一种全双工的无线信号传输设备的制作方法

本实用新型涉及一种信号传输技术，尤其涉及一种全双工的无线信号传输设备。

背景技术：

目前行业内，相对旋转器件之间的近距离、全双工通信是使用单颗不同光谱的发射管和接收管并行放置在旋转位置中央的中点两侧，使用一光谱的发射管和接收管实现信号发送，并使用另一光谱的发射管和接收管实现信号接收。然而，在旋转过程中，光接收管收到的光强强弱是随着旋转角度变化而变化的，因为只有正对着发光管下方的光强才是最强的，离正对点越远，光照越弱。当信号传输速度快的时候，角度转到接收管接收到的光强较弱角度的时候，接收管感应出来的电压较小，就容易出现通信误码的情况，进而严重限制通信速率和稳定性。

有鉴于此，如何设计一种用于相对旋转器件的全双工无线通信方案，以解决现有技术中的上述缺陷或不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

技术实现要素：

针对现有技术中的用于相对旋转器件的全双工无线通信设备存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种全双工的无线信号传输设备。

依据本实用新型的一个方面，提供了一种全双工的无线信号传输设备，包括：

第一传输装置，包括第一发送单元以及第二接收单元；以及

第二传输装置，与所述第一传输装置相对旋转，所述第二传输装置包括第一接收单元以及第二发送单元，

其中，所述第一发送单元和所述第一接收单元采用第一波长的光信号进行无线信号传输，所述第二接收单元和所述第二发送单元采用第二波长的光信号进行无线信号传输，且所述第一波长不同于所述第二波长，

其中，所述第一发送单元和所述第一接收单元在相对旋转时始终正对设置，所述第二发送单元包括多个发送器件且所述第二接收单元包括多个接收器件，所述发送器件与对应位置的所述接收器件以所述第二波长的光信号进行信号传输。

在其中的一实施例，所述第一传输装置和所述第二传输装置围绕着同一旋转轴进行相对旋转。

在其中的一实施例，所述第一发送单元位于所述第一传输装置的轴心中央点位置，所述第一接收单元位于所述第二传输装置的轴心中央点位置，且所述第一传输装置的轴心中央点位置与所述第二传输装置的轴心中央点位置位于所述旋转轴。

在其中的一实施例，所述第二接收单元的多个接收器件沿着以所述第一发送单元作为轴心的旋转轨迹均匀分布，所述第二发送单元的多个发送器件沿着以所述第一接收单元作为轴心的旋转轨迹均匀分布。

在其中的一实施例，所述第二接收单元的多个接收器件在电气连接上彼此并联，所述第二发送单元的多个发送器件在电气连接上彼此并联。

在其中的一实施例，所述第一发送单元和所述第二发送单元均为注入式半导体发光器件、半导体激光器件或光电耦合器件。

在其中的一实施例，所述注入式半导体发光器件为发光二极管、数码管、符号管、米字管或矩阵管。

在其中的一实施例，所述第一接收单元和所述第二接收单元均为光敏二极管、雪崩二极管、光敏三极管、光敏场效应管或光敏电阻。

采用本实用新型的全双工的无线信号传输设备，该无线信号传输设备包括相对旋转的第一传输装置以及第二传输装置。第一传输装置包括第一发送单元以及第二接收单元，第二传输装置包括第一接收单元以及第二发送单元，其中，第一发送单元和第一接收单元采用第一波长的光信号进行无线信号传输，第二接收单元和第二发送单元采用第二波长的光信号进行无线信号传输，第一波长不同于第二波长，第一发送单元和第一接收单元在相对旋转时始终正对设置，第二发送单元包括多个发送器件且第二接收单元包括多个接收器件，发送器件与对应位置的接收器件以第二波长的光信号进行信号传输。相比于现有技术，本实用新型的无线信号传输设备将一组发送和接收单元放在旋转体的旋转轴上，另一组发送和接收单元采用多颗器件沿旋转轨迹均匀布置，这样旋转体无论转动到何种角度，都可让旋转轴上的该组发送和接收单元正对设置，从而大大提高信息传输速度和稳定性。此外，沿旋转轨迹布置的另一组发送和接收单元由多个发射管和多个接收管电气并联组成一个圆环，使得接收管接收到的光强更加稳定。

附图说明

读者在参照附图阅读了本实用新型的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本实用新型的各个方面。其中，

