【摘要】：隨著社會的進(jìn)步,現(xiàn)代的文化和經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展,當(dāng)今通信所能提供的服務(wù)越來越不能滿足人們?nèi)粘５男枨?然而有限的頻譜資源以及稀缺的無線通信帶寬,使得通信發(fā)展受到了限制。與此同時,因具有大容量、高速率、效益高和豐富的頻譜資源等優(yōu)點(diǎn),自由空間光通信引起學(xué)者的廣泛關(guān)注,且該技術(shù)也能被用作解決上述通信瓶頸問題的有效措施�；貜�(fù)反射光傳輸系統(tǒng)是自由空間光通信研究領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。典型回復(fù)反射光傳輸系統(tǒng)由光收發(fā)接收機(jī)和一個調(diào)制回復(fù)反射器件組成,由于反射端為小體積、電池供電的半無源器件,這些因素支持該光傳輸系統(tǒng)可以適應(yīng)許多惡劣的環(huán)境和有限負(fù)載的平臺�；谏鲜鰞�(yōu)點(diǎn),回復(fù)反射光傳輸系統(tǒng)成為當(dāng)今光通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。論文的主要工作和研究結(jié)果安排如下:首先,本文簡述了自由空間光通信的國內(nèi)外研究背景和研究現(xiàn)狀,分析了回復(fù)反射光傳輸?shù)难芯楷F(xiàn)狀以及相應(yīng)的技術(shù)難點(diǎn)。本文重點(diǎn)研究回復(fù)反射光傳輸系統(tǒng)的設(shè)計和信道特性。其次,角反射器作為回復(fù)反射光傳輸系統(tǒng)的重要反射器件,本文研究了基于光線追跡技術(shù)的角反射器模型,運(yùn)用折射和反射的矢量光學(xué)理論推導(dǎo)角反射器內(nèi)部光束傳輸過程。通過對角反射器制造偏差導(dǎo)致的附加相位分析以及研究光束不同入射角導(dǎo)致角反射器底面光束出射的有效面積變化,本文構(gòu)建了綜合多因素角反射器的理論模型。接著,采用分步光傳輸法來仿真光束在大氣湍流中的傳輸過程,使用隨機(jī)相位屏理論記錄光束在傳輸過程中的光場變化。結(jié)合角反射器的光線追跡技術(shù),本文利用光波仿真的方法構(gòu)建了回復(fù)反射光傳輸系統(tǒng)的理論模型。通過數(shù)值仿真分析,對比了在真空環(huán)境中,不同波長、不同材質(zhì)的角反射器、光束正斜入射以及制造偏差這些因素對后向鏈路回復(fù)反射光斑的影響。仿真結(jié)果表明,在大氣湍流的環(huán)境中,上述因素對該系統(tǒng)造成的影響可以忽略不記,雙鏈路的歸一化光強(qiáng)和Gamma-Gamma(ΓΓ)分布曲線擬合良好,且仿真生成的信道衰落曲線與理論計算的信道衰落曲線兩者具有高度的一致性。最后,提出了回復(fù)反射光傳輸系統(tǒng)反射終端使用微陣列代替角反射器的方案,通過光波仿真和室內(nèi)湍流實驗,充分利用微陣列的偽相位共軛特性,論證了微陣列對大氣湍流的波前補(bǔ)償效果。仿真和實驗結(jié)果表明,相對于單個角反射器的回復(fù)反射光傳輸系統(tǒng),被微陣列反射的光斑在發(fā)射接收機(jī)處仍然匯聚,室內(nèi)湍流實驗結(jié)果與光波仿真結(jié)果保持一致。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.1
【圖文】：

對空間光通信系統(tǒng)進(jìn)行解析。通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是對信息的發(fā)送和接收，ＦＳＯ也遵循這一通逡逑信原則。一般傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)可以劃分為三個基礎(chǔ)子框架，分別是信號發(fā)射機(jī)模塊、通信信逡逑道模塊以及信號接收機(jī)模塊，如圖１．１所示，相應(yīng)子系統(tǒng)的功能分別為．？逡逑２逡逑

—邐發(fā)射機(jī)逡逑圖１．３基于ＡＰＴ技術(shù)的半雙工光通信系統(tǒng)模型示意圖逡逑由于半雙工的工作方式不能滿足接收方和發(fā)送方兩者同時通信的要求，所以在半雙工通逡逑信方式上繼續(xù)改進(jìn)，產(chǎn)生了全新的通信方式：全雙工通信。傳統(tǒng)的對稱雙工ＦＳＯ系統(tǒng)通過在逡逑通信兩端配置高精度ＡＰＴ系統(tǒng)來建立雙向通信鏈路。逡逑通信系統(tǒng)的兩個終端在通信之前需要精準(zhǔn)對接，只有這樣才能構(gòu)建可靠的通信鏈路，ＡＰＴ逡逑系統(tǒng)主要被同來解決以上問題，該技術(shù)的應(yīng)用使得終端設(shè)備之間的鎖定和跟蹤變得簡單方便。逡逑然而ＡＰＴ系統(tǒng)為有源系統(tǒng)且功耗相對較高，ＡＰＴ系統(tǒng)的組成相對復(fù)雜，該系統(tǒng)由很多器件組逡逑成，在體積上會顯得比較臃腫，往往采用ＡＰＴ技術(shù)的光通信系統(tǒng)的終端會有很大的負(fù)載重量逡逑和能量消耗。逡逑綜上所述，空間光通信技術(shù)在一些軍用和商用領(lǐng)域都有一些成功的應(yīng)用案例，因為長距逡逑離的光通信需要通信的終端精確對準(zhǔn)

邐后向鏈路邐７逡逑圖１．４基于角反射器的回復(fù)反射光傳輸系統(tǒng)模型示意圖逡逑發(fā)射接收機(jī)用于發(fā)射和接收光信號，角反射器用于將信號光束進(jìn)行定向反射，該光傳輸逡逑系統(tǒng)有兩個傳輸鏈路，如圖１．４所示。光信號從光發(fā)射接收機(jī)發(fā)射，經(jīng)過通信信道后到達(dá)角反逡逑射器，該過程為通信系統(tǒng)中前向鏈路的光傳輸過程，后向鏈路的傳輸方向與前向鏈路相反，逡逑出射角反射器的光信號經(jīng)過通信信道后到達(dá)發(fā)射接收機(jī)處，該過程為通信系統(tǒng)中后向鏈路的逡逑４逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2774449