6. Радиооптические системы
6.1. Классификация радиооптических систем
Все радиооптические системы (РОС) можно классифицировать на три типа: информационные, измерительные, следящие.
–Информационные РОС предназначены для сбора, передачи, обработки, хранения и воспроизведения переданной информации. К системам этого типа относятся: системы связи, системы передачи информации, лазерные локационные системы (ЛЛС), системы распознавания объектов и образов, телевизионные системы (ТВС) с оптическими каналами и др.
–Измерительные РОС предназначены для измерения характеристик и параметров отдельных объектов или процессов: координат, размеров, дальности, скорости движения, взаимной ориентации объектов, состояния атмосферы и т.д. по их собственному или отраженному излучению. К таким системам относятся следующие РОС: лазерные дальномеры, измерители углов поворота, радиальной и угловой скорости (лазерные гироскопы), системы, в состав которых входят оптические измерительные приборы (специальная и научная аппаратура, технологические системы в различных видах производств), системы радиоавтоматики, приборы и системы для измерения температурных распределений по площади или объёму объектов и др.
–Следящие РОС предназначены для автоматического сопровождения объектов. К их числу относятся системы слежения за отдельными источниками излучения (звёздами, планетами, спутниками, самолётами и т.п.), радионавигационные, тепловые и лазерные системы наведения, системы сортировки, системы для поддержания заданного режима и стабильности того или иного параметра и т.п.
Внутри каждого класса системы подразделяются в зависимости от типа канала передачи, используемых длин волн и других признаков.
Так сигналы систем связи могут передаваться через атмосферу (открытый канал), или по волоконным световодам (закрытый канал). Хотя в обоих случаях используются лазеры, модуляторы, антенны, фотоприёмники и другие устройства, это разные системы. Системы с открытым каналом используют источники излучения с длинами волн: 10,6; 3,39; 1,06; 0,69; 0,63; 0,58; 0,53; 0,51; 0,47 мкм и некоторые другие. Системы с закрытым каналом работают на длинах волн от 0,8 до 2 мкм.
6.2. Структурные схемы основных радиооптических систем
К радиооптическим системам относятся системы с закрытым и открытым каналом передачи сигналов. Радиооптическиесистемы с закрытым каналом, в которых средой распространения сигналов является волоконный световод, называются волоконно-оптическими системами (ВОЛС). Ниже будут рассматриваться радиооптические системы с открытым каналом.
6.2.1. Система с открытым каналом
Рассмотрим упрощённую структурную схему однонаправленной (симплексной) оптической системы, с передачей по открытому каналу (рис.6.1).
Рис.6.1. 1-источник излучения, 2- источник сигнала, оптический модулятор, 4- передающая оптическая антенна, 5 - канал передачи, 6 - приемная оптическая антенна, 7 – приемный оптический модуль, 8 – фотодетектор, 9 – усилитель сигнала, 10 – устройство обработки сигнала
Источник излучения 1 генерирует оптическую несущую, в которую с помощью оптического модулятора 3 вводится, в виде аналогового или цифрового сигнала, сообщение от источника 2. Канал передачи оптического излучения 5, в который с помощью передающей оптической антенны 4 вводится излучение, представляет собой или одну среду – свободное пространство, атмосферу, воду, диэлектрический или полупроводниковый волноводный канал или комбинацию нескольких сред. Прошедшее через канал излучение поступает на приёмную антенну 6 и далее в тракт фотоприёмника 7 с фотодетектором 8, усилителем 9 и устройством обработки сигнала 10. В фотоприёмнике оптическое излучение собирается, преобразуется в фототок и усиливается, затем демодулируется для восстановления передаваемой информции. Если информация закодирована, то в дальнейшем сигнал должен быть раскодирован.