各光數(shù)據(jù)接收頭的接收的光波長(zhǎng)和頻率范圍沒有交叉重疊。接收天線的N個(gè)光數(shù)據(jù)接收發(fā)射頭接收的單色光波長(zhǎng)范圍與發(fā)射天線的N個(gè)光數(shù)據(jù)發(fā)射頭發(fā)射的單色光的發(fā)射波長(zhǎng)范圍一一對(duì)應(yīng)。接收聚光碗對(duì)接收的光信號(hào)有匯集作用。接收聚光碗的焦點(diǎn)處安裝有反光鏡，反光鏡將接收聚光碗?yún)R集到焦點(diǎn)的光信號(hào)反射入聚光孔，使光信號(hào)以光束的形式入射到分光器。分光器將入射光分成各光數(shù)據(jù)接收頭可以接收的光信號(hào)。各光數(shù)據(jù)接收頭接收分光器分出的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)頻率的光信號(hào)。分光器分出的光信號(hào)經(jīng)過接收濾鏡，濾除掉本光數(shù)據(jù)接收頭不需接收的雜光。光電二極管接收已過濾的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后由光電二極管引腳送至解調(diào)電路。解調(diào)電路對(duì)各路光電二極管輸出的電信號(hào)做信號(hào)處理，并將各路數(shù)據(jù)重組還原成原數(shù)據(jù)。本發(fā)明的復(fù)用調(diào)制天線采用多路光數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，可以將傳輸速度提高數(shù)倍。同時(shí)，只要濾鏡的雜光濾除效果好，一種濾鏡就能提取出頻率、波長(zhǎng)范圍更窄的單色光。在發(fā)射天線端就可以產(chǎn)生更多路的單色光信號(hào)，同時(shí)在接收天線端就能夠相應(yīng)分解出更多的單色光。從而提高天線的復(fù)用程度，成倍的提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。


圖1本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)射天線與接收天線結(jié)構(gòu)圖。圖2本發(fā)明實(shí)施例的光數(shù)據(jù)發(fā)射頭結(jié)構(gòu)圖。圖3本發(fā)明實(shí)施例的光數(shù)據(jù)接收頭結(jié)構(gòu)圖。圖4本發(fā)明實(shí)施例的七路光數(shù)據(jù)發(fā)射頭安裝示意圖。圖中標(biāo)記:1、發(fā)射三棱鏡；2、發(fā)射聚光碗；3、光數(shù)據(jù)發(fā)射頭；4、發(fā)射匯聚光束；5、聚光燈泡；6、反光鏡；7、聚光孔；8、光數(shù)據(jù)接收頭；9、接收聚光碗；10、接收三棱鏡；11、發(fā)射濾鏡；12、LED引腳；13、接收濾鏡；14、光電二極管引腳；15、發(fā)射端三棱鏡頂角；16、接收端三棱鏡頂角；17、發(fā)射端三棱鏡頂角邊；18、發(fā)射端三棱鏡側(cè)邊；19、發(fā)射聚光筒；20、接收聚光筒；21、發(fā)光二極管；22、光電二極管；23、調(diào)制電路；24、解調(diào)電路；25_原始數(shù)據(jù)；26-解調(diào)數(shù)據(jù)；27_攜帶調(diào)制數(shù)據(jù)的可見光光束。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例:
可見光通信復(fù)用調(diào)制天線包括:發(fā)送天線和接收天線。發(fā)射天線包括:調(diào)制電路23、光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3、發(fā)射三棱鏡I和發(fā)射聚光碗2。光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3共有七個(gè)，且七路光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3的發(fā)射光波長(zhǎng)和頻率范圍沒有交叉重疊。
接收天線包括:接收聚光碗9、接收三棱鏡10、光數(shù)據(jù)接收頭8和解調(diào)電路24。光數(shù)據(jù)接收頭8 —共有七個(gè)，且七路光數(shù)據(jù)接收頭8的接收的光波長(zhǎng)和頻率范圍沒有交叉重疊。發(fā)射天線采用7個(gè)發(fā)射波長(zhǎng)不同范圍單色光的光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3 ;接收天線采用7個(gè)接收波長(zhǎng)不同范圍且與7個(gè)光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3發(fā)射波長(zhǎng)一一對(duì)應(yīng)的單色光的光數(shù)據(jù)接收頭8。光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3包括:發(fā)射濾鏡11、發(fā)射聚光筒19、LED引腳12和發(fā)光二極管21。發(fā)射濾鏡11裝在光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3上，用于濾除與本光數(shù)據(jù)發(fā)射頭的信號(hào)光束頻率波長(zhǎng)不同范圍的其他光。