CN112260752B - 一种γ射线强度调制通信***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种γ射线强度调制通信***及方法，包括沿信号传输方向依次设置的信息源、控制单元、屏蔽体、γ射线强度探测器和解调电路，通信***还包括γ源,屏蔽体包括多个屏蔽强度区域；信息源用于将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；控制单元用于根据初始电信号，驱动屏蔽体运动，使得多个屏蔽强度区域之间相互切换；当屏蔽体运动时，γ源放射出的γ射线穿过不同的屏蔽强度区域，使得穿过屏蔽体的γ射线具有多种强度，形成γ射线信号；根据γ射线信号的强度信息，将γ射线信号转化为输出电信号；将输出电信号解调为信息信号。本发明实现了利用γ射线的强度参数对γ射线进行调制并完成通信过程。

Description

一种γ射线强度调制通信***及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种γ射线强度调制通信***及方法。
背景技术
γ射线通信是以γ射线光子作为载波信号传输信息的一种通信方式。γ射线穿透力强，能量高，是波长短于0.01埃，频率高于1.5千亿亿赫兹的电磁波，由于其极高的穿透力，利用γ射线进行通信对于实现电磁屏蔽环境下的通信具有十分重要的意义。
γ射线载波频率非常高，具有粒子性特征，反映在γ射线探测器上，γ射线光子被表征为一个个在时间上离散的的脉冲串，对现有的γ射线探测器时间分辨能力而言，γ射线波动性表现的不明显，传统的电磁波调制方法并不适用，因而在现有的技术水平下探究γ射线的调制方法对于提高γ射线通信速率及拓广其实际应用领域都具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是传统的电磁波调制方法并不适用于采用γ射线通信的调制，目的在于提供一种γ射线强度调制通信***及方法，解决了提高γ射线通信速率的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种γ射线强度调制通信***，包括沿信号传输方向依次设置的信息源、控制单元、屏蔽体、γ射线强度探测器和解调电路，所述通信***还包括γ源,所述屏蔽体包括多个屏蔽强度区域；所述信息源用于将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；所述控制单元用于根据所述初始电信号，驱动所述屏蔽体运动，使得所述多个屏蔽强度区域之间相互切换；当所述屏蔽体运动时，所述γ源放射出的γ射线穿过不同的屏蔽强度区域，使得穿过所述屏蔽体的γ射线具有多种强度，形成γ射线信号；所述γ射线强度探测器探测用于接收所述γ射线信号，并根据所述γ射线信号的强度信息，将所述γ射线信号转化为输出电信号；所述解调电路用于接收所述输出电信号，并将所述输出电信号解调为信息信号。
本发明γ射线由γ源连续产生，在γ射线传输的路径上设置屏蔽体，屏蔽体的目的是改变经过屏蔽体后的γ射线强度，屏蔽体包括截面属性不同的多个区域,通过控制改变γ射线经过屏蔽体的截面参数即可控制γ射线经过该截面后的强度参数，利用可控的强度参数对信息进行编码实现γ射线的调制过程。相对于通过检测γ源强度或能量的有无的调制方式，本发明可用编码的码元种类更多，有助于提高通信速率；相对于通过检测γ射线的能量大小来对γ射线进行调制解调的方法，本发明通过使用强度检测的γ射线探测器的技术难度及成本均低于前者。
进一步的，所述屏蔽体为圆盘状的调制盘，所述调制盘绕所述调制盘的圆心竖直轴转动。
进一步的，所述调制盘上设置的多个扇形区域，所述多个扇形区域分别具有不同的截面属性。γ射线穿过调制盘不同扇形区域后，其强度变化不同，控制单元通过控制调制盘连续转动，产生不同强度参数的γ射线脉冲，信息通过γ射线的强度参数加载到γ射线脉冲，实现γ射线的调制。
