一种适配大范围移动的高保真光学接收天线制造技术

本发明专利技术涉及一种适配大范围移动的高保真光学接收天线，该光学接收天线为一种级联式光学系统，包括依次由上至下设置的非球面透镜、光锥、滤光片和探测器，以及容纳所述非球面透镜和光锥的套管，其中：所述非球面透镜的直径与所述光锥上端直径尺寸相合，所述光锥下端直径尺寸与所述探测器面阵的尺寸相合。本发明专利技术具有类似于无线通信中天线所具备的小型化、大视场、高增益、抗干扰能力强及适配大范围移动等要求的光学接收天线，从而进一步提高可见光通信光学接收天线的系统性能。信光学接收天线的系统性能。信光学接收天线的系统性能。

【技术实现步骤摘要】
一种适配大范围移动的高保真光学接收天线


[0001]本专利技术涉及一种光学接收天线，尤其涉及用于物联网无线通信领域适配AGV大范围移动的高保真光学接收天线。
技术背景
[0002]可见光通信作为无线通信的一项新技术，和电无线通信技术相比具有单点速率高、系统容量大、使用安全性高等优点。
[0003]该技术可用于保密单位的保密会议网络系统，地铁车厢内灯光通信，卫星内部、舰船内部无线通信，火箭分离、太空舱内外、深潜舱等设备间的非接触高速无线通信以及人口密集区的高速大容量无线接入，还可以用于物联网领域的多目标、多指令的低成本无线控制。
[0004]可见光无线通信相较于wifi、蓝牙等无线技术有着无电磁干扰、节能、安全等优点，但同时光学接收系统在实际环境中的通信性能会受到较大限制。比如，一方面，室外信道环境背景光干扰较为强烈，处于移动状态的光通信设备传输误码率较高，信道以及调理电路噪声叠加严重影响系统性能等；另一方面，传统的光学系统大视野角、大相对孔径的结构设计难度高，所需的镜片数多和系统工作距离相对较大，对于安装和调试都及其不方便，无法满足一些结构空间短小，却又需要大视野角的设计要求。
[0005]因此，在可见光无线通信中，光学天线是可见光无线通信非常重要的组成部分。针对不同的无线通信需求，研制出合适的光学天线结构，最大限度的提高系统通信性能，是目前备受关注且亟待解决的问题之一。
[0006]本申请人通过潜心研发，提出了一种具有类似于无线通信中天线所具备的小型化，大视场，高增益，抗干扰能力强及适配大范围移动等要求的一种适配大范围移动的高保真光学接收天线。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种具有类似于无线通信中天线所具备的小型化，大视场，高增益，抗干扰能力强及适配大范围移动等要求的光学接收天线，从而进一步提高可见光通信光学接收天线的系统性能。
[0008]本专利技术是这样实现的，即一种适配大范围移动的高保真光学接收天线，该光学接收天线为一种级联式光学系统，其特征在于，它包括依次由上至下设置的非球面透镜、光锥、滤光片和探测器，以及容纳所述非球面透镜和光锥的套管，其中：
[0009]所述非球面透镜的直径与所述光锥上端直径尺寸相合，所述光锥下端直径尺寸与所述探测器面阵的尺寸相合。
[0010]在上述的一种适配大范围移动的高保真光学接收天线中，所述非球面透镜为直径400nm
‑
760nm的高透膜的大视场角非球面短焦透镜。
[0011]在上述的一种适配大范围移动的高保真光学接收天线中，所述光锥外侧壁镀有聚
四氟乙烯膜层。
[0012]在上述的一种适配大范围移动的高保真光学接收天线中，所述光锥长度选择受制于光线的最大入射角和反射次数，即所述入射角大于全反射角以确保光线以最小次数的全反射传输而避免折射出光锥来选择光锥长度，也即在所述光锥上、下端面积固定及光锥长度尽量短小的约束基础上，需设计所述光锥曲率小于光线传输临界角的最优化指标，以满足最大化的传导光线，减小折射角避免光折射溢漏。
[0013]在上述的一种适配大范围移动的高保真光学接收天线中，所述非球面透镜和光锥分别通过固定设置在套管内的卡环进行位置固定。
[0014]在上述的一种适配大范围移动的高保真光学接收天线中，所述套管包括容纳所述非球面透镜的上套管和容纳所述光锥的下套管，所述上套管和下套管之间进行固定连接。
[0015]在上述的一种适配大范围移动的高保真光学接收天线中，所述下套管和上套管之间的固定连接采用内、外螺纹连接，且内外部螺纹攻丝量程按照光路焦距长度进行对应加工制造。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术不仅最大化地提高了光耦合效率及结构集成度，降低光损耗，装配灵活、坐标准确，而且在存在光强起伏以及有定向背景光干扰的情况下，亦可实现较好的光接收能力。本专利技术具有类似于无线通信中天线所具备的小型化，大视场，高增益，抗干扰能力强及适配大范围移动等要求的光学接收天线，从而进一步提高可见光通信光学接收天线的系统性能。