發(fā)射聚光筒19內(nèi)壁有高反光材料，用于減少散射，加強(qiáng)發(fā)射信號(hào)光束的強(qiáng)度。光數(shù)據(jù)接收頭8包括:接收濾鏡13、光電二極管引腳14、接收聚光筒20和光電二極管22。接收濾鏡13裝在光數(shù)據(jù)接收頭8上，用于濾除與本光數(shù)據(jù)接收頭的信號(hào)光束頻率波長(zhǎng)不同范圍的其他光。接收聚光筒20內(nèi)壁有高反光材料，用于減少散射，加強(qiáng)接收信號(hào)光束的強(qiáng)度。集光器采用發(fā)射三棱鏡1，分光器采用接收三棱鏡10。安裝時(shí)，七路光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3 —字型平行于三棱鏡側(cè)邊18且垂直于頂角邊17安裝，光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3的發(fā)射光波長(zhǎng)沿箭頭方向逐步減小。光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3垂直于側(cè)面，使得光數(shù)據(jù)發(fā)射頭的信號(hào)光束，能夠垂直入射進(jìn)發(fā)射三棱鏡1，且在經(jīng)過發(fā)射三棱鏡I的折射后，能夠在發(fā)射三棱鏡I的另一個(gè)側(cè)面匯聚成一束攜帶調(diào)制數(shù)據(jù)的可見光光束27。在接收天線端，七路光數(shù)據(jù)接收頭8的安裝方法和排列順序跟光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3 —樣。使得從接收三棱鏡的另一個(gè)側(cè)面入射的攜帶調(diào)制數(shù)據(jù)的可見光光束27，經(jīng)過接收三棱鏡10的折射后，發(fā)生色散，在安裝光數(shù)據(jù)接收頭8的側(cè)面，分解出射為波長(zhǎng)不同的七路單色光，讓7個(gè)光數(shù)據(jù)接收頭8能分別接收到對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的單色光。本發(fā)明實(shí)施例的工作原理如下:
在發(fā)送天線端，將原始數(shù)據(jù)25輸入到調(diào)制電路23中。調(diào)制電路23首先將原始數(shù)據(jù)分成七路數(shù)據(jù)，然后采用一定的編碼、調(diào)制方式，將各路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合傳輸?shù)男问健Ｔ偻ㄟ^LED引腳12向光數(shù)據(jù)發(fā)射頭3發(fā)出控制信號(hào)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，從而將各路數(shù)據(jù)以光的形式發(fā)送出去。各光數(shù)發(fā)射頭3的光信號(hào)進(jìn)入發(fā)射三棱鏡1，發(fā)射三棱鏡I將各路光數(shù)據(jù)發(fā)射頭的光信號(hào)匯聚成一束光。發(fā)射聚光碗2在出光口有聚光燈泡5。經(jīng)發(fā)射三棱鏡I匯聚的光束照在發(fā)射聚光碗I的聚光燈泡5上，聚光燈泡5將光信號(hào)投射出去。發(fā)射聚光碗2起到匯聚光線，增強(qiáng)信號(hào)發(fā)射方向上的光信號(hào)強(qiáng)度作用。在接收天線端，接收聚光碗9對(duì)接收的光信號(hào)有匯集作用。接收聚光碗9的焦點(diǎn)處安裝有反光鏡6，反光鏡6將接收聚光碗9匯集到焦點(diǎn)的光信號(hào)反射入聚光孔7，使光信號(hào)以光束的形式入射到接收三棱鏡10。接收三棱鏡10將入射光分成七路光數(shù)據(jù)接收頭8可以接收的光信號(hào)。各光數(shù)據(jù)接收頭8接收來自接收三棱鏡10分出的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)頻率的光信號(hào)。接收三棱鏡10分出的光信號(hào)經(jīng)過接收濾鏡13，濾除掉本光數(shù)據(jù)接收頭8不需接收的雜光。光電二極管22接收已過濾的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后有光電二極管引腳14送至解調(diào)電路24。解調(diào)電路24首先將接收到的七路數(shù)據(jù)采用相應(yīng)的方式解調(diào)、解碼，然后再將七路解調(diào)、解碼的數(shù)據(jù)組成解調(diào)數(shù)據(jù)26并輸出。由于采用了七路光數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，本實(shí)施例的復(fù)用調(diào)制天線，可以將傳輸速度提高7倍。所以，只要濾鏡的雜光濾除效果好，一種濾鏡就能提取出頻率范圍更窄，波長(zhǎng)范圍更窄的單色光。分光器能夠相應(yīng)分解出更多的單色光。采用本發(fā)明的復(fù)用調(diào)制天線就能將數(shù)據(jù)的傳輸速率提高更多。
權(quán)利要求
