相位相干和自适应技术

合集下载

光MAMSK相干检测系统综述模板

光MAMSK相干检测系统综述模板1、简介光MAMSK相干检测系统（MAMSK，Mach-Zehnder自适应模式选择）是一种用来检测光纤信号的相干技术。

该技术利用两个Mach-Zehnder干涉仪，结合电子自适应相位调制器，可以实现高速、高灵敏度的光纤测量。

目前，MAMSK技术已经被广泛应用于光通信、光学传感、激光雷达等领域。

2、MAMSK系统原理MAMSK系统主要由两个Mach-Zehnder干涉仪和一个电子自适应相位调制器组成。

其中，第一个Mach-Zehnder干涉仪用于产生一个参考光，第二个Mach-Zehnder干涉仪则用于产生一个待测光和一个参考光的干涉信号。

这些光信号被送到电子自适应相位调制器中，该调制器能够根据反馈信号动态地改变其输出，以实现自适应的相位调节。

通过这种调节手段，可以使待测光和参考光的干涉信号达到最大干涉效应，从而提高信噪比并实现高灵敏度的相干检测。

MAMSK系统原理简单易懂，对于待检测信号需要比较高的信噪比的场合，是一种有效的相干检测手段。

3、MAMSK系统优点MAMSK系统具有以下优点：3.1 高灵敏度MAMSK系统采用光学干涉技术，相比于其他检测手段，其可以实现高灵敏度的检测，对于微弱信号的测量具有优越性。

3.2 自适应性MAMSK系统采用电子自适应相位调制器，可以根据反馈信号实现相位的自适应调节，能够消除光学干涉波动的影响，从而大大提高了系统的实用性和稳定性。

3.3 容易实现MAMSK系统结构简单，设计、制造成本低，便于大规模生产和推广应用。

4、MAMSK系统应用由于MAMSK系统具有高灵敏度、自适应性和易于实现等优点，因此其在光通信、光学传感、激光雷达等领域得到了广泛的应用。

下面是MAMSK系统在几项具体应用中的应用案例介绍：4.1 光通信中的应用光通信中，MAMSK技术被广泛应用于调制器驱动电路中，以实现高精度的光功率控制和光电信号调制等。

4.2 光学传感中的应用在光学传感中，MAMSK技术主要用于纤维光振动传感、纤维水平检测、光学气体传感等领域。

浅谈自适应光学在眼科医疗中的应用

浅谈自适应光学在眼科医疗中的应用摘要：自适应光学所指的是应用波前传感技术对人眼波前相差进行实时测量的方法，具有高效、可靠的特点。

利用自适应光学得到的波前像差数据进行个体化的眼科疾病治疗能够在很大程度上减少屈光系统高阶像差的发生，从而改善眼睛的成像质量与视觉灵敏度，本文就自适应光学在眼科医疗中的应用情况予以综述。

关键词：自适应光学；眼科疾病；临床治疗传统的人眼眼底成像技术难以克服自身像差对于成像结果造成的影响，因此最终也难以获得视网膜高分辨率的图像。

而应用自适应光学矫正能够随时进行像差变化，获得接近人眼的、高分辨率的视觉细胞图像【1】。

自适应光学的应用对于视觉领域和眼科医学领域的发展起到了重要作用，提供前所未有的观测手段。

经过了数十年发展，自适应光学的技术越来越成熟，其应用领域也从天文望远镜逐渐扩展到眼科医学以及民用领域。

本文分析自适应光学系统在眼科医疗中的实际应用，现综述如下。

10、自适应光学系统概述自适应光学系统所指的是以光学波前作为对象的自动控制系统，利用实时测量、控制和矫正技术，使系统具有更好的适应外界条件变化及保持稳定的工作状态的能力。

自适应光学系统的工作建立在波前补偿与相位共轭的基础上，典型的自适应光学系统的组成部分有波前校正器、波前探测器以及波前控制器共同构成。

11、自适应光学在眼科医疗中的应用随着技术的发展，自适应光学逐渐从天文学以及大气光学领域中向其他学科及领域转移，眼科医学以及其他民用医学中都能够看到其身影。

2.1自适应光学视网膜细胞成像系统世界上首套人眼观察自适应光学系统在上个世纪末得以建立，并通过该系统观测到活体人眼视网膜细胞。

这一研究的实践为眼科研究疾病早期变化以及发病机制等提供了崭新的技术手段，共为疾病的早期诊断提供了更多的可能。

但是这套系统的体积非常庞大，如何缩小系统的体积使之应用在临床上是需要探讨的重要问题。

2000年，我国科学院技术人员研究得到了国内第一套人眼视网膜高分辨率观察自适应光学系统【2】，并通过该系统得到高分辨率的眼底微血管图像。

相干光通信技术

信号处理单元
1 2 3
作用
信号处理单元负责对接收到的电信号进行解调、解码和纠错等处理，提取出传输的信息。
特点
信号处理单元通常采用数字信号处理技术实现，具有处理精度高、稳定性好、易于实现高速传输等优点。
算法
常用的信号处理算法包括相位恢复算法、载波恢复算法、判决反馈均衡器等，用于改善系统的性能和传输距离。
面发射激光器）。
作用
光源负责产生相干光信号，其性能直接影响系统的传输质量和距离。
特点
单频激光器具有输出光谱窄、线宽小、相干性好的优点，适合于高速长距离的相干光通信。
光调制器
01
02
03
类型
光调制器通常采用电光效应或声光效应材料制成，如LiNbO3或SiO2等。
作用
光调制器负责将电信号转换为光信号，实现信息的加载。
抗干扰能力
相干光通信具有较强的抗干扰能力，能够更好地抵御噪声和干扰的影响，确保信号传输的稳定性。
与无线通信的比较
传输媒介
相干光通信依赖于光纤作为传输媒介，具有较低的传输损耗和较小的信号干扰。无线通信则通过空气传输，容易受到环境因素的影响。
传输速率
相干光通信支持更高的传输速率，能够满足大数据和多媒体传输的需求。无线通信的传输速率相对较低。
抗干扰能力强
相干光通信技术能够有效地抑制光噪声和干扰，提高通
信系统的抗干扰能力。
传输容量大
相干光通信技术可以实现多载波调制，从而大
幅度提高传输容量。
相干光通信技术的发展历程
01
02
03
04
20世纪60年代
相干光通信技术的概念被提出。

激光相干合成研究现状3

1.光纤激光相干合成技术国内外研究现状从上世纪90年代开始，光纤激光器的出现使得相干合成技术获得了突飞猛进的发展。

光纤激光相干合成一经提出便成为激光研究领域的一个新热点，但是光纤激光相干合成技术才刚刚起步，尚处于实验室探索阶段，没有很多现成的方法和结论可以借鉴，目前国内外多家研究机构都开展了相关研究。

光纤相干合成技术的基本原理就是对许多中等功率的激光器施行一定的相干控制，从而得到高功率的、光束质量接近衍射极限的单模激光输出，它的核心就是要控制激光器的相位，从而使输出光场相干。

相干合成的基本条件是各阵元激光要满足相同的波长且线宽要窄，光束质量好，单模输出，相位一致，偏振方向相同等。

光纤激光相干合成的主要难题是如何使各个子光纤同相位输出，目前已经发展了多种可实现同相位输出的方法和技术。

比较常用的光纤激光相干合成技术按其锁相方式可分为主动式锁相相干合成和被动式锁相相干合成，主动式锁相相干合成主要有自适应锁相、自参考锁相和外差锁相三种结构，被动式锁相相干合成则有外腔相干合成、基于超模耦合的干涉仪合成和倏逝波耦合等多种表现形式，图1-1给出了近十年来光纤激光相干合成主要技术方案的分类总表。

下面介绍几种典型的激光相干合成技术方案，并分析这些方案的优缺点及可扩展性。

1 主动式锁相相干合成主动式锁相相干合成技术是指对各合成阵元的相位进行主动控制，由于要对光纤激光器的相位进行控制，必然会在谐振腔内引入附加的光学原件，因此主动式相干合成一般采用并联主振荡放大结构（Master Oscillator Power Amplifier，MOPA），主振荡器分束后产生一路参考光和多路信号光，各路信号光路中有相位调制器，再经过功率放大器后进行相干合成。

