激光无线语音通信系统的总体设计
2.1  系统总体方案设计
激光无线语音通信系统是由一台激光发射端机、一台激光接收端机和语音信号的处理部分构成。它由麦克风收集语音信号，经过凌阳单片机处理成数字信号，并由激光发射端机向激光接收端机发射激光信号(语音)，激光接收端机接收并解调来自对方的激光信号，再经过凌阳单片机处理播放出语音。激光发射端机和激光接收端机的基本工作原理如图2-1所示(图中只画出系统的发射和接收部分)。
图2-1 激光发射端机和接收端机原理框图
由图可见，发射端机的主要组成部件有：(1)半导体激光器发射光源以及它的驱动电源。(2)发射望远镜。(3)信号输入和处理的电路。要传输的信号可以从电端口输入，也可以从光纤端口输入，经放大输出到激光器的驱动器，来推动激光器。
    接收机的主要组成部件有：(1)硅APD探测器。(2)接收望远镜。(3)信号放大处理电路。探测到的光信号在APD管转化为光电流后，经前置放大、整形放大。输出方式也有二种：一是放大后以ECL或TTL电信号从电端口输出。另一种是输出到1.3微米激光器的驱动器，推动激光器，从光纤端口输出光信号。另外每台样机都配置一个瞄准望远镜。
在激光接收端机与激光发射端机的设计完成后，所需做的就是在发射端机上输入经过调制的语音信号，并从接收端机的语音播放系统中播放出来。
语音信号是通过与凌阳单片机相连接的麦克风接收，将所接收到的语音传输到单片机中调制成数字的形式，供发射端机发射。而语音的播放是通过把接收端机所收到的调制信号，传递到凌阳单片机，经过解调后播放出来。
2.2  系统保密性能分析
本课题设计的大气激光通信样机的发射角为1mrad，发射功率40mW，发射面积很小可近似为点光源，传输1Km之后光斑直径达到1m，接收光学系统口径为70mm，假设接收光学系统正处于接收端光斑中心，则接收光学系统接收到光功率占接收端光斑功率的比率为：
                        （2-1）
 代表的是接收光学系统口径， 代表的是光斑直径。
如果考虑接收光学系统光轴与发射系统光轴的对准误差，假设对准误差为0.1mrad，考虑最严重情况，即接收系统光轴偏离发射系统光轴0.1m，则接收系统接收到的光功率占接收端光斑功率的比率为：
                         （2-2）
光束扩展损耗约为 。
显然，发射机发生的绝大部分光功率都消散在大气中，完全可以在激光束传播的信道范围内放置另一部甚至几部接收机。不论放在原接收机的前面还是后面，只要不阻挡入射到原接收机上的激光，它们就可以成功地接收信号光而不影响发射机与原接收机之间的通信，达到窃听的目的。
由于窃听接收机放置的位置比原接收机的位置偏，它的光轴偏离发射系统光轴比较大，因此它的光束扩展损耗也就比原接收机大。在发射系统和接收系统的损耗、大气传输损耗相同的条件下，只要窃听接收机的探测器灵敏度足够高，就能窃听到发射机发出的信号光。一般PIN探测器灵敏度有-30dBm，好的PIN能达到-45dBm，在天气情况较好，大气衰减很小的情况下，这样的灵敏度完全能够满足要求，所以窃听方案是可行的。
上述分析是从理论上来论证窃听的可行性，由于我们设计的大气激光通信机采用的是不可见的红外光作为光源，并且接收灵敏度可达-44.8dBm，因此保密性佳安全可靠。
当然，为确保系统具有更高的可靠性，我们要从以下两方面着手，加强保密工作。
1、选用性能优良的光学系统对激光束进行准直，尽可能降低光束发散角，同时在接收机中加上自动跟踪系统来保证足够的接收光功率；
2、对信号加密，信息信号进入编码器之前先进行加密，这样，即使信号被窃听，加密的信号也能保证信息不会泄漏。这种方法简单易行，增加的成本较少，具有较高的研究价值。