一种光通信系统及其光接收装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种光接收装置及光通信系统，光接收装置包括多个用于接收光信号的光电转换器件和处理单元，处理单元用于对所述光电转换器件输出的电信号进行处理。该光接收装置通过多个光电转换器件来接收光信号，经过处理后输出符合要求的模拟信号，本申请增加了接收端的光信号接收面积，从而提高了通信距离和通信质量。
【专利说明】一种光通信系统及其光接收装置
【技术领域】
[0001]本申请涉及光通信领域，具体涉及一种光通信系统及其光接收装置。
【背景技术】
[0002]可见光通信是利用可见光进行数据传输，例如通过LED光源的高频率闪烁来进行通信。可见光通信的光波长范围为390?770nm，具有很丰富的频谱资源。且可见光通信能够适用于任何通信协议，适用于任何工作环境。可见光通信具有较好的可控性，其保密性好，通信数据不容易被窃取，安全性较高。因此，可见光通信的普及具有重大意义。
[0003]然而，目前可见光通信的光接收装置具有或多或少的缺陷，因此，影响了可见光通信的通信速率、通信距离和通信质量。尤其是光接收装置采用单个光电二极管，这对提高可见光通信的通信速率、通信距离和通信质量具有很大的阻碍。
【发明内容】
[0004]本申请提供了一种光通信系统及其光接收装置，改善了通信距离和通信质量。
[0005]根据本申请的一方面，本申请提供了一种光接收装置，包括:
[0006]多个用于接收光信号的光电转换器件；
[0007]处理单元，所述处理单元接收光电转换器件输出的电信号并进行处理。
[0008]在一实施例中，还包括用于将光电转换器件输出的模拟电信号转换成数字信号的数字信号转换电路，数字信号转换电路的输入端耦合到光电转换器件的输出端，输出端耦合到处理单元。
[0009]在一实施例中，所述数字信号转换电路包括:
[0010]均值处理电路,均值处理电路的输入端与放大器的输出端连接，对放大器输出的电信号进行稳压得到均值信号；
[0011]比较器，比较器分别与放大器和均值处理电路的输出端连接，将放大器输出的电信号与均值处理电路输出的均值信号进行比较，输出数字信号。
[0012]在一实施例中，光接收装置还包括放大器，放大器连接在光电转换器件的输出端和数字信号转换电路的输入端之间，对光电转换器件输出的电信号进行放大将放大后的电信号输出到数字信号转换电路。
[0013]在一实施例中，所述光接收装置还包括基板，所述多个光电转换器件均匀设置在基板上。
[0014]在一实施例中，所述光电转换器件为光电二极管，所述放大器为对数放大器。
[0015]在一实施例中，光电转换器件输出的电信号为电流信号，多个光电转换器件的输出端并联后连接到放大器的输入端，或者多个光电转换器件的输出端并行分别连接到放大器的多个输入端，放大器将多个光电转换器件输出的电信号进行叠加并放大；或者所述光接收装置装置还包括功率比较器，功率比较器的输入端连接到多个光电转换器件的输出端，功率比较器的输出端连接到放大器，将多个光电转换器件中输出的功率最大的电信号输出到所述放大器。
[0016]在一实施例中，光接收装置还包括与处理单元输出端连接的执行装置，所述执行装置接收并响应处理单元输出的信号。
[0017]在一实施例中，所述处理单元包括处理器和数模转换电路，数模转换电路与处理器信号连接，将处理器输出的数字信号转换成模拟信号并输出，所述执行装置包括输出装置，所述输出装置与所述数模转换电路的输出端连接，将数模转换电路输出的模拟信号通过声音、光、图像和/或视频的方式输出。
[0018]在一实施例中，所述输出装置为声音播放装置和/或显示装置。
[0019]在另一实施例中，所述处理单兀对光电转换器件输出的电信号处理后输出控制信号，所述执行装置基于所述控制信号进行动作。
[0020]在一实施例中，所述光电转换器件的数量为三个，三个光电转换器件分别位于一正三角形的三个顶点上。
[0021 ] 在一实施例中，所述光电转换器件的数量为五个，五个光电转换器件中的一个分布在以其它四个为顶点形成的正方形的中心位置。
[0022]在一实施例中，所述光电转换器件的数量为九个，九个光电转换器件以每行三个、每列三个的阵列方式均匀排布。
[0023]根据本申请的另一方面，本申请提供了一种光通信系统，包括用于将传输数据通过光信号发射出去的光发射装置，和上述任一项所述的光接收装置。
