專利名稱：用于快速移動(dòng)自由空間光通信系統(tǒng)的光學(xué)智能天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線激光通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及通信天線，具體的說是一種光學(xué)智能天 線，適用于快速移動(dòng)的自由空間光通信FSO系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
快速移動(dòng)的自由空間光通信FSO系統(tǒng)作為一種新型的寬帶無線通信技術(shù)，擁有許 多無可比擬的優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，與光纖通信相比，無需鋪設(shè)光纜，價(jià)格便宜，建設(shè)周期短，且 頻帶可以達(dá)到光纖通信水平；與微波通信比，帶寬比微波高1 2個(gè)數(shù)量級(jí)，而且無需進(jìn)行 頻率申請(qǐng)。同時(shí)無線光通信設(shè)備具有組網(wǎng)機(jī)動(dòng)靈活、無電磁干擾、隱蔽性好、性能價(jià)格比優(yōu)、 室內(nèi)外設(shè)備安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。近年來，隨著骨干網(wǎng)的基本建成，最后一公里問題的出 現(xiàn)，以及大功率半導(dǎo)體激光器技術(shù)、自適應(yīng)變焦技術(shù)、光學(xué)天線的設(shè)計(jì)制作及安裝校準(zhǔn)技術(shù) 的發(fā)展和成熟，F(xiàn)SO作為通信熱點(diǎn)技術(shù)之一，受到了人們的廣泛重視。在FSO系統(tǒng)中光學(xué)天線用于發(fā)射和接收波束以保證通信的正常進(jìn)行。現(xiàn)有的光學(xué) 天線多采用單發(fā)單收的天線系統(tǒng)，為了增大覆蓋面積以及克服多徑效應(yīng)出現(xiàn)了多發(fā)多收的 天線系統(tǒng)，但是這種多發(fā)多收系統(tǒng)的收、發(fā)天線個(gè)數(shù)一般都小于四個(gè)。上述天線系統(tǒng)在快速 移動(dòng)FSO中無法滿足覆蓋面積最大化，也無法在通信過程中快速實(shí)時(shí)的獲取鏈路的方向特 性。還有的天線系統(tǒng)的激光發(fā)射器采用光電二極管LED來代替高功率激光器，但該天線僅 限用于室內(nèi)環(huán)境，而無法滿足室外大范圍的通信要求。在移動(dòng)的FSO系統(tǒng)中另一個(gè)影響通信連續(xù)性的重要技術(shù)是APT技術(shù)。在自由空 間光系統(tǒng)中接收方需要對(duì)對(duì)方通信目標(biāo)進(jìn)行捕獲、瞄準(zhǔn)和跟蹤，即APT技術(shù)。目前，定點(diǎn)的 FSO技術(shù)已經(jīng)較為成熟，通過系統(tǒng)本身的自動(dòng)調(diào)整機(jī)械裝置可克服小范圍的器件振動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 在幾公里內(nèi)IOOMbps至IGbps量級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸。然而移動(dòng)FSO技術(shù)還處在實(shí)驗(yàn)探索階段， 是因?yàn)楝F(xiàn)有的APT技術(shù)還不能滿足移動(dòng)FSO特別是快速移動(dòng)的要求。例如國(guó)外廠商推出了 Lightpointe定點(diǎn)產(chǎn)品，其特點(diǎn)是工作在850nm波長(zhǎng)處，傳輸速率100Mb/S，傳輸距離從1公 里到5公里，采用四發(fā)四收天線。雖然該產(chǎn)品的天線跟蹤功能可以減小由建筑物的微小晃 動(dòng)造成的視軸偏差，但不具備大范圍快速APT功能?，F(xiàn)有的針對(duì)移動(dòng)FSO系統(tǒng)的產(chǎn)品，由于 采用的是機(jī)械跟瞄方式，其跟瞄速度無法與通信目標(biāo)間移動(dòng)速度相匹配，或者在得到具體 的坐標(biāo)信息后需要較長(zhǎng)的反饋時(shí)間，這些問題使得通信雙方在較大范圍移動(dòng)時(shí)無法進(jìn)行實(shí) 時(shí)跟蹤，繼而導(dǎo)致通信中斷。因此現(xiàn)有的APT技術(shù)仍然不能適用于大范圍快速移動(dòng)的FSO 系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種光學(xué)智能天線，以在大 范圍快速移動(dòng)的FSO系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)通信雙方之間的自動(dòng)捕獲、對(duì)準(zhǔn)和跟蹤。