16.5. ПРИМЕРЫ ОТКРЫТЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ СВЯЗИ

16.5.1. Наземные системы связи

Примером наиболее широкого использования неканализируемой оптической передачи сигналов является обычный инфракрасный дистанционный телевизионный контроллер. Он представляет собой портативное устройство, содержащее два или более светодиодов ИК-диапазона, которые излучают серию оптических импульсов мощностью в доли милливатт. Фотодиод, установленный в телевизоре, детектирует либо прямое, либо рассеянное излучение. Последовательность импульсов может быть закодирована так, чтобы можно было переключать каналы, включать и выключать приемник, повышать и понижать уровень громкости, а также выбирать нужную страницу в Телетексте. Эту задачу можно реализовать с помощью ультразвукового устройства. Самым важным фактором при решении вопроса о том, какое устройство следует предпочесть, является стоимость преобразователей: светодиодов и фотодиодов — в одном случае и ультразвуковых преобразователей и микрофонов — в другом. В любом случае требуемая электронная обработка сигнала одинакова и относительно недорога.

Другим примером использования оптической системы является устройство для связи внутри помещения, позволяющее человеку, перемещающемуся по комнате, принимать высококачественную звуковую программу на головной телефон, при этом программа может идти от любого обычного источника: радиоприемника, магнитофона или телефона. В данном случае достаточно использовать простую модуляцию интенсивности установленного на усилителе СД. На рис. 16.13 показала блок-схема более совершенной системы аналогичного назначения. Здесь модулированная по частоте поднесущая генерируется в виде последовательности оптических импульсов. При использовании стандартного СД средний уровень мощности на частоте около будет Частотная модуляция поднесущей и ее демодуляция могут осуществляться посредством стандартного управляемого напряжением генератора, выполненного на интегральных схемах. Это устройство могло бы заменить индуктивную рамку, которая часто устанавливается в кинотеатрах и лекционных залах для удобства тех, кто пользуется слуховыми аппаратами. И вновь цена и удобство эксплуатации будут определяющими критериями использования такой системы. Кроме того, весьма важно потребление энергии приемником, который должен питаться от батареек.

Идея неканализируемой оптической передачи сигналов вне помещения нашла свое отражение в создании дуплексного скрытого полевого телефона. Приемопередающая электроника этого телефона помещается в одной половине стандартного бинокля Другая половина используется как монокль для наведения на корреспондента. Прибор соединен с легкой головной гарнитурой, состоящей из наушников и микрофона. При хороших атмосферных условиях легко достижима

Рис. 16.13. Структурная схема оптической линии связи, использующей ЧМ-поднесущую

дальность связи 1 км, если мощность излучаемого светодиодом ИК-пучка составляет несколько милливатт. При плохих погодных условиях может поддерживаться звуковая связь до тех пор, пока между операторами существует визуальный контакт. Преимущества этой системы аналогичны изложенным в табл. следует особо подчеркнуть, что здесь удается избежать использования обычных радиочастот с присущими им помехами, а также получить узкую ширину пучка. Она обычно составляет (17 миллирадиан) по уровню половинной мощности. Скрытность связи высока в том плаие, что передачу сигналов не обнаружить ни вне узкого пучка, ни вдоль линии визирования за пределами нормальной дальности. Аналогично используемое конкурирующее устройство СВЧ диапазона генерирует приблизительно на частоте имеет ширину диаграммы направленности 8° и обеспечивает дальность связи до Следует, однако, сказать, что ни то, ни другое устройство не будет широко использоваться в ближайшем будущем для замены обычных полевых радиотелефонов.

Несколько аналогичных открытых оптических систем связи применяются между фиксированными терминалами, когда пользователям нужно соединить компьютер с компьютерами или компьютеры с периферийными устройствами, расположенными в различных зданиях. По этим линиям передачи данных обычно передается информация в двоичной цифровой форме со скоростью 9,6 кбит, с. В основном в этих системах связи используются лазеры на GaAs или светодиоды в сочетании с p-i-n или лавинными фотодиодами, и обеспечивается передача

данных на расстояния до 1 км. Основной причиной использования таких систем является возможность избежать взаимных электромагнитных, помех, а также определенная независимость от наземных линий связи. Предлагалось использовать подобные системы для связи между компьютерами и периферийными устройствами, расположенными в одном помещении. В этом случае любой источник излучения может передавать данные на все фотоприемники с помощью излучения, рассеянного от стен, пола и потолка.

Характерная особенность упомянутых открытых оптических систем связи заключается в том, что в них используются самые обычные элементы. Успешное развитие таких систем зависит от тщательности разработки конструкции, которая должна удовлетворять конкретным требованиям заказчика. Закончим этот раздел коротким упоминанием о гораздо более совершенных по технологии системах. Имеется в виду экспериментальная система для связи в полевых условиях, разработанная в 1972 г. в США для военных целей. В этой системе используется эффективный лазер на излучающий на длине волны Были созданы варианты системы, использующие модуляцию как интенсивности, так и частотную, причем в обоих случаях детектирование осуществлялось методом гетеродинирования (с использованием гетеродина и охлаждаемых полупроводниковых фотодетекторов). Эксперименты подтвердили, что может быть получена очень высокая чувствительность оптического приемника, приближающаяся к квантовому пределу. Эти первые системы стали основой для систем спутниковой связи. Отметим, что оптические системы, разработанные для определения дальности, идентификации целей и дистанционного зондирования, используют те же самые методы генерирования, излучения и детектирования оптических сигналов, которые нашли применение в оптической связи.