CN112260765B - 一种γ射线通信系统及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种γ射线通信系统及通信方法，包括沿信号传输方向依次设置的信息源、调制电路、γ射线发射装置、γ射线屏蔽体，γ射线探测器和解调电路，γ射线发射装置包括放射源，放射源放射出γ射线，信息源将信息信号转换为输入电信号；调制电路根据输入电信号，控制γ射线被γ射线屏蔽体屏蔽或不屏蔽，形成γ射线信号；γ射线探测器接收γ射线信号，并将γ射线信号转换为输出电信号；解调电路接收输出电信号，并将输出电信号解调后输出。本发明实现了利用γ射线进行通信；拓宽了可以用于通信的电磁波频率范围；对于解决电磁屏蔽环境下的通信问题提供了一种新的技术手段。

Description

一种γ射线通信系统及通信方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种γ射线通信系统及通信方法。

背景技术

电磁波是由相同且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。

1887年，赫兹通过实验得出了电磁能量可以越过空间进行传播，从而促使了无线电的诞生，同时也是整个移动通信的发源点。此后无线电报通信、无线电通信、微波通信、激光通信等相继出现，在2007年，美国NASA的戈达德空间飞行中心的天文物理学家KeithGendreau博士提出了X射线通信的概念，并得到了初步的通信验证。到目前，电磁波中的无线电波、红外线、可见光、紫外线和X射线均已用于通信。

γ射线是原子核能级跃迁退激时释放出来的射线，是波长短于0.01埃的电磁波。γ射线具有非常强的穿透能力，利用γ射线进行通信对于电磁屏蔽环境，特别是较厚金属形成的电磁屏蔽环境下的通信具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是较厚金属形成的电磁屏蔽环境下不能无线通信，目的在于提供一种γ射线通信系统及通信方法，解决了较厚金属形成的电磁屏蔽环境下利用γ射线进行无线通信的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种γ射线通信系统，包括沿信号传输方向依次设置的信息源、调制电路、γ射线发射装置、γ射线屏蔽体，γ射线探测器和解调电路，所述γ射线发射装置包括放射源，所述放射源放射出γ射线，所述信息源将信息信号转换为输入电信号；所述调制电路根据所述输入电信号，控制所述γ射线被所述γ射线屏蔽体屏蔽或不屏蔽，形成γ射线信号；所述γ射线探测器接收所述γ射线信号，并将所述γ射线信号转换为输出电信号；所述解调电路接收所述输出电信号，并将所述输出电信号解调后输出。

γ射线是一种极高频率的电磁波，具有非常强的穿透能力。本发明在通信的始发端，通过控制γ射线的产生或不产生对信息信号进行编码，形成γ射线信号，在通信的接收端，通过γ射线探测器对判断γ射线的有或无，接收所述γ射线信号，再对所述γ射线信号转换处理解调后输出，完成整个通信，实现了以γ射线为载体的信息通信。在电磁屏蔽环境下，利用γ射线进行通信具有十分重要的意义。

进一步的，所述γ射线屏蔽体为包裹所述γ射线发射装置的屏蔽壳体，所述屏蔽壳体上设置有射线通孔；所述调制电路根据所述输入电信号，控制所述γ射线穿过所述射线通孔(7)或被屏蔽，形成γ射线信号。

进一步的，所述屏蔽壳体相对所述放射源运动，使得所述γ射线穿过所述射线通孔或被所述屏蔽壳体屏蔽。通过放射源空间位置的变动实现所述放射源放射γ射线，通过使用屏蔽壳体对所述放射源进行物理屏蔽实现所述放射源不放射γ射线。

进一步的，所述屏蔽壳体连接所述调制电路。

进一步的，所述放射源连接所述调制电路。

进一步的，所述射线通孔上设置有屏蔽盖体，所述屏蔽盖体与所述屏蔽壳体活动连接，所述屏蔽盖体相对所述射线通孔运动时，使得所述γ射线穿过所述射线通孔或被所述屏蔽盖体屏蔽。

