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大气激光通信关键技术及军事应用分析

导读: 大气激光通信利用激光束作为信息传输的载体,以大气为传输介质在空间中直接进行语音、数据、图像等信息的双向传送。

  1 大气激光通信基本原理

  大气激光通信利用激光束作为信息传输的载体,以大气为传输介质在空间中直接进行语音、数据、图像等信息的双向传送。

  大气激光通信的基本原理与无线电通信类似,一个重要区别是前者使用激光束作为载波。这就要求大气激光通信系统中有光电、电光转换设备。其基本结构如图1所示。

  为了使系统具有全双工通信能力,系统的每个端点都有光发射天线和光接收天线。这与无线电通信中的发射和接收天线类似。待传送的语音、图像等信号经过各种采集设备变成电信号,电信号经过调制后作为激光器的驱动信号,控制激光器出射激光的某个参数。到此,激光束已经携带了信息。然后,激光载波通过发射天线发射出去,在大气信道中传播。发射天线一般具有扩束功能以便于接收天线接收。光接收天线将接收到的光束会聚到探测器上,光信号还原成了电信号,此时的信号还需放大。然后经过与调制方式相应的解调方式,还原出原始信息。为了获得较高信噪比,光接收天线应当有滤波器件,滤除非载波频率的干扰光。

大气激光通信系统基本结构图

  2 大气激光通信的特点

  大气激光通信之所以具有独特的优点,是因为其载波采用激光束。激光束的高亮度、高频率、良好的单色性和方向性,使大气激光系统拥有光纤通信系统的宽频带以及无线电通信的便捷。

  2.1 便捷性。大气激光通信以大气为信道,无需铺设通信线路。当通信双方搬迁时,无需重新铺设光纤从而节约成本。其发射和接收天线一般由光学透镜组成,设备简单,占用的空间相对较小。如果通信双方可以直视,数小时之内即可将系统安装完毕。这一点十分适合野战部队问的联络与配合。

  2.2 保密性。激光据有良好的方向性,实际大气激光通信系统中发射端发出的激光束都有一定的发散角,但是这个发散角相对无线电通信要小的多,在毫弧度量级。所以激光通信中信息不会像无线电通信一样向整个空间发送。对方想要接收到信号只能在激光束经过的很小区域内截获,这对于一般采用不可见的红外激光作为载波的通信系统是很难实现的。

  2.3 频谱特性。大气激光通信不会挤占目前已经十分拥挤的无线电频段,各条通信线路之间也不会相互干扰。其通信带宽甚至高于光纤通信,最高传输速率可达10Gbifs,足以满足现代战争的通信带宽要求,传输距离一般在5km以下。

  2.4 抗干扰性。与光纤通信类似,大气激光通信也具有良好的抗干扰性。目前还没有实用化的针对激光载波的干扰措施,传统电子战方法不会对激光通信系统造成干扰。大气激光通信与其他通信系统的比较见表1。

大气激光通信与其他通信技术比较

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