基于孔径平滑效应的无线光通信接收孔径的设计

基于激光大气湍流传输理论,讨论了光强闪烁对无线先通信接收性能的影响.从孔径平滑效应出发,提出了一种结合信噪比、误码率、孔径平滑3方面来考虑接收孔径尺寸的设计方法.该设计方法克服了传统只考虑孔径平滑效应来设计接收孔径不准确的缺点,从而为设计接收孔径尺寸提供理论依据.用MATLAB对参考文献中的实验数据进行数值模拟,结果表明:在此实验数据下BER＜10-6时,当SNR0为30 dB时,最优接收孔径为4 cm,当SMR0为35 dB时,最优接收孔径为3 cm.     

接收孔径对无线光通信误码率性能影响分析

接收孔径可以有效地改善无线光通信链路的误码率性能.文章从孔径平均效应出发,比较了圆环接收孔径和圆形接收孔径的平均因子差异,进而分析了其对通信系统误码率的影响.仿真结果表明:当接收孔径D＜8cm时,两种形状的孔径平均因子存在较大差异,误码率的相时误差较大;而当D≥8 cm时,两种形状的孔径平均因子基本相等,误码率的相对误...     

源象闪烁孔径平滑与积分光强起伏概率

研究了复振幅满足椭圆高斯分布散射光场时的孔径平滑效应,得到了相应的孔径平滑因子.从理论上分析了有限孔径检测到的孔径积分光强起伏分布,结果表明当检测孔径内包含的相关散斑面元数足够大时,闪烁满足对数正态分布,与已有实验观测结果一致.     

16km水平激光链路孔径接收条件下信号衰落规律

为了研究远距离水平激光链路接收光强起伏的统计特性,进行了16km水平激光传输实验.介绍了大气闪烁的对数正态与伽马-伽马分布模型,根据实验结果分析了孔径接收下信号衰落的统计规律.实验结果表明:伽马-伽马与对数正态分布在较大孔径接收时都能较好地分析远距离传输的光强起伏分布,而且分别是信号性能的上限与下限.采用何种模型要根据实际接收情况,较小孔径接收时,采用伽马-伽马较为准确.由于孔径平均效应和闪烁饱和效应,10-6衰落几率条件下16km激光链路孔径接收衰落阈值只有6～10dB.     

湍流外尺度对光闪烁孔径平滑的影响

基于包含湍流内、外尺度和高波数跃变的变形Andrews折射率谱从理论上分析了平面和球面波大气闪烁孔径平滑效应,得出了弱湍流起伏区无限平面波闪烁平滑因子解析关系和球面波孔径平滑因子内插关系.结果表明,在分析孔径平滑效应时应该考虑湍流外尺度的影响.作者采用变形Andrews折射率模型所得结果与采用Kolmogorov谱计算值间有明显差别.     

孔径匹配对中继镜系统上行传输影响的模拟与分析

利用激光大气传输四维程序,建立了双望远镜中继镜系统上行传输模型,研究了孔径匹配对中继镜系统上行传输的影响。选择去除畸变相位后的接收光场的远场峰值功率密度作为中继镜系统上行传输的性能指标,通过光束在真空中传输的计算,得到了接收口径一定时不同发射口径对应的最优发射焦距,并对不同发射功率激光在大气中上行传输的情况进行了模拟计算。结果表明,当接收孔径一定时,随着发射孔径的增大,最优发射焦距减小;增大发射孔径,可以增大临界发射功率;当发射功率较小时,在一定发射口径范围内,发射口径的变化对中继镜系统上行传输的性能指标影响不大,当发射功率较大时,增大发射口径可以有效提高中继镜系统上行传输的性能指标。     

下行传输孔径接收光强起伏的统计特性

为了研究星地下行激光链路接收光强起伏的统计特性,进行了恒星观测实验,分析了下行传输孔径接收下实际接收光强起伏的归一化方差、概率密度和闪烁频谱,并讨论了接收端瞄准偏差对接收光强的影响和星地下行大气信道的传播特性。实验结果表明,在下行传输孔径接收的条件下,天顶角从0°增至55°时接收光强的归一化方差从0.015增到0.102,不同天顶角下的接收光强起伏概率分布均服从对数正态分布,稳定大气条件下闪烁频谱的高频幂指数为-5/3,不稳定大气条件下为-11/3。     

基于子孔径分析的极化散射机理研究

在用极化sAR数据研究极化散射机理时,利用的是大量不同方位观察角度下接收的目标散射数据,但通常极化散射特性随方位角的变化并未被考虑。文中提出利用子孔径分析方法研究极化散射机理。子孔径是在不同的方位观察角度下．对整个场景的响应。用子孔径方法分析高分辨率极化sAR图像,可以突出全孔径中雷达后向散射的瞬时变化．因此可用于各向异性特征和非平稳目标的检测。最后利用丹麦EMISAR获取的L波段极化SAR全孔径图像数据进行仿真验证,提出了一种计算相对标准偏差的方法来检测非平稳目标。     

湍流大气中孔径平均对有效信噪比的影响分析

从孔径平均效应出发,首先建立高斯光束条件下的有效信噪比模型,并结合模型中的孔径平均因子,详细介绍了高斯光束下的孔径平均效应模型,在此基础上,通过仿真实验对比分析了不同湍流强度下有效信噪比随孔径尺寸的变化趋势,结果发现：随着孔径尺寸的不断增加,有效信噪比逐渐变大,说明孔径平均效应可以有效抑制大气湍流对通信系统的影响。     

大气光通信中大孔径接收性能分析与孔径尺寸选择

大孔径接收是克服大气光通信中大气湍流影响的有效途径之一.在有限孔径接收光强起伏理论基础上,建立了平均信噪比与无湍流影响时的探测器输出信噪比、孔径平均因子以及光强起伏方差之间关系的数学模型,并给出了系统误码率计算公式.通过数值计算得出了在给定误码率(BER)设计指标时,不同大气湍流参数条件下,接收孔径直径与无湍流影响时的探测器输出信噪比之间的关系曲线.     

