RU2791074C1 - Приемопередающее устройство атмосферной оптической системы передачи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области оптической связи и может использоваться для передачи информации между объектами через атмосферу. Технический результат состоит в повышении скорости, точности и поддержании стабильности наведения оптических приемопередатчиков друг на друга на различных дистанциях связи. Для этого за счет введения в устройство поворотного зеркала, устройства автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики, устройства автоматической регулировки усиления обеспечивается расширение диаграммы направленности оптического приемопередатчика для попадания излучаемого оптического излучения на собирающие линзы корреспондирующего приемопередатчика. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Изобретение относится к области оптической связи, в частности к лазерным атмосферным системам передачи информации, и может быть использовано для передачи информации между объектами через атмосферу, например, для организации канала связи между двумя абонентами или между абонентом и станцией абонентского доступа.

Известно приемопередающее устройство оптической атмосферной линии связи (см. патент РФ 2306673, С2. кл Н04В 10/10, опубл. 20.09.2007 г.), состоящее из приемопередающего устройства оптической атмосферной линии связи, выполненного в виде внешнего и внутреннего блоков, содержащее интерфейс, источник оптического излучения, приемник оптического излучения, фокусирующую систему и волоконный световод, один конец которого закреплен во внешнем блоке, а другой конец волоконного световода расположен во внутреннем блоке и оптически соединен с источником оптического излучения и приемником оптического излучения, причем внешний блок выполнен во всепогодном варианте и в нем расположена фокусирующая система, а интерфейс, источник оптического излучения и приемник оптического излучения установлены во внутреннем блоке, выполненном для комнатных условий, устройство снабжено дополнительными световодами, первые концы которых, расположенные во внешнем блоке, объединены в пучок, образующий волоконно-оптический коллектор, а вторые концы световодов, расположенные во внутреннем блоке, оптически соединены, по крайней мере, с одним источником и приемником оптического излучения с возможностью коммутации.

Недостатком известного приемопередающего устройства является большое время наведения оптических приемопередатчиков друг на друга и относительно низкая стабильность поддержания установленных оптических осей диаграмм направленности оптических приемопередатчиков. Это объясняется тем, что при превышении допустимого углового рассогласования между внешними блоками двух абонентов при применении стандартных световодов, диаметр фокусного пятна принимаемого излучения, может оказаться не на оптической оси, и как следствие не попадет в торец волоконно-оптического коллектора. Кроме того, известная конструкция приемопередающего устройства не позволяет оперативно изменять наведение оптических приемопередатчиков при отсутствии оптического излучения в торце их волоконно-оптического коллектора или при резких колебаниях оптических лучей при максимальной дистанции связи.

Известно также устройство двусторонней оптической связи (см. патент РФ 2272358, С1. кл Н04В 10/10, опубл. 20.03.2006 г.), состоящее из двух приемопередающих узлов, каждый из которых имеет приемопередающую оптическую систему, содержащую приемную площадку с периметром в виде окружности, центр которой совпадает с центральной осью приемопередающей оптической системы. С одной стороны приемной площадки расположены собирающие линзы, установленные равномерно по периметру приемной площадки, на оптической оси последовательно размещены лазер с источником питания и коллиматорная оптика. С другой стороны приемной площадки последовательно размещены оптический элемент с отражающий поверхностью, фокусирующая линза и фотоприемник. На оптической оси каждой собирающей линзы установлено поворотное зеркало, оптически связанное с собирающей линзой и отражающей поверхностью оптического элемента, оптически связанной с фокусирующей линзой. Чувствительный фотоприемник и светоделительная пластинка позиционно связаны между собой.

