本发明专利技术公开了一种基于调制器的双码型互不干扰的全双工空间高速通信装置。基站中多路激光合束后经第一电光调制器调制上信号，信号光经过空间传输后一部分在终端的第一接收端模块接收探测，即下行传输，另一部分信号光入射到第二电光调制器进行再调制，经原路逆向反射到基站的第二接收端进行再调制信号的接收探测，即上行传输。本发明专利技术利用调制器的高速调制，大大提高上行信号的传输速率，实现了单路下行与上行高速率的全双工的空间通信，可满足空间通信对双向通信与高速大容量数据的传输与处理的需求，对下一代高速大容量长距离的双向自由空间激光通信技术具有重要的现实意义。
【技术实现步骤摘要】
基于调制器的双码型互不干扰的全双工空间高速通信装置
本专利技术涉及了一种全双工自由空间高速通信的装置，尤其是一种基于调制器的逆向反射双码型互不干扰的全双工空间高速通信装置。
技术介绍
自由空间激光通信系统是指以激光光波作为载体，大气作为介质传输语音、数据、图像等信息的光通信系统。与传统的微波空间通信相比，自由空间激光通信结合了光纤通信与微波通信的优点，既利用激光作为载波保证大通信容量、高速率传输，又采用空间的通信方式，自由灵活，在移动目标之间、固定目标之间、移动目标和固定目标之间以及一些不宜铺设光纤的地域，如卫星与卫星、卫星与地面、卫星与飞机、海岛、海陆以及江河两岸之间的通信等等方面都有极大的应用潜力；在民用方面，市场上海量数据传输的瓶颈也急需解决。自由空间激光通信因其传输带宽大、隐蔽性好不易被截获、方向型好、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优点，是空间信息传输最有竞争力的技术途径。传统的无线光通信系统中基站和终端都需要装载激光发射/接收和自动跟踪瞄准捕获装置，在一定程度上增加了设备的体积和重量以及技术的复杂度。采用单一光源作为载波，将光源置于基站上，则可免去终端的激光发射器和自动跟踪瞄准捕获装置，减轻终端设备的体积、重量和功耗，有效降低了空间激光通信系统的应用限制。尽管已有一些方法可实现单光源下双向信号的传输，但普遍传输速率较低，最高仅达1.25吉比特/秒，无法突破双向传输的速率都达到10吉比特/秒的瓶颈。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供了一种基于调制器的双码型互不干扰的全双工空间高速通信装置，下行与上行链路都采用电光调制器作为调制器件，巧妙利用光环形器与调制器的组合实现双向速率均可达调制器最高调制速率的全双工空间通信，并可根据需要在基站用波分复用提升空间通信数据量。本专利技术在减小终端设备技术复杂度和功耗的同时，实现了高速率的空间双向传输，满足了现阶段空间激光通信技术发展的需要。本专利技术采用的技术方案是包括基站和终端：所述的基站包括第一连续激光器、第二连续激光器、第三连续激光器、第n连续激光器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第三偏振控制器、第m偏振控制器、光合束器、第一信号源、第一电光调制器、第一光环形器、第一空间-光纤耦合装置、第一光学天线、第三光滤波器、第二光衰减器和第二接收端模块；第一连续激光器、第二连续激光器、第三连续激光器、…、第n连续激光器发出的激光分别经各自的第一偏振控制器、第二偏振控制器、第三偏振控制器、…、第m偏振控制器后通过光合束器输入到第一电光调制器中，第一电光调制器与第一信号源通过电缆连接，第一电光调制器的输出端连接到第一光环形器的第一端口，第一光环形器的第二端口连接到第一空间-光纤耦合装置通过光纤连接，第一空间-光纤耦合装置和第一光学天线通过空间光耦合连接，第一光环形器的第三端口依次经过第三光滤波器、第二光衰减器后与第二接收端模块连接。所述的终端包括第二光学天线、第二空间-光纤耦合装置、第二光环形器、光放大器、第一光滤波器、光耦合器、第二光滤波器、第一光衰减器、第一接收端模块、第四偏振控制器、第二信号源和第二电光调制器；第二光学天线的输出端和第二空间-光纤耦合装置通过空间光耦合连接，第二空间-光纤耦合装置连接到第二光环形器的第二端口，第二光环形器的第三端口依次经过光放大器、第一光滤波器后连接到光耦合器的输入端，光耦合器的一个输出端依次经第二光滤波器、第一光衰减器后连接到第一接收端模块，光耦合器的另一个输出端经第四偏振控制器后输入到第二电光调制器中，第二电光调制器与第二信号源通过电缆连接，第二电光调制器的输出端连接到第二光环形器的第一端口。本专利技术尤其适用于在空间信道中传输，能在空间信道中很好的完成全双工空间高速率通信。