1. 研究背景与挑战：

• 背景：航空航天发动机转子部件性能测试中，需实时监测温度、热流、应变等关键参数。

• 挑战：旋转部件参数检测的核心问题在于信号传输的可靠性与实时性。传统接触式方法存在发热和噪声干扰问题，感应式方法受磁芯高截止频率特性限制，数据传输速率低。

2. 系统设计：

• 目标：设计一种旋转环境下的无线激光通信系统，实现非接触信号传输。

• 组成：系统由发射端、接收端及上位机构成。发射端采用模块化设计实现电/光信号转换，接收端通过光/电转换实现信号逆向处理。

• 核心技术：采用垂直腔面发射激光器（VCSEL）与PIN光电二极管构建光通信链路，配合现场可编程门阵列（FPGA）主控模块及专用驱动芯片，实现高效电/光/电信号转换与处理。

3. 硬件电路设计：

• 供电模块：采用5 V稳定电压供电，驱动电路需3.3 V工作电压，选用TPS63001降压芯片实现电压转换，确保激光器稳定工作。

• 发射端设计：

• 激光器选择：选用中心波长为850 nm的VCSEL，满足高速、高可靠性通信需求。

• 激光驱动电路：采用MAX3656驱动芯片，提供精确的偏置电流和调制电流，集成自动光功率控制（APC）环路。

• 接收端设计：

• 放大电路：采用前置放大（MAX3760跨阻放大器）和限幅放大（MAX3762）两级结构，实现低噪声、高增益电流-电压转换。

• 主控电路：采用ZYNQ7020作为核心控制模块，负责数据处理与逻辑控制。

4. 实验测试结果与分析：

• 测试系统：由示波器、电源、主控电路、发射电路、接收电路、信号发生器和上位机组成。

• 测试结果：系统在20 cm传输距离下可实现100 Mb/s的稳定数据传输，功耗仅为3.45 W。输入信号频率≤100 MHz时，无波形失真，上位机数据解析零误码。

• 稳定性：上位机实时解析数据准确无误，帧计数准确，未出现丢帧或误码现象，系统总体稳定性良好。

5. 应用前景与优势：

• 应用前景：该系统有效满足旋转机械状态监测中的非接触数据传输要求，为航空发动机转子性能研究提供可靠技术解决方案。

• 优势：相比无线电传输，无线光传输技术具有带宽大、体积小、重量轻、传输速率快、保密性强及安装便捷等优势。

文件通过详细的设计和实验验证，展示了无线激光通信系统在旋转环境下的高效性和可靠性，为相关工程应用提供了有力支持。