CN219459070U - 一种水下光通信设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水下光通信设备，涉及水下通信技术领域，包括调制系统、发射系统、接收系统和解调系统，调制系统包括相互电性连接的模拟信号输入模块和码信号处理模块，发射系统包括蓝色激光二极管和绿色激光二极管；模拟信号输入模块用于接收模拟信号，码信号处理模块包括电性连接蓝色激光二极管和绿色激光二极管的锁相环电路，锁相环电路用于根据模拟信号输出能够控制蓝色激光二极管和绿色激光二极管发射激光的高低电平信号，接收系统用于接收蓝色激光二极管和绿色激光二极管发射的激光并生成电信号，解调系统电性连接接收系统并用于接收电信号并译出信息。本实用新型具有可靠传输信息和抗干扰能力强的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及水下通信技术领域，具体涉及一种水下光通信设备。
背景技术
水下通信主要是指在水下进行信息传递，传统的水下通信方式，通常是利用声呐进行通信工作，由于声波的固有频率很低，加上海水的吸收和多径效应，导致声波传输的信息量有限，并且容易收到监听，保密效果较差，为此，提出水下光通信方法，但水下光通信会受到水中颗粒散射，光线干扰等影响，到水下光通信的实用性差，同时，也容易受到其他光信号干扰，影响接收到的信息准确性。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种水下光通信设备。
一种水下光通信设备，包括调制系统、发射系统、接收系统和解调系统；其中，所述调制系统包括相互电性连接的模拟信号输入模块和码信号处理模块，所述发射系统包括蓝色激光二极管和绿色激光二极管；所述模拟信号输入模块用于接收模拟信号，所述码信号处理模块包括电性连接蓝色激光二极管和绿色激光二极管的锁相环电路，所述锁相环电路用于根据模拟信号输出能够控制蓝色激光二极管和绿色激光二极管发射激光的高低电平信号；所述接收系统用于接收蓝色激光二极管和绿色激光二极管发射的激光并生成电信号，所述解调系统电性连接所述接收系统并用于接收电信号并译出信息。整个水下光通信设备由两部分组成，一部分包括调制系统和发射系统，另一部分包括接收系统和解调系统，其中，发射系统通过蓝色激光二极管和绿色激光二极管组成，蓝色和绿色在水中能够远距离传输，从而提高传输可靠性，同时整个调制系统的码型号处理模块采用锁相环电路，用以锁定信号频率，达到跟踪信号的目的，当模拟信号序列输入锁相环电路时，其输出端则出现交替的高低电平信号，即，点码与划码出现时为高电平，否则为低电平，同时再利用蓝色激光二极管和绿色激光二极管发射激光交替发射激光，并由接收系统接收生成代表高低电平的电信号，最后由解调系统来计算出点码、划码、码间隔及字符间隔的时间值，并送入译码窗口析出字符，从而形成可靠的莫尔斯码方式通信，能够有效过滤其他环境因素。
优选地，解调系统包括依次电性连接的信号限幅放大电路、电压比较电路、多反馈带通滤波电路、解调电路和解码指示电路，所述信号限幅放大电路电性连接所述接收系统。在本方案中，由于接收到接收系统输出的电信号的幅值可能过大或过小，同时信道中可能有一些小幅值的干扰，所以要对信号进行限幅放大处理，提高抗干扰性能；电压比较电路的功能是比较两个电压的大小，在本方案中，有效信号总是在一定范围内，需要对信号电压进行比较，得到小于预设电压的有效信号；多反馈带通滤波电路能够为去除接收信号中莫尔斯码信号频带外的干扰，获取清晰可靠的莫尔斯码信号频带；解调电路是从已被调制系统调制的莫尔斯码信号中恢复出原模拟信号；解码指示电路将恢复出的原模拟信号送入译码窗口析出字符。
优选地，信号限幅放大电路包括电性连接的限幅电路和集成运算放大器。限幅电路采用两个二极管,一个接地，一个接预设电压电源,这样可把信号限制预设范围之间，适合后续电路处理，而放大部分是采用LM324集成运算放大器，静态功耗小，同时能够灵活满足后续电路对信号幅值大小的要求，提高可控性和可靠性。
优选地，电压比较电路包括电性连接信号限幅放大电路的电压比较器。假如将一个信号电压Ui和另一个参考电压Ur进行比较，在Ui＞Ur和Ui小于Ur两种情况下，电压比较器输出两个不同的电平，即高电平和低电平。
优选地，多反馈带通滤波电路包括电性连接所述电压比较电路的有源滤波器和带通滤波器。有源滤波器的电路多种多样，其中本方案中可以使用压控源电路和多路反馈电路。