空间信道具体实施是指大气介质。所述的基站和终端分别置于空间信道的两边，从基站发出的信号通过第一空间-光纤耦合装置耦合成自由空间光，然后从第一光学天线出射到空间信道，并经空间信道传输后再到终端的第二光学天线被接收；从终端发出的信号通过第二空间-光纤耦合装置耦合成自由空间光，然后从第二光学天线出射到空间信道，并经空间信道传输后再到基站的第一光学天线被接收。本专利技术的第一光环形器和第二光环形器中，第一端口输入会耦合连接到第二端口输出，第二端口输入会耦合连接到第三端口输出，第三端口输入不耦合连接到第一端口输出。所述的基站的连续激光器发出的光经偏振控制器和光合束器波分复用后，输入到第一电光调制器中，第一电光调制器通过第一信号源加载上一种码型信号形成信号光，作为下行信号，然后经第一光环形器传输到第一空间-光纤耦合装置耦合成自由空间光后，由第一光学天线正向射出到空间信道；所述终端的第二光学天线通过空间信道接收到来自第一光学天线的光信号后，经第二空间-光纤耦合装置耦合入射到第二光环形器中，依次经光放大器、第一光滤波器的放大滤波后进入光耦合器，从光耦合器传出一部分信号光依次经过第二光滤波器、第一光衰减器的滤波衰减处理后被第一接收端模块接收探测，获得下行信号数据；从光耦合器传出另一部分信号光经第二电光调制器调制重新加载另一种码型信号后输出到第二光环形器，作为上行信号，再调制的信号光经第二光环行器的传输到第二空间-光纤耦合装置耦合回自由光空间，最后由第二光学天线逆向回射到空间信道中，回射的信号光依次由基站的第一光学天线接收并耦合回第一空间-光纤耦合装置，再经过第一光环形器、第三光滤波器、第二光衰减器后被第二接收端模块接收，获得上行信号数据。本专利技术将多路激光载波合束后调制有一种码型的信号，用两个光环形器构建空间通信的双向传输，光环形器的其中一个输出端输出的光一部分用来解调，另一部分用与这种码型互不干扰的码型进行再调制，逆向传回到基站，进行该种码型信号的解调。第一电光调制器和第二电光调制器分别加载调制不同码型的信号，使得上行信号和下行型号码型互不干扰，实现信号的有效传输。具体实施中，两个电光调制器加载调制码型的信号可以分别采用强度编码信号或者相位编码信号，两者可互换。所述下行信号的传输格式与传输速率由第一电光调制器的调制类型和最高调制速率决定，其中传输格式可为相位编码信号或强度编码信号，传输速率至少可达10吉比特/秒；所述上行信号的传输格式与传输速率由第二电光调制器的调制类型和最高调制速率决定，其中传输格式为与下行码型信号不一样的强度编码信号或相位编码信号，传输速率可达吉比特/秒。第二电光调制器再调制的上行信号光通过第二环形器的环形结构可以将再调制的与下行码型信号不一样的信号光反射回空间-光纤耦合装置。所述的第一接收端模块由第一电光调制器调制类型决定：若第一电光调制器调制类型为相位编码信号，则第一接收端模块包括第五偏振控制器、相位编码信号解调器和第一光电探测器，光耦合器的输出端依次经第二光滤波器、第一光衰减器、第五偏振控制器、相位编码信号解调器后输入到第一光电探测器接收探测；若第一电光调制器调制类型为强度编码信号，则第一接收模块采用第二光电探测器。所述的第二接收端模块由第二电光调制器调制类型决定：若第二电光调制器调制类型为强度编码信号，则第二接收端模块采用第二光电探测器；若第二电光调制器调制类型为相位编码信号，则第二接收端模块包括第五偏振控制器、相位编码本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于调制器的双码型互不干扰的全双工空间高速通信装置，包括基站和终端，其特征在于：所述的基站包括第一连续激光器(1)、第二连续激光器(2)、第三连续激光器(3)、第n连续激光器(N)、第一偏振控制器(4)、第二偏振控制器(5)、第三偏振控制器(6)、第m偏振控制器(M)、光合束器(7)、第一信号源(8)、第一电光调制器(9)、第一光环形器(10)、第一空间‑光纤耦合装置(11)、第一光学天线(12)、第三光滤波器(26)、第二光衰减器(27)和第二接收端模块(28)；第一连续激光器(1)、第二连续激光器(2)、第三连续激光器(3)、…、第n连续激光器(N)发出的激光分别经各自的第一偏振控制器(4)、第二偏振控制器(5)、第三偏振控制器(6)、…、第m偏振控制器(M)后通过光合束器(7)输入到第一电光调制器(9)中，第一电光调制器(9)与第一信号源(8)通过电缆连接，第一电光调制器(9)输出端连接到第一光环形器(10)的第一端口，第一光