Лазерна атмосферна лінія зв’язку

1. Атмосферна лазерна лінія зв'язку, яка містить на передавальній стороні лазерний випромінювач, послідовно з'єднаний з ним блок модулятора, перший вхід якого є інформаційним, причому другий вхід останнього підключений до генератора проміжної частоти, а на приймальній стороні - фотодетектор, що з'єднаний з першим входом блока широкосмугового підсилювача, вихід якого послідовно з'єднаний з смуговим фільтром та блоком демодуляції і проміжного підсилення, вихід якого є інформаційним, яка відрізняється тим, що в неї введено зворотний інформаційний канал НВЧрадіодіапазону у вигляді приймальної антени направленої дії з коефіцієнтом розбіжності променів α≤10-2рад на передавальній станції атмосферної лазерної лінії зв'язку, причому вихід приймальної антени послідовно з'єднаний з процесорним блоком керування потужністю передачі, вихід якого з'єднаний з третім входом блока модулятора, послідовно з'єднані з першим входом блока модулятора блок шифрування і попереднього підсилення U 2 17681 1 3 17681 4 явищ поглинання, пропускання, сторонніх засвіВ основу корисної моделі поставлено задачу чень призводить до зменшення рівня оптичного створення атмосферної лазерної лінії зв'язку для сигналу на приймальній стороні, відповідно збільотримання стабільної передачі інформації у відкшення коефіцієнту виявлення похибки передачі ритому оптичному каналі, в якому за рахунок ввеабо повній втраті корисного сигналу. дення нових елементів та зв'язків досягається моНайбільш близьким до запропонованого є жливість варіації оптичної потужності корисного пристрій оптичної лінії зв'язку [А.с. СРСР, сигналу, що дозволяє зменшити вплив зовнішніх №1779292, M. кл. H04В 10/00, опубл. 08.01.90, б. атмосферних факторів, тим самим підвищує ста№44, 1990.], який містить на передавальній сторобільність передачі інформації по оптичному канані лазерний генератор (в подальшому лазерний лу, дозволяє передачу з меншим коефіцієнтом випромінювач) та фазовий модулятор (в подальпохибки передачі BER. Також досягається раціошому блок модулятора), вхід якого є інформаційнальний режим роботи при експлуатації джерела ним, а на приймальній стороні послідовно з'єднавипромінювання в передаючому оптичному модуний оптичний відгалужувач, перший фотодетектор, лі, що дозволить збільшити строк служби джерела перший широкосмуговий підсилювач (в подальвипромінювання. шому блок широкосмугового підсилювача), смугоТаким чином, у розглянутому пристрої досягавий фільтр, обчислюючий блок ( в подальшому ється більш висока стабільність передачі інфорблок демодуляції і проміжного підсилення), перемації по атмосферному лазерному каналу за рамножувач і фільтр нижніх частот, а також місцевий хунок використання окремого зворотного НВЧ лазерний генератор і послідовно з'єднані другий радіоканалу, для передачі команд керування пофотодетектор, другий широкосмуговий підсилютужністю основного сигналу, на базі антени направач, і елемент затримки, вихід якого з'єднаний з вленої дії, що дає змогу використовувати АОЛЗ у другим входом перемножувача. Вихід місцевого більш жорстких атмосферних умовах з великими лазерного генератора з'єднаний з другим входом флуктуаціями спектрально коефіцієнта пропусканоптичного відгалужувача, другий вихід якого з'єдня A( ). Це дозволяє розширити функціональні наний з входом другого фотодетектора. Вихід обможливості та області використання таких АЛЛЗ. числюючого блоку є виходом лінії передачі. На Поставлена задача досягається тим, що в атпередавальній стороні введені послідовно з'єднані мосферну лазерну лінію зв'язку, яка містить на відгалужувач сигналів, блок перетворення оптичпередавальній стороні лазерний випромінювач, ної частоти і оптичний суматор, генератор проміжпослідовно з'єднаний з ним блок модулятора, пеної частоти, причому другий вихід відгалужувача рший вхід якого є інформаційним, причому другий сигналів з'єднаний з входом фазового модулятора, вхід останнього підключений до генератора промівихід якого з'єднаний з другим входом оптичного жної частоти, а на приймальній стороні фотодетесуматора. Вихід генератора проміжної частоти ктор, що з'єднаний з першим входом блоку широз'єднаний з другим входом блоку перетворення космугового підсилювача, вихід якого послідовно оптичної частоти, вихід лазерного генератора з'єднаний з смуговим фільтром та блоком демодуз'єднаний з входом відгалужувача сигналів. А на ляції і проміжного підсилення вихід якого є інфорприймальній стороні введені послідовно з'єднані маційним, введено зворотній інформаційний канал підсилювач проміжної частоти, фазовий детектор, НВЧ-радіодіапазону у вигляді приймальної антени другий фільтр нижніх частот та генератор проміжнаправленої дії з коефіцієнтом розбіжності променої частоти, послідовно з'єднані фільтр верхніх