CN112260753B - 一种γ射线能量调制通信系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种γ射线能量调制通信系统及方法，包括沿信号传输方向依次设置信息源、调制电路、γ射线发生装置、γ射线接收装置和解调电路，γ射线发生装置包括N个γ射线发射源，每个γ射线发射源放射出的γ射线的能量值均不相同，信息源用于将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；调制电路根据初始电信号，控制γ射线发生装置放射出2N种能量组合的γ射线，形成γ射线信号；γ射线接收装置接收γ射线信号，并针对γ射线信号的能量进行分析，将γ射线信号转化为输出电信号；解调电路将输出电信号解调后输出；其中，N为大于1的自然数。本发明实现了电磁屏蔽环境内外的无线通信，且能够提供更多的码元种类，提高了通信速率。

Description

一种γ射线能量调制通信系统及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种γ射线能量调制通信系统及方法。
背景技术
γ射线通信是以γ射线光子作为载波信号传输信息的一种通信方式。γ射线穿透力强，能量高，是波长短于0.01埃，频率高于1.5千亿亿赫兹的电磁波，由于其极高的穿透力，对于实现电磁屏蔽环境下的通信具有十分重要的意义。
γ射线载波频率非常高，具有粒子性特征，反映在γ射线探测器上，γ射线光子被表征为一个个在时间上离散的的脉冲串，对现有的γ射线探测器时间分辨能力而言，γ射线波动性表现的不明显，传统的电磁波调制方法并不适用，因而在现有的技术水平下探究γ射线的调制方法对于提高γ射线通信速率及拓广其实际应用领域都具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的无线通信通信技术无法实现电磁屏蔽环境内外通信，目的在于提供一种γ射线能量调制通信系统及方法，解决了利用γ射线有能量调制进行电磁屏蔽环境内外无线通信的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种γ射线能量调制通信系统，包括沿信号传输方向依次设置信息源、调制电路、γ射线发生装置、γ射线接收装置和解调电路，所述γ射线发生装置包括N个γ射线发射源，每个γ射线发射源放射出的γ射线的能量值均不相同，所述信息源用于将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；所述调制电路根据所述初始电信号，控制所述γ射线发生装置放射出2N种能量组合的γ射线，形成γ射线信号；所述γ射线接收装置接收所述γ射线信号，并针对所述γ射线信号的能量进行分析，将所述γ射线信号转化为输出电信号；所述解调电路将所述输出电信号解调后输出；其中，N为大于1的自然数。
本发明通过不同能量的γ射线发射源产生不同能量的γ射线，通过γ射线接收装置接收γ射线信号，并对γ射线的能量值进行分析，γ射线作为信息加载的载体进行通信，以γ射线的不同能量值来实现信息在γ射线上的编码和传递。实现了电磁屏蔽环境内外的无线通信。
γ射线发生装置由若干个不同位置的不同能量的γ射线发射源组成，控制部分位置上的γ射线发射源产生γ射线，其余位置的γ射线发射源不产生γ射线，则能够组合出多种不同能量值的γ射线。通过每一种能量组合的γ射线对应一种码元的方式，完成通信信息在γ射线上的加载，从而实现γ射线的调制。
上述所说的“产生”与“不产生”γ射线是相对于γ射线接收装置而言，当γ射线接收装置不能接收到(或接收到较弱的)某个位置的γ射线发射源，则认为此时该位置γ射线发射源不产生γ射线，反之则认为此时该位置γ射线发射源产生γ射线。
进一步的，所述γ射线接收装置包括γ射线探测器，所述γ射线探测器用于识别所述γ射线信号的能量。γ射线探测器能够对γ射线的能量进行分辨。
进一步的，所述γ射线探测器有一个。
进一步的，所述N个γ射线发射源为3个γ射线发射源。
进一步的，所述γ射线发射源包括屏蔽壳体和位于屏蔽壳体内的γ源，所述屏蔽壳体上设置有射线通孔，所述γ源相对所述屏蔽壳体运动，使得所述γ源放射出的γ射线穿过所述射线通孔，或被所述屏蔽壳体所屏蔽。
进一步的，所述γ源有多个，每个γ源放射的γ射线的能量值均不相同，多个所述γ源绕同一圆心轴相对所述屏蔽壳体运动，使得所述射线通孔中无γ射线通过或仅通过一种能量组合值的γ射线。
进一步的，所述γ源有3个。
进一步的，所述信息源、调制电路和γ射线发生装置位于屏蔽空间的一侧，所述γ射线接收装置和解调电路位于屏蔽空间的另一侧。
进一步的，所述通信系统还包括信息接收端，所述信息接收端用于接收解调后的输出电信号。
