[發明專利]基于振鏡實現全雙工通信的能量與信息復合傳輸系統

有效

• 申請號: 201711317727.2
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107947852B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 張鵬;王圓鑫;王大帥;王潼;王學雷;李巖;何洋;佟首峰;姜會林
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H04B10/11
• 分類號: H04B10/11;H04B10/40;H04B10/80;H04L5/14
• 代理公司: 北京中理通專利代理事務所(普通合伙) 11633
• 代理人: 劉慧宇

基于振鏡實現全雙工通信的能量與信息復合傳輸系統，屬于激光通信領域，為解決現有技術問題，第一信號源通過偏置電路對激光器加載信號，通過分光片由第一準直透鏡準直，向被動端發射；第二準直透鏡接收光后會聚至光闌中心，光經由會聚透鏡變為平行光，經振鏡反射至短焦透鏡上，通過短焦透鏡會聚至光伏電池板，產生相應的電信號經后續處理電路，同時收集光能轉換為電能作為被動端工作能源；第二信號源將信號加載在振鏡驅動器上對振鏡產生控制信號，發出振動，使返回光束的角度隨信號發生變化，對返回光束進行OOK格式的調制；光束按原路返回，經分光片反射至平凸透鏡，平凸透鏡將光束會聚至探測器，經由主動端信號處理模塊處理，完成上行通信。

技術領域

本發明涉及一種基于振鏡實現全雙工通信的能量與信息復合傳輸系統，屬于激光通信技術領域。

背景技術

傳統的射頻通信可用頻段有限，密集應用射頻信號很容易造成互相干擾，所以傳統射頻通信不適合大量集中應用。無線激光通信是將信號加載在激光束上傳輸實現通信的技術，它具有抗干擾能力強、傳輸容量大、保密性好、維護方便、成本低廉等優點，十分適用于中短距離無線通信。因此，在密集鏈路建設中，無線激光通信技術的應用優勢巨大。

許多情形下鏈路都需要全雙工通信功能，而傳統的激光通信設備若要實現全雙工通信，鏈路兩端則需要同時配有激光器、探測器、光學元件、跟瞄設備等，這使得被動端的系統尺寸、重量加大，功耗提高，維護復雜，不利于控制搭建鏈路的成本。調制回復結構是利用調制器在接收到的光載波上加載信號，再利用反射器使光信號按原路返回的一種結構，它可以使鏈路其中一端省去激光器、跟瞄設備等，降低實現全雙工通信的成本。

裝備學院的張來線等研究人員在Large?incidence?angle?and?defocusinfluence?cat's?eye?retro-reflector?(來引自Proc.?of?SPIE?Vol.?9300,?93000C，International?Symposium?onOptoelectronic?Technology?and?Application?2014:Infrared?Technology?and?Applications)一文中提出了貓眼結構傳感器式調制器，如圖1所示，信號輸入至位于焦面的調制器，調制器產生振動離焦，離焦變化可對反射光強度進行調制，將信號加載至反射光上，實現逆向調制光通信。然而這種傳統的焦面調制器件的體積與重量較大，限制了振動頻率，不利于提高通信速率，并且被動端。

調制回復結構需要相應的供能設備，無論采用內置電源或是外接電源，均會使系統結構冗余，維護不便；由于鏈路被動端應用環境復雜多變，從外界環境中收集能量也是不可靠的。因此，主動遠程無線供能與調制回復通信相結合將是一種合理的解決方案，可以在較低成本下實現所需的通信功能，同時又保證了系統能源的穩定性，便于大范圍推廣使用。

發明內容

本發明的目的是為了解決無線激光通信中傳統調制回復結構傳輸速率低，被動端不便供電的問題，提出一種基于振鏡實現全雙工通信的能量與信息復合傳輸系統。

本發明所采用的技術方案如下：

基于振鏡實現全雙工通信的能量與信息復合傳輸系統，在主動端中，第一信號源通過偏置電路對激光器加載信號，通過分光片由第一準直透鏡準直，向被動端發射；主動端的第一準直透鏡與被動端的第二準直透鏡同軸放置；第二準直透鏡接收光后會聚至光闌中心，其中光闌放置于第二準直透鏡的焦面處，光經由會聚透鏡變為平行光，經振鏡反射至短焦透鏡上，通過短焦透鏡會聚至光伏電池板，產生相應的電信號經后續處理電路，完成下行通信，同時收集光能轉換為電能作為被動端工作能源；第二信號源將信號加載在振鏡驅動器上對振鏡產生控制信號，發出振動，使返回光束的角度隨信號發生變化，利用光闌對光束限制，即可對返回光束進行OOK格式的調制；光束按原路返回，經分光片反射至平凸透鏡，平凸透鏡將光束會聚至探測器，經由主動端信號處理模塊處理，完成上行通信。

本發明的有益效果是：