进一步的，所述多个扇形区域为等分的。
进一步的，所述屏蔽体包括有多个扇形调制单元盘，所述多个扇形调制单元盘分别具有不同的截面属性，所述多个扇形调制单元盘在所述控制单元的驱动下同轴转动。
进一步的，所述多个扇形调制单元盘在转动轴向上平行。
进一步的，所述多个屏蔽强度区域与所述多种强度一一对应。
进一步的，所述屏蔽体的制作方法包括离子刻蚀、化学腐蚀或机械加工。
进一步的，所述通信***还包括信息接收端，所述信息接收端用于接收所述信息信号。
本发明的另一种实现方式，一种γ射线强度调制通信方法，包括γ源、屏蔽体和γ射线强度探测器，所述屏蔽体包括截面属性不同的多个屏蔽强度区域，当所述屏蔽体运动时，多个屏蔽强度区域相互切换，所述γ源放射出的γ射线穿过所述屏蔽体的多个屏蔽强度区域，所述通信方法包括以下步骤：步骤S1：将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；步骤S2：根据所述初始电信号，驱动所述屏蔽体运动，使得所述多个屏蔽强度区域之间相互切换，穿过所述多个屏蔽强度区域的γ射线具有多种强度，形成γ射线信号；步骤S3：根据所述γ射线信号的强度信息，将所述γ射线信号转化为输出电信号；步骤S4：将所述输出电信号解调为信息信号发送出去。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、实现了利用γ射线的强度参数对γ射线进行调制并完成通信过程；
2、本发明可以作为实现电磁屏蔽环境下通信的一种技术方案；
3、相对于通过检测γ源强度或能量的有无的调制方式，本发明可用编码的码元种类更多，有助于提高通信速率；
4、相对于通过检测γ射线的能量大小来对γ射线进行调制解调的方法，本发明通过使用强度检测的γ射线探测器的技术难度及成本均较低。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为实施例5的通信***图；
图2为实施例6的调制盘示意图；
图3为实施例6的工作示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例1是一种γ射线强度调制通信***，如图1所示，包括沿信号传输方向依次设置的信息源、控制单元、屏蔽体、γ射线强度探测器和解调电路，通信***还包括γ源；信息源用于将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；控制单元用于根据初始电信号，驱动屏蔽体转动；屏蔽体包括截面属性不同的多个区域，当屏蔽体转动时，γ源放射出的γ射线穿过屏蔽体的多个区域，穿过多个区域的γ射线具有多种强度，形成γ射线信号；γ射线强度探测器探测用于接收γ射线信号，并根据γ射线信号的强度信息，将γ射线信号转化为输出电信号；解调电路用于接收输出电信号，并将输出电信号解调为信息信号。
本实施例1的γ射线由γ源连续产生，在γ射线传输的路径上设置屏蔽体，屏蔽体的目的是改变经过屏蔽体后的γ射线强度，屏蔽体包括截面属性不同的多个区域,通过控制改变γ射线经过屏蔽体的截面参数即可控制γ射线经过该截面后的强度参数，利用可控的强度参数对信息进行编码实现γ射线的调制过程。相对于通过检测γ源强度或能量的有无的调制方式，本实施例1可用编码的码元种类更多，有助于提高通信速率；相对于通过检测γ射线的能量大小来对γ射线进行调制解调的方法，本实施例1通过使用强度检测的γ射线探测器的技术难度及成本均低于前者。
实施例2
本实施例2是在实施例1的基础上，屏蔽体为圆盘状的调制盘，调制盘绕调制盘的圆心竖直轴转动。调制盘上设置的多个扇形区域，多个扇形区域分别具有不同的截面属性。γ射线穿过调制盘不同扇形区域后，其强度变化不同，控制单元通过控制调制盘连续转动，产生不同强度参数的γ射线脉冲，信息通过γ射线的强度参数加载到γ射线脉冲，实现γ射线的调制。多个扇形区域为等分的。
