[發明專利]湍流大氣信道中的激光脈沖傳輸時間展寬及信道傳遞函數測量方法

有效

• 申請號: 201310585108.7
• 申請日: 2013-11-16
• 公開（公告）號: CN103618568A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 陳純毅;楊華民;蔣振剛;李華;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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種湍流大氣信道中的激光脈沖傳輸時間展寬及信道傳遞函數測量方法，其特征在于，所需的設備及實現步驟如下：

目的在于提供一種湍流大氣信道中的激光脈沖傳輸時間展寬及信道傳遞函數測量方法；本方法需要使用激光信號發射裝置和激光信號接收與探測裝置；激光信號發射裝置包括激光器101、信號發生器102、電光調制器103、光學發射系統104；激光信號接收與探測裝置包括光學接收系統201、光電探測器202、示波器203；從激光器101發出的激光信號A001入射到電光調制器103的光信號輸入端；信號發生器102產生的電脈沖信號A002傳送到電光調制器103的電信號輸入端；電光調制器103將電脈沖信號A002調制到激光信號A001上，調制后的激光信號A003再經光學發射系統104發射到湍流大氣信道中；調制后的激光信號A003經湍流大氣信道傳輸后，通過光學接收系統201入射到光電探測器202上，光電探測器202的輸出電信號再傳送到示波器203的輸入端；

本方法的第一部分探測并記錄激光脈沖經湍流大氣信道傳輸后的波形采樣數據，具體步驟如下：

Step001：將激光信號發射裝置和激光信號接收與探測裝置分別置于湍流大氣信道的兩端；開通激光器101，使其輸出連續激光信號；設置信號發生器102，使其輸出一電脈沖序列A004；在電脈沖序列A004中，各脈沖都為形狀相同的高斯脈沖，相鄰兩個脈沖的峰值的間隔時間為T，每個脈沖的時間寬度為τ，且相鄰兩個脈沖之間互不重疊；電光調制器103輸出的光脈沖序列A005經光學發射系統104進入湍流大氣信道傳輸；

Step002：使光學接收系統201和光學發射系統104的光軸對準，開通示波器203，設置示波器203的采樣時間間隔Δt=T/M，M為一個正奇數；并用示波器203記錄光電探測器202探測到的脈沖序列波形采樣數據A005；

通過不斷重復Step001和Step002，可以記錄下大量的脈沖序列波形采樣數據A005；每執行一次Step001和Step002可得到一組脈沖序列波形采樣數據A005，并將其保存為一個單獨的波形采樣文件；

本方法的第二部分根據保存的所有波形采樣文件中的脈沖序列波形采樣數據A005，計算高斯脈沖經湍流大氣信道傳輸后的平均時間展寬比，具體步驟如下：

Step101：創建一個具有M個元素的數組INTP，并將數組INTP的每個元素都設置為0；令NUM=0；對本方法的第一部分中保存的所有波形采樣文件中的每個波形采樣文件FW，執行如下步驟：

Step101-1：讀取波形采樣文件FW，將其中的脈沖序列波形采樣數據A005的采樣序列賦值給一個數組W，數組W的第i個元素表示為W[i]，i表示數組元素的編號，1≤i≤N，N為采樣序列的采樣個數；數組W中的每個元素與一個特定的時刻對應；

Step101-2：令脈沖序列波形采樣數據A005的采樣序列的第一個采樣對應的時刻為0，則W[i]對應的采樣對應的時刻為(i-1)Δt；計算脈沖序列波形采樣數據A005中的第一個脈沖對應的波形采樣序列中的幅度值最大的采樣對應的數組W的元素的編號j；如果j-(M-1)/2＜1，則令j=j+M；

Step101-2-1：令idx=j，n=1，NUM=NUM+1；

Step101-2-2：令INTP[n]=INTP[n]+W[j-(M-1)/2+n-1]，INTP[n]表示數組INTP的第n個元素；

Step101-2-3：令n=n+1；如果n≤M，則轉步驟Step101-2-2，否則轉步驟Step101-2-4；

Step101-2-4：如果idx+M+(M-1)/2≤N，則令j=j+M，轉步驟Step101-2-5，否則轉步驟Step101-3；

Step101-2-5：令n=1，NUM=NUM+1；

Step101-2-6：令INTP[n]=W[j-(M-I)/2+n-1]+INTP[n]；

Step101-2-7：令n=n+1；如果n≤M，轉步驟Step101-2-6，否則轉步驟Step101-2-8；

Step101-2-8：令idx=idx+M，轉步驟Step101-2-4：

Step101-3；針對波形采樣文件FW所需執行的操作結束；

Step102：令n=1；

Step102-1：令INTP[n]＝INTP[n]/NUM；

Step102-2：令n=n+1；如果n≤M，轉步驟Step102-1，否則轉步驟Step102-3；

Step102-3：令數組INTP的第一個元素對應的時刻為0，則數組INTP的第i個元素對應的時刻為(i-1)Δt，1≤i≤M；根據數組INTP的各個元素值及其對應的時刻，可以得到一個數據序列(x_i，y_i)，x_i=(i-1)Δt，y_i=INTP[i]，1≤i≤M；用函數擬合數據序列(x_i，y_i)，1≤i≤M，求出參數a、b、c、d的值；高斯光脈沖經湍流大氣信道傳輸后的平均時間寬度即為2b；高斯光脈沖經湍流大氣信道傳輸后的平均時間展寬比即為2b/τ；

本方法的第三部分計算湍流大氣信道傳遞函數H(ω)，具體方法是：

其中ω₀是激光器101輸出激光信號的角頻率。