Устройство оптической линии связи

 

Изобретение относится к области оптической связи и может быть использовано в атмосферных оптических линиях связи, установленных на мачтах или высотных зданиях. Достигаемый технический результат состоит в увеличении энергетического потенциала оптической линии связи. Устройство оптической линии связи содержит передатчик, три приемные антенны, рамку-держатель, три фотодетектора, блок коммутации и сложения сигналов, блок принятия решения, блок оценки рассогласования между координатами энергетического центра распределения оптического излучения на плоскости приема (ЭЦРОИПП) и геометрическим центром равностороннего треугольника (ГЦРТ), образованного приемными антеннами, блок совмещения в пространстве ГЦРТ с ЭЦРОИПП, при этом расходимость оптического излучения передатчика уменьшают в К раз, где К>1, а приемные антенны располагают на плоскости, перпендикулярной оптической оси передатчика, в вершинах равностороннего треугольника. 1 ил.

Изобретение относится к области оптической связи и может быть использовано в атмосферных оптических линиях связи, установленных на мачтах или высотных зданиях.

Наиболее близким по техническим признакам к настоящему устройству оптической линии связи является устройство оптической линии связи, состоящее из передатчика, трех приемных антенн (ПА), рамки-держателя (РД), трех фотодетекторов (ФД), блока коммутации и сложения сигналов (БКСС), блока принятия решения (БПР), причем передатчик связан оптически с тремя ПА, ПА связаны механически с РД, каждый ФД связан оптически с выходом соответствующей ПА и электрически с БКСС, БКСС связан электрически с БПР, апертуры ПА расположены на плоскости, перпендикулярной оптической оси передатчика (плоскости приема), образуя вершины равностороннего треугольника [1].

Недостатком прототипа является то, что отклонение энергетического центра распределения оптического излучения передатчика на плоскости приема относительно геометрического центра равностороннего треугольника, образованного приемными антеннами, вызванное неточностями юстировки при установке линии связи, колебаниями точек опоры передатчика и приемника (при установке на мачте или высотном здании) компенсируются за счет увеличения расходимости оптического излучения (ОИ) передатчика. При этом понижается энергетический потенциал оптической линии связи, так как принимаемая мощность ОИ обратно пропорциональна расходимости излучения передатчика. Это приводит или к завышению мощности передатчика, или к снижению дальности связи, или к снижению скорости (качества) передачи информации [2].

Для устранения отмеченных недостатков в устройство оптической линии связи, содержащее передатчик, три приемные антенны, рамку-держатель, три фотодетектора, блок коммутации и сложения сигналов, блок принятия решения, причем передатчик связан оптически с тремя ПА, ПА связаны механически с РД, каждый ФД связан оптически с выходом соответствующей ПА и электрически с БКСС, БКСС связан электрически с БПР, апертуры ПА расположены на плоскости, перпендикулярной оптической оси передатчика (плоскости приема), образуя вершины равностороннего треугольника, дополнительно введены блок оценки рассогласования (БОР) между координатами энергетического центра распределения оптического излучения на плоскости приема (ЭЦРОИПП) и геометрическим центром равностороннего треугольника (ГЦРТ), образованного приемными антеннами, блок совмещения в пространстве (БСП) ГЦРТ с ЭЦРОИПП, причем БОР связан электрически с выходами трех ФД и с БСП, БСП связан механически с рамкой-держателем, рассходимость оптического излучения передатчика уменьшена в К раз, где К>1.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное техническое решение отличается введением в состав устройства блока оценки рассогласования между координатами энергетического центра распределения оптического излучения на плоскости приема и геометрическим центром равностороннего треугольника, образованного приемными антеннами, блока совмещения в пространстве ГЦРТ с ЭЦРОИПП, причем БОР связан электрически с выходами трех ФД и с БСП, БСП связан механически с рамкой-держателем, рассходимость оптического излучения передатчика уменьшена в К раз, где К>1, что позволило непосредственно в плоскости приема производить оценку пространственного рассогласования между координатами энергетического центра распределения оптического излучения передатчика на плоскости приема и геометрическим центром апертуры антенны приемника и осуществлять компенсацию этого рассогласования за счет пространственного перемещения антенн приемника. Это позволяет уменьшить расходимость ОИ передатчика в К раз (где К>1), что в свою очередь приводит к росту энергетического потенциала оптической линии связи в М≤К² раз.

