基于无线激光通信语音传输系统的设计

基于无线激光通信的原理,设计并研制出了一套以激光内调制为工作模式的无线激光通信语音传输系统装置,测量并分析了该系统的频率极限、幅频特性和动态特性,与其他无线激光通信实验装置相比,本装置易于携带、调节,使用更直观、方便。     

一种用于旋转环境的无线激光数据传输模块设计

针对在发动机高速旋转状态下,其叶片的应力和温度等参数的测量需求,提出一种基于无线激光通信的数据传输模块。该模块由发动机转子端的发射部分和地面接收部分构成。发射部分将叶片采集的测量数据通过激光驱动电路采用直接调制的方法驱动激光二极管以光信号的形式发送给地面。地面接收部分通过光电探测电路将光信号转换为数字信号并传输给计算机进行处理。搭建了实验测试平台,测试结果表明无线激光数据传输模块在50cm的传输距离下可达到18MB/s的数据传输速率。     

无线激光图像传输收发电路的设计与实现

设计并实现了激光发射与接收电路模块,每个模块主要由激光收发电路、数据处理器、存储器和视频转换电路等4部分组成,具有体积小、使用灵活的特点.重点介绍了622 Mbit/s高速激光收发电路的设计.研究并实现了对视频数据流的时序控制,如有效图像数据的提取与重新组合、存储等,采用曼彻斯特编码保证了激光信号接收与时钟恢复的稳定.在使用一组简易光学天线的情况下,理论通信距离大于6 km,并成功地完成了距离大于100 m的实验.结果表明:该系统可以稳定地传输图像,适合地面短距离高速接入等应用,为进一步研究无线激光通信技术提供了实验平台.     

垂直腔面发射激光器在无线激光通信中的应用研究

在光纤通信中广泛应用的垂直腔面发射激光器,以其单模特性好、阈值电流低、调制速率高等特点备受人们青睐,而在无线激光通信中的应用鲜有报导。本文从垂直腔面发射激光器的结构特点出发,分析了它的技术优势及技术发展趋势,探讨了垂直腔面发射激光器可在无线激光通信中获得应用的原因。采用VCSEL垂直腔面发射激光器作为激光光源并与光纤通信中已经成熟的EDFA、波分复用等技术的结合,将提高无线激光通信系统的性能,降低系统成本。     

一种水下激光声通信声源的设计方法

单个激光声脉冲具有脉宽窄、频带宽的特点,不适于远距离水声通信。为了改善激光声通信声源的频谱特性,提高通信性能,采用对激光声进行调制的方法,建立了调制激光声码元的数学模型,基于该模型,提出一种调制激光声源的设计方法,该方法使调制激光声码元频谱的能量集中体现在调制特征的频率上,降低了信号的频谱宽度,更利于激光声信号在水声信道中远距离传播;推导了在热膨胀机制和光击穿机制下调制激光声码元的调制参量,利用实验获得的热膨胀和光击穿激光声脉冲,仿真了该方法下的调制激光声码元,并分析其频谱特征。结果表明,该声源调制方法是正确和有效的。     

高速大气激光通信收发模块的研究与设计

设计并实现了高速半导体激光器调制驱动电路和光电二极管直接检测电路的收发合 一模块。计算机间大气激光的双工通信实验表明,所开发的激光收发模块具有宽带、高速、误码率低等性能,为大气激光通信系统提供了可靠保证。     

点对点双工无线激光通信系统的研究与设计

设计一种基于伺服系统算法的无线激光通信控制的设计与研究,目的是构建一个激光器通信平台,通过此平台激光器可以快速对准,并完成通信。该系统是由收发信端机、瞄准伺服系统、调制/解调等模块组成,利用激光器快速对准并且无误的传输语音、视频图像和数据信息。实验表明无线激光器可以满足此系统要求且能够保证稳定的通信。     

无衍射激光通信模拟实验系统的设计与实现

无衍射光束的发散角为零并且中心光斑直径相对于高斯光束较小,在激光通信中有潜在的应用价值。本文介绍了一种以无衍射光束为信息载体的大气激光通信模拟实验系统。以串口作为计算机与该通信系统的连接终端,通信速率可通过控制软件调为多种级别：采用内调制的方法使得激光光强随传输数据而变化,使用圆锥透镜法将激光器的出射光束转换为无衍射光,在接收端利用PIN探测器将经过调制的光信号转换为电信号,经过解调后进行信号放大和电平转换,最后将数据输入串口。激光调制电路具有自动功率控制功能,维持通信过程中激光器的功率恒定。激光接收电路具有无光告警功能,可在光路受到遮挡时提示通信中断。经过实验,该系统可完成计算机串口之间的无衍射激光通信,通信比特率达到普通计算机串口的最大速率19．2kbps。     

自由空间光通信低功率激光干扰实验

以目前技术最为成熟、应用最为广泛的强度调制/直接检测(IM/DD)体制的自由空间激光通信体制为例,利用自主研发的无线激光通信系统,采用漫反射的方法,研究了小功率脉冲激光对自由空间激光通信的干扰效果。利用不同调制频率、不同脉宽的半导体激光器和固体激光器分别进行了多次激光干扰实验,证明了干扰的可行性,得出了调制频率、脉宽与干扰效果的关系,并结合自由空间激光通信原理和通信设备的工作流程对实验现象加以解释和分析,提出了低功率脉冲激光对通信系统实现干扰的条件。     

