CN108549132B - 一种短距离光学天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种短距离光学天线装置。该短距离光学天线装置包括：该短距离光学天线装置包括：天线遮光罩、前级适配稳定盘、前级光学镜头座、后级适配稳定盘、后级光学镜头座、天线尾罩壳和连接件。应用本发明可以在进行近距离传输时，有效地避免现有技术中的冗余的传输系统带来的效率的下降，并且便于操作人员在异地进行监视操作。

Description

一种短距离光学天线装置

技术领域

本申请涉及无线图像传输技术领域，尤其涉及一种短距离光学天线装置。

背景技术

无线图像传输装置用于将探测器一端采集的图像、数据通过大气信道无线传输到控制一端。光学天线单元作为大气激光通信系统的重要组成部分，分为发射光学系统和接收光学系统两部分。发射光学系统主要功能是压缩光束发散角，对光束进行准直和扩束；接收光学系统的作用是接收微弱光信号并会聚至探测器表面，增大探测器的有效接收面积。在光的传输过程中，大气湍流会造成局部大气温度和折射率的随机变化，从而使接收端的光强产生随机起伏。而由大气湍流引起的信道损耗可以称它为随机损耗。这种由湍流引起的随机损耗可以造成接受端信号的随机起伏，从而提高了信道的误码率，降低了通信系统的性能。发射光束越多，克服大气湍流的效果越好，但发射光束越多，带来的设备成本越高，且光束平行度装调难度越大。对于近距离传输时，大气湍流的影响变小，此时使用以往冗余的传输系统却带来了效率的下降。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种短距离光学天线装置，从而可以在进行近距离传输时，有效地避免现有技术中的冗余的传输系统带来的效率的下降，并且便于操作人员在异地进行监视操作。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种短距离光学天线装置，该短距离光学天线装置包括：天线遮光罩、前级适配稳定盘、前级光学镜头座、后级适配稳定盘、后级光学镜头座、天线尾罩壳和连接件；

所述连接件，用于将所述天线遮光罩、前级适配稳定盘、前级光学镜头座、后级光学镜头座、天线尾罩壳依次连接在一起；

所述天线遮光罩的后端与所述前级适配稳定盘抵接；

所述前级适配稳定盘上设置有第一防雾窗口玻璃、第二防雾窗口玻璃、第三防雾窗口玻璃和第四防雾窗口玻璃；

所述前级光学镜头座的前端与所述前级适配稳定盘抵接，所述前级光学镜头座上设置有分别与第一防雾窗口玻璃、第二防雾窗口玻璃、第三防雾窗口玻璃和第四防雾窗口玻璃相对应的第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔；所述第二通孔中设置有第一非球面聚焦物镜；所述第三通孔中设置有第二非球面聚焦物镜；

所述后级适配稳定盘上设置有与所述第一通孔对应的光纤适配座，还设置有与所述第二通孔对应的信号光路光纤适配座，还设置有与所述第三通孔对应的信标光路光电转换适配座和位置探测器信号处理电路板，还设置有与所述第四通孔对应的枪瞄镜和CCD镜头；

其中，所述光纤适配座中还设置有第二非球面准直物镜；所述信号光路光纤适配座中还设置有第一非球面聚焦物镜和第一滤光片；所述信标光路光电转换适配座中还设置有四象限探测器组件和第二滤光片；所述枪瞄镜的前端插入所述第四通孔中，所述枪瞄镜的末端与所述CCD镜头连接，所述CCD镜头通过视频传输线输出视频数据；

所述后级光学镜头座的前端和后端分别与所述前级光学镜头座和天线尾罩壳抵接，所述后级光学镜头座中设置有安装槽；所述后级适配稳定盘通过所述安装槽安装在所述后级光学镜头座中；

