无线通信-无线激光通信收发天线快速对准系统设计
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无线通信中的天线设计与优化无线通信技术在现代社会中扮演着非常重要的角色。
而天线作为无线通信系统中不可或缺的组成部分,其设计与优化对整个系统的性能有着重要影响。
本文将详细介绍无线通信中的天线设计与优化的步骤和方法。
1. 确定设计需求和约束- 确定通信频段:根据具体应用需求确定通信频段,如2.4GHz或5GHz等。
- 确定通信距离:根据通信距离确定天线的增益要求。
- 考虑工作环境:考虑天线在实际工作环境中的因素,如信号干扰和衰减等。
- 符合规定的尺寸和重量要求:根据实际应用场景中对天线尺寸和重量的要求进行设计。
2. 选择合适的天线类型- 定向天线:适用于长距离通信和信号传输方向要求明确的场景,如雷达和卫星通信。
- 非定向天线:适用于多点通信和接收方向不确定的场景,如Wi-Fi和蓝牙通信。
3. 进行天线参数设计- 频率带宽:确定天线的工作频率范围。
- 增益:根据设计需求确定天线的增益,一般通过提高天线尺寸或增加天线元件来实现。
- 方向性:根据通信需求决定天线的方向性,可通过调整天线形状或添加反射板等手段来优化方向性。
- 波束宽度:确定天线主瓣的宽度,即天线辐射能量的主要方向。
- 极化方式:根据通信系统的要求选择天线的极化方式,如水平、垂直或圆极化等。
4. 进行天线结构设计- 材料选择:根据工作频率和尺寸要求选择适当的导体材料,如铜、铝或导电涂层等。
- 天线元件布局:根据天线类型和参数设计,进行天线元件的布局设计,如马格努斯片、辐射器和槽天线等。
- 天线尺寸和形状:根据设计需求确定天线的尺寸和形状,如板状、圆柱状或方柱状等。
5. 进行天线性能测试和优化- SAR测试:进行特定吸收率(Specific Absorption Rate)测试,以确保天线在工作时不会对人体产生危害。
- 效率测量:测量天线的辐射效率,以确定天线的质量和性能。
- 驻波比测试:通过测量天线的驻波比来评估其匹配性能。
- 信号覆盖测试:通过在实际场景中进行信号测试,评估天线的信号覆盖范围和强度。
激光无线通信光发射与接收电路的设计1. 前言激光无线通信作为一种高速、高带宽的通信方式,被广泛应用于各个领域。
在激光无线通信系统中,光发射与接收电路的设计至关重要。
本文将深入探讨激光无线通信光发射与接收电路的设计原理、要求以及设计流程,以期为读者提供一个全面、详细、完整的指南。
2. 设计原理激光无线通信光发射与接收电路的设计原理是基于激光器和光接收器的工作原理。
激光器通过激发激光介质产生激光,而光接收器则接收并解析激光信号。
因此,设计一个有效的光发射与接收电路需要深入理解激光器和光接收器的特性。
2.1 激光器的特性激光器是产生激光的关键组件,它具有以下几个重要特性:1.高单色性:激光器发出的光具有很高的单色性,能够有效避免光信号的色散和干扰。
2.高方向性:激光器发出的光具有很高的方向性,能够将光信号有效地聚焦和传输。
3.高功率输出:激光器能够输出相对较高的功率,以提供足够的信号强度和传输距离。
2.2 光接收器的特性光接收器是接收激光信号的关键组件,它具有以下几个重要特性:1.高灵敏度:光接收器能够对弱光信号进行高效的接收和解析,以提供足够的信噪比。
2.快速响应:光接收器能够迅速响应光信号的变化,以满足高速通信的要求。
3.低噪声:光接收器具有低噪声特性,以提高信号的可靠性和质量。
3. 设计要求激光无线通信光发射与接收电路的设计需要满足以下要求:1.高效传输:设计的光发射与接收电路应能够实现高效的光信号传输,并保持较低的传输损耗。
2.适应不同距离:光发射与接收电路应能够适应不同的传输距离,从近距离到远距离的通信需求。
3.抗干扰能力:光发射与接收电路应具备一定的抗干扰能力,以应对外界环境对信号传输的影响。
4.低功耗设计:光发射与接收电路应具备较低的功耗,以延长激光器和光接收器的使用寿命。
