[發明專利]大氣對無線激光通信影響的實驗室模擬方法

無效

• 申請號: 201210484845.3
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102938672A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 陳純毅;楊華民;蔣振剛;范靜濤;婁巖
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H04B10/07
• 分類號: H04B10/07;H04B10/11;H04B17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.大氣對無線激光通信影響的實驗室模擬方法，其特征在于，所需的系統結構和實施方法如下：

技術解決方案：首先根據無線激光通信試驗的鏈路參數和所考慮的大氣條件，利用數值方法計算出激光大氣傳輸的透過率和接收光信號的時域起伏數據；在激光通信接收機A001的光學接收天線103和探測器105之間，使用電光調制器104來控制接收光信號的強度；根據數值方法計算得到的透過率和接收光信號的時域起伏數據，通過計算機108生成電光調制器104的驅動控制信號A002，以便通過驅動控制電路模塊107控制電光調制器104的輸出光信號強度，將大氣對激光傳輸的影響加到激光通信接收機的接收光信號中，實現大氣對無線激光通信影響的實驗室模擬；激光通信發射機101發射的激光信號經光學透鏡組102后被光學接收天線103接收，再經電光調制器104進行強度調制后，入射到激光通信接收機A001的探測器105上；探測器105的輸出電信號傳送給碼元符號判決模塊106，由碼元符號判決模塊106實現最終的通信數據檢測；計算機108根據數值方法計算得到的激光大氣傳輸的透過率和接收光信號的時域起伏數據，生成電光調制器104的驅動控制信號A002，驅動控制信號A002通過驅動控制電路模塊107傳送給電光調制器104；光學透鏡組102對激光通信發射機101發射的光束進行變換，使激光通信發射機101發射的光束能完全被光學接收天線103接收；

為了正確地生成電光調制器104的驅動控制信號A002，需要事先對電光調制器104進行標定；通過實驗測量得到電光調制器104的透光率T隨驅動控制信號v的變化關系曲線A003；

根據無線激光通信試驗的鏈路距離、所考慮的試驗地點的海拔/地形/地貌/氣溶膠類型、激光波長，使用MODTRAN軟件計算激光大氣傳輸的透過率τ；

根據無線激光通信試驗的鏈路距離、發射光束參數、所考慮的試驗地點的大氣折射率結構常數、大氣湍流內尺度、大氣湍流外尺度、垂直徑向風速、光學接收天線103的參數，使用基于隨機相位屏的激光大氣湍流傳輸數值模擬方法，模擬大氣湍流對激光傳輸的影響；每隔時間Δt就從激光發射端開始模擬一次激光在整個大氣湍流傳輸路徑上的傳輸過程，得到接收平面上的光斑強度分布，再在光學接收天線103的口徑內對接收面上的光斑強度進行積分求和，得到光學接收天線103的實際接收光信號功率B003，并計算接收光信號功率B003與激光發射端的發射光功率A004的比值A005；通過連續模擬很多次激光在整個大氣湍流路徑上的傳輸過程，可以得到比值A005的一個時間序列A006；由于大氣湍流導致激光的光強閃爍，因此時間序列A006中的各個元素的值是變化的；時間序列A006對應的時間長度為Δt與時間序列A006的元素個數的乘積；在進行數值模擬時，要求Δt＜Greenwood時間常數；

在進行無線激光通信實驗室試驗時，首先使激光通信發射機101、激光通信接收機A001、電光調制器104、驅動控制電路模塊107正常工作；令i＝1，N為時間序列A006中的元素個數；為了模擬大氣對無線激光通信的影響，計算機108每隔時間Δt就做如下工作：

Step001：計算激光大氣傳輸的透過率τ與時間序列A006中的第i個元素的值的乘積，并將計算結果賦值給變量S；將變量S除以光學透鏡組102的透光率，并將計算結果賦值給變量Q；

Step002：根據變化關系曲線A003，計算透光率T等于變量Q時的驅動控制信號v的值A007；

Step003：生成大小等于值A007的驅動控制信號A002，并將其輸出給驅動控制電路模塊107；

Step004：i＝i+1，如果i＞N，則i＝1。