大气偏振度与PM2.5粒子浓度特性研究

为了满足偏振光导航在雾霾天的应用需求。研究雾霾天对于偏振信息检测的影响及其规律,对降低自然扰动对偏振光导航系统的误差、优化系统具有重要的意义。本文采用全天域偏振成像法对雾霾天的偏振信息进行大量的实验采集,并通过国家气象中心查询大气PM2.5粒子浓度,对两者的关系进行理论与实验分析。结果表明,PM2.5浓度与大气偏振度的关系随着PM2.5粒子浓度的升高而降低,两者呈类指数关系。通过基于米氏散射理论对单粒子多次散射进行分析,结合大气的特殊情况,在将PM2.5粒子近似为球形结构进行通过米氏散射进行理论分析,分析结果与实验结果基本一致。通过对误差进行残差分析和残差平方和分析,误差主要来源于大气复杂情况的干扰以及本实验所用探测器CMOS传感器的线性范围。本文通过大量的实验所研究的特性曲线可以反映特殊天气下偏振信息的基本特征,对以后在特殊天气情况下的基于偏振光导航设计具有重要的意义。     

布里渊光时域分析传感器扰偏性能研究

普通单模光纤中存在的偏振效应会对布里渊光时域分析传感器性能产生较大影响。理论分析并实验研究了扰偏器对布里渊光时域分析传感器性能的影响。结果表明,采用扰偏器时光纤末端处的检测信号增益的均方根误差相对于不采用扰偏器时降低约4.26dB,有效地抑制了检测信号的偏振起伏,降低了系统偏振噪声;信号增益提高约1.14dB,降低了信号的偏振相关衰落;布里渊频移的均方根误差降至1.6MHz,提高了布里渊频移的测量准确度。     

基于PM4351的多媒体E1传输电路设计

多媒体数据通过E1电路实时传输的需求日益广泛，但现有的系统多为E1传输设备与多媒体处理设备分离，为此设计了一个以TMS320DM642为主CPU、基于E1芯片PM4351的多媒体数据传输电路。硬件设计中,CPU通过多通道缓冲串口McBSP(Multi-channel Buffered Serial Port)与PM4351芯片相连接,使用总线接口进行数据配置,完成多媒体数据的E1接口传送功能。软件设计包括驱动程序设计、E1数据配置及数据收发。经实验验证,该电路可以使用E1分时隙方式收发数据。     

基于无线传感网络的大气环境pm2.5污染状况实时监测

大气环境中以PM2.5污染问题最为突出。由于无线传威网络的迅速发展为大气环境的实时监测提供了便利条件,于是提出对PM2.5污染状况进行监测。首先,以大气光谱吸收原理为基础,将谐波检测技术与双光路差分法结合后对气体中的PM2.5颗粒浓度物进行检测。由于气体中颗粒物对光谱吸收受波长影响,通过利用激光器的调频特性对发射光源进行调整,获取的输出光信号与调制频率相关,从而得到谐波分量信号中的大气PM2.5颗粒物浓度。其次,运用无线传感网的网络路由器将信号传输到监测终端,并利用人工鱼群理论对目标区域的网络覆盖率、未休眠节点及系统能耗等进行优化,达到有效采集PM2.5浓度信号以完成污染状况监测的目的。实验证明通过对大气环境PM2.5污染状况的有效监测为雾霾治理提供了数据支持。     

电场传感信号的光纤传输与智能测试

电场强度传感信号的传输和测试特别需要充分考虑系统对场分布的影响．在介绍电场传感信号的光纤传输和智能测试技术上重点讨论了系统的特点和设计思想，分析了电场传感信号的传输型光纤测试系统的原理以及以单片机为核心的智能信号处理方法。     

新型相参极化捷变雷达信号研究

为了提高雷达系统对抗电子干扰的能力,提出了一种新型相参极化捷变雷达信号.通过采用正交极化天线系统,雷达接收机可以首先获取目标的空间和极化信息,然后基于全极化捷变雷达体制,实现对目标的多极化照射,最后对接收到的信号进行极化信息处理、目标检测和跟踪.讨论了具体的信号处理算法,并给出了一种极化捷变条件下的双平面角跟踪方法.仿真实验结果表明:极化信息的引入改善了雷达系统的性能.     

