專利名稱：一種無線激光通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線通信領(lǐng)域，更具體地講，涉及到利用激光信號在自由空間的傳輸?shù)臒o線通信裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)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(yīng)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(zhì)。由于光的頻帶資源十分豐富，故通信容量巨大，已成為現(xiàn)代通信的主體。但光纖通信網(wǎng)絡(luò)，包括光端機、光纜等通信基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是事先規(guī)劃的、固定的，這樣會出現(xiàn)光纜沒有到達(dá)或光纜不便到達(dá)的地域，這恰好為激光無線通信提供了發(fā)展的空間。早在70年代，人們就開始研究激光大氣通信的問題，但由于光纖通信的成功，沒得到充分重視。近年來，由于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。美國朗訊公司采用1.55μm波段的半導(dǎo)體激光器加光纖放大器(EDFA)作為發(fā)射光源，并采用波分復(fù)用結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)10Gbit/s的容量的空間光通信。日本、歐洲等國家也報道了幾種空間激光通信裝置。我國電子科技大學(xué)采用二氧化碳激光器(10.6μm波長，內(nèi)腔式)，實現(xiàn)定點雙工四線制三路電話的大氣通信(技術(shù)成果編號88210414)；中山大學(xué)激光與光譜學(xué)研究所采用音頻或數(shù)字信號的調(diào)幅激光制式工作實現(xiàn)大氣通信傳輸(技術(shù)成果編號89209283)。但他們都存在通信容量低，在通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上，沒有與其他通信設(shè)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(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所報導(dǎo)了一種無線激光通信端機實現(xiàn)了與其他通信設(shè)施的接口(專利號00217069.8)，但不能實現(xiàn)多通道通信，未能得到廣泛應(yīng)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(fā)收光信號和電信號的雙工通信功能，一個發(fā)射源可對應(yīng)多個接收單元，實現(xiàn)多通道通信，以及具有大容量、直接同光纖通信、微波通信網(wǎng)絡(luò)并網(wǎng)的實用化功能的可移動、便攜式的無線激光通信裝置。

發(fā)明內(nèi)容
一種無線激光通信裝置，由至少三個性能和結(jié)構(gòu)完全相同的無線激光通信單元構(gòu)成，每一個單元均包含有機座和由機座支撐的外殼，外殼內(nèi)設(shè)置激光發(fā)射裝置、激光接收裝置和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，為了實現(xiàn)多通道通信，在每兩無線激光通信單元之間設(shè)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(diào)整機構(gòu)，用于自動調(diào)整激光發(fā)射裝置與激光接收裝置的高低與水平角度。
其中，激光發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)為發(fā)射端同軸電纜通過高頻電纜與發(fā)射機碼型變換器相接；光纖適配器通過光纖與發(fā)射機光電轉(zhuǎn)換器相聯(lián)；碼型變換器與光電轉(zhuǎn)換器均與制式選擇開關(guān)相聯(lián)，然后經(jīng)信號處理模塊進行整形、放大、時鐘提取等處理，輸入激光驅(qū)動器驅(qū)使激光器組件產(chǎn)生調(diào)制的激光光束，通過激光發(fā)射天線定向向空間發(fā)射。激光接收裝置的結(jié)構(gòu)為經(jīng)光接收天線收集的調(diào)制激光信號接進探測器，轉(zhuǎn)換成電信號輸入信號處理模塊，再接進制式選擇開關(guān)后分兩路，一路連接于激光驅(qū)動器，經(jīng)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，采用了先進的DSP技術(shù)及芯片，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性和成本；在碼型變換器中，采用了先進的PWM技術(shù)，使用了集成電路使該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡潔、工作性能優(yōu)良、提高了設(shè)備的抗干擾能力，調(diào)制的激光且能夠直接通過光纖傳輸。
實用新型的優(yōu)點(1)本實用新型的既可以作為發(fā)收光信號，又可以發(fā)射電信號，具有雙工位功能；(2)該裝置可實現(xiàn)單對多的多通道通信；(3)該裝置采用了微電機機構(gòu)，由微機直接控制，通過光學(xué)望遠(yuǎn)鏡檢測發(fā)射裝置與接收裝置之間的對正情況，直接由微機驅(qū)動機構(gòu)進行高低、水平角度調(diào)整；(2)該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，直接采用PWM調(diào)制方式，體積小，是一種便攜式系統(tǒng)；(3)該裝置配置有同光纖通信、微波通信等接口，適用范圍較廣。
(4)該系統(tǒng)性能好，傳輸速率為155Mb/s，誤碼率低于10-8，平視通信距離不小于5公里(在能見度5公里)。
本裝置的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括移動通信基站間的互接、用戶接入、局域網(wǎng)、因特網(wǎng)接入、備用鏈路、野戰(zhàn)快速部署和災(zāi)害應(yīng)急，特別實用于不能鋪設(shè)光纜之處、不便和不能加設(shè)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(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本實用新型的無線激光通信單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型激光發(fā)射裝置和激光接收裝置的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型的光發(fā)射天線系統(tǒng)圖；圖5為本實用新型的光接收天線系統(tǒng)圖；具體實施方式