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的光學(xué)智能天線包括多組內(nèi)部構(gòu)造單元、底板、多個(gè)激光收陣列和多個(gè)激光發(fā)陣列，每組內(nèi)部構(gòu)造單元鑲嵌在底板的腔體內(nèi)，其中底板的形狀為球面或半球面；每個(gè)激光收陣列與激光發(fā)陣列隔 行排滿在整個(gè)球面或半球面底板上，形成蜂窩結(jié)構(gòu)的激光收發(fā)陣列；每個(gè)激光收發(fā)陣列對(duì) 應(yīng)一組內(nèi)部構(gòu)造單元。根據(jù)上述的光學(xué)智能天線，其中所述的每個(gè)激光收陣列由排列在底板上的一行接 收單元組成，每個(gè)激光發(fā)陣列由排列在底板上的一行發(fā)射單元組成。根據(jù)上述的光學(xué)智能天線，其中所述的激光收發(fā)陣列的數(shù)量根據(jù)底板的大小及發(fā) 射、接收單元的大小確定。根據(jù)上述的光學(xué)智能天線，其中所述的每組內(nèi)部構(gòu)造單元包括一個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元 和一個(gè)接收構(gòu)造單元，每個(gè)構(gòu)造單元的形狀為立體扇形。根據(jù)上述的光學(xué)智能天線，其中所述的發(fā)射單元和接收單元采用體積相同的六棱 形或圓形結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述的光學(xué)智能天線，其中所述的每個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元，包括半導(dǎo)體激光器、摻 餌光纖放大器、兩個(gè)光開關(guān)矩陣、多個(gè)分支器和光通路控制器；所述的兩個(gè)光開關(guān)矩陣排放 在發(fā)射構(gòu)造單元的前端，所述的多個(gè)分支器平行位于兩個(gè)光開關(guān)矩陣之間；該光通路控制 器位于兩個(gè)光開關(guān)矩陣的下方，用于控制激光波束的大小；該摻餌光纖放大器和半導(dǎo)體激 光器前后排放在第二個(gè)光開關(guān)矩陣的后面，用于發(fā)射激光。根據(jù)上述的光學(xué)智能天線，其中所述的多個(gè)分支器，它的個(gè)數(shù)與發(fā)射單元的個(gè)數(shù) 對(duì)應(yīng)。根據(jù)上述的光學(xué)智能天線，其中所述的每個(gè)接收構(gòu)造單元，包括一組多模光纖、 一組分光裝置、一組PIN光電探測(cè)器、一組APD光電探測(cè)器、一組LOS邏輯、光通路控制器和 合并器；該多模光纖排放在接收構(gòu)造單元的前端，使接收光實(shí)現(xiàn)入纖接收饋源的接收方式； 該分光鏡排放在多模光纖之后，該APD光電探測(cè)器和PIN光電探測(cè)器分別位于分光鏡的右 上側(cè)和右下側(cè)；該LOS邏輯排放在PIN光電探測(cè)器的之后，用于對(duì)接收到的信標(biāo)光的光斑位 置信息電流值進(jìn)行分析；所述的光通路控制器排放在接收構(gòu)造單元的中間，以實(shí)現(xiàn)在滿足LOS對(duì)準(zhǔn)條件下選擇合適的光發(fā)射天線單元；該 合并器排放在光通路控制器的后面。根據(jù)上述的光學(xué)智能天線，其中所述的一組多模光纖、一組分光裝置、一組PIN光 電探測(cè)器、一組APD光電探測(cè)器和一組LOS邏輯，它們的個(gè)數(shù)相同，且與接收單元的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下有益點(diǎn)1)本發(fā)明由于采用了球面或半球面的底板，實(shí)現(xiàn)了空間復(fù)用和角度復(fù)用以增大通 信覆蓋面積。2)本發(fā)明由于將每個(gè)激光收陣列與激光發(fā)陣列隔行排滿在整個(gè)球面或半球面底 板上，使得光波束大小的可調(diào)范圍增加并使一次可調(diào)整的發(fā)射和接收單元數(shù)目增加，提高 了通信效率。3)本發(fā)明由于采用每個(gè)激光收發(fā)陣列對(duì)應(yīng)一組內(nèi)部構(gòu)造單元的結(jié)構(gòu)方式，使得每 個(gè)激光收發(fā)陣列及時(shí)的根據(jù)通信雙方的實(shí)時(shí)狀態(tài)做出相應(yīng)的調(diào)整。4)本發(fā)明的發(fā)射構(gòu)造單元的激光發(fā)射器由于采用了高功率的半導(dǎo)體激光器，因而 適用于室外大范圍的通信環(huán)境。