4. 设计流程激光无线通信光发射与接收电路的设计流程可以分为以下几个步骤:4.1 系统需求分析首先,需要进行系统需求分析,明确激光无线通信的具体应用场景、距离要求、传输速率等。
无线通讯系统设计方案随着科技的快速发展和人们对于灵活、便携和高效的需求,无线通讯系统越来越受到人们的和依赖。
无线通讯系统以其无需线路布设,覆盖范围广,数据传输速度快,运行成本低等优点,在军事、工业、商业、教育、交通、医疗等领域得到了广泛应用。
然而,无线通讯系统的设计并非一蹴而就,需要针对特定的应用场景进行优化和选择。
本文将重点探讨无线通讯系统的设计方案,包括系统架构、硬件选择、软件设计、安全策略等方面。
无线通讯系统的架构通常包括发射端、接收端和传输媒介三个部分。
发射端负责将信息转换为电磁波,通过传输媒介发送;接收端则接收电磁波并还原为信息。
根据不同的应用需求,可以选择不同的无线通讯协议和技术,如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、LoRa等。
射频模块:无线通讯系统的核心是射频模块,它负责信号的发射和接收。
射频模块的选择需要根据应用场景和传输距离来决定,同时需要考虑其功率、频率、灵敏度等参数。
微控制器:微控制器是无线通讯系统的控制中心,负责处理用户输入、控制射频模块和其他外设的工作。
在选择微控制器时,需要考虑其处理能力、内存大小、外设接口是否满足系统需求。
天线:天线是无线通讯系统中负责接收和发送电磁波的重要部件。
天线的选择需要考虑其频率范围、增益、阻抗等参数,同时还需要考虑其尺寸和形状是否适合应用场景。
通讯协议:通讯协议是无线通讯系统的关键组成部分,它规定了信息的格式和传输规则。
在选择通讯协议时,需要考虑其数据传输速度、安全性、稳定性等因素。
调度策略:调度策略是无线通讯系统中的重要概念,它决定了各个设备之间的信息传输顺序和时间。
调度策略的设计需要考虑系统的实时性、可靠性和效率。
能量管理:能量管理是无线通讯系统中的重要问题,它涉及到系统的功耗和寿命。
能量管理策略的设计需要考虑系统的运行模式、休眠模式和省电策略等。
加密技术:加密技术是保障无线通讯系统安全的重要手段,它可以防止信息被窃取或篡改。
在选择加密技术时,需要考虑其安全性、效率和对系统性能的影响。
激光通信系统的设计原理激光通信是一种利用激光脉冲在空气或光导纤维中传输信息的通信方式。
它应用了激光器、光调制器、光解调器、光纤等一系列关键技术,可以实现高速、远距离、抗干扰等特点,被广泛应用于通信、卫星导航、激光雷达等领域。
下面将详细介绍激光通信系统的设计原理。
激光通信系统由激光发射端和激光接收端两部分组成。
首先介绍激光发射端的设计原理。
激光发射端的主要组成部分是激光器和光调制器。
激光器是产生激光脉冲的核心设备,一般采用半导体激光器或固体激光器。
激光器通过电流激励,产生高纯度、高功率、窄线宽的激光光束。
光调制器则用于对激光光束进行调制,将要传输的信息转化为光脉冲信号。
光调制器一般采用电光调制器或腔共振式调制器。
在激光器和光调制器之间,需要设计适当的光放大器来增强激光光信号的强度。
光放大器一般采用光纤放大器、固体放大器等。
此外,还需要设计光学滤波器来去除杂散光信号,提高系统的信号质量。
激光接收端的设计原理与激光发射端类似,也由光解调器和光接收器两部分组成。
光解调器用于解调接收到的光脉冲信号,将光信号转化为电信号,并恢复原始的信息内容。
常用的光解调器有光电二极管、光电倍增管、光电探测器等。
光接收器用于接收光脉冲信号并转化为电信号,进一步处理和分析。
激光接收端的信号处理环节是非常重要的一步。
首先,需要对电信号进行放大和滤波,提高信号的强度和质量。
接着,进行信号解调和信号重建,将光信号转化为可读取的信息信号。
最后,采用信号处理技术对信号进行干扰抑制和错误校正,提高系统的抗干扰性和可靠性。
在激光通信系统设计中,还需要考虑激光光束的传输损耗问题。
激光光束在大气中传输时会受到散射、吸收和大气湍流等影响,导致传输损耗。