本发明的另一种实现方式，一种γ射线能量调制通信方法，包括N个γ射线发射源，每个γ射线发射源放射出的γ射线的能量值均不相同，N为大于1的自然数，包括以下步骤：步骤S1：将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；步骤S2：根据所述初始电信号，控制所述N个γ射线发射源放射出2N种能量组合的γ射线，形成γ射线信号；步骤S3：根据所述γ射线信号的能量值，将所述γ射线信号转化为输出电信号；步骤S4：将所述输出电信号解调后输出。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、实现了利用γ射线的能量参数对γ射线进行调制并完成通信过程；
2、可以作为实现电磁屏蔽环境下通信的一种技术方案；
3、本发明能够提供更多的码元种类，提高了通信速率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为γ射线调制解调系统示意图；
图2为γ射线通信系统示意图；
图3为γ射线发生装置示意图；
图4为编码码元与γ射线能量对照表。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例1是一种γ射线能量调制通信系统，包括沿信号传输方向依次设置信息源、调制电路、γ射线发生装置、γ射线接收装置和解调电路，γ射线发生装置包括N个γ射线发射源，每个γ射线发射源放射出的γ射线的能量值均不相同，信息源用于将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；调制电路根据初始电信号，控制γ射线发生装置放射出2N种能量组合的γ射线，形成γ射线信号；γ射线接收装置接收γ射线信号，并针对γ射线信号的能量进行分析，将γ射线信号转化为输出电信号；解调电路将输出电信号解调后输出；其中，N为大于1的自然数。
实施例1通过不同能量的γ射线发射源产生不同能量的γ射线，通过γ射线接收装置接收γ射线信号，并对γ射线的能量值进行分析，γ射线作为信息加载的载体进行通信，以γ射线的不同能量值来实现信息在γ射线上的编码和传递。
γ射线发生装置由若干个不同位置的不同能量的γ射线发射源组成，控制部分位置上的γ射线发射源产生γ射线，其余位置的γ射线发射源不产生γ射线，则能够组合出多种不同能量值的γ射线。通过每一种能量组合的γ射线对应一种码元的方式，完成通信信息在γ射线上的加载，从而实现γ射线的调制。
本实施例1所说的“产生”与“不产生”γ射线是相对于γ射线接收装置而言，当γ射线接收装置不能接收到(或接收到较弱的)某个位置的γ射线发射源，则认为此时该位置γ射线发射源不产生γ射线，反之则认为此时该位置γ射线发射源产生γ射线。
实施例2
本实施例2是在实施例1的基础上，γ射线接收装置包括一个γ射线探测器，γ射线探测器用于识别γ射线信号的能量。γ射线探测器能够对γ射线的能量进行分辨。N个γ射线发射源为3个γ射线发射源。
实施例3
本实施例3是在实施例1的基础上，γ射线发射源包括屏蔽壳体和位于屏蔽壳体内的γ源，屏蔽壳体上设置有射线通孔，γ源相对屏蔽壳体运动，使得γ源放射出的γ射线穿过射线通孔，或被屏蔽壳体所屏蔽。γ源有3个，每个γ源放射的γ射线的能量值均不相同，多个γ源绕同一圆心轴相对屏蔽壳体运动，使得射线通孔中无γ射线通过或仅通过一种能量组合值的γ射线。
实施例4
本实施例4通过不同能量的γ源产生不同能量的γ射线，通过γ射线探测器接收γ射线信号，γ射线作为信息加载的载体进行通信，通信系统沿信号的传播方向依次为：信息源、调制电路、γ射线发生装置、γ射线接收装置、解调电路、信息接收端。其中γ射线发生装置由若干个不同位置的不同能量的γ源组成，γ射线接收装置由γ射线探测器组成，所述γ射线探测器能够对γ射线的能量进行分辨。
具体通信过程如下：
步骤1，信息源将声音、图片等信号转换为电信号；
步骤2，调制电路接收到信息源输出的电信号并控制γ射线发生装置发出γ射线信号。
γ射线装置由若干个不同位置的不同能量的γ源组成，控制电路根据信息编码原则，控制部分位置上的γ源产生γ射线，其余位置上的γ源不产生γ射线，则能够组合出多种不同能量值的γ射线。通过每一种能量组合的γ射线对应一种码元的方式完成通信信息到γ射线的加载，从而实现γ射线的调制。
需要说明的是“产生”与“不产生”γ射线是相对于γ射线接收器而言，当γ射线探测器不能接收到(或接收到较弱的)某个位置的γ源则认为此时该位置γ源不产生γ射线，反之则认为此时该位置γ源产生γ射线。
步骤3，γ射线探测器接收到γ射线信号，通过分辨接收到的γ射线信号能量得到能量信息，并将能量信息转换为电信号；
步骤4，解调电路根据编码规则对接收到的电信号进行解调并发送到信息接收端完成通信。本实施例4可以达到以下效果：实现了利用γ射线的能量参数对γ射线进行调制并完成通信过程；该通信系统及方法可以作为实现电磁屏蔽环境下通信的一种技术方案；相对于利用码元“0”、“1”的二进制编码对信息进行处理的通信方法，该通信系统及方法能够提供更多的码元种类，提高了通信速率。
实施例5