进一步的，所述放射源有多个，且在二维空间上按规律分布；所述γ射线探测器有多个，且与所述多个放射源一一对应。

通过控制γ射线的强度在二维空间依照一定规律分布来实现信息在γ射线上的加载；通过对应γ射线发生源分布的γ射线探测器来实现γ射线信号的识别，对于连续信息或大信息量信息的通信，可以通过识别一次信息脉冲的同时对信息进行储存并通过二次识别的方式来完成通信。该通信方法可以方便地实现非连续的多频次的信息交换，也能实现连续信息通信。

进一步的，所述信息源、调制电路和放射源位于屏蔽空间的一侧，所述γ射线探测器和解调电路位于屏蔽空间的另一侧。

本发明的另一种实现方式，包括放射源和包裹所述放射源的屏蔽壳体，所述屏蔽壳体上设置有射线通孔，所述γ射线通信方法包括以下步骤：步骤S1：将信息信号转换为输入电信号；

步骤S2：根据所述输入电信号控制所述γ射线穿过所述射线通孔或被屏蔽，形成γ射线信号；步骤S3：将所述γ射线信号转换为输出电信号；步骤S4：将所述输出电信号解调后输出。

进一步的，所述屏蔽壳体相对所述放射源运动，使得所述γ射线穿过所述射线通孔或被所述屏蔽壳体屏蔽。

进一步的，所述射线通孔上设置有屏蔽盖体，所述屏蔽盖体与所述屏蔽壳体活动连接，所述屏蔽盖体相对所述射线通孔运动时，使得所述γ射线穿过所述射线通孔或被所述屏蔽盖体屏蔽。

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射线进行通信；

2、拓宽了可以用于通信的电磁波频率范围；

3、对于解决电磁屏蔽环境下的通信问题提供了一种新的技术手段。

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为本发明结构示意图；

图2为实施例1的结构图；

图3为实施例6的结构图；

图4为放射源在二维空间上的排布图；

图5为γ射线组合探测器。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-放射源，2-γ射线探测器，3-调制电路，4-解调电路，5-屏蔽壳体，6-屏蔽层，7-射线通孔。

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射线通信系统，如图1和图2所示，包括沿信号传输方向依次设置的信息源、调制电路3、γ射线发射装置、γ射线探测器2和解调电路4，γ射线发射装置放射出γ射线，γ射线发射装置包括放射源1和包裹放射源的屏蔽壳体5，屏蔽壳体5上设置有射线通孔7；当γ射线发射装置放射γ射线时，γ射线穿过射线通孔7；当γ射线发射装置不放射γ射线时，γ射线被屏蔽。信息源将信息信号转换为输入电信号；调制电路3根据输入电信号，控制γ射线穿过射线通孔7或被屏蔽，形成γ射线信号；γ射线探测器2接收γ射线信号，并将γ射线信号转换为输出电信号；解调电路4接收输出电信号，并将输出电信号解调后输出。

γ射线是一种极高频率的电磁波，具有非常强的穿透能力。

本实施例1在通信的始发端，通过控制γ射线的产生或不产生对信息信号进行编码，形成γ射线信号，在通信的接收端，通过γ射线探测器对判断γ射线的有或无，接收γ射线信号，再对γ射线信号转换处理解调后输出，完成整个通信，实现了以γ射线为载体的信息通信。在电磁屏蔽环境下，利用γ射线进行通信具有十分重要的意义。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上，屏蔽壳体5相对放射源1运动，使得γ射线穿过射线通孔7或被屏蔽壳体5屏蔽。通过放射源空间位置的变动实现放射源放射γ射线，通过使用屏蔽壳体对放射源进行物理屏蔽实现放射源不放射γ射线。

屏蔽壳体相对放射源运动的有两种方式，一种方式是放射源保持静止，屏蔽壳体5连接调制电路3，调制电路根据输入电信号对屏蔽壳体进行控制驱动，使得屏蔽壳体相对放射源来做运动，运动的同时，γ射线有可能穿过射线通孔，有可能被屏蔽壳体所屏蔽，从而通过γ射线的通/断实现γ射线信号的编码。另一种方式是屏蔽壳体保持静止，放射源1连接调制电路3，调制电路根据输入电信号对放射源进行控制驱动运动，使得放射源相对屏蔽壳体来做运动，运动的同时，γ射线有可能穿过射线通孔，有可能被屏蔽壳体所屏蔽，从而通过γ射线的通/断实现γ射线信号的编码。