[0024]在一实施例中，所述光发射装置包括阵列式排列的多个发光器件。
[0025]在一实施例中，所述发光器件为发光二极管。
[0026]本申请提供的一种光通信系统及其光接收装置，该光接收装置通过多个光电转换器件来接收光信号，并依次通过放大器、均值处理电路、比较器和处理单元对接收到的光信号进行处理，得到符合要求的模拟信号进行输出。由于本申请增加了接收端的光信号接收面积，从而提高了通信距离和通信质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为本申请实施例一中光接收装置的示意图；
[0028]图2为本申请实施例二中光接收装置的示意图；
[0029]图3为本申请实施例三中光接收装置的示意图；
[0030]图4为本申请实施例四中光接收装置的示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面通过【具体实施方式】结合附图对本申请作进一步详细说明。
[0032]实施例一
[0033]请参考图1，本实施例提供了一种光接收装置，包括多个光电转换器件A001、放大器A002和处理单元Al。
[0034]光电转换器件AOOl用于接收光信号。本实例中，光接收装置还包括基板A2，多个光电转换器件AOOl均匀设置在基板A2上。在一具体实例中，光电转换器件AOOl为光电二极管，光电二极管输出的为电流信号，多个光电二极管的输出端并联后连接到放大器A002的输入端。在本实施例中，光电二极管的数量为三个，三个光电二极管分别位于一正三角形的三个顶点上。多个光电二极管能够增加光的接收面积，从而改善光通信的通信距离和通
信质量。
[0035]放大器A002的输入端与光电转换器件AOOl的输出端连接，对光电转换器件AOOl输出的电信号进行放大，具体的，放大器A002用于将光电转换器件AOOl输出的电流信号进行叠加并转换成电压信号后放大。当然，本领域技术人员应当理解，光电转换器件AOOl也可以进行电流-电压转换，输出电压信号，这种情况下，放大器A002直接对电压信号进行放大。
[0036]本实施例中，放大器A002为对数放大器，当光电转换器件AOOl输入信号较弱时，其作为线性放大器，增益较大；当光电转换器件AOOl输入信号较强时，其作为对数放大器，增益较小。因此，对数放大器可以适应光电转换器件AOOl输出电流信号的强弱，保证通信质量。在其它实施例中，放大器A002也可以为其它类别的放大器。
[0037]在光电转换器件输出信号为模拟信号的情况下，本实施例还包括数字信号转换电路，其连接在放大器A002和处理单元Al之间，用于将光电转换器件AOOl输出的模拟电信号转换成数字信号。在一种具体实施例中，数字信号转换电路包括均值处理电路A003和比较器A004，均值处理电路A003的输入端与放大器A002的输出端连接，对放大器A002输出的信号进行稳压得到均值信号，输出方波或类似方波的信号。
[0038]比较器A004分别与放大器A002和均值处理电路A003的输出端连接，将放大器A002输出的信号与均值处理电路A003输出的方波信号进行比较,输出高低电平的数字信号。具体来说，一种比较方案为:比较器A004将放大器A002输出的电压信号作为源信号，与均值处理电路A003输出的基准信号进行比较，当源信号的电压幅度小于或者等于基准信号时，输出低电平；大于基准信号时，输出高电平，从而还原出原波形。
[0039]处理单兀Al用于对光电转换器件输出的电信号进行处理,本具体实施例中，处理单元Al与比较器A004的输出端连接，用于对比较器A004输出的数字信号进行处理，处理可以包括判断、识别、认证、解密、数据运算和/或数据转换等，并根据处理结果输出控制信号或数据信号。为响应处理单元输出的信号，本实施例中，光接收装置还包括与处理单元输出端连接的执行装置，执行装置接收并响应处理单元输出的信号。
