[发明专利]一种多角度光学接收天线

说明书

本发明属于光学天线技术领域，具体为一种多角度光学接收天线。本发明多角度光学接收天线是在一个半球形区域内由5个呈中心对称排布的基本结构单元组成，五个基本结构单元的焦点重合；本发明多角度光学接收天线可以同时实现高增益和大视场角，其垂直方向视场角可达180°，水平方向视场角可达360°，有效避免了通信盲区的出现。本发明天线相对于大视场的单元素接收器具有更高增益，同时能够有效抑制背景光噪声、信道干扰和多径干扰的影响。且该光学接收天线所用材料成本低、加工安装方便、绿色环保，能够满足室内可见光通信系统的通信需求。

技术领域

本发明属于光学天线技术领域，具体涉及一种多角度光学接收天线。

背景技术

可见光通信技术（VLC）是以白光发光二极管（LED）为信号源的新兴无线光通信技术，具有绿色环保、无电磁干扰、数据传输速率大、功耗低等特点。在可见光通信系统中，光学天线作为接收端的重要成分，主要起到汇聚信号光、保证系统的传输带宽以及提高系统信噪比的作用，接收端的设计和视场角的选择对通信性能有着至关重要的影响。

在可见光通信系统中，较大的接收端视场角可以使更多的光线进入接收端, 提高接收光功率, 实现无盲点通信, 但是同时也会加剧码间串扰, 降低通信性能, 并且视场角的大小会影响接收端的增益,因此接收端的设计和视场角的选择是一项非常重要的研究内容。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明提供一种多角度光学接收天线。

本发明提供的多角度光学接收天线，由五个在半球形区域内对称排布的基本结构单元组成，极大增加了光学天线的视场角，有效避免了通信盲区的出现，同时能有效地抑制背景光噪声、信道干扰和多径干扰的影响。

本发明提供的多角度光学接收天线，包括五个基本结构单元；在一个半球形区域内，五个基本结构单元成中心对称排布，即以一个基本结构单元位于半球形区域的中心，其余四个基本结构单元在其左、右、上、下等弧度对称排布，五个基本结构单元的焦点重合。参见图4、图5。基本结构单元起到反射和折射光线的作用。

所述基本结构单元为杯状旋转曲面体，包括内、外曲面和底面（平面），如图1、图2所示。具有3个形状参数：内、外曲面在杯状上端部处的切线夹角β，亦称旋转角，单元体的整体高度L’，底部厚度H；其中，所述旋转角度β的大小在4°-8°之间；所述高度L’的大小在12mm-16mm之间；所述底部壁厚H的大小在3mm-8mm之间。

进一步地，所述基本结构单元中形成外曲面的旋转AC满足传统复合抛物面聚光器截面曲线方程的基本特性。

进一步地，所述基本结构单元的视场角大小在80°-100°之间，所述多角度光学接收天线20的垂直方向视场角大小为180°，水平方向视场角为360°。

进一步地，所述基本结构单元的材料为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。

进一步地，所述基本结构单元可杯状旋转曲面体进行截短处理得到，且截短比范围可控制在0.7-0.9之间。这里，所谓“截短处理”：是指装置外曲面的轴截面曲线AC或BD，绕中心轴线旋转得到旋转对称体，对该旋转对称体的上部进行截断，得到本发明装置的本体。所述截短比是指本发明装置高度L’与旋转对称体的高度之比。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

（1）本发明所设计的多角度光学接收天线，垂直方向视场角大小为180°，水平方向视场角为360°，天线由五个在半球形区域内对称排布的基本结构单元组成，极大增加了光学天线的视场角，有效避免了通信盲区的出现；

（2）本发明所设计的多角度光学接收天线，相对于传统的大视场单元素接收器具有更高增益，同时能够有效地抑制背景光噪声、信道干扰和多径干扰的影响。且天线收集光线的光斑能量分布均匀，信道性能好；