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大氣激光通信
閱讀�9911�(shí)間:2011-03-29 16:59:08

  大氣激光通信是指通過大氣利用激光�(jìn)行信息傳遞的一種通信方式。它包括�(fā)送和接收兩�(gè)部分,基本原理是載波光信�(hào)通過大氣作為傳輸信道完成�(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多�(diǎn)的信息傳輸。隨著技�(shù)的發(fā)展完�,大氣激光通信技�(shù)已成為當(dāng)今信息技�(shù)的一大熱門技�(shù)�

技�(shù)�(fā)�

  大氣激光通信技�(shù)即無(wú)纖光通信技�(shù)是近年來出現(xiàn)的一種新興技�(shù),其原理是載波光信�(hào)通過大氣作為傳輸信道完成�(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多�(diǎn)的信息傳�.該技�(shù)采用半導(dǎo)體激光器為光�,所�(gòu)成的通信系統(tǒng)為無(wú)線數(shù)字通信系統(tǒng),主要用于固定�(diǎn)使用,也可用作�(yīng)急搶�,其潛在的�(yīng)用領(lǐng)域是在數(shù)�(jù)�(wǎng),電話�(wǎng),微蜂�(wǎng)及微微蜂窩網(wǎng)的入�(wǎng)�(yīng)急設(shè)備及不便敷設(shè)電纜及光纜的近距離場(chǎng)�.大氣激光通信�(shè)備具有無(wú)電磁干擾,組網(wǎng)�(jī)�(dòng)靈活,安裝維護(hù)方便,通信可靠性高,保密性好,性能�(jià)格比�(yōu)等優(yōu)�(diǎn),可傳輸多種速率的數(shù)�(jù),話音,圖像,具有廣闊的應(yīng)用前�.隨著技�(shù)的不斷完善和新器件的不斷出現(xiàn),大氣激光通信技�(shù)已成為當(dāng)今信息技�(shù)的一大熱門技�(shù),其作用和地位已能和光纖通信,微波通信相提并論,是構(gòu)筑未來世界范圍通信�(wǎng)必不可少的一種技�(shù).本文主要論述大氣激光通信的基本原�,�(guān)鍵技�(shù)及其�(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用領(lǐng)��

系統(tǒng)組成

  大氣傳輸激光通信系統(tǒng)是由兩臺(tái)激光通信�(jī)�(gòu)成的通信系統(tǒng),它們相互向?qū)Ψ桨l(fā)射被�(diào)制的激光脈沖信�(hào)(聲音或�(shù)�(jù)�,接收并解調(diào)來自�(duì)方的激光脈沖信�(hào),實(shí)�(xiàn)雙工通信。下圖所示的是一�(tái)激光通信�(jī)的原理框圖。由圖可�,本系統(tǒng)可傳遞語(yǔ)音以及�(jìn)行計(jì)算機(jī)間數(shù)�(jù)通信。受�(diào)制的信號(hào)通過功率�(qū)�(dòng)電路使激光器�(fā)�,這樣載有�(yǔ)音信�(hào)的激光通過光學(xué)天線�(fā)射出�。接收是另一端的激光通信�(jī)通過光學(xué)天線將收集到的光信號(hào)聚到光電探測(cè)器上,將這一光信�(hào)�(zhuǎn)換成電信�(hào),再將這一光信�(hào)放大,用閾值探�(cè)方法檢出有用信號(hào),再�(jīng)過解�(diào)電路濾去基頻分量和高頻分�,還原出�(yǔ)音信�(hào),通過功放�(jīng)耳機(jī)接收,完成語(yǔ)音通信。當(dāng)開關(guān)K擲向下時(shí),可傳遞�(shù)�(jù),�(jìn)行計(jì)算機(jī)間通信,這相�(dāng)于一�(gè)�(shù)字通信系統(tǒng)。它由計(jì)算機(jī)、接口電�、調(diào)制解�(diào)器、大氣傳輸信道等幾部分組�,其基本模式如下圖中相關(guān)部分所��

大氣激光通信的系統(tǒng)組成

  接口電路的作用是將計(jì)算機(jī)與調(diào)制解�(diào)器連接起來,使之能同步、協(xié)�(diào)工作。調(diào)制器的作用是把二�(jìn)制脈沖變換成或調(diào)制成適宜在信道上傳輸?shù)牟ㄐ瓮ㄐ攀辜す馄靼l(fā)�,其目的是在不改變傳輸結(jié)果的條件下,盡量減少激光器�(fā)射總功率。解�(diào)是調(diào)制的逆過�,它是把接收的已�(diào)制信�(hào)�(jìn)行反變換,恢�(fù)出原�(shù)字信�(hào)送到接口電路。同步系�(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�(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)�(zhǔn),使收端和發(fā)端步�(diào)一��

軍事�(yùn)�

  軍事科技的迅猛發(fā)展要求人們尋找和�(fā)展更高頻率、更大容�、能快速架�(shè)、隱蔽性更好的信息載體,以適應(yīng)密集技�(shù)條件下局部戰(zhàn)�(zhēng)的要�。激光通信技�(shù)由于其單色性好、方向性強(qiáng)、光功率集中、難以竊聽、成本低、安裝快等特�(diǎn),而引起各�(guó)的高度重視�

  1989�,美�(guó)成功地研制出一種短距離、隱蔽式的大氣激光通信系統(tǒng)�1990 �,又�(shí)�(yàn)成功適用于特種戰(zhàn)�(zhēng)和低�(qiáng)度戰(zhàn)�(zhēng)需要的紫外光波通信�90年代�,俄羅斯隨著其大功率半導(dǎo)體激光器件的研制成功,也開始了激光大氣通信系統(tǒng)技�(shù)的實(shí)用化研究。隨后,便推出了新型的半�(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng),并在莫斯科、瓦洛涅什、圖拉等城市得以�(yīng)用。俄羅斯有關(guān)專家普遍�(rèn)�,半�(dǎo)體激光大氣通信系統(tǒng)在一定視距內(nèi)有效地實(shí)�(xiàn)全天候通信是完全可能的,很有軍事潛力�

  大氣激光通信為無(wú)線通信的一�,它以光信號(hào)作為傳輸信息的載�,在大氣中直接傳�。由于是�(wú)線通信,它可隨意移�(dòng)到任何地�(diǎn)并實(shí)�(xiàn)移動(dòng)溝通,這是它的軍用�(jià)值和�(yōu)�(shì)。就概念而論,大氣傳輸光�(xué)線路非常�(jiǎn)�,即用發(fā)射機(jī)將激光束�(fā)射到接收�(jī)即可。然而,在實(shí)際的大氣傳輸�,激光狹窄的光束�(duì)�(zhǔn)確的接收有很高的要求,因此系�(tǒng)還應(yīng)包括主動(dòng)�(duì)�(zhǔn)裝置。在空間傳輸�,激光系�(tǒng)必須有很�(qiáng)的排除雜光的能力,否則陽(yáng)光或其他照射光源就會(huì)淹沒激光束。在�(shí)踐中,需添加窄通濾光片,可以選擇接收激光波�(zhǎng)而阻擋其他的波長(zhǎng)�

  目前而論,激光大氣通信系統(tǒng)得以�(shí)用化涉及的關(guān)鍵技�(shù),主要有連續(xù)波大功率激光器技�(shù);自適應(yīng)變焦技�(shù);光波窄帶濾波技�(shù);光源穩(wěn)頻技�(shù);信�(hào)壓縮編碼技�(shù);光�(xué)天線�(shè)�(jì)制作和安裝校�(zhǔn)技�(shù)�。目�,國(guó)外用于大氣激光通信的半�(dǎo)體激光器和接收器件已�(shí)�(xiàn)了商品化。據(jù)�(bào)�,近年美�(guó)、日本及俄羅斯等�(guó)都相繼推出了適用于半�(dǎo)體激光大氣通信的大功率器件,連續(xù)輸出光功率可從數(shù)十毫瓦到�(shù)瓦�

  與傳�(tǒng)的無(wú)線電通信手段相比,激光大氣通信具有安裝便捷、使用方便等特點(diǎn),很適合于在特殊地形、地貌及有線通信難以�(shí)�(xiàn)和機(jī)�(dòng)性要求較高的�(chǎng)所工作。此�,激光大氣通信系統(tǒng)跟其他無(wú)線電通信手段相比,還具有不擠占寶貴的�(wú)線電頻率資源、電磁兼容性好、抗電磁干擾能力�(qiáng)、且不干擾其他傳輸設(shè)�、保密性強(qiáng)等特�(diǎn),并且在有效通信距離和寬帶等方面還蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)�?jié)摿�?/FONT>

