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无线激光通讯光发射电路模块规划

  为了进步现代武器体系在恶劣电磁环境中的通讯和信息交流才能,充分利用激光的天然保密性,削减对无线电频率资源的占用,对无线激光通讯体系中的光发射模块进行了规划。在信标光发射模块的规…

  为了进步现代武器体系在恶劣电磁环境中的通讯和信息交流才能,充分利用激光的天然保密性,削减对无线电频率资源的占用,对无线激光通讯体系中的光发射模块进行了规划。在信标光发射模块的规划中选用驱动电路与温度操控电路别离的规划方案;在信号光发射模块中选用掺银铒光纤扩大器(EDFA) 作为功率扩大器的规划方案,并选用DS90LV001芯片完结PECL信号与LVDS信号转化。实验结果表明,信标先的最高输出功率为1.53W,最高频率大于10kHz;信号光的输出功率大于19.8dBm,误码率低于10-7,消光比为10.2dBm,彻底满意规划需求。

  无线激光通讯是一种新兴起通讯方法。它利用了激光的天然保密性、不占用有限的无线电频率资源等长处,在军事通讯上极大地进步了武器体系在恶劣电磁环境中的通讯和信息交流才能。因而,无线激光通讯在现代军事通讯使用上起着无足轻重的效果。本文首要描绘了无线激光通讯体系中的发射模块的研讨和规划。

  激光器驱动电路规划

  激光器驱动电路如图2所示,电路规划中,首要选用运算扩大器和自动增益操控电路。在该图中电路首要分红两个部分,图中的上半部分电路首要为脉冲驱动,下半部分电路首要为自动增益操控电压电路。

  

  在上半部分电路中,P1为SMA接头,选用50Ω阻抗匹配将脉冲操控信号接入作为调制激光器驱动的调制信号,经过后续比较器和驱动电路完结开关操控。VD7 为稳压二极管供应安稳电压,经过调整滑动变阻器来完结比较器负输入端参阅电压的设定。U8为MAX953集成芯片,内部集成了比较器和扩大器。在该部分规划中,经过比较器完结脉冲操控电压和参阅电压的比较,将比较信号送入后续由MAX953芯片内的扩大器构成的电压跟从器正向输入端。在电压跟从器的正向输入端外接参阅电压的上拉电阻相接,比较器输出开关信号来操控电压跟从器正向输入端的电压巨细完结开关功用,以便完结后续供应场效应管VQ10的敞开和导通,然后完结脉冲开光信号的全体操控。经过反应电压操控电压跟从器的上拉电压到达电流安稳驱动的意图。

  鄙人半部分电路中,将恒电流反应或恒功率反应操控信号经过运放扩大,其间运放仍选用U10中的内部扩大器,将该运放作为电压跟从器,输出信号进入运放U11A的正向输入端完结扩大。U11B 为运放减法电路,将上级扩大输出信号与参阅电压进行比较输出,VD10为稳压二极管供应安稳电压,调整滑动变阻器R77和R70构成的分压电路来完结比较器负输入端参阅电压的设定。在该部分电路规划中,自动增益操控电路中的扩大器选取带宽较窄、转化速度不能过快的扩大器为宜。因为调制频率为kHz数量级,因而带宽过大会有很大的噪声搅扰,为了使自动增益操控电压保持安稳,有必要使该电压改换缓慢,所以选取改变速度较为缓慢的运算扩大器。R61为恒电流形式中的采样电阻,即它将LD的电流转化为电压信号,经过反应回路作为恒流操控信号,将该小信号扩大供应后续反应回路。因为LD的输出功率与驱动电流有关,所以驱动电流的安稳性是决议LD的输出光功率安稳与否的一个要害因素。本规划选用了自动增益电路对参阅电压Refl进行操控,即安稳了电流又起到了限制电流效果,并且结构简略有用。

  热敏电阻前置扩大电路规划

  规划热敏电阻前置扩大电路如图3所示。U14为将+5V改变为+2.5V的高精准参阅电压源,该参阅源有极低的噪声、低的温度系数,削减了该扩大电路输出端因为电源引起的噪声搅扰。R2、R3、R4和激光器内部负温度系数热敏电阻组成桥式扩大电路的4个桥壁,当热敏电阻随温度改变阻值发生改变时,桥壁输出一个跟从温度改变的电压差,扩大器输出的电压反映的正是扩大了的热敏电阻阻值随温度改变状况。

  

   热电制冷(TEC)操控电路规划

  温度操控选用专用的TEC集成操控电路芯片,削减了传统所选用的积分微分电路,使得规划简略,电路调试便利,能够直接硬件完结。其要害操控电路规划如图4所示。

  

  芯片引脚IN+为热敏电阻经过前置扩大后的输出电压信号,R9和R12为分压电阻,为引脚IN-供应一个安稳的电压。引脚IN+端输入电压与引脚 IN-端电压进行比较,当IN+端电压引脚大于IN-端引脚时,由该芯片材料知输出为制冷形式,反之为制热形式。该电路经过负温度系数热敏电阻输入端电压巨细来操控整个反应环路,当温度升高时热敏电阻阻值减小,由图3知,热敏电阻端电压下降,使得OPA1177输出比较电压升高,然后使输入到DRV953 的IN+端电压升高,当该电压大于IN-端相电压时,使得该芯片输出电压翻转操控激光器半导体制冷器由制热形式改变为制冷形式,经过这样一个负反应网络完结温度自动操控。同理,当温度下降时相同遵从该负反应原理。经过规划适宜的外部电路可使温度安稳精度至少操控在±0.1℃。

  本文首要是环绕军用车载无线激光通讯发射机中的两类光发射模块进行研讨,别离针对激光发射机中的信标光发射模块和信号光发射模块进行了规划。与传统发射机中的发射模块比较,本文规划的发射模块输出功率大,合适远距离传输,且电路结构全体趋于小型化。因而,本文所规划的光发射模块不管在军事使用仍是民用都有着广泛的使用远景,关于未来将无线光通讯产品使用在军用战车、坦克、舰载等之上有着重要的指导意义和实践价值。

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