一种大气激光通信系统抗干扰调制/解调技术

空间光通信以大气为介质进行信息传输时,不可避免地受到大气散射、大气湍流及背景光等因素的影响。针对大气信道对通信质量的影响,提出了基于激光偏振态参数的调制与解调技术,设计了一种基于偏振移位键控(PolSK)的大气激光通信系统并对其原理进行了简要分析。该通信系统采用偏振移位键控的调制方式,即利用圆偏振光的两种旋态(左旋和右旋)进行编码、调制从而实现数据的传输,接收端采用平衡探测方法进行光信号解调。对系统性能进行仿真分析,结果表明,基于激光偏振态参数的调制与解调技术在抗大气环境干扰、提高数据传输速率和降低误码率等方面具有优越性,在未来的空间激光通信领域有广阔的发展空间和应用前景。     

圆偏振移位键控的星地激光通信误码率研究

光束的偏振特性在大气传输中变化比较小,因而偏振移位键控调制具有较高的可靠性。以星地激光通信为背景,研究星地激光通信链路的圆偏振移位键控调制的误码率性能。考虑到大气湍流的影响,采用Hufnagle-Valley大气折射结构常数模型,在Rytov方差分别为0.082,1.11这两种弱、强湍流起伏条件下,通过对比圆偏振移位键控调制和直接检测开-关键控调制的误码率,得到了同等湍流起伏条件下前者误码率性能比后者突出的结论。特别是Rytov方差为0.082时,要达到10-7的误码率,它们对信噪比的要求分别是21.65dB和30dB,圆偏振移位键控调制对信噪比的要求降低了8.35dB。此外,还分析了近地面折射结构常数、天顶角和地面风速这3个因素对误码率的影响,仿真结果表明圆偏振移位键控调制的误码率比直接检测开-关键控调制最少降低2个数量级。因此,圆偏振移位键控调制在未来星地激光通信中有着广阔的发展前景。     

自由空间光通信中相干圆偏振调制系统性能研究

自由空间光通信（FSO）具有高带宽、不需要铺设光纤、部署迅速、低功率损耗等优点,得到了广泛的关注。在Gamma-Gamma大气湍流信道下,分别考虑弱、中、强三种大气湍流强度,结合相位噪声,研究了相干探测的圆偏振调制系统的性能,推导出了误码率和中断概率的闭合表达式。在不同的大气湍流强度和相位噪声的情况下,仿真分析了相干探测的圆偏振调制系统的性能,并与直接探测系统的误码性能进行比较,结果表明,采用相干探测系统的误码性能优于直接探测系统。因此,在圆偏振调制系统中,采用相干探测方式可减小大气湍流的影响,大大降低了误码率,提高了系统的通信性能。     

大气激光通信中光PPM偏振调制方案及其关键技术

大气中的雨、雪、雾等对大气激光通信的质量和可靠性影响很大.提出了一种光PPM偏振调制方式,采用改变水平和垂直偏振光束的强度,检测接收到的激光的偏振角进行编码.由于水平偏振和垂直偏振光通过的是同一条光路,在求解光偏振角时大气中的衰减可以相互抵消,因此光PPM偏振调制可以减少甚至消除大气信道对大气激光通信的影响.仿真结果表明:这种方法不但可以消除大气信道对激光通信质量的影响,而且可以成倍提高大气激光通信的码速率.     

卫星量子通信的光子偏振误差影响与补偿研究

针对采用偏振编码的卫星量子通信中的偏振保持问题,研究了大气散射和卫星与地面站间相对运动对量子偏振态相位和对准的具体影响。仿真分析了量子偏振态相位延迟和对准误差对系统量子误码率影响,提出了一种新的BB84协议与半波片旋转相结合的偏振补偿方案。该方案通过对准提前量补偿的加入弥补原有补偿方案补偿过程中不能进行通信的缺陷,可基本实现零角度偏振误差,保证卫星量子通信的安全可靠性,且因该方案仅需在原有系统上添加一个半波片,易于实现。     

大气激光通信系统偏振移位键控调制技术

为了实现自由空间高速激光通信,对基于偏振移位键控的激光通信调制和解调技术进行了研究。介绍了一种基于PolSK的调制与差分解调方法,对实现大气信道中高速激光通信的调制与解调方法进行了研究,并通过理论推导及计算机仿真验证了其可行性。仿真研究结果表明:虽然大气信道对激光的传输特性有一定的影响,但利用以左右旋圆偏振光调制为基础的偏振态移位键控方法实现数据调制传输,并采用差分探测解调技术,可以实现传输速率为2.5 Gb/s、传输距离为20 km的低误码率数据传输。基本满足了空间激光通信系统的稳定可靠性、简便易实现、抗干扰能力强等要求。     

圆偏振光偏振复用激光通讯系统

提出了一种采用圆偏振光的偏振复用通讯系统。其基本设想是信号光在空间中以左 旋和右旋圆偏振光的形式进行传播,在接收端将这两种偏振光区分并分别接收。本文详细论证了在两个相对运动点之间采用圆偏振光实现偏振复用激光通讯的可行性。     

卫星量子通信中退极化信道补偿算法

针对卫星量子通信中的偏振保持问题,研究了大气 散射、大气湍流 以及卫星与地面站间相对运动对量子偏振态的影响。提出了一种采用量子同步修正比特存储 信道偏振 影响,而后对数据比特进行修正变换的偏振补偿算法。仿真对比了补偿前后系统量子误码率 (QBER),补偿后 系统量子QBER可低至0.7%,表明本文方案具有较 好的偏振补偿效果,可实现安全有效的卫星量子通信,且无需对系统增加任何附加设备。     

激光偏振编码制导中CdTe晶体编码技术研究

针对激光驾束制导系统光束能量调制方式的原理缺陷,讨论了用电光晶体的电光效应实现空间偏振编码的原理.对适于10.μm激光的CdTe晶体的电光效应进行了理论分析,在此基础上设计了基于普科尔效应的空间偏振编码调制器.确定了X,Y,Z轴方向加电场具有相同的效应,采用横向运用方式,使得经过编码器后的线偏振光形成最上方近似右旋圆偏振光到中间的线偏振光再到最下方的左旋圆偏振光的偏振态梯度分布,从而实现对弹的偏振制导.     

