基於偏振移位鍵控的大氣激光通信關鍵技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉智趙義武劉丹方韓韓倪小龍等... 編

圖書標籤:

• 大氣激光通信
• 偏振移位鍵控
• 光通信
• 偏振復用
• 大氣傳輸
• 調製解調
• 自適應光學
• 信道編碼
• 激光通信係統
• 通信工程

店鋪： 博睿圖書

齣版社： 科學

ISBN：9787030569509

商品編碼：29728445743

齣版時間：2018-03-01

基本信息

• 商品名稱：基於偏振移位鍵控的大氣激光通信關鍵技術
• 作者：劉智//趙義武//劉丹//方韓韓//倪小龍等
• 定價：78
• 齣版社：科學
• ISBN號：9787030569509

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-03-01
• 印刷時間：2018-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：
• 頁數：0

書名：基於偏振移位鍵控的大氣激光通信關鍵技術 圖書簡介 大氣激光通信作為一種新興的通信方式，憑藉其高帶寬、低功耗、高保密性等優勢，在地麵、衛星、空天地一體化等領域展現齣巨大的應用潛力。然而，大氣湍流、散射、吸收等復雜環境對激光信號的傳輸質量造成瞭嚴重的挑戰，如何剋服這些不利因素，實現穩定可靠的高速數據傳輸，是大氣激光通信領域的核心難題。本書深入探討瞭基於偏振移位鍵控（PSK）的大氣激光通信關鍵技術，旨在為該領域的研究者、工程師提供一套係統的理論框架和實用的技術解決方案。 本書共分為 [此處應填寫章節數量] 個章節，內容涵蓋瞭偏振移位鍵控在激光通信中的基本原理、大氣信道的特性分析、偏振移位鍵控的調製解調技術、信號檢測與跟蹤、誤碼率分析與抑製、關鍵器件的選型與優化，以及係統性能的仿真與實驗驗證等多個方麵。 第一章 緒論 本章首先介紹大氣激光通信的發展曆程、技術優勢以及在各個領域的應用前景，突齣其作為未來通信網絡重要組成部分的地位。隨後，闡述瞭傳統調製方式在復雜大氣環境下的局限性，引齣偏振移位鍵控作為一種能夠有效抵抗環境乾擾的先進調製技術的必要性和優越性。接著，詳細介紹瞭偏振移位鍵控的基本原理，包括偏振態的錶示、信息編碼方式以及如何在激光載波上實現偏振態的快速切換。最後，對全書的組織結構和研究內容進行梳理，為後續章節的學習打下堅實的基礎。 第二章 大氣信道的特性分析 大氣環境對激光信號的傳輸會産生多方麵的影響，本章將對此進行詳細的分析。我們將重點關注以下幾個關鍵因素： 大氣湍流的影響： 詳細闡述大氣湍流引起的摺射率起伏，以及其對激光光束的波前畸變、相位擾動、光強閃爍和角度抖動的影響。我們將引入相關的統計模型，如Kolmogorov模型，來描述湍流的特性，並分析不同湍流強度等級（弱、中、強）對激光傳輸的影響程度。 大氣散射與吸收： 分析大氣中存在的粒子（如水滴、灰塵、氣溶膠）對激光信號的散射和吸收作用。我們將區分瑞利散射和米氏散射，並討論它們與激光波長、粒子大小和密度的關係。同時，還將介紹不同氣體成分對特定波長激光的吸收特性，如水蒸氣和二氧化碳的吸收譜綫。 光束展寬與衰減： 探討由於大氣湍流和散射引起的激光光束展寬現象，以及其對接收端光斑尺寸和能量密度的影響。分析激光信號在傳輸過程中由於散射、吸收和光束展寬造成的功率衰減，並討論其對通信鏈路信噪比的影響。 其他環境因素： 簡要介紹雨、雪、霧等惡劣天氣條件對激光信號的影響，以及太陽背景光對接收係統造成的乾擾。 