附图说明
[0017]图1是本专利技术光学接收天线的结构示意图。
[0018]图2是本专利技术后端均衡滤波电路的流程框图。
具体实施方式
[0019]下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0020]请参阅图1，本专利技术，即一种适配大范围移动的高保真光学接收天线，该光学接收天线为一种级联式光学系统，它包括依次由上至下设置的非球面透镜4、光锥9、滤光片13和探测器14，以及容纳所述非球面透镜和光锥的套管，该套管包括容纳所述非球面透镜4的上套管3和容纳所述光锥9的下套管12，下套管12和上套管3之间的固定采用内外螺纹7锁紧。
[0021]上、下套管内外部螺纹7攻丝量程按照光路焦距长度进行对应加工制造，实现光学元件固定锁紧位置对应定标量程，即严格确保各光学元件处于最优光学指标的位置。
[0022]非球面透镜4通过固定设置在上套管3内的两个卡环A 2进行位置固定。上套管3和卡环A 2之间可以采用内外螺纹进行固定连接。
[0023]非球面透镜为直径400nm
‑
760nm的高透膜的大视场角非球面短焦透镜，即在空间结构短小的指标要求下，确定了满足光线全反射传输临界要求的最大入射角即大视场指标。
[0024]采用大视场角非球面透镜是本方案功能设计的要求，其相较于光锥上端尺寸面积形成相对小面积的光点(相对移动空间提高)，同时聚焦的光点光密度不降低满足光路中传输量有效性需求。然而反例：球面透镜所聚焦的光点面积要大于非球面透镜的，相对可移动
的距离也减小。
[0025]光锥9通过固定设置在下套管12内的卡环B11进行位置固定。
[0026]因光锥整体长度约束及上下端口面积差异，为防止光锥曲率大于光线传输临界角导致光泄露，在光锥9侧壁加镀聚四氟乙烯膜层10，起到匀光及漫反射作用保障光线沿光锥导通方向传输，达到积分球效果，实现最大光传导量和收光能力。
[0027]非球面透镜4的直径与光锥9上端直径尺寸相合，光锥9下端直径尺寸与探测器14面阵的尺寸相合。
[0028]由于受整套装置的结构局限，光锥的尺寸必然受到一定的约束，为了导光聚光在探测器面阵(面积6mm*6mm)之内的范围内，光锥上端在满足与非球面透镜同直径尺寸的情况下，即限制了光线的最大入射角度，同时尽量减少光线在光锥中的反射次数，确保光线至少经过光锥到达下端的边沿位置，所以光锥的长度受最大入射角和反射次数约束，即入射角大于全反射角才能保证光线以最小次数的全反射传输而不至于折射出光锥。
[0029]也即在所述光锥上、下端面积固定及光锥长度尽量短小的约束基础上，需设计所述光锥曲率小于光线传输临界角的最优化指标，以满足最大化的传导光线，减小折射角避免光折射溢漏。
[0030]参见图1，光线1进入非球面透镜4，非球面透镜4的光心5严格定义了非球面透镜4的焦距，即非球面透镜4下端面和光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适配大范围移动的高保真光学接收天线，该光学接收天线为一种级联式光学系统，其特征在于，它包括依次由上至下设置的非球面透镜、光锥、滤光片和探测器，以及容纳所述非球面透镜和光锥的套管，其中：所述非球面透镜的直径与所述光锥上端直径尺寸相合，所述光锥下端直径尺寸与所述探测器面阵的尺寸相合。2.根据权利要求1所述的一种适配大范围移动的高保真光学接收天线，其特征在于，所述非球面透镜为直径400nm
‑
760nm的高透膜的大视场角非球面短焦透镜，即在空间结构短小的指标要求下，确定了满足光线全反射传输临界要求的最大入射角即大视场指标。3.根据权利要求1或2所述的一种适配大范围移动的高保真光学接收天线，其特征在于：在所述光锥外侧壁镀有聚四氟乙烯膜层。4.根据权利要求3所述的一种适配大范围移动的高保真光学接收天线，其特征在于，所述光锥长度选择受制于光线的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾廷纲，雷鹏，张玉龙，王少波，王庆瑜，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：