本实施例5如图2所示，一种能量组合调制的γ射线通信系统及方法其系统组成沿信号传输方向依次为：信息源、调制电路、γ射线发生装置、γ射线接收装置、解调电路、信息接收端。如图1所示，一种能量组合调制的γ射线通信系统及方法其γ射线发生装置由γ源1、γ源2和γ源3组成，三个γ源能量值各不相同分别为a，b，c。
如图1所示，γ射线接收装置由γ射线探测器A组成，探测器A能够分辨γ射线能量。
本实施例5的具体通信过程如下：
步骤1，信息源将声音、图片等信号转换为电信号；
步骤2，调制电路接收到信息源输出的电信号并控制γ射线发生装置发出γ射线信号；
调制电路根据编码规则，控制γ射线发生装置中的特定组合的γ源产生γ射线，从而产生不同能量值的γ射线。对于图2所示的γ源，其能量组合数
Figure GDA0003414334250000071
假设8种能量组合中不存在相同或相近能量值的情况，则可以利用8进制编码方式对信息进行编码并加载到γ射线上，从而实现γ射线的能量调制，码元与能量值对应表如图4所示；
步骤3，γ射线接收装置接收到γ射线信号，并转换为电信号输入到解调电路。γ射线接收装置由γ射线探测器组成，γ射线探测器对接收到的γ射线信号进行能量分辨，并将得到的能量信息转换为电信号；
步骤4，解调电路接收到电信号后，根据编码规则对信息进行解调并发送到信息接收端，完成通信过程。
对于γ射线发生装置中单个γ射线源，可以使用图3所示的信号发生装置，其包含若干个不同能量的γ源，调制电路通过控制信号发生装置进行旋转，切换发出的γ射线能量，产生不同能量的γ射线脉冲，从而进行γ射线的调制。
本发明的信息源、调制电路和γ射线发生装置位于电磁屏蔽环境的一侧，γ射线接收装置和解调电路位于电磁屏蔽环境的另一侧。
当信息源、调制电路和γ射线发生装置位于电磁屏蔽环境内，γ射线接收装置和解调电路位于电磁屏蔽环境外时，信号由电磁屏蔽环境由内向外传输通信；当信息源、调制电路和γ射线发生装置位于电磁屏蔽环境外，γ射线接收装置和解调电路位于电磁屏蔽环境内时，信号由电磁屏蔽环境由外向内传输通信；也可以使用两套本发明的系统，实现电磁屏蔽环境内外的双向通信。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种γ射线能量调制通信系统，其特征在于，包括沿信号传输方向依次设置信息源、调制电路、γ射线发生装置、γ射线接收装置和解调电路，所述γ射线发生装置包括N个γ射线发射源，每个γ射线发射源放射出的γ射线的能量值均不相同，
所述信息源用于将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；
所述调制电路根据所述初始电信号，控制所述γ射线发生装置放射出2N种能量组合的γ射线，形成γ射线信号；
所述γ射线接收装置接收所述γ射线信号，并针对所述γ射线信号的能量进行分析，将所述γ射线信号转化为输出电信号；
所述解调电路将所述输出电信号解调后输出；
其中，N为大于1的自然数。
2.根据权利要求1所述的γ射线能量调制通信系统，其特征在于，所述γ射线接收装置包括γ射线探测器，所述γ射线探测器用于识别所述γ射线信号的能量。
3.根据权利要求1所述的γ射线能量调制通信系统，其特征在于，所述γ射线探测器有一个。
4.根据权利要求1所述的γ射线能量调制通信系统，其特征在于，所述N个γ射线发射源为3个γ射线发射源。
5.根据权利要求1所述的γ射线能量调制通信系统，其特征在于，所述γ射线发射源包括屏蔽壳体和位于屏蔽壳体内的γ源，所述屏蔽壳体上设置有射线通孔，所述γ源相对所述屏蔽壳体运动，使得所述γ源放射出的γ射线穿过所述射线通孔，或被所述屏蔽壳体所屏蔽。
6.根据权利要求5所述的γ射线能量调制通信系统，其特征在于，所述γ源有多个，每个γ源放射的γ射线的能量值均不相同，多个所述γ源绕同一圆心轴相对所述屏蔽壳体运动，使得所述射线通孔中无γ射线通过或仅通过一种能量组合值的γ射线。
7.根据权利要求6所述的γ射线能量调制通信系统，其特征在于，所述γ源有3个。
8.根据权利要求1所述的γ射线能量调制通信系统，其特征在于，所述信息源、调制电路和γ射线发生装置位于屏蔽空间的一侧，所述γ射线接收装置和解调电路位于屏蔽空间的另一侧。
9.根据权利要求1所述的γ射线能量调制通信系统，其特征在于，所述通信系统还包括信息接收端，所述信息接收端用于接收解调后的输出电信号。
10.一种γ射线能量调制通信方法，其特征在于，包括N个γ射线发射源，每个γ射线发射源放射出的γ射线的能量值均不相同，N为大于1的自然数，包括以下步骤：
步骤S1：将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；
步骤S2：根据所述初始电信号，控制所述N个γ射线发射源放射出2N种能量组合的γ射线，形成γ射线信号；
步骤S3：根据所述γ射线信号的能量值，将所述γ射线信号转化为输出电信号；
步骤S4：将所述输出电信号解调后输出。
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