Недостатком устройства прототипа является малая скорость наведения приемопередатчиков друг на друга. Это объясняется тем, что поворотные зеркала фокусируют излучение только от собирающих линз на которые, попало оптическое излучение. При значительном отклонении в наведении приемопередающих оптических систем, особенно при максимальных дистанциях связи оптическое излучение может не попасть ни на одну линзу, что не позволит определить угл приходящего излучения и последующего измерения линейного отклонения изображения фокального пятна на позиционно чувствительном фотоприемнике от оптической оси для поворота приемопередающей оптической системы. Кроме того, конструкция опорно-поворотного устройства и взаимосвязь элементов в приемопередающем узле требуют значительное время на автоматическую настройку и перенастройку оптической оси диаграммы направленности приемопередатчика при поиске оптического излучения если неизвестен угл падения приходящего излучения или уровень мощности принимаемого оптического излучения меньше требуемого.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является приемопередающее устройство атмосферной оптической линии связи (см. патент РФ 2745525, С1. кл Н04В 10/11, опубл. 26.03.2021 г.), состоящее из оптического приемопередатчика, электронного блока управления, опорно-поворотного механизма. На одной стороне торцевой поверхности корпуса размещены равноудаленно друг от друга и от центральной оси оптического приемопередатчика собирающие линзы. На центральной оси оптического приемопередатчика последовательно расположены лазер с источником питания и коллиматорная оптика, а с другой стороны торцевой поверхности корпуса на центральной оси оптического приемопередатчика установлена фокусирующая линза. Фокусирующее зеркало шарнирно скреплено с механизмом поворота и выполнено с возможностью приема оптического излучения, попавшего на собирающие линзы и отражения оптического излучения на фокусирующую линзу, которая фокусирует принимаемое излучение в торец волоконно-оптического коллектора, содержащего N оптических световодов, связанных с последовательно расположенными блоком оптических ответвителей, блоком оптических фотоприемников и электронным блоком управления, при этом другие выходы блока оптических ответвителей подключены к входам оптического мультиплексора. Первый выход оптического мультиплексора подключен к управляющему входу электронного блока управления, а второй его выход является выходом к получателю информации. Первый управляющий выход электронного блока управления, подключен к управляющему входу опорно-поворотного механизма, а второй его управляющий выход подключен к управляющему входу механизма поворота фокусирующего зеркала.

Недостатком устройства прототипа является малая скорость наведения приемопередатчиков друг на друга. Это объясняется тем, что поворотные зеркала фокусируют излучение только от собирающих линз на которые, попало оптическое излучение. При значительном отклонении в наведении приемопередатчиков друг на друга, особенно при максимальных дистанциях связи, оптическое излучение может не попасть ни на одну из них, что не позволит их суммировать на фотоприемнике, а, следовательно, определить изменение угла приходящего излучения и последующего измерения линейного отклонения изображения фокального пятна на позиционно чувствительном фотоприемнике от оптической оси для поворота приемопередающего устройства атмосферной оптической системы передачи в необходимое направление по азимуту и углу места на корреспондирующее приемопередающее устройство. Кроме того, конструкция волоконно-оптического коллектора оптического приемопередатчика не позволяет определить смещение оптической оси диаграммы направленности корреспондирующего приемопередатчика и изменять уровень мощности оптического излучения в зависимости от уровня мощности принимаемого оптического излучения на различных дистанциях связи.

Техническим результатом при использовании изобретения является повышение скорости, точности и поддержания стабильности наведения оптических приемопередатчиков друг на друга на различных дистанциях связи.

Для достижения сформулированной цели в известном приемопередающем устройстве атмосферной оптической системы передачи, содержащем заключенный в корпус оптический приемопередатчик, электронный блок управления, опорно-поворотный механизм. На одной стороне торцевой поверхности корпуса оптического приемопередатчика размещены равноудаленно друг от друга и от центральной оси оптического приемопередатчика приемные собирающие линзы. На центральной оси оптического приемопередатчика последовательно расположены лазер с источником питания и коллиматорная оптика, а с другой стороны торцевой поверхности корпуса на центральной оси оптического приемопередатчика установлена фокусирующая линза, фокусирующая принимаемое излучение в торец волоконно-оптического коллектора, содержащего N оптических световодов, и соединенного с последовательно расположенными блоком оптических ответвителей, блоком оптических фотоприемников и электронным блоком управления. Другие выходы блока оптических ответвителей подключены к входам оптического мультиплексора, соединенного с электронным блоком управления, а выход/вход оптического мультиплексора является выходом/входом получателя/отправителя информации. Первый управляющий выход электронного блока управления, подключен к управляющему входу опорно-поворотного механизма. Дополнительно введены поворотные зеркала, отражающие принимаемое оптическое излучение на фокусирующую линзу и установленные на соответствующей оптической оси каждой собирающей линзы. Устройство автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики и устройство автоматической регулировки усиления. Управляющие входы устройства автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики и устройства автоматической регулировки усиления соединены соответственно со вторым и третьим управляющими выходами электронного блока управления, а их выходы соединены соответственно с приводом и лазером. Каждому оптическому световоду, расположенному в волоконно-оптическом коллекторе определены координаты Хосв и у'осв относительно центра волоконно-оптического коллектора. Коллиматорная оптика выполнена в виде подвижных линз с переменной кратностью.

