空間相干光通信中多普勒效應(yīng)及湍流效應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)研究.pdf

1、隨著人們對信息量需求的增大，采用非相干通信方式的系統(tǒng)因發(fā)射功率和接收機(jī)的靈敏度有限，通信速率的提高受到了限制。與此同時，相干光通信卻因其極高的探測靈敏度及頻分復(fù)用特性在高速率、長距離通信方面具有很大的優(yōu)勢，近年來獲得了大量研究。
　　 對于相干光通信，激光器相位噪聲引起的激光器頻譜展寬將加大解調(diào)難度；同時，空間相干光通信涉及到大氣鏈路，受到大氣信道的影響，其不同于光纖中的相干光通信系統(tǒng)：通信終端間的快速相對移動所帶來的多普勒效應(yīng)

2、將使系統(tǒng)載波同步受到影響；大氣湍流也會影響激光信號的物理特性，加大通信鏈路的中斷概率。
　　 本文首先對空間相干光通信中多普勒效應(yīng)及激光器相位噪聲的補(bǔ)償問題進(jìn)行研究，而后研究了湍流對空間相干光通信系統(tǒng)中波前傾斜的影響及其補(bǔ)償技術(shù)。
　　 使用光鎖相環(huán)來完成相干光通信系統(tǒng)中的載波同步是目前通用的作法，但空間通信鏈路中存在的多普勒效應(yīng)將影響鎖相環(huán)性能，有可能引起鎖相環(huán)失鎖；同時，鎖相環(huán)也因其自身特點而影響整個相干光通信系統(tǒng)性

3、能。
　　 本文采用基于DSP的開環(huán)補(bǔ)償方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光鎖相環(huán)，以補(bǔ)償空間相干光通信中多普勒效應(yīng)，抑制其對相干檢測輸出中頻信號的影響，并將該方法應(yīng)用于一種遞推解調(diào)系統(tǒng)中，利用該遞推系統(tǒng)驗證開環(huán)補(bǔ)償方法的可行性。仿真結(jié)果表明：采用基于DSP的開環(huán)補(bǔ)償方法及遞推解調(diào)系統(tǒng)可以補(bǔ)償多普勒效應(yīng)及激光器的相位噪聲，使空間相干光通信系統(tǒng)不使用光鎖相環(huán)，且性能接近多普勒效應(yīng)被完全補(bǔ)償?shù)睦硐霠顟B(tài)。目前尚未見到開環(huán)補(bǔ)償技術(shù)被應(yīng)用于解決空間相干光通信

4、中多普勒效應(yīng)問題，這也是本文的創(chuàng)新點之一。
　　 之后，本文研究了大氣信道中的湍流及其對相干光通信系統(tǒng)的影響，側(cè)重研究了波前傾斜所引起的到達(dá)角起伏對外差效率的影響。針對傳統(tǒng)的質(zhì)心跟蹤傾斜校正方法在強(qiáng)湍流條件下校正性能變差的缺點，本文提出跟蹤焦平面上光斑最大值來進(jìn)行湍流波前傾斜校正的方法。仿真表明，在強(qiáng)湍流下，最大值跟蹤傾斜校正方法與傳統(tǒng)的質(zhì)心跟蹤傾斜校正方法相比，外差混頻效率有明顯提高，并可避免質(zhì)心跟蹤傾斜校正方法可能會出現(xiàn)的大