1、阵接收技术可以弥补大孔径接收的缺陷，天线阵接收是由多个小尺寸的接收天线组成的，在接收面积样的情况下，天线阵接收比单天线大孔径接收效果好很多，而且分布式多天线阵列接收技术相比单孔径接收具有很多优势，制作容易制作成本更低具有更好的鲁棒性可扩展性。此外，小孔径的多个天线不仅结构紧凑而且可以灵活布局。多天线阵列接收技术能够有效的降低湍流振幅起伏和波前相位起伏的影响，提高接收系统的接收性能，因此本文重点研究采用天线阵接收技术对提高通信系统接收端接收性能的影响。分布式天线阵列几何结构分布式天线阵的结构如图所示半径为的个等间距各向同性子天线组成的圆形阵列可根据具体需要布置成不同的形状，本文采用圆形阵列，各个子天线的间距为，子天线的直径为，可以根据需要灵活调整子天线的个数口径和子天线间距大小。子天线图分布。

2、信系统的误码率，提高接收性能。大气湍流对误码率的影响不仅包括强度闪烁而且包括相位噪声的影响，综合考虑强度闪烁和相位噪声对误码率的影响，采用天线阵接收技术分析通信系统接收端的误码率性能，给出最佳的接收阵列来提高接收端的接收性能的研究尚未见报道。为了解决上面的问题，本文将大气湍流特性和天线阵接收技术进行理论的万方数据中国计量学院硕士学位论文详细研究和实验研究，在此基础上研究基于调制理论的大气湍流对自由空间光通信系统的接收端接收性能的影响，最后给出不同大气湍流时最佳的天线阵接收参数。本文的研究内容安排如下第章简介自由空间光通信的研究背景和意义，自由空间光通信的国内外发展现状，大气湍流对系统的影响和对通信链路接收端的接收性能的影响在国内外的研究现状。第二章分析自由空间光通信接收系统的基本理论，包括。

3、宽的选择要综合考虑自发辐射噪声的性能光束带宽通信码率和多普勒效应等因素的影响。滤波后的信号进入马赫曾德尔延迟干涉计，马赫曾德尔调制器拥有光束质量好和消光比好等优势。在中信号光分两路进入的两臂，假定的两臂完全匹配，其中的臂增加比特延迟时间。两臂出来的两路信号相乘，使得相邻码元的相位信息在出口处转换为强度振万方数据中国计量学院硕士学位论文幅信息，平衡接收器接收从两个端口的光信号，进行光电转换和信号合并，然后进行功率输出。天线阵列技术大孔径接收可以提高接收端的接收功率，而且随着口径的增大，不仅闪烁方差会减小而且光强起伏频率也会减小，从而减弱大气湍流的影响，减小接收信号的衰落。然而大孔径接收随着口径的增大，接收端天线的尺寸和重量会增大，增加设计难度和制作成本，所以大孔径接收技术受到很大的限制。天线。

4、能的降低大气湍流对接收系统的影响是我们研究的方向。本文的主要内容为了降低通信系统接收端的误码率提高接收性能，需要全面分析光波在大气湍流中的传输方式以便分析光波在大气湍流中传输过程中能量的损耗和信号的衰落对接收系统的影响。如前文所述，虽然国内外的研究者在大气湍流对自由空间光通信接收系统的性能影响方面做了很多研究工作，但是仍然有些问题需要进步的研究在研究大气湍流闪烁特性方面，仅给出了光波水平传输时的协方差函数表达式，由于光波在大气中有水平传输和斜程传输两种传输模式，所以光波斜程传输时的协方差函数表达式有待提出。天线阵接收相比单天线接收对提高通信系统接收端性能优势明显。不同湍流情况下的天线阵的接收参数不同，通信系统接收端的误码率不同，所以给出不同大气湍流下天线阵的最佳接收参数可以最大幅度的降低通。

5、接收性能，而且加工制作容易成本低结构灵活，可以有效的弥补上述几种方法的缺陷。因此，本章主要介绍天线阵接收技术的基本原理接收天线的种类选择天线阵的几何结构和重要参数以及天线阵接收性能分析。未失真平面波失真的平面波光纤相移器功率输出大气湍流光束合成器光波滤波器光波滤波器光波滤波器图阵列接收系统的结构示意图图为天线阵接收系统的结构示意图，信号光束经过大气湍流畸变后到达接收端，经个子天线构成的天线阵接收后耦合到单模光纤内，耦合后的信号由光纤相移器进行动态调节相位畸变，然后再经掺饵光纤放大器进行光放大和低噪声放大，这种方式可以实现接收机的高灵敏度，不过同时不可避免的会引入自发辐射噪声。为了降低自发辐射噪声的影响，在掺饵光纤放大器的输出端连接带通滤波器滤除自发辐射噪声，不过带通滤波器。

6、式天线阵几何结构示意图万方数据中国计量学院硕士学位论文接收天线系统接收天线种类的选择通信系统接收端的天线是提高通信链路接收性能的重要部分，天线系统的选择对自由空间光通信接收系统有很大的影响。天线系统的种类很多，主要分为透射式反射式和折反射式天线系统。三种光学天线系统的优缺点如下透射式光学天线系统由透镜构成，其主要类型为开普勒和伽利略。透射式光学天线系统彗差较小牢固稳定不变形结构简单制作方便而且价格实惠。然而，该系统的色差难校正色散严重大口径的光学天线由于重量重易变性所以加工制造难度大，光能损失大和得到的视场不是很大，所以不适合在自由空间光通信领域使用。反射式光学天线系统主要类型有牛顿型格里高利型和卡塞格伦型。也可分为单发射面天线和双反射面天线，自由空间光通信系统主要使用双反射面天线。卡塞格。