第三章 偏振移位鍵控的調製與解調技術 本章將聚焦於偏振移位鍵控（PSK）在激光通信中的具體實現。 偏振態的錶徵與編碼： 詳細介紹瓊斯矩陣和斯托剋斯嚮量等數學工具，用於精確描述激光的偏振狀態。我們將探討各種PSK方案，如二元偏振移位鍵控（BPSK）、四元偏振移位鍵控（QPSK）等，以及如何將數字信息比特映射到不同的偏振態上。例如，在BPSK中，可以利用水平偏振態和垂直偏振態分彆代錶“0”和“1”。 光電調製器： 深入研究用於實現高速偏振態轉換的關鍵器件，包括電光調製器（如鈮酸鋰調製器）和聲光調製器。我們將分析這些調製器的驅動電壓、響應速度、消光比、插入損耗等關鍵參數，以及如何在實際係統中選擇閤適的調製器以滿足高速通信的需求。 相乾與非相乾解調： 介紹偏振解調的兩種主要方式。相乾解調需要參考光，通過比較接收到的信號偏振態與參考光偏振態之間的差異來恢復信息，具有較高的接收靈敏度，但對參考光的要求較高。非相乾解調則不依賴於參考光，通常利用偏振分束器和光電探測器來實現，結構相對簡單。我們將對比這兩種解調方式的優缺點，並分析其在不同場景下的適用性。 偏振控製器： 討論在PSK係統中，可能需要使用偏振控製器來補償由於器件老化或環境變化引起的偏振態漂移，以保證解調的準確性。 第四章 信號檢測與跟蹤技術 在大氣激光通信中，接收端需要精確地檢測到達的激光信號，並維持指嚮的穩定，本章將重點討論相關技術。 光電探測器： 介紹不同類型光電探測器的性能指標，如響應時間、量子效率、噪聲等效功率（NEP）、探測率（D）等。我們將分析雪崩光電二極管（APD）和單光子雪崩二極管（SPAD）在低光照條件下的優勢，以及PIN光電二極管在較高光照條件下的應用。 信號檢測算法： 探討用於從噪聲背景中提取微弱激光信號的檢測算法，包括閾值檢測、匹配濾波、最大似然估計等。特彆是在弱信號條件下，需要采用更復雜的算法來提高檢測概率。 指嚮穩定與跟蹤係統： 詳細介紹指嚮穩定係統的組成和工作原理。這通常包括精密的伺服機構、陀螺儀、加速度計以及光學傳感器。我們將分析如何通過閉環控製來補償大氣引起的平颱抖動和光束偏移。 目標跟蹤： 討論如何實現接收端對發射端的光斑進行精確跟蹤，以補償空間目標的相對運動和大氣擾動。我們將介紹基於四象限探測器（QPD）或CCD攝像頭的跟蹤算法，以及如何將跟蹤信息反饋給指嚮穩定係統。 第五章 誤碼率分析與抑製策略 本章將深入分析影響PSK大氣激光通信係統誤碼率（BER）的各種因素，並提齣有效的抑製策略。 誤碼率的理論模型： 建立基於PSK調製方式在特定信道模型下的理論誤碼率計算模型。我們將考慮大氣湍流引起的信噪比（SNR）波動、光強閃爍、以及散射效應等對誤碼率的影響。 噪聲源分析： 詳細分析係統中存在的各種噪聲源，包括散粒噪聲、熱噪聲、探測器暗電流噪聲、以及背景光噪聲等。我們將分析這些噪聲如何疊加影響信號的判決，從而導緻誤碼。 糾錯編碼技術： 介紹信道編碼技術在提高係統可靠性方麵的作用。我們將討論捲積碼、BCH碼、LDPC碼等糾錯碼的原理和應用，以及如何根據信道特性選擇閤適的糾錯碼來降低誤碼率。 信號處理與均衡： 探討在接收端進行信號後處理以改善誤碼率的方法，例如，使用均衡器來補償信道引起的碼間串擾（ISI）。 抗乾擾技術： 討論如何通過優化係統設計來提高對乾擾的抵抗能力，例如，優化接收孔徑、采用窄帶濾波抑製背景光等。 第六章 關鍵器件的選型與優化 高性能的器件是實現穩定可靠大氣激光通信係統的基礎，本章將重點關注關鍵器件的選型和優化。 激光器： 討論不同類型激光器（如半導體激光器、光縴激光器）的性能特點，包括輸齣功率、波長穩定性、光束質量、調製帶寬等，以及如何根據通信速率和傳輸距離選擇閤適的激光器。 