Привод устройства автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики выполнен в виде шагового электродвигателя или ультразвукового двигателя.

Кроме того, привод, соединенный с устройством автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики выполнен в виде шагового электродвигателя или ультразвукового двигателя.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет введения поворотного зеркала, устройства автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики, устройства автоматической регулировки усиления обеспечивается расширение диаграммы направленности оптического приемопередатчика для попадания излучаемого оптического излучения на собирающие линзы корреспондирующего приемопередатчика. Этим достигается повышение скорости, точности и стабильности наведения оптических приемопередатчиков друг на друга на различных дистанциях связи.

Заявленное устройство поясняется чертежами:

фиг.1 - оптическая схема приемопередающего устройства атмосферной оптической системы передачи;

фиг.2 - схема размещения приемопередающих устройств в атмосферной оптической линии связи при попадании или частичном попадании оптического излучения на торцевую поверхность корпуса корреспондирующего оптического приемопередатчика;

фиг.3 - схема изменения фокусного расстояния для расширения диаграммы направленности оптического приемопередатчика;

фиг. 4 - схема размещения приемопередающих устройств в атмосферной оптической линии связи при не попадании оптического излучения на торцевую поверхность корпуса корреспондирующего оптического приемопередатчика;

фиг. 5 - схема расширения диаграммы направленности для повышения площади оптического излучения на торцевой поверхности корпуса корреспондирующего оптического приемопередатчика;

фиг. 6 - зависимость изменения расширения диаграммы направленности оптического приемопередатчика от фокусного расстояния коллиматорных линз;

фиг. 7 - размещение оптических световодов в волоконно-оптическом коллекторе;

фиг. 8 - схема оптического приемопередатчика;

фиг. 9 - вид тестового изображения;

фиг. 10 - вид оптического излучения на торце волоконно-оптического коллектора при незначительном отклонении в наведении оптических приемопередатчиков друг на друга;

фиг. 11 - вид оптического излучения на торце волоконно-оптического коллектора при ошибке в наведении оптических приемопередатчиков друг на друга;

Заявленное устройство, показанное на фиг. 1, содержит оптический приемопередатчик (ОПП) 1, волоконно-оптический коллектор (ВОК) 16, блок оптических ответвителей (БОО) 8, блок оптических фотоприемников (БОФП) 10, оптический мультиплексор (ОМП) 7, электронный блок управления (ЭБУ) 6, устройство автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики (14), устройство автоматической регулировки усиления (13), опорно-поворотный механизм (ОПМ) 2 включающий двигатель 3, соединенного шарнирно с механизмом поворота 4.

Оптический приемопередатчик 1 заключен в корпус 22. На одной стороне торцевой поверхности корпуса 22 размещены равноудаленно друг от друга и от центральной оси ОПП 1 собирающие линзы 18. На центральной оси ОПП 1 последовательно расположены лазер 19 с источником питания 20 и коллиматорная оптика 21. На другой стороны торцевой поверхности корпуса 22 на центральной оси ОПП 1 установлены фокусирующая линза 15 и поворотное зеркало 12. Поворотное зеркало 12, выполнено с возможностью приема оптического излучения, попавшего на собирающие линзы 18, и отражения оптического излучения на фокусирующую линзу 15. Фокусирующая линза 15 фокусирует принимаемое излучение в торец ВОК 16, содержащего N оптических световодов подключенных с последовательно расположенными БОО 8, БОФП 10 и ЭБУ 6. Другие выходы БОО 8 подключены к входам ОМП 7. Первый выход ОМП 7 подключен к управляющему входу ЭБУ 6. Второй выход ОМП 7 является выходом к отправителю (получателю) информации. Первый управляющий выход ЭБУ 6, подключен к управляющему входу ОПМ 2. Управляющий вход устройства автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики (14) соединен с третьим управляющим выходом ЭБУ (6), а управляющий выход соединен с приводом (23) устройства автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики (14). Управляющий вход устройства автоматической регулировки усиления (13), соединен с вторым управляющим выходом ЭБУ (6), а управляющий выход соединен с лазером (19).