[0040]在一种具体实例中，处理单元将处理后的数字信号转换为模拟信号输出。请参考图1，处理单元Al包括处理器A005和数模(DA)转换电路A006。处理器A005与比较器A004的输出端连接，用于对比较器A004输出的数字信号进行解码和/或解密等处理。一般的，在信号发射端都会对原始信号进行编码，因此，在接收端，接收装置中的处理器A005对接收到的信号进行解码。在某些实施例中，为了提高信号传输的安全性，信号发射端还对原始信号进行加密，在接收端，接收装置中的处理器A005还对接收到的信号进行解密。在一具体实例中，处理器A005为MCU。数模(DA)转换电路A006与处理器A005的输出端连接，用于将处理器A005处理后的数字信号转换为模拟信号，并将模拟信号输出。在一具体实例中，执行装置包括输出装置A007，输出装置A007与数模转换电路A006的输出端连接，输出装置A007用于将数模转换电路输出的模拟信号通过声音、光和/或图像的方式输出。因此，相应的，输出装置A007可以为声音播放装置或显示装置，显示装置可以是发光器件或图像显示设备。[0041]在另一种具体实例中，处理单元对光电转换器件输出的电信号进行处理后输出控制信号，执行装置基于该控制信号进行动作。例如打开门锁、闸口或基于该控制信号进行一些处理。
[0042]本实施例中，光接收装置还包括与放大器AOO1、均值处理电路A002、比较器A003、处理器A004、数模转换电路A005和输出装置A006连接的电源A000，为光接收装置各部分提供电力供应。
[0043]本实施例提供的光接收装置，通过三个光电二极管来接收光信号，并依次通过放大器、均值处理电路、比较器和处理单元对接收到的光信号进行处理后输出符合要求的模拟信号。本实施例中的方案与通过单个光电二极管接收光信号的方案相比，增加了接收端的光信号接收面积，从而提高了光通信的通信距离和通信质量。
[0044]在其他的具体实施例中，多个光电转换器件的输出端还可以并行分别连接到放大器的多个输入端，放大器将多个光电转换器件输出的电信号进行叠加并放大；或者光接收装置还包括功率比较器，功率比较器的输入端连接到多个光电转换器件的输出端，功率比较器的输出端连接到放大器，将多个光电转换器件中输出的功率最大的电信号输出到所述放大器。
[0045]本领域技术人员应当理解，当光电转换器件AOOl输出的信号强度足够时，也可以不需要放大器。
[0046]实施例二
[0047]请参考图2，本实施例提供了一种光接收装置，包括多个光电转换器件B001、放大器B002、均值处理电路B003、比较器B004、处理单元B1、输出装置B007、电源B000和基板B2。处理单元BI包括处理器B005和数模转换电路B006。光电转换器件BOOl为光电二极管。
[0048]本实施例与实施例一的区别在于，光电二极管的数量为五个，五个光电二极管中的一个分布在以其它四个为顶点形成的正方形的中心位置。
[0049]本实施例提供的光接收装置，通过五个光电二极管来接收光信号，并依次通过放大器、均值处理电路、比较器和处理单元对接收到的光信号进行处理，得到符合要求的模拟信号进行输出，与通过单个光电二极管接收光信号的方案相比，提高了光通信的通信距离和通信质量。
[0050]实施例三
[0051]请参考图3，本实施例提供了一种光接收装置，包括多个光电转换器件C001、放大器C002、均值处理电路C003、比较器C004、处理单元Cl、输出装置C007、电源C000和基板C2。处理单元Cl包括处理器C005和数模转换电路C006。光电转换器件COOl为光电二极管。
[0052]本实施例与实施例二的区别在于，光电二极管的数量为九个，九个光电二极管以每行三个、每列三个的阵列方式均匀排布。
[0053]本实施例提供的光接收装置，通过九个光电二极管来接收光信号，并依次通过放大器、均值处理电路、比较器和处理单元对接收到的光信号进行处理，得到符合要求的模拟信号进行输出，与通过单个光电二极管接收光信号的方案相比，提高了光通信的通信距离和通信质量。[0054]实施例四
[0055]请参考图4，本实施例提供了一种光接收装置，包括多个光电转换器件D001、放大器D002、均值处理电路D003、比较器D004、处理单元D1、输出装置D007、电源D000和基板D2。处理单元Dl包括处理器D005和数模转换电路D006。光电转换器件DOOl为光电二极管。
[0056]本实施例与实施例三的区别在于，九个光电二极管以无规则的方式排布。
[0057]本实施例提供的光接收装置，通过九个光电二极管来接收光信号，并依次通过放大器、均值处理电路、比较器和处理单元对接收到的光信号进行处理，得到符合要求的模拟信号进行输出，与通过单个光电二极管接收光信号的方案相比，也可以提高了光通信的通信距离和通信质量。
[0058]实施例五
