國內(nèi)外對激光通信技術(shù)的研究始終沒有停止過。由于激光通信的部分或全部鏈路處于大氣層中,所以大氣是不能忽略的主要因素之一。大氣對通信系統(tǒng)會產(chǎn)生各種衰減,其中,大氣湍流對激光通信系統(tǒng)造成的影響不可忽視。大氣湍流會引起大氣折射率的隨機變化,從而造成光束擴展,光束漂移以及光強閃爍等諸多現(xiàn)象,其中,光強閃爍的影響程度比較明顯。這些現(xiàn)象會使通信系統(tǒng)的誤碼率變大,從而使激光通信系統(tǒng)的性能降低。這就迫使我們對其進行深入的分析和研究,進而提高和改善激光通信系統(tǒng)的性能。本文首先分析了湍流效應對激光光束在大氣湍流中傳輸時造成的影響。然后通過分析湍流的統(tǒng)計特性、幾種冪律譜模型以及結(jié)構(gòu)化常數(shù),并對比發(fā)現(xiàn)K譜在對流層以及平流層不與實際的大氣湍流情況完全吻合,所以建立了更符合實際的與海拔高度有關(guān)的三層高度譜。弱湍流條件下,基于三層高度譜,分別分析了平面波與球面波在斜程鏈路中的光強閃爍系數(shù)并與利用K譜推導的閃爍系數(shù)作對比,發(fā)現(xiàn)基于三層高度譜描述的湍流造成的光強閃爍更顯著。然后,分析了在對數(shù)正態(tài)（LN）信道中通信系統(tǒng)的誤碼率,定量分析了不同天頂角與不同光波長對通信系統(tǒng)的影響。得到誤碼率隨波長的變小及天頂角的變大而上升的結(jié)... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

地空天全方位信息傳遞系統(tǒng)圖

3圖 1.1 地空天全方位信息傳遞系統(tǒng)圖1.2 空間激光通信的特點通過大氣利用激光進行信息傳輸?shù)囊环N通信方式稱為大氣激光通信。它的原理是以大氣為信道以激光為載波完成點到點或到多點的信息傳遞，具體情況如圖（1.2）所示。空間激光依據(jù)通信道的不同以及它應用背景的不同又可分為三大類：星際激光通信、星地激光通信以及地面無線光網(wǎng)。由于星際通信鏈路沒有云層的遮擋且空氣稀薄，故幾乎不受大氣的影響，加上天空背景光弱，故它能提供很高的信噪比，從而使它獲得更優(yōu)的通信性能[3]。地面無線光網(wǎng)的通信鏈路在近地大氣中并且可看成幾乎處于同一水平面上，此時大氣的溫度和它的運動情況基本保持不變，所以此時信道中各個參量還是相對比較穩(wěn)定的。星地激光通信實現(xiàn)了衛(wèi)星或飛機和地面站之間的通信，在其鏈路中，采用紅外激光作為光源，進行遠距離的點對點通信。但是，此鏈路的一部分在大氣層中，大氣會對激光通信造成衰減，該衰減將會造成激光通信距離的減小，影響通信性能的質(zhì)量。由于空間激光通信系統(tǒng)是用于兩個固定點之間長達數(shù)公里的高速通信。與射頻對應鏈路相比，它的鏈路具有非常高的可用光帶寬，允許更高的數(shù)據(jù)速

圖 2.1 大氣湍流的形成和發(fā)展2.2 大氣湍流效應實際上大氣湍流是在不斷的運動，而這種運動又是隨機的。所以將會造成太陽輻射的加熱總是存在垂直方向上的濕度梯度以及溫度梯度，又加上各種自然現(xiàn)象以及大氣成分的不同，導致不同部分的大氣其物理性質(zhì)也有差異。正是由于這些差異而造成氣流速度的隨機變化以及大氣密度的變化，進而導致大氣的折射率也在變化。由于大氣折射率的不同從而引起激光在大氣湍流中傳輸時的信號相位、振幅等也隨機變化，所以產(chǎn)生了光強閃爍、光束漂移、光束擴展以及到達角起伏和相位起伏等一系列大氣湍流效應。這些效應將造成接收面上的光強分布以及光斑半徑等均受到很大的影響，從而使激光通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性均有所下降[19]。其中光強閃爍造成的影響最為明顯，也是本文的重點研究對象。大氣湍流現(xiàn)象還與天氣有關(guān)，天氣越晴朗，該現(xiàn)象將會越明顯。下面簡單介紹一下常見的幾種大氣湍流效應：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]雙伽馬湍流信道下多階脈沖位置調(diào)制誤碼率性能分析[J]. 鞠茂光,岳鵬,劉增基,易湘.  光電子.激光. 2013(09)
[2]空地激光通信鏈路功率與通信性能分析與仿真[J]. 于林韜,宋路,韓成,周德春.  光子學報. 2013(05)
[3]大氣湍流對激光信號傳輸影響的研究[J]. 張文濤,朱保華.  電子科技大學學報. 2007(04)
[4]大氣湍流對激光信號傳輸影響的分析研究[J]. 袁縱橫,張文濤.  激光與紅外. 2006(04)
[5]國內(nèi)外空間光通信技術(shù)發(fā)展及趨勢研究[J]. 孫兆偉,吳國強,孔憲仁,趙丹.  光通信技術(shù). 2005(09)
[6]大氣溫度分布特性及對折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)的影響[J]. 孫剛,翁寧泉,肖黎明,馬成勝,吳毅.  光學學報. 2004(05)
[7]空-地激光通信鏈路地面站選址大氣信道傳輸因素研究[J]. 李曉峰,胡渝.  宇航學報. 2003(05)
[8]自由空間光通信技術(shù)[J]. 朱震,陳凌.  光通信技術(shù). 2003(01)
[9]湍流大氣中的光波閃爍研究[J]. 郭立新,駱志敏,吳振森,張民.  西安電子科技大學學報. 2001(03)

博士論文
[1]大氣激光通信中光強閃爍及其抑制技術(shù)的研究[D]. 易湘.西安電子科技大學 2013

碩士論文
[1]大氣隨機信道對無線激光通信的影響[D]. 鄧代竹.西南交通大學 2004



本文編號：3594618