Оптический приемопередатчик 1 предназначен для преобразования электрического сигнала в оптический сигнал на передаче и обратного преобразования на приеме и обеспечивает образование дуплексного беспроводного оптического канала связи. ОПП 1 может быть реализован в различных вариантах, в частности, как показано на фиг. 1.

Опорно-поворотный механизм 2 предназначен для крепления ОПП 1. ОПМ 2 может быть реализован в различных вариантах, например, в виде комплекта универсального монтажного [Руководство по эксплуатации МБДК.3РЭ. Аппаратура атмосферной оптической линии связи ARTOLINK].

Двигатель 3 опорно-поворотного механизма предназначен для обеспечения привода механизма поворота 4 опорно-поворотного механизма. Двигатель 3 ОПМ может быть реализован в различных вариантах, например, в виде электродвигателя Д-28А ТУ ОДС.515.248. [Антенно-поворотное устройство МИК-АПУ модуля антенного Р-431АМ. Руководство по эксплуатации ЖНКЮ.303246.001 РЭ].

Механизм поворота 4 опорно-поворотного механизма предназначен для пространственного наведения оптических осей диаграмм направленного действия ОПП 1 друг на друга. Механизм поворота 4 ОПМ может быть реализован в различных вариантах, например, в виде редуктора азимута, редуктора угла места и платы контроллера управления устройства антенно-поворотного МИК-АПУ модуля антенного Р-431АМ [Антенно-поворотное устройство МИК-АПУ модуля антенного Р-431АМ. Руководство по эксплуатации ЖНКЮ.303246.001 РЭ].

Электронный блок управления 6 предназначен для формирования команд на изменение наведения ОПП 1. ЭБУ 6 может быть реализован в различных вариантах, например, в виде платы управления устройства антенно-поворотного МИК-АПУ модуля антенного Р-431АМ [Руководство по эксплуатации ЖНКЮ.303246.001 РЭ], которая может работать автономно в режиме внешнего управления по интерфейсу RS-232 и в режиме внешнего управления от ЭВМ по интерфейсу RS-485.

Оптический мультиплексор 7 предназначен для объединения входных оптических сигналов в единый сигнал. Оптический мультиплексор 7 может быть реализован в различных вариантах, например, в виде оптического мультиплексора MT-CT-MDM-108-SB-555-хх/хх обеспечивающий объединение сорока канальных сигналов.

Блок оптических ответвителей 8 состоит из оптических ответвителей (ОО)

которые предназначены для ответвления заданной мощности оптического излучения между выходными полюсами. Оптические ответвители

могут быть реализованы в различных вариантах, например, в виде делителей типа MT-FC, позволяющих разделять входящую мощность в заданных пропорциях между портами, например, MT-FC-1×2 представляющего собой пластиковый корпус с одним входом и двумя выходами и обеспечивающего как равномерное, так и заданное деление подаваемых оптических сигналов в диапазоне длин волн 1хх0±30 нм (где "хх" может быть 31 - 1310 нм; 49 - 1490 нм; 55 - 1550 нм) между всеми выходами.

Блок оптических фотоприемников 10 состоит из оптических фотоприемников

которые предназначены для преобразования оптического излучения в электрический сигнал.

Оптические фотоприемники (ОФП)

могут быть реализованы на основе фоторезисторов, например ФСА-О, ФСА-4 и др [Алексеенко М.Д., Бараночников М.Л. Приемники оптического излучения: Справочник. - М.: Радио и Связь, 1987. - 296 с, ил. Стр. 47].

