爆炸环境激光通信信道研究

研究了爆炸参数与信道湍流强度的关系.采用参数分离方法将大气折射率结构常数分离为常数项、含压强项和不含压强项,在此基础上研究爆炸产生的冲击波对周围压强的影响,最终得出大气折射率结构常数与炮弹装药量和冲击波传播位置的关系.仿真结果显示大气折射率结构常数随冲击波传播距离指数衰减,并且在10～20m范围内1 000kgTNT爆炸产生湍流介于弱湍流与中湍流之间.     

近地光学湍流对于目视进近的影响研究

目视飞行程序中,近地面大气光学湍流会造成大气折射率的起伏进而对于目视进近产生影响.采用了Monin-Obk-hov相似理论,结合机场跑道环境改进了Thiermann-Kohnle模型,并对于大气折射率结构常数进行了数值分析,同时根据机场跑道大气折射率分布,建立简化模型,利用光线的折射理论,估算出了光线弯曲的角度偏差.结论表明,温度波动会造成近地面光学湍流产生,其所引起的角度偏差对于目视进近影响不可被忽略,对于目视进近具有指导意义.     

反常涡旋光束在湍流大气中的传输特性研究

基于惠更斯-菲涅尔原理,该文推导了反常涡旋光束在湍流大气中传输的解析式。研究了大气折射率结构常数和光束尺寸等参量对其传输特性的影响。数值仿真显示,在同一观测平面上,随着大气结构常数的增大,涡旋光束中心暗斑的尺寸逐渐变小并最终消失;在相同的大气折射率下,随着传输距离的增大,涡旋光束中心暗斑的尺寸也逐渐变小。     

大气光学湍流、模式与测量技术

折射率结构常数是研究光波在大气中传播的一个重要物理量.本文介绍了大气光学湍流的描述方法,近地面层、边界层和自由大气层光学湍流模式,大气光学湍流廓线的测量方法,以及国内外在该领域研究的重要成果.     

部分相干厄米-高斯光束在湍流大气中的M^2因子

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和Winger分布函数二阶矩的定义,推导出部分相干厄米-高斯（PCHG）光束在湍流中的M^2因子的解析表达式,并进行了数值计算和分析.研究结果表明：湍流中PCHG光束的M^2因子由光束的阶数、相干长度、束腰宽度、波长以及湍流的折射率起伏结构常数和传输距离来决定;随着光束阶数、大气湍流的折射率起伏结构常数以及传输距离的增大,以及光束相干长度的减小,PCHG光束在湍流大气中的M^2因子明显增大;对于给定的传输距离,存在最佳初始束宽使大气湍流中PCHG光束的M^2因子最小;完全相干厄米-高斯光束和高斯-谢尔模型（GSM）光束在大气湍流中的M^2因子变化规律可以作为本文研究的特例.     

用非相干叠加法研究部分相干光在湍流大气中的光束扩展

以高斯谢尔模型(GSM)光束作为部分相干光的典型例子,研究了部分相干光在湍流大气中的光束扩展.基于广义的惠更斯-菲涅耳原理,采用将GSM光束用高阶厄米-高斯光束的非相干叠加的方法得到了GSM光束在湍流大气中的均方根束宽表达式.研究表明,光束的扩展随着湍流大气的折射率结构常数C2n的增大而加剧,并且有较小相干长度σμ的GSM光束受湍流大气的影响比有较大σμ的GSM光束小.     

