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蓝绿激光上行通信信道特性的研究

作　者: 司立宏
导　师: 敖发良
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 上行通信海浪谱随机起伏海面光束分割
分类号: TN929.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 161次
引　用: 7次
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内容摘要

本文着重分析了海水和大气信道对蓝绿激光上行通信的影响,深入研究了激光通过风浪作用下的随机起伏海面的上行传输特性。在前人研究海浪谱以及随机海浪数学模型的基础上,模拟随机起伏的海面及其特征参数,并首次利用这种模型来分析随机起伏的海面对上行激光通信的影响。按照光束分割的思想,将发射光束在随机起伏海面上的光传输简化为确定传输方向的光在确定倾斜角的海面上的光传输。通过水池实验,将随机起伏的海面模型与斯涅尔定律相结合,分析并计算激光束通过随机起伏的海面和长距离的大气传输后,到达接收机所在的平面时形成的光斑的具体参数。通过理论分析和计算机仿真,发现海面随机起伏对上行通信的影响取决于海面光斑的相对尺度,光束随着海面的起伏在有限的范围内不断漂移,相当于做随机扫描,结合有效的扫描机制可以保证通信质量;还发现海面的随机起伏还使得上下行信道更加不对称。大气的折射率是不均匀分布的,光束在大气中传输时发生弯曲和偏移,可以根据折射率模型和光束的偏移量对光斑参数进行修正。论文理论分析、计算机仿真和实际实验相结合,相互印证,得出很多重要的结论,对深入研究上行激光通信和实际系统的设计有重要的意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-12
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 蓝绿激光通信的发展  9-10
  1.3 主要研究内容  10-11
  1.4 论文章节安排  11-12
第二章海水信道的光学特性  12-17
  2.1 海水的组成  12
  2.2 海水对光的衰减  12-14
    2.2.1 海水对光的吸收  12-13
    2.2.2 海水对光的散射  13-14
  2.3 海水的光学性质  14-16
  2.4 上行通信中的海水损耗  16-17
第三章大气信道的光学特性  17-27
  3.1 大气的组成  17
  3.2 大气对光的衰减  17-19
    3.2.1 大气分子的吸收  17
    3.2.2 大气对光的散射  17-19
    3.2.3 大气吸收和散射的共同影响  19
  3.3 大气湍流效应  19-21
    3.3.1 湍流的特性参数  20-21
    3.3.2 湍流对激光传输的影响  21
  3.4 大气的折射效应  21-24
  3.5 上行通信中的大气损耗  24-27
第四章随机海浪的建模与仿真  27-40
  4.1 海浪的有关概念  27-29
  4.2 海浪谱理论  29-34
    4.2.1 几种海浪频谱  29-33
    4.2.2 几种方向谱  33-34
  4.3 海浪的数值模拟  34-36
    4.3.1 线性滤波法模拟海浪  34-35
    4.3.2 线性叠加法模拟海浪  35-36
  4.4 海浪的建模与仿真  36-40
    4.4.1 二维海浪的建模  37-38
    4.4.2 三维海浪的建模  38-39
    4.4.3 随机海浪的仿真  39-40
第五章海面随机起伏对蓝绿激光上行通信的影响  40-61
  5.1 几种特殊海面的光学模型  40-43
    5.1.1 理想海平面的光学模型  40-41
    5.1.2 倾斜海面的光学模型  41
    5.1.3 起伏海面的光学模型  41-43
  5.2 基于海浪谱的随机起伏海面模型  43-46
    5.2.1 光束分割与随机面元的划分  43-45
    5.2.2 海面坡度的统计特性  45-46
  5.3 海面随机起伏对上行激光传输的影响  46-59
    5.3.1 起伏海面的模拟实验  46-47
    5.3.2 接收平面上光斑参数的计算  47-51
    5.3.3 接收平面上光斑的仿真与分析  51-58
    5.3.4 上行通信中海气界面的能量传输  58-59
  5.4 上行激光传输整体特性分析  59-61
第六章总结  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录A 不同参数下接收平面上形成的光斑  67-70
附录B 接收平面上光斑中心位置的变化范围  70-71
附录C 攻读硕士学位期间发表的论文  71

蓝绿激光上行通信信道特性的研究

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