本发明专利技术提出一种铌酸锂晶体外调制驱动装置,当铌酸锂晶体两端加上电场后，折射率的变化正比于电场强度，从而使通过晶体的光通量产生相应的线性变化。由于铌酸锂晶体折射率线性变化需要的电压在100V到600V的范围，本发明专利技术通过在光路部分增加四分一波片，降低铌酸锂晶体的直流工作点，对经过编码的数字信号采用两级复合式放大，直接放大到高电平正150V低电平负150V，做到了频率响应范围宽，工作稳定可靠，抗干扰能力强。
【技术实现步骤摘要】
一种铌酸锂晶体外调制驱动装置
本专利技术涉及一种通过高压数字信号调制酸锂晶体进行无线光通信的电光调制通信系统，其特征在于该高压驱动装置适用于对铌酸锂晶体进行外调制的无线光通信领域。
技术介绍
大气光通信就是以光作为信息的载体的通信，实际上是将有线通信的电信号处理技术、光调制技术和光传输技术相结合，可用于空间及地面通信。光通信具有无线电波通信无法比拟的优点:首先是通信容量大，激光不但频率很高，而且单色性很好，可以做通信的载频使用；其次抗干扰能力强，由于光通信的载体特性，无线电波对他没有干扰作用，激光的方向性也使得光波很难被干扰；再次是保密性好，由于光在大气通信中，发散角较小，激光束，几乎是一条准直的细线，保持了高度方向性。本文提出一种铌酸锂晶体外调制驱动装置，基于铌酸锂晶体的线性电光调制特性，将经过调制的数字信号加在铌酸锂晶体两端，对光信号进行相应的调制。当晶体加上电场以后，折射率会发生变化，当在一定的电压范围内，折射率的变化正比于电场强度，成为线性电光效应。因此当铌酸锂晶体两端的电压发生变化，折射率的改变会导致光通量的改变，从而使大气光通信成为了可能。对光信号的调制方式主要有两种:直接对光源进行调制的内调制方法和通过对电光物体调制的外调制方法，内调制方法简单，速率高，但是容易受到外界光线的影响，而且对模拟信号的调制实现起来难度较大；通过对电光晶体的外调制可以将数字信号和模拟信号放大到300V足以应对外界干扰，可以在恶劣的天气环境下可靠的工作。该铌酸锂晶体外调制通信系统专用高压驱动电路，可以将FPGA调制以后就低压数字信号，进行50倍的放大，然后加在铌酸锂晶体两端，较高的数字信号，保证了整个激光通信系统的稳定工作。
技术实现思路
该专利技术的电路部分发射端通过ARM对视频、音频信号进行采集、压缩、转换处理。然后经过FPGA对数字信号进行进一步的压缩编码、加密，以降低数字信号误码率和传输率，增强激光通信系统的安全性。然后将FPGA调制以后的数字信号，经过铌酸锂晶体外调制通信系统专用高压驱动电路放大到高电平正150V，低电平负150V。由于加在铌酸锂晶体上的数字信号高达300V，可以极大的提高通信过程中外界自然光的干扰，即使在天气环境恶劣的情况下也可以正常通信。在铌酸锂晶体外调制通信系统专用高压驱动电路中，为了降低铌酸锂晶体的直流工作点，需要在光路部分增加了四分之一波片，因此需要将FPGA调制后的数字信号进行单极性到双极性转化。由于对FPGA编码后的LVTTL电平，需要放大50倍，过高的增益会影响运放的稳定和频带宽度，采用两级式的复合放大可以有效解决这两个问题。在室温及标准电源电压下，输入电压为零时，为使集成运放的输出电压为零，在输入端需要增加补偿电压，两级式的复合运放前级放大采用低失调电压集成芯片LT1227CS8，可以有效的对失调电压进行补偿，提高通信系统可靠性。当集成运放应用电路的开环增益为一定值时，由于相移过大，电路会产生高端提升及振荡现象。为了克服这些现象，应对集成运放进行相位补偿。集成运放的相位补偿可通过补偿引线端，输入端和输出引线端外接RC补偿元件，构成相位补偿网络，实现相位补偿。相位补偿不仅提高放大电路的稳定性，而且还能使带宽扩展，提高电光调制通信系统的可靠性。【附图说明】图1是本专利技术光路发射和接收部分示意图。图2是本专利技术调制解调及信号处理部分电路示意图。