Физическая модель системы связи

Рис.1.

Физическая модель системы связи показана на рис. 1. Информационный сигнал, поступающий на вход устройства 1. Преобразуется в нем в вид, удобный для модуляции, а затем направляется в подмодулятор - усилитель 2 и далее в цепь возбуждения модулятора 3. С помощью внешнего или внутреннего модулятора изменяются (модулируются) один или сразу несколько параметров излучения лазера 4 как-то: амплитуда, интенсивность, частота, фаза или поляризации. Модулированный лазерный луч коллимируется оптической антенной передатчика 5, представляющей собой, как правило, телескопическую систему, расширяющую выходящий луч. С помощью оптической приемной антенны (объектива) 6 сигнал фокусируется на оптический приемник 7. Выходным сигналом оптического приемника является электрический сигнал. Последующие электрические цепи образуют демодулятор 8, который можно рассматривать как обычный радиоприемник, в котором осуществляются операции по выделению информационного сигнала. Для получения окончательно восстановленного информационного сигнала служит
декодирующее устройство 9.

Связь между переданной и принятой энергией сигнала

описывается уравнением дальности действия системы связи. Это уравнение характеризует распространение излучения в канале связи, потери за счет естественного расхождения луча в свободном космическом пространстве или атмосфере и ослабление сигнала при прохождении в отдельных трактах и компонентах (составных элементах) системы связи. Потери энергии, несущей в модуляторе и оптической антенне передатчика характеризуются их коэффициентом пропускания

,

определяемом как

где P_изл - мощность на выходе передающей системы,

- P_лаз - мощность лазера.

Типовая оптическая антенная система передатчика, представляющая собой телескопическую систему, формирует в пространстве коллимированный луч кругового сечения. Вследствие явления дифракции расхождения луча в дальней зоне обратно диаметру апертуры оптической антенны передатчика. Если приемная оптическая антенна с диаметром d_пр расположена на расстоянии

от передатчика и направления по оптической оси, то дифракционный угол равен . При большом плотность мощности в плоскости приемника почти постоянна и равна максимальному значению I₀ по апертуре приемника, максимальное значение принимаемой мощности равно

где

- - интенсивность в центре дифракционной картины,

- d_пер - апертура передатчика,

- - пропускание атмосферы,

- d_пр - апертура приемника,

- - длина волны излучения.

В приемной антенне имеют место потери полезного сигнала.Если

характеризовать эти потери коэффициентом пропускания (учитывающим ослабление и рассеяние в антенне), а также учесть то, что мощность полезного сигнала из-за ошибок нацеливания и влияния атмосферы составляет в среднем ½ P_{пер max} , можно написать формулу, связывающую мощность сигнала на входе фотодетектора, мощность лазерного передатчика и дальность действия системы связи, в виде