  與光纖通信相比,使用新技�(shù)光通信�(shè)備還具有建網(wǎng)和維�(hù)�(fèi)用低�;實(shí)際應(yīng)用中線路建立快捷,特別適合快速搶�;運(yùn)行安�,不易被竊聽;可移動(dòng),可升級(jí)等優(yōu)�(diǎn)。因�,激光大氣通信可極大地提高光通信系統(tǒng)的通信能力,大大節(jié)省光—電—光中繼器及光端�(jī),使通信技�(shù)�(chǎn)生新的飛��

  激光大氣通信的應(yīng)用在軍事�(lǐng)域更是十分廣�,可以架在高山之間完成邊防哨所和森林觀察的通信;可以臨�(shí)架設(shè)解決必要的通信及計(jì)算機(jī)�(lián)�(wǎng)或作為移�(dòng)通信的轉(zhuǎn)接站;可以架�(shè)在海�、江河、島嶼或艦船上實(shí)�(xiàn)短距離保密通信;同�(shí),其方便快捷和保密性好的優(yōu)�(shì),還非常適應(yīng)�(zhàn)�(chǎng)移動(dòng)指揮的通信需��

  目前,激光大氣通信技�(shù)已成為當(dāng)今世界信息技�(shù)的一大熱�(diǎn),專家預(yù)言,未來它將是�(gòu)筑軍事通信技�(shù)�(wǎng)必不可少的環(huán)節(jié),因此其�(fā)展趨�(shì)與潛力已引起各國(guó)高度重視�

�(jī)的參�(shù)指標(biāo)

  1、系�(tǒng)指標(biāo)

  全年可通率�93%(七�(jí)能見度)

  光源:LD(單或多模運(yùn)�(zhuǎn)�

  輸出光功率:10dBm

  工作波長(zhǎng)�1310nm

  光接收動(dòng)�(tài)范圍:>20dB

  電源:AC�50Hz�

  工作溫度:-25℃~�55�

  貯存溫度:-40℃~�70�

  相對(duì)濕度�95%�30℃~60℃)

  2、光�(xué)天線性能指標(biāo)

  �(fā)散角:<2mrad

  光路損耗:10dB�200m�

  光接口:FC/PC光纖適配�

  毛 重:10�

  外形尺寸�340×210×168mm(長(zhǎng)×寬×高�

  3、光端機(jī)性能指標(biāo)

  光波�(zhǎng)�1310nm

  光發(fā)射功率:�10dBm

  光接收功率:0~-10dBm

  輸入信號(hào)�(dòng)�(tài)范圍:-5dBm~-25dBm�20dB�

  輸出信號(hào)電平:-7dBm~-47dBm

  帶內(nèi)平坦度:935MHz�960MHz ±0.5dB

  890MHz�915MHz ±0.5dB

  傳輸信號(hào)延時(shí):≤1.2μs�300m距離�

  二階失真(CSO�)�55dB

  三階差拍(CTB�)�60dB

  載噪比(C/N�)�52dB

 ?。ㄔ赗F輸入信號(hào)功率為-5dBm,接收功率為-5dBm下測(cè)試)

  工作溫度范圍�0℃~�45�

  功耗:�40W

  外形尺寸�482×315×44mm(長(zhǎng)×寬×高�

  重量:≤5�

  4�2M基群信號(hào)光端�(jī)性能指標(biāo)

  �(biāo)稱速率�2048kb/s

  接口碼型:HDB3�

  誤碼率:1×10�

  5、雙工器性能指標(biāo)

  Rx      Tx

  頻率(MHz):   890�915    935�960

  帶寬(MHz):   25       25

  插入損�(dB): �1.5      �1.5

  帶內(nèi)波動(dòng)(dB)�?�?.5      �0.5

  回波損�(dB): �18      �18

  抑制度:    �90dB@935MHz  �90dB @915MHz

  功率容量�100W

  溫度:-25℃~�60