Таким образом, совокупность введенных в устройство элементов и их связей позволила поднять энергетический потенциал оптической линии связи и тем самым или снизить требования к мощности передатчика (поднять энергетическую скрытность передачи), или увеличить дальность связи, или увеличить скорость и качество передачи информации, что было практически невозможно при использовании прототипа. Следовательно, техническое решение соответствует критерию "новизна". Кроме того, так как требуемый технический результат достигается всей вновь введенной совокупностью существенных признаков, которая в известной патентной и научно-технической литературе не обнаружена на дату подачи заявки, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, состоящего из передатчика 1, трех приемных антенн 2, трех фотодетекторов 3, блока коммутации и сложения сигналов 4, блока принятия решения 5, рамки-держателя 6, блока совмещения в пространстве ГЦРТ с ЭЦРОИПП 7, блока оценки рассогласования между координатами ГЦРТ с ЭЦРОИПП 8.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Передатчик 1 излучает оптическое излучение, промодулированное информационным сигналом. При распространении в атмосфере ОИ передатчика 1, под действием турбулентности отклоняется от первоначального направления распространения случайным образом. Кроме этого, неточности юстировки при установке линии, колебаниями точек опоры передатчика и приемника (при установке на мачте или высотном здании) приводят к перемещениям ЭЦРОИПП на плоскости приема. Расходимость ОИ передатчика 1 выбирается из условия обеспечения облучения трех приемных антенн 2 при максимально возможном смещении ЭЦРОИПП относительно ГЦРТ. Три приемные антенны 2 установлены при помощи рамки-держателя 6 в вершинах равностороннего треугольника и осуществляют пространственно разнесенный прием ОИ передатчика 1. ОИ с выхода каждой из трех приемных антенн 2 попадает на соответствующий фотодетектор 3. Сигналы с выхода трех фотодетекторов 3 попадают на блок коммутации и сложения 4, который осуществляет различные способы сложения сигналов (описанных в [1]) трех фотодетекторов 3. Сигнал с БКСС 4 поступает на блок принятия решения 5, который выделяет информационное сообщение. Сигналы с выхода трех разнесенных в пространстве приемных антенн 2, преобразованные фотодетекторами 3 в электрический сигнал, попадают в блок оценки рассогласования между координатами ГЦРТ с ЭЦРОИПП 8. БОР 8 производит вычисление координат ЭЦРОИПП и формирует сигнал рассогласования между координатами ЭЦРОИПП и ГЦРТ. Сигнал рассогласования поступает на блок совмещения в пространстве ГЦРТ с ЭЦРОИПП 7. БСП 7 перемещает в плоскости приема рамку-держатель 6 с закрепленными в ней приемными антеннами 2 и осуществляет совмещение в пространстве ГЦРТ с ЭЦРОИПП.

В результате оптическая связь между передатчиком 1 и приемными антеннами 2 обеспечивается при меньшей расходимости ОИ, чем у устройства прототипа. Расходимость передатчика 1 уменьшается в К раз, где К>1.

Источники информации 1. Оптические системы передачи информации по атмосферному каналу/Р.А. Казарян и др.; Под ред. Р.А. Казаряна.- М.: Радио и связь, 1985.-208 с., ил. (стр. 88-90).

2. Смирнов С. В. Цифровые маяки коммуникаций.// Компьютера, 2 февраля, 1998.

Формула изобретения

Устройство оптической линии связи, содержащее передатчик, три приемные антенны (ПА), рамку-держатель (РД), три фотодетектора (ФД), блок коммутации и сложения сигналов (БКСС), блок принятия решения (БПР), причем передатчик связан оптически с тремя ПА, ПА связаны механически с РД, каждый ФД связан оптически с выходом соответствующей ПА и электрически с БКСС, БКСС связан электрически с БПР, ПА расположены на плоскости, перпендикулярной оптической оси передатчика - плоскости приема, образуя вершины равностороннего треугольника, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены блок оценки рассогласования (БОР) между координатами энергетического центра распределения оптического излучения на плоскости приема (ЭЦРОИПП) и геометрическим центром равностороннего треугольника (ГЦРТ), образованного приемными антеннами, блок совмещения в пространстве (БСП) ГЦРТ с ЭЦРОИПП, причем БОР связан электрически с выходами трех ФД и с БСП, БСП связан механически с рамкой держателем, расходимость оптического излучения передатчика уменьшена в К раз, где К > 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1