【正文】 直、斜交、或者彎曲走線，避免相互平行以減少寄生耦合；避免相鄰導(dǎo)線平行段過長，加大信號線間距。 印制電路板合理分區(qū)。 一、供電系統(tǒng) 為防止從電源系統(tǒng)引入干擾，采取直流穩(wěn)壓電源保證供電的穩(wěn)定性，防止電源的過壓和欠壓。 可靠性設(shè)計由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜和各種各樣的電磁干擾，單片機應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性設(shè)計、抗干擾技術(shù)的應(yīng)用變得越來越重要。? 激光收發(fā)模塊與單片機的連接。? 單片機對按鍵信號的處理。 激光通信系統(tǒng)組成激光通信系統(tǒng)由：激光發(fā)射與 APD 激光收發(fā)系統(tǒng)、廣角 PIN 激光接受系統(tǒng)，調(diào)制與解調(diào)，電磁兼容控制等部分組成 [9]。二者相減，差值△就是該脈沖在對應(yīng)的 PPM 周期中的位置。每個脈沖到來的時刻，觸發(fā)一次中斷并用 PPM 計數(shù)器 PPMCt 記錄下該時刻 timerl 的值；同時 PPM 周期計數(shù)器 PPMPrCt 加上一個周期的長度(即PPMPrCt 加上 1024)。解碼模塊用 16 位計數(shù)器 timerl 對 PPM 信號計數(shù)，在無數(shù)據(jù)傳送的空閑期間，timerl 不動作并被清零； PPM 周期計數(shù)器PPMPrCt 也被清零。PPM 信號解碼相對復(fù)雜。當(dāng)緩沖區(qū)中有待發(fā)數(shù)據(jù)時，取半字節(jié)數(shù)據(jù)Ⅳ，其 PWM 一 1 信號脈寬為Ⅳ 7，PWM 一 2 信號脈寬為(Ⅳ7+7) ，把Ⅳ左移 3 位(乘以 8)送入 CCPR2L，CCPR2L 的值加上 8 后送入CCPRlL。CCP 模塊的時基 timer2 作了 1：4 預(yù)分頻，周期寄存器 PR2 設(shè)置為最大值 255，則 PPM 周期為 256 個時基計數(shù)單位，共有 32 個時隙寬度，每個時隙 T=256／32=8 個肘基計數(shù)單位。系統(tǒng)上電初始化后，PPM 編碼模塊被啟動并一直不間斷地生成 PPM 周期。PPM 信號編碼關(guān)鍵在于找出數(shù)據(jù)與對應(yīng)的 PPM 信號在一個 PPM 周期中的位置，也即在 PPM 周期開始后，需要在什么時刻發(fā)送出一個 PPM 脈沖。模塊中設(shè)置了發(fā)送和接收兩個環(huán)形隊列緩沖區(qū)，以使模塊有較好的性能。PIC 單片機軟件部分主要有 3 個模塊：串口通信模塊、PPM 編碼模塊和PPM 解碼模塊。PIC 單片機是最好的選擇之一，其中檔系列中很多都滿足要求。 PIC 單片機系列產(chǎn)品齊全，性能優(yōu)越，久經(jīng)市場考驗，2022 年出貨量冠全球之首，業(yè)界應(yīng)用非常廣泛，它被普遍認為是抗干擾性能最優(yōu)異的單片機之一?？紤]到 PIC 單片機有兩個 CCP(capture／tom—pare／ PWM)模塊，可以同時輸出兩路 PWM 信號。因此收發(fā)器設(shè)計成與數(shù)據(jù)終端相對獨立的模塊，它為兩個數(shù)據(jù)終端提供一條全雙工異步串行數(shù)據(jù)傳輸通道，數(shù)據(jù)傳輸率為 9600 bps(可通過修改軟件改變)，該通道對數(shù)據(jù)終端是“透明的”，相當(dāng)于用一條串口線纜連接了兩個數(shù)據(jù)終端。一般使用半導(dǎo)體激光器件產(chǎn)生激光，用激光收發(fā)器完成 PPM 信號的編碼解碼、發(fā)射與接收，并通過 RS 一 232 異步串行口與數(shù)據(jù)終端 PC 機相連。另外，這些電路中常常是把調(diào)制和解調(diào)分成兩個模塊，各用一個主控芯片，而不是由一個芯片同時完成，這使得電路相對復(fù)雜，且成本提高，本文所述的 PPM 調(diào)制全雙工激光無線通信收發(fā)器就克服了以上的不足。以單片機為核心的電路，其辦法是生成攜帶數(shù)據(jù)信息的 PWM 信號，然后通過觸發(fā)整形電路轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的 PP,M信號，它需要額外的信號轉(zhuǎn)換電路，且產(chǎn)生的 PPM 信號的脈沖寬度是固定的，不可由軟件設(shè)定。 控制方法的確定 該領(lǐng)域現(xiàn)有的控制方法 PPM 調(diào)制方式具有編碼簡單、能量傳輸效率高的優(yōu)點，是激光無線通信中常用的調(diào)制方式。