这种MOPA结构可以适当避开光纤非线性效应以及光纤损伤等棘手问题，通过相位控制来实现功率合成，因此阵元数和功率扩展性都相对较好。

1.1外差锁相相干合成2003年，美国Northrop Grummer Space Technology（NGST）公司开发出外差法控制光纤激光相位的专利技术[1-4]，并将其成功用于MOPA结构的光纤放大器相干合成中。

光通信中的相干检测技术研究

光通信中的相干检测技术研究相干检测技术是光通信技术中的重要组成部分，具有非常重要的应用价值。

在光通信系统中，相干检测技术可以用来监测信号的强度、频率、相位等信息，帮助我们更好地掌握信号的特征。

本文将介绍相干检测技术在光通信中的应用及相关的研究进展。

一、相干检测技术在光通信中的应用在光通信系统中，相干检测技术主要用来实现光通信中的基本任务，如调制解调、信号生成、信号复用和解复用等。

同时，在光通信系统中，相干检测技术还可以用来实现高速数据传输和光纤传输中的光信号增强。

在调制解调方面，相干检测技术可以实现光信号的调制解调。

当然，这里的调制解调不仅仅是简单的光强度调制解调，还包括光频率、相位等多种信号的调制解调。

在信号生成和复用方面，相干检测技术可以实现多信号相干合成，根据待发送的信息，合成成一个相干的信号，然后实现信号的复用，提高光信号的频率利用率。

在信号解复用方面，相干检测技术可以实现光信号的解复用。

相干检测技术可以根据光信号的特性，将光信号拆分到不同的通道中去，实现信息的传输，同时也可以实现信号的分析和评测。

在频分多路复用方面，相干检测技术也可以通过相干检测的特性，实现多路信号的分解和重构，了解光信号的频带特性和频率分布情况，从而调整光信号在不同频段的占用情况。

在高速数据传输方面，相干检测技术可以通过高速相干检测器来实现光信号的高速传输，从而实现光通信的高速数据传输功能。

同时，在光纤传输中，相干检测技术也可以实现光信号的增强，提高光信号的传输距离和光信号的稳定性。

二、相干检测技术的研究进展在光通信系统中，相干检测技术也存在一些问题，在实际应用中也需要进行不断的研究和改进。

下面我们来看看相干检测技术的一些研究进展。

1、相干检测技术的瑕疵相干检测技术虽然可以实现多种信号的调制解调以及信号的合成、复用和解复用等功能，但是在实际应用中也存在一些问题。

其中最突出的问题就是相干性限制。

由于光信号的相干时间非常短，所以相干检测技术在实际应用中也面临着很大的挑战。

水声通信的新进展1

水声通信的新进展随着海洋事业的不断发展，利用水声信道来对潜艇进行远程水声通信已成为近年来国际上研究的焦点。

无人水下航行器(UUV); 水声信道恶劣的传输特性使得在海洋中实现远距离、高速率、高可靠的信息传输成为富有挑战性的研究课题。

在中远程海洋水声信道中，可用带宽窄、多途干扰强、信号起伏衰落严重等因素成为水声信息高速可靠传输的主要障碍，因此如何在远程水声信道中高速率准确地传输数据，成为水声通信技术一个难点。

随着人类利用和开发海洋活动的日益深入，人们对水声个人数字通信技术需求也日趋迫切，并且水声个人通信技术对国防建设和海洋经济的发展也有着极其深远的意义。

由于浅海水下信道受到多径传播和时变，空变的影响，声信号的畸变非常严重，为了实现水下信息安全准确和高速的传输，必须对水下信道特性，调制解调技术和水声通信中抗多径，抗衰落技术进行深入研究。

Digital Underwater Personal Communication水下个人数字通信Long Distance Underwater Acoustic Communication; 远程水声通信系统High Speed Underwater Acoustic Communication Techniquesnew underwater acoustic communication systemUWA Communication Technology Based on the Time Reversed Pattern Time Delay Shift Coding Array Processing Technology Based on the Vector-SensorUnderwater Navigation,Orientation and ComunicationVector Acoustic Field; 矢量声场;Acoustic Vector-Sensor; 声矢量传感器;Single Vector Hydrophone; 单矢量水听器;Acoustic Vector Time-reversal Mirror; 矢量反转镜;arrival Estimation; 方位估计; Time Delay Coding;时延编码shallow water channel; 浅水信道Underwater-acoustical Remote-control Buoy; 水声遥控浮标Phase-Coherent Communications and Adaptive Equalization for UWA Channels水声相位相干通信与自适应均衡;Joint Frequency and Phase Modulation Technique; 联合频率相位调制技术;Long Distance Underwater Acoustic Communication浅海水声数据传输技术研究【英文题名】Studies on Data Transmission Techniques in Shallow Water Acoustic Channels Underwater Sound Channel在人类探索和开发海洋的过程中,水声通信技术得到了迅速的发展,已经在海洋勘探、灾难预报、水下遥控、海洋信息采集、对潜通信等领域发挥着极其重要的作用。

光学测试技术中的自适应光学研究

光学测试技术中的自适应光学研究1.概述自适应光学技术是在光学仪器和设备中广泛应用的一种新型光学测试技术。

它基于光波前调节技术，将一个实时的光学系统和控制系统结合起来，能够根据任意不规则形状的光波前实现光学成像。

自适应光学技术可以用于望远镜、激光测距仪、激光核聚变实验等领域，具有丰富的物理学、光学学、信息学和计算机科学等学科背景。

下面将分别从自适应光学技术的原理、研究方法、应用领域和未来发展等方面进行阐述。

2.自适应光学技术的原理自适应光学技术最根本的原理是：通过光学元件和控制系统，实时调节光波前的相位、形状和幅度，以此减少光线传输过程中的畸变和像差，从而实现对物体高清晰度的成像。

一般来说，自适应光学技术有两个关键步骤：第一步是记录探测位于物体后面的参考光波前，第二步是对探测到的参考光波前进行分析处理，并通过反馈控制系统实时地调节薄膜形状或晶格变化来实现对物体信号的优化。

