[实用新型]高速铁路自由空间光多波束分集发射装置

说明书

本实用新型涉及铁路通信技术领域，是一种高速铁路自由空间光多波束分集发射装置，包括信号箱和光发射装置；在每节火车车厢顶部外侧设有一个或多个光接收装置，在铁轨上方的每个接触网硬横跨支柱的横臂上均设有两个或多个光发射装置，在每N个接触网硬横跨支柱中的任意一个接触网硬横跨支柱上设有一个信号箱。本实用新型使得光发射装置发射的光束直接辐射在火车车厢顶部外侧面上，相比于现有技术将就激光器安装在铁轨旁，减少了光束传播距离，减少大气衰减对光束的影响。并且通过多个自由空间光信号通过多波束分集技术使用不同信道被光接收装置接收，光接收装置将接收到的光信号整合，获得性能最好的光信号，从而减少了传输过程产生的衰减。

技术领域

本实用新型涉及铁路通信技术领域，是一种高速铁路自由空间光多波束分集发射装置。

背景技术

现有高速铁路无线通信可通过射频信号通信系统、光通信系统等方式实现，采用射频信号通信的方式易受到周围沿线车站或小区信号干扰及GSM-R等铁路专用信号干扰，并且需建设大型基站，花费的建设费用和后期维护费用很高，自由空间光通信系统具有高带宽、低延迟、保密性好等优势，即能为高铁用户提供高速率通信，又也不影响铁路沿线周围用户通信，并且相对于大型基站的建设成本及后期维护费用，自由空间光通信系统的造价成本低。

自由空间光通信系统中需要对光束进行对准，来保证通信链路正常通信。现有高速铁路自由空间光通信系统中的光发射器通常安装在铁轨旁，这无疑增加了光束的传播距离，使得信号衰减更加严重，并且光束传播距离长时在进行对准的情况下容易受收发端的小幅度震荡影响，例如高铁高速运行时，经过弯道或山区时车身会发生小幅度的偏移，当车身发生偏移上下左右偏移时，极有可能使光束中心和探测器中心间发生偏移。发生偏移时，接收功率发生变化，而严重时导致链路断开。并且现有高铁自由空间光通信系统中多采用单一光信号发射和接收方法，信号极易受环境因素如阳光、雨雪、雾霾等影响，同时自由空间光信号干扰源众多，当单束光经过一个信道时信号衰减严重。单一信道极易受其他干扰源影响，接收端仅能收到一个受到损耗端自由空间光信号。

发明内容

本实用新型提供了一种高速铁路自由空间光多波束分集发射装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有铁路自由空间光通信系统将光发射器通常安装在铁轨旁造成光束传播距离增加，信号衰减严重的问题。进一步解决现有铁路自由空间光通信系统单一光信号发射和接收的方式存在的易受环境干扰，导致信号衰减的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种高速铁路自由空间光多波束分集发射装置，包括数据中心、多个信号箱、多个光发射装置、多个光接收装置和多个功分器；在每节火车车厢顶部外侧均设有一个或多个光接收装置，在铁轨上方的每个接触网硬横跨支柱横臂上均设有一个功分器和两个或多个光发射装置；在每N个接触网硬横跨支柱中的任意一个接触网硬横跨支柱上设有一个信号箱，每个信号箱与对应的N个接触网硬横跨支柱的接触网硬横跨支柱横臂上设置的所有功分器连接；数据中心通过电缆与信号箱连接，信号箱与对应的功分器连接，功分器与其所在接触网硬横跨支柱横臂上的所有光发射装置连接，光发射装置与光接收装置连接。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述光发射装置包括调制器和激光器；调制器与激光器连接。

上述信号箱包括箱体，在箱体内设有串并转换模块。

上述光接收装置包括光电探测器、低通滤波器和合成器；光电探测器与低通滤波器连接，低通滤波器与合成器连接。

上述光发射装置通过固定件设置在接触网硬横跨支柱的横臂下方。

上述光发射装置发射的光束覆盖距离长度为25m。