环形器(10)的第二端口连接到第一空间‑光纤耦合装置(11)，第一空间‑光纤耦合装置(11)和第一光学天线(12)的输入端通过空间光耦合连接，第一光环形器(10)的第三端口依次经过第三光滤波器(26)、第二光衰减器(27)后与第二接收端模块(28)连接；所述的终端包括第二光学天线(14)、第二空间‑光纤耦合装置(15)、第二光环形器(16)、光放大器(17)、第一光滤波器(18)、光耦合器(19)、第二光滤波器(20)、第一光衰减器(21)、第一接收端模块(22)、第四偏振控制器(23)、第二信号源(24)和第二电光调制器(25)；第二光学天线(14)的输出端和第二空间‑光纤耦合装置(15)通过空间光耦合连接，第二空间‑光纤耦合装置(15)连接到第二光环形器(16)的第二端口，第二光环形器(14)的第三端口依次经过光放大器(17)、第一光滤波器(18)后连接到光耦合器(19)的输入端，光耦合器(19)的一个输出端依次经第二光滤波器(20)、第一光衰减器(21)后连接到第一接收端模块(22)，光耦合器(19)的另一个输出端经第四偏振控制器(23)后输入到第二电光调制器(25)中，第二电光调制器(25)与第二信号源(24)通过电缆连接，第二电光调制器(25)的输出端连接到第二光环形器(16)的第一端口。...
【技术特征摘要】
1.一种基于调制器的双码型互不干扰的全双工空间高速通信装置，包括基站和终端，其特征在于：所述的基站包括第一连续激光器(1)、第二连续激光器(2)、第三连续激光器(3)、第n连续激光器(N)、第一偏振控制器(4)、第二偏振控制器(5)、第三偏振控制器(6)、第m偏振控制器(M)、光合束器(7)、第一信号源(8)、第一电光调制器(9)、第一光环形器(10)、第一空间-光纤耦合装置(11)、第一光学天线(12)、第三光滤波器(26)、第二光衰减器(27)和第二接收端模块(28)；第一连续激光器(1)、第二连续激光器(2)、第三连续激光器(3)、…、第n连续激光器(N)发出的激光分别经各自的第一偏振控制器(4)、第二偏振控制器(5)、第三偏振控制器(6)、…、第m偏振控制器(M)后通过光合束器(7)输入到第一电光调制器(9)中，第一电光调制器(9)与第一信号源(8)通过电缆连接，第一电光调制器(9)输出端连接到第一光环形器(10)的第一端口，第一光环形器(10)的第二端口连接到第一空间-光纤耦合装置(11)，第一空间-光纤耦合装置(11)和第一光学天线(12)的输入端通过空间光耦合连接，第一光环形器(10)的第三端口依次经过第三光滤波器(26)、第二光衰减器(27)后与第二接收端模块(28)连接；所述的终端包括第二光学天线(14)、第二空间-光纤耦合装置(15)、第二光环形器(16)、光放大器(17)、第一光滤波器(18)、光耦合器(19)、第二光滤波器(20)、第一光衰减器(21)、第一接收端模块(22)、第四偏振控制器(23)、第二信号源(24)和第二电光调制器(25)；第二光学天线(14)的输出端和第二空间-光纤耦合装置(15)通过空间光耦合连接，第二空间-光纤耦合装置(15)连接到第二光环形器(16)的第二端口，第二光环形器(14)的第三端口依次经过光放大器(17)、第一光滤波器(18)后连接到光耦合器(19)的输入端，光耦合器(19)的一个输出端依次经第二光滤波器(20)、第一光衰减器(21)后连接到第一接收端模块(22)，光耦合器(19)的另一个输出端经第四偏振控制器(23)后输入到第二电光调制器(25)中，第二电光调制器(25)与第二信号源(24)通过电缆连接，第二电光调制器(25)的输出端连接到第二光环形器(16)的第一端口。2.根据权利要求1所述的一种基于调制器的双码型互不干扰的全双工空间高速通信装置，其特征在于：所述的基站和终端分别置于空间信道(13)的两边，从基站发出的信号通过第一空间-光纤耦合装置(11)耦合成自由空间光，然后从第一光学天线(12)出射到空间信道(13)，并经空间信道(13)传输后再到终端的第二光学天线(14)被接收；从终端发出的信号通过第二空间-光纤耦合装置(15)耦合成自由空间光，然后从第二光学天线(14)出射到空间信道(13)，并经空间信道(13)传输后再到基站的...
【专利技术属性】
技术研发人员：高士明，冯湘莲，江荷馨，吴志航，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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