5)本發(fā)明接收構(gòu)造單元的接入光纖由于采用多模光纖，它可以滿足入纖接收饋源 的接入方式，以增大通信覆蓋面積。6)本發(fā)明接收構(gòu)造單元和發(fā)射構(gòu)造單元的光通路控制器能夠自動(dòng)選擇合適的光 發(fā)射單元及激光波束的大小，實(shí)現(xiàn)光學(xué)天線的智能化。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2 (a)是本發(fā)明實(shí)施例1的垂直切面圖；圖2(b)是本發(fā)明實(shí)施例1中發(fā)射構(gòu)造單元的結(jié)構(gòu)圖；圖2(c)是本發(fā)明實(shí)施例1中接收構(gòu)造單元的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的整體結(jié)構(gòu)圖；圖4(a)是本發(fā)明實(shí)施例2的垂直切面圖；圖4(b)是本發(fā)明實(shí)施例2中發(fā)射構(gòu)造單元的結(jié)構(gòu)圖；圖4(c)是本發(fā)明實(shí)施例2中接收構(gòu)造單元的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實(shí)施例1 本發(fā)明由表面結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩部分組成，分別如圖1和圖2所示。參照?qǐng)D1，本發(fā)明的表面結(jié)構(gòu)包括5個(gè)激光發(fā)陣列和4個(gè)激光收陣列，每個(gè)激光發(fā) 陣列4由多個(gè)發(fā)射單元組成，每個(gè)激光收陣列5由多個(gè)接收單元組成；這些激光發(fā)陣列和激 光收陣列隔行排滿在一個(gè)半徑為5. 093厘米的球面底板1上，形成蜂窩結(jié)構(gòu)的激光收發(fā)陣 列，其中第一個(gè)激光發(fā)陣列包括3個(gè)發(fā)射單元，排列在球面底板1的第一行，第一個(gè)激光收 陣列包括8個(gè)接收單元，排列在球面底板1的第二行，第二個(gè)激光發(fā)陣列包括12個(gè)發(fā)射單 元，排列在球面底板1的第三行，第二個(gè)激光收陣列包括15個(gè)接收單元，排列在球面底板1 的第四行，第三個(gè)激光發(fā)陣列包括16個(gè)發(fā)射單元，排列在球面底板1的第五行，第三個(gè)激光 收陣列包括15個(gè)接收單元，排列在球面底板1的第六行，第四個(gè)激光發(fā)陣列包括12個(gè)發(fā)射 單元，排列在球面底板1的第七行，第四個(gè)激光收陣列包括8個(gè)接收單元，排列在球面底板 1的第八行，第五個(gè)激光發(fā)陣列包括3個(gè)發(fā)射單元，排列在底板球面的第九行。每個(gè)發(fā)射單 元2與接收單元3采用大小相同的六棱形，且每個(gè)六棱形的兩豎邊的距離為2厘米。其中， 激光收發(fā)陣列的數(shù)量是根據(jù)底板1、發(fā)射單元2和接收單元3的大小確定。參照?qǐng)D2，本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括4個(gè)接收構(gòu)造單元和5個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元，該4個(gè) 接收構(gòu)造單元與所述的4個(gè)激光收陣列一一對(duì)應(yīng)，5個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元與所述的5個(gè)激光發(fā)陣 列一一對(duì)應(yīng)，即這些接收構(gòu)造單元和發(fā)射構(gòu)造單元隔行鑲嵌在球面底板1的腔體內(nèi)，其中， 第一個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第一行，第一個(gè)接收構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第二行，第 二個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第三行，第二個(gè)接收構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第四行，第三 個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第五行，第三個(gè)接收構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第六行，第四個(gè) 發(fā)射構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第七行，第四個(gè)接收構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第八行，第五個(gè)發(fā) 射構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第九行，如圖2(a)所示。