实施例3

本实施例3是在实施例1的基础上，射线通孔7上设置有屏蔽盖体，屏蔽盖体与屏蔽壳体5活动连接，屏蔽盖体相对射线通孔7运动时，使得γ射线穿过射线通孔7或被屏蔽盖体屏蔽。

本实施例3在具体实施过程中，屏蔽盖体与射线通孔有两种连接方式，一种连接方式是在屏蔽壳体靠近射线通孔的位置与屏蔽盖体的任一边缘位置轴连接，屏蔽盖体绕轴运动的过程中，屏蔽盖体未盖住射线通孔时，γ射线穿过射线通孔，屏蔽盖体盖住射线通孔时，γ射线被屏蔽盖体所屏蔽，从而通过γ射线的通/断实现γ射线信号的编码。另一种连接方式是，在屏蔽壳体靠近射线通孔的位置与屏蔽盖体的任一边缘位置铰接，屏蔽盖体盖合过程中，屏蔽盖体未盖住射线通孔时，γ射线穿过射线通孔，屏蔽盖体盖住射线通孔时，γ射线被屏蔽盖体所屏蔽，从而通过γ射线的通/断实现γ射线信号的编码。

实施例4

本实施例4是在实施例1的基础上，如图1所示，信息源、调制电路3和放射源1位于屏蔽层6空间内，γ射线探测器2和解调电路4位于屏蔽层6空间外。本实施例4实现了电磁屏蔽环境内外的无线通信，特别是较厚金属形成的电磁屏蔽环境下的通信具有十分重要的意义。

实施例5

本实施例5是一种利用γ射线通信的系统及方法，其中γ射线的产生装置为放射源，如同位素源、加速器源等。利用γ射线作为信息加载的载体进行信息传输，利用γ射线的强度、能量参数对γ射线进行调制，利用γ射线探测器对γ射线信号进行接收。

本实施例5的系统包括：信息源、调制装置、解调装置、信息接收端。解调装置包括γ射线探测器及解调电路组成。调制电路可以控制放射源“产生”或“不产生”γ射线，“产生”和“不产生”γ射线是相对于γ射线探测器而言。如果γ射线探测器接收到特定强度或能量的γ射线信号，则定义此时放射源“产生”γ射线；如果γ射线探测器未接收到特定强度或能量的γ射线，或接收到的γ射线信号明显减弱，则定义此时放射源“不产生”γ射线。

本实施例5的系统的通信方法如下：

信息源将声音、图像等信号转换为原始电信号；

调制电路根据接收到的原始电信号控制放射源产生或不产生γ射线，其中产生γ射线对应码元“0”，不产生γ射线对应码元“1”，通过二进制码元对信息进行编码并加载到γ射线上产生γ射线信号；

γ射线探测器接收到γ射线信号并转换为电信号；

解调电路接收到γ射线探测器输出的电信号，解调后输入到信息接收端，完成通信。

本实施例5实现了利用γ射线进行通信；拓宽了可以用于通信的电磁波频率范围；对于解决电磁屏蔽环境下的通信问题提供了一种新的技术手段。

实施例6

本实施例6是一种利用γ射线通信的系统及方法，本实施例6的通信系统包括：信息源、调制装置、解调装置和信息接收端，如图3所示。调制装置包括放射源及调制电路。解调装置包括γ射线探测器及解调电路。

本实施例6的通信方法具体包括如下步骤：

步骤1，信息源将声音、图像等信号转换为原始电信号；

步骤2，调制电路根据接收到的原始电信号控制放射源产生或不产生γ射线。

需要说明的是此处采用的放射源为同位素源、加速器源等，放射源自身连续向空间中释放γ射线，而所述放射源产生或不产生γ射线是相对于γ射线探测器而言，当γ射线探测器检测到特定强度或能量的γ射线信号时，认为此时放射源产生γ射线，当γ射线探测器未检测到特定强度或能量的γ射线信号时，认为此时放射源不产生γ射线。通过放射源空间位置的变动或对其进行物理屏蔽等措施可以实现所述放射源产生或不产生γ射线，例如通过改变放射源的发射方向，让其产生的γ射线不经过γ射线探测器区域，则此时γ射线探测器无法检测到γ射线信号，此时所述放射源将不产生γ射线。利用屏蔽体对γ射线进行屏蔽让放射源产生的γ射线无法沿既定方向继续传输。