所述天线尾罩壳上设置有天线控制电路板；所述天线控制电路板的外壁的一侧设置有用于传输信号的光纤适配器。

较佳的，所述短距离光学天线装置上设置信号光发射光路、信号光接收光路、信标光接收光路和望远光路；

所述信号光发射光路包括：光纤适配器、天线控制电路板、光纤适配座、第二非球面准直物镜、第一通孔和第一防雾窗口玻璃；

所述信号光接收光路包括：第二防雾窗口玻璃、第一非球面聚焦物镜、第二通孔、第一滤光片、信号光路光纤适配座、天线控制电路板和光纤适配器；

所述信标光接收光路包括：第三防雾玻璃窗口、第二非球面聚焦物镜、第三通孔、第二滤光片、位置探测器信号处理电路板、四象限探测器组件、信标光路光电转换适配座和天线控制电路板；

所述望远光路包括：第四防雾玻璃窗口、第四通孔、枪瞄镜和CCD镜头。

较佳的，所述短距离光学天线装置还进一步包括：本端光端机，用于输出信号光。

较佳的，所述短距离光学天线装置还进一步包括：伺服转台；

所述天线控制电路板根据位置控制信号通过光纤适配器向所述伺服转台发生伺服控制信号；

所述伺服转台根据接收到的伺服控制信号调整所述短距离光学天线装置的指向。

较佳的，所述天线控制电路板的外壁的一侧还设置有电源指示灯、防误拨开关、用于连接电源的第一圆形电连接器、接地柱、用于视频数据输出的射频圆形电连接器和用于连接转台以提供QD输出的第二圆形电连接器。

如上可见，在本发明中的短距离光学天线装置中，由于同时设置了信号光发射光路、信号光接收光路和信标光接收光路，因此可以实现信号光和信标光的复用，即将信号光同时也作为信标光供对端的短距离光学天线装置使用，使得信号光只需采用单发光束即可满足通信需要，而无需再单独设计信标发射光路，从而可以在进行近距离传输时，有效地避免现有技术中的冗余的传输系统带来的效率的下降；而且，由于在上述的短距离光学天线装置中还设置有望远光路，用于进行望远镜辅助观测，因此使得操作人员可以通过监视器画面来很方便地完成观测对准过程，从而便于操作人员在异地进行监视操作，便于设备的开通架设。

附图说明

图1为本发明实施例中的短距离光学天线装置的俯视图。

图2为本发明实施例中的短距离光学天线装置的结构分解示意图。

图3为本发明实施例中的短距离光学天线装置的轴向剖视图。

图4为本发明实施例中的短距离光学天线装置中的部件12的结构示意图。

图5为本发明实施例中的短距离光学天线装置的侧视图。

图6为本发明实施例中的枪瞄镜和CCD镜头的示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例中的短距离光学天线装置的俯视图，图2为本发明实施例中的短距离光学天线装置的结构分解示意图，图3为本发明实施例中的短距离光学天线装置的轴向剖视图，图4为本发明实施例中的短距离光学天线装置中的部件12的结构示意图，图5为本发明实施例中的短距离光学天线装置的侧视图。

如图1～图5所示，本发明实施例中的短距离光学天线装置包括：天线遮光罩11、前级适配稳定盘12、前级光学镜头座13、后级适配稳定盘14、后级光学镜头座15、天线尾罩壳16和连接件17；

所述连接件17，用于将所述天线遮光罩11、前级适配稳定盘12、前级光学镜头座13、后级光学镜头座15、天线尾罩壳16依次连接在一起；

所述天线遮光罩11的后端与所述前级适配稳定盘12抵接，所述天线遮光罩11用于遮光；

所述前级适配稳定盘12上设置有4片防雾窗口玻璃101～104(参见图4)：第一防雾窗口玻璃101、第二防雾窗口玻璃102、第三防雾窗口玻璃103和第四防雾窗口玻璃104；