为了减小传输损耗,可以采用大功率激光器和低损耗的光纤进行传输,同时通过气象监测和动态自适应技术来补偿大气影响,提高传输效率和距离。
此外,激光通信系统还需要考虑安全性和隐蔽性问题。
激光通信是一种点对点的通信方式,相较于无线通信可以更好地实现信息的隐蔽传输。
于家堡金融区起步街一期无线通讯系统设计方案鉴于此项目为钢筋混凝土结构,总体建筑面积较大,且有地下建筑,对无线电信号屏蔽相当严重,使用单机同频对讲方式难以做到在大厦内部保持正常的无线通讯联络,大厦内部尤其地下建筑内存在不少的无线电通讯盲区,故需要采用加装中继台将无线信号释放到整个建筑内部,对讲机在异频模式下工作通过中继台的放大转发从而实现博物馆内部无盲区通讯,具体设计方案如下:一、系统设计要求1、根据设计任务,整个无盲区系统信号覆盖范围为大厦内部地下和地面各层,同时本系统也可覆盖大厦周边保安巡查范围内。
2、为防止电磁干扰辐射,同时又能获得较好的通讯效果系统采用异频半双工工作方式,采用多天线覆盖,经过定向耦合器、功率分配器合理配置,将基站输出功率均匀释放至终端即信号增强天线。
3、由于无线对讲系统工作在150M超高频或400M甚高频的频率范围内,信号的传输必须使用专用通讯同轴电缆或者低损馈管,可做到在保证较好的通话质量的前提下,同时又要防止对其它系统造成干扰。
4、由于本无盲区系统主要覆盖博物馆内部区域,频率推荐使用UHF即400M,其频率特性穿透性好,比较适宜解决建筑屋内部尤其地下建筑内的盲区覆盖。
5、由于无线通讯技术已经发展到数字化时代,为了保证系统的先进性、可靠性以及节省频率资源的角度考虑,拟采用数字常规系统加以解决。
二、MOTOTRBO数字对讲系统与模拟系统相比具有显著的优势,如下:1、频率优势:可充分利用已有的频率资源。
原模拟系统使用25Khz带宽,而数字系统仅使用原来的一半带宽:12.5Khz;2、TDMA方式工作:将一路12.5Khz信道分成2个时隙,可同时传递两路话音、互不干扰(相当于原来两套模拟中继台),可以达6.25kHz的相同效果,同时减少用户在中继台和设备组合上的投资;3、清晰话音:数字通信采用数字编码方式,通过纠错编码,能够让接收终端纠正由于射频信号干扰导致的误码,从而在整个覆盖区域实现更稳定一致的语音性能,收到的话音信号总是清晰的;4、降低环境噪声:通过语音编码将语音业务流分解为最重要的部分,然后以少量的比特对它们进行编码,从而压缩语音业务,并且语音编码主要面向人类语音,因此,它可大幅降低背景噪音,具备超强的抗干扰传输能力;5、数据应用:具有短信息、GPS定位等数据传输功能;6、保密和排外:具的有更高私密性,不太可能被监听或被非法使用;7、更长使用时间:同样功率下,由于采用了TDMA技术,它每次呼叫只使用一个时隙,只需要使用发射装置一半的电量,这让对讲机终端的电池使用时间延长40%;利用IMPREST智能充电系统实现可电池的自动维护、优化电池生命周期和增加通话时间。
无线通信系统的天线设计与优化无线通信系统的天线设计和优化在如今的通信领域中起着至关重要的作用。
一个良好设计和优化的天线可以提高无线通信系统的性能、信号传输质量和覆盖范围。
本文将介绍无线通信系统的天线设计和优化的相关原理和方法。
1. 天线设计原理天线设计的关键在于理解电磁波的传播机制和特性。
天线是将电能转换为电磁波能量的设备,同时也是将电磁波能量转换为电能的设备。
一个好的天线设计应该能够实现高效能的传输和接收,并且对环境干扰和噪声具有较高的抵抗力。
2. 天线参数在天线设计过程中需要考虑的参数有很多,其中包括天线的增益、方向性、辐射模式、频率响应等等。
天线的增益是一个重要的指标,它表示天线能够集中多少能量并将其传输到特定的方向。
方向性是指天线在特定方向上的辐射和接收能力。
辐射模式和频率响应则决定了天线在不同方向和频率上的性能。
3. 天线优化方法天线优化的目标是最大化天线的性能,并且满足特定的通信需求。
