光在大氣和海水信道的傳輸性能研究.pdf

1、星載激光對潛通信(Spaceborne Laser Submarine Communication)由于其數(shù)據(jù)傳輸率相對現(xiàn)有通信方式較高，同時能夠確保潛艇通信時的隱蔽性要求，因此，對其進(jìn)行研究具有重要的軍事應(yīng)用意義和研究價值。SLSC研究內(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、接收信號處理等等相當(dāng)多的關(guān)鍵問題。本文主要分析光信號在地球大氣和海水信道的傳輸問題，并對星載激光器的功率、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，對其在文章中應(yīng)用的假定條件進(jìn)行了說明。對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)動方向確定、光子自由路徑長度、終止判

3、決以及散射相位函數(shù)對比與確定。
　　 提出綜合分析地球大氣和海水信道對星對星載激光脈沖信號空間擴(kuò)展效應(yīng)的觀點(diǎn)，分析計算了衛(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，不同水下深度的信號光斑分布狀況。計算結(jié)果為星載激光器設(shè)計提供了設(shè)計依據(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)生的信號多徑時間擴(kuò)展模擬計算。計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的時間擴(kuò)展分布

4、。根據(jù)計算結(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，理論估算了激光對潛能量傳輸衰減。同時，利用Monte Carlo方法模擬對比計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，大氣和海水信道對光傳輸?shù)乃p大小。
　　 根據(jù)地球大氣和海水信道對星載激光脈沖信號的空間擴(kuò)展分布和時間擴(kuò)展分布的計算結(jié)果，考慮國內(nèi)外激光器研制現(xiàn)狀與星載裝備條件限制，借鑒國外已