нів 10-2рад на передавальній станції атмосферчастот і суматор, вихід другого широкосмугового ної лазерної лінії зв'язку, причому вихід приймальпідсилювача з'єднаний з входом підсилювача проної антени послідовно з'єднаний з процесорним міжної частоти, вихід генератора проміжної частоблоком керування потужністю передачі, вихід якоти з'єднаний з другим входом фазового детектора, го з'єднаний з третім входом блоку модулятора, вихід якого з'єднаний з входом фільтра верхніх послідовно з'єднані з першим входом блоку модучастот. Вихід першого фільтру нижніх частот з'єдлятора, блок шифрування і попереднього підсинаний з другим входом суматора, вихід якого з'єдлення та блок узгодження із зовнішнім інтерфейнаний з керуючим входом місцевого лазерного сом, вхід якого є входом передавальної станції генератора. атмосферної лазерної лінії зв'язку, причому вихід Недоліками пристрою є вузькі функціональні лазерного випромінювача з'єднаний з входом опможливості зокрема відсутність варіації робочої тичної системи передавальної станції, а на прийоптичної потужності основного інформаційного мальній стороні введено передавальну антену каналу, що при високих значеннях атмосферної напрямленої дії з коефіцієнтом розбіжності променеоднорідності та явищ поглинання, пропускання, нів 10-2 рад, вхід якої з'єднано з процесорним засвічення призводить до зменшення рівня оптичблоком аналізу рівня оптичного сигналу, вхід якого ного сигналу на приймальній стороні, відповідно послідовно з'єднано з компаратором та другим збільшення коефіцієнту виявлення похибки перевиходом блоку широкосмугового підсилювача, дачі BER (Bit Eror Ratio ) або повній втраті кориспричому перший вихід останнього послідовно з'єдного сигналу. Також недоліком є використання наний з входом смугового фільтру, який послідоврежиму роботи основного лазерного генератора но з'єднаний з блоком демодуляції та проміжного на повній випромінюючий потужності, тобто при підсилення, блоком дешифрування та блоком узвикористанні напівпровідникового лазера при рогодження з зовнішнім інтерфейсом, вихід якого є боті з максимальним струмом інжекції в якості вивиходом приймальної станції АОЛЗ, причому вхід промінювача на передавальній стороні, строк його фотодетектора з'єднаний з виходом оптичної сисслужби значно зменшиться. теми приймальної станції. На Фіг.1 зображено 5 17681 6 структурну схему атмосферної лазерної лінії зв'язті з інформаційним вхідним сигналом. Сформоваку. На Фіг.2 зображено графік оптимального режиний від лазерного випромінювача світловий потік му роботи АЛЛЗ. колімується оптичною системою передавальної Атмосферна лазерна лінія зв'язку (див. Фіг.1) станції 8 і на виході формує плоский хвильовий складається: на передаючий станції з блоку узгофронт, який по суті є інформаційним світловим дження із зовнішнім інтерфейсом 1; блоку шифрупучком в оптичній трасі. Сигнал керування оптичвання і попереднього підсилення 2; генератора ною потужністю від приймальної станції АОЛЗ пепроміжної частоти 3; блоку модулятора 4; процередається по радіоканалу на блок приймальної сорного блоку керування потужністю передачі 5; антени 6, який перетворює сигнал в електричний у блоку приймальної антени НВЧ-діапазону 6; лазевідповідності з логічними рівнями процесорного рного випромінювача 7 та оптичної системи переблоку 5 і подає сигнал на його вхід. Процесорний давальної станції 8. На приймальній станції з фоблок виконує аналіз прийнятого сигналу тобто котодетектора 10 та відповідно його оптичної манд керування від приймальної станції АЛЛЗ, та у системи 9, блоку широкосмугового підсилювача відповідності з алгоритмом роботи та керує робо11, генератора проміжної частоти 12; блоку перетою блоку 4, який встановлює величину амплітуди давальної антени НВЧ-діапазону 13; компаратора інжекційного струму лазерного випромінювача. На 14 та процесорного блоку аналізу 15; смугового приймальній станції АЛЛЗ, прийнятий оптичний фільтру 16; блоку демодуляції та проміжного підсигнал фокусується оптичною системою приймасилення 17; блоку дешифрування 18 та блоку узльної станції АЛЛЗ 9 на фотодетекторі 10, сигнал з годження з зовнішнім інтерфейсом 19. якого надходить до блоку широкосмугового підсиЗв'язки. На передаючійстанції АЛЛЗ послідовлювача 11 і підсилившись подається по двом вино з'єднані блок узгодження із зовнішнім інтерфейходам, по першому на вхід полосового фільтру 16, сом 1, блоку шифрування і попереднього підсиа по другому на компаратор 14. Останній порівнює лення 2, що з'єднаний з першим входом блоку прийняту величину сигналу з мінімальномодулятора 4 та лазерний випромінювач 7, оптичдопустимим та максимально-допустимим еталонно з'єднаний з оптичною системою передавальної ним значенням, яке задається при налаштуванні станції 8. На другий вхід блоку модулятора 