具体的优化方法可以通过以下几种途径实现:- 天线结构优化:通过改变天线的结构和形状,以实现更好的性能。
例如,使用不同材料、改变导体的尺寸和形状等等。
- 天线位置优化:选择合适的天线位置可以改善信号传输和接收的质量。
通过考虑信号的路径损耗、传播环境和信道特性等因素,找到最佳的天线位置可以最大化信号的强度和覆盖范围。
- 天线阻抗匹配优化:天线的阻抗匹配是另一个重要的优化方向。
通过调整天线的阻抗,可以最大化信号传输和接收的效率。
4. 天线设计实例以下是一个基于某种特定无线通信系统的天线设计实例:- 无线通信系统:LTE网络- 设计需求:天线需要具有高增益、宽频带和空间多址技术支持- 设计步骤:a) 确定工作频率范围和频率带宽要求b) 选择合适的天线类型,并进行结构优化c) 优化天线的阻抗匹配和辐射模式d) 进行电磁兼容性和辐射效率测试e) 最后进行天线性能的验证和调整通过以上的设计步骤,我们可以得到一个符合LTE网络需求的高性能天线。
激光无线通信光发射与接收电路的设计一、激光无线通信的基本原理二、光发射电路的设计1. 激光器驱动电路设计2. 激光器保护电路设计3. 激光调制电路设计三、光接收电路的设计1. 光探测器选择与特性分析2. 前置放大电路设计3. 高频放大电路设计4. 信号解调电路设计一、激光无线通信的基本原理激光无线通信是利用激光作为信息传输的载体,通过空气中的传播实现数据传输。
其基本原理是利用激光器产生高功率狭窄束的激光,将信息转换为脉冲宽度调制(PWM)或强度调制(IM)信号,通过发射机向空气中发送,接收机则通过探测器将接收到的信号转换为电信号进行解码。
二、光发射电路的设计1. 激光器驱动电路设计激光器驱动电路是将直流或交流信号转换为足够高频率和幅度的脉冲,以使得激光器能够正常工作。
其主要组成部分包括信号发生器、放大器和脉冲调制器。
2. 激光器保护电路设计激光器保护电路用于保护激光器免受过电流、过压、过温等因素的损害。
其主要包括过流保护电路、过压保护电路和温度控制电路等。
3. 激光调制电路设计激光调制电路是将输入信号转换为PWM或IM信号,以控制激光的强度或频率。
其主要包括放大器、滤波器和脉冲调制器等。
三、光接收电路的设计1. 光探测器选择与特性分析光探测器是将接收到的激光信号转换为电信号的关键部件。
常用的有PIN型探测器、APD型探测器和PSD型探测器等。
在选择时需要考虑其响应速度、灵敏度和带宽等特性。
2. 前置放大电路设计前置放大电路用于放大从光探测器输出的微弱信号,并消除噪声干扰。
其主要包括低噪声放大器和滤波器等。
3. 高频放大电路设计高频放大电路用于进一步放大信号,并将其转换为可处理的中频或基带信号。
其主要包括中频放大器和混频器等。
4. 信号解调电路设计信号解调电路用于将接收到的PWM或IM信号转换为原始数据。
其主要包括解调器和滤波器等。
总之,在激光无线通信系统中,光发射电路和光接收电路都是至关重要的组成部分,其设计需要考虑多种因素,如功率、带宽、灵敏度、噪声等,以确保系统的稳定性和可靠性。
面向无线通信的天线设计与优化研究一、引言随着无线通信技术的快速发展,天线作为无线通讯系统中接收和发射信号的关键部件,也显得越来越重要。
天线的设计和优化直接影响着通信系统的性能,因此对于面向无线通信的天线设计与优化研究也越来越受到关注。
二、天线设计原理天线是一种将电磁波由导线或空气传输到空间中的电器。
在无线通信系统中,天线起着重要的作用,通过它发送和接收无线信号。
天线的设计原理主要是基于电磁场理论和电磁波反射、折射、透射等基本原理,并考虑天线的频率、阻抗、极化、辐射方向图、增益等因素。
天线的设计原理有基础理论设计和工程设计两种方式。
三、天线优化方法天线的优化方法主要分为两种:模型优化和设计优化。
模型优化是通过改变天线的几何尺寸和材料参数来改善其性能,如增加天线的长度或直径、改变介质材料等。
设计优化则是通过改变天线的结构形式来实现性能的改善,如改变天线的类型及其组合方式、调整电路连接等。
