CN216649694U - 一种动态平台的大气湍流强度测量与通信复合装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于激光通信技术领域，提供了一种动态平台的大气湍流强度测量与通信复合装置，包括发送端和接收端，所述发送端包括调制器、激光器和发射光学天线，调制器的输入端进行数据输入，调制器的输出端与激光器的输入端连接，激光器的输出端与发射光学天线连接，所述接收端包括接收光学天线、探测器、跨阻增益放大器和时钟数据恢复单元，接收光学天线用于接收来自发射光学天线的光束，接收光学天线将光束汇聚到探测器靶面，探测器的阴极与电流镜相连获取探测器的光生电流，经模数转换和去噪后，通过控制器解算大气湍流强度。本实用新型的一种动态平台的大气湍流强度测量与通信复合装置，具有结构简单、测量精度高以及实时性好的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光通信技术领域，具体涉及一种动态平台的大气湍流强度测量与通信复合装置。
背景技术
大气湍流是大气中一种重要运动形式，它的存在使得大气中的动量、热量、水汽和污染物在垂直和水平方向的交换作用明显增强。在激光通信领域，大气湍流产生闪烁效应、到达角起伏、光束扩展和光束漂移等现象，导致远场光束在时域和空域上表现出强烈的波动，影响通信误码率、跟踪精度、光纤耦合效率等性能指标。
尤其在近地面大气信道中，受地表温度的影响导致近地面湍流波动增强。由于大部分激光通信系统都搭建在近地面大气信道中使用，因此有必要对需要架设激光通信终端的地区进行大气信道湍流廓线的测量。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供的一种动态平台的大气湍流强度测量与通信复合装置，在不影响空间通信数据传输的基础上，实时完成大气湍流结构常数的测量，具有结构简单、测量精度高以及实时性好的优点。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：
一种动态平台的大气湍流强度测量与通信复合装置，包括发送端和接收端，所述发送端包括调制器、激光器和发射光学天线，调制器的输入端进行数据输入，调制器的输出端与激光器的输入端连接，激光器的输出端与发射光学天线连接，所述接收端包括接收光学天线、探测器、跨阻增益放大器和时钟数据恢复单元，接收光学天线用于接收来自发射光学天线的光束，接收光学天线将光束汇聚到探测器靶面，探测器的阳极与跨阻增益放大器的输入端连接，跨阻增益放大器的输出端与时钟数据恢复单元的输入端连接，时钟数据恢复单元的输出端发送输出信号，探测器的阴极与电流镜的输入端连接，电流镜的输出端与模数转换单元的输入端连接，模数转换单元的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端与控制器的输入端连接。
进一步地，所述探测器采用LSIAPDT-2.5Gbps型号的雪崩光电探测器，所述电流镜的型号为ADL5317，所述滤波器采用RFLPF1608060AAT1608型号的低通滤波器，所述控制器采用XC6SLX9型号的FPGA，所述跨阻增益放大器采用OPA548型号的放大器，所述激光器采用Lx4156CDR型号的SFP光模块，所述调制器采用MAX3738型号的调制器，所述模数转换单元的型号为AD7606，所述时钟数据恢复单元的型号为ADN2817。
由上述技术方案可知，本实用新型的有益效果：通过调制器、激光器和发射光学天线相配合，输入的数据通过调制器加载在激光器上，激光器将电信号转换为光信号，由发射光学天线完成激光束的发射，由接收光学天线将光束汇聚至探测器靶面，由探测器将调制光信号转换为电信号，一方面电信号由探测器的阳极与跨阻增益放大器相连，经过跨阻增益放大器对信号进行放大，放大后的信号通过时钟数据恢复单元进行调制数据的时钟和数据恢复，完成空间通信数据的传输；另一方面电信号由探测器的阴极与电流镜相连，经过电流镜镜像测量流经探测器的光生电流，通过模数转换单元将模拟信号转换为数字信号，发送给滤波器进行去噪，去噪后的数字信号发送给控制器，通过控制器对数字信号进行解算，实现随高度变化实时测量大气湍流结构常数，得到大气湍流廓线，具有结构简单、测量精度高以及实时性好的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实用新型的系统模块图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
参阅图1所示，本实施例提供的一种动态平台的大气湍流强度测量与通信复合装置，包括发送端和接收端，所述发送端包括调制器、激光器和发射光学天线，调制器的输入端进行数据输入，调制器的输出端与激光器的输入端连接，激光器的输出端与发射光学天线连接，所述接收端包括接收光学天线、探测器、跨阻增益放大器和时钟数据恢复单元，接收光学天线用于接收来自发射光学天线的光束，接收光学天线将光束汇聚到探测器靶面，探测器的阳极与跨阻增益放大器的输入端连接，跨阻增益放大器的输出端与时钟数据恢复单元的输入端连接，时钟数据恢复单元的输出端发送输出信号，探测器的阴极与电流镜的输入端连接，电流镜的输出端与模数转换单元的输入端连接，模数转换单元的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端与控制器的输入端连接。