7、接收系统的基本框架和天线阵的几何结构接收天线种类的选择，对天线阵的接收性能进行理论分析和仿真，得出提高天线阵增益的最佳天线阵接收参数。第三章分析光波在大气湍流中水平传输时对接收系统的影响。研究了大气湍流特性，大气湍流的折射率结构常数模型折射率起伏功率谱密度模型和大气湍流闪烁理论及孔径平均理论。此外，研究了平面波水平传输时不考虑内外尺度和考虑内外尺度两种情况下的强度协方差函数表达式，建立了计算多天线接收情况下的孔径平滑因子的数学模型，讨论了不考虑内外尺度和考虑内外尺度下的孔径平滑因子与分布式天线阵的重要参数的关系。第四章分析了光波在大气湍流中斜程传输时对接收链路的影响，研究了斜程大气湍流下的闪烁理论。推导了不考虑内尺度时的光波在大气湍流斜程传输下的强度协方差函数公式，并讨论了分布式天线阵的重。

8、献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名签字日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留使用学位论文的规定。特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明学位论文作者签名导师签名签字日期年月日签字日期年月日万方数据致谢首先要诚挚的感谢我的指导老师王怡副教授的亲切关怀和悉心教导。王老师渊博的知识严谨的治学态度忘我的工作精神高尚的品格和开阔的视野都使我终生难忘，将让我受益终生。在攻读硕士期间，王怡老师在工作和学习上给我无微不至的关心和帮助，在论文的写作上耐心的指导给予我很多启发，我。

9、参数与孔径平滑因子的关系。第五章分析大气湍流对接收系统的误码率的影响，建立信道模型，并给出了调制下采用天线阵接收选择合并比技术的误码率表达式。此外，采用逆高斯信道模型研究了振幅波动和相位噪声两种因素对天线阵接收误码率的影响。最后对两种信道模型的误码率进行了性能仿真。万方数据中国计量学院硕士学位论文自由空间光通信接收系统的基本理论自由空间激光通信受到大气湍流的影响严重，光束传输质量劣化，振幅波动相位起伏光束漂移等效应使得接收端天线接收到的能量严重衰减，信号衰落快，信噪比下降幅度大等现象。为了克服大气湍流的影响，实现通信系统的有效补偿，大孔径接收方法采用多光束发射技术自适应光学补偿等方法不是加工制作难度大，就是技术受限制，价格昂贵而天线阵列接收技术不仅可以有效的抑制大气湍流的影响，提高接收端的。

10、响特性利用仿真工具进行设计优化得到最佳值。本文选择卡塞格伦天线为例来研究光束的传播特性。万方数据硕士学位论文自由空间光通信链路分布式天线阵接收性能研究作者张秋丽导师王怡副教授学科信号与信息处理中国计量学院二〇四年六月万方数据，万方数据中图分类号学校代码密级公开硕士学位论文自由空间光通信链路分布式天线阵接收性能研究作者张秋丽导师王怡副教授申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业信号与信息处理研究方向无线通信二〇四年六月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何。

11、将铭记终生。在研究生期间，衷心的感谢李正权教授李九生教授对我学习和论文工作方面的热情指导和学术上的帮助本论文的完成还要感谢韩新强谢治毅张英峰杜凡等同学的热情帮助和支持，在此向他们表示诚挚的谢意。感谢在塞北实验室三年共同生活的点滴，学术上的讨论。感谢各位同仁和师妹师弟们给我创造了个良好的学习环境和生活氛围。感谢我的父母，妹妹和弟弟们对我学习和生活上的支持与无私的付出，他们的期待勉励和关怀是我不断前进的动力感谢我的亲朋好友对我的鼓励和帮助！最后，向中国计量学院信息学院的所有老师和所有关心帮助我的人们表示衷心的感谢！张秋丽年月万方数据自由空间光通信链路分布式天线阵接收性能研究摘要自由空间光通信具有大通信容量高速传输率高抗干扰能力等优点，近年来受到了国际上广泛的关注，然而大气湍流是自由空间光通信链。

12、型天线系统具有可用的波段范围比较宽光能损耗小重量轻结构简单和成本低等优点，最适合做自由空间光通信系统的接收天线。然而缺点是加工工艺复杂光束中心有遮挡。折反射式光学天线系统是由反射镜和透镜组成，结合了两种天线系统的优点，使得接收端接收到的像素很好，然而这种天线系统体积大结构复杂和制作成本比较昂贵等等。总结上述各个天线系统的优缺点，综合考虑卡塞格伦天线是自由空间激光通信系统接收端接收天线的最佳选择。天线阵列的关键参数天线阵列系统的结构参数包括子天线的口径子天线间距和子天线的个数和系统的遮挡比等等。遮挡比与天线阵的增益大小息息相关，所以要提高天线阵的接收增益必须选择合适的遮挡比，般要求次反射镜和其他配件对天线系统的遮挡比要小于子天线的口径子天线间距和子天线的个数的选择可根据大气湍流对光束传播的影。

参考资料：

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[12]压力管理与挫折应对动态PPT 编号18078（第26页，发表于2022-06-24）

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