光在大氣和海水信道的傳輸性能研究.pdf

1、星載激光對(duì)潛通信(Spaceborne Laser Submarine Communication)由于其數(shù)據(jù)傳輸率相對(duì)現(xiàn)有通信方式較高，同時(shí)能夠確保潛艇通信時(shí)的隱蔽性要求，因此，對(duì)其進(jìn)行研究具有重要的軍事應(yīng)用意義和研究?jī)r(jià)值。SLSC研究?jī)?nèi)容極為廣泛包括：大氣和海水信道研究、星載激光器研制、潛艇接收天線研制、接收信號(hào)處理等等相當(dāng)多的關(guān)鍵問題。本文主要分析光信號(hào)在地球大氣和海水信道的傳輸問題，并對(duì)星載激光器的功率、發(fā)散角、軌道高度、脈沖重

2、復(fù)頻率等參數(shù)以及PPM（Pulse Position Modulation）幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出參考建議。
　　 詳細(xì)分析了地球大氣分層結(jié)構(gòu)、成分組成對(duì)大氣光學(xué)散射、衰減特性的影響，討論了海水的物理成分以及其固有和表觀光學(xué)性質(zhì)。詳細(xì)闡述了模擬光子在大氣和海水信道傳輸?shù)腗onte Carlo方法，對(duì)其在文章中應(yīng)用的假定條件進(jìn)行了說明。對(duì)光子傳輸過程中的相關(guān)內(nèi)容確定進(jìn)行了討論，內(nèi)容包括散射后位置確定、運(yùn)動(dòng)方向確定、光子自由路徑長(zhǎng)度、終止判

3、決以及散射相位函數(shù)對(duì)比與確定。
　　 提出綜合分析地球大氣和海水信道對(duì)星對(duì)星載激光脈沖信號(hào)空間擴(kuò)展效應(yīng)的觀點(diǎn)，分析計(jì)算了衛(wèi)星運(yùn)行在不同軌道高度、發(fā)射機(jī)發(fā)散角變化、海域條件不同時(shí)，不同水下深度的信號(hào)光斑分布狀況。計(jì)算結(jié)果為星載激光器設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。
　　 完成了光在地球大氣和海水信道傳輸過程中由于散射作用產(chǎn)生的信號(hào)多徑時(shí)間擴(kuò)展模擬計(jì)算。計(jì)算并討論了不同軌道高度、不同發(fā)散角大小、不同海域、不同水下深度光信號(hào)的時(shí)間擴(kuò)展分布

4、。根據(jù)計(jì)算結(jié)果為星載激光器發(fā)射頻率及PPM幀格式提出了參考。
　　 參照激光通信能量方程，理論估算了激光對(duì)潛能量傳輸衰減。同時(shí)，利用Monte Carlo方法模擬對(duì)比計(jì)算了不同激光器軌道高度、不同發(fā)射機(jī)發(fā)散角大小、不同海水條件及不同水下深度條件下，大氣和海水信道對(duì)光傳輸?shù)乃p大小。
　　 根據(jù)地球大氣和海水信道對(duì)星載激光脈沖信號(hào)的空間擴(kuò)展分布和時(shí)間擴(kuò)展分布的計(jì)算結(jié)果，考慮國(guó)內(nèi)外激光器研制現(xiàn)狀與星載裝備條件限制，借鑒國(guó)外已