CN112260766A - 一种射线偏转通信系统及通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射线偏转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、射线发生装置、多个射线探测器和解调电路,射线发生装置包括射线源和偏转装置,射线源放射出具有强穿透性的射线;信息信号由模拟信号转化为初始电信号;根据初始电信号,控制偏转装置在不同物理位置的切换,使得射线源放射出的射线的传输方向发生偏转,形成多个方向的偏转射线,形成射线信号;射线探测器位于偏转射线的传输方向上,接收射线信号,并转化为输出电信号接收输出电信号,并解调为信息信号。本发明结构简单,提高了通信的安全性和经济性,增加加载码元的数量,提高了通信速率,实现电磁屏蔽环境下的通信。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,具体涉及一种射线偏转通信系统及通信方法。
背景技术
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。γ射线通信对于电磁屏蔽环境,特别是厚金属电磁屏蔽环境下的通信提供了一种十分有效的解决途径。
电磁屏蔽是指利用屏蔽材料隔离或衰减被屏蔽区域与外界的电磁能量传播这一过程,具体到无线电通信屏蔽,一般利用金属网或者金属板来阻隔无限电波向外界的传递。例如,常用的EMC屏蔽室。在一些生产过程中,由于其相关指标要求也会形成类似电磁屏蔽的封闭腔体,例如密封金属反应釜。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是电磁屏蔽封闭环境下无线电通信被屏蔽,电磁屏蔽封闭环境内外无法通信,目的在于提供一种射线偏转通信系统及通信方法,解决了电磁屏蔽封闭环境内外通过无线通信的问题。
本发明通过下述技术方案实现:
一种射线偏转通信系统,包括沿信号传输方向依次设置的信息源、调制电路、射线发生装置、射线组合探测器和解调电路,所述射线发生装置包括射线源和偏转装置,所述射线源放射出具有强穿透性的射线;所述信息源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,控制所述偏转装置在不同物理位置的切换,使得所述射线源放射出的射线的传输方向发生偏转,形成多个方向的偏转射线,所述多个方向的偏转射线形成射线信号;所述射线组合探测器包括多个射线探测器,所述射线探测器位于所述偏转射线的传输方向上,所述射线组合探测器接收所述射线信号,并将所述射线信号转化为输出电信号;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为信息信号。
射线源产生射线,偏转装置布置在射线传输路径上,射线在传输的初始过程中需经过偏转装置;通过改变偏转装置的不同物理位置,经过偏转装置继续传输的射线其传输路径将发生改变;偏转装置在不同的物理位置时,经过其继续传输的射线有与之对应的不同传输路径;调制电路控制偏转装置完成不同物理位置的切换,通过偏转装置不同物理位置对应不同传输路径射线的方式将信息加载到射线,完成信号调制。
本发明通过控制偏转装置的位置来实现信息在射线上的加载,其结构简单,避免调制时直接对射线源进行处理,提高了通信的安全性和经济性,同时可以增加加载码元的数量,提高了通信速率。有利于屏蔽环境下的无线通信。
进一步的,所述射线源为准直射线源。准直射线源放射出准直的射线,减少发散。
进一步的,所述偏转装置将所述射线的散射范围限制于一定角度内,当所述偏转装置的物理位置切换时,所述角度相应变化,从而改变所述射线的偏转方向。
进一步的,所述多个方向的偏转射线包括N个方向的偏转射线,所述多个射线探测器包括N个射线探测器,其中,N为大于1的自然数。
进一步的,所述信息源、调制电路和射线发生装置位于屏蔽空间的一侧,所述射线组合探测器和解调电路位于屏蔽空间的另一侧。
进一步的,所述射线源为γ放射源,所述射线探测器为γ射线探测器。
进一步的,所述射线源为X放射源,所述射线探测器为X射线探测器。
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所述信息信号。
本发明的另一种实现方式,一种射线偏转通信方法,包括射线源和偏转装置,所述射线源放射出具有强穿透性的射线,包括以下步骤:步骤S1:将模拟信号转化为初始电信号;步骤S2:根据所述初始电信号,控制所述偏转装置在不同物理位置的切换,使得所述射线源放射出的射线的传输方向发生偏转,形成多个方向的偏转射线,所述多个方向的偏转射线形成射线信号;步骤S3:接收所述射线信号,并将所述射线信号转化为输出电信号;步骤S4:接收所述输出电信号,并将所述输出电信号解调后输出。优选的,所述射线源为准直射线源。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
本发明结构简单,避免调制时直接对γ源进行处理,提高了通信的安全性和经济性,同时可以增加加载码元的数量,提高了通信速率,实现电磁屏蔽环境下的通信。