在实际使用中，通过调制器、激光器和发射光学天线相配合，调制器的输入端进行数据输入，输入的数据通过调制器加载在激光器上，激光器将电信号转换为光信号，由发射光学天线完成激光束的发射，由接收光学天线将光束汇聚至探测器靶面，由探测器将调制光信号转换为电信号，一方面电信号由探测器的阳极与跨阻增益放大器相连，经过跨阻增益放大器对信号进行放大，放大后的信号通过时钟数据恢复单元进行调制数据的时钟和数据恢复，完成空间通信数据的传输；另一方面电信号由探测器的阴极与电流镜相连，经过电流镜镜像测量流经探测器的光生电流，通过模数转换单元将模拟信号转换为数字信号，发送给滤波器进行去噪，去噪后的数字信号发送给控制器，通过控制器对数字信号进行解算，实现随高度变化实时测量大气湍流结构常数，得到大气湍流廓线，具有结构简单、测量精度高以及实时性好的优点。
测量的具体步骤如下：
(1)发送端和接收端设备上电，使发送端和接收端设备处于工作状态，调制器的输入端进行数据输入，输入的数据通过调制器加载在激光器上，激光器将电信号转换为光信号，由发射光学天线完成激光束的发射。
(2)激光束通过大气信道后由接收光学天线将光束汇聚至探测器靶面，由探测器将调制光信号转换为电信号。
探测器的阳极与跨阻增益放大器相连，进行信号的解调，阴极与电流镜相连进行大气湍流的测量。
(4)跨阻增益放大器对信号进行放大，放大后的信号通过时钟数据恢复单元完成调制数据的时钟和数据恢复，进行数据输出，完成空间通信数据的传输。
(5)电流镜镜像测量流经探测器的光生电流，通过模数转换单元将模拟信号转换为数字信号，再由滤波器去除动态平台振动分量和背景光等噪声。
(6)将去噪后的信号送入控制器，控制器中的解算单元根据光强闪烁计算公式进行大气湍流结构常数的解算。
上述发送端和接收端组成激光通信系统，挂载在飞艇、飞机或热气球等动态平台上，随动态平台下降或上升，实时测量大气湍流结构常数，获取大气湍流结构常数随高度变化的曲线，即为大气湍流廓线，具有测量精度高以及实时性好的优点。
在本实施例中，所述探测器采用LSIAPDT-2.5Gbps型号的雪崩光电探测器，具有响应频谱宽、通信带宽高、光电转化效率高以及探测灵敏度高等优点；所述电流镜的型号为ADL5317，具有雪崩光电二极管偏压控制和光电流监测功能，在6V-75V范围内可精确设置雪崩光电二极管偏压；所述滤波器采用RFLPF1608060AAT1608低通滤波器；所述控制器采用XC6SLX9型号的FPGA；所述跨阻增益放大器采用OPA548型号的放大器，具有噪声低以及增益高等优点；所述激光器采用Lx4156CDR型号的SFP光模块；所述调制器采用MAX3738型号的调制器，具有调制速率高以及稳定性好等特点；所述模数转换单元的型号为AD7606，所述时钟数据恢复单元的型号为ADN2817。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (2)
1.一种动态平台的大气湍流强度测量与通信复合装置，其特征在于：包括发送端和接收端，所述发送端包括调制器、激光器和发射光学天线，调制器的输入端进行数据输入，调制器的输出端与激光器的输入端连接，激光器的输出端与发射光学天线连接，所述接收端包括接收光学天线、探测器、跨阻增益放大器和时钟数据恢复单元，接收光学天线用于接收来自发射光学天线的光束，接收光学天线将光束汇聚到探测器靶面，探测器的阳极与跨阻增益放大器的输入端连接，跨阻增益放大器的输出端与时钟数据恢复单元的输入端连接，时钟数据恢复单元的输出端发送输出信号，探测器的阴极与电流镜的输入端连接，电流镜的输出端与模数转换单元的输入端连接，模数转换单元的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端与控制器的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种动态平台的大气湍流强度测量与通信复合装置，其特征在于：所述探测器采用LSIAPDT-2.5Gbps型号的雪崩光电探测器，所述电流镜的型号为ADL5317，所述滤波器采用RFLPF1608060AAT1608型号的低通滤波器，所述控制器采用XC6SLX9型号的FPGA，所述跨阻增益放大器采用OPA548型号的放大器，所述激光器采用Lx4156CDR型号的SFP光模块，所述调制器采用MAX3738型号的调制器，所述模数转换单元的型号为AD7606，所述时钟数据恢复单元的型号为ADN2817。
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| CN115208469A (zh) * | 2022-09-09 | 2022-10-18 | 长春理工大学 | 一种基于大气信道互易性的光功率稳定接收方法与装置 |
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| CN115208469A (zh) * | 2022-09-09 | 2022-10-18 | 长春理工大学 | 一种基于大气信道互易性的光功率稳定接收方法与装置 |
| CN115208469B (zh) * | 2022-09-09 | 2022-11-29 | 长春理工大学 | 一种基于大气信道互易性的光功率稳定接收方法与装置 |
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