γ射线探测器通过检测γ射线的强度或者能量的相对强弱来判断放射源是否产生或不产生γ射线。当检测值弱时，放射源不产γ射线，当检测值强时，放射源产生γ射线。产生γ射线对应码元“0”，不产生γ射线对应码元“1”，通过二进制码元对信息进行编码并加载到γ射线上产生γ射线信号；

步骤3，探测器接收到γ射线信号并转换为电信号；

步骤4，解调电路接收到γ射线探测器输出的电信号，解调后输入到信息接收端，完成通信。

调制装置包括调制电路和放射源，解调装置包括γ射线探测器和解调电路；

信息源将图像、声音等信息转换为原始电信号，调制电路根据接收到的原始电信号控制放射源产生或不产生γ射线，“产生”和“不产生”γ射线是相对于γ射线探测器而言。如果γ射线探测器接收到较强的γ射线信号(强度或能量信号)则定义此时放射源“产生”γ射线；如果γ射线探测器未接收到或接收到较弱的γ射线信号则定义此时放射源“不产生”γ射线。其中产生γ射线对应码元“0”，不产生γ射线对应码元“1”，通过二进制码元对信息进行编码并加载到γ射线上产生γ射线信号；γ射线探测器接收到γ射线信号并转换为电信号；解调电路接收到γ射线探测器输出的电信号，解调后输入到信息接收端，完成通信。

实施例7

本实施例7是在实施例1的基础上，包括：信息源、转换模块、识别模块、信息接收端。转换模块包括调制电路、γ射线组合发生器，其中γ射线组合发生器由依照一定规律的二维空间分布的放射源1组成。如图4和图5所示。

识别模块包括γ射线组合探测器、解调电路，其中γ射线组合探测器由多个对应放射源1的二维分布规律进行位置分布的γ射线探测器2组成。

包括如下步骤：

步骤1,信息源将声音、图像等信号转换为原始电信号；

步骤2，转换模块接收到原始电信号后，生成一次信息脉冲，具体为：

调制电路根据接收到的电信号，通过控制γ射线组合发生器中的不同位置的放射源1产生不同强度的γ射线来实现通信信息的调制。对于按一定规律的二维空间分布的放射源1，通过控制不同位置的放射源1产生不同强度的γ射线，可以生成一个“二维强度信息平面图”，该“二维强度信息平面图”在调制电路的控制下加载了瞬时信息，形成一次信息脉冲；

步骤3，识别模块识别由转换模块生成的信息脉冲并输出到信息接收端完成一次信息的传输，具体为：

γ射线组合探测器中的γ射线探测器2对接收到的γ射线进行强度测量，因为γ射线组合探测器中的γ射线探测器2是对应放射源的二维分布规律进行位置分布的，所以γ射线组合探测器通过强度测量信息可以识别出由γ射线组合发生器生成的“二维强度信息平面图”，解调电路根据识别出的“二维强度信息平面图”对信息进行解调并输出到信息接收端，完成一次信息的传输。

在需要连续传输信息或是一次脉冲不足以传输所有信息量时，整个过程为：

步骤1，信息源将声音、图像等信号转换为原始电信号；

步骤2，转换模块接收到原始电信号后，生成一次信息脉冲；

步骤3，识别模块识别由转换模块生成的信息脉冲，同时将接收到的信息进行储存；

步骤4，转换模块连续多频次的发送信息脉冲，识别模块同步识别信息脉冲，并进行存储处理；

步骤5，识别模块通过存储连续信息脉冲，并综合存储的连续信息脉冲进行解调完成连续信息或大信息量信息的识别；

步骤6，识别模块将识别到的连续信息发送到接收源完成信息的传输。

通过控制γ射线的强度在二维空间依照一定规律分布来实现信息在γ射线上的加载；通过对应γ射线发生源分布的γ射线探测器来实现γ射线信号的识别，对于连续信息或大信息量信息的通信，可以通过识别一次信息脉冲的同时对信息进行储存并通过二次识别的方式来完成通信。该通信方法可以方便地实现非连续的多频次的信息交换，也能实现连续信息通信。

