远距离红外激光无线通信系统设计与实现

红外光又称红外辐射或红外线。作为红外技术主要应用，红外通信技术由来已久，它是以红外线为载体，利 用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。红外无线通信采用光传输 及无线工作机制，一般由红外发射和红外接收系统两部分组成。发射系统对一个 红外辐射源调制后发射，接收系统通过光电转换器件接收，对信号进行放大、检 波、解调、整形等后输出。红外通信按链接方式可以分为定向可视链接方式和非 定向可视链接方式。其中非定向可视链接通信通过发射机发出大发散角光束，并 扩大接收机的接收视野，使得接发两端不需要严格对准便可进行通信，由于信号 在传输过程中需要经过墙壁或天花板的反射，所以此种链接方式通常应用于室内 通信。定向可视链接在实际中应用较多，例如各种电器的遥控器等。而且，它也 是红外数据协会(IrDA)选用的用于非中心对等网络的链接方式，但是由于其常用 于短距离低速率通信，限制了其进一步发展。 远距离红外激光无线通信系统设计与实现的知识点可以从以下几个方面进行详细说明： 1. 红外通信技术概念：红外通信技术利用红外线作为通信的载体，即通过红外辐射传递信息。红外线是电磁波谱中的一部分，波长大于可见光但小于微波。红外通信技术的特点在于其安全性较高，因为红外光不易穿透非透明障碍物，因此能够用于较为安全的近距离通信。 2. 红外通信系统组成：红外通信系统一般由红外发射系统和红外接收系统两个主要部分构成。红外发射系统通过调制一个红外辐射源发射红外信号，而红外接收系统则负责通过光电转换器件接收红外信号，并进行必要的放大、检波、解调和整形，最终输出可被终端设备识别的信息。 3. 红外通信工作原理：在红外通信中，发射系统通常利用调制技术将要传输的数字信号（比如二进制数据）加载到红外光载波上，然后将调制后的红外信号发射出去。接收系统通过适当的传感器（如光电二极管）接收红外光信号，并将其转换成电信号。电信号经过放大、解调等一系列处理后，最终还原出原始的数字信号。 4. 红外通信的链接方式：红外通信可按照链接方式的不同分为定向可视链接方式和非定向可视链接方式。定向可视链接方式要求通信双方在视线范围内对准，这种方式通常用于短距离的通信，如遥控器控制。非定向可视链接方式则是通过发射较大发散角度的光束并扩大接收器的视场，实现通信设备间的非对准通信，这种链接方式更适合室内环境，因为信号可以反射墙壁或天花板。 5. 远距离红外激光通信的挑战：由于红外光的直射性，远距离红外通信面临诸多挑战。大气中的尘埃、雾气等颗粒物会对红外光产生散射和吸收，导致信号衰减。远距离传输要求发射功率足够大，但功率的增加又可能会引起设备散热问题。此外，远距离通信需要精密的指向性和跟踪系统以保持通信质量。 6. 远距离红外激光通信系统设计：为了实现远距离红外激光通信，需要采用更高功率的激光发射器、高灵敏度的光电探测器以及复杂而精确的对准、跟踪和调整机制。此外，为了减少大气对红外光的影响，设计时还需要考虑使用特定的波长、优化发射和接收的光学系统，并可能采用编码技术来提高通信的可靠性。 7. 红外数据协会(IrDA)：IrDA是一个制定红外数据通信标准的国际组织，它制定了包括物理层、链路访问控制层和协议层在内的多项红外通信标准。IrDA标准多用于短距离、点对点的通信，例如个人电脑、打印机、移动电话等设备的无线连接。 8. 项目背景与研究意义：从文件描述中可以了解到，文章是一篇硕士学位论文，主要研究了远距离红外激光无线通信系统的设计与实现。这说明在当时（2008年），将红外通信技术应用于远距离传输是具有挑战性的课题，而该研究具有一定的前瞻性，对推动红外通信技术的发展具有积极的意义。 总结来说，远距离红外激光无线通信系统的设计与实现在技术上具有较高的复杂性，需要克服多种技术难题，并结合现代通信技术的发展趋势进行创新。这项研究不仅能够拓展红外通信的应用范围，还能为未来的通信技术发展提供理论和实践经验。