光電探測器： 再次強調光電探測器的選擇，重點關注其靈敏度、響應速度和噪聲性能，以適應不同通信速率和環境條件。 調製器： 深入分析調製器的性能參數，包括調製深度、消光比、驅動電壓、以及在高調製速率下的性能錶現。 光學元件： 探討望遠鏡、聚焦鏡、偏振分束器、濾光片等光學元件的性能指標，如衍射極限、透過率、錶麵精度等，以及它們對整體係統性能的影響。 電子器件： 討論前端放大器、濾波器、模數轉換器（ADC）等電子器件的選型，需滿足高速信號處理的要求。 第七章 係統仿真與實驗驗證 理論分析和仿真模擬是驗證技術方案可行性的重要手段，而實驗驗證則是最終的檢驗。 仿真平颱搭建： 介紹常用的仿真軟件和仿真流程，例如，如何利用MATLAB、OptiSystem等工具構建大氣激光通信係統的仿真模型。 仿真內容： 詳細說明仿真過程中需要考慮的各種因素，包括大氣信道模型、調製解調過程、噪聲疊加、以及不同參數對誤碼率的影響。通過仿真，可以對係統性能進行初步評估和優化。 實驗平颱設計： 介紹搭建實際實驗平颱所需的設備和配置，包括發射端、接收端、大氣模擬裝置（如湍流模擬器）等。 實驗方案設計： 設計詳細的實驗方案，以驗證理論模型和仿真結果的準確性。實驗內容應覆蓋不同的大氣條件、傳輸距離和調製方式。 數據采集與分析： 介紹實驗數據的采集方法和分析工具，包括誤碼率測量、信號質量評估等。 實驗結果與討論： 對實驗結果進行詳細的解讀，與理論和仿真結果進行對比分析，找齣差異原因，並提齣進一步的改進建議。 第八章 應用展望與未來發展 在完成對關鍵技術的深入探討後，本章將展望基於偏振移位鍵控的大氣激光通信的未來應用和發展趨勢。 地麵點對點通信： 闡述其在城市間、校園內、園區網絡等場景下的應用，提供高速、靈活的通信解決方案。 衛星激光通信： 分析其在低軌、中軌、高軌衛星之間的組網通信中的作用，構建高帶寬、低延遲的星間鏈路。 空地一體化通信： 探討其在無人機、飛機、高空平颱與地麵站之間的通信應用，實現廣域覆蓋和動態組網。 水下激光通信： 簡要提及將PSK技術應用於水下通信的可能性，剋服水介質對無綫電波的限製。 與其他通信技術的融閤： 探討其與5G/6G、物聯網、邊緣計算等技術的融閤發展，構建更智能、更強大的通信網絡。 未來研究方嚮： 指齣當前研究中仍存在的問題和未來的發展方嚮，例如，更魯棒的調製解調技術、更高效的糾錯碼、以及更智能化的信道自適應技術等。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的瞭解，幫助讀者掌握基於偏振移位鍵控的大氣激光通信核心技術，為推動該領域的發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書，光是書名就充滿瞭未來科技的色彩，拿到手沉甸甸的，封麵設計也挺有質感，讓人忍不住想翻開看看。我對這個領域其實瞭解得不多，但這本書的引人入勝之處在於，它能把這麼高深莫測的技術講得讓人眼前一亮。我特彆關注它在實際應用中的潛力，比如在惡劣天氣下如何保持信號的穩定性和可靠性，這可是我們日常生活中非常關心的問題。書中對各種乾擾源的分析非常到位，不像有些技術書籍那樣乾巴巴地堆砌公式，而是能讓人理解為什麼某些技術方案更具優勢。那些復雜的理論知識，作者似乎總能找到一個巧妙的切入點，將其與實際場景聯係起來，讓人讀起來不覺得枯燥，反而有一種探索的樂趣。尤其是一些關於信道特性的討論，讓我對大氣層這個“無形屏障”有瞭更深的認識，原來我們頭頂上的天空，通信的挑戰竟然這麼多。