[0059]本实施例提供了一种光通信系统，包括用于将传输数据通过光信号发射出去的光发射装置和光接收装置，光发射装置包括阵列式排列的多个发光器件，在一具体实例中，发光器件为发光二极管。在其他的实施例中，发光器件也可以采用LCD、荧光灯或白炽灯等。光接收装置可采用上述任一实施例中的光接收装置。本实施例不但在光接收端增大了光接收面积，提高了光接收性能，而且在光发射端也增大了光发射面积，提高了光发射质量，从而提高了光通信系统整体的通信距离和通信质量。
[0060]当然，本领域技术人员应当理解，光发射装置也可以只包括一个发光器件。
[0061]本申请实施例提供的光接收装置可以是门锁、电器、会议广播端、耳机或其它用于进行光通信的设备。本申请实施例提供的光接收装置可以是基于可见光通信的光接收装置。
[0062]以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
【权利要求】
1.一种光接收装置，其特征在于包括: 多个用于接收光信号的光电转换器件； 处理单元，所述处理单元接收光电转换器件输出的电信号并进行处理。
2.如权利要求1所述的光接收装置，其特征在于，还包括用于将光电转换器件输出的模拟电信号转换成数字信号的数字信号转换电路，数字信号转换电路的输入端耦合到光电转换器件的输出端，输出端耦合到处理单元。
3.如权利要求2所述的光接收装置，其特征在于，还包括放大器，放大器连接在光电转换器件的输出端和数字信号转换电路的输入端之间，对光电转换器件输出的电信号进行放大，并将放大后的电信号输出到数字信号转换电路。
4.如权利要求 3所述的光接收装置，其特征在于，所述数字信号转换电路包括: 均值处理电路，均值处理电路的输入端与放大器的输出端连接，对放大器输出的电信号进行稳压得到均值信号； 比较器，比较器分别与放大器和均值处理电路的输出端连接，将放大器输出的电信号与均值处理电路输出的均值信号进行比较，输出数字信号。
5.如权利要求4所述的光接收装置，其特征在于，还包括基板，所述多个光电转换器件均匀设置在基板上。
6.如权利要求5所述的光接收装置，其特征在于，所述光电转换器件为光电二极管，所述放大器为对数放大器。
7.如权利要求3所述的光接收装置，其特征在于，光电转换器件输出的电信号为电流信号，多个光电转换器件的输出端并联后连接到放大器的输入端，或者多个光电转换器件的输出端并行分别连接到放大器的多个输入端，放大器将多个光电转换器件输出的电信号进行叠加并放大；或者所述光接收装置还包括功率比较器，功率比较器的输入端连接到多个光电转换器件的输出端，功率比较器的输出端连接到放大器，将多个光电转换器件中输出的功率最大的电信号输出到所述放大器。
8.如权利要求1所述的光接收装置，其特征在于，还包括与处理单元输出端连接的执行装置，所述执行装置接收并响应处理单元输出的信号。
9.如权利要求8所述的光接收装置，其特征在于，所述处理单元包括处理器和数模转换电路，数模转换电路与处理器信号连接，将处理器输出的数字信号转换成模拟信号并输出，所述执行装置包括输出装置，所述输出装置与所述数模转换电路的输出端连接，将数模转换电路输出的模拟信号通过声音、光、图像和/或视频的方式输出。
10.如权利要求9所述光接收的装置，其特征在于，所述输出装置为声音播放装置和/或显示装置。
11.如权利要求8所述的光接收装置，其特征在于，所述处理单元对光电转换器件输出的电信号进行处理后输出控制信号，所述执行装置基于所述控制信号进行动作。
12.如权利要求1至11中任一项所述的光接收装置，其特征在于，所述光电转换器件的数量为三个，三个光电转换器件分别位于一正三角形的三个顶点上； 或者所述光电转换器件的数量为五个，五个光电转换器件中的一个分布在以其它四个为顶点形成的正方形的中心位置； 或者所述光电转换器件的数量为九个，九个光电转换器件以每行三个、每列三个的阵列方式均匀排布。
13.—种光通信系统，其特征在于，包括用于将传输数据通过光信号发射出去的光发射装置，和如权利要求1至12中任一项所述的光接收装置。
14.如权利要求13所述的光通信系统，其特征在于，所述光发射装置包括阵列式排列的多个发光器件。
15.如权利要求14所述的光通信系统，其特征在于，所述发光器件为发光二极管。
【文档编号】H04B10/116GK203492026SQ201320623535
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】不公告发明人 申请人:深圳光启创新技术有限公司