華中科技大學(xué)提出了一套完整的大氣激光通信系統(tǒng)實現(xiàn)方案,調(diào)制技術(shù)采用的是 1M/DD 在光的調(diào)制之后與解調(diào)之前均增加 SOA(半導(dǎo)體光放大器), 可以把光放大至少 10DB 以上從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀可以看出來,應(yīng)用于深空星際間或水下激光通信中的 PPM 調(diào)制技術(shù)己經(jīng)有了比較深入的研究,國外已經(jīng)將該技術(shù)應(yīng)用到了實際系統(tǒng)中,并取得了性能良好的實驗數(shù)據(jù),但是應(yīng)用于近地大氣激光通信系統(tǒng)中的 PPM 調(diào)制的研究卻較少,尤其在國內(nèi)只有較少的科研單位涉及這一領(lǐng)域的研究。國內(nèi)成都光機所、上海光機所、桂林電子工業(yè)學(xué)院、成都電子科技大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京大學(xué)等科研單位對大氣激光通信的調(diào)制解調(diào)技術(shù)研究較多。英國設(shè)菲爾德大學(xué)對光無線通信調(diào)制技術(shù)進行了深入研究, 對各種己經(jīng)或可能應(yīng)用于大氣激光通信的包括 OOK、PPM、PIM、DH 一 PIM 等調(diào)制技術(shù)進行了全面的比較和分析，并實現(xiàn)了 PPM 調(diào)制解調(diào)的硬件電路。CRL 研制的 ETS 一 Vl/LCE 系統(tǒng)中,信號光采用曼徹斯特碼脈沖調(diào)制,信標(biāo)光用 SKHz 的信號進行 20%的幅度調(diào)制。八十年代,美國海軍學(xué)院( Navy Academy)研制出一種用于海島與海岸之間進行圖象和數(shù)據(jù)交換的大氣激光傳輸通信系統(tǒng),利用聲光調(diào)制和雪崩光電二極管接收,具有 SMHz 的帶寬,可以傳送 25 路數(shù)據(jù)和一路視頻信號。下面列出一些減少激光在大氣中傳輸損失、增加通信距離的辦法和措施：（1）采用處于大氣窗口的波長較長的激光器作為光源進行通信； （2）提高激光器的輸出功率； （3）提高光電探測器的靈敏度，降低自身的噪聲，以求探測更微弱的信號； （4）研制能同沿幾個方向進行傳輸?shù)耐ㄐ叛b置； （5）設(shè)立多個中繼站，在通信傳輸線路中設(shè)立一個或多個中繼站，中繼站可將變?nèi)醯暮贾蓦娮涌萍即髮W(xué)本科畢業(yè)論文6 激光通信系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 調(diào)制方法研究 在國外, 美國、日本、歐洲等國家是較早進行大氣激光通信研究的國家。不同波長的激光在大氣中的吸收衰減也不同。在較低的大氣層中大部分水份以水滴、霧和水蒸氣的形式集合起來，占大氣體積的4％，同時光的傳播也受到天氣的影響，它使大氣能見度變差。 大氣傳輸技術(shù) 激光在大氣中傳輸受氣候條件影響很大，即光在傳輸時強度衰減很快，這主要是由于大氣的氣體分子和大氣氣溶膠分子的“散射” “吸收”造成的。 光電檢測器（或光電探測器）也是激光通信的核心部件，用于光信號接收轉(zhuǎn)換?；祛l器就是一個光電檢測器，它對兩束疊加的光波起檢測和混頻作用，輸出差頻 fm＝f0－fc 中頻信號，經(jīng)中心頻率為 fm 的帶通濾波器還原成電信號。外差檢測接收的原理與無線電波的外差檢測接收相似，如圖 2 所示。接收方法有直接檢測接收和外差檢測接收。此外直接調(diào)制還有脈碼調(diào)制，外調(diào)制中有振幅調(diào)制、頻率調(diào)制、脈碼調(diào)制、偏振調(diào)制等。把調(diào)制元件（如光電晶體等）放到光源之外，使被信息信號調(diào)制了的電信號加到調(diào)制晶體上，當(dāng)光束通過晶體后，其光束中的某個參數(shù)（強度、頻率、相位、偏振等）隨電信號變化而變化，從而成為載有信息的光信號稱為外調(diào)制。調(diào)制方式有內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制兩種。 調(diào)制與解調(diào)器調(diào)制就是把信號疊加到載波上。建議采用大光腔 GaAs－AlGaAs 激光器。 激光器激光器用于產(chǎn)生激光信號，并形成光束射向空間。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，它是把接收的已調(diào)制信號進行反變換，恢復(fù)出原數(shù)字信號送到接口電路。杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文4接口電路的作用是將計算機與調(diào)制解調(diào)器連接起來，使之能同步、協(xié)調(diào)工作。當(dāng)開關(guān) K 擲向下時，可傳遞數(shù)據(jù)，進行計算機間通信，這相當(dāng)于一個數(shù)字通信系統(tǒng) [2]。受調(diào)制的信號通過功率驅(qū)動電路使激光器發(fā)光，這樣載有語音信號的激光通過光學(xué)天線發(fā)射出去。圖 1 所示的是一臺激光通信機的原理框圖。隨著技術(shù)的不斷完善和新器件的不斷出現(xiàn)，大氣激光通信技術(shù)已成為當(dāng)今信息技術(shù)的一大熱門技術(shù)，其作用和地位已能和光纖通信、微波通信相提并論，是構(gòu)筑未來世界范圍通信網(wǎng)必不可少的一種技術(shù) [6]。該技術(shù)采用半導(dǎo)體激光器為光源，所構(gòu)成的通信系統(tǒng)為無線數(shù)字通信系統(tǒng)，主要用于固定點使用，也可用作應(yīng)急搶通，其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域是在數(shù)據(jù)網(wǎng)、電話網(wǎng)、微蜂網(wǎng)及微微蜂窩網(wǎng)的入網(wǎng)應(yīng)急設(shè)備及不便敷設(shè)電纜及光纜的近距離場合。本課題在激光通信系統(tǒng)方面做了研究工作。 激光大氣通信要在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)重點發(fā)展以下幾個方面：（1）開展大氣激光通信相關(guān)技術(shù)的研究；（2）研制大功率、高靈敏度、遠距離的激光通信系統(tǒng)；（3）研制目標(biāo)成像定位跟蹤的移動光通信系統(tǒng)；（4）建立實現(xiàn)多中繼、多方向的面?zhèn)鬏斖ㄐ啪W(wǎng)；杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文3（5）建立大氣－空間一體化的遠程通信網(wǎng)。由此可見，各國對激光大氣通信的研制工作不斷深入，大氣激光通信技術(shù)勢必將有較大的提高和發(fā)展，尤其是在電磁頻譜復(fù)雜、電子干擾日益嚴重的環(huán)境中，光通信顯得尤為重要。（傳統(tǒng)的狹窄） ，功率僅為 5 W，傳輸性能得到較大提高。還可以實現(xiàn)激光通信與無線電通信互相轉(zhuǎn)換，即在大雨、大霧的天氣可用無線電通信，其它時間則用激光通信。 20 世紀(jì) 90 年代后期研制的激光通信系統(tǒng)功能強、技術(shù)復(fù)雜、自動化程度高。美國建立了一條 24 km 的 24 路雙音頻激光電話線路，采用 40 mW 連續(xù)波 He－Ne 器件，磷酸二氫鉀晶體脈位調(diào)制，作用距離達 5 km。通過衛(wèi)星全反射的全球通信和星際通信，以及水下潛艇間的通信 [5]。為保證發(fā)射和接收點之間瞄準(zhǔn)，不僅對設(shè)備的穩(wěn)定性和精度提出很高的要求，而且操作也復(fù)雜。這就嚴重地影響了通信的距離；瞄準(zhǔn)困難。杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文2激光通信的一些弱點是：大氣衰減嚴重。激光不僅方向性特強，而且可采用不可見光，因而不易被敵方所截獲，保密性能好；結(jié)構(gòu)輕便，設(shè)備經(jīng)濟。激光通信優(yōu)點：通信容量大。要傳送的信息送到與激光器相連的光調(diào)制器中，光調(diào)制器將信息調(diào)制在激光上，通過光學(xué)發(fā)射天線發(fā)送出去。發(fā)送部分主要有激光器、光調(diào)制器和光學(xué)發(fā)射天線。利用激光來有效地傳送信息，叫做激光通信。因此對激光通信研究頗有意義 [4]。隨著信息時代地不斷發(fā)展，只靠電信號傳輸數(shù)據(jù)已經(jīng)滿足不了人類日益劇增的需求 ，而光通信更大程度上能實現(xiàn)要求，比如光纖到戶等等。激光通信是以激光為載體來傳遞信息的一種通信方式。 LED display；AD conversion杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文1. 緒 論 .........................................................................................