图1示出现有技术的无线信号传输设备中的上旋转体与下旋转体相对运动至某一位置时的信号全双工传输的状态示意图；

图2A示出图1的无线信号传输设备在进行全双工传输时，信号由上旋转体发送至下旋转体的状态示意图；

图2B示出图1的无线信号传输设备在进行全双工传输时，信号由下旋转体发送至上旋转体的状态示意图；

图3示出图1的无线信号传输设备中的上旋转体与下旋转体相对运动至另一位置时的信号全双工传输的状态示意图；

图4A示出图3的无线信号传输设备在进行全双工传输时，信号由上旋转体发送至下旋转体的状态示意图；

图4B示出图3的无线信号传输设备在进行全双工传输时，信号由下旋转体发送至上旋转体的状态示意图；

图5示出依据本实用新型一实施方式的无线信号传输设备中，上旋转体与下旋转体在相对旋转时进行信号全双工传输的示意图；以及

图6示出依据本实用新型的另一实施方式，采用图5的无线信号传输设备进行信号全双工传输的方法流程图。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本实用新型的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本实用新型所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

下面参照附图，对本实用新型各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。

图1示出现有技术的无线信号传输设备中的上旋转体与下旋转体相对运动至某一位置时的信号全双工传输的状态示意图。图2A示出图1的无线信号传输设备在进行全双工传输时，信号由上旋转体发送至下旋转体的状态示意图。图2B示出图1的无线信号传输设备在进行全双工传输时，信号由下旋转体发送至上旋转体的状态示意图。

参照图1、图2A和图2B，现有的无线信号传输设备包括下旋转体1和上旋转体2。其中，下旋转体1包括第一发送单元3和第二接收单元4，上旋转体2包括第二发送单元5和第一接收单元6。下旋转体1向上旋转体2传送信号时，第一发送单元3与第一接收单元6构成传输路径，信号流向自下而上(如箭头所示)。类似地，上旋转体2向下旋转体1传送信号时，第二发送单元5与第二接收单元4构成传输路径，信号流向自上而下(如箭头所示)。

如背景技术部分所述，诸如光谱发射管的发送单元的发射范围为一个圆锥体，照射面上的位置越靠近圆形底面的中央，亮度越强。如图2A所示，当上旋转体2的第二发送单元5向下旋转体1的第二接收单元4传送信号时，由于第二接收单元4基本处在圆锥体的圆形底面(如圆形虚线框所示)的中央，因而亮度最强，光照强度最大。同样，如图2B所示，当下旋转体1的第一发送单元3向上旋转体2的第一接收单元6传送信号时，由于第一接收单元6基本处在圆锥体的圆形底面(如圆形虚线框所示)的中央，因而亮度最强，光照强度最大。

图3示出图1的无线信号传输设备中的上旋转体与下旋转体相对运动至另一位置时的信号全双工传输的状态示意图。图4A示出图3的无线信号传输设备在进行全双工传输时，信号由上旋转体发送至下旋转体的状态示意图。图4B示出图3的无线信号传输设备在进行全双工传输时，信号由下旋转体发送至上旋转体的状态示意图。

然而，当下旋转体1与上旋转体2之间发生相对旋转，从图1所示的相对位置旋转至图3所示的相对位置时，第一发送单元3与第一接收单元6之间的位置发生了变化，第二发送单元5与第二接收单元4之间的位置也发生了变化。换言之，第一发送单元3与第一接收单元6在竖直方向不再正对，第二发送单元5与第二接收单元4在竖直方向不再正对。如图4A和图4B，当第一接收单元6和第二接收单元4分别在上旋转体2和下旋转体1发生横向偏移时，接收单元的位置逐渐远离了对应发送单元的圆锥体形状的圆形底面中央，从而光照强度较弱。一旦接收单元的位置处在圆形底面的圆周上，则横向偏移量达到最大，光照强度也最弱。相对旋转过程中，光敏二极管等光敏器件感应出来的电压会时高时低，直接影响无线通信速率。

为了解决现有技术中的上述缺陷或不足，本实用新型提供了一种改进的无线信号传输设备结构。图5示出依据本实用新型一实施方式的无线信号传输设备中，上旋转体与下旋转体在相对旋转时进行信号全双工传输的示意图。