每個(gè)接收構(gòu)造單元18和發(fā)射構(gòu)造單元19的是大小相同的立體扇形，且每個(gè)立體扇形的半徑是5. 093厘米，其結(jié)構(gòu)如圖2(b)和圖 2(c)所示。參照?qǐng)D2(b)，每個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元19，包括半導(dǎo)體激光器12、摻餌光纖放大器13、 光開關(guān)矩陣14、分支器15和光通路控制器11。其中，半導(dǎo)體激光器12排放在發(fā)射構(gòu)造單 元的后端，用于產(chǎn)生高功率的激光信號(hào)；摻餌光纖放大器13位于在半導(dǎo)體激光器12的前 面，用于放大半導(dǎo)體激光器12產(chǎn)生的激光信號(hào)；兩個(gè)光開關(guān)矩陣并行排列位于摻餌光纖放 大器13的前面，用于光路交換傳遞控制信息；光通路控制器11位于該兩個(gè)光開關(guān)矩陣14 的下方，用于在接收到接收構(gòu)造單元的反饋后產(chǎn)生控制信息；光通路控制器11的控制信息 通過兩個(gè)光開關(guān)矩陣傳遞給多個(gè)分支器；分支器15平行位于兩個(gè)光開關(guān)矩陣之間，用于從 與發(fā)射構(gòu)造單元19相對(duì)應(yīng)的激光發(fā)射陣列中選取任意一個(gè)或者多個(gè)發(fā)射單元，實(shí)現(xiàn)激光 波束大小的“智能”控制。每個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元19中的分支器的個(gè)數(shù)與該發(fā)射構(gòu)造單元所對(duì) 應(yīng)的激光發(fā)陣列的發(fā)射單元數(shù)目一致，即第一個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元有3個(gè)分支器，第二個(gè)發(fā)射 構(gòu)造單元有12個(gè)分支器，第三個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元有16個(gè)分支器，第四個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元有12 個(gè)分支器，第五個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元有3個(gè)分支器，這些分支器均為平行排列。參照?qǐng)D2(c)，每個(gè)接收構(gòu)造單元18，包括一組多模光纖6、一組分光裝置7、一組 PIN光電探測(cè)器8、一組APD光電探測(cè)器9、一組L0S邏輯10、光通路控制器11和合并器17 ； 其中，多模光纖6排放在接收構(gòu)造單元的前端，使接收光實(shí)現(xiàn)入纖接收饋源的接收方式以 增大通信覆蓋面積；分光鏡7排放在多模光纖6之后，將接收到的光束分別送至兩個(gè)不同的 光電探測(cè)器；APD光電探測(cè)器9和PIN光電探測(cè)器8分別位于分光鏡的右上側(cè)和右下側(cè)，該 APD光電探測(cè)器9用于光電轉(zhuǎn)換并接收光束中信號(hào)光中的基帶信號(hào)，該P(yáng)IN光探測(cè)器8用 于接收光束中的信標(biāo)光的光斑位置信息；L0S邏輯10排放在PIN光電探測(cè)器的之后，它把 從PIN光電探測(cè)器8中接收到的信標(biāo)光的光斑位置信息電流值進(jìn)行分析，判斷該光斑位置 信息是否滿足L0S對(duì)準(zhǔn)條件；光通路控制器11排放在接收構(gòu)造單元的中間，在滿足L0S對(duì) 準(zhǔn)下時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)，并反饋給發(fā)射構(gòu)造單元以選擇合適的發(fā)射天線單元；合并器17排放 在光通路控制器11的后面，用于接收所有的接收單元所檢測(cè)到的波束的信號(hào)光。