評分☆☆☆☆☆

初讀這本書，我最大的感受是它的深度與廣度兼備。它不僅僅是羅列瞭各種技術名詞，而是深入剖析瞭背後的物理機製和數學模型。比如在探討如何優化信號傳輸性能時，書中對各種調製方式的比較分析，細緻到小數點後幾位的性能差異，看得齣作者在理論推導上是下瞭苦功的。我發現這本書對初學者可能有一點門檻，但對於有一定通信基礎背景的人來說，簡直就是一本寶典。它為我們構建瞭一個清晰的理論框架，讓我能夠站在一個更高的維度去審視目前大氣激光通信麵臨的瓶頸問題。我尤其欣賞作者在闡述復雜算法時，那種層層遞進的邏輯結構，仿佛作者正耐心地在為你描繪一幅復雜的工程藍圖，每一步都走得穩健而精確。讀完相關的章節，我感覺自己對整個係統的設計思路清晰瞭不少。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量給我留下瞭深刻印象。很多技術書籍的圖錶總是做得模糊不清，但這本書裏的圖示清晰明瞭，很多關鍵的波形圖、性能麯綫都繪製得非常專業，對於理解那些抽象的概念起到瞭決定性的作用。我特彆喜歡它對實驗驗證部分的描述，雖然我沒法親身參與實驗，但通過文字和圖錶，我仿佛能感受到研究人員在搭建測試平颱時的嚴謹態度。作者在描述實驗結果時，沒有過度美化，而是客觀地指齣瞭現有技術的局限性，這種實事求是的態度非常難得。這讓我覺得，這本書不僅僅是停留在理論層麵，而是真正紮根於工程實踐，是一本能指導實際工作的參考書，而不是束之高閣的學術論文集。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的最大收獲是思維方式的轉變。在閱讀過程中，我被引導去思考如何在高不確定性的環境中設計齣健壯的係統。作者對於大氣湍流、光束漂移等隨機過程的處理方法，非常具有啓發性。它教導我們，在麵對不可控的自然環境時，防禦和補償策略比單純追求高瞬時速率更為重要。書中不僅提到瞭前沿的自適應光學技術，還對低成本、易實現的方案也進行瞭探討，這體現瞭作者的全麵視野。我感覺這本書的知識結構非常閤理，從基礎的信道建模，到核心的調製解調技術，再到係統的集成與測試，構成瞭一個完整的知識鏈條，讓人在閱讀過程中體驗到知識體係的逐步構建過程，很有成就感。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期關注信息傳輸領域的讀者，我必須說，這本書在處理“偏振”這個特定維度上的獨到見解，令人拍案叫絕。它沒有將偏振僅僅視為一種額外的自由度，而是作為核心競爭力來構建通信體製，這在很多通用教材中是看不到的。書中對偏振態的保持、鏇轉以及如何利用它來提高頻譜效率的討論，都非常深入且具有創新性。這種專注於細分領域的技術鑽研，往往能帶來突破性的進展。閱讀過程中，我不斷被書中那些巧妙的“藉力打力”的思路所吸引，即如何利用大氣介質本身的特性，而不是一味地與之對抗。這本書絕對是該細分領域內，值得反復研讀的精品力作，它為未來的研究指明瞭清晰的方嚮。