1.一種可見光通信復(fù)用調(diào)制天線，其特征在于可見光通信復(fù)用調(diào)制天線包括:發(fā)送天線和接收天線；發(fā)射天線包括:調(diào)制電路、光數(shù)據(jù)發(fā)射頭、集光器和發(fā)射聚光碗；接收天線包括:接收聚光碗、分光器、光數(shù)據(jù)接收頭和解調(diào)電路； 光數(shù)據(jù)發(fā)射頭包括:發(fā)射濾鏡、發(fā)射聚光筒、發(fā)光二極管和LED引腳；發(fā)射濾鏡裝在光數(shù)據(jù)發(fā)射頭上，用于濾除與本光數(shù)據(jù)發(fā)射頭的信號(hào)光束頻率波長(zhǎng)不同范圍的其他雜光；發(fā)射聚光筒內(nèi)壁有高反光材料，用于減少散射，加強(qiáng)發(fā)射信號(hào)光束的強(qiáng)度； 每個(gè)發(fā)射天線有N個(gè)光數(shù)據(jù)發(fā)射頭，N大于或等于2，且各光數(shù)據(jù)發(fā)射頭的發(fā)射光的波長(zhǎng)和頻率范圍沒有交叉重疊； 調(diào)制電路按照光數(shù)據(jù)發(fā)射頭的數(shù)量，將輸入的數(shù)據(jù)分為多路數(shù)據(jù)，然后將各路數(shù)據(jù)調(diào)制成適合傳輸?shù)母袷剑偻ㄟ^LED引腳向光數(shù)據(jù)發(fā)射頭發(fā)出控制信號(hào)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，從而將各路數(shù)據(jù)以光的形式發(fā)送出去； 各光數(shù)發(fā)射頭的光信號(hào)進(jìn)入集光器，集光器將各路光數(shù)據(jù)發(fā)射頭的光信號(hào)匯聚成一束光；發(fā)射聚光碗在出光口有聚光燈泡；經(jīng)集光器匯聚的光束照在發(fā)射聚光碗的聚光燈泡上，聚光燈泡將光信號(hào)投射出去；發(fā)射聚光碗起到匯聚光線，增強(qiáng)信號(hào)發(fā)射方向上的光信號(hào)強(qiáng)度； 光數(shù)據(jù)接收頭包括:接收濾鏡、接收聚光筒、光電二極管和光電二極管引腳； 接收濾鏡裝在光數(shù)據(jù)接收頭上，用于濾除與本光數(shù)據(jù)接收頭的信號(hào)光束頻率波長(zhǎng)不同范圍的其他雜光；接收聚光筒內(nèi)壁有高反光材料，用于減少散射，加強(qiáng)接收信號(hào)光束的強(qiáng)度； 接收天線包括:接收聚光碗、分光器、光數(shù)據(jù)接收頭和解調(diào)電路；光數(shù)據(jù)接收頭有N個(gè)，N大于或等于2，且各光數(shù)據(jù)接收頭的接收的光波長(zhǎng)和頻率范圍沒有交叉重疊； 接收天線的N個(gè)光數(shù)據(jù)接收發(fā)射頭接收的單色光波長(zhǎng)范圍與發(fā)射天線的N個(gè)光數(shù)據(jù)發(fā)射頭發(fā)射的單色光的發(fā)射波長(zhǎng)范圍一一對(duì)應(yīng)； 接收聚光碗對(duì)接收的光信號(hào)有匯集作用；接收聚光碗的焦點(diǎn)處安裝有反光鏡，反光鏡將接收聚光碗?yún)R集到焦點(diǎn)的光信號(hào)反射入聚光孔，使光信號(hào)以光束的形式入射到分光器；分光器將入射光分成各光數(shù)據(jù)接收頭可以接收的光信號(hào)； 各光數(shù)據(jù)接收頭接收分光器分出的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)頻率的光信號(hào)；分光器分出的光信號(hào)經(jīng)過接收濾鏡，濾除掉本光數(shù)據(jù)接收頭不需接收的雜光；光電二極管接收已過濾的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后由光電二極管引腳送至解調(diào)電路；解調(diào)電路對(duì)各路光電二極管輸出的電信號(hào)做信號(hào)處理，并將各路數(shù)據(jù)重組還原成原數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可見光通信復(fù)用調(diào)制天線。包括發(fā)送天線和接收天線。發(fā)射天線包括調(diào)制電路、N個(gè)(N大于或等于2)光數(shù)據(jù)發(fā)射頭、集光器和聚光碗。接收天線包括聚光碗、分光器、N個(gè)光數(shù)據(jù)接收頭和解調(diào)電路。濾鏡濾除與本光數(shù)據(jù)發(fā)射(接收)頭的信號(hào)光波長(zhǎng)不同范圍的雜光。N個(gè)光數(shù)據(jù)接收頭接收光與N個(gè)光數(shù)據(jù)發(fā)射頭發(fā)射光的波長(zhǎng)范圍一一對(duì)應(yīng),且各光數(shù)據(jù)發(fā)射頭發(fā)射光的波長(zhǎng)范圍不重疊。發(fā)送端的調(diào)制電路將數(shù)據(jù)分為多路并調(diào)制,經(jīng)光數(shù)據(jù)發(fā)射頭、集光器和聚光碗后,以匯聚光束的形式發(fā)送。接收端由聚光碗接收匯聚光,由分光器分解成多路波長(zhǎng)范圍不同的光信號(hào),經(jīng)光數(shù)據(jù)接收頭后,由解調(diào)電路解調(diào)重組還原成原數(shù)據(jù)。本發(fā)明提高了天線的復(fù)用程度，成倍的提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。
文檔編號(hào)H04B10/516GK103199939SQ20131012955
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者鄧健志 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)