Волоконно-оптический коллектор 16 состоит из оптических световодов (ОСВ)

которые предназначены для передачи оптического излучения через оптические ответвители

к оптическим фотоприемникам

и к оптическому мультиплексору 7.

Лазер 19 с источником питания 20 предназначен для преобразования электрической энергии в световую и может быть реализован на основе полупроводниковых лазерных диодов, схемы которых известны [Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов / В.Н. Гордиенко, В.В. Крухмалев, А.Д. Моченов, Р.М. Шарафутдинов. Под ред. профессора В.Н. Гордиенко. - М: Горячая линия - Телеком, 2011. - 368. С: ил. Стр. 92, 93].

Устройство автоматической регулировки усиления 13 предназначено для регулировки выходной мощности оптического излучения. Устройство автоматической регулировки усиления 13 состоит из цепи автоматического контроля мощности, стабилизирующей мощность передаваемого сигнала, цепи автоматического контроля температуры, поддерживающей постоянную температуру лазера 19 для обеспечения стабильности длины волны и может быть реализовано в виде известных схем [Модуль оптической передачи с цифровой регулировкой и способ регулировки. Патент №2291574 С2, Н04В 10/00].

Устройство автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики 14 предназначено для автоматической фокусировки линз в зависимости от требуемого расширения диаграммы направленности оптического приемопередатчика. Устройство автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики 14 может быть реализовано в виде микроконтроллера, например, серии PIC.

Привод устройства автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики 23 предназначен для перемещения линз относительно фокусного расстояния. Привод устройства автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики 23 может быть реализовано в виде шагового электродвигателя, схемы которого известны, например, в виде конструкции двигателя объектива фотоаппарата Canon New FD 35 - 70/4 AF [https://en.wikipedia.org/wiki/Canon_New_FD_35-70_mm_f/4_AF].

Привод устройства автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики 23 может быть реализовано в виде ультразвукового двигателя, схемы которого известны, например, в виде конструкции двигателя объектива фотоаппарата Canon EOS 650 [https://ru.wikipedia.org/wiki/Canon_EOS_650].

Приемопередающее устройство атмосферной оптической системы передачи работает следующим образом.

Первый случай. При наведении оптических приемопередатчиков оптическое излучение полностью или частично попадает на торцевую поверхность корпуса корреспондирующего оптического приемопередатчика (фиг. 2).

В предложенной оптической схеме ОПП 1, показанной на фиг. 1, в первом приемопередающем устройстве АОСП оптическое излучение вырабатывается лазером 19 с источником питания 20, которое направляется на коллиматорную оптику 21. В коллиматорной оптике выставляется расстояние S от линзы до лазера 19 (фиг. 3) которое находится на фокусном расстоянии F, для формирования оптического излучения в практически параллельный пучок и излучения на приемопередающую оптическую систему второго приемопередающего устройства АОСП. На фиг. 3 приняты обозначения: r - радиус линзы; F - фокусное расстояние; S - расстояние источника излучения до линзы; ΔS - величина смещения от фокуса к линзе; ϕ' - угол расхождения луча вследствие смещения линзы от фокусного расстояния к лазеру 19; ΔS' - величина, показывающая расширение диаграммы направленности оптического приемопередатчика.

Второй случай. При наведении оптических приемопередатчиков оптическое излучение не попадает на торцевую поверхность корпуса корреспондирующего оптического приемопередатчика (фиг. 4).

В первом приемопередающем устройстве АОЛС импульсы излучения вырабатываются лазером 19 с источником питания 20, которые направляются на коллиматорную оптику 21. В коллиматорной оптике изменяется расстояние S от линзы до лазера 19 (фиг. 3) на величину ΔS, для расширения диаграммы направленности оптического приемопередатчика (фиг. 5).

Угол расширения диаграммы направленности оптического приемопередатчика рассчитывают

Расширение диаграммы направленности между двумя оптическими приемопередатчиками, находящимися на расстоянии L рассчитывают

При изменении фокусного расстояния от лазера 19 до линзы с 5 см до 4 см радиус площади захвата для наведения приемопередатчиков на расстоянии в 1 км изменится с 0 до 12,5 м (фиг. 6).

