无线光通信(FSO)收发机的研究与实现

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自由空间光(Free Space Optical,FSO)通信是最近几年兴起的一门通信技术。大气激光通信是其在地面上的特定实现;是解决接入网“最后一公里”问题的方法之一。由于其具有设计简单,接入方便;高速率低成本等优点,是目前所见到的最有效的解决方案。大气激光通信是一种宽带技术,主要的特点是在近距离通信时能以灵活的方式,用比现有系统低得多的成本,获得光纤传送的容量,可广泛应用于智能建筑、军事等方面。本文结合一台622Mbps多点对单点无线光端机的研制,对无线光通信系统做了详细的讨论。本设计概括的介绍了FSO系统的基本概念、基本工作原理和相关技术,分析了无线光通信优、缺点以及国内外研究现状,提出本课题的研究背景。基于以上理论首先阐述了系统的方案设计,在这个过程中对系统的各个部分的功能、特点都进行了简单的分析。接着,对光发射子系统的光发射单元、发射控制单元:光接收子系统接收单元、放大电路等几个部分进行了详细探讨,其中对光发射单元中激光二极管(Laser Diode,LD)和自动光功率控制,光接收单元中PIN探测器、前置放大、限幅放大等关键问题都作了较详细的分析说明。另外,还对器件的性能参数以及整个系统的噪声、灵敏度、动态范围等重要指标进行了分析。参考比较成熟的光纤通信,给出了硬件设计方案。根据所选用的LD、PIN光电二极管选择能满足其电流要求的MAXIM公司的激光驱动芯片MAX3738、低功耗互阻前置放大芯片MAX3760、限幅放大芯片MAX3762进行系统设计。设计电源电路、配置芯片外围电路,设计发射端的发光告警电路、收端的信号丢失指示电路。同时还介绍了PECL电平的性质及耦合方式。给出了具体的硬件原理电路图,并进行了PCB布局布线。最后,针对系统的特点,制定出具体的测试方案,对所设计的系统进行了部分调试和性能测试。虽然没有完全测试完毕,但是为将来的继续研究提供了指导,就系统设计中可能存在的问题提出了进一步的改进方案,并提出了许多在具体的硬件调试工作中要注意的事项和测试步骤。
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