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空间分集光通信的信标光切换设计

发布时间:2020-07-21 18:21:11 阅读: 来源:螺杆泵厂家

摘要:为了解决空间分集激光通信中信标光同步快速切换的问题,提出一种使用FPGA实现阵列信标光同步转换设计,解决了基于分集激光通信中多路信标光同步快速切换的问题。在此使用卡诺图编程方式,生成电机驱动时序,通过原理图编程方式设计多路粗精信标切换电路。实验结果表明,该方法实现了分集激光通信中多光路的协同工作,并有效地简化了传统信标光切换复杂的系统结构。关键词:信标光切换;分集技术;大气激光光通信;FPGA0 引言 大气激光通信作为一种新型的通信手段,其具有速率高、抗干扰和保密性强等特点,世界各国都将其作为未来无线通信发展的一个重要研究方向。在光通信中,捕获、跟踪与瞄准是建立通信链路必不可少的组成部分,其中为了能够快速捕获到信标光,要求首先使用粗信标光(光束发散角较大)进行粗定位,定位后再使用精信标光锁定通信光的准确位置。目前,激光通信通常使用两套独立的信标光系统(分别是粗信标光学系统和精信标光学系统)用于捕获、跟踪和瞄准,两套系统使用同一的准直光学天线发射。这种方法使激光的捕获、跟踪与瞄准成本与器件数量增加,系统稳定性下降。对于抑制大气湍流对激光通信的影响方面,分集光通信技术被广泛使用,然而分集光通信由于其多输入/多输出的特点,使信标光切换成为捕获、跟踪和瞄准的关键技术。利用分集通信手段可以有效降低系统的误码率,提高信道容错能力,降低大气湍流对光束的影响。本文基于分集技术设计多路信标光同步切换电路,实现了原本多套激光器实现的功能,同时保证多光束能够同步切换。这里提出使用步进电机推动聚焦透镜压缩粗信标光发散角,实现粗信标光到精信标光转换的目的。为实现分集光通信,设计了4路同步信标光切换系统,用于激光通信发射分集。试验证明该系统具有通用性强、可扩展好和可靠性高的特点。1 系统结构 系统结构如图1所示,处理器使用Xilinx公司生产的Spartan3e系列XC3S500E,其片内包含:

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(1)片内集成10 476个逻辑单元(Logic Cell); (2)2个专用乘法器; (3)20个RAM块共360 Kb,72 Kb分布式RAM; (4)4个DCM(数字时钟管理单元); (5)多达232个用户可配置I/O口,最多92个差分I/O对。 配置芯片选择Xilinx 4 Mb Platform FLASH配置芯片XCF04。

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