传输距离对实际量子密钥分发系统的影响

基于BB84协议原理,搭建偏振编码的长距离点对点实际量子密钥分发实验系统.利用该实验平台完成了5,10,15km 3种不同传输距离的量子密钥分发实验,并对系统主要参数实时采集进行数据分析.实验结果表明:随着发送端与接收端量子光纤信道距离的增加,在统计时间内,系统分段成码率降低,信号态和诱骗态误码率上升,系统产生的密钥量降低.     

一种基于复加权的目标极化识别方法

针对未知和时变的杂波环境,在目标极化状态已知的情况下,探讨了极化域目标识别的问题.在全极化雷达的极化正交的双通道接收系统中,对两路极化正交回波信号进行复加权后与期望信号比较,使其均方误差达到最小,从而抑制了干扰,增强了目标信号.对抑制和增强效果在干扰分别为定极化和变极化的情况进行了仿真,仿真结果表明了该算法的有效性.对此算法中步长因子的取值范围进行了探讨.提取目标极化特征,进行目标识别,并进一步提出识别递推算法.对识别结果进行仿真,仿真结果表明了该方法的有效性.     

单模光纤极化模传输对PSK相干通信系统性能的影响

本文分析了单模极化光纤中线性极化模和圆极化模的传输特性,研究了单模光纤的极化特性对相干检测效率的影响以及对相干系统误码率的影响。同时还给出了单模光纤传输函数曲线,并对PSK相干检测系统与强度调制-直接检测(IM-DD)系统的性能进行了比较。     

粒子退偏比测量拉曼-米偏振激光雷达系统设计与仿真

针对米-偏振激光雷达回波信号受大气分子信号影响而只能测得体退偏比的问题,设计了一种可以测量粒子退偏比的纯转动拉曼-米偏振激光雷达。仿真了其回波信号与信噪比,结果表明系统夜晚最大探测距离可达12 km,验证了系统的可行性。利用拉曼信号校正米-偏振信号得到气溶胶和云的粒子退偏比,通过对比不同天气状况下的退偏比廓线,得出该系统更适用于高空卷云和浓度较小但退偏比较大的气溶胶粒子的退偏比测量。      

谐振式光纤陀螺中全保偏环形谐振腔的研究

对谐振式光纤陀螺中全保偏环形谐振腔及其定向耦合器进行了理论和实验研究,推导了谐振条件的解析表达式,并分析了谐振腔基本参数对谐振特性的影响。通过压电陶瓷对光纤谐振腔进行调制,记录输出特性曲线,得到了保偏环形谐振腔的谐振特性。最后给出了实验结果及测试曲线。并提出了在谐振系统中应加以解决的问题,为下一步系统的工作奠定了理论及实验基础。     

室内环境下毫米波短距离传输的链路损耗

为分析毫米波短距离传输的链路损耗,提出基于距离的反射系数(distance-dependent reflection coefficient)法.研究不同极化模式、不同频率的毫米波在不同介质影响下的短距离传输链路损耗.60GHz毫米波在垂直极化和水平极化模式下的链路损耗研究结果表明,链路损耗随介电常数增大而增大.30~300GHz毫米波在两种极化模式下的链路损耗研究结果表明,链路损耗随频率增大而增大,相同频率下垂直极化模式链路损耗波动较小.     

干涉型光纤预警系统入侵信号的调制解调技术

为解决干涉型光纤预警系统因偏振退化而出现的误报漏报以及定位失准的问题, 在建立 Mach Zehnder 干 涉系统结构模型的基础上, 通过分析入侵信号的调制过程, 得到两种调制信号失真现象, 并详细推导了该问题 的解决方案: 基于耦合器的解调算法。 为使该方案满足工程应用要求, 提出一种参数调校方法消除实际耦合器 不均衡引起的解调结果失真, 并在 Simulink 环境下进行仿真分析。 结果表明, 该解调算法能在耦合器不均衡、 出现偏振退化与待解调信号含有高次谐波的条件下准确还原相位信号, 对系统工程应用具有指导性意义。     

新型负系数微波光子带通滤波器设计

提出了一种基于偏振调制的负系数带通微波光子滤波器结构,克服了正抽头系数低通滤波的限制,并对所提结构的可行性进行了详细的理论分析和仿真实验验证.系统利用偏振调制器特殊的相位调制特性,通过控制抽头光信号的偏振态,实现了相位调制到强度调制的转换,实现了2抽头的正、负系数带通滤波器.调节PC2和PC3,当上下2路抽头光信号的偏振态方向满足θ1=π-θ2时,实现了负系数带通滤波器;当满足θ1=θ2时,实现的是正抽头的低通滤波器.     