4 підкАЛЛЗ на роботу. В разі, якщо отриманий сигнал лючений вихід генератора проміжної частоти 3, а перевищує межі блок 14 формує відповідний сигтретій вхід блоку модулятора 4 з'єднаний з вихонал індикації на вході процесорного блоку аналізу дом процесорного блоку керування потужністю 15, який формує команди керування і подає їх на передачі 5, на вхід якого підключений вихід блоку вхід блоку передавальної антени 13. Блок антени приймальної антени НВЧ- діапазону 6. На прийманаправленої дії 13 перетворює прийнятий електльній станції АОЛЗ, фотодетектор 10 оптично з'єдричний сигнал в радіосигнал, який передається на наний з оптичною системою приймальної станції 9, передавальну станцію АЛЛЗ по радіоканалу. Блок та підключений на перший вхід блоку широкосму16 при потраплянні на нього корисного інформагового підсилювача 11, перший вихід якого з'єднаційного сигналу виконує фільтрацію від фонових ний з входом смугового фільтру 16, який послідовта інших шумів, що виникають в каналі передачі. но з'єднаний з блоком демодуляції та проміжного Фільтрація виконується смуговим фільтром відпопідсилення 17, блоком дешифрування 18 та бловідно у вузькому діапазоні (смузі частот), після ком узгодження з зовнішнім інтерфейсом 19. На чого відфільтрований корисний сигнал потрапляє другий вхід блоку широкосмугового підсилювача на блок 17, в якому попередньо демодулюється, 11 підключений вихід генератора проміжної частопідсилюється до заданого рівня і дешифрується ти 12, а другий вихід блоку широкосмугового підблоком дешифрування 18. Після чого відтворений силювача 11 з'єднаний з входом компаратора 14, у відповідності з вхідною формою (при вході в вихід якого з'єднаний з входом процесорного блоАЛЛЗ) сигнал подається до блоку узгодження із ку аналізу 15. Вихід останнього підключений на зовнішньою мережею 19, який виконує узгодження вхід блоку передавальної антени НВЧ-діапазону за відповідним рівнем. Блок амплітудного підси13. Зв'язок між приймальною та передавальною лення крім підсилення величини амплітуди сигнастанцією здійснюється по основному оптичному лу, виконує його відокремлення, шляхом наклаканалі, що встановлюється між 8 та 9, та по каналу дання з сигналом від блоку генератора проміжної зворотного зв'язку НВЧ-радіодіапазону від 13 до 6. частоти 12. Контроль амплітуди прийнятого фотоПристрій працює наступним чином: на передетектором 10 сигналу здійснюється через визнадавальній станції інформація із зовнішньої мережі чений алгоритмом проміжок часу , періодично. у вигляді електричного сигналу надходить на блок При помірному рівні оптичних втрат, алгоритмом узгодження 1, вхід якого є входом передавальної роботи процесорного блоку аналізу 15 передбачестанції АОЛЗ, з якого відповідно узгоджений за ний певний оптимальний режим роботи. Робота в логічнім рівнем сигнал попередньо підсилюється оптимальному режимі передбачає знаходження за амплітудою і шифрується блоком 2. Вже підсиробочої точки оптичної потужності лазерного джелений до сталого рівня зашифрований сигнал нарела в такому положенні, в якому при різкій зміні дходить на перший вхід блоку модулятора, який є величини втрат сигналу в атмосфері, сигнал на інформаційним. На другий вхід блоку модулятора фотодетекторі 10 можливо відновити без значного 4 надходить періодичний сигнал від генератора збільшення BER. На графіку (див Фіг.2 ) зображено проміжної частоти 3, який формує основний інфопринцип керування потужністю випромінювання рмаційний сигнал на даній несучій частоті. Блок лазерного передавача. При збільшення пропусмодулятора 4 на виході виконує модуляцію струму кання ( А( ) 1), де, A ( )- величина коефіцієнту накачки лазерного випромінювача 7 у відповідноспропускання система зменшує оптичну потужність 7 17681 8 енергоекономності, і надійності. Для середнього на крок Р, через інтервал часу до значення Рmах, в залежності від коефіцієнта пропускання значення пропускання A( )сер доцільним буде використання оптимального рівня потужності Ропт. A( ). І навпаки при погіршенні оптичної видимості Робота системи в оптимальному режимі підтS, або при зменшенні пропускання ( A( ) 0), римується більшість робочого часу, і тільки при пристрій через крок потужності Р досягає Рmin. екстремальних умовах ( А( )min/max) пристрій утриАле відстежити коливання пропускання A( ) дуже мує керований параметр в кінцевих точках Pmin, важко, так як воно залежить від багатьох статисPmax, згідно з цим струм інжекції лазерного випротичних параметрів, і само є статистичною величимінювача також має оптимальне значення, що ною. Тому доцільним є використання крокової вадозволяє збільшувати його строк служби. ріації потужності, оскільки в межах кроку система передачі буде найкраще відповідати параметрам Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601