Излучение, попавшее на собирающие линзы 18, путем последовательного отражения от поворотного зеркала 12 направляется на фокусирующую линзу 15 и волоконно-оптический коллектор 16, представляющего собой один пучок N оптических световодов

плотной сборки с определением каждому оптическому световоду координат х_осв и у_осв относительно центра волоконно-оптического коллектора 16 (фиг. 7). Число ОСВ

в ВОК 16 N≥40 для обеспечения высокой точности в определении углового отклонения. Фокусные расстояния собирающей 18 и фокусирующей 15 линз подобраны так, что точка суммарного фокуса этих линз располагается на торце ВОК 16 (фиг. 1). Положение оптического излучения на торце оптических волноводов с координатами х_к и у_к относительно центра волоконно-оптического коллектора 16 указывает на смещение оптической оси принимаемого оптического излучения от корреспондирующего приемопередатчика. Большая длина оптического пути, возникающая из-за применения двух отражательных элементов, позволяет использовать длиннофокусные линзы, обеспечивающие небольшие сферические аберрации изображения. На торце ВОК 16 складываются излучения с нескольких собирающих линз 18, разнесенных в пространстве (фиг. 8). Это обеспечивает увеличение площади, с которой собирается приходящее излучение. Кроме того, разнесение точек приема уменьшает влияние интерференционных процессов, что сглаживает возможное замирание сигнала. Из литературы известно (Е.Р. Милютин. А.Ю. Гумбинас. Статистическая теория атмосферного канала оптических информационных систем. М.: Радио и связь. 2002 г. с. 199-200.), что линейное сложение разнесенных приемных оптических каналов позволяет уменьшить уровень ошибок в канале оптической связи в 30-100 раз при высокой турбулентности атмосферы.

При точном наведении принимаемое оптическое излучение, попавшее на собирающие линзы 18, путем последовательного отражения от поворотного зеркала 12 направляется на фокусирующую линзу 15, которая фокусирует принимаемое излучение в торец ВОК 16.

Фокусное расстояние между фокусирующей линзой 15 и торцом ВОК 16 подобрано так, что точка фокуса находится в пределах числовой апертуры оптических световодов

NA=sinθ_кр. Из литературы известно (Основы волоконно-оптической связи: Пер. с англ./ Под ред. Е.М. Дианова. - М.: Сов. Радио, 1980. - 232 с., ил. стр. 82), что ОСВ

захватывает только те лучи, которые заключены внутри конуса с максимальным углом, определяемым полным внутренним отражением на границе между сердцевиной и оболочкой оптического волокна

Таким образом подбор геометрии источника, формы торца ВОК 16 и фокусирующей линзы 15 должны обеспечивать одновременное выполнение соотношений θ_и≤θ_л, θ_из≤θ_NA, М≤(d_c/d_и). Оптимальный ввод оптического излучения с фокусирующей линзы 15 в торец волоконно-оптического коллектора 16 будет при θ_и≤Mθ_NA и d_c=Md_и (Основы волоконно-оптической связи: Пер. с англ./ Под ред. Е.М. Дианова. - М.: Сов. Радио, 1980. - 232 с., ил. стр. 88).

Так как диаметр фокусного пятна находится внутри диаметра торца ВОК 16, то оптическое излучение проходит по оптическим световодам

и через первые выходы оптических ответвителей

блока оптических ответвителей 8 поступает на соответствующий оптический фотоприемник

блока оптических фотоприемников 10 и одновременно в оптический мультиплексор 7, где объединяются в единый сигнал. С выхода ОМП 7 оптический сигнал поступает в ЭБУ 6, где оценивается уровень сигнала. Сигналы с ОФП

блока оптических фотоприемников 10 передаются в ЭБУ 6, где оценивается смещение принимаемого излучения по координатам ОСВ

х_осв и у_осв относительно центра волоконно-оптического коллектора (16).

В случае поступления сигналов от ОФП

и совпадения принимаемого излучения по координатам с тестовым изображением (фиг. 9) или незначительном его смещении (фиг. 10) и требуемом уровне оптического излучения ЭБУ 6 команд на изменение наведения в двигатель 3 ОПМ не передает.