优选地，解调电路包括电性连接所述多反馈带通滤波电路的包络检波单元和同步检波单元。包络检波单元是指检波器的输出电压直接反映输入高频调幅波包络变化规律的波形特点，适合于普通调幅波的解调；同步检波单元主要应用于双边带调幅波和单边带调幅波的解调。
优选地，调制系统还包括电性连接所述模拟信号输入模块和所述码信号处理模块的整形电路模块。整形电路模块用来将不是标准的高低脉冲信号转化为标准的高低电平形式的信号。
优选地，接收系统包括光敏二极管模块，所述光敏二极管模块用于接收蓝色激光二极管和绿色激光二极管发射的激光并生成电信号。
本实用新型的有益效果体现在：
1、在本实用新型中，整个水下光通信设备由两部分组成，一部分包括调制系统和发射系统，另一部分包括接收系统和解调系统，其中，发射系统通过蓝色激光二极管和绿色激光二极管组成，蓝色和绿色在水中能够远距离传输，从而提高传输可靠性，同时整个调制系统的码型号处理模块采用锁相环电路，用以锁定信号频率，达到跟踪信号的目的，当模拟信号序列输入锁相环电路时，其输出端则出现交替的高低电平信号，即，点码与划码出现时为高电平，否则为低电平，同时再利用蓝色激光二极管和绿色激光二极管发射激光交替发射激光，并由接收系统接收生成代表高低电平的电信号，最后由解调系统来计算出点码、划码、码间隔及字符间隔的时间值，并送入译码窗口析出字符，从而形成可靠的莫尔斯码方式通信，能够有效过滤其他环境因素。
2、在本实用新型中，由于接收到接收系统输出的电信号的幅值可能过大或过小，同时信道中可能有一些小幅值的干扰，所以要对信号进行限幅放大处理，提高抗干扰性能；电压比较电路的功能是比较两个电压的大小，在本方案中，有效信号总是在一定范围内，需要对信号电压进行比较，得到小于预设电压的有效信号；多反馈带通滤波电路能够为去除接收信号中莫尔斯码信号频带外的干扰，获取清晰可靠的莫尔斯码信号频带；解调电路是从已被调制系统调制的莫尔斯码信号中恢复出原模拟信号；解码指示电路将恢复出的原模拟信号送入译码窗口析出字符。
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为本实用新型部分结构的连接示意图；
图2为本实用新型解调系统的连接示意图；
图3为本实用新型接收系统的组成示意图。
附图标记：
1-调制系统，11-模拟信号输入模块，12-码信号处理模块，121-锁相环电路，13-整形电路模块，2-发射系统，21-蓝色激光二极管，22-绿色激光二极管，3-接收系统，31-光敏二极管模块，4-解调系统，41-信号限幅放大电路，411-限幅电路，412-集成运算放大器，42-电压比较电路，421-电压比较器，43-多反馈带通滤波电路，431-有源滤波器，432-带通滤波器，44-解调电路，441-包络检波单元，442-同步检波单元，45-解码指示电路。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和出示的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1至图3所示，一种水下光通信设备，包括调制系统1、发射系统2、接收系统3和解调系统4；其中，调制系统1包括相互电性连接的模拟信号输入模块11和码信号处理模块12，发射系统2包括蓝色激光二极管21和绿色激光二极管22；模拟信号输入模块11用于接收模拟信号，码信号处理模块12包括电性连接蓝色激光二极管21和绿色激光二极管22的锁相环电路121，锁相环电路121用于根据模拟信号输出能够控制蓝色激光二极管21和绿色激光二极管22发射激光的高低电平信号；接收系统3用于接收蓝色激光二极管21和绿色激光二极管22发射的激光并生成电信号，解调系统4电性连接接收系统3并用于接收电信号并译出信息。
在本实施方式中，需要说明的是，整个水下光通信设备由两部分组成，一部分包括调制系统1和发射系统2，另一部分包括接收系统3和解调系统4，其中，发射系统2通过蓝色激光二极管21和绿色激光二极管22组成，蓝色和绿色在水中能够远距离传输，从而提高传输可靠性，同时整个调制系统1的码型号处理模块采用锁相环电路121，用以锁定信号频率，达到跟踪信号的目的，当模拟信号序列输入锁相环电路121时，其输出端则出现交替的高低电平信号，即，点码与划码出现时为高电平，否则为低电平，同时再利用蓝色激光二极管21和绿色激光二极管22发射激光交替发射激光，并由接收系统3接收生成代表高低电平的电信号，最后由解调系统4来计算出点码、划码、码间隔及字符间隔的时间值，并送入译码窗口析出字符，从而形成可靠的莫尔斯码方式通信，能够有效过滤其他环境因素。
