紫外通信接收预处理系统研制

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1、电子测量技术第３３卷第１０期!"#$%ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１０年１０月紫外通信接收预处理系统研制陶源王平郑燕明尚金萍（海军工程大学电子工程学院武汉４３００３３）摘要：为提升紫外通信在较远距离的信息接收能力，针对接收端光信号转换为微弱电信号的特点，结合解调方案对信号的处理要求，设计了具有选频、放大功能的预处理系统。选用低噪声器件，采用低噪声化设计方案。结合复杂电磁环境的通信需求，考虑了抗干扰措施。利用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ对电路进行设计和仿真，对硬件电路进行了实验测试。结果表明，该预处理系统能够满足在较大距离上进行

2、通信的需要。关键词：紫外通信；预处理电路；有源滤波；抗干扰；Ｍｕｌｔｉｓｉｍ中图分类号：ＴＰ３４文献标识码：Ａ犇犲狊犻犵狀狅犳狆狉犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狔狊狋犲犿犻狀犝犞犮狅犿犿狌狀犻犮犪狋犻狅狀狉犲犮犲犻狏犲狉ＴａｏＹｕａｎＷａｎｇＰｉｎｇＺｈｅｎｇＹａｎｍｉｎｇＳｈａｎｇＪｉｎｐｉｎｇ（ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００３３）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＵＶｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎａｑｕｉｔｅｌａｒｇ

3、ｅｒａｎｇｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｗｅａｋｓｉｇｎａｌｃｏｎｖｅｒｓｅｄｆｒｏｍｌｉｇｈｔａｎｄｔｈｅｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｉｔｈａｍｐｌｉｆｉｅｒａｎｄｆｉｌｔｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｗｉｔｈｕｌｔｒａｌｏｗｎｏｉｓｅｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄ．Ｔｏｕｓｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｓｏｍｅａｎｔｉｊａｍｍｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｗａ

4、ｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＭｕｔｉｓｉｍ．Ｔｅｓｔｓｔｏｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｗｅｒｅｄｉｄ．Ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｔｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｉｎａｑｕｉｔｅｌａｒｇｅｒａｎｇｅｃａｎｂｅｓａｔｉｓｆｉｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ＵＶｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ａｍｐｌｉｆｉｅｒｃｉｒｃｕｉｔ；ａｃｔｉｖｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇ；ａｎｔｉｊａｍｍｉｎｇ；Ｍｕｌｔｉｓｉｍ０引言紫外通信是利用波长在２００～２８０ｎｍ的紫外光作为信息载体的大气自由空间光通信方式。以其抗电磁干扰、保密性好、可非直视通信以及“日盲”等特点［１］成为军事通信领

5、域中的研究热点。紫外光信号经过在大气中的强衰减传输，到达接收端时的信号非常微弱。合理设计接收方图１接收系统框架案有助于提高通信距离以及接收解调的可靠性。其中，对探测信号的预处理也是接收系统的关键组成部分。２预处理系统１紫外通信接收系统组成探测器接收紫外光功率与距离的平方成反比，根据文献［２］，在数公里以上距离接收到的电压信号在１０－３以下。设计的接收系统组成如图１所示。通过改变低压汞针对紫外光的光学天线制作成本较高，对紫外光的汇聚效灯镇流电路中相关元件参数值，实现了对光信号的ＢＦＳＫ果并不十分理想。滤光片不能够完全滤除背景光噪声，同调制。接收天线将紫外

6、光信号汇聚、收集，经滤光片削弱时对紫外光信号本身也具有衰减作用，使用的滤光片对背景光的干扰，由光电探测器完成信号的光电转换，预处理单元对微弱信号进行放大滤波等处理后送入数字处理２５４ｎｍ的紫外光的透光率仅为３０％。目前采用的光电转换器件在“日盲”波段的表现并不理想，暗电流、信号干扰单元进行采样、解调、译码，这里对于ＦＳＫ信号的数字解调等使输出电信号并不纯净。同时需要在复杂的电磁环境采用差分检波法。中具备在数公里距离上的通信能力。这些因素使得光电转换后的电信号具有微弱、存在干扰等特点。预处理系统·２６·陶源等：紫外通信接收预处理系统研制第１０期就是要将这

7、样的信号从背景噪声中提取出来，以满足后级对于设计中的有源器件，挑选了较为合适的集成运算电路的要求。放大器。实现方便，系统结构紧凑、易于调节和检测故障。设计的预处理系统如图２所示。微弱电信号通过输２．１输入级设计入级初步放大后，送入带通滤波器，削弱噪声后，由中级放接收系统采用光电倍增管作为光电探测器，光电转换大完成对信号的主放任务，经过带阻滤波后再做补充放后的电流信号通过一个接地电阻完成流压转换，该电阻两大，使其满足后续模数转换电路的要求。端的电压即为预处理系统的输入信号。电压与接地电阻成正比。但是，电阻过高又会影响信号的频率特性［３］，同时大电阻也不利

8、于对噪声的抑制。选择接地电阻在数十至数百欧姆之间。此时，转换后的电流信号非常微弱，其带负载能力