基于混合域注意力机制的神经网络反演大气湍流强度

本文提出了一种基于混合域注意力机制的神经网络方法反演大气湍流强度。神经网络的输入为不同大气湍流强度下的退化图像,输出为表征大气湍流强度的折射率结构常数。混合域注意力机制由空间域和通道域双重注意力机制组成,其中空间域注意力机制用于增强退化图像中受湍流影响的区域特征,通道域注意力机制用于增强由湍流引起的颜色和纹理特征。在网络训练阶段,引入的混合域注意力机制让神经网络更专注于退化图像中与大气湍流强度相关的特征,提高了模型的精度。数值实验结果表明,本文提出的方法能够较准确地实现大气湍流强度反演。     

基于FLUENT测轨道交通隧道中电波折射率结构常数

为了合理评估轨道交通隧道环境内湍流场的特性,以上海地铁1号线的部分参数为设计背景,采用美国Ansys公司的商用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件包FLUENT模拟了该环境下列车运行所引起的湍流场中的压强场和温度场.对压强和温度分布图进行采样,然后对采样数据进行分析,并进一步将采样结果运用到该环境下无线电波折射率结构常数的求解中;与已有实验所得经验值数据进行比较,二者具有较好的一致性,从而为该环境下电波折射率结构常数的求解提供了一种可靠的方法.     

部分相干电磁光束在湍流大气中传输的交叉偏振度

推导部分相干电磁高斯-谢尔模型光束在湍流大气中的交叉谱密度矩阵.根据交叉偏振度的理论,研究部分相干电磁光束在湍流大气中的交叉偏振度的变化情况.研究表明,部分相干电磁光束的交叉偏振度由大气折射率结构常数、光源相关长度、光束初始偏振度和观察点位置决定.交叉偏振度不同于一般偏振度,它的值不再仅仅局限在0～1,而是可以取任何非...     

海上大气信道可见光通信波长选择

针对海上可见光通信波长选择的问题，分析了影响海上可见光通信的背景光模型和大气湍流信道模型，分别得出了两者对可见光通信质量产生影响的关键因子。根据背景光模型公式与Gamma-Gamma大气湍流模型公式，计算推导出在强光背景和大气湍流同时影响下的可见光通信误码率。对3种条件下可见光通信系统进行了仿真，得出了在不同通信距离、折射率结构参数、视场角条件下，光源波长与误码率的相关关系。该关系的明确，为海上可见光通信光源波长选择提供了理论依据。     

部分相干电磁厄米——高斯光束通过斜程湍流大气传输的偏振特性

从推广的惠更斯-菲涅尔原理出发,推导出了电磁光束的偏振态在湍流介质中传输的表达式。并以电磁厄米-高斯模型光束为例,研究了湍流对电磁厄米-高斯模型光束偏振态的影响。进一步采用ITU—R在2001年提出的随高度变化的大气结构常数模型,研究斜程湍流大气中激光波束偏振传输特性。     

部分相干双曲余弦高斯光束在湍流大气中传输的光谱变化

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,推导出了部分相干双曲余弦高斯(ChG)光束在湍流大气中的光谱传输方程,研究了湍流对其光谱特性的影响,得出了一些有意义的结论,并给予了合理的物理解释.研究表明,部分相干ChG光束通过湍流大气传输其光谱特性由源光谱、光束相干参数、光束离心参数、大气折射率结构常数和观察点位置等因素共同决定.湍流使轴上点光谱移动量减小.当湍流增强到一定程度时离轴点还存在光谱跃变现象,发生跃变的临界位置和光谱跃变量随湍流的增强而增大.此外,光谱跃变的临界位置随着离心参数的增大而远离传输轴,光谱跃变量随着光束相干参数的增大而增大.     

涡旋光束嵌套高斯光束在湍流大气中的传输

研究大气湍流波像差中的散焦和像散两种低阶像差对聚焦涡旋光束嵌套高斯光束焦面光强的影响,并用数值模拟的方法分析接收焦面平均光强分布随光束聚焦距离、拓扑荷数、湍流强度等参数的变化特性.结果表明:随着传输距离和大气折射率结构常数的增大,复合光束焦面光强峰值降低,光斑半径增大,光斑漂移现象明显,而接收焦面内的光强分布仍保持其高斯分布规律.说明涡旋光束和高斯光束经大气湍流后具有相同的强度起伏,有利于接收端的相干检测.     

