[发明专利]一种应用ROF及光纤光栅传感的地铁车地通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤无线通信、微波光子技术、传感技术和激光器技术， 适用于车地通信系统、微波光子、光纤传感以及光纤通信等领域。

背景技术

ROF（Radio Over Fiber）技术是用光纤通信代替传统无线通信中从 中心站(CS，Central Station )到基站(BS，Base Station )的一 段微波传输，中心站通过光纤与多个功能简单的基站相连。所有的处 理功能，包括调制解调、编解码、路由等在中心站完成，基站的主要 功能是实现光信号和微波信号的转换。在中心站，基带电信号经过电 调制器调制到毫米波发生器产生的毫米波上，再送入光调制器，将该 复合电信号调制到从毫米波发生器处得到的可再用光载波上，以适用 于光纤信道传输。以上这些都在中心站完成。微波、毫米波信号（RF 信号）发生技术是ROF技术的关键技术，目前已有的RF信号发生技术包 括直接调制、外调制和光外差方法等，其中光外差法以其优异的性能 成为产生光载RF信号的有效方法。此方法产生一个携带基带信号信息 的RF信号，以及两个不携带基带信号信息的边带信号。

光纤光栅传感技术是一种利用光纤光栅（Fiber Bragg Grating）传 感器进行传感的的技术。基于光纤光栅传感器的传感过程是通过外界 物理参量对光纤光栅布拉格（Bragg）波长的调制（如波长发生漂移） 来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器，可制成用于检测应 力、应变、温度、压力、振动、位移、加速度、倾角等多种参量的光 纤传感器和光纤传感网。

SSG-DBR激光器（superstructure-grating distributed Bragg r eflector lasers） 是一种通过偏置电流变化调谐的宽带激光器，可调谐范围可达到103n m，峰值间隔约为10nm，其输出为宽带激光。

车地通信系统是指通过无线通信技术将列车运行过程中车载系统监测 的事件和关键数据实时传送到地面的监控中心，供地面进行相应的处 理，在地面实时监视列车当前的运行位置，及时发现事故隐患，保证 行车安全，并且为列车中的乘客提供通信服务。

目前应用在车地通信中的无线数据通信方式主要有：卫星GPS通讯，G PRS通信 ，短信息，GSM-R通讯系统。在这四种方式中，GPS通讯需要 较高的设备成本，GPRS需要占用用户的通信带宽，短信息有较高的传 输时延，而GSM-R需要专用网络，在网络之外的用户无法使用，无形中 降低了资源的利用。

发明内容

本发明所要解决的是现有技术存在的问题，提出一种应用ROF及光纤光 栅传感的地铁车地通信系统。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案：

一种应用ROF及光纤光栅传感的地铁车地通信系统，该地铁车地通信系 统包括，地铁车地通信系统的地面通信部分和地铁车地通信系统的列 车通信部分。

地铁车地通信系统的地面通信部分包括：双波长光源，光强度调制器 ，光电探测器，掺饵光纤放大器，双工器，第一、第二发射天线。

构成地铁车地通信系统的地面通信部分的器件之间的连接：

双波长光源连接光强度调制器的一端，光强度调制器的另一端连接光 电探测器的输入端。

光电探测器的输出连接掺饵光纤放大器的输入端，掺饵光纤放大器的 输出连接双工器的输入端，双工器的第一输出端连接第一发射天线， 双工器的第二 输出端连接第二发射天线。

构成地铁车地通信系统的列车通信部分包括：接收天线，本地振荡器 ，混频器，信号处理器，SSG-DBR激光器，光纤光栅传感器组，光环行 器，光电转换器，第三发射天线。

构成地铁车地通信系统的列车通信部分的器件之间的连接：

混频器的一个输入端连接接收天线，混频器的另一个输入端连接本地 振荡器的输出端，混频器的输出端连接信号处理器的输入端。

信号处理器的输出端连接SSG-DBR激光器的调谐电流输入端，SSG-DBR 激光器的输出连接光环型器的第一端口，光环行器的第二端口连接光 纤光栅传感器组的一端，光环型器的第三端口连接光电转换器的输入 端，光电转换器的输出端连接第三发射天线。