可变基频激光通信数据传输系统研究与实现

针对无线光通信特点,提出一种基于基带跳频的激光数字通信方法,分析单基频调制与可变基频调制原理,研究激光跳频通信信号帧结构与ASK编解码方法,探讨利用FPGA进行跳频通信及控制的技术实现,并进行 FPGA系统仿真和可变基频激光调制与传输实验。结果表明,采用可变基频的ASK调制编码通信能保证信息传输的安全性,在视距范围内实现了通信控制与字符数据传输,为大气激光通信应用提供一种新的技术途径。     

脉冲状态间隔调制方法及恶劣环境下通信实验

为了增强激光通信对信道的适应性,在香农理论的基础上对大气调制模型展开了研究。首先从差错的角度推导大气光通信系统误符号率与误码率的转换关系;接着通过分析大气信道下光通信的香农极限通信速率,指出大气信道带宽是影响激光通信的重要技术参数。进而提出了脉冲状态间隔调制编码方式并分析其结构特点;最后通过恶劣环境下的通信实验验证PSIM的可行性和大气信道带宽的重要性,指出信道特性实时反馈将是实现全天候激光通信的前提。     

基于直接调制的激光无线通信演示实验

利用半导体激光器,通过电流驱动的直接调制方式,低成本地实现了激光无线通信实验系统。系统可以演示传递音频信息和文字信息,其中数字信号是利用单片机的串口或通用IO口收发,同时用软件实现相关编码协议。系统可以通过单片机自行控制,或通过VC++编写的上位机程序操控。本实验系统可用于教学演示,也可以用于仪器设备间的通信、遥控,或是应用于其他特殊的需要无线通信的场合。     

基于以太网语音和IP数据无线光通信链路设计

针对移动应用平台间进行较短距离的直接通信,设计了一种基于以太网和无线激光传输的通信链路系统。该系统使用直接调制的方式将以太网发出的电信号调制到光波上,将携带信息的载波激光束聚焦、对准发送至接收设备;接收设备将采集到的信号进行解调,由光信号还原出发送方输出的电信号,经以太网传输至接收端,实现信号的双向传递;该系统可实时、大容量、高速地传输语音、数据、视频和图像等信号,且通信质量稳定可靠,保密性和安全性能优良。测试结果表明,该系统能较好地在大气间进行实时高速地数据通信,满足移动应用平台间的保密需要。     

基于激光调制技术的射击训练模拟系统

为了设计贴近部队轻武器射击训练的模拟系统,基于激光调制技术,结合TSOP34838芯片作为光电接收器件设计了仿真靶。使用滤光薄膜解决普通激光器光斑过大的问题,通过阵列式多路信号检测的方法简化了系统硬件设计,实现了多路数据信号快速简单的采集,通过设置振动传感器识别脱靶情况并增加了模拟训练的逼真度。结果表明,该系统使用无线通信方式,具有操作简单、稳定性高、细节处理得当、实用性较强等优点。     

基于边带相关算法的时频调制解调技术的研究

时频调制技术（TFSK）由于其良好的抗频率选择性衰落的特性而被应用于无线激光通信中。文中介绍了一种新调制解调方法,即利用信号的相关性,依据边带相关算法分析出信号的载波频率,再根据TFSK的调制载波的频率顺序,还原出原始信号。以Matlab作为仿真平台,验证了此方法的可行性,并计算出了误码率曲线。为无线激光通信中调制解调系统的设计提供了参考。     

基于无线激光链路的以太网连接方案设计

对一种基于无线激光大气链路的以太网互连设备进行了结构设计分析和总体性能评估。通过实验结果与理想化模型的比对可知,该设备不仅在晴朗天气下能够很好地实现网际互连互通,在恶劣天气下也能够实现网络通信,但相对系统开销增大,传输速率不太高,有待进一步改进。     

光通信高速率调制系统设计及性能仿真测试

为了奠定未来光通信高效实行的基础,需要研究高速高质量的激光调制系统。本文在一般调制系统设计原则基础之上,从核心器件入手,选定了以DFB激光器、EAM为主的调制整体框架;之后进行了激光器周边辅助电路、调制器驱动电路以及调制器自身结构的精细化设计,形成了高速调制系统设计框图;利用光通信仿真平台Optisystem在临界调制速率1.12 Gbits、高速5 Gbits、超高速10 Gbits三种梯度下进行了该系统的性能测试。结果显示:1.12 Gbits到5 Gbits测试性能优异且稳步提升,表明该系统能够满足现阶段一般条件下的光通信高速调制需求;但10 Gbits下系统表现不够稳定,说明适应超高速条件下的调制系统还需进一步深入研究。该调制系统的设计和仿真对后续实测工作的开展具有重要指导意义。     

调频连续波激光调制方法研究

调频连续波(FMCW)激光调制电路是FMCW激光探测系统的重要组成部分。对FMCW激光调制方法进行研究,设计并实现由线性调频信号产生电路和半导体激光器驱动电路组成的激光调制电路,并给出相应的实验结果。其中线性调频信号产生电路采用基于直接数字频率合成技术的集成芯片AD9958进行设计,产生10~110 MHz的锯齿波线性调频信号;半导体激光器驱动电路采用直接电流调制方式,利用线性调频信号对激光载波的强度进行调制,激励激光器出光。测试结果表明:调频连续波激光调制电路能够满足调制频偏100 MHz、调频周期100 s的设计要求。     

光纤激光器泵浦源驱动电路的设计

根据通信用光纤激光器泵浦源的要求,结合半导体激光器的特性,设计了一款高性能、低成本的激光器驱动电路(包括恒流电路、控制电路和保护电路)。恒流电路采用达林顿管作为调整管,利用集成运放的深度负反馈实现恒流输出。经实验验证,本设计系统恒流源稳定度达0.03%,纹波较小,可实现对光纤激光器泵浦源激光二极管(LD)的驱动。