基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法及装置，该方法包括：S1：利用光电倍增管将接收的通信光信号转换为通信电流信号；S2：将通信电流信号转换为通信电压信号；S3：根据通信电压信号产生直流电压，并利用直流电压控制光电倍增管的内部增益变化，以控制通信电压信号幅值的变化，实现增大接收装置的接收光功率范围；其中，通信电压信号作为接收装置后续处理的电信号。本发明专利技术的方法，通过直流电压控制光电倍增管内部增益的方法实现不同光功率信号检测的，增大了接收装置的接收光功率范围，而且针对不同光功率的信号可以实现快速响应。

【技术实现步骤摘要】
基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法及装置
本专利技术属于水下无线通信
，具体涉及一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法及装置。
技术介绍
无线通信技术在水下通信领域至关重要，不论是海底监测数据的回传，还是水下移动平台间的信息交互，都需要高效的数据传输。其中，以蓝绿光波作为信息载体的水下无线光通信，由于具有传输速率高、延迟低、重量轻、体积功耗小等突出优点，在近距离水下无线传输领域具有广阔应用前景，已成为海洋通信的重要发展方向。在实际应用中，到达水下通信接收机的通信光信号功率，极大地受到通信传输距离和海水光学衰减性质的影响。这将导致不同工作环境下，到达接收机的光信号功率有所变化。对于光功率较小的通信光信号而言，接收机需要具备足够的灵敏度才能实现光信号的有效检测；而当通信光信号的功率超出接收机中的光电探测器额定工作范围时，轻则影响光信号的检测准确性，重则会造成光电探测器的损坏。因此，水下无线光通信接收机需要具备较大的光功率接收范围。相关技术中，为了增大水下通信接收机的接收光功率范围，通常会在接收机内部的光电探测器前面放置一个可变衰减器，通过调节可变衰减器的透过率调整到达光电探测器的光功率，使得探测器能够工作在最佳状态。常用的可变衰减器有机械型光衰减器、MEMS型光衰减器、磁光型衰减器、热光型衰减器、液晶型衰减器等。然而，可变衰减器的存在会增加接收机的体积、重量和复杂度，给设备的使用带来不便。另外，可变衰减器的存在会在一定程度上减小接收机的视场，这会增加通信时发射机和接收机的对准要求。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法及装置。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法，包括：S1：利用光电倍增管将接收的通信光信号转换为通信电流信号；S2：将所述通信电流信号转换为通信电压信号；S3：根据所述通信电压信号产生直流电压，并利用所述直流电压控制所述光电倍增管的内部增益变化，以控制所述通信电压信号的幅值变化，实现增大接收装置的接收光功率范围；其中，所述通信电压信号作为所述接收装置后续处理的电信号。在本专利技术的一个实施例中，所述S3包括：S31：判断所述通信电压信号与预设电压范围的大小；S32：根据判断结果产生所述直流电压，若所述通信电压信号小于所述预设电压范围，增大所述直流电压，若所述通信电压信号大于所述预设电压范围，减小所述直流电压，若所述通信电压信号在所述预设电压范围内，则保持所述直流电压大小不变；S33：根据所述直流电压控制所述光电倍增管的内部增益变化，以控制所述通信电流信号的大小，以使所述通信电压信号位于所述预设电压范围内，实现增大接收装置的接收光功率范围。本专利技术还提供了一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收装置，其特征在于，包括：光电倍增管，用于将通信光信号转换为通信电流信号；放大器，用于将所述通信电流信号转换为通信电压信号；增益控制模块，用于根据所述通信电压信号产生直流电压，并利用所述直流电压控制所述光电倍增管的内部增益变化，以控制所述通信电压信号的幅值变化，实现增大接收装置的接收光功率范围。在本专利技术的一个实施例中，所述增益控制模块包括：比较判断单元，用于判断所述通信电压信号与预设电压范围的大小；直流电压产生单元，用于根据判断结果产生所述直流电压，若所述通信电压信号小于所述预设电压范围，增大所述直流电压，若所述通信电压信号大于所述预设电压范围，减小所述直流电压，若所述通信电压信号在所述预设电压范围内，则保持所述直流电压大小不变；控制单元，用于根据所述直流电压控制所述光电倍增管的内部增益变化，以控制所述通信电流信号的大小，以使所述通信电压信号位于所述预设电压范围内，实现增大接收装置的接收光功率范围。在本专利技术的一个实施例中，水下无线光通信接收装置还包括接收模块，用于接收所述通信光信号，所述通信光信号携带有通信数据信息。