实施例3
本实施例3是在实施例1的基础上，屏蔽体包括有多个扇形调制单元盘，多个扇形调制单元盘分别具有不同的截面属性，多个扇形调制单元盘在控制单元的驱动下同轴转动。
多个扇形调制单元盘在转动轴向上平行，以保障γ射线穿过不同的扇形调制单元盘后产生的γ射线信号是不同强度的。
实施例4
本实施例4是一种γ射线强度调制通信方法，包括γ源、屏蔽体和γ射线强度探测器，屏蔽体包括截面属性不同的多个区域，当屏蔽体转动时，γ源放射出的γ射线穿过屏蔽体的多个区域，通信方法包括以下步骤：步骤S1：将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；步骤S2：根据初始电信号，驱动屏蔽体转动，穿过多个区域的γ射线具有多种强度，形成γ射线信号；步骤S3：根据γ射线信号的强度信息，将γ射线信号转化为输出电信号；步骤S4：将输出电信号解调为信息信号发送出去。
实施例5
本实施例5是一种利用γ射线的强度参数对γ射线进行调制的通信***及方法，γ射线由γ源连续产生，在γ射线传输的路径上设置屏蔽体，屏蔽体的目的是改变经过屏蔽体后的γ射线强度，屏蔽体可以是一个屏蔽体由多个不同截面参数的区域组成，也可以是截面参数不同的多个屏蔽体，通过控制改变γ射线经过屏蔽体的截面参数即可控制γ射线经过该截面后的强度参数，利用可控的强度参数对信息进行编码实现γ射线的调制过程。
本实施例5的***组成包括：信息源、控制单元、γ源、调制盘、γ射线强度探测器、解调电路、信息接收端。
具体通信过程如下：
步骤1，信息源将声音、图片等信号转换为电信号；
步骤2，控制单元根据接收到的电信号控制调制盘转动，产生连续的不同强度参数的γ射线脉冲，对γ射线进行调制；
γ射线由γ源连续产生，调制盘位于γ射线传输路径上，调制盘采用离子刻蚀、化学腐蚀、机械加工等方式制成，γ射线穿过调制盘不同区域后，其强度变化不同，控制单元通过控制调制盘连续转动，产生不同强度参数的γ射线脉冲，信息通过γ射线的强度参数加载到γ射线脉冲，实现γ射线的调制；
步骤3，γ射线强度探测器接收到γ射线信号，分辨γ射线强度信息并以电信号的方式输入到解调电路；
步骤4，解调电路根据编码规则对接收到的电信号进行解调并发送到信息接收端完成通信。
本实施例5可以达到以下效果：实现了利用γ射线的强度参数对γ射线进行调制并完成通信过程；该通信***及方法可以作为实现电磁屏蔽环境下通信的一种技术方案；相对于通过检测γ源强度或能量的有无的调制方式，该方法用于编码的码元种类更多，有助于提高通信速率，而相对于通过检测γ射线的能量大小来对γ射线进行调制解调的方法，适用于强度检测的γ射线探测器其技术难度及成本均低于前者。
实施例6
本实施例6，如图1所示，一种强度调制的γ射线通信***及方法其通信***包括：信息源、控制单元、γ源、调制盘、γ射线强度探测器、解调电路、信息接收端。
如图2所示，所述调制盘由离子刻蚀、化学腐蚀、机械加工等方法制成，调制盘包含5个扇形区域，分别为区域A、区域B、区域C、区域D和区域0，每个区域的截面属性各不相同。γ射线在经过不同的截面区域后其强度改变不同。
如图3所示，γ射线由γ源产生，调制盘位于γ射线传输路径上，γ射线传输路径穿过调制盘的扇形区域。调制盘受控制单元控制，可沿轴向转动。
具体通信过程如下：
步骤1，信息源将声音、图片等信号转换为电信号并输入到控制单元；
步骤2，控制单元控制调制盘绕轴转动。在调制盘对γ射线的切割过程中，产生连续不同强度参数的γ射线脉冲，分别为：强度值为a的γ射线脉冲对应经过调制盘区域A的γ射线、强度值为b的γ射线脉冲对应经过调制盘区域B的γ射线、强度值为c的γ射线脉冲对应经过调制盘区域C的γ射线、强度值为o的γ射线脉冲对应经过调制盘区域0的γ射线；γ射线强度脉冲的变化速率受调制盘转速控制，调制盘转速由控制单元控制。根据信息的编码规则利用γ射线不同的强度参数脉冲对信息进行编码，使之加载到γ射线，完成γ射线的调制，例如，强度值a对应码元“1”，强度值b对应码元“2”，强度值c对应码元“3”，强度值d对应码元“4”，强度值o对应码元“0”。一段信息的编码信息的示例为："......001123400......"。