单光子卫星量子通信噪声和干扰分析

卫星量子通信是建立全球量子通信网络的最佳选择之一。针对采用偏振编码的卫星量子通信中的偏振保持问题,研究了大气散射和卫星与地面站间相对运动等因素对量子偏振态相位和对准的影响以及相位延迟和对准误差对系统量子误码率的影响,分析了背景噪声和系统硬件噪声对通信产生的影响以及单光子通信过程中可能受到的光子分离攻击干扰,为量子信号认知设计提供借鉴意义。     

一种宽带宽波束移动终端卫星通信天线

提出一种实用型宽带宽波束移动终端卫星通信天线。该天线采用双臂渐变螺旋以及锥形反射板的结构提高了常规双臂螺旋天线的性能。结合HFSS 软件与理论分析进行了天线结构参数设计,并进行了仿真和实验。仿真结果与测试结果吻合良好。该天线采用左旋圆极化方式,中心工作频率为1. 6GHz,工作频带150MHz,波束宽度大于110毅,且天线结构简单、牢固、易于加工,适合于各类小型移动卫星通信终端,以及高纬度地区的卫星通信。     

一种新型宽波束圆极化微带天线的设计

设计了一种新型宽波束圆极化微带天线,该天线采用四探针馈电,馈电网络由威尔金森功分器和传输线移相器组成,使四个馈电探针的相位依次相差π/2,实现了右旋圆极化辐射。通过Ansoft HFSS仿真结果表明：该微带天线结构简单、极化纯度高、全向性能好、轴比小于3dB的圆极化带宽达到27.7%,高于一般的微带圆极化天线（轴比小于3dB带宽约为15%）。天线可以很好地满足GPS通信的技术要求,也可用于无线局域网。     

基于传输线模分析法的2G Hz矩形微带天线设计

在现代通信系统中,微带天线以其体积小、便于实现线极化或圆极化,并能很好的适用于双频工作的优点,被广泛的应用在2G移动通信通信系统中。本文采用传输线模分析法设计了一种适用于3G移动通信系统的2GHz矩形微带天线,并通过仿真及优化,改进了天线的增益和效率。     

新型定向超宽带天线

基于圆片单极天线是一种结构简单的超宽带天线,研究了一种新型的超宽带天线,它将4个圆片单极天线垂直交叉放置作为馈源并采用平板反射面,实现定向以及双极化或圆极化特性。分析了2种变形形式:将平板反射器换为抛物面反射器,实现高增益特性;将圆片振子变形,实现更宽的低频端阻抗带宽。通过电磁仿真软件,计算了天线的S参量和辐射方向图随频率的变化规律。分析表明文中的天线对于传统的圆片单极天线有了有效的改进,实现了超宽带、定向辐射、双极化、圆极化、高增益等不同的特性,它们在卫星通信和移动通信中具有良好的应用前景。     

双频双圆极化北斗天线的设计

设计了一种的小型化的双频双圆极化微带天线。对两个工作于主模的正方形贴片,通过采用对角切角方法,在北斗卫星导航系统的S频段实现右圆极化。通过蚀刻不对称臂U型槽结构,在北斗卫星导航系统的L频段实现左圆极化与小型化。其相比对普通的圆极化天线尺寸减小了24%,使用HFSS进行仿真,仿真结果表明本天线可以达到北斗系统对天线的各项指标要求。     

圆极化移相器相移特性研究

根据铁氧体耦合波理论推导出圆极化移相器对任意极化电磁波的传输矩阵，在此基础上研究了椭圆极化波、线极化波、圆极化波在移相器内的传输特性，数值仿真表明用基于线极化分量的差相移检测方法检测非标准圆极化波的测量结果不仅与激励状态有关，还与选定的线极化方向有关，利用本文的结果可以对圆极化移相器测试系统进行误差分析，对于提高测量精度有一定指导意义。     

通过圆偏振光提高飞秒激光诱导击穿光谱的发射强度

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种快速、实时的元素成分分析技术。为了提高LIBS的灵敏度,人们已经提出多种方法来提高LIBS的光谱强度。本文采用飞秒脉冲激光烧蚀黄铜产生LIBS,对比了圆偏振和线偏振下LIBS光谱的强度,结果发现圆偏振下的光谱强度比线偏振下的强,光谱强度大约提高了15%。采用飞秒激光照射金属时,金属内部的自由电子吸收光子的能量。在线偏振飞秒激光场中,电子在脉冲的每个光学周期中经历交替的加速和减速;而圆偏振飞秒激光可以连续加速电子,因此电子可以获得更高的能量,这使得圆偏振飞秒激光产生的光谱强度不同于线偏振飞秒激光产生的光谱强度,圆偏振激光有助于改善飞秒LIBS信号的强度。     

船载卫通天线圆极化方式切换改进方案

对船载卫通天线圆极化状态下A、B极化切换方案进行了分析,阐述了现行切换方案会改变和差通道传输特性,致使跟踪接收机校相值全部作废的缺点。由此提出了在原和差网络的基础上,增加组成B极化和差网络的改进方案,以及将圆极化器单向转动的基础上,增加反方向转动45°的改进方案。这2套改进方案均易于实现,且均克服了现行方案的不足,可在不改变和差通道传输特性的条件下快速完成极化切换。