本实施例7可以方便地实现非连续的多频次的信息交换，也能实现连续信息通信。该通信方法也可在电磁屏蔽环境下使用。

本发明的信息源、调制电路、γ射线发射装置和γ射线屏蔽体位于电磁屏蔽环境的一侧，γ射线探测器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、γ射线发射装置和γ射线屏蔽体位于电磁屏蔽环境内，γ射线探测器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、γ射线发射装置和γ射线屏蔽体位于电磁屏蔽环境外，γ射线探测器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射线通信系统，其特征在于，包括沿信号传输方向依次设置的信息源、调制电路(3)、γ射线发射装置、γ射线屏蔽体，γ射线探测器(2)和解调电路(4)，所述γ射线发射装置包括放射源(1)，所述放射源(1)放射出γ射线，所述信息源将信息信号转换为输入电信号；

所述调制电路(3)根据所述输入电信号，控制所述γ射线被所述γ射线屏蔽体屏蔽或不屏蔽，形成γ射线信号；

所述γ射线探测器(2)接收所述γ射线信号，并将所述γ射线信号转换为输出电信号；

所述解调电路(4)接收所述输出电信号，并将所述输出电信号解调后输出。

2.根据权利要求1所述γ射线通信系统，其特征在于，所述γ射线屏蔽体为包裹所述γ射线发射装置的屏蔽壳体(5)，所述屏蔽壳体(5)上设置有射线通孔(7)；

所述调制电路(3)根据所述输入电信号，控制所述γ射线穿过所述射线通孔(7)或被屏蔽，形成γ射线信号。

3.根据权利要求2所述的γ射线通信系统，其特征在于，所述屏蔽壳体(5)相对所述放射源(1)运动，使得所述γ射线穿过所述射线通孔(7)或被所述屏蔽壳体(5)屏蔽。

4.根据权利要求3所述的γ射线通信系统，其特征在于，所述屏蔽壳体(5)连接所述调制电路(3)。

5.根据权利要求3所述的γ射线通信系统，其特征在于，所述放射源(1)连接所述调制电路(3)。

6.根据权利要求2所述的γ射线通信系统，其特征在于，所述射线通孔(7)上设置有屏蔽盖体，所述屏蔽盖体与所述屏蔽壳体(5)活动连接，所述屏蔽盖体相对所述射线通孔(7)运动时，使得所述γ射线穿过所述射线通孔(7)或被所述屏蔽盖体屏蔽。

7.根据权利要求1所述的γ射线通信系统，其特征在于，所述放射源(1)有多个，且在二维空间上按规律分布；所述γ射线探测器(2)有多个，且与多个放射源(1)一一对应。

8.根据权利要求1所述的γ射线通信系统，其特征在于，所述信息源、调制电路(3)和放射源(1)位于屏蔽层(6)空间的一侧，所述γ射线探测器(2)和解调电路(4)位于屏蔽层(6)空间的另一侧。

9.一种γ射线通信方法，其特征在于，包括放射源和包裹所述放射源的屏蔽壳体，所述屏蔽壳体上设置有射线通孔，所述γ射线通信方法包括以下步骤：

步骤S1：将信息信号转换为输入电信号；

步骤S2：根据所述输入电信号控制所述γ射线穿过所述射线通孔或被屏蔽，形成γ射线信号；

步骤S3：将所述γ射线信号转换为输出电信号；

步骤S4：将所述输出电信号解调后输出。

10.根据权利要求9所述的γ射线通信方法，其特征在于，所述屏蔽壳体相对所述放射源运动，使得所述γ射线穿过所述射线通孔或被所述屏蔽壳体屏蔽。

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