调零天线中的空域极化域联合抗干扰算法

在期望信号功率较小情况下,强同频干扰容易造成系统灵敏度下降,比如卫星导航和卫星通信。采用一个4阵元正交极化阵列,可以通过空域和极化域联合方式对干扰进行抑制。阵列参考阵元位于圆心,其余3个阵元均匀分布在圆周上。自适应滤波采用功率倒置准则下的 LMS算法,该方法调整每个正交极化阵元权系数,使得阵列在干扰极化下等效的极化匹配因子接近为0,实现干扰抑制。算法无需信号空间信息,实现简单,同时使阵列自由度达到6,从而增加抗干扰个数。计算机仿真证明了4个阵元阵列可以有效抑制最多6个干扰,而且,通过极化域处理,即使干扰信号与期望信号入射角度相同,只要极化不同,也可以抑制干扰而保持对期望信号增益。     

应用全极化辅助天线和Kalman滤波器的旁瓣干扰对抗方法

为减小干扰极化方式对旁瓣对消系统的影响,提出一种基于全极化辅助天线和Kalman滤波器的极化域-空域联合抗旁瓣干扰方法。首先对辅助天线进行正交双极化改造,根据极化通道功率优选辅助通道信号,进而利用Kalman滤波器进行闭环旁瓣对消。该方法将旁瓣对消系统看作误差预测滤波器,将优选的辅助通道加权和作为量测,通过迭代修正权值矢量,减小主通道信号与量测的误差,从而消除旁瓣干扰,提高主通道信噪比。仿真实验表明:该方法收敛速度快,适用于多辅助通道情况,对正交极化干扰的输出信噪比优于常规旁瓣对消约10dB,在低快拍条件下稳定性好。     

特高压直流输电线路合成电场的天气影响因素及预测模型

特高压直流输电线路电离周围空气产生的离子和线路电场叠加形成合成电场,并在环境因素的作用下使得地面的合成场强发生变化。研究了天气因素对地面合成场强的影响,并提出了基于天气因素的电场预测模型。利用高压直流电场测量装置测量地面合成电场值及环境监测系统所测的天气参数,分析了风速、湿度、气压、温度、PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0与场强的相关性。利用基于树形结构Parzen估计器(tree-structured Parzen estimator, TPE)优化的CatBoost建立地面场强在天气因素下的预测模型,并基于所测数据进行模型的训练和预测。结果表明：天气因素对场强的影响权重由高到低为湿度、风速、气压、温度、PM_1.0、PM_2.5、PM₁₀。通过特征排序选取前5个特征和所有特征预测所得到的均方根误差分别为0.83 kV/m和0.85 kV/m,实现了相对准确的预测。研究结果可为特高压直流输电工程环境评估提供有用的合成电场分析方法。     

PMD补偿系统中最佳反馈信号的研究

针对自适应偏振模色散(polarization mode dispersion,PMD)补偿系统中最佳电功率反馈信号的提取问题,利用主偏振态(principle state of polarization,PSP)理论,从PMD引起的差分群时延(different group delay,DGD)对接收信号电功率谱密度的影响入手,分析电功率反馈信号最佳频率点的选择,提出一种检测电功率反馈信号的实验方案.理论分析和实验仿真表明:在接收信号频谱中,选取12.16 GHz电功率信号作为PMD补偿系统的反馈信号是合理的.     

FPGA在光纤传输系统中的应用

主要讨论了利用 FPGA技术进行数字信号的复接与复解接 ,完成了用一根光纤进行多路数字信号和音频信号的传输系统设计。在文中给出相关电路框图 ,最后提供试验结果     

DWDM系统传输容量分析

采用波分复用技术和光纤放大器是增加光纤系统传输容量的有效方法.本文对1.55μm波长用普通单模光纤和多级光纤放大器的波分复用系统,由色散补偿光纤补偿单模光纤色散,通过保持光纤放大器的输出功率小于饱和功率来限制光纤放大器的非线性和光纤的非线性效应.对波分复用系统中波道间串话和信噪比进行了分析和计算,得到了在波道间距和光滤波器带宽优化选择时的波道间串话和信噪比随复用波道数及级联光纤放大器数的关系曲线,并计算得到每个波道信号速率为10Gb/s的密集波分复用系统的传输容量.