四、天线在无线通信系统中的应用天线在无线通信系统中的应用主要包括以下几个方面:移动通信天线、卫星通信天线、电视广播天线、雷达天线、微波通信系统天线等。
其中移动通信天线是最广泛使用的一种,因为移动通信系统的发展需要越来越小型化、多频段和多模式的天线。
五、未来发展方向未来天线设计与优化的发展方向将更加注重对于多频段和宽带天线的研究,面向无线通信的天线设计和优化需要更加注重天线的多频段和宽带性能;同时,天线的尺寸、重量和成本等也应进一步优化。
六、结论面向无线通信的天线设计和优化是无线通信技术的重要组成部分,其优化方法、应用场景和未来发展方向的探讨,对于推进无线通信技术的发展具有重要的意义。
无线激光通信收发天线快速对准系统设计于坤,王旭,张瑜(河南师范大学物理与信息工程学院,新乡 453007)摘 要:在无线激光通信系统的发射和接收天线上安装GPS接收装置,通过GPS定位来实现发射天线和接收天线的快速对准,解决了无线激光通信系统天线对准难的问题。
对设计移动无线激光通信系统也具有重要的指导意义。
关键词:GPS,无线激光通信,差分定位,ATP中图分类号:TP202 文献标识码:ADesign of fast Alignment system for the transceivers of wireless laser communicationYUN Kun,WANG Xu,ZHANG Yu(College of Physics & Information Engineering,Henan Normal University,Xinxiang 453007,China) Abstract: The GPS sensor is installed in the emission and receiving antenna of wireless laser communication.The incorporation of GPS sensors provides the reference information to establish alignment between two antennas,the difficult problem is solved. This provides a basis for designing the moving wireless laser communication system.key words :GPS;wireless laser communication,;differential GPS,ATP1 引 言无线激光通信是光纤通信和微波通信的完美结合,它利用自由空间中传播的激光作为信息载体, 提供了两个通信节点之间视距内的、无线和大容量的快速连接方式。
目前无线激光通信系统的应用主要包括三方面:近地大气激光通信,地对星激光通信,星对星激光通信。
无线激光通信具有容量大、造价低、施工便捷迅速、无需频谱许可、抗干扰能力强、组网灵活方便等优点,有着较为广泛的应用空间,因此世界各国都在竞相研究这一技术[1]。
在近距离无线激光通信时,通常用望远镜和红光笔来实现收发天线的对准。
这种方法不仅费时而且对准精度不高。
在远距离无线激光通信时,收发天线的对准就更加困难。
目前还尚未报道有效的手段来实现天线的快速对准。
本文提出了一种在收发天线端分别安装GPS接收设备,利用GPS接收设备获取收发天线的三维坐标、速度等信息。
从而实现收发天线的快速对准的方法。
使无线激光通信的机动性进一步得到了提高。
2 GPS及ATP 原理2.1 GPS定位原理全球卫星定位系统不但可以实时提供目标的三维位置、三维速度以及高精度的时间信息,同时GPS定位技术还具有定位速度快、使用成本低的显著优点,目前已经形成了相当规模的产业,成为了目前世界上应用范围最广泛、实用性最强的集全球精密授时、测距、导航、定位于一体的综合性大型系统。
GPS定位分为单点定位和差分定位(相对定位)。
单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式,它只能采用伪距观测量,定位精度不高。