步骤3，γ射线强度探测器接收到γ射线信号，分辨出强度脉冲信息并以电信号的方式输入到解调电路。
步骤4，解调电路接收到电信号后，根据编码规则对信息进行解调并发送到信息接收端，完成通信过程。
本发明提到的具有多种屏蔽强度的屏蔽体，可以是上述实施例中绕轴转动的转盘的形式，也可是其它方式，比如多个具有相同屏蔽强度的屏蔽薄片，以不同的叠加方式(或叠加层数)进行叠加后，产生多种屏蔽强度。只要是具有多种屏蔽强度可以切换的屏蔽体，均可用于本发明中，此处不再穷举。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种γ射线强度调制通信***，其特征在于，包括沿信号传输方向依次设置的信息源、控制单元、屏蔽体、γ射线强度探测器和解调电路，所述通信***还包括γ源,所述屏蔽体包括多个屏蔽强度区域；
所述信息源用于将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；
所述控制单元用于根据所述初始电信号，驱动所述屏蔽体运动，使得所述多个屏蔽强度区域之间相互切换；
当所述屏蔽体运动时，所述γ源放射出的γ射线穿过不同的屏蔽强度区域，使得穿过所述屏蔽体的γ射线具有多种强度，形成γ射线信号；
所述γ射线强度探测器探测用于接收所述γ射线信号，并根据所述γ射线信号的强度信息，将所述γ射线信号转化为输出电信号；
所述解调电路用于接收所述输出电信号，并将所述输出电信号解调为信息信号。
2.根据权利要求1所述的γ射线强度调制通信***，其特征在于，所述屏蔽体为圆盘状的调制盘，所述调制盘绕所述调制盘的圆心竖直轴转动。
3.根据权利要求2所述γ射线强度调制通信***，其特征在于，所述调制盘上设置的多个扇形区域，所述多个扇形区域分别具有不同的截面属性。
4.根据权利要求3所述γ射线强度调制通信***，其特征在于，所述多个扇形区域为等分的。
5.根据权利要求1所述γ射线强度调制通信***，其特征在于，所述屏蔽体包括有多个扇形调制单元盘，所述多个扇形调制单元盘分别具有不同的截面属性，所述多个扇形调制单元盘在所述控制单元的驱动下同轴转动。
6.根据权利要求5所述γ射线强度调制通信***，其特征在于，所述多个扇形调制单元盘在转动轴向上平行。
7.根据权利要求1所述的γ射线强度调制通信***，其特征在于，所述多个屏蔽强度区域与所述多种强度一一对应。
8.根据权利要求1所述的γ射线强度调制通信***，其特征在于，所述屏蔽体的制作方法包括离子刻蚀、化学腐蚀或机械加工。
9.根据权利要求1所述的γ射线强度调制通信***，其特征在于，所述通信***还包括信息接收端，所述信息接收端用于接收所述信息信号。
10.一种γ射线强度调制通信方法，其特征在于，包括γ源、屏蔽体和γ射线强度探测器，所述屏蔽体包括截面属性不同的多个屏蔽强度区域，当所述屏蔽体运动时，多个屏蔽强度区域相互切换，所述γ源放射出的γ射线穿过所述屏蔽体的多个屏蔽强度区域，所述通信方法包括以下步骤：
步骤S1：将信息信号由模拟信号转化为初始电信号；
步骤S2：根据所述初始电信号，驱动所述屏蔽体运动，使得所述多个屏蔽强度区域之间相互切换，穿过所述多个屏蔽强度区域的γ射线具有多种强度，形成γ射线信号；
步骤S3：根据所述γ射线信号的强度信息，将所述γ射线信号转化为输出电信号；
步骤S4：将所述输出电信号解调为信息信号发送出去。
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