兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置

本发明涉及无线光通信（ wireless optical communication，woc），具体涉及一种兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置。

背景技术：

1、无线光通信技术因其具有容量大、成本低和更高的传输速率而得到了广泛的应用。然而，无线光通信因其载信息的光束在自由空间中传输，受外界环境的影响较大，如大气和海洋湍流、大气中的气溶胶、雨、学、雾或者海水吸收散射等，相比于这些因素，太阳背景光也会对无线光通信造成严重的影响，当太阳背景光强等于或大于信号光强时，会使接收端无法检测出信号光，造成无线光的通信链路中断。通常的方法是在接收端使用遮光罩或者在避开太阳光直射的方向进行通信，或者在接收端使用滤波器滤去太阳背景光的干扰，这些方法中前者会严重影响无线光通信的使用场景，后者需使用高质量的光学滤波器，成本较高。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，本发明能够有效消除太阳背景光干扰的影响，并且能够将太阳背景光和信号光的未调制光成分转换成电能存储起来，作为其它电路的电能，具有抗太阳背景光干扰、绿色高效的优点。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，包括光电转换器、直流通路、能量存储器、交流通路和数据解调器，所述光电转换器用于将太阳背景光和信号光构成的合波光信号转换成光电流后分别输出到直流通路和交流通路，所述信号光包括调制光成分和未调制光成分，所述直流通路用于阻隔信号光的调制光成分转换成的交流光电流、只允许太阳背景光和信号光的未调制光成分转换成的直流光电流送入能量存储器进行存储，所述交流通路用于阻隔太阳背景光和信号光的未调制光成分转换成的直流光电流、只允许信号光的调制光成分转换成的交流光电流通过并输出到数据解调器；所述数据解调器用于对交流光电流进行解调得到信号光所携带的信息数据。

4、可选地，所述光电转换器的输入端连接有接收光学天线，所述接收光学天线用于接收输入的太阳背景光和信号光。

5、可选地，所述直流通路包括直流通路线路和串联在直流通路线路上的电感器。

6、可选地，所述能量存储器一端与直流通路相连、另一端接地。

7、可选地，所述能量存储器为储能电容器或电池。

8、可选地，所述交流通路包括交流通路线路和串联在交流通路线路上的电容器。

9、可选地，所述太阳背景光和信号光构成的合波光信号的函数表达式为：

10、；

11、其中，为合波光信号，为通信信号激光载波功率，为虚数单位，为通信信号激光载波频率，为时间，为通信信号激光载波的相位噪声，为通信信号对光载波的调制深度，为携带信息数据的通信电信号，为太阳背景光的功率。

12、可选地，光电转换器输出的光电流的函数表达式为：

13、；

14、其中，为光电转换器输出的光电流，为光电转换器输出的直流光电流，为通信信号光载波中未调制光成分转换成的直流光电流，为太阳背景光转换成的直流光电流，为通信信号光载波中调制光成分转换成的交流光电流，为与光信号传输损耗和光电转换器响应度有关的常数系数。

15、可选地，直流通路输出的直流光电流的函数表达式为：

16、；

17、其中，为直流通路输出的直流光电流，为与光信号传输损耗和光电转换器响应度有关的常数系数。

18、可选地，交流通路输出的交流光电流的函数表达式为：

19、；

20、其中，为交流通路输出的交流光电流，为与光信号传输损耗和光电转换器响应度有关的常数系数。

21、和现有技术相比，本发明主要可起到下述有益效果：本发明装置包括光电转换器、直流通路、交流通路、与直流通路相连接的能量收集存储器以及与交流通路相连接的数据解调器。接收端将接收到带太阳背景光干扰的合波光信号转换成光电流信号；由于太阳背景光转换成的光电流是一种直流光电流，通过直流通路流向能量存储器转换成电能存储起来，可作为其它电路的电能；经过信息数据调制的信号光的调制光成分转换成的光电流是一种交流电流，通过交流通路流向后面的数据解调器，最后通过解调器进行解调恢复出发射端发送的信息数据。本发明能够有效消除太阳背景光干扰的影响，并且能够将太阳背景光和信号光的未调制光成分等直流光转换成电能存储起来，作为其它电路的电能，具有抗太阳背景光干扰、绿色高效的优点。

1.一种兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，其特征在于，包括光电转换器、直流通路、能量存储器、交流通路和数据解调器，所述光电转换器用于将太阳背景光和信号光构成的合波光信号转换成光电流后分别输出到直流通路和交流通路，所述信号光包括调制光成分和未调制光成分，所述直流通路用于阻隔信号光的调制光成分转换成的交流光电流、只允许太阳背景光和信号光的未调制光成分转换成的直流光电流送入能量存储器进行存储，所述交流通路用于阻隔太阳背景光和信号光的未调制光成分转换成的直流光电流、只允许信号光的调制光成分转换成的交流光电流通过并输出到数据解调器；所述数据解调器用于对交流光电流进行解调得到信号光所携带的信息数据。

2.根据权利要求1所述的兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，其特征在于，所述光电转换器的输入端连接有接收光学天线，所述接收光学天线用于接收输入的太阳背景光和信号光。

3.根据权利要求1所述的兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，其特征在于，所述直流通路包括直流通路线路和串联在直流通路线路上的电感器。

4.根据权利要求3所述的兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，其特征在于，所述能量存储器一端与直流通路相连、另一端接地。

5.根据权利要求4所述的兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，其特征在于，所述能量存储器为储能电容器或电池。

6.根据权利要求1所述的兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，其特征在于，所述交流通路包括交流通路线路和串联在交流通路线路上的电容器。

7.根据权利要求1所述的兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，其特征在于，所述太阳背景光和信号光构成的合波光信号的函数表达式为：

8.根据权利要求7所述的兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，其特征在于，光电转换器输出的光电流的函数表达式为：

9.根据权利要求7所述的兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，其特征在于，直流通路输出的直流光电流的函数表达式为：

10.根据权利要求7所述的兼具光能量收集与抗太阳光干扰的无线光通信接收装置，其特征在于，交流通路输出的交流光电流的函数表达式为：