差分定位是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法,它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量,测量精度较高[2]。
在无线激光通信系统中,由于是收发天线两点之间的对准,要求定位精度相对较高,因此选择差分全球定位系统。
文献[2]较为详细的报道了差分定位的计算方法,本文的重点放在如何实现收发天线的对准上。
2.2 ATP工作原理目前商用的无线激光通信系统多为自适应跟踪(Acquisition,Tracking and Pointing)系统,ATP系统不仅容易实现天线的对准,而且能够有效抑制光斑的闪烁和漂移,保证在天线振动或者受大气湍流影响的条件下能够实现天线的实时对准,有利于提高系统的稳定性。
基金项目:河南省科技攻关项目(2007510009),河南师范大学院士专项基金四象限光电探测器入射光数据处理系统驱动单元CPU图1 ATP系统原理图ATP 系统的工作原理是在接收端探测发射端发出的信标光,并对之进行捕获、跟踪和瞄准后返回一信标光到发射端,借以完成点对点的锁定,在两端之间建立通信链接[3]。
之后,双方用通信光束开始传输数据,实现通信。
图1给出了ATP系统的原理图。
在视距范围外,如果不知道收发天线的坐标和方位,即使带有ATP的系统,收发天线也很难实现快速对准。
而通过GPS和ATP的结合可以解决这一问题。
3 设计方案及计算3.1 通信链路建立图2给出了无线激光通信示意图,收发天线装有相同的GPS接收器和数据处理系统以及无线电对发装置。
GPS接收器首先得到收发天线的坐标、高度、时钟、速度等信息,然后通过无线电设备交换数据。
数据处理系统通过计算得到收发天线的俯仰角度、方位角度、收发天线之间的距离、以及应该发送的激光功率等信息。
数据可以通过显示屏显示出来,也可以直接导入ATP控制系统中。
对于手动调节的系统,可以根据得到的数据进行手动调节建立通信链路。
对于ATP系统,这些数据可以直接输入到ATP系统,ATP系统根据这些数据迅速调节收发天线的俯仰角和方位角,实现粗对准。
然后发射天线发射信标光,ATP根据信标光实现收发天线的精确对准。
如果接收机探测不到信标光,系统将再次进入图3所示的循环当中,直至系统实现精确对准。
图3给出了通信链路建立的流程。
流程图中的时钟同步和速度主要针对移动无线激光通信,比如地对星以及星际之间的通信。
图2 无线激光通信示意图3.2数据处理系统由于无线激光通信系统受天气及传输距离的影响比较大,到达接收端的激光功率将会严重衰减,光斑也会变的很大。
所以在处理数据时必须考虑大气因素的影响。
数据处理系统主要依据以下公式[1] [4]()()mW L P P 接收发射吸收接收τττθγ⋅⋅⋅⋅=,0 (1)()()22001πωλωωz z += (2) ()z ατexp =吸收 (3)δλα−⎟⎠⎞⎜⎝⎛=55091.3V (4) 其中 Km V 6< ,时()31585.0V =δ ;Km V 50>,时 6.1=δ;Km V Km 506<<,时3.1=δ。
()l h arctan =发射α (5)()22arccos l h l +=水平发射β (6) 发射接收αα= (7)发射接收ββ−=0360 (8)式中0P 为激光发射功率,()θγ,L 为光束扩展损耗, 吸收τ为大气透过率,发射τ和接收τ为发射天线和接收天线的效率,0ω为光束的初始腰斑半径,λ为光波波长,z 为光束传输距离,V 为大气能见度,发射α和接收α分别为发射天线的仰角和接收天线的俯角,发射β和接收β分别为发射天线和接收天线的方位角,h 为GPS 接收器两点之间的高度差,l 为GPS 接收器两点之间的距离。
如果考虑大气湍流因素的影响,需要加上文献[5]中的公式。
对于ATP 数据处理系统,图4给出了常用的四象限探测器光斑位置的处理方法示意图。
