Föreläsning i kursen Kommunikationssystem (SMS005) Luleå Tekniska universitet 2002-03-27 OPTISK KOMMUNIKATION Emil Hällstig, Totalförsvarets forskningsinstitut [email protected]FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut INFO APRIL 01 Om myndigheten FOI.ppt 1 • Myndighet under Försvarsdepartementet • Finansieras med uppdrag och anslag • 1220 anställda varav 860 forskare
17
Embed
OPTISK KOMMUNIKATION · Om myndigheten FOI.ppt 4 GRINDSJÖN INFO APRIL 01 FOI’s uppdragsgivare Utrikesdepartementet, UD 1 % Övriga Försvarets Materielverk, FMV Försvarsdepartementet
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Föreläsning i kursen Kommunikationssystem (SMS005)Luleå Tekniska universitet
mellan filter och insignalinsignal som skallanalyseras
SLM 2SLM 1
Assistent C.S.Tanner
Bells ”Photophone”År 1881
Solljus
Graham Bell
Membran
Selendetektor
Exempel • Gamla grekerna (Polybios 200 BC) –
eldar och kodsystem
• Optisk semafor (Claude Chappe)
Optisk kommunikation hos
de gamla grekerna
8 tecken/min
bithastighet – 0.7 bit/s
σσσσρρρρθθθθππππ4
5
3
2
1
οοοοννννµµµµλλλλκκκκ
ϕϕϕϕιιιιηηηηγγγγφφφφ
εεεεδδδδχχχχββββαααα
54321
Höger
Vän
ster
Optisk fiber
WDM - Wavelength Division Multiple Access
1540 – 1560 nm
• Kommersiella system går mot 40
Gb/s
• 22/3 2002 – LUCENT 64 kanaler a
40 Gb/s = 2.56 Tb/s över 400 mil
Optical free space communication
• Combines the benefits of optical and wireless
communication
• High data rates• Low interference• Hard to evesdrop• Jamming insensitive
• Portable
Optical data link versus
radio links
Optical free space links:• Low power consumption• Low weight• Small• High data rates
Radio links• No requirement of line-of-sight• Weather insensitive• Insensitive to vibrations• Communication with moving objects• Not only point to point communication
Short range communication, 0-10 m
• Remote controls for TV, HiFi, Cars, Garage doors, ...
• Between laptops, calculators, cellular phones, ...
• Personal area networks
• Often diffuse and always eyesafe• Up to 4 Mbit/s
• Typically LED – 0.85-0.9 µm, ~1mW, 30-60o
Medium range communication, 10 m - 5 km
• Links between LAN in different buildings
• Communication with temporary
stations• Link to moving object
• Point-to-point, 0.5-6 mrad• Up to 1 Gbits/s• LED or Laser diode – 750-950
nm, 1550 nm, 1-100 mW• Not always eyesafe• Disturbances from the
atmosphere
Absorption i atmosfären• Absorption i gasmolekyler och aerosoler
• Mätningen är utförd genom 1820 km
atmosfär vid havsnivå
Turbulens
Tid
Sign
al
10 ms
Long range communication, 5 km – 36 000 km
• Ground to aircraft• Ground to low-earth orbit or
geostationary satellite• Between satellites
• Up to 1 Gbits/s• Laser diodes, CO2, Nd-YAG, ~
1W• Hard to point and track• Large influences of the
atmosphere
SILEXSemiconductor Intersatellite Link EXperiment
ESA – European Space Agency
LEO – SPOT 4 (1998)GEO – ARTEMIS telecomm (21/7 2001)
• Första lyckade uppkoppling 22/11 2001
• NRZ modulation (No Return to Zero)
• Under hösten 26 lyckade länkningar
• CCD för tracking
• Fri sikt 5 gånger per dygn
• Tamperatur stabilisert till +-0.2 grader C
• 50 Mbit/s – BER: 8.9 10-9
• Bilden till höger är Lanzarote
Acquisition1) Modeller över banorna för grov
inriktning2) ARTEMIS skannar en ljusfyr
bestående av 19 dioder – 750 urad3) SPOT 4 hittar fyren och riktar sin
telekomm stråle (10 urad) mot ARTEMIS
4) ARTEMIS känner av telekomm
strålen, stänger av fyren och riktar
in sig
SILEXSemiconductor Intersatellite Link EXperiment
Standard avvikelse i riktning ~0.10 urad
Informations- och Ledningsöverläge
Exempel på systemkoncept
Handhållet systemretromottagare på UAV
PlattformsplaceratExempel: UAV, strf, hkp
Kommunikation mellan fordonÖverföring av information TV/IR, kombinera med avståndsmätning, laser radar
Mark till UAV alt . UAV
till markÖverföring av information från
marksensorer till UAV samt vice versa
Kommunikation mark-luftÖverföring av t.ex. målinformation, spaningsdata etc.
Kommunikation mark-markÖverföring av information för enkla
Höga drivspänningar, effektkrävande,vågledarstruktur
Vätske-kristaller
Polarisationsvridning/fasförskjutning
NematiskaFerroelektriska
< 1kHz< 1MHz
Potential för snabba
modulatorer – liten
switchvinkel
Kvantbrunn Kvantbegränsad
StarkeffektAlGaAs/GaAs 0.1-40 GHz Integreras med Si-teknik
Akusto-optisk
Braggspridning TeO2, Ge 1 MHz Utvecklad teknik, kräver separat drivelektronik
Mekanisk Refraktiv eller reflektiv Spegel, prisma, kil
1-5 kHz Mekanisk, rörliga delar
Foto-refraktiv
Fotorefraktion LiNbO3, SBNGaAs, BaTiO3
1–100 kHz Komplicerad teknik, forskning
Vätskekristallmodulator
Polarisator
Polarisator
FLC-cell
V
+V
-V
Vätskekristaller-ferroelektriska (FLC)• Tidsrespons 20-100 µs• Utnyttjar polarisationseffekter• Stora aperturer• 500 < λ < 1500 nm• Kan integreras med Si-drivelektronik• Nya material studeras med sub-µs