白光LED通信系統(tǒng)的噪聲與干擾分析

3 基于噪聲與干擾雙受限的光接收機(jī)設(shè)計(jì)

3.1 新型成像式光學(xué)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

這種設(shè)計(jì)是將探測(cè)器實(shí)際面積分割成若干個(gè)獨(dú)立的小單元。這樣，每一個(gè)小單元都有自己的一個(gè)接收視角FOV,在空間上可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的獨(dú)立接收。

假設(shè)透鏡焦距為f,如圖4 所示，小單元的接收視角為FOV=arctan(x/f)，若探測(cè)器面積為a×a,則整個(gè)探測(cè)器的最大接收視角為FOVmax=arctan[(2a)1/2/2f].

圖4 新型成像式光學(xué)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

探測(cè)器被分為若干小單元后，相當(dāng)于探測(cè)器平均接收視角變小了，因此也就減弱了接收到的背景光的光強(qiáng)。同時(shí)探測(cè)器被分為若干個(gè)小單元可以減小光電探測(cè)器的等效輸入電容，從而提高接收機(jī)靈敏度。

3.2 高頻低噪聲放大器設(shè)計(jì)

在白光LED 照明通信系統(tǒng)中，信道中存在強(qiáng)烈的背景光噪聲，因此前置放大器應(yīng)被設(shè)計(jì)為低噪聲放大器。前置放大器的噪聲對(duì)光接收器的靈敏度影響很大，其等效輸入噪聲電流密度是一個(gè)重要指標(biāo)，為減小噪聲，就必須有效設(shè)計(jì)光電二極管與其后續(xù)有源器件之間的噪聲匹配電路，即通過(guò)最優(yōu)噪聲匹配網(wǎng)絡(luò)獲得最小等效輸入噪聲電流[11].

3.3 干擾受限系統(tǒng)的干擾抑制措施

①使用帶阻電子濾波器，抑制某上特定頻率的背景光干擾，例如日光燈產(chǎn)生的工頻干擾;②采用副載波調(diào)制，將光信號(hào)脈沖搬移到較高的頻帶上，在接收機(jī)采用電路濾波的方式將通常為低頻的背景光噪聲消除;③在電路中增設(shè)電源濾波電容和放大器偏置電路濾波電容抑制電源噪聲。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)白光LED 通信系統(tǒng)中同時(shí)存在噪聲與干擾的問題，分別在噪聲受限系統(tǒng)與干擾受限系統(tǒng)作出噪聲與干擾的分析，并在光域和電域上相應(yīng)地提出措施抑制噪聲，削弱干擾影響，綜合各自的優(yōu)點(diǎn)，提出了基于噪聲與干擾雙受限系統(tǒng)的新型接收機(jī)設(shè)計(jì)方案，能在噪聲與干擾同時(shí)存在的白光LED 通信系統(tǒng)中獲得良好的接收性能。