一種無線雷射通信裝置的製作方法
2023-04-23 15:16:11
專利名稱：一種無線雷射通信裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線通信領域，更具體地講，涉及到利用雷射信號在自由空間的傳輸的無線通信裝置。
背景技術：
在現有技術中，由來已久的是使用電磁波作為信號載體的無線通信，其中短波、微波、毫米波無線通信至今仍廣泛應用。但他們均存在致命的缺陷保密性差、通信容量低、波段資源受到限制等。光纖通信是以光作為載體，以光纖作為傳輸介質。由於光的頻帶資源十分豐富，故通信容量巨大，已成為現代通信的主體。但光纖通信網絡，包括光端機、光纜等通信基礎設施的建設是事先規劃的、固定的，這樣會出現光纜沒有到達或光纜不便到達的地域，這恰好為雷射無線通信提供了發展的空間。早在70年代，人們就開始研究雷射大氣通信的問題，但由於光纖通信的成功，沒得到充分重視。近年來，由於移動通信的需要和微波通信的帶寬限制，空間光通信取得很大的進展。美國朗訊公司採用1.55μm波段的半導體雷射器加光纖放大器(EDFA)作為發射光源，並採用波分復用結構，實現10Gbit/s的容量的空間光通信。日本、歐洲等國家也報導了幾種空間雷射通信裝置。我國電子科技大學採用二氧化碳雷射器(10.6μm波長，內腔式)，實現定點雙工四線制三路電話的大氣通信(技術成果編號88210414)；中山大學雷射與光譜學研究所採用音頻或數位訊號的調幅雷射制式工作實現大氣通信傳輸(技術成果編號89209283)。但他們都存在通信容量低，在通信系統的結構上，沒有與其他通信設施(包括光纖通信、微波通信)的接口，故實用價值小。為解決上述問題，中國科學院上海光學精密機械研究所報導了一種無線雷射通信端機實現了與其他通信設施的接口(專利號00217069.8)，但不能實現多通道通信，未能得到廣泛應用。
為了克服上述存在的不足，本實用新型提供了一種同機具有發收光信號和電信號的雙工通信功能，一個發射源可對應多個接收單元，實現多通道通信，以及具有大容量、直接同光纖通信、微波通信網絡併網的實用化功能的可移動、可攜式的無線雷射通信裝置。
發明內容
一種無線雷射通信裝置，由至少三個性能和結構完全相同的無線雷射通信單元構成，每一個單元均包含有機座和由機座支撐的外殼，外殼內設置雷射發射裝置、雷射接收裝置和光學望遠鏡，為了實現多通道通信，在每兩無線雷射通信單元之間設置多個分束鏡。機座與外殼的連接處安裝有高低、水平角度調整機構，用於自動調整雷射發射裝置與雷射接收裝置的高低與水平角度。
其中，雷射發射裝置的結構為發射端同軸電纜通過高頻電纜與發射機碼型變換器相接；光纖適配器通過光纖與發射機光電轉換器相聯；碼型變換器與光電轉換器均與制式選擇開關相聯，然後經信號處理模塊進行整形、放大、時鐘提取等處理，輸入雷射驅動器驅使雷射器組件產生調製的雷射光束，通過雷射發射天線定向向空間發射。雷射接收裝置的結構為經光接收天線收集的調製雷射信號接進探測器，轉換成電信號輸入信號處理模塊，再接進位式選擇開關後分兩路，一路連接於雷射驅動器，經光纖適配器連接光纖通信線路；另一路則與碼型變換器相接，再接入同軸電纜至電傳輸線路上。在信號處理模塊中，採用了先進的DSP技術及晶片，大大地提高了系統的可靠性和成本；在碼型變換器中，採用了先進的PWM技術，使用了集成電路使該設備結構簡潔、工作性能優良、提高了設備的抗幹擾能力，調製的雷射且能夠直接通過光纖傳輸。
實用新型的優點(1)本實用新型的既可以作為發收光信號，又可以發射電信號，具有雙工位功能；(2)該裝置可實現單對多的多通道通信；(3)該裝置採用了微電機機構，由微機直接控制，通過光學望遠鏡檢測發射裝置與接收裝置之間的對正情況，直接由微機驅動機構進行高低、水平角度調整；(2)該系統結構簡單，直接採用PWM調製方式，體積小，是一種可攜式系統；(3)該裝置配置有同光纖通信、微波通信等接口，適用範圍較廣。
(4)該系統性能好，傳輸速率為155Mb/s，誤碼率低於10-8，平視通信距離不小於5公裡(在能見度5公裡)。
本裝置的主要應用領域包括移動通信基站間的互接、用戶接入、區域網、網際網路接入、備用鏈路、野戰快速部署和災害應急，特別實用於不能鋪設光纜之處、不便和不能加設微波天線的場合(如高樓之間、兩河對面、高山之間)，與微波通信相比，它無需頻率使用許可證。
圖1為本實用新型的總體布置結構示意圖；