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射线通信系统示意图;
图2为康普顿效应示意图;
图3为极坐标表示的微分散射截面与散射角、能量的关系图;
图4为γ射线发生装置及对应的组合探测器示意图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-准直γ源,2-偏转装置,3-γ射线探测器。
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
一种射线偏转通信系统,包括沿信号传输方向依次设置的信息源、调制电路、射线发生装置、射线组合探测器和解调电路,射线发生装置包括射线源和偏转装置,射线源放射出具有强穿透性的射线;信息源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,控制偏转装置在不同物理位置的切换,使得射线源放射出的射线的传输方向发生偏转,形成多个方向的偏转射线,多个方向的偏转射线形成射线信号;射线组合探测器包括多个射线探测器,射线探测器位于偏转射线的传输方向上,射线组合探测器接收射线信号,并将射线信号转化为输出电信号;解调电路接收输出电信号,并将输出电信号解调为信息信号。
射线源产生射线,偏转装置布置在射线传输路径上,射线在传输的初始过程中需经过偏转装置;通过改变偏转装置的不同物理位置,经过偏转装置继续传输的射线其传输路径将发生改变;偏转装置在不同的物理位置时,经过其继续传输的射线有与之对应的不同传输路径;调制电路控制偏转装置完成不同物理位置的切换,通过偏转装置不同物理位置对应不同传输路径射线的方式将信息加载到射线,完成信号调制。
本实施例1通过控制偏转装置的位置来实现信息在射线上的加载,其结构简单,避免调制时直接对射线源进行处理,提高了通信的安全性和经济性,同时可以增加加载码元的数量,提高了通信速率。有利于屏蔽环境下的无线通信。
实施例2
本实施例2是在实施例1的基础上,射线源为准直射线源。准直射线源放射出准直的射线,能够减少发散。偏转装置将射线的散射范围限制于一定角度内,当偏转装置的物理位置切换时,角度相应变化,从而改变射线的偏转方向。多个方向的偏转射线包括N个方向的偏转射线,多个射线探测器包括N个射线探测器,其中,N为大于1的自然数。N的优选取值为3-5之间。
实施例3
本实施例3是基于γ射线偏转通信系统及方法,包括:信息源、调制电路、γ射线发生装置、γ射线组合探测器、解调电路、信息接收端。γ射线发生装置包括准直γ源、偏转装置。γ射线组合探测器包括若干个分布在不同位置的γ射线探测器。本实施例3的具体实施过程如下:
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对γ射线发生装置进行控制,从而将调制信息加载到γ射线,其具体过程包括:准直γ源产生γ射线,偏转装置布置在γ射线传输路径上,γ射线在传输的初始过程中需经过偏转装置;通过改变偏转装置的不同物理位置,经过偏转装置继续传输的γ射线其传输路径将发生改变;偏转装置在不同的物理位置时,经过其继续传输的γ射线有与之对应的不同传输路径;调制电路控制偏转装置完成不同物理位置的切换,通过偏转装置不同物理位置对应不同传输路径γ射线的方式将信息加载到γ射线。
γ射线组合探测器接收到γ射线信号并转换为电信号,其中,γ射线组合探测器由若干个γ射线探测器组成,若干个γ射线探测器对应γ射线传输的不同路径分布在不同的空间位置上。γ射线组合探测器通过不同位置γ射线探测器对应不同传输路径的γ射线的方式将接收到的γ射线信号转换为电信号;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信号的通信过程。
本实施例3可以实现电磁屏蔽环境下的通信;可以用单一γ射线发生源,调制方式简单可靠,同时避免调制时直接对γ源进行处理,提高了通信的安全性和经济性;相比于使用单一γ源“产生”和“不产生”γ射线进行通信的方式,本实施例3能够增加码元数量和提高通信速率。
本实施例3提供了γ射线偏转通信系统及方法,可以实现γ射线通信,其调制解调方式简单可靠,在使用单一γ源的同时,对γ射线进行调制时,避免了直接对γ源进行处理,提高了通信的安全性和经济性,相比于利用单一γ源“产生”和“不产生”γ射线进行通信的方式,该γ射线通信系统及方法可以提高码元数量及通信速率。该γ射线通信系统及方法也可用于电磁屏蔽环境下的通信。
实施例4
本实施例4也是一种γ射线偏转通信系统及方法,如图1所示,通信系统包括:信息源、调制电路、γ射线发生装置、γ射线组合探测器、解调电路、信息接收端;如图2所示,γ射线发生装置包括:准直γ源1、偏转装置2;γ射线组合探测器包括若干个分布在不同位置的γ射线探测器3。本实施例4的具体实施步骤如下:
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对γ射线发生装置进行控制,从而将调制信息加载到γ射线;其具体过程包括以下子步骤:
步骤2.1,准直γ源1产生γ射线,偏转装置2布置在γ射线传输路径上,γ射线在传输的初始过程中需经过偏转装置2;