光斑位置很容易通过下面式子得到[6],其中,K 为比例因子 ()()∑+−+=P Px ii i i i K S 3241 (9)图3 通信链路连接示意图()()∑+−+=P Py ii i i i K S 4321 (10) 对于阵列CCD 天线,确定光斑中心位置通常用重心算法和峰值算法[7]。
接收天线探测到信标光后,数据处理系统根据(9)式和(10)式得到信号光的坐标信息,然后传给ATP 的自动饲服控制系统,接收天线自动调节使接收天线对准光斑中心。
从而实现天线的对准。
图4 四象限探测器中光斑位置的计算目前采用差分定位系统定位得的数据仍存在一定的误差,误差值一般为10m 左右,因此收发天线根据GPS 定位的首次对准为粗对准。
在远距离(大于10Km )通信时,由于通信距离远远大于误差值,从(5)式和(6)式可知,误差值对发射和接收的俯仰角及方位角的影响并不大,由于到达接收端的光斑半径远远大于接收孔径,所以即使GPS 定位存在一定的误差,粗对准也可以使收发天线方向大致对准,接收天线能够探测到光信号。
然后进行手动或者启动ATP 系统进行精确对准。
对于移动无线激光通信,只需要在数据处理系统中加入了天线的移动速度,通过GPS 实现收发天线的时钟同步。
就可以实现天线的实时快速对准。
4 结束语无线激光通信作为未来最有竞争力的通信方式之一,将会在更多的场合发挥作用。
随着GPS 定位系统精度的进一步提高,GPS 将给收发天线提供更为准确的坐标信息,从而使天线能够实现快速精确对准。
如果GPS 得到的数据足够精确,可以改变现有ATP 系统的构造,去掉信标光,ATP 数据处理系统和GPS 数据处理系统可以合二为一,ATP 系统完全可以根据天线的精确坐标变化来自动捕获信号光。
本文作者的创新点:提出了一种实现无线激光通信收发天线快速对准的方法,使无线激光通信在应急通信和战争中能够迅速实现通信链路的连接。
进一步提高了无线激光通信系统的机动性能。
参考文献[1]Heinz Willebrand,Baksheesh S.Ghuman,Free- Space Optics:Enabling Optical Connectivity in Today’s Networks[M].SAMS.Indianapolis.2002:3~51[2]关惠平.GPS 相对定位原理与DGPS 技术简介[J].兰州铁道学院学报.2003.22(6):59~64[3]曾华林,左昉, 谢福增.空间光通信ATP 系统的研究[J].光学技术.2005.35(1):94~95[4]张杰,宋成杰等.大气激光通信影响因素分析及信道建模[J].电子器件.2004.27(1):203~204[5]赵云鹏,徐荣青.激光通信大气闪烁引起的噪声仿真[J].微计算机信息.2007.23(1-1):262-263[6]王俊生,田波等.大气激光通信技术[J].电子器件.2005.28(1):94~95[7]张广军,李行善等.近红外目标CCD 成像跟踪系统.测控技术[J].1996(03):21~24作者简介: 于坤(1980-),男,河南新乡人,硕士。
主要研究方向:无线激光通信。
王旭(1965-),男,河南新乡人,博士,副教授。
主要研究方向:光通信技术。
Biography:Yu Kun ,Male ,born in 1980,Person from Xinxiang Hennan Province,Master, the research interesting: Wireless laser communication. Wang Xu, Male,born in 1965,Person from Xinxiang Henan Province,Doctor, Associate professor, research interesting: laser communication technology通信地址:(453007河南师范大学物理与信息工程学院)于坤项目年经济效益可达100万元以上。