- 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
军用前沿:无线激光通信系统—光发射电路模块的设计
录入:edatop.com 点击:
在信标光发射模块的设计中采用驱动电路与温度控制电路分离的设计方案;在信号光发射模块中采用掺银铒光纤放大器(EDFA) 作为功率放大器的设计方案,并采用DS90LV001芯片完成PECL信号与LVDS信号转换。试验结果表明,信标先的最高输出功率为1.53W,最高频率大于10kHz;信号光的输出功率大于19.8dBm,误码率低于10-7,消光比为10.2dBm,完全满足设计需求。
无线激光通信是一种新崛起通信方式。它利用了激光的天然保密性、不占用有限的无线电频率资源等优点,在军事通信上极大地提高了武器系统在恶劣电磁环境中的通信和信息交换能力。因此,无线激光通信在现代军事通信应用上起着举足轻重的作用。
激光器驱动电路设计
激光器驱动电路如图1所示,电路设计中,主要采用运算放大器和自动增益控制电路。在该图中电路主要分成两个部分,图中的上半部分电路主要为脉冲驱动,下半部分电路主要为自动增益控制电压电路。
图1:激光器驱动电路
在下半部分电路中,将恒电流反馈或恒功率反馈控制信号通过运放放大,其中运放仍采用U10中的内部放大器,将该运放作为电压跟随器,输出信号进入运放U11A的正向输入端实现放大。U11B 为运放减法电路,将上级放大输出信号与参考电压进行比较输出,VD10为稳压二极管提供稳定电压,调整滑动变阻器R77和R70构成的分压电路来实现比较器负输入端参考电压的设定。在该部分电路设计中,自动增益控制电路中的放大器选取带宽较窄、转换速度不能过快的放大器为宜。由于调制频率为kHz数量级,因此带宽过大会有很大的噪声干扰,为了使自动增益控制电压维持恒定,必须使该电压变换缓慢,所以选取转变速度较为缓慢的运算放大器。R61为恒电流模式中的采样电阻,即它将LD的电流转换为电压信号,通过反馈回路作为恒流控制信号,将该小信号放大供给后续反馈回路。由于LD的输出功率与驱动电流有关,所以驱动电流的稳定性是决定LD的输出光功率稳定与否的一个关键因素。本设计采用了自动增益电路对参考电压Refl进行控制,即稳定了电流又起到了限定电流作用,而且结构简单实用。
[page]
热敏电阻前置放大电路设计
设计热敏电阻前置放大电路如图2所示。U14为将+5V转变为+2.5V的高精准参考电压源,该参考源有极低的噪声、低的温度系数,减少了该放大电路输出端由于电源引起的噪声干扰。R2、R3、R4和激光器内部负温度系数热敏电阻组成桥式放大电路的4个桥壁,当热敏电阻随温度变化阻值发生变化时,桥壁输出一个跟随温度变化的电压差,放大器输出的电压反映的正是放大了的热敏电阻阻值随温度变化情况。
图2:设计热敏电阻前置放大电路
温度控制采用专用的TEC集成控制电路芯片,减少了传统所采用的积分微分电路,使得设计简单,电路调试方便,可以直接硬件实现。其关键控制电路设计如图3所示。
图3:关键控制电路设计
结语
本文主要围绕军用无线激光通信发射模块部分进行深入研究,针对激光发射极的两类光发射模块,即信号光发射模块和信标光发射模块。本次设计较传统设计相比,最突出的特点及时输出功率大,适合远距离传输,结构简单小巧。本文中的设计在军用无线光通信领域将有广泛的发展前景。