圖2為本實用新型的無線雷射通信單元的結構示意圖；圖3為本實用新型雷射發射裝置和雷射接收裝置的具體結構示意圖；圖4為本實用新型的光發射天線系統圖；圖5為本實用新型的光接收天線系統圖；具體實施方式
參見圖1，無線雷射通信裝置由5個性能和結構完全相同的無線雷射通信單元A、B、C、D、E構成，在每兩個無線雷射通信單元之間設置多個分束鏡BS1、BS2、BS3，實現由一個發射源對多個接收器發射信號，且信號具有同一性。實際應用中只要選用恰當的分束鏡分束比R和發射源的光強，就可保證各個接收器能接收到足夠的信號。分束比R可根據需要選定，目前通用的有R＝5％、10％、50％等幾種。
每個無線雷射通信單元的結構參見圖2，機座1上通過高低水平角度調整機構2安裝外殼6，外殼6內設置雷射發射裝置4、雷射接收裝置3和光學望遠鏡5。
本實用新型雷射發射裝置和雷射接收裝置的具體結構參見圖3，其中，雷射發射裝置4包括有發射端同軸電纜接頭、光纖適配器、光電轉換器、碼型變換器、信號處理模塊、雷射驅動器、雷射器組件、光發射天線。發射端同軸電纜通過高頻電纜與發射機碼型變換器相接；光纖適配器通過光纖與發射機光電轉換器相聯；碼型變換器與光電轉換器均與制式選擇開關相聯，然後經信號處理模塊進行整形、放大、時鐘提取等處理，輸入雷射驅動器驅使雷射器組件產生調製的雷射光束，通過雷射發射天線定向向空間發射。雷射接收裝置3主要包括光接收天線、光探測器、信號處理模塊、制式選擇開關、碼型變換器、雷射驅動器、雷射器組件、光纖適配器、同軸電纜接頭。經光接收天線收集的調製的雷射信號由探測器轉換成電信號，輸入信號處理模塊進行整形和時鐘恢復等處理，再經制式選擇開關分兩路傳輸。其中，一路連接於雷射驅動器，使雷射器產生調製的雷射光束，經光纖適配器連接光纖通信線路；另一路則與碼型變換器相接，再接入同軸電纜至電傳輸線路上。
本實用新型的光發射天線系統圖見圖4，由半導體雷射器7和設置於其光路上的發射鏡8構成。
光接收天線系統見圖5，光路上依次設置校正鏡9、校正鏡2次鏡膠合鏡10、主鏡11、濾光片12、聚光鏡膠合鏡13和濾光片聚光鏡14，最後光被傳輸至探測器15。
權利要求1.一種無線雷射通信裝置，有至少三個性能和結構完全相同的無線雷射通信單元，每一個單元均包含有機座和由機座支撐的外殼，外殼內設置雷射發射裝置、雷射接收裝置和光學望遠鏡，其特徵在於在兩無線雷射通信單元之間設置多個分束鏡。
2.根據權利要求1所述的無線雷射通信裝置，其特徵在於機座與外殼的連接處安裝有高低、水平角度調整機構。
3.根據權利要求1或2所述的無線雷射通信裝置，其特徵在於雷射發射裝置的結構為發射端同軸電纜通過高頻電纜與發射機碼型變換器相接；光纖適配器通過光纖與發射機光電轉換器相聯；碼型變換器與光電轉換器均與制式選擇開關相聯，然後經信號處理模塊進行整形、放大、時鐘提取等處理，輸入雷射驅動器驅使雷射器組件產生調製的雷射光束，通過光發射天線定向向空間發射；雷射接收裝置的結構為經光接收天線收集的調製雷射信號接進探測器，轉換成電信號輸入信號處理模塊，再接進位式選擇開關後分兩路，一路連接雷射驅動器，經光纖適配器連接光纖通信線路；另一路則與碼型變換器相接，再接入同軸電纜至電傳輸線路上。
4.根據權利要求3所述的無線雷射通信裝置，其特徵在於光發射天線由半導體雷射器和設置於其光路上的發射鏡構成；光接收天線結構為在光路上依次設置校正鏡、校正鏡2次鏡膠合鏡、主鏡、濾光片、聚光鏡膠合鏡和濾光片聚光鏡，最後光被傳輸至探測器。
5.根據權利要求4所述的無線雷射通信裝置，其特徵在於配置有同光纖通信、微波通信接口。
專利摘要本實用新型是一種無線雷射通信裝置，由至少三個性能和結構完全相同的無線雷射通信單元構成，每一個單元均包含有機座和由機座支撐的外殼，外殼內設置雷射發射裝置、雷射接收裝置和光學望遠鏡，為了實現多通道通信，在每兩無線雷射通信單元之間設置多個分束鏡。機座與外殼的連接處安裝有高低、水平角度調整機構，用於自動調整雷射發射裝置與雷射接收裝置的高低與水平角度。本裝置具有發收光信號和電信號的雙工通信功能，一個發射源可對應多個接收單元，實現多通道通信，可移動，容量大，可直接同光纖通信、微波通信網絡併網，適用範圍廣。
文檔編號H04B10/04GK2532627SQ02222188
公開日2003年1月22日 申請日期2002年4月9日 優先權日2002年4月9日
發明者餘成波, 陶紅豔 申請人:重慶工學院