При рассогласовании наведения первого приемопередающего устройства АОСП и второго приемопередающего устройства АОСП, излучение, попавшее на собирающие линзы 18, путем последовательного отражения от поворотного зеркала 12 направляются на фокусирующую линзу 15 и ВОК 16. Однако диаметр фокусного пятна принимаемого излучения на торце ВОК сместится (фиг. 11). Оптическое излучение пройдет по части оптических световодов и через оптические ответвители

поступят только на часть оптических фотоприемников

Электронный блок управления 6 определяет смещение принимаемого оптического излучения за счет получения сигналов от задействованных и не задействованных ОФП 11.1, 11.2, …, 11.n. При требуемом уровне оптического излучения, принимаемом оптическим мультиплексором 7 команда на изменения наведения ЭБУ 6 не вырабатывается. Это позволяет обеспечить повышение скорости, точности и стабильности наведения оптических приемопередатчиков друг на друга на минимальной дистанции связи.

Если уровень оптического излучения, принимаемом ОМП 7 ниже требуемого, то ЭБУ 6 вырабатывает команду на изменение наведения ОПП 1, которая подается на двигатель 3 ОПМ, на поворот механизма поворота 4 ОПМ в горизонтальной и (или) в вертикальной плоскости. Это позволяет обеспечить повышение скорости, точности и стабильности наведения оптических приемопередатчиков друг на друга на максимальных дистанциях связи, т.е. достичь сформулированный технический результат. Изменение положения ОПМ 2 происходит до тех пор, пока не будет обеспечен требуемый уровень оптического излучения или фокусное пятно на диаметре торца ВОК 16 будет находится внутри диаметра. Перемещение приемопередающего устройства атмосферной оптической системы передачи в горизонтальной и (или) в вертикальной плоскости осуществляется за счет шарнирного механизма 5, механизма поворота 4 и двигателя 3, размещенных в опорно-поворотном механизме 2, по командам управления, поступающих с ЭБУ 6.

Claims (3)

1. Приемопередающее устройство атмосферной оптической системы передачи, содержащее заключенный в корпус (22) оптический приемопередатчик (1), электронный блок управления (6), опорно-поворотный механизм (2), на одной стороне торцевой поверхности корпуса (22) оптического приемопередатчика (1) размещены равноудаленно друг от друга и от центральной оси оптического приемопередатчика (1) приемные собирающие линзы (18), на центральной оси оптического приемопередатчика (1) последовательно расположены лазер (19) с источником питания (20) и коллиматорная оптика (21), а с другой стороны торцевой поверхности корпуса (22) на центральной оси оптического приемопередатчика (1) установлена фокусирующая линза (15), фокусирующая принимаемое излучение в торец волоконно-оптического коллектора (16), содержащего N оптических световодов и соединенного с последовательно расположенными блоком оптических ответвителей (8), блоком (10) оптических фотоприемников и электронным блоком управления (6), при этом другие выходы блока оптических ответвителей (8) подключены к входам оптического мультиплексора (7), соединенного с электронным блоком управления (6), а выход/вход оптического мультиплексора является выходом/входом получателя/отправителя информации, первый управляющий выход электронного блока управления (6) подключен к управляющему входу опорно-поворотного механизма (2), отличающееся тем, что в состав устройства дополнительно введены поворотные зеркала (12), отражающие принимаемое оптическое излучение на фокусирующую линзу (15) и установленные на соответствующей оптической оси каждой собирающей линзы (18), устройство автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики (14) и устройство автоматической регулировки усиления (13), при этом управляющие входы устройства автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики (14) и устройства автоматической регулировки усиления (13) соединены соответственно со вторым и третьим управляющими выходами электронного блока управления (6), а их выходы соединены соответственно с приводом (23) и лазером (19), каждому оптическому световоду (17), расположенному в волоконно-оптическом коллекторе (16), определены координаты х_осв и у_осв относительно центра волоконно-оптического коллектора (16), а коллиматорная оптика (21) выполнена в виде подвижных линз с переменной кратностью.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод (23), соединенный с устройством автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики (14), выполнен в виде шагового электродвигателя.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что привод (23), соединенный с устройством автоматической фокусировки линз коллиматорной оптики (14), выполнен в виде ультразвукового двигателя.

Images