调制回复反射自由空间光通信系统的研究
发布时间：2020-10-24 08:34
自由空间光(FSO)通信技术是构建高速无线通信链路的关键技术之一,具有通信速率极高、抗电磁干扰、安全性强、终端尺寸小、重量轻等优点。该技术利用窄激光束在自由空间中进行数据传输,因此距离较远的两个通信节点之间实现对准跟踪从而建立稳定的双向通信链路是较为困难的。传统的FSO系统是通过在通信系统两端配置高精度的捕获、对准、跟踪(APT)系统来建立双向通信链路。然而,APT系统在一定程度上会增加通信链路终端尺寸、重量和功耗,降低终端的有效载荷。针对这一问题,一种基于调制回复反射器(MRR)的非对称FSO系统被提出,并得到了快速的发展。该MRR FSO系统是将传统FSO系统通信链路的一个光收发机终端替换为MRR端,无需部署APT系统和激光器,从而减小该终端尺寸、重量和功耗。本文的研究工作主要围绕MRR FSO系统原理及设计方案展开,具体内容详述如下:首先,本文详细论述了 MRR FSO技术的基本原理与系统构成;介绍了系统中各部分组件的技术要点,并给出了 MRR FSO系统中各部分器件的选配条件;分析了 MRR器件中常用的光学调制器的调制原理,并对其调制特性进行实验研究。其次,分析了大气湍流对激光信号传输的影响,并建立了激光信号在大气信道中传输的信道模型。并对MRR FSO系统的全双工调制解调方案进行了理论研究和性能分析。最后,根据当前所具备的实验条件以及器件选配过程中存在的实际问题,设计了 MRRFSO系统中光收发机和MRR端方案,搭建了基于光纤通信器件的高速上行链路和采用声光调制器(AOM)的下行链路。在大气湍流模拟箱内对短距离MRRFSO系统进行了初步功能验证,并在真实大气湍流环境中搭建长距离MRR FSO实验系统,对系统的各项性能指标进行测试。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.1
【部分图文】：
基于PD直接锅合的FSO系统
端而构成的一个非对称ＦＳＯ系统，并使之具备双工通信功能。??２．?１．?１传统ＭＲＲ?ＦＳＯ系统的基本结构??传统的ＭＲＲ?ＦＳＯ系统两端主要由光收发机端和ＭＲＲ端组成，如图２．?１所示是该系统的基??本结构示意图。光收发机端由光源模块、共用天线模块、信号处理模块以及光探测器模块四??部分组成；ＭＲＲ端由ＭＲＲ模块、共用天线模块、信号处理模块以及光探测器模块四部分组成。??其中，光收发机端的共用天线模块与ＭＲＲ端的共用天线模块的功能类似，但器件组成有很大??的差异性。在该系统中，光收发机端向ＭＲＲ端发射带有调制信号的激光光束，实现ＭＲＲＦＳＯ??系统的上行链路；ＭＲＲ端的光探测器将其中的一部分光束进行解调并恢复数据信息，另一部??分光束经ＭＲＲ模块二次调制后逆向反射回光收发机端，实现系统的下行链路。ＭＲＲＦＳＯ系统??充分利用ＭＲＲ模块中逆向反射器的逆向反射特性，使得ＭＲＲ端具有无需激光器和复杂的ＡＴＰ??模块，尺寸小、功耗低及结构稳定等优点［６°］。由于ＭＲＲＦＳＯ系统中的信号处理模块硬件电路??的多样性、易用性，故在本章范围内不对该部分模块的具体原理及设计方案进行详述。??
?杭州电子科技大学硕士学位论文???的信号交与信号处理模块进行后续处理，完成ＭＲＲＦＳＯ通信系统上行链路信息传输。另外一??部分光束经ＭＲＲ器件再调制后反射回原始信道中，由光收发机端接收机部分接收，完成ＭＲＲ??ＦＳＯ通信系统下行链路信息传输。其中，ＭＲＲ器件一般由空间光调制器以及无源逆向反射器??组成，其结构示意图如图２．?３所示。目前常见的空间光调制器主要有基于电光效应的电光调制??器、基于声光效应的声光调制器和全光调制器等。常见的无源逆向反射器有猫眼反射器（Ｃａｔ’ｓ??ｅｙｅ?ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ，?ＣＥＲ）、角锥棱镜（Ｃｏｍｅｒ?ｃｕｂｅ?ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ，?ＣＣＲ）等Ｃ光调制器和无源逆向反射器??具体内容见２．?１．?２节和２．?２节）。??
【参考文献】
本文编号：2854245
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.1
【部分图文】：
基于PD直接锅合的FSO系统
端而构成的一个非对称ＦＳＯ系统，并使之具备双工通信功能。??２．?１．?１传统ＭＲＲ?ＦＳＯ系统的基本结构??传统的ＭＲＲ?ＦＳＯ系统两端主要由光收发机端和ＭＲＲ端组成，如图２．?１所示是该系统的基??本结构示意图。光收发机端由光源模块、共用天线模块、信号处理模块以及光探测器模块四??部分组成；ＭＲＲ端由ＭＲＲ模块、共用天线模块、信号处理模块以及光探测器模块四部分组成。??其中，光收发机端的共用天线模块与ＭＲＲ端的共用天线模块的功能类似，但器件组成有很大??的差异性。在该系统中，光收发机端向ＭＲＲ端发射带有调制信号的激光光束，实现ＭＲＲＦＳＯ??系统的上行链路；ＭＲＲ端的光探测器将其中的一部分光束进行解调并恢复数据信息，另一部??分光束经ＭＲＲ模块二次调制后逆向反射回光收发机端，实现系统的下行链路。ＭＲＲＦＳＯ系统??充分利用ＭＲＲ模块中逆向反射器的逆向反射特性，使得ＭＲＲ端具有无需激光器和复杂的ＡＴＰ??模块，尺寸小、功耗低及结构稳定等优点［６°］。由于ＭＲＲＦＳＯ系统中的信号处理模块硬件电路??的多样性、易用性，故在本章范围内不对该部分模块的具体原理及设计方案进行详述。??
?杭州电子科技大学硕士学位论文???的信号交与信号处理模块进行后续处理，完成ＭＲＲＦＳＯ通信系统上行链路信息传输。另外一??部分光束经ＭＲＲ器件再调制后反射回原始信道中，由光收发机端接收机部分接收，完成ＭＲＲ??ＦＳＯ通信系统下行链路信息传输。其中，ＭＲＲ器件一般由空间光调制器以及无源逆向反射器??组成，其结构示意图如图２．?３所示。目前常见的空间光调制器主要有基于电光效应的电光调制??器、基于声光效应的声光调制器和全光调制器等。常见的无源逆向反射器有猫眼反射器（Ｃａｔ’ｓ??ｅｙｅ?ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ，?ＣＥＲ）、角锥棱镜（Ｃｏｍｅｒ?ｃｕｂｅ?ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ，?ＣＣＲ）等Ｃ光调制器和无源逆向反射器??具体内容见２．?１．?２节和２．?２节）。??
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
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本文编号：2854245
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