[發明專利]一種陣列多波束并行無線激光通信系統及方法

有效

• 申請號: 202210695079.9
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN115065406B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 卓儒盛;古冬梅;賀曉嫻;汪相如
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B10/11
• 分類號: H04B10/11;H04B10/50;H04B10/564;H04B10/69;H04B7/0408;H04W12/03
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.一種陣列多波束并行無線激光通信系統，其特征在于，包括兩組無線激光通信單元，每組無線激光通信單元包括控制中心、激光器、擴束鏡、1/2波片、激光任意二維多波束生成器、集成驅動器、集成陣列光電探測器模組、HDLC光電探測器和分光鏡；集成驅動器分別與控制中心、激光器、激光任意二維多波束生成器、HDLC光電探測器和集成陣列光電探測器模組連接；

集成陣列光電探測器模組中包括多個光電探測單元和一個光學發射天線單元，光學發射天線單元位于集成陣列光電探測器模組中心，多個光電探測單元呈蜂窩空間結構緊密排列在光學發射天線單元周圍；

激光器出射光束依次擴束鏡、1/2波片、激光任意二維多波束生成器和分光鏡，到達集成陣列光電探測器模組的光學發射天線單元，然后通過發射天線發送出去；

激光入射到光電探測單元的接收靶面后，光電探測單元將接收到的光信號轉化為電信號，并通過數據總線上傳至集成驅動器，最終被集成驅動器進行數據并串轉化處理和打包后，發送至控制中心；

通信系統通過高級數據鏈路控制HDLC傳輸控制字信號，控制字信號通過光學發射天線單元發射，接收端的光電探測單元接收到的控制字信號通過分光鏡和全反鏡后達到HDLC光電探測器。

2.根據權利要求1所述的陣列多波束并行無線激光通信系統，其特征在于，所述光學發射天線單元為圓柱結構，光學發射天線單元的直徑和長度與光電探測單元直徑和長度相等；光學發射天線單元的兩個柱狀底面分別設有非球面鏡和增透平面鏡，非球面鏡安裝在光出射方向，增透平面鏡安裝在光入射方向；

所有光電探測單元接收靶面均處于另一組無線激光通信單元的集成陣列光電探測器模組的非球面光學發射天線的焦平面上。

3.根據權利要求1所述的陣列多波束并行無線激光通信系統，其特征在于，所述光電探測單元的接收靶面平行于單元腔體截面，并朝向另一組無線激光通信單元，光電探測單元的電信號電氣接口位于光電接收靶面正對面的尾蓋板上。

4.根據權利要求1所述的陣列多波束并行無線激光通信系統，其特征在于，所述激光任意二維多波束生成器包括第一全反射棱鏡、第二全反射棱鏡、半反射棱鏡、起偏器、二維空間光調制器、1/4波片和檢偏器；

在空間結構中，第一全反射棱鏡、第二全反射棱鏡的90°棱鏡頂角向內，第一全反射棱鏡斜面和第二全反射棱鏡斜面向外并且相互平行；半反射棱鏡包括兩個對稱的半透半反面，以及與第一全反射棱鏡斜面和第二全反射棱鏡斜面垂直的半反射棱鏡底面；第一全反射棱鏡增透面和半反射棱鏡的第一半透半反面無縫貼合，第二全反射棱鏡增透面和半反射棱鏡的第二半透半反面無縫貼合；第一全反射棱鏡、第二全反射棱鏡和半反射棱鏡底面形成的結構橫截面形呈“區”字形；

二維空間光調制器位于半反射棱鏡底面外側，檢偏器位于第二全反射棱鏡斜面外側；起偏器和1/4波片并行地設置在二維空間光調制器與半反射棱鏡底面之間。

5.根據權利要求1所述的陣列多波束并行無線激光通信系統，其特征在于，所述集成驅動器首先將二級數據總線的串行數據轉化成并行數據，之后將并行數據組合成數據幀矩陣，矩陣單元個數與接收方集成陣列光電探測器模組單元個數一樣，并且矩陣單元數據與接收方集成陣列光電探測器模組的光電接收單元一一映射；根據數據幀矩陣單元的數據大小，生成接收方集成陣列光電探測器模組的光電接收單元的激光功率系數矩陣；最后結合接收方光電接收單元的空間角度矩陣和激光功率系數矩陣，生成波束調制位圖，加載到激光任意二維多波束生成器，實現對出射的每一束不同偏轉方向的激光功率進行并行、同步、獨立控制，進而實現超大規模的陣列多波束并行無線激光通信。

6.根據權利要求1所述的陣列多波束并行無線激光通信系統，其特征在于，所述通信系統使用HDLC控制字進行系統握手，相互傳輸本地發射空間波束的二維矩陣映射表、幀格式和加密方式；

HDLC控制字只經過集成陣列光電探測器模組光學發射天線發射和接收，并經過分光鏡和全反鏡到達HDLC光電探測器，實現協議控制字和系統命令的獨立傳輸，并且實現HDCL通信光束和業務通信波束發射天線復用。