所述前级光学镜头座13的前端与所述前级适配稳定盘12抵接，所述前级光学镜头座13上设置有分别与第一防雾窗口玻璃101、第二防雾窗口玻璃102、第三防雾窗口玻璃103和第四防雾窗口玻璃104相对应的第一通孔301、第二通孔(图中未示出)、第三通孔303和第四通孔304；所述第二通孔中设置有第一非球面聚焦物镜(图中未示出)；所述第三通孔303中设置有第二非球面聚焦物镜313；

所述后级适配稳定盘14上设置有与所述第一通孔301对应的光纤适配座401，还设置有与所述第二通孔对应的信号光路光纤适配座402，还设置有与所述第三通孔303对应的信标光路光电转换适配座403和位置探测器信号处理电路板411，还设置有与所述第四通孔304对应的枪瞄镜404和CCD镜头414；

其中，所述光纤适配座401中还设置有第二非球面准直物镜421；所述信号光路光纤适配座402中还设置有第一非球面聚焦物镜(图中未示出)和第一滤光片(图中未示出)；所述信标光路光电转换适配座403中还设置有四象限探测器组件413和第二滤光片423；所述枪瞄镜404的前端插入所述第四通孔304中，所述枪瞄镜404的末端与所述CCD镜头414连接，所述CCD镜头414通过视频传输线输出视频数据；

所述后级光学镜头座15的前端和后端分别与所述前级光学镜头座13和天线尾罩壳16抵接，所述后级光学镜头座15中设置有安装槽501；所述后级适配稳定盘14通过所述安装槽501安装在所述后级光学镜头座15中；

所述天线尾罩壳16上设置有天线控制电路板600；所述天线控制电路板600的外壁的一侧设置有用于传输信号的光纤适配器601。

根据上述短距离光学天线装置的上述结构可知，在上述短距离光学天线装置中，实际上设置有4个光路：信号光发射光路、信号光接收光路、信标光接收光路和望远光路。

例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述信号光发射光路包括：

光纤适配器601(作为光端机的输入接头)、天线控制电路板600、光纤适配座401、第二非球面准直物镜421、第一通孔301和第一防雾窗口玻璃101；其中的第二非球面准直物镜421可以用于对所需发射的信号光进行发散角压缩，然后将压缩之后的信号光发射出去；

所述信号光接收光路包括：

第二防雾窗口玻璃102、第一非球面聚焦物镜、第二通孔、第一滤光片、信号光路光纤适配座402、天线控制电路板600、光纤适配器601(作为天线接收接头)；其中的信号光路光纤适配座402的功能是提供信号光接收光路的光信号与光纤适配器之间的接口，作用是使接收到的光信号传入接收光纤，并降低光功率损失；

所述信标光接收光路包括：

第三防雾玻璃窗口103、第二非球面聚焦物镜313、第三通孔303、第二滤光片423、位置探测器信号处理电路板411、四象限探测器组件413、信标光路光电转换适配座403、天线控制电路板600；

所述望远光路包括：

第四防雾玻璃窗口104、第四通孔304、枪瞄镜404和CCD镜头414。

在上述的信号光发射光路中，本端的光端机输出的信号光可以通过光纤适配器601进入天线控制电路板600，然后依次通过上述的光纤适配座401、第二非球面准直物镜421和第一通孔301，从第一防雾窗口玻璃101输出。

其中，上述光端机可以接收外部的业务信号，并通过光电转换单元将所接收的业务信号转换为光信号，通过波分复用单元将多路光信号复用为一路光信号，然后将该光信号输出给光纤适配器601；然后，通过上述信号光发射光路将该光信号准直、压缩后经发射光路发射到对端(即与当前的信号光发射光路所在的短距离光学天线装置相对设置的另一个短距离光学天线装置)。

因此，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述短距离光学天线装置还可以进一步包括：本端光端机，用于输出信号光。

另外，在本发明的技术方案中，可以通过上述的信号光接收光路接收对端(即与当前的信号光接收光路所在的短距离光学天线装置相对设置的另一个短距离光学天线装置)输出的信号光，并将接收到的该信号光输出给本端的光端机进行处理，得到相应的用户信号。

