[发明专利]一种基于多面体结构的水下大广角无线光通信组件

说明书

本发明涉及一种基于多面体结构的水下大广角无线光通信组件，包括外壳体、设置于外壳体前端的球形光窗、设置于外壳体内部的支撑架部件、与外壳体之间固定的后盖以及插接在后盖上的深水湿插拔连接器；支撑架部件包括支撑柱，支撑柱的外侧面上设置有印制板Ⅰ，支撑柱前端设置有棱锥结构的支撑块，该支撑块的锥面上设置有印制板Ⅱ，每个印制板Ⅱ上设置有发射元件和/或接收元件从而实现180°光源发散角发射和/或180°空间探测接收。本发明可以实现光源180°发散角发射和180°空间探测，克服了现有技术中通信发散角度小、移动通信范围有限的问题，且光路中无需透镜等复杂光学器件，简化了光路结构，降低了成本。

技术领域

本发明涉及无线光通信领域，具体是一种基于多面体结构的水下大广角无线光通信组件。

背景技术

水下各种设备采集到海量数据、视频等信息需要实时高速传输，目前水下无线通信主要采用声呐，但是声呐的传输速率严重制约着信息形式的多样化。水下可见光通信做为一种新型的通信技术，具有带宽大、抗电磁干扰、体积小、功耗低等优点，开展可见光通信技术的研究，对加大海洋科技创新力度、促使海洋信息化系统更加数字化、网络化、智能化，具有深远意义。例如水下潜航器与主体对接过程耗时甚至长达数个小时，但是采用水下可见光通信的方式，传输数据量大，可快速建立互连，无需冗余复杂的导向结构。

目前水下无线光通信产品采用准平行光点对点通信，但采用此方式通信的产品存在以下三个问题：1、点对点通信在水下复杂环境中很难实现对准，在具体使用中很难建立有效连接，不具备实用价值；2、点对点通信光束直径较小，易受水中动植物或浮游生物的遮挡而导致通信中断；3、点对点通信系统对于移动终端之间建立连接非常困难，需要有一套完整复杂的自动捕捉对准系统(ATP)，将对产品体积和研发成本带来额外的开销。

发明内容

为克服以上缺陷，本发明提供一种基于多面体结构的水下大广角无线光通信组件，采用LED光源或大光敏面PIN探测器间隔均匀排布，使信号发射部分和/或信号接收部分均匀分布在呈棱锥结构的支撑块的锥面上，该结构可实现光源180°发散角发射和180°空间探测，克服了现有技术中通信发散角度小、移动通信范围有限的问题，且光路中无需透镜等复杂光学器件，简化了光路结构，降低了成本。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的，依据本发明提出的一种基于多面体结构的水下大广角无线光通信组件，包括外壳体、设置于外壳体前端的球形光窗、设置于外壳体内部的支撑架部件、与外壳体之间固定的后盖以及插接在后盖上的深水湿插拔连接器；支撑架部件包括支撑柱，支撑柱的外侧面上设置有印制板Ⅰ，支撑柱前端设置有棱锥结构的支撑块，该支撑块的锥面上设置有印制板Ⅱ，每个印制板Ⅱ上设置有发射元件和/或接收元件从而实现180°光源发散角发射和/或180°空间探测接收。

进一步地，单向通信的光通信组件分为发射组件和接收组件，发射组件的每个印制板Ⅱ上均设置发射元件，接收组件的每个印制板Ⅱ上均设置接收元件。

进一步地，全双工通信的光通信组件每个印制板Ⅱ上均设置发射元件和接收元件。

进一步地，发射元件可以选用LED光源，且LED光源的数量为一个或多个。

进一步地，接收元件可以选用PIN探测器，且PIN探测器的数量为一个或多个。

进一步地，外壳体与球形光窗之间通过O型密封圈Ⅰ和O型密封圈Ⅱ密封，外壳体与后盖之间通过O型密封圈Ⅲ和O型密封圈Ⅳ密封，深水湿插拔连接器与后盖之间通过O型密封圈Ⅴ密封。

进一步地，印制板Ⅰ与印制板Ⅱ采用刚柔结合板一体化成型，相邻两个印制板Ⅰ之间采用柔性板连接，相邻两个印制板Ⅱ之间以及印制板Ⅰ与印制板Ⅱ之间也采用柔性板连接。

进一步地，印制板Ⅰ与支撑柱之间设置有导热铜块Ⅰ，印制板Ⅱ与支撑块之间设置有导热铜块Ⅱ，且导热铜块Ⅰ与支撑柱连接处、导热铜块Ⅱ与支撑块连接处以及支撑柱与支撑块连接处、支撑柱与后盖连接处均涂有导热硅脂。