舰船激光通信中大气湍流对信道的影响

舰船激光通信中大气对通信的信道有重要的影响.基于Kolmogorov大气湍流理论,结合舰船通信的物理条件得出了影响舰船激光通信信道的湍流的特征函数,此时的大气处在强湍流环境下;同时分析了在相应湍流强度下大气湍流对信道的影响如光束闪烁、光斑畸变等,并通过仿真对其进行了验证.     

等效电离参数对110GHz高功率微波放电离子体的影响

用流体模型研究110 GHz高功率微波气体击穿时,电离参数对放电等离子体结构具有重要的影响.将若干等效电离参数表达式引入流体模型,对110 GHz高功率微波诱使的空气击穿进行了数值模拟,发现由Morrow等人提出的表达式更加合理.基于Morrow等人报道的参数,发现在一个大气压下,放电等离子体在空间呈现离散分布,相邻等离子体细丝的间距约等于四分之一波长,等离子体前沿朝向微波源移动,其速度与实验符合得很好.     

部分相干厄米高斯光束的湍流距离

根据广义惠更斯-菲涅耳原理和积分变换技术,推导出了部分相干厄米高斯(H-G)光束传输于大气湍流的湍流距离表达式,并定量地研究了湍流对部分相干H-G光束扩展的影响.研究表明,湍流距离ZT与折射率结构常数C2n、光束阶数m、相干长度σ0及波长λ有关,且ZT随C2n、σ0的增大而减小,随m的增大而增大.即随着C2n、σo的增大,m的减小,湍流对部分相干H-G光束扩展的影响将增大.因此,选择合理的光束参数可减小湍流对部分相干H-G光束扩展的影响.     

基于双U形结构的零折射率超材料

在介质基板刻蚀的金属线和金属化过孔组成双U形结构模型,仿真计算及电磁参数反演结果表明,当电磁波垂直入射时,该结构在频率f=7.63 GHz附近等效介电常数和等效磁导率实部同时接近零,从而得到了折射率为零的超材料,实验测试与仿真结果基本一致.同时,为了实现对零折射率响应频点的调节,分析了单元结构的金属过孔间距及U形结构脚长的变化对零折射率特性的影响,发现改变单元结构参数可改变零折射率响应频点.这种可调双U形零折射率超材料单元结构简单,可应用于微波器件等领域.     

OFDM调制技术在矿井巷道中的通信性能仿真分析

基于所建立的Nakagami分布矿井巷道宽带统计分段信道模型,研究了在2.4 GHz和5.8 GHz这2个典型UHF频段下正交频分复用调制技术在矿井巷道中的宽带无线通信性能.在相同的信噪比下,当原始数据速率固定和矿井巷道信道环境相同时,载波频率为5.8 GHz时OFDM系统的误码率性能较载波频率为2.4 GHz时好;载波频率为2.4 GHz和5.8 GHz的OFDM系统都具有良好的抗脉冲干扰特性;多普勒频移对矿井巷道OFDM系统的误码率性能有严重影响,对载波频率为5.8 GHz系统误码率性能的影响较2.4 GHz时严重.     

高斯-谢尔模光束在湍流大气中的传输特征参数

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和Winger分布函数(WDF)二阶矩的定义,推导出高斯-谢尔模型(GSM)光束在湍流中的均方根束宽、角宽以及M2因子的解析表达式,并进行了详细分析和数值计算.结果表明,它们分别随光束的相干长度σ、束腰宽度w0、波长λ、湍流的折射率起伏结构常数C:和传输距离z的变化而变化.随着C2n和z的增大,以及σ的减小,GSM光束在湍流大气中的均方根束宽、角宽以及M2因子明显增大.     

无线通信系统信道影响的建模与分析

通过分析大气对光信号功率的衰减效应和光强波动对低信道传递效率的影响,建立了对数正态分布模型和K分布模型,分别模拟弱湍流和强湍流环境下的大气信道.仿真实验结果表明,随着信道信噪比的增加,对数正态分布模型和K分布模型的误码率逐渐降低,可以改善强湍流对无线通信信道的干扰.