在本专利技术的一个实施例中，水下无线光通信接收装置还包括信号处理模块，用于对所述通信电压信号进行解码处理，得到所述通信数据信息。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术的基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法，通过直流电压控制光电倍增管内部增益的方法实现不同光功率信号检测的，增大了接收装置的接收光功率范围，而且针对不同光功率的信号可以实现快速响应。2.本专利技术的基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收装置，无需加入可变衰减片就可以实现光功率大动态变化信号的接收，结构简单、复杂度低、便于推广应用。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1是本专利技术实施例的光电倍增管的工作原理示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法的模拟实验装置的示意图。图标：1-光电倍增管；2-放大器；3-增益控制模块；301-比较判断单元；302-直流电压产生单元；303-控制单元；4-接收模块；5-信号处理模块。具体实施方式为了进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本专利技术提出的一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法及装置进行详细说明。有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的技术方案加以限制。实施例一首先对光电倍增管器件的工作原理进行说明，光电倍增管器件(PhotomultiplierTube，PMT)可以将光信号转换为电信号，是一种高灵敏度光电探测器件，常常用在水下无线光通信接收机当中，将接收机接收的光信号转换为电信号。请参见图1，图1是本专利技术实施例的光电倍增管的工作原理示意图。如图所示，光电倍增管主要由光电发射阴极(光阴极)、电子倍增打拿极和电子收集极(阳极)等组成。当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子在外部电场作用下进入倍增系统，光电子在打拿极二次发射得到倍增放大。然后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出。当光电倍增管工作在线性工作区时，阳极输出的电流信号与阴极输入光信号功率成正比，并且比例系数与加载在阳极和阴极之间的直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法，其特征在于，包括：/nS1：利用光电倍增管将接收的通信光信号转换为通信电流信号；/nS2：将所述通信电流信号转换为通信电压信号；/nS3：根据所述通信电压信号产生直流电压，并利用所述直流电压控制所述光电倍增管的内部增益变化，以控制所述通信电压信号的幅值变化，实现增大接收装置的接收光功率范围；/n其中，所述通信电压信号作为所述接收装置后续处理的电信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收方法，其特征在于，包括：
S1：利用光电倍增管将接收的通信光信号转换为通信电流信号；
S2：将所述通信电流信号转换为通信电压信号；
S3：根据所述通信电压信号产生直流电压，并利用所述直流电压控制所述光电倍增管的内部增益变化，以控制所述通信电压信号的幅值变化，实现增大接收装置的接收光功率范围；
其中，所述通信电压信号作为所述接收装置后续处理的电信号。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3包括：
S31：判断所述通信电压信号与预设电压范围的大小；
S32：根据判断结果产生所述直流电压，若所述通信电压信号小于所述预设电压范围，增大所述直流电压，若所述通信电压信号大于所述预设电压范围，减小所述直流电压，若所述通信电压信号在所述预设电压范围内，则保持所述直流电压大小不变；
S33：根据所述直流电压控制所述光电倍增管的内部增益变化，以控制所述通信电流信号的大小，以使所述通信电压信号位于所述预设电压范围内，实现增大接收装置的接收光功率范围。


3.一种基于探测器内增益控制的水下无线光通信接收装置，其特征在于，包括：
光电倍增管，用于将通信光信号转换为通信电流信号；
放大器，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩彪，鲁振中，吕沛，孙艳玲，马琳，廖家莉，李璞，张博，肖国尧，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61