每個(gè)接收 構(gòu)造單元18中所包含的多模光纖、分光裝置、PIN光電探測(cè)器、APD光電探測(cè)器和L0S邏輯 的個(gè)數(shù)，與該接收構(gòu)造單元所對(duì)應(yīng)的激光收陣列的接收單元個(gè)數(shù)一致，即第一個(gè)接收構(gòu)造 單元有8個(gè)多模光纖、8個(gè)分光裝置、8個(gè)PIN光電探測(cè)器、8個(gè)APD光電探測(cè)器和8個(gè)L0S 邏輯；第二個(gè)接收構(gòu)造單元有15個(gè)多模光纖、15個(gè)分光裝置、15個(gè)PIN光電探測(cè)器、15個(gè) APD光電探測(cè)器和15個(gè)L0S邏輯；第三個(gè)接收構(gòu)造單元有15個(gè)多模光纖、15個(gè)分光裝置、 15個(gè)PIN光電探測(cè)器、15個(gè)APD光電探測(cè)器和15個(gè)L0S邏輯；第四個(gè)接收構(gòu)造單元有8個(gè) 多模光纖、8個(gè)分光裝置、8個(gè)PIN光電探測(cè)器、8個(gè)APD光電探測(cè)器和8個(gè)L0S邏輯，它們分 別在所述的位置平行排列。實(shí)施例2本發(fā)明由表面結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩部分組成，分別如圖3和圖4所示。參照?qǐng)D3，本發(fā)明的表面結(jié)構(gòu)包括3個(gè)激光發(fā)陣列和2個(gè)激光收陣列，每個(gè)激光發(fā) 陣列23由多個(gè)發(fā)射單元組成，每個(gè)激光收陣列24由多個(gè)接收單元組成；這些激光發(fā)陣列和 激光收陣列隔行排滿在一個(gè)半徑為5. 093厘米的半球面底板20上，形成蜂窩結(jié)構(gòu)的激光收 發(fā)陣列，其中第一個(gè)激光發(fā)陣列包括3個(gè)發(fā)射單元，排列在半球面底板20的第一行，第一個(gè)激光收陣列包括8個(gè)接收單元，排列在半球面底板20的第二行，第二個(gè)激光發(fā)陣列包括12 個(gè)發(fā)射單元，排列在半球面底板20的第三行，第二個(gè)激光收陣列包括15個(gè)接收單元，排列 在半球面底板20的第四行，第三個(gè)激光發(fā)陣列包括16個(gè)發(fā)射單元，排列在半球面底板20 的第五行。每個(gè)發(fā)射單元21與接收單元22采用大小相同的圓，且每個(gè)圓的直徑為2厘米。 其中，激光收發(fā)陣列的數(shù)量根據(jù)底板20、發(fā)射單元21和接收單元22的大小確定。參照?qǐng)D4，本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括2個(gè)接收構(gòu)造單元和3個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元，該2個(gè) 接收構(gòu)造單元與所述的2個(gè)激光收陣列一一對(duì)應(yīng)，3個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元與所述的3個(gè)激光發(fā) 陣列一一對(duì)應(yīng)，即這些接收構(gòu)造單元和發(fā)射構(gòu)造單元隔行鑲嵌在半球面底板20的腔體內(nèi)， 其中，第一個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第一行，第一個(gè)接收構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第二 行，第二個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第三行，第二個(gè)接收構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第四行， 第三個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元鑲嵌在腔體的第五行，如圖4(a)所示。每個(gè)接收構(gòu)造單元18和發(fā)射 構(gòu)造單元19的為大小相同的立體扇形，且每個(gè)立體扇形的半徑是5. 093厘米，其結(jié)構(gòu)如圖 4(b)和圖4(c)所示。參照?qǐng)D4(b)，每個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元19，包括半導(dǎo)體激光器12、摻餌光纖放大器13、 光開關(guān)矩陣14、分支器15和光通路控制器11。其中，半導(dǎo)體激光器12排放在發(fā)射構(gòu)造單 元的后端，用于產(chǎn)生高功率的激光信號(hào)；摻餌光纖放大器13位于在半導(dǎo)體激光器12的前 面，用于放大半導(dǎo)體激光器12產(chǎn)生的激光信號(hào)；兩個(gè)光開關(guān)矩陣并行排列位于摻餌光纖放 大器13的前面，用于光路交換傳遞控制信息；光通路控制器11位于該兩個(gè)光開關(guān)矩陣14 的下方，用于在接收到接收構(gòu)造單元的反饋后產(chǎn)生控制信息；光通路控制器11的控制信息 通過兩個(gè)光開關(guān)矩陣傳遞給多個(gè)分支器；分支器15平行位于兩個(gè)光開關(guān)矩陣之間，用于從 與發(fā)射構(gòu)造單元19相對(duì)應(yīng)的激光發(fā)射陣列中選取任意一個(gè)或者多個(gè)發(fā)射單元，實(shí)現(xiàn)激光 波束大小的“智能”控制。