大气对相干光通信探测方式的影响

发布时间：2017-09-26 17:16

  本文关键词：大气对相干光通信探测方式的影响

  更多相关文章： 自由空间光通信 大气湍流 大气信道衰减 相干探测 Optisystem通信仿真软件

【摘要】：随着激光器及光电器件的逐渐成熟,自由空间光通信(Free Space Optical Communication,FSO)技术得到快速发展,具有高通信性能的相干光通信在FSO中得到重视和发展。大气空间光通信是以激光光束为载体,在大气中传输的无线通信方式,因此大气信道衰减和大气湍流对激光光束传输的影响不可忽略,不同探测方式的光通信系统性能受大气效应的影响程度不同,系统分析研究大气环境下几种相干探测方式的光通信性能具有重要意义。论文首先介绍了相干光通信的研究背景和意义,阐述了相干光通信的发展历程以及研究现状,简要概述了大气湍流效应对通信系统性能影响的研究现状。详细介绍了直接探测和相干探测的基本原理,并对比分析了两种探测方式的优劣。根据相干探测原理,给出了相干探测通信系统的信噪比、误码率及外差效率的表达式,分析了空间条件和频率条件对其大小的影响。同时,对比分析了相干通信系统中单端探测和平衡探测方式下的信噪比。概述了大气湍流的光学统计特性及其对传输光束的影响机理。重点介绍了大气湍流对激光传输特性的影响,主要分析了光强闪烁和相位扰动效应,给出了大气湍流影响下相干探测系统信噪比的解析表达式。最后利用Optisystem通信仿真软件并以实际器件参数为参照,设计搭建了不同探测方式下的通信系统仿真模型,主要对比了大气效应影响下直接探测和外差探测光通信系统的眼图结构和Q值大小。仿真了平衡探测系统和单端探测系统的Q值随传输距离、天气情况和本振光功率的变化趋势,根据误码仪得到的眼图及Q值对仿真结果进行比较分析,并得出相应的结论,为大气相干光通信系统的设计与搭建提供了理论依据。
【关键词】：自由空间光通信 大气湍流 大气信道衰减 相干探测 Optisystem通信仿真软件
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 国内外发展现状16-22
• 1.2.1 空间光通信的研究现状16-19
• 1.2.2 激光通信探测方式研究进展19-21
• 1.2.3 大气传输及通信性能影响的研究进展21-22
• 1.3 本论文的内容和结构安排22-25
• 第二章 相干探测基本原理25-47
• 2.1 光电探测方式介绍25-33
• 2.1.1 直接探测25-27
• 2.1.2 外差探测27-33
• 2.2 相干探测与直接探测对比分析33-35
• 2.3 相干探测的外差效率分析35-41
• 2.3.1 相干探测外差效率35-37
• 2.3.2 相干探测的空间条件37-40
• 2.3.3 相干探测的频率条件40-41
• 2.4 单端探测和平衡探测41-46
• 2.4.1 单端探测系统41-42
• 2.4.2 平衡探测系统42-46
• 2.5 本章小结46-47
• 第三章 大气效应下激光传输特性47-67
• 3.1 大气湍流及其统计描述47-50
• 3.1.1 大气湍流47-48
• 3.1.2 大气湍流的统计描述48-50
• 3.2 激光大气湍流传输特性50-59
• 3.2.1 大气湍流中激光束传输特性50-52
• 3.2.2 光强闪烁52-55
• 3.2.3 相位扰动55-59
• 3.3 大气湍流对相干接收系统SNR的影响59-65
• 3.3.1 湍流大气中光电探测系统SNR的分析59-62
• 3.3.2 高斯光束有无湍流时信噪比分析62-65
• 3.4 大气信道衰减特性65-66
• 3.5 本章小结66-67
• 第四章 单端探测和平衡探测系统的仿真分析67-93
• 4.1 仿真系统相关知识介绍67-69
• 4.1.1 Optisystem仿真软件67-68
• 4.1.2 眼图的介绍68-69
• 4.2 相干光通信器件选择69-70
• 4.3 外差和直接探测系统的Optisystem仿真对比70-76
• 4.3.1 外差与直接探测系统的建模70-72
• 4.3.2 外差探测和直接探测仿真72-76
• 4.4 单端探测和平衡探测的Optisystem仿真分析76-91
• 4.4.1 单端探测系统的仿真分析76-81
• 4.4.2 平衡探测系统的仿真分析81-91
• 4.5 本章小结91-93
• 第五章 总结与展望93-95
• 参考文献95-99
• 作者简介99-100

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 代永红;艾勇;肖伟;周浩天;单欣;;高速相干光通信平衡探测器研究[J];光子学报;2015年01期

2 柯熙政;陈锦妮;;1km大气激光通信系统非光域外差检测的实验研究[J];应用科学学报;2014年04期

3 柯熙政;陈锦妮;;紫外光无线传感器网络节能的研究与仿真[J];激光技术;2013年02期

4 杨彦玲;李彦超;高龙;从海芳;王春晖;;相干激光雷达平衡外差探测方法的数值仿真[J];红外与激光工程;2011年10期

5 孙洋;原帅;吴婧;张骏;范亚夫;;转动目标微多普勒效应的激光相干探测[J];红外与激光工程;2011年06期

6 徐争放;;高速BPSK相干光通信系统对激光器线宽要求[J];空间电子技术;2011年01期

7 许楠;刘立人;刘德安;周煜;;星间相干光通信中的光学锁相环[J];激光与光电子学进展;2008年04期

8 孙宁;张爽;陈吉;;大气湍流对激光传输的影响[J];科技创新导报;2008年02期

9 徐静;毛红敏;甄胜来;李成;俞本立;;大气湍流引起激光外差探测空间相干性退化研究[J];激光与红外;2007年12期

10 张慧敏;李新阳;;大气湍流畸变相位屏的数值模拟方法研究[J];光电工程;2006年01期

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本文编号：924745