非视线激光通信接收系统的设计和实现

发布时间：2024-03-20 23:49

　　目前主流的通信技术已经发展得非常成熟,但在一些复杂的电磁环境下和部分紧急的通信场合,由于其自身的缺陷,主流通信技术的应用受到不同的限制,在这种情况下,非视线激光通信可以作为其有用的补充。非视线激光通信是利用激光信号与大气信道中的气溶胶粒子和大气分子发生米氏散射或者瑞利散射来实现通信的一种方式,由于该方式具有非视线通信的特点,可以为复杂环境下的应急通信和救援通信增加一种可能的通信手段,具有广阔的应用前景。本文研究的目的是对非视线激光通信接收系统进行设计,并实现通信功能,具体工作内容如下:首先,介绍了大气的组成和激光在大气信道传输中发生的吸收和散射情况,重点对米氏散射和瑞利散射这两种散射原理进行描述和分析。以米氏散射作为非视线激光通信的理论基础,利用单次散射理论建立非视线激光通信传输链路模型,对散射相函数、非对称因子、散射有效体积和能见度等影响散射情况的因素进行介绍和分析。引入椭球坐标系,对非视线激光通信系统的接收功率进行公式推导和简化。其次,根据链路模型的推导公式对影响接收功率的发射束散角、接收视场角、发射/接收俯仰角等因素进行理论计算,确定非视线激光通信系统的可行性方案和系统的性能参数...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1大气的分层结构

图2-1大气的分层结构[32]层的顶部到55km左右的高度称为平流层。平流层空气垂流运动，气流比较稳定，温度随着高度增加保持不变以后，温度随高度增加很快，在平流层顶部可达-3℃很少，大气能见度很高，没有云、雨等天气现象。层的顶部到85km左右高度称为中间层。该层最大....

图2-2大气吸收光谱

第二章光在大气中的传输特性由表2-1可以看出，在红外光谱区、可见光区和紫外光区，H2O分子、O3子和O2分子是大气的主要吸收气体。紫外光波段波长小于0.3μm波长的紫外光大气中的臭氧和氧强烈吸收，红外光波段大于15μm的红外光基本被大气中的二化碳和水汽全部吸收。....

图2-3不同粒子散射强度示意图

(c)图2-3不同粒子散射强度示意图瑞利散射和米氏散射的实质，都是在入射电磁波作用的激发下，气溶胶粒子和大气分子产生电偶极子或多极子振荡，并以粒子为中心，入射能量以一定规律向四周重新分布，并辐射出与入射波频率相同的散射波。2.4.1瑞利散射瑞利散射规律是由英国物理学家瑞利勋....

图2-5瑞利散射的相函数和散射强度分布

(b)图2-5瑞利散射的相函数和散射强度分布米氏散射球大气中气体成分所占比例最大，除此之外就是气溶胶粒子，它是境中的各种液体微粒、固体微粒以及混合态的微粒的统称。这些包混合态粒的气溶胶粒子的直径尺寸远远大于空气中的气体分子，接红外整个光谱区间的光波波长，根据表2-2尺度....

本文编号：3933492