專利名稱：自由空間光通信系統(tǒng)接收光功率的自動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于自由空間光通信中接收光功率的自動(dòng)控制方法，屬于自由空間光通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自由空間光通信能夠作為特定場合下有線或無線通信的替換方式。例如，服務(wù)商可以方便靈活地提供快速部署此種通信系統(tǒng)以滿足客戶需求，而無需考慮常規(guī)有線或無線通信系統(tǒng)部署所遇到的困難。
自由空間光通信特別適合傳輸數(shù)據(jù)信號，但不排除用于模擬信號的傳輸。
自由空間光通信遇到的主要問題之一是光信號在傳輸過程中受諸多因素影響產(chǎn)生衰減變化。例如，氣象，距離等因素。為滿足通信質(zhì)量，自由空間光通信系統(tǒng)的接收光信號功率有很大的動(dòng)態(tài)變化，而強(qiáng)的光信號功率會(huì)引起接收電路產(chǎn)生飽和失真，阻礙通信系統(tǒng)的正常工作。已公布的控制接收光信號功率的方法有通過調(diào)整發(fā)射光功率、調(diào)整光束大小來實(shí)現(xiàn)。
為保證自由空間光通信系統(tǒng)的光信號在傳輸過程中受氣象和距離等條件的影響時(shí)，系統(tǒng)具有電信級的可靠性，系統(tǒng)需要具有抗大幅度光衰減變化的能力，現(xiàn)有的電路不能滿足，需要一種相對簡單易行的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種自由空間光通信系統(tǒng)接收光功率的自動(dòng)控制方法，采用改變光衰減介質(zhì)物理特性的方法解決自由空間光通信系統(tǒng)中光信號強(qiáng)度變化的問題；不改變光學(xué)接收天線與接收器端面的相對位置，無需改變光學(xué)天線上光束的大小、方向、位置，保證系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定。
技術(shù)方案本發(fā)明是利用在光學(xué)天線與接收器之間的光路中插入介質(zhì)，并通過改變該介質(zhì)物理特性實(shí)現(xiàn)入射到接收器上的光功率在傳輸過程中不受大氣(通道)衰減變化的影響始終處于允許的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的自由空間光通信系統(tǒng)接收光功率的自動(dòng)控制方法是將一種具有物理特性可調(diào)的光衰減介質(zhì)置于光學(xué)接收的光路中，當(dāng)控制系統(tǒng)中的接收器所接收到的光功率超出一個(gè)預(yù)定的量時(shí)，控制裝置將通過改變處于光學(xué)接收天線與接收器之間光路上的所述光衰減介質(zhì)的物理特征，由此改變通過所述光衰減介質(zhì)光束的總功率強(qiáng)度，使入射到接收器的光功率保持在允許量范圍內(nèi)，利用該光衰減介質(zhì)在光路上的可變物理特性，通過物理尺寸或位置的變化，限制光學(xué)接收天線輸出至接收器的光束立體角的大小，實(shí)現(xiàn)接收光功率的自動(dòng)控制。
所述的光衰減介質(zhì)的可變物理特性是尺寸、形狀、透光率和折射率的可變物理特性。所述的控制系統(tǒng)包括光衰減介質(zhì)、信號強(qiáng)度指示電路、處理電路、控制裝置；光衰減介質(zhì)位于光學(xué)接收天線和接收器之間，接收器的輸出端接信號強(qiáng)度指示電路，信號強(qiáng)度指示電路的輸出端接處理電路，處理電路的輸出端接控制裝置，控制裝置的輸出端接衰減介質(zhì)，由衰減介質(zhì)調(diào)節(jié)光通量。光衰減介質(zhì)由控制裝置控制其位置、方向，改變?nèi)肷涞浇邮掌鞴馐墓鈴?qiáng)度，包括操作光衰減介質(zhì)沿XYZr軸的運(yùn)動(dòng)。
