基于LED的高速水下光通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無(wú)線通信技術(shù)在近代歷史上經(jīng)歷了大幅度的飛躍。近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，通過(guò)建立地面無(wú)線電鏈接，無(wú)線鏈接和網(wǎng)絡(luò)的新型應(yīng)用在軍事，商業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域取得了很大的成功。這些新型應(yīng)用的成功主要?dú)w因于數(shù)十年人類對(duì)射頻（RF）傳輸?shù)难芯?。然而，由于射頻能量在海水中高度衰減，無(wú)線鏈路一直局限于水上應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線水下通信，必須尋求其他方法。
　　無(wú)線水下通信目前主要分為三種，包括水下光通信，水聲通信以及水下電磁波通信。這三種方法都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。其

2、中，水下光通信在沿海水域通信中得到大量應(yīng)用。雖然其通信范圍在渾濁的水中只能達(dá)到幾米，但帶寬卻可以很高（明顯高于聲學(xué)方法），而且可以改變操作，在諸如平臺(tái)之間的短距離通信應(yīng)用中是可行的。這些平臺(tái)包括無(wú)人水下航行器（UUV），潛艇，艦船，浮標(biāo)，對(duì)接站和潛水員等。
　　這篇論文將介紹一種基于LED的光通信方法，作為在高速、中等距離、低功率、更簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的改進(jìn)方法得以應(yīng)用。為了達(dá)到在至少10米的距離范圍內(nèi)傳輸1 Mbp數(shù)據(jù)速率，將

3、使用基于發(fā)射系統(tǒng)的超亮藍(lán)色發(fā)光二極管和基于接收系統(tǒng)的藍(lán)色增強(qiáng)型光電二極管。通過(guò)在水下的測(cè)試結(jié)果表明，在13米范圍內(nèi)成功接收至少3Mbps數(shù)據(jù)傳輸。如果改進(jìn)測(cè)試環(huán)境，可能會(huì)得到更為理想的結(jié)果。
　　具體完成的工作如下：
　　1、探討水下無(wú)線通信的主要方法，包括對(duì)水聲通信技術(shù)，無(wú)線電波技術(shù)的介紹。分析研究水下光傳播的特性，包括光的吸收和散射，以及一些其他因素對(duì)光傳播產(chǎn)生的衰減影響。通過(guò)分析不同的水下通信信道優(yōu)缺點(diǎn)，為水下無(wú)線光通

4、信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。
　　2、利用二進(jìn)制啟閉鍵控原理設(shè)計(jì)光發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)比較發(fā)光二極管和激光二極管兩者的性能，最終采用發(fā)光二極管作為發(fā)射機(jī)光源。選擇場(chǎng)效應(yīng)管作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)，通過(guò)USB-TTL轉(zhuǎn)換，將發(fā)射數(shù)據(jù)傳輸至電路系統(tǒng)中，完成并測(cè)試發(fā)射機(jī)系統(tǒng)。
　　3、構(gòu)建光接收機(jī)系統(tǒng)，選擇光電二極管作為光電探測(cè)器，經(jīng)過(guò)電流-電壓轉(zhuǎn)換器，將光電二極管傳輸?shù)碾娏餍盘?hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)反相電壓放大器將一個(gè)負(fù)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檎妷翰?/p>