參見圖1，無線激光通信裝置由5個性能和結(jié)構(gòu)完全相同的無線激光通信單元A、B、C、D、E構(gòu)成，在每兩個無線激光通信單元之間設(shè)置多個分束鏡BS1、BS2、BS3，實現(xiàn)由一個發(fā)射源對多個接收器發(fā)射信號，且信號具有同一性。實際應(yīng)用中只要選用恰當(dāng)?shù)姆质R分束比R和發(fā)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(jù)需要選定，目前通用的有R＝5％、10％、50％等幾種。
每個無線激光通信單元的結(jié)構(gòu)參見圖2，機座1上通過高低水平角度調(diào)整機構(gòu)2安裝外殼6，外殼6內(nèi)設(shè)置激光發(fā)射裝置4、激光接收裝置3和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡5。
本實用新型激光發(fā)射裝置和激光接收裝置的具體結(jié)構(gòu)參見圖3，其中，激光發(fā)射裝置4包括有發(fā)射端同軸電纜接頭、光纖適配器、光電轉(zhuǎn)換器、碼型變換器、信號處理模塊、激光驅(qū)動器、激光器組件、光發(fā)射天線。發(fā)射端同軸電纜通過高頻電纜與發(fā)射機碼型變換器相接；光纖適配器通過光纖與發(fā)射機光電轉(zhuǎn)換器相聯(lián)；碼型變換器與光電轉(zhuǎn)換器均與制式選擇開關(guān)相聯(lián)，然后經(jīng)信號處理模塊進行整形、放大、時鐘提取等處理，輸入激光驅(qū)動器驅(qū)使激光器組件產(chǎn)生調(diào)制的激光光束，通過激光發(fā)射天線定向向空間發(fā)射。激光接收裝置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(guān)、碼型變換器、激光驅(qū)動器、激光器組件、光纖適配器、同軸電纜接頭。經(jīng)光接收天線收集的調(diào)制的激光信號由探測器轉(zhuǎn)換成電信號，輸入信號處理模塊進行整形和時鐘恢復(fù)等處理，再經(jīng)制式選擇開關(guān)分兩路傳輸。其中，一路連接于激光驅(qū)動器，使激光器產(chǎn)生調(diào)制的激光光束，經(jīng)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(fā)射天線系統(tǒng)圖見圖4，由半導(dǎo)體激光器7和設(shè)置于其光路上的發(fā)射鏡8構(gòu)成。
光接收天線系統(tǒng)見圖5，光路上依次設(shè)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，最后光被傳輸至探測器15。
權(quán)利要求1.一種無線激光通信裝置，有至少三個性能和結(jié)構(gòu)完全相同的無線激光通信單元，每一個單元均包含有機座和由機座支撐的外殼，外殼內(nèi)設(shè)置激光發(fā)射裝置、激光接收裝置和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，其特征在于在兩無線激光通信單元之間設(shè)置多個分束鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線激光通信裝置，其特征在于機座與外殼的連接處安裝有高低、水平角度調(diào)整機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無線激光通信裝置，其特征在于激光發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)為發(fā)射端同軸電纜通過高頻電纜與發(fā)射機碼型變換器相接；光纖適配器通過光纖與發(fā)射機光電轉(zhuǎn)換器相聯(lián)；碼型變換器與光電轉(zhuǎn)換器均與制式選擇開關(guān)相聯(lián)，然后經(jīng)信號處理模塊進行整形、放大、時鐘提取等處理，輸入激光驅(qū)動器驅(qū)使激光器組件產(chǎn)生調(diào)制的激光光束，通過光發(fā)射天線定向向空間發(fā)射；激光接收裝置的結(jié)構(gòu)為經(jīng)光接收天線收集的調(diào)制激光信號接進探測器，轉(zhuǎn)換成電信號輸入信號處理模塊，再接進制式選擇開關(guān)后分兩路，一路連接激光驅(qū)動器，經(jīng)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(jù)權(quán)利要求3所述的無線激光通信裝置，其特征在于光發(fā)射天線由半導(dǎo)體激光器和設(shè)置于其光路上的發(fā)射鏡構(gòu)成；光接收天線結(jié)構(gòu)為在光路上依次設(shè)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，最后光被傳輸至探測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線激光通信裝置，其特征在于配置有同光纖通信、微波通信接口。
專利摘要本實用新型是一種無線激光通信裝置，由至少三個性能和結(jié)構(gòu)完全相同的無線激光通信單元構(gòu)成，每一個單元均包含有機座和由機座支撐的外殼，外殼內(nèi)設(shè)置激光發(fā)射裝置、激光接收裝置和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，為了實現(xiàn)多通道通信，在每兩無線激光通信單元之間設(shè)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(diào)整機構(gòu)，用于自動調(diào)整激光發(fā)射裝置與激光接收裝置的高低與水平角度。本裝置具有發(fā)收光信號和電信號的雙工通信功能，一個發(fā)射源可對應(yīng)多個接收單元，實現(xiàn)多通道通信，可移動，容量大，可直接同光纖通信、微波通信網(wǎng)絡(luò)并網(wǎng)，適用范圍廣。
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(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者余成波, 陶紅艷 申請人:重慶工學(xué)院