有益效果本發(fā)明的自由空間光通信系統(tǒng)接收光功率的自動(dòng)控制方法優(yōu)點(diǎn)為1.采用光衰減介質(zhì)的方法解決自由空間光通信系統(tǒng)中光信號強(qiáng)度變化的問題；2.不改變光學(xué)接收天線與接收器端面的相對位置，無需改變光學(xué)天線上光束的大小、方向、位置，保證系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定。
3.本發(fā)明的另一特點(diǎn)是僅需依靠調(diào)整接收系統(tǒng)的部件來滿足上述要求，為此降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。本發(fā)明采用的光衰減介質(zhì)及其控制裝置的機(jī)械精度要求低，有利于降低系統(tǒng)成本。
4.本發(fā)明采用的控制裝置，其動(dòng)作方式不受限制。
5.本發(fā)明采用的光衰減介質(zhì)不受物理特性限制。


圖1是本發(fā)明的自由空間光通信系統(tǒng)接收光功率的自動(dòng)控制方法的示意框圖。
其中有光束1、接收天線2、光衰減介質(zhì)3、接收器4、信號強(qiáng)度指示電路5、處理電路6、控制裝置7。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對實(shí)施例所進(jìn)行地詳細(xì)描述，使本發(fā)明進(jìn)一步的特征、特性和各種優(yōu)點(diǎn)更加顯而易見。
本發(fā)明的自由空間光通信系統(tǒng)接收光功率的的自動(dòng)控制方法是將具有物理特性可調(diào)的光衰減介質(zhì)3置于光學(xué)接收的光路中，當(dāng)控制系統(tǒng)中的接收器4所接收到的光功率超出一個(gè)預(yù)定的量時(shí)，控制裝置7將通過改變處于光學(xué)接收天線2與接收器4之間光路上的所述光衰減介質(zhì)3的物理特征，由此改變通過所述光衰減介質(zhì)3光束的總功率強(qiáng)度，使入射到接收器4的光功率保持在允許量范圍內(nèi)，利用該光衰減介質(zhì)3在光路上的可變物理特性，通過物理尺寸或位置的變化，限制光學(xué)接收天線2輸出至接收器4的光束立體角的大小，實(shí)現(xiàn)接收光功率的自動(dòng)控制。所述的光衰減介質(zhì)3的可變物理特性是尺寸、形狀、透光率和折射率的可變物理特性。
所述的控制系統(tǒng)包括光衰減介質(zhì)3、信號強(qiáng)度指示電路5、處理電路6、控制裝置7；光衰減介質(zhì)3位于光學(xué)接收天線2和接收器4之間，接收器4的輸出端接信號強(qiáng)度指示電路5，信號強(qiáng)度指示電路5的輸出端接處理電路6，處理電路6的輸出端接控制裝置7，控制裝置7的輸出端接衰減介質(zhì)3，由衰減介質(zhì)3調(diào)節(jié)光通量。光衰減介質(zhì)3由控制裝置7控制其位置、方向，改變?nèi)肷涞浇邮掌?光束1的光強(qiáng)度，包括操作光衰減介質(zhì)3沿XYZr軸的運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)光束1在損耗小的媒質(zhì)中傳輸時(shí)，接收器4輸出的信號超過接收系統(tǒng)預(yù)定值，表明入射到接收器4上光束1的光功率太強(qiáng)，接收系統(tǒng)中的信號強(qiáng)度指示電路5輸出一個(gè)量，在與處理電路6內(nèi)部參考量進(jìn)行比較處理后，產(chǎn)生控制量信號送至控制裝置7，光衰減介質(zhì)3作連續(xù)或分級變動(dòng)的機(jī)械動(dòng)作，動(dòng)作包括沿X方向或Y方向或Z方向進(jìn)行平移，也包括以r軸作旋轉(zhuǎn)，保證光衰減介質(zhì)3有效限制進(jìn)入接收器4的光束1的立體角，達(dá)到減小射入接收器4光功率的目的，直到滿足接收器4輸出信號小于預(yù)定的最大值。