具体地，解调系统4包括依次电性连接的信号限幅放大电路41、电压比较电路42、多反馈带通滤波电路43、解调电路44和解码指示电路45，信号限幅放大电路41电性连接接收系统3。
在本实施方式中，需要说明的是，在本方案中，由于接收到接收系统3输出的电信号的幅值可能过大或过小，同时信道中可能有一些小幅值的干扰，所以要对信号进行限幅放大处理，提高抗干扰性能；电压比较电路42的功能是比较两个电压的大小，在本方案中，有效信号总是在一定范围内，需要对信号电压进行比较，得到小于预设电压的有效信号；多反馈带通滤波电路43能够为去除接收信号中莫尔斯码信号频带外的干扰，获取清晰可靠的莫尔斯码信号频带；解调电路44是从已被调制系统1调制的莫尔斯码信号中恢复出原模拟信号；解码指示电路45将恢复出的原模拟信号送入译码窗口析出字符。
具体地，信号限幅放大电路41包括电性连接的限幅电路411和集成运算放大器412。
在本实施方式中，需要说明的是，限幅电路411采用两个二极管,一个接地，一个接预设电压电源,这样可把信号限制预设范围之间，适合后续电路处理，而放大部分是采用LM324集成运算放大器412，静态功耗小，同时能够灵活满足后续电路对信号幅值大小的要求，提高可控性和可靠性。
具体地，电压比较电路42包括电性连接信号限幅放大电路41的电压比较器421。
在本实施方式中，需要说明的是，假如将一个信号电压Ui和另一个参考电压Ur进行比较，在Ui＞Ur和Ui小于Ur两种情况下，电压比较器421输出两个不同的电平，即高电平和低电平。
具体地，多反馈带通滤波电路43包括电性连接电压比较电路42的有源滤波器431和带通滤波器432。
在本实施方式中，需要说明的是，有源滤波器431的电路多种多样，其中本方案中可以使用压控源电路和多路反馈电路。
具体地，解调电路44包括电性连接多反馈带通滤波电路43的包络检波单元441和同步检波单元442。
在本实施方式中，需要说明的是，包络检波单元441是指检波器的输出电压直接反映输入高频调幅波包络变化规律的波形特点，适合于普通调幅波的解调；同步检波单元442主要应用于双边带调幅波和单边带调幅波的解调。
具体地，调制系统1还包括电性连接模拟信号输入模块11和码信号处理模块12的整形电路模块13。
在本实施方式中，需要说明的是，整形电路模块13用来将不是标准的高低脉冲信号转化为标准的高低电平形式的信号。
具体地，接收系统3包括光敏二极管模块31，光敏二极管模块31用于接收蓝色激光二极管21和绿色激光二极管22发射的激光并生成电信号。
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 (8)
1.一种水下光通信设备，其特征在于，包括调制系统、发射系统、接收系统和解调系统；其中，
所述调制系统包括相互电性连接的模拟信号输入模块和码信号处理模块，所述发射系统包括蓝色激光二极管和绿色激光二极管；
所述模拟信号输入模块用于接收模拟信号，所述码信号处理模块包括电性连接蓝色激光二极管和绿色激光二极管的锁相环电路，所述锁相环电路用于根据模拟信号输出能够控制蓝色激光二极管和绿色激光二极管发射激光的高低电平信号；
所述接收系统用于接收蓝色激光二极管和绿色激光二极管发射的激光并生成电信号，所述解调系统电性连接所述接收系统并用于接收电信号并译出信息。
2.根据权利要求1所述的水下光通信设备，其特征在于，所述解调系统包括依次电性连接的信号限幅放大电路、电压比较电路、多反馈带通滤波电路、解调电路和解码指示电路，所述信号限幅放大电路电性连接所述接收系统。
3.根据权利要求2所述的水下光通信设备，其特征在于，所述信号限幅放大电路包括电性连接的限幅电路和集成运算放大器。
4.根据权利要求2所述的水下光通信设备，其特征在于，所述电压比较电路包括电性连接信号限幅放大电路的电压比较器。
5.根据权利要求2所述的水下光通信设备，其特征在于，所述多反馈带通滤波电路包括电性连接所述电压比较电路的有源滤波器和带通滤波器。
6.根据权利要求2所述的水下光通信设备，其特征在于，所述解调电路包括电性连接所述多反馈带通滤波电路的包络检波单元和同步检波单元。
7.根据权利要求1所述的水下光通信设备，其特征在于，所述调制系统还包括电性连接所述模拟信号输入模块和所述码信号处理模块的整形电路模块。
8.根据权利要求1所述的水下光通信设备，其特征在于，所述接收系统包括光敏二极管模块，所述光敏二极管模块用于接收蓝色激光二极管和绿色激光二极管发射的激光并生成电信号。
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