【摘要】：紫外光通信是一種基于大氣散射的通信方式,具有安全性高、抗干擾、全天候以及一定程度非視距通信等優(yōu)點(diǎn),在軍事應(yīng)用上具有光明的前景,受到了愈來(lái)愈多科研人員的關(guān)注。但是,目前紫外光通信系統(tǒng)存在著傳輸速率低和通信距離短兩個(gè)瓶頸問(wèn)題,導(dǎo)致其實(shí)際應(yīng)用受到限制。本論文針對(duì)通信速率低的問(wèn)題,采用LED作為發(fā)射光源,通過(guò)設(shè)計(jì)高速收發(fā)電路,從而提高了系統(tǒng)的通信速率。在此基礎(chǔ)上,利用FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái),設(shè)計(jì)并研制了一套日盲紫外LED視頻通信系統(tǒng),論文的主要研究工作如下:首先,分析了大氣紫外光通信的基本原理,討論了紫外光大氣散射、吸收以及湍流作用,并利用Modtran軟件對(duì)紫外光在不同氣體中,不同海拔高度,不同傳輸距離以及不同天氣條件下的透過(guò)率進(jìn)行了計(jì)算仿真。其次,對(duì)系統(tǒng)不同的器件和調(diào)制方式進(jìn)行了對(duì)比分析,針對(duì)紫外氣體燈和激光光源調(diào)制速率低、體積龐大以及光電倍增管(PMT)工作電壓過(guò)高等問(wèn)題,系統(tǒng)光源采用中心波長(zhǎng)為265nm的單顆LED,探測(cè)器采用紫外PIN。為了提高系統(tǒng)的帶寬利用率,系統(tǒng)選擇OOK調(diào)制解調(diào)方式。第三,在電路設(shè)計(jì)方面,利用運(yùn)算放大器的比較器特性對(duì)傳統(tǒng)的三極管驅(qū)動(dòng)LED電路進(jìn)行改進(jìn),提高了發(fā)射電路的帶寬特性,設(shè)計(jì)了串聯(lián)阻抗放大電路作為系統(tǒng)接收端放大電路;在天線設(shè)計(jì)方面,對(duì)發(fā)射光源分別采用透鏡組、拋物面反光杯和單透鏡三種不同的準(zhǔn)直方法進(jìn)行zemax光學(xué)仿真,并確定采用單透鏡的準(zhǔn)直方法;在FPGA代碼模塊設(shè)計(jì)方面,詳細(xì)地討論了每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)思想,并給出了收發(fā)模塊結(jié)構(gòu)圖。最后,搭建完成了日盲紫外光視頻通信系統(tǒng),并對(duì)ELD的帶寬特性進(jìn)行了測(cè)試,對(duì)視距通信系統(tǒng)接收端光功率密度與通信距離之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。最終當(dāng)通信距離為4m的時(shí)候,系統(tǒng)能以10fps的速度進(jìn)行視頻傳輸,其通信速率達(dá)到1.92Mbit/s,高于目前文獻(xiàn)所報(bào)道的結(jié)果。
【圖文】：

研究生學(xué)位論文 第二章 大氣對(duì)紫外光從局部放大圖中可以看出，在 0.2~0.3μm 之間存在一個(gè)較寬一波段強(qiáng)烈的吸收作用，導(dǎo)致地表附近 0.28μm 以下太陽(yáng)輻光通信的理論基礎(chǔ)；另外由于水滴、水分子以及二氧化碳 以及 1.12μm 左右存在三個(gè)吸收帶，在 1.37μm、1.87μm 以，，峰值吸收率幾乎為 100%，在 2.0μm~2.4μm 左右存在一個(gè)比

A散射的橫截面函數(shù)rS 的值正比于瑞利散射系數(shù)，可以描述瑞歸一化函數(shù)來(lái)表示瑞利散射強(qiáng)度： 2 202 41 1 cos,d v nI r Ir ，r 代表散射點(diǎn)與觀察點(diǎn)之間的距離；v表示散射點(diǎn)的體積；料系數(shù)； 表示入射光的波長(zhǎng)；0I 表示入射光的強(qiáng)度；n 表示散強(qiáng)度。通過(guò)式(2.11)可以看出最終散射光的強(qiáng)度與光傳輸距離是說(shuō)入射光的波長(zhǎng)越小，散射光傳輸?shù)木嚯x越短，散射光強(qiáng)入射波長(zhǎng)之間的關(guān)系。圖中可以看出入射光波長(zhǎng)大概在 700，可忽略不計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2673161