Performance enhancement of BPSK-SIM- and DPSK-SIM-based FSO downlink over atmospheric turbulence using aperture averaging and receiver diversity

In this paper, we evaluate the bit error rate (BER) performance of a free-space optical satellite downlink by considering the atmospheric turbulence effects using binary shift keying subcarrier intensity modulation and differential phase shift keying subcarrier intensity modulation (DPSK-SIM). The performance of the link is enhanced using aperture averaging and receiver diversity. The closed form mathematical expressions of BER for BPSK-SIM and DPSK-SIM schemes are derived and analyzed. It is observed that on varying the turbulence level, the performance of the link degrades when the turbulence level increases. The improved BER of 10^?12 and 10^?10 at signal-to-noise ratio of 30 dB of the link for both BPSK-SIM and DPSK-SIM is obtained by using aperture averaging (aperture diameter, D?=?10 cm) and receiver diversity with optimal combining.

     

高隔离度双极化孔径耦合天线设计

采用多层贴片、垂直双H型孔径耦合结构设计了一种高隔离度双极化孔径耦合微带天线。主要通过实测分析不同贴片间距以及孔径大小对天线隔离度的影响,确定了最佳贴片间距和孔径尺寸。经AgilentES062A矢量网络分析仪实测,得出天线两个端口的回波损耗在2．4～2．5GHz能达到一16dB以下,在工作频段内双端口隔离度优于一31dB,与仿真结果吻合较好。该设计结构简单,成本低廉,易于制作,且可作为双极化基站阵列天线单元。     

方形孔径自由曲面反射式系统装调技术研究

针对方形孔径自由曲面反射系统,构造方形域上正交多项式用于波前解析,得到方形孔径系统波像差系数。在计算机辅助装调阶段,为确保装调结果准确,用方形域上正交多项式和光学设计软件来建立系统的灵敏度矩阵,结合自准直干涉法得到的多个视场得波像差来求解系统失调量;在多次迭代后得到系统平均RMS为0.164 1(632.8 nm)实测系统平均传递函数达到0.453 4的理想结果;证明该装调方法正确性,并适用于其他形状孔径自由曲面离轴反射系统式系统装调。     

基于近场时域谱的紧缩场口径优化设计

根据口径近场的时域谱,可以在全频段评估口径的绕射特征,从而建立紧缩场口径设计的一般准则.在X波段8～12GHz,计算了几种限度为5m×5m口径的近场时域谱.计算结果表明,在紧缩场设计中,为降低边缘绕射场电平,方口径优于圆口径,理想多项式锥削优于余弦锥削和均匀分布.提出两种工程化的边齿设计方法,在口径场均匀分布条件下,近场时域干扰谱分量均低于-25dB.口径近场计算均采用口径场卷积法.     

超大相对孔径抛物面反射镜的补偿检验

在基于像差理论的基础上,对于超大相对孔径抛物面反射镜,提出了三片补偿镜和一片场镜的零位补偿检验方法,详细论述了补偿检验系统的设计过程,成功地设计了相对孔径为F0.6,口径为φ290 mm的抛物面反射镜的补偿检验系统,从整个设计的结果看出,检验系统的像差被很好的校正,完全达到衍射极限.     

On discretizing continuous aperture distributions

A new method for applying continuous aperture design results to discrete antenna arrays is described. Instead of sampling the continuous aperture distribution, one requires that the pattern zeroes found in the continuous case also occur in the starting pattern for the discrete case. If the resulting pattern does not meet the design goal, a perturbation procedure is applied to the discrete distribution in order to bring the final pattern within specification. The approach is illustrated by two examples: 1) a 20 dB Taylor pattern, modified so that the innermost three sidelobes on one side of the main beam are down 30 dB and 2) a pattern in which the innermost seven sidelobes on one side of the main beam are at -25 dB, whereas on the other side they cascade in 5 dB steps from -45 dB next to the main beam to -15 dB for the seventh sidelobe.     

基于亚波长金属结构的大数值孔径透镜

为了实现轻量化的大数值孔径红外透镜,基于模式耦合理论,建立了金属薄膜上方形孔对入射光场相位调制与方孔边长尺寸、深度的关系,在此基础上,提出了一种可实现大数值孔径的亚波长金属结构薄膜透镜.采用数值模拟方法对此透镜的聚焦特性进行了模拟仿真,结果表明:对于10.6μm的入射波长,口径尺寸为300μm的透镜可实现半高全宽仅为4μm的聚焦光斑,其等效的数值孔径高达3.3,充分证明了这类透镜在实现大数值孔径方面的优势,为设计轻量化的高分辨红外光学元件提供了新的方法.