每個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元19中的分支器的個(gè)數(shù)與該發(fā)射構(gòu)造單元所對(duì) 應(yīng)的激光發(fā)陣列的發(fā)射單元數(shù)目一致，即第一個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元有3個(gè)分支器，第二個(gè)發(fā)射 構(gòu)造單元有12個(gè)分支器，第三個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元有16個(gè)分支器，這些分支器均為平行排列。參照?qǐng)D4(c)，每個(gè)接收構(gòu)造單元18，包括一組多模光纖6、一組分光裝置7、一組PIN光電探測(cè)器8、一組APD光電探測(cè)器9、一組L0S邏輯10、光通路 控制器11和合并器17 ；其中，多模光纖6排放在接收構(gòu)造單元的前端，使接收光實(shí)現(xiàn)入纖 接收饋源的接收方式以增大通信覆蓋面積；分光鏡7排放在多模光纖6之后，將接收到的光 束分別送至兩個(gè)不同的光電探測(cè)器；APD光電探測(cè)器9和PIN光電探測(cè)器8分別位于分光 鏡的右上側(cè)和右下側(cè)，該APD光電探測(cè)器9用于光電轉(zhuǎn)換并接收光束中信號(hào)光中的基帶信 號(hào)，該P(yáng)IN光探測(cè)器8用于接收光束中的信標(biāo)光的光斑位置信息；L0S邏輯10排放在PIN光 電探測(cè)器的之后，它把從PIN光電探測(cè)器8中接收到的信標(biāo)光的光斑位置信息電流值進(jìn)行 分析，判斷該光斑位置信息是否滿足L0S對(duì)準(zhǔn)條件；光通路控制器11排放在接收構(gòu)造單元 的中間，在滿足L0S對(duì)準(zhǔn)下時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)，并反饋給發(fā)射構(gòu)造單元以選擇合適的發(fā)射天 線單元；合并器17排放在光通路控制器11的后面，用于接收所有的接收單元所檢測(cè)到的波 束的信號(hào)光。每個(gè)接收構(gòu)造單元18中所包含的多模光纖、分光裝置、PIN光電探測(cè)器、APD 光電探測(cè)器和L0S邏輯的個(gè)數(shù)，與該接收構(gòu)造單元所對(duì)應(yīng)的激光收陣列的接收單元個(gè)數(shù)一 致，即第一個(gè)接收構(gòu)造單元有8個(gè)多模光纖、8個(gè)分光裝置、8個(gè)PIN光電探測(cè)器、8個(gè)APD光 電探測(cè)器和8個(gè)L0S邏輯；第二個(gè)接收構(gòu)造單元有15個(gè)多模光纖、15個(gè)分光裝置、15個(gè)PIN光電探測(cè)器、15個(gè)APD光電探測(cè)器和15個(gè)L0S邏輯，它們分別在所述的位置平行排列。
以上兩個(gè)實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，顯然在本發(fā)明的思想下，任何人可 作出不同參數(shù)和結(jié)構(gòu)的改變，但這些均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
權(quán)利要求
一種用于快速移動(dòng)自由空間光通信系統(tǒng)的光學(xué)智能天線，包括多組內(nèi)部構(gòu)造單元、底板、多個(gè)激光收陣列和多個(gè)激光發(fā)陣列，每組內(nèi)部構(gòu)造單元鑲嵌在底板的腔體內(nèi)，其特征在于底板(1)的形狀為球面或半球面；每個(gè)激光收陣列(5)與激光發(fā)陣列(4)隔行排滿在整個(gè)球面或半球面底板上，形成蜂窩結(jié)構(gòu)的激光收發(fā)陣列，每個(gè)激光收發(fā)陣列對(duì)應(yīng)一組內(nèi)部構(gòu)造單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)智能天線，其特征在于每個(gè)激光收陣列由排列在底板 上的一行接收單元組成(3)，每個(gè)激光發(fā)陣列由排列在底板上的一行發(fā)射單元(2)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)智能天線，其特征在于激光收發(fā)陣列的數(shù)量根據(jù)底板(I)的大小及發(fā)射、接收單元的大小確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)智能天線，其特征在于每組內(nèi)部構(gòu)造單元包括一個(gè)發(fā)射 