步骤2.2,通过改变偏转装置2的不同物理位置,经过偏转装置2继续传输的γ射线其传输路径将发生改变,偏转装置2在不同的物理位置时,经过其继续传输的γ射线有与之对应的不同传输路径;
γ射线与物质作用时会发生康普顿效应,当入射光子与原子核外电子之间发生非弹性碰撞,入射光子的一部分能量转移给电子,使它脱离原子成为反冲电子,而光子的运动方向和能量发生变化,如图2所示。
康普顿散射的微分截面可由Klein-Nishina公式表示:
式中,α=hυ/m0c2,r0为经典电子半径。
入射光子能量越高,散射光子越是朝前向散射,如图3所示。
如图4所示,通过调整偏转装置2中γ射线通过部分的材料和进行几何屏蔽修饰等方法可以使通过偏转装置2的γ射线其主要散射范围限制于一定角度内,在改变偏转装置2物理位置时,该散射范围的角度相应变化,从而改变通过偏转装置2的γ射线的传输路径。
步骤3,调制电路控制偏转装置2完成不同物理位置的切换,通过偏转装置2不同物理位置对应不同传输路径γ射线的方式将信息加载到γ射线。
步骤4,γ射线组合探测器接收到γ射线信号并转换为电信号。如图4所示,γ射线组合探测器由若干个γ射线探测器3组成,所述γ射线探测器3对应γ射线传输的不同路径分布在不同的空间位置上。γ射线组合探测器通过不同位置γ射线探测器3对应不同传输路径的γ射线的方式将接收到的γ射线信号转换为电信号。
步骤5,解调电路接收到γ射线探测器3输出的电信号,解调后输入到信息接收端完成信号的通信过程。
本实施例4提供了γ射线偏转通信系统及方法,通过控制偏转装置2的位置来实现信息在γ射线上的加载,其结构简单,避免调制时直接对γ源进行处理,提高了通信的安全性和经济性,同时可以增加加载码元的数量,提高了通信速率。该γ通信系统及方法可用于屏蔽环境下的通信。
上述实施例3和实施例4中的γ源可以替换为X射线发生源,γ射线探测器可以替换为X射线探测器,上述实施例3和实施例4的系统和方法同样适用于X射线通信。
本发明的信息源、调制电路和射线发生装置位于电磁屏蔽环境的一侧,射线组合探测器和解调电路位于电磁屏蔽环境的另一侧。当信息源、调制电路和射线发生装置位于电磁屏蔽环境内,射线组合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、调制电路和射线发生装置位于电磁屏蔽环境外,射线组合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)
1.一种射线偏转通信系统,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、射线发生装置、射线组合探测器和解调电路,所述射线发生装置包括射线源和偏转装置,所述射线源放射出具有强穿透性的射线;
所述信息源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,控制所述偏转装置在不同物理位置的切换,使得所述射线源放射出的射线的传输方向发生偏转,形成多个方向的偏转射线,所述多个方向的偏转射线形成射线信号;
所述射线组合探测器包括多个射线探测器,所述射线探测器位于所述偏转射线的传输方向上,所述射线组合探测器接收所述射线信号,并将所述射线信号转化为输出电信号;
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为信息信号。
2.根据权利要求1所述的射线偏转通信系统,其特征在于,所述射线源为准直射线源。
3.根据权利要求2所述的射线偏转通信系统,其特征在于,所述偏转装置将所述射线的散射范围限制于一定角度内,当所述偏转装置的物理位置切换时,所述角度相应变化,从而改变所述射线的偏转方向。
4.根据权利要求1所述的射线偏转通信系统,其特征在于,所述多个方向的偏转射线包括N个方向的偏转射线,所述多个射线探测器包括N个射线探测器,其中,N为大于1的自然数。
5.根据权利要求1所述的射线偏转通信系统,其特征在于,所述信息源、调制电路和射线发生装置位于屏蔽空间的一侧,所述射线组合探测器和解调电路位于屏蔽空间的另一侧。
6.根据权利要求1-5任一所述的射线偏转通信系统,其特征在于,所述射线源为γ放射源,所述射线探测器为γ射线探测器。
7.根据权利要求1-5任一所述的射线偏转通信系统,其特征在于,所述射线源为X放射源,所述射线探测器为X射线探测器。
8.根据权利要求1所述的γ射线偏转通信系统,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所述信息信号。
9.一种射线偏转通信方法,其特征在于,包括射线源和偏转装置,所述射线源放射出具有强穿透性的射线;包括以下步骤:
步骤S1:将模拟信号转化为初始电信号;
步骤S2:根据所述初始电信号,控制所述偏转装置在不同物理位置的切换,使得所述射线源放射出的射线的传输方向发生偏转,形成多个方向的偏转射线,所述多个方向的偏转射线形成射线信号;
步骤S3:接收所述射线信号,并将所述射线信号转化为输出电信号;
步骤S4:接收所述输出电信号,并将所述输出电信号解调后输出。
10.根据权利要求9所述的射线偏转通信方法,其特征在于,所述射线源为准直射线源。
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