Двонаправлений адаптивний відкритий оптичний канал

Двонаправлений адаптивний відкритий оптичний канал, який містить на передавальній станції 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 станції 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, приймальний блок зворотного оптичного каналу передачі інформації на передавальній станції, передавальний блок зворотного оптичного каналу передачі інформації на приймальній станції, вихід якого 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 та блок узгодження із зовнішнім інтерфейсом, вхід якого є входом передавальної станції атмосферної лазерної лінії зв'язку, причому вихід лазерного випромінювача з'єднаний з входом оптичної системи передавальної станції, а на приймальній станції вхід передавального блока з'єднано з процесорним блоком аналізу рівня оптичного сигналу, вхід якого послідовно з'єднано з компаратором та другим виходом блока широкосмугового підсилювача, причому перший вихід останнього послідовно з'єднаний з входом смугового фільтра, який послідовно з'єднаний з блоком демодуляції та проміжного підсилення, блоком дешифрування та блоком узгодження з зовнішнім інтерфейсом, вихід якого є виходом приймальної станції атмосферної лазерної лінії зв'язку, причому вхід фотодетектора з'єднаний з виходом оптичної системи приймальної станції, причому блок широкосмугового підсилювача на приймальній станції атмосферної лазерної лінії зв'язку включає в себе відокремлювач корис 2 (19) 1 3 Корисна модель відноситься до галузі високошвидкісних систем безпровідної передачі інформації і може використовуватись при побудові комп'ютерних мереж та організації високошвидкісного зв'язку в інформаційно-вимірювальних системах на відстані до 10км. Відомий пристрій для передачі і прийому інформації по оптичному каналу [А.С. СРСР №1380582 А1, М. кл. Н 04 В 9/00, опубл. 07.09.91, бюл. №33], що базується на використанні дуплексного або окремого каналу зв'язку для передачі інформації по відкритому оптичному каналу, який містить на передавальній стороні джерело випромінювання, світлоподільник, змішувач, два інформаційних канали, контрольний фотоприймач сигналів синхронізації, формувач інформаційного сигналу та чотири елементи зсуву. На приймальній стороні аналізатор, два фотоприймача, два елемента затримки, обчислюючий блок та два блоки виділення інформаційних сигналів. Недоліками цього пристрою є стала величина оптичної потужності випромінювання джерела та використання в схемі елементів затримки та інерційних джерел та приймачів випромінювання, що зменшує швидкодію, яка обмежена величиною затримки та відсутність можливості адаптації до змінних умов середовища відкритого каналу шляхом варіації робочої оптичної потужності основного інформаційного каналу , а також відсутність дуплексної (двонаправленої) передачі інформації. Відомий пристрій оптичної лінії зв'язку [А.С. СРСР, №1779292, М. кл. Н 04 В 10/00, опубл. 08.01.90, б. №44, 1990], який містить на передавальній стороні лазерний генератор та фазовий модулятор, вхід якого є інформаційним, а на приймальній стороні послідовно з'єднаний оптичний відгалуджувач, перший фотодетектор, перший широкосмуговий підсилювач, смуговий фільтр, обчислюючий блок, перемножувач і фільтр нижніх частот, а також місцевий лазерний генератор і послідовно з'єднані другий фотодетектор, другий широкосмуговий підсилювач, і елемент затримки, вихід якого з'єднаний з другим входом перемножувача. Вихід місцевого лазерного генератора з'єднаний з другим входом оптичного відгалуджувача, другий вихід якого з'єднаний з входом другого фотодетектора. Вихід обчислюючого блоку є виходом лінії передачі. На передавальній стороні введені послідовно з'єднані відгалуджувач сигналів, блок перетворення оптичної частоти і оптичний суматор, генератор проміжної частоти, причому другий вихід відгалуджувача сигналів з'єднаний з входом фазового модулятора, вихід якого з'єднаний з другим входом оптичного суматора. Вихід генератора проміжної частоти з'єднаний з другим входом блоку перетворення оптичної частоти, вихід лазерного генератора з'єднаний з входом відгалуджувача сигналів. А на приймальній стороні введені послідовно з'єднані підсилювач проміжної частоти, фазовий детектор, другий