一種中繼傳輸紫外光通信信號系統的製作方法
2023-05-18 17:12:07
本實用新型屬於通信技術領域，具體地說，涉及一種中繼傳輸紫外光通信信號系統。
背景技術：
目前國內外無線通信的成熟技術，主要還是採用無線電通信和無線雷射通信，兩者各有優勢，但又存在不足：無線電通信方式的頻譜資源重疊佔用現象嚴重，易受強電磁波輻射幹擾，保密性較低，其發射的電磁波可在較遠的地方監聽、幹擾、探測。無線雷射通信方式雖具有較強的通信抗幹擾性及保密性，但由於雷射是沿直線傳播的，不能跨越障礙物進行通信，因此不適合在複雜地形環境中使用。
常規的無線通信系統對於不在通信範圍之內的節點通信，通常自組區域網，採用車載臺或者基地轉發臺做為中繼設備來擴大通信覆蓋範圍，這些中繼設備龐大、複雜、投資高、機動靈活性差，不適應軍事、安全通信需求。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於克服上述技術存在的缺陷，提供一種中繼傳輸紫外光通信信號系統，藉助中間副機中繼功能實現自組區域網路多跳遠程通信，解決了紫外光單級通信距離半徑有限的問題。其具體技術方案為：
一種中繼傳輸紫外光通信信號系統，包括一個主機和若干個具有中繼傳送功能的副機，所述副機包括中間副機和目的副機，主機與副機之間採用點對多點或點對點的半雙工通信鏈路、副機與副機之間採用點對點的半雙工通信鏈路。
主機與副機均由中繼管理單元、發射單元、接收單元、電源管理單元組成。
優選地，所述中繼管理單元均由以ARM為主處理器、FPGA為從處理器，RTC時鐘源、撥碼開關、對外接口組成。ARM模塊是整個中繼管理單元的核心模塊，負責處理和協調各個模塊之間的工作，通過ARM實現信息處理流程、信息中繼、路由建立、時鐘同步、數字信息整理、解調、解碼、編碼、組裝等。FPGA模塊負責信息緩存、分時提取、信息調製，控制接收、發射單元信息的傳輸。RTC時鐘源提供本機收發報文的定時時間，撥碼開關用於狀態(輸出波特率、地址、時鐘同步等)設置，對外接口帶有調試、藍牙、WLAN、USB等人機互動接口。
優選地，所述的發射單元由光電耦合器、高速開關、定製陣列紫外LED光源模塊組成。光電耦合器是將調製後的直流脈衝信號耦合到紫外LED驅動基準電源上，高速開關調節定製陣列紫外LED光源模塊的發射時序，定製陣列紫外LED光源模塊發射耦合了直流脈衝信號的紫外光。
優選地，所述接收單元由光學集光器、自製紫外光探測器、可變增益放大器、帶通濾波器、數模轉換模塊、對外接口組成。微弱紫外光經光學集光器收集，自製紫外光探測器檢測，光電信號轉換，去除直流偏置信號，可變增益放大器放大、帶通濾波器除去雜散光，模數轉換，對外接口帶有WIFI、藍牙、USB等人機互動接口。
優選地，所述電源管理單元由高能量鋰離子電池、直流調壓器、充電接口組成。高能量鋰離子電池具有供電、充電功能，電池電源經直流調壓器調壓，一部分調壓後直流電作為陣列紫外LED發射光的驅動基準電源，一部分降壓後3.3V直流電供各單元硬體電路板使用電源。充電接口與外電源實現電能補充。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：
本實用新型藉助中間副機中繼實現自組區域網路多跳遠程通信，克服了紫外光單級通信距離半徑有限的問題，該系統體積小、重量輕、功耗低、投資少、抗幹擾性強、保密性高、開通方便，可用於非視距通信等特點，便於單兵攜帶，適合於安全、救災、消防、軍事等領域小分隊通信。
附圖說明
圖1一種中繼傳輸紫外光通信信號系統示意圖；
圖2副機架構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方案對本實用新型的技術作進一步詳細地說明。
本實用新型提供了一種中繼傳輸紫外光通信信號系統，該系統包括一個主機和若干個具有中繼傳送功能的副機，所述副機包括中間副機和目的副機。主機與副機之間採用點對多點或點對點的半雙工通信鏈路，副機與副機之間採用點對點的半雙工通信鏈路。藉助中間副機中繼功能實現自組區域網路多跳遠程通信。(見圖1)
主機或副機均由中繼管理單元、發射單元、接收單元、電源管理單元組成，
所述的主機或副機中繼管理單元均由ARM為主處理模塊，FPGA為從處理模塊、時鐘模塊、撥碼開關、對外接口模塊組成。ARM採用是S3C2410ARM核心模塊，FPGA主要由晶片EPISI0組成，RTC時鐘採用晶片S29CL80D，撥碼開關採用OOK調製技術，對外接口包括USB接口、調試串口、藍牙接口、WLAN接口，ARM與FPGA之間通過數據總線、地址總線進行通信。
所述的主機或副機發射單元由光電耦合器、高速開關、定製陣列紫外LED光源模塊組成。陣列紫外LED光源模塊是紫外光發射的核心。
所述的主機或副機接收單元由光學集光器(由透鏡和SB-AF紫外濾光片組成的)、自製紫外光探測器、可變增益放大器、帶通濾波器、數模轉換模塊、外聯接口(wifi接口、藍牙接口、USB接口)組成。
所述的主機或副機電源管理單元由高能量鋰離子電池、直流調壓器、充電接口組成，具有供充電功能。(見圖2)
實施方案是通過1個主機與10個副機(6個中間副機+4個目的副機)組成一種主從結構區域網路的中繼紫外光通信信號模擬系統，主機與副機之間採用點對多點的半雙工通信鏈路，副機之間採用點對點的半雙工通信鏈路。場域位置為野外，通信方式為非視距，採用自設定製36隻260nm陣列紫外LED光源，封裝鏡面為球型鏡面，輸入功率3.6w，光發射功率大於10.8mw，發射角為20°，最長傳輸距離100m。自製的紫外光LED探測器為接收端光電檢測器，接收視場為120°，光信號調製方式為OOK，通信速率4.8kbps，主機與副機採用數位訊號通信。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，本實用新型的保護範圍不限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型披露的技術範圍內，可顯而易見地得到的技術方案的簡單變化或等效替換均落入本實用新型的保護範圍內。