自适应光学技术最重要的创新之处在于，它可以用反馈控制系统实时调节光学系统的操作参数，以快速响应和应对随机环境的多种变化，从而实现高质量、高稳定性的光学成像。

3. 自适应光学技术的研究方法在自适应光学技术的研究中，主要有两种方法：基于单薄膜自适应光学技术和基于多薄膜自适应光学技术。

第一种方法采用单个反射或透过薄膜，将被测物体与参考光波前合并，对通过的光进行冷却处理，并加入位移测量元件，最后进行图像重建，以获得更加清晰、高分辨率的图像。

第二种方法则是同时采用多个反射和透过薄膜，形成多通道自适应光学系统，利用多薄膜间的反应耦合，进行更加精确、更加准确的光学测试。

多通道自适应光学系统需要精密调谐，利用反馈控制系统同步调整多路光线的波前形状，以最大程度地提高图像分辨率和信噪比。

4. 自适应光学技术的应用领域目前，自适应光学技术已经被广泛应用于不同的领域，如天文观测、医学成像、工业制造、环境监测、军事侦察等多个领域。

举例来说，在天文观测领域，自适应光学技术被应用于望远镜，可根据大气折射率的不断变化，及时补偿大气波前畸变，大幅提升天文观测的清晰度。

水声通信技术研究进展

水声通信技术研究进展程恩;袁飞;苏为;高春仙;曾文俊;孙海信;胡晓毅【摘要】The development and state of arts about the underwater acoustic communication had been introduced in this article. Then the research progress and achievements about our study group , which belong to the key laboratory of underwater acoustic communication and marine information technology (Xiamen University , Ministry of Education of China) , had been introduced. Theprogress and achievement were concerning three topics.such as characteristic & matching method of the underwater acoustic channel,voice & image & data communication via underwater acoustic channel,underwater acoustic networks & three-dimensional communication Networks and so on.%介绍水声通信技术的发展历程与技术现状.围绕水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室(厦门大学)水声通讯课题组的研究方向,介绍课题组在水声信道传输特性与匹配方法,水声语音、图像、数据通信技术研究,水声网络与立体通信等领域的研究进展和研究成果.【期刊名称】《厦门大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(050)002【总页数】5页(P271-275)【关键词】水声通信;水声网络;高速水声正交多载波调制【作者】程恩;袁飞;苏为;高春仙;曾文俊;孙海信;胡晓毅【作者单位】厦门大学,信息科学与技术学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建,厦门,361005;厦门大学,信息科学与技术学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建,厦门,361005;厦门大学,信息科学与技术学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建,厦门,361005;厦门大学,信息科学与技术学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建,厦门,361005;厦门大学,信息科学与技术学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建,厦门,361005;厦门大学,信息科学与技术学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建,厦门,361005;厦门大学,信息科学与技术学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建,厦门,361005【正文语种】中文【中图分类】TN929.3海洋拥有丰富的资源和广阔的空间.随着人类海洋活动的日益频繁,水声通信已不再局限于最初的军事领域,而是拓展到更广泛的民用领域.在军事应用方面,水下武器系统的日益智能化,要求对其进行指挥控制通信,如:潜艇之间、母舰与潜艇或其它水下无人作战平台之间的通信,对水下航行器实施监测和导航,以及对水雷的远程声遥控等.在民用方面,如水下语音通信、工业用海岸遥测、水下机器人和海上平台的遥控指令传送、海底勘探数据与图像的传输,环境系统中的污染监测数据,水文站的采集数据等等,无不使其对水下通信的需求大为增加.水声通信技术虽然已有多年的研究史,但直到20世纪80年代,特别是在通信技术和计算机技术的飞速发展给水声通信的研究提供了强大的技术支持之后,水声通信技术的研究手段和方法才发生了根本的变化,水声通信的面貌焕然一新.现代高速数字水声通信系统的设计往往要同时研究海洋声学以及通信工程这两个方面,即在研究如何将无线电磁波通信中的成熟技术应用到水声通信中来的同时,研究水声信道不利因素对信号的影响而提出新的特殊的信号处理方法.人们已经提出了许多水声通信信号处理的特殊方法,而且,过去几年的广泛研究已经使水声通信成为应用工程学中的一个重要研究领域[1-2].考虑到水声信道对通信系统信号传输的影响,在20世纪90年代之前的水声通信系统主要采用多频键控(MFSK)调制解调技术.由于其采用能量检测,因此MFSK系统对于时间和频率扩展的信道来说是相当稳健的.虽然非相干MFSK在中等数据率和强多径干扰、快速相位变化的水声信道中是一种很好的调制解调方法.但其频带利用率很低,不超过0.5(bit/s)/Hz.为了提高频带利用率,在最近的几年中水声通信领域转向相位相干调制技术[3].相对于非相干系统来说,相位相干水声通信系统在过去的十几年内已经取得了相当大的进展.其中具有里程碑意义的是在PSK接收机中使用了判决反馈均衡器(decision feedback equalizer, DFE)结合数字锁相环(phase locked loop,PLL)结构[4-5].在此基础上,类似的相干系统与均衡器结构得到了广泛的应用.近些年来,相干接收机研究的重点在于减小接收机算法的计算复杂度或提高均衡器的跟踪能力,研究者们提出并测试了大量的针对载波相位同步联合均衡器结构的改进方法.当水声信道的多径时延较长,即时间弥散比符号速率大得多,导致严重的码间干扰(ISI)时,时域均衡器的计算复杂度随信道弥散长度的增加而增长,均衡器的实现将变得复杂,甚至难以实现.进入21世纪以来,对水声通信新技术的研究方兴未艾.主要包括水下多载波调制技术、码分多址(CDMA)扩谱技术、空间分集技术、水下通信网络等,取得了一些令人鼓舞的初步成果[6-10].在国外,许多院校、科研机构,如:美国麻省理工学院、美国东北大学、美国Space&Naval Warfare系统中心、美国伍兹豪海洋研究所、美国佛罗里达大学、美国海军实验室、英国海洋研究所等,以及众多科研人员都对水声通信技术进行了深入的研究,并且取得了丰硕的成果.在国内,包括厦门大学,西北工业大学,哈尔滨工程大学,中科院声学所,浙江大学,715研究所等单位也开展水声通信及相关研究活动,并取得一定成果.厦门大学是国内首批开展水声通信研究的单位之一,又是我国海洋科学研究的发祥地,具有几代人学科发展的积淀和多学科交叉优势.20多年来,厦门大学水声通信课题组在水声数字图像传输、水声数字语音传输、水声数据传输、水声遥测遥控等研究方面形成了自己的特色和优势,获得了一批具有国内领先、国际先进水平的研究成果[11].水声多径信道的估计(包括信道的多径时延参数、多径幅度衰减因子和多普勒频移参数的估计)是诸多水声系统的关键信号处理技术,在水下目标的探测和定位、海底声学特性反演、海洋声学层析等水声逆问题以及水声通信中都具有重要的应用价值[12].然而,水声多径信道反演中的很多关键问题,例如分辨率、计算复杂度、难以获得全局最优解、以及非高斯噪声的影响等,都尚未得到较好的解决.因此对水声多径信道的估计进行系统的研究具有重要的研究意义和价值.水声信道是时变的信道,如何对时变水声信道参数进行动态跟踪也是非常重要的研究问题.实验室在水声通信基础研究、浅海声信道传输特性及匹配方法方面开展了深入、系统的研究.近年来,实验室成功设计出了已知发射信号下时不变信道的高性能、低复杂度的估计算法.提出了一种大时延扩展水声多径信道估计的低复杂度算法(fast estimation of sparse channel via convex optimization,FESCCO),在低信噪比的条件下实现了多径时延的超分辨估计[13].如图1所示,现有的高分辨率信道估计方法如投影到凸集方法(POCS)、匹配追踪算法(MP)、约束最小二乘方法等都失败了,而FESCCO方法成功的估计出了该水声信道.