另外，当考虑两台设备之间的通信距离比较近时(例如，距离≤100米)，在这个距离上，信号光采用单发光束已可以满足通信需要。因此，在本发明的技术方案中，可以通过上述的信标光接收光路接收对端(即与当前的信号光接收光路所在的短距离光学天线装置相对设置的另一个短距离光学天线装置)输出的复用信标光(即被复用的信号光)，并通过位置探测器信号处理电路板411对接收到的信标光进行放大、调理处理，再经过四象限探测器组件413处理后通过信标光路光电转换适配座403向天线控制电路板600输出位置控制信号，天线控制电路板600根据所接收的位置控制信号调整所述短距离光学天线装置的指向，保持两端(即本端和对端)对准，从而形成稳定、可靠的光通信双向链路。

因此，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述短距离光学天线装置还可以进一步包括：伺服转台；

所述天线控制电路板600根据位置控制信号通过光纤适配器601向所述伺服转台发生伺服控制信号；

所述伺服转台根据接收到的伺服控制信号调整所述短距离光学天线装置的指向，从而实现自动对准和/或跟踪。

由此可知，在本发明的上述短距离光学天线装置中，采用了信标光与信号光复用的方式(即将对端发射的信号光作为信标光来使用)，因此不用再单独设计信标光发射光路，而是将信号光同时也作为信标光供对端的短距离光学天线装置使用。

另外，在现有技术中，有时架设设备的位置不太便于操作人员进行监视操作。而且，为了适用于不同的设备架设需求，仅使用枪瞄镜完成望远观测也非常不便。因此，在本发明的技术方案中，为方便设备的架设与开通，在上述短距离光学天线装置中还设置了上述的望远光路。图6为本发明实施例中的枪瞄镜和CCD镜头的示意图，如图6所示，在该望远光路中，不仅设置了枪瞄镜，还设置了CCD镜头，且枪瞄镜的末端与该CCD镜头连接。因此，CCD镜头可以将通过枪瞄镜观测到的图像经视频传输线传输到适于监视的平台的监视器上，使得操作人员可以通过监视器画面来很方便地完成观测对准过程，从而便于设备的开通架设。

另外，在本发明的技术方案中，上述的短距离光学天线装置中的发射与接收系统均是采用透射式望远镜，该透射式望远镜具有制作简单等优点。

此外，在本发明的技术方案中，在上述的短距离光学天线装置中采用了非球面式透镜。由于非球面式透镜的曲率半径随着中心轴而变化，因此通过调整曲面常数和非球面系数，所述非球面式透镜可以最大限度地消除球差，用以改进光学品质，从而简化系统设计，减少所使用的光学元件的数量。例如，一般情况下可以采用三片球面透镜，增大有效焦距，用于消除球差。然而，上述的功能只需一片非球面透镜(高数值孔径、短焦距)即可实现。因此，非球面式透镜的使用有助于最大限度地减少多透镜光学配件中的透镜数量。

另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述天线控制电路板600的外壁的一侧还设置有电源指示灯602、防误拨开关603、用于连接电源的第一圆形电连接器604、接地柱605、用于视频数据输出的射频圆形电连接器606和用于连接转台以提供QD输出的第二圆形电连接器607。

综上所述，在本发明的技术方案中，由于上述短距离光学天线装置中同时设置了信号光发射光路、信号光接收光路和信标光接收光路，因此可以实现信号光和信标光的复用，即将信号光同时也作为信标光供对端的短距离光学天线装置使用，使得信号光只需采用单发光束即可满足通信需要，而无需再单独设计信标发射光路，从而可以在进行近距离传输时，有效地避免现有技术中的冗余的传输系统带来的效率的下降；而且，由于在上述的短距离光学天线装置中还设置有望远光路，用于进行望远镜辅助观测，因此使得操作人员可以通过监视器画面来很方便地完成观测对准过程，从而便于操作人员在异地进行监视操作，便于设备的开通架设。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种短距离光学天线装置，其特征在于，该短距离光学天线装置包括：天线遮光罩、前级适配稳定盘、前级光学镜头座、后级适配稳定盘、后级光学镜头座、天线尾罩壳和连接件；