構(gòu)造單元(18)和一個(gè)接收構(gòu)造單元(19)，每個(gè)構(gòu)造單元的形狀為立體扇形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)智能天線，其特征在于發(fā)射單元(2)和接收單元(3)采 用體積相同的六棱形或圓形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)智能天線，其特征在于每個(gè)發(fā)射構(gòu)造單元(18)包括 半導(dǎo)體激光器(12)、摻餌光纖放大器(13)、兩個(gè)光開關(guān)矩陣、多個(gè)分支器和光通路控制器(II)；所述的兩個(gè)光開關(guān)矩陣排放在發(fā)射構(gòu)造單元的前端，所述的多個(gè)分支器平行位于兩 個(gè)光開關(guān)矩陣之間；所述的光通路控制器(11)位于兩個(gè)光開關(guān)矩陣的下方，用于控制激光 波束的大?。凰龅膿金D光纖放大器(13)和半導(dǎo)體激光器(12)前后排放在第二個(gè)光開關(guān) 矩陣的后面，用于發(fā)射激光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)智能天線，其特征在于所述的多個(gè)分支器，它的個(gè)數(shù)與 發(fā)射單元(2)相對(duì)應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)智能天線，其特征在于每個(gè)接收構(gòu)造單元(19)，包括 一組多模光纖、一組分光裝置、一組PIN光電探測(cè)器、一組APD光電探測(cè)器、一組LOS邏輯、 光通路控制器(11)和合并器(19)；所述的多模光纖(6)的排放在接收構(gòu)造單元(19)的前 端，使接收光實(shí)現(xiàn)入纖接收饋源的接收方式；所述的分光鏡(7)排放在多模光纖之后，所述 的APD光電探測(cè)器(9)和PIN光電探測(cè)器(8)分別位于分光鏡(7)的右上側(cè)和右下側(cè)；所 述的LOS邏輯(10)排放在PIN光電探測(cè)器(8)的之后，用于對(duì)接收到的信標(biāo)光的光斑位置 信息電流值進(jìn)行分析；所述的光通路控制器(11)排放在接收構(gòu)造單元(19)的中間，以實(shí)現(xiàn) 在滿足LOS對(duì)準(zhǔn)條件下選擇合適的光發(fā)射天線單元；所述的合并器(17)排放在光通路控制 器(11)的后面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)智能天線，其特征在于所述的一組多模光纖、一組分光 裝置、一組PIN光電探測(cè)器、一組APD光電探測(cè)器和一組LOS邏輯，它們的個(gè)數(shù)相同，且與接 收單元(3)的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于無線激光通信的光學(xué)智能天線，主要解決現(xiàn)有在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)快速移動(dòng)的自由空間光通信系統(tǒng)中對(duì)通信目標(biāo)的捕獲、對(duì)準(zhǔn)和跟蹤，它包括一個(gè)半球面或球面的底板(1)，并在其上配置激光收發(fā)陣列，每個(gè)激光收陣列(5)與激光發(fā)陣列(4)隔行排滿在整個(gè)球面或半球面底板上以形成蜂窩結(jié)構(gòu)的激光收發(fā)陣列，且每個(gè)激光收發(fā)陣列對(duì)應(yīng)一組內(nèi)部構(gòu)造單元，這些構(gòu)造單元鑲嵌在球面或半球面底板的腔體內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)在空分時(shí)用和角度復(fù)用的情況下通過構(gòu)造單元內(nèi)的器件對(duì)光波束做出相應(yīng)的調(diào)整。本發(fā)明增大了通信覆蓋面積，并可根據(jù)通信目標(biāo)的移動(dòng)快速實(shí)時(shí)的對(duì)發(fā)射單元的光波束進(jìn)行自動(dòng)控制，可以用于無線激光通信領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G02B6/42GK101895342SQ201010209569
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者劉增基, 尚韜, 岳鵬, 李曦, 楊玥, 熊桂芳, 黃果 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)