非常重要的一点是,FESCCO方法具有很低的计算复杂度.如果接收信号长度为N,则FESCCO方法的计算复杂度仅为0(NlogN).今后将继续在该技术基础上,开展对时变水声多径信道自适应估计、时延-多普勒扩展函数估计;未知发射信号的高分辨率盲信道估计;以及冲激性噪声下鲁棒的水声信道估计等一系列研究.实验室成功开发了3套不同制式的水声语音通信系统,即:基于数字检测音节压扩综合自适应增量调制水下语音通信系统;基于语音识别与合成的水声语音通信系统;基于调频制式的水下语音通信系统.在水声数据扩谱通信的研究中,已解决了强背景噪声下的信号检测和快速可靠的同步技术两项关键技术,创新性提出“同步信号优选方法”,突破了同步捕获时快速与准确难以兼得的矛盾.先后研制成功了第1代、第2代水声语音通信样机.第1代语音通信样机在厦门极浅海域进行了多次试验,其稳定通信距离在7 500 m左右,扩展通信距离可达到10 000 m.第2代语音通信样机加入了信道纠错编码,增强了通信过程中的容错能力,提高系统的鲁棒性.在厦门极浅海域进行了多次试验,其稳定通信距离在10 000 m左右,扩展通信距离可达到12 000 m.据美国《国防》月刊2009年1月号报道:美海军解决潜艇深海通信难题.据其公开的参数指标,该难题关键技术厦门大学水声通信科研组也已经解决.近年来,课题组成功研制了第3代语音通信样机,其通信体系结构能适用于远、中、近程3种信距,差别仅在于工作频率和发射功率,有广阔军事应用前景.针对水声信道可用带宽窄,信息传输速率低的特点,结合OFDM可有效抵抗多径时延的优势,将基于OFDM技术的高速水声通信系统作为研究目标,旨在构建具有高速、信号隐蔽性强,有效抵抗水声信道频率选择性衰落的水声通信样机,实现水下语音、图像、文本等多媒体信息的可靠传输.多年来,我们针对复杂的浅海水声信道特点,对OFDM技术应用于水声通信进行了一系列较为深入的研究,通过对水声OFDM通信系统的同步体系、信道估计与均衡、信道编码方案以及分集技术等关键技术的研究,结合高噪声的水声环境下提取微弱水声信号方案,已构建了完整的水声OFDM图像传输系统方案[14].经过多次在厦门五缘海域和白城海域的白天夜间的实验表明,水声OFDM系统可以有效的抵抗水声信道的多途干扰.特别是构建的基带OFDM系统在实验中显示其稳健性.采用DSP技术和嵌入式技术完成了水声OFDM通信系统的样机实现,并进行了海试.与此同时,还进行了前沿性的水声通信系统和水声信号处理方法的探索研究,构建了CI/OFDM水声通信系统及其相应的算法研究.根据在厦门港浅海域的多次实验,水声OFDM通信系统取得了较好的阶段性实验结果[15].厦门港海试结果为:水平传输距离820 m时,传输速率1.5 kbit/s,不同海况下数据误码率均小于10-4.在频带系统中,当传输速率4.8 kbit/s,数据误码率在10-3量级.系统融合了信道编码技术后,若误码率在10-1～10-2以下,误码率可以进一步降低1～2个数量级.若误码率在10-3量级,纠错后,可实现无误码.图2是在厦门港浅海域的图像传输效果图及接收信号的时域波形图和通信系统中的同步信号.实验室在水声网络方面开展了深入、系统的研究.重点包括以下3个方面:1)水声通信网络多址接入技术研究.针对浅海水声网络多址接入技术开展研究,旨在研制成具有跳频码分多址(FH-CDMA)接入、鲁棒性强、低误码率、符合自组织网络的水声跳频通信机(作为节点),提出一种能适应水声环境的媒体接入协议.2)基于OPNET仿真软件的水声网络接入控制协议.对MACAW协议进行优化,使MAC协议更适合于水声网络环境中的应用,减少能量的消耗.优化方案中引入了S-MAC的睡眠引导机制,并在网络分析软件OPNET上进行验证.引入SMAC睡眠机制的优化MACAW协议分别在一跳拓扑上进行了仿真.3)水声网络多节点连网试验研究.采用FPGA构建设计并实现水声通信网络系统,对其中关键的MAC层MACW协议进行了编程、路由协议等研究,在实验室水池和厦门港海域实现了多节点的连网试验.图3是实验室参考国内外提出的水声通信网络模型,自主提出的一种水声网络拓扑结构[15].随着人类科技的进步,能源的消耗,海洋必将是以后人们关注的重点,而与海洋密切相关的水声通信技术也会迎来新的机会和挑战.目前,人们对水声通信的研究仍然集中在相位相干系统的研究上,自适应均衡、阵处理、纠错编码等也是人们研究的热点.但是水声通信网络和高速的水声通信系统应该是未来水声通信的发展趋势.致谢:参与本研究的还有许肖梅教授、童峰教授,彭超、伊锦旺、林文等博士研究生,以及几十位硕士研究生.【相关文献】[1] Urick R J.水声原理[M].洪申,译.哈尔滨:哈尔滨船舶工程学院出版社,1990.[2] Kilfoyle D B,Baggeroer A B.The state of the art in underwater acoustic telemetry[J].IEEE Journal of Oceanic Engineering,2000,25(1):4-27.[3] Stojanovic M,Freitag L,Johnson M.Channel-estimationbased adaptive equalization of underwater acoustic signals[J].MTS/IEEE Coference and Exhibition Oceans,1999, 1:590-595.[4] Jones J C,Di Meglio A,Wang L S,et al.The design and testing of a DSP,half-duplex,vertical DPSK communication link[J].MTS/IEEE Coference and Exhibition O-ceans,1997,2:985-990.[5] Geller B,Broissier J M,Capellano V.Equalizer for high data rate transmission in underwater communications proc [J].MTS/IEEE Oceans Conf,1994,1:302-306.[6] Green M D,Rice J A.Channel-tolerant FH-MFSK acoustic signaling for undersea communications and networks [J].IEEE Journal of Oceanic Engineering,2000,25(1): 28-38.[7] Trucco A,Crocco M,Repetto S.A stochastic approach to the synthesis of a robust frequency-invariant filter-andsum beamformer[J].IEEE Trans on Instrumentation and Measurement,2006,55(4):1407-1516.[8] Camps A,Skou N,Torres F,et al.Considerations about antenna pattern measurements of 2-D aperture synthesis radiometers[J].IEEE Geoscience and Remote SensingLetters,2006,3(2):259-262.[9] 秦洪峰.水下多目标定位关键技术研究[D].西安:西北工业大学,2002.[10] 肖瑛.基于水声信道的盲均衡算法研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2006.[11] 许克平,许天增,许茹,等.基于水声的水下无线通信研究[J].厦门大学学报:自然科学版,2001,40(2):311-319.[12] Xueyi G,Adam Z.An eigenpath underwater acoustic communication channelmodel[J].MTS/IEEE Coference and Exhibition Oceans,1995,2:1189-1196.[13] Zeng W J,Jiang X,Li X L,et al.Deconvolution of sparse underwater acoustic multipath channel with a large timedelay spread[J].Journal of the Acoustical Society of A-merica,2010,127(2):909-919.[14] Sun Haixin,Xu Ru,Xu Fang.A new accurate symbol synchronization scheme for underwater acoustic communication systems[C]//2007 IEEE International Workshop on Anti-Counterfeiting Security,identification.Xiamen,China:IEEE,2007:336-339.[15] 王琦,胡晓毅,王德清,等.基于水声网络的FAMA协议仿真研究[J].厦门大学学报:自然科学版,2010,49(4): 505-508.。

