一种水下可见光通信接收天线装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种水下可见光通信接收天线装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着人们对海洋探测的不断深入，对于水下无线通信技术的要求也越来 越高。基于LED的水下可见光通信的优点，使其在商业与军事等领域具有很大的应用前景。 [0003]在水下可见光通信系统中，发射天线以一定的发散角，将信号以光束的形式发送 到海水中，光束到达接收平面处呈现一定大小的光斑，经过光学接收天线的接收聚焦后打 在接收光电探测器上。但是，由于水下光通信机通信时可能有一端处于直线运动状态，这会 引起光通信机以及在光通信机上的光学天线的振动，使得光束在接收平面上抖动，对透镜 聚光效率产生影响。例如，运动端在直线轨道上做匀速直线运动时，轨道偏转角以及振动对 运动端的影响从而影响整体的系统性能。
[0004] 现有的针对海水流动引起的光接收的问题，主要通过在光接收机前加一个普通的 聚光透镜，或增加发射光功率、增大发射光斑和采用大面积探测器等方法来解决。
[0005] 参见图1，该图为现有技术中在光电探测器前加一个普通聚光透镜时接收光斑偏 移的示意图。当发射机为运动端时，振动会引起固定接收平面上光斑的抖动和偏移，使光斑 中心偏离接收透镜中心，使得进入接收透镜的平均能量减小，并且导致进入接收透镜的光 束成一定的视场角，引起接收透镜焦平面上的像点偏移，带来损耗。特别是当振动剧烈引起 像点偏移过大时，接收焦平面上的像点可能偏移出接收光电探测器的直径，将引起通信中 断。同时，随着偏转角度Θ的增加，将会引起接收透镜中心处的平均功率下降，导致接收功率 下降；随着运动距离的增加，接收平面上光斑半径增加，也会引起接收功率的降低。当光斑 的半径大于透镜的半径时，只有部分光的能量能被透镜接收，当光斑半径小于接收透镜半 径的时候，全部光能量都能被接收透镜接收。
[0006] 在光接收机前加一个普通聚光透镜，聚光范围大于光电探测器大小。虽然该方法 能够克服一定程度上的视轴不重合的问题，但是在水下固定的端对端可见光通信中，上述 方法也只能够解决轻微的海水流动引起的光斑抖动问题。在一些抖动剧烈和光通信终端移 动的水下环境，上述方法无法满足可靠光通信的需要。
[0007] 增加发射光功率、增大发射光斑和增加光电探测器面积等方法将增加系统功耗和 成本，而且采用大面积光电探测器会引起大的环境噪声，降低信息传输速率。特别是在一些 抖动剧烈和光通信终端移动的水下环境，上述方法无法满足可见光通信的需要。
[0008] 因此，本领域技术人员需要提供一种水下可见光通信接收天线装置，能够解决在 光斑抖动剧烈或光通信终端移动的水下环境中通信接收问题。
【发明内容】
[0009] 为了解决现有技术问题，本发明提供了一种水下可见光通信接收天线装置，能够 解决在光斑抖动剧烈或光通信终端移动的水下环境中通信接收问题。
[0010]本发明实施例提供的一种水下可见光通信接收天线装置，包括:第一聚光透镜、第 二聚光透镜和光电探测器；
[0011]所述第一聚光透镜，用于接收并聚集发射天线发射的信号光束；
[0012] 所述第二聚光透镜，用于接收并聚集所述第一聚光透镜聚集后的信号光束；
[0013] 所述光电探测器，用于接收所述第二聚光透镜聚集后的信号光束。
[0014] 优选地，
[0015] 所述第一聚光透镜的接收面积大于等于所述发射天线发送的信号光束到达所述 第一聚光透镜时的光斑面积。
[0016] 优选地，
[0017] 所述第二聚光透镜的第一端面的面积大于等于所述第一聚光透镜聚集后的信号 光束的偏移范围；
[0018] 所述第二聚光透镜的第二端面的直径小于等于所述光电探测器的直径。
[0019] 优选地，
[0020] 所述第一聚光透镜与所述第二聚光透镜的第一端面平行；
[0021] 所述第一聚光透镜的中心、所述第二聚光透镜的第一端面的中心和所述光电探测 器的中心三者位于同一条直线；
[0022]所述第二聚光透镜的第一端面与所述第一聚光透镜之间的距离为所述第一聚光 透镜的焦距。
[0023] 优选地，
[0024] 所述第二聚光透镜的侧面涂覆第一反光材料。
[0025] 优选地，
[0026] 所述第二聚光透镜的第一端面边缘延伸至所述第一聚光透镜外周壁处设置有第 一遮光罩；
[0027] 所述第一遮光罩内侧涂覆第二反光材料；
[0028] 所述第一遮光罩外侧为第一不透光材料。
[0029] 优选地，
[0030] 所述第二聚光透镜侧面设置有第二遮光罩；
[0031] 所述第二遮光罩为第二不透光材料。
[0032] 优选地，
[0033]所述第二聚光透镜为圆台形透镜。
[0034] 优选地，
[0035]所述第二聚光透镜为球台形透镜。
[0036] 优选地，
[0037]所述光电探测器为光电二极管。
[0038] 与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
[0039] 本发明提供的水下可见光通信接收天线装置，利用第一聚光透镜和第二聚光透镜 相结合的优良集光性能来进行水下通信设备之间运动时的信号光束的接收。本发明可解决 接收光斑偏离光电探测器问题，能实现更好的接收效果，具有成本小、操作简单、聚光效果 好、利于实现等优点，很大程度的提高了接收机的接收角度，降低了水下可见光通信系统对 发射光束对准性能的依赖。
【附图说明】
[0040] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0041] 图1为现有技术中在光电探测器前加一个普通聚光透镜时接收光斑偏移的示意 图；
[0042] 图2为本发明提供的水下可见光通信接收天线装置的实施例一的结构示意图； [0043]图3为本发明提供的水下可见光通信接收天线装置的实施例一中聚光光斑偏移的 示意图；
[0044] 图4为本发明提供的水下可见光通信接收天线装置的实施例二的第一种结构示意 图；
[0045] 图5为本发明提供的水下可见光通信接收天线装置的实施例二的第二种结构示意 图；
[0046] 图6为本发明提供的水下可见光通信接收天线装置的实施例二中圆台形透镜的结 构示意图；
[0047] 图7为本发明提供的水下可见光通信接收天线装置的实施例三的第一种结构示意 图；
[0048]图8为本发明提供的水下可见光通信接收天线装置的实施例三的第二种结构示意 图。
【具体实施方式】
[0049] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的 附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本 发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在 没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050] 实施例一：
[0051]参见图2,该图为本发明提供的水下可见光通信接收天线装置实施例一的结构示 意图
[0052]本实施例提供的一种水下可见光通信接收天线装置，包括:第一聚光透镜100、第 二聚光透镜200和光电探测器300;
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