【摘要】：目前,霧霾天氣己經(jīng)成為我國大部分地區(qū)一種危害性較人的常見天氣。當(dāng)無線光通信系統(tǒng)在霧通天氣下應(yīng)用時(shí),霧霾粒子會(huì)對(duì)激光的強(qiáng)度造成衰減,降低系統(tǒng)接收端的光信號(hào)功率,使系統(tǒng)的誤碼率竹性能降低,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成激光“脫靶”,影響無線光通信系統(tǒng)的性能。本文針對(duì)霧霾環(huán)境中主要粒子的散射特性及激光在霧霾環(huán)境中的大氣透過率進(jìn)行了仿真分析,對(duì)不同通信距離下激光在霧霾環(huán)境中的接收功率進(jìn)行了測(cè)量。論文針對(duì)霧霾環(huán)境中的典型粒子(霧滴粒子、沙塵粒子、煙煤粒子、PM2.5粒子和PM10粒子),利用Mie散射理論仿真分析了不同入射波長(zhǎng)時(shí)的粒子散射特性。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合粒子的譜分布函數(shù),利用蒙特卡洛方法仿真分析了不同入射波長(zhǎng)時(shí),粒子濃度與激光最大傳輸距離、傳輸衰減系數(shù)和透過率之間的關(guān)系。結(jié)果表明,粒子的消光系數(shù)隨著尺度參數(shù)的不斷增大,最終趨近于2,說明粒子對(duì)激光造成的總能量衰減大約為幾何截面能量衰減的2倍;對(duì)不同的粒子而言,其前向散射較后向散射更強(qiáng),整體散射過程中以前向散射為主;當(dāng)入射波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí),激光的衰減系數(shù)較低,對(duì)應(yīng)的激光最大傳輸距離與透過率較高,并在文中給出了特定粒子濃度時(shí)的激光傳輸參數(shù)值。在仿真分析的基礎(chǔ)上,選取80m、340m和2500m鏈路對(duì)激光在實(shí)際霧霾環(huán)境中傳輸時(shí)的功率衰減進(jìn)行了測(cè)量。根據(jù)霧環(huán)境與箱環(huán)境在定義上的區(qū)別和聯(lián)系,本文在大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果中選取符合霧環(huán)境和霾環(huán)境的數(shù)據(jù),繪制出系統(tǒng)接收功率與激光大氣透過率隨能見度變化的曲線圖,得出了激光在西安地區(qū)霧霾環(huán)境中傳輸?shù)幕疽?guī)律。將霧環(huán)境實(shí)測(cè)曲線與常用霧衰減經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行對(duì)比分析可知,當(dāng)激光在霧環(huán)境中進(jìn)行傳輸時(shí),各激光鏈路均有與之相對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)模型,表明在考慮不同的能見度和不同的傳輸距離時(shí),經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂幸欢ǖ膮⒖純r(jià)值。
【圖文】：

圖 5-1 實(shí)驗(yàn)用光學(xué)天線的外形結(jié)構(gòu)示意圖ic diagram of the configuration of an optical ante發(fā)出的激光光束具有一定的發(fā)散角，利平行光束，并通過透鏡聚焦獲得尺寸較產(chǎn)的 OPHIR 牌 PD300-UV 型光功率計(jì)的接收端面為 10mm×10mm、所測(cè)波長(zhǎng)。通過配套軟件可以連接 PC 機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)面如圖 5-2 所示。

圖 5-1 實(shí)驗(yàn)用光學(xué)天線的外形結(jié)構(gòu)示意圖ematic diagram of the configuration of an optical antenna fo光源發(fā)出的激光光束具有一定的發(fā)散角，利用光準(zhǔn)直平行光束，并通過透鏡聚焦獲得尺寸較小的列生產(chǎn)的 OPHIR 牌 PD300-UV 型光功率計(jì)，，其配備的接收端面為 10mm×10mm、所測(cè)波長(zhǎng)范圍mW。通過配套軟件可以連接 PC 機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)收端面如圖 5-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X513;TN249

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本文編號(hào)：2706797