战术激光武器中的自适应光学技术

战术激光武器中的自适应光学技术第27卷V o1.27第12期No.12文章编号:1007—1180(2010)12-0033-05战术激光武器中的自适应光学技术邵俊峰.张强(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033)摘要:为了改善高能激光大气传输性能,采用自适应光学系统对发射的高能激光束进行校正.本文论述了大气传输对高能激光的影响,讨论了用于战术激光武器的自适应光学系统的组成,并讨论了其主要性能参数.关键词:战术激光武器;自适应光学;激光主动照明中图分类号:TJ95:0439文献标识码:ADOl:10.3788/0MEI20102712.0033AdaptiveOpticsinTacticalHigh-energyLaserWeaponsSHAOJun-~ng,ZHANGQiang(ChangchunInstituteofoptics,FineMechanicsandics,ChineseAcademyofSciences,Chan gchun130033,China)Abstract:Adaptiveopticsisappliedintacticalhigh-energylaser(HEL)weaponsforimprove mentoflaseratmo—sphericpropagation.Theinfluenceofatmosphericpropagationonhigh-energylaserisdescri bed,andthespecific componentsofadaptiveopticsinHELweaponsisdiscussedindetail,especiallyonseveralke yparameters.Keywords:tacticalhigh-energylaserweapon;adaptiveoptics;activelaserillumination美国军方推动陆基战术高能激光武器(Tactical highenergylaser,THEL)和空基高能激光武器(Air- bornelaser,ABL)的研制,大大推进了激光武器实用化的进程.THEL采用波段3.8/zm的DF激光器,功率为400kW,光束定向器的口径为0.7m,作战距离5km.主要作战用途是战术防御.ABUl采用1.315/xm 的COIL激光器,功率为2—3MW,光束定向器的口径为1.5m,作战距离400km,在国家反导系统的框wwwD.oec.mei2nOfloO.comLI一33Dec.2OlOL—第27卷V o1.27No.12架下用于弹道导弹上升段的拦截.在发展战术激光武器的研究中发现,战术激光武器存在一系列技术难题.其中高功率激光大气传输是一个重要问题,需要采取一定技术途径对大气传输进行补偿.如图1所示,典型高能激光武器系统除了光束定向,远场聚焦外,还需要自适应光学系统对发射的HEL进行波前修正.下面先讨论大气传输对高功率激光传输特性的影响,然后讨论用于高能激光武器的自适应光学系统组成,并讨论在不同大气条件下,对自适应光学组成部分的具体需求.图1典型高能激光武器系统2大气对高功率激光传输特性的影响衍射与大气无关,即使在真空条件下仍然存在,是激光通过有限口径传输的必然结果,但作为激光大气传输的关键参数,这里简要介绍.远场衍射极限为1.22MD,为了提高远场距角能力,一般需要较小的波长.早期激光武器的雏形如美国空军激光实验室ALL就使用CO激光,其波段为10.6/xm,相同发射15径条件下.聚焦能力仅为COIL(波段1315/xm) 的1/64.发射口径是另一重要因素,只有较大的发射151径才能使衍射角较小.例如,美国地基反卫激光武器GBL的口径设计为3.5m,就是为了缩小几百公里外的光束聚焦半径.较大发射121径的主要问题—34—|www.,.om.ei'nvf.ou.com是大气湍流问题.下文将详细讨论大气湍流造成的影响.大气湍流影响主要通过C:来表示翻.主要物理概念包括Fried相干长度F0,准直平面角,闪烁指数以及湍流频率.一17.0一l6.5-16.0—15.5—15.0—14.5—14.0Logl0图2大气湍流强度与高度的关系Fried相干长度rn是描述大气波前畸变范围的物理量.ro越大,表示大气湍流影响越小.在地表情况下.也就是地基激光武器应用场景中,F0约为1—10era; 在ABL应用场景中,ro约为0.1～1m.可见,在地面条件下,大气波前畸变要比空基应用严重得多.相干长度rn是一个非常重要的物理量,一旦战术激光武器的发射口径大于该值,在没有自适应光学的补偿条件下,波前畸变将严重影响光束传输.同时,在自适应光学的波前传感器设计中,孔径阵列的El径应该为rn量级,由此测得的波前畸变才能达到要求的精度.[(孚)』-3/5(1)准直平面角是描述具有一定发散角的激光在大气中传输时,光束中的各部分可视为经历相同路径的物理量,巩指所能允许的最大激光发散角.这个概念比较复杂.主要应用于自适应光学信标光.由于大气的影响,信标激光的发散角若过大,其经历的大气路径将不同,回波信号用于修正波前将无效.显然,是距离和大气湍流强度的函数.在一定的大气湍流条件下,距离越远,将越小,对信标光的发散角要求将越高.若0o<MD,自适应光学系统将无法第27卷V o1.27第l2期No.12用于修正大气.『2.9os(孚)』躬出]瑚(2)湍流频率尼是描述大气湍流频率的物理量.在目标较近,目标运动速度较慢时,.约为100Hz;在目标较远,目标运动速度较快时,尼约为1000Hz. [0.102(孚)f嘲3/5(3)闪烁指数or是描述湍流造成的能量损失的物理量.ABL系统应用环境下,闪烁指数约为0.1—0.5,其正比于大气湍流强度..561kTMf(1一争)(4)大气散射与波长有关,波长越长,散射越弱.大气吸收特性与分子的电子能级,振转能级有关.大气吸收表现出来的最主要的特点是热晕现象(Thermalblooming),热晕现象是高功率激光大气传播特有的现象.热晕现象是非线性过程,对于高功率激光产生的结果相当严重,存在临界功率,一旦大于该值,到靶功率密度将不能继续提高,反而会下降.风速将影响热晕.下图是利用THEL理论计算的结果,当风速大时,热晕现象明显降低圈:薯言暑兰Powet{图3功率密度与发射功率,风速的关系OxlO53用于战术激光武器的自适应光学系统3.1自适应光学技术的发展在自适应光学技术发展之前,即使再大El径的宇宙观测光学系统也无法实现高分辨率的成像.导致星星闪烁,远处目标晦暗不清的大气湍流在望远镜发明之初就困扰着天文学界.1704年,牛顿写道:"唯一的补救措施就是最安静的空气,或许是在云层之上的山顶才行".直到上世纪中期,自适应光学技术才逐步发展起来.雷达工程师最先提出使用破碎的波前拼合整体的波前.在上世纪50年代,雷达方面的专家实现了波前重整.并且用来跟踪运动物体.自适应光学技术借鉴雷达相类似的技术.1953年, HoraceW.Babcock第一个提出使用电子束控制的薄膜实现光学谱段波前补偿技术,但当时技术不成熟.直到上世纪70年代美国军方开始关注,自适应光学才有了突飞猛进的发展[41.当时的需求主要来源于冷战时期的两个重要任务:一是苏联的军事卫星大量发射,美国需要对这些卫星进行识别成像,这也室当时发展的主要动力;另外一个因素就是战术激光武器研制的需求.直到1983年,飞利浦实验是的Robe~Q. Fugate才实现了激光导星的实验验证SWA T(Shoa wavelengthadaptivetechniques).实际上,激光导星技术发展是战术激光武器中自适应光学应用的前提. 战术激光武器中需要导星来测量战术激光武器与目标之间的大气湍流,导星须为一个点目标.靶标和尾焰均为面目标,不能作为导星.但是,可以使用主动照明的激光人为制造出一个导星.在战术激光武器系统中,这个导星一般称为BILL(BeaconILLumination laser),为了区分导弹和尾焰,还需其他波段的激光照明整个弹体,一般称为TILL(TrackingILLumina. tionlaser),这里不再详细介绍.3.2战术激光武器中的自适应光学系统组成从上节论述已知.大气湍流和热晕对高功率激光远场聚焦的性能产生了严重的影响.采用大气补偿技术能够部分克服大气影响.自适应光学系统利用相位共轭的原理抵消大气湍流的影响.相位共轭原理如图4所示.自适应光学系统主要包括导星(BILL),波前传感器(Wavefrontsensor),微机(用于波前重构算法)以及触动器(Actuators)和变形镜(De—formblemirrors)等主要部分.wwwD.oecm.ei2nOf1oO.coml|一35Dec.2O1Ol—第27卷第12期V o1.27No.12 IncomingwavefrontAberrated WavefrontAberratorwavefrontSensor 一;一{Outgoingwavefront PredistortedDeformable WavefrontAberratorwavefrontmilTor 一一;一;图4相位共轭导星BILL用来测量波前信息的激光主动照明光源.为了提高成像质量,降低大气闪烁造成的影响,采用多光束主动照明,图5为多光束激光主动照明提高探测信噪比的示意图.从上节讨论可知.BILL的发散角需<0o,在ABL系统中,og(a/o)在1.2～0.5 之间【5I,上限对应弱湍流情况,下限对应强湍流情况. 前文已经叙述过,若该比值<l,自适应光学将无效, 这也是ABL(作用距离达几百公里)难于实现的重要原因波前传感器有很多种,这里以哈特曼传感器为例介绍波前畸变的测量.哈特曼传感器实际测得波前的导数,通过波前重构算法可以求得波前.前文已经讨论,大气相干长度为FO,则微孔经口径约为r0,从而得到微孔径阵列的个数约为(D/ro).波前重构算法,触动器控制电压的计算均可在微机实现.详见姜文汉的讨论同变形镜需要能够承受较高功率密度,其个数与参考文献TNine—beamilluminatorfortrackingBeamfootprintatta唱etFour—beamilluminatorforadaptiveoptics图5激光主动照明信标光微孔径阵列的个数相当,约1010.个.高功率变形镜工艺是区别高功率激光武器系统和成像系统的主要特点其主要制作材料包括bimorph和膜结构等若干种类.美国林肯实验室还对液晶空间光调制器进行了高功率激光控制方面的实验研究.4总结通过研究发现.自适应光学在战术激光应用中并不是万能的.一方面,当距离较远时,大气影响将更加严重,以至于Od(A/D)远小于1,导致自适应光学无效;另一方面,当功率较高,风速较小时,非线性的热晕使得相位共轭效果很差.这时,采用最优化焦距控制等技术具有明显的优势网.本文讨论了大气对高功率激光传输的严重影响,探讨了用于战术激光武器的自适应光学系统的组成,并探讨了其组成结构的关键参数,对发展战术激光武器具有一定参考意义.[1】LambersonS.Theairbornelaser[J1.SPIE,2702:208—213.【2】PerramGP,MarciniakMA,GodaM,eta1.Highenergylaserweapons:technologyoverview[ J].SPIE,2004,5414:0277—786X:1—25.【3】WallJE,III.AdaptiveOpticsforI4ighErtergyLaserSystems[D].MasterofScienceDegreeth esis.MassachusettsInstituteofTechnology,1994,Chap.5:69-84.f4】HardyJW.Adaptiveoptics:technologydevelopedduringthecoldwarisgivingnewcapabiliti estoground—based—36—1www.,.om.einvf..ou.com第27卷第12期函卷鸯备盍备__—__l:Z:■—●■皿豳匝圆圆曩●■■astronmicaltelescope[J].ScientificAmerwan.1994:40—45.[5]HiggsC,BarclayHT,MushyDV,eta1.Atomosphericcompensationandtrackingusingac tiveillumination[J].LincolnLaboratoryJournal,1994,11(1):5-26.【6】鲜浩,李华贵,姜文汉,等.用Hartmann—shack传感器测量激光束的波前相位【JJ.光电工程,1995,22(2):38-45.作者简介:邵俊峰(1984一),男,汉族,硕士,2009年于复旦大学获得硕士学位,主要从事光电对抗应用相关的研究.E-mail:*************************372010。