图3是本专利技术铌酸锂晶体外调制专用高压驱动电路示意图。【具体实施方式】铌酸锂晶体外调制通信系统包括电路调制解调部分和光路发射接收两部分。所述的铌酸锂晶体外调制通信系统光路部分如图1所示，激光光源选用氦氖激光，通过缩束镜组、光阑、圆形阶跃式中性滤光片、斩波器、单色滤光片、起偏振片、λ/4波片、检偏振片等对光源进行准直滤光后加在铌酸锂晶体的Z轴方向，缩束镜组、光阑、圆形阶跃式中性滤光片、斩波器、单色滤光片、起偏振片主要是为了对光束进行聚焦和改善光束的质量，选出特定频谱，特定方向的光源。增加λ/4波片可以改变铌酸锂晶体的直流偏置工作点，使其工作在直流电位为零的点。在接收端，光电探测器将通过大气激光传输的调制光信号，转化为相应的电信号。所述的铌酸锂晶体外调制通信系统电路部分如图2所示，该专利技术的电路部分发射端通过ARM对视频、音频信号进行采集、压缩、转换处理成相应的数字信号。然后经过FPGA对数字信号进行进一步的压缩编码、加密，以降低数字信号误码率和传输率，增强激光通信系统的安全性。然后将FPGA调制以后的数字信号，经过铌酸锂晶体外调制通信系统专用高压驱动电路放大到高电平正150V，低电平负150V。由于加在铌酸锂晶体上的数字信号高达300V，可以极大的提高通信过程中外界自然光的干扰，即使在环境恶劣的情况下也可以正常传送。所述的铌酸锂晶体外调制通信系统专用高压驱动电路如图3所示，由于对FPGA编码后的LVTTL电平，需要放大50倍，过高的增益会影响运放的稳定和频带宽度，采用两级式的复合放大可以有效解决这两个问题，前级放大3倍，后级放大16倍。在室温及标准电源电压下，输入电压为零时，为使集成运放的输出电压为零，在输入端需要增加补偿电压，两级式的复合运放前级放大采用低失调电压集成运放芯片LT1227CS8，可以有效的对失调电压进行补偿，提高通信系统可靠性。当集成运放应用电路的开环增益为一定值时，由于相移过大，电路会产生高端提升及振荡现象。为了克服这些现象，应对集成运放进行相位补偿。集成运放的相位补偿可通过补偿增加电容Ce，输入端和输出引线端外接RF、Cf补偿元件，构成相位补偿网络，实现相位补偿。相位补偿不仅提高放大电路的稳定性，而且还能使带宽扩展，提高电光调制通信系统的可靠性，输出端增加电容Ra可以有效的保护随着信号频率的升高铌酸锂晶体表现出来的容性的特征带来电流增大，降低PA85输出功率。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铌酸锂晶体外调制驱动装置，其特征在于：基于铌酸锂晶体的电光调制特性，将经过编码的数字信号，首先进行单极性到双极性的转换，然后采用两级复合式放大电路直接放大到正负150V，该高压数字信号直接对铌酸锂晶体进行线性调制，通过改变铌酸锂晶体的折射率，从而改变铌酸锂晶体的光通量以进行无线光通信。
【技术特征摘要】
1.一种铌酸锂晶体外调制驱动装置，其特征在于:基于铌酸锂晶体的电光调制特性，将经过编码的数字信号，首先进行单极性到双极性的转换，然后采用两级复合式放大电路直接放大到正负150V，该高压数字信号直接对铌酸锂晶体进行线性调制，通过改变铌酸锂晶体的折射率，从而改变铌酸锂晶体的光通量以进行无线光通信。2.根据权利要求1所述的铌酸锂晶体外调制通信系统驱动电路，其特征在于:铌酸锂晶体的线性工作范围在10V到600V，需要增加300V的直流偏置，通过在光路部分增加四分之一波片，使铌酸锂晶体的直流工作点在零电位，达到与增加直流偏置同样的效果。3.根据权利要求1所述的铌酸锂晶体外调制驱动装置，其特征在于:集成运...
【专利技术属性】
技术研发人员：李智，冯国英，张飞正，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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