所述连接件，用于将所述天线遮光罩、前级适配稳定盘、前级光学镜头座、后级光学镜头座、天线尾罩壳依次连接在一起；

所述天线遮光罩的后端与所述前级适配稳定盘抵接；

所述前级适配稳定盘上设置有第一防雾窗口玻璃、第二防雾窗口玻璃、第三防雾窗口玻璃和第四防雾窗口玻璃；

所述前级光学镜头座的前端与所述前级适配稳定盘抵接，所述前级光学镜头座上设置有分别与第一防雾窗口玻璃、第二防雾窗口玻璃、第三防雾窗口玻璃和第四防雾窗口玻璃相对应的第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔；所述第二通孔中设置有第一非球面聚焦物镜；所述第三通孔中设置有第二非球面聚焦物镜；

所述后级适配稳定盘上设置有与所述第一通孔对应的光纤适配座，还设置有与所述第二通孔对应的信号光路光纤适配座，还设置有与所述第三通孔对应的信标光路光电转换适配座和位置探测器信号处理电路板，还设置有与所述第四通孔对应的枪瞄镜和CCD镜头；

其中，与所述第一通孔对应的光纤适配座中还设置有第二非球面准直物镜；所述信号光路光纤适配座中还设置有第一非球面聚焦物镜和第一滤光片；所述信标光路光电转换适配座中还设置有四象限探测器组件和第二滤光片；所述枪瞄镜的前端插入所述第四通孔中，所述枪瞄镜的末端与所述CCD镜头连接，所述CCD镜头通过视频传输线输出视频数据；

所述后级光学镜头座的前端和后端分别与所述前级光学镜头座和天线尾罩壳抵接，所述后级光学镜头座中设置有安装槽；所述后级适配稳定盘通过所述安装槽安装在所述后级光学镜头座中；

所述天线尾罩壳上设置有天线控制电路板；所述天线控制电路板的外壁的一侧设置有用于传输信号的光纤适配器。

2.根据权利要求1所述的短距离光学天线装置，其特征在于，所述短距离光学天线装置上设置信号光发射光路、信号光接收光路、信标光接收光路和望远光路；

所述信号光发射光路包括：光纤适配器、天线控制电路板、与所述第一通孔对应的光纤适配座、第二非球面准直物镜、第一通孔和第一防雾窗口玻璃；

所述信号光接收光路包括：第二防雾窗口玻璃、第一非球面聚焦物镜、第二通孔、第一滤光片、信号光路光纤适配座、天线控制电路板和光纤适配器；

所述信标光接收光路包括：第三防雾玻璃窗口、第二非球面聚焦物镜、第三通孔、第二滤光片、位置探测器信号处理电路板、四象限探测器组件、信标光路光电转换适配座和天线控制电路板；

所述望远光路包括：第四防雾玻璃窗口、第四通孔、枪瞄镜和CCD镜头。

3.根据权利要求1所述的短距离光学天线装置，其特征在于，所述短距离光学天线装置还进一步包括：本端光端机，用于输出信号光。

4.根据权利要求1所述的短距离光学天线装置，其特征在于，所述短距离光学天线装置还进一步包括：伺服转台；

所述天线控制电路板根据位置控制信号通过光纤适配器向所述伺服转台发生伺服控制信号；

所述伺服转台根据接收到的伺服控制信号调整所述短距离光学天线装置的指向。

5.根据权利要求1所述的短距离光学天线装置，其特征在于：

所述天线控制电路板的外壁的一侧还设置有电源指示灯、防误拨开关、用于连接电源的第一圆形电连接器、接地柱、用于视频数据输出的射频圆形电连接器和用于连接转台以提供QD输出的第二圆形电连接器。