光学设计的新技术和新方法

光学设计的新技术和新方法随着科技的迅速发展，光学设计领域也不断涌现出各种新技术和新方法。

这些技术和方法能够更好地满足人们不同的光学需求，带来更加精密、高效的光学设计方案。

在本文中，我们将就几种新技术和新方法进行介绍。

全息光学设计全息光学设计是一种基于全息技术的新型光学设计方法。

该方法利用全息技术的叠加原理，以及约束最小化算法对光学系统进行优化，从而获得更加高效的光学系统。

与传统的光学设计方法相比，全息光学设计可以在设计阶段对光学系统进行全面的优化，从而提高光学系统的成像质量和性能。

在全息光学设计中，设计人员可以利用光学建模软件进行全息光学系统的设计。

在设计阶段，可以先建立一个初始设计方案，然后通过全息叠加的方式将多个光学元件组成完整的光学系统。

接下来，通过约束最小化算法对光学系统进行优化，从而获得最优的设计方案。

最后，可以通过实验对优化后的光学系统进行测试和验证。

全息光学设计的优点在于，可以充分利用光的相干性和干涉效应，从而实现更加高效的光学系统设计。

此外，全息光学设计还可以避免传统光学设计中的逐级迭代设计过程，从而大大缩短设计周期。

自适应光学系统自适应光学系统是指一种可以自主调整光学元件参数的光学系统。

该系统采用反馈控制的方式，通过传感器和控制器实时监测光学系统的性能，并根据监测结果实时调整光学元件参数，从而提高光学系统的成像质量和性能。

在自适应光学系统中，光学元件通常是一种由压电陶瓷材料制成的变形镜或变形透镜。

当光学系统中发生畸变或成像质量不佳时，传感器会自动检测到这些问题，并将反馈信息发送给控制器。

控制器根据反馈信息实时调整光学元件参数，从而改变光线的传播路径和光学成像效果。

自适应光学系统的优点在于，可以充分利用光学反馈控制技术，实现更加精密、高效的光学系统设计。

此外，自适应光学系统还可以自主调整光学系统中的参数，从而在不同光学环境下获得最佳的成像效果。

虚拟光学设计虚拟光学设计是一种利用计算机研究和开发光学系统的方法。

短波通信中的信号处理技术研究与应用

短波通信中的信号处理技术研究与应用短波通信是指利用短波电磁波进行远距离通信的技术，也是一种获取国外信息的重要手段。

短波通信具有天线高度低、频率高、传播方式复杂等特点，因此需要运用各种信号处理技术来提高通信质量和效率。

信号处理是指从输入信号中提取、分离、转换、增强等操作，用以实现信号获取、处理和传输的一系列技术。

在短波通信中，信号处理技术不仅能够提高通信质量和效率，还能有效地抑制噪声、消除码间干扰、降低多径效应和抵消其他信道影响。

一般来说，短波通信中的信号处理技术可分为以下几种类型：解调技术、干扰抑制技术、调制技术、检测技术、滤波技术和编码技术。

解调技术是指从复杂的调制信号中提取出原始信息的技术。

短波通信中常用的解调技术有：同步解调、非相干解调、相干解调、数字解调等。

同步解调是指利用解调器与收发机控制电路之间的时钟同步精度匹配，从而恢复出原始信号；非相干解调是指接收信号时不需要知道发射参数和时相信息；相干解调是指接收端要知道信号的相位和频率，利用这些信息来解调信号。

干扰抑制技术是指通过电路调制降低收到的信号力度，然后再将信号放大，以达到消除干扰的效果的技术。

常用的干扰抑制技术有：频率选择性放大器、自适应均衡器和数字信号处理等。

频率选择性放大器是一种可以根据不同频段选择不同的放大系数和频带宽度的电路；自适应均衡器是指利用最小均方误差法修正接收信号，以提高通信质量；数字信号处理是指用数字技术对信号进行处理，以达到消除干扰的目的。

调制技术是指将要传输的原始信号转换成为更易于传输和检测的电信号的技术。

常用的调制技术有：振幅调制、频率调制、相位调制、多路复用等。

振幅调制是指通过改变正弦波的幅度来传输样本信号；频率调制是指通过改变正弦波的频率来传输样本信号；相位调制是指通过改变正弦波的相位来传输样本信号；多路复用是指在同一信道中传输多个信号。

检测技术是指对接收到的信号进行分析和解码的技术。

常用的检测技术有：比特同步技术、帧同步技术和数据解码等。

移动通信中各类数字调制方式的分析比较

移动通信中各类数字调制方式的分析比较1.1 GMSK调制方式GSM系统GSM系统采用的是称为GMSK的调制方式。

GMSK 在二进制调制中具有最优综合性能。

其基本原理是让基带信号先经过高斯滤波器滤波，使基带信号形成高斯脉冲，之后进行MSK调制，属于恒包络调制方案。

它的优点是能在保持谱效率的同时维持相应的同波道和邻波道干扰，且包络恒定，实现起来较为容易。

目前，常选用锁相环(PLL)型GMSK调制器。

从其调制原理可看出，这种相位调制方法选用90°相移，每次相移只传送一个比特，这样的好处是虽然在信号的传输过程中会发生相当大的相位和幅度误差，但不会扰乱接收机，即不会生成误码，对抗相位误差的能力非常强。

如果发生相位解码误差，那么也只会丢失一个数据比特。

这就为数字化语音创建了一个非常稳定的传输系统，这也是此调制方式在第二代移动通信系统中得以广泛使用的重要原因。

但其唯一的缺点是数据传输速率相对较低，其频谱效率不如QPSK，并不太适合数据会话和高速传输。

因此，为提高传输效率，在GPRS系统中的增强蜂窝技术（EDGE）则运用了3π/8-8PSK的调制方式，以弥补GMSK的不足，为GSM向3G的过渡做好了准备。

1.2 PSK 类调制方式以基带数据信号控制载波的相位，使它作不连续的、有限取值的变化以实现传输信息的方法称为数字调相，又称为相移键控，即PSK。

理论上，相移键控调制方式中不同相位差的载波越多，传输速率越高，并能够减小由于信道特性引起的码间串扰的影响，从而提高数字通信的有效性和频谱利用率。

如四相调制（QPSK）在发端一个码元周期内（双比特）传送了２位码，信息传输速率是二相调制（BPSK）的2倍，依此类推，8PSK的信息传输速率是BPSK的3倍。

但相邻载波间的相位差越小，对接收端的要求就越高，将使误码率增加，传输的可靠性将随之降低。

为了实现两者的统一，各通信系统纷纷采用改进的PSK调制方式，而实际上各类改进型都是在最基本的BPSK和QPSK基础上发展起来的。

相干光通信系统

频谱效率
分析相干光通信系统的频谱效率，比较其与其他通信系统的优势和劣势。
动态范围
测试系统的动态范围，了解系统在强弱信号下的工作表现。
实例展示与效果评估
实例一
01
某城市骨干网升级改造项目，采用相干光通信系统实现高速数
据传输，提升网络性能和稳定性。
实例二
02
某山区通信网络建设项目，由于地形复杂，传统通信手段难以
覆盖，采用相干光通信系统实现稳定可靠的通信服务。
效果评估
03
通过实际运行数据和用户反馈，评估相干光通信系统在实际应
用中的性能表现，进一步优化和完善系统功能。
05
相干光通信系统的
应用前景与展望
应用前景
Байду номын сангаас
高速数据传输
相干光通信系统具有高速数据传输能力，适用于大容量、高速率的数据传输场景，如数据中心、云计算等。
实验设备
包括发射端、接收端、光放大器、光滤波器、光耦合器等，确保设备性能稳定且符合实验要求。
3
实验参数
设定合适的调制方式、码速率、信噪比等参数，以便更准确地评估相干光通信系统的性能。
实验结果与分析
误码率
通过实验测量相干光通信系统的误码率，分析系统在不同信
噪比下的性能表现。
传输距离
测试系统在不同传输距离下的性能，评估系统的传输距离与信号质量的关系。
智能光网络
量子相干光通信
将相干光通信系统与智能光网络技术相结合，实现动态、灵活的网络配置和管理。
探索量子相干光通信的原理和应用，为未来的信息传输提供更安全、更高效的解决方案。
04
相干光通信系统的
实验与实例

