【摘要】：紫外光通信是一種基于大氣散射的通信方式,具有安全性高、抗干擾、全天候以及一定程度非視距通信等優(yōu)點,在軍事應(yīng)用上具有光明的前景,受到了愈來愈多科研人員的關(guān)注。但是,目前紫外光通信系統(tǒng)存在著傳輸速率低和通信距離短兩個瓶頸問題,導(dǎo)致其實際應(yīng)用受到限制。本論文針對通信速率低的問題,采用LED作為發(fā)射光源,通過設(shè)計高速收發(fā)電路,從而提高了系統(tǒng)的通信速率。在此基礎(chǔ)上,利用FPGA開發(fā)平臺,設(shè)計并研制了一套日盲紫外LED視頻通信系統(tǒng),論文的主要研究工作如下:首先,分析了大氣紫外光通信的基本原理,討論了紫外光大氣散射、吸收以及湍流作用,并利用Modtran軟件對紫外光在不同氣體中,不同海拔高度,不同傳輸距離以及不同天氣條件下的透過率進行了計算仿真。其次,對系統(tǒng)不同的器件和調(diào)制方式進行了對比分析,針對紫外氣體燈和激光光源調(diào)制速率低、體積龐大以及光電倍增管(PMT)工作電壓過高等問題,系統(tǒng)光源采用中心波長為265nm的單顆LED,探測器采用紫外PIN。為了提高系統(tǒng)的帶寬利用率,系統(tǒng)選擇OOK調(diào)制解調(diào)方式。第三,在電路設(shè)計方面,利用運算放大器的比較器特性對傳統(tǒng)的三極管驅(qū)動LED電路進行改進,提高了發(fā)射電路的帶寬特性,設(shè)計了串聯(lián)阻抗放大電路作為系統(tǒng)接收端放大電路;在天線設(shè)計方面,對發(fā)射光源分別采用透鏡組、拋物面反光杯和單透鏡三種不同的準(zhǔn)直方法進行zemax光學(xué)仿真,并確定采用單透鏡的準(zhǔn)直方法;在FPGA代碼模塊設(shè)計方面,詳細地討論了每個模塊的設(shè)計思想,并給出了收發(fā)模塊結(jié)構(gòu)圖。最后,搭建完成了日盲紫外光視頻通信系統(tǒng),并對ELD的帶寬特性進行了測試,對視距通信系統(tǒng)接收端光功率密度與通信距離之間的關(guān)系進行了研究。最終當(dāng)通信距離為4m的時候,系統(tǒng)能以10fps的速度進行視頻傳輸,其通信速率達到1.92Mbit/s,高于目前文獻所報道的結(jié)果。
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研究生學(xué)位論文 第二章 大氣對紫外光從局部放大圖中可以看出，在 0.2~0.3μm 之間存在一個較寬一波段強烈的吸收作用，導(dǎo)致地表附近 0.28μm 以下太陽輻光通信的理論基礎(chǔ)；另外由于水滴、水分子以及二氧化碳 以及 1.12μm 左右存在三個吸收帶，在 1.37μm、1.87μm 以，，峰值吸收率幾乎為 100%，在 2.0μm~2.4μm 左右存在一個比

A散射的橫截面函數(shù)rS 的值正比于瑞利散射系數(shù)，可以描述瑞歸一化函數(shù)來表示瑞利散射強度： 2 202 41 1 cos,d v nI r Ir ，r 代表散射點與觀察點之間的距離；v表示散射點的體積；料系數(shù)； 表示入射光的波長；0I 表示入射光的強度；n 表示散強度。通過式(2.11)可以看出最終散射光的強度與光傳輸距離是說入射光的波長越小，散射光傳輸?shù)木嚯x越短，散射光強入射波長之間的關(guān)系。圖中可以看出入射光波長大概在 700，可忽略不計。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.1

【參考文獻】

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1 易星;肖沙里;彭光輝;徐山河;王珊;;基于紫外激光器的無線光通信系統(tǒng)[J];重慶工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年07期

2 鄒宇;肖沙里;李冠華;霍暢;王兆浪;;紫外無線光通信系統(tǒng)研究[J];重慶工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年07期

3 賈紅輝;黃紅錫;張海良;衣文軍;張揚;常勝利;;紫外光散射通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率影響因素的研究[J];光學(xué)與光電技術(shù);2010年01期

4 尹紅偉;常勝利;賈紅輝;楊建坤;邵錚錚;楊俊才;;影響非視線紫外光傳輸距離的諸因素分析[J];光學(xué)與光電技術(shù);2007年06期

5 唐義;倪國強;張麗君;李永成;;非直視紫外光通信單次散射傳輸模型研究[J];光學(xué)技術(shù);2007年05期

6 藍天,倪國強;紫外通信的大氣傳輸特性模擬研究[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2003年04期

7 倪國強,鐘生東,劉榴綈,陳永飛,方慶哲,張忠廉;自由大氣紫外光學(xué)通信的研究[J];光學(xué)技術(shù);2000年04期

本文編號：2673161