| cyqdesign | 2007-08-23 22:07 |
自由空間激光通信技術(shù)介紹傳輸原理 大氣傳輸激光通信系統(tǒng)是由兩臺(tái)激光通信機(jī)構(gòu)成的通信系統(tǒng)，它們相互向?qū)Ψ桨l(fā)射被調(diào)制的激光脈沖信號(hào)（聲音或數(shù)據(jù)），接收并解調(diào)來自對方的激光脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)雙工通信。圖1所示的是一臺(tái)激光通信機(jī)的原理框圖。圖中系統(tǒng)可傳遞語音和進(jìn)行計(jì)算機(jī)間數(shù)據(jù)通信。受調(diào)制的信號(hào)通過功率驅(qū)動(dòng)電路使激光器發(fā)光，從而使載有語音信號(hào)的激光通過光學(xué)天線發(fā)射出去。另一端的激光通信機(jī)通過光學(xué)天線將收集到的光信號(hào)聚到光電探測器上，然后將這一光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再將信號(hào)放大，用閾值探測方法檢出有用信號(hào)，再經(jīng)過解調(diào)電路濾去基頻分量和高頻分量，還原出語音信號(hào)，最后通過功放經(jīng)耳機(jī)接收，完成語音通信。當(dāng)開關(guān)Ｋ擲向下時(shí)，可傳遞數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)間通信，這相當(dāng)于一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)。它由計(jì)算機(jī)、接口電路、調(diào)制解調(diào)器、大氣傳輸信道等幾部分組成。 接口電路將計(jì)算機(jī)與調(diào)制解調(diào)器連接起來，使兩者能同步、協(xié)調(diào)工作；調(diào)制器把二進(jìn)制脈沖變換成或調(diào)制成適宜在信道上傳輸?shù)牟ㄐ危淠康氖窃诓桓淖儌鬏斀Y(jié)果的條件下，盡量減少激光器的發(fā)射總功率；解調(diào)是調(diào)制的逆過程，把接收到的已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行反變換，恢復(fù)出原數(shù)字信號(hào)將其送到接口電路；同步系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)中的重要組成部分之一，其作用是使通信系統(tǒng)的收、發(fā)端有統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，步調(diào)一致。  圖 激光通信原理圖 關(guān)鍵技術(shù)分析 高功率激光器的選擇 激光器用于產(chǎn)生激光信號(hào)，并形成光束射向空間。激光器的好壞直接影響通信質(zhì)量及通信距離，對系統(tǒng)整體性能影響很大，因而對它的選擇十分重要�？臻g光通信具有傳輸距離長，空間損耗大的特點(diǎn)，因此要求光發(fā)射系統(tǒng)中的激光器輸出功率大，調(diào)制速率高。一般用于空間通信的激光器有三類： 二氧化碳激光器。輸出功率最大(>10kw)，輸出波長有10.6 m和9.6 m，但體積較大，壽命較短，比較適合于衛(wèi)星與地面間的光通信。 Nd:YAG激光器。波長為1064nm，能提供幾瓦的連續(xù)輸出，但要求高功率的調(diào)制器并保證波形質(zhì)量，因此比較難于實(shí)現(xiàn)，是未來空間通信的發(fā)展方向之一。采用半導(dǎo)體泵浦的固體激光器，若使半導(dǎo)體發(fā)射譜線與Nd:YAG激光器吸收譜線一致，可減少熱效應(yīng)，改善激光光束質(zhì)量，提高激光源綜合性能。這種激光器適合用于星際光通信。 二極管激光器（LD）。LD具有高效率、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，并且可以直接調(diào)制，所以現(xiàn)在的許多空間光通信系統(tǒng)都采用LD作為光源。例如波長為800～860nm的ALGaAs LD和波長為970～1010nm的InGaAs LD。由于ALGaAs LD具有簡單、高效的特點(diǎn)，并且與探測、跟蹤用CCD陣列具有波長兼容性，在空間光通信中成為一個(gè)較好的選擇。 快速、精確的捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)（ATP）技術(shù) 這是保證實(shí)現(xiàn)空間遠(yuǎn)距離光通信的必要核心技術(shù)。系統(tǒng)通常由以下兩部分組成： 捕獲（粗跟蹤）系統(tǒng)。它是在較大視場范圍內(nèi)捕獲目標(biāo)，捕獲范圍可達(dá)±1°～±20°或更大。通常采用CCD陣列來實(shí)現(xiàn)，并與帶通光濾波器、信號(hào)實(shí)時(shí)處理的伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同完成粗跟蹤，即目標(biāo)的捕獲。粗跟蹤的視場角為幾mrad，靈敏度約為10pW，跟蹤精度為幾十mrad； | |