相干信号源自适应波束形成

该公式为干扰信号子空间表达式，ｓａ｛而ｐｎｅ，ｅ，，｝噪声子空间，空间由不同的特征矢量 … ｅ为两构成，以相互正交，自适应权值与干扰信号子空间所故正交，到了抑制干扰的目的。抑制干扰的同时还要达注意到波束主瓣指向，加ｗａＯ）＝１的约束条增（ｄ件可以保证波束主瓣增益。
Ａ，２… ，，。Ａ，Ａ对应大特征值，以有所
一
ｙａ０）＋２（２１（１ｙａ０）＋… ＋一（），然矢量ｂ为１０ａ显
期望信号方向矢量与干扰方向矢量的固定线性组合。各阵元噪声独立且功率相同时，阵列的协方差矩阵可
第３卷１
第３期
雷达与对抗
ＲＡＤＡＲ＆ＥＣＭ
Ｖ０．１Ｎ．１３ｏ３
Ｓｐ．０１ｅｔ２１
２１年９月０１
相干信号源自适应波束形成
刘张林
（华东电子工程研究所，合肥２０３）３０１
摘
要：绍了常规自适应波束形成的一般理论，介并在此基础上分析了期望信号与干扰信号相
于是有
Ｋ—１ Ⅳ １
式中ｏ为噪声功率。由１）看出ｒ：式（２可以矩阵Ｒ一Ｉ
的秩为１故阵列的协方差矩阵Ｒ只有一个大特征值，，干扰信号子空间的维数退化为１此时自适应权值表，

相干解调算法

相干解调算法1. 背景介绍相干解调算法是一种用于解调相干通信系统中的信号的算法。

在通信系统中，相干解调是将接收到的信号从高频载波中分离出来，恢复原始的基带信号。

相干解调算法在无线通信、光纤通信等领域都有广泛的应用。

2. 原理及工作流程相干解调算法主要基于两个原理：载波同步和相位估计。

通过对接收到的信号进行载波同步和相位估计，可以恢复出原始的基带信号。

工作流程如下： 1. 接收信号：从传输介质中接收到经过调制后的信号。

2. 载波同步：通过接收到的信号，估计出发送端使用的载波频率和初始相位。

3. 相位估计：利用载波同步得到的信息，对接收到的信号进行相位估计。

4. 解调：根据相位估计得到的信息，将接收到的信号进行解调，得到原始的基带信号。

3. 常见算法3.1 直接数字合成（DDS）算法直接数字合成（DDS）算法是一种常见的相干解调算法。

它通过数字信号处理技术，将接收到的信号与本地参考信号进行比较，从而实现载波同步和相位估计。

DDS算法具有计算简单、实现方便等特点。

3.2 盲解调（BD）算法盲解调（BD）算法是一种无需事先获得发送端信息的相干解调算法。

它通过对接收到的信号进行统计分析，估计出载波频率和初始相位，从而实现载波同步和相位估计。

盲解调算法适用于无线通信中无法获取发送端信息的场景。

3.3 最大似然（ML）算法最大似然（ML）算法是一种基于统计模型的相干解调算法。

它通过最大化接收到的信号与理论模型之间的似然函数，来估计载波频率和初始相位。

最大似然算法具有较高的解调性能，但计算复杂度较高。

4. 应用领域相干解调算法在各个通信领域都有广泛的应用，包括但不限于： - 无线通信：在蜂窝网络、卫星通信等无线通信系统中，相干解调算法用于将接收到的信号解调为原始的基带信号。

- 光纤通信：在光纤通信系统中，相干解调算法用于将接收到的光信号解调为原始的电信号。

- 无线电广播：在无线电广播系统中，相干解调算法用于将接收到的广播信号解调为音频信号。

通信系统中的波束赋形技术

通信系统中的波束赋形技术波束赋形技术是一种用于无线通信系统中的信号处理技术，旨在通过控制传输信号的幅度和相位，使其形成一个狭窄且定向的波束。

这种技术可以提高无线通信系统的信号传输效率和容量，减少信噪比，改善通信质量和覆盖范围。

本文将详细介绍波束赋形技术的原理、步骤和应用。

一、原理1.1 相干叠加原理波束赋形技术基于相干叠加原理，即不同波束的信号可以在特定方向上实现叠加增强。

通过调整传输信号的相位和幅度，可以使信号在特定方向上相位一致，从而叠加达到增强的效果。

1.2 多输入多输出（MIMO）系统波束赋形技术通常基于多输入多输出（MIMO）系统实现。

MIMO系统通过利用多个发射天线和接收天线，可以同时传输和接收多个数据流。

波束赋形技术利用这些发射和接收天线之间的相位差异和幅度控制，实现对信号波束的精确控制。

二、步骤2.1 信号处理在波束赋形技术中，首先需要对传输信号进行处理。

这一步骤包括对信号进行采样和数字化处理，以及利用算法和固定的权重矩阵，对信号进行相位和幅度的调整。

通过这种方式，可以使信号形成一个定向的波束。

2.2 发射天线设计为了实现波束赋形，发射天线需要进行设计和优化。

发射天线的数量、排列方式和辐射特性都会直接影响波束赋形的效果。

优化的发射天线设计可以实现更精确的信号控制和更高的天线增益。

2.3 接收天线设计与发射天线一样，接收天线的设计也是波束赋形技术中不可或缺的一部分。

接收天线的数量和排列方式需要根据具体应用场景进行优化，以实现对信号的更精确接收和解译。

2.4 自适应算法自适应算法在波束赋形技术中扮演着重要的角色。

通过利用反馈信息和行动准则，自适应算法可以实时调整传输信号的相位和幅度，以适应复杂的无线通信环境和变化的信号特性。

这样可以最大程度地提高波束赋形的性能和效果。

三、应用3.1 无线通信网络波束赋形技术可以应用于无线通信网络中，提高信号传输容量和覆盖范围。

通过优化发射和接收天线的设计，可以实现更高的天线增益和更好的信号覆盖质量，减少信噪比，提高通信质量。

基于偏振自适应和主动相位控制的相干合成的实验研究

＊研究快报＊
基于偏振自适应和主动相位控制的相干合成的实验研究
熊玉朋，粟荣涛，李霄，马阎星，许晓军
（国防科学技术大学光电利学与工程学院，长沙４１００７３）
摘要：进行了非保偏放大器与保偏放大器的相干合成的实验研究。通过随机并行梯度下降（ＳＰＧＤ）算法对非保偏放大器进行偏振自适应控制，使非保偏放大器输出激光的消光比达到１１．５ｄＢ，与保偏放大器在同
一
偏振方向上的光功率占总功率的９３．４。利用单抖动法进行非保偏放大器与保偏放大器的主动相位控制，
实现相干合成。实验结果表明：ＳＰＧＤ算法能够有效实现偏振自适应控制，偏振自适应控制前后相干合成远场的条纹对比度从８Ｏ．１提高到８７．２，相干合成的效果提升明显；通过增加参与合成的放大器路数，并在各路激光中引人多级功率放大器，能够得到更高的合成功率输出。关键词：光纤放大器；相干合成；偏振自适应控制；随机并行梯度下降算法
越来越高，但单纤输出功率受到光纤物理机制的限制。相干合成技术是提高光纤激光输出功率的有效手段，基

移动通信复习题(汇总)