фільтр нижніх частот та генератор проміжної частоти, послідовно з'єднані фільтр верхніх частот і суматор, вихід другого широксмугового підсилювача з'єднаний з входом під 55488 4 силювача проміжної частоти, вихід генератора проміжної частоти з'єднаний з другим входом фазового детектора, вихід якого з'єднаний з входом фільтра верхніх частот. Вихід першого фільтру нижніх частот з'єднаний з другим входом суматора, вихід якого з'єднаний з керуючим входом місцевого лазерного генератора. Недоліками пристрою є вузькі функціональні можливості зокрема відсутність можливості адаптації до умов середовища передавання та відносно низька швидкість передачі інформації, яка обумовлена використанням інерційних оптичних джерел і приймачів випромінювання, а також відсутність дуплексної (двонаправленої) передачі інформації. Найбільш близьким до запропонованого є атмосферна лазерна лінія зв'язку [Патент України №17681, М. кл. Н 04 В 7/00, опубл. 16.10.2006, Бюл. № 10], яка містить на передавальній станції 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 станції фотодетектор, що з'єднаний з першим входом блоку широкосмугового підсилювача, вихід якого послідовно з'єднаний з смуговим фільтром та блоком демодуляції і проміжного підсилення вихід якого є інформаційним, а також містить зворотній інформаційний канал НВЧрадіодіапазону у вигляді приймальної антени направленої дії з коефіцієнтом розбіжності променів 10-2 рад (в подальшому приймальний блок зворотного оптичного каналу передачі інформації) яка розміщена на передавальніій станції атмосферної лазерної лінії зв'язку, причому вихід приймального блоку зворотного інформаційного каналу послідовно з'єднаний з процесорним блоком керування потужністю передачі, вихід якого з'єднаний з третім входом блоку модулятора, послідовно з'єднані з першим входом блоку модулятора, блок шифрування і попереднього підсилення та блок узгодження із зовнішнім інтерфейсом, вхід якого є входом передавальної станції атмосферної лазерної лінії зв'язку, причому вихід лазерного випромінювача з'єднаний з входом оптичної системи передавальної станції, а на приймальній станції пристрій містить передавальну антену направленої дії з коефіцієнтом розбіжності променів 10-2 рад (в подальшому передавальний блок зворотного оптичного каналу передачі інформації), вхід якого з'єднано з процесорним блоком аналізу рівня оптичного сигналу, вхід якого послідовно з'єднано з компаратором та другим виходом блоку широкосмугового підсилювача, причому перший вихід останнього послідовно з'єднаний з входом смугового фільтру, який послідовно з'єднаний з блоком демодуляції та проміжного підсилення, блоком дешифрування та блоком узгодження з зовнішнім інтерфейсом, вихід якого є виходом приймальної станції атмосферної лазерної лінії зв'язку, причому вхід фотодетектора з'єднаний з виходом оптичної системи приймальної станції, блок широкосмугового підсилювача на приймаль 5 ній станції атмосферної лазерної лінії зв'язку включає в себе відокремлювач корисного сигналу від проміжної частоти, та має два входи та два виходи, а на передавальній станції атмосферної лазерної лінії зв'язку блок модулятора включає в себе вбудований змішувач з проміжною частотою та має три входи та один виходи. Недоліками пристрою є вузькі функціональні можливості зокрема відсутність можливості двонаправленої передачі інформації та відносно низька швидкість передачі інформації, яка обумовлена використанням інерційних оптичних джерел і приймачів випромінювання. В основу корисної моделі поставлено задачу створення двонаправленого адаптивного відкритого оптичного каналу, в якому за рахунок введення нових елементів та зв'язків досягається можливість високошвидкісної двонаправленої передачі інформаційних даних, а також адаптації до умом середовища передачі каналу шляхом керованої варіації оптичної потужності корисного сигналу, що дозволяє зменшити вплив зовнішніх факторів середовища передачі і підвищити стабільність інформаційного зв'язку. Досягнення високошвидкісного режиму роботи, як основного так і зворотного оптичних каналів забезпечується шляхом використання технології оптичних випромінювачів на основі високошвидкісних напівпровідникових VCSEL - лазерів (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, поверхневовипромінюючий лазерний діод з вертикальним резонатором) та фотодетекторів на основі високошвидкісних р-і-n - фотодіодів. Час перемикання в цих елементах знаходиться на рівні t=30-20пс (30 10-12с - 20 10-12с), а гранична частота відповідно Flim=1/t складає 1 1011 - 6 1010Гц, що за умов лінійної цифрової модуляції відповідає швидкості передачі інформації на рівні 3,3 1010 – 5 1010Біт/с, або 33-50Гбіт/с, за умов відповідності граничних частот електронної елементної бази трактів модуляції-демодуляції, підсилення та кодуваннядекодування. В двонаправленому адаптивному відкритому оптичному каналі досягається більш висока стабільність передачі інформації по атмосферному лазерному каналу за рахунок використання окремого зворотного відкритого оптичного каналу для передачі команд керування потужністю основного оптичного сигналу, що дає змогу використовувати запропонований пристрій у більш жорстких атмосферних умовах з великими флуктуаціями спектрального коефіцієнта пропускання ). Це дозволяє розширити функціональні моА( жливості та області використання таких відкритих оптичних каналів. Поставлена задача досягається тим, що в двонаправлений адаптивний відкритий оптичний канал, який містить на передавальній станції 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 станції фотодетектор, що з'єднаний з першим входом блоку широкосмугового підсилювача, вихід якого послідовно з'єднаний з смуговим фільтром та блоком демодуляції і проміжного підсилення 55488 6 вихід якого є інформаційним, приймальний блок зворотного каналу передачі інформації на передавальній станції, передавальний блок зворотного каналу передачі інформації на приймальній станції, вихід якого послідовно з'єднаний з процесорним блоком керування потужністю передачі, вихід якого з'єднаний з третім входом блоку модулятора, послідовно з'єднані з першим входом блоку модулятора, блок шифрування і попереднього підсилення та блок узгодження із зовнішнім інтерфейсом, вхід якого є входом передавальної станції атмосферної лазерної лінії зв'язку, причому вихід лазерного випромінювача з'єднаний з входом оптичної системи передавальної станції, а на приймальній станції вхід передавального блоку з'єднано з процесорним блоком аналізу рівня оптичного сигналу, вхід якого послідовно з'єднано з компаратором та другим виходом блоку широкосмугового підсилювача, причому перший вихід останнього послідовно з'єднаний з входом смугового фільтру, який послідовно з'єднаний з блоком демодуляції та проміжного підсилення, блоком дешифрування та блоком узгодження з зовнішнім інтерфейсом, вихід якого є виходом приймальної станції атмосферної лазерної лінії зв'язку, причому вхід фотодетектора з'єднаний з виходом оптичної системи приймальної станції, причому блок широкосмугового підсилювача на приймальній станції атмосферної лазерної лінії зв'язку включає в себе відокремлювач корисного сигналу від проміжної частоти, та має два входи та два виходи, а на передавальній станції атмосферної лазерної лінії зв'язку блок модулятора включає в себе вбудований змішувач з проміжною частотою та має три входи та один вихід введено в якості зворотного каналу передачі інформації - відкритий оптичний канал передачі інформації, в якості лазерних випромінювачів в основному і зворотному оптичних каналах передачі інформації застосовано лазерні випромінювачі на основі високошвидкісних напівпровідникових лазерів, наприклад, VCSEL-лазерів, а у якості фотодетекторів основного і зворотного оптичних каналів передачі інформації - фотодетектори на основі високошвидкісних фотодіодів, наприклад, р-i-n -фотодіодів, передавальний блок основного оптичного каналу передачі інформації і приймальний блок зворотного оптичного каналу передачі інформації, а також приймальний блок основного оптичного каналу передачі інформації і передавальний блок зворотного оптичного каналу передачі інформації конструктивно виконані в якості одного оптичного вузла і містять першу світлоділильну пластину - на передавальній станції основного каналу і другу світлоділильну пластину на приймальній станції основного каналу, які призначені для розподілу основного і зворотного оптичних потоків з коефіцієнтом поділу 0,1