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大角度非视距紫外光语音传输通信系统的实现

2021-09-10

紫外散射通信将信号加载在日盲紫外光后经大气信道进行传输,具有抗电磁干扰能力强、发射端与接收端无需严格对准的特点,适用于电磁静默环境下的灵活通信。为达到较高通信距离,紫外通信常使用激光器作为光源。然而目前文献报道的紫外光通信系统的搭建较为笨重,常使用分立的收发器件搭建实验平台,尽管得到了较高的传输速率,但其设计方案在实际应用中较难实现,并且不具备功能实用性。

彩之"堂app下载刘建国研究员智能光子课题组,设计并实现了体积仅为200×90×65 mm3的日盲紫外光收发系统样机,是首次报道的具有语音传输功能的紫外通信系统样机。使用272 nm共计40 mW的紫外LED阵列作为光源,使用PMT作为探测器,对发射、接收、语音、控制及数据处理等模块进行了设计,在接收端进行了光子级别的检测,实现了紫外光信号的判别算法。外场试验证明,该通信样机实现了300 kbps速率、200 m距离的良好通信,并能够在100 m距离、发射机偏移接收机±15°的范围内搭建紫外光链路,验证了紫外大角度散射的特性。

图1. 接收端ADC分别在收发样机距离(a)200 m、(b)225 m、(c)235 m、(d)250 m下的接收波形图。

本实验设计的紫外收发一体样机将紫外通信样机真正做到可携带的尺寸,其具备的语音传输功能拓宽了非视距紫外光通信的应用场景。在所有的紫外光源中,紫外激光器光功率高、准直性能良好,但功耗高、体积大,被广泛用于长距离的紫外通信。而紫外LED光功率相对较低、准直性能较差,但目前低功耗和小型化的需求使得紫外LED能够更好地适应于灵活便捷的紫外光通信中,因此目前紫外光通信的主流光源器件仍会是LED。此外,由于紫外带通滤波片、深紫外探测器等紫外相关器件的技术限制,紫外通信的传输速度和距离未达预期期望。随着紫外相关器件的不断发展,在未来有望出现高性能的紫外通信系统。

The realization of a wide-angle voice transmission non-line-of-sight ultraviolet communication system

Yangyang Deng, Yuehui Wang, Yiqing Zhang, Axin Du, Jianguo Liu

J. Semicond. 2021, 42(9): 092301

doi:?10.1088/1674-4926/42/9/092301

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