北京化工大学2011——2012学年第一学期《移动通信》期末考试试卷标准答案课程代码 E E E 4 2 3 0 3 T班级：姓名：学号：分数：题号一二三四总分得分一、判断题（本题请在第4页的方框内作答）1、数字移动通信系统要求调制技术使已调信号的频谱越宽越好，以便更好地抗衰落×2、π／4-DQPSK是恒包络的调制技术，其优点是可采用成本低廉的非线性功放×3、欧洲数字集群标准TETRA采用的调制技术是π／4-DQPSK √4、RAKE接收可以很好地克服移动通信中的多普勒频移×5、多波束天线的采用可以减少蜂窝网络中的共道干扰√6、GSM通信系统中，为减少邻道干扰而使用干扰抵消和多用户信号检测器技术×7、FSK的解调由于其恒包络的特点不能采用包络检波×8、MSK信号既可采用鉴频器解调，也可采用相干解调√9、MSK是相位连续且满足最小频差的调制指数为1的一种特殊形式的FSK ×10、QPSK解调只能采用相干解调，而π/4-DQPSK既可采用相干解调也可采用非相干解调√11、多载波系统由于一个深衰落可影响到多个子载波，其抗衰落能力逊于单载波系统×12、OFDM的系统带宽比一般的FDMA系统的带宽可以节省三分之一×13、采用非线性功放可以一定程度上解决OFDM系统PAR较大的问题×14、MS移动到同一MSC的不同LA中，不需要进行位置登记×15、CDMA系统中，只要邻站和本站处于同频工作状态，则此时均为软切换×16、对于多载波系统，载波频率的偏移会导致子信道相互间产生干扰√17、自适应均衡器通过动态调整特性参数跟踪信道的变化，补偿信道传输特性，从而使整个系统能满足无码间串扰的传输条件√18、TDMA系统中，为便于克服码间干扰，在时隙中要插入自适应均衡器所需的训练序列√19、GSM系统中，每一个用户在入网时分配公用的密钥Ki和唯一的IMSI ×20、在IS-95蜂窝移动通信系统中，前向是指手机发往基站的方向×21、CDMA系统的频率复用系数可以为1，而GSM系统的频率复用系数不可能为1 √22、EDGE采用8PSK调制技术，从而将传输速率提高为GMSK调制的3倍√23、GSM网络中，BCCH信道和CCCH信道是不参与跳频的信道√24、处于通话状态中的MS从同一MSC下的某一BSC范围移动到另一BSC范围时，系统不必参与切换过程×25、蜂窝移动通信系统的最小区群的N值越大，其频率利用率将随之提高×26、采用顶点激励方式的基站天线采用全向天线模式×27、MS发，BS收的传输链路称为下行链路×28、GSM900网络的双工间隔为50MHz ×29、GSM帧长为4.62ms，每帧8个时隙√30、移动通信网的信道一般分为控制信道和业务信道两大类√31、信号强度排列如下：直射波、反射波、绕射波、散射波√32、GSM中，BCCH既是上行信道，又是下行信道×33、GSM中，MS与BS之间被定义为A接口，MSC与MSC之间被定义为Um接口×34、WCDMA系统的空中接口带宽为5MHz，其码片速率为3.84Mc/s√35、DTX技术的采用可以使移动台具有更长的待机和通话时间√36、WCDMA系统是干扰受限系统√37、IMEI是用于国际唯一区分移动用户的号码×38、GSM中鉴权和加密是两个独立的处理过程，两者间没有任何的关联×39、GSM网采用主从同步方式，BSC的同步基准从MSC来的数据流中提取，也可单独设置同步链路×40、扩频系统提高了系统的保密性、提升了系统的信噪比√41、IS-95蜂窝移动通信系统每个信道1.2288MHz，含有64个码道√42、TCH复帧由26个TDMA帧构成，而用于映射BCH和CCCH的复帧有51 个TDMA 帧√43、TDD称为时分双工，收发信号在时间上分开互不干扰，广泛地用于IS-95系统×44、一个BSC可以连接到多个MSC上，一个MSC也可以连接到多个BSC ×45、多径效应造成的衰落会随移动台运动速度的加快而加快√46、CDMA为干扰受限系统，当系统中增加一个通话用户时，所有用户的信噪比会下降√47、GSM通信系统中，SCH（同步信道）的作用包括帧同步和时隙同步√48、PCH为寻呼信道，当移动台申请开始一次通话时，利用它向基站发送请求×49、主叫用户到本侧交换机的信令为用户线信令，被叫用户到对端交换机信令为局间信令×50、TD-SCDMA的载频宽度是1.6MHz，其码片速率为1.28Mc/s √二、单选题（本题请在第4页的方框内作答）1、美国的IEEE 802.11a/g和欧洲ETSI的HiperLAN／2中，均采用了（B）技术A．GMSK B．OFDM C．64QAM D．MIMO2、处于空闲模式下的手机所需的大量网络信息来自（B）信道2A．CBCH B．BCCH C．RACH D．SDCCH3、一个用户在忙时一小时内先后进行了1分钟和5分钟的通话，此用户产生的话务量是（C ）A．33毫爱尔兰B．66毫爱尔兰C．100毫爱尔兰D．10毫爱尔兰4、模拟移动通信系统采用的多址方式是（A），GSM移动通信系统采用的多址方式为（）A．FDMA TDMA B．CDMA FDMA C．TDMA CDMA D．TDMA FDMA 5、GSM网常采用的切换方式是（B ）A．移动台控制B．移动台辅助的网络控制C．网络控制D．基站控制6、我国目前有三大运营商获得了3G牌照，其中，WCDMA是由（B ）在运营A．中国移动B．中国联通C．中国电信D．中国铁通7、（C）的作用是存储用户密钥，保证系统能可靠识别用户的标志，并能对业务通道进行加密。

光纤偏振模色散原理,测量与自适应补偿技术

光纤偏振模色散原理,测量与自适应补偿技术
光纤偏振模色散（Polarization Mode Dispersion，PMD）是光纤中的一种色散效应，它由于光纤材料的非均匀性和应力产生的光纤中心相位指向沿纤维轴的变化而引起。

这种偏振模色散会导致光信号在传输过程中的不同频率成分相位速度不同，从而造成信号畸变。

测量和自适应补偿技术是用来应对光纤偏振模色散问题的技术手段。

其基本原理如下：
1.测量：为了评估光纤中的偏振模色散效应，通常会使用特定
的测量系统来测量和监测PMD水平。

这些系统通常使用相干光或窄带光源，并通过测量不同偏振态的传输延迟来估计光纤中的PMD。

2.自适应补偿技术：一旦测量到光纤中的偏振模色散，并确定
其对传输造成的影响，就可以采取一些自适应的技术来进行补偿，以减小或消除其对信号的影响。

●直接补偿方法：通过使用特定的光学器件，如调制器或偏振
控制器，对信号进行调整以消除或减小光纤中的偏振模色散效应。

●算法补偿方法：利用数字信号处理技术，通过对传输信号进
行实时性能监测和处理来补偿PMD效应。

这些算法可以预先测量和建模PMD，并在信号传输过程中对信号进行调整，以适应光纤中的PMD变化。

自适应补偿技术的实施需要使用高速数字信号处理（DSP）技术和精确的控制算法。

这些技术已经广泛应用于光纤通信系统中，以降低光纤偏振模色散效应对系统的影响，并提高传输性能和可靠性。

相位测量的不连续位置自适应分割

相位测量的不连续位置自适应分割邓高旭;刘梓豪;柯俐颖;周诗洋;马立东【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2024(32)8【摘要】为了消除不连续位置对基于相位测量轮廓术三维重建精度的影响,提出了一种相位测量的不连续位置自适应分割方法。

对该方法所采用的基于自适应方向相干性的相位不连续分割算法进行研究。

首先,采用自适应方向相干图和平滑相位图确定不连续位置,即获得不连续区域与连续区域的灰度映射图。

接着,将灰度映射图后处理为使用0-1表示的不连续区域与连续区域的掩码图。

最后,将掩码图作为加权最小二乘相位展开方法的权重图将相对相位展开为绝对相位,所求解权重主要用以衡量包裹相位图中每个像素位置相位的质量。

仿真结果表明:该自适应方向相干法对噪声方差为0.8的包裹相位图中直线和矩形不连续位置的分割平均误差分别为1.6783和3.0002个像素。

实际相位测量轮廓实验也证明所提出方法可以有效分割包裹相位图不连续位置。

所提出方法可实现对不连续位置的自适应分割以用于高精度的三维重建。

【总页数】9页(P1252-1260)【作者】邓高旭;刘梓豪;柯俐颖;周诗洋;马立东【作者单位】太原科技大学机械工程学院;威海德生技术检测有限公司计量校准中心;武汉科技大学机械自动化学院【正文语种】中文【中图分类】TP394.1【相关文献】1.用时间域相位解包法测量不连续物体的三维轮廓2.高压断路器三相位置不一致时指示灯不闪光故障的消除3.相位不连续点对自适应光学的影响4.不连续相位跳变点的三维深度分割5.凸轮轴立式测量中定位轴销中心位置的确定及相位的测量因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。