當(dāng)接收器4輸出信號小于參考量誤差值時(shí)，處理電路6輸出控制信號送至控制裝置7，光衰減介質(zhì)3動(dòng)作增加進(jìn)入接收器4的光束1的立體角，以減少對光功率的衰減，直至滿足通信系統(tǒng)對接收光功率的需求。
權(quán)利要求
1.一種自由空間光通信系統(tǒng)接收光功率的自動(dòng)控制方法，其特征在于該方法將一種具有物理特性可調(diào)的光衰減介質(zhì)(3)置于光學(xué)接收的光路中，當(dāng)控制系統(tǒng)中的接收器(4)所接收到的光功率超出一個(gè)預(yù)定的量時(shí)，控制裝置(7)將通過改變處于光學(xué)接收天線(2)與接收器(4)之間光路上的所述光衰減介質(zhì)(3)的物理特征，由此改變通過所述光衰減介質(zhì)(3)光束的總功率強(qiáng)度，使入射到接收器(4)的光功率保持在允許量范圍內(nèi)，利用該光衰減介質(zhì)(3)在光路上的可變物理特性，通過物理尺寸或位置的變化，限制光學(xué)接收天線(2)輸出至接收器(4)的光束立體角的大小，實(shí)現(xiàn)接收光功率的自動(dòng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由空間光通信系統(tǒng)接收光功率的自動(dòng)控制方法，其特征在于所述的光衰減介質(zhì)(3)的可變物理特性是尺寸、形狀、透光率和折射率的可變物理特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由空間光通信系統(tǒng)接收光功率的自動(dòng)控制方法，其特征在于所述的控制系統(tǒng)包括光衰減介質(zhì)(3)、信號強(qiáng)度指示電路(5)、處理電路(6)、控制裝置(7)；光衰減介質(zhì)(3)位于光學(xué)接收天線(2)和接收器(4)之間，接收器(4)的輸出端接信號強(qiáng)度指示電路(5)，信號強(qiáng)度指示電路(5)的輸出端接處理電路(6)，處理電路(6)的輸出端接控制裝置(7)，控制裝置(7)的輸出端接衰減介質(zhì)(3)，由衰減介質(zhì)(3)調(diào)節(jié)光通量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由空間光通信系統(tǒng)接收光功率的自動(dòng)控制方法，其特征在于光衰減介質(zhì)(3)由控制裝置(7)控制其位置、方向，改變?nèi)肷涞浇邮掌?4)光束(1)的光強(qiáng)度，包括操作光衰減介質(zhì)(3)沿XYZr軸的運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
自由空間光通信系統(tǒng)接收光功率的自動(dòng)控制方法，將一種具有物理特性可調(diào)的光衰減介質(zhì)(3)置于光學(xué)接收的光路中，當(dāng)控制系統(tǒng)中的接收器(4)所接收到的光功率超出一個(gè)預(yù)定的量時(shí)，控制裝置(7)將通過改變處于光學(xué)接收天線(2)與接收器之間光路上的所述光衰減介質(zhì)的物理特征，由此改變通過所述光衰減介質(zhì)光束的總功率強(qiáng)度，使入射到接收器的光功率保持在允許量范圍內(nèi)，利用該光衰減介質(zhì)在光路上的可變物理特性，通過物理尺寸或位置的變化，限制光學(xué)接收天線輸出至接收器的光束立體角的大小，實(shí)現(xiàn)接收光功率的自動(dòng)控制。該方法不改變光學(xué)接收天線與接收器端面的相對位置，無需改變光學(xué)天線上光束的大小、方向、位置，保證系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定。
文檔編號H04B10/10GK1835421SQ20061003955
公開日2006年9月20日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者馬正北, 徐寧, 錢晨, 胡驊 申請人:南京郵電大學(xué)