大气激光通信系统设计

通信原理设计论文

西北工业大学

通信原理设计论文

题 目： 大气激光通信系统设计

课 程: 通信原理

课 程 老 师: 赵瑞琴

学 院: 航海学院

班 级: 03040902

学生（学号）: 张国宾（2009300848）

日期: 2012 年 6 月 29

通信原理设计论文

摘要

通过学习通信原理这门课程，对一般通信系统的基本模型有了进一步的了解，在此模型的基础之上设计大气激光通信系统。大气激光通信是以激光作为信息的载体，以自由大气空间作为信息传输的信道。大气激光通信作为一种非常好的无线通信手段，自激光出现以来，众多学者对它做了理论上和实验上的研究。在大气激光通信系统中，由于在传输过程中受到大气散射、折射、湍流等很多因素的影响。会造成激光光能量衰减，光强闪烁，光束随机偏转，能否克服这些影响是大气激光通信推广应用的关键。近年来，大气激光通信技术取得了辉煌的成就，但它受大气环境因素的影响非常严重，因此对大气激光通信信道的研究就显得格外重要。

论文首先系统叙述分析了一般通信系统的基本模型以及通信系统的主要性能指标，在此基础上分析大气激光通信系统的设计原理，大气衰减及大气湍流效应大气激光通信系统的影响，重点分析了大气激光通信系统所面临的问题和解决的关键技术，并在此基础上结合通信理论给出信道模型。然后针对信道模型提出相关的技术方案，如自适应光学系统技术。

关键词：激光通信；大气信道；误码率；湍流效应；信道；

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目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 未来要研究的课题

1.3大气激光通信系统的设计要求

1.4 大气激光通信系统的设计指标

第二章 一般通信系统的基本模型及主要性能指标

2.1背景介绍

2.2一般通信系统的基本模型

2.3通信系统的分类

2.4模拟通信与数字通信系统模型

2.5数字通信系统的主要性能指标

第三章大气激光通信系统的设计

3.1光源

3.2激光传输

3.3光发射机关键技术

3.4光接收机关键技术

3.5光学天线技术

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第四章激光信号大气衰减

4．1大气散射

4．2大气湍流

第五章大气激光传输信道模型

5．1接收机本机噪声分析

5．2背景辐射

5．3大气衰减信道

5．4大气湍流信道模型

第六章自适应光学系统

6．1光学系统及系统结构

6．2波前校正器

6．3波前传感嚣

6.4高速倾斜镜

6.5自适应光学系统在大气激光通信中的应用

结论

参考文献

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第一章 绪论

§1．1、引言

大气激光通信又称自由空问光通信，是以激光作为信息的载体，通过天气进行数据、声音、图像传输的通信技术，是激光出现后最先研制的一种通信方式。大气激光通信和光纤通信构成光通信的两大重要部分。大气激光通信与光纤通信相似，区别只是信息传输媒体由光纤变成了大气，并增加了光学系统。因此，激光大气通信可以采用许多光纤通信中的成熟技术。

20世纪60年代初，激光的出现为光通信提供了一种理想的光源，由于激光器的光亮度高、方向性强、单色性和相干性好，因而传输距离远，且易于调制和接收，是一种优异的信息载体，因此激光通信得到了较快的发展。尽管70年代低损耗光纤和室温连续工作半导体激光器的研制成功，使大气通信的研究重点转到光纤通信上。但是，由于大气激光通信具有许多光纤通信所没有的优点：①良好的安全保密性，由于激光的高指向性使它的发射光束极窄，方向性好。通常激光光束的发散角都在毫弧度，甚至微弧度数量级，因此具有数据传递极高的保密性。②无微波频段的许可证，因为大气激光通信的工作频段在350THz，设备间无射频信号干扰，所以目前无需申请频率使用许可证。③架设迅速，大气激光通信架设、组网速度快，只须在通信节点

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上进行设备安装，工程建设以小时或天为计量单位，尤其适合作为光纤通信的应急故障后备及临时构造大容量的通信链路。④设备尺寸小，由于光波波长短，在同样功能情况下，光收发天线的尺寸比微波通信天线要小得多，同时功耗小，体积小，重量轻。⑤具有极高的通信容量，理论上用激光作为载波通信，一束光束可以同时传输100亿通话信路，实际上已做到了同时传输几百到几千。多者可达几万路通话信路；由子大气激光通信具有以上优点，各军事大国对激光通信仍有非常浓厚的兴趣，投人了大量的人、财、物，进行研究，研制出了不少激光通信产品。随着电子战的发展和通讯对抗的需求，激光通信倍受青睐，从而推动了激光通信的崛起。

§1．2未来需要研究的课题

未来的大气激光通信在原有技术的基础上，重点研究以下几个方面的内容：

(1)大功率激光器的研制技术。主要包括：二氧化碳激光器、半导体激光器和二极管泵浦的Nd：YAG激光器。

(2)空间目标的捕获、瞄准、跟踪技术。

(3)高速率激光调制与高灵敏度激光接收技术。

(4)大气环境对激光通信系统的影响及解决方法。

§1. 3大气激光通信系统的设计要求：

此通信系统需要满足一定要求下设计，具体的要求如下：

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1) 以激光作为信息的载体，以大气作为传输介质。

2) 信道为双向信道，即一方既作为信号的发送方，也作为信号的

接收方。

3) 传输信道为有线恒参信道。

4) 设计中要有各种方案的比较，各环节参数的计算、性能估计、

实现框图、波形等。

§1. 4 大气激光通信系统的设计指标：

1) 传输速率：155Mbps；

5

e 102) 误码率 P；

3) 光发射平均功率50mW；

4) 光接收灵敏度不低于-34dBm；

5) 常温电功耗不大于6w；

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第二章 一般通信系统的基本模型及主要性能指标

§2. 1背景介绍

通信的目的就是互同信息，是指从一个地方向里一个地方进行信息的有效传递。克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息，是通信的任务。人类社会建立在信息交流的基础上，通信是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动力。按照人类通讯交流方式与技术的不同，可以把历史划分为五个阶段。第一阶段的通信的方式是语言，人们通过人力、马力以及烽火台等原始通信手段传递信息。第二阶段从发明文字以及邮政通信开始。第三阶段一发明印刷术为标志。第四阶段从电报、电话和广播的发明开始，从此人们进入了电气通信的时代，通信技术得到了迅速的发展。第五阶段为信息时代，随着现代科学技术和现代经济的发展，社会对信息传递、存储和处理的要求愈来愈高，信源的种类越来越多，不仅是语言，还包括数据、图像很文本等。在这第五阶段，通信和计算机已经而且必将更加有机地结合起来。

现代通讯系统式信息时代的生命线。从人类信息交流和通信的演化进程可以清楚地体会信息技术的不断发展性。现代信息技术具有强大的社会功能，已经成为21世纪推动社会生产力发展和经济增长的重要因 …… 此处隐藏：2485字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……