参照图5，在该实施方式中，本实用新型的无线信号传输设备包括第一传输装置1和第二传输装置2。并且，第一传输装置(即，下旋转体)1包括第一发送单元3以及第二接收单元，第二传输装置(即，上旋转体)2与第一传输装置1相对旋转。第二传输装置2包括第一接收单元6以及第二发送单元。其中，第一发送单元3和第一接收单元6采用第一波长的光信号进行无线信号传输，第二接收单元和第二发送单元采用第二波长的光信号进行无线信号传输，且第一波长不同于第二波长。如此一来，由于第一发送单元和第二发送单元发射的光是不同波长的，因而不会相互影响，亦即，第一传输路径与第二传输路径彼此独立地进行信号传输。从图5可知，无论上下旋转体如何发生相对旋转，第一发送单元3和第一接收单元6始终正对设置，第二发送单元包括多个发送器件51～54且第二接收单元包括多个接收器件41～44，这些发送器件与对应位置的接收器件以第二波长的光信号进行信号传输。

由上述可知，第二发送单元的多个发送器件51～54在电气连接上是并联在一起的，可以看作是一个整体的发送圆环；第二接收单元的多个接收器件41～44在电气连接上也是并联在一起的，可以看作是一个整体的接收圆环，因而可以让第二接收单元尽可能多接收稳定的、较强的光，大大提高信息传输速度和稳定性。

在一具体实施例，第一传输装置1和第二传输装置2均为光信号收发器件，它们是绕着同一旋转轴进行相对旋转的圆盘结构。例如，第一发送单元3位于圆盘状的第一传输装置1的圆心位置，第一接收单元6位于圆盘状的第二传输装置2的圆心位置，第一传输装置1的圆心位置与第二传输装置2的圆心位置位于旋转轴。本领域的技术人员应当理解，第一传输装置1和第二传输装置2除了设计为圆盘结构外，还可以为方形、椭圆形、多边形等任意形状。较佳地，第二接收单元的多个接收器件41～44沿着以第一发送单元3作为圆心的圆周均匀分布，第二发送单元的多个发送器件51～54沿着以第一接收单元6作为圆心的圆周均匀分布。若接收器件的数目为4，则相邻两个接收器件的位置在圆周上间隔为90度。

在一具体实施例，第一发送单元和第二发送单元均为注入式半导体发光器件、半导体激光器件或光电耦合器件。该注入式半导体发光器件为发光二极管、数码管、符号管、米字管或矩阵管。此外，第一接收单元和第二接收单元均为光敏二极管、雪崩二极管、光敏三极管、光敏场效应管或光敏电阻。

图6示出依据本申请的另一实施方式，采用图5的无线信号传输设备进行信号全双工传输的方法流程图。

结合图6和图5，在用于相对旋转的两个物体之间的无线信号传输方法中，首先，设置第一发送单元3和第二接收单元(包括多个接收器件41～44)于第一旋转体1。其次，设置第一接收单元6和第二发送单元(包括多个发送器件51～54)于第二旋转体2，第二旋转体2与第一旋转体1绕着同一旋转轴进行相对旋转。最后，藉由第一发送单元3以及第一接收单元6建立第一传输路径，藉由第二发送单元以及第二接收单元建立第二传输路径。其中，第二传输路径的信号流向与第一传输路径的信号流向相反(即，全双工信号传输方式)，第一传输路径或第二传输路径与旋转轴相重合。本领域的技术人员应当理解，在其他的一些实施例中，第一发送单元和第一接收单元可设置位于旋转轴，此时的第二发送单元和第二接收单元分别包括多个发送器件和多个接收器件；在另一些实施例中，第二发送单元和第二接收单元可设置位于旋转轴，此时的第一发送单元和第一接收单元分别包括多个发送器件和多个接收器件。

采用本实用新型的全双工的无线信号传输设备，该无线信号传输设备包括相对旋转的第一传输装置以及第二传输装置。第一传输装置包括第一发送单元以及第二接收单元，第二传输装置包括第一接收单元以及第二发送单元，其中，第一发送单元和第一接收单元采用第一波长的光信号进行无线信号传输，第二接收单元和第二发送单元采用第二波长的光信号进行无线信号传输，第一波长不同于第二波长，第一发送单元和第一接收单元在相对旋转时始终正对设置，第二发送单元包括多个发送器件且第二接收单元包括多个接收器件，发送器件与对应位置的接收器件以第二波长的光信号进行信号传输。相比于现有技术，本实用新型的无线信号传输设备将一组发送和接收单元放在旋转体的旋转轴上，另一组发送和接收单元采用多颗器件沿圆周布置，这样旋转体无论转动到何种角度，都可让旋转轴上的该组发送和接收单元正对设置，从而大大提高信息传输速度和稳定性。此外，沿圆周布置的另一组发送和接收单元由多个发射管和多个接收管电气并联组成一个圆环，使得接收管接收到的光强更加稳定。

上文中，参照附图描述了本实用新型的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以对本实用新型的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本实用新型权利要求书所限定的范围内。